带式输送机 毕业论文.doc

i 目 录 内容摘要.1 关键词.1 abstract.1 key word1 第 1 章 带式输送机概述 2 1.1 带式输送机简介 2 1.2 带式输送机的分类 2 1.3 带式输送机的发展现状及趋势 4 第 2 章 总体方案设计 5 2.1 带式输送机的工作原理 5 2.2 传动方案和总体设计 6 第 3 章 主要技术参数的设计计算 8 3.1 设计原始数据 8 3.2 输送带宽的选择 8 3.3 胶带运行阻力的计算 10 3.4 胶带张力的计算 13 3.5 驱动滚筒功率及电动机功率的计算 15 3.6 胶带悬垂度校核及强度验算 16 第 4 章 驱动装置的设计与选用 19 4.1 电动机的选用 20 4.2 减速器设计与选型 21 4.3 联轴器的选用 22 4.4 驱动滚筒设计及强度校核 24 第 5 章 拉紧装置的设计 27 ii 5.1 拉紧装置的选型与布置 27 5.2 储带装置的结构设计 29 5.3 拉紧力和拉紧行程的计算 30 第 6 章 机身主要部件的设计 32 6.1 托辊的设计 32 6.2 托辊的校核 36 6.3 改向装置 40 6.4 机架与中间架 40 第 7 章 辅助设备的设计 42 7.1 给料装置 42 7.2 卸料装置 42 7.3 清扫装置 43 第 8 章 安装、运行与维护 46 8.1 带式输送机的安装 46 8.2 启动和停机 47 8.3 带式输送机的维护 48 结 论 49 致 谢 50 参考文献 51 1 带式输送机 摘要： 普通型带式输送机主要由胶带、中间架、头架、尾架、拉紧装置、托辊 和滚筒等零部件组成。在选择这些部件时要根据运距、输送物料的性质及运输机 所在场合等来确定。带式输送机速度要依据带宽及运送物料的性质、运距等进行 确定。先根据所选资料,确定驱动型式和计算各点张力，根据计算结果进行功率计 算来选择电动机型号和制动器的型号；然后根据以上数据进行标准件的选择和验 算，并进行总体布置设计和画出相关零部件图。 关键词：带式输送机 储带装置 胶带 驱动滚筒 托辊 abstract： the common type main component with belt、shelf of middle、head shelf、tail shelf、holdback gear、components such as carrier roller and cylinder and so on. while choosing these parts must be according to the distance of transport、nature of the supply matter and situation. the speeds of the belt really settle to breadth、distance and deliver material. immediately we accord to the data to make sure the tension at some point and the model of driving. then choose electric motor and brake. precede the choice of the standard piece with check to calculate according to the above data finally, combine the proceeding is total to arrange the design with draw the related spare parts diagram . keyword: belt conveyer store belt equip belt driving roller roller 2 第 1 章 带式输送机概述 1.1 带式输送机简介 带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备（如机车类） 相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自 动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体 化技术与装备的关键设备。随着我国高产高效矿井的出现，原有的带式输送机无 论是主参数还是运行性能都已不能满足要求，必须向长距离、高带速、大运量、 大功率的大型化方向发展，并要改善和提高运行性能，确保安全可靠。 连续运输机可分为： （1）具有挠性牵引物件的输送机，如带式输送机，板式输送机，刮板输送机， 斗式输送机、自动扶梯及架空索道等； （2）不具有挠性牵引物件的输送机，如螺旋输送机、振动输送机等； （3）管道输送机（流体输送） ，如气力输送装置和液力输送管道。 其中带式输送机是连续运输机械中是使用最广泛的， 带式输送机运行可靠， 输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材， 粮食等各个部门。 1.2 带式输送机的分类 1.2.1 各种带式输送机的分类 带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是 普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形， 下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特 3 种结构的带式输送机，各有各的输送特点。其分类如下简单表示。 