机械毕业设计（论文）-矿用带式输送机结构设计及仿真【全套图纸三维】 .pdf

哈尔滨理工大学学士学位论文 - i - 矿用带式输送机结构设计及仿真矿用带式输送机结构设计及仿真 摘要摘要 带式输送机是一种连续运输机械，也是一种通用机械。带式输送机被 广泛应用在港口、电厂、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。即 可以运送散状物料，也可以运送成件物品。本次设计的矿用带式输送机主 要用来承担煤矿井下巷道短距离的煤炭转运任务。设计过程严格遵循带式 输送机的一般设计原则。首先对带式输送机作了简单的概述，接着分析了 带式输送机的选型原则和计算方法，然后根据输送物料的特性和给定的工 作条件确定了带式输送机的整机结构，并对驱动装置和工作部分的主要零 部件进行选型计算和强度校核，确定了传动滚筒所需圆周驱动力及皮带的 张紧方式、张紧力大小等。普通型带式输送机由六个主要部件组成：驱动 装置、工作部分、改向装置、机架、拉紧装置以及输送带。由于井下工作 环境恶劣，设备运行工况复杂，所以在设计过程中需要考虑各种可能出现 的因素，并计算最危险工况下运输机的各项参数，采取相应措施，为带式 输送机正常可靠的运行提供有效保证。 关键词关键词 带式输送机；井下；主要部件；选型设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 哈尔滨理工大学学士学位论文 - ii - design and simulation of mine belt conveyor structure abstract rubber belt conveyor named belt conveyor also named belt machine，is a continuous transportation machinery, and is also a kind of general machinery. rubber belt conveyor are widely used in port, power plant, steel enterprise, cement, food and light industrial production line. namely can transport disper- ses the shape material , also can carry as articles. the belt conveyor designed this time is mainly used for transporting the coal at a short distance in the coal mine roadway underground. the design process strictly follow the general des- ign principles of the belt conveyor. at first, it is a simple introduction about the belt conveyor. next, it is an analysis of the belt conveyor selection principles an- d calculation methods. after that, according to the material features and working conditions given, the whole structure of the belt conveyor was determined. then it is the calculation and strength checking about selecting driving device and the main components in the conveyor. the circumference driving force of the drive roller、the tensioning type and the amount of tensioning force were also deter- mined . the ordinary belt conveyor consists of six main parts: drive unit work- ing part、delivery end、intermediate structure、loop take- up and belt. as a 哈尔滨理工大学学士学位论文 - iii - result of underground working environment and the complexity of equipment operating conditions, it is necessary to consider every kind of possible working conditions during its design and calculate the parameters in the most dangerous condition,take corresponding measures to provide an effective guarantee for the normal and reliable transport of the belt conveyor. keywords belt conveyor；underground；main components；lectotype design 哈尔滨理工大学学士学位论文 - iv - 目录目录 摘要 i abstract . ii 第 1 章 绪论 6 1.1 课题背景 . 