钢绳芯强力带式输送机的设计及变频启动分析含6张CAD图
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外文资料Converter working principleMain circuit is for induction motors provide voltage variable frequency power source power conversion part, the inverter main circuit in general can be divided into two categories 1: voltage is voltage source DC converter for AC inverter, the DC loop filter is capacitance. Current model is the current source of the direct streamization AC inverter, the DC circuit filter inductance. It consists of three parts, the power supply conversion for DC power rectifier, absorption produced in converter and inverter voltage ripple flat wave circuit, and DC power converter for AC power inverter .(1) rectifier: Recently a lot of use is diode converter, it is the power supply conversion for the DC power supply. Also available two groups of transistor converters constitute a reversible converter, due to its power direction reversible can regeneration operation.(2) the flat wave circuit: in the rectifier DC voltage, containing 6 times the frequency of power supply ripple voltage, furthermore the inverter produces a pulsating current the DC voltage changes. In order to suppress the voltage fluctuation, the inductance and capacitance absorption pulsating voltage (current). Device volume hours, if power supply and a main circuit component in margin can save inductance of the simple flat wave circuit.(3) inverter: Contrary to rectifier, inverter is the DC power conversion is the desired frequency AC power and to determine the time the six switch device turn-on and off you can get 3 phase AC output. By voltage type PWM converter as exemplifying the switching time and voltage waveform.Control circuit is to provide a loop control signal to the asynchronous motor power supply (voltage, frequency) of the main circuit, the frequency, the voltage operation circuit, the main circuit of the voltage and current detection circuit, the motor speed detection circuit, operation circuit of control signal amplification drive circuit , and the inverter and the motor protection circuit.(1) arithmetic circuit: the external speed, torque and other instructions with the detection circuit of the current, voltage signal comparison operation, determine the output voltage of the inverter, frequency.(2) voltage, current detection circuit: with the main circuit potential isolation detection voltage, current and so on.(3) driving circuit, driving circuit of main circuit devices. It and control isolation circuit enable device in the main circuit turn-on, turn off. (4) speed detection circuit installed in asynchronous motor shaft machine speed detector (TG, PLG) signal for speed signal into the computing circuit, according to the instruction and operation can make the motor run in the speed command.