80 tdqxu型 固 定 式 带 式 输 送 机轻 型 固 定 式 带 式 输 送 机普 通 型 型 钢 绳 芯 带 式 输 送 机型 带 式 输 送 机管 形 带 式 输 送 机带 式 输 送 机 气 垫 带 式 输 送 机波 状 挡 边 带 式 输 送 机 特 种 结 构 型 钢 绳 牵 引 带 式 输 送 机压 带 式 带 式 输 送 机其 他 类 型 1.2.2 各种带式输送机的特点 qd80 轻型固定式带输送机：qd80 轻型固定式带输送机与 td型相比，其 带较薄、载荷也较轻，运距一般不超过 100m，电机容量不超过 22kw。 ：它属于高强度带式输送机，其输送带的带芯dx型 钢 绳 芯 带 式 输 送 机 中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里。 u 形带式输送机：它又称为槽形带式输送机，其明显特点是将普通带式输 送机的槽形托辊角由 提高到 使输送带成 u 形。这样一来输送带与物304590 料间产生挤压，导致物料对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达 25。 管形带式输送机：u 形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状， 即为管形带式输送机，因为输送带被卷成一个圆管，故可以实现闭密输送物料， 可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。 气垫式带输送机：其输送带不是运行在托辊上的，而是在空气膜（气垫） 上运行，省去了托辊，用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊， 4 运动部件的减少，总的等效质量减少，阻力减小，效率提高，并且运行平稳，可 提高带速。但一般其运送物料的块度不超过 300mm。增大物流断面的方法除了用 托辊把输送带强压成槽形外，也可以改变输送带本身，把输送带的运载面做成垂 直边的，并且带有横隔板。一般把垂直侧挡边作成波状，故称为波状带式输送机， 这种机型适用于大倾角，倾角在 30以上，最大可达 90。 （6）压带式带输送机：它是用一条辅助带对物料施加压力。这种输送机的主 要优点是：输送物料的最大倾角可达 90，运行速度可达 6m/s，输送能力不随倾 角的变化而变化，可实现松散物料和有毒物料的密闭输送。其主要缺点是结构复 杂、输送带的磨损增大和能耗较大。 钢绳牵引带式输送机：它是无际绳运输与带式运输相结合的产物，既具有 钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。 1.3 带式输送机的发展现状及趋势 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。 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，经营费用低，由于缩短运输距离可节省 基建投资。 未来带式输送机的发展趋势是：大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长 度和水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料输送能耗，清理胶带的最佳方法等。 目前带式输送机的适用范围： (1) 适用于环境温度一般为 c；在寒冷地区驱动站应有采暖设施； 40o 5 (2) 可做水平运输，倾斜向上（+ ）和向下（- ）运输，也可以转弯运3025 输；运输距离长，单机输送可达 15 km； (3) 可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊； 第 2 章 总体方案设计 机械产品的方案设计首先确定它的工作原理方案，再确定机械运动方案。机 械系统的工作原理方案和机械传动方案的优劣是决定产品性能、成本，是关系到 产品水平及市场竞争力的关键所在。因此，机械系统的运动方案设计阶段是机械 产品设计中最重要的设计阶段，是机械产品至关重要的环节。 2.1 带式输送机的工作原理 带式输送机又称胶带运输机，其主要部件是输送带，亦称为胶带，输送带兼 作牵引机构和承载机构。它主要包括一下几个部分：输送带（通常称为胶带） 、 托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。 输送带绕经传动滚筒和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带。输送带的上、 下两部分都支承在托辊上。拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力。工作 时，传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到 输送带上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载。一般物料是装载到上带（承载 段）的上面，在机头滚筒（在此，即是传动滚筒）卸载，利用专门的卸载装置也 可在中间卸载。 普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑，以增加物流断面积，下 带为返回段（不承载的空带）一般下托辊为平托辊。带式输送机可用于水平、倾 斜和垂直运输。对于普通型带式输送机倾斜向上运输，其倾斜角不超过 18，向 下运输不超过 15。 6 输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件。