1、XXXX 大 学毕业设计说明书学 院： 机械工程学院 系( 专业 )： 机械设计制造及其自动化 题 目： 斗轮堆取料机皮带输送机设计 指导者： XXX 教授 (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2012 年 06 月 01 日河北工业大学 2012 届本科毕业论文目 录1 引言（或绪论）11.1 人造大理石生产线研究的历史和现状 11.2 人造大理石输送部分难点12 总体设计方案的制定22.1 大理石成产线布局图22.2 功能划分22.3 各部分功能分析 23 推杆设计 43.1 推杆实体结构图 43.2 推杆选型与设计 53.3 气动元件选型与设计 83.4 控
2、制系统选型与设计104 输送机设计114.1 带式输送机概述114.2 带宽和带速的确定134.3 圆周驱动力的计算 144.4 传动功率计算 174.5 输送带张力计算184.6 传动滚筒最大扭矩计算 194.7 绳芯输送带强度校核计算 194.8 驱动装置的选型与设计194.9 联轴器选型 214.10 带式输送机部件的选型与设计215 升降机设计255.1 升降机原理 255.2 剪叉式升降机机械结构选型与设计265.3 电动推杆的选型285.4 机械部分的选型与设计285.5 结果核算和受力校核30结论 31 参考文献32致谢33河北工业大学 2012 届本科毕业论文11 引言（或绪论
3、）随着国民经济的发展，需要对一些散料进行装卸，如热力发电厂需要把储料场的燃料煤取走，进行磨碎、喷烧；大型港口需要把运送来的某些散料，如矿石、煤炭等装船、卸船；斗轮挖掘机等采挖的矿物和废弃物要运到储存场或排到排土场等。运输机又称带式输送机,是一种连续运输机械,也是一种通用机械。皮带运输机被广泛应用在港口、电厂、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。即可以运送散状物料,也可以运送成件物品 ,堆取料机,堆料机,取料机,皮带机,发电等。在煤矿的开采过程中，带式输送机的作用至关重要，其性能的好坏直接影响到煤矿行业的发展和效益，因此研究带式输送机对煤矿行业和其他一些输送类的行业有着非常重要的意义。带式输
4、送机的工作环境一般情况下都比较恶劣，对带式输送机的性能要求也很高，在研究的同时，对其性能进行分析与提高也式目前输送行业中不可缺少的重要部分。在本次设计中的带式输送机采用了全封闭式结构，对带式输送机的工作环境恶劣的方面进行了一些改进。带式输送机制造以其优质、高效、工艺适应性广的技术特色，深受制造业的重视，在煤矿、工程运输等高技术领域及机械制造、煤矿开采、汽车制造等产业部门一直有着广泛的应用。近些年，带式输送机又在其他一些产业部门表现出具有巨大的潜力和广阔的市场应用前景。斗轮堆取料机的皮带输送机构包括臂架皮带机部分和尾车皮带机部分。带式输送机在当今社会应用日益广泛，当然一个产品也需要不断的研发和更
5、新，才能永保活力。堆取料机之所以工作效率高，是因为广泛使用了带式输送机。带式输送机是连续运输机械中效率最高，使用最普遍的一种机型，它既是承载构件，又是牵引构件，依靠输送带及滚筒之间的摩擦力平稳地进行驱动。悬臂式堆取料机的带式输送机应该能够正、反运行，并可满负荷启动。带式输送机的特点： 1 输送物料种类广泛。2 输送能力范围宽。3 输送线路的适应性强。4 灵活的装卸料。5 可靠性强。6 安全性高。7 费用低。河北工业大学 2012 届本科毕业论文211 本课题国内外研究现状和发展趋势1、 国外发展概况悬臂式斗轮堆取料机是由斗轮挖掘机演变而来的，是斗轮挖掘机发展过程中派生出来的一个分支。世界上研究
6、和开发斗轮挖掘机最早的国家是德国，其次是前苏联和前捷克斯洛伐克等。对于斗轮挖掘机的研究始于 19 世纪 30 年代，第一台斗轮挖掘机于 19 世纪 80 年代问世，真正投入实际应用是在 20 世纪初。世界上第一台投入实际采矿使用的斗轮挖掘机是 1916 年，在比特费尔德附近的德国贝格威茨褐煤露天矿进行上向开采和剥离，这是第一台在煤矿使用的轨道行走式斗轮堆取料机。1919 年生产出了第一台履带行走式斗轮挖掘机，它采用柴油发动机，该机只能挖取堆放的散料。这可以说是斗轮挖掘机发展过程中的一个里程碑，标志着斗轮挖掘机进入了实际应用阶段。这期间，研究人员解决了动力驱动、输送带、斗轮向带式输送机上输送物料
