曲线带式输送机的设计

1、 曲线带式输送机的设计 摘要当今，带式输送机是最主要的散装物料运输装置。它不仅应用于企业内部的运输，也拓展到企业外部的输送，广泛应用于冶金、矿山、港口、粮食、化工等领域。带式输送机在通常情况下，必须直线铺设，否则就会跑偏。但是由于输送任务的要求，或者由于地形、地物、地质条件与矿山开拓的方式的限制，或者为了保护物料等，输送线路不可能全部直线布置，所以一些线路在水平方向上会出现不同角度的转弯。曲线带式输送机的设计可以绕开障碍物或不利地段，实现少设或不设中间转载站，从而达到减少设备的目的，使系统的供电和控制系统更为集中。本文采用内曲线抬高的方法根据三个条件（力的平衡条件、输送带应力应变的限制条件、外

2、侧托辊上的输送带不离开托辊的条件）完成了对3.5Km带式输送机1833m的转弯段的设计。关键词：带式输送机；平面转弯；转弯半径；机械设计；AbstractNowdays，belt conveyors are the main equipment of bulk solids transportantion. It not only applied to the enterprise internal transport, also expanded to the enterprise external transmission, widely used in metallurgy, minin

3、g, ports, food, chemical industry, etc. Belt conveyor normally, must be laid in straight line, otherwise they will be running deviation. But as result of lots of limitions，such as the transmission task, the terrain, ground feature, geological conditions and the method of mine exploit, or in order to

4、 protect material, conveying line cannot always be laid linearly, so some lines should be made turns with different angle in horizontal direction.The design of curve belt conveyor can bypass obstacles or adverse location, realize to set no or less stepping-stations, so as to achieve the purpose of r

5、educing equipments to make the power and control system more centralized. This paper completed 3.5 Km belt conveyor design including 1833m turning section amploying the methods of raising within curve on the basis of three conditions (the force equilibrium condition, the the constraint conditions of

6、 conveyer belt stress-strain and the condition that lateral conveyor belt doesnt leave the lateral roller). Keyword:belt conveyor;horizontal curve;turn radius;mechanical design目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294786741 摘要 PAGEREF _Toc294786741 h 2 HYPERLINK l _Toc294786742 引 言 PAGEREF _Toc2947867

7、42 h 2 HYPERLINK l _Toc294786743 第1章绪论 PAGEREF _Toc294786743 h 2 HYPERLINK l _Toc294786744 1.1选题背景和意义 PAGEREF _Toc294786744 h 2 HYPERLINK l _Toc294786745 1.2 平面转弯带式输送机概述 PAGEREF _Toc294786745 h 2 HYPERLINK l _Toc294786746 1.21平面转弯带式输送机工作原理 PAGEREF _Toc294786746 h 2 HYPERLINK l _Toc294786747 1.2.2 平面

8、转弯带式输送机的结构组成 PAGEREF _Toc294786747 h 2 HYPERLINK l _Toc294786748 1.2.3 变向运行分类 PAGEREF _Toc294786748 h 2 HYPERLINK l _Toc294786749 1.3 研究现状及发展 PAGEREF _Toc294786749 h 2 HYPERLINK l _Toc294786750 第2章 平面转弯带式输送机系统设计 PAGEREF _Toc294786750 h 2 HYPERLINK l _Toc294786751 2.1技术数据 PAGEREF _Toc294786751 h 2 HY

9、PERLINK l _Toc294786752 2.2托辊的设计 PAGEREF _Toc294786752 h 2 HYPERLINK l _Toc294786753 2.2.1 托辊的设计计算 PAGEREF _Toc294786753 h 2 HYPERLINK l _Toc294786754 2.2.2 过渡段托辊的设计 PAGEREF _Toc294786754 h 2 HYPERLINK l _Toc294786755 2.3传动滚筒的设计 PAGEREF _Toc294786755 h 2 HYPERLINK l _Toc294786756 2.4单位长度物料的质量qA PAGE

10、REF _Toc294786756 h 2 HYPERLINK l _Toc294786757 2.5稳定工况下的运行阻力和功率消耗 PAGEREF _Toc294786757 h 2 HYPERLINK l _Toc294786758 2.5.1运行阻力 PAGEREF _Toc294786758 h 2 HYPERLINK l _Toc294786759 2.5.2输送带最小张力的限制条件 PAGEREF _Toc294786759 h 2 HYPERLINK l _Toc294786760 2.5.3功率及电动机的选择 PAGEREF _Toc294786760 h 2 HYPERLIN

11、K l _Toc294786761 第3章 平面转弯的转弯半径 PAGEREF _Toc294786761 h 2 HYPERLINK l _Toc294786762 3.1转弯半径的限制条件 PAGEREF _Toc294786762 h 2 HYPERLINK l _Toc294786763 3.1.1转弯处力的平衡条件 PAGEREF _Toc294786763 h 2 HYPERLINK l _Toc294786764 3.1.2输送带应力、应变的限制条件 PAGEREF _Toc294786764 h 2 HYPERLINK l _Toc294786765 3.1.3外侧托辊上输送带

