1、矿用带式输送机结构设计及仿真 哈尔滨理工大学学士学位论文- I -矿用带式输送机结构设计及仿真摘要带式输送机是一种连续运输机械，也是一种通用机械。带式输送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。本次设计的矿用带式输送机主要用来承担煤矿井下巷道短距离的煤炭转运任务。设计过程严格遵循带式输送机的一般设计原则。首先对带式输送机作了简单的概述，接着分析了带式输送机的选型原则和计算方法，然后根据输送物料的特性和给定的工作条件确定了带式输送机的整机结构，并对驱动装置和工作部分的主要零部件进行选型计算和强度校核，确定了传动滚筒所需圆周驱动力及
2、皮带的张紧方式、张紧力大小等。普通型带式输送机由六个主要部件组成：驱动装置、工作部分、改向装置、机架、拉紧装置以及输送带。由于井下工作环境恶劣，设备运行工况复杂，所以在设计过程中需要考虑各种可能出现的因素，并计算最危险工况下运输机的各项参数，采取相应措施，为带式输送机正常可靠的运行提供有效保证。关键词 带式输送机；井下；主要部件；选型设计矿用带式输送机结构设计及仿真 哈尔滨理工大学学士学位论文- II -The design of the rubber belt conveyor used in coal mineAbstractRubber belt conveyor named belt
3、conveyor also named belt machine，is a continuous transportation machinery, and is also a kind of general machinery. Rubber belt conveyor are widely used in port, power plant, steel enterprise, cement, food and light industrial production line. Namely can transport disper- ses the shape material , al
4、so can carry as articles. The belt conveyor designed this time is mainly used for transporting the coal at a short distance in the coal mine roadway underground. The design process strictly follow the general des- ign principles of the belt conveyor. At first, it is a simple introduction about the b
5、elt conveyor. Next, it is an analysis of the belt conveyor selection principles an- d calculation methods. After that, according to the material features and working conditions given, the whole structure of the belt conveyor was determined. Then it is the calculation and strength checking about sele
6、cting driving device and the main components in the conveyor. The circumference driving force of the drive roller、the tensioning type and the amount of tensioning force were also deter- mined . The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit Work- ing part、Delivery End、Intermediate
7、 Structure、Loop Take-Up and Belt. As a result of underground working environment and the complexity of equipment operating conditions, it is necessary to consider every kind of possible workingconditions during its design and calculate the parameters in the most dangerous condition,take correspondin
8、g measures to provide an effective guarantee for the normal and reliable transport of the belt conveyor.Keywords Rubber belt conveyor belt；underground；main 矿用带式输送机结构设计及仿真 哈尔滨理工大学学士学位论文- III -components； lectotype design矿用带式输送机结构设计及仿真 哈尔滨理工大学学士学位论文- IV -目录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .51.1 课题背景 .51.1.1 国
9、外带式输送机技术的发展 .51.1.2 国内带式输送机技术的发展 .61.2 设计的目的及意义 .71.3 带式输送机的结构、组成、工作原理和主要特点 .71.3.1 带式输送机的结构和组成 .71.3.2 带式输送机的工作原理 .71.3.3 带式输送机的主要特点 .71.4 主要内容 .8第 2 章 带式输送机方案设计 .92.1 带式输送机的总体设计 .92.1.1 总体设计方案的确定 .92.1.2 设计中的关键问题及解决方法 .102.2 已知原始数据及工作条件 .102.3 输送带运行速度及其宽度的设计 .112.3.1 输送带运行速度的设计 .112.3.2 输送带宽度的设计 .
10、122.4 传动滚轮所需圆周驱动力的计算 .132.4.1 计算公式 .132.4.2 主要阻力计算 .132.4.3 附加阻力的计算 .142.4.4 主要特征阻力的计算 .152.4.5 附加特征阻力的计算 .152.4.6 倾斜阻力的计算 .162.4.7 传动滚筒最大扭矩的计算 .162.5 传动功率的计算 .162.5.1 传动滚筒轴功率的计算 .162.5.2 传动滚筒轴的设计与计算 .172.5.3 电动机功率的计算 .182.6 输送带张力的计算及拉紧装置拉紧力的计算 .192.6.1 输送带不打滑条件的校核 .192.6.2 输送带下垂度校核 .20矿用带式输送机结构设计及仿
11、真 哈尔滨理工大学学士学位论文- V -2.6.3 特性点张力计算 .202.6.4 拉紧装置拉紧力的计算 .212.7 本章小结 .22第 3 章 驱动装置的设计 .233.1 驱动装置的设计 .233.2 电动机的设计 .233.3 减速器的设计 .233.4 联轴器的设计 .233.5 本章小结 .24第 4 章 带式输送机结构设计 .254.1 输送带 .254.1.1 输送带基本知识 .254.1.2 输送带分类 .254.1.3 输送带的连接 .254.1.4 输送带的设计 .264.2 传动滚筒 .264.2.1 传动滚筒的作用与类型 .264.2.2 传动滚筒的结构 .274.
