高炉上料主皮带运输机设计

高炉上料主皮带运输机设计摘要本次毕业设计是关于1250高炉主上料装置的设计。首先进行充分的调研，包括设备的使用条件、环境条件，作好详细的资料调研收集，了解高炉炼铁的生产工艺过程，分析各种可能的方案，进行必要的可行性和必要性分析，根据要求设计出能满足炼铁工艺的要求，满足1250高炉炉顶上料的高炉上料装置，并且有较好的使用和维护性能。对设计的输送设备的主要零部件进行强度校核，主要标准件的选取进行充分的理论计算分析。最后设计出了能满足要求的带式输送机上料装置。关键词：高炉;皮带上料;驱动装置TheMainBeltConveyorDesignofBlastFurnaceAbstractThisgraduationdesignisabout1250blastfurnacedesignofthemasterdevice.Firstfullinvestigation,includingtheuseoftheequipmentconditions,environmentalconditions,preparedetailedinformationresearchcollection,understandtheproductiontechnologyofblastfurnaceironmakingprocess,theanalysisofvariouspossiblesolutions,analysesthefeasibilityandnecessityofnecessary,accordingtotherequirementsdesignedtosatisfytherequirementofironmakingprocess,meetthe1250blastfurnacetopfeedingdeviceofblastfurnace,andhasthebetterperformanceofoperationandmaintenance.Conveyingequipmentofthemaincomponentsofthedesignintensity,andthemainstandardpartsselectionofadequatetheoreticalcalculationanalysis.Finallydesignedcanmeettherequirementsofbeltconveyorfeedingdevice.Keywords：Blastfurnace;Beltmaterial;Actuatingdevice目录1绪论 11.1带式运输机的发展 11.2带式输送机的技术优势 11.3带式输送机的种类 31.4高炉炼铁工艺 41.5高炉上料方式的选择 51.6运输物料的特性 71.7设计上料装置的原始数据 7计算运送量 72带式输送机主要参数的确定 82.1皮带运料横截面积 82.2带速计算 92.3皮带型号选择及校核 93运行阻力、驱动功率、张力的计算 113.1驱动装置和驱动形式的选择 113.2运行阻力的计算 153.3驱动功率的计算 173.4皮带张力的计算 174带式输送机的主要零部件设计 194.1托辊的设计 194.2驱动装置的设计 234.2.1电动机的选择 234.2.2驱动滚筒的设计 244.2.3减速器的选用 294.2.4联轴器的选用 304.2.5逆止器的选用 324.3辅助装置的设计 33清扫装置的设计 33张紧装置的设计 35机电保护装置 365带式输送机的运转维护知识 37结论 38致谢 39参考文献 40高炉上料主皮带运输机设计1绪论1.1带式运输机的发展带式输送机现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。主要有:钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。十多年来,国产煤矿带式输送机从SDJ、SSJ、STJ、DT等系列定型发展到各种多功能特种带式输送机系列,如大倾角带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机,大倾角、长运距带式输送机系列产品等,并用动态分析、智能化控制技术等对关键设备进行了理论研究和产品开发,研制成功了多种软起动和制动装置以及可编程电控装置。