1、山东科技大学学士学位论文 摘 要 带式输送机是输送能力最大的连续输送机械之一。其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输。本论文主要涉及了带式输送机的机械设计和电气原理设计部分。 带式输送机的机械设计程序分两步，第一步是初步设计，主要是通过理论上的计算选出合适的输送机部件。其中包括输送带的类型和带宽选择、带式输送机线路初步设计、托辊及其间距的选择、滚筒的选择、电动机、减速器、推杆制动器、液粘软起动的选择等；第二步是 施工设计，主要根据初步设计选定的滚筒、托辊、驱动装置完成对已选部件的安装与布置图纸设计工作。 最后
2、，在机械设计的基础上，完成了对输送机的保护装置及其电气原理设计。电气控制主要通过可编程控制器实现（ PLC）。 关键词 ：带式输送机；驱动装置；可编程控制器 山东科技大学学士学位论文 Abstract Belt conveyor transmission capacity is one of the largest continuous transporting machine . Its structure is simple、 smooth operation 、 reliable functioning, and low consumption, little pollution, ea
3、sy centralized control and automation And the continuous transportation of the facilities can be achieved in successive loading. The paper is mainly about the mechanical design and electrical principles belt conveyor design. There are two steps of designing the belt conveyor machinery. the first ste
4、p is the preliminary design, mainly through theoretical calculations elected suitable carriers components. Including travel and the type of bandwidth selection, preliminary design belt conveyor lines, roll up their space options, roller choice, electric motors, reducer, push rod brakes, hydraulic so
5、ft start option; The second step is the construction design, based primarily on the preliminary design selected roller, roll up, driven devices have completed the installation of the components of the design and layout drawings. Finally, in the mechanical design basis for carriers I complete the des
6、ign principles of the protection devices and appliances. the control of electrical equipment can be achieved primarily through programmable controller (PLC)。 Keywords： belt conveyor,； drive devices； programmable controller 山东科技大学学士学位论文 目录 1 绪 论 . 1 1.1 常用带式输送机类型与特点 . 错误 !未定义书签。 1.2 国内外带式输送机的发展与现状 .
7、3 1.3 PLC 简介 . 8 1.4 本课题的研究目的及选题背景 . 12 2 带式输送机初步设计 . 错误 !未定义书签。 2.1 选择机型 . 错误 !未定义书签。 2.2 输送带选择计算 . 错误 !未定义书签。 2.3 输送线路的初步设 计 . 17 2.4 托辊的选择计算 . 18 2.5 带式输送机线路阻力计算 . 20 2.6 输送带的张力计算 . 22 2.7 输送带强度验算 . 错误 !未定义书签。 2.8 牵引力及电动机功率的计算 . 错误 !未定义书签。 2.9 驱动装置及其布置 . 错误 !未定义书签。 2.10 拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择 . 29 2
8、.11 制动力矩的计算及制动器的选择 . 错误 !未定义书签。 2.12 减速器与联轴器的选型 . 错误 !未定义书签。 2.13 软启动装置的选择 .错误 !未定义书签。 2.14 辅助装置 .错误 !未定义书签。 2.15 设计结论表 . 36 3 带式输送机电控系统设计 . 39 山东科技大学学士学位论文 3.1 电控系统的概述 . 39 3.2 电控系统设计基本要求 . 40 3.3 电控系统常用保护 . 40 3.4 电气系统设计 . 41 4 毕业设计总结 . 49 参考文献 . 50 致谢 . 51 附录一 外文文献及翻译 . 52 附 录二 钢丝绳芯输送带规格及技术参数 . 6
9、4 山东科技大学学士学位论文 1 1 绪论 带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输 物料 的机械。应用它可以将物料在 一 定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的 要求 相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在 矿山 的井下巷道、 矿井 地面运输系统、露天采矿场及 选矿厂 中，广泛应用带式输送机。它用于水平运输或倾斜运输 ， 使用非常方便。 带式输送机因其具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转
10、稳定、工作可靠性和密封性好、占据空间小等特点，并能适应在各种恶劣工作环境下工作包括潮湿、泥泞、粉尘多等，所以它已经是国民经济中不可或缺的关键设备。加之国际互联网络化的实现，又大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造的周 期，使它更加具有竞争力。 研究本课题具有重要的意义。目前，带式输送机已经成为露天矿和地下矿的联合运输系统中重要的组成部分。为了更好的研究带式输送机的工作组成原理，发现及改进其不足之处，本课题所研究的是大倾角、上运带式输送机。此次研究的主要问题在于系统的驱动件布置、软起动和制动问题。带式输送机向下运送物料时，其驱动电机的运行工矿有别于一般的带式输送机。由于运转上的需要，在结构上有特
11、点，控制上有特殊要求。若制动装置设计的不合理，很容易发生飞车事故，从而造成断带、撕带等事故，给生产带来极大危害。如何实现软制动与自 动张紧，逐渐向智能化、自动化、人性化方向发展，是目前带式输送机的发展方向，也是本课题的研究目的和意义所在。相信随着课题的不断深入，对带式输送机将会有更深入的了解，为以后的学习也能打下夯实的基础。 山东科技大学学士学位论文 2 1.1 常用带式输送机类型与特点 带式输送机的种类很多，常用的主要有以下几种： (1) 通用带式输送机（ DT） 通用带式输送机是一种固定式带式输送机。其特点是托辊安装在固定的机架上，由型钢做成的机架固定在底板或地基上，整个机身成刚性结构。因
