斗轮堆取料机皮带输送机设计

斗轮堆取料机皮带输送机设计

目录

1引言（或绪论）..........................................................1

1.1人造大理石生产线研究的历史和现状.....................................1

1.2人造大理石输送部分难点................................................I

2总体设计方案的制定......................................................2

2.1大埋石成产线布局图...................................................2

2.2功能划分.............................................................2

2.3各部分功能分析......................................................2

3推杆设计.............................................................4

3.1推杆实体结构图........................................................4

3.2推杆选型与设计.......................................................5

3.3气动元件选型与设计.....................................................8

3.4控制系统选型与设计..................................................10

4输送机设计.............................................................li

4.1带式输送机概述.......................................................11

4.2带宽利带速的确定.....................................................13

4.3圆周驱动力的计算....................................................14

4.4传动功率计算.........................................................17

4.5输送带张力计算........................................................18

4.6传动滚筒最大扭矩计算................................................19

4.7绳芯输送带强度校核计算...............................................19

4.8驱动装置的选型与设计..................................................19

4.9联轴器选型..........................................................21

4.10带式输送机部件的选型与设计..........................................21

5升降机设计...........................................................25

5.1升降机原理...........................................................25

5.2剪叉式升降机机械结构选型与设计......................................26

5.3电动推杆的选型......................................................28

5.4机械部分的选型与设计.................................................28

5.5结果核算和受力校核...................................................30

结论....................................................................31

参考文献.................................................................32

致谢......................................................................33

1引言（或绪论）

随着国民经济的发展，需要对一些散料进行装卸，如热力发电厂需要把储料场的燃

料一一煤取走，进行磨碎、喷烧；大型港口需要把运送来的某些散料，如矿石、煤炭等

装船、卸船；斗轮挖掘机等采挖的矿物和废弃物要运到储存场或排到排土场等。

运输机又称带式输送机,是一种连续运输机械,也是一种通用机械。皮带运输机被广

泛应用在港口、电厂、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。即可以运送散状物

料,也可以运送成件物品，堆取料机,堆料机,取料机,皮带机,发电等。

在煤矿的开采过程中，带式输送机的作用至关重要，其性能的好坏直接影响到煤矿

行业的发展和效益，因此研究带式输送机对煤矿行业和其他一些输送类的行业有着非常

重要的意义。带式输送机的工作环境一般情况下都比较恶劣，对带式输送机的性能要求

也很高，在研究的同时.，对其性能进行分析与提高也式目前输送行业中不可缺少的重要

部分。在本次设计中的带式输送机采用了全封闭式结构，对带式输送机的工作环境恶劣

的方面进行了些改进。

带式输送机制造以其优质、高效、工艺适应性广的技术特色，深受制造业的重视，

在煤矿、工程运输等高技术领域及机械制造、煤矿开采、汽车制造等产业部门一直有着