但和国外先进机型相比,国内输送机机型一般较小,带速通常不超过4m/s,普遍沿用静态设计法,设备成本偏高,运行的可靠性偏低。此外,我国尚未形成元部件的大规模专业生产厂,设计制造水平有待提高。固定带式输送机是目前煤矿使用量最多的一种机型,主要用于水平或倾角小于18的场合。目前最大主参数分别为:运量1000~4500t/h,运距1000~8000m,带速2.5~5.6m/s,带宽2200mm,驱动总功率750~5550kW。国产输送机现在钢绳芯带最高用到ST5000,整芯带用到PVG3150S,高强度机械接头仍然需要进口。为了降低胶带强度要求和减小驱动装置尺寸,通常采用中间直线摩擦驱动或中间卸载式驱动,并采用软启动技术。现已开发出近10种软启动方式,较好解决了大型输送机的启动问题。1.2带式输送机的技术优势（1）输送物料种类广泛输送物料的范围可以从很细的各种粉状物料到大块的矿石、石块、煤或纸浆木料，以最小的落差输送精细筛分过的或易碎物料。由于橡胶输送带具有较高的抗腐蚀性，在输送强腐蚀性或强磨损性物料时维修费用比较低。带式输送机还可以输送碱性物料和一定温度热料，也可以运送成件物品。（2）输送能力范围宽带式输送机的输送能力还可以满足任何要求的输送任务，既有轻型带式输送机完成输送量较小的输送任务，又有大型带式输送机实现每小时数千吨甚至上万吨的输送任务。（3）输送线路的适应性强带式输送机可以适应坡度为30%~35%的地形，而对于卡车运输来说仅能适应原有自然地形的坡度为6%~8%。输送机线路可以适应地形，在空间和水平面上弯曲从而降低基建投资，并能避免在厂内和其他拥挤地区，以免受铁路、公路一级河流、山脉的干扰。带式输送机的运输线路是十分灵活的，线路长度可根据需要延长。（4）灵活的装卸料带式输送机可根据工艺流程要求灵活地从一点或多点受料，也可以向多点或几个地区段卸料。（5）可靠性强带式输送机的可靠性已为所有工业领域中的使用经验所证实，它的运行极为可靠，在许多需要连续运行的重要生产单位，如在发电厂内煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送以及港口内船舶装卸散状物料等，都获得了广泛的应用。（6）安全性高带式输送机据哟很高的安全性，需要的生产人员很少，与其他运输方式相比发生事故的机会较少。不会因大块物料掉下来砸伤人员或由于大型笨重的车辆操纵失灵而引起事故。（7）费用低带式输送机系统运送每吨散状物料所需的劳动工时和能耗，在所有运输散状物料工具中通常是最低的。而且它所占用维修人员的时间少，较小零件的维修和更换可以现场很快地完成，维修费用低。1.3带式输送机的种类带式输送机可以从不同的角度分类。(1)按承载能力分类轻型带式输送机：专门应用于轻型载荷的输送机。通用带式输送机：这是应用最广泛的带式输送机，其他类型带式输送机都是这种带式输送机的变形。钢绳芯带式输送机：应用于重型载荷的输送机。（2）按可否移动分类固定带式输送机：输送机安装在固定的地点，不需要移动。移动带式输送机：具有移动机构，如轮、履带。移置带式输送机：通过移动设备变换设备的位置。可伸缩带式输送机：通过储带装置改变输送机的长度。(3)按输送带的结构形式分类普通输送带带式输送机：输送带为平型，带芯为帆布或尼龙帆布或钢绳芯。钢绳牵引输送机：用钢丝绳作为牵引机构，用带有耳边的输送带作为承载机构。压带式输送机：用两条闭环带，其中一条为承载带，另一条为压带。钢带输送机：输送带是钢带。网带输送机：输送带是网带。管状带式输送机：输送带围包成管状或用特殊结构输送带密闭输送物料。波状挡边带式输送机：输送带边上有挡边以增大物料的截面，倾斜角度大时，一般在横向设置挡板。花纹带式输送机：用花纹带以增大物料和输送带的摩擦，提高输送倾角。（4）按承载方式分类托辊式带式输送机：用托辊支撑输送带。气垫带式输送机：用气膜支撑输送带。另外还有磁性输送带、液垫带式输送机，它们共同的特点都是对输送带连续支撑。深槽型带式输送机：由于加大槽深，除用托辊支撑外，也起到对物料的夹持作用，可增大输送倾角。（5）按输送机线路布置分类直线带式输送机：用于输送机纵向是直线，但是可在铅垂面上有凹凸变化曲线。平面弯曲带式输送机：可在平面上实现弯曲运行。空间弯曲带式输送机：可以在空间实现弯曲运行。