1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 带式输送机的结构设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 II 摘要 带式输送机是输送能力大的连续输送机械之一。其结构较简单、运行很可靠、消耗能量少且对环境污染小、尚于集中控制、管理与维护方便，因此其使 用范围非常广泛。随着各国在科学技术方面的不断进步，带式输送机的技术也成为了当代科学技术发展的前沿。各种基础研究中的技术和科技被大量发展成为应用技术，并且实现商业化。如今带式输送机正在向着大能力，长距离，高速度的方向发展。我国带式输送机的发展较早也基本满足国内的矿业方面的需求，但是与国外技术相比
2、还有一定的差距。 随着计算机技术的不断发展与完善，在带式输送机的实际设计中计算机辅助设计（ CAD）也发挥了很大的作用。带式输送机的参数设计计算、零部件选型以及图形生成的全过程由计算机一次自动完成。计算机技术的应用大大减 轻了带式输送机的设计难度，为带式输送机的不断改造和快速发展提供了有利的条件。本文综述了带式输送机的发展过程；研究方向；典型型号的特点，分析概述了 CAD技术的运用与发展和在带式输送机设计上的运用。 关键词： 带式 输送机 ；输送带；传动滚筒 III Abstract Belt conveyor is carrying ability for one of the mechan
3、ical transmission. The structure is simple, the operation is very reliable, consume less energy and environmental pollution is still small, in central control, management and maintenance convenience, so the range is very wide. As countries in science and technology progress, belt conveyor technology
4、 has become the modern science and technology development frontier. All kinds of basic research and technology of the technology was developed into application technology, and realize the commercial. Now belt conveyor is moving towards great power, long distance, high speed development direction. Th
5、e development of our country belt conveyor earlier also satisfy the basic of mining needs, but compared with foreign technology, there is still a gap. Along with the development of computer technology and perfect, in the belt conveyor in the real design of computer aided design (CAD) also have a rol
6、e to play. The parameters of the belt conveyor design calculation, component selection and the whole process of computer generated graphics from a automatically. The using of the computer technology greatly reduced belt conveyor design difficulty, as the conveyor belt constant transformation and rap
7、id development provides favorable conditions. This paper reviews the development of the belt conveyor process, research direction, the characteristics of typical model, and summarizes the application and development of CAD technology and the application of the belt conveyor design. Keywords: Belt co
8、nveyor; Conveyor belt; Transmission roller IV 目录 第 1章 前言 . 1 1.1 我国带式输送机的发展 . 1 1.2 国外带式输送机的发展 . 1 1.3 如今带式输送机的研究进展 . 1 1.4 DT带式输送机的设计例子 . 2 1.5 CAD系统在带式输送机设计中的运用 . 4 第 2章 带式输送机的设计计算 . 6 2.1 已知原始数据及工作条件 . 6 2.2 计算步骤 . 6 第 3章 驱动装置的选用 . 17 3.1 电机的选用 . 17 3.2 减速器的选用 . 17 第 4章 带式输送机部件的选用 . 21 4.1 输送带 .