当输送磨损性强的物 料时，如铁矿石等，输送带的耐久性要显著降低。 提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑： （1）增大拉紧力：增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力 增加，1s 此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大 必须相应地增大输送带断面，这样导1s 致传动装置的结构尺寸加大，是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于 运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，可以利用拉紧装置适当地增大初张力， 从而增大 ，以提高牵引力。1s （2）增加围包角 ：对需要牵引力较大的场合，可采用双滚筒传动，以增0 大围包角。 （3）增大摩擦系数 ：其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬0 垫，以增大摩擦系数。 本次设计: 通过对上述传动原理的阐述可以看出，增大围包角 是增大牵 引力的有效方法。故在传动中拟采用双滚筒驱动，以增加围包角。双滚筒驱动围 包角可以达到 450 480，在此初定围包角为 450。 2.2 传动方案和总体设计 由于我们设计的皮带输送机用于井下巷道，工作环境恶劣，运输量大且空间 狭小，为了减小设计尺寸且提高运输能力，拟采用大功率单电动机驱动，与机身 平行安装，双滚筒采用齿轮啮合传动。按照皮带输送机的一般工作原理可得到总 体的传动方案，拟定采用如下线路布置传动方案。 7 12345 图 21 带式输送机传动方案图 1头部卸载滚筒 2驱动滚筒 3储带换向滚筒 4拉紧滚筒 5尾部换向滚筒 8 第 3 章 主要技术参数的设计计算 3.1 设计原始数据 （1） 运输物料：原煤 （2） 运输能力： 80 /qth （3） 输送距离： 1lm （4） 粒度大小： 3 （5） 倾角大小： 0 （6） 设计带速： 2.5/vs （7） 原煤松散密度： 39tm （8） 工作条件：潮湿多灰，每天平均工作超过 10 小时 3.2 输送带宽的选择 普通带式输送机设计中，首先要考虑的是带宽。除了特 轻型带式输送机外，常用的标准是 500mm， 650mm， 800mm， 1000mm， 1200mm， 1400mm， 1600mm， 1800mm，2000mm 与 2400mm。带宽由所运送的物料最大粒度 和输送机的输送量 来共同确定。q 由于输送物料为原煤，查矿山运输机械表 03，知其 动堆积角 ，由倾角 知其倾角系数 。3001c 由公式： 80 /qth1lm302.5 /vs39tm 30 9 qbkvrc 式中： 运输量 ， ；q /th80 /th 输送物料密度 ， ；r3m3.9 , 45;kk获 载 断 面 系 数 /2./ vsvs输 送 带 速 度, 1;cc倾 角 系 数 代入数据得： 80452.91 . bm 由于原煤未经筛选，故按下式进行校核： max20b 式中： max ;物 料 中 最 大 块 的 长 度 尺 寸 由 可取30,ax3 则： m 20b 8 取 10 工作宽度： 10bm 10 0.9-5 18 bbm 校核运输能力： 如图 31 所示，截面积 ，查表2sabkb k=0.1757 则 220.75.80.17 sm 36.5.91 2 qvsc 故，满足输送量要求。 图 31 等长三辊槽型界面 3.3 胶带运行阻力的计算 本次设计的输送带选择普通橡胶输送带，胶带衬里帆布层 数 z 由带宽 b 确定，由于 b=1000mm， 查表，选取 z=6 。又输 送物料为原煤，物料特性 ，中小粒度且磨损性小，32.0/tm 故输送带选取覆盖胶型，覆盖胶厚度由矿山运输机械表 13 知：上胶厚 3.0mm，下胶厚 1.0mm 。 850 bm 11 依据上述条件，查表 15 普通橡胶输送带规格知，该胶 带每米质量： 2.7 /qkgm带 被输送物料每米长质量可按下式计算： 80 .9 /3.6.25qv物 托辊形式选择为上托辊槽角 的槽型托辊，下托辊为平 托辊，托辊转动部分质量： 12.6 ,.8 mkgkg下上 根据物料疏松密度 和带宽 ，查30.9 /t10bm 表 111，选取上托辊间距 ，下托辊间距5l上 。30lm下 则托辊转动部分每米质量： 12.684 /5qkgml上上 上 .3 /ml下下 下 由于托辊工作在井下，且潮湿多灰，由表 118 选取输送 带托辊运行阻力系数为： 槽型托辊： 0.4w槽 平行托辊： 35平 则承载直线段的运行阻力 ：载 12.7 /qkgm带 8.9 /k物 150lm上 3 下 12 cos12.78.9410.4 40 wqlwkg载 带 物 上 槽 空载直线段的运行阻力 ：空 cos12.70.310.351 5 wqlwkg下 平空 带 物 受料区的惯性阻力 ：baf2baqvg 式中： , /;qkm物 流 每 米 质 量vs输 送 带 速 度 则： 228.95.87.56 baqfgn 清扫器阻力 ：r 由 b=1000mm ，查表得： 弹簧清扫器： 1540 rfn 空段清扫器： 2r 则 11740 rr 40. wkg载 52.3 wkg空 27.56 bafn1540 rfn2r7 r 13 3.4 胶带张力的计算 为了最终确定所需牵引力，计算电动机功率，以及对胶带 强度、悬垂度进行校核，确定拉近装置的拉紧力，都必须计算 出胶带张力。 在进行胶带张力计算时，采用逐点计算法，逐点计算法就 是沿胶带运行方向，输送带上任意点的张力 等于前一点的1is 张力 与这两点之间的运行阻力之和。