带式输送机毕业设计

毕业设计说明书普通带式输送机的设计作者:学号：学院(系)专业:指导教师：评阅人：2023年6月普通带式输送机的设计摘要本文在参考常规下运带式输送机设计方法的基础上，分析了常见驱动方式和制动方式用于长运距、大运量下运带式输送机上的优缺陷，提出该运送机可采用的驱动和制动方式；分析了常见软起动装置及其选型方法，归纳总结出长运距、大运量变坡输送下运带式输送机设计中的关键问题和可靠驱动方案和制动方式优化组合的可行方案；通过常规设计计算，提出了合理拟定张紧位置、张紧方式及张紧力大小的方法；对驱动装置及各重要部件进行了选型并校核。长距离变坡下运带式输送机运营工况复杂，在设计方面需考虑各种也许的工况，并计算最危险工况下输送机的各项参数，同时为保证运营过程中输送机各组成部分能适应载荷及工况的变化需将拉紧力统一，然后重新计算各工况下输送机参数，最终拟定整机参数。本论文对长运距、大运量变坡下运带式输送机，综合考虑各方面的因素，采用合理的驱动方案、制动方式和软启动装置组合，有效保证长运距、大运量变坡下运带式输送机的可靠运营。关键词：带式输送机下运长距离变坡目录1绪论………………12.输送机的发展与现状……………22.1国内外带式输送机的发展与现状……………22.1.1国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势……………22.1.2国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题………32.1.3我国煤矿用带式输送机的发展……………32.2选题背景………………………42.2.1重要技术参数………………42.2.2线路参数……………………52.2.3物料特性……………………52.2.4带式输送机工作环境………52.3本课题的研究内容……………62.3.1长运距、大运量下运带式输送机关键技术分析研究……2.3.2带式输送机的设计及驱动、制动方案的分析……………63长距离、大运量下运带式输送机关键技术的分析……………73.1下运带式输送机基本组成……………………73.2驱动方案的拟定………………73.3带式输送机制动技术…………84长距离大运量下运带式输送机的设计…………114.1带式输送机原始参数…………114.2带式输送机的设计计算………114.2.1输送带运营速度的选择……………………114.2.2输送带宽度计算……………124.2.3初选输送带…………………124.3输送机布置形式及基本参数的拟定…………134.3.1输送带布置形式……………134.3.2输送机基本参数的拟定……………………134.4线路阻力的计算………………144.5输送带张力的计算……………154.5.1张力计算时各种运营工况的讨论…………164.5.2最大发电状态下张力计算…………………164.5.3最大电动状态下张力计算…………………194.5.4满载状态下张力计算………204.5.5三种工况综合分析张力计算………………214.5.6电机数量与配比的选择……………………244.6滚筒的选择与减速器的选择…………………244.6.1传动滚筒直径的选择………244.6.2改向滚筒直径选择…………244.6.3减速器的选型………………244.7制动器装置的选择……………254.7.1目前重要的制动装置原理与性能…………254.7.2制动器的选用原则…………274.7.3制动器的选择………………274.8软起动装置的选择……………284.8.1目前重要的软起动装置原理与性能………284.8.2软起动装置的选用…………314.9拉紧装置………………………314.9.1张紧位置的拟定……………324.9.2拉紧力及拉紧形成的计算…………………324.9.3拉紧装置选择………………325结论………………34致谢………………35参考文献…………36外文文献原文译文1绪论带式输送机的最新发展方向时一呈现长距离、大运量、高速度、集中控制等特点。与其他运送设备(如机车类)相比，不仅具有长距离、大运量、连续运送的特点，并且运营可靠，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抱负的高效连续运送设备，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。随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角固定带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、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控制为核心的电控装置，并且井下大功率防爆变频器也已经进入研发、试制阶段。随着高产高效矿井的发展，带式输送机各项技术指标有了很大提高。本文在对常规下运带式输送机驱动及制动方案的理论研究的基础上，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，通过系统的动态建模计算和仿真分析，将静态设计结论和动态分析结果相结合，指出长运距、大运量下运带式输送机启动、运营和制动过程中存在的问题，并提出可行的控制理论和解决方案。2输送机的发展与现状2.1国内外带式输送机的发展与现状长距离、大运量、高速是带式输送机的最新发展方向。与其他运送设备(如机车类)相比，带式输送机不仅具有长距离(单机长度可达5000米，并且可以实现多机进行串联搭接，运距可达206km)、大运量、连续运送的特点，并且运营可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。带式输送机运营维护费用远远低于公路汽运方式，并且只要生产时间超过5年，带式输送机输送方式比公路汽运的总投资要小得多[21]所以在公司的生产过程中，凡能实现带式输送机输送的场合，一般都采用连续的带式输送机输送。与其他设备相比，带式输送机有以下优点：(1)输送物料种类广泛；(2)输送能力范围宽；(3)输送线路的适应性强；(4)灵活的装卸料，可以灵活实现一点或多点受料或卸料；(5)可靠性和安全性高；(6)费用低。国外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早，重要用于港口、钢厂、水泥厂、矿山等场合。带式输送机也是煤矿最为抱负的高效连续运送设备，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。2.1.1表2.1国外带式输送机的重要技术指标重要参数国外300--500万t/a高产高效矿井顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机运距（m）2023—3000>3000带速（m/s）3.5—44—5，最高达8输送量（t/h）2500—30003000—4000驱动总功率（kw）1200—20231500—3000，最大达10100国外带式输送机技术的发展重要表现在三个方面[1]：(1)带式输送机功能多元化、应用范围扩大化，如大倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；(2)带式输送机自身的技术向长运距、大运量、高带速等大型带式输送机方向发展；(3)带式输送机自身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。在煤矿井下，由于受环境条件的限制，其带式输送机的技术指标要比地面用带式输送机的指标为低。国外通常使用的带式输送机的重要技术指标如表2.1所示。