大倾角上运带式输送机的设计选型

1、毕业设计张星晃机械设计及其自动化 学号：扉 页姓名：张星晃 学号：专业年级：机械制造及其自动化层次：专升本设计（论文）题目：大倾角上运带式输送机选型设计指导老师： 摘 要根据毕业设计任务书的要求，本毕业设计分为带式输送机的带速选择，带宽选择，输送能力计算，拖动电机的功率选择，减速器的选择，各种带式输送机保护的选择，输送机张力计算，输送带的选择，各辅助设备的选型计算，电控设备的选型计算，各部件的选择等几个部分。在本毕业设计中，拖动减速器的选择采用了目前国际上比较先进的CST可传输控制系统，通过此控制设备可以对输送带、拖动电动机实现保护，同时，在多驱动系统中CST可传输控制系统可以更便捷的实现功率

2、平衡，虽然初期投资较高，但良好的性价比依然是我所选择此传动设备的充分理由，该传动设备还可以实现轻载启动，避免了带载启动对电网造成的冲击和胶带“打带现象”对设备的损坏。在此次设计中，选用胶带的保护更加齐全，可以对设备实现完备的保护，避免设备损坏。关键词：CST、胶带保护ABSTRACT According to requirement of assignment certificate graduates, Notebook graduates and design divid into the belt and transport the machine take quickly to sel

3、ect, The bandwidth is selected,Transport the ability and calculate, To the power to move generator and select, choice of gear reducer, All kinds of belts transport the choice the machine protected, transport the tension of machine and calculate, choice of conveyer belt, Every assist the type selecti

4、ng of equipment is calculated, The type selecting of electronic controlled equipment is calculated, The choice of every component parts waits for a few parts. Graduate in the design in the notebook, Tow the of choice to move gearreducer and spent at present international go to more advanced CST, May

5、 realize to electric motor of conveyer belt through the equipment of this control protect, CST the power of quicker errealization may balance, Although the investment of initial stage is higher, But good properties price than is that I the institute select the reason of this transmissin, Transmissio

6、n may ought to still realize and put on record with care start, avoided pounding at to electrified wire netting, damage the equipment.In the design of notebook, The protective device is wide selection, may have protected the equipment, avoid equipment damaging.大倾角上运带式输送机选型设计前 言胶带输送机是以胶带兼牵引机构和承载机构的一种

7、连续动作式运输设备，它在矿井地面和井下运输中得到极其广泛的应用。胶带输送机的优点是结构简单，运输能力大，工作阻力小，耗电量低。国内外的生产实践证明，胶带输送机无论在运输能力方面，还是经济方面，都是一种较先进的运输设备。胶带输送机的缺点是胶带成本高且易损坏，故与其它运输设备相比，初期投资高。又不适于运送有棱角的货载。强力胶带输送机是指钢丝绳芯胶带输送机。随着我国煤炭工业的迅速发展，矿井运输量日益增大，在大型矿井主要水平及倾斜巷道，采用大运量、长距离的胶带输送机极为有利。钢丝绳芯胶带输送机是为适应这种需要而设计的强力胶带输送机。它与普通型胶带输送机不同之处，是用钢丝绳芯胶带代替了普通胶带。胶带的强

8、度较普通型提高了几十倍，甚至高达近百倍。钢丝绳芯胶带输送机一出现即在国内外得了普遍地推广和应用，并成为胶带输送机的主要发展方向之一。与普通胶带运输送机相比，钢绳芯胶带输送机有以下优点：1、单机运输距离长。胶带输送机的运输长度主要取决于胶带的抗拉强度。2、运输能力大。钢绳芯胶带的钢绳柔软且为纵向排列，故它放在托辊的成槽性好，因此它的生产率高，运输能力大。只要适当地提高带速，增大带宽，生产率将会急剧上升。3、经济效果好。4、结构简单。5、使用寿命长。6、运行速度大。钢绳芯胶带输送机的缺点是：1、胶带横向强度低。2、较易断丝。3、胶带的接头比较困难和复杂。我国煤炭资源丰富，煤炭赋存大多以倾斜煤层倾角

