《带式输送机总体结构设计》10000字（论文）

.绪论1.1带式输送机的发展历程科技发展的速速已经越来越快，输送机早已经在生产和运输的等方面广泛的运用。本文着眼于当今的机械制造生产水平，带着思考解析波状挡边输送机的生产的目的，思考了带式输送机的设计理念，并粗略的总结了波状挡边带式输送机的发展历史。目前，我们国家在使用的带式输送机，总体来看可以爬升倾角大的带式输送机使用的还是较少的。目前普遍所使用的的带式输送机的能够正常工作的运输角度也只能最高20°，当遇到高海拔的工作环境时，就会出现所需要使用的输送带高度不够从而需要增加使用的数量，造成了过程中的使用资源浪费、所需要的建设的各种资源造成严重的浪费，对资金的消耗也是非常的巨大。本文所做的波状挡边带式输送机的研究和设计，可以使得该带式输送机可以在大角度范围内控制所需的高度，从而可以避免上面所提到的一系列问题，达到节约资源，节省人力和资金成本的目的，并且达到更好的输送效果。世界上最早的带式输送机由德国在1960年研制出来，并且在本国的知名几家大学内建立许多了生产测试试验台，在经历了长达约20年的不懈努力研究后，德国研究的带式输送机开始了有向大型化发展的趋势，其技术也日渐成熟。到了二十一世纪，德国生产的高质量带式输送机已经向各国出口约5万余台，分布于全球100多个地区，到了现在，带式输送机的应用范围已经非常的广泛了：输送、煤开采、锻造、运输等各个不同的领域中的工作方面，都有输送机的影子。到了上个世纪，七十年代，北美地区才开始引进了波状挡边带式输送机这一概念，但很可惜的是当时的加拿大和美国并没有抓住这次机会加以重视，所以直到二十世纪九十年代才被美国的一个胶带服务公司引进到国内，随后这项技术才在北美地区得得到了重视并且才开始慢慢的发展起来，所以说，北美的带式输送机的发展并没有很长的发展历史。自此之后，各大国的几家知名的企业或者一些比较有实力的科技公司都有对大型带式输送机进行制造和研发改进。直到目前可查到的资料来看，最先进的带式输送机由德国制造，其最大输送参数可达7000t/h,带式输送机的最大提升高度可达600m,输送带的最大带速可达6m/s。相较于国外的起步较早的优势，我国的波状挡边带式输送机的技术起步研发虽然不算晚，但是相对于国外的高投入，对比于国外的技术，目前我国国内的波状挡边带式输送机可以达到的最高水平的主要参数为：带宽1800mm,输送机的两侧的档边高度4600mm,输送带的最大的带速28m/s,输送带与地面形成的倾角90°,带式输送机在运输煤炭等大型重物的时候的最大输送量420t/h。1.2带式输送机的发展前景波状挡边带式输送机所能够提升的方向，可以概括为以下几点，一是提高运输的海拔，二是提高运输的吨数，三是加快运输的速度。另外，还有几点需要着重提及的优化方向：1.1.1承载形式的改变传送带是否稳定对于输送带是否是一个优秀的产品是一个关键的考察方向，目前国内外的厂商都有一个构思：利用环形的索道来生产与制造带式输送机，这是一项前所未有的新技术构思，如果在将来这项技术可以顺利实现，那么带式输送机的技术将向前迈进一大步。1.1.2将带式输送机广泛使用这项要求是想要实现将带式输送机能普遍达到可以大量运输并且可以在大部分地形中随意安置的能力，因为在不同的行业中，工作环境天差地别，所需要的要求也各不相同。现在已开始使用将带式输送机改变输送的角度来将其装在货船上进行运输和装卸，这样就可以使得这种输送机获得能够在各种不同的工做环境之中得到普遍的使用的能力。1.3带式输送机的工作范围本次设计的带式输送机经常用于散状物体或者小型块状物体的运输，并且还要兼顾运输角度的改变和运输速度的要求。波状挡边输送机可普遍运用于粮仓的粮食输送、煤矿开采中的运输、化工制品的冶炼锻造运输等行业，本次所设计的输送机工作环境是在谷仓之类的环境中使用，运输稻谷麦子之类的小型物体，所需要的工作环境高度为2-4米，工作的环境温度也不会要求很极限，所以设计的难度也不会很大。