皮带式输送机毕业设计论文(最终版).doc

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东北大学继续教育学院毕业设计（论文）

毕业设计（论文）

GRADUATEDESIGN（THESIS）

设计（论文）题目皮带式输送机的设计

学生毛毛

学习中心安徽含山奥鹏

专业机械工程及自动化

指导教师温泉

二〇一七年三月二十七

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

皮带式输送机的设计

基本内容：

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年　　月　　日

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东北大学继续教育学院

毕业设计（论文）开题报告

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开题日期：

年月日

指导教师：

V

摘要

皮带式输送机是连续运动的无端输送带输送货物的机械。

它结构简单、造价低、运输距离长。

主要用于冶金、采矿、煤炭、电站以及工业企业。

随着现代工业科学技术的不断发展，皮带式输送机在工业生产中重要性越来越大。

本文的主要任务是针对易顺煤矿主斜井的实际工况，设计出一套符合要求的上运皮带式输送机系统。

皮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、皮带式输送机线路初步设计、托滚及其间距的选择、滚筒的选择、电动机、减速器的选择等；第二步是施工设计，主要根据初步设计选定的滚筒、托滚、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，通过可编程控制器（PLC）对电器进行控制。

关键词：

皮带式输送机；上运；可编程控制器

目录

摘要 VI

目录 VII

1.绪论 1

1.1本课题研究的目的和意义 1

1.2本课题研究的内容 2

1.3国内外研究情况及其发展 3

1.3.1国外皮带式输送机技术的现状 3

1.3.2国内皮带式输送机技术的现状 5

1.4电控系统介绍 6

1.4.1PLC的组成 6

1.4.2PLC的指令系统 7

1.4.3PLC的性能指标 9

1.4.4PLC的主要特性 11

1.5长距离皮带式输送机合理的驱动装置 12

1.6皮带式输送机的发展趋势 13

2.上运皮带式输送机设计 18

2.1设计题目原始参数 18

2.2输送带选型计算 18

2.2.1输送带运行速度选择 20

2.2.2带宽的确定 21

2.2.3输送带种类的选择 22

2.3输送线路初步设计 23

2.4托辊的选择计算 24

2.4.1托辊类型及其作用 24

2.4.2托辊参数确定 27

2.4.3托辊间距的确定 27

2.4.4托辊阻力系数 28

2.5皮带式输送机线路阻力计算 29

2.5.1基本参数计算 29

2.5.2线路阻力计算 32

2.6输送带张力的计算 33

2.6.1按功率比为2﹕1计算张力 33

2.6.2按功率比为1﹕1计算张力 36

2.6.3按功率比为1﹕2计算张力 37

2.7输送带强度验算 37

2.8牵引力及电机功率计算 38

2.8.1牵引力及电机功率计算 38

2.8.2电动机选型 39

2.9驱动装置及布置 40

2.9.1滚筒的选择 40

2.9.2减速器的选型与热容量校核 44

2.9.3联轴器的选型 45

2.10拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择 46

2.10.1拉紧力的计算 46

2.10.2拉紧行程的计算 46

2.10.3拉紧装置的选择与布置 47

2.11制动力矩的计算及制动器的选择 50

2.11.1制动力矩计算 50

2.12逆止器的选型计算 51

2.13辅助装置 52

2.13.1清扫装置 52

2.13.2装载装置 53

3.皮带式输送机电控系统设计 54

3.1电控系统设计基本要求 54

3.2电控系统常用保护 55

3.3变频器在软启动中的应用 56

3.3.1皮带式输送机软启动的类型 56

3.3.2变频技术介绍 57

3.3.3变频器主要技术参数 58

3.3.4变频器主要优点 59

3.3.5变频器选型 60

3.4系统工作原理 60

3.4.1自动工作方式 60

3.4.2手动工作方式 63

3.4.3手动调试方式 66

3.5信号与报警 66

3.6故障解除与其它 66

4.结论 67

参考文献 68

致谢 69

X

1.绪论

皮带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带作为传送物料和牵引工作的输送机械，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。

它是运输成件货物与散状物料的理想工具，因此被广泛用于电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行业。

1.1本课题研究的目的和意义

皮带式输送机是连续运动的无端输送带输送货物的机械。

它结构简单、造价低、运输距离长，而且有很高的生产率。

主要用于冶金、采矿、煤炭、电站、港口以及 工业企业。

随着现代工业科学技术的不断发展，皮带式输送机在工业生产中重要性越 来越大，是工业机械化的重要内容。

皮带式输送机是最重要的现代散状物料输送设备，它广泛应用于电力、冶金、化工、煤矿、港口、建材、粮食等领域。

因此，对皮带式输送机进行设计十分必要。

由于组成皮带式输送机的基本部件有几十种，每种又包括若干类型，加之不同的地形、工况、布置形式又有多种变化，使得皮带式输送机的设计任务相当繁重，尤其部件的选型涉及较多的知识、经验与规则。

