1、10 课题的主要内容本课题的主要内容是完成 21大倾角带式输送机的的设计。在设计中，根据生产现场的实际要求，确定带式输送机的型式，完成把各部件的选用设计以及必要部件的校核。最后，将它们转化成为能够指导制造、装配、安装、调试、使用和维护用的设计图纸及说明书等技术文件。主要原始资料见表 15表 15 山西省襄垣县辉坡煤矿主斜井带式输送机设计要求工作环境 井下输送量 Q200T货载 原煤物料密度 r1.01t/m 3物料块度 0250mm倾角 21输送长度 L600m带宽要求 B800mm注：该表由焦作市新立康输送机械有限公司提供由该表所提供的数据，决定采用深槽形带式输送机。深槽形带式输送机与其他输
2、送机相比，具有以下优点：（1）结构比其他大倾角输送机简单，用普通输送机的通用部件；（2）适宜于多点驱动，可用普通输送带。因此在倾角不太大时（18到 28之间） ，这种带式输送机成本低、使用方便。1 确定带宽带速2 带式输送机驱动功率计算2.1 驱动形式的确定电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置的位置可分成单点驱动方式和多点驱动方式两种。2通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度上的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚
3、筒驱动和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电机驱动和多电机驱动。单滚筒、单电机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应该是首选方式。对于长距离运输一般采用多点驱动方式。图 21 双滚筒驱动示意图根据现场要求，由于运距不太长（小于 1000m） ，因此初步选定采用单点驱动方式。由于是煤矿井下向上运输，为保证发生意外停机时，倾泻下来的物料不会堆积在输送带的驱动装置部分，必须要求驱动装置安装在机头部。另外由于本机要求运量不高，为节省投资，初选单电机驱动方式。但由于输送倾角较大，为保证必要的驱动力，初选双滚筒的驱动方式。因此在本设计中，初步选定在机头部采用双滚筒单点单电机驱动的方式。根据现场环境要求，输
4、送机的布置如图 21 所示。32.2 运行阻力与逐点张力计算法输送带的张力包括有拉紧装置所形成的初张力，克服各种阻力所需要的张力及由动载荷所产生的张力。2.2.1 输送带运行阻力运行阻力分为直线段、曲线段及其他附加阻力，现分别叙述：（1）直线段运行阻力如图 22 所示，运行阻力包括两部分，一部分是摩擦阻力；一部分是由下滑力(自重分力)引起的阻力。由摩擦力引起的阻力总是为正，但由下滑力引起的阻力在此段输送带向上运行时为正，向下为负。 图 2-2 运行阻力计算示意图承载段(或称为重段)运行阻力为4下 滑 力阻 力 系 数正 压 力 zF因为 cos)(0gLqtz正 压 力in下 滑 力所以 （2
5、-1）gLqLwqFztz si)(cos)( 00 式中 0,k/m;g,kg/m;tzq物 流 每 米 质 量输 送 带 每 米 质 量承 载 段 托 辊 组 每 米 转 动 部 分 质 量（2-2）tztGl,kg;,;,m.tztzGlL承 载 段 托 辊 组 转 动 部 分 质 量承 载 段 托 辊 组 间 距承 载 段 托 辊 组 运 行 阻 力 系 数输 送 带 沿 倾 角 方 向 上 的 长 度当承载段向上运行时，下滑力为正；向下运行时，下滑力为 负。同样，输送带回空段阻力为（2-3）gLqwqFktk sinco)(00 式中 ,k/m;tkq回 空 段 托 辊 组 每 米