12、2.3 传动滚筒的设计 .274.3 改向滚筒 .274.4 托辊 .294.4.1 托辊的作用 .294.4.2 托辊的类型 .294.4.3 托辊的作用 .304.5 拉紧装置 .314.5.1 拉紧装置的作用 .314.5.2 拉紧装置布置时应遵循的原则 .314.5.3 拉紧装置的类型 .314.5.4 拉紧装置的设计 .344.6 受料装置 .344.7 清扫装置 .354.8 本章小结 .36结论 .37致谢 .38参考文献 .39附录 .40矿用带式输送机结构设计及仿真 哈尔滨理工大学学士学位论文- 6 -第 1 章 绪论1.1 课题背景带式输送机是一种应用摩擦力传动的原理，连续
13、传送物体的装置，它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。其输送线路一般是固定的，带式输送机可用于水平或倾斜运输，还可以根据各工业企业生产流程中的工艺要求与其它输送设备相配合，形成有节奏的流水作业运输线。其优点是输送能力大，效率高，运输距离长，结构简单，工作可靠，所以被广泛地应用于矿山、冶金、煤炭、港口、粮食等各个国民经济行业中。带式输送机的最新发展方向呈现长距离、大运量、高速度、集中控制等特点。与其他运输设备(如机车类)相比，不仅具有长距离、大运量、连续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续运输设备，特别是煤矿高
14、产高效现代化的大型矿井，带式输送机己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。1.1.1 国外带式输送机技术的发展国外带式输送机技术的发展很快，主要表现在两个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、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和装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速的大型带式输送机已成为主要的发展方向，其核心技术是开发应用了带式输送机动态分析和监控技术，提高了带式输送机运行性能和可靠性。目前，在国外煤矿井下使用的带式输送机其关键技术和装备有以下几个特点：（1）设备大型化。其主要技术参数和装备均向大
15、型化发展，以满足年产 300500 万吨以上高产高效集约化生产的需要。（2）应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软启动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。（3）采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已不受限制，并确保了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。如包含 CST 等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、矿用带式输送机结构设计及仿真 哈尔滨理工大学学士学位论文- 7 -
16、高效贮带装置、快速自移机尾等。1.1.2 国内带式输送机技术的发展从 20 世纪 80 年代起，我国煤矿用带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多，从定型的 SDJ, SSJ, STJ, DT 等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，但这一阶段的发展大都基于我国 70 年代前后引进带式输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。进入 90年代后，随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩皮带运输机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分
17、析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及 PLC 控制为核心的防爆电控装置。我国生产的皮带运输机与国外相比在技术性能上的差距有：（1）装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4250kW,国外产品可达到 4970kW,国产皮带运输机的装机功率约为国外产品的 30%40%，固定式带式输送机的装机功率相差更大。（2）运输能力 我国带式输送机最大运量为 3000t/h,国外已达5500t/h。（3）最大输送带宽度 我国带式输送机为 1400mm，国外最大为1830mm。（4）带速 由于受托辊转速的限制，我国带式输送机最大带速为4m/s,国外为 5m/s 以上。
18、（5） 工作面顺槽运输长度 我国为 3000m，国外为 7300m。（6）高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车张紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带不易跑偏，不会出现脱轨现象。（7）输送机品种 机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用；另外，我国煤矿地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（25）直至垂直提升等，应开发特殊型专用
