煤礦上運帶式輸送機設(shè)計論文

摘要帶式輸送機是連續(xù)輸送機械的一個類別，是以輸送帶作為牽引構(gòu)件和承載構(gòu)件,利用托輥支撐，依靠傳動滾筒與輸送帶之間摩擦力傳遞牽引力的連續(xù)輸送設(shè)備。它可將各種粉狀、顆粒狀及塊狀等散狀物料，在一定的輸送線路上，從裝載地點到卸載地點以連續(xù)物料流的方式進行輸送，不僅對工業(yè)企業(yè)的內(nèi)部輸送起著重要作用，同時對其外部輸送也起著重要作用。由于投資少、運營費低、可以進行物料的長距離輸送等原因，在某些場合可以代替鐵路運輸及公路運輸，已成為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的輸送設(shè)備。近20年來，由于帶式輸送機與其他輸送機械相比具有不可比擬的優(yōu)點，我國的帶式輸送機有突飛猛進的發(fā)展，比較突出的特點是應(yīng)用的帶式輸送機輸送量大、單機長度大、電動功率大、啟動制動技術(shù)水平有很大提高。由于帶式輸送機運營費用低，特別在當前我國燃油供應(yīng)緊張、依賴進口的數(shù)量大、油價高的情況下，使帶式輸送機的應(yīng)用范圍更加寬廣。其優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下方面：結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能與經(jīng)濟性，輸送物料范圍廣，輸送距離長，輸送能力大、生產(chǎn)效率高，線路布置靈活、適應(yīng)性強，提升角度大，受料和卸料靈活，安全可靠性高，環(huán)保性能優(yōu)越，操作簡單、容易實現(xiàn)程序控制。關(guān)鍵詞：帶式輸送機;上運;電控系統(tǒng)AbstractBeltconveyorisatypeofcontinuousconveyorisaconveyorbelt,ascomponentsoftractionandload-bearingcomponents,usingrollersupport,relyonthetransmissionrollerandconveyorbeltfrictionbetweenthetransmissionforceoftractioncontinuousconveyingequipment.Itcanbeallkindsofpowder,granularandmassivebulkmaterialinthetransmissionlineoftouninstall,locationfromloadingpointtocontinuousmaterialflowtocarryonthetransportation,notonlywithintheindustrytransferplaysanimportantrole,andtheexternaltransportalsoplaysanimportantrole.Duetolowinvestment,lowoperatingcosts,canbetransportedlongdistancesandotherreasonsformaterial,canreplacetherailwaytransportandinsometheoccasionRoadtransportationhasbecomeanindispensabletransportationequipmentintheproductionofindustrialenterprises.Inthepast20years,becauseofthebeltconveyorandothertransportationmachineryhasincomparableadvantages,China'sbeltconveyorhavedevelopedrapidly,themoreprominentfeaturesistheconveyorvolumeapplication,singlelength,electricpower,brakingtechnologylevelhasgreatlyimproved.Duetothebandconveyorlowoperatingcosts,especiallyinthecurrentChina'sfuelsupply,thenumberofdependenceonimports,highoilpricesundertheconditionthattheapplicationscopeofthebeltconveyorisbroader.Itsadvantagesaremainlyinthefollowingaspects:simplestructure,energysavingandeconomy,transportationofmaterialsandawiderangeoflongdistancetransportation,transportationlargecapacityTheutilitymodelhastheadvantagesofhighproductionefficiency,flexiblecircuitlayout,strongadaptability,largeliftingangle,flexiblematerialanddischarge,highsafetyandreliability,excellentenvironmentalprotectionperformance,simpleoperation,andeasyrealizationofprogramcontrol.Keywords:beltconveyor;upanddown;electriccontrolsystem目錄TOC\o"1-3"\h\u71601緒論 144051.1本課題研究的目的和意義 1159021.2本課題研究的內(nèi)容 2131711.3國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展 2147061.4驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)要求 499641.5長距離帶式輸送機合理的驅(qū)動裝置 630181.6帶式輸送機的發(fā)展趨勢 746722帶式輸送機初步設(shè)計 10268442.1選擇機型 10193262.2輸送帶選型計算 10171272.3輸送帶線路的設(shè)計內(nèi)容 13180892.4托輥的選型計算 1344762.5帶式輸送機系統(tǒng)布置 2144762.6帶式輸送機線路阻力計算 2175132.6.1圓周驅(qū)動力計算 2136702.6.2運行阻力計算 24299072.7輸送帶強度驗算 29285272.8牽引力及電機功率計算 2997442.9驅(qū)動裝置及其布置 30155562.10拉緊力、拉緊行程的計算及拉緊裝置的選擇 38325292.11制動器與逆止器的選擇 41169922.12軟啟動裝置的選擇 44167672.13輔助裝置 44291623電控系統(tǒng)設(shè)計 46193263.1電控系統(tǒng)概述 46171273.2電控系統(tǒng)各控制部件功能 47180893.3電控系統(tǒng)系統(tǒng)工作原理 50193263.4信號與報警 56180893.5功率平衡調(diào)節(jié) 56144364設(shè)計小結(jié) 57283175參考文獻 5977846致謝 6128317附錄 621緒論帶式輸送機是以輸送帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶作為傳送物料和牽引工作的輸送機械，是輸送能力最大的連續(xù)輸送機械之一。其結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、運轉(zhuǎn)可靠、能耗低、對環(huán)境污染小、便于集中控制和實現(xiàn)自動化、管理維護方便，在連續(xù)裝載條件下可實現(xiàn)連續(xù)運輸。它是運輸成件貨物與散狀物料的理想工具，因此被廣泛用于電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行業(yè)。1.1本課題研究的目的和意義帶式輸送機是以輸送帶兼作牽引機構(gòu)和承載機構(gòu)的一種運輸設(shè)備，它在地面和井下運輸具有廣泛的應(yīng)用。帶式輸送機自1795年被發(fā)明以來，經(jīng)過兩個世紀的發(fā)展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業(yè)廣泛采用。