皮帶運輸機總體及傳動設計【10張cad圖紙+文檔全套資料】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 摘 要 帶式輸送機是廣泛應用于煤炭、港口、建設、電廠等工業(yè)領域的連續(xù)輸送設備，它具有運輸效率高、運營成本低等優(yōu)點。隨著國民經濟的發(fā)展，帶式輸送機的應用越來越廣泛。近年來，隨著工業(yè)技術的發(fā)展，帶式輸送機也不斷朝著大運量、長距離、大傾角、高帶速、投資費用少、運營費用低、工作可靠、維護方便等方向發(fā)展，對其設計技術的要求也越來越高。 為適應地形的要求，用輸送帶輸送一定高度的帶式輸送機在很多方面有應用。本文著重討論了帶式輸送機的結構原理、傳動原理、設計計算法則、運行阻力的計算、各點張力的計算等內容，以及各種計算參數的設計計算和校核，尤其對輸送帶的選用、托輥的選用進行了詳細的分析，使設計更加貼切接近實際問題。本文還分析了國內外帶式輸送機的現狀及發(fā)展趨勢，說明在現代高科技發(fā)展的情況下，帶式輸送機的發(fā)展?jié)摿€是很大的。 本文研究了一般固定式帶式輸送機的設計理論，并根據所設計的要求再結合目前國內的目前的技術要求組裝了一套傾角為0度的固定式帶式輸送機，說明了這套設計符合設計參數的要求 關鍵字：輸送機 發(fā)展 結構原理 計算和校核 Abstract Taking style to transport machine is broad apply to industry field continuation such as coal , port construction, electric power plant transports equipment , that it has transportation is efficient , is in motion and do business cost low grade merit. The application with the development of national economy, taking style to transport machine is more and more broad. In recent years , with the development of industrial technology,the cost direction such as low , working reliably , defending to go to the lavatory taking style to transport machine bringing speed along also unceasingly to grand fortune amounts , long distance , big dip angle , height , investing in cost stopping being in motion and doing business, develops , designs that the technology request is also more and more high to the person. For the request adapting to landform's, use conveyer belt to transport certain altitude's taking style to transport machine having in many aspects applying. Content such as the main body of a book being emphasized having discussed structure principle , drive principle taking style to transport machine , being designing the calculation calculating a law , running resistance's , every tension calculation, calculating and proofreading the parametric design secretly scheming against as well as various, has carried out detailed analysis on the conveyer belt selecting and using , selecting and using supporting a roller especially , has used the problem designing especially appropriate approximation reality. The main body of a book has been analysed taking style to transport machine current situation and developing trend at home and abroad, the potential taking style to transport is still very big under explanation condition developing in modern high technology. The general stationary type the main body of a book has been studied takes style to transport the machine design theory , in the light of designed that together request still be tied in wedlock is at present domestic at present the technology has demanded assembling to copy a dip angle once for 14 degree of stationary type takes style to transport