1.4国外带式输送机技术现状国外的带式输送机起步早，所以发展较快，以下是国外的带式输送机发展现状：第一是带式输送机的功能越来越多元、其使用的范围也越来越广，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种不同机型；并且随着科学技术的发展与进步，输送机的各个零部件的性能与技术的发展都有了很大的提升与发展，其中，更长的输送距离，更高的输送高度，更多的输送量已经成为了带式输送机主要的发展和升级方向。目前国外比较先进的技术就是开发了用于监控带式输送机的输送的动态技术和分析其运行的状态，进而提升了对带式输送机的掌握能力与监测能力，提高了其可靠性。目前，国外的带式输送机能达到的主要的技术标准和所具备的特点如下所示：1、将设备的体积大型化，从而应对更多大型化的任务。2、应用了动态的监控技术和动态的分析技术。3、输送系统设备可以通用互换。4、研发了新型、可靠、高精度的关键元件。国外带式输送机的主要技术指标主参数顺槽可伸缩带式输送机固定式的强力带式输送机运距/m6500～7500＞6500带速/1.ms−4.5～64～7,最高达10输送量/1.th−3500～50004000～5000驱动功率/kW1500～40003500～7000，最大达到150001.5国内带式输送机技术的现状我国生产了许多种类的带式输送机。在上个世纪，通过国家生产万吨级的生产设备项目的实施，我国的带式输送机的总体生产制造水平有了相对明显的提高，大功率的煤矿下使用的需要大重量带式输送机、需要长距离运输的和需要不同高度调节的各类带式输送的开发和研究都取得了不小的进步。如大倾角长距离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都是在这一段时间内问世，将我国对于带式输送机的这方面的研究开辟了道路。并且对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件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以PLC为核心的可编程电控装置统采用调速型驱动的液力偶合器和行星齿轮减速器。国内带式输送机的主要技术指标主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/m2000～3000＞3000带速/1.ms−3.5～44～5,最高达8输送量/1.th−2500～30003000～4000驱动功率/kW1200～20001500～3000，最大达到100001.6国内外带式输送机技术的差距及发展趋势一、大型带式输送机的关键核心技术上的差距.1、动态分析与监控技术。动态分析与监控技术是实现带式输送机的动态分析和监测技术在较大功率和较长距离上使用的关键。这个技术是带式输送机的关键发展中的核心技术之一。我国用来计算刚性理论分析的方法来进行设计规范和进行研究，我国在设计规范中对输送带取了比较高的安全系数，一般能够达到10，这种较高的取值虽然保证了安全，但是与实际情况有出入。输送带的材料其实是是粘弹性体，它不具有刚体的所有特性。当带式输送机的输送距离达到一定长度时，它本身的制动装置对输送带所施加的制动的力的动态响应并不是一个简单的过程所以不能简单的用刚体的计算方法来进行计算和解释。目前国外某些企业开发了针对输送机上的张力和某些数据来进行计算的软件，可以在某些比较大型的带式输送机上例如煤矿输送机这类较长较高的输送带上进行张力分析与检测，从而大大降低输送带的安全隐患，来达到延长输送带使用寿命的目的，并且也降低了输送机损坏的风险，从而使得大型的带式输送机达到了比较高的安全水平，其中输送带的安全系数可以达到5到6，而且也进一步降低了带式输送机的总体成本。2、可靠的可控软起动技术与功率的均衡技术。因为当带式输送机的输送距离和运载量达到一定的水平时，功率也会相对的提高，所以会有许多的电机进行驱动，所以为了降低输送带制动时所产生的张力，必须要使用软启动。并且为了减少多个电机同时启动时所对电网造成的高负载，使用软启动的时候还需要注意，要使用分时慢速启动；同时还要控制电机启动时的加速度不要过快，这样就可以输送带与下方的电动机和驱动装置的速度同步的问题，避免造成输送带上下起伏的问题，从而降低对关键元器件的损耗。