6、转 动 部 分 质 量（2-4）tktGl,kg;,;,/m.tkkl回 空 段 托 辊 组 转 动 部 分 质 量回 空 段 托 辊 组 间 距回 空 段 托 辊 组 运 行 阻 力 系 数当承载段向上运行时，回空段是向下运行的。此时，回空段向下滑力为负；反之，回空段的下滑力为正。托辊阻力系数主要由实验来确定，查表 21 可得。工作条件 平行托辊 槽型托辊室内清洁、干燥、无磨损性尘土 0.018 0.02空气湿度、温度正常，有少量磨损性尘土 0.025 0.035室外工作，有大量磨损性尘土 0.035 0.04表 21 常用的托辊阻力系数近年来，对于托辊阻力进行了许多理论与试验的研究工作。研
7、究结果表明，托辊的运行阻力主要包括托辊的转动阻力及挤压阻力等。挤压阻力又包括物料碰击阻力，输送带反复弯曲阻力及压陷滚动阻力。托辊的转动阻力是由托辊轴承及其密封所产生的阻力，大小取决于托辊的结构。而挤压阻力则与输送带的张力的大小有关。实验表明，转动阻力与挤压阻力相比，挤压阻力要比转动阻力大的多，而在挤压阻力中，压陷滚动阻力占比重最大，物料碰击阻力与反复弯曲阻力随着输送带张力增大而降低。（2）曲线段运行阻力1.改向滚筒上的阻力这种阻力由轴承摩擦阻力以及牵引机构绕入与绕出滚筒时的僵性阻力组成。轴承摩擦阻力克服轴承支撑面上的摩擦折算到滚筒圆周的力为 （25）DdNFtt式中 , ,N正 压 力 在 不
8、 计 滚 筒 质 量 时 其 值 是 由 该 处 的 输 送 带 的 张 力 产 生 的 。在计算正压力时，可近似认为绕入和绕出滚筒时，输送带张力均为 S。 （26）2sinSN于是有 （27）siDdFtt式中 ,0.3,0.15;,cm;,.tdD改 向 滚 筒 与 输 送 带 间 的 摩 擦 系 数 滚 动 轴 承 取 滑 动 轴 承 取改 向 滚 筒 轴 承 的 直 径改 向 滚 筒 直 径僵性阻力在输送带绕入与绕出滚筒时所产生的僵性阻力为（28）SFt16式中,僵 性 系 数 对 于 输 送 带 2.13cm.输 送 带 厚 度于是，克服以上两种阻力所需要的圆周力为（29）SDdSF
9、tttt )2sin(10用 表示分力点张力系数，则FC（210）1F改向滚筒与输送带的分离点的张力是相遇点张力的 倍，即FC（211）SCF式中传动系数 见表 22F轴承类型 近 90围包角 近 180围包角滑动轴承 1.031.04 1.051.06滚动轴承 1.021.03 1.041.05表 22 分离点张力系数 表FC(3)其他阻力其他阻力包括受料区物料与输送带间的惯性阻力 、犁式卸料器摩擦阻力 和清扫器摩擦baFb力 等.这些阻力在长距离运输机的阻力计算中可忽略。本设计中运输距离 600m 属于长距离范围，故其他阻力不rF再考虑。2.2.2 逐点张力计算法在讨论输送带的各段阻力计算
10、方法后，需进一步确定输送带各点张力，输送带沿纵向长度方向上各点的张力是不同的，但不需要计算出各点的张力，只要计算一些特殊点的张力即可。最明显的是要找出最大与最小张力点，最小张力点必须要能保证输送带在两组托辊间的悬垂度不能太大，用最大张力点的张力来确定输送带的纵向拉伸强度。计算各点特殊点张力的方法叫做逐点计算法。如图 23 所示：7图 23 逐点张力计算法示意图（1）逐点计算法要点按输送带运行的方向定出一些特殊点，一般从主动滚筒的分离点开始，如图 23 中 1 点，即是传动滚筒与输送带的分离点，张力用 S 来表示，此时 。 1lS特殊点。特殊点是指各滚筒的分离点与相遇点，曲线段的进、出点，直线摩
11、擦驱动的相遇点与分离点，装载位置的起点与终点等。图 23 中的 1、2、3、4、5、6、7 点，在这儿是以滚筒的相遇点和分离点来取的，其中2 点处的滚筒，对输送带与滚筒的围包角较小，故可认为是一点，也就是说，在此，2 点处滚筒对输送带的运行阻力可不计。要注意到的是，各点的序号是按输送带的运行方向依次来定的，此顺序不能打乱。在上述的规定下，就有后点(从顺序上来讲)的张力，等于其前一点的张力加上此两点间运行阻力的代数和，表达即（212）11iiiFS式中 ;,;,1NSi输 送 带 的 张 力后 一 点 输 送 带 的 张 力可 以 是 正 也 可 以 是 负个 代 数 值 是要 注 意 的 是点