machine , the cover having explained this has designed that according with the request designing a parameter's. Key words: Transport machine Develop Structure principle Secretly scheme against and school core 目錄 前 言 1 1 緒 論 3 1.1 皮帶運輸機的概況 3 1.1.1 皮帶運輸機的發(fā)展史 3 1.1.2皮帶運輸機基本結構 4 1.1.3 礦用皮帶運輸機各機型介紹 5 1.2 皮帶運輸機的發(fā)展趨勢 10 1.2.1國外皮帶運輸機技術的現狀 10 1.2.2國內皮帶運輸機技術的現狀 11 1.2.3 國內外皮帶運輸機技術的差距 12 1.2.4 煤礦皮帶運輸機技術的發(fā)展趨勢 16 2 皮帶運輸機的設計計算 18 2.1已知原始數據及工作條件 18 2.2輸送帶寬度的確定及核算 19 2.2.1帶速的確定 19 2.2.2帶寬的確定 20 2.2.3輸送帶寬度的核算 22 2.3圓周驅動力 23 2.3.1計算公式 23 2.3.2主要阻力計算 24 2.3.3特種主要阻力計算 26 2.3.4特種附加阻力計算 27 2.3.5傾斜阻力計算 28 2.4傳動功率計算 29 2.4.1 傳動滾筒軸功率（）計算 29 2.4.2 電動機功率計算 29 2.5輸送帶張力計算 30 2.5.1阻力計算 31 2.5.2 輸送帶不打滑條件校核 34 2.5.3 輸送帶下垂度校核 35 2.5.4輸送帶強度校核計算 36 2.6拉緊力計算 36 2.7傳動滾筒,改向滾筒合張力計算 37 2.7.1改向滾筒合張力計算 37 2.7.2 傳動滾筒合張力計算 37 2.8 傳動滾筒最大扭矩計算 37 3 皮帶運輸機的傳動原理 38 3.1膠帶的摩擦傳動原理 38 3.2傳動裝置的牽引力 41 4 傳動裝置的選用與設計 43 4.1 電機的選用 43 4.2 減速器的選用 44 4.2.1 傳動裝置的總傳動比 44 4.3 液力偶合器 47 4.4 聯軸器 48 5皮帶運輸機部件的選用 52 5.1 輸送帶 52 5.1.1 輸送帶的分類： 54 5.1.2 輸送帶的連接 56 5.2 傳動滾筒 57 5.2.1 傳動滾筒的作用及類型 57 5.2.2 傳動滾筒的選型及設計 58 5.2.3 傳動滾筒結構 64 5.2.4傳動滾筒的直徑驗算 65 5.3 拉緊裝置 66 5.4 制動裝置 69 5.5裝載裝置 71 5.6 清掃裝置 72 5.7機架 73 5.8改向滾筒 74 5.9驅動裝置架 76 總 結 78 致 謝 79 參考文獻 80 37 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 前 言 四年的大學生活即將結束，我們這些面臨畢業(yè)的大學生進行為期兩個月的畢業(yè)設計，我感受頗深。在這既緊張又充實的兩個月里，我認真地完成著畢業(yè)設計。這次設計是對大學四年所學的專業(yè)知識和基礎知識的一個系統(tǒng)性的總結與運用，同時也是一次培養(yǎng)我們分析問題和解決問題的很好的機會。 通過畢業(yè)設計的訓練，提高了以下能力：通過設計加強對皮帶運輸機的認識;通過此次的設計來檢查自己大學四年所學過的知識，培養(yǎng)綜合運用所學知識和技能的能力，獨立分析和解決設計問題的能力；熟練運用基本技能，包括CAD繪圖、工作軟件應用、復雜計算，翻譯、查閱文獻等等的能力；撰寫科技論文和技術報告的能力，正確運用國家標準和技術語言闡述理論和實際問題的能力；收集加工各種信息的能力，查閱相關資料的能力，通過各種渠道獲取知識的能力；創(chuàng)新意識和嚴肅認真的科學作風。 本次設計的課題是固定式皮帶運輸機的總體及傳動設計。?皮帶運輸機是由承載的輸送帶兼作牽引機構的連續(xù)運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業(yè)部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。為了更好的完成本次設計，從4月初到現在，結合自己的畢業(yè)設計進行了針對性的畢業(yè)實習。根據所選課題，有重點的選擇了實習工廠——焦作神華重型機械制造有限公司，在工廠里我們重點了解了皮帶運輸機的各個零部件的工藝制作過程及一些零部件的尺寸，還觀看了皮帶運輸機的安裝過程及要求。從而從各個角度對皮帶運輸機有了全面的了解，對此次畢業(yè)設計有很大幫助。 此次設計的主要內容有：問題的提出、總體方案的構思、可行性設計、結構設計及對未知問題的探索和解決方案的初步設計、裝配圖、零件圖等一系列圖紙的設計與繪制，最后包括畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文的完成。 本論文共分5章，第1章主要介紹了皮帶運輸機的概況、分類及發(fā)展趨勢等；第2章主要介紹了皮帶運輸機設計計算，內容涉及輸送帶的確定及核算、圓周驅動力、傳動滾筒功率計算,電機功率計算,輸送帶張力計算、輸送帶不打滑校核,拉緊力計算、繩芯輸送帶強度校核計算,傳動滾筒和改向滾筒合張力計算等；第3章主要介紹了皮帶運輸機的傳動原理；第4章主要介紹了傳動裝置的選用和設計，包括電機選用、減速器選用,液壓耦合器和聯軸器的選用;第5章主要介紹了皮帶運輸機部件的選用,輸送帶的選型、傳動滾筒的選型和設計,傳動滾筒筒體的計算與校核,傳動滾筒軸的設計計算,拉緊裝置、制動裝置、清掃裝置、裝載裝置、機架等的選用。 這次畢業(yè)設計是在王建平老師的帶領和指導下完成的。在畢業(yè)設計的期間，我遇到了很多疑惑，我不間斷地向王老師請教，給王老師的帶來了很多麻煩，影響了王老師的正常的工作，但王老師還是不厭其煩的解答我提出的問題，耐心的指導，讓我將畢業(yè)設計進行下去。畢業(yè)設計的階段和過程中王老師都給了明確的計劃，使我一步步有序地展開畢業(yè)設計，設計進行中的每一階段，王老師都認真檢查，耐心細致的指出其中的錯誤和不當的地方，并指導修改和完善，讓我及時地修正了錯誤，避免了走彎路，在此非常感謝王老師，以及幫助過我的同學。 