堆取料机皮带机设计.docx

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堆取料机皮带机设计

摘要

斗轮堆取料机是一种高效率的连续装卸设备，被广泛应用在火电厂、港口码头、钢铁冶金、矿山、建材水泥、化工、煤炭与焦化厂等原料储运场，可实现煤炭、矿石、化工原料等散状物料的堆取、转运、装卸的连续作业。

带式输送机是斗轮堆取料机中重要环节,在其它方面也广泛应用。

带式输送机是现代物料连续运输的重要设备，是连续运动的无端输送带运送货物的机械，用胶带作为输送带的带式输送机称为胶带输送机，简称胶带机。

它具有结构简单、成本低、运输距离长、效率高的优点。

其主要用于冶金、采矿、煤炭、电站、港口以及工业企业。

它将为我国各矿业装卸工作的机械化、现代化作出越来越大的贡献。

本文主要介绍了斗轮堆取料机中的运输皮带机。

首先，介绍了带式输送机的工作特点、发展概况、工作原理，分类；其次，介绍了胶带的摩擦传动原理；最后，根据带式输送机的工作条件对其计算，其中对传动部分的减速器部分进行了详细的设计及设计计算，简单分析了皮带跑偏及撒料的原因和解决方法，又介绍了其他几种形式的皮带机。

关键词：

带式输送机；发展概况；减速器

Abstract

BucketWheelStackerandfeederisahighlyefficientforhandlingequipment,iswidelyusedinthermalpowerplants,port,ironandsteelmetallurgy,mining,cementbuildingmaterials,chemicals,coalandcokeplant,andotherrawmaterialsstorageandtransportationfield,canberealizedcoal,ore,Chemicalrawmaterialsandotherbulkmaterialfromthereactor,transit,handlingofthecontinuum.

BeltconveyingsystemsisexpectedbucketStackerandanimportantlinkinthemachine,inotherareasalsowidelyused.Modernbeltconveyorisanimportantmaterialfortransportequipment,isnoreasonforthemovementofmechanicalconveyorbelttransportinggoods,withthebeltconveyorbeltasaconveyorbeltknownastheconveyorbelt,ortapemachines.Itissimpleinstructure,lowcost,longdistancetransport,highefficiencyadvantages.Itsmainlyusedformetallurgical,mining,coal,powerplants,portsandindustrialenterprises.ItisChina'shandlingoftheminingmechanizationandmodernizationofincreasingthecontribution.

ThispaperpresentsabucketStackerandfeederinthetransportbeltmachine.Firstofall,theworkonthebeltconveyorcharacteristics,Development,principle,classificationandsecondly,thefrictiononthetapedriveprinciple;Finally,theworkingconditionsundertheirbeltconveyors,includingthetransmissionoftheslowdownIspartofadetaileddesignanddesigncalculations,thesimpleanalysisofthebeltmaterialdeviationandspreadthecausesandsolutions,hasintroducedseveralotherformsofbeltmachine.

Keywords:

beltconveyors:

Beltconveyingsystems;Developmentsurvey;reductiongear

1绪论

1.1斗轮堆取料机

斗轮堆取料机是在斗轮挖掘机的基础上发展起来的，其结构与斗轮挖掘机基本相同，只是在挖掘能力上有所差异。

最早的斗轮挖掘机进行向上挖掘是1916年法国贝尔维茨露天矿用轨道行走式斗轮机，可以说是最早的斗轮取料机。

我国斗轮堆取料机诞生在上世纪六十年代末期，经过近四十年的发展，如今已经发展成为一个庞大的行业，在国民经济中发挥着重要的作用。

斗轮堆取料机是一种高效率的连续装卸设备，被广泛应用在火电厂、港口码头、钢铁冶金、矿山、建材水泥、化工、煤炭与焦化厂等原料储运场，可实现煤炭、矿石、化工原料等散状物料的堆取、转运、装卸的连续作业。