12、不离开托辊 PAGEREF _Toc294786765 h 2 HYPERLINK l _Toc294786766 3.2弯曲曲率半径的确定 PAGEREF _Toc294786766 h 2 HYPERLINK l _Toc294786767 3.2.1根据力的平衡条件确定曲率半径 PAGEREF _Toc294786767 h 2 HYPERLINK l _Toc294786768 3.2.2根据输送带的许用应力确定曲率半径 PAGEREF _Toc294786768 h 2 HYPERLINK l _Toc294786769 3.2.3外侧托辊不离开输送带的限制条件下的曲率半径 PAGE

13、REF _Toc294786769 h 2 HYPERLINK l _Toc294786770 第4章 总结 PAGEREF _Toc294786770 h 2 HYPERLINK l _Toc294786771 参考文献 PAGEREF _Toc294786771 h 2 HYPERLINK l _Toc294786772 附图 PAGEREF _Toc294786772 h 2 HYPERLINK l _Toc294786773 致 谢 PAGEREF _Toc294786773 h 2需要全套图纸资料联系，QQ：1047713170 引 言当今科技发展迅速，物流也随之发展，运输工具多种多

14、样，对于散装物料，带式输送机是最主要的运输装置。它不仅应用于企业内部的运输，也拓展到企业外部的输送，广泛应用于冶金、矿山、港口、粮食、化工等领域。带式输送机在通常情况下，必须直线铺设，否则就会跑偏。但是由于输送任务的要求，或者由于地形、地物、地质条件与矿山开拓的方式的限制，或者为了保护物料等，输送线路不可能全部直线布置，所以一些线路在水平方向上会出现不同角度的转弯。曲线带式输送机的设计可以绕开障碍物或不利地段，实现少设或不设中间转载站，从而达到减少设备的目的，使系统的供电和控制系统更为集中。国内对平面带式输送机的研究较早，但发展较慢，国外发展较快，较先进。近年来，由于引进和与国外公司的合作增多

15、，已经开始逐步应用平面转弯设计技术设计长距离带式输送机的平面转弯，并在多个系统中取得成功经验。实现转弯的方式大体分三种串联搭接、强制改向和自然变向，都有其相应的优缺点，经过前人的设计计算总结，对于长距离转弯最好是选用自然变向，其中自然变向方式也有多种，例如，抬高输送带的内曲线、托辊倾斜安装、增大托辊组的槽角、承载托辊组采用五托辊的结构等等，本文主要采用内曲线抬高一个角度，同时把各托辊的中线与运行方向设成一定夹角，来实现平面转弯的导向。绪论1.1选题背景和意义散料输送机械是现代工业和现代物流业的重要技术装备。带式输送机是以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动进行物料疏松的连续输送设

16、备。它不仅应用于企业内部的运输，也拓展到企业外部的输送，广泛应用于冶金、矿山、港口、粮食、化工等领域。随着现代化生产的不断发展和科学技术的进步，带式输送机正朝着长距离、大功率、大运量、高性能和能适应复杂地形的方向发展。实践证明，与其他散装物料输送机以及汽车、铁路运输相比，长距离带式输送机是最安全、最经济的。图1.1 输送机垂直变向 图1.2 斜面上的转弯运行图1.3 空间变相运行 图1.4 平面转弯运行带式输送机系统可使所运输的物料，在所要求的给料点和卸料点之间经过的距离最短。带式输送机的运行线路是非常灵活的，线路长度可根据需要再延伸，在一些露天开采作业中，数千米的带式输送机能随采掘工作面的推

17、进在矿场台阶上横向移动。长距离带式输送机的向下倾斜段常常帮助推动它的向上段和水平段。由于带式输送机具有劳动力和能耗方面的生产费用低以及其他一些特点，已经越来越成为长距离运输散装物料的一种方式。由于带式输送机输送距离不断增加，必然受到地形、地物、地质条件与矿山开拓的方式的限制，涉及到变向运行的问题，变向运行包括：垂直面上的倾斜向上、向下运行；水平面上的转弯运行；斜面上的转弯运行；空间上的上运、下运变坡运行等。图1.1-图1.4分别列出了带式输送机变向运行的例子。本文以3.5km带式输送机为例对长距离平面转弯带式输送机做了简单设计，包括整体设计和转弯部分设计，重点是平面转弯部分的设计。1.2 平面

18、转弯带式输送机概述1.21平面转弯带式输送机工作原理平面转弯带式输送机的工作原理与普通带式输送机（如图1.5）基本相同，都是由驱动单元提供驱动力，通过驱动滚筒牵引输送带，输送带既是承载件又是牵引件，滚筒与输送带之间的摩擦力使输送带载着物料运动，物料随输送带运送到卸料点。不同的是转弯段输送带运行时的受力情况，转弯段输送带在张力作用下产生向心合力为了平衡张力的向心合力往往对转弯段的结构采取各种各样的措施。 图1.5 带式输送机工作原理示意图平面转弯带式输送机输送带单元的受力情况如图1.6所示。对于直线段输送带单元受张力S、S+S和阻力F的作用，作用力在一条直线上，各力是平衡的，而曲线段输送带单元两

