洛陽理工學院機電制作設計說明書PAGE18PAGE18物料運輸機摘要該項目是結合實際工程問題而制訂出來的，其目的是設計一套能夠在給定場合下安全可靠運行的上運帶式輸送機系統。本文是通過對通用設備帶式輸送機的選型計算，以及計算選擇各組成部件。最后組合成使用于具體條件下的帶式輸送機。本文設計的帶式輸送機屬于向上運輸，需要考慮帶式輸送機的逆止問題、可靠停車問題以及所需要的配套電控問題。然后綜合各種情況下的問題，找出最合理的解決方法并進行整合，最終選取出帶式輸送機的各部件來組成符合實際工程要求的輸送機系統。本文通過對輸送機各部件的選型計算和設計以使整個系統能夠在給定場合下安全可靠的完成預期的任務。關鍵詞帶式輸送機；上運；液體粘性ABSTRACTThistopicisasubjectthatisestablishedCombinedwiththeengineeringproblem,thepurposeistodesignonesetofupwardbeltconveyorthatcanbeusedsafelyanddependablyonthegivenoccasion.Thisarticledescribesthedesigncalculationofchoosingthegeneralequipments(thebeltconveyorofseriesofDTⅡ)andtheelectronic-controlledsystem,soitneedstochooseeverypartofthebeltconveyorthoughdesigncalculation,andputthemtogethertobeusedontheoccasion.Beingtotransportupwardofthebeltconveyerinthisarticl,weneedtoconsiderthattheflexiblestartproblem,negativeproblem,credibilityparkingproblemandthekitelectronic-controlledproblem.Thensynthesizevariousproblem,findoutthemostreasonablelysolutionmethodandcarryonintegration.Eventually,chooseeachpartofthebeltconveyertoconstitutetheconveyersystemthatmatchesactualengineeringrequests.Inthearticle,throughchoosingeachpartofthebeltconveyerandthedesignforelectronic-controlledsystem,ensurethatthebeltconveyercouldsafelyandcredibilityruningivensituation.Keywords:Beltconveyer;upward;Hydro-viscous目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 I寫在前面的話 11概況 11.1本課題研究的目的和意義 11.2本課題研究的內容 21.3國內外研究情況及其發展 22上運帶式輸送機設計 42.1設計題目原始參數 42.2輸送帶選型計算 52.3輸送線路初步設計 82.4輸送帶張力的計算 92.5輸送帶強度驗算 102.6滾筒的選擇 112.7拉緊力、拉緊行程的計算及拉緊裝置的選擇 132.8制動力矩的計算 153整體設計方案 163.1設計構思 163.2總體結構 163.3工作原理 164結論 16謝辭 17參考文獻 17附錄洛陽理工學院機電制作設計說明書PAGE16寫在前面的話帶式輸送機是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶作為傳送物料和牽引工作的輸送機械，是輸送能力最大的連續輸送機械之一。