由于在生产制造的过程中难免造成的误差，加上电动机的特性也会造成一定的误差，所以当电动机达到一定数量时，起到驱动作用的驱动点的功率可能会产生误差，造成功率的不均衡。当其中某个的电机的功率过高，就会引发电机烧毁的危险。所以，当装有几个电动机时，各个电动机的功率应该要相对平衡，这样才不会使得输送机产生危险，并且保证输送的质量。目前我国大量使用得技术是运用调速型液力偶合器来保证输送机启动时的软起动以及使得各个电动机的功率保持平衡，解决了长距离带式输送机的启动与各个电动机之间功率平衡的各种问题。但是与国外的相比，其可调节的精度以及整体的安全可靠的性能还有一定的差距。除此以外，带式输送机达到一定的长度后，其功率也会增大，除了要求其带速达到一定的值外，还另外需要一个检验的带速。我国采用的调速型液力偶合器虽然可以实现启动时的软启动功能与各个电机保持功率平衡，但当输送带的距离过长时，还是需要无级液力耦合器，这就需要国内着手研制了。当电机功率大于50kW时，可控启动传输-CST(用于大惯性负载平滑启动的多级减速齿轮装置,多用于煤矿和矿山中带式输送机的驱动)显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，所能调节的精度能够达到97%。但是目前所需要的都依赖进口，这就导致了价格昂贵，所以快速国产化能够降低一大部分的成本。二、技术性能上差距我国生产的带式输送机其主要的性能在如今高速发展的背景下，已经不太能够实现高效的需要了，尤其是带式输送机中某些比较关键的部件相较于国外有比较大的差距，国产化比较难实的现如自移机尾、高效储带与张紧装置等。另外还有一些如：1、装机功率。我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率约为4×260kW，国外产品可以达到4×960kW，国产的带式输送机相较于国外功率的差距有三倍多，并且如果比较固定带式输送机的装机功率的话，二者的功率相差将会更大。2、运输能力的差距。相较于国外的带式输送机，我国的带式输送机可以达到的最大输送量为3200吨每小时，而国外最高为5600吨每小时。3、最大输送带宽度的差距。我国生产的带式输送机带宽最宽为1500毫米，国外生产的最大可以到1900毫米.4、带速的差距这点的差距的产生主要是由托辊的转速，我国生产的带式输送机的带速一般为4米每秒，国外可以达到5米每秒以上。5、工作面顺槽运输长度的差距。我国为3000米，国外目前为7300米。6、高效储带与张紧装置的差别。我国目前普遍采用的储带结构为封闭式，拉紧方式是以绞车拉紧，使用的绞车会有可能滑脱轨道，并且输送带也有偏移的可能，当开始工作时，托辊的小车不会自己移动，需要工人手动来推动，而且这类设备需要定期检修，这就造成了修理不方便。国外研制和才用的储带装置是开放式的，并且张紧设备是扭矩和行程较大的自动设备，相较于前面的封闭手动结构，小车可以自动移动，并且少有脱轨现象的发生。7、国内由于起步晚，参与的企业少，所以生产的输送机品种少，功能比较少，造成了不能在各个领域发挥其能力只能运输一些特定的货物，每台输送机只能在特定场合使用；另外，我国的不同的矿场中的地质差异很大，在运输系统的布置上经常会遇到一些特殊要求，如弯曲、大倾角直至垂直提升等问题，所以需要专业的特殊的输送机来应对各个不同的工作需求场地。三、可靠性、寿命上的差距1、输送带抗拉强度差距，根据不同的材料，我国生产的织物整芯阻燃输送带的最高为2500N/mm，国外可以达到3150N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000N/mm，国外可以达到7000N/mm。2、输送带接头强度差距，我国输送带接头强度为母带的50%～65%左右，国外可以达到母带的70%～75%。3、托辊寿命的差距，我国现有的托辊技术与国外相比较，因为阻力比国外大，造成了速度较低，寿命也比国外的叫少，总计国外的输送带寿命多60%左右。四、控制系统上差距1、驱动方式的不同，我国的几乎都为硬齿面减速器，国外传动方式多种多样，如BOSS系统、CST（软启动）和可控传动系统等，其控制精度相对较高。