19、端张力方向不在一条直线上，两端张力会形成一个向心的合力，不利于输送带的居中运行。为了平衡其向心合力往往对平面转弯带式输送机的转弯段托辊组与机架进行调整使其产生向外的导向力。 图1.6 直线段和弯曲段输送带单元受力1.2.2 平面转弯带式输送机的结构组成平面转弯带式输送机结构除转弯段外，其余与普通带式输送机完全相同。其结构由驱动系统（包括：电机、减速器、联轴器或液力耦合器、制动器或逆止器、传动滚筒等）、输送带、拉紧系统、支撑系统（上、下托辊）、改向滚筒、喂入装置、机架、清扫器、卸料器以及检测保护装置等部件构成。下面对主要的结构部件作一简要介绍。（1）输送带 输送带是带式输送机的重要部件之一，在输

20、送机系统中输送带的成本占30%-50%。它的结构是由橡胶覆盖层和织物芯（如图1.7）或钢丝绳芯（如图1.8）组成。在运转过程中，输送带所受的载荷是极复杂的，它除受纵向的拉伸应力外，还受经过滚筒和托辊的弯曲应力。大多数输送带的损坏表现为工作面层和边缘磨损，受大块、尖利物料的冲击引起击穿、撕裂和剥离。合理选择输送带，对输送机的设计十分重要。图1.7 织物芯输送带 图1.8 钢丝绳芯输送带（2）托辊托辊是带式输送机的主要部件之一。起作用是支撑输送带，减小运行阻力，并使输送带的垂度不超过一定限度，以保证输送带平稳运行。托辊的总重约占整机重量的30%-40%。因为数量较多，与欧滚质量的好坏直接影响输送机

21、的正常运行和运营费用。托辊按结构可分为槽型托辊、平行托辊、调心托辊和缓冲托辊。槽型托辊一般由三个托辊组合而成，槽角为2555；平行托辊通常安装在回程分支，每隔一定距离安装一个；调心托辊是纠正输送带跑偏的一种特殊托辊。缓冲托辊是为了缓冲输送带及托辊在手里熬出所受冲击力的一种特殊托辊。（3）驱动装置 驱动装置是带式输送机动力的来源。带式输送机的驱动装置通常由电动机、联轴器、减速器、传动轴、滚筒以及它们之间传递动力所需部件组成。一般来说，使用最少量设备的最简单驱动装置是最好的驱动装置，但由于经济上的原因及性能要求，驱动装置有时还可能配置一些特殊用途的设备，用来改善输送机启动和制动性能。（4）拉紧装置

22、 带式输送机的正常运转必须使输送带具有一定的张紧力，提供张紧力的设备就是拉紧装置。所谓“拉紧”，具有吸收输送带伸长和为输送带提供张紧力两层含义。拉紧装置的作用是：1）保证输送带在传动滚筒分离点具有足够的张力，以满足传动滚筒的摩擦传动要求；2）保证输送带最小张力点的张力，以满足输送带的垂度限制条件；3）满足输送带动张力引起的弹性伸长要求的拉近行程；4）补偿输送带的永久伸长。5）为输送带接头提供必要的行程。拉紧装置按结构可分为：重锤式、固定式和自动式三种。拉紧方式的选择：1)短距离小运量优先选用固定拉紧装置；2）中等长度输送机可以选用固定绞车拉紧装置和重锤式拉紧装置；3）长距离带式输送机在有足够的

23、空间时也应该优先选用重锤拉紧装置，否则，选用自动式拉紧；4）对于特别长的输送机可以考虑在输送机上设置两个拉紧装置：固定拉紧装置和重锤式拉紧或固定式拉紧和自动是拉紧。1.2.3 变向运行分类带式输送机的变向运行，按实现变向的方法可分为输送机串联搭接（如图1.9所示）、强制变向运行（如图1.10所示）与自然变向运行（后面将着重设计此方式）三种方法。输送机串联搭接就是在转弯处把两台输送机搭接起来实现由一台输送机到另一台输送机的输送方式。所以，可做任意角度的变向而不受限制，但输送机系统布置复杂、采用设备增多，并带来技术与经济上的一系列问题。因此，这种方法逐渐被淘汰。强制变向是输送机采用特殊结构的专用带

24、式输送带或 图1.9 串联搭接设备 图1.10 强制转弯结构者变向处设置专门的部件来强制变向的方法。自然变向是不需要专用输送带或专门部件，也无需增加设备，只是通过转弯处的结构调整来达到变向的目的。自然变向运行扩大了直线带式输送机的应用范围，主要零部件结构无需改变，仅仅在转弯段上作些调整，因此，该方法越来越受到欢迎。1.3 研究现状及发展国内对平面转弯带式输送机的研究较早，并在1959年就出现了平面转弯带式输送机，但营运发展并不快。其主要原因是用户对这种输送机的认识不够。1979年枣庄矿区陶庄煤矿在井下实现了平面运行并应用于煤矿的实践。采取了三条措施：转弯处的托辊有安装支撑角；转弯处机身抬高；转