（6）按驱动方式分类单滚筒驱动带式输送机。多滚筒驱动带式输送机。线摩擦带式输送机：用一个或多个输送带作为驱动体。磁性带式输送机：通过磁场作用驱动输送带。1.4高炉炼铁工艺炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）燃料、（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉生产工艺流程包括以下几个系统：高炉本体；上料设备系统；装料设备系统；送风设备系统；煤气净化设备系统；渣铁处理系统；喷吹燃料系统。此次我们设计的就是1250高炉上料装置。其上料工艺流程如图1.1所示:图1.1高炉上料工艺流程1.5高炉上料方式的选择20世纪60年代开始高炉迅速大型化，炉容增大到3000～5000m3，采用斜桥料车上料已不能满足生产要求。尤其在采用冷烧结矿以后，胶带寿命延长，能满足连续运转的要求，2500m3以上高炉多采用胶带运输机上料。1000m3以上、2500m3以下高炉结合地形、布置等条件，可选用胶带运输机或斜桥料车上料。1000m3以下高炉则仍以斜桥料车上料为主。目前我国中小高炉大都采用斜桥料车卷扬机上料。随着高炉容积不断增大，这种上料方式的问题越来越明显，例如随着料车容量和钢绳负荷增加，必须加大钢绳直径，增大斜桥总重，而且庞大的料车卷扬机和很深的料车坑，是设备和基建费用大大增加，对于大容积高炉，用斜桥料车上料已不能满足要求，所以用皮带上料。故此次设计选用皮带上料。图1.2带式输送机上料系统示意图图1.3斜桥料车上料系统示意图1.6运输物料的特性输送物料混合矿焦炭物料密度1.650.5物料安息角30°30°工作环境：多尘、潮湿，-5°~70°。矿粉含铁量取60％1.7设计上料装置的原始数据高炉容积为1250立方米；倾角不大于15°；两端高差约20米。1.7.1计算运送量焦比取0.6，高炉休风率取1.5%，有效容积系数取2查阅相关资料可知：高炉生铁年产量=高炉座数年平均生产日高炉有效容积系数高炉有效容积带入数据可得：高炉生铁年产量=t矿粉总质量焦炭总质量矿粉体积：V1=m3焦炭体积：V2=m3混合后物料体积：V3=V1+V2=924479+1065000=1989479m3每小时运送物料体积：V4=m32带式输送机主要参数的确定2.1皮带运料横截面积：S1=S2=S=S1+S2=0.0693B2+B:皮带的带宽取800mm：物料堆积角图2.1运料截面积的计算不同物料堆积角时S1,S2的值不同，查《炼铁机械设备》表3-11得2.2带速计算Q=3600SVCC1故：V式中：r：物料的堆积密度（矿粉取r=1.6t/m³焦炭取0.5t/m³）C：皮带的倾角系数（倾角为14°，C=0.91）C1：考虑料流不连续系数C1=0.72.3皮带型号选择及校核查阅资料得，高炉输送皮带选用夹钢绳芯的胶带根据设计参数可算出皮带运料长度为82.67m物料在带上的体积：V混合物料密度：故物料在输送带上的质量：皮带所受拉力：F初选800#钢丝绳带，带厚14mm皮带横截面积：故所选皮带型号合适。装料皮带质量：m=0.8总质量：3运行阻力、驱动功率、张力的计算3.1驱动装置和驱动形式的选择驱动系统一般必须用到的设备有电动机、联轴器、减速器、制动器等。电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。带式输送机常见典型的布置方式如表3.1所示：表3.1带式输送机常见布置方式皮带上料机的传动装置的形式可以是多种多样的，对高炉上料来说双滚筒驱动是比较适合的一种，布置形式如图3.1所示：图3.1所设计的带式输送机布置形式如此布置的理由：由图可知，两个驱动滚筒,各由两台电动机，通过液力联轴器、减速器而带动。四台电动机中有一台为备用，不论哪台驱动装置发生故障，均可保证胶带继续运行。两个驱动滚筒的表面包着一层带沟的橡胶，目的在于增大及稳定驱动滚筒与胶带间的摩擦系数。液力耦合器装在电动机与减速器之间,用来均衡电动机负载和使胶带启动平稳及避免冲击。制动器用来防止胶带机带料停机时产生逆转，避免出现胶带与炉料的下滑。由皮带传动的理论可知：（3.1）（3.2）式中—皮带所传递的圆周力；—皮带紧边拉力；—皮带松边拉力；—皮带和驱动卷轴间的摩擦系数；—皮带在驱动卷筒上的包角。