可伸缩带式输送机设计 倾角5度【7张CAD图纸+PDF图】

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2.5.2 各特性点张力计算 16 2.6 传动滚筒、改向滚筒合张力计算 19 2.6.1 改向滚筒合张力计算 19 2.6.2 传动滚筒合张力计算 19 2.7 传动滚筒最大扭矩计算 19 2.8 拉紧力和拉紧行程计算 20 2.9绳芯输送带强度校核计算 20 第3章 驱动装置的选用与设计 21 3.1 电机的选用 22 3.2 减速器的选用 22 3.2.1 传动装置的总传动比 22 3.2.2 液力偶合器 23 3.2.3 联轴器 24 第4章 带式输送机部件的选用 27 4.1 输送带 27 4.1.1 输送带的分类 28 4.1.2 输送带的连接 29 4.2 传动滚筒 30 4.2.1 传动滚筒的作用及类型 30 4.2.2 传动滚筒的选型及设计 31 4.2.3 传动滚筒结构 31 4.2.4 传动滚筒的直径验算 32 4.3 托辊 33 4.3.1 托辊的作用与类型 33 4.3.2 托辊的选型 36 4.3.3 托辊的校核 39 4.4 制动装置 42 4.4.1 制动装置的作用 42 4.4.2 制动装置的种类 42 4.4.3 制动装置的选型 43 第5章 可伸缩装置的设计 45 5.1 输送机自动可伸缩装置的一般概念 45 5.2输送机可伸缩装置的分类 45 5.3液压自动可伸缩装置与其它可伸缩装置的类比 45 5.4 设计方案的确定 46 5.4.1 液压自动可伸缩装置的特点 46 5.4.2 液压可伸缩系统工作原理 46 5.4.3总体设计方案的确定 47 5.5 各元件的确定 47 5.5.1 油缸的选择和计算 47 5.5.2 液压油液的功能和基本要求 48 5.5.3 液压泵的选择及计算 50 5.5.4 电动机的确定 50 5.5.5各种阀类的选择 51 结论 60 参考文献 61 致 谢 63 第1章 绪论 1.1可伸缩胶带输送机的工作原理 在综合机械化采煤工作中，由于工作面向前推进的速度较快，而拆移顺槽中运输设备的次数和花费的时间在总生产时间中所占的比重较大，影响了采煤生产能力的进一步提高，所以要求顺槽运输设备能够比较灵活地伸长或缩短。可伸缩胶带输送机是供顺槽运输的专用设备。由工作面输送机运来的煤，经顺槽桥式转载机卸装到可伸缩胶带输送机上，由它把煤从顺槽运到上、下山或装车站的煤仓中。 可伸缩胶带输送机机身长度可根据工作需要不断仲长或逐渐缩短，其最大伸长量不应超过电动机的额定功率所允许的长度；最小缩短量，可以缩至机身不能再缩为止。 可伸缩胶带输送机和普通胶带输送机相比，增加了一个储带仓、一套储带装置和机尾牵引机构。可伸缩放带输送机是根据挠性体摩擦传动的原理，靠胶带与传动滚筒之间的摩擦力来驱动胶带运行，完成运输作业的，其工作原理如图1－1所示。胶带6绕过传动装置2的滚筒，经储带装置3的滚筒至机尾8的滚筒，形成无级环形带。胶带均支承在托辊上。储带装置拉紧车把工作胶带可伸缩，使胶带在工作中与传动滚筒产生摩擦力。输送机的伸缩是利用胶带在储带仓内的多次折返和收放来实现的。当拉紧装置4拉着储带仓内的活动滚筒向机尾方向移动时，胶带进入储带仓内，此时机尾在绞车的牵引下回缩，使整个输送机缩短，反之，则使整个输送机伸长。 图1-1 可伸缩带式输送机的工作原理 1-卸载端；2-传动装置；3-储带装置；4-拉紧装置； 5-收放胶带装置；6-胶带；7-机尾牵引机构；8-机尾； 1.2 可伸缩带式输送机的结构概述 可伸缩带式输送机主要由机头传动装置，贮带装置，可伸缩装置，收放输送带装置机身及机尾等，机身及机尾是输送机的非固装部分，其余为固装部分，而机身又是输送机的可伸缩部分。 1.2.1机头传动装置 机头传动装置主要由电功机、液力偶合器、减速器、主、副传动滚筒、联动齿轮和传动架等组成。主、副传动滚筒由两台异步防爆型电动机通过液力偶合器和减速器带动。在液力偶合器保护罩的两端装有连接法兰，电动机输出轴端的外壳上及减速器输入轴端的外壳上也有相应的连接法兰，靠这冲连接法兰，用螺栓将三者紧紧连成一体，组成胶带输送机的传动装置。其特点是结构紧凑，便于安装和运输，特别是便于相互对准找正，以提高安装质量，使输送机运转平稳。整个传动装置通过减速器外壳用螺栓固定在机头架的侧板上。 减速器采用三级齿轮传动。第一级为螺旋伞齿轮，第二级为斜齿圆柱齿轮，第三级为直齿圆柱齿轮。 传动滚筒为焊接结构，主轴采用双键和螺栓与卷筒连接，滚筒一侧的连接轮壳在装配后与卷筒辐板焊接，故滚筒受力情况好。又保证装拆方便，为了增加胶带在传动滚筒上的围包角，可伸缩胶带输送机采用双滚筒传动。采用双滚筒传动时，可以单电机驱动，也可以双电机驱动。当用一台电动机驱动时，需在机头架另一例的主、副滚筒上安装一对大小相同、齿数相等的联动齿轮。当电动机起动后，通过液力偶合器、减速器和联动齿轮同时传动主、副滚筒，驱动胶带运行。若用两台电动机分别驱动主副滚筒，一般不加联动齿轮。但是在本设计传动装置中，既采用双电机驱动，又装有联动齿轮。这是因为考虑到机身缩短到一定程度时，所需功率由一台电动机负担即可，这时可拆掉一套传动装置，变成单电机驱动型式。单电机驱动的优点是设备制造简单，电控设备少，便于维护运转，缺点是随着运输距离的缩短，将形成大马拉小车，电动机运行功率因数降低。 