(5) protection circuit: detection of the main circuit of the voltage, current and so on, when the occurrence of overload or over voltage, etc., in order to prevent the inverter and asynchronous motor damage, so that the inverter to stop working or inhibit voltage, current value.中文翻译变频器工作原理主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类1:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 (1)整流器:最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。 (2)平波回路:在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。 (3)逆变器:同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。 控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。 (1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。 (2)电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。 (3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。 (4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。 (5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。 钢绳芯强力带式输送机的设计及变频启动分析摘 要带式输送机是由能承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备,它可以输送矿石及其它散装物料和包装好的成件物品。目前,钢绳芯带式输送机被广泛应用于原煤的输送,不仅使运距加长,运距加大,而且运行可靠,维护方便,减少了操作人员,提高了机械化和自动化。本次毕业设计是关于输送原煤的钢绳芯强力带式输送机的设计,对输送机的结构原理,传动原理及发展现状和趋势进行了较为全面、深入的了解和研究。根据带式输送机的输送机理及运输因数结合当前煤矿用带式输送机运距长,运输能力大,运行速度大等需求,使用钢绳芯强力胶带,根据安老师所给的数据,经过分析、查找与计算,设计出该钢绳芯强力带式输送机,并在调查的原有带式输送机的缺点基础上,进行了一些改进。此外,通过对大量的已投入生产的同类产品的工作情况和性能等进行了较为详细的了解性研究,使该设计更加具有生产制造性,为钢绳芯强力带式输送机技术的推广应用做了一点点贡献。关键词:钢绳芯强力带式输送机;变频启动;皮带;托辊 Design and variable wire core strength belt conveyor start analysisAbstract Is hosted by belt conveyor conveyor belt doubles as a continuous transport of the towing device, it can transport the ore and other bulk materials and packaged into items. At present, the steel core belt conveyor is widely used in the transportation of coal, not only distance longer distance increases, and reliable operation, convenient maintenance, reducing operator, increased mechanization and automation. The graduation design is about conveying raw strength of steel cord belt conveyor design and construction principle of the conveyor, transmission principle and development situation and trends for a more comprehensive and in-depth study. According to with type conveying machine of conveying mechanism and the transport factor combined current coal mine with with type conveying running from long, transport capacity big, run speed big, needs, using rope core strong tape, according to Ann teacher by to of data, after analysis, and find and calculation, design out the rope core strong with type conveying machine, and in survey of original with type conveying machine of shortcomings based Shang, for has some improved. In addition, through a large number of similar products have been put into production and performance for a more detailed understanding of research, making the design more manufacturing, for steel cord of strength belt conveyor technology used to make a small contribution. Keyword: Steel cord strength belt conveyor, variable frequency start, belts, rollers目 录摘 要Abstract绪 论1第一章. 