特別是第二次工業(yè)革命帶來了新材料、新技術(shù)的采用，使帶式輸送機的發(fā)展步入了一個新紀元。當今，無論從輸送量、運距、經(jīng)濟效益等各方面來衡量，它已經(jīng)可以同火車、汽車運輸相抗衡，成為三足鼎立局面，并成為各國爭先發(fā)展的行業(yè)。帶式輸送機因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、噪聲低、使用壽命長、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、工作可靠性和密封性好、占據(jù)空間小等特點，并能適應(yīng)在各種惡劣工作環(huán)境下工作包括潮濕、泥濘、粉塵多等，所以它已經(jīng)是國民經(jīng)濟中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。加之國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)，又大大縮短了帶式輸送機的設(shè)計、開發(fā)、制造、銷售的周期，使它更加具有競爭力。目前，帶式輸送機已經(jīng)成為露天礦和地下礦的聯(lián)合運輸系統(tǒng)中重要的組成部分。為了更好的研究帶式輸送機的工作組成原理，發(fā)現(xiàn)及改進其不足之處，本課題所研究的是大傾角、上運帶式輸送機。此次研究的主要問題在于系統(tǒng)的驅(qū)動件布置、軟起動和制動問題。帶式輸送機向上運送物料時，其驅(qū)動電機的運行工礦有別于一般的帶式輸送機。由于運轉(zhuǎn)上的需要，在結(jié)構(gòu)上有特點，控制上有特殊要求。上運帶式輸送機的制動裝置及其控制技術(shù)尤為關(guān)鍵。若制動裝置設(shè)計的不合理，很容易發(fā)生飛車事故，從而造成斷帶、撕帶等事故，給生產(chǎn)帶來極大危害。如何實現(xiàn)軟制動與自動張緊，逐漸向智能化、自動化、人性化方向發(fā)展，是目前帶式輸送機的發(fā)展方向，也是本課題的研究目的和意義所在。相信隨著課題的不斷深入，對帶式輸送機將會有深入的了解，為以后的學習也能打下夯實的基礎(chǔ)。1.2本課題研究的內(nèi)容首先了解帶式輸送機的基本知識（包括其主要設(shè)備工作方式工作原理等）。然后根據(jù)使用場合和給定的原始參數(shù)，對各種工況進行分析計算，設(shè)計系統(tǒng)方案（運輸機布置形式，驅(qū)動方式，輸送帶的選型，拉緊裝置的設(shè)計，清掃裝置的設(shè)計等），設(shè)計出合適的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。設(shè)計出各個系統(tǒng)之后，還要進行動態(tài)特性的研究，以確保在輸送機啟動時，系統(tǒng)的動安全系數(shù)大于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，所設(shè)計的系統(tǒng)仍能符合要求的正常運行。1.3國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展1.3.1國外帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀國外帶式輸送機技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個方面:一方面是帶式輸送機的功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，如高傾角帶式輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機等各種機型;另一方面是帶式輸送機本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型帶式輸送機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用了帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了帶式輸送機的運行性能和可靠性。國外己經(jīng)使用或己經(jīng)進行設(shè)計的幾條典型長距離帶式輸送機輸送線：（1）西班牙的西撒哈拉帶式輸送機線路是世界最長的長距離輸送機線路，該線路長達100km，用兩年半時間建成，并于1972年投入使用，用來將位于石質(zhì)高原地區(qū)的布·克拉露天礦的磷灰石礦石運往艾爾—阿雍海港。總投資額為兩億馬克。預(yù)計該線路能達行30年，年平均運輸量為1000萬噸磷灰石礦石(2000t/h)。整條線路由長為6.9～11.8km的11臺帶式輸送機組成。帶寬為l000mm，采用ST3150型鋼絲繩芯輸送帶，帶速為4.5m/s。（2）恰那礦20km地面帶式輸送機系統(tǒng)是代表了現(xiàn)代帶式輸送機發(fā)展水平的一條輸送線。該輸送系統(tǒng)由一條長為10.3km的平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機和一條10.1km的直線長距離帶式輸送機構(gòu)成。轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的曲率半徑為9km，弧長為4km。兩條輸送機除線路參數(shù)外，其他參數(shù)相同，運輸能力為2200t/h，帶寬1050mm，輸送帶抗拉強度為3000N/mm，安全系數(shù)為5，拉緊裝置為重錘拉緊。允許行程為25m，驅(qū)動采用3臺700KW直流電動機，雙滾筒驅(qū)動。系統(tǒng)采用了先進的托輥制造和安裝技術(shù)、水平轉(zhuǎn)彎技術(shù)和動態(tài)分析技術(shù)[。（3）津巴布韋鋼鐵公司（ZISCO）15.6km水平轉(zhuǎn)彎越野帶式輸送機于1996年投入使用，是世界上單機最長的帶式輸送機。該輸送機將ZISCO的NewRippleCreek礦的經(jīng)過二次破碎的鐵礦石運送到Zimbabwe的煉鋼廠附近。輸送量為干礦石500t/h（濕礦石600t/h）。系統(tǒng)全長15.6km，物料提升高度為90m。近年來，我國在大型帶式輸送機的設(shè)計、制造上也有了長足的進步。從20世紀60年代末我國己經(jīng)生產(chǎn)200余條鋼絲繩芯帶式輸送機，在煤礦、磷礦、鐵礦和港口使用。其中單機長度達7602m的大型帶式輸送機已投入使用。目前，包括總長l0km的輸送線等多條長距離帶式輸送機系統(tǒng)正在設(shè)計或計劃中[。1.3.2國內(nèi)帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，帶式輸送機的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)空白，并對帶式輸送機的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。1.4驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)要求1.4.1輸送機控制性能長距離帶式輸送機的驅(qū)動系統(tǒng)必須從加(減)速度、過載、負荷分配、輸送帶張力控制等方面有效地對輸送機進行全程控制。加(減)速度控制：在小于最大設(shè)計載荷的任何載荷情況下,驅(qū)動系統(tǒng)都必須前后均勻地給輸送帶加(減)速,且加速段要長,以防止物料滑落、輸送帶在滾筒上打滑和過度張緊運動。過載控制：驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)能防止輸入功率和扭矩越過安全設(shè)施進入輸送機,以免產(chǎn)生故障。同時,還應(yīng)具備隨時排除輸送機阻卡現(xiàn)象的功能。負荷分配：多機驅(qū)動情況下,載荷應(yīng)根據(jù)設(shè)計規(guī)范合理地分配給各驅(qū)動裝置,避免因?qū)е聜€別或多個驅(qū)動裝置過載而影響輸送機各部件運行質(zhì)量,造成不必要的運行故障。輸送帶張力控制：輸送帶的正確張力是保證輸送機安全可靠運行的首要條件之一。但帶式輸送機起止瞬間形成的帶張力會給輸送機的運行和控制帶來很大的不利影響,嚴重的破壞性張力波可能會使長距離帶式輸送機迅速減速乃至停機。因此,驅(qū)動裝置必須按要求控制住進入輸送機的輸送功率,使輸送帶隨時保持良好的張力。1.4.2輸送機驅(qū)動性能驅(qū)動系統(tǒng)是輸送機的關(guān)鍵設(shè)備,它的各部件都應(yīng)具備最佳的可靠性,都必須嚴格按照標準和規(guī)范精心設(shè)計和制造。