传动滚筒是胶带输送机传递牵引力、驱动胶带运行的主要部件。滚筒表面型式有光面、包胶和铸胶之分。在功率不大、不潮湿的情况下，可采用光面滚筒；在环境潮湿、大功率、易打滑的条件下，宜采用胶面滚筒，以提高输送机的牵引力；铸胶滚筒胶厚耐磨，有条件时应尽量采用。滚筒的外形可以做成圆筒形的，也可以做成中间大、两头小的双锥形，其锥度一般为1:100。后者用以防止胶带跑偏。 卸载端是由在机头最前部的伸出架和安装在伸出架上的卸载滚筒组成，卸载滚筒安装的轴线位置可以调节，以防输送带在机头部跑偏。卸载端的后部还装有一个改向滚筒，以改变输送带运行方向。头部清扫器分重锤清扫器和犁式清扫器二道，以清扫输送带正反面的粘煤。 1.2.2贮带装置 由贮带转向架、贮带仓架、支承小车和可伸缩车等组成。 (1)贮带转向架、贮带仓架为焊接结构，彼此用螺拴连接，组成了贮带装置框架。在贮带转向架内装有二个320、一个108的改向滚筒与可伸缩车上两个320、一个108的改向滚筒一起供输送带在贮带装置中往返导向。框架的上方及下部分别安装有槽形托辊和下托辊，以支承上、下输送带。在贮带仓架内设有轨道，供支承小车和可伸缩车行走 (2)支承小车由托辊、支架和车轮等组成，其作用是支承贮藏部分的输送带，使其悬垂度不致过大。二个支承小车应基本上等距离的分布在可伸缩车和贮带转向架之间，因此当可伸缩车移动后，需要通过人力调整支承小车位置。 (3)可伸缩车由车架、车轮、滑转组和改向滚筒等组成。可伸缩绞车通过钢丝绳、滑轮组牵引可伸缩车在轨道上行走，从而达到贮进和放出输送带的作用，并使输送带得到适当的可伸缩度，滑轮组由滑轮架和四个滑轮组成，它通过一销轴铰接在车架上，使作用在四个滑轮上的牵引力，通过销轴作用于可伸缩车中心，对防止改向滚筒的输送带跑偏有较好的效果，为防止可伸缩车掉轨，在车上还装有四个止爬钩。 改向滚筒的轴线位置均可调节。以防输送带跑偏，同时，每个改向滚筒都配有刮煤板，可将滚筒表面的碎煤、粉煤刮下。 1.2.3可伸缩装置 由框架、滑轮组、液压系统和固定滑轮架等组成。自动可伸缩装置是一种在输送机工作过程中能按一定的要求自动调节拉紧力的可伸缩装置，在现代化距离带式输送机中使用较多，它能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，是一种理想的可伸缩装置。常见的自动可伸缩装置有自动绞车可伸缩装置和全自动液压可伸缩装置，输送带的初张力能力可伸缩绞车人为调节，应保证足够的初张力来防止输送带在传动滚筒表面打滑，但初张力过大，致使输送带最小张力无谓的增大，也是不宜的。 1.2.4机身部 由“H”型支架、钢管上下托辊组成，是输送机的可伸缩部分。钢管作为可拆卸部分搭在H型支架的管座中。用弹簧销固定，下托辊搭苍型支架上，上托辊为槽形托辊，通过抓爪支承在钢管上。 1.2.5机尾 由支座、导轨、滚筒座、缓冲托辊、清扫器等组成。几种不同形式的导轨与支座、滚筒固定痤，组成了五节机尾骨架，彼此又用圆柱销连接成为一整体，可供转载机在上面行走。机尾滚筒安装在滚筒座上，其轴线位置可调，并配有刮煤板。机尾的前后端都可装移动机尾用的滑轮，供移动机尾用，移动机尾用回柱绞车牵引。 第2章 可伸缩带式输送机的设计计算 2.1 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资料 （1）物料的名称和输送能力： （2）物料的性质： 1）粒度大小，最大粒度和粗度组成情况； 1） 堆积密度； 2） 动堆积角、静堆积角，温度、湿度、粒度和磨损性等。 （3）工作环境、露天、室内、干燥、潮湿和灰尘多少等； （4）卸料方式和卸料装置形式； （5）给料点数目和位置； （6）输送机布置形式和尺寸，即输送机系统（单机或多机）综合布置形式、地形条件和供电情况。输送距离、上运或下运、提升高度、最大倾角等； （7）装置布置形式，是否需要设置制动器。 原始参数和工作条件 （1）输送物料：煤 2）散装密度：=1.3t/ （3）工作环境：井下 （4）输送系统及相关尺寸： 1）运距： L=21m 2）倾斜角： β=5° 3）最大运量: Q=400t/h 初步确定输送机布置形式，如图2-1所示： 图2-1 传动系统图 2.2 计算步骤 2.2.1 带宽的确定 按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20°. 原煤的堆积密度按1300 kg/; 输送机的工作倾角β=5°; 带式输送机的最大运输能力计算公式为 =3.6A （2-1） 式中：——输送量（； ——带速（； ——物料堆积密度（）； ——在运行的输送带上物料的最大堆积面积, K----输送机的倾斜系数。 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；输送机倾角愈大，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～1m/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3.15m/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，带速一般小于1.25m/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. 