毕业设计（论文）-固定式带式输送机上料系统的设计.doc

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1、无锡职业技术学院毕业设计说明书1.1带式输送机的应用带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中,连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。连续运输机可分为:(1)具有挠性牵引物件的输送机,如带式输送机,板式输送机,刮板输送机,斗式输送机、自动扶梯及架空索道等;(2)不具有挠性牵引物件的输送机,如螺旋输送机、振动输送机等;(3)管道输送机(流体输送),如气力输送装置和液力输送管道.其中带输送机是连续运

2、输机中是使用最广泛的, 带式输送机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材，粮食等各个部门。 1.2带式输送机的分类带式输送机分类方法有多种,按运输物料的输送带结构可分成两类,一类是普通型带式输送机,这类带式输送机在输送带运输物料的过程中,上带呈槽形,下带呈平形,输送带有托辊托起,输送带外表几何形状均为平面;另外一类是特种结构的带式输送机,各有各的输送特点.其简介如下: 1.3 各种带式输送机的特点.QD80轻型固定式带输送机 QD80轻型固定式带输送机与TD型相比,其带较薄、载荷也较轻,运距一般不超过100m,电机容量不超过22kw. 它属于高强度带式输

3、送机,其输送带的带芯中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里.U形带式输送机 它又称为槽形带式输送机,其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由提高到使输送带成U形.这样一来输送带与物料间产生挤压,导致物料对胶带的摩擦力增大,从而输送机的运输倾角可达25. 管形带式输送机 U形带式输送带进一步的成槽,最后形成一个圆管状,即为管形带式输送机,因为输送带被卷成一个圆管,故可以实现闭密输送物料,可明显减轻粉状物料对环境的污染,并且可以实现弯曲运行.气垫式带输送机 其输送带不是运行在托辊上的,而是在空气膜(气垫)上运行,省去了托辊,用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊,运动部

4、件的减少,总的等效质量减少,阻力减小,效率提高,并且运行平稳,可提高带速.但一般其运送物料的块度不超过300mm.增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外,也可以改变输送带本身,把输送带的运载面做成垂直边的,并且带有横隔板，一般把垂直侧挡边作成波状,故称为波状带式输送机,这种机型适用于大倾角,倾角在30以上,最大可达90.（6）.压带式带输送机 它是用一条辅助带对物料施加压力.这种输送机的主要优点是:输送物料的最大倾角可达90,运行速度可达6m/s,输送能力不随倾角的变化而变化,可实现松散物料和有毒物料的密闭输送.其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。.钢绳牵引带式输送机

5、它是无际绳运输与带式运输相结合的产物,既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点,又具有带式运输的连续、柔性的优点。1.4 带式输送机的发展状况目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分.主要有:钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。这些输送机的特点是输送能力大(可达30000t/h),适用范围广(可运送矿石,煤炭,岩石和各种粉状物料,特定条件下也可以运人),安全可靠,自动化程度高,设备维护检修容易,爬坡能力大(可达16),经营费用低,由于缩短运输距离可节省基建投资。目前,带式输送机的发展趋势是:大运输能力

6、、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯,合理使用胶带张力,降低物料输送能耗,清理胶带的最佳方法等.我国已于1978年完成了钢绳芯带式输送机的定型设计.钢绳芯带式输送机的适用范围：(1)适用于环境温度一般为C;在寒冷地区驱动站应有采暖设施;(2)可做水平运输,倾斜向上不超过 (16)和向下()运输不超过,也可以转弯运输;运输距离长,单机输送可达15km；(3)可露天铺设,运输线可设防护罩或设通廊；(4)输送带伸长率为普通带的1/5左右;其使用寿命比普通胶带长;其成槽性好;运输距离大。1.5 带式输送机的工作原理带式输送机又称胶带运输机,其主要部件是输送带,亦称为胶带,输送带兼作牵引机构和承载机

7、构.带式输送机组成及工作原理如图1-1所示 ,它主要包括一下几个部分:输送带(通常称为胶带) 、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等.图1-1 带式输送机简图1张紧装置 2装料装置 3犁形卸料器 4槽形托辊5输送带 6机架 7传动滚筒 8卸料器9清扫装置 10平行托辊 11空段清扫器 12减速器输送带5绕经传动滚筒7和机尾换向滚筒1形成一个无极的环形带.输送带的上、下两部分都支承在托辊上.拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力.工作时,传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行.物料从装载点装到输送带上,形成连续运动的物流,在卸载点卸载.一般物料是装载到上带(承载

