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吃屁

带式输送机的初步设计

1.1设计原始资料：

磨琢性大，粒度大（350mm以下）大块物料；如：

矿石、石渣、钢渣等

0.8~1.6

1.0~2.5

1.0~3.15

磨琢性大，易碎的物料；如：

烧结矿、焦炭等

0.8~1.6

0.8~2.0

磨琢性小，品质会因粉化而降低；如：

谷物、化肥、无烟煤等

0.8~2.0

0.8~2.5

0.8~3.15

常用带速系列值如下：

0.8,1.0,1.26,1.6,2.0,2.5,3.15,4.0,4.5,5.0,5.6,6.0。

此处，初选带速v=2.5m/s。

1.2.2.带宽的确定

1）满足设计运输能力的带宽B1

B1=

==882.2mm

式中Q——设计运输能力，t/h;

B1——满足设计运输能力的输送带宽度，m;

K——物料断面系数；

v——输送带运行速度，m/s;

——物料的散状密度，t/;

c——倾角系数。

倾角系数[1]

输送倾角

0～3°

5°

10°

15°

20°

0.99

0.95

0.89

0.81

2）满足物料块度条件的宽度对于未筛分过的物料，根据上列计算选取带宽。

1.2.3输送带种类的选择

在输送带类型确定上应考虑以下因素：

（1）为延长输送带使用寿命，减小物料磨损，尽量选用橡胶贴面，其次为橡塑贴面和塑料贴面的输送带；

（2）在煤矿生产中，同等条件下优先选择整体阻燃带和钢丝绳芯带；

（3）在大倾角输送中，为了改善成槽性，高强输送带采用钢丝绳芯带较为理想；

（4）覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性，给料冲击的大小、带速与机长，输送原煤之类的矿石，为防止撕裂，可以加防撕网；

（5）根据机长和带强来具体确定类型，长距离一般采用钢丝绳芯带，高强度一般采用钢丝绳芯带。

综合以上原则以及矿井下使用的工况环境，选用钢丝绳芯输送带。

1.3.输送线路初步设计

由驱动装置的型式、数量和安装位置，拉紧装置的形式和安装位置的确定、机头、机尾布置，装卸位置及形式，清扫装置的类型及位置的确定等内容确定输送机的布置简图如下图所示：

1.4托辊的选择计算

1.4.1托辊的种类

托辊按其用途的不同主要分为承载托辊（又称上托辊）、回程托辊（又称下托辊）、缓冲托辊与调心托辊。

托辊的结构与具体布置形式主要决定于输送机的类型与所运物料的性质。

承载托辊安装在有载分支上，以支承输送带与物料。

在生产实践中要求它能根据所输送物料性质的不同，使输送带的承载断面的形状有相应的变化。

例如，运送散状物料，为了提高生产率和防止物料的撒落，通常采用槽形托辊，槽形托辊一般由3个或3个以上托辊组成。

目前普通槽形托辊的成槽角均为35°，托辊之间成铰接或固支。

对于成件物品的运输通常采用平行承载托辊。

回程托辊安装在空载分支上，以支承输送带。

通常采用平行托辊大型输送机有时采用V形回程托辊。

缓冲托辊大多安装在输送机的装载点上，以减轻物料对输送带的冲击。

在运输沉重的大块物料的情况下，有时也需沿输送机全线设置缓冲托辊。

通常缓冲托辊有弹簧钢板式和橡胶圈式两种。

输送带运行时，由于张力的不平衡、物料偏堆积、机架变形、托辊轴承损坏以及风载荷作用等使其产生跑偏，目前应用最为普遍的是前倾托辊，它取代了调心托辊，靠普通槽形托辊的两侧辊向输送带运行方向倾斜2°～3°实现防跑偏。

