带式输送机原始设计毕业设计论文

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1、中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）摘 要 随着带式输送机在煤矿、码头、电厂等地方的使用越来越广泛，对运输能力大，倾角大的皮带机需求也越来越多，更要求它们安全可靠，自动化程度高，经营费用低，从而节约基建投资。 本文针对大倾角、高强度带式输送机设计过程中存在的问题，从四个方面对大倾角带式输送机进行分析研究。 从理论上解析大倾角带式输送机的计算过程，从大倾角带式输送机的理论入手，详细计算物料的横截面积、圆周力、滚筒轴功率和电机功率，利用逐点计算法计算各个滚筒的合张力以及传动滚筒的扭距，计算出胶带的最大张力和最大逆止力矩，给大倾角皮带机在煤矿井下的使用给予理论上的支持。 对部件的结构提

2、出具体的设计思路，从驱动装置入手，引进了机电液一体化的可控制软启动传输，它既能实现皮带机软启动，又能很好的保证电动机的功率平衡，在皮带机的中间部分的承载段，设置了有4个托辊的深槽型托辊组，对提高物料对胶带的摩擦力，提高运输倾角有很大的作用。在逆止器的设计过程中，采用了低速轴逆止器，要求能独立完成逆止性能，提高了皮带机的安全性，以保证大倾角皮带机的安全运行。 关键词：大倾角；高强度；带式输送机；结构设计ABSTRACT With the more and more application of belt conveyor in coal mine,wharf, power station and

3、 other places, the needs for belt conveyor with super-long distance ,high angle and high strength are more increasing, furthermore they are wanted to be safe and reliable, high automaticity, low operational expenses, in order to save the investment of fundamental construction. This paper research on

4、 the problems in the designing process of the belt conveyor with super-long disrance, hige and high strength from 4 aspects. Analyzing the calculating process of belt conveyor with high angle theoretically, starting from its theoretic calculate the cross sectional area of materials and peripheral fo

5、rce, shaft power of drum, power of motor ,using point by point method to get the resultant strain of every drum and torsion of driving drum, calculating the maximum strain and the maximum reverse stopping torque, to give the support on theory for using belt conveyor with super-long distance, high an

6、gle under the coal mine. The specific designing ideas for structure of the parts are put forward, and start with driving equipment, hydromechatronics Controllable Starting Transmit(CST) is introduced, with not only can achieve flexible start-up of belt conveyor, but also can better guarantee the bal

7、ance of motor power.There is a deep groove rollers with 4 carrier roller in the middle loading line of belt conveyor, this play an important role in enhancing the friction that the material give to the belt and advancing carriage dip. In the designing process of backstops, there are 2 backstops whic

8、h required to complete the principle of the backstop independently are employed, in this case the capacity of security is advanced, in order to insure the belt conveyor with high angle runs safely.Keywords: high angle ; high strength; belt conveyor; structure design 目 录1 绪论1 1.1目前皮带机的应用情况 1 1.2大倾角线路

9、物料输送的类型及特点 12 输送机初步设计计算 62.1 带式输送机原始参数 62.2 初步设计计算 63 输送机的动力学特性研究24 3.1 大倾角带式输送机起动性能计算分析 24 3.2 带式输送机停车过程分析 27 3.3 输送机设计结论 274 输送机的电气控制部分 30 4.1 控制装置的特点 30 4.2 主要功能30 4.3 系统工作原理30 4.4 PLC工作原理30 4.5 输送机电控程序31 4.6 输送机系统的保护34 4.7 超温自动洒水装置355 小结37致谢38参考文献391 绪 论带式输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种连续动作式运输设备，是目前井下煤炭的主

10、要运输设备。其优点是运输能力大，结构简单，运行平稳，运转可靠，工作阻力小，能耗低，对环境污染小，便于集中控制和实现自动化，管理、维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输，代表现代物流技术的发展方向。大倾角带式输送机可以减小输送距离，降低巷道开拓量，减少设备投资，在露天矿可以直接安装在非工作边坡，节省大量土方工程和投资。1.1 目前带式输送机的应用情况带式输送机的种类很多，常用的主要有以下几种：1.1.1 通型带式输送机通型带式输送机是一种固定式带式输送机，其特点是机架固定在底板上或基础上，整个机身成刚性结构，一般广泛地使用在运输距离不太长，一旦敷设即永久使用的地点，例如：煤矿地面生产系统、洗煤