9、16度25度的大量存在。目前现有的16度25度的大倾角上山都人为打成15度左右的小角度以能采用一般的胶带输送机输送煤炭，人为导致运输环节增多，系统复杂、经济效益下降。对于大运输量、大倾角、长距离、胶带张力很大的矿山，应优先采钢绳芯胶带输送机。为了合理有效地解决在大倾角物料运输的工艺问题，应采用大倾角胶带输送机。本设计采用了大倾角钢绳芯胶带输送机。带式输送机的启动与运行要求1、保证恒定的起动力矩 带式输送机的负载是典型的恒转矩负载，而且带式输送机往往不可避免地要带负荷起动和制动（即满载起动和停车） 2、有尽量小的起动（制动）加速度 输送带是一种粘弹性体，大型带式输送机在起动（制动）的不稳定阶段，

10、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，加上其他因素的影响，在输送带内引起多变的应力变化，若其瞬时峰值应力超过允许值，将会损伤甚至破断输送带3 较大的启动张力和足够且相对恒定的运行张力输送带张力要求：输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证输送机的正常运行，输送带的张力必须满足以下两个条件：输送带的张力在任何负载作用下，作用到全部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；作用到输送带上的张力应足够大，使输送带在两组承载托辊间保持垂度小于一定值。胶带输送机启动方式的比较：绕线转子电动机：依靠增加转差功率损耗来调

11、速，损耗主要在电动机的附加电阻上，低速运行电机不会过热，但其效率低，且调速是有级分段的，维护工作量大，在防爆环境中使用有困难。直流电动机：调速性能优良，低速时有较大的扭矩，可缓解电机的起动冲击，但不宜长期低速运行，且需配置直流电源，造价高，不宜用于防爆环境。变频调速：改变电机励磁频率进行调速，起动全程自控，效率高，调速范围广，但在低频起动时会降低电机输入电压，导致电机输出转矩降低，不适应大型带式输送机低速大转矩的起动要求。液力耦合器：可改善起动性能，降低电机与负载起动的冲击，但是液力耦合器传递的扭矩与其转速的平方成正比，低速时传递的扭矩小，在低速阶段不能提供稳定平滑的加速度，传动特性是非线性的

12、，控制特性不准确，效率低，稳定运行时需要滑差。可控启动传输装置(CST):软连接、可控软起动、停车；集机电控于一体,具有完善的智能故障自诊断功能，有效延长皮带机整体使用寿命,提高运行效率,降低维护成本，完善的多点驱动功率平衡解决方案，控制系统开放,易于实现数据共享和网络化,便于整体矿山自动化系统的集成，本安型和高防护等级设计,完全满足防爆环境和全天候作业要求。 根据以上分析本设计采用了可控启动传输装置。目 录一、设计原始资料. . . . . . . 二、确定带速、带宽. . . . . . . 三、传动滚筒布置方式及功率配比 . . . . . 四、胶带运行阻力计算. . . . . . 五

13、、胶带张力计算. . . . . . . 六、胶带打滑条件验算. . . . . . .七、胶带强度验算. . . . . . . 八、电机功率计算. . . . . . . 九、传动装置的选用及验算 . . . . . .十、拉紧装置的选型. . . . . . .十一、主滚筒、导向滚筒的选用. . . . . .十二、参考文献：. . . . . . .大倾角上运带式输送机选型设计计算书一、原始资料：1、矿井年产量300万吨/年。2、矿井工作制度，年工作日300天，每天净提升时间14小时。3、井筒倾角，25度；井筒斜长L，610米，提升高度258米，4、煤的牌号：主焦煤、块度0-300mm

14、;货载在胶带的堆积角20度; 散集密度, 1.1t/m35、运输不6、矿井小时最大运输生产率为×300×104 ÷（300×14）=893T/h二、确定带速带宽根据所要求的输送量、所使用的计量秤、带宽和所运物料，由资料查出带速的推荐值，初步选为3.15米/秒。按其所许运力为893吨/小时，煤的散积容重=1100千克/立方米，查表得，输送机的倾角系数，求出物料断面积A为A=Q/3.6××v×k=960/3.6×1100××平方米按槽角=35度，堆积角=20度，查表，取带宽B=1200毫米。预选取胶