2.1.2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善，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带式输送机及长运距、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。随着我国煤矿高产高效矿井的发展，煤矿井下带式输送机到目前己达成表2.2所示的重要技术指标。表2.2国内带式输送机的重要技术指标重要参数顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机运距（m）2023—3000>4500带速（m/s）2.5—4.53-5输送量（t/h）1500—30002023—3000驱动总功率（km）900—16001500—3000从表2.1和表2.2的比较可以看出，我国煤矿高产高效矿井配套国产带式输送机的水平基本达成了国际水平。目前，在带式输送机产品中，重要存在的问题但关键零部件的可靠性水平尚有待于进一步提高。在煤矿井下，由于煤层和井下地质结构等因素，有时不得不采用下运带式输送机。由于下运方式对制动技术、可靠性、安全性等规定较高，在矿井开拓及运送方式设计时，大都尽量避免下运运送方式，这也是目前下运带式输送机应用较少的因素。2.1.3我国煤矿用带式输送机的发展（1）大型化、智能化为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的运送能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机此后发展的必然趋势。在此后的2023内，输送量要达成4000～5000t/h，带速要提高到6m/s，顺槽可伸缩输送机头部集中驱动要达成3000米，对于固定强力带式输送机要达成5000米，单机驱动功率1000～1500KW,输送带要达成PVG3150和ST6000（2）提高关键零部件的性能和可靠性设备开机率的高低重要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性。而要提高关键零部件的性能和可靠性，除了进一步完善和提高现有零部件的性能和可靠性外，还要不断开发研究新的技术和零部件，如高性能可控软启动技术、动态分析与监控技术、高效储带装置、快速自移机尾、高寿命托辊等，使带式输送机的性能进一步提高。（3）扩大功能，一机多用化带式输送机是一种抱负的连续运送设备，但目前其效能还没有充足发挥，资源有所浪费。如将带式输送机结构作适当修改，并采用一定的安全措施，就可拓展到运人、运料或双向运送等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。（4）开发专用机种中国煤矿的地质条件差异较大，在运送系统的布置上经常会出现一些特殊规定，如弯曲、大倾角(>25°)直至垂直提高、长运距下运带式输送机等，而有些场合常规的带式输送机是无法满足规定的。为了满足煤矿井下的某些特殊规定，应开发满足这些特殊规定带式输送机，如波纹挡边输送机、管状带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦多驱动带式输送机、大倾角上运带式输送机、打倾角下运带式输送机等。2.2选题背景充矿集团东滩煤矿东翼一采区储量约1亿吨，该采区的原煤运送所有由一采区主运送大巷固定带式输送机担负，该输送机运距3005米，运量1800吨/小时，提高高度-175米，是属于典型的煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机。东滩煤矿东翼一采区运送大巷固定带式输送机的设计参数说明如下：2.2.1输送能力 Q=1800t/h输送长度 L=3005m输送带宽度 B=1200mm2.2.2东翼一采区上山主运送大巷共3005米，可简化为如图2.1所示的八段:第一段(1点到2点)平运，长度540米;第二段(2点到3点)下运，水平长度207米，提高高度－27.1米;第三段(3点到4点)平运，水平长度62米；第四段(4点到5点)下运，水平长度518米，提高高度－82米;第五段((5点到6点)平运，长度470米;第六段(6点到7点)上运，水平长度360米，提高高度18.9米;第七段((7点到8点)下运，水平长度400米，提高高度－28.4米:第八段(8点到9点)下运，水平长度435米，提高高度－56米;整机水平长度2992米，运送长度3005米。图2.1输送线路参数图2.2.3输送物料 原煤物料密度 ρ=900kg/m3物料安息角 50°2.2.4安装地点：东滩煤矿东翼一采区上山主运送大巷，底板为煤。环境温度：0～35℃由于带式输送机巷道起伏不平，变坡点较多，致使此带式输送机运营工况相称复杂，是目前国内乃至国外煤矿井下运营工况最为复杂的带式输送机之一:从另一方面，下运带式输送机运营安全可靠性规定高，控制系统复杂，且我国目前对下运带式输送机的理论研究较少，特别是长运距、大运量下运带式输送机系统的工况分析、动态分析、启动、制动技术研究较少，这也是本文选择长运距、大运量下运带式输送机进行研究的目的。2.3本课题的研究内容2.3.1通过下运带式输送机驱动装置的各种组成方案的分析比较，以及常规长运距、大运量下运带式输送机驱动方案中软制动技术和软起动技术的理论研究，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，并分析常见驱动方式和制动方法的优点和存在问题，归纳总结出长运距、大运量下运带式输送机关键驱动方案和制动方式选择的依据。2.3.2针对充矿集团东滩煤矿东翼一采区主运送大巷固定下运带式输送机的设计参数及其特殊的工作环境所形成的复杂工况，一方面对正常运营时工况进行设计计算，然后再对空载及最大正功和最大负功工况进行计算，再对各种工况的计算结果分析讨论，最后拟定合理的张紧方式及张紧力大小，提出合理的张紧装置的选型。通过各种工况的计算、分析比较，提出合理的驱动装置中，电机、减速器、软起动装置(调速型液力耦合器)及软制动装置各部件的选型方案。3长距离、大运量下运带式输送机关键技术的分析3.1下运带式输送机的基本组成带式输送机的组成如图3.1所示[2]，重要其有:输送带、驱动装置(电动机、减速机、软起动装置、制动器、联轴器、逆止器)、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、卸料器、机架、漏斗、导料槽、安全保护装置以及电气控制系统等组成。1-头部漏斗；2-机架；3-头部扫清器；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-导料槽；10-改向滚筒；11-拉紧装置12-尾架；13-空段扫清器；14-回程托辊；15-中间架；16-电动机；17-液力偶合器；18-制动器；19-减速器；20-联轴器图3.1带式输送机组成示意图3.2驱动方案的拟定带式输送机的驱动部是整机组成的关键部件。驱动部配置是否合适，直接影响带式输送机能否正常运营。长距离、大运量带下运带式输送机对驱动部的规定比通用带式输送机的规定更高，它规定驱动装置能提供平稳、平滑的起动和停车制动力矩，以保证输送带不出现超速、打滑及输送带上的物料不出现滚料和滑料现象。为此规定驱动装置具有一个制动力可随时调整的制动器，以保证起动和停车制动的可控，极大地减小对物料的冲击。同时，在输送机空载起车时还必需保证起动的平稳性。下运带式输送机受地形条件(如起伏较大)和装载量的影响，其起动工况比较复杂，应考虑如下几种：(1)负载量小或空载，松闸后带式输送机不能自起动；(2)负载量较大，松闸后带式输送机能自起动，但自然加速度较小；(3)负载量大，松闸后带式输送机能自起动，且自然加速度较大。