随着国内外市场的迅速发展，皮带式输送机市场的竞争也日趋激烈。

为了适应用户要求，必须向新产品、多品种方向发展，因此，以往的设计方法已经不能满足当前的需要，采用现代化的设计方法和CAD技术，增强竞争能力。

并在课题的研究中将对皮带式输送机的基本设计思想进行较深入的研究，应用现代的设计计算方法对皮带式输送机的设计理论进行分析，相信通过本课题的研究，必定会对皮带式输送机的设计提出新的理念，进一步完善设计结果。

1.2本课题研究的内容

首先了解皮带式输送机的基本知识（包括其主要设备工作方式工作原理等）。

然后根据使用场合和给定的原始参数，对各种工况进行分析计算，设计系统方案（运输机布置形式，驱动方式，输送带的选型，拉紧装置的设计，清扫装置的设计等），设计出合适的驱动系统和控制系统。

设计出各个系统之后，还要进行动态特性的研究，以确保在输送机启动时，系统的动安全系数大于预先设定的数值，所设计的系统仍能符合要求的正常运行。

1.3国内外研究情况及其发展

1.3.1国外皮带式输送机技术的现状

国外皮带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面:

一方面是皮带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角皮带式输送机、管状皮带式输送机、空间转弯皮带式输送机等各种机型;另一方面是皮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、高带速等大型皮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皮带式输送机动态分析与监控技术，提高了皮带式输送机的运行性能和可靠性。

国外己经使用或己经进行设计的几条典型长距离皮带式输送机输送线：

（1）西班牙的西撒哈拉皮带式输送机线路是世界最长的长距离输送机线路，该线路长达100km，用两年半时间建成，并于1972年投入使用，用来将位于石质高原地区的布·克拉露天矿的磷灰石矿石运往艾尔—阿雍海港。

总投资额为两亿马克。

预计该线路能达行30年，年平均运输量为1000万吨磷灰石矿石（2000t/h）。

整条线路由长为6.9～11.8km的11台皮带式输送机组成。

带宽为l000mm，采用ST3150型钢丝绳芯胶带，带速为4.5m/s[18]。

（2）恰那矿20km地面皮带式输送机系统是代表了现代皮带式输送机发展水平的一条输送线。

该输送系统由一条长为10.3km的平面转弯皮带式输送机和一条10.1km的直线长距离皮带式输送机构成。

转弯皮带式输送机的曲率半径为9km，弧长为4km。

两条输送机除线路参数外，其他参数相同，运输能力为2200t/h，带宽1050mm，输送带抗拉强度为3000N/mm，安全系数为5，拉紧装置为重锤拉紧。

允许行程为25m，驱动采用3台700KW直流电动机，双滚筒驱动。

系统采用了先进的托辊制造和安装技术、水平转弯技术和动态分析技术[20]。

（3）津巴布韦钢铁公司（ZISCO）15.6km水平转弯越野皮带式输送机于1996年投入使用，是世界上单机最长的皮带式输送机。

该输送机将ZISCO的NewRippleCreek矿的经过二次破碎的铁矿石运送到Zimbabwe的炼钢厂附近。

输送量为干矿石500t/h（湿矿石600t/h）。

系统全长15.6km，物料提升高度为90m。

近年来，我国在大型皮带式输送机的设计、制造上也有了长足的进步。

从20世纪60年代末我国己经生产200余条钢丝绳芯皮带式输送机，在煤矿、磷矿、铁矿和港口使用。

其中单机长度达7602m的大型皮带式输送机已投入使用。

目前，包括总长l0km的输送线等多条长距离皮带式输送机系统正在设计或计划中[12]。

1.3.2国内皮带式输送机技术的现状

我国生产制造的皮带式输送机的品种、类型较多。

在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，皮带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离皮带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。

如大倾角长距离皮带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩皮带式输送机等均填补了国内空白，并对皮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合器和行星齿轮减速器[8]。

1.4电控系统介绍

电控装置控制核心采用可编程控制器，它能自动对输送机的可控起动、可控制动、带速同步、功率平衡、输送带张力、输送带接头强度、传动滚筒与托辊轴承温度、输送量计量及各类保护与安全装置等进行监控。

下面着重对可编程控制器（PLC）进行介绍。

1.4.1PLC