6 1.1.1 国外带式输送机技术的发展 6 1.1.2 国内带式输送机技术的发展 7 1.2 设计的目的及意义 . 8 1.3 带式输送机的结构、组成、工作原理和主要特点 . 8 1.3.1 带式输送机的结构和组成 8 1.3.2 带式输送机的工作原理 8 1.3.3 带式输送机的主要特点 8 1.4 主要内容 . 9 第 2 章 带式输送机方案设计 10 2.1 带式输送机的总体设计 . 10 2.1.1 总体设计方案的确定 10 2.1.2 设计中的关键问题及解决方法 11 2.2 已知原始数据及工作条件 . 11 2.3 输送带运行速度及其宽度的设计 . 12 2.3.1 输送带运行速度的设计 12 2.3.2 输送带宽度的设计 13 2.4 传动滚轮所需圆周驱动力的计算 . 14 2.4.1 计算公式 14 2.4.2 主要阻力计算 14 2.4.3 附加阻力的计算 15 2.4.4 主要特征阻力的计算 16 2.4.5 附加特征阻力的计算 16 2.4.6 倾斜阻力的计算 17 2.4.7 传动滚筒最大扭矩的计算 17 2.5 传动功率的计算 . 17 2.5.1 传动滚筒轴功率的计算 17 2.5.2 传动滚筒轴的设计与计算 18 2.5.3 电动机功率的计算 19 2.6 输送带张力的计算及拉紧装置拉紧力的计算 . 20 2.6.1 输送带不打滑条件的校核 20 2.6.2 输送带下垂度校核 21 哈尔滨理工大学学士学位论文 - v - 2.6.3 特性点张力计算 21 2.6.4 拉紧装置拉紧力的计算 22 2.7 本章小结 . 22 第 3 章 驱动装置的设计 23 3.1 驱动装置的设计 . 23 3.2 电动机的设计 . 23 3.3 减速器的设计 . 23 3.4 联轴器的设计 . 24 3.5 本章小结 . 25 第 4 章 带式输送机结构设计 26 4.1 输送带 . 26 4.1.1 输送带基本知识 26 4.1.2 输送带分类 26 4.1.3 输送带的连接 26 4.1.4 输送带的设计 27 4.2 传动滚筒 . 27 4.2.1 传动滚筒的作用与类型 27 4.2.2 传动滚筒的结构 28 4.2.3 传动滚筒的设计 28 4.3 改向滚筒 . 28 4.4 托辊 . 30 4.4.1 托辊的作用 30 4.4.2 托辊的类型 30 4.4.3 托辊的作用 31 4.5 拉紧装置 . 32 4.5.1 拉紧装置的作用 32 4.5.2 拉紧装置布置时应遵循的原则 32 4.5.3 拉紧装置的类型 32 4.5.4 拉紧装置的设计 35 4.6 受料装置 . 35 4.7 清扫装置 . 36 4.8 本章小结 . 37 结论 38 致谢 39 参考文献 40 附录 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 6 - 第1章 绪论 1.1 课题背景 带式输送机是一种应用摩擦力传动的原理，连续传送物体的装置，它 既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。其输送线路一 般是固定的，带式输送机可用于水平或倾斜运输，还可以根据各工业企业 生产流程中的工艺要求与其它输送设备相配合，形成有节奏的流水作业运 输线。其优点是输送能力大，效率高，运输距离长，结构简单，工作可 靠，所以被广泛地应用于矿山、冶金、煤炭、港口、粮食等各个国民经济 行业中。 带式输送机的最新发展方向呈现长距离、大运量、高速度、集中控制 等特点。与其他运输设备(如机车类)相比，不仅具有长距离、大运量、连 续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十 分明显。带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续运输设备，特别是煤矿 高产高效现代化的大型矿井，带式输送机己成为煤炭高效开采机电一体化 技术与装备的关键设备。 1.1.1 国外带式输送机技术的发展 国外带式输送机技术的发展很快，主要表现在两个方面：一方面是带 式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、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 的技术和装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速的大型带 式输送机已成为主要的发展方向，其核心技术是开发应用了带式输送机动 态分析和监控技术，提高了带式输送机运行性能和可靠性。 目前，在国外煤矿井下使用的带式输送机其关键技术和装备有以下几 个特点： （1）设备大型化。其主要技术参数和装备均向大型化发展，以满足 年产 300500 万吨以上高产高效集约化生产的需要。 （2）应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采 用大功率软启动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大 大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。 （3）采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技 术，使输送机单机运行长度在理论上已不受限制，并确保了输送系统 设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。 （4）新型、高可靠性关键元部件技术。如包含 cst 等在内的各种先 进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 7 - 置、高效贮带装置、快速自移机尾等。 1.1.2 国内带式输送机技术的发展 从 20 世纪 80 年代起，我国煤矿用带式输送机也有了很大发展，对带 式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产 品系列不断增多，从定型的 sdj, ssj, stj, dt 等系列发展到多功能、适应 特种用途的各种带式输送机系列，但这一阶段的发展大都基于我国 70 年 代前后引进带式输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。进入 90 年代后，随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产 高效工作面顺槽可伸缩皮带运输机及长运距、大运量带式输送机及其关键 技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间 驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及 plc 控制为 核心的防爆电控装置。 我国生产的皮带运输机与国外相比在技术性能上的差距有： （1）装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为 4 250kw,国外产品可达到 4970kw,国产皮带运输机的装机功率约为 国外产品的 30%40%，固定式带式输送机的装机功率相差更大。 （2）运输能力 我国带式输送机最大运量为 3000t/h,国外已达 5500t/h。 （3）最大输送带宽度 我国带式输送机为 1400mm，国外最大为 1830mm。 （4）带速 由于受托辊转速的限制，我国带式输送机最大带速为 4m/s,国外为 5m/s 以上。 （5） 工作面顺槽运输长度 我国为 3000m，国外为 7300m。 （6）高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车张紧为 主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自 移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和 高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸 缩到位。输送带不易跑偏，不会出现脱轨现象。 （7）输送机品种 机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充 分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多 用；另外，我国煤矿地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会 出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（25）直至垂直提升等， 应开发特殊型专用带式输送机。 显然，我国带式输送机的设计制造水平与国外还存在着很大的差距， 这就需要我们的工程技术人员不断地努力研发，创新设计，积极汲取国外 的先进制造技术，尽快缩小差距，使我国的国民经济得到更快的发展。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 8 - 1.2 设计的目的及意义 随着经济的飞速发展，运输业的发展状况越来越成为制约经济发展的 瓶颈，美国等其他一些发达国家，经济发达，这也在一定程度上得益于这 些发达国家的运输业发展完善，在散装物料短距离运输，带式输送机的作 用表现的越来越明显，带式输送机的传输效率高，而且噪声小，污染小， 寿命长，成本相对小。 带式输送机是一种以摩擦原理连续传动的运输机械。可以将物料在一 定的输送线上，运输距离小则几十米大则几十公里，而且它相比，汽车， 火车，它的效率高，成本低，可连续作业。它既可以进行碎散物料的输 送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各 工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运 输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在煤矿的井 下巷道、矿井地面运输系统、露天采煤场及选煤厂中，也广泛应用皮带运 输机进行水平或倾斜运输煤炭。它运行可靠，输送量大，输送距离长，维 护简便，所以对它的设计具有十分重要的意义。 1.3 带式输送机的结构、组成、工作原理和主要特点 1.3.1 带式输送机的结构和组成 带式输送机主要由以下部件组成：驱动装置、清扫装置、传动滚筒、 托辊、输送带、机架、拉紧装置、改向装置、给料装置等。 输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物 料根据需要可以在运输机的端部或中间进行卸载。机架上装有托辊组，包 括承载托辊和回程托辊，用来支撑输送带及物料。 1.3.2 带式输送机的工作原理 输送带绕经传动滚筒和尾部的改向滚筒形成一个封闭的环形带。输送 带的上下两部分都支撑在托辊上。