在使用期間,要配備良好的監(jiān)控設(shè)備,隨時了解掌握輸送機運行情況,避免突然事故和阻卡現(xiàn)象給輸送機造成的損失,減少維修和停機次數(shù),提高長距離帶式輸送機的使用效率。1.4.3最小電應(yīng)力對長距離帶式輸送機來說,如果所有電機同時啟動,電源系統(tǒng)中的電壓負荷急劇增大,導致電壓下降,使電機啟動時間延長乃至困難,對電機產(chǎn)生應(yīng)力,因此,當在最小電壓時,驅(qū)動系統(tǒng)也必須能使主要電機及時啟動。同時,電機每次啟動時產(chǎn)生的極大電流會使電機溫度增高,而電機啟動所需時間越長,電流持續(xù)時間越長,溫度也越高,電機的熱化損壞也越快,從而使絕緣體的耐熱性能下降,并最終在絕緣體內(nèi)進行化學物質(zhì)的變化,使絕緣體完全失去功能,最后毀壞電機。因此,要盡量以最小電應(yīng)力進入電機,且啟動次數(shù)盡可能減少,啟動時間盡可能縮短,使電機有良好的使用環(huán)境。1.4.4最小機械應(yīng)力由于驅(qū)動系統(tǒng)的載荷分配不均,特別是急速啟動情況下,包括不可控制的啟動情況,以及不能逆止輸送機的情況直接影響輸送機的主要驅(qū)動裝置及其他部件上的應(yīng)力。針對產(chǎn)生的原因,必須對長運距帶式輸送機的驅(qū)動系統(tǒng)進行恰當?shù)脑O(shè)計,在恰當分配各驅(qū)動裝置載荷的情況下,設(shè)立適長的啟動斜面并采用S型啟動斜面以減少輸送帶應(yīng)力。同時實行軟啟動以對輸入功率和扭矩進行最大程度的限制,提高輸送機的安全性,而減少對輸送帶的要求因素,這樣就有效地降低輸送機的成本。輸送帶要正常運行必須是封閉環(huán)路,將一個以上的輸送帶端部連接起來才能形成無極輸送帶同路,而接頭強度只能達到該輸送帶強度的70%～90%。因此,鋼芯輸送帶的最薄弱處就是它的接頭,所以如何確定接頭的最佳連接方法就成為提高輸送帶實際強度的關(guān)建。對輸送帶的安全性,現(xiàn)主要基于四項不同的設(shè)計規(guī)范,即運行張力、起動張力、輸送帶延伸性和壽命的遞減、接頭動態(tài)效能的損失。對運行張力雖通常按最高張力條件確定,但由于造成接頭疲勞的額定運行張力約占最高設(shè)計張力的80%,故很難達到；起動張力是一種不常出現(xiàn)的周期性條件,可根據(jù)停機和啟動的頻率來確定是否應(yīng)視為持續(xù)起作用的疲勞因素；對輸送帶延伸應(yīng)力和性能退化應(yīng)該視為一種持續(xù)負到運行數(shù)值中,由于利用新技術(shù),輸送帶接頭間的動態(tài)強度達到了一個新水平,現(xiàn)在鋼繩的耐用性倒成了限制接頭高效能的因素,橡膠性能的改進使無淪何種強度的輸送帶均能獲得效果良好的高效能接頭。1.5長距離帶式輸送機合理的驅(qū)動裝置1.5.1驅(qū)動方式的確定從輸送帶強度對功率的影響,考慮降低初期投資及提高輸送機運行的可靠性,長運距帶式輸送機的驅(qū)動宜采用中間驅(qū)動的方式,其最大優(yōu)點是可有效降低輸送帶的張力,使輸送機的輸送長度理論上不受輸送帶張力的影響而無限延長，同時,采用中間驅(qū)動還可以使巨大的總功率分解成多個較小的單元驅(qū)動功率,便于實現(xiàn)輸送機主要驅(qū)動原部件的標準化、系列化和通用化。中間驅(qū)動有兩種形式,即卸載式中間驅(qū)動和摩擦式中間驅(qū)動,由經(jīng)濟性和操作性比較優(yōu)劣,建議采用卸載式中間驅(qū)動方式。驅(qū)動裝置由電動機、減速器、液粘軟啟動、制動器等元部件組成,為使電動機、減速器、液粘軟啟動等的連接基本處于水平,可以考慮該連接與底座采用浮動支撐的連接形式,達到對中性好、調(diào)整容易、拆裝方便的效果。1.5.2電機功率合理分配設(shè)計中可采用帶有液粘軟啟動的驅(qū)動裝置有效地解決多機驅(qū)動中的電機負載不平衡問題。1.6帶式輸送機的發(fā)展趨勢隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展和需要，我國對大傾角固定帶式輸送機，高效高產(chǎn)工作面順槽可伸縮帶式輸送機及長運距，大運量帶式輸送機及其關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵零部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，應(yīng)用動態(tài)分析技術(shù)與智能化控制技術(shù)，研制成功了軟啟動和制動裝置以及PLC控制為核心的電控裝置，并且井下大功率防爆變頻器也已經(jīng)進入研發(fā)，試制階段。隨著高效高產(chǎn)礦井的發(fā)展，帶式輸送機各項技術(shù)指標有了很大的發(fā)展。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提高煤礦井下帶式輸送機關(guān)鍵零部件的性能和安全可靠性；設(shè)備開機率的高低主要取決于運輸零部件的性能和可靠性。提高零部件的性能和可靠性可以大大提高設(shè)備開機率。（2）提高運輸能力，適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要；長運距、高速度、大運量、大功率、集中控制是帶式輸送機今后發(fā)展的必然趨勢。（3）控制自動化水平要提高；（4）一機多用，擴大功能；帶式輸送機是一種理想的連續(xù)運輸設(shè)備，但是不能充分發(fā)揮起能力，浪費了資源，如果將帶式輸送機結(jié)構(gòu)做適當修改，并且采取一定安全措施，就可以拓展起工作領(lǐng)域，是起發(fā)揮更大的經(jīng)濟效益。通過上述分析,可以預(yù)見,未來新機型應(yīng)該具有以下特征:(1)大運量、高速度。即意味著高生產(chǎn)率,減少單位時間生產(chǎn)成本。(2)長使用壽命。輸送帶與托輥的磨損是限制輸送機壽命的主要原因,減少輸送帶與托輥之間的摩擦系數(shù),增加輸送帶的耐磨性,提高托輥的性能,可以較大程度地提高輸送機的使用壽命。(3)低生產(chǎn)成本。在普通輸送帶輸送機中,托輥制造的費用占整個輸送帶運輸機的17%～25%,且運動部件過多,維修費用昂貴，采用無托輥支承或非接觸支承是降低輸送帶輸送機成本的最有效方法。(4)低能源消耗。輸送帶式輸送機的能源80%左右都消耗在摩擦損失上，降低摩擦損耗的最有效方法是采用非接觸帶輸式送機(如水墊式輸送帶運輸機),它所需的電機功率僅為普通輸送帶輸送機的20%。(5)智能化。未來機型應(yīng)與電腦密切聯(lián)系,適合程序控制、智能操作、物料裝卸、機器安裝與維護都應(yīng)能實現(xiàn)智能化管理?？梢灶A(yù)見,輸送帶輸送機的發(fā)展趨勢是從接觸式輸送帶輸送機向非接觸的輸送帶輸送機發(fā)展,最終發(fā)展趨勢是采用最原始的輸送帶輸送機的結(jié)構(gòu),即采用帶子在槽內(nèi)滑動。輸送帶非接觸支承節(jié)省大量的金屬,大大減少了輸送帶運動阻力和能耗,維修也簡便。隨著新型材料的出現(xiàn),特別是近幾年出現(xiàn)的納米材料,有理由相信輸送帶與滑槽之間的摩擦系數(shù)和帶子的耐磨性可以得到很大的改觀。而輸送帶在滑槽內(nèi)滑動的結(jié)構(gòu)最簡單,運動部件最少，這樣它更適合智能化管理,同時生產(chǎn)成本也大大降低。在給定條件下，帶式輸送機選型設(shè)計計算合理與否關(guān)系到能否高效、安全、可靠地完成生產(chǎn)任務(wù)。一般說來，帶式輸送機的選型設(shè)計有兩種方法：一種是成套供應(yīng)的設(shè)備（或已有設(shè)備）的計算，對于這一類運輸機的設(shè)計計算無需進行參數(shù)和部件的選擇，一般只需核算生產(chǎn)能力、電動機功率和輸送帶強度等是否滿足有關(guān)規(guī)定的要求；另一種是對通用設(shè)備（如TD75、DTⅡ系列通用固定帶式輸送機和DX系列鋼絲繩芯帶時輸送機等）的選型計算，需要通過計算選擇各組成部件（如：輸送帶、滾筒、托輥、驅(qū)動裝置……），最后組合成使用于具體條件下的帶式輸送機。該設(shè)計主要進行的是后一種設(shè)計。帶式輸送機的設(shè)計程序大體分兩步，第一步是初步設(shè)計，主要是通過理論上的計算選出合適的輸送機部件，或者完成對已選部件的驗算；第二步是施工設(shè)計，主要完成對已選部件的安裝布置圖紙設(shè)計工作。由于該種皮帶輸送機既有上坡運輸又有下坡運輸，最困難得工況就不一定時在滿載時，因此要分不同工況進行分析。第一種工況是滿載運行狀態(tài)，輸送帶各段都滿載的運行狀態(tài)。