由于本人水平有限、時間的倉促，論文難免有不足和錯誤之處，懇請各位專家、教授批評、指正，再次表示感謝。 1 緒 論 1.1 皮帶運輸機的概況 1.1.1 皮帶運輸機的發(fā)展史 皮帶運輸機是由承載的輸送帶兼作牽引機構的連續(xù)運輸設備，可輸送礦石、煤炭等散裝物料和包裝好的成件物品。由于它具有運輸能力大、運輸阻力小、耗電量低、運行平穩(wěn)、運輸過程中對物料的損傷小、運營成本低等優(yōu)點，被廣泛應用于國民經濟各部門。 皮帶運輸機對建設現代化礦井有重要作用。皮帶運輸機是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備(如機車類)相比，具有輸送距離長、運量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠，易于實現自動化和集中化控制，尤其對高產高效礦井，皮帶運輸機已成為煤炭開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。隨著我國高產高效礦井的出現，原有的皮帶運輸機無論是主參數還是運行性能都已不能滿足要求，必須向長距離、高帶速、大運量、大功率的大型化方向發(fā)展，并要改善和提高運行性能，確保安全可靠。 中國古代的高轉筒車和提水的翻車，是現代斗式提升機和刮板輸送機的雛形；17世紀中，開始應用架空索道輸送散狀物料；19世紀中葉，各種現代結構的輸送機相繼出現。1868年，在英國出現了皮帶運輸機；1887年，在美國出現了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現了鋼皮帶運輸機；1906年，在英國和德國出現了慣性輸送機。此后，輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機械化和自動化不可缺少的組成部分。 1.1.2皮帶運輸機基本結構 皮帶運輸機的組成如圖1.1所示，基本組成部分:輸送帶、托輥、驅動裝置(電動機、減速機、軟起動裝置、制動器、聯軸器、逆止器、傳動滾筒)、拉緊裝置、清掃裝置、機架、安全保護裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。 1-頭部漏斗 ；2-機架；3-頭部掃清器；4-傳動滾筒 5-安全保護裝置；6-輸送帶；7-承載托輥；8-緩沖托輥；9-導料槽；10-改向滾筒；11-拉緊裝置 12-尾架；13-空段掃清器；14-回程托輥；15-中間架；16-電動機；17-液力偶合器；18-制動器； 19-減速器；20-聯軸器 圖1.1 皮帶運輸機組成示意圖 輸送帶繞經傳動滾筒和機尾換向滾筒形成一個無極的環(huán)形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。拉緊裝置給輸送帶以正常運轉所需要的拉緊力。工作時，傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行。物料從裝載點裝到輸送帶上，形成連續(xù)運動的物流，在卸載點卸載。一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面，在機頭滾筒卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。 1.1.3 礦用皮帶運輸機各機型介紹 （一） 固定高強度皮帶運輸機 這是目前煤礦井下用量最多的一種機型，主要用于水平或傾角小于18゜的場合。由于受到輸送帶強度及零部件的限制，單機長度不宜過長，國內現在鋼繩芯帶最高為ST4000，整芯帶為PVG3150S，高強度機械接頭要靠進口，為了降低膠帶強度，減小驅動裝置尺寸，國內外通常采用中間直線摩擦驅動和中間卸載式驅動，并采用軟起動技術。國內現有近10種軟起動方式，較好地解決了大型輸送機的起動問題。目前國內井下使用的輸送機的最大主參數為：運量Q=1000～3000t/h，運距L=1000～5000m，帶速V=2.5～4.5m/s，驅動總功率N=750～2000kW，傾角已達30゜，國外皮帶運輸機的主參數為：運距L=30.4 km，運量Q=37500 t/h，帶速V=6～15 m/s，帶寬B=4 m。 （二） 可伸縮皮帶運輸機 該機型主要用于煤礦采煤工作面順槽輸送原煤，當輸送能力和運距較大時，可配中間驅動裝置來滿足要求。美國、德國、英國等國家的一些廠商公司都可為各種生產規(guī)模的高產高效工作面提供配 套的順槽用可伸縮皮帶運輸機，其主參數為：運量Q=2 000t／h，運距L=5 000m，帶速v=3.5～4 m/s，驅動總功率N=2400 kW。1998年的 “九五”行業(yè)重點攻關課題《高產高效工作面順槽配套可伸縮皮帶運輸機》，可滿足國內年產200萬t級高產高效工作面配套，其主參數為：運量Q=1600～2000 t/h，運距L=2500m，帶速B=3.5～4 m/s，裝機總功率N=1200kW，帶寬B=1.2 m，輸送傾角β≤1゜。在2001年完成了工業(yè)性試驗，同年10月份通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會的技術鑒定。今年又有一條年產800萬t的高產高效工作面用可伸縮皮帶運輸機研制成功，其主參數為：運量Q=2500 t/h，運距L=3 000 m，帶速V=3.5 m/s, 帶寬B=l400m，輸送傾角β ≤3゜，功率N=3×375 kW，整芯帶PVGl800S，設有儲帶倉，機尾可隨采煤工作面的推進伸長或縮短，結構緊湊，可不設基礎，直接在巷道底板上鋪設，也可懸吊在巷道的頂板上，機架輕巧，拆裝十分方便。輸送帶一般采用整芯帶，用機械接頭聯結，與山西晉城礦務局從ACE公司引進的一臺可伸縮皮帶運輸機的主參數基本一致。 （三） 大傾角上、下運皮帶運輸機 該機型是國家“七五”攻關項目，其關鍵技術“雙排交錯深槽V型托輥組”已申請專利。到目前為止，已投入使用50多臺，其中傾角為25゜的有11臺，26゜～28゜的有5臺，30゜的有2臺，基本上形成了定型產品，在國內處于領先水平。近年來，根據國內煤礦皮帶運輸機現狀，許多煤礦紛紛要求推廣使用大傾角上運皮帶運輸機。