11、厂及井下主要运输大巷。1.1.2 绳架吊挂式带式输送机绳架吊挂式带式输送机是一种将其机架用钢丝绳或铁链吊挂在顶板上的带式输送机，主要用于地板或地基起伏不稳定，服务时间较短的场合，如：煤矿井下采区上、下山、顺槽和集中运输巷。1.1.3 伸缩带式输送机可伸缩带式输送机的优点是能够比较灵活而又迅速的伸长和缩短，主要用于前进或后退式长壁采煤工作面的顺槽运输和巷道掘进时的运输工作。1.1.4 钢绳芯带式输送机钢绳芯带式输送机在结构形式上相同于普通带式输送机，只是输送带由织物芯改为钢丝绳芯带，具有输送距离长，运输能力大，运行速度高，输送带成槽性好和寿命长等优点。1.1.5 大倾角带式输送机大倾角带式输送机

12、可以减小输送距离，降低巷道开拓量，减少设备投资，在露天矿可以直接安装在非工作边坡，节省大量土方工程和投资。1.2 大倾角线路物料输送的类型及特点1.2.1 目前国内外的大倾角带式输送机主要有以下几种（1）压带式带式输送机：其输送倾角最大可达90。（2）管状带式输送机：这种设备倾角可达30，在采取措施后可达40。（3）波纹档边横隔板输送机：其适用倾角可达90。（4）深槽光面输送带输送机：输送倾角可达25。（5）带有鱼尾板的V型横断面输送机：适应倾角可达40。（6）链牵引带式输送机（7）花纹输送带输送机：倾角最大可达30。1.2.2 特点上运带式输送机的特点（1）匀加速起动控制：起动加速度限定在0

13、.1-0.3m/s2范围内。（2）软起动控制：为避免机械与电气冲击，传动滚筒打滑，应采用软起动装置。（3）断带保护：由于输送倾角较大，应有断带保护装置。（4）制动平衡控制：使用多台逆止器和制动器时，应具有一定的制动力，自动平衡调节功能。2 带式输送机初步设计计算2.1 带式输送机原始参数见下表表2.1 基本原始参数参数名称参数值设计运输能力Q150t/h运输距离L500m提升高度H244m原煤松散密度0.95t/m3煤的最大块度max200mm煤的动堆积角302.2初步设计计算2.2.1输送带选择计算输送带是带式输送机的重要组成部分，贯穿输送机全长，为机身长度的两倍多，在设备检修中占很大比重。

14、同时，输送带是货物的承载机构，又是输送机的牵引机构，需要具有足够的强度和较好的挠性，同时还应具有耐磨、耐腐蚀的要求。在煤矿井下使用的输送带还必须具有阻燃性，输送带价格比较昂贵，约占输送机总成本的25%50%，因此输送带选择的合理与否直接影响带式输送机的投资。运行成本，更重要的是将直接影响输送机的可靠、安全运行。对于大倾角带式输送机来说输送带的安全性将大大减小和避免重大断带事故发生。（1）输送带运行速度的选择输送带的运行速度是输送机设计计算的重要参数，输送机的带速和带宽的平方与设备的运输能力成正比，因此在输送量一定时，可适当提高带速，以减少带宽，并且当带速增加时，输送机的线载荷减少，张力随着降低

15、，可以采用强度降低，价格便宜的输送带，从而降低输送机成本。对于上运输送机带速可适当高些，目前带式输送机推荐的带速为1.254m/s，本设计中初步确定带速为2.5 m/s。（2）输送带宽度计算带宽应满足两个条件：设计运输能力条件和物料块度条件。1）按输送能力确定带宽B1带式输送机的输送能力与带宽和带速的关系是：B1= 式中：K货载断面系数，查表K=458 B1输送带宽度，m输送机速度，m/s运送货载的集散容重，t/m3C输送机倾角对输送量的影响系数，C=0.81因此，满足生产能力所需的带宽： B1=0.735m2）按输送物料的块度确定带宽B2因为本带式输送机输送原煤，且max=200mm，有：B

16、22max+200=2200+200=600mm实际确定带宽时B=max1000 B1，B2=800mm，选用800mm宽的输送带能满足要求。（3） 初选输送带我国目前生产的输送带有以下几种：尼龙分层输送带、塑料输送带、整体带芯阻燃带、钢丝绳芯带等。在输送带类型确定上应考虑如下因素1）煤矿井下必须使用阻燃输送带，为延长输送带使用寿命，减小物料磨损，应尽量选用橡胶贴面，其次为橡塑贴面和塑料贴面的阻燃输送带。2）在同等条件下优先选择分层带，其次为整体带芯和钢丝绳芯带。3）覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性，给料冲击的大小，带速与机长。4）由于尼龙、维尼龙帆布层带阻燃性能差，所以在此不予采用