表2-1倾斜系数k选用表 倾角(°) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 k 1.00 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 0.85 0.81 输送机的工作倾角=0°。 查DTⅡ带式输送机选用手册或本设计（表2-1）(此后凡未注明均为该书)得k=1。 按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20°。 原煤的堆积密度为1300kg/。 考虑山上的工作条件取带速为2.0m/s。 将个参数值代入上式, 可得到为保证给定的运输能力,带上必须具有的的截面积A A＝ 图2-2 槽形托辊的带上物料堆积截面 表2-2槽形托辊物料断面面积A 带宽 /mm 堆积角 /(o) 槽角/（o） 20 25 30 35 40 45 500 0 10 20 30 0.0098 0.0142 0.0187 0.0234 0.0120 0.0162 0.0206 0.0252 0.0130 0.0180 0.0222 0.0266 0.0157 0.0196 0.0236 0.0278 0.0173 0.0210 0.0247 0.0287 0.0186 0.0220 0.0256 0.0293 650 0 10 20 30 0.0184 0.0262 0.0342 0.0427 0.0224 0.0299 0.0377 0.0459 0.0260 0.0332 0.0406 0.0484 0.0294 0.0362 0.0433 0.0507 0.0322 0.0386 0.0453 0.0523 0.0347 0.0407 0.0469 0.0534 800 0 10 20 30 0.0279 0.0405 0.0536 0.0671 0.0344 0.0466 0.0591 0.0722 0.0402 0.0518 0.0638 0.0763 0.0454 0.0564 0.0672 0.0793 0.0500 0.0603 0.0710 0.0822 0.0540 0.0636 0.0736 0.0840 1000 0 10 20 30 0.0478 0.0674 0.0876 0.1090 0.0582 0.0771 0.0966 0.1170 0.0677 0.0857 0.1040 0.1240 0.0763 0.0933 0.1110 0.1290 0.0838 0.0998 0.1160 0.1340 0.0898 0.1050 0.1200 0.1360 查表2-2或《矿井运输提升》表3-17， 输送机的承载托辊槽角35°，物料的堆积角为0°时，带宽为800 mm的输送带上允许物料堆积的横断面积为0.0427，此值大于计算所需要的堆积横断面积,据此选用宽度为800mm的输送带能满足要求。 经如上计算,确定选用带宽B=400mm,初选输送带NN－100，输送带层数为6层，查表1-6得，输送带各参数如下： NN－100型煤矿用输送带的技术规格： 扯断强度＝100N/(mm·层) 每层带厚1mm, 输送带第层质量等于1.02kg/m 上胶厚＝3mm 下胶厚=1.5mm 每毫米胶料质量为1.19kg/m 胶带每米质量=[布层数×每层质量（kg/m）+(上胶厚（mm）+下胶厚（mm）×第层胶带质量（kg/m）)]×带宽（mm） =[6×1.02+(3.0+1.5) ×1.19] ×0.8 =9.18 kg/m 输送带质量： =×带长（m） =9.18×600 =5508kg 输送带厚度可按下式计算或查《运输机械设计选用手册》表1-6 输送带度(mm)=布层数×每层厚度（mm）+上胶厚（mm）+下胶厚（mm） =6×1+3+1.5 =10.5mm 2.2.2输送带宽度的核算 输送大块散状物料的输送机，需要按（2-2）式核算，再查表3-3 （2-2）式中——最大粒度，mm。 表2-3不同带宽推荐的输送物料的最大粒度mm 带宽B 500 650 800 1000 1200 1400 粒度 筛分后 100 130 180 250 300 350 未筛分 150 200 300 400 500 600 计算： 故，输送带宽满足输送要求。 2.3 圆周驱动力 2.3.1 计算公式 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（2-3）计算： （2-3） 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。 五种阻力中，、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。 2） 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： +=C （2-5） 式中C——与输送机长度有关的系数，在机长大于80m时，可按式（2-6）计算，或从表查取 （2-6） 式中——附加长度，一般在70m到100m之间； C——系数，不小于1.02。 