1、山东 科技 大学 兖矿职大 毕业论文 题 目 带式输送机设计 姓 名 教育层次 _专 科 _ 专 业 机电一体化 指导教师 教 学 点 兖矿 职 大 摘 要 当今社会，人民的生活都离不开煤炭，比如取暖做饭、发电厂发电等。我国是煤炭资源大国，有着丰富的煤炭资源，设计一款能够连山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 1 续输送煤炭的设备至关重要，它可以代替人工运煤，节约时间，降低成本，提高效率。本文所设计带式输送机是以输送带作为牵引承 载机构的连续运输设备。 随着国民经济的发展，带式输送机的应用越来越广泛。近年来，国内外都朝着长运距、大运量、高带速的大型带式输送机和新型结构的特种带式输
2、送机研究方向发展， 随着带式输送机向大型化方向发展 ， 其技术难度也越来越大 ， 一些关键技术必须得到解决才能提高运行可靠性 ， 赶上世界先进水平 。 带式输送机的运行是否正常、可靠、安全将直接影响矿井的生产和经济效益，因此在设备选型上应坚持技术先进、安全可靠的原则。在带式输送机的设计过程中应用综合设计方法是提高该类设备质量和性能的必由之路。本文给出的带式输送机的设计计算方 法，体现的就是综合设计法的主要内容。 由于本文设计的巷道带式输送机运输距离较长、环境条件恶劣，运输能力较大，为降低起动和紧急制动时胶带的动张力，减少起动时对电网的冲击和起动过程中各承力部件的动载荷，延长减速器、电动机和工作
3、机构等关键部件的使用寿命，实现电机间的功率平衡，应对带式输送机的起、制动加速度进行控制，因此在驱动装置选型时应采用软起、停方式。 根据国内同类设备生产现状及现有生产矿井的实际使用情况，设计对带式输送机的驱动方式进行了 CST 可控启 /停驱动、矿用隔爆变频驱动、调速液力偶合器驱动等多方案比较。经 过这些方案的比较论证，大大提高了该带式输送机设备的整机性能及经济性优势。 关键词： 带式输送机 ， 设计方法，起停方式 ，控制， 方案比较 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 2 目 录 摘 要 . 1 目 录 . 2 第一章 引 言 . 3 1.1 带式输送机的应用范围 . 1.2
4、带式输送机 较其它设备的优点 . 1.3 带式输送机 的 研究发展方向 . 1.4 现如今机械设备 的 发展方向 及 现代机械产品设计方法 . 1.5 国内带式输送机同国外带式输送机关键技术的差距 . 第二 章 带式输送机技术设计 . 3 2.1 设计依据 . 2.1.1 某煤业股份有限公司某煤矿主运输系统技术改造 委托书 . 2.1.2 某煤业股份有限公司某煤矿提供的相关的技术资料 . 2.1.3 DT型固定式带式输送机设计 . 2.1.4 DT（ A）型带式输送机设计 . 2.1.5 现行的国家及行业有关技术政策、规程、规范和技术标准等 . 2.2带式输送机技术设计 . 2.2.1 主运输
5、系统布置方案的确定 . 2.2.2 带式输送机带速、带宽的选择 . 2.2.3 带式输送机驱动装置的选择 . 2.2.3.1 CST 可控启 /停驱动系统 . 2.2.3.2 矿用隔爆变频驱动 . 2.2.3.3 调速型液力偶合器 驱动系统 . 第 三 章 带式输送机 设计计算 3.1 主要设计参数 . 3.2 各参数计算 . 3.3 输送能力核算 . 3.4 根据原煤粒度核算输送机带宽 . 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 3 3.5 计算圆周驱动力和传动功率 . 3.6 张力计算 . 3.7 传动滚筒合力 计算 . 3.8 拉紧选取计算 . 3.9 输送带选择计算 . 3
6、.10 逆止力计算 . 3.11 整机配置形式 . 3.12 输送机部件选择 . 结论 . 参考文献 . 致谢 . 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 4 第一章 引言 1.1 带式输送机的应用范围 带式输送机可广泛用于冶金、矿山、煤矿井下、露天煤矿、选煤、港口、电站、化工、交通、建材、轻工、粮食和机械等行业，输送堆积密度为 5002500kg/m3 的各种散状物料和成件物品，适用环境温度为 -2040。带式输送机具有运量大，爬坡能力高，运营费用低，使用维护方便等特点，便于实现运输系统的自动化控制。 1.2 带式输送机较其它设备的优点 带式输 送机是煤矿最理想的高效连接运输设备