17、。综合该机各类特性参数和技术特性，由于该输送机输送角度较大（20），对输送带强度要求较高，为此初选输送带采用钢丝绳芯花纹输送带，初选输送带如表2.2：表2.2 输送带的参数输送带型号带宽带质量带厚钢丝绳最大直径GX2000800mm=32kg/m27+7mmd=6.75mm（4）输送带长度计算该输送机采用尾部拉紧（双滚筒传动），输送带长度为： 其中：L输送机长度，mD1、D2、.Di驱动滚筒、张紧滚筒及主要改向滚筒直径A接头长度，钢丝绳芯胶带接头长度为A=1.18N接头数目，取N=8LR输送带绕过驱动部增加的长度，取LR=20米则：LO=2*500+3.14*（1.25*1*2+1.25）+1

18、.18*2+20=1045m推荐采用输送带长度为1045米。2.2.2输送机布置形式的分析确定由于该输送机运输角度较大，运输距离长，为此选择双滚筒驱动的布置方式， 具体见下图：2.1 带式输送机布置示意图2.2.3 托辊的选择带式输送机的主要部件是托辊，托辊是承托输送带使它的垂度不超过限定值以减少运行阻力，保证带式输送机平稳运行的部件。托辊沿带式输送机全长分布，数量很多，其总重约占总机重量的30%40%，成本约占输送机总成本的25%30%，所以，托辊质量的好坏直接影响输送机的运行，而且托辊的维修费用已成为带式输送机运营费用的重要组成部分，因此选择托辊时主要考虑下列因素：载荷的大小及特征，输送带

19、的宽度和运行速度，使用条件，输送机的工作制度，被运送物料的性质，轴承寿命，维修制度等。（1）托辊的结构1）托辊组的种类托辊组是用于支撑输送带及输送带上承载的物料，保证带稳定运行的装置，托辊组形式的选择可根据托辊在不同部位的情况选择，本机上所有的托辊种类如下：a. 槽形托辊：用于承载分支输送散状物料，成槽角为60。b. V形、平形托辊：用于下分支支撑输送带。c. 缓冲托辊：安装在受料段下方，减小输送带所受的冲击，延长带的使用寿命。d. 调心托辊：用于调整输送带跑偏。e. 过渡托辊：安装在滚筒与第一组托辊之间，可使输送带逐步成槽或由槽形展平，以降低输送带边缘因成槽延伸而产生的附加应力，同时也防止输

20、送带展平时出现撒料现象。图2.2 托辊部分示意图2）托辊间距的确定托辊间距的选择应考虑物料性质，输送带的垂度及运行阻力等条件的影响，托辊间距应满足两个条件：辊子轴承的承载能力及输送带的下垂度，同时应配合考虑该处的输送带张力，使输送带获得合适的垂度。上部重段承载托辊间距查表（1.2m），下部空段托辊一般取上部托辊间距的两倍。在重段凸弧托辊间距取重段的二分之一，输送带装载段其间距为直线段间距的1/2或1/3。考虑到煤输送量相对带强不是很大，为减少投资和安装费用，本机各类托辊组间距为：承载托辊间距为：=1.2m回程托辊间距为：=2.4m缓冲托辊间距为：=0.5m3）托辊直径和长度的确定托辊的直径和托

21、辊轴的直径以及轴承可根据托辊所受的载荷情况选择，托辊直径的大小直接影响托辊的使用寿命，直径越大寿命越大，对输送带的承托效果也越好，根据载荷情况及带速、带宽等确定托辊直径：承载托辊直径=89mm =14回程托辊直径=89mm =12缓冲托辊直径=89mm =17.14）托辊阻力系数托辊轴承均采用滚动轴承，迷宫式密封，由于旋转部件不与密封直接接触，所以运行阻力小：承载段阻力系数 =0.03回程段阻力系数 =0.025(2) 托辊的寿命校核1）基本参数确定计算a. 输送带质量由上述输送带选型结果可知：=32kg/m20.8m=25.6kg/mb.物料线质量q当已知设计运输能力和带速时，物料的线质量为

22、：=50 kg/m 式中： 每小时运输量，t/h； 运输带运行速度，m/s；c.托辊旋转部分线质量, 由前述托辊组的选择情况可知：= =11.7kg/m= =5kg/m式中：承载分支轴承托辊组线质量，kg/m； 回程分支托辊组线质量，kg/m；2）托辊的寿命校核托辊的寿命主要取决于轴承的寿命a.静载计算对于承载分支托辊，每个轴承的当量静负荷可以按下式计算：式中：承载分支轴承当量静载荷，N；承载载荷系数，取K1=0.7；辊子载荷系数，等长三托辊槽形托辊组=0.7；承载分支托辊间距，m;承载托辊组线质量，kg； 输送带线质量，kg； 物料线质量，kg；所以：=0.70.71.2（11.7+25.6

