带式输送机总体方案设计及计算

本章的主要内容是通过题目所给的主要设计参数对带式输送机进行机型的确定、各种力的计算及校核。通过这些计算确保本课题所设计的带式输送机具有可使用性。（1）使用地点:地面及井下均可使用；（2）运量Q=2500T/H；（3）运输距离L=1890m；（4）提升高度H=123m；（5）带宽B=1400m；（6）带运行速度v=4.5m/s；（7）料粒度﹤300mm；（8）物料比重ρ=900kg/m3（9）倾角δ=7.4o初步确定输送机布置形式，如图3-1所示：图3-1传动系统图（1）QD80轻型固定式带输送机QD80轻型固定式带输送机与TDⅡ型相比，其带较薄、载荷也较轻，运距一般不超过100m，电机容量不超过22kw。（2）DX型钢绳芯带式输送机它属于高强度带式输送机，其输送带的带芯中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里。（3）U形带式输送机它又称为槽形带式输送机，其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由30o～40o提高到90o使输送带成U形。这样一来输送带与物料间产生挤压，导致物料对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达25o。（4）管形带式输送机U形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机，因为输送带被卷成一个圆管，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。（5）气垫式带输送机其输送带不是运行在托辊上的，而是在空气膜(气垫)上运行，省去了托辊，用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊，运动部件的减少，总的等效质量减少，阻力减小，效率提高，并且运行平稳，可提高带速。但一般其运送物料的块度不超过300mm。增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外，也可以改变输送带本身，把输送带的运载面做成垂直边的，并且带有横隔板。一般把垂直侧挡边做成波状，故称为波状带式输送机，这种机型适用于大倾角，倾角在30o以上，最大可达90o。（6）压带式带输送机它是用一条辅助带对物料施加压力。这种输送机的主要优点是：输送物料的最大倾角可达90o，运行速度可达6m/s，输送能力不随倾角的变化而变化，可实现松散物料和有毒物料的密闭输送。其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。（7）钢绳牵引带式输送机它是无级运输与带式输送机结合的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式输送机的连续、柔性的优点。DTⅡ型固定式带式输送机是通用型系列产品，可广泛用于冶金、煤炭、交通、电力、建材、化工、轻工、粮食、和机械等行业。输送堆积密度为500～2500kg/m³的各种散状物料和成件物品，适用环境温度为-20～40℃。故在此处选择DTⅡ型固定带式输送机作为设计选型。输送大块散料物状的输送机，需按（1.2-1）式计算，在查表3-1（3-1）式中α—最大料粒度mm；表3-1不同带宽推荐的输送物料的最大粒度（mm）带宽B500650800100012001400粒度未筛分150200300400500600计算结果所以题目中给定的带宽1400mm满足输送要求。按给定的设计参数，取原煤堆积角为20o；带式输送机的最大运输能力计算公式：（3-2）式中—输送量（T/H）—带速（mm/s）—物料比重（kg/m3）—在运行的输送带上物料的最大堆积面积（m2）—输送机的倾斜系数输送机的工作倾角δ＝7.4o由下表查得＝0.97表3-2倾斜系数k选用表倾角2o4o6o8o10o12o14o16o18ok1.000.990.980.970.950.930.910.890.81查表3-3，输送机的承载托辊槽角为35o，物料的堆积角为20o时；槽型托辊物料断面面积S为0.220m2。表3-3槽型托辊物料断面面积槽角λ带宽B=650带宽B=800带宽B=1200带宽B=1400动堆积角ρ20o动堆积角ρ30o动堆积角ρ20o动堆积角ρ30o动堆积角ρ20o动堆积角ρ30o动堆积角ρ20o动堆积角ρ30o30o0.04060.04840.06380.07630.15300.18200.21300.253035o0.04330.05070.06780.07980.16300.19000.22000.264040o0.04530.05230.07100.08220.17100.19600.23700.272045o0.04690.05340.07360.08400.17600.20000.24500.2770计算结果=1.6×0.22×4.5×0.97×900=3111.4T/H＞2500T/H运量满足要求。输送带的品种规格符合《GB/T4490—1994运输带尺寸》、《GB/T7984—2001输送带具有橡胶或塑料覆盖层的普通用途织物芯输送带》和《GB/T9770—2001普通用途钢丝绳芯输送带》的规定，见下表：表3-4输送带技术参数种类抗拉体强度/（N/mm*层）输送带宽度/mm5006008501000120014001600180020002200帆布带CC-56√√√√√√尼龙带NN-100√√√√√√NN-150√√√√√√NN-200√√√√√√NN-250√√√√√√√√NN-300√√√√√√√√聚酯带EP-100√√√√√√√√EP-200√√√√√√√√EP-300√√√√√√√√钢丝芯带St630√√√√St800√√√√√St1000√√√√√√√St1250√√√√√√√St1600√√√√√√√St2000√√√√√√√S2500√√√√√√√S3150√√√√√√√St4000√√√√√√St4500√√√√√√St5000√√√√√√综合该设计机型的各类特性参数和技术特性，考虑到输送量较大，运输距离长，带宽为1400mm,且为固定用带式输送机，因此初选输送带如下：钢丝绳芯带胶带型号ST3150强度：3150N/m；单位长度胶带重量：42kg/m；（1）所有长度（包括L﹤80m）传动滚筒上所需圆周驱动力为输送机所有阻力之和,可用式4-1计算（4-1）式中—主要阻力，N；—附加阻力，N；—特种主要阻力，N；—特种附加阻力，N；—倾斜阻力，N；（2）80m对机长大于80m的带式输送机，附加阻力明显的小于主要阻力，可用简便的方式进行计算，不会出现严重错误。