C查〈〈DTⅡ（A）型带式输送机设计手册〉〉表3-5 既本说明书表2-4,取C为1.12 表2-4附加阻力系数C L（m） 80 100 150 200 300 400 500 600 C 1.92 1.78 1.58 1.45 1.31 1.25 1.20 1.17 L(m) 700 800 900 1000 1500 2000 2500 5000 C 1.14 1.12 1.10 1.09 1.06 1.05 1.04 1.03 2.3.2 主要阻力计算 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旋转所产生阻力的总和。可用式（2-7）计算： （2-7） 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。查表2-30； ——输送机长度（头尾滚筒中心距），m； ——重力加速度； 初步选定托辊为槽形托辊DTⅡ03c121，查表2-42，上托辊间距＝1.2m，下托辊间距 ＝３m，上托辊槽角35°，下托辊槽角０°。直径D＝89mm,长度L＝315mm,轴承为4G204。 ——承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m，用式（2-8）计算 （2-8） 其中——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，知 计算：==20.25 kg/m ——回程分支托辊组每米长度旋转部分质量，kg/m，用式（2-9）计算： （2-9） 其中——回程分支每组托辊旋转部分质量 ——回程分支托辊间距，m； 查《运输机械设计选用手册》表2-50选择平行托辊，直径D＝89mm,托辊长L=950mm,kg 计算：==5.267 kg/m ——每米长度输送物料质量 ＝＝55.6kg/m ——每米长度输送带质量，kg/m，=9.18kg/m =0.045×600×9.18×[20.25+5.267+（2×9.18+55.6）×cos35°]=22783N 运行阻力系数f值应根据表2-5选取。取=0.045。 表2-5 阻力系数f 输送机工况 工作条件和设备质量良好，带速低，物料内摩擦较小 0.02～0.023 工作条件和设备质量一般，带速较高，物料内摩擦较大 0.025～0.030 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35° 0.035～0.045 2.3.3 主要特种阻力计算 主要特种阻力包括托辊前倾的摩擦阻力和被输送物料与导料槽拦板间的摩擦阻力两部分，按式（2-10）计算： + （2-10） 按式（2-11）或式（2-12）计算： （1） 三个等长辊子的前倾上托辊时 （2-11） （2） 二辊式前倾下托辊时 （2-12） 本输送机没有主要特种阻力，即=0 2.3.4 附加特种阻力计算 附加特种阻力包括输送带清扫器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，按下式计算： （2-13） （2-14） （2-15） 式中——清扫器个数，包括头部清扫器和空段清扫器； A——一个清扫器和输送带接触面积，，见表 ——清扫器和输送带间的压力，N/，一般取为3 N/； ——清扫器和输送带间的摩擦系数，一般取为0.5~0.7； ——刮板系数，一般取为1500 N/m。 表2-6导料槽栏板内宽、刮板与输送带接触面积 带宽B/mm 导料栏板内宽/m 刮板与输送带接触面积A/m 头部清扫器 空段清扫器 500 0.315 0.005 0.008 650 0.400 0.007 0.01 800 0.495 0.008 0.012 1000 0.610 0.01 0.015 1200 0.730 0.012 0.018 1400 0.850 0.014 0.021 查表2-6得 A=0.008m，取=10N/m，取=0.6，将数据带入式（2-14） 则 =A×P× =0.008×10×0.6=480 N 拟设计的总图中有两个清扫器和一个空段清扫器（一个空段清扫器相当于1.5个清扫器） =0 由式（2-13） 则 =3.5×480=1680 N 2.3.5 倾斜阻力计算 倾斜阻力按下式计算： （2-14） 式中：因为是本输送机水平运输，所有H=0 =0 由式（2.4-2）得传动滚筒上所需圆周驱动力为 =1.12×22783+0+1680+0 =27197N 2.4传动功率计算 2.4.1 传动轴功率计算 传动滚筒轴功率（）按式（2-15）计算： （2-15） ＝＝54.39kw 2.4.2 电动机功率计算 电动机功率，按式（2-16）计算： （2-16） 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 液力耦合器器：=0.96； ——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：=0.98×0.98=0.96 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。 ——多电机功率不平衡系数，一般取，单驱动时，。 根据计算出的值，查电动机型谱，按就大不就小原则选定电动机功率。 由式（2-15）==54390W 由式（2-16）得电动机功率： =2 =65300W＝65.3KW 选电动机型号为YB255S-4，额定功率P=37 KW，数量2台。 