23、+50）9.8=503N对于回程分支托辊，每个轴子的当量静载荷为：式中：回程分支轴承当量静载荷，N；回程分支托辊间距，m；回程分支托辊组线质量，kg；所以：=0.70.72.4 （5+25.6）9.8=353Nb.动载计算承载分支托辊轴承的当量动负荷按下式计算：回程分支托辊轴承的当量动负荷PC按下式计算：式中：托辊运行系数，取fs=1.2托辊冲击系数，取fd=1.1托辊工况系数，取fa=1.1则有：=5031.21.11.1=730N2170N=3651.11.1=427N603N已知：上托辊89，L=316mm，轴承4G204，承载能力2170N，能满足要求；下托辊89，L=950mm，轴承

24、4G204，承载能力603N，能满足要求；c.承载分支托辊轴承的寿命计算托辊使用的是向心滚子轴承，其静负荷工作寿命可由下式计算：=式中：轴承静负荷下的工作寿命，h；托辊的旋转速度，r/min；轴承许用静载荷，N；作用在轴承上的当量静负荷，N。其动负荷工作寿命可由下式计算：=式中：轴承动负荷下的工作寿命，h；轴承许用动负荷，N；作用在轴承上的当量动负荷，N。托辊的旋转速度计算：=式中：托辊的旋转速度，r/min； 输送带速度，m/s； 托辊直径，m。则有：=537r/min对于204轴承有：=6300N，=10000N则有：=60981h =79782h考虑到煤矿惊吓井下特殊的使用条件，承载托辊

25、实际设计寿命应为理论计算寿命的0.7倍，则轴承托辊的使用寿命为：=0.7min L0、LC=0.760981=42687h可知承载托辊能满足带式输送机托辊寿命必须高于30000h的要求。d.回程分支托辊的寿命计算回程分支托辊静载荷工作寿命为：=176430h=398649h回程分支使用条件好于承载分支，则回程托辊设计使用寿命为：=0.7min L0、LC=0.7176430=123501h可知，回程托辊也能满足带式输送机托辊寿命的要求。3）过渡段托辊组的布置在输送机的头尾部，输送带由平形变成槽形或者由槽形变成平行的段叫过渡段。在过渡段，输送带的倾角由零逐渐过渡到最大槽角。如果过渡段托辊组的布置

26、不合理，将直接影响输送带的强度和寿命。尤其在高张力区，影响更为严重，所以必须重视高张力区托辊组的过渡布置,达到设计的合理化。过渡段的布置如图所示。输送带在高张力区由05101520253035。过渡段间距由下式计算：=式中：两过渡托辊组间距，m； 托辊长度，m； 第i组托辊槽角，度； 张力系数，在高张力区取1.5，在低张力区取2； 输送带的伸长系数，对于钢丝绳芯输送带取0.002。则有：=0.315=0.614m式中 : 头部高张力区两过渡托辊组间距，m；所以托辊组过渡段布置参数如下表： 表2.3 托辊组过渡段参数表侧托辊成槽角=5o=10o=15o=20o=25o=30o=35o托辊距(m)

27、0.6140.6140.6140.6140.6140.6140.614（4）线路阻力计算线路阻力包括直线阻力和弯曲段阻力。除了上述基本阻力外，还受附加阻力，包括物料在装卸点加速时与输送带之间的摩擦阻力，简称物料加速阻力；装料点的导料槽摩擦阻力；清扫装置的摩擦阻力；中间卸料装置的阻力等。下面分别予以计算：1） 各直线段阻力承载分支：=9.8350(50+11.7+25.6)0.030.9+(50+25.6)0.3=97121N回程分支： =9.8350(25.6+5)0.0250.9-25.60.3 =-27560N2）曲线段阻力对于改向滚筒处的曲线段阻力，按改向处相遇点张力的35%计算：对改向

28、处围包角7可知所选用的输送带满足设计要求（7）牵引力和电动机功率的计算1）输送机的总牵引力 =N2）电动机功率 其中 K电动机功率备用系数，取K=1.3； 传动系数的工作效率。则有 N=169KW由此可知，所选输送带能满足要求。 3）选择电动机功率与数量应符合如下要求： 1）额定功率； 2）考虑到台数和单电动机功率符合各驱动滚筒牵引力配比； 3）尽可能用同一型号电动机，以减少备用台数。根据前述计算，查机械设计选型手册据表231101可确定采用YB2 355M14型电动机，功率220kw，转速为1480r/min，台数为1台。（8）滚筒的选择 滚筒是带式输送机的又一重要部件，按其结构与作用的不同