12、 间 的 运 行 阻 力, :,1i 11 ii FNF用式（212） ，可逐点写出各点的张力表达式8（213）76543212767 5431256 245 321342312 )()( FCFSCFSSSFlyll 由上式可知，最后可得到 间的关系式，且均为未知数，再有一个关系式才能求解。1y与按摩擦传动件找出 的关系，与因为 neSey)(1所以（214）)1(1maxneSyt 在具体计算中要求 yya式中 n摩擦力备用系数，一般 n=1.151.2；输送带与传动滚筒的摩擦系数，按表 23 选取；输送带与两个滚筒的围包角之和。接触面类型 光面、潮湿光面、干燥 胶面、潮湿 胶面、干燥橡胶
13、接触面 0.2 0.25 0.35 0.4塑料接触面 0.15 0.17 0.25 0.3表 23 摩擦系数 表联立式 213 与式 214，可求出 之值。同时可算出其他各点的张力，这些张力值可保证输送带工作1Sy与时不打滑。用承载段与回空处各最小的张力点，验算此处张力是否满足悬垂度条件，如果不满足，就要用悬垂度条件重新确定最小张力点处的张力。再依次计算其他各点张力后，再用摩擦条件来验算，直到、两条件均满足为止。当然应先找出最小张力点的位置，在计算中，因 F2-3段阻力在 较较大时很可能为负，此时最小张力点在 3点上，但若 角较小和 F2-3段阻力均为正时，显然，回空段的分离点的张力为最小张力
14、点。承载段的最小张力在4 点，如果回空段最小张力点在分离点，可用此点的摩擦条件先定分离点的张力，最后用悬垂度条件来验算；若回9空段的最小张力点在 3 点，则可用承载段的最小张力点 4 处的悬垂条件确定 4 点的张力，计算各点张力后，最后用摩擦条件来验算。（2）输送带的悬垂度条件为保证输送带运转平稳和物流的稳定，承载段与回空段输送带的悬垂度的最大值均为托辊组间距的千分之二十五。承载段满足最大允许悬垂度的最小张力为glqStzzmax20min8cos)(式中minax tmaxtz,;0.25lzt N 承 载 段 的 最 小 张 力输 送 带 最 大 允 许 悬 垂 度把 值代入上式，可求得:
15、tax（215）cos)(50mintzzglqS同理，可求得回空段输送带的最小张力为（216）s0intkkl式中 回空段两托辊间距，m 。tl2.3 运行阻力的计算由分离点起，依次将特殊点设为 1，2，3，一直到相遇点为 7 点，如图21 中所示。计算运行阻力时，首先，要初定输送带的种类和型号。在此，根据经验初定为钢丝绳芯输送带，选 ST1600 型的钢丝绳芯带。由于是大倾角运输，故选表面压花带。查运输机械设计选用手册（上） 表 17，可知：该型号的胶带纵向拉伸强度 ，输送带每xG=160N/m米质量 。0q=27Kg/m（1）承载段运行阻力的计算由式 21 承载段运行阻力为：z0tz0F
16、=(q+)Lcos+(q)Lsing物流每米质量：mvQ/k78.26.3.10由运输机械设计选用手册（上） 表 242，选用上托辊型号为 108，L315mm，轴承型号为 4G205。由运输机械设计选用手册（上） 表 270 查得单个上托辊转动部分质量 kgqtz53.故可算得承载段托辊每米质量为kg/m17.02.453lqtzt查表 21， ，代入 表达式得：z =0.zF zF(78+17)60.4cos21 .2 sin98129. N(2)回空段运行阻力的计算由式 23 得回空段运行阻力为：k0tk0F=(q+)Lcos-qing由运输机械设计选用手册（上） 表 250，选用下托辊型号为 108，L950mm，轴承型号为 4G205。由运输机械设计选用手册（上） 表 270 查得单个下托辊转动部分质量 kgqtk74.8故可算得回空段托辊每米质量为kg/m913.74.8lqtkt查表 21， ，代入 表达式得：z =0.35kF26712236712.913580.cos217580sin219.84.6. i.0.90.35cos219.854.9kNkFF 6kN(3)确定最小张力点由以上计算可知，因回空段运行阻力为负值，所以最小张力点是图中第三点。2.4 输运带上各点张力的计算