1.4.2托辊直径和质量的确定

根据输送带的宽度、托辊组中的托辊数和托辊见的链接和布置方式,由设计手册确定槽型托辊的长度L=380mm，直径D=108mm，图号G405，轴承型号为：

6205/C4。

1.4.3托辊间距的选择

托辊间距应该满足两个条件：

辊子轴承的承载能力和输送带的下垂度。

承载托辊间距可以根据参考表查的，下托辊间距一般为上托辊间距的2倍。

受料处托辊间距视物料容量和块度而定，一般去为上托辊间距的1/2~1/3。

此处，上托辊间距：

=1.2m；

下托辊间距：

=2.4m。

1.4.4托辊阻力系数

托辊轴承目前均采用滚动轴承，迷宫式密封，由于旋转部件不与密封直接接触，所以运行阻力小。

参考托辊组里系数表选取各系数如下表：

表5

运行系数fs

冲击系数fd

工况系数fa

1.1

1.06

1.00

表6承载托辊间距参考表（m）

松散物料堆积密度t/m²

带宽（mm）

400

500

650

800

1000

1200

1400

1600

2000

<0.8

1.5

1.4

1.3

0.81～1.6

1.4

1.3

1.2

1.61～2

1.4

1.3

1.2

2.1～2.5

1.3

1.2

1.1

1.0

>2.5

1.2

1.1

1.0

表7F托辊回转部分质量（kg）

托辊形式

带宽（mm）

500

650

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

槽形承载托辊

铸铁座

冲压座

—

回程托辊、V形托辊

铸铁座

39（V）

42（V）

61（V）

65（V）

冲压座

—

托辊

直径（mm）

108

133

159

轴承型号

204

305

406

407

1.4.5过渡段托辊组的布置

此次设计中无过渡段，不予考虑。

1.5带式输送机线路阻力计算

1.5.1基本参数的确定计算

1）输送带线质量

根据DTⅡ手册表4-5钢丝绳芯输送带2000规格及技术参数查得。

2）物料线质量

已知设计运输能力，输送带运行速度时，物料线质量

式中：

q-输送带每米长度上的物料质量，kg/m；

Q-每小时运输量，t/h；

v-运输带运行速度，m/s。

3）托辊转动部分的线质量：

式中：

、分别为承载分支和回程分支托辊组的线质量，kg/m；

、分别为承载分支和回程分支的托辊组质量，kg；

、分别为承载分支和回程分支的托辊组间距，m。

1.5.2计算各直线区段阻力

对于承载分支：

=9.8×570×[（66.67+31.67+34）×0.04cos15°-（66.67+34）sin15°]

=-116978.82N其中（ω´=0.04）

=9.8×40×[（66.67+31.67+34）×0.04cos0°]

=2075.04N

=+=-116978.82+2075.04=-114903.78N

对于回程分支：

=9.8×570×[（9.17+22）×0.035cos15°+22×sin15°]

=37693.19N（ω"=0.035）

=9.8×40×[（9.17+22）×0.035cos0°+22×sin0°]

=427.65N

=+=37693.19N+427.65N=38120.84N

式中—承载分支直线运行阻力，N；

—回程分支直线运行阻力，N；

—重力加速度，m/s²

—输送长度，m

—输送倾角；

—输送带在承载分支运行的阻力系数，见表

—输送带在回程分支运行的阻力系数，见表

表输送带沿托辊运行的阻力系数

工作条件

ω´（槽形）

ω"（平行）

滚动轴承

含油轴承

滚动轴承

含油轴承

清洁、干燥

0.02

0.04

0.018

0.034

少量尘埃，正常湿度

0.03

0.05

0.025

0.040

大量尘埃，湿度大

0.04

0.06

0.035

0.056

1.6输送带张力计算

1）用逐点法计算输送带关键点张力：

图2：

输送带设计示意图

输送带张力应满足两个条件：

摩擦传动条件，即输送带的张力必须保证输送机在任何正常工况下都无输送带打滑现象发生。

传动滚筒与输送带间的摩擦系数可参考表6选取，对于塑面带应相应减少。

表6传动滚筒与输送带间的摩擦系数[1]

