带式运输机传动理论与选择计算方法

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1、授课 班级 矿山机电0901第 7次课授课时间3月8日（星期 二）授课地点多媒体教室授课教师刘殿武项目二：带式输送机运输项目二：带式输送机运输任任 务务3：了解带式输送机传动理论了解带式输送机传动理论任任 务务4：掌握带式输送机选择计算方法掌握带式输送机选择计算方法岗位知识：掌握带式输送机选型设计方法与程序岗位知识：掌握带式输送机选型设计方法与程序岗位能力：具有正确选用带式输送机的能力岗位能力：具有正确选用带式输送机的能力重重 点：正确选用带式输送机点：正确选用带式输送机难难 点：分析与计算点：分析与计算教学方法：任务驱动法、演示法教学方法：任务驱动法、演示法课堂类型：新知识课课堂类型：新知识

2、课教教 具：多媒体设备、网络资源具：多媒体设备、网络资源 项目二：带式输送机运输项目二：带式输送机运输任任 务务3：了解带式输送机传动理论了解带式输送机传动理论一、带式输送机传动理论一、带式输送机传动理论1、SySL，是胶带运行的动力，并且，是胶带运行的动力，并且Sy随着负载的增大而增大，随着负载的增大而增大，Sy是胶是胶带运行的动力。但带运行的动力。但Sy的增大是有一定限度的，超过这个限度，滚筒与的增大是有一定限度的，超过这个限度，滚筒与胶带之间就会打滑，传动不能实现胶带之间就会打滑，传动不能实现；2、是相遇点与分离点之间滚筒上的胶带所对的圆心角，称为是相遇点与分离点之间滚筒上的胶带所对的圆

3、心角，称为围包角围包角；3、取一小段、取一小段dL长胶带，其长胶带，其中心角为中心角为d，并取为分离，并取为分离体。作用在胶带体。作用在胶带A点上的张点上的张力为力为S由于摩擦力的作用，由于摩擦力的作用，B点上的张力为点上的张力为S+dS；dN、dN分别是滚筒对胶带的分别是滚筒对胶带的法向反作用力及摩擦力。法向反作用力及摩擦力。4、欧拉公式、欧拉公式 那么可以认为上述四个力为共点力系，在极限平衡状态下，即摩擦力达那么可以认为上述四个力为共点力系，在极限平衡状态下，即摩擦力达到最大值，胶带将要在滚筒上打滑时。则有：到最大值，胶带将要在滚筒上打滑时。则有：Fx=0 dNS sin（d/2）+(S+

4、dS)sind/2 (2-1)Fy=0 (S+dS)cos（d/2）=Scos（d/2）+dN (2-2)因为因为d很小，故很小，故sin（d/2）d/2，cos（d/2）1。再略去二次微量。再略去二次微量ddS，得：，得：dN=Sd (2-3)dS=d (2-4)将式（将式（23）代入式（）代入式（24），得），得 dS/S=d (2-5)式（式（25）为一个微分方程。若胶带的围包角由）为一个微分方程。若胶带的围包角由0增大到增大到时，则张力时，则张力dS将由将由增大到增大到ymax，这样，式（，这样，式（25）可用定积分方法解出，即）可用定积分方法解出，即 (2-6)所以，所以，lnSym

5、ax-lnSL(2-5)Symax/SLe (2-7)项目二：带式输送机运输项目二：带式输送机运输0maxdsdsyLss项目二：带式输送机运输项目二：带式输送机运输式（式（27）称为挠性体摩擦传动的欧拉公式。为防止胶带在驱动滚筒上打滑，保证）称为挠性体摩擦传动的欧拉公式。为防止胶带在驱动滚筒上打滑，保证带式输送机正常运转，胶带在驱动滚筒相遇点的实际张力带式输送机正常运转，胶带在驱动滚筒相遇点的实际张力Sy必须满足以下条件必须满足以下条件 SLSySLe5、弹性滑动（弹性蠕动）、弹性滑动（弹性蠕动）由于胶带在驱动滚筒上的张力是变化由于胶带在驱动滚筒上的张力是变化的，即胶带张力由相遇点到分离点是

6、的，即胶带张力由相遇点到分离点是逐渐变小的，而胶带为一弹性体，在逐渐变小的，而胶带为一弹性体，在张力的作用下要产生弹性变形。所以张力的作用下要产生弹性变形。所以在滚筒旋转时，在滚筒旋转时，在相遇点被拉长的胶在相遇点被拉长的胶带，在向分离点运动时就会随着张力带，在向分离点运动时就会随着张力的减小而逐渐收缩。的减小而逐渐收缩。但滚筒的圆周速度不变，所以胶带与驱动滚筒之间会发生相对但滚筒的圆周速度不变，所以胶带与驱动滚筒之间会发生相对滑动。滑动。项目二：带式输送机运输项目二：带式输送机运输6、带式输送机摩擦传动的结论、带式输送机摩擦传动的结论（1）在主动滚筒上在主动滚筒上BC弧内胶带张力按欧拉公式揭