广泛的应用。近些年，带式输送机又在其他一些产业部门表现出具有巨大的潜力和广阔

的市场应用前景。

斗轮堆取料机的皮带输送机构包括臂架皮带机部分和尾车皮带机部分。

带式输送机在当今社会应用日益广泛，当然一个产品也需要不断的研发和更新，才

能永保活力。堆取料机之所以工作效率高，是因为广泛使用了带式输送机。

带式输送机是连续运输机械中效率最高，使用最普遍的一种机型，它既是承载构件,

又是牵引构件，依靠输送带及滚筒之间的摩擦力平稳地进行驱动。

悬臂式堆取料机的带式输送机应该能够正、反运行，并可满负荷启动。

带式输送机的特点：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。

5可靠性强。

6安全性高。

7费用低。

1.1本课题国内外研究现状和发展趋势

1、国外发展概况

悬臂式斗轮堆取料机是由斗轮挖掘机演变而来的，是斗轮挖掘机发展过程中派生出来的一个分

支。世界上研究和开发斗轮挖掘机最早的国家是德国，其次是前苏联和前捷克斯洛伐克等。对于斗

轮挖掘机的研究始于19世纪3()年代，第一台斗轮挖掘机于19世纪80年代问世，真正投入实际应

用是在20世纪初。世界上第一台投入实际采矿使用的斗轮挖掘矶是1916年，在比特费尔德附近的

德国贝格威茨褐煤露天矿进行上向开采和剥离，这是第一台在煤矿使用的轨道行走式斗轮堆取料机。

1919年生产出了第一台履带行走式斗轮挖掘机，它采用柴油发动机，该机只能挖取堆放的散料。这

可以说是斗轮挖掘机发展过程口的一个里程碑，标志着斗轮挖掘机进入了实际应用阶段。这期间，

研究人员解决了动力驱动、输送带、斗轮向带式输送机上输送物料等关键问题，研制了轨道式行走

机构和履带式行走机构。这些研究成果经不断完善，一直沿用至今，成为斗轮挖掘机不可缺少的组

成部分。

图I

普通型斗轮挖掘机

20世纪50年代是斗轮挖掘机的有•个新的发展阶段。

到20世纪70年代，斗轮挖掘机的各组成部分结构形成的发展和改进已近成熟。日生产能尢超

过20万立方米的巨型斗轮挖掘机的问世，标志着斗轮挖掘机进入了现代斗轮挖掘机的发展时期。德

国克虏伯公司于1977年研究开发的、迄今为止最大的SchRs6300/(9-17).51型斗轮挖掘机，目前仍工

作在德国莱茵褐煤公司的露天犷上。世界上最大的斗轮堆取料机由奥地利的奥钢联公司制造，2002

年使用在澳大利亚活勒塔港。

图3世界上最大的斗轮挖掘机

2、国内发展概况

国内对斗轮挖掘机的研究起步较晚，I960年，从国外引进的第•批斗轮挖掘机是我国对斗轮式

机械的性用，研究和开发工作的开始。最早的斗轮堆取料机设计可以追溯到1966年。当时国内部分

钢厂、码头急需使用此类设备。为满足当时的社会需要，开发了我国第一代的斗轮堆取料机，经过

数1年的努力，我国已经生产了数以百计的斗轮堆取料机，堆取料能力在300~6000Uh范围内，达标

志着我国也具有制造大型散料输送机械的能力。

进入20世纪80年代，随着电力工业和钢铁工业的发展，对斗轮堆取料机的生产能力的要求也

不断地增加，“七五”期间，国内从德国的M.A.N公司引进了一套生产能力为60001/h的斗轮取料机

成套设备，这是国内的、生产能力最大的机型。同时堆取料机在电力部门的使用数量有很大提高，

并且在港口上的使用量剧增。宝钢的原料码头、秦皇岛港、连云港、北仑港、西基港、烟台港、天

津港、大连港等相继•大批港口增设了散料码头，用于煤炭或矿石的转运。

20世纪90年代，国内斗轮堆取料机的事业向着数量更多、应用更广的方向发展。在钢铁企业、

电力企业、各大港口几乎都可以看到斗轮堆取料机的应用。在港口，人们已经把斗轮堆取料机当做

一种港口集机械。

经过几十年的发展，我国的斗轮堆取料机研制水平取得了较大提高，但同发达国家相比，仍存

在明显差距，其控制技术仅限于基于可编程控制器（PLC）为核心的单机控制，作业水平也仅限于单

机手动方式。

近几年里，国内斗轮堆取料机的发展相当迅速，研制水平也取得了较大的提高，国内在引进国

外产品的基础上，能够生产带有半自动微机程控系统的机型。此外，在控制方面也在积极研究将新

的故障诊断技术、控制技术、计算机通信和处理技术应用到斗轮堆取料机中。随着钢铁企业、港口、

电厂的煤炭和矿石的料场不断熠加，原材料、能源的发展也给其发展提供了良好的市场环境。市场

的增加，激发了国内许多制造业企业对装备研发和创新的信心，提高了国内企业自主设计制造大型

装备的能力，国内堆取料机的发展将向更高一级的产品质量和设计水平迈进。

3、发展方向

悬臂式斗轮堆取料机需要开展的研究工作：

⑴分析斗轮堆取料机变幅装置的结构形式并进行多刚体系统模型简化，建立运动学约束方程、

驱动方程和动力学方程，进行运动学特性仿真软件和动力学特征仿真软件的开发等工作。

⑵对运动仿真在变幅装置运动瞬时应力场分析建模和“•算中的应用进行研究：将运动仿真和有

限元法相结合，研究变幅装置在不同工位的动态性能变化规律。

在过去的40年，发达国家斗轮堆取料机技术的发展，极大地促进了散料输送工业的发展。近

年来，自动化和信息技术又推匆了该产业的发展。其发展方向：

①理论生产率向大型化发展。

②各国都在使斗轮堆取料机的生产系列化、基础部件通用化。系列化的好处之一是可保证某些

零配件，如铲斗、履带板、驱动轮等通用化、标准化，使顾客更方便地在市场上买到现货。基础部

件的通用化、模块化，促使设计组合化，加上AuloCAD的使用，缩短了设计周期，并提高设计质量,

以适应市场快速反应机制的要求。

③自动化、半自动化。目前，国产斗轮堆取料机已逐步由手动过渡到半自动化，机、电、液的

整体水平较往日有了很大的提高和进步。但要实现全自动化，由中央集控室集中控制，实施机上无

人操作尚需进一步努力。

④采用现代设计方法和设计手段，优化结构组合，在保证生产能力的前提下，尽量减轻整机重

量，提高设备的可靠程度。

国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：

•方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，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机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其

