带式输送机的分析与设计

1《机电系统分析与设计》课程学习报告题目：带式输送机的分析与设计专业：机械设计及理论学院：机械工程与自动化学院日期：2012年11月6日2带式输送机的分析与设计摘要：本论文主要涉及带式输送机的机械设计和电器原理设计部分。带式输送机的机械设计是通过理论上的分析计算选出满足生产要求的输送机各部件，确定合理的运行参数，或者对确定的部件参数进行验算，并完成输送线路的宏观设计以及输送机的安装布置图。最后进行输送机的保护装置及其电器原理设计。关键词：带式输送机，驱动装置，可编程控制器带式输送机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装物料的理想工具，因此被广泛用于国民经济各部门。尤其在矿山用量最多、规格最大。1带式输送机的机械设计1.1带式输送机的初步设计1.1.1设计原始资料：设计运输能力：1050t/h,运输距离：1394m,输送倾角：-9°,原煤松散密度：1.0t/m³,煤最大块度：300mm，煤动态堆积角：25°，供电电压：10kv,660v，带速：2.5m/s,应用单位：煤矿。1.1.2带式输送机的类型在大型矿井的主要平巷、写景和地面生产系统往往会用到大运量、长距离情况，如果采用普通型带式输送机运输，由于受到输送带强度的限制而只能采用多台串联运行方式，这就造成了设备数量多，物料转载次数多，因而带来设备投资高，运转效率低，事故率升高，粉煤比重上升以及维护人员增多等后果。采用钢绳芯带式输送机可以有效地解决这类问题。钢绳芯带式输送机在结构形式上相同于通用带式输送机，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带。它是一种强力型带式输送机，具有输送距离长、运输能力大、运行速度高、输送带成槽性好和寿命长等优点。因此，根据条件，我采用钢绳芯带式输送机。1.1.3输送带类型的确定输送带是输送机的重要部件，要求它具有较高的强度和较好的挠性，在类型确定上需考虑以下几点：（1）煤矿井下必须使用阻燃输送带，并且尽量选用橡胶贴面，其次为橡塑贴面和塑料贴面的阻燃输送带；（2）在同等条件下，优先选择分层带，其次整体带芯带和钢绳芯带；（3）优先选用尼龙、维尼龙帆布层带，因在同样抗拉强度下，上述材料比棉帆布带体轻、带薄、柔软、成槽性好、耐水和耐腐蚀；根据原始资料和上述选择要求，本设计选择钢丝绳芯带，型号是2000，其带芯强度为2000N/mm，输送带质量为34kg/m，带厚为20mm，钢丝绳根数79。芯带采用硫化接头。1.1.4输送线路初步设计线路初步设计的任务是根据使用地点的具体情况或输送机类型情况，进行输送机的整体布置。主要内容包括驱动装置的型式、数量和安装位置的确定，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。最后根据这3些内容画出输送机的布置简图。图1输送机布置简图1.1.5带宽的确定1）满足设计运输能力的带宽B111.1(0.05)3600QBKVC(1)=0.953m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，为0.1488；v——输送带运行速度，m/s；——物料的散状密度，0.90t/m3；c——倾角系数，为0.97。2)满足物料块度条件的宽度B2对于未筛分过的物料2max22002300200800Bamm，根据上列计算选取带宽B=1000mm。1.1.6基本参数的确定计算1）输送带线质量根据DTⅡ手册表4-5钢丝绳芯输送带规格及技术参数查得mkgqd/42。2）物料线质量q已知设计运输能力Q=1050t/h，输送带运行速度=2.5m/s时，物料线质量q=3.6Q=116.67kg/m3）托辊旋转部分线质量tq与qt托辊的选择托辊是用来支承输送带和输送带上的物料，减少输送带的运行阻力，保证输送带的垂度不超过技术规定，使输送带沿预定的方向平稳地运行。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4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。回程托辊安装在空载分支上，以支承输送带。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。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。托辊间距的选择托辊间距的选择应考虑物料性质、输送带的重度及运行阻力等条件的影响。承载分支托辊间距可参考表1选取。缓冲托辊间距一般为承载托辊间距的0.3-0.5倍，约为0.3-0.6m。回程托辊间距可按2-3m考虑或取为承载托辊间距的2倍。表1承载托辊间距参考表（m）松散物料堆积密度t/m²带宽(mm)400500650800100012001400160020000.81.51.41.31.30.81～1.61.41.31.21.21.61～21.41.31.21.22.1～2.51.31.21.11.02.51.21.21.11.11.0表2F托辊回转部分质量（kg）托辊形式带宽（mm）500650800100012001400160018002000槽形承载托辊铸铁座111214222547507277冲压座89111720————回程托辊、V形托辊铸铁座81012172039（V）42（V）61（V）65（V）冲压座79111518————托辊直径（mm）89108133159轴承型号204305406407头部滚筒或尾部滚筒距第一组槽形托辊的距离s按下式计算：Bs67.2式中，s—滚筒与第一组托辊之间的距离，m；—托辊的成槽角，rad；B—输送带宽度，m。