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带式输送机毕业设计说明书01


华北科技学院毕业设计(论文)

摘 要
本次毕业设计是关于煤矿胶带输送机的总体设计及电动滚筒设计。在参考常规的上 运式固定带式输送机设计方法的基础上,首先对胶带输送机作了简单的概述;然后根据 设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行总体方案选型设计及数据计算;接着对 所选择的输送机各主要零部件进行了校核,对电动滚筒做了详细的结构设计及校核计 算。普

通型带式输送机由六个主要部件组成:传动装置,机尾和导回装置,中部机架, 拉紧装置以及胶带。最后简单的的提出了对带式输送机和电动滚筒的改进设计思想及方 法。目前,胶带输送机正朝着长距离,高速度,低摩擦的方向发展,近年来出现的气垫 式胶带输送机就是其中的一个。在胶带输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与 国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。 关键词:带式输送机;电动滚筒;选型设计;主要部件 关键词

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Abstract
The design is a graduation project about the belt conveyor used in coal mine and electric roller. In reference to the conventional fixed conveyor transported the basis of design. At first, it is introduction about the belt conveyor. Next ,Then calculated in accordance with design criteria and selection methods to set parameters in accordance with the requirements of the overall program design and data selection.Then, it is checking computations about main component parts, the electric roller made a detailed calculation of the structural design and verification. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. At last, it is explanation about the belt conveyor and electric roller the improvement of design thinking and methods. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of belt conveyor’s development. Air cushion belt conveyor is one of them. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor. Keyword: belt conveyor; electric roller; Lectotype Design;main parts

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摘 要........................................................................................................................................ i Abstract ..................................................................................................................................... ii 第 1 章 绪论 ............................................................................................................................ 1 第 2 章 带式输送机概述 ....................................................................................................... 2 2.1 带式输送机的应用 ................................................................................................... 2 2.2 带式输送机的分类 ................................................................................................... 2 2.3 带式输送机的发展状况........................................................................................... 2 2.4 带式输送机的工作原理........................................................................................... 3 2.5 带式输送机的结构和布置形式 .............................................................................. 5 2.5.1 带式输送机的结构 ........................................................................................ 5 2.5.2 布置方式 ......................................................................................................... 5 第 3 章 总体方案设计及计算 ............................................................................................... 7 3.1 带式输送机机型的选定........................................................................................... 7 3.2 输送带宽度计算 ....................................................................................................... 8 3.2.1 带宽的确定..................................................................................................... 8 3.2.2 输送带宽度的核算 ........................................................................................ 9 3.2.3 初选输送带..................................................................................................... 9 3.3 圆周驱动力 ............................................................................................................. 11 3.3.1 计算公式 ....................................................................................................... 11 3.3.2 主要阻力计算............................................................................................... 11 3.3.3 主要特种阻力计算 ...................................................................................... 13 3.3.4 附加特种阻力计算 ...................................................................................... 14 3.3.5 倾斜阻力计算............................................................................................... 15 3.4 传动功率计算 .......................................................................................................... 16 3.4.1 传动轴功率计算 .......................................................................................... 16 3.4.2 电动机功率计算 .......................................................................................... 16 3.5 输送带张力计算 ..................................................................................................... 16 3.5.1 输送带不打滑条件校核 .............................................................................. 17 3.5.2 胶带在允许最大下垂度时输送带张力 ..................................................... 18 -1-

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3.5.3 传动滚筒奔离点输送带张力...................................................................... 18 3.5.4 传动滚筒趋入点输送带张力...................................................................... 18 3.5.5 尾部滚筒胶带奔离点输送带张力 ............................................................. 18 3.5.6 尾部滚筒胶带趋入点输送带张力 ............................................................. 19 3.5.7 拉紧装置处趋入点输送带张力 ................................................................. 19 3.5.8 拉紧装置处奔离点输送带张力 ................................................................. 19 3.6 传动滚筒、改向滚筒合张力计算 ........................................................................ 19 3.6.1 改向滚筒合张力计算 .................................................................................. 19 3.6.2 传动滚筒合张力计算 .................................................................................. 20 3.7 传动滚筒最大扭矩计算......................................................................................... 20 3.8 拉紧力计算 ............................................................................................................. 20 3.9 输送带强度校核计算 ............................................................................................. 20 第 4 章 带式输送机部件的选用 ......................................................................................... 22 4.1 输送带...................................................................................................................... 22 4.1.1 输送带的分类............................................................................................... 22 4.1.2 输送带的连接............................................................................................... 22 4.2 传动滚筒.................................................................................................................. 22 4.2.1 传动滚筒的作用及类型 .............................................................................. 22 4.2.2 头部传动滚筒............................................................................................... 22 4.2.3 尾部改向滚筒............................................................................................... 24 4.3 传动型式与驱动装置 ............................................................................................. 24 4.4 托辊 .......................................................................................................................... 24 4.4.1 托辊的作用与类型 ....................................................................................... 24 4.4.2 托辊的选型................................................................................................... 25 4.4.3 托辊的校核................................................................................................... 25 4.5 制动装置.................................................................................................................. 27 4.5.1 制动装置的作用 ........................................................................................... 27 4.5.2 制动装置的种类 ........................................................................................... 27 4.5.3 制动装置的选型 .......................................................................................... 27 4.6 改向装置.................................................................................................................. 27 4.7 拉紧装置.................................................................................................................. 28 -2-