其結構簡單、運行平穩、運轉可靠、能耗低、對環境污染小、便于集中控制和實現自動化、管理維護方便，在連續裝載條件下可實現連續運輸。它是運輸成件貨物與散狀物料的理想工具，因此被廣泛用于電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行業。1.概況1.1本課題研究的目的和意義本課程的設計提高了學生的動手能力及創新思維能力。其宗旨是讓學生能夠對已學到的知識靈活運用、理論與實際結合，起到對學生綜合素質一個全面提升的作用。本次制作對已學習到的知識例如：機械設計基礎、電工學、AutoCad等各課內容運用較多。帶式輸送機自1795年被發明以來，經過兩個世紀的發展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業廣泛采用。特別是第二次工業革命帶來了新材料、新技術的采用，使帶式輸送機的發展步入了一個新紀元。當今，無論從輸送量、運距、經濟效益等各方面來衡量，它已經可以同火車、汽車運輸相抗衡，成為三足鼎立局面，并成為各國爭先發展的行業。帶式輸送機因其具有結構緊湊、傳動效率高、噪聲低、使用壽命長、運轉穩定、工作可靠性和密封性好、占據空間小等特點，并能適應在各種惡劣工作環境下工作包括潮濕、泥濘、粉塵多等，所以它已經是國民經濟中不可或缺的關鍵設備。加之國際互聯網絡化的實現，又大大縮短了帶式輸送機的設計、開發、制造、銷售的周期，使它更加具有競爭力。目前，帶式輸送機已經成為露天礦和地下礦的聯合運輸系統中重要的組成部分。為了更好的研究帶式輸送機的工作組成原理，發現及改進其不足之處，本課題所研究的是大傾角、上運帶式輸送機。1.2本課題研究的內容首先了解帶式輸送機的基本知識（包括其主要設備工作方式工作原理等）。然后根據使用場合和給定的原始參數，對各種工況進行分析計算，設計系統方案（運輸機布置形式，驅動方式，輸送帶的選型，拉緊裝置的設計，清掃裝置的設計等），設計出合適的驅動系統和控制系統。設計出各個系統之后，還要進行動態特性的研究，以確保在輸送機啟動時，系統的動安全系數大于預先設定的數值，所設計的系統仍能符合要求的正常運行。1.3國內外研究情況及其發展國外帶式輸送機技術的現狀國外帶式輸送機技術的發展很快，其主要表現在2個方面:一方面是帶式輸送機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角帶式輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉彎帶式輸送機等各種機型;另一方面是帶式輸送機本身的技術與裝備有了巨大的發展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型帶式輸送機已成為發展的主要方向，其核心技術是開發應用了帶式輸送機動態分析與監控技術，提高了帶式輸送機的運行性能和可靠性。國外己經使用或己經進行設計的幾條典型長距離帶式輸送機輸送線：（1）西班牙的西撒哈拉帶式輸送機線路是世界最長的長距離輸送機線路，該線路長達100km，用兩年半時間建成，并于1972年投入使用，用來將位于石質高原地區的布·克拉露天礦的磷灰石礦石運往艾爾—阿雍海港。總投資額為兩億馬克。預計該線路能達行30年，年平均運輸量為1000萬噸磷灰石礦石(2000t/h)。整條線路由長為6.9～11.8km的11臺帶式輸送機組成。帶寬為l000mm，采用ST3150型鋼絲繩芯膠帶，帶速為4.5m/s[18]。（2）恰那礦20km地面帶式輸送機系統是代表了現代帶式輸送機發展水平的一條輸送線。該輸送系統由一條長為10.3km的平面轉彎帶式輸送機和一條10.1km的直線長距離帶式輸送機構成。