运行条件

光滑裸露

的钢滚筒

带人字形沟槽

的橡胶覆盖面

带人字形沟槽的聚胺基酸脂覆盖面

带人字形沟槽

的陶瓷覆盖面

干态运行

0.35-0.4

0.4-0.45

0.35-0.4

0.4-0.45

清洁湿态（有水）运行

0.1

0.35

0.35-0.4

污浊湿态（泥土）运行

0.05-0.1

0.25-0.3

0.2

0.35

为简化计算，输送带绕经滚筒的两项阻力按输送带的张力增加5%计算，依逐点计算法得：

；

经查上表可知，摩擦系数，其中围包角取，摩擦备用系数取n=1.2

；

最小张力电在处。

=-=-18546.32N

2）垂度条件，即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不超过规定值，或者满足最小张力条件。

对于承载分支输送带最小张力：

（式2-8）

=5919.4N

对于回程分支输送带最小张力：

（式2-9）

=2987.2N

由上面计算的数值可以得知不满足垂度条件。

取回空分支的最小张力点=5920N，则根据这一条件出各点的张力点分别为

；

1.7输送带强度校核

（式2-9）符合强度要求。

1.8计算滚筒牵引力与电动机功率

由于满载工作下电动机的运行状态，有可能是电动状态也可能是发电状态，所以在牵引力和功率计算上有区别。

尤其应注意各种阻力的正方向和正常发电状态而空载电动状态下的功率验算。

电动机备用功率一般按15%-20%考虑。

因向下运煤所需的牵引力大于输送机空转所需的牵引力，应按向下运煤计算所需的电动机功率。

输送机向下运煤的反馈功率为：

（传动装置的效率为）

因为使用双滚筒驱动，所以电动机选，查阅有关手册选择Y315-4型三相异步电动机，其主要技术参数：

额定功率为160kw。

额定转送为1500r/min.

1.9驱动装置及其布置

驱动装置的作用是在带式输送机正常运行时提供牵引力或制动力。

它主要由传动滚筒、减速器、联轴器和电动机等组成。

1.9.1滚筒的选择

滚筒是带式输送机的重要部件。

按其结构与作用的不同分为传动（驱动）滚筒、电动滚筒、外装式电动滚筒和改向滚筒。

传动滚筒

传动滚筒用来传递牵引力或制动力。

传动滚筒有钢制光面滚筒、包胶滚筒和陶瓷滚筒等。

钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，所以一般常用于短距离输送机中。

包胶滚筒主要优点是表面摩擦系数大，适用于长距离大型带式输送机。

包胶滚筒按其表面形状又可分为：

光面包胶滚筒、人字形沟槽包胶滚筒和菱形（网纹）包胶滚筒。

光面包胶滚筒制造工艺相对简单，易满足技术要求，正常工作条件下摩擦系数大，能减少物料黏结，但在潮湿场合，由于表面无沟槽致使无法截断水膜，因而摩擦系数显著下降。

为了增大摩擦系数，在光面钢制滚筒表面上，冷粘或硫化一层人字形沟槽的橡胶板，为使这层橡胶板粘得牢靠，必须先在滚筒表面挂上一层很薄的衬胶（一般小于2mm），然后再把人字形沟槽橡胶冷粘或硫化在衬胶上。

这种带人字形的沟槽滚筒，由于有沟槽存在，能使表面水薄膜中断，不积水，同时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里。