图3.2输送带张力理论图皮带松边拉力可认为与初拉力成正比，由于双滚筒驱动时，皮带和卷筒的包角远大于单卷筒驱动时的包角，在相同系统出力、提升高度、提升角度等外界因素条件下，多滚筒驱动时的初拉力可比单滚筒驱动时大为降低；同时，胶带张紧装置的平衡重量也大为减轻。因此多滚筒驱动的优点就是在相同负载条件下，大大提高胶带机的输送能力，故在较大功率的胶带输送机上，常采用多滚筒驱动。采用双滚筒驱动后，随之而来的是在两个驱动滚筒之间怎样分配功率（圆周力）更为合理。对于一台外界条件已定的双滚筒驱动的胶带输送机，有四种分配驱动功率的方案：最小张力法；等圆周力分配法；等驱动单元法和圆周力任意分配法。通过分析可知：按最小张力法分配驱动功率，其胶带中的最大张力最小，因而所需要的装紧装置重锤重量也较小；按等圆周力分配法则最不利，在时，胶带的最大张力将增大12%~14%，装紧装置重锤也要相应增加。最小张力法虽使胶带的最大张力最小，但是在高炉皮带上料机中则不宜采用。其原因是：①此时两个驱动滚筒的驱动功率之比值为，即两个卷筒的功率相差达两倍以上，于是所选用的电动机型号、减速器中心距将不同。而实际上同一型号不同中心距的减速器即使名义传动比一样，可是实际传动比有时却不同；再加上不同型号的电动机之额定转速也不相同，会使两驱动滚筒的实际转速更大。因此，这种方案既要增加备品的品种、规格，又难以保证两个滚筒的圆周线速度一致，从而对皮带的运行带来损害。②采用最小张力法所获得的减少皮带张力与等驱动单元法（圆周力比值2:1）相比，所减少的数值比例较小仅占4%，故实用价值不大。等圆周力法的分配法，随能使驱动装置、传动部件标准化，便于制造，减少备品种类，但它的功率分配是1:1，偏离的值较多，因而使皮带中工作张力较大。等单元驱动法是等圆周力法的改进，使驱动滚筒传递圆周力的比值由等圆周力法的1:1变为较接近的2:1，从而达到既能减少皮带中的张力，又能保证驱动装置具有通用性，减少备品种类，便于维修。鉴于上述分析，在设计钢丝绳芯皮带上料机时，采用等单元驱动法较为合适。其传动装置配置形式如图3.3所示：112图3.3所设计的传动装置配置形式驱动滚筒1（两个驱动电机）驱动滚筒2（一个驱动电机，一个备用电机）3.2运行阻力的计算在稳定工况运行时需要的驱动力（运行阻力）综合了摩擦力、重力和质量的作用。输送机的功率消耗是运行阻力和运行速度的乘积，即：（3.3）将运行阻力细分,这些阻力的和等于从传动滚筒传递到输送带上的圆周力：（3.4）式中—主要阻力；—附加阻力；—特种主要阻力；—特种附加阻力；—倾斜阻力。运行阻力的计算:主要阻力:附加阻力:特种主要阻力:倾斜阻力①f:平均摩擦系数，取0.02L:带式输送机长度83mg:重力加速度:承载托辊单位质量，17.9kg/m:回程托辊单位质量，5.3kg/m:输送带单位质量，16.4kg/m:物料单位质量，81.8kg/m：输送机倾角带入数据计算：②附加阻力的总和用附加阻力系数来表示，附加阻力系数的定义为：系数C查《带式输送机实用技术》表10-7，由输送机长度为83m，可知C=1.9带入数据可得：③特种主要阻力:托辊前倾阻力：输送物料与导料板之间的摩擦阻力:槽角的槽型系数，槽角为取0.4：承载托辊和输送带之间的摩擦系数，取0.6:装有前倾托辊的设备长度为83m：前倾角，l:装有导料板的设备长度为3mδ：倾角，δ=带入数据得：,故：④倾斜阻力H:物料提升高度，20m综上所得，可算出3.3驱动功率的计算驱动功率表示为：（3.15）式中—运行阻力（驱动力），为24196N；—带速，为1.3m/s。代入3.4皮带张力的计算由于采用等单元驱动法，采用的每套驱动装置都是相同的，但每个驱动滚筒可根据需要布置一套或二套驱动装置。如果在卷筒=1\*ROMANI上布置二套驱动装置，卷筒=2\*ROMANII上布置一套驱动装置，使驱动滚筒传递圆周力的比值由等圆周力法的1:1变成2:1，则胶带的紧边张紧力计算如下：（3.16）（3.17）（3.18）（3.19）因,,则即（3.20）当及时，4带式输送机的主要零部件设计4.1托辊的设计托辊是带式输送机的输送带及货载的支承装置。托辊随输送带的运行而转动，以减小输送机的运行阻力。托辊质量的好坏取决带式输送机的使用效果，特别是输送带的使用寿命。