19、带式输送机。显然，我国带式输送机的设计制造水平与国外还存在着很大的差距，这就需要我们的工程技术人员不断地努力研发，创新设计，积极汲取国外的先进制造技术，尽快缩小差距，使我国的国民经济得到更快的发展。矿用带式输送机结构设计及仿真 哈尔滨理工大学学士学位论文- 8 -1.2 设计的目的及意义随着经济的飞速发展，运输业的发展状况越来越成为制约经济发展的瓶颈，美国等其他一些发达国家，经济发达，这也在一定程度上得益于这些发达国家的运输业发展完善，在散装物料短距离运输，带式输送机的作用表现的越来越明显，带式输送机的传输效率高，而且噪声小，污染小，寿命长，成本相对小。带式输送机是一种以摩擦原理连续传动的运输
20、机械。可以将物料在一定的输送线上，运输距离小则几十米大则几十公里，而且它相比，汽车，火车，它的效率高，成本低，可连续作业。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在煤矿的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采煤场及选煤厂中，也广泛应用皮带运输机进行水平或倾斜运输煤炭。它运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，所以对它的设计具有十分重要的意义。1.3 带式输送机的结构、组成、工作原理和主要特点1.3.1 带式输送机的结构和组成带式输送
21、机主要由以下部件组成：驱动装置、清扫装置、传动滚筒、托辊、输送带、机架、拉紧装置、改向装置、给料装置等。输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在运输机的端部或中间进行卸载。机架上装有托辊组，包括承载托辊和回程托辊，用来支撑输送带及物料。1.3.2 带式输送机的工作原理输送带绕经传动滚筒和尾部的改向滚筒形成一个封闭的环形带。输送带的上下两部分都支撑在托辊上。电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动，借助于传动滚筒与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。拉紧装置提供输送带正常运行时所需的张紧力。物料在装料处装载，靠与输送带之间的摩擦力和输送带一起运动，并在输送带改向
22、处卸载。必要时，可利用专门的卸料装置在输送带中部的任意点进行卸载。从而形成一套连续运送物料的流水作业线。1.3.3 带式输送机的主要特点带式输送机具备优良的性能：首先是它运行可靠。在许多需要连续运行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送，以及港口内船舶装卸等均采用带式输送机。如在这些场合停机，其损矿用带式输送机结构设计及仿真 哈尔滨理工大学学士学位论文- 9 -失是巨大的。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。带式输送机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小(约为刮板输送机的 13-15)，而且对货载的磨损和破碎均小，生产率高。这些均有利于
23、降低生产成本。带式输送机的输送线路适应性强又灵活。线路长度根据需要而定短则几米，长可达 10km 以上。可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上空。根据工艺流程的要求，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受料也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料(如选煤厂煤仓下的输送机)或沿带式输送机长度方向上的任一点通过均匀给料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。带式输送机可以在贮煤场料堆下面的巷道里取料，需要时，还能把各堆不同的物料进行混合。物料可简单地从输送机头部卸出，也可通过犁式卸料器或移动卸料车在输送带长度方向的任一点卸料。带式输送机与其堆料机和
24、取料机相配合，已经成为大规模堆取块状物料(如煤、矿石等)的唯一有效的方法。在环保方面，带式输送机工作时噪声小，必要时，带式输送机可被封闭在机罩里，不致于飘散灰尘污染空气。若在转运站，灰尘可被密封在转运溜槽里，如与除尘器相连，粉尘还可收集起来。1.4 主要内容选择带式输送机作为本次毕业设计的选题，可以补充自己在运输机械这方面知识的欠缺，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，也为自己在今后的工作中打下一定的基础。通过这次毕业设计使我们在大学四年来所学的基本理论和专业知识得到了一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力得到了全面的训练。本次毕业设计的主要内容包括：带式输送机的工作原理，结构组成，布
25、置方式；带式输送机各部分的功能与作用，并对主要零部件进行了选型设计与计算，最终设计出一台小型煤炭带式输送机在煤矿井下进行短距离转运煤炭。矿用带式输送机结构设计及仿真 哈尔滨理工大学学士学位论文- 10 -第 2 章 带式输送机方案设计2.1 带式输送机的总体设计2.1.1 总体设计方案的确定由于生产系统的需要或建筑结构等种种原因，带式输送机有各种各样的布置方式。带式输送机最基本的布置形式见图 2-1 中的几种形式。图 2-1 皮带运输机的基本布置形式本次设计的带式输送机是煤炭从一台带式输送机转运到另外的运输机上，不承担长距离的运输工作，且不需要倾斜，所需功率较小。故选择水平布置方式就可以达到要求。而其他布置方式的运输机结构复杂，功率消耗大，不适合短距离转运。拟设计带式输送机结构示意图如图 2-2 所示。