由于这两种原因，即使在潮湿的条件下，摩擦系数也降低不大。

但是，此种滚筒具有方向性，不能反向运转。

菱形（网纹）包胶滚筒，除了具有人字沟槽胶面滚筒的优点外，最突出的一个优点是它没有方向性，有效防止了输送带的跑偏，对可逆输送机尤为适用。

但摩擦系数比人字沟槽胶面稍有降低。

尽管如此，人们还是认为菱形沟槽胶面比人字沟槽胶面优越。

继菱形沟槽胶面滚筒之后又出现了一种带轴向槽的菱形沟槽胶面滚筒。

因为轴向沟槽使摩擦系数升高，从而弥补了菱形沟槽胶面滚筒比人字沟槽胶面滚筒摩擦系数小的缺点。

这种菱形沟槽滚筒目前国内尚未制造生产。

普通传动滚筒都是采用焊接结构，即轮毂、辐板和筒皮之间采用焊接结构。

该类滚筒适用于中小型带式输送机。

在大功率的带式输送机中，必须采用铸焊结合的结构形式，滚筒两端的轮毂、辐板和筒皮为整体铸造，然后再与中间筒皮焊在一起。

改向滚筒

改向滚筒有钢制光面滚筒和光面包胶滚筒。

包胶的目的是为了减少物料在其表面的黏结以防输送带的跑偏与磨损。

滚筒的轴承有布置在内侧与外侧两种形式。

滚筒直径的选择计算

（1）传送滚筒直径的选择

选择传动滚筒直径时，可按四个方面考虑：

a：

限制输送带绕过传送滚筒时产生过大的附加弯曲应力计算滚筒直径：

150d

式中：

—传动滚筒直径，mm

d—钢丝绳直径，mm

b：

为限制输送带表面比压，以免造成覆盖胶脱落的滚筒直径：

式中：

S—输送带张力，N

B—输送带宽度，mm

a—钢丝绳间距，mm查表得a=10mm

—输送带表面许用比压。

C：

限制覆盖胶或花纹变形量小于6%的传动滚筒直径为：

35K（b+0.5d）

式中：

K—包围角影响系数

b—钢丝绳芯输送带上覆盖胶厚度，mm

d：

当输送带弯曲频次高时，滚筒直径要相应大一点，以补偿高频次弯曲疲劳破坏程度。

综上传动滚筒直径D=max（，，）

最终确定传动滚筒直径为D=1000mm

（2）改向滚筒直径选择：

；

式中—尾部改向滚筒直径，mm

—其他改向滚筒直径，mm

—传动滚筒直径，mm

综合考虑以上几条因素，我选择传动滚筒直径，图号为DTⅡ100A308Y（Z）的传动滚筒；尾部改向滚筒的直径=800mm，图号为DTⅡ100A307Y（Z）的尾部改向滚筒；头部改向滚筒直径为=630mm，图号为DTⅡ100A206Y（Z）的头部改向滚筒。