钢绳芯强力带式输送机1第一节 概述1第二节 国内外带式输送机技术的现状及差距1第三节 带式输送机的分类6第四节 带式输送机的工作原理6第五节 钢绳芯输送带7第六节 输送机的关键技术9第二章. 钢绳芯强力带式输送机设计的主要计算与校核10第一节 设计原始数据及输送机布置形式10第二节 设计计划及方案11第三节 钢绳芯强力带式输送机设计计算与校核12第三章 主要零部件的设计25第一节 驱动装置26第二节 输送带27第三节 传动滚筒及滚筒架27第四节 托辊29第四章. 其它部件的选用33第一节 中间机架33第二节 重载张紧车33第三节 清扫装置34第四节 保护装置34第五节 电气控制35第六节 主要成果及创新点37第五章. 带式输送机的应用38第一节 输送机的安装38第二节 输送机的控制44第三节 输送机的维护46第四节 输送机常见故障及预防处理方法49结束语54参考文献55致谢56 绪 论现今,带式输送机在现代散装物料的连续输送中,是主要的运输设备,使用范围比较广泛,具有运输能力大,运输阻力小,运输成本低及维护简便等优势,在井下巷道,矿井地面,露天采矿及造矿场等被广泛应用。国内外的生产实践证明,带式输送机无论是在运输能力方面,还是在经济指标表方面都是一种先进的运输设备。带式输送机是一种有扰性牵引构件的连续运输机械,输送带绕经传动滚筒,改向滚筒和拉紧滚筒接成环形,拉紧装置给输送带以正常运行所需要的张力。工作时驱动装置驱动传动滚筒,通过传动滚筒与输送带之间的摩擦力带动输送带连续运行,装到输送带上的物料随他一起运行到端部卸出,利用专门的卸载装置也可在中间部位卸载。输送带用转动的托辊支持,运行阻力较小可保证带式输送机的平稳运行,带式输送机可用于水平和倾斜线路运输,倾斜的角度依物料性质的不同和输送带表面形状不同而异。输送原煤时,使用35槽角的一般槽形托辊,设计时沿倾斜向上运输的最大倾角不能超过20。近20年来,世界范围内的带式输送机有了重大的发展,伴随着能力和速度不断提高的现代化计算机的应用,许多工程技术人员已经研制出了新的产品,同时理解了有关运输的的物理过程,随着全球经济的增长,带式输送机技术已经成为当代科学技术发展的前沿之一。当今的全球经济,需要设计和生产“环保”型输送机,不能污染周围的环境,可以在运输量大,运输距离长的基础上,尽量考虑节约能量。57 第1章 钢绳芯强力带式输送机第1节 概述一、带式输送机的发展概况中国古代的高转筒车和提水的翻车,是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形;17世纪中,开始应用架空索道输送散状物料。19世纪中叶,各种现代结构的输送机相继出现。 1868年,在英国出现了带式输送机;1887年,在美国出现了螺旋输送机;1905年,在瑞士出现了钢带式输送机;1906年,在英国和德国出现了惯性输送机。此后,输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响,不断完善,逐步由完成车间内部的输送,发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运,成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。直到1980年,固定式输送机已经存在并正在设计大运量长运距的带式输送机,且都具有独特的特点。第二节 国内外带式输送机技术的现状及差距一、国外带式输送机技术的现状国外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早,主要用于港口、钢厂、水泥厂、矿山等场合。带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续输送设备,特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井,带式输送机己成为煤炭高效开采机电、一体化技术装备的关键设备。下表为国外带式输送机的一些技术参数:表1-1 国外300500万t/a高产高效矿井带式输送机的主要技术指标主参数顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力皮带输送机运距/m200030003000表1-1续带速/m.s-13.5445,最高达8输送量/t.h-12500300030004000驱动总功率/kW1200200015003000,最大达10100国外带式输送机技术的发展主要表现在三个方面: 1.带式输送机功能多元化、应用范围扩大化,如大倾角带式输送机、管状带式输送机、 空问转弯带式输送机等各种机型; 2.带式输送机本身的技术向长运距、大运最、高带速等人型带式输送机方向发展; 3.带式输送机木身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。在煤矿井下,由于受环 境条件的限制,其带式输送机的技术指标要比地面用移动式胶带输送机的指标为低。二、国内皮带输送机机技术的现状国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题从20世纪80年代起,我国煤矿用带式输送机也有了很大发展,对带式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果。输送机系列产品系列不断增多,从定型的SDJ,SSJ,STJ,DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列,这一阶段的发展大都基于我国70年代前后引进带式输送机的变形和改进,主体结构没有大的变化。