9、21 4.2 传动滚筒 . 22 4.3 托辊 . 30 4.4 制动装置 . 34 4.5 改向装置 . 36 第 5章 其他部件的选用 . 37 5.1 机架与中间架 . 37 5.2 给料装置 . 38 5.3 卸料装置 . 39 5.4 清扫装置 . 39 5.5 头部漏斗 . 41 5.6 电气及安全保护装置 . 41 总结 . 43 致谢 . 44 参考文献 . 45 1 第 1 章 前言 1.1 我国带式输送机的发展 我国带式输送机的生产使用的时间较早，初期生产的产品图纸主要来源于：苏联 CNM 的图纸；煤炭部选煤设计院供应的图纸 1-2;各厂测绘的图纸。 1960年编制了 TD
10、60通用固定带式输送机选用手册。后来又经过了如下发展： (1).在国家科委和一机部的领导下经过 13年又 3个月的设计与审查成功设计了“ TD75型通用固定式带式运输送机”。 (2).煤炭科学院上海分院与淮南煤矿机械厂合作试验成功 SJ一 8O型、 SD一 8O型、 SDJ一 150型等多种钢架和绳架式可伸缩带式输送机 3。 (3). 起重运输机械研究所于 1 966年与北京煤矿设计院、唐山冶金矿山机械厂联合设计试制了 GX型调绳牵引带式输送机系列设计。 (4).沈阳矿山机器厂、淮南煤矿机械广、上海起重运输机械厂合作设计制造了 GD型调绳牵引带式输送机系列设计。 至此，我国常规带式输送机 TD
11、型、 DX型、 GD型三大系列型谱基本齐全，以及 SJ或 SD型可伸缩矿用带式输送机的不断发展，基本满足 了我国煤矿使用。带式输送机在矿井的应用较多，随着采矿业的发展，带式输送机的需求量越来越大。带式输送机的发展潜力巨大。 1.2 国外带式输送机的发展 带式输送机的输送带经过了三个大的阶段的发展 4：棉织带、化纤织物胶带、钢绳芯胶带。规模上，目前带式输送机正在向着长距离 5，大输送量的方向发展。当距离和输送量达到极限时又向着向大倾角 6-7、中间驱动、水平弯曲等方向发展。 国外的带式输送机在大倾角方向上主要有以下三钟类型： (1)特型带带式输送机：特型带包括花纹带、横隔板带和侧挡边带。 花纹带
12、的运用在增大倾 角的同时还可以减少设备重量和成本，横隔板输送带可在 60度到 70度的倾角下运送散料，侧档边带的运用提高了输送带的输送能力适用于 18度到 26度的倾角。 (2)压带输送机是以增加物料对输送带的正压力而实现运输的，可在 90度 以下倾角实现 6m/s的高速输送。压带和承载带分别驱动， 同步运行，能输送较大块度物料。 (3)深槽型带式输送机 8：在输送区段使胶带形成深槽并增加对物料的压力而实现大偏角输送。其缺点是运行阻力大，速度受限制，不宜长距离输送。 中间驱动带式输送机：目前的中间驱动属摩擦驱动，其中的中间带条驱动带式输送 机由于大大降低了输送胶带的计算张力所以它的投资和经营费
13、用都比单驱动输送机低。此外还有胶轮驱动的类型。 水平弯曲带式输送机，水平拐弯带式输送机分别由德国，美国和英国设计至今还处于世界领先地位。 1.3 如今带式输送机的研究进展 在信息时代，带式输送机在很多方面都已经取得了新的发展如：气垫式输送机 9、长距离输送机、转弯输送机等。 计算机在研究上的广泛应用对关输送机技术有了较大的影响。：输送机的控制，损耗模拟，力学分析等都由于计算机的介入变得简单方便。输送机在 设计的改进和运行状态的研究包括：输送机起动的优化 原理；输送带横向振动的理论；橡胶损耗装置理2 论的研究；动力学分析与预测输送带应力的改变速度；监测输送带状态的监视器的研究；输送带清扫研究；橡
14、胶粘弹性的特性和粘着力研究；卸料的轨迹同料流的状态研究。 研究的具体情况如下 10：（ 1）最佳理论曲线起动。此研究开始于 1981年为了优化输送带的起动，使瞬时应力最小化。这些技术用来解决软起动问题和设计长距离、高带速的输送机。（ 2）输送带振动理论的发展。该研究能进行自由共振设计并使由于托辊振动而产生故障的程度降低。（ 3）滚动损耗的研究。此类研究很大程度上利用实验结 果确定输送带的工作点，利用研究结果合理设计结构，出现了长距离输送的输送机还有带有水平或垂直转弯的长距离输送机。（ 4）动力学分析验算。存在多种方法可以有效解决输送带的弹性应力传播的问题，其中有波动模型、质量弹簧模型、边界元素