电动机通过联轴器、减速器带动传动滚 筒转动，借助于传动滚筒与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。拉紧装 置提供输送带正常运行时所需的张紧力。物料在装料处装载，靠与输送带 之间的摩擦力和输送带一起运动，并在输送带改向处卸载。必要时，可利 用专门的卸料装置在输送带中部的任意点进行卸载。从而形成一套连续运 送物料的流水作业线。 1.3.3 带式输送机的主要特点 带式输送机具备优良的性能：首先是它运行可靠。在许多需要连续运 行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输 送，以及港口内船舶装卸等均采用带式输送机。如在这些场合停机，其损 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 9 - 失是巨大的。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。 带式输送机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使 运行阻力小(约为刮板输送机的 13- 15)，而且对货载的磨损和破碎均 小，生产率高。这些均有利于降低生产成本。 带式输送机的输送线路适应性强又灵活。线路长度根据需要而定短 则几米，长可达 10km 以上。可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面 交通混乱和危险地区的上空。 根据工艺流程的要求，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受 料也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料(如 选煤厂煤仓下的输送机)或沿带式输送机长度方向上的任一点通过均匀给 料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。 带式输送机可以在贮煤场料堆下面的巷道里取料，需要时，还能把各 堆不同的物料进行混合。物料可简单地从输送机头部卸出，也可通过犁式 卸料器或移动卸料车在输送带长度方向的任一点卸料。 带式输送机与其堆料机和取料机相配合，已经成为大规模堆取块状物 料(如煤、矿石等)的唯一有效的方法。 在环保方面，带式输送机工作时噪声小，必要时，带式输送机可被封 闭在机罩里，不致于飘散灰尘污染空气。若在转运站，灰尘可被密封在转 运溜槽里，如与除尘器相连，粉尘还可收集起来。 1.4 主要内容 选择带式输送机作为本次毕业设计的选题，可以补充自己在运输机械 这方面知识的欠缺，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，也为自己 在今后的工作中打下一定的基础。通过这次毕业设计使我们在大学四年来 所学的基本理论和专业知识得到了一次综合运用，也使我们的设计、计算 和绘图能力得到了全面的训练。 本次毕业设计的主要内容包括：带式输送机的工作原理，结构组成， 布置方式；带式输送机各部分的功能与作用，并对主要零部件进行了选型 设计与计算，最终设计出一台小型煤炭带式输送机在煤矿井下进行短距离 转运煤炭。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 10 - 第2章 带式输送机方案设计 2.1 带式输送机的总体设计 2.1.1 总体设计方案的确定 由于生产系统的需要或建筑结构等种种原因，带式输送机有各种各样 的布置方式。带式输送机最基本的布置形式见图 2-1 中的几种形式。 图 2-1 皮带运输机的基本布置形式 本次设计的带式输送机是煤炭从一台带式输送机转运到另外的运输机 上，不承担长距离的运输工作，且不需要倾斜，所需功率较小。故选择水 平布置方式就可以达到要求。而其他布置方式的运输机结构复杂，功率消 耗大，不适合短距离转运。拟设计带式输送机结构示意图如图 2-2 所示。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 11 - 1-头部漏斗；2-机架；3 头部清扫器；4-传动滚筒；5-安全保护装置；6-输送带；7-承载托辊；8- 缓冲托辊；9-导向槽；10-改向托辊；11-拉紧装置；12-尾架；13-空段清扫器；14-回程托辊；15- 中间架；16-电动机；17-液力耦合器；18-制动器；19-减速器；20-联轴器 图 2-2 拟设计皮带运输机结构示意图 2.1.2 设计中的关键问题及解决方法 本次设计首先要根据生产要求的给料和卸料方法确定带式输送机的运 输线路；其次，根据输送物料的性质和工作环境，为选择带速、带宽、摩 擦驱动提供依据；然后根据计算结果合理选用零部件。另外，由于本次设 计的带式输送机工作环境特殊，所以与一般的带式输送机设计存在一些差 别，例如在某些部件的选用上还必须考虑环境因素，符合安全生产的规 定。 2.2 已知原始数据及工作条件 (1) 输送物料：原煤 (2) 物料特性： 1) 粒度：0200 mm 2) 堆积密度r： 3 101 kg/ 3 m 3) 静堆积角a：45 0 4）运行堆积角q：25 0 5) 物料温度： 50 0c (3) 工作环境：煤矿井下 (4) 输送机相关参数： 1) 运距l：10 m 2) 最大输送能力q：320t/h 3) 输送机倾角d：0 0 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 12 - 2.3 输送带运行速度及其宽度的设计 2.3.1 输送带运行速度的设计 带速是带式输送机的重要参数，应遵循以下原则进行选择： (1) 输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。 (2) 较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送 距离愈短，则带速应愈低。 (3) 物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生 条件要求较高的，宜选用较低带速。 (4) 人工配料称重时，带速不应大于 1.25 m/s。 (5) 采用卸料车时，带速一般不宜超过 2.5 m/s；当输送细碎物料或小 块料时，允许带速为 3.15 m/s。 (6) 有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。 (7) 输送成品物件时，带速一般小于 1.25 m/s。 带式输送机的常用带速如表 2-1 所示。 表 2-1 常用带速 序 号 物料特性 物料种类 带宽 b/mm 500,650 800,1000 1200,140 0 1 磨琢性小，品质不会 因粉化而降低 原煤、 砂、泥土 等 0.82.5 1.0 3.15 1.55.0 2 中等磨琢性，中小粒 度(150mm 以下) 矿石、石 渣等 0.82.0 1.02.5 1.04.0 3 磨琢性大，粒度大 (350mm 以下) 矿石、钢 渣等 0.81.6 1.02.5 1.0 3.15 4 磨琢性大,易碎 烧结矿、 焦炭等 0.81.6 0.82.0 0.82.0 5 磨琢性小，品质会因 粉化而降低 谷物、化 肥等 0.82.0 0.82.5 0.8 3.15 根据以上分析，并参见表 2-1，选取带速 v 为 2m/s。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 13 - 2.3.2 输送带宽度的设计 1）已知输送能力，按式（2-1）先计算需要的物料横截面积 s rkv q s 6 . 3 = (2-1) 式中 q输送能力(ht /)； k输送机倾斜系数； v带速(sm/)； r被输送散状物料的堆积密度( 3 /mkg)。 计算过程如下： 已知q=400ht /，v=2sm/,r=110 33 /mkg，由于是水平运输，故 选取1=k。 2 0444. 0 1000216 . 3 320 ms= = 查 dt(a)型带式输送机设计手册 表 3-2 ，初步选择带宽 650mm。 2）按初选带宽计算输送带上最大的物料横截面积 max s 21max sss+= (2-2) () 6 cos 2 331 q l tg lbls-+= (2-3) ()() - - +=llsin 2 cos 2 33 32 lblb ls (2-4) 式中 b输送带可用宽度(m )；按以下原则取值： mb2时，05. 09 . 0-=bb m mb2时，25. 0-=bb m ； 3 l 中间辊长度)(m ；对于一辊或二辊的托辊组，0 3 =l； q物料的运行堆积角)(0； l托辊组的槽角)(0。 计算过程如下： 查 dt(a)型带式输送机设计手册 表 1-8 和表 1-9，当带宽为 650mm 时，初选 35 0槽型托辊组作为承载托辊，托辊直径为 89mm，长度为 250mm；平行下托辊作为回程托辊。上托辊间距 o a =1200mm，下托辊间距 u a =3000mm。 mb67. 005. 08 . 09 . 0=-= () 2 0 2 0 1 02743. 0 6 25 35cos25. 067. 025. 0m tg s=-+= 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 14 - ()() 200 2 05083. 035sin 2 25. 067. 0 35cos 2 25. 067. 0 25. 0ms= - - += 2 21max 0783. 007826. 005083. 002743. 0msss=+=+= 通过比较s和 max s，显然 max ss ，带宽为 650mm 的输送带能够满足 设计要求。 3）输送带宽度的核算 输送大块散状物料的输送机，需要按以下公式进行核算： 2002+ ab (2-5) 式中 a最大粒度 (mm)； 计算过程如下： 6002002002=+b 故所选的输送带宽度满足要求，最终确定选用带宽为 650mm。 2.4 传动滚轮所需圆周驱动力的计算 2.4.1 计算公式 对于机长 l80m 的输送机，其传动滚筒上所需的圆周驱动力 u f 为输 送机所有阻力之和，即 stssnhu ffffff+= 21 。 （2-6） 式中 h f 主要阻力 (n)； n f 附加阻力 (n)； 1s f 特种主要阻力 (n)； 2s f特种附加阻力 (n)； st f倾斜阻力 (n)； 2.4.2 主要阻力计算 输送机的主要阻力 h f 是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托 辊旋转所产生阻力的总和。 ()dcos2c gbruroh qqqqflgf+= （2-7） 式中 f 模拟摩擦系数； l输送机长度(头尾滚筒中心距) (m)； kg8 . 8qb=； g 重力加速度( 22 /10/81 . 9 smsmg=)； ro q承载分支托辊组每米长度旋转部分重量 (kg/m)； （ o ro a g q 1 =， 其中 1 g 承载分支每组托辊旋转部分质量 kg o a 承载分支托辊间距 m ） 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 15 - ru q回程分支托辊组每米长度旋转部分重量 (kg/m)； （ u ru a g q 2 =，其中 2 g 回程分支每组托辊旋转部分的质量 kg u a 回程分支托辊间距 m ） b q 每米长度输送带质量 (kg/m)； （见 5.1.4） g q 每米长度输送物料质量 (kg/m)； （ v q qg 6 . 