而托辊的维修费用成为带式输送机运营费用的重要组成部分。所以要求托辊：结构合理，经久耐用，回转阻力系数小，密封可靠，灰尘、煤粉不能进入轴承，从而使输送机运转阻力小、节省能源、延长使用寿命。托辊分钢托辊和塑料托辊两种。钢托辊多由无缝钢管制成。托辊辊子直径与输送带宽度有关。我们选择了钢托辊托辊按用途又可分为槽形托辊、平形托辊、缓冲托辊和调心托辊，因为本机输送物料主要为铁矿石、焦炭，所以我们选择不易让物料撒落的槽。如图4.1、4.2所示。图4.1槽型上托辊和平行托辊图4.2缓冲托辊对于承载托辊：我们选择30°大槽角槽型托辊。由《新型带式输送机运输机械设计手册》［5］表8-44查询得，上托辊的参数如下表，带宽BDL轴承型号AEHPQd质量Kg800893154G20410901150142.5245350170130M1221.5表4.1上托辊参数表中的数据所表示的对象见下图：图4.3槽型托辊组承载托辊回转部分质量，查询《带式运输机实用技术》，详情见下表：带宽轴径轴承型号一节辊二节棍三节棍回转部分质量单个托辊质量回转部分质量单个托辊质量回转部分质量单个托辊质量800202046.79.24.96.22.73.6表4.2托辊回转部分质量对于回程托辊，一般采用平行托辊，查《新型带式运输机设计手册》具体参数如下表：带宽DL轴承AEPQd质量800899504G20510901142144.514590M1215表4.3回程托辊参数示意图如下所示：图4.3回程托辊示意图托辊的布置设计：垂度：ISO5048-1989中规定，最大垂度为0.5%~2%DZN22101-2002中规定，≤0.1%DIII手册推荐值为＜0.1%最后垂度取3%托辊间距的计算:A=1.3B=1040mm,故上托辊间距取1.2m,下托辊取3m.托辊轴承的校核:则Tmin=4.2a0(qB+qG)g垂度公式（4.1）式中：—两组托辊间的垂直下降高度，mm；—物料单位质量，kg/m,=81.8kg/m；—输送带单位质量，kg/m,=16.4kg/m；g—重力加速度，g=9.81k/m；—托辊间距m，a=1.2m；—输送带的最小拉力，KN。代入数据：=33.6mm则由《新型带式输送机运输机械设计手册》表8-4推荐，辊子轴承选用4G204系上托辊的校核：所选用的上托辊为槽形托辊（35°），其结构简图4.3如下：图4.4槽形托辊（35°）结构简图①托辊静载荷计算：（4.2）（4.3）式中：—承载分支托辊静载荷，N；—回程分支托辊静载荷，N；—上托辊间距（m）；—辊子载荷系数，查《运输机械设计选用手册》表2-35选=0.8；—带速（m/s）,已知=1.3m/s;—每米长输送带质量（kg/m）,已知=16.4kg/m;—物料单位质量，kg/m,已知=81.8kg/m—输送能力（kg/s）；已知=236.34kg/s—上托辊分支间距（m），=1.2m代入数据，=9.81×0.8×1.2×（236.34/1.3+16.4）=1866.4N=9.18×0.8×3×16.4=361.3N查表2-74得，上托辊直径为89mm，长度为315mm，轴承型号为4G204，承载能力为2.54kN，＜2540大于所计算的p0，故满足要求。下托辊直径为89mm，承载能力为0.603KN,大于361.3N,故满足要求。②动载计算承载分支托辊的动载荷：（4.4）式中：P——承载分支托辊动载荷（N）；——运行系数，查表2-36，取1.2；——冲击系数，查表2-37，取1.0；——工况系数，查表2-38，取1.0。则:p=1866×1.2×1.0×1.00=2251<2540N回程托辊的动载荷：=..=361×1.2×1=433N＜603N故承载分支托辊满足动载要求。润滑采用锂基润滑脂润滑4.2驱动装置的设计驱动装置为整个带式输送机提供动力，决定输送机的启动、运行、制动。驱动装置的设计包括电动机、减速器、制动器、逆止器、联轴器的选用及驱动滚筒的设计。4.2.1电动机的选择电动机是带式输送机主要的动力来源，选择带式输送机用电动机需要考虑所需电动机的功率。Pw=31.5KW 由于只有三个电机使用，一个备用，则每个电机的功率为15KW选取电机功率为15KW,选用Y系列三相异步电动机，具体型号为Y180L-6相应的技术参数的比较情况如表4.1所示表4.4可选电动机型号额定功率转速ABC1DEFGHKMNP15KW970R/MIN279279121481101442.5180153002503504.2.2驱动滚筒的设计传动滚筒是传递带式输送机功率的圆柱形筒，传动滚筒和驱动装置相连，是带式输送机最重要的部件。