是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了

带式输送机动态分析与监控技大，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用

的带式输送机已达到表1所示的主要技术指标，其关键技术与装备有以下几个特点：

1、设备大型化。

2、应用动态分析技术和机电一体化。

3、输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。

4、新型、高可靠性关键元部件技术。

表I国外带式输送机的主要技术指标

Tab.IThemaintechnicalparametersofbeltconveyerinoverseas

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/m6000-7500>6000

带速〃'4.5〜64〜7,最高达10

输送量“为一’3500-50004000-5000

驱动功率/kW1500〜40003500-7000,最大达15000

我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨

综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输

送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大领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等均填补了国内空白，并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液力偶合器和行星齿轮减速器。目前，我国煤矿井下用带式输送机的主要

技术特征指标如表2所示

表2国内带式输送机的主要技术指标

Tab.2ThemaintechnicalparametersofthebeltconveyerChina

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/〃〃厂3.5〜44〜5,最高达8

输送量〃./7T2500-30003000-4000

驱动功率/kW1200-20001500-3000.最大达10000

1.2带式输送机的分类

带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这

类带式愉送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，卜带呈平形，输送带有托推托起，输送带

外表几何形状均为平面：另外一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点。其简介如卜：

7DII型固定式带式输送机

QD80轻型固定式带式输送机

普通型

OX型钢绳芯带式输送机

U型带式输送机

管形带式输送机

带式输送机

气垫柠式输送机

波状挡边带式输送机

特种结构型

钢绳商引带式输送机

压带式带式输送机

其他类型

1.3各类带式输送机的特点

（1）QD80轻型固定式带输送机QD80轻型固定式带输送机与TDH型相比，其带较薄、载荷也

较轻,运距•般不超过ICOm,电机容量不超过22k-

（2）OX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根

角由30°~45°提高到90”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25°。

（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辑上的，而是在空气膜（气垫）上运行，省去了

托犍，用不动的带有气孔狗气室盘形槽和气室取代了运行的托辑，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，可提高昔速。但一般其运送物料的块度不超

过300nuno增大物流断面的方法除了用托根把输送带强压成槽形外，也可以改变输送带本身，

把输送带的运载而做成垂直边的，并且带有横隔板。一般把垂直侧挡边作成波状，故称为波状

带式输送机，这种机型适用于大倾角，倾角在30°以上，最大可达90°。

（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90。，运行速度可达6m/s,输送能刀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谕送。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际绳运输与带式运输相结合的产物，既具有钢绳的高强度、

牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。

2总体设计方案的制定

2.1、悬臂式斗轮堆取料机带式输送机设计原则和设计主要内容

带式输送机必须满足斗轮堆取料机的最大生产能力，首先按最大生产能力确定输送断面枳和驱

动功率。设计时，还要考虑能够承受短期尖峰产量的能力。设计内容包括：决定带速：决定带宽：

计算带式输送机运输量：计算运行阻力：计算输送带张紧力：确定输送带张紧装置的伸缩距离。

确定输送线路的原则：输送带数量和转折点的个数应尽量减至最少：避免使用短输送带；为了

提高输送带的疲劳寿命，双滚筒尽量不用S形布置：张紧装置应布置在输送带张力最小处：当水平

输送机采用多电机分别启动时，张紧装置应放在先启动的1号滚筒张力小的一侧：输送机尽可能布

置成线形。

输送带的选择原则：最好采用钢绳芯输送带，而不采用织物芯输送带。这是因为钢绳芯输送带

延伸率低，仅需较小的张紧距离，因而张紧滚筒位置可以改变较短距离。皮带应具有以下特性：

（1）耐磨，耐冲击,酎拉扯，耐燃。

(2)宽度容许差1%。

(3)传统皮带最大延伸不得超过2%o

(4)黑色，防霉。

2.2、悬臂式斗轮堆取料机带式输送机构的基本组成

悬臂式输送机主要由带式输送机驱动装置，传输部分，清扫器，张紧装置和各种保护装置组成。

带式输送机传输部分有输送带，槽型托辑架及托混，改向滚筒等组成。落料段设有缓冲托根。

悬臂带式输送机满足正，反转运行，并可满负荷启动。

受料点设有倒料设施，带式输送机不撒料。输送带承料面和非承料面均设置清扫装置。为保证

足够的张力，防止清扫器刮坏输送带，输送带必须粘接后，要保证自然跑偏量小于50nlm。

因托里上有物料，粘接头会促使输送带跑偏，所以要经常清扫。对转动不灵或位置不当的托辑应进

行调整。不转动托相应及时更换，采用合金橡胶清扫器。

在斗轮堆取料机前部靠近斗轮处的改向滚筒在取料工作状态常常因撒料使部分物料落到I可程输

送带上使输送带损坏，降低了输送带的使用寿命。因此位置长度较短，避免物料落到回程输送带上

比较困难，使输送带在较短的时间就损坏，为解决这一问题可采用一种排渣滚筒来清除改向滚筒下

的物料，以提高输送带的使用寿命。

电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转劭或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与

