皮带拉力验算全解

1、4.设计参数本系统设计的基本参数为：输送机的额定输送能力为Q=600T/H,运行速度为V=3.15M/S，输送机长度L=1300M的DTL型钢丝绳芯带式输 送机的结构设计。4.1根据实际输送量计算带宽选取输送带带宽13考虑采区上山的工作条件，为保证给定的运输能力，输送带上必需具有的最大堆积横截面积(4-1 )Q3.6 yK式中Q输送量，（t/h）;Y物料松散密度,（t/m5），见表4-1，本设计取0.9 105 =900kg/m5 ;V运行速度，（m/s ）;k 倾角系数，见表4-218，选倾角为14表4-1各种散状物料的特性Q3.6 yK6003.6 900 4 0.91二 0.051m物料

2、名称松散密度x103kg/m3安息角运行方向最大倾斜角原煤0.8 1.050°18°20°表4-2倾角系数输送 机倾 角P m68101214161820倾角 系数K0.980.970.950.930.910.890.850.81则最大堆积横截面积F物料的动堆积角一般是安息角的50%70%，由原煤的安息角为 50(由表4-1查取)，所以动堆积角- 25 30，本设计取- 30 ，选取 输送机的承载托辊槽角为 35。由表三选出带宽为800mm的输送带上所以允许物料堆积的横截面积为0.07898m2，见表4-3所示，此值大于计算所需的堆积横截面积，据此选用宽度为100

3、0mm的输送带能满足需要。表4-3平形和三节托辊槽形输送带上最大截面积F( m2)带宽B(mm)堆积角9槽角入35800300.0798查表4-418，带宽为1000mm的输送带，能适用于运送最大块度为300mm的原煤。表4-4部分带宽适用的最大块度（m）带宽0.50.650.811.21.4最大块 度0.10.150.20.30.350.35胶带宽度的计算13QK a? y?V ?K(4-2 )式中 B带宽，（m ）;K a货载断面系数，它与带面上的物料动堆积角有关，见 表 4-5 20。表4-5 货载断面系数动堆积角102002503035K a槽形316385422458496平形671

4、35172209247则胶带宽度B600： 0.7125m1 458 0.9 3.15 0.91考虑矿井的增产的能力，货载块度及胶带的性能，选用带宽为1000mm的胶带合适。胶带宽度算出后选择标准宽度应进行块度校核见表4-618对于原煤：B > 2 Amax200 =2*300+300=900可见所选带宽合适表4-6各种带宽适用的最大块度(mm )带宽5006508001000最大块度100150200300输送能力的验算12Qmax =3.6 V F K= 3.6 900 0.0798 0.91 ： 930.28t/hQmax >Q >600t/h满足输送量的要求,通过计算

5、,验证了所选带宽合适4.2运行阻力1.主要阻力Wzhu 13式中航二(q 2qd)cosB qg qg L g ，(4-3 )q单位长度输送带上装运的物料量,(kg/m )；qd单位长度输送带的质量，(kg/m ),见表4-7 ；qg重段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，(kg/m );q；空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，(kg/m );L输送机长度，(m )；g重力加速度， (m/s )，取g =9.8m/s ;w输送带在托辊上运行的阻力系数，见表4-8 ;B输送机的工作倾角1 = 14其中，W由表4-8选取w = 0.030，由表4-9可以选用3150s型矿用阻燃输送带且qd =

6、33.3kg/m。单位长度输送带上装运的物料量qq 一 3.6 V 3.6 4600=41.67kg/s(4-4)重段、空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量qg、qg如下:mg = 14 =ll.7kg/m丨 1.2(4-5)qgmg124kg/m丨3(4-6)式中 丨'一一重段托辊组的间距，（m ）,见表4-91;mg 重段托辊组旋转部分的质量，（kg ）,见表4-101；m；空段托辊组旋转部分的质量，（kg ）,见表4-101；丨空段托辊组的间距， （m ）,见表4-10。则运行阻力WZhuWzhu =(q 2qd)cosB qg qg L g 二(41.67 2 33.3)co