3 =） d输送机倾角 ( 0)。 输送机的模拟摩擦系数 f 如表 2- 2 所示。 表 2- 2 模拟摩擦系数f(推荐值) 安装状况 工作条件 f 水平、向上倾 斜及向下倾斜 的电动工况 工作环境良好，制造、安装良好，带速低，物 料内摩擦系数较小 0.020 按标准设计，制造、调整好，物料内摩擦系数 中等 0.022 多尘，低温，过载，高带速，安装不良，托辊 质量差，物料内摩擦大 0.0230.03 向下倾斜 设计、制造正常，处于发电工况时 0.0120.016 根据表 2-2，选取模拟摩擦系数 f =0.022。 查 dt(a)型带式输送机设计手册 表 3-7，可知 1 g =6.45kg, 2 g =5.79kg。 计算过程如下： kgqg44.44 26 . 3 320 = = mkgqro/38. 5 2 . 1 45 . 6 = mkgqru/93. 1 3 79. 5 = ()nfh3 .3260cos44.448 . 8238. 593. 181. 910022. 02 0 =+= 2.4.3 附加阻力的计算 输送机附加阻力 n f 包括加料段物料加速和输送带间的惯性阻力及摩 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 16 - 擦阻力，输送带绕过滚筒的弯曲阻力和除传动滚筒外的改向滚筒轴承阻 力。可用式（2-8）进行简单计算。 () hn fcf1-= (2-8) 式中c与机长有关的系数（取c=2.2）； 计算过程如下： ()nfn6 .3913 .32612 . 2=-= 2.4.4 主要特征阻力的计算 主要特种阻力 1s f 包括托辊前倾的摩擦阻力和被输送物料与导料槽栏 板间的摩擦力两部分。由于本次毕业设计不包含前倾托辊及导料槽，故 1s f =0。 2.4.5 附加特征阻力的计算 附加特种阻力 2s f包括输送带清扫器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部 分。本次设计不包含卸料器，只安装两个头部清扫器和一个空段清扫器。 按式（2-9）和式（2-10）进行计算。 rs nff= 2 （2-9） m=pafr （2-10） 式中 r f 清扫器的摩擦阻力 （n）； n清扫器的个数（包括头部清扫器和空段清扫器）； a一个清扫器和输送带接触面积 （ 2 m ） p清扫器和输送带间的压力 （ 2 /mn），一般取为 4 103 4 1010 2 /mn ； m清扫器和输送带间的摩擦系数，一般取 0.50.7。 查表 2-3 得 a=0.007m 2 ，取 p= 4 1010n/m 2 ，取m=0.6，将数据带入 式（2-10）中，可得nfr4206 . 01010007. 0 4 = 一个空段清扫器相当于 1.5 个头部清扫器。 ()nfs14704205 . 12 2 =+= 清扫器与输送带的接触面积如表 2-3 所示。 表 2-3 清扫器与输送带的接触面积 带宽 b/mm 清扫器与输送带接触面积 a/m 2 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 17 - 头部清扫器 空段清扫器 500 0.005 0.008 650 0.007 0.01 800 0.008 0.012 1000 0.01 0.015 1200 0.012 0.018 1400 0.014 0.021 2.4.6 倾斜阻力的计算 倾斜阻力按式（2-11）进行计算。 hgqf gst = （2-11） 式中 h 输送机提升高度 （m）； 由于本次设计的是水平皮带运输机，故h =0。 0= st f 则最后可以确定传动滚筒上所需圆周驱动力 nfu2188014706 .3913 .326=+= 2.4.7 传动滚筒最大扭矩的计算 单滚筒驱动时，传动滚筒的最大扭矩 max m按式(2-24)进行计算。 2000 max df m u = (2-24) 式中 d传动滚筒直径 （mm） ； 查 dt(a)型带式输送机设计手册 表 1-6，初选传动滚筒的直径为 630mm。 计算过程如下： mknmnm= =69. 022.689 2000 6302188 max 2.5 传动功率的计算 2.5.1 传动滚筒轴功率的计算 传动滚筒轴 a p 功率按式（2-12）进行计算。 1000 vf p u a = （2-12） 计算过程如下： 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 18 - kwpa38. 4 1000 22188 = = 2.5.2 传动滚筒轴的设计与计算 （1） 求轴上的转矩t 初选传动滚筒的直径为 630mm，则其工作转速 w n 为： min/60 63. 014. 3 26060 r d v nw = p 已知kwpa38. 4=，min/60rnw=，则转矩 t 为： mn n p t w a =94.688 60 38. 4 95509550 （2） 选择轴的材料 该轴无特殊要求，选用 45 钢调质处理，查表得 ab mp640=s。 （3） 估算轴的最小直径 3 n p cd （2-13） 式中 p 轴传递的功率 （kw）； n轴的转速 （min/r）； 按扭转强度估算输入端联轴器处的最小轴径。按 45 钢，取 110=c。 计算过程如下： mmd46 60 38. 