29、分为传动滚筒、改向滚筒等，其直径应根据输送带的带芯层数来决定。1）传动滚筒直径的选择 选择传动滚筒直径时，可按四个方面考虑：a限制输送带绕过传动滚筒时产生过大的附加弯曲应力计算滚筒直径：D1150d=1506.75=1013mm式中 D传动滚筒直径，mm d钢丝绳直径，mmb.为限制输送带表面比压，以免造成覆盖脱落的滚筒直径： 式中 S输送带张力，N （此处以最大张力Smax代入） B输送带宽度，mm a钢丝绳间距，mm 查表得a=12mm 输送带表面许用比压，取=1MPa=1N/mm2 c.限制覆盖胶或花纹变形量小于6%的传动滚筒直径为： D35k（b+0.5d）式中 k围包角影响系数，当围

30、包角小于90时，k=0.8，否则k=1 b钢丝绳输送带上覆盖胶厚度，查表得b=7mm D3351（7+0.5+6.75）=363mmd.当输送带弯曲频次高时，滚筒直径要相应大一点，以补偿高频次弯曲疲劳破坏程度。综上所述，传动滚筒直径 D= maxD、D、D= max 偏大取标准值可得D=1250mm2）改向滚筒直径的选择a.高张力区改向滚筒直径的选择（同传动滚筒）因卸载处改向滚筒受力较大，参考传动滚筒直径的选择方法可得： D=D=1250 mmb.尾部改向滚筒直径尾部改向滚筒直径一般比传动滚筒直径小一些，具体可按下式计算：D=0.8D=0.81250=1000 mm 取D=1000mmc.驱动

31、部辅助改向滚筒由驱动部安装形式可知，驱动部辅助滚筒处受张力较大，对于高张力区改向滚筒直径应按传动滚筒直径的计算方法进行计算，参考前述传动滚筒直径的计算方法得： D=D=1250mmd.其它改向滚筒直径其它小改向滚筒的直径一般比传动滚筒直径小二级，具体可按下式计算： D=0.4D=0.41250=500 mm（9）减速器型号的选择与热容量校核1）初选减速器 根据带速、传动滚筒直径和电动机转速推知减速器的传动比为： 据机械设计手册表16158：初选DCY-450型减速器，其技术参数如下：表2.4 DCY-450型减速器技术参数表型号高速轴输入转速n额定功率P1N传动比i名义中心距a许用热容量PG1

32、DCY4501500 r/min450KW40450mm218KW2）热容量校核 a.有关参数：电动机功率：P1=200kw， n1=1480rpm输送机所需功率：P2= = 5=248kw单台减速器的额定功率：P2=248/2 =124kw要求速比i=40，环境温度30度；考虑到减速器需要承受逆止器和制动器带来的冲击力，另外重载起车时启动冲击也比较大，输送机系统的额定功率必须小于减速器的额定功率P1N。 b.机械功率计算 按输送机类型，长期运转和重负荷，确定工矿系数=1.8，则修正后的机械功率为： P2m= P2=1241.8=223kw因为P1NP2m，故从机械传动的角度计算，所选减速器合

33、格。 c.热容量校核 选用减速器时还必须满足热容量的要求，使减速器的实际热容量P2t小于其许用热容量PG1，减速器的实际热容量P2t用下式计算： 式中 环境温度系数，查表得= 1.12；功率利用系数，=，查表0.65 =1241.120.65=90kw由计算知： PG1，满足要求。综上所述，所选减速器能满足要求。3）实际输送带的运行速度 =2.42m/s（10） 制动力矩计算煤矿安全规程规定：沿倾斜安装的输送机，在倾斜角4度时，为了在电动机停车以后，由于主载的自重使输送带继续运动和倒转，均应设制动装置。 根据井下用带式输送机技术要求，制动装置与逆止装置产生的制动力矩不得小于该输送机所需制动力矩

34、的1.5倍。对电动机运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩：式中 制动装置作用在传动滚筒上的总制动力矩，N.m D传动滚筒直径，m L输送机长度，m 托辊阻力系数，取=0.012 =50710N.m单滚筒上逆止力矩：MZ =50710/2=25355N.m带式输送机上常用的制动装置有非接触式滚柱逆止器，带式逆止器，电磁闸瓦制动器，电液推杆制动器，液压液力制动器等。带式逆止器结构最简单，但制动时必须先倒转一段才能制动，易造成尾部给料处堵塞和溢料，且滚筒直径越大，倒转距离越大，因此，只限于上运小功率带式输送机上应用。滚柱逆止器也是防倒转用装置，逆止平稳可靠，已系列化，其逆止力矩大，范围较广，