下运带式输送机在正常运营时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运营的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。带式输送机配下运带式输送机在正常运营时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运营的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。带式输送机配置软起动装置，可有效减少起、制动过程的动张力，延长输送带及接头的使用寿命，甚至可减少输送带强度，具有很大的经济意义。对此《煤矿安全规程》作了相应规定。 由于下运带式输送机一般情况下电动机工作在发电工况，空载时电动机工作在电动工况。目前常用的下运带式输送机驱动部典型设备配置如表3.1所示。表3.1常用下运带式输送机驱动部组合表组合设备12345电动机单机或多机1:1(或2:1)驱动单机驱动或多机1:1(或2:1)驱动多电机1:1(或2:1)驱动多电机1:1(或2:1)驱动多电机1:1(或2:1)驱动软起动无限矩型液力偶合器限矩型液力偶合器调压电气软起动滑差离合器减速器垂直轴或平行轴垂直轴或平行轴垂直轴或平行轴垂直轴或平行轴可以采用垂直轴或平行轴制动器可控盘式制动装置可控盘式制动装置液压制动或液力制动+推杆制动可控制动装置可控制动器拉紧装置重力拉紧或自动拉紧重力式拉紧装置重力式拉紧装置重力拉紧或自动拉紧装置重力拉紧或自动拉紧装置合用场合短距离，中小倾角、小型机中长距离，大倾角中长距离，大倾角长距离，变坡，倾角不大长距离，变坡，倾角不大3.3新型下运带式输送机驱动组合及其控制过程多数下运带式输送机采用以下几种驱动部组合方式:(1)电动机—制动装置—减速器—滚筒(2)电动机—限矩型液力偶合器—制动装置—减速器—滚筒(3)电动机—限矩型液力偶合器—减速器—可控制动装置—滚筒(4)电动机—软启动—减速器—液压软制动—盘式制动装置—滚筒(5)电动机—软启动—减速器—液力软制动—盘式制动装置—滚筒(6)电动机—软启动—减速器—可控盘式制动装置—滚筒(7)电动机—软启动—减速器—液粘软制动—滚筒 其中方式(1)～(3)多用于小型(短距离、小倾角、小运量、低带速)下运机上方式；(4)～(7)较适于大倾角下运送送机上。由上述方案可见，下运送送机可控制动装置必不可少；并且目前对下运送送机电动工况的可控起动问题有所忽视。对于长距离、大运量下运带式输送机，可控制动装置必不可少，同时可控起动装置也成为必须。为此我们提出一种经济实用的长距离、大运量、大功率下运带式输送机的驱动部组合方案。该方案驱动部重要有以下设备组成:电动机、联轴器、调速型液力偶合器、减速机、可控制动装置、驱动滚筒等组成，如图3.2所示[3]。图3.2驱动部分组合方案示意图采用以上驱动组合的下运带式输送机的起动和停车过程如下:(1)开机准备:先给软起动装置的电气系统和液压系统送电，使主、从动摩擦片闭合，可控制动装置逐渐松闸，假如是重载，按起动规定重车逐渐自动起动带式输送机。(2)当输送带在装满物料的情况下起动带式输送机时，不能直接对电机送电，否则起动太快，物料容易出现下滑或滚料，所以在这种情况下而是靠煤的下滑力起动输送机，当逐渐松开制动器，输送带带动电机旋转，通过速度传感器检测旋转速度，当速度达成近电机同步运营转速时，PLC控制电机自动送电起动，从而使电机运营于正常的发电状态，这样可以大大减小电机起动时对电气和机械的冲击。并且向下输送的角度越大，起动加速度越大。为了保证起动平稳，通过速度反馈改变制动器施加的制动力，根据不同的制动力，把加速度控制在0.3m/s2(3)电机直接起动控制，当输送机空载或轻载，逐渐松开制动器时，输送机不能自动起动，这时根据测速装置检测输送机处在零速状态或起车太慢时，需要采用调速型液力偶合器来可控起动带式输送机，此时的可控起动过程完全同上运带式输送机的起动过程。(4)正常运营时，调速型液力偶合器开度最大，传动效率达成最大。(5)当多电机驱动时，出现某台电机超载，需要功率平衡时，根据电机的电流反馈来进行调速型液力偶合器的输入与输出速度调节(具体详见电气部分)，来进行多电机间的功率平衡调节。一般只要带式输送机系统设计合理，都能保证系统的多机功率平衡。(6)停车时，按预定的减速度规定进行闭环改变可控制动系统的制动力矩，使带式输送机按预定的减速度减速，实现可控停车。(7)当输送机在带载停车时，不能直接切断电机，否则容易出现飞车现象，导致严重事故。为此在停机时，先对输送机施加制动力，当检测到电机旋转速度降到其同步速度时，再对电机断电，这样在施加制动力降速时，可以充足运用电机的制动力，使停车更平稳。当输送机的速度降至电机的同步速度时，调速型液力偶合器勺管所有插入，保证电机与输送机系统的同步切除，保证了可控制动系统进一步按规定减速停车。(8)假如停车时，带式输送机是空载(即主电机处在电动状态)，则可以同上运带式输送机的停车过程结合可控制动装置进行联合停车制动。(9)定车时，可控制动装置抱闸，主电机停机，调速型液力偶合器的液压和电气系统停电。(10)在起动和停车过程中出现故障，如输送带跑偏、撕带、油温过高等等，调速型液力偶合器和可控制动装置的电气控制系统会自动根据规定可控停机。4长距离大运量下运带式输送机设计充矿集团东滩煤矿东翼一采区主运送大巷固定带式输送机，运距3005米，运量1800吨/小时，提高高度－175.5米，环境温度为0～35℃,是属于典型的煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机。由于带式输送机巷道起伏不平，变坡点较多，致使此带式输送机运营工况相称复杂。此外，该机运营安全可靠性规定高，控制系统复杂，是目前国内乃至国外煤矿井下运营工况较为复杂的带式输送机。本章以该下运带式输送机为例，说明其设计过程。4.1带式输送机原始参数带式输送机是目前井下煤炭的重要输送设备，其设计的自动化先进限度、结构布置方式、使用安全性、可靠性、连续性和高效运营将直接影响矿井生产成本。采用带式输送机输送物料与其它方式相比有着一系列的优越性和高效性，其自动化限度高，代表现代物流技术的发展方向。本课题所规定设计的带式输送机的参数如表4.1所示。表4.1输送机原始参数运量Q1800t/h运距L54020762518470360400435垂高0-27.10-82018-28.4-56总垂高-175总运距L3005平均倾角β-4°最大块度300煤容重γ0.9t/m3煤安息角50°4.2带式输送机的设计计算4.2.1 输送带运营速度是输送机设计计算的重要参数，在输送量一定期，适当提高带速，可减少带宽。对水平安装的输送机，可选择较高的带速，输送倾角越大带速应偏低，向上输送时带速可适当高些，向下输送时带速应低些。目前DTII系列带式输送机推荐的带速为1.25～4m/s。对于下运带式输送机，考虑管理难度大，一般拟定带速为2～3.5m/s。根据工作面顺槽胶带机的规格(带宽1.2m、带速3.15m/s)，工作面的实际生产能力，煤流的不均匀型等因素，同时考虑工作面煤仓无缓冲作用的状况(约3米深)，拟定东滩煤矿一采区运送大巷固定下运带式输送机带速4.2.21)按输送能力拟定带宽带式输送机的输送能力与带宽和带速的关系是：Q=KB2vγct/h式中 K—货载断面系数，K值与货载在输送带上的堆积角有关（查标准MT/T467-1996中表三）B—输送带宽度，mV—输送机速度，m/s γ—运送货载的集散容重，t/m3 C—输送机倾角对输送量的影响系数。 