在大傾角上運皮帶運輸機研制成功的基礎上，進行大傾角上運皮帶運輸機系列化設計，擴大使用范圍，以滿足不同帶寬、功率、運量、運距的需要，改進和研制不同帶寬的雙排V形深槽托輥組，最大限度地提高導來摩擦系數，從而擴大了輸送機輸送傾角范圍，使輸送傾角提高到了30゜，下運輸送機傾角也可達-25゜，并使大傾角上運皮帶運輸機系列既能實現軟起動和均載，又能改善逆止性能。 在原有基礎上，又對大傾角上運皮帶運輸機進行系列化設計，使輸送機帶寬由800mm增加到1 200mm，功率從160 kW增加到1 500 kW，運距達到1 500m以上，帶速從2 m/s提高到3.15 m/s，運量從300t/h提高到630t/h，原煤允許含水量從10％放寬到20％。 （四） 水平轉彎輸送機 法國、前蘇聯、奧地利、德國、美國等國家都很重視水平轉彎皮帶運輸機的理論研究和試驗，并已在各行各業(yè)得到了廣泛應用。1963年法國在地鐵工程中首次設計安裝了一臺水平轉彎皮帶運輸機，其主參數為：運距L=700m，帶速V=1.7 m/s，帶寬B=800 mm，轉彎半徑R=700m，提升高度H=3 m，運量Q=300 t/h。1980年法國為某礦鋪設了一條水平轉彎皮帶運輸機，其主參數為：機長L=11.12 km，高差H=5.77m，最大坡度為30％，運量Q=560 t/h，用以運送鎳礦石。據統(tǒng)計，法國制造使用的水平轉彎皮帶運輸機長度占全世界總長度的20％。 我國對水平轉彎皮帶運輸機的研究較早，但發(fā)展并不快，主要原因是用戶對該機型認識不夠，當時國內也沒有成熟的應用實例。到了20世紀90年代，國內試制成功了水平轉彎的轉角裝置，輸送機通過轉角裝置的轉載來改變運行方向，該機型在煤礦井下已成功應用。我國的陶莊、協(xié)莊和良莊等煤礦，也都先后使用了多臺水平轉彎皮帶運輸機，并取得了良好的經濟效益。 2001年，水平轉彎皮帶運輸機被應用在地鐵工程施工中，隧道長度2 000m，多處轉彎，最小水平彎曲半徑為360 m。其主參數為：機長L=2000m，運量B=180～200 t/h，帶速V=1.6 m/s，帶寬B=650mm，多處轉彎，目前該機運行正常。 （五） 下運皮帶運輸機 長距離、大運量、較大傾角的下運皮帶運輸機的使用，可較大幅度地減少開采區(qū)的巷道工程量，降低基建費用和縮短施工周期，發(fā)電運行時還可向電網輸電，具有較大的經濟效益，是一種極具發(fā)展前途的節(jié)能設備。但由于帶速高，移動部分和轉動部分的慣性很大，其下滑的慣性力矩也很大，生產中經常出現打滑、滾料、飛車等事故，因此制動是關鍵問題。目前國內外煤礦常用的制動方式有液力制動裝置、液壓制動裝置和盤式制動裝置等3種。帶液力制動系統(tǒng)的下運機是國家“六五”重點科技攻關項目，主要是通過在輸送機的驅動裝置中安裝液力制動系統(tǒng)，分2步實現制動，即先由該系統(tǒng)將輸送機運行速度減慢(加速度保持在0.1～0.3 m/s2的范圍內)，降至額定速度的1／3，然后由機械抱閘最終制動，當井下發(fā)生突然停電事故時，仍可實現二級制動。目前能夠達到的主參數為：傾角β=-25゜,運量Q=1 500 t/h，帶速V=3.15 m/s，運距L=2000m。 阻尼式下運皮帶運輸機也具有較為廣闊的應用前景，它在輸送帶底面施加阻尼力來抵消載荷下運時產生的下滑力，其驅動裝置可以布置在輸送機的下端，使電動機在驅動中始終保持電動狀態(tài)，改善了輸送帶受力情況，同時可解決下運可伸縮皮帶運輸機不易伸縮的難題。在傾角不大于16゜的下運工況均可應用，其防下滑的阻尼力可隨時任意調整，十分靈活方便。這種皮帶運輸機不僅具有膠帶張力小，結構簡單，可實現長距離運輸等優(yōu)點，而且具有軟起動和功率平衡功能，安全保護設施完善，微機控制、傳感器監(jiān)測，能滿足煤礦防爆要求。目前該機已有多臺在井下使用，運行情況良好。 （六） 管狀皮帶運輸機 20世紀70年代末，日本管狀皮帶運輸機進入實際應用階段，并逐步形成了一套設計理論和系列產品，在32個國家獲得專利，向12個國家和地區(qū)轉讓了此項技術，形成了國際性的管狀皮帶運輸機學術團體，每年由Bridge Stone公司主辦一次管狀皮帶運輸機技術研討會。 據不完全統(tǒng)計，自20世紀70年代以來，日本國內共生產皮帶運輸機1 000多臺，最大運量Q=3 000 t/h，最大機長L=3 414 m，最大輸送傾角α=35゜42’。90年代初，我國首臺管狀皮帶運輸機在淮南礦務局新莊孜礦地面使用，用于輸送原煤，運量Q=600 t/h，運輸長度L=227.65 m，總提升高度H=6.52 m，帶速V=175 m/min，繞過了精煤倉，有一個圓心角為40.15゜、曲率半徑R=115 m的垂直彎曲段。該機的優(yōu)點是：封閉輸送物料；可彎曲和大傾角輸送；可分別利用膠帶的上、下分支同時輸送物料；斷面積??；整機移動方便，重量輕，環(huán)保；可以減少轉載環(huán)節(jié)，便于實現控制等。其缺點為：對輸送物料的塊度有一定要求；不適于多點受、卸料；不適于給料不均勻的場合。這3點，正是井下皮帶運輸機的特點，因此，管狀皮帶運輸機不適于井下輸送。在經濟性方面，如果采用進口膠帶，就輸送機本身而言：當機長L<200 m時，為普通帶的2.5倍；當機長L>200m時，為普通帶的2倍。膠帶國產化后，費用會有所下降。目前沈陽膠帶股份有限公司可生產配套的膠帶。如果將含走廊及轉載點的整個運輸系統(tǒng)進行比較，則費用基本相同。 （七） 壓皮帶運輸機 壓皮帶運輸機也是為增大輸送傾角而設計的，1979年美國大陸輸送機設備公司開始研制壓皮帶運輸機，并于1983年研制出壓帶式大傾角皮帶運輸機HAC，這臺樣機的輸送傾角為30゜～60゜，最大輸送能力為2 900 t/h，其壓帶是通過旋轉的托輥組加載的。此后，大陸公司已生產40多臺HAC。1991～1994年德國的MAN TAKPR FODERTECHNIK公司研制了3臺用于卸船機的壓皮帶運輸機。前蘇聯和日本等國也研制了這種皮帶運輸機。國內生產的壓皮帶運輸機傾角可達90゜，物料最大塊度可達300 mm。這種輸送機由于本身結構的缺陷和經濟上的原因，目前還沒有在煤礦井下應用。 （八） 垂直提升輸送機 國外從20世紀60年代末開始發(fā)展垂直提升技術，德國Trellex Flexowell公司一直從事這種機型的研制，其產品已有5萬余臺，分布于90多個國家和地區(qū)，應用于各行各業(yè)。1996年5月，該公司成功地將料袋式垂直提升技術應用于美國紐約北部一個水庫開發(fā)的隧道豎井開采中，該料袋式輸送機的連續(xù)垂直提升高度為208m，帶速2.42 m/s。 