35、一般放置于驱动系统的低速轴。NF型非接触式逆止器是由楔块超越离合器演变来的新型逆止器，它利用楔块、内圈和外圈间的特殊几何关系实现单向逆止。NF型非接触式逆止器在主机正常运转时，其楔块与内、外圈之间无摩擦和磨损，该逆止器多安装在减速器的高速轴上或中间轴上。本机将逆止器装于滚筒低速轴上，逆止力矩大，拟采用滚柱逆止器，选用NYD型，其技术参数为：表2.5 NYD200滚柱逆止器参数表型号逆止力矩空转阻力矩引入阻力NYD20038000N.m45N.mW=45/0.16=281N此外，为能准确地停车，还需装设制动器，由于推杆制动器装于减速器高速轴上，其制动力矩需经以下公式换算得到。 =634N.m其中

36、 i减速器传动比；根据BYZ系列制动器选型表，我们可选用YDW400/50防爆型推杆，制动力矩N=1000N.m，满足要求。（11）拉紧装置1）拉紧装置是带式输送机必不可少的部件，具有以下四个主要作用：a.保证输送带有足够的张力，防止打滑；b.保证输送带各点的张力不低于一定值，以防止输送带在托辊间因过分松弛而引起撒料和增加运动阻力；c.补偿带的塑性伸长和过渡工矿下弹性伸长的变化；d.为输送带重新接头提供必要的行程。2）拉紧力的计算 从布置示意图中可知，拉紧装置设与机尾改向滚筒处，故拉紧力大小为：2332774+33430=66204N3）拉紧行程的计算 计算拉紧行程的公式如下: 式中: 拉紧行

37、程，m L输送带长度，m B带宽，m K伸长系数，钢芯带取0.0015则： =0.0015350+1.50.8=1.73m考虑拉紧装置接头长度Lj=1.5m,拉紧车长度LC=1.5m，及动态应变变形长度Ld=0.01=0.017m，总=1.73+1.5+1.5+0.017=4.747m，取整5m。4）拉紧装置锤重计算带式输送机上采用的拉紧装置有固定式拉紧、重锤拉紧和自动拉紧三种型式。比较三种方式可知：1）固定式拉紧装置的拉紧滚筒在带式输送机运转过程中位置是固定的，这种拉紧方式结构简单、紧凑、对污染不敏感，工作可靠；缺点是输送机运转过程中由于输送带的弹性变形和塑性伸长引起的张力降低，可能导致输送

38、带在滚筒上打滑。2）重锤拉紧装置是利用重锤的重量产生拉紧力，并保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力，可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起输送带的伸长变化。该种装置结构简单、工作可靠、维护量小，是一种经济较理想的拉紧装置，特别适用于固定长距离带式输送机，但该装置占用空间较大，工作拉紧力不能自动调整。根据使用场合的不同，可分为重锤垂直拉紧装置和重锤车式拉紧装置等。3）自动拉紧装置是一种在输送机工作中能按一定的要求自动调节拉紧力的拉紧装置。它使输送带具有合理的张力图，自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形。它的缺点是结构复杂、外形尺寸大，对污染较敏感。本机是具有倾角输送的带式输送机，综合考虑设备的工作稳

39、定性和经济性，选用重锤车式拉紧装置。设为尾车重（包括尾部导向滚筒），G为车式重锤重量，则有：式中 尾车及拉紧车阻力系数计算，取=0.04 拉紧尾车安装地点倾角，=21 GW拉紧装置自重，查表得：GW=895Kg则 21476Kg（12）联轴器的选择1）电机和减速器间用液粘软启动a.液体粘性软起动系统实现输送机的软起动原理液体粘性软起动系统的结构液体粘性软起动系统是利用液体的粘性即油膜剪切力来传递扭矩的，其结构如图所示，其结构主体由主、从动轴，主、从动摩擦片，控制油缸、弹簧、壳体及密封件等组成。当主动轴带动主动摩擦片旋转时，通过摩擦片之间的粘性流体形成油膜带动从动摩擦片的旋转，当改变控制油缸中的

40、油压大小来调节主、从动摩擦片之间的油膜厚度，可以改变从动摩擦片输出的转速和扭矩的大小，从而实现带式输送机各项驱动要求和可控软起动功能。 图2.3 液体粘性软起动系统机械结构图液体粘性软起动系统的传扭方程液体粘性软起动系统的传矩方程为： (1)式中 1主动摩擦片的角速度，rad/s；流体的动力粘度，Pas；n油膜数； h油膜厚度，m；R2主、从动摩擦片的接触面外径，m；R1主、从动摩擦片的接触面内径，m；i主、从动摩擦片的旋转速度比。由式(1)可知，对于一定结构的液体粘性软起动系统，其输出力矩与主、从动摩擦片的角速度差成正比，与油膜厚度h成反比；所以通过调节油膜厚度可以方便地调节出合理的输出扭矩