2.5 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大，使输送带在两组托辊间的垂度小于一定值。 2.5.1 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2-3） 图2-3作用于输送带的张力 如图4所示，输送带在传动滚简松边的最小张力应满足式(28)的要求。 传动滚筒传递的最大圆周力。动载荷系数1.2～1.7；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1.5 ——传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见表2-7 表2-7 传动滚筒与输送带间的摩擦系数 工作条件 摩擦系数 光面滚筒 胶面滚筒 清洁干燥 0.25～0.03 0.40 环境潮湿 0.10～0.15 0.25～0.35 潮湿粘污 0.05 0.20 取1.5，由式 =1.5×27197=40795.5N 对常用C==0.083 该设计取=0.035；=420。 =0.08340795.5=3386N 2.5.2 各特性点张力计算 为了确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，拉紧装置拉紧力和凸凹弧起始点张力等特性点张力，需逐点张力计算法，进行各特性点张力计算。 图2-4 张力分布点图 (1)运行阻力的计算 有分离点起，依次将特殊点设为1、2、3、…，一直到相遇点14点，如图2-4所示。 计算运行阻力时，首先要确定输送带的种类和型号。在前面我们已经选好了输送带，NN-100型煤矿用输送带，拉断强度100N/（mm·层）；6层带厚10.5mm;输送带质量9.18Kg/m. 1)承载段运行阻力 由式（2-19）： （2-19） =[（55.6+9.18+20.25）600×0.04×cos0o]×9.8 =19999N 2)回空段运行阻力 由式（2-30） （2-30） F=[(9.18+5.267) ×576×0.035×cos0o] ×9.8 =2854N F=[(9.18+5.267) ×9.2×0.035×cos0o] ×9.8 =46N F=[(9.18+5.267) ×8.3×0.035×cos0o] ×9.8 =41N F=[(9.18+5.267) ×7.5×0.035×cos0o] ×9.8 =37N F=[(9.18+5.267) ×11.44×0.035×cos0o] ×9.8 =57N F=[(9.18+5.267) ×3.37×0.035×cos0o] ×9.8 =17N 3)最小张力点 由以上计算可知，13点为最小张力点 (2)输送带上各点张力的计算 1）由悬垂度条件确定5点的张力 承载段最小张力应满足 =9523N 2)由逐点计算法计算各点的张力 因为S11=9523N,根据表14-3选=1.05， 故有 ＝9069N ＝9069-2854＝6215N ＝5919N ＝5919-46＝5873N ＝5593N ＝5593-41＝5552N ＝5287N ＝5287-37＝5250N ＝5000N ＝5000-57＝4943N ＝9523+19999＝29522N ＝29522×1.05＝30998N ＝30998+17＝31015N （3）用摩擦条件来验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系 滚筒为包胶滚筒，围包胶为420°。由表14-5选摩擦系数=0.4。并取摩擦力备用系数n=1.2。 由式（2-31）可算得允许的最大值为： （2-31） =4943×（1+） =54409N>＝31015N 故摩擦条件满足。 2.6 传动滚筒、改向滚筒合张力计算 2.6.1 改向滚筒合张力计算 根据计算出的各特性点张力,计算各滚筒合张力。 头部180改向滚筒的合张力: ==29522+30998＝60520N 尾部180改向滚筒的合张力: ==9069+9523＝18592N 2.6.2 传动滚筒合张力计算 根据各特性点的张力计算传动滚筒的合张力: 动滚筒合张力: =4943+31015=35958N 2.7 传动滚筒最大扭矩计算 单驱动时,传动滚筒的最大扭矩按式（2-32）计算： （2-32） 式中D——传动滚筒的直径（mm）。 双驱动时,传动滚筒的最大扭矩按式（2-33）计算： （2-33） 初选传动滚筒直径为500mm,则传动滚筒的最大扭矩为: =＝31015+4943＝35958N =8.98KN/m 2.8 拉紧力和拉紧行程计算 1）、拉紧装置拉紧力按式（2-34）计算 （2-34） 式中——拉紧滚筒趋入点张力（N）； ——拉紧滚筒奔离点张力（N）。 由式（2-34） +=5000+5250+5593+5873＝21716N =21.71KN 查〈〈煤矿机械设计手册〉〉初步选定钢绳绞车式拉紧装置。 2）、拉紧行程： △L≧（）L ＝（0.01+0.001）×600 ＝6.6m 式中：—输送带弹性伸长率和永久伸长率，由输送厂家给出，通常帆布带为0.01～0.015； —拉紧后托辊间允许的垂度，一般取0.001 L—输送机长度。 2.9绳芯输送带强度校核计算 绳芯要求的纵向拉伸强度按式（2-35）计算； （2-35） 式中——静安全系数，一般=710。运行条件好，倾角好，强度低取小值；反之，取大值。