斗轮堆取料机与其它散料搬运设备相比，具有如下优点：

1）生产效率高；2）能耗低；3）自重轻；4）投资省；5）操作简单等。

斗轮堆取料机是散料搬运设备中的一个系列分支，它包括：

斗轮堆取料机、桥式斗轮取料机、滚筒式混匀取料机。

按结构分为：

悬臂式斗轮堆取料机、桥式斗轮取料机、滚筒式混匀取料机和门式斗轮堆取料机。

悬臂式斗轮堆取料机按工艺要求又分为：

斗轮取料机、斗轮堆取料机和堆料机三种。

按臂架形式分为：

定臂堆料机、动臂堆料机和摇臂堆料机。

桥式斗轮取料机分为：

桥式单斗取料机和桥式双斗取料机。

按功能和工艺分为：

斗轮取料机、斗轮堆取料机、混匀取料机、堆料机、混匀堆料机。

混匀取料机和混匀堆料机主要用于冶金行业的原料预均化工艺中。

按主机俯仰结构特点分为：

液压式俯仰和机械卷扬变幅两种。

液压式俯仰斗轮堆取料机按俯仰变幅部分的结构又分为：

整体平衡式斗轮机和活动平衡式斗轮机。

斗轮堆取料机主要由斗轮机构、俯仰机构、回转结构、行走结构、胶带机组、金属结构、电器控制系统、润滑系统、抑尘系统等组成。

其中斗轮堆取料机尾车按结构分为：

固

定单尾车、固定双尾车、交叉尾车、折返半趴单尾车、折返全趴单尾车、全功能尾车等。

图1.1臂架型斗轮堆取料机

利用斗轮连续取料，用机上的带式输送机连续堆料的有轨式装卸机械。

它是散状物料（散料）储料场内的专用机械，是在斗轮挖掘机的基础上演变而来的，可与卸车（船）机、带式输送机、装船（车）机组成储料场运输机械化系统,生产能力每小时可达1万多吨。

斗轮堆取料机的作业有很强的规律性，易实现自动化。

控制方式有手动、半自动和自动等。

斗轮堆取料机按结构分臂架型和桥架型两类。

有的设备只具有取料一种功能，称斗轮取料机。

臂架型斗轮堆取料机：

它有堆料和取料两种作业方式。

堆料由带式输送机运来的散料经尾车卸至臂架上的带式输送机，从臂架前端抛卸至料场。

通过整机的运行，臂架的回转、俯仰可使料堆形成梯形断面的整齐形状。

取料是通过臂架回转和斗轮旋转连续实现的。

物料经卸料板卸至反向运行的臂架带式输送机上，再经机器中心处下面的漏斗卸至料场带式输送机运走。

通过整机的运行，臂架的回转、俯仰，可使斗轮将储料堆的物料取尽。

臂架斗轮堆取料机由斗轮机构、回转机构、带式输送机、尾车、俯仰与运行机构组成（图1.1）。

①斗轮机构：

是取料的工作机构，包括斗轮及其驱动装置。

斗轮分无格式、半格式和有格式3种（图1.2）。

图1.2斗轮结构图

无格式斗轮的铲斗没有斗底，在非卸料区内用固定在臂架上的圆弧挡板堵住斗中散料，散料在圆弧挡板上滑移。

在卸料区内没有圆弧挡板而有一个固定的斜溜槽。

当铲斗随轮体旋转至卸料区时，斗中物料在自重作用下经斜溜槽滑到带式输送机上。

它的卸料区间大，因而斗轮转速较高，可提高作业能力，能卸较粘物料。

半格式斗轮的结构与无格式相似，只是将斗壁向斗轮中心延伸一段，使圆弧挡板与轮体之间的距离加大，以减少在圆弧挡板与轮体间发生卡料的可能性。

有格式斗轮的每个铲斗的斗底是一个扇形斜溜槽，在非卸料区却有固定不动的侧挡板。

当铲斗随轮体旋转至一定高度后,斗中散料开始沿扇形斜溜槽向斗轮中心滑动,铲斗到达卸料区后，由于没有侧挡板阻挡，散料经斜溜槽、卸料板滑到带式输送机上。

有格式斗轮卸料慢，需较大的斗轮直径，但不会产生卡料现象，适用于坚硬物料。

三种斗轮中以无格式应用最多。

斗轮的传动方式有机械与液压两种，一般不需调速。

②回转机构:

由回转支承和驱动装置两部分组成,用以使臂架左右回转。

为保证臂架在任意位置时斗铲都能装满,回转速度要求在0.01～0.2转／分的范围内按一定规律实现自动无级调节。

大多用直流电动机或液压驱动。

③臂架带式输送机：

供输送物料之用。

在堆料、取料作业时，输送带需正反向运行。

④尾车：

将料场带式输送机与斗轮堆取料机联系在一起的机构。

料场带式输送机的输送带绕过尾车机架上的两个滚筒，呈S形走向,以便在堆料时把物料由料场带式输送机转运到斗轮堆取料机上去。

⑤俯仰机构和运行机构：

均与门座起重机中相应的机构相似。

桥架式斗轮堆取料机　按桥架形式又分为门式和桥式两种。

①门式斗轮堆取料机：

它有一个门形的金属构架和一个可升降的桥架。

门架横梁上有一条固定的和一条可移动且可双向运行的堆料带式输送机，在门架一侧的料场带式输送机线上设有随门架运行的尾车。

无格式斗轮通过圆形滚道、支承轮、挡轮套装在可沿升降桥架运行的小车上，桥架内装有带式输送机。

堆料时，物料经料场带式输送机、尾车转至堆料带式输送机上，最后抛卸至料场。

通过门架的移动及其上堆料带式输送机的运行，使物料形成一定形状的料堆。

取料时，由横向运行的小车及其上旋转的斗轮连续取料，物料在卸料区卸到桥架带式输送机上，最后转卸到料场带式输送机运走。

通过桥架的升降和门架的运行，可将料堆取尽。

②桥式斗轮取料机：

与门式斗轮堆取料机在结构上的主要区别是:

它没有高大的门架,桥架是固定不升降的，而且处于较低位置；没有堆料带式输送机和尾车；在斗轮的前方有

固定在小车上的料耙（图1.3）。

小车运行时带动料耙沿料堆端面运动，使上面的散料下滑，

图1.3桥式斗轮堆取料机

以便斗轮取料。

料耙还能使由堆料机按不同物料分层堆放的物料在下滑时混匀，因此往往又称为桥式斗轮混匀取料机。

1.2斗轮堆取料机尾车

尾车又称为进料车或卸料车，英文通常称为TripperCar或Tripper。

尾车一般应用在斗轮堆取料机、堆料机、排土机和装船机等大型移动散料机械上。

斗轮堆取料机的尾车的作用是在堆料时将地面皮带运输机的物料送到斗轮堆取料机的悬臂皮带机，通过悬臂皮带机将物料堆送到料场。

在堆料机中尾车的形式相对比较简单。

大多数情况下为固定式单尾车。

所谓固定式单尾车就是尾车仅为单个车体组成,车体上无任何可以变换的机构。

而在堆取料机中使用的尾车则有许多种形式，应用较多的常见的尾车形式有八种。

1.2.1固定式单尾车

固定式单尾车的形式见图一,尾车由四组车轮支承，并由主机牵引在大车走行轨道上行走。

尾车的上部为尾车的主梁。

尾车本身无动力，靠主机牵引在轨道上行走。

尾车上的皮带是地面皮带机的皮带。

地面皮带经过主梁后再经过三个改向滚筒返回到地面。

图1.4固定式单尾车

当物料从地面上升到地面皮带的尾车上的部分后将物料经过前部的漏斗流到主机的悬臂皮带机上。

固定单尾车上无任何机构，仅仅由主机牵引在轨道上行走。

固定式单尾车功能就是堆料。

1.2.2钢绳卷扬驱动的活动式单尾车

钢绳卷扬驱动的活动式单尾车结构形式见图二。

在尾车前部的立梁上设有定滑轮，在尾车平台上设有卷扬机，主梁上设有动滑轮用来起升尾车的主梁，主梁的后部靠近后部走行轮处设有两个铰轴，尾车主梁的前部可绕后部铰轴沿前部所示虚线上下移动。

尾车和主机之间的连接为车钩连接。

采用活动单尾车的目的有两个，一是在堆取料机取料时可以将尾车落到下位，使主机的回转机构可以回转到±165o的角度，以便在设备后退到轨道极端位置时可以取到回转角度大于90o位置的物料，尽可能的减少后部的剩料。