我國由于垂直提升技術起步晚，該技術在煤礦井下應用尚屬空白。根據我國大型煤礦的情況，若要滿足主井提升需要，主參數必須滿足運量Q≥1200 t/h，高度H≥400m。垂直提升輸送機目前存在輸送帶的阻燃性、安全性、冷粘技術、國產化、清掃以及整機凸弧段的拋料等問題。 2001年在上海地鐵施工設計了一條垂直提升輸送機，其主參數為：額定連續(xù)輸送量Q=180～200t/h，輸送水平距離L=8.96 m，垂直提升高度H≥25 m，帶速V=1.25 m/s，帶寬B=1 000 mm，驅動功率N=45 kW，目前該機正在使用中。 1.2 皮帶運輸機的發(fā)展趨勢 1.2.1國外皮帶運輸機技術的現狀 國外皮帶運輸機技術的發(fā)展很快，其主要表現在2個方面：一方面是皮帶運輸機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀皮帶運輸機、空間轉彎皮帶運輸機等各種機型；另一方面是皮帶運輸機本身的技術與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型皮帶運輸機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術是開發(fā)應用于了皮帶運輸機動態(tài)分析與監(jiān)控技術，提高了皮帶運輸機的運行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的皮帶運輸機已達到表1所示的主要技術指標，其關鍵技術與裝備有以下幾個特點　 （１）設備大型化其主要技術參數與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產300~500萬t以上高產高效集約化生產的需要。 （２） 應用動態(tài)分析技術和機電一體化、計算機監(jiān)控等高新技術，采用大功率軟起動與自動張緊技術，對輸送機進行動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動張力，設備運行性能好，運輸效率高。 （３）采用多機驅動與中間驅動及其功率平衡、輸送機變向運行等技術，使輸送機單機運行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設備的通用性、互換性及其單元驅動的可靠性。 （４）新型、高可靠性關鍵元部件技術。如包含CST等在內的各種先進的大功率驅動裝置與調速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機尾等。如英國FSW生產的FSW1200/（2～3）×400（600）工作面順槽皮帶運輸機就采用了液粘差速或變頻調速裝置，運輸能力達3000 t/h以上，它的機尾與新型轉載機（如美國久益公司生產的S500E）配套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業(yè)少、生產效率高。 表1-1 國外皮帶運輸機的主要技術指標 主參數 順槽可伸縮皮帶運輸機 大巷與斜井固定式強力皮帶運輸機 運距/m 2000～3000 ﹥3000 帶速/m.s-1 3.5～4 4～5，最高達8 輸送量/t.h-1 2500～3000 3000～4000 驅動總功率/kW 1200～2000 1500～3000，最大達10100 1.2.2國內皮帶運輸機技術的現狀 我國生產制造的皮帶運輸機的品種、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，皮帶運輸機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離皮帶運輸機的關鍵技術研究和新產呂開發(fā)都取得了很大的進步。如大傾角長距離皮帶運輸機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮皮帶運輸機等均填補了國內空白，并對皮帶運輸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(fā)，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(tǒng)采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用皮帶運輸機的主要技術特征指標如表2所示。 表1-2 國內皮帶運輸機的主要技術指標 主參數 順槽可伸縮皮帶運輸機 大巷與斜井固定式強力皮帶運輸機 運距/m 2000～3000 ﹥3000 帶速/m.s-1 3.5～4 4～5，最高達8 輸送量/t.h-1 2500～3000 3000～4000 驅動總功率/kW 1200～2000 1500～3000，最大達10100 1.2.3 國內外皮帶運輸機技術的差距 （一） 大型皮帶運輸機的關鍵核心技術上的差距 ⑴皮帶運輸機動態(tài)分析與監(jiān)測技術 長距離、大功率皮帶運輸機的技術關鍵是動態(tài)設計與監(jiān)測，它是制約大型皮帶運輸機發(fā)展的核心技術。目前我國用剛性理論來分析研究皮帶運輸機并制訂計算方法和設計規(guī)范，設計中對輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取n=10左右），與實際情況相差很遠。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離皮帶運輸機其輸送帶對驅動裝置的起、制動力的動態(tài)響應是一個非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。已開發(fā)了皮帶運輸機動態(tài)設計方法和應用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態(tài)分析與動態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型皮帶運輸機的設計達到了最高水平（輸送帶安全系數n=5～6），并使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。 ⑵可靠的可控軟起動技術與功率均衡技術 長距離大運量皮帶運輸機由于功率大、距離長且多機驅動，必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，特別是多電機驅動時。為了減少對電網的沖擊，軟起動時應有分時慢速起動；還要控制輸送機起動加速度0.3～0.1 m/s2，解決承載帶與驅動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機特性誤差，各驅動點的功率會出現不均衡，一旦某個電機功率過大將會引起燒電機事故，因此，各電機之間的功率平衡應加以控制，并提高平衡精度。國內已大量應用調速型液力偶合器來實現輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離皮帶運輸機的起動與功率平衡及同步性問題。但其調節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率皮帶運輸機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調速型液力偶合器雖然實現軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調速裝置。當單機功率>500 kW時，可控CST軟起動顯示出優(yōu)越性。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動）。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實現軟起動與功率平衡，其調節(jié)精度可達98% 以上。但價格昂貴，急需國產化。 （二） 技術性能上差距 我國皮帶運輸機的主要性能與參數已不能滿足高產高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮皮帶運輸機的關鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 ⑴裝機功率 我國工作面順槽可伸縮皮帶運輸機最大裝機功率為4×250 kW，國外產品可達4×970 kW，國產皮帶運輸機的裝機功率約為國外產品的30%～40%，固定皮帶運輸機的裝機功率相差更大。 ⑵運輸能力 我國皮帶運輸機最大運量為3000 t/h，國外已達5500 t/h。 ⑶最大輸送帶寬度 我國皮帶運輸機為1400 mm，國外最大為1830 mm。 ⑷帶速 由于受托輥轉速的限制，我國皮帶運輸機帶速為4m/s，國外為5m/s以上。 ⑸工作面順槽運輸長度 我國為3000 m，國外為7300m。 ⑹自移機尾 隨著高產高效工作面的不斷出現，要求順槽可伸縮皮帶運輸機機尾隨著工作面的快速推進而快速自移。國內自移機尾主要依賴進口，主要有2種：（a）隨轉載機一起移動的由英國LONGWALL公司生產的自移機尾裝置。（b）德國DBT公司生產的自移機尾裝置。前者只有一個推進油缸，后者則有2個推進油缸。LONGWALL公司生產的自稱機尾用于在國內帶寬1.2 m的輸送機上，缺點是自移機尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。德國生產的自移機尾在國內使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直2個方向均有調偏油缸，糾偏能力強。因此，前者還需完善，后者則需研制。但對自移機尾的要求是共同的，既要滿足輸送機正常工作時防滑的要求，又要滿足在輸送機不停機的情況下實現快速自移。 ⑺高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結構和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結構先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會出現脫軌現象。 ⑻輸送機品種 機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發(fā)揮其效能，如拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用；另外，我國煤礦的地質條件差異很大，在運輸系統(tǒng)的布置上經常會出現一些特殊要求，如彎曲、大傾角（>+25°）直至垂直提升等，應開發(fā)特殊型專用機種皮帶運輸機。 （三） 可靠性、壽命上的差距 ⑴輸送帶抗拉強度 我國生產的織物整芯阻燃輸送帶最高為2500 N/mm，國外為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 N/mm，國外為7000 N/mm。 ⑵輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的50%～65%，國外達母帶的70%～75%。 ⑶托輥壽命 我國現有的托輥技術與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應用于皮帶運輸機上，使用面廣，經濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命5～9萬h，國產托輥壽命僅為國外產品的30%～40%。 ⑷輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬h。 ⑸皮帶運輸機上下運行時可靠性差 （四） 控制系統(tǒng)上差距 ⑴驅動方式 我國為調速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如BOSS系統(tǒng)、CST可控傳動系統(tǒng)等，控制精度較高。 ⑵監(jiān)控裝置 國外輸送機已采用高檔可編程序控制器PLC，開發(fā)了先進的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術以及數據采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監(jiān)控系統(tǒng)。