在此选为7。 输送带的最工作张力：Smax: (N) ==68571N 式中：B——带宽，mm; ——输送带纵向扯断强度，N/(mm·层)见《运输机械设计选用手册》表1-6，＝100N/（mm·层）。 由式（2-35）得 ＝599.9N/mm 可选输送带为NN－100N/(mm·层),6层的即600N/mm大于。可满足要求。 第3章 驱动装置的选用与设计 带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在带式输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大6～7倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过3～5s。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器 、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。 减速器有二级、三级及多级齿轮减速器，第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二、三级为斜齿和直圆柱齿轮降速传动，联接电机和减速器的连轴器有两种，一是弹性联轴器，一种是液力联轴器。为此，减速器的锥齿轮也有两种；用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力偶合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮联接。 传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机头任一侧。根据情况而定。 3.1 电机的选用 电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计皮带机所采用的电动机的总功率为65.3kw，所以需选用功率为37kw的电机两台。 拟采用YB225S－4型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。 查《机械设计实用手册》第二版，它的主要性能参数如下表： 表3-1 YB225S－４型电动机主要性能参数 电动机型号 额定功率kw 满载 转速r/min 电流A 效率％ 功率因数 YB225S-4 37 1480 69.8 91.8 0.87 起动电流/额定电流 起动转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩 重量kg 7.0 1.9 2.2 360 3.2 减速器的选用 3.2.1 传动装置的总传动比 已知输送带宽为800，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： =76.39r/min 已知电机转速为=1480 r/min ， 则电机与滚筒之间的总传动比为： =19.37 本次设计选用 DCY220型.矿用减速器,传动比为20，可传递38KW功率。第一级为螺旋齿轮，第二级、第三级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动，其展开简图如下： 图3-1 DCY220型减速器展开简图 电动机和I轴之间，IV轴和传动滚筒之间用的都是联轴器，故传动比都是1。 3.2.2 液力偶合器 液力传动与液压传动一样，都是以液体作为传递能量的介质，同属液体传动的范畴，二者的重要区别在于，液压传动是通过工作腔容积的变化，是液体压力能改变传递能量的；液力传动是利用旋转的叶轮工作，输入轴与输出轴为非刚性连接，通过液体动能的变化传递能量，传递的纽矩与其转数的平方成正比． 目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用液力偶合器，它安装在输送机的驱动电机与减速器之间，电动机带动泵轮转动，泵轮内的工作液体随之旋转，这时液体绕泵轮轴线一边作旋转运动，一边因液体受到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动，到外缘之后即进入涡轮中，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进去涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出作功．它是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮的转速大于涡流转速，即而者之间存在转速差． 液力传动装置除煤矿机械使用外，还广泛用于各种军用车辆，建筑机械，工程机械，起重机械，载重汽车．小轿车和舰艇上，它所以获得如此广泛的应用，原因是它具有以下多种优点： 1) 能提高设备的使用寿命 2) 由于液力转动的介质是液体，输入轴与输出轴之间用非刚性连接，故能将外载荷突然骤增或骤减造成的冲击和振动消除或部分消除，转化为连续连续渐变载荷，从而延长机器的使用寿命．这对处于恶劣条件下工作的煤矿机械具有这样意义． 3) 有良好的启动性能由于泵轮扭矩与其转速的平方成正比，故电动机启动时其负载很小，起动较快，冲击电流延续时间短，减少电机发热． 