帶式輸送機設計論文

摘要

本次設計是關于礦用固定式帶式輸送機的設計。首先對膠帶輸送機作了簡單的概述；接著分析了帶式輸送機的選型原則及計算方法；然后根據這些設計準則與計算選型方法按照給定參數要求進行選型設計；接著對所選擇的輸送機各主要零部件進行了校核。普通型帶式輸送機由六個主要部件組成：傳動裝置，機尾和導回裝置，中部機架，拉緊裝置以及膠帶。最后簡單的說明了輸送機的安裝與維護。目前，膠帶輸送機正朝著長距離，高速度，低摩擦的方向發展，近年來出現的氣墊式膠帶輸送機就是其中的一個。在膠帶輸送機的設計、制造以及應用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內在設計制造帶式輸送機過程中存在著很多不足。

本次帶式輸送機設計代表了設計的一般過程, 對今后的選型設計工作有一定的參考價值。

關鍵詞：帶式輸送機；選型設計；主要部件

目錄

摘要 1

1緒論 1

2帶式輸送機概述 2

2.1 帶式輸送機的應用 2

2.2 帶式輸送機的分類 2

2.3 各種帶式輸送機的特點 3

2.4 帶式輸送機的發展狀況 4

2.5 帶式輸送機的工作原理 5

2.6 帶式輸送機的結構和布置形式 6

2.6.1 帶式輸送機的結構 6

2.6.2 布置方式 7

3 帶式輸送機的設計計算 9

3.1 已知原始數據及工作條件 9

3.2 計算步驟 10

3.2.1 帶寬的確定: 10

3.2.2輸送帶寬度的核算 13

3.3 圓周驅動力 13

3.3.1 計算公式 13

3.3.2 主要阻力計算 14

3.3.3 主要特種阻力計算 16

3.3.4 附加特種阻力計算 17

3.3.5 傾斜阻力計算 18

3.4傳動功率計算 18

3.4.1 傳動軸功率（）計算 18

3.4.2 電動機功率計算 18

3.5 輸送帶張力計算 19

3.5.1 輸送帶不打滑條件校核 20

3.5.2 輸送帶下垂度校核 21

3.5.3 各特性點張力計算 21

3.6 傳動滾筒、改向滾筒合張力計算 24

3.6.1 改向滾筒合張力計算 24

3.6.2 傳動滾筒合張力計算 24

3.7 傳動滾筒最大扭矩計算 25

3.8 拉緊力計算 25

3.9繩芯輸送帶強度校核計算 25

4 驅動裝置的選用與設計 27

4.1 電機的選用 27

4.2.1 傳動裝置的總傳動比 28

4.2.2 液力偶合器 29

4.2.3 聯軸器 30

5 帶式輸送機部件的選用 34

5.1 輸送帶 34

5.1.1 輸送帶的分類： 34

5.1.2 輸送帶的連接 36

5.2 傳動滾筒 37

5.2.1 傳動滾筒的作用及類型 37

5.2.2 傳動滾筒的選型及設計 37

5.2.3 傳動滾筒結構 38

5.2.4 傳動滾筒的直徑驗算 40

5.3 托輥 40

5.3.1 托輥的作用與類型 40

5.3.2 托輥的選型 44

5.3.3 托輥的校核 48

5.4 制動裝置 50

5.4.1 制動裝置的作用 50

5.4.2 制動裝置的種類 50

5.4.3 制動裝置的選型 52

5.5 改向裝置 52

5.6拉緊裝置 53

5.6.1 拉緊裝置的作用 53

5.6.2 張緊裝置在使用中應滿足的要求 53

5.6.3 拉緊裝置在過渡工況下的工作特點 54

5.6.4 拉緊裝置布置時應遵循的原則 54

5.6.5 拉緊裝置的種類及特點 55

6其他部件的選用 57

6.1 機架與中間架 57

6.2 給料裝置 58

6.2.1 對給料裝置的基本要求 59

6.2.2 裝料段攔板的布置及尺寸 59

6.2.3 裝料點的緩沖 60

6.3 卸料裝置 61

6.4清掃裝置 62

6.4.1 篦子式刮板清掃裝置 62

6.4.2 輸送機式刮板清掃裝置 63

6.4.3 刷式清掃裝置 63

6.4.4 振動式清掃裝置 64

6.4.5 水力和風力清掃裝置 65

6.4.6 聯合清掃裝置 66

6.4.7 輸送帶翻轉裝置 67

6.4.8 清掃裝置的種類及應用情況分析 69

6.5 頭部漏斗 74

6.6 電氣及安全保護裝置 74

結論 76

致 謝 79

參考文獻 80

1緒論

帶式輸送機是連續運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業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。帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續運輸設備，與其他運輸設備相比，不僅具有長距離、大運量、連續輸送等優點，而且運行可靠,易于實現自動化、集中化控制,特別是對高產高效礦井，帶式輸送機已成為煤炭高效開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。特別是近10年，長距離、大運量、高速度的帶式輸送機的出現，使其在礦山建設的井下巷道、礦井地表運輸系統及露天采礦場、選礦廠中的應用又得到進一步推廣。