进入90年代后,随着煤矿现代化的发展和需要,我国对大倾角皮带输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发,应用动态分析技术和中间驱动智能化控制等技术,成功研制了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的防爆电控装置。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1-2所示。表1-2 国内皮带输送机的主要技术指标主参数顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力皮带输送机运距/m200030004500带速/m.s-12.54.535,最高达8输送量/t.h-11500300020003000驱动总功率/kW900160015003000,最大达10100三、国内外带式输送机技术的差距 (-)皮带输送机的关键技术上的差距 1皮带输送机动态分析与监测技术 长距离、大功率皮带输送机的技术关键是动态设计与监测,它是制约大型皮带输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范,设计中对输送带使用了很高的安全系统(一般取n=10左右),与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体,长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程,而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了皮带输送机动态设计方法和应用软件,在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测,降低输送带的安全系统,大大延长使用寿命,确保了输送机运行的可靠性,从而使大型皮带输送机的设计达到了最高水平(输送带安全系数n=56),并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。 2.可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动,必须采用软起动方式来降低输送机制动张力,特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击,软起动时应有分时慢速起动;还要控制输送机起动加速度0.30.1 m/s2,解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象,减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差,各驱动点的功率会出现不均衡,一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故,因此,各电机之间的功率平衡应加以控制,并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡,解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外,长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外,还需要一个验带的带速,调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡,但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率500 kW时,可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成(即粘性传动)。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡,其调节精度可达98% 以上。但价格昂贵,急需国产化。(2) 技术性能上差距我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要,尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。 1.装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4250 kW,国外产品可达4970 kW,国产带式输送机的装机功率约为国外产品的30%40%,固定带式输送机的装机功率相差更大。2.运输能力 我0国带式输送机最大运量为3000 t/h,国外已达5500 t/h。 3最大输送带宽度 我国带式输送机为1400 mm,国外最大为1830 mm。 4.带速 由于受托辊转速的限制,我国带式输送机带速为4m/s,国外为5m/s以上。 5.工作面顺槽运输长度 我国为3000 m,国外为7300m。 6.自移机尾 随着高产高效工作面的不断出现,要求顺槽可伸缩带式输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口,主要有2种:(a)随转载机一起移动的由英国LONGWALL公司生产的自移机尾装置。(b)德国DBT公司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸,后者则有2个推进油缸。LONGWALL公司生产的自移机尾用于在国内带宽1.2 m的输送机上,缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小,纠偏能力弱,刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者,水平、垂直2个方向均有调偏油缸,纠偏能力强。因此,前者还需完善,后者则需研制,但对自移机尾的要求是共同的,既要满足输送机正常工作时防滑的要求,又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。 7.高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车张紧为主,张紧小车易脱轨,输送带易跑偏,输送带伸缩时,托辊小车不自移,需人工推移,检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备,托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带不易跑偏,不会出现脱轨现象。