8、段)的上面,在机头滚筒(在此,即是传动滚筒)卸载,利用专门的卸载装置也可在中间卸载。普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑,以增加物流断面积,下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊.带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输.对于普通型带式输送机倾斜向上运输,其倾斜角不超过18,向下运输不超过15。输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件.当输送磨损性强的物料时,如铁矿石等,输送带的耐久性要显著降低。提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑：（1）增大拉紧力。增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力增加，此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大必须相应地增大输送带断面，这样导致传

9、动装置的结构尺寸加大，是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，可以利用拉紧装置适当地增大初张力，从而增大，以提高牵引力。（2）增加围包角对需要牵引力较大的场合，可采用双滚筒传动，以增大围包角。（3）增大摩擦系数其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬垫，以增大摩擦系数。通过对上述传动原理的阐述可以看出，增大围包角是增大牵引力的有效方法。故在传动中拟采用这种方法。1.6 带式输送机的结构和布置形式 1.6.1 带式输送机的结构带式输送机主要由以下部件组成：头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、安全保护装置等。

10、输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在输送机的端部和中间部位卸下。输送带用旋转的托棍支撑，运行阻力小。带式输送机可沿水平或倾斜线路布置。使用光面输送带沿倾斜线路布置时，不同物料的最大运输倾角是不同的，如下表1-1所示：表1-1 不同物料的最大运角物料种类角 度物料种类角 度煤 块18 筛分后的石灰石12煤 块20 干 沙15筛分后的焦碳17 未筛分的石块180350mm矿石16 水 泥200200mm油田页岩22干 松 泥 土20由于带式输送机的结构特点决定了其具有优良性能，主要表现在：运输能力大，且工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机的1/3到1/5；由

11、于物料同输送机一起移动，同刮板输送机比较，物料破碎率小；带式输送机的单机运距可以很长，与刮板输送机比较，在同样运输能力及运距条件下，其所需设备台数少，转载环节少，节省设备和人员，并且维护比较简单。由于输送带成本高且易损坏，故与其它设备比较，初期投资高且不适应输送有尖棱的物料。输送机年工作时间一般取45005500小时。当二班工作和输送剥离物，且输送环节较多，宜取下限；当三班工作和输送环节少的矿石输送，并有储仓时，取上限为宜。1.6.2 布置方式电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为

12、单点驱动方式和多点驱动方式两种。通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。带式输送机常见典型的布置方式如下图1-2所示：图1-2 带式输送机典型布置方式1.6.3 运行阻力的计算输送带的张力包括有拉紧

13、装置所形成的初张力,克服各种阻力所需要的张力及由动载荷所产生的张力。运行阻力分为直线段、曲线段及其他附加阻力,现分述如下.（1）如下图所示,运行阻力包括两部分,一部分是摩擦阻力;一部分是由下滑力(自重分力)引起的阻力.有摩擦力引起的阻力总是为正,但由于下滑力引起的阻力在此段输送带向上运行时为正,向下为负。查1-2表（见通用机械设计）可知，表12胶带参数纵向拉伸强度 N/mm1000 钢丝绳间距/mm12 带厚/mm16 上覆盖胶厚度/mm6 下覆盖胶厚度/mm6输送带质量 kg/m23.1纵向拉伸强度=1000N/mm；输送带每米质量。承载段(或称为重段)运行阻力为因为 所以 式中 当承载段向

14、上运行时,下滑力是正;向上运行时,下滑力是负。同样,输送带回空段阻力为 式中 当承载段向上运行时,回空段是向下运行的,此时,回空段向下滑力为负;反之,回空段的下滑力为正。同时选出托辊间距，=3m。 当承载段向上运行时,回空段是向下运行的,此时,回空段向下滑力为负;反之,回空段的下滑力为正。 第二章 带式输送机的设计计算2.1 已知原始数据及工作条件（1）采区上山运煤,带式输送机布置形式及尺寸如图2-1所示 图2-1 带式输送机布置形式及尺寸示意图（2）输送物料：煤；块度 ;（3）输送量：；物流密度=1t/m3（4）输送机长： L=100 m；（5）倾角： =2.2 计算步骤2.2.1 带速和槽

