1、中国矿业大学成人教育学院 2009 届毕业设计（论文）1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；结构设计中国矿业大学成人教育学院 2009 届毕业设计（论文）2ABSTRACTWith the more and more application of belt conveyor in coal m
3、ine,wharf, power station and 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 construc
4、tion.This paper research on 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 m
5、aterials and peripheral force, 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 su
6、per-long distance, high angle 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
7、 better guarantee the balance 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, t
8、here are 2 backstops which 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 中国矿业大学成人
9、教育学院 2009 届毕业设计（论文）3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 243.2 带式输送机停车过程分析 273.3 输送机设计结论 274 输送机的电气控制部分 304.1 控制装置的特点 304.2 主要功能304.3 系统工作原理304.4 PLC 工作原理304.5 输送机电控程序314.6 输送机系统的保护344.7 超温自动洒水装置355 小结37致谢38参考文献39
10、中国矿业大学成人教育学院 2009 届毕业设计（论文）41 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
11、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
12、，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。中国矿业大学成人教育学院 2009 届毕业设计（论文）51.2 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：
13、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 0.1-0.3m/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。中国矿业大学成人教育学院 2009 届毕业设计（论文）62 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
14、数名称 参数值设计运输能力 Q 150t/h运输距离 L 500m提升高度 H 244m原煤松散密度 0.95t/m3煤的最大块度 max 200mm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。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
15、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，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。中国矿业大学成人教育学院 2009 届毕业设计（
16、论文）71）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= CKQ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/m 3C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= =0.735m85.09.24582）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：B2 2 max+200=2200+200=600mm实际确定带宽时 B=max1000 B1，B 2=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
17、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。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：中国矿业大学成人教育学院 2
18、009 届毕业设计（论文）8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GX2000 800mm =32kg/m2dq7+7mm d=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：RiLANDL.5.02210其中：L输送机长度，mD1、D 2、.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：L O=2*500+3.14*（1.25*1*2+1.25）+1.18*2+20=1045m推荐采用输送带长度为 1045
19、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：中国矿业大学成人教育学院 2009 届毕业设计（论文）9V2.1 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，
20、输送带的宽度和运行速度，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，延长带的中国矿业大学成人教育学院 2009 届毕业设计（论文）10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
21、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： =1.2mtl回程托辊间距为： =2.4m缓冲托辊间距为： =0.5mthl3）托辊直径和长度的确定托辊的直径和托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 =14tdtGgK回程托辊直径 =89mm =12