大多數(shù)情況下，此狀態(tài)為輸送機系統(tǒng)最困難的工況，所以必須對正常運行工況進行設(shè)計計算，以確定各主要點輸送帶張力、電機功率、張緊力的結(jié)論；第二種工況最大發(fā)電狀態(tài)，如果設(shè)計中沒有考慮到這種工況，就必然會出現(xiàn)驅(qū)動裝置過載，或者在這種條件下停車制動不住，出現(xiàn)飛車造成嚴重的事故，本輸送系統(tǒng)最大發(fā)電運行狀態(tài)的工況是在只有下運段滿載，而上運段處于空載狀態(tài)的情況下出現(xiàn)；第三種工況是最大電動狀態(tài)，如果忽略此工況，有可能出現(xiàn)電機堵轉(zhuǎn)，悶車而燒壞，而且這種工況也隨起動和停車過程的出現(xiàn)而不斷出現(xiàn)。對于本輸送機系統(tǒng)的最大電動狀態(tài)是在線路下運段空載，而上運段滿載的情況出現(xiàn)。第四種工況是空載運行狀態(tài)，就是輸送機上各點都沒有載荷情況下輸送機的運行狀態(tài)，對于本輸送線路，空載運行狀態(tài)比最大電動狀態(tài)是安全，因此在這就不進行詳細設(shè)計計算。比較這前三種工況下所需的牽引力和電機功率，按照最困難的工況進行各部件的選取。2帶式輸送機初步設(shè)計2.1選擇機型帶式輸送機的選型設(shè)計可有兩種，一種是成套設(shè)備（又稱專用設(shè)備）的選用，這只須驗算設(shè)備用于具體條件的可能性，另一種是通用設(shè)備的選型，需要通過計算選擇各組件，最后組合成適用于具體條件下的帶式輸送機。本文結(jié)合的工程實踐的帶式輸送機的原始資料見表2.1。表2.1設(shè)計原始數(shù)據(jù)長度(m)輸送量(t/h)運行方式傾角(°)供電電壓(V)裝載點位置堆積角最大塊度(mm)5801000上運8°660/1140V機尾30°3002.2輸送帶選型計算輸送帶在帶式輸送機中，既是承載構(gòu)件又是牽引部件，它不僅需要足夠的強度，而且還應(yīng)有耐磨、疲勞以及特殊要求，如井下用的輸送帶還必須具有阻燃的特性。輸送帶選擇的合理與否直接影響帶式輸送機的投資、運行成本，更重要的是影響輸送機可靠、安全的運行。2.2.1輸送帶運行速度選擇帶速是運輸機的重要參數(shù)，通常根據(jù)下列原則進行選擇：（1）長距離、大運量的輸送機可選擇較高帶速；（2）傾角大、運距短的輸送機帶速易小；（3）下運相對上運帶式輸送機帶速低；（4）力度大、磨琢性大、易粉碎和易起塵的物料宜選用較低帶速；（5）采用卸料車卸料時帶速不宜超過2.5m/s，采用犁式卸料車時，帶速不宜超過2m/s。與物料有關(guān)的常用帶速，可按表2.2選?。罕?.2與物料有關(guān)的常用帶速輸送物料的特性帶寬B（毫米）500；600800；10001200；1400帶速v（m/s）磨琢性小，品質(zhì)不會因粉化而降低；如：原煤、砂、泥土、原鹽等0.8-2.51.0-3.151.5-5.0根據(jù)上表，選取帶速v=3.15m/s。2.2.2輸送帶寬度計算(1)按輸送能力確定帶寬式（2.1）式中k—貨物斷面系數(shù)；—堆積密度，t/；C—傾角系數(shù)。表2.3物料斷面系數(shù)動堆積角10°20°30°40°50°K槽型316385422458496平型67135172209247表2.4傾角系數(shù)輸送傾角0～3°5°10°15°20°c10.990.950.890.81所以：=0.928m（2）按輸送物料的塊度確定帶寬≥=800mm式（2.2）式中——物料最大塊度的橫向尺寸。綜合考慮，輸送帶寬度選擇1000mm。2.2.3輸送帶種類的選擇輸送帶是輸送機的重要部件，要求它具有較高的強度和較好的撓性，其價格比較昂貴，約占輸送機總成本的25%~50%。在類型確定上需考慮以下幾點：（1）煤礦井下必須使用阻燃輸送帶，并且盡量選用橡膠貼面，其次為橡塑貼面和塑料貼面的阻燃輸送帶；（2）在煤礦生產(chǎn)中，優(yōu)先選擇分層帶，其次整體帶芯帶和鋼繩芯帶；（3）在大傾角輸送中，為了改善成槽形，高強度輸送帶采用鋼絲繩芯帶較為理想；（4）覆蓋膠的厚度主要取決于被運物料的種類和特性，給料沖擊的大小、帶速與機身長度，輸送原煤之類的礦石，為防止撕裂，可以加防撕網(wǎng)；（5）根據(jù)機身的長度和輸送帶的強度來具體確定帶型，長距離一般采用鋼絲繩芯帶，高強度也一般采用鋼絲繩芯帶等。預(yù)選聚酯帆布繩帶芯輸送帶，其參數(shù)如表2.5：表2.5EP-300聚酯帆布繩帶芯皮帶規(guī)格及技術(shù)參數(shù)輸送帶類型縱向拉伸強度/N·mmˉ1每層厚度(mm)每層質(zhì)量kg上膠層厚度（mm）下膠層厚度（mm）線質(zhì)量(kg·mˉ1)EP-3003001.314.72.3輸送帶線路的設(shè)計內(nèi)容線路初步設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)使用地點的具體情況、用戶要求或輸送機類型情況，進行輸送機的整體布置。主要內(nèi)容包括驅(qū)動裝置的形式、數(shù)量和安裝位置的確定，拉緊的形式和安裝的位置的確定，機頭、機尾布置，裝卸位置及形式，清掃裝置的類型及位置的確定等。最后根據(jù)這些內(nèi)容畫出輸送帶的布置簡圖，為設(shè)計計算和施工設(shè)計打下基礎(chǔ)。2.4托輥的選型計算托輥是用來支承輸送帶和輸送帶上的物料，減少輸送帶的運行阻力，保證輸送帶的垂度不超過技術(shù)規(guī)定，使輸送帶沿預(yù)定的方向平穩(wěn)地運行。帶式輸送機上的主要部件是托輥，它是日常主要管理、維護和更換的對象。因此，它的可靠性和壽命決定著輸送機的功效。托輥使用壽命短會增加輸送機的維修費用；轉(zhuǎn)動不靈活會增加輸送機的功耗；堵轉(zhuǎn)的托輥會磨損昂貴的輸送帶，甚至可導致礦井瓦斯、煤塵爆炸的嚴重事故。通常托輥的預(yù)期使用壽命大約在2-5萬小時，但在惡劣的工作條件下，如煤礦井下工作，它的實際使用壽命低于預(yù)期的使用壽命。2.4.2托輥的種類托輥按其用途的不同主要分為承載托輥（又稱上托輥）、回程托輥（又稱下托輥）、緩沖托輥與調(diào)心托輥。托輥的結(jié)構(gòu)與具體布置形式主要決定于輸送機的類型與所運物料的性質(zhì)。（1）承載托輥安裝在有載分支上，以支承輸送帶與物料。在生產(chǎn)實踐中要求它能根據(jù)所輸送物料性質(zhì)的不同，使輸送帶的承載斷面的形狀有相應(yīng)的變化。例如，運送散狀物料，為了提高生產(chǎn)率和防止物料的撒落，通常采用槽形托輥，槽形托輥一般由3個或3個以上托輥組成。目前普通槽形托輥的成槽角均為35°，托輥之間成鉸接或固支。對于成件物品的運輸通常采用平行承載托輥。（2）回程托輥安裝在空載分支上，以支承回程輸送帶，有平形，V形，反V形幾種。V形與反V形托輥能降低輸送帶跑偏的可能性。當V形與反V形兩種形式配套使用，行成菱形斷面，能更有效地防止輸送帶跑偏。此外，梳形托輥和螺旋托輥能清除輸送帶上的粘結(jié)物，保持帶面清潔。通常采用平行托輥大型輸送機有時采用V形回程托輥。（3）緩沖托輥大多安裝在輸送機的裝載點上，以減輕物料對輸送帶的沖擊。在運輸沉重的大塊物料的情況下，有時也需沿輸送機全線設(shè)置緩沖托輥。通常緩沖托輥有彈簧鋼板式和橡膠圈式兩種。（4）過渡托輥安裝在滾筒與第一非平行托輥之間，可使輸送帶逐步成槽或由槽型展平，以降低輸送帶邊緣因成槽延伸而產(chǎn)生的附加應(yīng)力，同時也防止輸送帶展平時出現(xiàn)撒料現(xiàn)象。2.4.3托輥直徑選擇確定托輥直徑是托輥的代表性參數(shù)，在確定了托輥類型之后，需選擇托輥的直徑與長度。而托輥直徑應(yīng)滿足轉(zhuǎn)速與承載能力的要求。托輥輥子根據(jù)承載能力分普通型及重型兩種，每種輥徑對應(yīng)2-3種軸徑，全部采用大游隙軸承。根據(jù)表2.6選托輥直徑與長度。表2.6輥子直徑參數(shù)帶寬托輥直徑5006508001000120089√√√108√√√√133√√√159√√根據(jù)帶寬1000mm，選取輥子直徑為108mm。2.4.4托輥間距的選擇托輥布置間距應(yīng)滿足兩個條件：輥子軸承的承載能力與輸送帶的垂度不超過允許值。因此托輥間距的選擇應(yīng)考慮物料的性質(zhì)、輸送帶的垂度及運行阻力等因素的影響。承載分支間距可參考表2.7選取。緩沖托輥間距一般為承載托輥間距的0.3~0.5倍，約為0.3~0.6m?；爻掏休侀g距可按2-3m考慮或取為承載托輥間距的2倍。根據(jù)課題實際要求，承載托輥我們選擇35°槽型托輥組另外加入35°槽型前傾托輥組，這樣可以起到防跑偏作用了。回程托輥選擇普通平行托輥。同時選用35°緩沖托輥。選用10°、20°、30°過度托輥。由下表取承載托輥間距為1.2m?；爻掏休侀g距為2..5m；緩沖托輥間距為0.5m。