2、监控装置的不同，国外输送机已经开始使用了plc来编辑使用，开发了先进的综合电源继电器控制技术和程序软伯以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动的自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等基本的工作过程。虽然能与可控启（制）支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等基本功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等这样的功能。五、发展趋势由于上述的总结的这些中外的带式输送机的差距，总结出了世界上不同国家带式输送机的总体的发展趋势，带式输送机的输送速度，输送的货物的重量，输送的距离，输送的高度都是提高的方向，并且智能化，可靠性安全性的提高也有很高的发展空间。

2.关于不同类型波状挡边带型的选择2.1波状挡边输送带的结构波状挡边的输送带的组成，是由几个不同的部分组成，如图2.1所示。图2.1波状挡边输送带图中所示的基带和传统的平板传送带结构的功能大体上相同，所起的作用是当输送带输送货物时产生拉力，其产生的拉力就是由基带来承受。所以，抗拉能力能否足够就是基带是否合格的重要指标，没有特殊处理一般的材料是承受不住工作时产生的拉力的，所以要向其中添加一定的强化抗拉强度的物质，在强化其抗拉强度时还可以增加挠性，这样也可以保证输送带中的传动件与输送带可以更加平稳的运作。波状挡边有矩形（如图2.2)、S形（如图2.3)、W形（如图2.4)和WM形（如图2.5)。图2.2矩形挡边图2.3S形挡边图2.4W形挡边图2.5WM形挡边2.2带式输送机中挡边的选择在最初的输送带中，挡边的使用一般都是使用的s型的挡边，随着在日常生产生活中的实践使用中，发现了波状的挡边咋相同的输送带的表面上有比较小的宽度，在应对输送机的传送带的弯曲和形变也会有好的效果。相较于最初设计的S型的挡边设计，后来使用的WM形的波状挡边，在设计的结构中，大波形中添加了与之相对尺寸较小的波形，在不同的位置上增加了沿着不同的运动方向而设计的抗拉力，减少了传送带为工作时因为自身的重量晃动等原因造成的托幅陷进输送带的凹陷处的危险情况，加强了挡边在输送带中的防止塌陷的能力，而且也进一步减少了输送带在于托锟相接触时的摩擦损耗，不仅可以扩大机器使用时间，而且还可以降低皮带在途经托辐所产生的摩擦，进一步减少了对电力的损耗。之所以抛弃了S型挡板的设计，是因为相较于S型的挡边，W型和WM型的挡边有以下优点：波状挡边输送机装卸能力得到增强；W形和WM形波状挡边能够被压制成扁状的S形，这种挡边的设计可以使得带式输送机获得了更可靠的安全性更少的损耗，从而获得更高的性能。

3.带式输送机的参数计算3.1传动滚筒的尺寸滚筒直径D由下式确定:D=Cd式中:C——与输送带芯层材质挠性有关的系数（见表)d——输送带芯层厚度或钢丝绳芯直径，mm表4.5材质棉聚酰胺棉/聚酰胺棉/聚酯人造丝钢丝绳芯系数C80909098118145因此，根据表中的数据可以得到D=145×2.89=420mm3.2输送机输送量的计算本次设计的带式输送机采用了如下的计算方式，计算有效输送量时，参照横向截面大小来算，本次计算先排除了在输送带上转载的材料所造成的堆积形成的堆积角的重量，考虑了输送带工作时的实际工作情况，用以下的方式来计算输送量Q。计算TC型隔板的输送量有两种情况：当取到Tq≤Ts时，Q=3600×k×p×h×B×当取到Tq>Ts时，Q=1800×k×p×h×v×计算T型隔板的输送量当取到Tq≤Ts时，Q=3600×k×p当取到Tq>Ts时，Q=1800×k×p×h×在上述的两个式子中，k为物料的填充系数。