我國輸送機僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機的啟動、正常運行、停機等工作過程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達到可控啟（制）動、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。 ⑶輸送機保護裝置 國外皮帶運輸機除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動灑水降塵等保護裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置：傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)；煙霧報警及自動消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動計量系統(tǒng)。這些新型保護系統(tǒng)我國基本處于空白。而我國現有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護，防跑偏、超溫灑水，煙霧報警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。 1.2.4 煤礦皮帶運輸機技術的發(fā)展趨勢 （一） 設備大型化、提高運輸能力 為了適應高產高效集約化生產的需要，皮帶運輸機的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產高效礦井運輸技術的發(fā)展方向。在今后的10a內輸送量要提高3000～4000 t/h，還速提高至4～6m/s，輸送長度對于可伸縮皮帶運輸機要達到3000m。對于鋼繩芯強力皮帶運輸機需加長至5000m以上，單機驅動功率要求達到1000～1500 kW，輸送帶抗拉強度達到6000 N/mm（鋼繩芯）和2500 N/mm（鋼繩芯）。尤其是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術的發(fā)展，隨著高產高效工作面的出現及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有的可伸縮皮帶運輸機，無論是主參數，還是運行性能都難以適應高產高效工作面的要求，煤礦現場急需主參數更大、技術更先進、性能更可靠的長距離、大運量、大功率順槽可伸縮皮帶運輸機，以提高我國皮帶運輸機技術的設計水平，填補國內空白，接近并趕上國際先進工業(yè)國的技術水平。其包含7個方面的關鍵技術：⑴皮帶運輸機動態(tài)分析與監(jiān)控技術；⑵軟起動與功率平衡技術；⑶中間驅動技術；⑷自動張緊技術；⑸新型高壽命高速托輥技術；⑹快速自移機尾技術；⑺高效儲帶技術。 （二） 提高元部件性能和可靠性 設備開機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進一步完善和提高現有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(fā)研究新的技術和元部件，如高性能可控軟起動技術、動態(tài)分析與監(jiān)控技術、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使皮帶運輸機的性能得到進一步的提高。 （三） 擴大功能，一機多用化 拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用，使其發(fā)揮最大的經濟效益。開發(fā)特殊型皮帶運輸機，如彎曲皮帶運輸機、大傾角或垂直提升輸送機等。 2 皮帶運輸機的設計計算 2.1已知原始數據及工作條件 皮帶運輸機的設計計算，應具有下列原始數據及工作條件資料： （1）皮帶運輸機的使用地點及工作環(huán)境； （2）所運物料的名稱和輸送能力； （3）所運物料的性質； （4）裝載和卸載情況； （5）給料點數目和位置； （6）輸送機布置形式和尺寸，即輸送機系統(tǒng)綜合布置形式、地形條件和供電情況、輸送距離、上運或下運、提升高度、最大傾角等； （7）裝置布置形式，是否需要設置制動器； 原始參數和工作條件： （1）輸送物料：原煤 （2）皮帶運輸機：運距：200m；傾斜角：β=0°；最大運量:480t/h （3）物料特性：粒度：0～200mm；密度：1.0t/；在輸送帶上堆積角：ρ=20° （4）工作環(huán)境：井下；環(huán)境溫度：<40℃ 初步確定輸送機布置形式，如圖3-1所示： 圖3-1 傳動系統(tǒng)圖 2.2輸送帶寬度的確定及核算 2.2.1帶速的確定 帶速選擇原則： (1)輸送量大、輸送帶較寬時，應選擇較高的帶速。 (2)較長的水平輸送機，應選擇較高的帶速；輸送機傾角愈大，輸送距離愈短，則帶速應愈低。 (3)物料易滾動、粒度大、磨琢性強的，或容易揚塵的以及環(huán)境衛(wèi)生條件要求較高的，宜選用較低帶速。 (4)一般用于給了或輸送粉塵量大時，帶速可取0.8m/s~1m/s；或根據物料特性和工藝要求決定。 (5)人工配料稱重時，帶速不應大于1.25m/s。 (6)采用犁式卸料器時，帶速不宜超過2.0m/s。 (7)采用卸料車時，帶速一般不宜超過2.5m/s；當輸送細碎物料或小塊料時，允許帶速為3.15m/s。 (8)有計量秤時，帶速應按自動計量秤的要求決定。 (9)輸送成品物件時，帶速一般小于1.25m/s。 帶速與帶寬、輸送能力、物料性質、塊度和輸送機的線路傾角有關.當輸送機向上運輸時，傾角大，帶速應低；下運時，帶速更應低；水平運輸時，可選擇高帶速.帶速的確定還應考慮輸送機卸料裝置類型，當采用犁式卸料車時，帶速不宜超過3.15m/s. 