表2.9承載托輥間距參考表松散物料堆積密度t/m3帶寬(mm)40050065080010001200140016002000<1～1～1.22.1～1.11.0>2.4.5托輥承載能力的校核所謂滿足承載能力是指托輥在設(shè)計載荷條件下工作，其輥子軸承壽命高于30000h，轉(zhuǎn)角小于10°。輥徑選擇表2.8輥徑參數(shù)表輥子直徑d/mm限制帶速Q(mào)UOTE限制帶速時的輥子轉(zhuǎn)速Q(mào)UOTE108557進行輥子載荷計算:(1)靜載荷計算:承載分支托輥：QUOTE式中QUOTEe輥子載荷系數(shù)，取e=0.8,，根據(jù)DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊P47表4-13;QUOTE承載分支托輥間距，m。QUOTE；=1.2m;v帶速，m/s,v=3.15m/s;QUOTE每米輸送帶質(zhì)量，kg/m,QUOTE=14.7kg/m;QUOTE輸送能力kg/s回程分支托輥：N(2)動載荷計算:承載分支托輥：N式中QUOTE運行系數(shù)，取QUOTE=1.2，根據(jù)DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊P47表4-14.QUOTE沖擊系數(shù)，取QUOTE=1.2，根據(jù)DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊P47表4-15.QUOTE工況系數(shù)，取QUOTE=1.1，設(shè)計手冊P47表4-16.回程分支托輥：QUOTE計算后取靜載荷、動載荷二者之中較大的值選擇輥子，使其承載能力大于或等于計算值，這樣就可保證輥子軸承壽命高于3000h,轉(zhuǎn)角小于。由于故應(yīng)選用大于等于1.54KN的輥子。表2.9輥子載荷系數(shù)e托輥形式e一節(jié)輥1二節(jié)輥0.63三節(jié)輥0.8表2.10運行系數(shù)運行條件>60.81.0>9~161.1>161.2表2.11工況系數(shù)工況條件正常工作或維護條件1.00有磨蝕或磨損性物料1.10磨蝕性較高的物料1.15表2.12沖擊系數(shù)物料密度帶速22.53.150~1001.001.001.00>100~1501.021.031.06>150~300細料中有少量大塊1.041.061.11>150~300塊料中有少量大塊1.061.091.14（3）輥子承載能力的校核分別取上述靜載，動載荷計算值的最大值，即：式（2.3）式中，—分別為承載與回程分支輥子所受的最大載荷，kN。通過查輥子的承載能力表可得：托輥輥子的承載能力[]=2.1kN；[]=1.23kN；因為：=1.54kN，=0.38kN所以滿足：[]；[]；2.4.5托輥型式選擇根據(jù)DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊可知，托輥的參數(shù)和尺寸應(yīng)符合GB/T990-1991，承載托輥選擇槽型托輥，槽形角選擇35°；回程托輥選擇平形托輥。具體參數(shù)如下表：表2.13承載托輥參數(shù)表DL軸承AECH1083804G205129013501038300H1H2PQd質(zhì)量圖號159437220170M1637.6DTII04C0322由于皮帶輸送機托輥占皮帶輸送機部件數(shù)量最大，因此對于皮帶輸送機托輥來說，維護保養(yǎng)就顯的特別重要了。皮帶輸送機托輥在使用過程中要保證維持在干燥環(huán)境中，對于損壞托輥要及時更換。及時清理托輥上附著的物料。保持輥面干凈。表2.14回程托輥參數(shù)表DL軸承EACH10811504G30513421290——164H1H2PQd質(zhì)量圖號164——15090M1620.8DTII04C2123圖2.1槽型托輥圖2.2平形托輥帶式輸送機托輥不同于物料輸送用的無動力滾筒，雖然組成形式和外觀上近似相同。但是帶式輸送機托輥承載量較大，而且對轉(zhuǎn)速也有相應(yīng)限制。目前包括鐵質(zhì)托輥，陶瓷托輥，橡膠托輥等。是皮帶輸送機使用量最大，維護最為方便的部件之一。2.5帶式輸送機系統(tǒng)布置圖2.3帶式輸送機系統(tǒng)布置圖2.6帶式輸送機線路阻力計算2.6.1圓周驅(qū)動力計算帶式輸送機傳動滾筒上所需的圓周驅(qū)動力QUOTE是所有阻力之和。根據(jù)DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊P23（3-16），用公式表示的形式為:式（2.4）進一步簡為:式（2.5）而對于輸送帶機長L>80m,可以進一步簡化，為此引人一個系數(shù)C作為主要阻力的因數(shù)，它取決于帶式輸送機的長度。式（2.6）表2.15輸送機各運行力的計算阻力參數(shù)計算公式或數(shù)值主要阻力和附加阻力=系數(shù)C文獻圖3-21.16模擬摩擦系數(shù)f文獻[5]P24表3-6：f=0.025續(xù)表2.15輸送機各運行力的計算機長L580m輸送機機承載分支每米托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量文獻P21表3-7，得G1=12.21kg文獻[5]P24（3-20），得輸送機機回程分支每米托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量文獻P21表3-7，得G2=10.43kg文獻P21（3.4-6），得承載分支或回程分支每米輸送帶質(zhì)量文獻P22表3-8，得qB為14.7每米輸送物料的質(zhì)量文獻[1]P482qG（3-22）輸送機在運行方向上的傾斜角=8°傾斜阻力每米輸送物料的質(zhì)量QUOTE同上H為輸送機的高度續(xù)表2.15輸送機各運行力的計算特種阻力槽型系數(shù)QUOTE文獻，托輥槽角為35°時，QUOTE=0.43托輥和輸送帶之間的摩擦系數(shù)QUOTE文獻P23，摩擦系數(shù)為0.3~0.4，取=0.35裝有前傾托輥的輸送機長度QUOTEQUOTE=580m托輥前傾角度QUOTE文獻P21表3-7，得QUOTE=QUOTE物料與導料欄版間的摩擦系數(shù)QUOTE文獻P24，一般取0.5~0.7，取QUOTE=0.6輸送能力QUOTE導料槽攔板長度ll=4m導料槽兩攔板間寬度QUOTEQUOTE=0.610m續(xù)表2.15輸送機各運行力的計算附加特種阻力清掃器阻力卸料器摩擦阻力清掃器個數(shù)=5一個清掃器與輸送帶接觸面積查文獻P24，得A=0.015m2清掃器與輸送帶間的壓力查文獻P24，p一般取，取清掃器與輸送帶間的摩擦系數(shù)查文獻P24，一般取0.50.7，取=0.6刮板系數(shù)查文獻P24，一般取2.6.2運行阻力計算表2.16運行阻力計算表主要阻力FH和附加阻力FN=1.160.0255809.8[10.175+4.172+(214.7+88.18)cos8]=21557.7N21557.7N傾斜阻力=88.1880.729.8=69755.32N69755.32N特種阻力2676.7N續(xù)表2.16運行阻力計算表附加特種阻力=10.0156100.6+0=2700N2700N帶式輸送機傳動滾筒上所需圓周驅(qū)動力2.6.3張力計算時各種運行工況的討論滿載運行狀態(tài)輸送帶各段都滿載的運行狀態(tài)通常為正常狀態(tài)。大多數(shù)情況下，此狀態(tài)為輸送機系統(tǒng)最困難工況，所以必須對正常運行工況進行設(shè)計計算，以確定輸送帶張力、電機功率、張緊力等結(jié)論。2.6.4計算輸送帶張力的方法在進行輸送帶張力計算過程中，其張力大小必須滿足以下兩個條件：（1）摩擦傳動條件：輸送帶的張力必須保證工作時輸送帶在傳動滾筒上打滑。 （2）垂度條件：輸送帶的張力必須保證輸送帶在兩托輥間的下垂度不超過規(guī)定值。 根據(jù)上述兩個條件可以看出，輸送帶張力的計算方法有兩種：一種是根據(jù)摩擦傳動條件并利用“逐點張力法”求出個特殊點的張力值，然后驗算輸送帶的垂度條件；另一種是根據(jù)垂度條件求出輸送帶上某一確定的張力，然后按“逐點張法”計算出各點的張力，再驗算摩擦傳動條件。