15、带速度Vm/s,带宽B=1200mm 承载托辊133mm（55四节托辊）回程托辊组为V型133mm，传动滚筒直径1280 mm钢绳芯胶带ST2500。钢绳芯胶带ST2500的参数如下：单位长度重量qd = 45kg/m。钢丝绳根数76根，纵向拉伸强度2500N/ mm。三、传动滚筒布置方式及功率配比采用双滚筒驱动分别传动，即两台电动机分别拖动两个滚筒，围包角为400°，功率配比1：1配置。如图所示。四、胶带运行阻力计算1、重段运行阻力计算：WZH=W7-8=g(q+qd+q'g )L'cos+g(q+qd)LsinB式中：L 皮带长度L，610米'，'

16、' 分别为槽形、平形托辊阻力系数查表'取0.04，''取q 单位长度胶带内的货载的质量 q =×3.15=/mqd 每米长的胶带自身质量,45 kg/mq'g ，q''g 分别折算到每米长度的上、下托辊转动部分的质量，q'g = Gg/l'g =20/1=20 kg/mq''g = G'g/l''g =18/3=6 kg/mGg ,G'g 分别为每组上、下托辊转动部分质量kg 查表 Gg =20 kg/m G'g=18 kg/ml'g , l'

17、;'g分别为上下托辊间距l'g=1 m l''g=3 mWZH = W7-8 = ×（78.7+45+20）×610× cos25°×（78.7+45）×610×sin25° =343659（N）2、空段运行阻力WK= W5-6 = g(qd+q''g )L''cos+gqdLsinB式中：L 皮带长度L，610米'，'' 分别为槽形、平形托辊阻力系数查表'取0.04，''取q 单位长度胶带内的货载的质量

18、 q =×3.15=/mqd 每米长的胶带自身质量,45 kg/mq'g ，q''g 分别折算到每米长度的上、下托辊转动部分的质量，q'g = Gg/l'g =20/1=20 kg/mq''g = G'g/l''g =18/3=6 kg/mGg ,G'g 分别为每组上、下托辊转动部分质量kg 查表 Gg =20 kg/m G'g=18 kg/ml'g , l''g分别为上下托辊间距l'g=1 m l''g=3 mWK= W5-6 =×

19、;(45+6)×610× cos25°×45×610×sin25° =-104018(N)五、胶带张力计算1、按悬垂度要求重段允许的最小张力为S7=Smax=5g(q+qd)' l'g cos式中：q 单位长度胶带内的货载的质量 q =×3.15=/mqd 每米长的胶带自身质量,45 kg/ml'g 分别为上托辊间距，l'g=1 m S7=Smax=5×(78.7+45) ××1×cos25° = 5493(N)2、利用逐点计算法求胶

20、带上其它各特点的张力值S2S1S4S3= S2S5=42 S2S6=S5+WK2S2+WKS763S2KS8=S7+Wzh3S2K+WzhS6 = S7/1.04=5493/1.04=5281(N)S5= S6 WK=5281+104018=109299(N)S3= S4 = S5/1.04=109299/1.04=105095(N)S1= S2= S3/1.04=105095/1.04=101054(N)S8= S7+Wzh =343659+5493=349152(N)六、胶带打滑条件的验算e =S8/S5 =1.16 核算围包角，在煤矿中运行条件较差，一般取胶带与滚筒的摩擦系数×

21、180°/3.14=332°实际围包角400°,故满足要求。七、胶带强度验算已知最大张力S7=349152(N)求得安全系数n=BGX/Smax式中GX胶带的拉伸强度2500N/ mm B胶带带宽n钢丝绳芯胶带安全系数n=BGX/Smax =1200×2500/349152=8.59>7八、电机功率计算N=W0V/1000式中: W0 输送机主轴牵引力 W0=S8-S5+0.030.05(S8+S5)×(349152+109299) =262776(N)V 胶带速度/s 效率 = 0.9 N=W0V/1000=262776×&#

22、215;0.9=920KW考虑15%的备用功率电机容量为×920=1058(KW)九、传动装置的选用及验算传动装置的配置有如下两个方案:方案一:电动机:YB4005-4 560KW 2台 减速器:H3SH16 内置冷却盘管 液力偶合器:YOTCS650方案二:电动机:YB560S2-4 2台 额定电压6000V 额定转速1488r/min 单台功率560KW 软启动装置：CST750K-30.2593 传递功率528KW方案一启动时间长，启动加速度大，物料与胶带间易产生滑差，方案二启动性能优良，启动时间短，胶带安全度高，传动效率高，后期运行费用低。经综合比较，推荐方案二为设计方案。1