7、s1411.7 4 800 9.8 0.030 = 28401.32N表4-7 输送带质量输送带强度Gx , N/mm3150钢绳直径，mm7.6上下覆盖胶厚，mm8.7+8.7带宽B mm800输送带每米质量qd(kg/m)33.3表4-8阻力系数w机型水平及上运型工作条件室内清洁 干燥，设备 质量良好湿度正常，灰 尘不大,设备质量一般灰尘较多,输送摩 擦较大的物料，设备质量较差湿度大，尘大，寒 冷,使用条件恶劣，设备质量较差阻力系数w0.0200.0250.0300.04表4-9上托辊间距物料密度x105(kg/m5)带宽B/mm<1.6500650800100012001400间距

8、120012001200表4-10 托辊转动部分质量托辊型式带宽B/mm80010001200托辊质量mg、mg上托辊铸铁座142225下托辊铸铁座121720上托辊间距l(m)上托辊转动部分质量q；, kg/m1.211.718.420.8下托辊间距l“(m)下托辊转动部分质量q；： kg/m345.76.72附加阻力Wfu对于长距离的带式输送机- 80 m，附加阻力明显小于主要阻力，采用将主要阻力乘一个大于1的系数C来计入附加阻力的计算，以简化运行阻力的计算，见表4-11 14。表4-11计入附加阻力的系数C值L,(m)100150200300400500600700800C1.781.5

9、81.451.311.251.201.171.141.123.主要特种阻力Wt1主要特种阻力包括：由于槽形托辊的两侧辊向前倾斜引起的摩擦阻力Wb1 ;在输送带的重段沿线设有导料拦板时，物料与拦板之间的摩擦 阻力W)2。托辊前倾的摩擦阻力Wb1Wb1 =Cca。比 Lq(q qo) g cos ： sin ；(4-7 )式中Ccao槽形系数，取0-4 ；%承载托辊与输送带间的摩擦系数，血=0.3 0.4，取0.3 ;Lq 装有前倾托辊的区段长度，(m)；&侧辊轴线相对于与输送带纵轴线垂直的平面的前倾角，取£=123 。贝UWb1 二 Go 淹 Lq(q q。) g cos ：

10、sin ；= 0.4 0.3 800 (41.67 33.3) 9.8 cos14 sin 1 23= 1652.06N由于不设裙板， Wb2 "主要特种阻力WT14. 附加特种阻力Wt2清扫器的摩擦阻力Wsao包括头部和尾部摩擦阻力之和，其中头部约为（700 1000 ）B，尾部约为 200B，所以 Wsao为Wsao 二 1000B = 1000 0.8 = 800 N（ 4-9）犁式卸料器的摩擦阻力Wl?xWB K.（4-10）式中B输送带宽,（m）；Ka 犁式卸料器的阻力系数，一般为 1500N/m ；W.=B K. =1*1500=1500N（4-11）附加特种阻力等于清扫

11、器和犁式卸料器的摩擦阻力之和即：Wt2 =Wsao W.x（4-12）=800+1500=2300N5. 倾斜阻力Wxie倾斜阻力是在倾斜安装的输送机上，物料提升上运要克服的重力即：(4-13)Wxie =qHg =qLgsin，41.67 800 9.8 sin14 =79034.14N4.3牵引力及运行功率驱动滚筒上所需的牵引力Fu是所有运行阻力之和Fu 二 Wzhu Wfu W" Wt2 Wxie（ 4-14）= C（q 2q°） qg qg L g qHgWt2=1.12*28401.32+79034.14+1652.06+2300=114795.67N带式输送机所

12、需运行功率p0带式输送机驱动滚筒上所需的运行功率，取决于牵引力和输送带的速度，即卩P0=Fu V=114795.67*4=459KW（ 4-15）电动机功率 Pm二心K2 P0（ 4-16）式中Pm 电动机功率，（KW）；K1 电动机功率系数，采用鼠笼型电动机时，多机驱动K1 =1.251.4，取 K1 =1.3 ；K2 电动机起动方式系数，一般选取为1 ；F0 传动滚筒轴功率，（KW）。则电动机功率为：Pm 二 K1 K2 P0=596.7KW（ 4-17）根据电动机所需功率选取两台功率为315KW的YB2355L2-4型鼠笼式隔爆电动机。4.4输送带张力计算本设计输送机的工作系统如图4-1