15、模型和有限元微分方法。在研究动力学方面，随着计算机速度的急剧增快，使复杂的计算成为可能。（ 5）输送带监控研究。这项技术是研究可以在非接触状态下对钢丝绳芯输送带进行检测，监测断绳和钢丝绳接头，预报可能发生的损坏。此项技术的研发使对危险和高张力的钢丝绳芯输送带的监测变成可能，可以进行对输送带的 安全性能的检验。（ 6）接头测试和测试装置。从 3个方面进行接头研究，特别是对高强度输送带，其研究的重点是理解大型接头设计、破坏试验装置和优化接头强度。包括接头破坏试验装置、几何和机械设计、动力学效应测试和研究。 现如今新型带式输送机采用了新型驱动系统，采用了中间驱动技术，自动张紧装置，自移式机尾，新型胶
16、带卷带装置，先进的控制与保护系统 。 1.4 DT带式输送机的设计事例 12 图 1.1 单滚筒驱动示意图 1 改向滚筒 ； 2 改向滚筒 ； 3 传动滚筒 ； 4 胶带 最大运输能力的计算公式为： Q 3 6 vk (1-1) Q 为输送量 ， t h； S 为在运行的输送带上物料的最大堆积面积 ， 2m ； v 为带速 ， m s； k 为输送机的倾斜系数 ； 为物料堆积密度 ， 3/kg m 。 查设计手册获得各个参数。 输送机各阻力的计算： 输送带运行的总阻力应与驱动滚筒的周向力相等 ， 即 F 1F 2F 3F 4F 5F 6F 7F 8F (1-2) (1) 胶带和物料产生的运行阻
17、力为 ： 1 0 1 2( 2 )gF L q q q q (1-3) 3 (2) 物料提升的阻力： 2F Hqg (1-4) 其中 H Ltan 。 (3)头部清 扫器对胶带产生的阻力： 332F AP (1-5) 式中 ， A 为清扫器同胶带接触的面积 ， A 0.014 2m ； P 为清扫器同胶带之间的压力 ， P 60000 2/Nm； 3 为清扫器同胶带之间的摩擦系数。 (4) 尾部清扫装置对胶带的阻力 4F 20Bg。 (5) 托辊前倾的阻力计算公式为 ： 5F 00( ) s in c o seC L q q g (1-6) A式中 ： C 为槽行系数 ， eL 为前倾托辊设备
18、的长 , 为托辊前倾角。 (6) 导料板阻力 6 2 11 / 2VgF I vb (1-7) 式中 ： 2 为物料与导料板之间的摩擦系数 ， VI 为物料流量 , 1b 为导料板的内部宽度 . (7) 给物料处物料附加阻力为 : 7 VVFI (1-8) (8) 胶带通过滚筒的附加阻力为 8F 1800 N。 (9) 由上述结论可以计算出 F 。 传动功率的计算和主要驱动设备的选型 :传动滚筒轴的功率计算公式为 ： 0P FV (1-9) 假设式中 ： F 16045.66 N； V 2.5 m s， 故 0P 40.11kw。 由 DTII 设计手册 ， 决定滚筒的直径 rD 0.80 m
19、， 带速 V 2.5 m s和 转速 2n 59.68 r m。 电动机功率计算 电动机功率的计算公式为 ： 0 1 2 3 4 5/ePP (1-10) 式中 ; 为减速器效率 ， 1 0.94; 2 为偶合器效率 ， 2 0.96； 3 为联轴器效率 ， 3 0.98； 4 为电压降系数 ， 4 0.92； 5 为不平衡系数 ， 5 1.00。 由此计算 ， 得出 Pe 49.30 kW。 根据计算结果 ， 选用电动机。 减速器计算 轴功率 0P 40.11 kW， 转速 n 1500 r m， 速比 i 20， 使用系数 f 1 5， 减速器低速轴转速 2n 75.00 rm， 减速器输