25、弯曲线的曲率半径为60-100m。平面转弯技术曾在山东新汶煤矿和枣庄矿务局的各煤矿中得到推广，但都是在用在采区平巷中，服务时间比较短，一般不超过1年。1984年山东兖州矿务局南屯煤矿设计了一台带宽1m、长约1000m的SSP-1000形转弯运行带式输送机，这是一台永久性的、服务年限为20年的大型带式输送机。 国内的平面转弯带式输送机在理论上和技术上仍处于发展阶段。孙可文、于岩对带式输送机的平面转弯进行惊醒了研究，提出平面转弯带式输送机的转弯曲线为指数螺线，认为空间转弯驱力半径随着转角成指数增加，还对带式输送机空间变向运行的理论和计算方法进行了分析。 在国外，转弯带式输送机已在露天矿、地下煤矿的

26、转弯巷道、水电站建设工程、干线输送机以及其他生产系统中推广使用。1963年法国在修建巴黎地铁工程中首次设计安装了一台转弯带式输送机用于运输土方，机长700m，运量300t/h；1970年阿尔及利亚温扎山铁矿投产了一条转弯带式输送机，单机长度为2385m，通过来年高出平面曲线地段，高差为-121m，运输铁矿石，运量为1000t/h，等等。法国、德国已设计建造了多条转弯带式输送机，投产顺利，运行正常，经济效益良好。国外有很多专家进行平面转弯带式输送机理论的研究。为了计算摩擦阻力和自重分力，有关文献给出几种假定，其中奥地利的K.J.Grimme和B.Berumer认为，当输送机跑偏时，物料在输送带槽

27、中的实际情况和位置是不清楚的。理论上存在两种可能性，一种是物料保持在输送带的中心位置，仅有输送带在物料下面游移；另一种是物料完全跟随输送带，并不落后于输送带的侧向游移。实际观察表明，这两种极限情况都是不存在的。因此他们假设物料的侧向偏移为输送带侧向游移的一半，根据这种假设成功地设计了平面转弯带式输送机。F.Kessler除了对传统转弯段托辊布置结构的理论和计算方法进行分析外还研究了转弯段采用吊挂托辊组的设计理论及计算方法，提出转弯段采用吊挂托辊组能够实现更小半径的转弯，并且指出已有的实践经验。F.S.Valcalda认为半圆深槽吊挂托辊组在带输送机的设计中是一个新概念，并指出该结构能够获得最大

28、的内曲线抬高角和最大的装料截面。B.Funke提出在转弯段托辊组的内曲线增设立棍不仅能够实现变半径转弯，还能最大可能地保护物料。 第2章 平面转弯带式输送机系统设计散装物料带式输送机的设计以带式输送机的运行阻力和驱动电动机公路车计算为核心的选型计算为主要设计内容。2.1技术数据输送物料：煤；物料堆积密度：=0.9t/m3；带宽：1000mm；输送带型号：St630；上下覆盖胶厚度（6+6）mm；输送机长度：L=3500m；转弯半径：R=3000m,转角30；上托辊间距：a0=1m；下托辊间距：au=3m；托辊最大转速：740r/min；上托辊槽角：0=35，三棍；下托辊槽角：U=15，双棍；转

29、弯段内曲线抬高角：=4；输送带最大相对垂度：hr=1%=0.01；附加阻力系数：C=1.05；模拟摩擦阻力系数：f=0.02；托辊槽角系数：C=0.43(0=35)；输送带与托辊间的摩擦系数：3=0.5；驱动单元效率：1=0.946；2.2托辊的设计2.2.1 托辊的设计计算由于加工精度和管体材料的不均匀。棍子存在着一个偏心，转速越大，棍子的振动也越严重。特别地当托辊振动的频率与输送带的固有振动频率相等时，将产生共振，使输送机能正常工作。 当带速一定时，托辊直径越小，其转速就越高，振动就越剧烈。为了避免过大的振动，日本石川岛播磨公司根据托辊椭圆度不同推荐转速应小于740r/min和610r/m

30、in。因而，在满足托辊转速条件下，棍子的直径为 d60vn (2-1)式中 d托辊直径，m； nR托辊允许的转速，r/min，按740r/min计算； v输送带带速，4.5m/s。d60vn=604.5740=0.116m=116mm由带宽B=1000mm，根据文献3托辊直径和长度表选取：d=133mm，L=380mm托辊部装图参见附图。根据文献1表5-5承载托辊组等效质量及转动部分质量表，单个托辊转动部分质量为18.6kg/m，可得：上托辊旋转部分单位长度质量qRo=18.631=55.8kg/m下托辊旋转部分单位长度质量qRu=18.623=12.4kg/m2.2.2 过渡段托辊的设计在输

31、送机的端部，输送带从正常的托辊槽型到滚筒的平行需要一段过渡段，在过渡段输送带的两侧边会产生附加的弹性伸长，从而产生附加张力。过渡段的布置形式有两种，一种是滚筒表面与槽型托辊组的中间托辊上平面平行（如图2.1），另一种是将滚筒表面沿输送方向相对中间托辊上平面抬高一段距离，其目的是使输送带边缘的应力与输送带中部应力近似相等，以缩短过渡段长度，一般抬高的高度为槽型托辊组槽高的一半（如图2.2）。通常，在机头部的高张力区采用将滚筒表面抬高的布置形式，以便缩短过渡段的距离；在尾部低张力区，输送带的张力较低，可将滚筒表面布置与中间辊上平面位于同一平面上，这样设计虽然过渡段距离稍长一些，但便于输送带在正常槽