13、所示。图4-1 输送机工作系统图限制输送带下垂度的最小张力承载分支:.2 2c (lg (qo+qlg (41.67 + 33.3)x1.2 =<9.8S min -亠 8 0.02 1.28max(4-18)= 5510.3N式中y max输送带最大允许垂度，取ymax = 0.°2。回程分支Sm宁=»=6118.88N(4-19)式中ymax输送带最大允许垂度，取ymax =0.02。输送带工作时不打滑需保持的最小张力m”"S2min - F(4-20)由于采用双滚筒驱动假设1滚筒用足，按照1:1分配，每个传动滚筒受到最大的力的一半。Fumax 二艮 K

14、2_ 114495.68 1.5“ 2(4-21)= 85871.47NS5 =S2min 昌04200.61 X 25/. _ 1 = 57291.47N(4-22 )e ' ' 180S4 =1.05S5 =60156.04(4-23 )S3 = S4 F 2 -q0Hg(4-24 )式中F2 下分支运行阻力，(N)。F2 =(q qg) 3 L g cos p(4-25 )-(33.3 4) 0.03 800 9.8 cos14 = 8512.37 N则 S3 =S4 F2-q0Hg =60156.04 8512.37 -33.3 800 9.8 sin14= 5509.

15、38 ： 6118.88N所以令S3 =6118.88N来确定各点张力。S4 二 S3 q0Hg-F2 = 6118.88 33.3 800 9.8 sin 14( 4-23)60765.54 NS5 二 57871.95S2 =1.05 S3 =6424.825510.3N满足条件。Smax =Fu Ss =114495.6857871.95 =172367.55N其中S6、S7、S8、S9为增面滚筒的张力点，张力损失忽略不计。4.5输送带强度验算选用的3150S型阻燃输送带的拉断强度为3150S/MM,带宽为1000MM安全系数为:G B18m 二=3150*1000/172367.55=

16、18.2S max(4-26 )由于输送带是钢丝绳芯，其安全系数为10，即所选带型合适，满足张力要求。4.6滚筒直径的确定根据经验公式弓15 200(4-27 )其中D 滚筒直径,( mm)；d钢丝绳直径 ,(mm)。D -150 9.18 亠 1377mm所以选D =1400mm的包胶滚筒。通过表格4-13如下：4-13钢丝绳芯胶带用滚筒直径胶带强 度N/mm65012501600 200025003000 3500滚筒直径mm800100012501400钢绳直径mm4.56.758.19.18再次验证直径为1400mm的传动滚筒合适。滚筒长度 R 二 B (100 200)mm=1000

17、+150=1150mm4.7 驱动装置的选型及计算驱动装置的作用是将电动机的动力传递给输送带，并带动它运行。它是由安装在驱动架上的 YB 系列鼠笼型电机、液力偶合器、减速器、ZL 型弹性柱销齿式联轴器、制动器等组成。4.7.1 电动机的选型带式输送机常用的电动机，有鼠笼式、绕线式异步电动机。本设计 为井下运输，有防爆的要求所以采用矿用隔爆电动机，通过式（4-17 ）计算，本设计选用 YB 系列鼠笼式电动机，其型号为 YB2355l2-44.7.2 液力偶合器的选型1. 液力偶合器的优点液力偶合器， 置于驱动装置和带式输送机的减速器之间， 它具有一 般联轴器所没有的功能， 将变速调节、 力矩转换

18、和制动三者功能集于一 身，而且还具有软启动和过载保护功能。带式输送机使用液力偶合器的好处是：. 改善启动特性。带式输送机在启动时需要大的启动力矩来克服 系统的静阻力矩和获得系统的加速度。 带式输送机启动是拉力很大， 往 往超过允许输送带拉力。为此希望启动是缓慢加速，减少压力。使用液力偶合器便可通过对工作腔延时充液，是转速缓慢上升(2).带式输送机在满载时启动，可利用电动机的启动力矩。.过载保护可靠。当带式输送机因装料过多或被物料卡死而不能 运转时，液力偶合器便发生打滑。电动机虽正常运转，但带式输送机已 停止工作，液力偶合器转差率增大， 液力油温升高后，会使易熔塞熔化， 使液力偶合器和电动机永远