tq表示物料与基带理论接触长度p表示物料松散密度，单位为kg/m'h表示横隔板高，参考表4.3选取数值，单位为mβ表示带式输送机倾角单位为°tsB,表示输送带的有效带宽，参考表4.4选取数值，单位为mv表示输送带的带速，按要求为1.2m/s参见表3.1参考原始数据计算：表3.1本次设计参考数据参考数据输送量Q物料水平输送距离垂直提升高度输送角度堆积密度粒度A含水率环境温度150t/h粮食11.89m6.55m48°0.85t/m3不大40nun不大于15%-19C〜40C表3.2带速推荐值物料种类带宽B/mm100-500650-8001000-12001400-1600粉状及颗粒状物料1.250-1.602.0-2.502.50-4.03.150-4.0中小块度物料1.250-1.601.60-2.02.0-2.502.50-3.150大块物料一一1.60-2.02.0-2.50干燥易起灰粉状物料0.800.801.01.0在计算本次设计的输送带时，选取带宽为800mm，挡边高mm，横隔板间距260mm，因为本次设计要求的高度为2-4m抬升，角度偏大，所以使用TC型挡板设计计算如下：此数据满足设计使用要求。表3.3计算数据选取表式中k一选择0.75人一横隔板高度0.15m按表4-4选择与一有效带宽0.65111按表4-4选择3.3输送机关千运行功率及张紧计算图3.2输送机的布置3.3.1传动滚筒所需的圆周力取g为9.8m/sQ1为9kg/m所取的据参照表格4-1Q2为9kg/m所取得数据参照表4-1Q3位输送带的每米的挡边的质量单位为kg/mQb取32.7kg/m所以有F=g×=9.8×（20.6+2*4.9+0.67*5.8/0.27）×6.7=2926.6NF1=F+F0=3203N表3.4模拟摩擦系数安装情况工作条件f水平、向上侦斜的工况工作环境良好，制造、安装良好，带速低，物料内摩擦系数小0.020按标准设计、制造、调整好,物料内摩擦系数中等0.022-0.03多尘，低温，过数，高带速，安装不良，托轻质量差，物料内摩擦大O.O23-O.O35表3.5上、下辊每米转动部分质量托辊转动部分质量（kg/ml托轮型式B(nun)500650800100012001400平行托里79111518213.3.2电机功率计算F为本次设计的传动滚筒的牵引力，单位为KNn为本输送机的效率，取为0.9k取1.2由此可得：N=k×本次设计中所取用的电动机所使用的是通用电动机，输送机的电动机所选取的型号为YL180，本次的电动机的电机的转速为850r/min,电动机的功率为12kw。3.3.3输送带总体张紧力的计算本次设计取l为1m，L为每个托锟之间的距离所以得：Sm=S0+F+g×=2667.35+3207×356×6.54=8020.53.3.4曲率半径计算因为得D即滚轮的直径为420mm所以得：R2≥（1.3−1.5）Fxqg所以得到：R2=45m3.3.5输送机减速器的设计要求在确定电动机后，根据设计的要求，选出了电动机的额定转速和主轴的转速，然后进行传动比的计算：在本式子里，i为本输送带机构里的总传动比n为输送带中滚筒的转速单位为r/min可计算得：N0=v60按照设计要求，v=1.2m/s即皮带的速度D为滚筒的直径n0=v∗60∗1000πDI=ndn0=750

4.输送机各部件的选择与校核4.1波状挡边输送带的基本结构4.1.1输送带的工作要求本设计选取的输送带由基带、立式挡边组成，见图4.1。如图所示，将输送机上的输送带部分设计成了类似波浪形，当在输送机工作的时候，传送带与下方的传送滚筒接触的时候，两侧的挡边就可以收缩。立式的挡板3不一定要安装,是否安装是根据实际的需要和输送带的工作环境决定的，安装的数目也是不一定的。如果工作的实际要求需要大角度来运输物体，那么安装上挡板就可以与挡边组成了便于运输和装载的体型。图4.1波状挡边输送带有多种不同的输送带带型可以选择，选择它们的方法就是根据要输送的材料来区分，不同的材料选择不同的带型；并且工作环境对波状挡边的选择也至关重要，在工作温度比较高的恶劣工作环境就可以选择耐高温的挡边。4.1.2输送带的选择1.选用帆布型的输送带带宽PD、层数Z、所选用的上下胶中间加强层厚度及每米质蜇参见表4.1,选用涤沦树脂带芯代替尼龙带芯重撒也可参照选用。2.