8. 输送机品种 机型品种少,功能单一,使用范围受限,不能充分发挥其效能,如拓展运人、运料或双向运输等功能,做到一机多用;另外,我国煤矿的地质条件差异很大,在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求,如弯曲、大倾角(+25)直至垂直提升等,应开发特殊型专用机种带式输送机。(三)可靠性、寿命上的差距 1.输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm,国外为3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm,国外为7000 N/mm。 2.输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的50%65%,国外达母带的70%75%。 3.托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较,寿命短、速度低、阻力大,而美国等使用的新型注油托辊,其运行阻力小,轴承采用稀油润滑,大大地提高了托辊的使用寿命,并可作为高速托辊应用于带式输送机上,使用面广,经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h,国外托辊寿命59万h,国产托辊寿命仅为国外产品的30%40%。 4.输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命2万小时,国外减速器寿命7万小时。 5.带式输送机上下运行时可靠性差。(四)控制系统上差距 1.驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器,国外传动方式多样,如BOSS系统、CST可控传动系统等,控制精度较高。 2.监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器PLC,开发了先进的程序软件与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启(制)动装置配合使用,达到可控启(制)动、带速同步、功率平衡等功能,但没有自动临近装置,没有故障诊断与查询等。 3.输送机保护装置 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外,近年又开发了很多新型监测装置:传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统;烟雾报警及自动消防灭火装置;纤维织物输送带纵撕裂及接头监测系统;防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护,防跑偏、超温洒水,烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。四、煤矿带式输送机技术的发展趋势 带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备,与其他运输设备相比,具有输送距离长、运量大、连续输送等优点,而且运行可靠,易于实现自动化和集中化控制,尤其对高产高效矿井,带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。现如今,国产带式输送机进入了一个高速发展阶段,现在市场需求空间很大。在某些领域带式输送机已逐渐开始取代机车和汽车运输。未来带式输送机的主要发展方向为:1.降低能量消耗以节约能源。为贯彻实施“十二五”要求和实现绿色环保的生存环境,节能减排已经成为如今机械行业的共同追求目标。在输送技术领域内科研工作领域,已将1吨物料输送1公里所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。 2.向大型化方向发展,包括大输送能力和大单机长度等几个方面。现在世界上最长的水力输送装置其长度已经超过400公里,带式输送机最长的单机长度已经接近15公里了,并且已经出现了联系两个城市的带式输送道。世界各主要发达国家也正在研发具有长距离、大运量连续输送能力的输送机,结构向性能更高、功能更好的方向发展。能在极端温度环境下以及有腐蚀性、放射性等环境中工作,并能运送易燃易爆、高温、有黏性等物料的输送机。3.自动化、多样化方向发展。带式输送机虽然优点突出,在矿山设备中被频繁使用,但也存在不足,未来能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的输送机,也是行业追求的目标之一。同时,若是能使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求,也是输送机工作效率的一大提高。第三节 带式输送机的分类带式输送机分类如下:表1-3带式输送机分类及代号(JB238978)名称代号类、组、型代号通用带式输送机T(通)DT轻型带式输送机Q(轻)DQ移动带式输送机Y(移)DY钢丝绳芯带式输送机X(芯)DX大倾角带式输送机J(角)DJ钢丝绳牵引带式输送机S(绳)DS压带式输送机A(压)DA气垫带式输送机D(垫)ND磁性带式输送机C(磁)DC钢带输送机G(钢)DG网带输送机W(网)DW第四节 带式输送机的工作原理带式输送机是有上下托辊支撑的作为承载构件和牵引构件的输送带,绕过头,尾滚筒形成闭合环路的输送机械,它借助于驱动滚筒与输送带之间的摩擦来传动动力,实现物料输送。提高输送机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增加,此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大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增大初张力,从而增大,以提高牵引力。 2.增加围包角:对需要牵引力较大的场合,可采用双滚筒传动,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,增大围包角是增大牵引力的最有效方法。故在传动中拟采用这种方法。第五节 钢绳芯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。