19、空转，为了防止液力油喷出而发生火灾事 故，井下一律使用阻燃液力油。.节约能耗。使用液力偶合器后，可选电动机的安装功率接近带 式输送机所需功率。.可以通过液力偶合器的油量是中间摩擦时和多驱动式带式输送 机的各电动机功率平衡。(6).中间摩擦式带式输送机为多点驱动工作方式。各电动机按顺序 启动必须配有液力偶合器，否则会烧毁电动机。.使用调速液力偶合器可实现无极调速，以减轻振动14。2. 液力偶合器的选型根据电动机的输入转速和传递功率本设计选用YOX 口 650型液力偶合器，其主要参数见表4-14 表4-14 YOX II 650型液力偶合器主要参数输入传递功启动充油量，L转动惯量kg型号转速r/m

20、in率范围KW系数40%80%主动件从动 件80%充油量YOX 口6501500260 4801.3 1.725482.306.51.80效率输入轴孔mm输出轴孔mm重量外形尺寸mmd1 maxL1 maxd 2maxL2 maxkgDL0.96130210130210191760556减速器的选型带式输送机用的减速器，有圆柱齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮减速器的传动效率高， 但是它要求电动机轴与输送机垂直， 驱动装置占地宽度大，所以本设计采用圆锥-圆柱齿轮减速器，因为这种减速器具有承载能力大、传递效率高、噪声低、体积小、寿命长，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置，小驱动装置的宽度。

21、使电动机与输送机平行布置，以减1.总传动比的确定传动滚筒的角速度ghuanV'chuan _r0.7=5.71rad/s(4-28 )其中 V 带速，（m/s）;r传动滚筒的半径，（m ）电动机轴的角速度2 3.14 148060:155rad/s(4-29 )其中 n电动机轴的转数,(rad );(4-30 )总传动比i =一二 155 =27.15chua n5.712.确定减速器的规格按公称功率值确定减速器的公称中心距P N 2 f(4-31 )其中Pn 减速器公称输入功率，(kw ),通过查表 4-15 1选出许用功率Pn在n1 =1500r/min时为910KW，本设计预选S

22、EW3KC500N 减速机P2被传动机械所需功率，(KW )；f工况系数，如表4-16,因为所受载荷为重型冲击载荷，每天连续工作，应增加10%PN - P2f - 2.2 280.35 616.77KW表4-15 SEW 减速器公称输入功率Pn公称传动比公称转速r/mi n公称中心距 a / mm输出n1输入n1500公称输入功率Pn28150054900表4-16 工况系数f原料机每天工作时间/h载何种类平稳载何中等冲击载荷重冲击载荷电机、涡轮机>10 241.251.52.03. 验算启动转矩卫！2.59550Pn（4-32 ）式中Tk启动转矩或最大转矩，（N/m ） , Tk =2

23、.2 Tn ；Tn电动机的额定转矩，（N/m ）。Tn二 2033N mcllPn9.55江315"03=9.55nN1480Tk =22 TN =2.2 2033 =4066N mTk片K 12.59550Pn4066 1500910 9550= 0.702 乞 2.54. 验算热效应当减速器不附加外冷却装置时应满足(4-33 )式中 Pci 减速器热功率;fw环境温度系数，如表14-17A功率利用系数，如表4-18 P2t 乞 PC1 fw fa = 366 0.85 0.96 =312.7因为P2t =280.35乞3127符合要求。所以选用SEW3KC500N型减速器。表4-

24、17环境温度系数fw冷却方式减速器不附加外冷却装置环境温度40每小时载荷率100%0.85表4-18 功率利用系数fA型式利用率氏X100%Pn100%80%60%40%SEW1.00.960.890.79联轴器的选型联轴器可以分为刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器包括凸缘联轴器其特点为结构简单，成本低，无补偿性能，不能缓冲减振，对两轴安装精度较高，适用于振动很小的工况条件，连接中、高速和刚性不大19的且要求对中性较高的两轴。挠性联轴器包括鼓形齿式， 齿式，轮胎式，梅花形弹性，弹性套柱销，弹性柱销齿式联轴器等等。其中弹性柱销齿 式联轴器的特点是结构简单，维修方便，寿命长，传动转矩大，具有一 定