按驱动方式，传动滚筒分为：外驱动式，即驱动装置放在传动滚筒外面，减速器直接同传动滚筒输入轴相联。内驱动式，即将驱动装置放在传动滚筒里面，此又称电动滚筒。根据参考资料，本文选取外驱动式传动滚筒。：轴的受力分析如下：图4.5轴的受力示意图图4.6轴的剪力图图4.7轴的弯矩图图4.8轴的扭矩图弯曲应力：M：横截面上弯矩y：横截面上的任意一点纵坐标：横截面对中性轴Z的惯性矩扭应力：T：横截面上的扭矩：横截面上任意一点到圆心的距离：横截面对形心的极惯性矩因为传动轴是既受弯矩又受扭矩所以采用第三强度理论算它的当量应力：轴的材料选择45调质刚，许用应力为50MP得：d=150mm轴颈处开键槽则轴颈增大3%安装轴承处直径取标准值则=160每变颈一次增大5mm则各个直径对应的长度分别为：L1=175mm，L2=250mm，L3=205mm，L4=401mm转轴简图为：图4.9转轴简图键的选择：查手册选择L=125键的校核：键连接所能传递的扭矩T为：h：键的高度16mm，：键的工作长度125mm，d：轴的直径150mm由此可得T=9000NM实际传递扭矩：=3226NM符合轴承选择：查手册选轴承为22232CD=290mm，d=160mm，B=104mm轴承座的选择：查手册选择轴承座型号SN232A=237mm，A1=160mm，H=170mm，L=550mm，J=470mm，S=M30心轴直径计算：mm取标准值d1=140mm每次变径增大5mm则d2=145mm，d3=150mm各个直径对应的长度为：L1=220mm，L2=150mm，L3=552mm心轴简图：图4.10心轴简图轴承选择：查手册选择轴承为22228CD=250mm，d=140mm，B=68mm轴承座的选择：查手册选择轴承座为SN228A=207mm，A1=150mm，H=150mm，L=500mm，J=420mm，S=M30筒壳厚度计算：材料选择Q235—A许用应力为46MPD：滚筒直径，Tw：紧边张力，t：筒壳厚度，k包角系数取0.081转轴轮毂设计：材料选择ZG230-450许用应力为54MP轮毂长度：L=1.2d=1.2165=198mm轮毂外径：D=264mm轮毂简图：图4.11轮毂简图心轴轮毂设计：材料选择ZG230-450许用应力为54MP轮毂长度：L=1.0d=145mm轮毂外径：D=232幅板设计：材料选择Q235-A许用应力为56MP轮毂处最大应力：与幅板的内外径比值有关查表取2.13M是幅板所受弯矩r是幅板外径：滚筒直径减去两个筒壳厚度t>21.8取t为22mm4.2.3减速器的选用减速器作为电动机和传动滚筒之间的减速装置是带式输送机的重要部件之一。它既要满足输送机功率、速比、转矩等要求，还要具有体重轻、体积小、效率高、经久耐用、维护方便等特点。带式输送机常用的减速器种类繁多。传动比i的计算：V=1.3m/s=（1.3*60）/（0.8*3.14）=31.5r/minI=n/=31.2根据《机械设计手册》选用ZSY减速器，一个需要4个减速器，具体参数见下表：减速器主要参数如下：公称传动比输入n1输出n2公称输入功率规格31.515004837KW180系列表4.5减速器参数安装尺寸如下表所示：名义中心距DLABCEFGS1804211050110801705655652152702307035n×NPRKThHM6×1830135240-50512451453.52285200475160表4.6减速器安装尺寸减速器主要尺寸如下图所示：图4.12减速器示意4.2.4联轴器的选用联轴器是联接两轴或轴和回转件，在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开的一种装置。此外，联轴器还可能具有补偿两轴相对位移、缓冲和减振以及安全防护等功能。联轴器的分类常用联轴器可分为机械式、液力式、摩擦式和磁力式几种。机械式联轴器可分为：刚性类，具体分为：凸缘基本型，对中榫凸型。弹性类，具体分为：无弹性元件组，包括：有滚子链式联轴器、齿轮型联轴器、球笼型万向联轴器和轴向移动联轴器几种。