7、示的指数规律变化，弧内胶带张力按欧拉公式揭示的指数规律变化，即即SySLe。（2）滑动弧随着胶带相遇点张力的增大而增大。当滑动弧随着胶带相遇点张力的增大而增大。当SL一定时，一定时，Sy随着随着负载的增加而增大，因而滑动角负载的增加而增大，因而滑动角也相应的增大，当也相应的增大，当Sy增加到极限值增加到极限值SymaxSLe时，整个围包角都变成时，整个围包角都变成滑动角（滑动角（，0），），这时如果输送这时如果输送机的负载继续机的负载继续增加，胶带将增加，胶带将在滚筒上打滑在滚筒上打滑而不能正常运转。而不能正常运转。项目二：带式输送机运输项目二：带式输送机运输二、二、牵引力及提高牵引力的途径和

8、方法牵引力及提高牵引力的途径和方法1、力矩分析、力矩分析将驱动滚筒取为分离体，如图将驱动滚筒取为分离体，如图239所示，在极限状态下，平衡力矩所示，在极限状态下，平衡力矩方程为：方程为：RSymaxRW0max WmaxSL(e-1)（28）式中式中W0max驱动滚筒所能传驱动滚筒所能传递的最大牵引力，递的最大牵引力，N。为保证带式输送机安全可靠地运为保证带式输送机安全可靠地运行，在设计时，对驱动滚筒所能行，在设计时，对驱动滚筒所能传递的摩擦牵引力应考虑一定的备传递的摩擦牵引力应考虑一定的备用能力，为此，输送机实际传递的用能力，为此，输送机实际传递的摩擦牵引力摩擦牵引力W0为：为：W0W0ma

9、x/mSL（e-1）/m （29）式中式中m摩擦力备用系数，对于井下设备一般取摩擦力备用系数，对于井下设备一般取m=1.151.20。图239作用在驱动滚筒上的力矩图Symax/SLe项目二：带式输送机运输项目二：带式输送机运输2、提高摩擦牵引力的途径和方法提高摩擦牵引力的途径和方法由由W0W0max/mSL（e-1）/m可知：可知：（1）增加分离点张力增加分离点张力SL 由拉紧装置来实现。但由拉紧装置来实现。但SL的增加，使得相遇点张力的增加，使得相遇点张力Sy大大提高，这往往为大大提高，这往往为胶带强度所不允许，胶带强度所不允许，所以采用这种办法提高牵引所以采用这种办法提高牵引力只能在小范

10、围内进行。力只能在小范围内进行。（2）增大胶带与滚筒之间的摩擦系数增大胶带与滚筒之间的摩擦系数。是在滚筒是在滚筒表面包覆一层摩擦系数较大的衬垫材料，如滚筒表面包覆一层摩擦系数较大的衬垫材料，如滚筒表面包胶、铸胶等。这种办法不增加胶带的张力表面包胶、铸胶等。这种办法不增加胶带的张力可使牵引力增加很多。可使牵引力增加很多。（3）增大围包角）增大围包角。当牵引力较大时，当牵引力较大时，多采用双滚多采用双滚筒传动，筒传动，围包角可达到围包角可达到480。采用这种方法牵。采用这种方法牵引力增加较大，但因多机驱动可能产生功率不平引力增加较大，但因多机驱动可能产生功率不平衡现象。衡现象。http:/ 132

11、:00图239作用在驱动滚筒上的力矩图项目二：带式输送机运输项目二：带式输送机运输任任 务务4：掌握带式输送机选择方法掌握带式输送机选择方法1.原始资料原始资料 输送长度输送长度L；输送机安装倾角输送机安装倾角；设计运输生产率设计运输生产率A；货载的散集密度货载的散集密度；货载在胶带上的堆积角货载在胶带上的堆积角；货载的块度货载的块度a。2.计算的主要内容为计算的主要内容为输送能力与胶带宽度计算；输送能力与胶带宽度计算；运行阻力、胶带张力的计算；运行阻力、胶带张力的计算；胶带强度的验算；胶带强度的验算；牵引力及电动机功率的计算。牵引力及电动机功率的计算。任任 务务4：掌握带式输送机选择方法：掌

12、握带式输送机选择方法一、一、输送能力与胶带宽度的计算输送能力与胶带宽度的计算1.带式输送机输送能力为：带式输送机输送能力为：Q3.6qv （214）式中式中Q带式输送机输送能力，带式输送机输送能力，t/h；v胶带运行速度，胶带运行速度，m/s；q每米长胶带上的货载质量，每米长胶带上的货载质量，kg/m。2.连续货流时，每米长胶带上的货载质量为：连续货流时，每米长胶带上的货载质量为：q1 000F （215）式中式中F胶带上货载断面积，胶带上货载断面积，m2。将式（将式（215）代入式（）代入式（214）则得）则得 Q3 600Fv （216）图242槽型胶带上货载断面任任 务务3：掌握带式输送