7、，它与其它运输设备 (如机车类 )相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化、集中化控制，特别是对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。 早在 20 世纪 70年代，就已经出现了运输距离达到 100km 的带式输送机线路。近年来，带式输送机在矿山运输中已经逐渐开始取代汽车和机车运输，成为散装物料输送的主要设备，不断出现的新型带式输送机，扩宽了带式输送机的应用领域。 1.3 带式输送机的研究发展方向 随着国民经济的发展，带式 输送机的应用越来越广泛。近年来，国内外都朝着长运距、大运量、高带速的大型带式输送机和新型结构的特种带式输
8、送机研究方向发展， 随着带式输送机向大型化方向发展 ， 其技术难度也越来越大 ， 一些关键技术必须得到解决才能提高运行可靠性 ， 赶上世界先进水平 。 1.4 现如今机械设备的发展方向及现代机械产品设计方法 现如今机械设备正向高效化、精密化、智能化、集成化、数字化方向发展，对机械设备的设计质量提出了愈来愈高的要求，现代机械产品设计在新产品开发中起着重要作用。现代机械产品设计方法正在向对产品综合质量或综合性能的总体方向发展 ，它是以产品设计综合山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 5 性能或广义质量为目标，即在最大范围内来满足用户对产品综合性能或广义质量的要求。 1.5 国内带式输
9、送机同国外带式输送机关键技术的差距 就带式输送机 主要参数和国外同类产品进行了比较 , 指出目前我国带式输送机急需解决的关键技术 是 在防纵向撕裂装置、断带保护装置、电控与监测自动化技术等方面 ，这些 与国外都还有相当大的差距 ， 还需进一步开发研制 。 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 6 第二章 带式输送机技术设计 2.1 设计依据 2.1.1 某煤业股份有限公司某煤矿主运输系统技术改造委托书 2.1.2 某煤业股份有限公司某煤矿提供的相关的技术资料 2.1.3 DT型固定式带式输送机设计 2.1.4 DT（ A）型带式输送机设计 2.1.5 现行的国家及行业有关技术政策
10、、规程、规范和技术标准等 2.2 带式输送机技术设计 2.2.1 主运输系统布置方案的确定 胶带输送机基本参数：带宽 B=800mm，胶带采用钢丝绳芯强度 St800，速度 2.5m/s，峰值运量 110t/h，运输长度 500m，输送倾角 15.7567提升高度 135.7m，上运。 2.2.2 带式输送机带速、带宽的选择 带式输送机的 选型本着主要运输环节的运输能力满足生产规模的需要，结合井下工作面生产能力大的特点，考虑生产因素和工作面的峰值煤量，来确定带宽、带速、胶带强度等。 输送机的运输能力与胶带宽度、带速成正比。在运输能力一定时，带宽与带速成反比。提高带速可减小带宽以及胶带的张力，从
11、而减小输送机的外形尺寸和大巷的宽度，减少巷道工程量。但带速过大，托辊的直径也将加大，作为易损件的托辊更换成本提高；同时带速快，胶带的磨损加剧，从而使输送机的整体寿命降低。而对大运量、长距离的输送机，其胶带投资将占整个输送机总投资的 1/3 左右，降低带强，能 显著减少设备的投资。 结合国内外胶带输送机的使用现状及实际运输量，并考虑多种因素，确定带式输送机的带速、带宽选为： V=2.5m/s、 B=800mm。 2.2.3 带式输送机驱动装置的选择 带式输送机的运行是否正常、可靠、安全将直接影响矿井的生产和经济效益，因此在设备选型上应坚持技术先进、安全可靠的原则。 由于巷道带式输送机运输距离较长
12、、运输能力大，为降低起动和紧急山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 7 制动时胶带的动张力，减少起动时对电网的冲击和起动过程中各承力部件的动载荷，延长减速器、电动机和工作机构等关键部件的使用寿命，实现电机间的功率平衡， 应对带式输送机的起、制动加速度进行控制，因此在驱动装置选型时应采用软起、停方式。 根据国内同类设备生产现状及现有生产矿井的实际使用情况，设计对带式输送机的驱动方式进行了 CST 可控启 /停驱动、矿用隔爆变频驱动、调速液力偶合器驱动等多方案比较。 2.2.3.1 CST 可控启 /停驱动系统 该系统由交流异步电动机 CST 可控启 /停装置构成。 CST 可控启