非金属弹性元件组，包括：轮胎式联轴器，有骨架式和整体性两种；梅花形联轴器，有基本型和分体型两种；弹性套柱销式联轴器，有基本型和带式制动器型两种；弹性柱销齿式联轴器，有基本型，圆锥轴孔型、接中间轴型和带制动轮型四种。金属弹性元件组，包括：膜片式联轴器、膜盘式联轴器和涨紧套式联轴器。组合式元件组，包括：挠性齿式联轴器、挠性链式联轴器、挠性爪式联轴器和蛇形弹簧型联轴器。液力式联轴器可分为：1）限矩型，包括带制动轮和不带制动轮两大类，其中包括安全性和标准型。2）调速型，包括使用油和粘性液体做介质的和使用水做介质。摩擦式联轴器有钢珠和磁粉等类型。磁力式联轴器有圆筒形和平面型两种，利用永久磁铁组合拉推磁路组成。联轴器的选择选择标准联轴器时应根据使用要求和工作条件，如承载能力、转速、两轴相对位移、缓冲吸振以及拆装、维修更换易损元件等综合分析来确定。具体选择时可考虑以下几点。原动机和工作机的机械特性联轴器联接的轴系及其运转情况工作机的转速高低联轴器的对中和对中保持程度联轴器的结构及工作特性联轴器的可靠性，使用寿命和工作环境7）联轴器的制造、安装和维护的成本根据以上条件，本设计电机与减速器之间选取液力联轴器。减速器与滚筒之间选用带制动轮的联轴器。液力联轴器又称液力耦合器，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。液力联轴器型号YOXJ-320带制动轮联轴器型号为JSZ6其中液力联轴器结构简图如图4.4所示：图4.13YOX型限矩型液力联轴器结构根据《机械设计手册》，液力联轴器的参数如下表：外形尺寸输入输出充油量键宽键长键宽键长Ø320×30048141104212756kg表4.7液力联轴器尺寸带制动轮联轴器型号为JSZ6，其参数如下表：d1d2轴孔长度L总长制动轮直径D宽度B50155124253500180表4.8带制动轮联轴器尺寸4.2.5逆止器的选用逆止器又名停止器，可防止带式输送机逆向运行。常用的逆止器有三种形式：①棘轮型。由棘轮和棘爪组成，前者有内啮合和外啮合之分，后者有直爪和钩爪两种。②带式型。将制动带放置在驱动滚筒后方，一端固定在机架上，另一端自由。当带式输送机自动运行时，制动带离开滚筒。如发生逆转，制动带便进入滚筒和输送带之间，阻止逆转。③滚柱型。由装在传动滚筒轴上的星轮、固定在机架上的套筒和嵌放在星轮缺口中的滚珠组成，滚珠后装有弹簧。正常运转时，滚柱偏向星轮缺口大端，不妨碍运行。发生逆转时，滚柱向星轮缺口小端处卡住，阻止带式输送机逆转而停车。滚柱一般为4～8个，套筒直径为滚柱直径的8倍，缺口离轴心高度为滚柱和套筒直径差的一半左右。本文选取带式型逆止器。其结构简图如图4.6所示：图4.14带式逆止器图中1-输送带

2-传动滚筒

3-逆止带4.3辅助装置的设计辅助装置一般包括清扫装置、张紧装置、机电保护装置等。4.3.1清扫装置的设计输送带清扫器有各种形式，选用一种适用于所有物料的清扫器是比较困难的。因为物料的含水量粘性和粒度等因素随时变化，也因为这些因素决定着清扫器的效率，所以每种物料的清扫需要单独考虑。即使清扫器安装以后，清扫时还需要进行调整，以适应物料的性能。又是需要使用一个以上的输送带清扫器。使用硫化或冷粘接头的输送带，清扫输送带是十分方便的，输送带工作面能全面同清扫器刮板接触，效果十分理想。但安装不当的机械接头会截住清扫器，使之产生跳动或振动。凹入的机械接头能是这个问题减到最小。对输送带清扫器进行适当的维护的调整，有助于防止输送带损坏，减少输送带和清扫器刮板的磨损。为了尽量减少因补偿磨损而对输送带清扫器进行调整的工作量，通常吧清扫器装在一个绕枢轴转动的用配重平衡的动臂上，或装在绕枢轴转动的用弹簧拉紧的动臂上，以保证清扫器刮板同输送带接触。①输送带清扫器的形式及特点：1）单刮板式或多刮板式清扫器2）旋转式输送带清扫器3）螺旋式清扫器4）自动补偿式旋转式清扫器5）喷水器和刮水器②输送带清扫器安装的位置输送带清扫器安装位置应使从输送带上清扫下来的物料能落入卸料溜槽内或能收集起来进行处理，一般弹簧或配重的单刮板或多刮板清扫器应安装在输送带刚离开滚筒之后的位置上，卸料溜槽的结构往往决定着清扫器的具体位置。铰接刮板清扫器安装在输送带刚离开滚筒之后输送带的空载段上。