25、补偿的两轴相对位移和一般减振性能，可部分代替齿式联轴器， 适用于连接同轴线的大，中功率，振动性能较大的传动。本设计选用弹性柱 销齿式联轴器，其主要参数见表 4-19西所示。型号公称转矩许用转速轴孔直径轴孔长度转动惯Tn (N m)n r/mind1d2YJ1量(kg m2)ZL13100000150019035228212.286SDB5152188表4-19 ZL13弹性柱销齿式联轴器主要参数Di345重量kg459.670制动器的选型及计算表4-20般起动与制动要求输送起动加最起动时间大t(s)要求避免的故障及情况机特速度占 八、a(m/s2)Fq上运F起动时间过短，起动过快，输送采用的F

26、q <1.2 ,同时要求(满:0.1 0.31 : 2 6 20F载)Q ' 1 .0，以免输送机带F动不了物料提升，反而往下滑行上运制动减勺0 20制输送机的有载制动时间输送速度动时间比短，在制动过程的初始阶（满较短，机段不应该立即上闸，以免载）器倾角B制动过猛，会引起：（1）:0.1 0.3越大，料输送机喘振，设备运转不越多，t则稳定；（2）传动滚筒处，越短，空输送带打滑；（3）零件破载制动时坏的t较长1. 一般起动与制动要求本设计为上运输送机其制动要求如表4-20 1所示制动器按工作状态分为常开式和常闭式，常闭式即靠弹簧或重力使其经常处于抱闸状态， 机械设备工作时松闸。 常

27、开式制动器常处于松 闸状态，抱闸时需要施加外力。由于本设计为长距离、高强度输送机其带速与张力都比较大，因此在设计中对起动与制动必须考虑惯性问题， 其目的是要求在各种条件下起动和制动平稳，而不致发生故障。本设计预选常开式中电力液压块式制动器。2惯性力（动负荷）的计算起动与制动总惯性力包括移动部分惯性力Zma和转动部分惯性力 Ej £r 两部分。.移动部分惯性力F ；=(q q 2qo) L 丫(4-34 )433059 N12(4-35 )Fa1低速轴滚筒惯性力，（N）；F ；2低速轴联轴器惯性力，（N）；Fa'3转换到低速轴的高速轴转动部分惯性力，(N )。.低速轴滚筒惯性力

28、2Fa； = (GD2)a =(2 9404 70180450) 930N4gr12(4-36 ).低速轴联轴器惯性力Fa2a 二 2 任286 竽今 +.184江9.8汉0.712(4-37).转换到低速轴的高速轴转动部分惯性力包括电动机、液力偶合器、制动器和转换到高速轴上的减速器的惯= (41.67 11.7433.3 2) 800式中 Fa'移动部分惯性力，（N ）；t起动或制动时间，t =12s。.转动部分惯性力Fa =Fa；F a2 Fa3 222.18N性力a3' (GD2) a i24g r2= 288N(4-38 )式中A各滚筒半径，（m）;式中 Fa转动部分惯

29、性力，（N ）；刀(GD2)各转动部分飞轮矩之和，(N m2 );i传动比。总的惯性力Fa =Fa Fa 二 34281.18N(4-39 )转换到高速轴上的惯性力矩为:Fa-二 911.74N(4-40)式中 Ma 高速轴上的惯性力矩，n减速器效率，取n = 0.94所以本设计选用YWZ100/18制动器，其结构如图4-2所示。rlnT.1_.图4-2制动器结构4.8拉紧力计算拉紧的作用是使输送带具有足够的张力，以保证驱动装置所传递的摩擦牵引力和限定的输送带垂度21。1. 拉紧力H =S2 S3 =19266.87 18349.4-37616.27N（ 4-41）2. 拉紧行程拉紧行程 乩应

30、根据输送机的长度及输送带的类型而定，拉紧行程AL等于工作行程 山与安装行程 亠2之和，即丄一丄1一丄2工作行程 亠1主要考虑输送带工作一段时间后产生的蠕变量和由于接头 及其它损坏使输送带截短量。乩1决定于输送带的类型和输送带长度，即L=K L（4-2 ）式中L输送机的总长度，（m）;K输送带工作时的伸长系数，见表4-21 21。表4-2输送带工作时的伸长系数K1输送带长度L, m2合成纤维输送带3钢丝绳芯输送带4<3005 0.026 0.0027301 5008 0.029 0.00210501 1000110.0015120.001724L 二 K L =0.0015*1300*2=3.9M安全行程 亠2是为了搭接输送带和修理驱动装置等时所需要的长度即即总的拉紧行程为.丄一丄1 *L2=3.9+2