32、型托辊组上的成槽。 图2.1 托辊抬高到滚筒高度的过渡段结构 图2.2 托辊抬高部分高度的过渡段结构由几何关系 am2=t2+a22+hh12 （2-2）其中：t=lg11cosh=lg1sinhh1=lg1，sin由力学关系 a2=a01+0，am=a01+m （2-3）式中 m输送带侧边的总应变； a0过渡段输送带在未受力情况下的自然长度，m； 0输送带没有附加应变的应变， st-630钢丝绳芯输送带，取0=0.015； am过渡段输送带侧边长，m； lg1单个棍子长度，m； lg1，滚筒母线平面与托辊相切处至托辊顶端距离，m。从上列各式可得：a2=lg11cos2+lg1，/lg12si

33、n21+2m1+2021由于m1 01，故1+2m1+2021=1+2m1+201=2m01+202m0则： a2=lg11cos2+lg1，/lg12sin22m0而 m0=1定义 my=m0 （2-4） a2=lg11cos2+lg1，/lg12sin220my1 （2-5）式中 1输送带侧边的附加应力。当h1=0时 a2=lg11cos0my1 （2-6）一般的看法是，在低张力区取my=2，在高张力区取my=1.5。在这里将滚筒表面眼输送方向相对中间托辊上平面抬高槽高（约218mm）的一半，约109mm。即：h=218mm，h1=109mmlg1，=hh1sin=190mm lg1=38

34、0mm所以，头部过渡段的长度 a2=lg11cos2+lg1，/lg12sin220my1 =1m 尾部过渡段的长度 a2=lg11cos0my1 =1.3m 另外，在过渡段之后的加料段，托辊间距是普通的一半，甚至更少，在此设置头部过渡段后3个间距为350mm的托辊，一个间距600mm的托辊；尾部过渡段之前设置1个间距为700mm的托辊。综上所述，上托辊组共1+4+1+997+1833+665+1=3502（组） 下托辊共35003=1167（组）2.3传动滚筒的设计带式输送机的滚筒直径按输送带构造、应力和接头形式选定。为了确定最小直径，滚筒应分为三组：A组：传动滚筒和所有在较高的输送带张力区

35、域内的其他滚筒。B组：在最小的输送带张力区域的改向滚筒。C组：导向滚筒（输送带运行方向改变30）.这里设计传动滚筒，即A组。一般地，A组滚筒的最小直径可按下式确定 D=CBdB （2-7）式中D滚筒直径，mm； CB与输送带芯层挠曲有关的系数，钢丝绳芯取145； dB输送带芯的芯层厚度或钢丝芯直径，St630输送带钢丝芯直径为3mm。代入式2-7得：D=CBdB=435mm，圆整取500mm，考虑带宽B=1000mm，根据文献4传动滚筒表D取630mm。传动滚筒图参见附图。2.4单位长度物料的质量qA图2.3 等长三托辊水平输送时理论装料截面取=201、B=1000mm=1m2m ，所以 b=

36、0.9B-0.05=0.85m=850mmA=A1+A2 （2-8） A1=LM+(bLM)cos2tan4 ；A2=LM+(bLM)cossin（bLM）2将上式带入式（2-8），得：A=0.1236m2根据理论装料断面积，可计算出理论提及输送量（m3/s）Qv1=Av （2-9）式中 有效装料系数，=Bst ；B装料系数；一般为0.7-1.1，这里取0.8；st与输送倾角有关的缩减系数，当=0 时，st =1；所以=B ，取=0.8。带入式2-9得：Qv1=Av=0.80.12364.5=0.445m3/s理论质量输送量Qt1=Qv1=0.9103kg/m30.445m3/s=400.5k

37、g/s=1441.8t/h单位长度物料的质量qA（kg/m）为 qA=A=0.80.12360.9103=88.992kg/m2.5稳定工况下的运行阻力和功率消耗 2.5.1运行阻力将运行阻力划分为主要阻力FH、提升阻力Fst（本题目中是对平面内的输送机的设计，没有提升阻力）、附加阻力FN、特种阻力FS ，这些阻力的和FW等于从传动滚筒传递到输送带的圆周力FPuFW=FH+FN+FS=FPu （2-10）（1）输送线路上的主要阻力FH按上、下分支将输送线路各分成三段，每个分段的阻力与运动载荷之间存在线性关系，即各区段内与阻力计算相关的参数不变。因此，各段主要阻力 FH，i=lifigqR,i+