41、和角速度差，从而达到调速目的。 b.液体粘性软起动系统的使用场合液体粘性软起动系统可广泛地用于实现矿山输送机、起重运输机械、工程机械、军工机械、风机、水泵等的软起动、调速、软制动驱动过程，它将极大地改善和提高机械的起动、运行和停车性能，有利于消除对电气和机械的冲击，实现过载自动保护、功率均衡等功能。提高机械的工作效率和工作可靠性，节省能源，降低设备使用成本。从技术方面它将极大地促进和推动机械产品的升级换代。c.技术方案比较对于大负载、大功率运输机械的软起动技术，国内主要采用的真正软起动装置有以下两种：采用调速型液力偶合器作为软起动传动系统来满足输送机械的上述要求，可以做到延长起动时间、改善输送

42、机满载起动性能。但是这种系统有以下不足之处：液力偶合器在正常工作时，一般有35%的滑差，此时具有35%的传动效率损失，而且输送机械大都长时长期工作，使偶合器发热量大，并浪费大量的能量；调速型液力偶合器无法实现传动比为1的直接传动运行工况；调速型液力偶合器在起动过程中始终存在一个不稳定的过渡区，使得起动性能还不理想；实现系列化生产时，功率不同的液力偶合器之间主要部件通用性差；液力偶合器的体积较大，系统控制性能和控制精度较差。采用变频器的软起动系统具有较好的性能，但目前在国内外还没有开发出能适合应用于矿山井下使用的高压防爆变频器；同时变频器会产生强大的信号干扰，影响其它电气控制设备的正常工作。在国

43、外只有美国道奇（DODGE）公司近些年研究和开发了一种机械可控系统（Controlled Start Transmission System），它可以大大改善重型机械的传动工作性能。但这种系统制作工艺复杂，加工要求高，成本和投资大，而且不适合对现有重型机械设备简单的技术改造和我国国情。为了解决以上技术要求，采用液体粘性传动技术，研究开发结构简单、维护方便、功能完善、性能优越的“液体粘性软起动系统”来代替目前的液力偶合器，可以很好地改善和提高现有大量重型机械设备的性能，特别能提高大功率输送运输设备的动态性能，延长整机寿命，提高安全性、可靠性和自动化水平，降低矿山物料的输送成本，为大功率、长距离、

44、大运量输送机的发展开辟道路；同时还可以达到很大的节能效果。d.液体粘性软起动系统的设备组成液体粘性软起动系统由机械系统、液压控制润滑系统、电气控制系统三部份组成。其机械系统结构图如图2.4所示，液压控制润滑系统原理图.图2.4 液压控制润滑系统原理图液体粘性软起动系统的液压系统主要由润滑系统与控制系统组成，其中润滑系统的作用是当输送机进行软起动或进行调速时强制冷却摩擦片间产生的热量；而控制系统则进行摩擦片间间隙的调整，从而改变油膜厚度，使得输出速度根据需要而变化。其液压系统的组成如图2.4所示，主要由1、粗滤油器2、润滑电机3、润滑泵4、大流量单向阀5、压力表6、精滤油器7、安全阀8、节流阀9

45、、单向阀10、控制泵11、控制电机12、电流比例阀13、粗滤油器14、温度表组成。 2）减速器输出轴同传动滚筒轴的联接 由前述计算可知: 额定负载力矩：Mz=21476N.m 旋转速度：n=47r/min 减速器输出轴径：D=140mm带式输送机低速轴联轴器通常采用弹性柱销式联轴器，具以上条件确定选用ZL13型弹性柱销式联轴器。具体技术参数为：表2.6 ZL13型弹性柱销式联轴器技术参数表型号公称扭矩TN（Nm）许用转速nr/min轴孔直径（mm）轴孔长度（mm）转动惯量K g.m2ddYJ1ZL131000001500851401721320.7403 大倾角带式输送机的动力学特性3.1大倾

46、角带式输送机起动性能计算分析 带式输送机起动越快，起动加速度就越大，对机械和电器的冲击也越明显，所以很有必要进行起动加速度、起动时间的计算，以保证设计的带式输送机能安全可靠起动。3.1.1等效运动质量的计算等效运动质量是指带式输送机所有运动部件按动能相等的原则等效到驱动滚筒周边的质量。其中包括承载分支的托辊旋转质量、输送带质量、物料质量、回程分支的旋转质量、托辊旋转质量、滚筒旋转质量以及液力偶合器、减速机等等所有旋转部件的等效质量。承载分支的运动质量m可由下式计算：m= =(25.6+50+0.911.7)350=30146回程分支的质量m 可由是式计算：m= =(25.6+0.95)350=