各个滚筒表面均为人字形沟槽的橡胶覆盖面。

1.9.2减速器的选型与热容量校核

（1）初选减速器

根据带速、传动滚筒直径和电动机转速推知减速器的传动比

电机转速n=1500r/min。

减速器的类型为ZSY450-31.5。

（2）机械功率计算

选用减速器时，要求输送机系统的额定功率必须小于减速器的额定功率，以此验证所选减速器是否满足机械功率要求。

（3）热容量校核

选用减速器时还必须满足热容量的要求，使减速器的实际热容量P2t小于其许用热容量Pg1，以此验证所选减速器是否满足热容量要求。

1.9.3联轴器的选型

驱动装置中的联轴器分为高速联轴器和低速联轴器，它们分别安装在电动机与减速器之间和减速器与传动滚筒之间。

常见的高速联轴器有尼龙柱销联轴器、液力联轴器和粉末联轴器等；常见的低速联轴器有十字滑块联轴器和棒销联轴器等。

液力联轴器与笼型转子异步电动机联合工作具有改善电动机启动系能、均衡负载、保护电机的优点。

目前国内外对于大型带式输送机为改善启动、调速、均衡载荷等广泛推广使用调速液力耦合器和油膜离合器。

由电动机的型号选取配套联轴器型号为YOXFZ560。

1.9.4驱动装置的位置选择

在选择驱动装置的位置时应考虑以下两点：

（1）尽量将驱动装置的位置选择在使输送带的最大张力值为最小；

（2）适当考虑安装、维修、搬运以及特殊条件的要求。

1.10拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择

输送带在运行一段时间以后会发生蠕变而变长，在启动、制动过程中也会发生蠕变现象，只有拉紧装置进一步收紧才不会发生打滑相信。

因此，拉紧装置是保证带式输送机正常工作不可获取的部件。

1.10.1拉紧力的计算

根据输送机布置形式确定拉紧力的大小

1.10.2拉紧行程的计算

式中：

-拉紧行程，m；

L-输送机长度，m；

B-带宽，m；

K-伸长系数；

Lj-拉紧装置的街头长度；

Lc-拉紧车长度；

Ld-动态应变变形长度。

1.10.3拉紧装置的选择

拉紧装置又称张紧装置，它是带式输送机必不可少的部件，具有以下四个主要作用：

使输送带有足够的张力，以保证输送带与滚筒间产生必要的摩擦力并防止打滑；

保证输送带各点的张力不低于一定值，以防止输送带在托辊之间过分松弛而引起撒料和增加运动阻力；

补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化；

为输送带重新接头提供必要的行程。

在带式输送机的总体布置时，选择合适的拉紧装置，确定合理的安装位置，是保证输送机正常运转、起动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的重要条件，通常确定拉紧装置的位置时须考虑以下三点：

拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上，以利于起动和制动时不产生打滑现象，对运距较短的输送带可布置在机尾部，并将机尾部的改向滚筒作为拉紧滚筒；

拉紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处，这样可减小拉紧力；

应尽可能使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行，且施加的拉紧力要通过滚筒中心。

按拉紧装置的原理不同，常用的拉紧装置有以下几种：

·重锤拉紧装置。

重锤拉紧装置应用十分普通。

它是利用重锤的重量产生拉紧力，并保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力，可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起输送带的伸长变化。

重锤拉紧装置在结构上简单，工作上可靠，维护量小，是一种较理想的拉紧装置。

它的缺点是占用空间较大，工作拉紧力不能自动调整。

根据输送机的长度和使用场合的不同，重锤拉紧装置的具体结构形式也有所不同，如重锤垂直拉紧装置和重锤车式拉紧装置，它们适用于固定长距离带式输送机上。

·固定式拉紧装置。

固定式拉紧装置的拉紧滚筒在输送机运转过程中位置是固定的，其拉紧行程的调整有手动和电动两种方式。

其优点是结构简单紧凑，对污染不敏感，工作可靠，缺点是输送机运转过程中由于输送带的弹性变形和塑性伸长引起张力降低，可能导致输送带在传动滚筒上打滑。

常用的结构类型有螺旋拉紧装置（拉紧行程短，拉紧力小，故适用于机长小于80m的短距离带式输送机上）和钢绳绞车拉紧装置（利用钢丝绳缠绕在绞筒上，将输送带拉紧）等。

·自动拉紧装置。

自动拉紧装置是一种在输送机工作中能按一定的要求自动调节拉紧力的拉紧装置。

在现代长距离带式输送机中使用较多。

它使输送带具有合理的张力图，自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形。

它的缺点是结构复杂，外形尺寸大，对污染较敏感及需要辅助装置。

自动拉紧装置的类型很多，按作用原理分，有连续作用和周期作用两种；按控制参数分，有一个、两个或三个等（常作为控制参量的有张力、带速和传动滚筒的利用弧）；按拉紧装置的驱动方式分，有电力驱动与液力驱动两种；按被调节的绕出点张力的变化规律分，有稳定式、随动式和综合式三种。