当输送量已知时可按下式求得满足生产能力所需的带宽B1：B1===1.22）按输送物料的块度拟定带宽B2 由于本带式输送机输送原煤，且amax=300mm故有： B2≥2·amax+200=2×200+200=800mm实际拟定宽度时B=max{1000B1，B2}，故可选用1200mm宽度的输送带。4.2.3我国目前生产的输送带有以下几种:尼龙分层输送带、塑料输送带、整体带芯阻燃带、钢丝绳芯带等。在输送带类型拟定上应考虑如下因素：1)为延长输送带使用寿命，减小物料磨损，尽量选用橡胶贴面，另一方面为橡塑贴面和塑料贴面的输送带；2)在同等条件下优先选择分层带，另一方面为整体带芯和钢丝绳芯带；3)优先选用尼龙、维尼龙帆布层带。因在同样抗拉强度下，上述材料比棉帆布带体轻、带薄、柔软、成槽性好、耐水和耐腐蚀；4)覆盖胶的厚度重要取决于被运物料的种类和特性，给料冲击的大小、带速与机长，输送石炭石之类的矿石，可以加厚2mm表面橡胶层，以延长使用寿命。综合该机各类特性参数和技术特性，考虑到输送量较大，运送距离较长，且为固定用输送机，为此初选输送带采用钢丝绳芯输送带，它既有良好的强度，又具有较好的防撕裂性能，是目前井下带式输送机首选带型。可以初选输送带如下：输送带型号：ST2500输送带带宽：1200mm带质量：qd=35.3kg/m24.3输送机布置形式及基本参数的拟定4.3.1对于角度不大的长距离、大运量带式输送机系统，一般可采用双滚筒1:1或2:1的功率配比，这样既可以实现电机的分时起动(煤矿井下变电所容量有限制)，同时可以减少输送带的强度。为了减少输送带的强度，本驱动系统采用了头部双滚筒驱动，并把拉紧装置放在紧跟驱动滚筒后部，有助于起动时自动拉紧，同时减少了电力线路铺设长度，保证了控制响应及时。驱动部布置的位置对输送带强度的影响较大，但对于本输送系统，进行分析后得出，驱动部布置在上部效果较抱负。同时遵循尽量减少施工工作量、简化设备的原则，减少制作成本，其具体布置示意图如输送机总装图所示。考虑到煤的输送质量较大，本机各类托辊组间距为：承载托辊间距lt'=1.2m回程托辊间距lt"=3m缓冲托辊间距lth=0.6m承载托辊直径dt=φ133mmGt'=回程托辊直径dt'=φ133mmGt"=4.3.21）输送带质量qd 由上述输送带选型结果可知qd=35.3kg/m2×1.2m=42.36kg/m2）物料线质量q当已知设计输送能力和带速时，物料的线质量由下式求得： q===159kg/m式中Q—每小时运送量，t/h； v—运送带运送速度，m/s3）托辊旋转部分线质量qt′，qt″由前述托辊组的选择情况可知qt′=Gt'/lt'=29.1kg/mqt″=Gt"/lt"=10.21kg/m4.4线路阻力的计算线路阻力(输送带运营阻力)涉及直线阻力和弯曲段阻力。除了上述基本阻力外，还受附加阻力，涉及物料在装载点加速时与输送带之间的摩擦阻力简称物料加速阻力，装料点的导料槽摩擦阻力，清扫装置的摩擦阻力，中间卸料装置的阻力等;由于附加阻力较小，在整机运营过程中相对基本阻力的比例很小，在计算分析过程中可以忽略不计，不会影响分析结果，计算整机功率时，考虑电机加权系数。各直线段阻力的计算回程分支： WK10-11=gL[(qd+qt″)·ω″·cosβ－qd·sinβ] =9.8×540×[（42.36+10.21）×0.02×cos（）]=5564N WK11-12=gL[(qd+qt″)·ω″·cosβ－qd·sinβ]=9.8×207×[（42.36+10.21）×0.02×cos（－）－42.36×sin（－）]=13376N承载分支（有载情况） W′Z9-8=gL[(q+qt′+qd)·ω′·cosβ＋(q+qd)sinβ]=9.8×540[(159+42.36+29.1)×0.025×cos（0°）+（159+42.36×sin（0°）]=30490N W′Z8-7=gL[(q+qt′+qd)·ω′·cosβ＋(q+qd)sinβ]=9.8×207×[（159+29.1+42.36）×0.025×cos（-7.53°）+（159+42.36）×sin（-7.53°）]=－41884N W′Z7-6=gL[(q+qt′+qd)·ω′·cosβ＋(q+qd)sinβ] 9.8×62×[（159+29.1+42.36）×0.025×cos（0°）]=3500N承载分支（空载情况） W′Z1-2=gL[(qt′+qd)·ω′·cosβ＋qdsinβ]=9.8×435×[（29.1+42.36）×0.025×cos（－7.4°）+42.36×sin（－4.08°）]=－159695N W′Z2-3=gL[(qt′+qd)·ω′·cosβ＋qdsinβ]=9.8×400×[（29.1+42.36）×0.025×cos（-4.08°）+42.36×sin（-4.08°）]=－4829N同理可计算出其它各工况下各变坡段的阻力，计算结果如表4.2所示。表4.2各变坡段阻力计算（N）变坡段1-22-33-44-55-66-77-88-9满载-86081-335845579926506-1343713500-4180030490空载-15659-4829137788229-254281085-76689454变坡段10-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-18回程556413376639396494843-377815926177034.5输送带张力的计算用逐点法计算输送带关键点张力，输送带张力应满足两个条件： (1)摩擦传动条件:即输送带的张力必须保证输送机在任何正常工况下都无输送带打滑现象发生。Symax=S1[1+（eμα－1）/n]式中Symax—输送带与传动滚筒相遇点张力，N； S1—输送带与传动滚筒分离点处张力，N； μ—传动滚筒与输送带间的摩擦系数，采用包胶滚筒，μ=0.3；α—输送带与传动滚筒间的围包角，取α=200°n—摩擦力备用系数，n=1.3； (2)垂度条件:即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不超过规定值，或满足最小张力条件。Szmin=5glt′（q+qd）cosβSkmin=5glt″qdcosβ其中 Szmin—重载段输送带最小点张力，N； Skmin—空载段输送带最小点张力，N；本带式输送机各关键点示意如图一所示，其垂直度条件为：Szmin=5×9.8×1.2×（159+42.36）×cos（0°）=11840NSkmin=5×9.8×3×42.36×cos（－0°）=6227N4.5.1本输送系统线路多变，其出现的工况复杂，并且各种工况的差异较大，必须对每一种工况都进行具体计算分析。（1）满载运营状态输送带各段都满载的运营状态通常为正常运营状态。大多数情况下，此状态为输送机系统最困难工况，所以必须对正常运营工况进行设计计算，以拟定各重要点输送带张力、电机功率、张紧力等结论，此时电机处在发电运营状态。但对于本输送系统根据以下分析后，此工况却不是最困难工况。（2）最大发电运营状态对于既有下运，又有上运情况的输送线路，有也许出现具有最大发电状态的工况，并且这种工况随起动和停车过程将不断出现。假如设计中没有考虑到这种工况，就必然会出现驱动装置过载，或者在这种条件下停车制动不住，出现飞车导致严重的事故。本输送系统，最大发电运营状态的工况是在只有下运段满载，水平及上运段都处在空载状态的情况下出现（3）最大电动行状态对于本输送系统最大电动运营状态不在正常运营工况下，而是在线路下运段空载，而水平及上运段满载的情况下出现。假如忽略此工况，有也许出现电机堵转，闷车而烧坏，并且这种工况也随起动和停车过程的出现而不断出现。