選擇帶式輸送機這種通用機械的設計作為畢業設計的選題，能培養我們獨立解決工程實際問題的能力，通過這次畢業設計是對所學基本理論和專業知識的一次綜合運用，也使我們的設計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓練。

原始參數：

1）輸送物料：煤

2）物料特性：（1）塊度：0～300mm（2）散裝密度：0.90t/m3

（3）在輸送帶上堆積角：ρ=20°

（4）物料溫度：<50℃

3）工作環境：井下

4）輸送系統及相關尺寸：（1）運距：300m

（2）傾斜角：β=0°

（3）最大運量:350t/h

設計解決的問題：

熟悉帶式輸送機的各部分的功能與作用，對主要部件進行選型設計與計算，解決在實際使用中容易出現的問題，并大膽地進行創新設計。

2帶式輸送機概述

2.1 帶式輸送機的應用

帶式輸送機是連續運輸機的一種，連續運輸機是固定式或運移式起重運輸機中主要類型之一，其運輸特點是形成裝載點到裝載點之間的連續物料流，靠連續物料流的整體運動來完成物流從裝載點到卸載點的輸送。在工業、農業、交通等各企業中，連續運輸機是生產過程中組成有節奏的流水作業運輸線不可缺少的組成部分。

連續運輸機可分為：

（1）具有撓性牽引物件的輸送機，如帶式輸送機，板式輸送機，刮板輸送機，斗式輸送機、自動扶梯及架空索道等；

（2）不具有撓性牽引物件的輸送機，如螺旋輸送機、振動輸送機等；

（3）管道輸送機(流體輸送)，如氣力輸送裝置和液力輸送管道。

其中帶輸送機是連續運輸機中是使用最廣泛的，帶式輸送機運行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護簡便，適應于冶金煤炭，機械電力，輕工，建材，糧食等各個部門。

2.2 帶式輸送機的分類

帶式輸送機分類方法有多種，按運輸物料的輸送帶結構可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機，這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結構的帶式輸送機，各有各的輸送特點。其簡介如下：

2.3 各種帶式輸送機的特點

（1）QD80輕型固定式帶輸送機 QD80輕型固定式帶輸送機與TDⅡ型相比，其帶較薄、載荷也較輕，運距一般不超過100m，電機容量不超過22kw。

（2） 它屬于高強度帶式輸送機，其輸送帶的帶芯中有平行的細鋼繩，一臺運輸機運距可達幾公里到幾十公里。

（3）U形帶式輸送機 它又稱為槽形帶式輸送機，其明顯特點是將普通帶式輸送機的槽形托輥角由提高到使輸送帶成U形。這樣一來輸送帶與物料間產生擠壓，導致物料對膠帶的摩擦力增大，從而輸送機的運輸傾角可達25°。

（4）管形帶式輸送機 U形帶式輸送帶進一步的成槽，最后形成一個圓管狀，即為管形帶式輸送機，因為輸送帶被卷成一個圓管，故可以實現閉密輸送物料，可明顯減輕粉狀物料對環境的污染，并且可以實現彎曲運行。

（5）氣墊式帶輸送機 其輸送帶不是運行在托輥上的，而是在空氣膜(氣墊)上運行，省去了托輥，用不動的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運行的托輥，運動部件的減少，總的等效質量減少，阻力減小，效率提高，并且運行平穩，可提高帶速。但一般其運送物料的塊度不超過300mm。增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強壓成槽形外，也可以改變輸送帶本身，把輸送帶的運載面做成垂直邊的，并且帶有橫隔板。一般把垂直側擋邊作成波狀，故稱為波狀帶式輸送機，這種機型適用于大傾角，傾角在30°以上，最大可達90°。

（6）壓帶式帶輸送機 它是用一條輔助帶對物料施加壓力。這種輸送機的主要優點是：輸送物料的最大傾角可達90°，運行速度可達6m/s，輸送能力不隨傾角的變化而變化，可實現松散物料和有毒物料的密閉輸送。其主要缺點是結構復雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。

（7）鋼繩牽引帶式輸送機 它是無際繩運輸與帶式運輸相結合的產物，既具有鋼繩的高強度、牽引靈活的特點，又具有帶式運輸的連續、柔性的優點。

2.4 帶式輸送機的發展狀況

目前帶式輸送機已廣泛應用于國民經經濟各個部門，近年來在露天礦和地下礦的聯合運輸系統中帶式輸送機又成為重要的組成部分。主要有：鋼繩芯帶式輸送機、鋼繩牽引膠帶輸送機和排棄場的連續輸送設施等。

這些輸送機的特點是輸送能力大(可達30000t/h)，適用范圍廣(可運送礦石，煤炭，巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運人)，安全可靠，自動化程度高，設備維護檢修容易，爬坡能力大(可達16°)，經營費用低，由于縮短運輸距離可節省基建投資。

目前，帶式輸送機的發展趨勢是：大運輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機長度和水平轉彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。我國已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機的定型設計。鋼繩芯帶式輸送機的適用范圍：