2.6.5逐點張力法(1)輸送帶不打滑條件校核DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊P24輸送帶不打滑條件為：式（2.7）式中QUOTE—傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)，見DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊p24表3-12，取QUOTE，由DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊P24表3-13查得輸送帶在所有滾筒上的圍包角，雙滾筒取7.7，折合DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊P243.5-1由于雙滾筒的圍包角QUOTE，故查表3-13得QUOTE由于采用雙滾筒傳動QUOTE，QUOTE(2)垂度校核為了限制輸送帶在兩組托輥間的下垂度，作用在輸送帶上任意一點的最小張力，需按下式進行驗算，由DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊P29（3-33）（3-34），得：承載分支:回程分支:式中QUOTE——允許最大下垂度，一般小于0.01；QUOTE——承載上托輥間距（最小張力處）；——回程下托輥間距（最小張力處）；；QUOTE(3)各特性點張力（由DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊P29逐點張力法）根據(jù)不打滑條件，傳動滾筒奔離點張力為13812.8N。令S1=13812.8N>QUOTE也滿足空載邊垂度條件。表2.17各特性點張力計算表計算式各點張力值（N）13812.813812.8>，滿足要求14227.181465415240.1615697.3619189.0819572.8620355.77續(xù)表2.17各特性點張力計算表由于尾部改向滾筒的奔離點為承載分支最小張力處，計算出該點張力后，應(yīng)與輸送帶下垂度校核時得出的QUOTE(承載)值進行比較，取兩者中的較大值作為該點張力，因S13>Fmin=15123.36NQUOTE，故令S13=20355.77N為該點張力QUOTE108710.63114139.055116421.8119913.5123510.9127216.292.7輸送帶強度驗算根據(jù)上面計算出的最大張力點的最大張力進行輸送帶的強度的驗算。當本輸送系統(tǒng)出在最大電動狀態(tài)時，最大張力點的張力最大，所以用此張力進行輸送帶的強度的驗算。帶強度校核：式（2.8）式中B—帶的寬度，mm；—帶的強度，N/mm；—帶的最大張力，kN；m—安全系數(shù)。由張力計算與查表得：=1800N/mm；B=1000mm；=127.21kN代入數(shù)據(jù)得：m=14.57>11所選輸送帶強度滿足。2.8牽引力及電機功率計算2.8.1牽引力及電機功率計算由于本系統(tǒng)的工作情況不同，所以電動機的運行狀態(tài)，可能是電動狀態(tài)也有可能是發(fā)電狀態(tài)，從而造成了在不同狀態(tài)牽引力與功率的計算不同。尤其應(yīng)注意各種阻力的正方向和正常發(fā)電狀態(tài)和空載狀態(tài)下的功率的計算。電動設(shè)備用功率一般按15%-20%考慮。全程滿載狀態(tài)式（2.9）由張力計算得：=13.8kN；=127.2kN。代入數(shù)據(jù)得：=117.8kN電機功率：P=式（2.10）代入已知數(shù)據(jù)得：P==374.9kW2.8.2電機數(shù)量選擇（1）額定總功率P（2）盡可能用同一型號的電動機根據(jù)上述情況，傳動系統(tǒng)采用雙滾筒2電機模式運作正常工作為2臺電機，所以每臺電機的驅(qū)動功率為：。根據(jù)計算出的QUOTE值，查電動機型譜，按就大不就小原則選定電動機功率,查表可知，選擇電動機Y-B355M-4,其功率為,轉(zhuǎn)速1484r/min，電流359A,效率93.5%,功率因數(shù)0.91，轉(zhuǎn)動慣量6，質(zhì)量1300kg。2.9驅(qū)動裝置及其布置驅(qū)動裝置的作用是在帶式輸送機正常運行狀態(tài)時提供牽引力或提供制動力。它主要有傳動滾筒、液粘軟啟動裝置、減速器、聯(lián)軸器、電動機等組成。2.9.1滾筒選擇滾筒是帶式輸送機的重要部件，按其結(jié)構(gòu)于作用的不同分為傳動滾筒、改向滾筒等。傳動滾筒用來傳遞牽引力或制動力。傳動滾筒有鋼制光面滾筒、包膠滾筒和陶瓷滾筒等。鋼制光面滾筒主要缺點是表面摩擦系數(shù)小，所以一般常用于短距離輸送機中。包膠滾筒主要優(yōu)點是表面摩擦系數(shù)大，適用于長距離大型帶式輸送機。包膠滾筒按其表面形狀又可分為：光面包膠滾筒、人字形溝槽包膠滾筒和菱形（網(wǎng)紋）包膠滾筒。光面包膠滾筒制造工藝相對簡單，易滿足技術(shù)要求，正常工作條件下摩擦系數(shù)大，能減少物料黏結(jié)，但在潮濕場合，由于表面無溝槽致使無法截斷水膜，因而摩擦系數(shù)顯著下降。為了增大摩擦系數(shù)，在光面鋼制滾筒表面上，冷粘或硫化一層人字形溝槽的橡膠板，為使這層橡膠板粘得牢靠，必須先在滾筒表面掛上一層很薄的襯膠（一般小于2mm），然后再把人字形溝槽橡膠冷粘或硫化在襯膠上。這種帶人字形的溝槽滾筒，由于有溝槽存在，能使表面水薄膜中斷，不積水，同時輸送帶與滾筒接觸時，輸送帶表面能擠壓到溝槽里。由于這兩種原因，即使在潮濕的條件下，摩擦系數(shù)也降低不大。但是，此種滾筒具有方向性，不能反向運轉(zhuǎn)。菱形（網(wǎng)紋）包膠滾筒，除了具有人字溝槽膠面滾筒的優(yōu)點外，最突出的一個優(yōu)點是它沒有方向性，有效防止了輸送帶的跑偏，對可逆輸送機尤為適用。但摩擦系數(shù)比人字溝槽膠面稍有降低。盡管如此，人們還是認為菱形溝槽膠面比人字溝槽膠面優(yōu)越。繼菱形溝槽膠面滾筒之后又出現(xiàn)了一種帶軸向槽的菱形溝槽膠面滾筒。因為軸向溝槽使摩擦系數(shù)升高，從而彌補了菱形溝槽膠面滾筒比人字溝槽膠面滾筒摩擦系數(shù)小的缺點。這種菱形溝槽滾筒目前國內(nèi)尚未制造生產(chǎn)。 改向滾筒有鋼制光面滾筒和光面包膠滾筒。包膠的目的是為了減少物料在其表面的黏結(jié)以防輸送帶的跑偏與磨損。滾筒的軸承有布置在內(nèi)側(cè)與外側(cè)兩種形式。在帶式輸送機的設(shè)計中，正確合理地選擇滾筒直徑具有很大的意義。如果直徑增大可改善輸送帶的使用條件，但在其他條件相同之下，直徑增大會使其重量、驅(qū)動裝置、減速器的傳動比和質(zhì)量相應(yīng)提高。因此，滾筒直徑盡量不要大于確保輸送帶正常使用條件所需的數(shù)值。(1)傳動滾筒選擇（按最大電動狀態(tài)計算）確定傳動滾筒合力計算根據(jù)工況要求N第一滾筒的合張力:第二滾筒的合張力:傳動滾筒的選擇和校核初步選擇傳動滾筒的直徑為1000mm，則傳動滾筒最大扭矩為：QUOTE根據(jù)傳動滾筒最大合張力和最大扭矩，選擇傳動滾筒DTII04A6164，滾筒直徑D=1000mm，許用扭矩27kN.m>，許用合力160kN>，軸承型號為3532，轉(zhuǎn)動慣量QUOTE,此傳動滾筒的輸入軸直徑d=150mm。選用該滾筒。改向滾筒的選擇改向滾筒又叫導向滾筒，是常見的皮帶輸送機關(guān)鍵部件，主要用于改變輸送帶的運行方向或壓緊輸送帶使其增大與傳動滾筒的包角改向滾筒主要在皮帶運動的下方，如皮帶運送方向為左，那么改向滾筒在皮帶機的右側(cè)，主要結(jié)構(gòu)為軸承和鋼筒，傳動滾筒是皮帶機的主動輪，從兩者之間的關(guān)系來說就好比自行車兩個車輪，后輪就是傳動滾筒，前輪是改向滾筒；改向滾筒和傳動滾筒在結(jié)構(gòu)上是沒有區(qū)別的，都是由主軸滾筒軸承及軸承室組成傳動滾筒分主傳動和從動兩種。根據(jù)計算出的各特性點的張力，即據(jù)此計算出各滾筒合張力，所選改向滾筒型號及其轉(zhuǎn)動慣量如下所示。圖2.3改向滾筒改向滾筒選擇：①改向滾筒直徑選擇=0.8D=800mm；=0.5D=500mm。式中—頭尾部改向滾筒直徑，mm；—其他改向滾筒直徑，mm。②改向滾筒合張力分析尾部改向滾筒：=222.83kN頭部改向滾筒：=205.4kN靠近拉緊滾筒的180°改向滾筒：=39.94kN拉緊滾筒=29.9kN靠近拉緊滾筒的30°改向滾筒=28.9kN增面滾筒=243.41kN頭尾部20°改向滾筒=230.56kN根據(jù)上述參數(shù)選擇改向滾筒的型號為：尾部改向滾筒：DTⅡ04B6142(改制成直徑為800mm的滾筒)；頭部改向滾筒：DTⅡ04B6142(改制成直徑為800mm的滾筒)；靠近拉緊滾筒的180°改向滾筒：DTⅡ04D4141(改制成直徑為500mm的滾筒)；拉緊滾筒：DTⅡ04B5142(改制成直徑為630mm的滾筒)；靠近拉緊滾筒的30°改向滾筒（兩個）：DTⅡ04D4141(改制成直徑為500mm的滾筒)；增面滾筒（兩個）：DTⅡ04D4141(改制成直徑為500mm的滾筒)；頭尾部20°改向滾筒：DTⅡ04D4141(改制成直徑為500mm的滾筒)。