输送带之间的摩擦力，使输送芍运动。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。

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。

普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托馄支掾，以增加物流断面积，下带为返回段(不承我

的空带)一般下托转为平托辑。带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输。对于普通型带式输送机倾

斜向上运输，其倾斜角不超过18°,向下运输不超过15°。

输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件。当输送磨损性强的物料时，如铁矿石等，

输送带的耐久性要显著降低。

提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑：

(1)增大拉紧力。增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力加增加，此法提高牵引力

虽然是可行的。但因增大5必须相应地增大输送带断面，这样导致传动装置的结构尺寸加大，

是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，

可以利用拉紧装置适当地蝌大初张力，从而增大加，以提高牵引力。

(2)增加围包角4对需要牵引力较大的场合，可采用双漆筒传动，以增大围包角。

(3)增大摩擦系数〃。其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬垫，以增大摩擦系数。

通过对上述传动原理的阐述可以看出，增大围包角a是增大牵引力的有效方法。故在传动中拟

采用这种方法。

带式输送机常见典型的布置方式如下图:

初步决定悬臂式斗轮堆取料机臂架皮带输送机选型方式如卜.图:

三详细设计

1.已知原始数据及工作条件

带式输送机的设计计算，应具有下列原始数据及工作条件的资料

(1)物料名称和平均最大输送能力。物料名称包括煤炭、矿石等。

(2)物料的特性：

1)粒度大小、最大粒度和粒度组成情况。

2)所输送的物料体积质量P

3)物料在输送带上的动堆积角a

4)物料的温度、湿度、磨琢性、腐蚀性等。

(3)工作环境。露天、室内、干燥、潮湿、环境温度和灰尘多少等。

(4)输送机布置形式及有关尺寸。

(5)卸料点数目、位置及卸料方式。

(6)给料点数目、位置及导料槽长度。

(7)输送成件物品时。成件物品单位质量和外形尺寸。

2.原始参数和工作条件

(1)输送物料：煤

(2)物料特性：1)块度：0〜300mm

2)散装密度：0.90t/m3

3)在输送带上堆积角：P=20°

4)物料温度：＜50℃

(3)工作环境：室外

(4)输送系统及相关尺寸：(1)运距：300m

(2)倾斜角：3=0°

3.带速的确定

带速选择原则：

(1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。

(2)较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机顽角愈大，输送距离愈短，则带

速应愈低。

(3)物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的,

宜选用较低带速。

(4)一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s~lm/s；或根据物料特性和工

艺要求决定。

(5)人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。

(6)采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。

(7)采用卸料车时，带速一般不宜超过2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带

速为3.速m/s。

(8)有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。

(9)输送成品物件时，带速•般小于1.2bm/s。

带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关.当输送机向上运

输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速.带速的确

定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过3.15m/s.

原煤的堆积密度为900kg/;

考虑工作条件取带速为3.75m/s;

4.带宽的确定

查阅《斗轮堆取料机》工程机械设计手册，综合工作环境，运输能力，物料堆积密

度和带速，选取带宽B=1600mm

5.托辑的选型与设计

托辑用于支承输送带和输送带上.所承载的物料，使输送带稳定地运行。一台输送机

的托辑数量很多，托辑质量的好坏直接影响输送机的运行。而且托辑的维修费用成为带

式输送机运营费用的重要组成部分。所以要求它能经久耐用，周围的灰尘不进入轴承，

密封装置必须很可靠，轴承能得到很好的润滑。这样可使输送机的运转阻力小，节省能

源。

托辐有钢托辐，塑料托辐等。钢托辐多用无缝钢管制成。托辐的直径根据输送带宽

度的增加而增加，一般取为89-200。

为了提高生产率，输送散粒物料的上托辐一般采用槽型托*昆组，结构如下图。

其中人为槽角，多年来取20°。但现在许多企业已使用30°、35°、45°的托抠槽角。合理地

选用托辑槽角，可以使输送带的横断面积增大。如果槽角由20°增加到30°,则在同样带宽时可使

物料横断面积增大20%,运输量可提高1%。目前在带式输送机中，大部分采用30°的槽角。

杆根间距的布冒应保证输送带在托辑间所产生的下垂度尽可能低小。输送带在杆辐间下垂百度

一般取为不超过托辑间距的2.5%。输送机上托根的间距见下表：

市宽300-400500-650800-10001200-1400

松散物料的Wl.o1500140013001200

堆枳密度1-21400130012001100

P>2.01300120011001000

/t•nf(-3)