is 逐点计算法步骤： 首先从驱动滚筒的绕出点开始，将输送机的轮廓分为相互 衔接的若干区段，在各个区段的连接点上注明标号，然后依次 求出各点的张力。 图 32 为胶带张力的计算示意图：s1s234567890 图 32 胶带张力示意图 根据张力示意简图列出各点的张力如下： 14 213412546 1237681242981011.001.0.401.0r rrrssswffss wfs空 空 空载 空 载 空 载 214rrf空 载 将上面各式代入参数值可得： 101.7539. 由于带式输送机依靠摩擦力传动，必须保证驱动滚筒与胶 带之间不打滑，并且有一定的备用摩擦力。 即必须满足： 101esn 式中： ; .5 .2n摩 擦 力 备 用 系 数 取 02摩 擦 系 数 取 ;4围 包 角 取 由： 0.2785.1e 则： 101- 4.8 2.75esn 15 联立方程组： 101.7539.44.s 得： 17.2 skg0396 将 值代入以上各式，即可求得各点张力，此张力保证输 1 送带在运行过程中不打滑。 3.5 驱动滚筒功率及电动机功率的计算 胶带输送机传动滚筒上的圆周力 ：0w01739.61.256.4 wskg 则驱动滚筒轴功率 ：0n 562.498.5 137 wgv 根据下式计算电动机功率： 01gnk 式中： ;. 1.2gk功 率 备 用 和 启 动 系 数 一 般 取 170.2 skg396 013769.8 wn 16 0 ;n驱 动 滚 筒 轴 功 率 , 0.9包 括 减 速 器 和 驱 动 滚 筒 在 内 的 总 传 动 效 率对 于 胶 面 滚 筒 取 则电动机功率 013769.8 .2 kwgnk 考虑到在井下工作及其他因素，取 。20 kn 3.6 胶带悬垂度校核及强度验算 3.6.1 胶带悬垂度校核 在胶带自身重力和载荷的作用下，胶带在两托辊间必然有 悬垂度，托辊间距确定以后，胶带张力越小其悬垂度就越大。 如果悬垂度过大，胶带在两托辊之间松弛变平，物料易撒落下 滑，同时胶带的运行阻力也大为增加，所以必须对胶带的悬垂 度进行校核。 要满足悬垂度要求，须满足下面条件： i）有载分支胶带： min5cossql有 物 带 上 式中： i ;有 有 载 分 支 的 最 小 张 力 ; 1.5 lm上 上 上 托 辊 间 距 20 kwn 17 ; 0运 输 倾 角 将数据代入上式： min58.9127.562.1 skg有 由 min6 kgs有 有 故有载分支悬垂度符合要求。 ii）回程分支胶带： min5cossql下空 带 式中： in ;空 回 程 分 支 最 小 张 力 ; 3l下 下 下 托 辊 间 距 0运 输 倾 角 将数据代入上式： min512.7319.65 skg空 由 1min0 kgs空 空 故回程分支悬垂度符合要求。 综上，胶带悬垂度符合要求。 3.6.2 胶带强度验算 输送带是输送机最昂贵、耐久性最差的部件。在输送机运 转过程中，输送带受各种大小和性质不同的载荷作用，处在极 其复杂的应力状态下。输送带最典型的破坏形式有：工作面层 和边缘磨损，受大块矿石冲击作用引起击穿，撕裂和剥离；芯 体通过滚筒和托辊组受反复弯曲应力引起疲劳，在环境介质作 min762.1 skg有 mins190.65kg空 18 用下引起强度指标降低和老化等等。计算表明，输送带的费用 约占输送机全部设备费用的一半，而且输送带很高的折旧费又 是决定带式输送机使用范围和使用效果的重要因素。因此，根 据输送机的具体使用条件，正确地计算、选择输送带类型及其 技术规格，具有极其重要的经济意义。 根据输送机的结构和使用条件不同，对输送带的要求为： 足够大的抗拉和抗弯强度，较小的弹性伸长和残余伸长，耐磨、 耐疲劳，抗击穿和抗剥离的性能好，纵向和横向的柔性适当， 静电效应低，耐老化、耐热性能好等等。 输送带的强度一般根据计算出的最大张力和生产力算出， 可用带宽和衬垫层数校核其安全系数。 校核按下面的公式进行： maxbzbs 式中： ;m输 送 带 的 安 全 系 数 由 z=6 且使用机械接头，查矿山运输机械表 119 得，橡胶带安全系数为 10。查煤矿机械设计手册得普通橡 胶带强度 ，允许最大张力 。5.6 /bkgmax305 skg 将数据代入公式得： max105.613bzbs 则： ，胶带强度满足要求。1 1m 19 第 4 章 驱动装置的设计与选用 带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避 免地要带负荷起动和制动（即满起动和停车） 。电动机的起动 特性与负载的起动要求不相适应在带式输送机上比较突出，一 方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运 行时的电流大 67 倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而 烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起 动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过 35s。为了做到这一点，过去曾用加大电动机功率的方法， 对于小型、短的带式输送机还可以。另一方面，输送带是一种 粘性体，大型带式输送机在起动（制动）的不稳定阶段，驱动 装置施加到输送带上的牵引力（制动力）及惯性力将以一定的 波速在带内传播、叠加、反射，在输送带内引起多边的应力变 化，若其瞬时峰值应力超过允许值，将会损伤输送带甚至使之 破段，或使托辊、滚筒早期损坏，这要求有尽量小的起动（制 动）加速度以降低起动（制动）时的冲击。