TYZL通用型液压自动拉紧装置是针对我国带式输送机、索道等连续输送设备而开发的一种机电一体化通用设备。

它具有以下特点：

1）根据使用场合的条件，拉紧力可以根据需要进行设定，使设备处于最佳的工作状态。

2）拉紧力设定后，TYZL型液压自动拉紧装置可以保持系统处于恒力拉紧状态。

3）TYZL型液压自动拉紧装置具有相应速度快，动态性能好的特点，以及时补偿输送带或钢丝绳的弹塑性变形

4）油泵电机可以实现空载起动，达到额定拉力时，电机断电，有蓄能器完成油力补偿，从而达到TYZL型液压自动拉紧装置的节能运行。

5）TYZL型液压自动拉紧装置结构紧凑，安装布置方便。

6）TYZL型液压自动拉紧装置可与集控装置连接，实现对该机的远程控制。

在带式输送机的工艺布置中，选择合理的拉紧装置，确定合理的安装位置，是保证输送机正常运转、启动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的重要条件，通常确定拉紧装置的位置时需要考虑以下三点：

·拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上，以利于起动和制动时不产生打滑现象，对运距很短的输送机可布置在机尾部，并将尾部滚筒作为拉紧滚筒；

·拉紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处，这样可以减少拉紧力，缩小拉紧行程；

·应使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行，而且施加的拉紧力要通过滚筒中心。

通过上述可知，选择重锤拉紧装置。

1.11制动力矩计算

根据井下用带式输送机技术要求，制动装置或逆止装置产生的制动力矩不得小于该输送机所需制动力矩的1.5倍。

1）对于电动机运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为：

（式2-13）

=+=63768.84-619.2=63149.64N

式中—制动装置作用在传动滚筒轴上的总制动力矩，Nm；

—传动滚筒直径，m；

—输送机长度，m；

—托辊阻力系数，取值为0.012

2）对于发电运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为：

（式2-14）

式中—制动装置作用在传动滚筒轴上的总制动力矩，Nm；

—传动滚筒直径，m；

—输送带速度，m/s；

—系统所需电机总功率（未考虑备用功率系数前），kW。

从上述的传动滚筒轴牵引力的计算结果可知，本设计带式输送机的电动机输出的是制动力矩，运行状态处于发电状态。

根据公式可计算出带式输送机所需制动装置的总制动力矩为：

根据和控制要求本设计选择YWZ5-400/121制动装置。

1.12软启动装置的选择

软启动技术是改善带式输送机启动条件的主要手段。

软启动技术是在一定的启动时间内，控制启动加速度，确保带式输送机按锁要求的加速度曲线平稳启动达到额定的欲行速度，同时使电机的启动电流和输送带的启动张力控制在允许的范围内。

目前采用的软启动方式有：

（1）机械软启动：

液力耦合器、液体粘性软启动；

（2）机电软启动：

可变速直流启动、绕线转子电机驱动，CST；

（3）电气软启动：

可控硅软启动、变频器、PSI系列固态降压软启动。

由电动机自身特性克制，电动机直接启动时会产生很大的启动电流，从而对电网的冲击很大；而在电动机和减速器之间加液体粘性可控软启动装置则会大大改善电动机的启动性能，从而延长电动机的使用寿命。

综合以上因素，采用液体粘性软启动装置。

1.13辅助装置

1.13.1清扫装置

清扫粘结在输送带表面的物料，对于提高输送带的使用寿命和保证输送机的正常运转具有重要的意义。

对清扫装置的基本要求是：

清扫干净，清扫阻力小，不损伤输送带的覆盖层，结构简单而可靠。

输送带的清扫效果，对于延长输送带的使用寿命和双滚筒驱动的稳定运行有很大的影响。

常见的清扫装置有刮板清扫器、清扫刷，此外，还有水力冲刷、震动清扫器等，采用哪种装置，应视所运输物料的粘性而定。

清扫装置一般安装在卸载滚筒的下方使输送带在进入空载分支前粘附在输送上的物料清扫掉，有时为了清扫输送带非承载面上的粘附物，防止物料堆积在尾部滚筒或拉紧滚筒处，还需在其为空载分支安装刮板式清扫装置。

1.13.2装载装置

装载装置有漏斗和挡板组成。

对装载装置的要求是使物料在输送的正中位置，使物料

落下时能有一个与输送方向相同的初速度，运送物料中有大块时，应使碎料先落入输送带垫底，大块后落入以减轻对输送带的损伤。

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