炼铁厂带式输送机设计2Word文件下载.docx

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2.2输送带选型计算………………………………………….........................................10

2.3输送线路初步设计…………………………………………………………………….13

2.4托辊的选择计算……………………………………………………………………….13

2.5带式输送机线路阻力计算…………………………………………………………….17

2.6输送机张力的计算…………………………………………………………………….20

2.7输送机强度验算……………………………………………………………………….21

2.8牵引力及电机功率计算……………………………………………………………….22

2.9驱动装置及分布………………………………………………………………………23

2.10拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择…………......................................25

2.11制动力矩的计算及制动器的选择…………………………………………………...28

2.12软启动装置的选择……………………………………….......................................29

3.带式输送机电控装置…………………………………………………………………………..31

3.1概述………………………………………………………………………………….31

3.2各控制部件功能…………………………………………………………………….36

3.3系统工作原理……………………………………………………………………….36

3.4信号与报警………………………………………………………………………….40

3.5故障解除与其他…………………………………………………………………….40

4.结论…………………………………………………………………………………………….41

5.参考文献……………………………………………………………………………………….42

6.致谢…………………………………………………………………………………………….43

7.附录一………………………………………………………………………………………….44

引言

带式运输机是继管状带式输送机之后，于七十年代初期在荷兰闻名于世并于1985年开始引进我国的一项引人注目的新技术成2托辊带式输送机存在的缺陷成果，它结构简单，新颖技术先进，不仅保持了托辊带式机运输量大运行可靠，输送距离这实际上就是气垫带式机等新机型得以长操作简单安装维修方便，易于实现自动产生和法扎的主要原因，从带式输送机的控制等优点，而且在节能重载启动，无需维展过程来看，尽管托辊带式机已有200多年的运行安全，减少运营费用，延长使用寿命等的历史，应用也很广泛，是物料输送最主要的可行性方案。

经过十多年设备但它受托辊本身结构型式和摩擦运动来的应用与改进，它已在我国港口运输，水方式的限制，在长期使用过程中，一直存在着。

水泥、化工、煤炭、冶金等行业逐步推广。

正文

1.绪论

通过查阅一些文献我可以了解到带式传动装置的设计情况，为我所要做的课题确定研究的方向和设计的内容。

1.1本课题研究的目的和意义

带式输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种运输设备，它在地面和井下运输具有广泛的应用。

当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为三足鼎立局面，并成为各国争相发展的行业。

带式输送机因其具有结构紧凑、传动效率高、噪音低、使用寿命长、运转稳定、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、销售的周期，使它更加具有竞争力。

目前，带式输送机已经成为炼铁厂的联动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。

带式输送机向上运送物料时，其驱动电机的运行工况有别于一般的带式输送机。

由于运转上的需要，在结构上有特点，控制上有特殊要求。

上运带式输送机的制动装置及其控制技术尤为关键。

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、斯带等事故，给生产带来极大危害。

如何实现软制动与自动张紧，逐步向智能化、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深入的了解，为以后的学习也能打下夯实的基础。

1.2本课题研究的内容

首先了解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）。

然后根据使用在炼铁厂和给定的原始参数，对炼铁厂的工况进行分析计算，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。

设计出各自系统之后，还要进行动态特性的研究，已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

目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门，近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。

主要有：

钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机等。

这些输送机的特点是输送能力大（可达30000t/h），适用范围广（可运送矿石，煤炭，岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人），安全可靠，自动化程度高，设备维护检修容易，爬坡能力大（可达16°