23、、重新计算胶带速度：VD n/60i 式中：V 胶带速度/s D 传动滚筒直径1280 mmn 电机转速 1488r/mini VD n/60i=3.14 ×1280×1488/60×= m/s2、逆止器的选用、制动装置的选用。滚筒的最大扭矩MK=KW0D/2×262776×/2 =201811(N m)根据滚筒的最大扭矩，选用DSN-280逆止器，逆止器力矩为280000(N m) 逆止器安装到滚筒上。制动器采用液压盘式制动器，根据滚筒的最大扭矩，选用ST5SH，制动力矩293000 N m3、电机选用：拖动电机是整部带式输送机的核心设备，能

24、否按需要选择关系着整部带式输送机能否正常运转，如果所选电动机过大则造成不必要的能源耗损，如果偏小则使带式输送机不能正常启动，因此合理的选择拖动电机至关重要。根据前面的计算得知所需电机功率为1058千瓦，因此选用两台560千瓦电机，其型号为YB560S2-4 ，为了保证使用过程中的电压降最低，降低使用电流,增大启动转矩，保证电机的正常启动，依照所设计矿井的供电情况，选用高压电机(6000千伏)作为拖动设备。4、配套减速器的选用因为所需减速器功率大，电器控制实现软启动困难等情况，同时为了保证输送带平稳启动，延长输送带的使用寿命，减少输送机在启动时对电网的冲击，保证功率平衡分配，降低事故影响时间，满

25、足生产不断增长的要求，因此选用适合的带式输送机的减速器非常重要。根据对各种减速器资料，例如：国产减速器、弗兰德减速器、SEW减速器、MPG可控减速器、CST可控传输系统等进行对比发现，CST可控传输系统具有平滑启动可运送大惯性载荷，同时可实现轻载启动，在皮带机被加速到满速度前有一个缓慢而均匀的预拉伸过程减小对胶带的冲击，减速时间可以根据需要在规定范围内进行调整，启动时电机可以按顺序空载起动对电网冲击非常小，驱动电机可以根据运行负载进行选择而不需要按启动负载选择，可以选择功率较小的电机等特点；同时，CST也可以象控制皮带机的启动那样控制皮带机的停车，通过延长停车时间可以降低对胶带的动态冲击力，也

26、可以在CST输入轴上加一个大的飞轮来降低对皮带的动态冲击，因此选用CST可控传输系统作为此部胶带输送机的减速传输系统。选用CST做为驱动器，还可以根据系统中各CST的功率平衡要求，每台CST的离合器或者保持少量打滑状态，或者维持压力以无打滑的方式输出所要求的扭矩，但系统中任何负载的增加都将会引起离合器的打滑，这种情况被称为“软锁定”。当离合器被软锁定时，任何的瞬间的过载或冲击载荷都将引起离合器的打滑，这样驱动系统的所有部件，包括联轴器、轴承和齿轮等都将在冲击或过载时受到保护，从而延长使用寿命。为了保证选用的CST可靠的工作，同时选用与之配套的冷却系统做为CST的配套设备。由于带式输送机的负载是

27、典型的恒转矩负载，而且带式输送机往往不可避免地要带负荷起动和制动（即满载起动和停车） 带式输送机的输送带是一种粘弹性体，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，加上其他因素的影响，在输送带内引起多变的应力变化，可能造成打掉托辊、打坏机架等的故障，若其瞬时峰值应力超过允许值，将会损伤甚至破断输送带。故本设计采用了因此选用CST可控传输系统作为此部胶带输送机的减速传输系统。 CST的驱动形式可分为：平行轴形式 “K型”、 K型 、KR型直角3点钟、KR型直角9点钟。根据所设计胶带输送机的功率要求和安装现场实际，