现代带式输送机的 起动加速度要求控制在 0.10.3m/s 之间。大型带式输送机2 停车制动时在输送带上出现的应力变化有时甚至比起动时更剧 烈。为了解决这一矛盾，缓解对电动机的冲击，常常使用液力 偶合器、可控减速器、cst 可控驱动系统。 驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、减 速器 、联轴器、逆止器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或 两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩 20 给传动滚筒。 传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒 的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动 机可安装在机头任一侧。 4.1 电动机的选用 电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下 电动机的转速不低于 500r/min，因为功率一定时，电动机的转 速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率较低。若电机的转速高， 则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。 本次设计: 皮带机所需电动机的总功率为 200 kw，考虑煤 矿井下安全问题, 拟采用 yb2-315l2-4 型三相异步防爆电动机， 该电动机具有体积小、重量轻、外形美观、防爆安全、运行可 靠、寿命长，性能优良、安装简便、维护方便等优点，可以满 足要求。 电动机防爆标志代表的意义: 电动机型号代表的意义 21 表 4-1 yb2-315l2-4 型电动机主要性能参数 型号 额定功率 (kw) 额定电流 (380v)a 额定转速( r/min) 效率 (%) yb2-315l2-4 200 354.6 1480 95.2堵 转 转 矩额 定 转 矩 堵 转 电 流额 定 电 流 最 大 转 矩额 定 转 矩 功率因数 ( )cos噪声(db) 2.1 7.0 2.3 0.90 97 4.2 减速器设计与选型 由输送带的宽度 b=1000mm，查表选取驱动滚筒直径 d=630mm，则驱动滚筒转速： 602.57.8 /min3146vnrd 已知电动机转速： /imr 则电动机与滚筒间的总传动比为： 14809.57.ni 一般情况下，在选用减速器时都优先选用常用减速比，常 用减速器公称减速比 、10、11.2、12.5、14、16、18、20、22.4、25、 28、31.5、40 等。在这里选标准减速比 i20。 本次设计：选用 dcy 315-20 型三级硬齿面圆锥圆柱齿 轮减速器,传动比为 20，传递功率 270kw。第一级为螺旋齿轮， 型号: yb2-315l2-4 额定功率: 200 kw 额定电流: 354.6 a 额定转速: 1480 r/min75.8 /minnr i20 22 第二级、第三级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动。 4.3 联轴器的选用 联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一 起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开 后，两轴才能分离。 联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变 形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存 在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构 上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的 性能。 根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位 移条件下保持联接的功能） ，联轴器可分为刚性联轴器（无补 偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又 可按是否具有弹性元件分文无弹性元件的挠性联轴器和有弹性 元件的挠性联轴器两个类别。 刚性联轴器 这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是 把两个带有凸缘的半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。凸 缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于 30m/s 时应用铸钢或碳钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器， 对所联两轴的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求 很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷， 使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本 低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对 23 中性较好时亦常采用。 