二是在某些系统中要求设备在取料时要求地面皮带机将物料向与取料时的相反方向输送物料，既常说的折反式尾车。

在这种尾车变换时连接主机和尾车之间采用一对容易摘挂的车钩或电动推杆。

变换时先摘钩，然后开动主机，或开动电动推杆驱动尾车变换和主机间的位置。

第三步是变换尾车主梁的位置，再开动主机，挂钩。

无论是向上变换还是向下变换都有这样一个过程。

图1.5钢绳卷扬驱动活动单尾车

在取料时由于尾车的主梁前部已经位于主机的下部，主机取料时落下的物料刚好落到尾车主梁前部的缓冲托辊区间的皮带机上，物料从尾车的前部经过尾车中部运到尾车的后部，最后返回地面皮带上。

此时地面皮带的运行方向与堆料时相反。

1.2.3后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车

此种尾车的作用和操作与钢绳卷扬驱动活动单尾车完全相同，只不过其驱动方式为液压油缸驱动。

图1.6后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车

此种机构存在一定的不足是在采用两个油缸工作要求双缸同步，并且主梁因为过长而导致主梁的刚性不十分理想，容易在实际运行时左右摆动。

1.2.4中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车

中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车机构形式见图4，中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车是将铰轴安装到尾车主梁位置的中部，相对于后部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车活动梁部分的长度减短了许多，所以，活动主梁部分具有相对比较好的刚度。

此种尾车的功能同第二和第三种。

同样需要处理好双油缸的同步问题。

由于几何尺寸的限制。

此种机构在前部活动主梁下俯时皮带折曲的角度较大。

在皮带机设计中一般要求在皮带长度方向上皮带凸段部分应具有足够大的曲率半径。

图1.7中部铰轴俯仰液压驱动活动单尾车

而在此种尾车上做不到。

所以在使用这种机型时不应使尾车皮带机的槽角超过35o，最好小于或等于30o，否则，此处皮带横向容易凸起或打折而损坏皮带。

1.2.5伸缩升降式双尾车

伸缩升降式双尾车机构形式见图5。

伸缩升降式双尾车的机构相对比较复杂，尾车前部有四组车轮，后部有四组车轮。

前部四个车轮组成一个车体，后部四个车轮组成一个车体。

上部由固定在后部的固定梁和前部活动梁组成。

地面皮带机经过上部的固定梁和活动梁返回到后部的固定梁，最后返回到地面皮带机架上。

前部的活动梁的前部设有一对活动摆杆用于支承活动梁，活动梁的后部铰接于后部车体的固定梁上。

在活动梁的前部设有卸料漏斗。

前部车体上设有两套驱动装置。

驱动装置设有两个伸缩杆组成，每个伸缩杆上还设有销齿条和轨道，由两个齿轮驱动销齿条伸缩运动。

伸缩杆的上下部分别设有若干支承伸缩杆轨道的滚轮。

在伸缩杆的后部有两个铰轴铰接于后车体上。

为了消除多余约束，此处铰轴孔在竖直方向为长孔。

在前后车体之间的伸缩杆的下部设有两对连接车钩用于连接或断开前后车体的连接。

在前车体的前部还设有一个接料斗用来盛接地面皮带的来料。

此双尾车上无独立的皮带运输机，机上的皮带是地面皮带机上的皮带。

此尾车的工作原理是：

当尾车的状态如图5所示，在上位时因为前部摆杆前倾,连接两车体的车钩处受压,此时很容易将车钩摘下。

两车钩摘开后开动电机驱动伸缩杆向后运动，推动后部车体后移，使前后车体的距离拉大，在前摆杆的作用下，活动梁相对于前车体向后向下运动，最终落到前车体上。

此时活动梁的漏斗刚好落到前车体的下部的接料斗上部。

在活动梁和前车体之间设有一对缓冲器用于减少下落时的冲击。

当需要将活动梁抬起时则可以开动电机驱动伸缩杆拉动后车体前移，在摆动杆的作用下活动梁逐渐升起,直到连接车钩挂上。

此种尾车的前车体和主机之间的连杆无论在什么状态都不脱开，即始终连接在一起。

本尾车比较适合于要求具有直通功能的焦碳料场。

图1.8伸缩升降式双尾车

本尾车最大的特点有四方面，一是在尾车的变换时尾车与主机之间不需要脱开，尾车靠自身的机构完成主梁的位置变换；二是尾车在主梁的下位时不需要主机下部有太大的高度空间也可实现物料直通的功能；三是尾车上无转载中继皮带机；四是取料时可以实现±165o回转范围的取料。