），经营费用低，由于缩短运输距离可节省基建投资。

1.4驱动系统的技术要求

电动机类型的选择：

Y系列三相异步电动机

电动机功率选择：

1传动装置的总效率：

η=0.96×

0.99×

0.99×

0.98×

0.96×

0.98×

0.95×

0.96=0.84

②工作机所需的输入功率：

因为F=2200N

Pd=FV/1000×

η

=2000×

1.8/1000×

0.84

=3.96KW

③电动机的输出功率：

=3.04/0.84=4.71KW

使电动机的额定功率P＝（1～1.3）P，由查表得电动机的额定功率P＝

5.5KW。

⑶、确定电动机转速：

计算滚筒工作转速：

nw=60×

1000/3.14×

450

=76.43r/min

由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’=3~6。

取V带传动比I’=2~4，则总传动比理时范围为I’=6~24。

故电动机转速的可选范围为n’=（6~24）×

76.43=458.58~1834.32r/min

⑷、确定电动机型号

根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4，满载转速1440r/min。

其主要性能：

额定功率：

5.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2

2、计算总传动比及分配各级的传动比

（1）、总传动比：

i=1440/76.43=18.84

（2）、分配各级传动比：

根据指导书，取齿轮i=4（单级减速器i=3~6合理）=18.84/4=6.71

I1=Nm/Nw=220/76.43=9.43

I2=960/76.43=12.56

I3=1440/76.43

3、运动参数及动力参数计算

⑴、计算各轴转速（r/min）

I轴NI=Nm/io=960/4=320r/min

II轴NII=NI/i1=320/3.14=76.43（r/min）

III滚轴Nw=NII=76.43（r/min）

⑵计算各轴的功率（KW）

电动机的额定功率Pm=4.71KW

所以

PI=4.71×

0.96=4.52KW

PII=4.520.99×

0.95=4.25KW

PIII=4.25×

0.99=4.71KW

⑶计算各轴扭矩（N•mm）

TI=Td×

io×

η01=46.85×

4×

0.96=179.9N•m

Tii=TI×

i1×

η12=179.9×

3.14×

0.95=531.28N•mTIII=TII×

η23=531.28×

0.99=520.28N•m

1.5长距离带式输送机合理的驱动装置

带式输送机电控系统装置由操作台、PLC控制柜、低压配电柜、变频器、声光报警器、皮带机保护装置等组成。

　　PLC控制柜的控制核心器件是可编程序控制器，并留有足够的备用点和通讯接口，以及系统的扩展或将该带式输送机纳入整个监控中心实现集中监控；

PLC能与下级的分站实行通讯，具有所有保护的输入检测回路；

按PLC程序控制主电机、变频器、制动器、张紧及带式输送机各种保护。

1.6带式输送机的发展趋势

国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：

一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、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于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。

2.上运带式输送机设计 

　　带式输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种连续运输设备，由电动机作动力，胶带作为输送带，输送带既是承载货物的构件，又是传递牵引力的牵引构件，依靠输送带与滚筒间的摩擦力进行驱动，是连续运输机中效率最高的一种机型。

带式输送机在连续装载的情况下能连续运输，生产率高，运行平稳可靠，输送连续均匀，工作过程中噪声较小，结构简单，能量消耗小，运行维护费用低，维修方便，比较容易实现自动控制及远程操作等优点，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。

大倾角带式输送机是带式输送机的一种机型，大倾角带式输送机主要用于巷道上运倾角大于18°

，下运倾角大于-16°

的场合，一般要求采用钢绳芯输送带、深槽托辊装置、软启动及功率平衡系统。

输送倾角大于28°

时需要采用花纹输送带及毛刷清扫器。

2.1设计题目原始参数

　　某地区为工业循环经济发展的重点规划园区，其中每年供给电厂燃料煤为3×

106t，汾河造成的环境、噪声污染及降低运营成本等，通过铁路运输、地面带式输送机输送及地下输煤通道运输3种方案比较后，采取了地下通道输煤方式。

整个输煤通道从市区及汾河河床下约130m深的位置穿过，通道水平长度Lh=6894m，倾角α=0～16°

，垂直提升高度H=139m，通道内设1台带式输送机，每天运行10h，运量Q=1000t/h。

2012年工程建成投产后，设备运行状况良好，极大地改善了外运条件，取得了良好的经济效益、环保效益和社会效益。

2.2输送带选型计算 

　　带式输送机经过上百年的发展与改良，不再是常规的开式槽型或直线布置，而是根据各个领域或产业的生产需求进行专门化设计，衍生出各式各样的特种带式输送机，例如弯曲型、大倾角型、可伸缩型等。

这些新型带式输送机各有独特优点，适用于不同的特殊场合和工作环境。

在此，对带式输送机的主要类型进行介绍：

　　通用带式输送机属于固定式，其最主要的特点是皮带托辊全部安装在固定的机架上面，整个机架是由型钢铆焊而成的，整体固定在地基或底板，整个机身成刚性结构。

因此，这种固定式的带式输送机主要适用于地基平稳的场合，而且往往要求设备服务年限比较长的情况下使用。

2.3输送线路初步设计

　　随着现代汽车制造业的快速发展，涂装工艺也在不断得到完善与革新，新时代智能化输送设备的出现，为汽车涂装工艺的开展提供条件。

智能输送设备是以现代信息技术为载体，通过自动化技术进行输送机的控制与操作。

根据相关指令，输送设备能够按照提供好的线路进行汽车的输送，并以恒速或变速的形式将汽车运送到各个工位，支撑涂装的流水线作业。

现代智能化的汽车涂装输送设备已经成为工厂的支撑，是涂装工艺中不可或缺的技术与元素。

智能化输送设备在具备输送功能的同时，也具有起重、贮存、组织等功能，功能强大，可为汽车的生产与加工提供支撑。

涂装是一个系统性的工程，包含诸多的子系统，而输送系统又存在于每个子系统中，及时将汽车运送到下一个操作点，我们以涂装的前处理线的输送流程进行设计，常见的智能输送设备以自行小车悬挂输送系统为主，在汽车制造企业中得到了广泛的应用。