38、（qB+ qL,i）cosi （2-11）式中 fi区段上的模拟摩擦系数，根据文献1表2-2，取f=0.02； i输送机区段的平均倾角，取i=0； li区段输送机长度，m； qR,i区段上单位长度托辊旋转部分质量，kg/m，根据P98式5-5取qR,i=18.6kg/m，上托辊为3托辊组，托辊间距1m，qR,o，i=55.8kg/m，下托辊为2托辊组，托辊间距3m，qR，u，i=12.4kg/m； qL,i单位长度物料质量， qL,i =88.992kg/m； qB单位长度输送带质量，qB =24.7kg/m；图2.4 输送机线路简图主要阻力分段计算（段为直线段：1000m；段为转弯段：转角3

39、0，转弯半径3000m；段直线段：其余）段 l=1000m：FH，o，=10000.029.855.8+（19+88.992）1=33103.2NFH，u，=10000.029.812.4+191=6154.4N段l=（30180）3000 =1833m：FH，o，=18330.029.855.8+（19+88.992）1=58845.2NFH，u，=18330.029.812.4+191=11281.0N段l=3500-1000-1833=667m：FH，o，=6670.029.855.8+（19+88.992）1=21412.9NFH，u，=6670.029.812.4+191=4105.

40、0N所以 FH=i=13（FR，o，i+ FR，u，）=134901.7Ni（2）附加阻力FN附加阻力FN包括：加料区物料与输送带间的摩擦阻力，物料与倒料槽侧板间的摩擦阻力，清扫器的摩擦阻力，输送带经过滚筒的弯曲阻力和传动滚筒的轴承阻力。附加阻力FN的总和以系数C加以考虑由文献1表2-4，L=3500m2000m，C取1.05FN=C1F H=1.051134901.7=6745.1N （3）特种阻力FS 特种阻力并不是出现在所有输送机上，仅产生于特殊不知的输送机及区段上，在本设计中特种阻力包括：托辊前倾阻力（上分支物料前倾摩擦阻力和上分支空载前倾阻力）和卸料器的刮板阻力。上分支物料前倾摩擦阻

41、力 F,o，l（此前倾阻力只有在转弯处才有） F,o，l =（zR,izR,i）lic3sinicosig（qB+qG,i） 式中 3输送带和托辊之间的摩擦系数，一般3=0.5-0.7；zR,izR,i一般取23； i区段上托辊组的上倾角，i=2； c计算倾斜阻力的系数，与托辊的布置有关，在上分支中还与物料几何形状有关。对于3棍托辊组（三棍等长）当装料系数在0.7-1.1范围内时，则=30时：c=0.4，=35时：c=0.43，=45时：c=0.5。 F,o，l =（23）18330.439.888.9920.03491=15993.4N上分支空载前倾阻力 F,O,e=（zR,izR,i）li

42、c3sinicosigqB=（23）18330.439.8190.03491=3414.6N卸料器的刮板阻力FaFa=Bk2=1m1500N/m=1500N（k2刮板系数，一般k2=1500N/m）综上，特种阻力FS=15993.4+3414.6+1500=20908N满载时总阻力： Ff=FH+FN+FS=134901.7+6745.1+21932.4=163579.2N2.5.2输送带最小张力的限制条件带式输送机的工作需要最小输送带张力的限制，以满足传动滚筒通过摩擦力传到输送带上，限制输送带垂度可以正确无误的引导输送带同时有利于降 图2.5 作用于输送带上的张力低运行阻力。 （1）传递滚筒

43、圆周力所需的最小输送带张力 在传动滚筒和制动滚筒上，为了通过摩擦力传递在启动、制动或稳定工况下出现的总的滚筒圆周力Fmax，需要一定的最小输送带绕入张力和绕出张力。如图2.2所示，绕入张力为T1，绕出张力为T2 ，当最大滚筒圆周力Fmax0时T1-T2=Fmax （2-12） T1T2e （2-13）式中 输送带与滚筒间的摩擦系数，取0.35； 输送带在滚筒上的围包角，设为200。从而，有最小张力 T21eFmax=48215.3N (2-14)（2）限制输送带垂度的最小输送带张力为了带式输送机在技术上的优化，输送带相对垂度hr的计算最大值与托辊间距有关，在输送机稳定工况下应限制在1%以下；在

44、非稳定工况下可允许有较大的垂度。输送速度越高，物料块度越大，则垂度越小。当给定最大垂度和最大托辊间距时需要的最小输送带张力为上分支（有载）： T0=gqB+qGa08hr下分支： Tu=gqBau8hr （2-15）式中 hr相对垂度，取1%； T0=gqB+qGa08hr=9.819+88.992180.01=13229N Tu=gqBau8hr=9.819380.01=6982.5N 初始张力为 T垂=13229+6982.5=20211.5N48215.3N通过以上两个限制条件，取较大值，得出：初始张力为48215.3N。 因此，拉紧装置重锤的质量最小为M=48215.3/9.8=492

45、0Kg，取5t ，采用两个重锤拉紧，每个质量2.5t。2.5.3功率及电动机的选择 由以上计算知，总张力Ff =163579.2+6982.5=170561.7N所以，所所需要的功率为PM=Ffv1000A=170561.74.510000.946=811.3kW 。 由文献8，选用额定功率为450kW的Y400-50-4电动机两台，电动机的功率PM1=2450=900kWY400-50-4电动机转速1485r/min，效率94.7%。输送机的带速为4.5m/s，所以滚筒转速应为n筒=60vDT=604.50.63=136.4r/min 需要选择适当的减速器，由文献8选择减速比为11.2的DB