表3-1傾斜系數k選用表 傾角(°) ≤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 輸送機的工作傾角為0°； 查DTⅡ皮帶運輸機選用手冊（表2-1）(此后凡未注明均為該書)得k=1 按給定的工作條件,取原煤的堆積角為20°； 原煤的堆積密度為1000kg/； 考慮井下的工作條件取帶速為2.0m/s； 2.2.2帶寬的確定 按給定的工作條件,取原煤的堆積角為20°； 原煤的堆積密度按1000kg/； 輸送機的工作傾角β=0°； 皮帶運輸機的最大運輸能力計算公式為 =3.6Sk （3.2-1） 式中：——輸送量（； ——帶速（； ——物料堆積密度（）； S——在運行的輸送帶上物料的最大堆積面積（）； k——輸送機的傾斜系數； 將各參數值代入上式, 可得到為保證給定的運輸能力,帶上必須具有的截面積 S=/(3.6k)=480/(3.6×2.0×1000×1)=0.0667 圖3-2 槽形托輥的帶上物料堆積截面 表3-2槽形托輥物料斷面面積S 槽 角λ 帶寬B=500mm 帶寬 B=650mm 帶寬 B=800mm 帶寬B=1000mm 動堆積角ρ20° 動堆積角ρ30° 動堆積角ρ 20° 動堆積角ρ 30° 動堆積角ρ 20° 動堆積角ρ 30° 動堆積角ρ 20° 動堆積角ρ 30° 30° 0.0222 0.0266 0.0406 0.0484 0.0638 0.0763 0.1040 0.1240 35° 0.0236 0.0278 0.0433 0.0507 0.0678 0.0798 0.1110 0.1290 40° 0.0247 0.0287 0.0453 0.0523 0.0710 0.0822 0.1160 0.1340 45° 0.0256 0.0293 0.0469 0.0534 0.0736 0.0840 0.1200 0.1360 查表3-2, 輸送機的承載托輥槽角35°，物料的堆積角為20°時，帶寬為800 mm的輸送帶上允許物料堆積的橫斷面積為0.0678，此值大于計算所需要的堆積橫斷面積,據此選用寬度為800mm的輸送帶能滿足要求。 經如上計算,確定選用帶寬B=800mm,680S型煤礦用阻燃輸送帶。 680S型煤礦用阻燃輸送帶的技術規(guī)格： 縱向拉伸強度680N/mm； 帶厚8mm; 每米輸送帶質量9.28Kg/m. 2.2.3輸送帶寬度的核算 輸送大塊散狀物料的輸送機，需要按（3.2-2）式核算，再查表 （3.2-2） 式中——最大粒度，mm。 表3-3不同帶寬推薦的輸送物料的最大粒度mm 帶 寬 650 800 1000 1200 1400 1600 最大塊度 150 200 300 350 350 350 計算：B=800>2×200＋200=600 故輸送帶寬滿足輸送要求。 2.3圓周驅動力 2.3.1計算公式 （1）所有長度（包括L〈80m〉） 傳動滾筒上所需圓周驅動力為輸送機所有阻力之和，可用式（3.3-1）計算： （3.3-1） 式中——主要阻力，N； ——附加阻力，N； ——特種主要阻力，N； ——特種附加阻力，N； ——傾斜阻力，N。 五種阻力中，、是所有輸送機都有的，其他三類阻力，根據輸送機側型及附件裝設情況定，由設計者選擇。 （2） 對機長大于80m的皮帶運輸機，附加阻力明顯的小于主要阻力，可用簡便的方式進行計算，不會出現嚴重錯誤。為此引入系數C作簡化計算，則公式變?yōu)橄旅娴男问剑? （3.3-2） 式中——與輸送機長度有關的系數，在機長大于80m時，可按式（3.3-3）計算，或從表查取 （3.3-3） 式中——附加長度，一般在70m到100m之間； ——系數，不小于1.02。 查〈〈DTⅡ（A）型皮帶運輸機設計手冊〉〉表2-5即本說明書表3-4 表3-4系數C L 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 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主要阻力計算 輸送機的主要阻力是物料及輸送帶移動和承載分支及回程分支托輥旋轉所產生阻力的總和。可用式（3.4-4）計算： （3.3-4） 式中——模擬摩擦系數，根據工作條件及制造安裝水平決定，一般可按表查取。 ——輸送機長度（頭尾滾筒中心距），m； ——重力加速度； β——皮帶運輸機傾斜角； 初步選定托輥為DTⅡ6205/C4，查《DTⅡ(A)型帶式輸送機設計手冊》表2-7，上托輥間距＝1.2m，下托輥間距＝３m， 上托輥槽角35°，下托輥槽角０°。 ——承載分支托輥組每米長度旋轉部分重量，kg/m，用式（3.3-5）計算 （3.3-5） 其中——承載分支每組托輥旋轉部分重量，kg； ——承載分支托輥間距，m； 托輥已經選好，知 計算：==20.25 kg/m ——回程分支托輥組每米長度旋轉部分質量，kg/m，用式（3.3-6）計算： （3.3-6） 其中——回程分支每組托輥旋轉部分質量 ——回程分支托輥間距，m； kg 計算：==5.33 kg/m ——每米長度輸送物料質量 = kg/m ——每米長度輸送帶質量，kg/m，=9.28Kg/m =0.04×200×9.8×[20.25+5.33+（2×9.28+66.67）×cos0°] =8688 N 模擬摩擦系數值應根據表3-5選取。取=0.04。 表3-5 阻力系數 輸送機工況 工作條件和設備質量良好，帶速低，物料內摩擦較小 0.02～0.023 工作條件和設備質量一般，帶速較高，物料內摩擦較大 0.025～0.030 工作條件惡劣、多塵低溫、濕度大，設備質量較差，托輥成槽角大于等于35° 0.035～0.045 2.3.3特種主要阻力計算 主要特種阻力包括托輥前傾的摩擦阻力和被輸送物料與導料槽攔板間的摩擦阻力兩部分，按式（3.3-7）計算： + （3.3-7） 按式（3.3-8）或式（3.3-9）計算： （1） 三個等長輥子的前傾上托輥時 （3.3-8） （2） 二輥式前傾下托輥時 （3.3-9） ε——托輥軸線相對于垂直輸送帶縱向軸線的前傾角； λ——V型托輥的軸線與水平線的夾角。 由于不設裙板，故=0。 又因ε=0，故本輸送機沒有特種主要阻力，即=0 2.3.4特種附加阻力計算 附加特種阻力包括輸送帶清掃器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，按下式計算： （3.3-10） （3.3-11） （3.3-12） 式中——清掃器個數，包括頭部清掃器和空段清掃器； A——一個清掃器和輸送帶接觸面積，，見表 ——清掃器和輸送帶間的壓力，N/，一般取為3 N/； ——清掃器和輸送帶間的摩擦系數，一般取為0.5~0.7； ——刮板系數，一般取為1500 N/m。 表3-6導料槽欄板內寬、刮板與輸送帶接觸面積 帶寬B /mm 導料欄板內寬 /m 刮板與輸送帶接觸面積A/m 頭部清掃器 空段清掃器 500