12、此，它广泛用于要求设备服务年限长，地基平整稳定的场合。例如，煤矿地面生产系统、 洗煤厂、井下主要运输大巷、港口、发电厂等生产地点。 (2) 钢绳芯带式输送机 钢绳芯带式输送机在结构形式上相同于通用带式输送机，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带。因此，它是一种强力型带式输送机，具有输送距离长、运输能力大、运行速度高、输送带成槽型好和寿命长等优点。但其最大缺点是因钢绳芯输送带的芯体无横丝，故横向强度低易造成纵向撕带。 (3) 吊挂式带式输送机 吊挂式带式输送机是一种将其机架用钢丝绳或铁链吊挂在顶板上的带式输送机。机架可以采用钢丝绳或型钢材，托辊组可以是绞接或固定支承。它通常用于底板或地基起 伏不稳
13、定，服务时间较短的场合。如煤矿井下采区上、下山，顺槽和集中运输巷。 (4) 可伸缩带式输送机 可伸缩带式输送机的输送长度可以根据工作的需要随时缩短或加长。这是为满足煤矿井下综采工作面顺槽输送要求而设计的。 (5) 移动带式输送机（ DY） 移动带式输送机是一种按整机设计并且整机可在不同地点使用的带式输送机。按移动的方式不同又可分为移动式与携带式带式输送机。前者式靠轮子、履带或滑撬移动的带式输送机；后者是可用人力或机械从一个位山东科技大学学士学位论文 3 置抬到另一个位置的带式输送机。主要用作短距离输送或转载。如煤场、码头、仓库等场所 。 (6) 弯曲带式输送机 弯曲带式输送机是一种在输送线路上
14、可变向的带式输送机。该种输送机适用于煤矿井下弯曲巷道和地面越野输送。 (7) 线摩擦带式输送机 在带式输送机某位置的输送带下面加装一台或几台短的带式输送机，主带借助重力或弹性力压在辅机的带子上，辅带可以靠摩擦力驱动主带，这样主带张力便可以大大降低而实现低强度带完成长距离或大运量输送。 (8) 大倾角带式输送机 普通带式输送机的输送倾角超过临界角度时，物料将沿输送带下滑。大倾角带式输送机可以减小输送距离、降低巷道开拓量，减少设备投资。在露天矿它可以直 接安装在非工作边坡，节省大量土方工程和投资。 (9) 钢绳牵引带式输送机（ DS） 钢绳牵引带式输送机从 1951 年起在许多国家得到应用。它的优
15、点在于牵引体与承载体是分开的，可以跨越长距离和大高差。但缺点是输送带成槽性差，影响输送截面积，钢丝绳裸露在外，不易防腐蚀，维护费用高。因此，国外一些国家不提倡使用。 (10) 圆管式带式输送机 圆管式带式输送机是用托辊把输送带逼成管形，物料形成封闭运输，减少了环境污染，并能任意转变和提高输送倾角。它适用于有环保要求或物料不受外界环境影响的场合，如水泥、粉煤、谷物等物料的 输送。 1.2 国内外带式输送机的发展与现状 1.2.1 国外带式输送机技术的现状 山东科技大学学士学位论文 4 国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在 两 个方面 :一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾
16、角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型 ;另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性 。 目前，在煤矿井下使用的带式输送机，其关键技术与装备有以下几 个特点： (1) 设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产 300-500 万 吨 以上高产高效集约化生产的需要。 (2) 应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了
17、输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。 (3) 采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。 (4) 新型、高可靠性关键元部件技术。如包含 CST 等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国 FSW 生产的 FSW1200/（ 2-3） 400 （ 600）工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3000 t/h 以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的 S500E）配套，可随工
18、作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。 1.2.2 国内带式输送机发展的现状 在引进、消化、合作研究的基础上，目前已经能够独立设计、 制造大型带式输送机。我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关山东科技大学学士学位论文 5 键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以 PLC 为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶
19、合器和行星齿轮减速器。 1.2.3 大型带式输送机的关键核心技术上的差距 (1) 带式输送机动态分析与监测技术 长距离、大功率带式输送机的技术关键是动态设计与监测。它是制约大型带式输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系数(一般取 n=10 左右 )，与实际情况相差较远。实际上输送带是粘弹性体，长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的 安
20、全系数，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平 (输送带安全系数 n=5-6)，并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。 (2) 可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机的动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击软起动时应有分时慢速起动 ;解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一 旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制并提高平衡精度。国
21、内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了山东科技大学学士学位论文 6 长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率大于 500kW 时，可控 CST 软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式摩擦 离合器组合而成 (即粘性传动 )。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达 98%以上。但价格昂贵，急需国产化。 1.2.
22、4 煤矿带式输送机技术的发展趋势 (1) 设备大型化、提高运输能力 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不时发展，原有的可伸缩带式输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先 进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机，以提高我国带式输送机技术的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含 7 个方面的关键技术 ： 带式输送机动态分析与监控技术；软起动与功率平衡技术；中间驱动技术；自动张紧技术；新型高寿命高速托辊技术；快速自移机尾技术；高效储带技术。 (2) 提高元部件性能和可靠性 设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析 与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机的性能得到进一步提高。