46、Y型减速器。在电动机和减速器、减速器和滚筒之间需要适当的联轴器连接，在此，联轴器的设计选择就不做具体说明了，联轴器的部装图参见附图。第3章 平面转弯的转弯半径自然导向的平面转弯带式输送机是通过托辊组的结构设计由物料和输送带的重力以及托辊与输送带的摩擦产生作用在输送带上的导向力，平衡输送带张力产生的向心合力，在进行输送机转弯设计分析时，可以将托辊组简化成图3.1的结构形式，它是自由导向的平面转弯托辊结构的一种形式。这里采用的方法是将托辊组的内曲线抬高一个角，同时把各托辊的轴线与运行方向设成一定的夹角1、2、3，来实现平面转弯的导向。 3.1转弯半径的限制条件为保证平面带式输送机自由导向的弯曲运行

47、，转弯处的输送带应满足力的平衡条件、应力和应变的限制和不离开托辊等条件。3.1.1转弯处力的平衡条件如图3.2所示，当输送带运行至曲线处时，输送带张力的合力FTC沿曲线的 图3.1 自由导向转弯的一般结构 图3.2 平面转弯的力学模型法线方向指向内侧，此合力使输送带产生向内偏移的趋势。由于在弯曲段设置内曲线抬高角，由物料和输送带重力产生的内外推力FG、托辊设置倾角产生的输送带和托辊间的离心摩擦力FR、转弯时的离心惯性力FQ均指向外侧，式输送带产生向外运动的推力，它们与FTC平衡，实现输送带的自动对中调节。在输送带上海作用与运行方向相反的阻力FW和托辊对输送带的支持力FN。因此，输送带转弯运行时

48、，应满足FTC+FG+FR+FQ=0 （3-1）其中，力的正方向为离心方向。 上式中，离心摩擦力FR与物料和输送带的重力分布、摩擦因数等因素有关；FQ为输送带和物料转弯运行时的离心惯性力，因转弯曲率半径相对于惯性质量的数量级较大，所以其数值很小，计算式可以忽略不计。在实际运行过程中，输送带通常不能完全处于理想的对中位置，而是有一定的偏移量，但偏移量不能超过内侧或外侧的极限位置。因此，当输送带处于内侧或外侧的极限位置时，必须满足相应的条件。当输送带向内侧偏移时，应满足 FTC+FGi+FRi0 （3-2） 当输送带向外侧偏移时，应满足 FTC+FGo+FRo0 （3-3）其中，角标i表示向内偏移

49、，角标o表示向外偏移。3.1.2输送带应力、应变的限制条件 在输送带的的弯曲段，外侧的输送带伸长量要大于内曲线侧。为保证输送带的寿命，输送带外曲线侧的应力、应变不应超过许用值。另外，由于输送带内外侧的伸长量不同而引起内侧凹陷的程度不能太大。3.1.3外侧托辊上输送带不离开托辊 曲率半径过小时，有可能使外侧托辊上的输送带飘起而离开托辊，于是产生附加的向心力，使输送带易于向内跑偏。因此在设计水平转弯带式输送机时，应保证外侧托辊上的输送带不离开托辊。3.2弯曲曲率半径的确定3.2.1根据力的平衡条件确定曲率半径这里根据上托辊来确定转弯曲率半径。取转弯弧中一个托辊间距a0的小弧段输送带为分离体，分析其

50、受力情况，如图3.3所示。设弧段对应的圆心角为 ，则=a00,其中0为曲率半径。输送带单元上所受的力包括：输送带的张力T、T+T；运行阻力FW转弯运行的离心惯性力FQ；输送带和物料的图3.3 水平转弯的受力图重力FGi（i=1,2,3）；各托辊作用于输送带上的支撑反力FN1、FN2、FN3；各托辊作用于输送带上的离心摩擦力FRi（i=1,2,3）.为简化计算，这里忽略输送机倾角。（1）径向力平衡关系 在此单元上，物料与输送带的总重力为 FG=qGBa0g=qGB0g （3-4）式中 qGB输送带和物料的单位长度质量（kg/m），qGB=qG+qB。在输送机运行时，由于内曲线的抬高使托辊槽角变化

51、以及使输送带偏移，此载荷在各托辊上分布也与直线运行的输送机不同。设作用于内、中、外三个托辊上的重力分别为FGi（i=1,2,3），定义重力分配系数为 Ki=FGiFG i=1,2,3 （3-5）重力分配系数表示了物料和输送带的重力在三个托辊上分配的比例关系，他们之间的关系是 K1 +K2 +K3=1作用在各托辊上的重力为 FGi=KiqGB0g （i=1,2,3） （3-6）设三个托辊的安装前倾角相同，均为，它们的倾斜方向如图3.1所示，则各托辊与输送带摩擦产生的横向离心摩擦力为 FRi=3FNicos （i=1,2,3） （3-7）设三个托辊的槽角分别为i（i=1,2,3），其中2=0，为表

