皮带输送机计算书.docx

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皮带输送机计算书

目录

一、引言

二、胶带机工作环境

三、胶带机技术规范

四、根据给定条件设计计算胶带机

1.名词解释

2.设计计算。

3.验算驱动力及所需电机传动功率

4.电机功率及主要参数

5.胶带机驱动部传动框图

6.胶带机整机传动简图

7.计算自由停车时间确定胶带机的主驱电控

五、结束语

一、引言

我国是一个多煤少油的国家，已探明的煤炭储量占世里煤炭储量的33.8%，可采量位居第二，产量位居世界第一位。

可以预见，煤炭工业在国民经济中的基础地位，将是长期的和稳固的，具有不可替代性。

能源是战略资源，是全面建设小康社会的重要物质基础。

当今世界，科技进步日新月异，伴随着全球石油资源需求与价格的波动及国际产业和技术转移加速进行。

“十二五”规划又确定今后五年国内生产总值年均增长7％，宏观经济特别是主要用煤行业的快速发展必将拉动煤炭需求持续增加，一个以大型重点煤矿为支撑的新型煤炭工业体系早已明晰。

近年来，随着众多企业的从组兼并经济总量和生产经营规模的不断扩张，加工中心、磨齿机、大型落地镗床、数显镗铣床等一批关键加工设备的投入和使用，加之ERP信息管理系统和三维辅助设计系统等，全面提升了企业的竞争力，为制作高标质量、优质产品和拓展市场奠定了坚实的基础。

由此，给煤矿机械及煤化工设备制造业的发展带来了千载难逢的机遇，而本企业的主打产品担负矿井主要输送任务的胶带机即为其一。

在煤矿综合机械化采煤及掘进过程中，作为较好的顺槽运输设备，它能随着工作面的不断推移长度不断的发生变化，从而能有效地提高顺槽运输能力，加快回采和掘进速度。

加之功率小，运量大，带储长，安装拆卸快捷方便，重量轻等优点使之迅速成为诸多客户的首选。

目前同煤集团各矿常备的顺槽胶带输送机因其结构简单便于拆装，且在使用和维护保养方面易于操作；而随机配件和易损件品种少好管理、随机工具又具通用性，尤其是在设备故障的判断和处置上较其他设备更准确，更便捷。

但节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。

为推动全社会开展节能降耗，缓解能源瓶颈制约，建设节能型社会，促进经济社会可持续发展，实现全面建设小康社会的宏伟目标，就在整个煤炭开采中担负主要输送任务的胶带机而言亦是如此，所以对其的准确计算定型和合理控制尤显极为重要。

本论文以下就新近招标的同煤集团塔山某型顺槽胶带输送机给定的数据和要求为例对其各项主要指标加以核算。

二、胶带机工作环境

1.井下瓦斯和煤尘

矿井属低瓦斯矿井，煤层瓦斯含量0～0.74ml/g，瓦斯含量不大，属低瓦斯煤层。

井田内及附近小型煤矿也未发生过瓦斯爆炸事故。

各煤层均有煤尘爆炸危险，煤有自燃倾向。

2.开采方法

采用全机械化长壁采煤法开采，一次采全高，顶板管理采用全部垮落法，工作面走向长度2000～3000m，起伏角度不大于50，一般10～50，工作面布置长度300米，起伏角度不大于50。