28、选用CST-750KS型可控传输系统做为本带式输送机的驱动系统。CST 速比的计算:速比i=(T2÷T1 )× (T5÷T3 )+1 T1输入轴一级齿轮齿数 T2输入轴二级齿轮齿数 T3太阳轮齿数 T4行星轮齿数 T5齿圈齿数一台 速比为20.6316的750KS CST，传递功率525KW，驱动电机为560千瓦.所选750K CST 液压控制系统为高压系统，其压力为1000psi因为选用了CST可控传输系统作为该次设计的驱动系统，具备了软启动功能及其他保护功能。十、拉紧装置的选用拉紧装置采用重锤张紧拉紧装置的拉紧行程按胶带伸长0.4%考虑，故拉紧行程为 S=3%

29、L=0.4%×1220=米,取5米。十一、主滚筒、导向滚筒的选用主滚筒（传动滚筒）的选用：因为输送机使用钢丝绳芯胶带，因此，应使用硫化接头，其滚筒直径和帆布层数的比值应大于等于125，滚筒直径和钢丝绳芯直径的比值应大于等于150，根据此规定，查ST2500型胶带的钢丝绳直径为7.2，由此可计算出所需滚筒的直径。 所需滚筒直径=7.2×150 =1080根据计算，考虑到带速的选择和部件选用时的便于更换，应设计成系列化的通用产品，因此选用直径为1280毫米的主滚筒，表面覆盖有人字胶面，根据设计要求，滚筒长度应比胶带宽度宽100200毫米，因此选用长度为1400毫米的滚筒。十二、

30、安全保护监测装置的使用安全保护监测装置主要为带式输送机提供保护，保证带式输送机可靠的运转，当带式输送机遇到故障时能及时停车，保证设备的安全，预防事故的进一步扩大，尽最大限度降低经济损失，带式输送机的保护监测装置主要应当设以下几种：1、 急停开关（双向拉绳开关）固定在带式输送机巷的沿线，当带式输送机出现故障时，操作人员可在输送机的任何部位拉动开关，切断输送机电源使设备停车，避免设备造成更大程度的损坏或者造成人身伤害；当发出开车信号后，如果现场不允许开车，也可以拉动开关，制止启动，避免发生设备和人身事故。根据对各种急停开关性能的对比，选用KLT2型急停开关做为该带式输送机的沿线保护，此种保护需手动

31、复位，避免了事故未处理完而使带式输送机启动造成的事故扩大或人身伤害。其触点容量380V、3A，动作力90±10N，此急停开关安装时应使拉绳低于输送带带面，100米安设一组，共安设35组。2、 溜槽堵塞检测仪由于操作人员的疏忽和井下操作环境的特殊性，往往容易发生堆煤压机头的现象，导致皮带机过负荷运转，烧毁电机、拉断胶带、发生火灾等重大恶性事故，为了避免此类事故的发生，必须装设溜槽堵塞检测仪，检测仪安装在带式输送机的机头部，当溜槽发生堵塞轻微时发出报警，堵塞严重时自动切断带式输送机电源，保证不酿成更大的灾害。根据需要，选择LDM系列的溜槽堵塞检测仪作为本带式输送机的检测仪，安装在溜槽相对

32、的两个侧壁不受物料冲击的地方，共选用此种保护两套。3、 料流检测仪与自动洒水喷雾装置配套使用，当输送机上有物料流出时可自动检测并控制洒水装置开始洒水，降低粉尘对人体的危害，根据需要选用LL系列的料流检测仪，做为料流检测装置，共选用一套此种保护。(如下图)4、 纵向撕裂开关在煤矿井下带式输送机所输送的原煤中常常夹有尖锐棱角的矸石，有时甚至会将锚杆、铁梁等带尖锐棱角的物件带到输送带上，当与挡煤板、溜煤咀、清带器、托辊等部件卡住时就会撕裂胶带，任其发展就会造成重大的经济损失，为了避免此类恶性事故的发生，在带式输送机上装设纵向撕裂开关作为带式输送机的保护。当带式输送机发生纵向撕裂不长时由于有物料露在纵向撕裂开关的传感器上，就会使得纵向撕裂开关动作，控制带式输送机自动停机，避免更大事故的发生。根据所选用的带式输送机型号、工作环境，选用ZL-K型纵向撕裂开关作为带式输送机的纵向