4) 良好的限矩保护性能 使多电机驱动的设备各台电机负荷分配趋于均匀 本次设计根据《运输机械设计选用手册》表1-44选用YOXⅡ400，输入转速为1500r／min，效率达0.96，起动系数为1.3～1.7。 3.2.3 联轴器 联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。 联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。 根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。 刚性联轴器 这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或碳钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时亦常采用挠性联轴器。 （1）无弹性元件的挠性联轴器 这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有以下几种： 1）十字滑块联轴器 十字滑块联轴器由两国在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘所组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。 这种联轴器零件的材料可用45钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。 因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。但在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。 这种联轴器一般用于转速,轴的刚度较大，且无剧烈冲击处。效率，这里为摩擦系数，一般取为0.12～0.25；为两轴间径向位移量，单位为；为轴径，单位为。 2）滑块联轴器 这种联轴器与十字滑块联轴器相似，只是两边半联轴器上的沟槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小，又具有较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成，并在配制时加入少量的石墨或二硫化钼，以便在使用时可以自行润滑。 这种联轴器结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。 3)十字轴式万向联轴器 这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角（夹角最大可达），而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动；但当过大时，传动效率会显著降低。这种联轴器的缺点是：当主动轴角速度为常数时，从动轴的角速度并不是常数，而是在一定范围内变化，因而在传动中将产生附加动载荷。为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器成队使用。 这种联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。小型十字轴式万向联轴器已标准化，设计时可按标准选用。 4）齿式联轴器 这种联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高；但质量较大，成本较高，在重型机械中广泛使用。 5）滚子链联轴器 滚子链联轴器的特点是结构简单，尺寸紧凑，质量小，装拆方便，维修容易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能，但因链条的套筒与其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动、起动频繁或立轴传动。同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。 （2）有弹性元件的挠性联轴器 这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储存的能量愈多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈好。 1）弹性套柱销联轴器 这种联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因为通过蛹状的弹性套传递转矩，故可缓冲减振。这种联轴器制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。他适用于联接载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中小转矩的轴。 2）弹性柱销联轴器 这种联轴器与弹性套柱销联轴器很相似，但传递转矩的能力很大，结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁的场合。 