本尾车的功能是提高取料时取料机的回转角度；直通时可以降低物料的提升高度和降低落料高度差。

物料经尾车返回到地面皮带机时地面皮带机的皮带运行方向同堆料时的方向一致。

在主梁的上升和下降的过程中运行平稳，容易操作，在上位和下位地面皮带的总长度变化较小。

本尾车相对机构比较复杂。

1.2.6钢绳卷扬驱动双尾车

钢绳卷扬驱动双尾车见图6，钢绳卷扬驱动双单尾车是由前后两部分组成，其中前部尾车为相对独立的尾车，有四组车轮组成前部车轮的主体，类似于固定式单尾车，只不过在其上面的皮带不是地面皮带，而是独立的安装在尾车上的中继皮带机。

尾车和主机的连接是不可摘开的连杆连接。

本尾车的后部分为仅有两组支承轮的尾车，前部由弯折杠杆，动滑轮组，定滑轮组，卷扬机等组成，双尾车的后部尾车主梁由后部两个支承轮和后尾车前部杠杆支承。

收或放卷扬机的钢绳可以将弯折杠杆拉起或放下。

使后部尾车的主梁可以在上位或在下位，改变了后部尾车主梁前部相对于前部尾车后部的位置，使地面的来料可以卸到前部尾车的皮带机上或使物料直接通过后部尾车继续向前输送。

后部尾车在下部时还可以使设备在取料时皮带机地面皮带机向与堆料时相反的方向输送物料。

本尾车在变换时地面皮带机的皮带长度变化较大，在设计地面皮带机时要考虑这一因素对地面皮带机的影响。

本尾车的功能是堆料、物料的直通、地面皮带机与堆料方向相同时的直通或取料、地面皮带机的运行方向与堆料时相反方向的取料。

本尾车应用在堆取料机上时取料的回转角度因前部尾车的影响与堆料状态相同。

一般最大不超过±110o。

由于地面皮带的张力较大，设计时要充分考虑变换驱动装置克服地面皮带的张力。

图1.9钢绳卷扬驱动双尾车

1.2.7液压驱动双尾车

图1.10液压驱动双尾车

液压驱动双尾车的功能与原理基本同钢绳卷扬驱动双尾车，所不同的是后部尾车在变换时由液压油缸驱动后部弯折杠杆使后部尾车上下变换位置。

1.2.8固定叉式漏斗双尾车

固定叉式漏斗双尾车的前部尾车同钢绳卷扬驱动双尾车的前部尾车，后部尾车也相当一个固定尾车，在两个尾车的中间设有一个叉式漏斗，以改变物料的流向，此种尾车的机构比较简单，除前部尾车设有独立的皮带机和中部的翻板外无任何机构，尾车和主机的连接也是由不可摘下的连杆连接。

在改变叉式漏斗内的翻板的位置可以使物料流向前部尾车，也可以使物料流向地面皮带机，或者使部分物料流向地面皮带机，部分流向前部尾车。

就是说在叉式漏斗处也可以实现分流。

图1.11固定叉式漏斗双尾车

1.2.9尾车机构的选择

前面讲述了八种类型的尾车，在实际选用时应当根据料场的工艺流程、资金的投入等多方面决定。

实际上某些用户如果需要物料在堆料状态下实现物料的直通，即物料不堆入料场，直接返回地面皮带机，也可以采用普通的固定式单尾车。

具体方法有两种：

一是在地面皮带机来料时可以以取料的方向开动主机悬臂皮带机，使落到悬臂皮带机上的物料返回到地面皮带机；二是可以在尾车前部落料口下部主机回转平台处的接料斗设计成可以摆动的漏斗使物料直接落到主机的中心漏斗处，物料返回到地面皮带机。