挠性联轴器 1）无弹性元件的挠性联轴器 这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因 无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有以下几种：十字滑块 联轴器、滑块联轴器、十字轴式万向联轴器、齿式联轴器、滚 子链联轴器等等。 2）有弹性元件的挠性联轴器 这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对 位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储存的能量愈 多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹 性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈好。 常常有以下几种，弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花 形弹性联轴器、蛇形弹簧联轴器等等。 本次设计：此次选用了蛇形弹簧联轴器，它属于一种结构 先进的金属弹性变刚度联轴器，它靠蛇形弹簧钢片嵌入两半联 轴器的齿槽内来传递扭矩，其主要零件有：两个半联轴器、两 半外罩，两个密封圈及蛇形弹簧片等。联轴器以蛇形弹簧片轴 向嵌入两半联轴器的齿槽内来实现主动轴与从动轴的连接，运 转时，是靠原动端齿面对簧片的轴向作用力带动从动端，从而 来传递扭矩，这样避免了共振现象发生，且簧片在传递扭矩时 所产生的弹性变形，使机械系统能获得较好的减振效果，其平 均减振率达 65%以上。蛇形弹簧片采用优质弹簧钢制造，经严 格的加工、处理、具有良好的机械性能，从而使联轴器的使用 24 寿命比非金属弹性元件联轴器大为增长。 4.4 驱动滚筒设计及强度校核 4.4.1 驱动滚筒表面选型 驱动滚筒是传递力的主要部件。作为单点驱动方式来讲， 可分成单滚筒传动及双滚筒传动。单滚筒传动多用于功率不太 大的输送机上，功率较大的输送机可采用双滚筒传动，其特点 是结构紧凑，还可增加围包角以增加传动滚筒所能传递的牵引 力。使用双滚筒传动时可以采用多电机分别传动，也可以利用 齿轮传动装置使两滚筒同速运转。如双滚筒仍不满足牵引力需 要，可采用多点驱动方式。 输送机的驱动滚筒有钢板焊接结构或铸铁结构，新设计产 品全部采用滚动轴承。 驱动滚筒的表面有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢 制光面滚筒主要缺点是表面磨擦系数小，所以一般用在周围环 境湿度小的短距离输送机上，铸（包）胶滚筒的主要优点是表 面摩擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包） 胶滚筒按其表面行状又可分为铸（包）胶滚筒、菱形铸（包） 胶滚筒和人字形沟槽铸（包）胶滚筒。 菱形铸（包）胶滚筒 它是在钢制光面滚筒表面加一层菱形橡胶层，这种滚筒没 有方向性，适用于可逆输送机。试验证明，菱形铸（包）胶滚 筒的摩擦系数比人字形铸（包）胶滚筒略小一些，因而在菱形 铸（包）胶滚筒之后又有出现一种带有轴向沟槽的菱形铸（包） 25 胶滚筒，克服了上述不足。 人字形沟槽铸（包）胶滚筒 为了增大摩擦系数，在钢制光面滚筒表面上，加一层带人 子沟槽的橡胶层面。这种滚筒有方向性，不得反向运转。人字 形沟槽铸（包）胶滚筒，沟槽能使水的薄膜中断，不积水，同 时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里，由于这 种原因，即使在潮湿的场合工作，摩擦系数降低也很小。 本次设计：比较二者区别与各自优点及输送机现场工作条 件，选择人字形沟槽铸（包）胶滚筒。 4.4.2 驱动滚筒的校核 由带宽 b=1000mm 且用于井下，选取驱动滚筒直径 d=630mm ，滚筒长度略宽于胶带，一般取： ，即102b10205 bm 驱动滚筒直径的验算： 实验表明， 驱动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单 位压力有较大关系。在单位压力较大的区域摩擦系数随压力的 增加而减小，因此驱动滚筒的直径应按平均压力进行验算： 360pbd 式中： 150 bm 26 2 ; 4/ ; 10; 63 ; 4502.; 0.3pnmbddgpp胶 带 与 滚 筒 之 间 的 平 均 压 力 对 于 织 布 芯胶 带 推 荐 不 大 于带 宽驱 动 滚 筒 直 径胶 带 在 滚 筒 上 的 围 包 角驱 动 滚 筒 牵 引 力摩 擦 系 数 取 则： 因此驱动滚筒直径合适。 2 1.84 /pnm23607539.6 1680 .84 /bdnm 27 第 5 章 拉紧装置的设计 拉紧装置在带式输送机的设计中，具有十分重要的作用。 拉紧装置的作用是：保证输送带在传动滚筒的绕出端（即输送 带与传动滚筒的分离点）有足够的张力，能使滚筒与输送带间 产生必须的摩擦力，防止输送带打滑；保证输送带不低于一定 值，以限制输送带在各支承托辊间的垂度，避免撒料和增加运 动阻力；补偿输送带载运转过程中产生的塑性伸长和过渡工况 下弹性伸长的变化。 5.1 拉紧装置的选型与布置 在带式输送机的设计中，选择合适的拉紧装置，确定合理 的布置条件，是保证输送机正常运转、启动和制动时输送带在 滚筒上不打滑的必要条件。 5.1.1 拉紧装置的选型 常用的拉紧装置有以下几种： （1）螺旋式拉紧装置 螺旋式拉紧装置拉紧滚筒的轴承座安装在带有螺母的滑动 架上，滑动架可在尾架的导轨上移动。