13、/停装置是美国 Dodge 公司开发的专用于带式输送机的驱动装置，为一台输出轴带有液粘离合器的定轴加行星齿轮传动的减速器，液粘离合器连接在行星传动的内齿圈上，通过液压 系统控制液粘离合片之间的间隙，使 CST 具有差动调节输出力矩和输出转速的功能，实现了机 -电 -液一体化，是集减速、离合、调速于一体的传动装置。 其主要优点有以下几个方面： （ 1） 电机能空载起动，缩短起动时间，提高电机寿命； （ 2） 能实现同一条胶带机多台电机的分时空载起动，减小起动电流对电网的冲击，降低对电源系统的技术要求； （ 3） 启动完成后，以正常带速运行时，无滑差消耗，整个系统的效率高； （ 4） 具有设定起动
14、速度曲线自动跟踪控制、过载保护、多机平衡等功能，可以控 制带式输送机按设定的“ S”形曲线起动，起动加速度0.2m/s2，使胶带的张力控制在允许范围，以满足整机动态稳定性及可靠性的要求； （ 5） 多机功率平衡 2%，反应时间 50 l00ms，控制精度高、动态响应快、结构紧凑、占地面积小、布置简单，是长距离、大运量、线路复杂的带式输送机较理想的驱动装置，而且使用效果好、经验成熟、维护较方便。 其缺点是系统 较 复杂，对液压元器件的维护技术要求高。 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 8 2.2.3.2 矿用隔 爆变频驱动 该系统由 电动机 +减速器 +交 -直 -交 隔 爆变
15、频电控系统组成。 根据调研， 隔 爆变频器由功率器件（ IGBT 晶闸管）整流器、滤波电抗器、逆变器、控制 器、水冷器件等组成。其工作原理是通过控制器来调节功率器件中的绝缘栅极，使进入功率器件的交流电源的频率发生变化，通过改变输入电源的频率来改变电机定子旋转磁场速度，从而对电动机的不间断运转进行转速调整，能 2 象限或 4象限运行，具有电气制动和能量反馈功能。 该方案的主要优点有以下几个方面： （ 1） 在低频下，通过磁场调节，可以确保电动机长期、平滑地运转，特别是在电动机过载的情况下，能够自动调节输出频率，并最终在一个新的稳定速度点运行； （ 2） 通过控制频率变化范围和时间，就可使输送机按
16、照设定的速度曲线平稳起动，实现软启 动； （ 3） 由于为交 -直 -交电流型变频器，具有功率因数高，高次谐波分量低，无需设无功补偿及谐波滤波装置，具有技术先进、设备成熟、控制可靠、调速范围宽、控制精度高、响应速度快、保护完善、抗干扰能力强、人机界面友好、开机率高，易于实现启、制动速度自动跟踪，能够提供可控的、理想的启、制动性能； （ 4） 起动加速度可以控制在 0 0.05m/s2，适用于长距离、大功率、线路复杂的带式输送机； （ 5） 可以控制输送机按设定的“ S”形曲线起动和制动，控制启、制动时间，以限制胶带的弹性振动，减少起动时的动张力，满足整机动态稳定 性及可靠性的要求； （ 6）可
17、长时间地保持在低于额定速度下的较低速度运行，且低速运行稳定，调 频特性可避开机械共振点，能有效避免机械共振，可满足长距离带式输送机的验带要求，真正提供验带速度； （ 7） 可根据井下原煤的生产情况调节带速，节能效果明显，无运行功率损耗； 山东广播电视大学毕业设计（论文） 带式输送机的设计 9 其缺点是 ： 输入电源电压 低 AC660V/AC1140V， 电动机功率范围 小110KW 630KW/1140V； 需设置变压设备，系统复杂 ， 整体效率和功率因数比 CST 低。 2.2.3.3 调速型液力偶合器驱动系统 该系统由交流异步电动机减速器 调速型 液力偶 合器组成。 调速型液力偶合器的充
18、油量是可调的。电机空载起动后，偶合器通过稳定地增加充油量，输出恒转矩加速特性，使带式输送机在设定的起动力矩下平稳起动，起动系数可达 1.1 1.3。是比较理想的软起动装置，多机驱动时易于调整功率平衡，适于大中型长距离带式输送机。 该系统主要优点： 启动曲线 可 任意编程加入任意的皮带张紧段 、 频繁启动能力 强、 拆卸及装配 简单、 系统运行成本 低。 调速型液力偶合器 ，目前有德国福伊特及国产两种产品，福伊特产 调速型液力偶合器 质量好，但价格较高；国产 调速型液力偶合器 质量不及福伊特产品，但价格低。 为了节约投资，该输送带驱动装置，选用质量可靠、 控制精度高、动态响应快 的 调速型液力偶合器驱动系统 。 第 三 章 带式输送机 设计计算 3.1 主要设计参数 3.1.1 已知条件： 3.1.1.1 输送物料：原煤，堆积密度： =900kg/m3； 3.1.1.2 输送距离：运行长度 L=500m，提升高度 135.7m，向上运输； 3.1.1.3 工作环境：井下运输巷，灰尘较多，潮湿， 模拟摩擦系数 f=0.03； 3.1.1.4 传动滚筒与胶带之间的摩擦系数： =0.3； 围包角 =210； 欧拉系数 e =3.0； 3.1.1.5 运量： Q 110t/h； 3.1.1.6 输送机长： L=500 米 3.1.1.7 倾角： =15.7567