2.9.2減速器的選型與熱容量的校核（1）減速器的傳動比式(2.11)式中n—電機轉(zhuǎn)速，r/min；D—傳動滾筒直徑，mm；v—輸送帶速度，m/s。代入已知數(shù)據(jù)得：i=24.7取=25（2）確定額定功率式(212)式中—單個電機的負載功率，kw；—工作機系數(shù)，取=1.4；—原動機系數(shù)，取=1.0；代入數(shù)據(jù)得：280kW從額定功率表中選擇減速器：DCY355.0=350kW187.45kW即2187.45=374.9kW>所以滿足要求（3）檢查啟動扭矩式(2.30)式中—電機啟動轉(zhuǎn)矩，kN·m；—電機轉(zhuǎn)速，r/min；—峰值扭矩系數(shù)，見FZG產(chǎn)品選型手冊。得：166.66kW滿足要求（4）確定熱容量（僅帶冷卻風扇）式(2.31)式中—帶冷卻風扇熱容量，kW；—環(huán)境溫度系數(shù)，取=0.87；—海拔高度系數(shù)，取=1.0；—齒輪箱服務(wù)系數(shù)，取=0.95；—帶冷卻裝置的齒輪箱熱容量系數(shù)，取=1.46。經(jīng)查表得：=187kW；代入數(shù)據(jù)得：=225.65kW因為：=187.45<225.65綜上，所以該齒輪箱滿足要求。2.9.3聯(lián)軸器的選型驅(qū)動裝置中的聯(lián)軸器分為高速聯(lián)軸器和低速聯(lián)軸器，它們分別安裝在電動機與減速器與傳動滾筒中間。常見的高速聯(lián)軸器有尼龍柱銷聯(lián)軸器、液力聯(lián)軸器和粉末聯(lián)軸器等；常見的低速聯(lián)軸器有十字滑塊聯(lián)軸器和棒銷聯(lián)軸器等。（1）電機與液體粘性軟啟動裝置之間的高速聯(lián)軸器選擇：①力矩計算式(2.32)式中P—驅(qū)動功率，kW；n—工作轉(zhuǎn)速，r/min。所以：==1.67選擇MLL10型梅花形聯(lián)軸器，彈性件硬度為a；②軸孔直徑與長度主動端：Y型軸孔，B型鍵槽，軸孔直徑=70mm，軸孔長度=142mm；從動軸：J型軸孔，B型鍵槽，軸孔直徑=75mm，軸孔長度=172mm；所以聯(lián)軸器型號：MLL10-II-500（2）液體粘性軟啟動裝置與減速器之間的高速聯(lián)軸器選擇：所受扭矩大小與上述聯(lián)軸器扭矩近似相同選擇MLL10型梅花形聯(lián)軸器，MLL10型彈性件硬度為a；軸孔直徑與長度主動端：J型軸孔，B型鍵槽，軸孔直徑=70mm，軸孔長度=142mm；動軸：Z型軸孔，B型鍵槽，軸孔直徑=75mm，軸孔長度=172mm；所以聯(lián)軸器型號：MLL10-II-5002.10拉緊力、拉緊行程的計算及拉緊裝置的選擇輸送帶在運行一段時間后會發(fā)生蠕變而變長，在啟動、制動過程中也會發(fā)生蠕變現(xiàn)象，只有拉緊裝置進一步收緊才不會發(fā)生打滑現(xiàn)象。2.10.1拉緊力的計算根據(jù)輸送機布置形式確定拉緊力大小。根據(jù)DTII(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊[5]P34（3-66），拉緊裝置拉緊力可以按下式計算：2.10.2拉緊行程的計算計算拉緊行程L=KL+(1~2)B式（2.13）式中L—拉緊行程，m；L—為輸送機長度，m；B—為帶寬，mm；K—輸送帶伸長系數(shù)，見表2.19。代入已知數(shù)據(jù)得：L=10.2m考慮到拉緊小車的長度與鋼絲繩的接頭長度，拉緊行程L=12m。表2.19輸送帶伸長系數(shù)K輸送機長度L，m合成纖維輸送帶鋼繩芯輸送帶<3000.020.002301—5000.020.002表2.19輸送帶伸長系數(shù)K501—10000.0150.0017>10000.010.00152.10.3拉緊裝置的選擇與布置拉緊裝置又稱張緊裝置，它是帶式輸送機必不可少的部件，具有以下四個主要作用：（1）使輸送帶有足夠的張力，以保證輸送帶與滾筒間產(chǎn)生必要的摩擦力并防止打滑；（2）保證輸送帶各點的張力不低于一定值，以防止輸送帶在托輥之間過分松弛而引起撒料和增加運動阻力；（3）補償輸送帶的塑性伸長和過渡工況下彈性伸長的變化；（4）為輸送帶重新接頭提供必要的行程。在帶式輸送機的總體布置時，選擇合適的拉緊裝置，確定合理的安裝位置，是保證輸送機正常運轉(zhuǎn)、起動和制動時輸送帶在傳動滾筒上不打滑的重要條件，通常確定拉緊裝置的位置時須考慮以下三點：（1）拉緊裝置應(yīng)盡量安裝在靠近傳動滾筒的空載分支上，以利于起動和制動時不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，對運距較短的輸送帶可布置在機尾部，并將機尾部的改向滾筒作為拉緊滾筒；（2）拉緊裝置應(yīng)盡可能布置在輸送帶張力最小處，這樣可減小拉緊力；（3）應(yīng)盡可能使輸送帶在拉緊滾筒的繞入和繞出分支方向與滾筒位移線平行，且施加的拉緊力要通過滾筒中心。按拉緊裝置的原理不同，常用的拉緊裝置有以下幾種：（1）重錘拉緊裝置。重錘拉緊裝置應(yīng)用十分普通。它是利用重錘的重量產(chǎn)生拉緊力，并保證輸送帶在各種工況下有恒定的拉緊力，可以自動補償由于溫度改變和磨損而引起輸送帶的伸長變化。重錘拉緊裝置在結(jié)構(gòu)上簡單，工作上可靠，維護量小，是一種較理想的拉緊裝置。它的缺點是占用空間較大，工作拉緊力不能自動調(diào)整。根據(jù)輸送機的長度和使用場合的不同，重錘拉緊裝置的具體結(jié)構(gòu)形式也有所不同，如重錘垂直拉緊裝置和重錘車式拉緊裝置，它們適用于固定長距離帶式輸送機上。（2）固定式拉緊裝置。固定式拉緊裝置的拉緊滾筒在輸送機運轉(zhuǎn)過程中位置是固定的，其拉緊行程的調(diào)整有手動和電動兩種方式。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，對污染不敏感，工作可靠，缺點是輸送機運轉(zhuǎn)過程中由于輸送帶的彈性變形和塑性伸長引起張力降低，可能導致輸送帶在傳動滾筒上打滑。常用的結(jié)構(gòu)類型有螺旋拉緊裝置（拉緊行程短，拉緊力小，故適用于機長小于80m的短距離帶式輸送機上）和鋼繩絞車拉緊裝置（利用鋼絲繩纏繞在絞筒上，將輸送帶拉緊）等。（3）自動拉緊裝置。自動拉緊裝置是一種在輸送機工作中能按一定的要求自動調(diào)節(jié)拉緊力的拉緊裝置。在現(xiàn)代長距離帶式輸送機中使用較多。它使輸送帶具有合理的張力圖，自動補償輸送帶的彈性變形和塑性變形。它的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸大，對污染較敏感及需要輔助裝置。自動拉緊裝置的類型很多，按作用原理分，有連續(xù)作用和周期作用兩種；按控制參數(shù)分，有一個、兩個或三個等（常作為控制參量的有張力、帶速和傳動滾筒的利用?。?；按拉緊裝置的驅(qū)動方式分，有電力驅(qū)動與液力驅(qū)動兩種；按被調(diào)節(jié)的繞出點張力的變化規(guī)律分，有穩(wěn)定式、隨動式和綜合式三種。ZY型液壓自動拉緊裝置是針對我國帶式輸送機、索道等連續(xù)輸送設(shè)備而開發(fā)的一種機電一體化通用設(shè)備。它具有以下特點：（1）根據(jù)使用場合的條件，拉緊力可以根據(jù)需要進行設(shè)定，使設(shè)備處于最佳的工作狀態(tài)；（2）ZY型液壓自動拉緊張緊裝置在張緊力設(shè)定后，可以保持系統(tǒng)處于恒力張緊狀（3）具有相應(yīng)速度快，動態(tài)性能好的特點，以及時補償輸送帶或鋼絲繩的彈塑性變形（4）油泵電機可以實現(xiàn)空載起動，達到額定拉力時，電機斷電，有蓄能器完成油力補償（5）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝布置方便。（6）ZY型液壓自動拉緊裝置可與集控裝置連接，實現(xiàn)對該機的遠程控制。本通用性液壓自動拉緊裝置適用于鋼繩芯、普通橡輸送帶固定式帶式輸送機以及索道等連續(xù)運轉(zhuǎn)的設(shè)備，該設(shè)備可放在輸送機機頭或機尾，設(shè)計者依據(jù)具體情況選用并確定具體位置。根據(jù)輸送機設(shè)計原始資料和已計算出的拉緊力和拉緊行程，綜合考慮上述各種拉緊裝置類型和特點，本設(shè)計選擇使用ZY—01—50/4型液壓自動拉緊裝置。2.11制動器與逆止器的選擇2.11.1制動力矩與逆止力矩計算根據(jù)井下用帶式輸送機技術(shù)要求，制動裝置或逆止裝置產(chǎn)生的制動力矩不得小于該輸送機所需制動力矩的1.5倍。(1)當帶式輸送機處于最大電動運行狀態(tài)的所需制動裝置的總制動力矩為：式(2.14)式中—制動裝置作用在傳動滾筒軸上的總制動力矩，kN·m；—傳動滾筒直徑，m；—輸送機長度，m；—托輥阻力系數(shù)，取值為0.03。