它利用人力旋转螺杆来 调节输送带的张力。螺旋式拉紧装置的结构简单紧凑，但是拉 紧力的大小不易掌握，工作过程中不能保持恒定。一般用于机 长小于 100m，功率较小的输送机上，可按机长的 选取拉紧行程。1%.5 28 （2）小车重锤式拉紧装置 小车重锤式拉紧装置的拉紧滚筒固定在小车上，通过重锤 的重力牵引小车，从而达到张紧输送带的作用。它的结构也较 简单，可保持恒定的拉紧力，其大小决定于重锤的重量。小车 重锤式拉紧装置外形尺寸大、占地多、质量大，适用于长度、 功率较大的输送机，尤其是倾斜输送机上。 （3）垂直式拉紧装置 垂直式拉紧装置是利用重锤重力，使拉紧滚筒沿垂直导轨 移动产生拉紧力。它能保证输送带在各种运动状态下有恒定的 牵引力，可以自动补偿输送带的伸长，适用于长距离固定式带 式输送机。其缺点是需要有足够的空间放置拉紧滚筒、重锤和 要保证拉紧所需要的行程，因此在空间受限的条件下无法使用。 （4）钢绳绞筒式拉紧装置 利用钢绳缠绕在绞筒上，将输送带拉紧。一般绞筒都是经 过蜗轮减速器来带动。这种方式结构简单安装方便维修简易， 在带式输送机上广泛使用。 综合分析各自特点及考虑制造成本的因素，拟选择钢绳绞 筒式拉紧装置。 5.1.2 拉紧装置的布置 带式输送机拉紧装置位置的合理布置，对输送机正常运转、 启动和制动，以及拉紧装置的设计、性能及成本的影响都十分 大，一般情况下拉紧装置的布置应遵循以下原则： （1）为降低拉紧装置的成本，使其张紧力最小，一般张 29 紧装置尽可能布置在输送带张力最小处。 （2）长运距水平输送机和坡度在 5以下的倾斜输送机， 拉紧装置一般布置在驱动滚筒的空载侧（张力最小处） 。 （3）距离较短的输送机和坡度在 6以上的倾斜输送机拉 紧装置一般布置在输送机机尾，并尽可能将输送机局部滚筒作 拉紧滚筒。 （4）拉紧装置的布置位置还要考虑输送机的具体安装布 置形式，使拉紧装置便于安装、维护。 一般情况下，拉紧装置布置在胶带张力最小处。对于输送 距离大于 300m 的水平输送机，拉紧装置常设置在靠近驱动滚 筒的无载分支上，本次设计拟采用此方法。 5.2 储带装置的结构设计 本次设计的输送机为可伸缩带式输送机，它较普通带式输 送机多了储带装置。储带装置包括储带转向架、储带仓架、换 向滚筒、托辊小车、游动小车、张紧装置、张紧绞车等。它用 以完成胶带的储藏、拉紧、储进或放出。 储带装置的骨架由框架和支架用螺栓连接而成，在机头传 动装置框架上装有两个固定换向滚筒与游动小车上的两个换向 滚筒一起供胶带在储带装置中往复导向，架子上面安装固定槽 形托辊和平托辊，以支撑胶带，架子内侧有轨道，供支撑托辊 的支撑小车和游动小车行走；固定换向滚筒为定轴式，用于储 带装置进行储带时换向。 托辊支撑小车由三个下托辊、车架和滚轮等组成，用以支 30 撑胶带，使其悬垂度不致过大，托辊小车随游动小车位置的变 动而变动，但需要用人力加以调整。 游动小车由车架、换向滚筒、滑轮组、车轮等组成，滑轮 组装在车身后与另一滑轮组相连接，等高安装的两滑轮组可保 证受力时车身不被抬起，这样，对保持车身稳定，防止换向滚 筒上的胶带跑偏效果较好，车身下部还装有止爬钩，用以防止 车轮脱轨掉道。 游动小车向左侧移动时，胶带放出，机身伸长，游动小车 向右侧移动时，胶带储存，机身缩短，通过钢丝绳拉紧游动小 车可使胶带得到适当的张紧度。 在储带装置的后部，设有张紧绞车、胶带张力指示器和张 力缓冲器，张力指示器显示当前张力大小，方便随时调整；张 力缓冲器的作用是使输送机在起动时让胶带始终保持一定的张 力，以减少空载胶带的不适度和胶带层间的拍打。 5.3 拉紧力和拉紧行程的计算 根据力平衡原则，由： 231 .04 7.68 tskg 则输送机所需的拉紧力： 361.2089. 54. hrtnk 361.208 tkg 35.4hrkn 31 拉紧行程： 12 121 :; ; llllkl式 中 拉 紧 总 行 程拉 紧 工 作 行 程安 装 行 程 式中 为输送带工作时的伸长系数，查矿山运输机械 表 517，取 =0.02。 为输送带长度。l 则： 则输送带的总拉紧行程： 12 01.2. llm 21. lm 120.20 .klb 32 第 6 章 机身主要部件的设计 6.1 托辊的设计 托辊是决定带式输送机的使用效果，特别是输送带使用寿 命的最重要部件之一。托辊组的结构在很大程度上决定了输送 带和托辊所受承载的大小与性质。对托辊的基本要求是：结构 合理，经久耐用，制造成本低，托辊表面光滑，径向跳动小， 密封装置防尘性能和防水性能好，使用可靠；轴承保证良好的 润滑，自重较轻，回转阻力系数小等。 支承托辊的作用是支承输送带及带上的物料，减小带条的 垂度，保证带条平稳运行，在有载分支形成槽形断面，可以增 大运输量和防止物料的两侧撒漏。回程托辊是用来支撑输送带 形成无极循环。 托辊由中心轴、轴承和套筒三个部分组成。其结构简图如 图 61 所示： 33 图 61 托辊辊子 表 61 托辊辊子用轴承型号 辊径 mm 轴承型号 轴直径 mm 89 4g204、4g205 20、25 108 4g204、4g205、4g305、4g306 20、 25、30 133 4g205、4g305、4g306 25、30 159 4g205、4g305、4g306 25、30 托辊是胶带输送机的主要旋转部分，对能量的消耗和胶带 的寿命影响极大。因此，托辊应当耐用，阻力小，重量轻。托 辊有钢托辊和塑料托辊两种。钢托辊多用无缝房管制成。目前 钢绳芯胶带输送机多用性能良好的塑料托辊。托辊直径根据胶 带宽度而增加，一般为 100200 毫米。 