工作面使用高产高效双滚筒采煤机落煤，工作面设计生产原煤能力不小于2500t/h。

3.巷道断面

顺槽为宽5m，高3m的矩形断面。

4.环境条件

安装地点：

塔矿4-1、3-1煤工作面顺槽运输大巷，空气中含爆炸性气体（甲烷）和煤尘

环境温度：

2℃~40℃

相对空气湿度97%

海拔高度1500m

耐震能力：

按6度地震烈度设防

三、胶带机技术规范

1．技术规格

1.1带宽：

B=1000mm

1.2铺设长度：

L=1000m

1.3带速：

V=3.15m/s

1.4提升高度：

H=20m

1.5倾角：

0ο～3ο

1.6运送物料：

原煤0～300mm

1.7物料输送密度：

850kg/m3

1.8环境温度：

—10℃～25℃

2．技术要求

2.1运输能力应不小于1000t/h；

2.2额定工作电压应为660V/1140V，频率50Hz；

2.3电动机功率不小于250KW，防护等级应不低于IP54。

2.4驱动部采用悬浮方式，支撑座可调节

2.5储带仓1套，储带长度为100m

2.6卷带装置1套，卷带长度不小于100m，具备方便卸带功能

2.7张紧装置1套，绞车张紧

2.8输送机铺设长度不小于1000m

2.9机尾长度满足综掘机转载皮带长度要求，不低于20米

2.10托辊直径：

φ133

2.11储带仓、机尾、张紧、电机、偶合器等主要部件可互换。

四、根据给定条件设计计算胶带机

在设计计算开始前先就计算过程中的符号及公式名词解释列单如下：

1.名词解释：

I------------输送能力----------kg/s

S------------输料横截面----------m2

k------------输送机倾斜系数----------kg/s

Q------------输送量----------t/h

C------------附加系数------（L=1000m时取值1.09）

f------------上行摩擦系数----------取值0..023

f′----------下行摩擦系数----------取值0.014

L------------输送机中心长----------m

g------------重力加速度----------m/s2

qRO--------承载托辊每米长旋转质量----kg/m

qRu--------回程托辊每米长旋转质量----kg/m

qB------------每米长输送带质量-------kg/m

qG------------每米长物料质量--------kg/m

H------------输送机提升高度----------m

FS1---------物料与导料槽间摩擦阻力-------kN

FS2---------输送带与清扫器摩擦阻力-------kN

A---------输送带与清扫器接触面积-------m2

p-----清扫器与输送带间压力—（本次计算取值10*104N/m2）

μ1-----物料与导料槽间摩擦系数---（本次计算取值0.7）

μ2-----输送带与清扫器摩擦系数---（本次计算取值0.7）

l------------导料槽长度--------------m

b------------导料槽内部宽度----------m

n-------驱动滚筒（或托辊）单元数

--------单个承载托辊旋转质量----kg

--------单个回程托辊旋转质量----kg/m

aO------------上托辊间距----------m

au------------下托辊间距----------m

η------------总传动效率------（本次计算取值0.90）

FB------------制动圆周力----------kN

Fa------------制动时惯性力----------kN

F*u------------摩擦阻力----------kN

aB------------制动减速度----------m/s2

m1--------运输机直线移动部分质量----------kg

m2------运输机旋转部分转换为直线移动部分质量--kg

------驱动单元的第i个旋转部件转动贯量—kg·m2

------第i个改向滚筒的转动贯量—kg·m2

r------------驱动滚筒的半径—---------m

ri------------第i个改向滚筒的半径—---------m

2.开始在设计计算

由：

带宽B=1000mm，

带速υ=3.15m/s，

提升高度：

H=20m，

倾角：

β=0ο～3ο，

粒度0～300mm，

密度：

ρ=850kg/m3。

验算整机输送能力：

2.1．先设定：

上托辊间距为1.5m，

上托辊槽角λ=35°，

下托辊间距3m，

下托辊槽角λ=0°。

2.1.1由公式：

I=Sυκρ

得：

I=297.2kg/s

Q=3.6Sυκρ

得：

Q=1070t/h

由表31查得S=0.111（堆积角为20°时）

由表32查得κ=1

3.验算驱动力及所需电机传动功率：

3.1.先算圆周驱动力Fu

Fu=CfLg[qRO+qRu+（2qB+qG）]+qGHg+FS1+FS2

Fu=1.09*0.023*1000*9.8*[12.6+5.63+（2*24.7+94.4）]+（94.4*20*9.8）+2800+533=61.644kN

FS1=Apμ1=2*0.02*10*104*0.7=2.8kN

FS2=

=

=0.533kN

qRO=

=

=12.6kg/m

qRu=

=

=5.63kg/m

3.2.再算电机传动功率PM

PA=Fu·υ=61.644*3.15=194.2kW

PM=PA/η=

194.2/0.9=215kW

4.根据PM选配电机功率及主要参数：

电机功率250kW，

电机转速1480rpm.

5.定胶带机驱动部传动框图如下：

5.1.主要组成部分的结构

5.1.1.机头部：

包括卸煤架、机头架及驱动部

卸煤架在机头部的前端，为卸载臂卸下，胶带经卸载滚筒返回到传动滚筒，在卸载滚筒下面装有一个胶带清扫器，以便清除粘在胶带上的煤屑，防止胶带跑偏。

机头架前联卸载架，后联储带仓，左（右）联驱动部，由架体，两个传动滚筒和联动齿轮组成，两传动滚筒一主一副，主滚筒由驱动装置直接驱动，副滚筒是由主滚筒通过联动齿轮带传动，两联动齿轮速比为1:

1，因此，两滚筒转速相等，方向相反，以满足传动要求。

为保证机头传动可靠，减少胶带磨损，在两个主副滚筒上，也配有清扫装置，两传动滚筒的包胶用来增大与胶带的磨擦力，防止打滑，以减少功率损失。

驱动部由电动机、电力偶合制动器和减速器组成。

电动机与减速器通过联接法兰分别连接到电力偶合制动器的两端，构成一体，减速器通过带锥孔的输出轴套在同样锥度的主传动滚筒轴头上，加键联接，端部用螺栓拉紧用来传递动力。