4 1103= 轴的直径只是初定，最后还得根据带式运输机设计手册进行 确定。 （4）传动滚筒轴的结构设计 1）拟定轴上的零件方案如图 2-3 所示，现选用下图 2-3 的装配方 案。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 19 - 图 2-3 传动滚筒轴图 2）根据带式运输机传动滚筒的带宽度和滚筒的直径和前面算的的轴 的直径综合确定轴的直径和各段长度如图 2-4 所示。 图 2-4 传动滚筒轴尺寸图 3) 轴上零件的周向定位联轴器与轴的定位均采用平键联结，滚动轴 承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。滚筒和轴的周向固定采用膨套固定。 4) 确定轴上圆角和倒角尺寸 取周端倒角为2 45 o ，各轴肩处的圆角半径为 r2。 2.5.3 电动机功率的计算 电动机功率 m p 按式（2-15）进行计算。 “ hhh = a m p p （2-15） 21 hhh= （2-16） 式中 h 传动效率，一般在 0.850.95 之间选取； 1 h联轴器效率，98 . 0 1 =h； 2 h减速器传动效率,按每级齿轮传动效率为 0.98 进行计 算； （二级减速器 2 h=0.980.98=0.96） h电压降系数，一般取 0.900.95； 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 20 - “ h多电机功率不平衡系数，单电机驱动 1“=h； 计算过程如下： 9408 . 0 96 . 0 98 . 0 =h kwpm89. 4 195. 09408. 0 38. 4 = = 2.6 输送带张力的计算及拉紧装置拉紧力的计算 输送带张力（如图 2-8 所示）在整个长度上是变化的，影响因素很 多，为保证皮带运输机正常运行，输送带张力必须满足以下两个条件： （1）在任何负载情况下，作用在输送带上的张力应使得全部传动滚 筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上，而输送带与滚筒间应保证不打 滑； （2）作用在输送带上的张力应足够大，使输送带在两组托辊间的垂 度小于一定值。 图 2-8 作用于输送带上的张力 2.6.1 输送带不打滑条件的校核 为保证输送带工作时不打滑，需在回程带上保持最小张力 min2 f满足式 （2-17）的要求。 1 1 maxmin2 - mj e ff u （2-17） 式中 maxu f输送机满载启动或制动时出现的最大圆周驱动力 （启动时 uau fkf= max ,启动系数 3 . 1= a k1.7） ； m传动滚筒与输送带之间的摩擦系数； j输送带在传动滚筒上的围包角 （rad） ； mj e欧拉系数； 传动滚筒与输送带间的摩擦系数如表 2-4 所示。 表 2-4 传动滚筒与输送带间的摩擦系数 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 21 - 计算过程如下：查表 2-4 得 m=0.20 取5 . 1= a k ,m=0.20 ,j=200 0 ,mj e=2.01 nfu328221885 . 1 max = nf3250 101. 2 1 3282 min2 - 2.6.2 输送带下垂度校核 为了限制输送带在两组托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的 最小张力 min f需按式（2-18）和（2-19）进行验算。 承载分支 () adm gbo a h gqqa f + 8 min （2-18） 回程分支 adm bu a h gqa f 8 min （2-19） 式中 adm a h 允许最大下垂度，一般01. 0； 计算过程如下： 取 adm a h =0.01，2 . 1= o a, 3= u a 承载分支 () nf 4 . 7828 01. 08 81. 9 4 . 448 . 82 . 1 min = + 回程分支 nf3 .3237 01. 08 81. 98 . 83 min = 2.6.3 特性点张力计算 为了确定拉紧装置的拉紧力，需对某些特性张力点（如图 2-9 所示） 进行计算。 工作条件 m 光面滚筒 胶面滚筒 清洁干燥 0.250.03 0.40 环境潮湿 0.100.15 0.250.35 潮湿粘污 0.05 0.20 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 22 - 图 2-9 特性张力点分布图 计算公式： 承载段运行阻力 ()()glqqlwqqqf bgzrobg ddsincos 21 += - （2-20） 特性点 2 张力 2112- +=fff （2-21） 特性点 3 张力 2 3 fkf= （2-22） 式中 z w 槽型托辊组的阻力系数，取 0.04； k 改向滚筒阻力系数；当改向滚筒的围包角 0 180=j， k =1.04； 计算过程如下： ()nf23081. 90104. 01038. 58 . 84 .44 21 =+= - 因为承载分支最小张力nf 4 . 7828 min ，取nf 4 . 7828 2 = nf 4 . 80582304 .7828 1 =+= nf7 .8380 4 . 805804. 1 3 = 2.6.4 拉紧装置拉紧力的计算 拉紧装置的拉紧力 0 f 可按式（2-23）进行计算。 10+ += ii fff （2-23） 式中 i f 拉紧滚筒趋入点张力 （n） ； 1+i f拉紧滚筒奔离点张力 （n） 。 