输送带由带芯(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。钢丝绳芯输送带的带芯为纵排钢丝绳与胶黏合而成。其纵向拉伸强度高,抗弯曲性能好;伸长率小,需要拉紧行程小。钢丝绳芯胶带可分为无布层和有布层两种类型。我国目前生产的均为无布层的钢丝绳芯胶带,这种胶带所用的钢丝绳是由高强度的钢丝顺绕制成的,中间有软钢芯,钢芯强度已达到60000N/cm,上下覆盖胶由优良的橡胶制成,具有耐磨,耐冲击性能。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。在钢绳芯输送带中,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。钢丝绳芯胶带与普通胶带相比较以下优点:1.单机运输距离长。胶带输送机的长度主要取决于胶带的拉伸强度。普通胶带受其拉伸强度的限制,不能满足长距离的要求,而我国钢丝绳芯胶带的拉伸强度已经达到60KN/cm,可作长距离运输,在角度较陡的条件下亦可使用 。2.运输能力大。钢丝绳芯胶带内的钢丝绳柔软且为纵向排列,故它放在托辊上的成槽性好,因此它的生产效率较高,运输能力大。只要适当的提高带速增大带宽,生产率将会急剧上升。3.经济效益好。钢丝绳芯带式输送机比汽车火车的爬坡能力大,故能缩短运距,减小基建工程量和投资,缩短施工时间。4.结构简单。钢丝绳芯带式输送机的结构比普通胶带输送机更为简单紧凑。在目前使用的各种胶带中,钢丝绳芯胶带的伸长率最小,一般仅为0.2%(帆布胶带为1.3%1.5%,尼龙胶带为2%3%),故其拉紧行程短,拉紧装置紧凑,占地少,对井下运输更为有利。钢丝绳胶带挠性好,其要求的滚筒直径比帆布胶带 小,使输送机的尺寸更为紧凑。5.使用寿命长。钢丝芯胶带为单层结构,故柔软,弹性好,抗冲击,弯曲疲劳小,工作时更能适应在托辊上的运行。同时因为单机长度长,在同样使用年限中胶带受冲击,受弯曲次数少,因此使用寿命较长,一般可达10年。6.运行速度大。钢绳芯输送机的速度一般比普通胶带输送机和钢丝绳牵引胶带输送机的大。目前最高可达到10m/s,一般速度为56m/s。钢绳芯输送带也存在一些缺点:1.胶带横向强度低,钢丝绳胶带因芯体无横丝,故横向强度低。当金属物或尖硬物料卡在流槽口时会引起胶带的纵向撕裂,其抗纵向破裂的能力比帆布芯胶带弱。2.胶带的街头比较困难和复杂。一般采用硫化接头时需要能源和较多的设备硫化接头工艺比较复杂,接头施工要求有一定的空间,这样就给现场处理接头带来一定的困难,比较费时费力。3.易断丝。由于钢丝绳芯胶带的伸长率小,当滚筒与胶带间卡进物料时,就易引起钢绳芯的局部变形,致使断丝,这对黏性大而坚硬的矿石来说,尤其应特别重视胶带的清扫工作。第六节 输送机的关键技术一、影响因数分析:输送倾角、物料的块度、硬度、含水量、带速、侧压力、输送带的成槽性、输送距离、托辊间距、卸载点结构、装载点物料冲击等。二、槽形托辊组:要根据物料的不同块度、硬度、含水量、带速、输送带的成槽性、输送距离、运量来调整物料与胶带之间的摩擦系数,托辊的倾角是需要根据不同的物料作相应的调整,而不是一成不变的。三、装载点:在装载处采取有效措施,保证装载处的物料处于稳定状态,确保不发生滚料现象。四、卸载点:在机头卸载处,胶带由深槽变平,胶带对物料的侧压力消失,物料会滚料,在此处采取有效措施,确保在卸载点不滚料、不撒料。五、滚筒所有传动滚筒和轴径大于200mm的改向滚筒采用铸焊结构,其余滚筒采用全焊结构,筒体焊接后,对其焊缝进行超声波和X光探伤检查,并进行热处理,以消除内应力。轴承为整体结构,筒体和轴均按无限寿命设计。主要滚筒与轴的联结采用涨套联结,避免了在轴上铣键槽,降低了应力集中、制造、安装、拆卸都极为便利。六、托辊:托辊的使用寿命主要取决于密封和承载的性能,由专用的托辊流水线生产的,各项指标符合设计要求。 密封:采用密封件及迷宫组合密封; 轴承:采用大游隙托辊专用轴承,该轴承采用了增大游隙、加大钢球直径和沟槽曲率,及采用具有柔性的尼龙保持架等措施,使其寿命比同规格的普通轴承提高10倍以上,旋转阻力降低1倍以上。七、驱动架驱动架是输送机的主要受力部件之一,其结构是滚筒中心对称的两个三角架组成。加工时,先将三角形框架单件焊接成形,并组装成驱动架,再在大型落地镗床上进行铣削加工,其上的螺栓孔也同时钻出,这样加工出来的驱动架,其精度和形位公差才能满足图纸要求。八、传动系统的控制对于大型带式输送机,因其运距大,坡度大,功率大,个承载部件的受力较大,考虑到重载起动时起动困难,瞬时冲击力大等因素,都必须采用软起动技术,以达到下面几个目的:起动时间随带式输送机主参数可以任意调节,使输送机按照较理想的起动速度图平稳起动,并能实现满载起动;确保输送机起动加速度值小于等于0.10.3m/s2范围内,使输送机起动张力控制在允许范围内;在多机驱动时,还应具有功率平稳的功能,保证多机驱动的功率不平衡度不超过5;电动机能空载起动,以降低对外界电源与电压的冲击,并尽量避免对外界电源产生污染;具有过载保护功能;在输送机短视停车时,还应具有可以不停电动机的功能;操作维护简便,工人易于掌握。 第二章 钢绳芯强力带式输送机设计的主要计算与校核第一节 设计原始数据及输送机布置形式针对目前煤炭企业规模化、大型化发展的方针趋势,煤机市场对于长距离、大运量、大坡度的带式输送机的需求量越来越大,这种带式输送机的特点要求是装机功率大,带强度高,使用钢绳芯强力胶带,对于滚筒、托辊和机架的强度要求都大幅提高,对整机的运行监控要求更加完善,安全动转的性能要求更高、更严格,需要配套变频起动装置、CST装置或调速耦合器等装置来保证起动和运行的平稳、可靠性。该设计针对市场需求的变化,设计出了适应市场的钢绳芯强力带式输送机,并希望能够在煤矿开采中得以推广应用。设计的原始数据:输送物料为原煤,块度为0300mm,堆积密度=1000kg/m3,物料在输送带上的堆积角=45,输送机年输送量大于250万吨,输送能力:700 t/h,巷道宽45m,巷道最大倾斜角:=16,总运距:1100 m ,总提升高度250 m,带速V=25 m/S ,带宽B=1200 mm,年工作日300天。根据胶带机工艺线路布置要求及经济实用性要求,采用头部驱动,降低设备总投资;由于胶带机拉紧行程及拉紧力大,采用了重载张紧装置,布置在胶带机尾部低张力处,自动调整胶带机各种运行工况所需要的胶带张力;为实现长距离胶带机紧急停机,实现软启动与功率平衡,解决同步性问题,避免意外撕裂过长胶带、叠带事故及其它安全事故,设有变频启动装置及各种保护装置。