旋转刮板清扫器通常安装在输送带与滚筒脱离接触点的后面，旋转刷子清扫器的安装位置要求相同。然而，如果由于溜槽结构、增面轮位置等原因而有必要的话，旋转刷可安装在输送带与滚筒仍在接触的地方，以便将输送带清扫。③输送带的翻转自清扫作用为了排除由于脏输送带与下托辊之间引起问题，在输送带通过卸料点之后将其翻转180°，这种方法使输送带的清洁表面与下托辊接触。翻转输送带的方法简单易行，即在输送带进入尾部滚筒之前将其再翻转180°，使输送带的工作面在加料点处之上。④空载段输送带的清扫除圆管式输送带外，即使槽型带式输送机式精心设计的，在加料点和沿输送带长度的任何地方也都可能发生输送带撤料现象。如果发生撤料的现象，撒出的物料可能落到输送带空载段上，而被夹在输送带与中部滚筒中间，从而引起输送带的损坏或跑偏。这种清扫器安装在空载段输送带上侧，紧靠在尾部滚筒的前方用来清扫撒在空载段输送带上的任何物料，从而防止撤出的物料夹在输送带与尾部滚筒之间，这种刮板清扫器呈v型，有一个60°夹角，v型刮板的顶点应指向输送带，刮板清扫器应布置在尾部滚筒和其前面的第一个下托辊之间，并要安放在输送带的上面，除UPE刮板外，全用玻璃钢制成。⑤盖板盖板用平的和弯曲的玻璃钢板或金属薄板制成，可放置在承载段输送带两侧内，沿全线敷设，直到垂直收紧滚筒。这种结构被通常用在所有精心设计的带式输送机上，它能很好的保护空载段输送带免受任何撒出物料和气候的影响。4.3.2张紧装置的设计①张紧装置的分类张紧装置可分为固定式拉紧装置和自动式拉紧装置两大类：1)固定式拉紧装置.固定式拉紧装置分重力拉紧装置和刚性拉紧装置.重锤式、水箱式都属于重力拉紧装置.重力式拉紧装置始终使输送带初拉力保持恒定,在启动制动时会产生上下振动,但惯性力很快消失.刚性拉紧装置有螺旋拉紧、手动或电动拉紧装置等几种,它的拉紧力式固定不变的,不能自动调整.在安装后,拉紧一次可运行一段时间,但是还要收紧一次,以消除蠕变.2)自动式拉紧装置主要有电动式拉紧装置和液压式拉紧装置②张紧装置的的功能拉紧装置式保证带式输送机正常运转必不可少的重要部件,它的功能主要有1)使输送带在传动滚筒上形成正压力,靠摩擦力将传送滚筒的圆周力传递出来。2)限制输送带在托辊之间的垂度,防止输送带在托辊间距内过分松弛而丧失槽形,引起物料和输送带跑偏,增加运行阻力。3)补偿输送带的弹性伸长和线粘性伸长。时间长了输送带会自动伸长,而且在过度工况下发生永久伸长。同时，在启动、制动时输送带自动收紧，可免除机组振动。4)为重连接头提供必要的行程。5)在长距离带式输送机中，拉紧装置对其拉力产生重大影响。通过分析比较选用垂直重锤拉紧装置，垂直重锤拉紧装置多在户外使用，一般装在离传动滚筒不远处，以期得到快速反应。该装置要求拉紧车要灵活可靠，不能卡住。张紧力计算：张紧重物质量：M=F/10=1597kg4.3.3机电保护装置①输送带跑偏保护装置常用的各种带式输送机（除钢绳牵引带式输送机和圆管式带式输送机外）都可能出现输送带跑偏事故，特别是在物料偏载时或在安装输送机地段的地形起伏变化很大时，更容易产生跑偏现象。因此，在输送机的机头机尾以及易出现跑偏的地方应使用保护装置。目前在国内外带式输送机电控系统中，较多地使用开关式跑偏保护装置。②速度保护装置输送机在运行中如果输送带与滚筒的线速度不一致，就会发生摩擦而降低带式输送机的使用寿命，对于有较大倾角的下云机，如物料超过原设计规定或制动力矩不足时，会使输送带的转动速度增加，甚至造成飞车事故，这对于工作人员和设备的安全都是十分不利的。为此，带式输送机应装设速度保护装置。目前国内通用的速度保护装置是一种速度继电器，其工作原理是利用永久磁铁心产生磁矩，从而波动微动开关输出信号，当输送带速度降低于正常速度的70%时，拨不动微动开关，无信号输出，带式输送机停机。速度保护装置技术参数如表4.2所示：表4.9速度保护装置技术参数额定电压/V额定电流/A使用范围带速/（m/s）打滑率/%触电数量使用环境温度绝缘电阻/M质量/KG常开 常闭38020.3-625-3011-25-+50°＞201822040.3-625-3011-25-+50°＞2020速度保护装置可分为速度传感器和电器线路两部分。③拉力保护装置带式输送机在不同的运动阶段对输送机的拉力有不同的要求。例如启动时为了延长输送带的使