47、10535注：托辊放置部分的质量等效到托辊周边上时,近似按托辊旋转部分质量的90%计算。其它旋转部件的等效质量减速机高速轴的转动惯量为： Ji=1.583液力偶合器的转动惯量为： JZ=4.3减速器高速轴上的转动惯量为：JD= Ji+ JZ=5.883则等效到减速器低速轴上的转动惯量为：JD = JD i2=5.883402=9430根据带式输送机布置示意图，本系统沿线有主要滚筒4个，其转动惯量由下表：表3.1 滚筒转动惯量名 称数 量转动惯量.驱动滚筒12501260改向滚筒10002125.3改向滚筒1250149.8则所有的滚筒的转动惯量为： Jg=260+2125.3+49.8=560

48、.4kg.m2低速轴联轴器的转动惯量为： JL=18.8 kgm2以上转动惯量等效到滚筒周边上的等效质量可按下式计算： mD= 式中 J旋转部件转动惯量，J=2JD+Jg+2JL kgm2 D驱动滚筒直径，m2 所以有：mD= =1560kg 满载时，运动部件的等效质量为： m= m+ m+ mD =30146+10535+1560=42241kg3.1.2电动机起动时提供的驱动力的计算 结合电动机与限矩型液力偶合器的联合工作特性，电动机起动时等效到驱动滚筒上所能提供的驱动力可以由下式确定： 式中 P驱动电机的额定功率 KA电机与偶合器联合起动系数，KA=1.31.7 iy偶合器滑差，iy=0

49、.96 i减速器传动比 ne驱动电机的额定转速则有： =118936N3.1.3起动加速度计算 满载时系统的起动加速度可以由下式计算式中 Z驱动电机的台数 带式输送机系统的总阻力，N其中=97121-27560+0.02（32774+131571+134202）+0.03（136886+60334）+156+120+720+160=82605N则有： =0.9m/s23.1.4 起动时间确定 满载时起动时的起动时间为：=2.69s3.1.5 输送带起动时安全系数校核 对于本带式输送机系统中，S7点始终是输送带张力最大点，则在起动时有： 此时要求驱动装置能提供的驱动力为： 82605+38017

50、=120622N则根据摩擦条件，通过驱动滚筒的反算有：得S1=81501N按逐点张力法有：S2= S1+WK+Wka=81501-27560-105351.3=40245N S3=K S2=1.0240245=41050NS4= S3+Wz+Wza=41050+97121+301461.3=177361NS5=K S4=1.02177361=180908NS6=S5=180908NS7=KS6=1.02180908=184526N 验算驱动滚筒的摩擦条件：=2.4881501=202122NS7所以，驱动滚筒满足摩擦驱动能力。此时的动安全系数为：=8.6753.1.6 起动时电机功率验算： 输

51、送机的动态总牵引力: wd=S7-S1+0.04(S7+S1)=184526-81501+0.04(184526+81501) =113666N 电动机启动功率：Nd=k =1=334KW考虑到一般情况下，输送机不可能达到全额重载起动，同时，在电机起动时也可以有一定的过载能力，所以可以选取电机功率为220KW。3.2带式输送机停车过程分析对于带式输送机必须有合理的起动加速度，同时减速时停车减速速度也必须满足要求，否则停车太快，对机械冲击太大，尤其对角度较大的带式输送机，这一点尤为重要，所以必须进行停车过程的减速度分析。在停车过程中，驱动电机先断电，输送机系统在运行阻力下自行停车，停车减速度的大

52、小决定于运行的阻力大小和运动部件的变位质量大小，则满载停车减速度可按下式计算：az=1.96m/s,则满载停车时间为：tz=1.23 s3.3输送机设计结论参数名称设计结论输送带型号GX2000带宽（mm）800线质量（kg/m）32静力学计算安全系数11.7动力学计算安全系数8.67线路阻力WZ（N）97121WK（N）-27560关键点张力S1（N）60334S2（N）32774S3（N）33430S4（N）131571S5（N）134202S6（N）134202S7（N）136886滚筒直径驱动滚筒1250拉紧滚筒1000驱动部辅助改向滚筒（卸载滚筒）1250其他改向滚筒500电动机计算所需总功率（KW）169备用系数1.3选用电机型号YB2 355M1-4（220KW）软起动装置型号YNRQD220/1500减速器传动比40型号H3SH12+1Fan 1台制动系统制动器YDWZ-400/50制动力距