（4）空载运营状态所谓空载运营状态，就是输送机上各点都没有载荷情况下输送机的运营状态。对于本输送线路，其空载运营状态比最大电动状态情况下的安全，为此我们不具体设计计算。4.5.2当所有下运段满载时，该输送机处在最大发电状态。在最大发电状态下各段阻力计算如表4.3所示。表4.3最大发电状态下各变坡段阻力计算（N）变坡段1-22-33-44-55-66-77-88-9承载阻力-86081-33584137788229-1343711085-418849454变坡段10-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-18回程阻力556413376639396494843-37781592627703（1）张力初步计算为了充足减少输送带的张力，只要满足摩擦条件和垂度条件，就能保证输送机的驱动条件，所以下面我们先按垂度条件进行计算，然后验算摩擦条件。该输送机为双滚筒分别驱动，功率配比按γ12=2：1选取，围包角取α1=α2=200°，滚筒与输送带摩擦系数取μ=0.3，则。考虑滚筒的备用系数，C0=1.3，则根据摩擦条件有：S1===5.26Sy根据本带式输送机的特点，拟先按垂度条件计算，后验算摩擦条件。所以令：S8=Szmin=11840N。由逐点张力法求得：S9=S8+W′8-9=11840+9454=21294NS7=S8－W′7-8=11840－(－41884)=53724NS6=S7+W′6-7=53724－1085=52639NS5=S6－W′5-6=52639－(－134371)=187010NS4=S5－W′4-5=187010－8229=178781NS3=S4－W′3-4=178781－13778=165003NS2=S3－W′2-3=165003—(—33584)=198587NS1=S2－W′1-2=198587－(－86081)=284668NS10=S9×1.02=21294×1.02=21720N S11=S10－W10-11=21720+5564=27284NS12=S11－W11-12=27284+13376=40660NS13=S12－W12-13=40660+639=41299NS14=S13－W13-14=41299+39649=80948NS15=S14－W14-15=80948+4843=85791NS16=S15－W15-16=85791-3778=82023NS17=S16－W16-17=82023+15926=97939NS18=S17－W17-18=97939+27703=125642NS19=S18×1.03=129411N（2）验算摩擦条件S1/S19=294668/129411=2.2＜5.26以上说明各张力点都满足垂度条件和摩擦条件。（3）输送带强度验算考虑输送带的寿命、起动时的动应力、输送带的接头效果、输送带的磨损，以及输送带的备用能力，选用输送带时必须有一定的备用能力(即安全系数)，根据以上计算可以拟定输送带的最大张力Smax，则应满足：m=其中m—输送带安全系数； B—带宽，mm； σd—带芯拉断强度，N/mm；对于ST2500型带，σd=2500N/mm。此处校核输送带的安全系数为：m==10.5 可知所选的输送带安全系数大于静态设计安全系数6；同时也大于考虑软制动器启动动载系数1.1时设计安全系数6.6的规定。（4）张紧力计算PH=S18+S19=125642+129411=255053N（5）牵引力和电动机功率计算 输送机总牵引力：F=S19－S1=129411－284668=－155257N 电动机功率：N= 其中 K—电机功率备用系数，发电工况时取K=1.1 η—传动系统的工作效率。则所有电动机总功率P==－598kW4.5.3最大电动当所有下运段空载，其余线路区段满载时，该输送机处在最大电动状态。在最大电动状态下各段阻力计算如表4.4所示。（1）张力初步计算为了充足减少输送带的张力，只要满足摩擦条件和垂度条件，就能保证输送机的驱动条件，这里按摩擦条件进行计算，然后验算垂度。表4.4最大电动状态下各变坡段阻力计算（N）变坡段1-22-33-44-55-66-77-88-9承载阻力-15695-48295579926506-254283500-766830490变坡段10-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-18回程阻力556413376639396494843-37781592627703该输送机设计为双滚筒分别驱动，功率配比按γ12=2：1选取，围包角取α1=α2=200°，滚筒与输送带摩擦系数取μ=0.3，则整机运营系统阻力等于各段阻力之和，由表3-4计算：Fu==166597N考虑滚筒的备用系数，C0=1.3，则根据摩擦条件有：SL===39023N所以令：S1=40000N。由逐点张力法求得：S2=S1+W＇1-2=40000-15695=24305NS3=S2+W＇2-3=24305+(-4829)=19476NS4=S3+W＇3-4=19476+55799=75275NS5=S4+W＇4-5=75275+26506=101781NS6=S5+W＇5-6=101781-25428=76353NS7=S6+W＇6-7=76353+3500=79853NS8=S7+W＇7-8=79853-7668=72185NS9=S8+W＇8-9=72185+30490=102675NS10=S9+W＇9-10=102675×1.03=105755NS11=S10+W10-11=105755+5564=111319NS12=S11+W11-12=111319+13376=124695NS13=S12+W12-13=124695+639=125334NS14=S13+W13-14=125334+39649=164983NS15=S14+W14-15=164983+4843=169826NS16=S15+W15-16=169826-3778=166048NS17=S16+W16-17=166048+15926=181974NS18=S17+W17-18=181974+27703=209677NS19=S18×1.03=21596N（2）验算垂度条件S3=19476N＞SZmin说明满足垂度条件。（3）输送带强度验算此处校核输送带的安全系数为m=1200×2500/S19=13.9可知所选的输送带安全系数大于静态设计安全规定系数6；同时也大于考虑软启动动载荷系数1.2时设计安全系数7.2的规定。（4）张紧力计算PH=S18+S19=209677+215967=425644N4.5.4当承载段满载时，该输送机处在发电状态。（1）张力初步计算为了充足减少输送带的张力，只要满足摩擦条件和垂度条件，就能保证输送机的驱动条件，所以下面我们先按垂度条件进行计算，然后验算摩擦条件。根据以上的计算方法，得出满载状态下各点张力为：S8=Szmin=11840N S9=S8+W＇8-9=11840+30490=42330N S7=S9+W＇7-8=42330-(-41884)=84214NS6=S7+W＇6-7=84214-3500=80714NS5=S6+W＇5-6=80714-(-134371)=215085NS4=S5+W＇4-5=215085-26506=188579NS3=S4+W＇3-4=188579-55799=132780NS2=S3+W＇2-3=132780-(-33584)=166364NS1=S2+W＇1-2=166364-(-86081)=252445NS10=S9×1.03=42330×1.03=43600NS11=S10+W10-11=43600+5564=49164NS12=S10+W11-12=49164+13376=62S40NS13=S10+W12-13=62540+639=63179NS14=S10+W13-14=63179+39649=102828NS15=S10+W14-15=102828+4843=107671NS16=S10+W15-16=107671-3778=103893NS17=S10+W16-17=103893+15926=119819NS18=S10+W17-18=119819+27703=147522NS19=S10×1.03=151948N（2）验算摩擦条件 S1/S19=252445/151948=1.6＜5.26 上式说明满足摩擦条件。