2.4托辊的选择计算

1托辊直径选择 

　　表1标准托辊直径 

　　托辊直径Φ89Φ108Φ133Φ159 

　　可选轴承4G204 

　　4G2054G204 

　　4G205 

　　4G305 

　　4G3064G205 

　　4G306 

　　可选轴径20 

　　2520 

　　25 

　　3020 

　　30 

　　当带速一定时，托辊的直径越小转速越大，振动越强烈。

当托辊的振动频率与输送带的振动频率相等时，就产生了共振，共振使输送机不能正常工作。

为了避免过大的振动，建议托辊的转速N小于600转/分钟。

2.5带式输送机线路阻力计算

一、使用精度较高的托辊和高性能的胶带以减小阻力 

　　胶带输送机的阻力主要是由托辊旋转阻力和输送带前进的阻力组成的。

研究表明：

托辊旋转阻力和输送带前进的阻力占主要阻力的50%～85%，平均为70%。

以我矿北翼胶带为例，所使用的是35O槽角前倾偏置托辊组和平行下托辊组、V形下托辊组。

我们使用的胶带是上覆盖胶为8mm下覆盖胶6mm，带宽1200mm的钢丝绳芯输送带，强度为2000N/mm。

脱棍使用了高性能的轴承和密封圈，有效的减低了托辊的旋转阻力，同时采用两组托辊相距1.5米，有效的支承输送带，使输送带的垂度不超过限定值以减小阻力；

胶带的芯胶和面胶使用抗阻然的新材料，既有了好的成槽性，同时减小了胶带的压陷阻力。

2.6输送机张力的计算 

　　有载胶带以最大速度运行时，冲击速度较小是因为被运物料起了减振作用。

这些冲击波的出现频率及大小归根结底取决于时间比tA/tu，而这种时间比则由驱动装置的扭矩力的变化的时间tA和低速运转时波动周期tu决定的。

低速运转的波动周期tu是1.7秒并不能改变一它只取决于胶带类型和胶带长度。

对任何特殊的输送机来说，冲击波的出现频率与冲击量的大小是由加速胶带运转的叠加扭矩力所需的时间tA决定的。

因此，扭矩力加速胶带运转并达到最高速所需的时间越长，作用在该机冲击波的剧烈程度就越小。

2.7输送机强度验算

1、刮板输送机的重要性 

　　刮板输送机是煤矿产业最关键的井下机械设施，其是采煤工作面最重要的运输设备，工作运输是相关采煤生产的关键阶段，刮板输送机是否能够正常运作直接关系着对应工作面的生产能力。

所以，有效的改进相关工作面的运输条件，能够充分的促进产量的提升以及煤炭企业快速发展。

　　刮板输送机的工作环境是非常复杂的，致使其受力情况极为复杂且不确定性极高。

想要合理的确保相关设施安全运作，煤矿机械生产对应厂商总是会提升其安全参数来保障该设施安全运作，不过这样就会在很大的程度上出现极大浪费。

中部槽处于刮板机的中部，其根据重量或者是总体长度来计的话，占到了总体刮板机大约70%至80%。

中部槽数目起着刮板输送机程度的决定作用。

因此，对其中部槽进行合理的优化，有效的降低成本，并提升其经济效益以及社会效益。

2.8牵引力及电机功率计算

什么是汽车牵引力控制 

　　丰田公司把ASR称作牵引力或驱动力控制系统,常用TRC―TractionControlSystem表示,其他公司一般简称TCS）TCS又称循迹控制系统。

汽车在光滑路面制动时,车轮会打滑,甚至使方向失控。

同样,汽车在起步或急加速时,驱动轮也有可能打滑,在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。

TCS就是针对此问题而设计的。

　　牵引控制主要功能如下:

（1）保持操纵稳定性

（2）减轻横摆力距的影响。

（3）所有转速下提供最佳驱动力。

（4）减轻驾驶员劳动强度（5）良好的牵引控制系统的主要优点如下:

（6）改善牵引力（7）在附着系数小的路面上,具有更好的安全性和稳定性。

（8）减小了驾驶员的负担。

（9）增加了轮胎的使用寿命。

（10）在转弯和绕过墙角时,无车轮滑转现象。

　　2.9驱动装置及分布

一、液体分布装置设计要求分析 

　　性能优良的液体分布装置设计时应从以下几个方面考虑和分析。

　　1.液体均匀分布：

　　1）喷淋点的设置 

　　喷淋点点数的设计在液体分布装置的设计中至关重要，它是衡量液体分布器性能的关键。

在填料塔的设计过程中，为了使液体均匀分布，原则上应增加单位面积的喷淋点数，但是由于结构的限制，不可能将喷淋点数设计无限多，同时如果喷淋点数过多，液量一定，势必每一股液流的流量就小，这样不但容易堵塞也难以保证均匀分布，在实际工程设计时，喷淋点数可参考Eckert建议按下列指标确定，再综合考虑填料类型、塔径大小、操作条件等实际情况进行增大或减小点数。

　　D≈400mm每30cm2塔截面设一个喷淋点 

　　D≈700mm每60cm2塔截面设一个喷淋点 

　　D≈1200mm每100cm2塔截面设一个喷淋点 

3.1概述

1清扫器的作用和分类 

　　带式输送机适用于输送各种粒状、粉状等散状物料，这些材料含有水分，尤其在潮湿的环境下，其粘度比较大，如果附着在输送带工作面上的物料在卸料的时候不到及时的清理，便会进入到传动滚筒中，加大对滚筒的摩擦力，引起输送带面胶和滚筒包胶层的损坏。

当附着物料的胶带面运行到回程托辊时，由于连续接触，一部分会粘在托辊上，当物料积聚到一定程度，回程托辊会出现径向跳动，加重了轴承的径向载荷和轴向载荷，这样就加速托辊的磨损，有时还会导致托辊停转[1]。

若附着物进入改向滚筒，其结果可能造成输送机的跑偏。

此外，由于清扫不彻底，会形成新的扬尘点，随皮带机的运行洒落在输送机周围，对环境造成一定的污染。

采用人工进行清理，既加大工人劳动强度，降低输送机工作效率，又容易发生事故。

所以，配备性能良好的清扫装置对于输送机的使用是十分必要的，不但可以延长皮带机的使用寿命，而且可提高输送机的运行效率和稳定性。

3.2各控制部件功能

1）飞机发电机400Hz的频率稳定控制，是由发电机系统中的机械差动装置完成；

而发电机输出的稳定115V电压就要由GCU进行控制。

　　GCU作为发电机的电压调节器，目前采用的PWM技术（脉冲宽度调制）。

PWM可以用两种方案加以实现，即模拟电路实现与CPU程序实现。

模拟电路实现是较经典的PWM电路，而CPU软件实现是建立在CPU技术的发展之上，比如MCS-96系列单片机内部已有PWM功能单元，拥有PWM的输出端口。

3.3系统工作原理

目前，常用的带式输送机启动方式主要有三种，分别是电控制型调速软启动、液力祸合器调速启动以及液粘传动调速启动。

液粘软启动装置通过主动摩擦片与被动摩擦片之间的油膜剪切作用实现动力传递。

主动摩擦片与输入轴之间以及被动摩擦片与被动摩擦片连接架之间都是通过花键进行连接，且可以通过花键轴向移动。

通过液压缸控制活塞压紧力可以实现摩擦片间距离的变化，进而改变传递扭矩的大小。

液体粘性传动调速启动在高速段性能优于液力祸合器，在低速段性能优于电控制型调速。

不仅可以实现电机的零负载启动，还可以实现驱动滚筒的无极调速，调速范围大。

另外，其在制造成本、散热、维护的方便性等方面相对其他调速方式占据优势。

结论

本设计规定为室内工作，即要求工作不宜在恶劣环境中进行，规定工作机双班制工作、单向运转，使用期限为6年，即工作及使用寿命较短。

闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。

而在相同的工况下，斜齿轮传动可获得较小的几何尺寸和较大的承载能力。

采用传动较平稳，动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。

而且加工只比直齿轮多转过一个角度，工艺不复杂。

因此采用单级斜齿圆柱齿轮传动方案是合理的、可行的。

参考文献

参考文献 

　　[1]张翼.DX型系列带式输送机总图的参数化设计[D].太原理工大学，2011. 

　　[2]王繁生.带式输送机柔性多体动力学分析方法研究[D].中国矿业大学，2010.

[3]杨可桢，程光蕴.机械设计基础（第四版）[M].高等教育出版社，1999 

　　[4]赵胜祥，徐滕岗，唐觉明.画法几何及机械制图[M].上海远东出版社，2002 

　　[5]成大先，王德夫，姚奎生等.机械设计手册[M].北京：

化学工业出版社，2002