轉彎帶式輸送機的曲率半徑為9km，弧長為4km。兩條輸送機除線路參數外，其他參數相同，運輸能力為2200t/h，帶寬1050mm，輸送帶抗拉強度為3000N/mm，安全系數為5，拉緊裝置為重錘拉緊。允許行程為25m，驅動采用3臺700KW直流電動機，雙滾筒驅動。系統采用了先進的托輥制造和安裝技術、水平轉彎技術和動態分析技術[20]。（3）津巴布韋鋼鐵公司（ZISCO）15.6km水平轉彎越野帶式輸送機于1996年投入使用，是世界上單機最長的帶式輸送機。該輸送機將ZISCO的NewRippleCreek礦的經過二次破碎的鐵礦石運送到Zimbabwe的煉鋼廠附近。輸送量為干礦石500t/h（濕礦石600t/h）。系統全長15.6km，物料提升高度為90m。近年來，我國在大型帶式輸送機的設計、制造上也有了長足的進步。從20世紀60年代末我國己經生產200余條鋼絲繩芯帶式輸送機，在煤礦、磷礦、鐵礦和港口使用。其中單機長度達7602m的大型帶式輸送機已投入使用。目前，包括總長l0km的輸送線等多條長距離帶式輸送機系統正在設計或計劃中[12]。國內帶式輸送機技術的現狀我國生產制造的帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施，帶式輸送機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產呂開發都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內空白，并對帶式輸送機的減低關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅動系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器[8]。2上運帶式輸送機設計2.1設計題目原始參數（1）輸送長度L，m；（2）輸送機安裝傾角β，°；（3）設計運輸生產率Q，t/h；（4）物料的散級密度ρ，t/m3；（5）物料在輸送帶上的堆積角θ，(°)；（6）物料的塊度a，mm。2.2輸送帶選型計算輸送帶是輸送機的重要部件，要求它具有較高的強度和較好的撓性，其價格比較昂貴，約占輸送機總成本的25%—50%。在類型確定上需考慮以下幾點：表2.1設計原始數據長度(m)輸送量(t/h)運行方式傾角(°)供電電壓(V)來料點位置堆積角最大塊度(mm)4601000上運16380/660V機尾30°300在同等條件下，優先選擇分層帶，其次整體帶芯帶和鋼繩芯帶；優先選用尼龍、維尼龍帆布層帶，因在同樣抗拉強度下，上述材料比棉帆布帶體輕、帶薄、柔軟、成槽性好、耐水和耐腐蝕。覆蓋膠的厚度主要取決于被運物料的種類和特性，給料沖擊的大小，帶速與機長。輸送帶由帶芯（骨架）和覆蓋層組成。帶芯主要由各種織物（棉織物、各種化纖織物以及混紡材料等）或鋼絲繩構成。他們是輸送帶的骨架層，幾乎承受輸送帶工作時全部負荷，因此，帶芯材料必須具有一定的強度和剛度。覆蓋膠用以保護中間的帶芯不受機械損傷以及周圍介質的有害影響。上覆蓋膠層一般較厚，這是輸送帶的承載面，直接與物料接觸并承受物料的沖擊和磨損。下覆蓋膠是輸送帶與支撐托輥接觸的一面，主要承受壓力，為了減少輸送帶眼托輥運行時的壓陷阻力，下覆蓋膠是輸送帶與支撐托輥接觸的一面，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運行時的壓陷阻力，下覆蓋膠的厚度一般較薄。側邊覆蓋膠的作用是當輸送帶發生跑偏是側面和機架相碰時，保護其不受機械損傷。輸送帶運行速度選擇表2.2與物料有關的常用帶速輸送物料的特性帶寬B（毫米）500,600800,10001200,1400帶速v（m/s）磨琢性小，品質不會因粉化而降低；如：原煤、砂、泥土、原鹽等0.8-2.51.0-3.151.5-5.0帶速是輸送機的重要參數，通常根據下列原則進行選擇：長距離、大運量的輸送機可選擇較高帶速；傾角大、運距短的輸送機帶速易??