7、等关键问题，研制了轨道式行走机构和履带式行走机构。这些研究成果经不断完善，一直沿用至今，成为斗轮挖掘机不可缺少的组成部分。图1 普通型斗轮挖掘机20 世纪 50 年代是斗轮挖掘机的有一个新的发展阶段。到 20 世纪 70 年代，斗轮挖掘机的各组成部分结构形成的发展和改进已近成熟。日生产能力超过 20 万立方米的巨型斗轮挖掘机的问世，标志着斗轮挖掘机进入了现代斗轮挖掘机的发展时期。德国克虏伯公司于 1977 年研究开发的、迄今为止最大的 SchRs6300/(9-17).51 型斗轮挖掘机，目前仍工作在德国莱茵褐煤公司的露天矿上。世界上最大的斗轮堆取料机由奥地利的奥钢联公司制造，2002 年使用
8、在澳大利亚活勒塔港。河北工业大学 2012 届本科毕业论文3图 3 世界上最大的斗轮挖掘机2、 国内发展概况国内对斗轮挖掘机的研究起步较晚，1960 年，从国外引进的第一批斗轮挖掘机是我国对斗轮式机械的性用，研究和开发工作的开始。最早的斗轮堆取料机设计可以追溯到 1966 年。当时国内部分钢厂、码头急需使用此类设备。为满足当时的社会需要，开发了我国第一代的斗轮堆取料机，经过数十年的努力，我国已经生产了数以百计的斗轮堆取料机，堆取料能力在 3006000t/h 范围内，这标志着我国也具有制造大型散料输送机械的能力。进入 20 世纪 80 年代，随着电力工业和钢铁工业的发展，对斗轮堆取料机的生产能
9、力的要求也不断地增加， “七五”期间，国内从德国的 M.A.N 公司引进了一套生产能力为 6000t/h 的斗轮取料机成套设备，这是国内的、生产能力最大的机型。同时堆取料机在电力部门的使用数量有很大提高，并且在港口上的使用量剧增。宝钢的原料码头、秦皇岛港、连云港、北仑港、西基港、烟台港、天津港、大连港等相继一大批港口增设了散料码头，用于煤炭或矿石的转运。20 世纪 90 年代，国内斗轮堆取料机的事业向着数量更多、应用更广的方向发展。在钢铁企业、电力企业、各大港口几乎都可以看到斗轮堆取料机的应用。在港口，人们已经把斗轮堆取料机当做一种港口集机械。经过几十年的发展，我国的斗轮堆取料机研制水平取得了
10、较大提高，但同发达国家相比，仍存在明显差距，其控制技术仅限于基于可编程控制器（PLC ）为核心的单机控制，作业水平也仅限于单机手动方式。近几年里，国内斗轮堆取料机的发展相当迅速，研制水平也取得了较大的提高，国内在引进国外产品的基础上，能够生产带有半自动微机程控系统的机型。此外，在控制方面也在积极研究将新的故障诊断技术、控制技术、计算机通信和处理技术应用到斗轮堆取料机中。随着钢铁企业、港口、电厂的煤炭和矿石的料场不断增加，原材料、能源的发展也给其发展提供了良好的市场环境。市场的增加，激发了国内许多制造业企业对装备研发和创新的信心，提高了国内企业自主设计制造大型装备的能力，国内堆取料机的发展将向更
11、高一级的产品质量和设计水平迈进。河北工业大学 2012 届本科毕业论文43、 发展方向悬臂式斗轮堆取料机需要开展的研究工作：分析斗轮堆取料机变幅装置的结构形式并进行多刚体系统模型简化，建立运动学约束方程、驱动方程和动力学方程，进行运动学特性仿真软件和动力学特征仿真软件的开发等工作。对运动仿真在变幅装置运动瞬时应力场分析建模和计算中的应用进行研究；将运动仿真和有限元法相结合，研究变幅装置在不同工位的动态性能变化规律。在过去的 40 年，发达国家斗轮堆取料机技术的发展，极大地促进了散料输送工业的发展。 近年来，自动化和信息技术又推动了该产业的发展。其发展方向：理论生产率向大型化发展。各国都在使斗轮
12、堆取料机的生产系列化、基础部件通用化。系列化的好处之一是可保证某些零配件，如铲斗、履带板、驱动轮等通用化、标准化，使顾客更方便地在市场上买到现货。基础部件的通用化、模块化，促使设计组合化，加上 AutoCAD 的使用，缩短了设计周期，并提高设计质量，以适应市场快速反应机制的要求。自动化、半自动化。目前，国产斗轮堆取料机已逐步由手动过渡到半自动化，机、电、液的整体水平较往日有了很大的提高和进步。但要实现全自动化，由中央集控室集中控制，实施机上无人操作尚需进一步努力。采用现代设计方法和设计手段，优化结构组合，在保证生产能力的前提下，尽量减轻整机重量，提高设备的可靠程度。国外带式输送机技术的发展很快
13、，其主要表现在 2 个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的带式输送机已达到表 1 所示的主要技术指标，其关键技术与装备有以下几个特点：1、设备大型化。2、应用动态分析技术和机电一体化。3、输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。4、新型、高可靠性关键元部件技术。表 1 国外带式