（1）適用于環境溫度一般為°°C；在寒冷地區驅動站應有采暖設施；

（2）可做水平運輸，傾斜向上(16°)和向下()運輸，也可以轉彎運輸；運輸距離長，單機輸送可達15km；

（3）可露天鋪設，運輸線可設防護罩或設通廊；

（4）輸送帶伸長率為普通帶的1/5左右；其使用壽命比普通膠帶長；其成槽性好；運輸距離大。

2.5 帶式輸送機的工作原理

帶式輸送機又稱膠帶運輸機，其主要部件是輸送帶，亦稱為膠帶，輸送帶兼作牽引機構和承載機構。帶式輸送機組成及工作原理如圖2-1所示，它主要包括一下幾個部分：輸送帶(通常稱為膠帶)、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動裝置、清掃裝置和卸料裝置等。

圖2-1 帶式輸送機簡圖

1-張緊裝置 2-裝料裝置 3-犁形卸料器 4-槽形托輥

5-輸送帶 6-機架 7-動滾筒 8-卸料器

9-清掃裝置 10-平行托輥 11-空段清掃器 12-清掃器

輸送帶1繞經傳動滾筒2和機尾換向滾筒3形成一個無極的環形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。拉緊裝置5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(在此，即是傳動滾筒)卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。

普通型帶式輸送機的機身的上帶是用槽形托輥支撐，以增加物流斷面積，下帶為返回段(不承載的空帶)一般下托輥為平托輥。帶式輸送機可用于水平、傾斜和垂直運輸。對于普通型帶式輸送機傾斜向上運輸，其傾斜角不超過18°，向下運輸不超過15°。

輸送帶是帶式輸送機部件中最昂貴和最易磨損的部件。當輸送磨損性強的物料時，如鐵礦石等，輸送帶的耐久性要顯著降低。

提高傳動裝置的牽引力可以從以下三個方面考慮：

（1）增大拉緊力。增加初張力可使輸送帶在傳動滾筒分離點的張力增加，此法提高牽引力雖然是可行的。但因增大必須相應地增大輸送帶斷面，這樣導致傳動裝置的結構尺寸加大，是不經濟的。故設計時不宜采用。但在運轉中由于運輸帶伸長，張力減小，造成牽引力下降，可以利用拉緊裝置適當地增大初張力，從而增大，以提高牽引力。

（2）增加圍包角對需要牽引力較大的場合，可采用雙滾筒傳動，以增大圍包角。

（3）增大摩擦系數其具體措施可在傳動滾筒上覆蓋摩擦系數較大的襯墊，以增大摩擦系數。

通過對上述傳動原理的闡述可以看出，增大圍包角是增大牽引力的有效方法。故在傳動中擬采用這種方法。

2.6 帶式輸送機的結構和布置形式

2.6.1 帶式輸送機的結構

帶式輸送機主要由以下部件組成：頭架、驅動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護裝置等。

輸送帶是帶式輸送機的承載構件，帶上的物料隨輸送帶一起運行，物料根據需要可以在輸送機的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉的托棍支撐，運行阻力小。帶式輸送機可沿水平或傾斜線路布置。使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時，不同物料的最大運輸傾角是不同的，如下表2-1所示：

表2-1 不同物料的最大運角

 

物料種類	角度	物料種類	角度
煤塊	18°	篩分后的石灰石	12°
煤塊	20°	干沙	15°
篩分后的焦碳	17°	未篩分的石塊	18°
0—350mm礦石	16°	水泥	20°
0—200mm油田頁巖	22°	干松泥土	20°

由于帶式輸送機的結構特點決定了其具有優良性能，主要表現在：運輸能力大，且工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機的1/3到1/5；由于物料同輸送機一起移動，同刮板輸送機比較，物料破碎率??；帶式輸送機的單機運距可以很長，與刮板輸送機比較，在同樣運輸能力及運距條件下，其所需設備臺數少，轉載環節少，節省設備和人員，并且維護比較簡單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設備比較，初期投資高且不適應輸送有尖棱的物料。

輸送機年工作時間一般取4500-5500小時。當二班工作和輸送剝離物，且輸送環節較多，宜取下限；當三班工作和輸送環節少的礦石輸送，并有儲倉時，取上限為宜。

2.6.2 布置方式

電動機通過聯軸器、減速器帶動傳動滾筒轉動或其他驅動機構，借助于滾筒或其他驅動機構與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。帶式輸送機的驅動方式按驅動裝置可分為單點驅動方式和多點驅動方式兩種。

通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅動方式，即驅動裝置集中的安裝在輸送機長度的某一個位置處，一般放在機頭處。單點驅動方式按傳動滾筒的數目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅動。對每個滾筒的驅動又可分為單電動機驅動和多電動機驅動。因單點驅動方式最常用，凡是沒有指明是多點驅動方式的，即為單驅動方式，故一般對單點驅動方式，“單點”兩字省略。

單筒、單電動機驅動方式最簡單，在考慮驅動方式時應是首選方式。在大運量、長距離的鋼繩芯膠帶輸送機中往往采用多電動機驅動。帶式輸送機常見典型的布置方式如下表2-2所示：

表2-2 帶式輸送機典型布置方式