（3）输送带强度验算 此处校核输送带的安全系数为m=1200×2500/S1=11.9 可知所选用的输送带安全系数大于静态设计安全系数6；同时也大于考虑软制动器启动动载荷系数1：1时设计安全系数6.6的规定。（4）张紧力计算PH=S18+S19=299470N4.5.5综合以上三种工况，考虑满足同一拉紧力的条件下，取拉紧力为：PH=425644N在以上拉紧力下需重新计算最大发电状态下的各点张力：（1）最大发电状态下令：S18+S19=2.03S18=425644N则有：S18=209677NS19=S18×1.03=215968NS17=S18-W17-18=209677-27703=181974NS16=S17-W16-17=181974-15926=166048NS15=S16-W15-16=166048+3778=169826NS14=S15-W14-15=169826-4843=164983NS13=S14-W13-14=164983-39649=125334NS12=S13-W12-13=125334-639=124695NS11=S12-W11-12=124695-13376=111319NS10=S11-W10-11=111319-5564=105755NS9=S10/1.03=105755/1.03=102675NS8=S9-W＇8-9=102675-9454=93221NS7=S8-W＇7-8=93221-(-41884)=135105NS6=S7-W＇6-7=135105－1085=134020NS5=S6-W＇5-6=134020-(-134371)=268391NS4=S5-W＇4-5=268391-8229=260162NS3=S4-W＇3-4=260162-13778=246384NS2=S3-W＇2-3=264384-(-33584)=279968NS1=S2-W＇1-2=279968-(-86081)=366049N此处校核输送带的安全系数为:m=1200×2500/S1=8.2可知所选用的输送带安全系数大于静态设计安全系数6;同时也大于考虑软制动器启动动载系数1.1时设计安全系数6.6的规定。故修正后最大电动状态下输送机总牵引力：F=S19-S1=-150081N所需电动机总功率：P==（2）满载状态下各点有：S18=209677NS19=S18×1.03=215968NS17=S18-W17-18=209677-27703=181974NS16=S17-W16-17=181974-15926=166048NS15=S16-W15-16=166048+3778=169826NS14=S15-W14-15=169826-4843=164983NS13=S14-W13-14=164983-39649=125334NS12=S13-W12-13=125334-639=124695NS11=S12-W11-12=124695-13376=111319NS10=S11-W10-11=111319-5564=105755NS9=S10/1.03=105755/1.03=102675NS8=S9-W＇8-9=102675-30490=72185NS7=S8-W＇7-8=72185-(-41884)=114069NS6=S7-W＇6-7=114069-3500=110569NS5=S6-W＇5-6=110569-(-134371)=244940NS4=S5-W＇4-5=244940-26506=218434NS3=S4-W＇3-4=2218434-55799=162635NS2=S3-W＇2-3=162635-(-33584)=196219NS1=S2-W＇1-2=196219-(-86081)=282300N此处校核输送带的安全系数为:m=1200×2500/S1=10.6可知所选用的输送带安全系数大于静态设计安全系数6；同时也大于考虑软制动器启动动载系数1.1时设计安全系数6.6的规定。输送机总牵引力：F=S19-S1=-66332N所需电动机总功率：P===256KW（3）最大电动状态下 输送机总牵引力：F=S19-S1=175961N 所需电动机总功率：P===863kW4.5.6选择电机功率与数量应符合如下规定：（1）额定总功率Pe≥P；（2）考虑到台数和单电动机功率符合各驱动滚筒牵引力配比；（3）尽也许用同一型号电动机，以减少备用台数。根据以上计算的总驱动功率，考虑到煤矿井下使用条件，较大的影响了输送机沿线运营阻力，同时下运送送机为发电状态，尽量选取备用能力更大些，这样有助于动态起动和有效防止输送机超速，为此，按功率2:1的匹配形式，此时的功率可选取为352kW×3。说明：以上各变坡段的阻力计算是按煤矿井下带式输送机实际运营工况下系统阻力系数计算的，即承载分支阻力系数取0.025，回程分支阻力系数取0.02；但对下运发电工况的带式输送机，为安全可靠起见，发电工况时系统阻力系数应取0.012，按以上同样的计算方法，最大发电工况时系统阻力F=-226271N，整机轴功率-713千瓦，需电机功率不小于871千瓦，选用Y3556-4型号电动机，315kW×3能满足规定；同样方法校核胶带强度也能满足规定。4.6滚筒的选择与减速器的选择 滚筒是带式输送机的又一重要部件，按其结构与作用的不同分为传动(驱动)滚筒、改向滚筒等。其直径应根据输送带的带芯层数来决定。4.6.1传动滚筒直径的选择D1=14004.6.2a.尾部改向滚筒直径尾部改向滚筒的直径一般比传动滚筒直径小一级，但是本输送机由于靠近驱动部滚筒合力较大，所以取：D2=600mmb.拉紧滚筒拉紧滚筒处受张力也较大，可取:D3=604.6.3 根据带速、传动滚筒直径和电动机转速推知减速器的传动比为：i===34.54选择FLENDER型减速器，其技术参数如下：型号高速轴输入转速额定功率传动比许用热容量B3SH15-35.51500r/min760KW35.5365KW以上4.7制动器装置的选择4.7.1针对带式输送机的制动技术规定，目前国内已应用和开发研究成的大功率可控制动装置重要有以下几种：自冷盘式制动装置、液力制动器和液压制动器。（1）防爆自冷盘式制动装置防爆自冷盘式制动装置重要由机械盘闸和可控液压站组成，其工作原理是通过制动器对工作盘施加擦擦制动力而产生制动力矩，通过液压站调整制动器中油压的大小可以调整正压力，从而调整制动力矩的大小。液压站采用了电液比例控制技术，所以制动系统的制动力矩可以根据工作需要自动进行调整，实现良好的可控制动。为了保证不出现火花，一般制动盘安装在中低速轴，规定线图4.1自冷盘式制动器布置速度不大于1Om/s。为了使制动器具有良好的1-输送带2-驱动滚筒3-减速机散热性，保证制动盘温度，根据风机原理把制4-制动器5-液力偶合器6-电机动盘做成中空结构的强制冷却方式，使制动过程中绝对不超过150℃。这种制动系统的布置形式如图4.1（2）液压制动器当用电机驱动液压泵时需要输出力矩，同样通过输送机系统带动液压泵业产生力矩，此时液压泵对输送机产生的是同样大小的阻尼力矩，当阻尼力矩足够大时，就会制动输送机实现制动。