14、输送机的主要技术指标Tab.1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas主参数 顺槽可伸缩带式输送机 大巷与斜井固定式强力带式输送机运距/m 60007500 6000带速/ 1.ms4.56 47, 最高达 10输送量/ th35005000 40005000河北工业大学 2012 届本科毕业论文5驱动功率/kW 15004000 35007000，最大达 15000我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功
15、率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以 PLC 为核心的可编程电控装置统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。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 2 所示表 2 国内带式输送机的主要技术指标Tab.2 The main technical parameters of the belt conveyer China主参数 顺槽可伸缩带式输送机 大巷与斜井固定式强
16、力带式输送机运距/m 20003000 3000带速/ 1.ms3.54 45, 最高达 8输送量/ th25003000 30004000驱动功率/kW 12002000 15003000，最大达 1000012 带式输送机的分类带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点。其简介如下： 80TDQXU型 固 定 式 带 式 输 送 机轻 型 固 定 式 带 式 输 送 机普 通 型 型 钢 绳
17、芯 带 式 输 送 机型 带 式 输 送 机管 形 带 式 输 送 机带 式 输 送 机 气 垫 带 式 输 送 机波 状 挡 边 带 式 输 送 机特 种 结 构 型 钢 绳 牵 引 带 式 输 送 机压 带 式 带 式 输 送 机其 他 类 型13 各类带式输送机的特点（1）QD80 轻型固定式带输送机 QD80 轻型固定式带输送机与 TD型相比，其带较薄、载荷也较轻，运距一般不超过 100m，电机容量不超过 22kw。河北工业大学 2012 届本科毕业论文6（2） 它属于高强度带式输送机，其输送带的带芯中有平行的细DX型 钢 绳 芯 带 式 输 送 机钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十
18、公里。（3）U 形带式输送机 它又称为槽形带式输送机，其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由 提高到 使输送带成 U 形。这样一来输送带与物料间产生挤压，导致物料04509对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达 25。（4）管形带式输送机 U 形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机，因为输送带被卷成一个圆管，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。（5）气垫式带输送机 其输送带不是运行在托辊上的，而是在空气膜(气垫)上运行，省去了托辊，用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊，运动部件的减少，总的等效质量减少，
19、阻力减小，效率提高，并且运行平稳，可提高带速。但一般其运送物料的块度不超过 300mm。增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外，也可以改变输送带本身，把输送带的运载面做成垂直边的，并且带有横隔板。一般把垂直侧挡边作成波状，故称为波状带式输送机，这种机型适用于大倾角，倾角在 30以上，最大可达 90。（6）压带式带输送机 它是用一条辅助带对物料施加压力。这种输送机的主要优点是：输送物料的最大倾角可达 90，运行速度可达 6m/s，输送能力不随倾角的变化而变化，可实现松散物料和有毒物料的密闭输送。其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。（7）钢绳牵引带式输送机 它是无际绳运输与