代入已知數(shù)據(jù)得：=43kN·m所以每個盤式制動器所需力矩為：代入數(shù)據(jù)得：21.5kN·m逆止力矩的計算：式(2.15)式中—折算到逆止器安裝軸上的輸送機總逆止力矩，kN；C—均載系數(shù)，見表2.20；Z—逆止器數(shù)量；—溫度影響系數(shù)，見表2.21；—工作時間系數(shù)，見表2.22；—逆止器頻率系數(shù)，每小時逆止次數(shù)小于或等于10則=0，大于10則=0.1。代入數(shù)據(jù)得：T=2.74kN·m根據(jù)逆止力矩與DTⅡ選型手冊，當將逆止器安裝在減速器高速軸時，選用非接觸式逆止器的型號為NF40，額定逆止力矩為4kN·m，因此選型合理。表2.20均載系數(shù)C驅(qū)動型式單滾筒驅(qū)動雙滾筒驅(qū)動雙滾筒驅(qū)動二，三個驅(qū)動部四個驅(qū)動部C11.051.4逆止力矩的大小與其均載系數(shù)、溫度影響系數(shù)、工作時間系數(shù)、逆止數(shù)量、折算到逆止器安裝軸上的輸送機總逆止力矩、逆止器頻率系數(shù)等有關(guān)。表2.21溫度影響系數(shù)環(huán)境溫度(℃)<20304050607000.40.5表2.22工作時間系數(shù)每天工作時間（h）<88~12>11.2軟制動裝置的選擇制動裝置的作用有兩個：一是正常停車，即在空載或滿載情況下停車時，能可靠地制動住輸送機；二是緊急停車，即當輸送機工作不正?；虬l(fā)生緊急事故時對輸送機進行緊急制動，迅速而又合乎要求的制動住輸送機。軟制動技術(shù)在一定的時間內(nèi)，通過控制制動加速度，使帶式輸送機安全可靠的停車，以減小對機械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)的沖擊，延長系統(tǒng)壽命。制動器的種類很多，常用的主要有閘瓦制動器和盤式制動器。根據(jù)電動機制動力矩的需要與軟制動的要求，選擇盤式制動器的型號為KPZ-1200/240-2。2.12軟啟動裝置的選擇軟啟動技術(shù)是改善帶式輸送機起動條件的主要手段。軟啟動技術(shù)是在一定的起動時間內(nèi)，控制起動加速度，使帶式輸送機按所要求的加速度曲線平穩(wěn)起動達到額定的運行速度，同時使電機的起動電流和輸送帶的啟動張力控制在允許的范圍內(nèi)。（1）機械軟啟動：液力耦合器、液體粘性軟啟動等（2）機電軟啟動：可變速直流起動，繞線轉(zhuǎn)子電機驅(qū)動，CST等（3）電氣軟啟動：可控硅軟啟動、變頻器、PSI系列固態(tài)降壓軟啟動等。由電機自身特性可知，電動機直接起動時會產(chǎn)生很大的啟動電流，從而對電網(wǎng)沖擊很大；而在電動機和減速器之間加液體粘性可控軟啟動裝置則會大大改善電動機的啟動性能，從而延長電動機使用壽命。根據(jù)實際工況與計算選擇液體粘性軟啟動裝置，其型號為：YNYQD250。2.13輔助裝置2.13.1清掃裝置清掃粘結(jié)在輸送帶表面的物料，對于提高輸送帶的使用壽命和保證輸送機的正常運轉(zhuǎn)將具有重要意義。對清掃裝置的基本要求是：清掃干凈，清掃阻力小，不損傷輸送帶的覆蓋層，結(jié)構(gòu)簡單而可靠。輸送帶的清掃效果，對于延長輸送帶的使用壽命和雙滾筒驅(qū)動的穩(wěn)定運行有很大影響。常用的清掃裝置有刮板清掃器、清掃刷，此外，還有水力沖刷、振動清掃器等，采用哪種裝置，應(yīng)視所輸送物料的粘性而定。清掃裝置一般安裝在卸載滾筒的下方，是輸送帶在進入空載分支前粘附在輸送帶上的物料清掃掉，有時為了清掃輸送帶非承載面上的粘附物，防止物料堆積在尾部滾筒或拉緊滾筒處，還需在其為空載分支安裝刮板式清掃裝置。本設(shè)計選取刮板清掃器，尾部180°改向滾筒與拉緊滾筒之間，刮板的厚度為10mm，根據(jù)帶寬B=1000mm，選擇質(zhì)量為24kg，圖號為DTⅡ04E2的空段清掃器。2.13.2裝載裝置對裝載裝置的要求是使物料裝在輸送帶的正中位置；使物料落下時能有一個與輸送方向相同的初速度；運送物料中有大塊時，應(yīng)使碎料先落入輸送帶墊底，大塊后落入以減輕對輸送帶的損傷。查DTII型帶式輸送機設(shè)計手冊我們選擇矩形口導料槽。圖號：前段DTII04J2111、中段DTII04J2121、后段DTII04J2131。3電控系統(tǒng)設(shè)計3.1電控系統(tǒng)概述KZW—1140型帶式輸送機微機控制裝置主要由TH5—24S礦用本質(zhì)安全型帶式輸送機操作臺、KXJ5—1140控制箱以及各種保護傳感器等組成。它與YNRQD系列液粘軟起動裝置構(gòu)成帶式輸送機機電液一體化可控起動系統(tǒng)。主電機是否投入可人為選擇，同時系統(tǒng)既可進行自動控制也可實現(xiàn)手動控制，并且對系統(tǒng)的主要運行參量和設(shè)備工況采取了可視化實時監(jiān)控，力求系統(tǒng)控制柔性化、顯示數(shù)字化、操作簡單化、結(jié)構(gòu)模塊化。電壓,伏微機電壓,伏微機控制裝置KZW—11403.1.1主要功能與機械系統(tǒng)、起動裝置以及液壓控制系統(tǒng)構(gòu)成機電液一體化帶式輸送機可控起動系統(tǒng)，使帶式輸送機在任何工況下均能平穩(wěn)地起動開車；根據(jù)停車性質(zhì)也可實現(xiàn)軟停車控制；與帶式輸送機綜合保護裝置相配合完成常規(guī)保護（如跑偏、溫度、煙霧、速度、煤位、堆煤、斷帶保護等）；主要運行參數(shù)與故障類別指示；前后設(shè)備聯(lián)鎖控制；可支持（1～3）臺主電機工作。3.1.2系統(tǒng)組成電控系統(tǒng)的基本組成框圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)組成框3.2電控系統(tǒng)各控制部件功能TH5—24S型礦用本質(zhì)安全型帶式輸送機操作臺是一臺人機控制接口裝置，它主要由各種主令開關(guān)、按鈕、狀態(tài)指示燈、數(shù)字化顯示儀表等組成?？刂婆_上有兩塊面板，即斜面板和平面面板。斜面板上裝有各種數(shù)字顯示表與LED指示燈，將設(shè)備運行情況實時地反應(yīng)給操作者以便了解設(shè)備的運行狀況；平面面板實際上是一塊指令面板，在其上裝有各種轉(zhuǎn)換開關(guān)和控制按鈕。如圖所示，指令集被分為三個相對獨立的分指令集，即自動控制指令、公用指令和手動控制指令。3.2.1公用指令所謂公用指令是指這些指令不管是在自動控制下還是手動控制下，對它們的操作都是有效的。其中一部分指令必須在開車前選定而在運行中禁止操作，它們是控制方式選擇﹑運行方式選擇；其余公用指令可隨時根據(jù)需要進行操作。控制方式選擇開關(guān)用來選定系統(tǒng)控制采用的方法或模式，它分為自動﹑手動和檢修三種方式。運行方式選擇開關(guān)用來確定設(shè)備（系統(tǒng)）處于何種狀態(tài)。它分為工作﹑調(diào)試和停止三種形式。它與控制方式選擇開關(guān)組合使用?？赡艿挠行ЫM合形式如表1。表3.1運行方式表運行方式調(diào)試停止工作控制方式手動XX檢修自動X停止位置：手動與自動控制指令均失效，但部分公用操作指令有效（如信號按鈕）。檢修位置：該位置與停止位置功能相同。調(diào)試工況下，只能采用手動控制方式，除主電機與控制泵間存在聯(lián)鎖關(guān)系外，其余各設(shè)備間無聯(lián)鎖關(guān)系。信號指令：在有電狀態(tài)下，只要按下信號按鈕，沿線電鈴和蜂鳴器即響；松開按鈕響聲停止。故障復(fù)位：當出現(xiàn)故障停車時，待故障處理完畢必須按動此按鈕才能解除故障記憶，重新開車。急停：輸送機運行狀態(tài)下，不論是自動控制還是手動控制，按下該按鈕（帶鎖）時，將以最大的減速度停車。建議盡可能減少此種停車方式。給煤機聯(lián)鎖：當此開關(guān)處于“開”位置時，給煤機的起停與輸送機之間存在閉鎖關(guān)系，即只有輸送機運行才能起動給煤機，輸送機停給煤機也自動停止；當其處于“關(guān)”位置，則不受上述條件限定。注意本系統(tǒng)輸出的給煤機控制實際上是一個無源常開接點，請用戶按現(xiàn)場工作情況進行邏輯組合以實現(xiàn)對給煤機的有效控制。跑偏、沿停選擇：該開關(guān)為在出現(xiàn)跑偏或沿停故障時作為應(yīng)急開車的解除保護轉(zhuǎn)換開關(guān)。當開關(guān)置于“關(guān)”位置，此保護被解除；在“開”位置，此保護有效。3.2.2自動控制指令當系統(tǒng)確定為自動控制工作方式時，這些指令與公用指令同時有效。主電機選擇：用于確定投入工作的拖動電機。司機需要根據(jù)運量和工況來選定。功率