20、入功 率 PN1 84 28kW。 藕合器的选择： 由于运输倾角较大 ， 为了减小对输送带 、减速器 、 电动机及其他部件的冲击的目的 ， 所以利用调速型液力藕合器 。 其指标是功率传递的范围 ， 由于选择的电动机功率为 75 kW， 所以采用型号为 YOX 500的调速液力耦合器 。在所选型的 带式输送机上 托辊是 承载的分支 、 回程分支的托辊的选用取决于带宽，带速，托辊间距和辊子的静载荷 ， 动载荷等数据 。 对带式输送机的结构来说 ， 托辊受到的冲击大小直接对轴承的使用寿命有较大影响 ， 在机械的计算过程中 ， 通常用下面公式计算轴承的使用寿命 ： 0.3 0.3c j dC n N
21、F K (1.4-11) 式 （ 3） 中 ： cC 为工作能力系数 ； n 为轴承转速 ； N 为轴承工作寿命 ； jF 为轴承静载荷 ； dK为动载荷系数 ， dK /cjFF。 由于冲击力 Fc是变化的 ， 因此可用等效冲击力 Fdx 来代替 ， T 为转动周期 ， 得 4 cF Fdx 303 T ctfdT13 (1-12) 带式输送机的布置方式： 电动机 经过 联轴器 和 减速器带动传动滚筒转动 与 其他驱动机构，利用 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照 驱动装置 分 可分 成 单点驱动方式和多点驱动方式两种 形式 。 通用固定式输送带
22、的 输送机 大 多采用单点 式 驱动方式，即驱动装置集中安装在输送机的某一个位置处，一般放在机头处。单点 式 驱动方式按 照 传动滚筒的数 量 分，可分为单滚筒驱动和双滚筒驱动 两种 。对 各 个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动 两种 。 由于 单点 式 驱动方式最 为 常用， 所以只要 没有指明 为 多点驱动方式 的 ，即为单驱动方式， 所以 一般对单点驱动方式 的 “ 单点 ” 两字 进行 省略。 单筒、单电动机驱动方式最 为 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 布置方案
23、 1.5 CAD系统在带式输送机设计中的运用 计算机辅助设计 (CAD)经过 20年的发展已经逐渐趋于成熟。我国 CAD的研究起始于七十年代初期， CAD的技术还处于初级阶段，有待进一步的发展 14。 CAD技术广泛应用于建筑业、工程业、制造业、商业、娱 乐业。它与传统绘图相比有较高的精度，绘图速度也有明显的提高，5 图纸也比较清洁和清晰，由于 CAD软件的多方面功能绘图效率较高。现如今电子技术的不断发展， CAD系统也不断向着智能化发展 15-16。 带式输送机的计算机辅助设计 (简称 CAD)系统 17包括设计计算和图形自动绘制两部分。带式输送机的计算机辅助设计可以通过一体化参数绘图完成设
24、计计算、零部件选型以及图形生成的全过程。 6 第 2 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） 矿 区上山运煤 的 带式输送机布置 方式 及尺寸如图所示 图 2.1 带式输送机布置形式及尺寸示意图 （ 2）输送物：煤 炭 ；块度 max 350Q mm ； （ 3）输送量： 1400 /Q t h ；物流密度 =1t/m3 （ 4）输送机长： L=110 m； （ 5）倾角： = 14 2.2 计算步骤 2.2.1 带速和槽角的确定 由工作条件可知 ,取煤 炭 的堆积角为 20 。 带式输送机的最大运输能力 的 计算公式为 3.6 stQ Av C (2-1) 式中： Q 输送量（ )/ht ； v 带速（ )/sm ； 物流密度； 带速选择 的基本 原则： (1)输送量 与 输送带 宽度都比较大时 ，应选择较高的带速。 (2)水平输送的距离越长带速选择应越高 ；输送机倾角 越 大，输送距离 越 短，则带速 选择