初步确定输送机布置形式,如图2-1所示:图2-1 输送机布置方式第二节 设计计划及方案一、根据给定的原始数据和要求,首先进行功率及受力计算:1.对胶带的带强进行计算校核,选出符合要求的胶带规格及型号。2.对传动滚筒、卸载滚筒、各个改向滚筒的受力及扭矩进行计算校核;3.对电动机、减速器、各环节的联轴器、进行适当的选型配套;4.计算钢绳芯强力胶带输送机正常运行所需的张紧力,以保证胶带与传动滚筒之间不打滑,并保证承载和回空段的胶带在运行中保持在一定的下垂度范围内;5.计算输送机正常运行所需的制动力及停机和断电条件下所需的逆止力,并对制动及逆止的设备进行选型配套;6.对承载分支和回空分支的托辊进行选型并校核,对托辊的正确设计提供理论依据;二、根据给定设计条件确定整机的设计、布置方案。整机系统组成如下:该设计将整部输送机分成输送带、驱动装置、卸载滚筒架、传动滚筒架、中间部分、机尾重载张紧车、滚筒、托辊、电气控制等单元进行设计、选型配套。第三节 钢绳芯强力带式输送机设计计算与校核一、设计计算说明 本设计煤矿运输距离大于1000m,为1100m,用于原煤的运输,主提升皮带机,输送能力为:Q=700t/h,物料块度:0300mm,堆积密度:=1000kg/m3,物料在输送带上的堆积角:=45,机长1100m,总提升高度250 m,倾斜角度:=016。初步设计给定:带速V=25 m/S ,带宽B=1200 mm,初步设计参数:根据矿山运输与提升取:上托辊间距=1100mm,下托辊间距=3000mm,托辊槽角=35,托辊直径:133mm,导料槽长度6000mm,预选输送带GX4000,上覆盖层厚8mm,下覆盖层厚8mm,由矿井运输与提升设备表6-8得胶带参考质qB=47.10x1.2=56.52kg/m 。二、核算输送能力带式输送机的最大运输能力计算公式为 : 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(), 查矿山运输与提升表6-18得A=01630 输送机的倾斜系数,查矿山运输与提升表6-19, K=089。计算得=3601630100025089=1305.63 t/h700t/h,满足要求。根据原煤块度核算输送机带宽:2300200800mmFlmin 故满足不打滑要求将S1的值代入各式中得出各个点的张力值S1=S2=27298NS3=S4=1.04S1=28390NS5=1.08S1=29482NS6=S5+25409N=29482N+25409N=54891NS7=S8=1.02S6=55989NS9=1.04S8=58229NS10=1.144S1+270876N=302105NS11=S12=1.04S10=314189N5.垂度校核垂度校核必须分别校核重段和空段垂度,两者都要找出最小张力点由各点的张力计算可知,重段最小张力点在位置9,空段最小张力在位置2重段FMIN9058N ,S9=58229NFmin,通过空段F1MIN10396N ,S9=27298NF1min,通过6.确定传动滚筒合张力第一滚筒合张力: F1=S12+S13=2S12+P1=2x314189+136675=765053N第二滚筒合张力: F2S14+S1=S12+P1+S1=314189+136675+27298=478162N6.确定各改向滚筒合张表2-1 各点张力滚筒合张力/N头部180改向滚筒合力=S10+S11616294表2-1续 尾部(拉紧)180改向滚筒合力=S8+S9114218传动层面改向滚筒合力力=S2+S355688传动层面改向滚筒合力=S4+S557827局增面改向滚筒合力=S6+S7110880五、输送带强度据DT型皮带机设计手册,胶带强度应满足:mm = m0kCw/ 0=3.0x1.05x1.8/0.85=6.67 式中:胶带安全系数; -胶带许用安全系数; 钢绳芯胶带基本安全系数,m=2.83.2,取3.0; 动载荷系数,取1.05; 胶带附加弯曲伸长折算系数,取1.8; 输送带接头效率,取0.85;选用的是GX4000型阻燃输送带,其拉断强度是4000N/mm,带宽1200mm,输送带强度计算,是以最大静张力用下式进行校核。m=10.65m=6.67, 满足要求。 式中:阻燃带的整体纵向拉断强度,N/mm; 阻燃带宽,mm;输送带运行所受到的最大静张力,N输送带最大张力 Smax=S13=S12+P1=314189+136675=450864N绳芯要求的纵向拉伸强度按下式计算:GX=3381.48N/mm式中:静安全系数,一般=79,该设计取9。输送带GX4000满足要求。六、确定驱动装置电动机:YB400M2-4 N=280kw 转速1475r/min 减速器:DCY200 速比49.73 输出轴转速29.86 r/min制动器:电力液压块式制动器YWZ5-500/201,制动力矩为2-3.6KN,该设计采用3台高速联轴器:弹性柱销齿式联轴器 ZL14逆止器: 选NYD型接触式异形块逆止器NYD270 额定逆止力矩125低速联轴器:弹性柱销齿式联轴器 ZL14拉紧装置计算:拉紧力 F=S8+S9=450864N确定传动滚筒:传动滚筒直径的大小,影响输送带绕经滚筒时的附加弯曲应力及输送带在滚筒上的比压。为使弯曲应力不过大,钢绳芯输送带的滚筒直径,一般按滚筒直径与钢丝绳直径之比大于等于150选取,据矿井运输与提升设备表6-14查的GX4000输送带的钢丝绳直径为10.3mm。 15010.3=1545mm取驱动滚筒直径为1600mm输送带驱动滚筒直径D=1600mm=1.6m最大驱动扭矩Mmax=P1xD/2=136.7x1.6/2=109.36KN.m七、逆止力、拉紧力和制动力计算(一)逆止力FL =Fst-0.8fgL(qRO+qRU+1qB)+(H/sin.qG) =190755-0.8x0.03x9.8x1100x(22.73+6.67+2x56.52)+(250/sin160x77.78) =190755-53240 =137515N 作用在传动滚筒轴上的逆止力矩 ML1FLD/2=137515X1.6/2=110012Nm=110KNm 高速轴需要的逆止力矩 ML ML1/i nl=110/49.73/0.848=2.61KNm
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