15、角的确定:按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20。带式输送机的最大运输能力计算公式为 式中：输送量（； 带速（； 物流密度；带速选择原则：(1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。(2)较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带速应愈低。(3)物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的，宜选用较低带速。(4)一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s1m/s；或根据物料特性和工艺要求决定。(5)人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。(6)采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。(7)采用卸料车时，带速一般不宜超过2

16、.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带速为3.15m/s。(8)有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。(9)输送成品物件时，带速一般小于1.25m/s。带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关.当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速.带速的确定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过3.15m/s. 考虑山上的工作条件取带速为2 m/s; 故所选的槽形物料断面面积 A=0.234m2, 选槽角=,动积角=300。试中 r-物流密度，t/; -倾斜系数，对普通带可在下表中查得;q-物流每米质量，kg/m;

17、v -速度，m/s; 表2-1 倾斜系数 表倾角/（）246810121416182010.990.980.970.950.930.910.890.850.81图2-2 槽形托辊的带上物料堆积截面查表4-16各种带宽适用的最大块度(mm)带 宽5006508001000120014001600最大块度1001502003003503503502.2.2承载段运行阻力（1）由式物流每米质量 故可算得 = 表2-2 常用的托辊阻力系数 工 作 条 件平行托辊Wk槽型托辊wz 室内清洁,干燥,无磨损性尘土0.0180.02 室内潮湿,温度正常,有少量磨损性尘土0.0250.03室外工作,有大量磨损性

18、尘土,污染摩檫表面0.0350.04查表2-2得,=0.04代入表达试求得 =（208.3+23.1+31.3）1000.04 +(208.3+23.1) 100 9.81=75.327kN2.2.3 空回段运行阻力表2-3 DX型托辊组转动部分质量托辊形式800（带宽B）10001200140016018002000上托辊槽型铸铁座冲压座14112217252047507072下托辊平型铸铁座冲压座12111715201839426165查表2-2 得，带入表达式求得2.2.4最小张力点由上式计算可知，因空回段运行阻力为负值，所以最小张力点是下图中的3点。2.2.5输送点上各点张力的计算（1

19、）由悬垂度条件确定4点的张力 由式 （2）由逐点计算法计算各点的张力，因为S4=Szmin=16kN 由表2-4选Cf=105表2-4 分离点张力系数表轴承类型近900 围包角近1800 围包角滑动轴承1.03-1.041.05-1.06滚动轴承1.02-1.031.04-1.05故有2.2.5用摩擦条件来验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系设：为包角滚筒，每个滚筒与输送带的为包角为。由下表表2-5擦摩系数由表2-5选摩擦系数：=0.25，并取摩擦力备用 ，。由式 式中 n- 摩擦力备用系数，一般 -输送带与传动滚筒间的摩擦系数；-输送带与两个滚筒的为包角之和。故摩擦条件满足。光面,潮湿光面,

20、干燥胶面,潮湿胶面,干燥橡胶接触面0.20.250.350.4塑料接触面0.150.170.250.32.2.6输送带的强度验算（1）输送带的计算安全系数由式 。（2）输送带的许用安全系数表2-6 基本安全系数与表带芯材料工作条件基本安全系数m0弯曲伸长系数cw有利3.2织物芯带正常3.51.5不利3.8有利2.8刚绳芯带正常31.8有利3.2可知=3.0，=1.8，取=1.2，=0.95，得（3）输送带强度脸算因mm，故所选输送带满足强度要求。通过以上的计算结果可知，；故ST1000是满足要。 表2-7钢丝绳输送带技术规格 输送带型号 ST1000钢丝绳最大直径/mm4纵向拉伸强度N/mm1

21、000钢丝绳间距/mm12带厚/mm16上覆盖胶厚度/mm6下覆盖胶厚度/mm6输送带质量kg/m223.1 表2-7可知,ST1000钢绳芯带中钢绳直径为。2.2.7传动滚筒直径的确定和滚筒强度的验算 （1）考虑到比压及摩擦条件的滚筒最小直径计算时，可两滚筒分开算，以可一起来算。由式=（2）按钢绳芯带绳芯中的纲绳直径与滚筒直径的比值，由式： 要求 D150d=1504=600mm,可采用直径为D=630mm的滚筒.(3) 验算滚筒的比压 比压要按相遇点滚筒承受的比压来算，因此滚筒所承受的比压较大。按最不利的情况来考虑，设总的牵引力由两滚筒均分，各传递一半牵引力。总的牵引力=94.13-19.