经计算可知，带式输送机的尾部滚筒距第一组槽形托辊的距离：2.67sB=2.67×35×2π×1/360=1.63m（槽型托辊成槽角35；B=1m）；头部滚筒距第一组槽形托辊的距离：2.67sB=2.67×35×2π×1/360=1.63m（槽形托辊5成槽角35；B=1m）。本设计的带式输送机的带宽B=1000mm，堆积密度=1.0t/m²，经查表3、表4可知选托辊直径D=108mm，承载分支托辊间距L=1.2m，其托辊回转部分质量G=17kg（冲压座），根据DTⅡ手册查的承载托辊选择35°槽型托辊，图号DTⅡ100C414。回程托辊间距L=2.4m，其托辊回转部分质量G=15kg（冲压座），根据DTⅡ手册回程托辊选择平行下托辊，图号DTⅡ100C460。因此，可求出托辊旋转部分线质量：承载托辊旋转部分线质量为：1714.17/1.2tttGqkgmL（2）回程托辊旋转部分线质量为：126.25/2.4ttGqkgmL＝（3）另外，在输送机的前后各加一个10°过渡托辊，图号为DTⅡ100C411，一个20°过渡托辊，图号为DTⅡ100C412。4）计算输送带许用张力钢丝绳芯带dBSm=3150*1000/10=315000N（4）式中，S—输送带许用张力，N；d—带芯拉断强度，N/mm；B—输送带宽度，mm；m—输送带安全系数。取钢丝绳芯带m=10。5）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。滚筒直径的选择计算在带式输送机的设计中，正确合理地选择滚筒直径具有很大的意义。如果直径增大可改善输送带的使用条件，但在其他条件相同之下，直径增大会使其重量、驱动装置、减速器的传动比和质量相应提高。因此，滚筒直径尽量不要大于确保输送带正常使用条件所需的数值。在选择传动滚筒直径时，可按四个方面考虑：1）为限制输送带绕过传动滚筒时产生过大的附加弯曲应力，传动滚筒直径应按下面方法计算：对于钢绳芯带式输送机的传动滚筒直径1501506.0900Ddmm（5）式中，D—传动滚筒直径，mm；d—钢丝绳直径，mm。2）改向滚筒直径可按下式确定D1=0.8D=720mm；D2=0.6D=540mm式中，D1—尾部改向滚筒直径，mm；D2—其他改向滚筒直径，mm；D—传动滚筒直径，mm。综合考虑以上几条因素，本文选择传动滚筒直径D=1000mm，图号为DTⅡ100A508Y(Z)；尾部改向滚筒的直径D1=800mm，图号为DTⅡ100B107(G)；头部改向滚筒直径为D2=630mm，图号为DTⅡ100B306(G)。各个滚筒表面均为人字形沟槽的橡胶覆盖面。3）计算各直线区段阻力对于承载分支：6]sin)(cos)[(dtdzqqwqqqglW（6）=-245805.6N其中（ω´=0.04）对于回程分支：]sincos)[(dtdkqwqqglW（7）=9.8×1394×[（42+6.25）×0.035cos9°+42×sin9°]=112543.8N（ω=0.035）式中，Wz—承载分支直线运行阻力，N；Wk—回程分支直线运行阻力，N；g—重力加速度，m/s²；L—输送长度，m；—输送倾角；—输送带在承载分支运行的阻力系数；—输送带在回程分支运行的阻力系数。表3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0.020.040.0180.034少量尘埃，正常湿度0.030.050.0250.040大量尘埃，湿度大0.040.060.0350.0561.1.7输送带张力计算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：1）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：7min5cosZdSgLqqN9.9214（8）对于回程分支输送带最小张力：min5cosKdSgLqN39.4878（9）取承载分支的最小张力点S2=minZS，则S3=K*S2根据这一条件得出各点的张力点分别为S1=S1;S2=K*S1+Wz；S3=K*S2；S4=S3；S5=K*S4；S6=S5S7=K*S6；S8=K*S7+WkS9=K*S8；S10=S9；S11=K*S10；S12=K*S11;S13=S12;04.1K取计算得：S1=245212.02N；S2=9214.9N；S3=9583.5N；S4=9583.5N；S5=9966.83N；S6=9966.83N；S7=10365.5N；S8=123323.9N;S9=128256.9N;S10=128256.9N;S11=133387.2N;S12=138722.6N;S13=138722.6N;2）校核传动滚筒摩擦传动条件：外载荷需要传动滚动表面输出的牵引力F0=S1-S13=106489.4NS1*(eua-1)/n所以满足摩擦传动条件。1.1.8输送带强度校核SmaxS所以满足输送带强度。1.1.9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。1）传动滚筒的主轴牵引力：F0=S13－1S+0.03(S13+1S)=-94971.4N（10）2）电动机功率由于主轴牵引力为负值所以电机处于发电状态P=－F0VK1×10-3=1.17*94971.4*1.05*2.5*0.85*10-3=247.9KW（其中电动机功率备用系数为Kd=1.1