；下運相對上運帶式輸送機帶速低；粒度大、耐磨性大、易粉碎和易起塵的物料宜選用較低帶速；采用卸料車卸料時帶速不宜超過2.5m/s；由此結合表2.1，我選擇v=2.5m/s。帶寬的確定表2.3物料斷面系數動堆積角10°20°30°40°50°K槽型316385422458496平型67135172209247表2.4傾角系數輸送傾角0～3°5°10°15°20°c10.990.950.890.811）按輸送能力確定帶寬B1B1=1.1(+0.05)（式2.1）式中Q=1000t/h；K=422（由表2.2得到）；v=2.5m/s；=0.90t/；C=0.9（由表2.3推出）；2）按輸送物料的塊度確定帶寬B2B2≥=800mm式中amax——物料最大塊度的橫向尺寸。綜合考慮，我的帶寬選擇為1000m。輸送帶種類的選擇鋼繩芯帶式輸送機在結構形式上相同于通用帶式輸送機，只是輸送帶由織物芯帶改為鋼絲繩芯帶。因此它是一種強力型帶式輸送機，具有輸送距離長、運輸能力大、運行速度高、輸送帶成槽性好和壽命長等優點。大型礦井的主要平巷、寫景和地面生產系統往往會用到大運量、長距離情況，如果采用普通型帶式輸送機運輸，由于受到輸送帶強度的限制而只能采用多臺串聯運行方式，這就造成了設備數量多，物料轉載次數多，因而帶來設備投資高，運轉效率低，事故率升高，粉煤比重上升以及維護人員增多等后果。采用鋼繩芯帶式輸送機可以有效地解決這類問題。因為我設計的輸送機運輸距離長460，所以我采用鋼繩芯輸送帶。查表預選：鋼絲繩芯輸送帶，NR覆蓋膠表2.5ST帶芯皮帶規格及技術參數輸送帶類型縱向拉伸強度/N·mmˉ1鋼絲繩最大直徑(mm)鋼絲繩間距(mm)帶厚(mm)ST160051217上膠層厚6mm，下膠層6mm，鋼絲繩根數79根，輸送帶質量27kg·mˉ12.3輸送線路初步設計線路初步設計的任務是根據使用地點的具體情況、用戶要求或輸送機類型情況，進行輸送機的整體布置。主要內容包括驅動裝置的型式、數量和安裝位置的確定，拉緊裝置的形式和安裝位置的確定，機頭、機尾布置，裝卸位置及形式，清掃裝置的類型及位置的確定等。最后根據這些內容畫出輸送機的布置簡圖。因為課題中的帶式輸送機運輸長度短，帶速不高，所以本題目選擇單滾筒向上運輸式布置。2.4輸送帶張力的計算用逐點法計算輸送帶關鍵點張力：圖2.1輸送帶設計示意圖輸送帶張力應滿足兩個條件：摩擦傳動條件，即輸送帶的張力必須保證輸送機在任何正常工況下都無輸送帶打滑現象發生。傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數可參考表6選取，對于塑面帶應相應減少。按摩擦條件確定：其中其中為為回程托輥阻力 為承載托輥阻力解方程得：；；109383；；；；所以=311455N2.5輸送帶強度驗算根據上面“逐點張力法”計算出的最大張力=311455N輸送帶允許承受的最大張力由于，所以符合要求。表2.6傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數運行條件光滑裸露的鋼滾筒帶人字形溝槽的橡膠覆蓋面帶人字形溝槽的聚胺基酸脂覆蓋面帶人字形溝槽的陶瓷覆蓋面干態運行0.35-0.40.4-0.450.35-0.40.4-0.45清潔濕態（有水）運行0.10.350.350.35-0.4污濁濕態（泥土）運行0.05-0.10.25-52.6滾筒的選擇滾筒是帶式輸送機的重要部件。按其結構與作用的不同分為傳動（驅動）滾筒、電動滾筒、外裝式電動滾筒和改向滾筒。傳動滾筒用來傳遞牽引力或制動力。傳動滾筒有鋼制光面滾筒、包膠滾筒和陶瓷滾筒等。鋼制光面滾筒主要缺點是表面摩擦系數小，所以一般常用于短距離輸送機中。包膠滾筒主要優點是表面摩擦系數大，適用于長距離大型帶式輸送機。