52、达方便，这里的i与一般的槽角定义不同，如图3.3所示。这样 FGi=FNicosi+FRisini+ （i=1,2,3） （3-8）忽略FQ时，各力在法线方向平衡，有Tsin2+T+Tsin2=i=13FRicosi+FNisini+d=，sin/2d/2，dTd/2为二阶微量。将各有关参数带入上式，可以表示成T=qGBg0i=13Ki3cosi+cos+sini+cosi+3sini+cos设 3=i=13Ki3cosi+cosi+sini+cosi+3sini+cosi （3-9）则T=qGBg03进一步设 aR=qGBg3 （3-10）所以 T=aR0 （3-11）式中 3导来摩擦因数，

53、它是一个随i和变化量； aR 托辊作用于输送带的单位长度横向摩擦力（N/m）。（2）切向的力平衡条件 上分支承载时的运行阻力为 FW=fgqR0+qGB0 (3-12)式中 qR0上托辊旋转部分单位长度质量。 托辊设置倾斜产生的阻力为 F=3i=13FNisini （3-13）将上面两式相加，并带入FNi，得FW=FW+ F= fgqR0+qGB+3i=13KiqGBgcosi+3sini+cosisini 0设 az=fgqR0+qGB+3i=13KiqGBgcosi+3sini+cosisini （3-14）所以 FW=az0 （3-15）式中 az上分支承载时单位长度的运行阻力（N/m）

54、。作用在输送带单元切线方向的分量平衡，得T=FW把式（3-16）带入上市，得 0=1azT （3-16）（3）曲率半径的确定 从式（3-12）和式（3-17）中消去0，得dTT=azaRd从而可得 T=T2e（azaR） （3-17）将式（3-12）代入上式，T2为曲线段的最小张力点，可以得曲率半径的计算式 0=T2aReazaR （3-18）式（3-19）是一个曲率半径0关于的指数函数，它是从力平衡角度得到的曲率半径计算式。曲率半径随按指数规律增加。也就是张力小的点对应的曲率半径小，随着角的增加、张力的增加，满足力平衡条件的曲率半径也随之增加，因而曲率半径也随之改变。实际上，按这种指数曲线来

55、设计输送机的转弯，安装较困难。一般可用等半径的圆弧曲线来代替。根据上面的推导过程和最后得到的曲率半径计算式可知：在计算曲率半径时应按满足转弯要求的最大曲率半径设计输送机的曲率半径，也就是按弯曲段最大张力点的要求计算曲率半径。由于无载时相同条件下需要较大的曲率半径，设计中需要考虑有载和空载不同的工况，下分支的情况也是相同的。所以，满足各种工况的曲率半径是 R=T1aReazaR （3-19）以上相关量表示的含义及数据： 弯曲段的圆心角，30； T1弯曲段的最大张力，158792.8N；3输送带与托辊间的摩擦系数，3 =0.35；内曲线的抬高角，是逐渐抬高的，=1（2组）、1.5（2组）、2（2组

56、）、2.5（2组）、3（2组）、3.5（2组）、4（其余部分）、 3.5（2组）、3（2组）、2.5（2组）、2（2组）、1.5（2组）、1（2组），在这里为了简化设计取设计=4进行计算； Ki重力分配系数，当输送带不偏移抬高角=4时，K1=0.1813，K2=0.6278，K3=0.1910；i三个托辊的槽角，1=35，i=0，i=145； i托辊组的前倾角，一般为1-2，这里取i=1；qGB输送带和物料的单位长度质量（kg/m），且qGB= qG+qB；qR0上托辊旋转部分单位长度质量，根据通用带式输送机设计P98式5-5取qR0=18.6kg/m。将已知数据代入式（3-20）R=T1aR

57、eazaR=158792.8244.2e12.155244.230180=667.4m3.2.2根据输送带的许用应力确定曲率半径与输送机得头部过渡段的计算相似，输送带所受的应力是由输送带张力所引起的应力和由于输送带弯曲所产生的附加应力，这里应力的单位是单位长度的力（N/mm）。即=1+2式中 1输送带张力造成的应力。1=TB设输送带中心线的曲率半径为R，在转弯曲线上，对应圆心角处，输送带中心线的弧长为L0=R,输送带弯曲时产生附加伸长最大处是转弯的外侧，对于平型输送带长度为L=R+B2，从而输送带的最大附加应变为2=LL0L0=B2R=2E式中 E弹性模量，对于钢丝绳芯输送带E=65N,文献1表2.9钢丝绳芯N=630N/mm，E=65N=65630=4.095104N/mm=4.095107N/m。这样输送带的最大应力值为=T1B+BE2R它应该满足许用应力限制条件，即=T1B+BE2R也就是RBE2T1B将有关数据代入上式求得R43.5m667.4m满足第一个条件。3.2.3外侧托辊不离开输送带的限制条件下的曲率半径曲率半径过小时，有可能产生在外侧的输送带离开托辊而飘起的现象，这样会产生附加向心力，致使输送带向内侧跑偏，造成输送带不正常运转。如图3.4所示，在输送带上作