3）梅花形弹性联轴器 这种联轴器的半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形。装配联轴器时将梅花形弹性件的花瓣部分夹紧在两半联轴器端面凸齿交错插进所形成的齿侧空间，以便在联轴器工作时起到缓冲减振的作用。 第4章 带式输送机部件的选用 4.1 输送带 输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件（钢丝绳牵引带式输送机除外），它不仅要有承载能力，还要有足够的抗拉强度。输送带有带芯（骨架）和覆盖层组成，其中覆盖层又分为上覆盖胶，边条胶，下覆盖胶。 输送机的带芯主要是有各种织物（棉织物，各种化纤织物以及混纺织物等）或钢丝绳构成。它们是输送带的骨干层，几乎承载输送带工作时的全部负载。因此，带芯材料必须有一定的强度和刚度。覆盖胶用来保护中间带芯不受机械损伤以及周围有害介质的影响。上覆盖胶层一般较厚，这是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损。下覆胶层是输送带与支撑托辊接触的一面，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷阻力，下覆盖胶的厚度一般较薄。侧边覆盖胶的作用是当输送带发生跑偏使侧面与机架相碰时，保护带芯不受机械损伤。 4.1.1 输送带的分类 按输送带带芯结构及材料不同，输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类。织物层芯又分为分层织物芯和整体织物层层芯两类，且织物层芯的材质有棉，尼龙和维纶等。 整体编织织物层芯输送带与分层织物层芯输送带相比，在带强度相同的情况下，整体输送带的厚度小，柔性好，耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂，但伸长率较高，在使用过程中，需要较大的拉紧行程。 钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高，抗弯曲性能好；伸长率小，需要拉紧行程小。同其它输送带相比，在带强度相同的前提下，钢丝绳芯输送带的厚度小。 在钢芯绳中,钢丝绳的质量是决定输送带使用寿命长短的关键因素之一，必须具有以下特点： (1)应具有较高的破断强度。钢芯强度高则输送带亦可增大，从另一个角度来说，绳芯强度越高，所用绳之直径即可缩小，输送带可以做的薄些，已达到减小输送机尺寸的目的。 (2)绳芯与橡胶应具有较高的黏着力。这对于用硫化接头具有重大意义.提高钢绳与橡胶之间黏着力的主要措施是在钢绳表面电镀黄铜及采用硬质橡胶等。 (3)应具有较高的耐疲劳强度，否则钢绳疲劳后，它与橡胶的黏着力即下降乃至完全分离。 (4)应具有较好的柔性.制造过程中采用预变形措施以消除钢绳中的残余应力，可使钢绳芯具有较好的柔性而不松散。 输送带上下覆盖胶目前多采用天然橡胶,国外有采用耐磨和抗风化的橡胶的胶带，如轮胎花纹橡胶的改良胶作为覆盖胶,以提高其使用寿命。输送带的中间用合成橡胶与天然胶的混合物。 钢绳芯带与普通带相比较以下优点： (1)强度高。由于强度高，可使1台输送机的长度增大很多。目前国内钢绳芯输送带输送机1台长度达几公里、几十公里。伸长量小.钢绳芯带的伸长量约为帆布带伸长量的十分之一，因此拉紧装置纵向弹性高。这样张力传播速度快，起动和制动时不会出现浪涌现象。 (2)成槽性好。由于钢绳芯是沿着输送带纵向排列的，而且只有一层，与托辊贴合紧密,可以形成较大的槽角。近年来钢绳芯输送带输送机的槽角多数为35º，这样不仅可以增大运量，而且可以防止输送带跑偏。 (3)抗冲击性及抗弯曲疲劳性好，使用寿命长。由于钢绳芯是以很细的钢丝捻成钢绳带芯，它弯曲疲劳和耐冲击性非常好。 (4)破损后容易修补，钢绳芯输送带一旦出现破损，破伤几乎不再扩大，修补也很容易。相反，帆布带损伤后，会由于水浸等原因而引起剥离。使帆布带强度降低。 (5)接头寿命长。这种输送带由于采用硫化胶接，接头寿命很长，经验表明有的接头使用十余年尚未损坏。 (6)输送机的滚筒小。钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢丝绳，弯曲疲劳轻微，允许滚筒直径比用帆布输送带的。 钢绳芯输送带也存在一些缺点: (1)制造工艺要求高，必须保证各钢绳芯的张力均匀，否则输送带运转中由于张力不均而发生跑偏现象。 (2)由于输送带内无横向钢绳芯及帆布层，抗纵向撕裂的能力要避免纵向撕裂。 (3)易断丝。当滚筒表面与输送带之间卡进物料时，容易引起输送带钢绳芯的断丝。因此,要求要有可靠的清扫装置。 4.1.2 输送带的连接 为了方便制造和搬运，输送带的长度一般制成100—200米，因此使用时必须根据需要进行连接。橡胶输送带的连接方法有机械接法与硫化胶接法两种。硫化胶接法又分为热硫化和冷硫化胶接法两种。塑料输送带则有机械接法和塑化接法两种。 (1)机械接头 机械接头是一种可拆卸的接头。它对带芯有损伤，接头强度效率低，只有25%—60%，使用寿命短，并且接头通过滚筒表面时，对滚筒表面有损害，常用于短距或移动式带式输送机上。织物层芯输送带常采用的机械接头形式有胶接活页式，铆钉固定的夹板式和钩状卡子式，但钢丝绳芯输送带一般不采用机械接头方式。 (2)硫化（塑化）接头 硫化（塑化）接头是一种不可拆卸的接头形式。它具有承受拉力大， 使用寿命长，对滚