13、机传动理论与选择设计方法：掌握带式输送机传动理论与选择设计方法3.化简后得带式输送机的输送能力：化简后得带式输送机的输送能力：QkB2v （218）式中式中B胶带宽度，胶带宽度，m；k货载断面系数。货载断面系数。k值与货载的堆积角值与货载的堆积角值有关，可由表值有关，可由表23查查得。各种货载散集密度得。各种货载散集密度及货载的堆积角及货载的堆积角见表见表24。C输送机倾角系数，即考虑倾斜倾角为输送机倾角系数，即考虑倾斜倾角为运输时运输能力的减小运输时运输能力的减小而设的系数，其值见表而设的系数，其值见表25。4.如给定使用地点的设计运输生产率为如给定使用地点的设计运输生产率为A，则令，则令Q

14、=A代入式（代入式（28），），则满足设计运输生产率要求的最小胶带宽度为：则满足设计运输生产率要求的最小胶带宽度为：（219）CkAB二、二、运行阻力的计算运行阻力的计算1.直线段运行阻力直线段运行阻力通过对图通过对图243分析可得：分析可得：Wzhg(q+qd+qg)Lcos g(q+qd)Lsin Wkg(qd+qg)LcosgqdLsin 式中式中输送机的倾角；输送机的倾角；L输送机长度，输送机长度，m；q每米长胶带上的货载质量，每米长胶带上的货载质量，kg/m。当胶带在该段的运行方向是倾斜向上时取正号，倾斜向下时当胶带在该段的运行方向是倾斜向上时取正号，倾斜向下时取负号；取负号；、槽形

15、、平行托辊阻力系数，见表槽形、平行托辊阻力系数，见表26；图243式输送机的运行阻力计算示意图2 曲线段运行阻力曲线段运行阻力曲线段运行阻力包括胶带绕经滚筒时的弯曲阻力和滚筒轴承曲线段运行阻力包括胶带绕经滚筒时的弯曲阻力和滚筒轴承的摩擦阻力。的摩擦阻力。（1）胶带绕经从动滚筒时的阻力）胶带绕经从动滚筒时的阻力W从从W从从(0.05-0.07)Sy （226）（2）胶带绕经驱动滚筒时的曲）胶带绕经驱动滚筒时的曲线段阻力线段阻力W主主W主主(0.03-0.05)(Sy+SL)（227）式中式中Sy胶带与从动滚筒相遇点的张力；胶带与从动滚筒相遇点的张力；Sy胶带与驱动滚筒相遇点的张力；胶带与驱动滚筒

16、相遇点的张力；SL胶带与驱动滚筒分离点的张力。胶带与驱动滚筒分离点的张力。三、三、胶带张力的计算胶带张力的计算 1.利用“逐点计算法”，列出驱动滚筒相遇点张力与分离点张力的关系四、胶带强度验算四、胶带强度验算胶带的最大破断力与实际承受的最大张力比，称为胶带安全胶带的最大破断力与实际承受的最大张力比，称为胶带安全系数系数1.普通帆布层胶带的强度验算普通帆布层胶带的强度验算2.正芯胶带与钢丝绳芯胶带的强度验算正芯胶带与钢丝绳芯胶带的强度验算棉帆布芯橡胶带安全系数，见表棉帆布芯橡胶带安全系数，见表2-9nSiBpmax/10nSBpmax五、五、牵引力与功率计算牵引力与功率计算1.驱动滚筒牵引力驱动

17、滚筒牵引力以图以图243为例，得为例，得W0Sy-S+W4S4-S1+(0.030.05)(S4+S1)（234）2.电动机功率电动机功率PkWv/1 000 （235）式中式中P电动机功率，电动机功率，kW；W0驱动滚筒牵引力，驱动滚筒牵引力，N；v胶带运行速度，胶带运行速度，m/s；减速器的机械效率；减速器的机械效率；k功率备用系数，功率备用系数，k=1.151.20。3.用于上山运输的带式输送机，用于上山运输的带式输送机，当当W00时时，电动机将以发电，电动机将以发电机方式运转，电机发电时的反馈功率，即机方式运转，电机发电时的反馈功率，即 PkWv/1 000 （236）式中式中v电动机

18、超过同步转速运转时，胶带运行速度电动机超过同步转速运转时，胶带运行速度 v=1.05v。上山输送机在空转运行时，有时仍按电动机方式运转，空载时上山输送机在空转运行时，有时仍按电动机方式运转，空载时所需电动机功率为所需电动机功率为 PkWv/1 000 （237）式中式中W0空载时驱动滚筒牵引力，空载时驱动滚筒牵引力，N。对于上山输送机，应根据式（对于上山输送机，应根据式（236）、式（）、式（237）计算）计算的结果，取较大值作为电动机功率。的结果，取较大值作为电动机功率。五、五、牵引力与功率计算牵引力与功率计算课堂小结课堂小结一、输送能力与胶带宽度的计算二、运行阻力的计算三、胶带张力的计算四、胶带强度验算五、牵引力与功率计算布置作业预习：第五节 带式输送机的安装、使用与维护