由于本次设计中改向滚筒即为拉紧滚筒，故 i f = 2 f ， 1+i f= 3 f 。 计算过程如下： knnf44.16 7 . 8380 4 . 8058 0 =+= 2.7 本章小结 本章主要介绍了带式输送机的总体结构，工作原理，以及对带式输送 机的主要部件进的计算过程，至此带式输送机的计算过程基本完成。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 23 - 第3章 驱动装置的设计 3.1 驱动装置的设计 驱动装置是带式输送机的动力传递机构。一般由电动机、联轴器、减 速器和传动滚筒组成。 根据不同的使用条件和工作要求，带式输送机的驱动方式可分为单电 机驱动、多电机驱动、单滚筒驱动、双滚筒驱动和多滚筒驱动几种。 本次设计由于是小型带式输送机的设计，功率不大，故采用单电机单 滚筒驱动方式。 3.2 电动机的设计 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。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。 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 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，而效率低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也 低。 由于本次设计的带式输送机要用于煤矿井下，所以电动机必须具备防 爆性能。 根据 2.5.3 电动机功率的计算得kwpm896. 4=，故选用型号为 yb2- 132s-4 矿用防爆电动机。其主要技术参数参见表 3-1。 表 3-1 yb2-132-4 矿用防爆电机主要技术参数 额定功率 5.5kw 额定转矩 2.2mkn 额定转速 1500min/r 同步转速 1500min/r 额定电压 380v 额定频率 50 z h 效率 87 输出轴直径 38mm 3.3 减速器的设计 初选传动滚筒的直径为 630mm，则其工作转速 w n 为： 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 24 - min/60 63. 014. 3 26060 r d v nw = p 而电动机、减速器和传动滚筒之间都采用的是联轴器，故传动比都是 1。 已知电动机的额定转速 m n 为 1500min/r，则电动机与滚筒之间的总 传动比i为： 25 60 1500 = w m n n i 故选用dcy二级展开式中硬齿面圆柱齿轮减速器（如图3-1所示） ，型 号为dcy-160-20-s(参见jb/t8853-2001)。其主要技术参数参见表3- 2。 表 3-2 dcy 减速器主要技术参数 公称输入转速 1 n 1500min/r 公称输入转速 2 n 60min/r 公称输入功率 1 p 4.783kw 公称传动比i 25 输入轴直径 1 d 40mm 输出轴直径 2 d 70mm 低速级中心距 160mm 装配形式 图 3-1 二级圆柱齿轮减速器展开简图 3.4 联轴器的设计 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。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 25 - 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为无弹性 元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。 选用联轴器时，首先根据使用要求和工作条件确定合适的类型；再按 转矩、轴径和转速选择联轴器的尺寸；必要时校核其薄弱件的承载能力。 本次设计中，在电动机与减速器之间选用 lm5 型梅花形弹性联轴器， 在减速器与传动滚筒之间选用 lz6 型弹性柱销齿式联轴器（查简明机械 零件设计手册 ） 。 3.5 本章小结 本章主要对带式输送机的电动机，减速器以及联轴器进行了设计。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 26 - 第4章 带式输送机结构设计 4.1 输送带 4.1.1 输送带基本知识 输送带是带式输送机中的牵引构件和承载构件，它不仅要有承载能 力，还要有足够的抗拉强度。 输送带有带芯和覆盖层组成，其中覆盖层又分为上覆盖胶、边条胶和 下覆盖胶。输送机的带芯主要是有各种织物（棉织物，各种化纤织物以及 混纺织物等）或钢丝绳构成。它们是输送带的骨干层，几乎承载输送带工 作时的全部负载。因此，带芯材料必须有一定的强度和刚度。覆盖胶用来 保护中间带芯不受机械损伤以及周围有害介质的影响。上覆盖胶层一般较 厚，这是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损。下 覆胶层是输送带与支撑托辊接触的一面，主要承受压力，为了减少输送带 沿托辊运行时的压陷阻力，下覆盖胶的厚度一般较薄。侧边覆盖胶的作用 是当输送带发生跑偏使侧面与机架相碰时，保护带芯不受机械损伤。 输送带是带式输送机中最昂贵、耐久性最差的部件。在运转过程中， 输送带受到各种不同性质和大小的载荷作用，处在极复杂的应力状态下。 输送带最典型的损坏形式有：工作面层和边缘磨损；受大块矿岩冲击作用 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；在工作环境影响下，引起强度指标降低和老化等等。计算表明，输送