为此引入系数C作简化计算，则公式变为下面的形式:（4-2）式中—与带式输送机长度有关的系数，可从下表中查得。表3-5系数CL80100150200300400500600C1.921.781.581.451.251.201.181.17L70080090010001500200025005000C1.141.121.101.091.061.051.041.03带式输送机的主要阻力是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托辊回转所产生阻力的总和。可用下式(4-2)进行计算：（4-3）（4-4）)（4-5）式中—承载段主要阻力，N；—回程段主要阻力，N；—模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定，一般可查表获取；L—带式输送机长度，m；—重力加速度，；初步选定托辊为上托辊Φ159、L530；下托辊Φ159、L1600；上下托辊轴承4G306，上托辊槽角35o，下托辊槽角0o，上托辊间距；下托辊间距；—承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m；通过式（4-6）计算可得：（4-6）式中—承载分支每组托辊旋转部分重量，kg；承载分支托辊间距，m；托辊已经选好，则已知计算得：—回程分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m；通过式（4-7）计算可得：（4-7）式中—回程分支每组托辊旋转部分重量，kg；—回程分支托辊间距，m；托辊已经选好，则已知kg计算：—每米长度输送物料质量，—每米长度输送带质量，则：运行阻力系数根据表3-6选取。取。表3-6模拟阻力系数带式输送机工况工作条件和设备质量良好，带速低，物料内摩擦较小0.02按标准设计，制造，调整好，物料内摩擦系数中等0.022工作条件恶劣、多尘低温、湿度大、设备质量较差，托辊成槽角大于35o0.023～0.045主要特种阻力包括托辊的前倾的摩擦阻力和被输送物料与导料槽挡板间的摩擦阻力两部分，按式（4-8）计算：（4-8）（1）托辊前倾的摩擦阻力1）上托辊前倾阻力（4-9）2）下托辊前倾阻力（4-10）式中—槽形系数，取0.43；—装前倾托辊设备长，约为—摩擦系数，取0.35、—托辊前倾角，35°槽形托辊的侧辊朝运行方向前倾1.5°，使输送带的对中性好不易跑偏。，；—托辊槽角；由公式（4-9）和（4-10）计算得:故（2）被输送物料与导料槽挡板间的摩擦阻力式中—物料与挡板之间的摩擦系数；取0.6；—物料流量；—导料板长度；取3m；—导料板内部宽度；取0.495m；则特种主要阻力：特种附加阻力包括输送带清扫器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等组成，按下式计算：（4-12）（4-13）（4-14）式中—头部清扫器个数；—空段清扫器个数；—一个头部清扫器和输送带接触面积，，见表3-7；—一个空段清扫器和输送带接触面积，，见表3-7；—清扫器和输送带间的压力，N/，一般取N/；—清扫器和输送带间的摩擦系数，一般取为；—刮板系数，一般取为1500N/m。表3-7导料槽栏板内宽、刮板与输送带接触面积带宽B/mm导料挡板内宽b/m刮板与输送带接触面积A/头部清扫器空段清扫器5000.3150.0050.0086500.4000.0070.018000.4950.0080.01210000.6100.010.01512000.7300.0120.01814000.8500.0140.021查表3-7得：，；取，取。拟设计的总图中有一个头部清扫请和四个空段清扫器。将数据代入（4-13）得：因不设置卸料器，则由式（4-12）得倾斜阻力按下式进行计算：（4-15）式中—净提升高度；综上计算得出：传动滚筒轴功率（）按式（5-1）计算：（5-1）电动机功率（）按式（5-2）计算：（5-2）式中—传动效率，一般在0.85～0.95之间选取；—联轴器效率，每个机械式联轴器效率：=0.98，液力耦合器：=0.96；—减速器传动效率，按每级齿轮传动效率.为0.98计算；三级减速机：=0.98×0.98×0.98=0.94；—电压降系数，一般取0.90～0.95；—电机功率不平衡系数，一般取～0.95，单驱动时，；根据计算出的值，查电动机机型，按照就大不就小的原则选定电动机功率。由式（5-1）由式（5-2）由此选定电动机功率为型号YB630M1-4同步转速1500r/min数量二台。输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证输送机上午正常运行，输送带张力必须满足以下两个条件：（1）在任何负载情况下，作用在输送带上的张力应使得全部传动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；（2）作用在输送带上的张力应足够大，使输送带在两组托辊间的垂度小于一定值。输送带张力分布点图3-2张紧力分布点从分离点起，依次将特殊点设为1、2、3、……10。如图3-3所示。圆周驱动力通过摩擦传递到输送带上，如图3-4所示；图3-4作用于输送带上的张力如图3-3所示，输送带传动滚筒松边的最小张力应满足式（6-1）的要求。（6-1）传动滚筒的最大圆周力。动荷载系数；对惯性小、起制动平稳的输送机可取较小值；否则应取较大值；取;—传动滚筒与输送带间的摩擦系数,见表3-8表3-8传动滚筒与输送带之间的摩擦系数工作条件光面滚筒胶面滚筒清洁干燥0.25～0.030.40阴暗潮湿0.10～0.150.25～0.35潮湿粘污0.050.20由式对于常用该设计取0.20；470o；为了限制输送带在两组托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的最小张力必须满足下式；重载段分支（6-2）空载段分支（6-3）式中—允许最大垂度，一般0.01；—重载段上托辊距离；—空载段下托辊距离；为了确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，拉紧装置的拉紧力和凹凸弧起始点等特性点张力，需逐点张力法计算。特殊点分布如图3-3所示。（1）承载段运行阻力承载段运行阻力计算如式（6-4）所示：（6-4）计算得出:式中—输送带沿承载分支运行阻力系数；查表可得（2）回空段运行阻力回空段运行阻力计算如下式（6