包膠滾筒按其表面形狀又可分為：光面包膠滾筒、人字形溝槽包膠滾筒和菱形（網紋）包膠滾筒。光面包膠滾筒制造工藝相對簡單，易滿足技術要求，正常工作條件下摩擦系數大，能減少物料黏結，但在潮濕場合，由于表面無溝槽致使無法截斷水膜，因而摩擦系數顯著下降。為了增大摩擦系數，在光面鋼制滾筒表面上，冷粘或硫化一層人字形溝槽的橡膠板，為使這層橡膠板粘得牢靠，必須先在滾筒表面掛上一層很薄的襯膠（一般小于2mm），然后再把人字形溝槽橡膠冷粘或硫化在襯膠上。這種帶人字形的溝槽滾筒，由于有溝槽存在，能使表面水薄膜中斷，不積水，同時輸送帶與滾筒接觸時，輸送帶表面能擠壓到溝槽里。由于這兩種原因，即使在潮濕的條件下，摩擦系數也降低不大。但是，此種滾筒具有方向性，不能反向運轉。菱形（網紋）包膠滾筒，除了具有人字溝槽膠面滾筒的優點外，最突出的一個優點是它沒有方向性，有效防止了輸送帶的跑偏，對可逆輸送機尤為適用。但摩擦系數比人字溝槽膠面稍有降低。盡管如此，人們還是認為菱形溝槽膠面比人字溝槽膠面優越。繼菱形溝槽膠面滾筒之后又出現了一種帶軸向槽的菱形溝槽膠面滾筒。因為軸向溝槽使摩擦系數升高，從而彌補了菱形溝槽膠面滾筒比人字溝槽膠面滾筒摩擦系數小的缺點。這種菱形溝槽滾筒目前國內尚未制造生產。普通傳動滾筒都是采用焊接結構，即輪轂、輻板和筒皮之間采用焊接結構。該類滾筒適用于中小型帶式輸送機。在大功率的帶式輸送機中，必須采用鑄焊結合的結構形式，滾筒兩端的輪轂、輻板和筒皮為整體鑄造，然后再與中間筒皮焊在一起。改向滾筒 改向滾筒有鋼制光面滾筒和光面包膠滾筒。包膠的目的是為了減少物料在其表面的黏結以防輸送帶的跑偏與磨損。滾筒的軸承有布置在內側與外側兩種形式。在帶式輸送機的設計中，正確合理地選擇滾筒直徑具有很大的意義。如果直徑增大可改善輸送帶的使用條件，但在其他條件相同之下，直徑增大會使其重量、驅動裝置、減速器的傳動比和質量相應提高。因此，滾筒直徑盡量不要大于確保輸送帶正常使用條件所需的數值。按照帶寬B=1000mm，初選傳動滾筒直徑。許用扭矩52kN·m減速器減速比25改向滾筒直徑選擇=0.8=800mm=0.6=600mm為尾部改向滾筒直徑，mm；為頭部改向滾筒直徑，mm；為傳動滾筒直徑，mm。2.7拉緊力、拉緊行程的計算及拉緊裝置的選擇輸送帶在運行一段時間后會發生蠕變而變長，在啟動、制動過程中也會發生蠕變現象，只有拉緊裝置進一步收緊才不會發生打滑現象。因此，拉緊裝置是保證帶式輸送機正常運行不可缺少的部件。拉緊力的計算根據輸送機布置形式確定拉緊力大小。==224235N拉緊行程的計算計算拉緊行程L=KL+(1~2)B+++=18mL為拉緊行程，m；L為輸送機長度，m；B為帶寬，m；拉緊裝置接頭長度；為拉緊車長度；為動態應變變形長度。表2.7輸送帶伸長系數K輸送機長度L，m合成纖維輸送帶鋼繩芯輸送帶<3000.020.002301-5000.020.002501-10000.0150.0017>10000.010.0015拉緊裝置的選擇與布置拉緊裝置又稱張緊裝置，它是帶式輸送機必不可少的部件，具有以下幾個主要作用：使輸送帶有足夠的張力，以保證輸送帶與滾筒間產生必要的摩擦力并防止打滑；保證輸送帶各點的張力不低于一定值，以防止輸送帶在托輥之間過分松弛而引起撒料和增加運動阻力；補償輸送帶的塑性伸長和過渡工況下彈性伸長的變化；2.8制動力矩的計算根據帶式輸送機技術要求，制動裝置或逆止裝置產生的制動力矩不得小于該輸送機所需制動力矩的1.5倍。對于電動機運行狀態的帶式輸送機所需制動裝置的總制動力矩為：（式2.13）式中—制動裝置作用在傳動滾筒軸上的總制動力矩，Nm；—傳動滾筒直徑，m；—輸送機長度，m；—托輥阻力系數，取值為0.012代入得=2091N·M由于該輸送機運距較短，且是上運帶式輸送機，故選用型號為YWZ-400的推桿制動器3整體設計方案3.1設計構思物料運輸機，在外形上，底盤設計為長方形，同時底盤下安裝四個小車輪，這樣便于移動，整體的穩定性