层帆布径向扯断强力为（1）涤纶树脂：200kg/cm×层（2）棉帆布：56kg/cm×层（2）装凯：200、300、400、500、600kg/cm×层表4.1加强层厚度及每米质量帆布上股+下胶+中间带宽PD(mm)层数Z胶北合胶片500650800100012001400间角钢条）厚度（mm）q.(Kg/m)33.0+1.5+34.5+1.5+.09.4510.643.0+1.5+34.5+1.5+3.010.511.5613.6515.0216.818.4753.0+1.5+34.5+1.5+3.015.0516.3718.4820.1625.227.4930.243363.0+1.5+44.5+1.5+4.020.1622.3227.4928.63334.4834.4939.273.0+1.5+44.5+1.5+4.028.629.834.4835.2739.141.1583.0+1.5+54.5+1.5+5.035.2837.941.1644.293.0+1.5+54.5+1.5+5.044.148.064.1.3波状挡边的设计参数图4.2波状挡边波状挡边主要参数及每米质量见表4.2.表4.2波状挡边主要参数及每米质量挡边高H(nini)波形顶宽Wb(inm)波形底宽町(mm)波形距(mm)每米质量(Kg，m)804550424.41001.81302.617020065.65767663634.375.62406576636.5330089100847.6400891008410.34.1.4横隔板的选择横隔板：在输送机中用于承托物料，便于大角度运送。根据工作的需求，不同的挡边的类型，设定不同的横隔板的高度，底宽以及每米的质量来选取所需要的对应的样式。见表4.3。表4.2横隔板参数型式横隔板高(mm)横隔板底宽(nrni)配用挡边高H(mm)每米质最qt(kg-m)TC70100705.6TC6.5T851001005.4CTC7.9T1201001206.0CTC7.35T1601601509.04CTC10.88T1901902109.71CTC11.5T22021025011.12CTC13.4TS270260350TCSTS360290400TCS图4.3输送带隔板形式隔板外形及参数按如下要求选用1.当倾角为(0°≤α≤l8°)时，基本不使用横隔板；2.当倾角为(18≤α≤40°)时，通常使用T型横隔板。3.当倾角为(40°≤α≤90°)时，通常使用C型横隔板、TC或TCS型横隔板。4,当横隔板的高度h≥280mm时TCS型。本次设计选用的是TC型横隔板设计4.1.5输送带的基础数值1.输送带有三类基础构建样式A型具备横向立板、空边的输送带；B型具备横向立板，但没有空边的输送带；C型无横向立板、空边的输送带。此时我们需要结合具体的安装形式加以选择。图4.4挡边输送带的有效带宽根据本次的设计的需求，输送机的所需要的输送带为A型。根据以上的计算和选取，根据带宽的不同，挡边高度的差距以及横隔板的差距根据表格来选择空变宽和有效带宽，见表4.4。表4.4挡边输送带选取基本参数表本宽8基带8挡边高HD隔高人横板有效带宽Bf空边宽R有横隔板系列III无横隔有横隔板系列III无横隔系列I系列11系列I系列II6008075502704004007000110801201107501208060390560550800012012017016085350510500800100012001101806052072070010013016000160160757045562064085065085020017018015020018025020021019075756207308608502502307576010501050300290110750100010001400250300230290751109609001350125012012501750040037010900130013004.2输送带带宽的校核校核带宽的公式为B=Q3600pvyck公式中的Q为输送带工作时所需的输送量p为物料的松散程度，已知所需要输送的材料p=0.75t/m2取y=0.416V为要求给定的输送带的带速，取v