（3）液力制动器液力偶合器可以传递力扭，当把偶合器的涡轮固定期，就会对泵轮带动的高速液流产生巨大的阻力矩，使其减速。液力制动系统就是根据这个原理进行设计的。液力制动系统重要由带泵轮、涡轮的液力制动偶合器和液压冷却控制组成。图4.2液压制动器布置1-输送带2-驱动滚筒3-减速机4-液压制动泵5-推杆制动器6-电机（4）液粘制动装置液体粘性制动装置(又称湿式制动器)是运用摩擦片在粘性液体中的摩擦力来传递力矩的。为了实现带式输送机各项制动性能规定，可以采用常闭式结构，重要由积极轴、被动鼓，主、从动摩擦片，控制油缸、弹簧、壳体及密封件等组成。当积极轴带动积极摩擦片旋转时，由于从动摩擦片不动，使得主、从动摩擦片间产生摩擦力作用，当改变控制油缸中的油压大小可以调节主、从动摩擦片之间的压紧力，进一步改变积极摩擦片与从动摩擦片间的摩擦力矩，从而实现带式输送机各项制动技术规定。湿式制动器的主、从动摩擦片都在粘性润滑油中工作，它是通过润滑油来进行冷却散热，通过控制油压来改变摩擦片间的压紧力，从而使得摩擦片的润滑状态由液体油膜剪切区变到混合摩擦区，最终过渡到边界摩擦区的不同工作状态。湿式制动器的主、从动摩擦片都在粘性润滑油中工作，它是通过润滑油来进行冷却散热，通过控制油压来改变摩擦片间的压紧力，从而使得摩擦片的润滑状态由液体油膜剪切区变到混合摩擦区，最终过渡到边界摩擦区的不同工作状态。在制动过程中，由于控制油压与油膜承载力的共同作用，主、从动摩擦片将由液体剪切状态与混合摩擦状态之间变化，所以制动力矩的计算应按不同状态来进行分析;当压紧力较小，而油膜间隙较大时，主、从动摩擦片将重要处在液体剪切状态，此时的力矩计算应按液体摩擦模型进行研究;当压紧力较大，而摩擦片间隙小到一定限度则得用边界摩擦状态来计算。4.7.2根据以上各种制动器的原理及性能，依据我国煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机的工作特点，结合我厂数年生产下运带式输送机配套制动装置的经验，制动器的选型应考虑以下几个原则:(1)考虑输送机的工作重要性，当输送机工作场合十分重要时，如主运送输送机，应重点考虑可靠性配置，可采用液粘制动器加盘闸制动器，实现双保险。(2)考虑输送机(长度短、运量小)制动力矩大小，制动力矩小，相应动载冲击小，可选用普通推杆制动器;否则，应选用可控制动器，如液粘制动器或可控盘闸制动器。(3)输送机带速，当输送机带速高时，应选用可控制动器，或者选用液力或液压制动器先实现降速，速度减少以后，再加制动闸进行定车制动。(4)考虑输送机(长度、运量)动载荷大小，动载荷较大时，必须采用可控制动器，当规定制动精度高时，选用液粘制动器，否则选用可控盘闸制动器。(5)考虑输送机经济性，性能规定越好，投资价格越高。一般情况选用可控盘闸制动器，既可实现可控制动，又能实现定车，且结构简朴，相应投资也较小。4.7.3 对于大功率、长距离的强力带式输送机，为防止意外故障需进行停车规定期，新《煤矿安全规程规定》应设立专门的软制动装置，以保证正常停车和紧急停车需要。根据带式输送机技术规定，制动装置产生的制动力矩不得小于该输送机所需制动力矩的1.5倍。对本带式输送机由于其运送距离长，机械整体惯性力非常大，考虑到停车时间长，假如碰到特殊情况需要紧急停车时，必须设立可靠的制动系统，以保证可靠制动和停车规定。为了进行制动器的设计和选型，考虑到输送机距离长，惯性力大，这里，我们可以根据电机起动力矩来初选制动器，则有：MZ′=9500×i=9500××35.5=240780N·m结合山东科大运送所盘形闸制动器选型手册，选用2台KZP-φ1400型自冷盘式制动装置，装于驱动滚筒轴上，其技术参数为:型号制动力矩最高转速KZP-φ1400152023N·m120r/min校核计算：根据输送机最大发电工况的设计计算，最大制动力为155257N，传动滚筒直径1400mm，则最大制动力矩:MZ=1.35×155257×0.7=146718Nm；选用两台KZP-φ1400制动力矩152KNm，能满足规定。4.8软起动装置的选择由电动机自身特性可知，电动机直接启动时会产生很大的起动电流，从而对电网冲击很大;而在电动机和减速器之间加可控软起动装置则会大大改善电动机的启动性能，从而延长电动机使用寿命。调速型液力偶合器是一种无级调速装置，它通常安装于电机和减速器之间，具有起动时保护电机，起动加速度可控、过载保护等功能，是目前性能较优越的可控软起动装置之一。4.8.1常用的下运带式输送机软起动装置重要有以下几种:液体粘性软起动装置、CST、液力偶合器、变频器等。（1）液体粘性软起动装置液体粘性软起动系统是运用液体的粘性即油膜剪切力来传递扭矩的，其结构如图4.3所示，由主、从动轴，主、从动摩擦片，控制油缸、弹簧、壳体及密封件等组成。当积极轴带动积极摩擦片旋转时，通过摩擦片之间的粘擦片的旋转，当擦片的旋转，当改变控制油缸中的油图4.3液体粘性软启动系统机械结构图压大小来调节主、从动摩擦片之间的1-输入轴2-壳体3-控制油缸4-弹簧油膜厚度，可以改变从动摩擦片输出5-积极摩擦片6-从动摩擦片7-输出轴的转速和扭矩的大小，从而实现带式输送机各项驱动规定和可控软起动功能。（2）液力偶合器液力偶合器重要分限矩型液力偶合器和调速型液力偶合器两种，重要是以液体为介质传递功率的软起动装置。重要由泵轮、涡轮、外壳等组成。泵轮输入轴与电机相连，为功率输入端;涡轮经输出轴与减速器相连，为功率输出端，两者结构形状相似，成轴向对称排列，共同组成液流循环圆。工作时，由供油泵向循环圆中充入工作油，当电动机驱动泵轮旋转时，进入泵轮的工作油在叶片的带动下，因离心力的作用由泵轮内侧流向外缘，形成高压高速液流冲击涡轮叶片，使涡轮与泵轮同向旋转，工作油在涡轮中由外缘流向内侧，将流入涡轮中的高能液流转变成输出轴的机械能，从而实现能量的柔性传递。限矩型液力偶合器的充液量不变，起到柔性联轴节的作用，能实现电机图4.4调速型液力偶合器原理图空载起动、过载保护等作用，但起动加速度不1-油冷却池2-滤油器3-滚动轴承可控，通常被用在小型输送机上。4-电动执行其5-油箱6-齿轮泵调速型液力偶合器通过电动执行器来调节勺管的插入深度实现调节循环圆内工作液体的充液量的。因此起动力矩可控，通常被用于中大型输送机上或倾角较大的场合。采用调速型液力偶合器作为软起动传动装置可以做到延长起动时间、改善输送机满载起动性能。重要优点如下:①实现软起动(可控起动)起动时偶合器中无油，电动机带动泵轮空载起动，起动时间短，大电流冲击时间短。待电动机起动完毕，控制系统才控制勺管外移，向偶合器供油，涡轮力矩逐渐增大，当涡轮力矩大于负载力矩时，输送机开始起动。在起动过程中电控系统时刻根据输送机的实际加速度值来调节勺管的移动，使输送机的加速度保持在0.1～0.3m/s2范围内。②完毕功率平衡调节工作中，控制系统通过测定每台电动机的负荷电流情况来控制勺管的移动量达成均衡电动机功率的目的，调节精度达5‰。③具有过载保护功能，提高机械使用寿命由于采用液体作传动介质，它能吸取、减少外载荷的振动与冲击，偶合器上设有易熔塞，过载时液体可将易熔塞熔化喷出，所以保护了传动系各元件，提高了机械的使用寿命。但是这种系统有以下局限性之处:①在正常工作时，一般有3-5%的滑差，此时具有3-5%的传动效率损失，并且输送机械大都长时长期工作，使偶合器发热量大，并浪费大量的能量；②调速型液力偶合器在起动过程中始终存在一个不稳定的过渡区，使得起动性能还不抱负；③液力偶合器的体积较大，系统控制性能和控制精度较差。（3）CST(ControlledStartTransmissionSystem)该装置是80年代初期，美国道奇公司针对大运量、长距离带式输送机在起动过程中出现的动力所导致的非稳定工况研制成功的可控传动装置。