22、593=74.537kN。其分离点所承受的拉力。由式Mpa0.7Mpa因为0.7Mpa，故通用设计的滚筒强度是足够的，不必再进行强度验算。2.2.8拉紧装置拉紧装置行程 由式 式中 拉紧装置行程，；胶带种类弹性延伸率悬垂度率接头长度面帆布带0.010.0012尼龙胶带0.020.012钢绳芯胶带0.00250.001表（2-9）值+1 输送机长度，； 输送带的弹性延伸率; 输送带的悬垂度率; 输送带的接头长度，;2-8 常用输送带的延伸率与接头长度表2-9 钢绳芯带接头长度型号ST-630ST-800ST-1000ST-1250ST-1600ST-2000ST-2500钢绳直径d33.544.

23、5567.5接头长度6006507001250135014501550查上表选0.0025, =0.001, =1.75m,代入上式得：l100(0.0025+0.001)+0.7+1=2.05m, 令l2.5。2.2.9电动机功率和减速器的减速比电动机功率，由式 式中动力系数，=1.151.2.减速器效率，-0.850.9.按两滚筒的功率为，可选用1台L同步转数为1000r/min的5kW的电动机。由式。式中 -电动机的同步转数，一般取=1500r/min,1000r/min,750r/min; 传动滚筒的直径，m. -输送带的速度，m/s.减速器的减速比为： 。2.2.10逆止力与电机轴的

24、制动力矩的计算向上运输且倾角较大，停车时会出现逆转，所需的逆止力，由式 电机轴上制动力矩由式 式中 D传动滚筒直径； K-安全制动系数，K=1.25； -电动机到传动滚筒间的传动效率,=0.850.9；i -减速器的减速比。第三章 驱动装置的选用带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在带式输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大67倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过35s

25、。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器 、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。减速器有二级、三级及多级齿轮减速器，第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二级为斜齿圆柱齿轮降速传动，联接电机和减速器的连轴器有两种，一是弹性联轴器，一种是液力联轴器。为此，减速器的锥齿轮也有两种；用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力偶合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮联接。传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机头任一侧。3.1 电

26、机的选用电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低于500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率较低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计皮带机所采用的电动机的总功率为221kw，所以需选用功率为250kw的电机，拟采用L型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。3.2 减速器的选用本次设计选用 DCY 315-40型二级硬齿面圆锥-圆柱齿轮减速器,传动比为15.8第一级为螺旋齿轮、第二级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动，其展开简图如下：图31 减速器示意图电动机和I轴之间，III轴和传动滚筒之间用的都是联轴器，故

27、传动比都是1。3.2.1传动装置的总传动比由以上电机选择可知电机转速则工作转速=1000r/min,因减速器的标准减速比为=35.3,可求得r/min。3.2.2 液力偶合器液力传动与液压传动一样，都是以液体作为传递能量的介质，同属液体传动的范畴，二者的重要区别在于，液压传动是通过工作腔容积的变化，是液体压力能改变传递能量的；液力传动是利用旋转的叶轮工作，输入轴与输出轴为非刚性连接，通过液体动能的变化传递能量，传递的纽矩与其转数的平方成正比目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用液力偶合器，它安装在输送机的驱动电机与减速器之间，电动机带动泵轮转动，泵轮内的工作液体随之旋转，这时液体绕泵轮轴线一

28、边作旋转运动，一边因液体受到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动，到外缘之后即进入涡轮中，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进去涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出作功它是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮的转速大于涡流转速，即而者之间存在转速差液力传动装置除煤矿机械使用外，还广泛用于各种军用车辆，建筑机械，工程机械，起重机械，载重汽车小轿车和舰艇上，它所以获得如此广泛的应用，原因是它具有以下多种优点：（1）能提高设备的使用寿命由于液力转动的介质是液体，输入轴与输出轴之间用非刚性连接，故能将外载荷突然骤增或骤减造成的冲击和振动消除或部分消

29、除，转化为连续连续渐变载荷，从而延长机器的使用寿命这对处于恶劣条件下工作的煤矿机械具有这样意义（2）有良好的启动性能由于泵轮扭矩与其转速的平方成正比，故电动机启动时其负载很小，起动较快，冲击电流延续时间短，减少电机发热（3）良好的限矩保护性能（4）使多电机驱动的设备各台电机负荷分配趋于均匀3.2.2 联轴器本次驱动装置的设计中，较多的采用联轴器，这里对其做简单介绍：联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分文无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。19