托辐密封结构的好坏直接影响托辐阻力系数的大小和托辑的寿命。托*昆的转动阻力

不仅与速度、轴承及其密封有关，而且与润滑脂的选择也有很大关系。润滑脂除起润滑

作用外，还起密封作用。

6.张紧装置

1螺杆式张紧装置

由于它的行程受到限制，又不能自动保持恒张力，所以。一般只适用于长度较短、

功率较小的输送机上。它的张紧行程按整机长度的战选取。如下图：

卜螺杆2-滚筒3-机架4-可移动的滚筒轴承座

2坠重式张紧装九

它适用于输送机长度较大、功率也较大的情况。由于它结构简单可靠，因此可优先

选用。

垂直安装的滚筒坠重式张紧装置用于小车坠重式张紧装置有困难的场合。它的缺点

是改向滚筒多，而且物料容易落入张紧滚筒之间，从而损坏输送带。

下图为小车重锤式张紧装置

1-重锤2-小车3-滑轮组4-绞车

7带式输送机的驱动装置

带式输送机的驱动装置一般由一个或多个驱动滚筒、减速器、联轴器等组成。

为了适应输送机满载启动，多选用JQ1、JQ2、JQ3系列电动机。这种电动机的启动

力矩为额定力矩的1.8-2.0倍。对于功率大于lOOkw的输送机，若采用JS型电动机，则

由于这种电动机启动性能差，需要配备粉末联轴器。

为了传递必要的牵引力，输送带与滚筒之间必须有足够的摩擦力。要提高牵引力，

可以增加松边张力，摩擦系数和围包角。当增加松边张力时，输送带的强度必须提高，

这样会增加输送机的造价。因此设计驱动装置时，多采用增加摩擦系数和围包角的方法

来保证获得必要的牵引力。

采用单滚筒驱动时，围包角可达210。-230°。另外可采用胶面滚筒以提高摩擦系

数。

4输送机设计

4.2带宽和带速的确定

4.2.1带宽的确定

B>2a+2(X)式中B——带宽加，a——最大粒度，皿。(4.2-1)

输送带宽度应由载托*昆槽角，物料的堆积角配合物料堆积的横断面积进行选型计算,

再由公式(4.2T)进行核算，但本设计输送物品为成品大理石，成品大理石下边有

托架和玻璃板，而且是单件输送，无法计算粒度和无聊燃积的横断面积。故先取带宽

B=500mmo

4.2.2带速选择原则

(1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速［6］。

(2)较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带

速应愈低［6］。

(3)物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的,

宜选用较低带速。

(4)一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s~lm/s；或根据物料特性和工

艺要求决定。

(5)人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。

(6)采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。

(7)采用卸料车时，带速一般不宜超过2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许

带速为4.15m/so

(8)有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。

(9)输送成品物件时，带速一般小于1.25m/s［6］o

故本输送机是运输成品的大理石，属于成品物件，而且要求稳定运输，由上原则可

知带速不超过1.25m/so此处先取带速0.25m/s.

4.3圆周驱动力的计算

4.3.1圆周驱动力计算公式

传动滚筒上所需圆周驱动力拓为输送机所有阻力之和，可用式(4.3T)计算：

e=6/+£丫+吊।+吊2+Fsi(4.3-2)

式中心一一主要输送阻力，N；

卜N——单独部件的附加阻力，N；

---输送载荷的倾斜阻力，N；

用2一—特种附加阻力，N；

纭----倾斜阻力，No

五种阻力中，弓、外是所有输送机都有的，其他三类阻力，根据输送机侧型及附

件装设情况定，由设计者选择［7］。

对机长大于80nl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，取C=2,则公式变为下面

的形式：

=CFH+Fs\+Fsz+F&(4.3-3)

4.3.2主要阻力计算

输送机的主要阻力即是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托程旋转所产生

阻力的总和。可用式(2.4-4)计算：

F

H=几+QRU+(2%+%)cosb］(43,4)