20、带式运输相结合的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。2 总体设计方案的制定2.1、悬臂式斗轮堆取料机带式输送机设计原则和设计主要内容带式输送机必须满足斗轮堆取料机的最大生产能力，首先按最大生产能力确定输送断面积和驱动功率。设计时，还要考虑能够承受短期尖峰产量的能力。设计内容包括：决定带速；决定带宽；计算带式输送机运输量；计算运行阻力；计算输送带张紧力；确定输送带张紧装置的伸缩距离。确定输送线路的原则：输送带数量和转折点的个数应尽量减至最少；避免使用短输送带；为了提高输送带的疲劳寿命，双滚筒尽量不用 S 形布置；张紧装置应布置在输送带张力最小处；当水平输送
21、机采用多电机分别启动时，张紧装置应放在先启动的 1 号滚筒张力小的一侧；输送机尽可能布置成线形。输送带的选择原则：最好采用钢绳芯输送带，而不采用织物芯输送带。这是因为钢绳芯输送带延伸率低，仅需较小的张紧距离，因而张紧滚筒位置可以改变较短距离。皮带应具有以下特性： (1) 耐磨耐冲击耐拉扯耐燃。(2) 宽度容许差 1%。(3) 传统皮带最大延伸不得超过 2%。河北工业大学 2012 届本科毕业论文7(4) 黑色防霉。22、悬臂式斗轮堆取料机带式输送机构的基本组成悬臂式输送机主要由带式输送机驱动装置，传输部分，清扫器，张紧装置和各种保护装置组成。带式输送机传输部分有输送带，槽型托辊架及托辊，改向滚
22、筒等组成。落料段设有缓冲托辊。悬臂带式输送机满足正，反转运行，并可满负荷启动。受料点设有倒料设施，带式输送机不撒料。输送带承料面和非承料面均设置清扫装置。为保证足够的张力，防止清扫器刮坏输送带，输送带必须粘接后，要保证自然跑偏量小于 50mm。因托辊上有物料，粘接头会促使输送带跑偏，所以要经常清扫。对转动不灵或位置不当的托辊应进行调整。不转动托辊应及时更换，采用合金橡胶清扫器。在斗轮堆取料机前部靠近斗轮处的改向滚筒在取料工作状态常常因撒料使部分物料落到回程输送带上使输送带损坏，降低了输送带的使用寿命。因此位置长度较短，避免物料落到回程输送带上比较困难，使输送带在较短的时间就损坏，为解决这一问题
23、可采用一种排渣滚筒来清除改向滚筒下的物料，以提高输送带的使用寿命。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可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑，以增加物流断面积，下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊。带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输。对于普通型带式输送机倾斜向上运输，其倾斜角不超过 18，向下运输不超过 15。输送
24、带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件。当输送磨损性强的物料时，如铁矿石等，输送带的耐久性要显著降低。提高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1S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，1S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。1S（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。0（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 是增大牵引力的有效方法。故在传动中拟采用这种方法。河北工业大学 2012 届本科毕业论文8带式输送机常见典型的布置方式如下图：初步决定悬臂式斗轮堆取料机臂架皮带输送机选型方式如下图：三 详细设计1. 已知原始数据及工作条件带式输送机的设计计算，应具有下列原始数据及工作条件的资料（1） 物料名称和平均最大输送能力。物料名称包括煤炭、矿石等。