中后部靠联接法兰下面的支撑座与机头架平底延伸部分联接在一起，并用螺栓紧固。

5.1.2.储带装置：

包括储带转向架、储带仓架、改向滚筒、托辊小车、游动小车、张紧装置、张紧绞车等。

储带装置的框架及支架用螺栓连接而成。

储带转向架及游动小车上的改向滚筒供胶带往复缠绕以进行储带，储带仓架面安装三连托辊组，以支承胶带。

储带仓两侧配有轨道，供托辊小车和游动小车行走。

托辊小车由三个托辊，车架和车轮组成，其作用是在进行储带时，用以支承胶带，使其悬垂度不致过大，托辊小车随游动小车位置而变动，需用人力拉出或退回。

游动小车由车架、换向滚筒、滑轮组、车轮等组成。

滑轮组在车身后部与张紧装置，滑动组相适应。

其位置可保证受力时车身不被抬起，这样对保证车身稳定，防止换向滚筒上的胶带跑偏效果较好，车身下部装有止爬勾，以防止车轮脱轨、掉道。

游动小车向前（左）移动时，胶带放出（掘进时机身伸长）当游动小车向后（右）移动时，胶带储进，机身缩短（掘进时为储备带）。

通过张紧绞车的钢丝拉紧游动小车，可使胶带得到适当的张紧度。

在储带装置的后部，装有张紧绞车，胶带张力指示器和张力缓冲器，张力缓冲器的作用是使皮带机在起动时，让胶带始终保持一定的张力，以减少空股胶带的下垂度和胶带层间的拍打。

5.1.3.机身

位于储带仓和机尾之间，包括过渡段的调高架、H架、纵梁、上下托辊，是胶带输送机的主要运行部位，架设着三连槽形托辊和下托辊，支承重载胶带和回空胶带。

中间架采用开式管子无螺栓结构，具有托辊悬挂方便，本身拆装方便的优点。

机身段随着工作面的推进，可以在与机尾相接的部分逐节拆除或逐节加长。

5.1.4.机尾

作用是承受转载机送来的载荷，并将其运出，空皮带由此返回；机尾由转载机轨道架、机尾滚筒、缓冲托辊、清扫器等组成，转载机轨道架共6节，每节2.5米，转载机有效运行距离为12.5米。

这样机尾每移动一次可走12.5米距离的25米胶带，每两节之间用圆柱销联接，地板不平可以调整一定的角度。

轨道架支撑在滑撬上，移动方便。

机尾滚筒为导向滚筒，装在两上滑撬上回空胶带。

滚筒前设有清扫机构，清扫回空胶带上的撒落煤沫。

缓冲托辊可以缓和载荷对胶带的冲击。

6.由上述架构定胶带机整机传动简图如下：

在简图中：

D=1000mm的传动滚筒一个，

D=1000mm的改向滚筒一个，

D=500mm的改向滚筒一个，

D=400mm的改向滚筒五个，

D=200mm的改向滚筒两个。

由上可定减速器速比

=24.3

（此附胶带机总装祥图）

7.以下通过计算自由停车时间确定胶带机的主驱电控。

（其它保护及控制计算此略）

7.1.自由停车时间计算：

t

由公式：

FB=Fa-F*u=0

和Fa=（m1+m2）aB=F*u

先计算：

m1=（qRO+qRu+2qB+qG）L

=（12.6+5.63+2*24.7+94.4）*1000

=162030kg

m2=

（注：

本次计算取

电机=3.11，

制联=3，

减速=3.92，

联轴=3，

滚1=168.3，

滚05=9.5，

滚04=7.3）

=

=23702.5+1346.4+125+912.5=26086.4kg

得：

F*u=Cf′Lg[qRO+qRu+（2qB+qG）]+qGHg+FS1+FS2

=1.09*0.014*1000*9.8*[12.6+5.63+（2*24.7+94.4）]+（94.4*20*9.8）+2800+533=46.1kN

再由：

aB=F*u/（m1+m2）=46100/（162030+26086.4）=0.25m/s2

得自由停车时间：

t=υ/aB=3.15/0.25=12.6s

7.2．由以上计算可知输送机自由停车时间较长，这样势必延长电力耦合制动器的工作时间，为了节能降耗缓解因电力耦合制动器长时间工作的虚功，而在解决此问题的同时又能达到整机平缓启动和维持稳定运行并可控制动的目的，在驱动部的主驱电控决定采用全新的由正弦脉宽调制电路SPWM，变频器，PC机等以控制电机瞬时换向及整机制动系统。

7.3．其控制系统框架图如下：

整个系统可分为主电路和控制电路2部分，主电路由输入、整流、滤波、逆变环节构成，输入应用不控整流经大电容滤波产生稳定的直流电压供逆变电路使用。

控制回路主要控制逆变、正反转换向电路，控制电路的硬件系统主要由AVR单片机、操控保护、SPWM芯片等组成，以达控制电机运行和整机制动。

7.4.其控制系统原理图如下：

五、结束语

由计算和校核可知上述胶带输送机完全可以在起伏角度不大于50的工作面中布置，原煤输送能力大于2500t/h。

采用全新的正弦脉宽调制电路SPWM，变频器，PC机等以控制电机瞬时换向及整机制动系统，使胶带输送机完全地由人工机械操作控制过度到微机监控操纵，这就大大地降低了因人为因素或因机械因素而造成的操作和机械故障。

并可实现多机联网联动以及井下和场面的多点远近程遥控和联调，同时亦可为确保生产人员安全而在空气中含爆炸性气体（甲烷）和煤尘以及高湿、高温的顺槽工作面实现全程无人工操作。

从而能有效地提高顺槽运输能力，加快回采和掘进速度，以达增产提效之目的。