式中/——模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定，一般可按表查取。

L一一输送机长度(头尾滚筒中心距)，m；

g——重力加速度；

带宽为500m查机械设计手册选定托转直径89mm,型号：DTIIGP1107,上托辐间距

al=400mm,下托辑间距a2=600mm,重量/kg:11.6kg,槽角均为0°

外。一一承载分支托辐组每米长度旋转部分重量，kg/m,用式(4.3-5)计算

QRO=~GL

%(4.3-5)

其中a——承载分支每组托根旋转部分重量，kg；

“。一一承载分支托辑间距，m；

托一已经选好,知a=u.6kg

计算：=—=^7=28.5kg/m

a..0.4

QRU回程分支托短组每米长度旋转部分质量，kg/m,用式(4.3-6)计算:

夕KU

%(4.3-6)

其中G?一一回程分支每组托短旋转部分质量

%——回程分支托辐间距，m；

G2=10.4kg

计算：/d=5=l°・4/0.6=17.3kg/m

%——每米长度输送物料质量

%=^=134.3kg/m

1・J

彘一一每米长度输送带质量，kg/m,彘=5.02kg/m

FH="BEO+QRU十+C1G)cosM

=0.02X5X9.8X[28.5+10.4+(2X5.02+134.3)Xcos0°]=178.6N

/运行阻力系数f值应根据表选取。取/=0.02。

表4-2阻力系数f

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0.02-0.023

小

工作条件和设备质量一般，带速较高，物料内摩擦0.025-0.030

较大

工作条件恶劣、多尘低温、湿度大，设备质量较差，0.035-0.045

托辐成槽角大于35°

4.3.3主要特种阻力计算

主要特种阻力5包括托较前倾的摩擦阻力乃和被输送物料与导料槽拦板间的摩擦

阻力时两部分，按式(4.4-7)计算：

(4.3-7)

一按式(2.4-8)或式(4.4-9)计算:

三个等长辑子的前倾上托辑时

入=①B+%)gcosbsine

CjioL(4.3-8)

二辐式前倾下托短时

F：=cosAcos6sins

(4.3-9)

本输送机没有主要特种阻力Fsi,即％=°

4.3.4附加特种阻力计算

输送机没有主要特种阻力总2,即吊2=0

4.3.5倾斜阻力计算

倾斜阻力按下式计算：危

一(4.3-10)

式中：囚为是本输送机水平运输，所有H=0

七二%8”二0

由式(2.4-2)外=°产〃+舄+&+&

=2xl78.6+0+0+0=357.2N

4.4传动功率计算

4.4.1传动轴功率计算

传动滚筒轴功率(尸八)按式(4.4-1)计算：

P/，“

A1000(4.4-1)

4.4.2电动机功率计算

电动机功率斗，按式(4.4-2)计算：

PM二工

777(4.4-2)

式中〃一一传动效率，一般在0.85~0.95之间选取;

7——联轴器效率;

每个机械式联轴器效率：7=0.98

液力耦合器器：7=0.96；

%一—减速器传动效率，按每级齿轮传动效率.为0.98计算;

二级减速机：电二0.98X0.98=0.96

三级减速机：%=0.98X0.98X0.98=0.94

〃一一电压降系数，一股取0.90~0.95。

d一一多电机功率不平衡系数，一般取力=。.90~0.95,单驱动时，77"=1。

根据计算出的几值，查电动机型谱，按就大不就小原则选定电动机功率［8］。速度

V=0.25m/s

由式(44-1)2=357.2x0.25/1000=0.089AV

________0.089

住I式(4.4-2)P.==0.2KW

0.98x(0.98x0.98)295x1

4.5输送带张力计算

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人，使输送带在两组托辐间的垂度小于一定值。

4.5.1输送带不打滑条件校核

圆周驱动力《通过摩擦传递到输送带上（见图4-2；

Iv

图4-2作用于输送带的张力

如图4-2所示，输送带在传动滚简松边的最小张力应满足要求:

2C'niax（4511）

传动滚筒传递的最大圆周力七x=（忻L动载荷系数£=L2~L7；对惯性小、起

制动平稳的输送机可取较小值；否则，就应取较大值。取储=1.2

则由式弓皿,=1.2x3572=428.64N

表4-3传动滚筒与输送带间的摩擦系数

传动淀筒和椽皎带之间的摩擦系数

帚人字形沟槽的聚氨区酸

运行宗件元滑便再的何源府带入字形河槽的海联福面脂覆盖面帝人手形河播的陶交fE越位

干态运行0.3&-0.40.4—0.450.35-0.40.4~0.45

港沽祖*（有水）运行0.10.350.350.35—0.4

口泊海羽态（界+）运行0.05^0.10.25-0.310.20.35

该设计取〃=0.35：9=470。对常用C=」一=0.67

产一1

S/min>CF=0.67x428.64=287.68N<F

故摩擦条件满足。输送带不会打滑。

4.6传动滚筒最大扭矩计算

单驱动时,传动滚筒的最大扭矩加皿按式（4.7.1）计算:

F„D

M=」一

皿2000(4.6.1)

式中D---传动滚筒的直径（mm）。

双驱动时，传动滚筒的最大扭矩”侬按式（4.7.2）计算:

Mmax=428.64x0.5/2=0.107KN/m(4.6.2)

初选传动滚筒直径为500nun,则传动滚筒的最大扭矩为:0.107KN/O1

4.7绳芯输送带强度校核计算

绳芯要求的纵向拉伸强度Gx按式（4.97）计算;

5%(4.7-1)

式中“一一静安全系数，一般〃|二7~10。运行条件好，倾角好，强度低取小值；反之,

取大值。

输送带的最大张力工“=428.64N

■选为7,由式(4.7-1)

Gx=428.64*7/500=6N/nim

可选输送带为NNTOO,带宽500mm,三层尼龙布，即满足要求.

4.8驱动装置的选型与设计

4.8.1输出转速的确定

己知输送带宽为500〃〃耳，查《运输机械选用设计手册》表2—77选取传动滚筒的直

径D为500〃〃〃，则工作转速为：

60P60X025

NW==：=9.55”min

江D3.14x0.5

所需功率为0.2KK,最大扭矩107N/m由于转速低，功率小，若用普通三相电机配合

减速器，减速比太大，减速器成本太高，故选用效率小可实现大转速的减速电机。

4.8.2减速电机的选型

减速电机特点：

1、同轴式斜齿轮减速电机结构紧凑,体积小,造型美观,承受过载能力强。

2、传动比分级精细,选择范围广,转速型谱宽,范围1=2-28800。

3、能耗低，性能优越,减速器效率高达百分之九十六,振动小，噪音低。

4、通用性强,是用维护方便,维护成本低,特别是生产线，只需备用内部几个传动件即

可保证整线正常生产的维修保养。

5、采用新型密封装置，保护性能好，对环境适应性强,可在有腐蚀、潮湿等恶劣环境

中连续工作。

6、本系列产品可批配普通Y系列、Y2系列、起重电机、防暴电机、制动电机、变

频电机、直流电机、户外型专用电机等各种电机，可通过装置本公司MB型无级变速器组

成无级调速齿轮减速电机,满足各种不同的用途。

减速电机分类：大功率齿轮减速电机、同轴式斜齿轮减速电机、平行轴斜齿轮减

速电机、螺旋锥齿轮减速电机、YCJ系列齿轮减速电机。速电机广泛应用于冶金、矿口、

起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等各种通用机械设备的减速传动机

构。

查看减速电机样本，综合考虑功率，减速比，输出转速，输出转矩等各项指标，选

定R107-Y2.2-4P-139.47-M1-1参数如下图

冲出“傀"出!i蛭传动比使网系H6取q

客SSS出盘””

rAnnMmihType

2.2KW

6・

2J

26

29

32

图4-3R系列电机参数图4-4R107外形尺寸图

4.9联轴器选型：

带式输送机一般选用弹性柱销齿式联轴器和梅花形弹性联轴器，此处选择弹性柱销齿式

联轴器，制造方便，价格便宜，耐久性好。

载荷计算：

电机输出功率为2.2刖，减速电机输出轴径为70mm,额定转速为970r/min,

输送机所需转矩l07N.m查机械设计第八版表14-1取6=L5

故几=K4xT=l60.5N.m

型号选择：从GB5015-2003中查的LZ5型弹性柱销齿式联轴器

公称转矩Tn/(N・m):4500许用转矩[n]/(r/min):4000

轴孔直径dl、d2:70轴孔长度L|Y型：142

轴孔长度L|J1型：107D:192

D1:120B:90

s:4质量川/kg:27.02

图4-5LZ1型弹性柱销齿式联轴器

4.10带式输送机部件的选型与设计

4.10.1输送带

抗拉体材料：尼龙帆布输送带型号：NN-100

每层扯断强度。/(N/mm):100每层厚度5/mm:1.0

每层重量m/(kg/m~2):1.02伸长率(定载荷)(%):1.5〜2

带宽范围b/mm:500层数：3

覆盖胶厚度Bl/mm|上：1.5/1.70覆盖胶厚度6l/mm|下:1.5/1.70

4.10.2传动滚筒

传动滚筒长度的确定.查《运输机械设计选用手册》表2—39得:

其主要性能参数如表4-4所示：

表4-4传动滚筒参数表

B许用扭矩许用合力D

mmkNmkNmm

50042.749500

转动惯量重量

轴承型号轴承座型号

kgnrkg

轴承座SNK316

13165250

再查表《运输设计选用手册》2—40可得出滚筒长度为600〃?〃?。

或者由经验公式：片=8+。00〜2。。)丽

已知带宽B=500〃〃〃，传动滚筒直径为500〃"〃，滚筒长度比胶带宽略大，一般

取4=500+100=600〃〃〃与查表结果一致

传动滚筒的直径验算

大量实验表明，传动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单位压力有较大关系，在单位

压力较大的区域摩擦系数随压力的增大而减小，所以传动滚筒的直径应按平均压力进行

验算。

BDTrajLi

式中：

Ip]——胶带与滚筒之间的平均压力，对于织物芯，胶带推荐不大于0.4N/mm3

B---带宽，500mm

D---传动滚筒直径，500mm

a——胶带在滚筒上的包角，235,

P——传动滚筒的牵引力，357.2N

所以

360x357.2

[p]==0.002<0.4N/mm3

500x500x3.14x235x035

因此传动滚筒直径。合格。

4.10.3托辐

查机械设计手册选定托转直径89mm,型号：DTHGP1107,上托根间距al=400mm,重

量/kg:11.61^下托辑间距&2=600【皿，重量/kg:10.4kg,槽角均为0

表4-5托辑技术规格表

托根直径mm托辑轴径mm轴承型号托根长度nun托根轴外伸

长mm

89204G20460014

托辐阻力系数主要由实验来确定，见表4-6:

表4-6常用的托辑阻力系数已

工作条件平行托辑槽型托辑

室内清洁、干燥、无磨损性尘土0.0180.02

空气湿度、温度正常，有少量磨损性尘土0.0250.03

室外工作,有大量磨损性尘土0.0350.04

近年来,对于托辑阻力进行了许多理论与试验的研究.研究结果表明，托辑的运行阻

力主要包括托辑的转动阻力及挤压阻力等.挤压阻力乂包括物料碰击阻力,输送带反复弯

曲阻力及压陷滚动阻力[10].

托根的转动阻力是由托辑轴承及其密封所产生的阻力，大小取决于托辑的结构.而挤

压阻力则与输送带的张力的大小有关.

研究资料表明，转动阻力与挤压阻力相比，挤压阻力要比转动阻力大的多，而在挤压

阻力中，压陷滚筒阻力占比重最大，物料碰击阻力与反复弯曲阻力随着输送带张力增大而

降低[11].

410.4改向装置

带式输送机采用改向滚筒或改向托轮组来改变输送带的运动方向。改向滚筒可用于

输送带180°、90°或＜45°的方向改变。一般布置在尾部的改向滚筒或垂直重锤式的张紧

滚筒使输送带改向180°,垂直重锤张紧装置上方滚筒改向9。°,而改向45°以下一般用于

增加输送带与传动滚筒间的围包角。

改向滚筒直径有250、315、400、500、630、800、1000mm等规格.选用时可与传动

滚筒直径匹配，改向180°时其直径可比传动滚筒直径小一档，改向90。或45。时可随改向

角减小而适当取小1—2挡。本次设计采用1个直径500mm的改向滚筒，改向180°,改

向托轮组是若干沿所需半径弧线布置的支承托转，它用在输送带弯曲的曲率半径较大处,

或用在槽形托辑区段，使输送带在改向处仍能保持槽形横断面。输送带通过凸弧段时，

由于托辐槽角的影响，使输送带两边伸长率大于中心，为降低胶带应力应使凸弧段曲率

半径尽可能大.一般按织物芯带伸长率为0.8%、钢绳芯带为0.2%计算[12].

表4-5改向滚筒参数表

B许用扭矩许用合力D

mmkNmkNmm

50030.21()500

转动惯量重量

轴承型号轴承座型号

kg,Mkg

1310轴承座SNK3123135

4.10.5拉紧装置

拉紧装置的作用是：保证输送带在传动滚筒的绕出端（即输送带与传动滚筒的分离

点）有足够的张力，能使滚筒与输送带之间产生必须的摩擦力，防止输送带打滑；保证

输送带的张力不低于一定值，以限制输送带在各支撑托较间的垂度，避免撒料和增加运

动阻力；补偿输送带在运转过程中产生的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化。

拉紧装置包括螺旋式拉紧装置，小车重锤式拉紧装置，直式拉紧装置，绳绞筒式拉

紧装置［13］。本设计采用螺旋拉紧装置，占地面积小，容易操作，制造简单,

螺旋式拉紧装置，拉紧滚筒的轴承座安装在带有螺母的滑动架上，滑动架可在尾架

的导轨上移动。它利用人力旋转螺杆来调节输送带