只不过上述的方法与前面所述的几种尾车相比较不十分理想。

尾车功能的选择应以满足实际需要为原则，和兼顾制造成本的原则来选择。

当需要设备具有物料直通功能时可选择第五、第六、第七、第八种类型的尾车；当取料时地面皮带机的运行方向和取料时地面皮带机运行的方向相反时可选择第二、第三、第四、第六、第七种类型的尾车；当需要主机取料时回转角度达到约±165o可选择第二、第三、第四、第五种类型的尾车。

尾车的形式选用还应当充分考虑机构和结构的刚度和强度，因为尾车相对长度方向尺寸比较大，最容易发生设备在安装和投入使用后出现变形、下挠等结构故障。

另外，还应当考虑在尾车上设置的各种其它机械设备的载荷对尾车钢结构强度和刚度的影响。

1.3带式输送机的特点

带式输送机俗称“皮带机”，是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械，是连续式输送机械中应用最广泛的一种。

带式输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备，可输送矿石、煤炭等散装物料和包装好的成件物品。

由于它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、在运输途中对物料的损伤小等优点，被广泛应用于国民经济的各个部门。

在矿井巷道内采用带式输送机运送煤炭、矿石等物料，对建设现代化矿井有重要作用。

1.4带式输送机的工作原理和分类

1.4.1带式输送机的工作原理

带式输送机是由许多零部件和具有某些特殊功能的装置组成。

输送带、托辊、机架等是沿输送机全长布置的，驱动装置、拉紧装置、储带装置和清扫装置等也是带式输送机的重要组成部分，它们的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大。

带式输送机是以胶带作为牵引机构和承载机构的连续运输机械，所以也称胶带输送机。

随着带式输送机在国民经济各部门中日益广泛的应用，其结构简单、运行平稳可靠、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等许多优点，越来越被人们深刻理解和认识，因而针对生产需求设计出了通用带式输送机和各种各样的特种带式输送机。

虽然它们结构各异，使用场合也不同，但是它们的工作原理基本是相同的，即大多属于以输送带兼作牵引机构和承载机构的连续运输机械，只有极个别的带式输送机（如钢丝绳牵引带式输送机）的输送机只作为承载机构。

带式输送机的主要组成部分和工作原理如图1.12所示。

输送带4绕过驱动装置1的主动滚筒和机尾换向滚筒6形成一个环形带。

上下两股输送带分别支承在上、下托辊3上。

拉紧装置5给输送带以正常运转所需的张紧力。

工作时，驱动装置1的主动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。

货载装在输送带上与输送带一起运动。

带式输送机一般是利用上段输送带运送货载的，并且在端部卸载，也可利用专门的卸载装置在中间卸载。

带式输送机的机身断面如图1.12中的截面图A—A所示。

上部的输送带利用一组槽形上托辊支承，以增加输送带的承载断面积。

下部输送带一般利用平形下托辊支承。

带式输送机可用于水平或倾斜运输，但倾角受物料特性限制。

在通常情况下，倾斜向上运输时的倾角不超过18°，向下运输不超过15°。

带式输送机不宜运送有棱角的货物，因为有棱角的物料易损坏输送带，降低带式输送机的使用寿命。

带式输送机的运输能力大，运行阻力小，运输过程中物料一般不会破碎，因而特别适合输送散料货物。

带式输送机虽然种类繁多，但其基本组成部分差别不大，只是具体结构有所不同。

基本组成部分（参考图1.12）的功能简介如下。

（1）驱动装置

驱动装置的作用是将电动机的动力传送给输送带，并带动它运行。

驱动装置由电动机、联轴器、减速器和驱动滚筒等部件组成。

带式输送机使用的电动机有鼠笼式、绕线式异步电动机。

在有防爆要求的场合，应采用防爆电动机。

使用液力耦合器时，不需用具有高启动力矩的电动机，只要与耦合器配合得当，就能得到接近电动机最大力矩的启动力矩。

带式输送机上使用的联轴器，按传动和结构上的需要，分别采用液力耦合