dt 系列托辊规格见下表： 表 62 托辊性能表 胶带宽度（mm） 800 1000 1200 托辊允许荷载（n） 2650 4220 4710 托辊轴直径（mm） 20 25 25 托辊直径（mm） 89 108 托辊最高转速 676 557 707 34 （n/min） 轴承型号 204 305 轴承使用寿命（h） 16000 21000 16000 输送机的托辊组按使用条件不同而有所差异。 上承载段有：水平托辊组、三节式槽形托辊组、五节式槽 型托辊组、缓冲托辊组，调心托辊组和过渡托辊组；槽形托辊 和槽形调心托辊固定在支架上。槽形和平行调心托辊则利用设 置在其下部托架中心的丝扣机构形成一个可旋转底盘。 缓冲托辊装在输送机的装载处，起缓冲作用以保护胶带。 如图 62 所示： 图 62 缓冲托辊 支架可用钢板冲压而成，重型的要用槽钢制成，两侧支腿 要有足够的刚度。对于缓冲托辊的支架，为了减轻冲击载荷， 可用弹簧钢制成，以达到保护胶带的目的。 调心托辊有摩擦式和锥形两种，如图 63 及图 64 所示， 可防止输送带跑偏，起对中和调偏作用，上分支和下分支均可 选用。 35 图 63 摩擦式调心滚筒 图 64 锥形调心滚筒 下回程段有水平托辊组、二节式槽形托辊组、调心托辊组； 如图 65 所示。v 形和 v 形前倾下托辊用于较大带宽，可使 空载输送带对中，v 形与反 v 形组装在一起防偏效果更好。 v 形梳形和螺旋形托辊能清除输送带上附着的粘料，保持带面清 洁，运行平稳不跑偏。 图 65 回程分支滚筒 托辊的间距，应保证胶带在托辊间的下垂度尽可能小。胶 带在托辊间的下垂度，一般不超过托辊间距的 1%。上托辊的 间距见下表。受料处上托辊间距为 300600 毫米。机尾滚筒 中心到第一个槽形上托辊的间距为 8001000 毫米，一般不打 130o 36 于 1000 毫米。下托辊间距可取 2.53 米，或取上托辊标准间 距的两倍。 为了防止胶带跑偏，在重载侧每隔 1015 组托辊设一组 槽形调心托辊，空载侧每隔 510 组托辊设一组平行调心托辊。 将支架上的两个侧辊沿胶带运行方向前倾 35布置，也能 防止跑偏。 本次设计：选定上托辊为 30 度槽角托辊，如图 6 6 所示。 主辊槽角 ，辊长 380mm，辊径 108mm，轴径 25mm；回程130o 分支托辊辊长 1150mm，辊径 108mm， 图 67 所示。上托辊间 距 =1500mm，下托辊间距 =3000mm。在输送机的受料处，为0aua 了减少物料对输送带的冲击，减少运行阻力，拟采用缓冲托辊， 托辊直径选为 108mm， 槽角 。230o 图 66 槽型托辊示意图 图 67 水平托辊示意图 =1500mm0a =3000mmu230o 37 6.2 托辊的校核 6.2.1 承载分支的校核 所选用的上托辊为槽形托辊 ，其结构简图如图130o 66 所示： （i） 静载校核 由: misvk 式中: 输送能力；mi s运送物料截面积； 20.17s v带速；v=2.5m/s k系数；查表取 k=0.97 物料密度； 390/kgm 则: 则静载荷: 0mbipeaqgv 式中： 承载分支托辊静载荷；（n）0p 承载分支托辊间距；a01.5am e 辊子载荷系数，查运输机械选用手册表 235； 27. /mikgs 0 1453. pn .127.590 /misvkgs 38 取 e=0.8 v带速；v=2.5m/s 每米长输送带质量； bq12.7/bqkgm0 27. .81519.843 mipeavn 查胶带输送机结构原理计算表，托辊允许载荷 430kg，即 4214n，大于 ，故满足要求。0p （ii） 动载校核 承载分支托辊的动载荷： 0sdapf 式中： 0p);n承 载 分 支 托 辊 静 载 荷 ( 运行系数，查表 236，取 1.2sf 冲击系数，查表 237，取 1.14d 工况系数，查表 238，取 1.00。af 则： 故承载分支托辊满足动载要求。 0 198.3 pn0 1453.1.0 98 24 sdapfn 39 6.2.2 回程分支的校核 回程分支托辊为水平托辊，其结构简图如图 67 所示， 现对其进行载荷： （i） 静载校核 ubpeaqg 式中： 回程分支托辊静载荷； up)n(e ; 235,e0.8辊 子 载 荷 系 数 查 运 输 机 械 设 计 选 用 手 册 表 选 回程分支托辊间距； ua 已知 ， ，带入上式得：.m12.7 /bqkgm 0.83.98 29 uupean 由下托辊直径为 108mm，长度为 1150mm，查表得承载能 力为 430kg，即 4214n，大于所计算的 ，故下托辊满足静载up 要求。 （ii） 动载校核 usdapf 式中： 运行系数，查表 236；取 1.2sf 298.upn 416. upn 40 冲击系数，查表 237；取 1.16df 工况系数，查表 238；取 1.00a 将以上数据带入上式得： 298.1.60 4 24 usdapfn 故下托辊满足动载要求。 6.3 改向装置 带式输送机采用改向滚筒或改向托辊组来改变输送带的运 动方向。改向滚筒可用于输送带 、 或 的方向改180945 变。一般布置在尾部的改向滚筒或垂直重锤式的张紧滚筒使输 送带改向 。180 改向滚筒直径有 200、320、400、500、630、800、1000mm 等规格。选用时可 与传动滚筒直径匹配，改向 时其直径可比传动滚筒直径小180 一档，改向 或 时可随改向角减小而适当取小 12 挡。9045 本次设计：头部采用直径 400mm 的卸载滚筒，尾部采用 直径 320mm 的换向滚筒，前身储带部分采用两对直径为 320mm 和一对直径为 200mm 的滚筒来实现换向。 41 6.4 机架与中间架 机架是支承滚筒及承受输送带张力的装置，中间架用于安 装托辊，支腿有 i 型（无