它是将行星减速器与液体粘性湿式离合器作成一体，所示。它结构紧凑，体积小，启动平稳，加速度、减速度可控。重要有以下优点:①软起动特性好。CST系统起动与负载无关，电动机可在无负载情况下不久达成满速，然后输送机从静止状态加速到满速。CST系统具有十分优异的力矩控制特性，它可以根据输送机运营的需要(起动、调速、停车)，灵活、精确地改变离合器传递力矩的大小，从而使输送机在整个运营过程中平稳无冲击。因此最大限度地减少输送带的动张力，提高输送带、电动机及整机的寿命，并减小对电网的冲击；②具有优良的调速性能。CST系统的速度调节范围为10%－100%。输送机可在此范围内以任何速度运营(规定冷却系统要有够的冷却能力)，因此能满足带工输送机低速验带的需要；③运营可靠、效率高;④功率平衡调节性能好。多级驱动或多点驱动时具有良好的功率平衡性能。对所有驱动单元可实现负载分派。但这种系统制作工艺复杂，加工规定高，成本和投资极大，调试过程复杂，维护费用较高。（4）调压型电器软起动设备调压型电气软起动设备起动力矩较小，但下运送送机一般在空载状态下规定的起动力矩才最大，故仅从力矩关系上考虑采用电气软起动设备比在上运送送机上更有利。控制方案:对于第1、2种工况，可采用松开制动器再投入电动机的方法，即与电动状态起动方式相同:对于第3种工况，起动时必须施加制动力，让电动机处在电动状态下起动，否则也许会使电压的调节跟不上带式输送机速度的变化而引起带速失控。上述3种工况都规定起动时必须施加一定的制动力矩。在正常运营时，由于电动机的工况不拟定，故电流方向不能拟定，规定电气软起动设备必须有自动切换回路，使正常运营时电流不通过软起动的调节回路。4.8.2根据以上各种软起动装置的原理及性能，依据我国煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机的工作特点，结合我厂数年生产带式输送机配套软起动装置的经验，软起动装置的选型应考虑以下几个原则:（1）考虑输送机的工作重要性:当输送机工作场合十分重要时，如主运送输送机，应重点考虑可靠性配置，可采用进口CST可控起动装置，但价格较高。（2）考虑输送机长度及运量大小:运距长、运量大则起动动载荷就大，可选用起动精度高，软启动效果好的软起动，如液粘软起动、CST等，可以有效减少胶带强度；否则，对运距短、运量小的输送机，可选用刚性联轴器(驱动功率小于45千瓦)、普通液力偶合器或调压型电气软起动;对运距、运量中档，驱动载荷适中的输送机，一般选用调速型液力偶合器，使用维护较简朴，且价格也适中。(3)输送机带速:当输送机带速高时，应选用软起动性能较好的软起动，根据以上第二条动载荷大小，优先选用调速型液力偶合器、液粘软起动和CST。(4)考虑输送机经济性，性能规定越好，投资价格越高。一般情况应优先选用普通液力偶合器、调速型液力偶合器、液粘软起动和CST。综合考虑以上分析，结合本台带式输送机的自身特性，我们决定采用YOTCK560型调速型液力偶合器，YOTCK560型调速型液力偶合器传递功率155-360kW。4.9拉紧装置 拉紧装置是带式输送机必不可少的部件，具有以下四个重要作用:①保证输送带有足够的张力，防止打滑；②保证输送带各点的张力不低于一定值，以防止输送带在托辊间因过度松弛而引起撒料和增长运动阻力；③补偿带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化；④为输送带重新接头提供必要的行程。4.9.1从布置示意图中可知，拉紧装置设于回程机尾(高点)倾斜坡段，驱动滚筒入点处，此位置布置张紧装置优点是离驱动装置近，便于实现集中控制，但缺陷是张紧力大:根据输送机张紧位置的拟定原则，一般布置在张紧力最小处，也可将张紧装置布置在机头处，缺陷是离驱动装置远，张紧力传递慢，满载起动时易出现打滑，控制困难。4.9.2（1）拉紧力的计算根据4.5.5各点张力计算结果，且拉紧力大小需满足任何工况规定，根据以上设计计算可得：PH（2）拉紧行程的计算 计算拉紧行程的公式如下：ΔL=KL+（1～2）B式中 ΔL—拉紧行程，m；L—输送带长度，m；B—带宽，m；K—伸长系数，钢丝绳芯带取0.002。ΔL=0.002×3005+1.5×1.2=7.81m考虑其他因素，取ΔL=20m。4.9.3带式输送机上采用的拉紧装置有固定绞车式拉紧、重锤拉紧和自动拉紧三种形式。比较三种方式可知：（1）固定绞车式拉紧装置的拉紧滚筒在带式输送机运转过程中位置是固定的，这种拉紧方式结构简朴、紧凑、对污染不敏感，工作可靠，拉紧行程长，调整方便;缺陷是输送机运转过程中由于输送带的弹性变形和塑性伸长引起的张减少，也许导致输送带在滚筒上打滑。(2)重锤拉紧装置是运用重锤的重量产生拉紧力，并保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力，可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起输送带的伸长变化。该种装置结构简朴、工作可靠、维护量小，是一种经济较抱负和拉紧装置，特别合用于固定带式输送机，但该装置占用空间较大，工作拉紧力不能自动调整且拉紧行程有限。根据使用场合的不同，可分为重锤垂直拉紧装置和重锤车式拉紧装置等。(3)自动拉紧装置是一种在输送机工作中能按一定的规定自动调节拉紧力的拉紧装置。它使输送带具有合理的张力，自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形，特别是在起动时可以增大拉紧，防止起动过程中输送带打滑，正常工作时，减小拉紧力，保证输送带的安全性。本机是具有输送距离长，输送带较大，由于倾角较小，采用重锤拉紧难以控制拉紧力，同时拉紧设计占用空间大，成本也较大，用其它拉紧方式拉紧行程难以保证，综合考虑设备的工作稳定性和经济性，选用液压自动拉紧装置拉紧方式。5结论从上述设计计算过程我们可以看出:由于该机线路长，运量较大，并存在多个变坡段，既又下坡、水平段、又有上坡段，实际运营工况较复杂。在重点讨论最大电动状态、最大发电状态下输送机特性时，驱动滚筒出力情况发生了较大变化。虽是下运送送机，但其电动工况下滚筒的受力情况极差，如按发电时的受力计算，则不能满足摩擦条件，这意味着电动状态下输送机要打滑。为兼顾两者，则要作出一些必要的牺牲，如增大拉紧力，这将导致输送带等级增高，使投资费用大大提高。若仍按满载时计算，也许会给现场导致不可挽回的损失。这也是此类输送机设计中容易出问题的因素。反之，该种输送机的工况应属不利工况，除非生产现场条件无法改变，建议尽量不要将输送机线路布置成类似形式。由于该机的特殊工况，同时可控制动装置是必不可少的。同时对长距离、大运量输送机工作在电动状态下普通型软起动装置无法满足规定，必须设立可控软起动装置，否则将会使起车加速度过大，导致输送带断带等事故，同时对各组成部分导致较大的冲击。本设计的优点是根据实际例子，设计出适合于实际生产应用的输送机，重要突出在变坡设计上，通过不同的实际地形，设计出适合生产需要的变坡。但是本文在自动化和安全细节上的考虑尚有一定的局限性之处，需要在以后的是实际应用中进一步完善。

致谢本文是在赵丽琴老师指导下完毕的，在论文期间，导师在论文研究方面和设计过程中给予悉心指导，在工作和生活方面给予了大力支持和帮助；特别是导师严谨的科学研究精神，惜时如金的工作态度深深地影响了本人，使学生受益匪浅。在此表达衷心感谢，并致以崇高的敬意。同时也感谢所有关心、支持和帮助过我的各级领导、老师、同学、同事和朋友。由于本人水平有限、时间的仓促，论文难免有局限性和错误之处，恳请各位专家、专家批评、指正，再次表达感谢。

参考文献[1]赵玉文，李云海．带式输送机的现状