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4.8 机架与中间架 ......................................................................................................... 28 4.9 电气及安全保护装置 ............................................................................................. 30 4.10 导料槽..................................................................................................................... 31 4.11 清扫器.................................................................................................................... 31 第 5 章 电动滚筒结构设计 ................................................................................................. 32 5.1 电动滚筒概述 ......................................................................................................... 32 5.2 选型设计.................................................................................................................. 32 5.2.1 电动机的选用............................................................................................... 32 5.2.2 减速装置的结构特点及其选用 ................................................................. 33 5.3 主要零部件设计 ..................................................................................................... 36 5.3.1 滚筒体设计................................................................................................... 36 5.3.2 左右法兰轴的设计 ...................................................................................... 38 第 6 章 带式输送机和电动滚筒的改进设计思想及方法 ............................................... 43 6.1 固定带式输送机的改进设计 ................................................................................ 43 6.2 电动滚筒的改进设计 ............................................................................................. 44 结 论..................................................................................................................................... 47 参考文献 ................................................................................................................................ 48 致 谢..................................................................................................................................... 49 外文科技资料翻译................................................................................................................ 50
英文原文 .............................................................................................................................................. 50 中文译文 .............................................................................................................................................. 56

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第 1 章 绪论
带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它,可以将物料在一 定的输送线上,从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。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。带式输送机是连续运行的运输设 备,在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状 货物,如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。带式输送机是煤矿最理想的 高效连续运输设备,与其他运输设备相比,不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点, 而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井,带式输送机已成 为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。特别是近10年,长距离、大运量、 高速度的带式输送机的出现,使其在矿山建设的井下巷道、矿井地表运输系统及露天采 矿场、选矿厂中的应用又得到进一步推广。 本设计的胶带式输送机满足高产高效矿井的需要,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,采用高档可 编程序控制器 PLC,先进的程序软件与综合电源继电器控制技术以及数据采集、处理、 存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。具有以下优点:(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)费用低;(5)使用寿命长;(6) 灵活的装卸料,可以灵活实现一点或多点受料或卸料; (7)可靠性和安全性高。 原始参数: 1.运输物料:原煤 堆积密度: ρ=0.85 t/m3 动堆积角:α=20°; 2.运输能力: Q=110t/h; 3.胶带几何特征: 水平长度 L=200m,倾角δ=8°; 4.水平运输距离:L=200m; 5.胶带运行速度:V=1.25 m/s;

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第 2 章 带式输送机概述
2.1 带式输送机的应用
带式输送机是连续运输机的一种,连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要 类型之一,其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流,靠连续物料流的整体 运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中,连续运输 机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。 连续运输机可分为: (1)具有挠性牵引物件的输送机,如带式输送机、板式输送机、刮板输送机、斗 式输送机、自动扶梯及架空索道等; (2)不具有挠性牵引物件的输送机,如螺旋输送机、振动输送机等; (3)管道输送机(流体输送),如气力输送装置和液力输送管道。 其中带式输送机是连续运输机中是使用最广泛的, 带式输送机运行可靠, 输送量大, 输送距离长,维护简便,适应于冶金煤炭,机械电力,轻工,建材,粮食等各个部门。

2.2 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:
? ?TDΙΙ型固定式带式输送机 ? ? ?普通型 ?QD80轻型固定式带式输送机 ? ? ? DX 型钢绳芯带式输送机 ? ?U 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 ? ?

2.3 带式输送机的发展状况
目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联

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合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。主要有:钢绳芯带式输送机、钢绳牵 引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。 这些输送机的特点是输送能力大(可达 30000t/h), 适用范围广(可运送矿石, 煤炭, 岩石和各种粉状物料,特定条件下也可以运人),安全可靠,自动化程度高,设备维护 检修容易,爬坡能力大(可达 16°),经营费用低,由于缩短运输距离可节省基建投资。 目前,带式输送机的发展趋势是:大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和 水平转弯,合理使用胶带张力,降低物料输送能耗,清理胶带的最佳方法等。我国已于 1978 年完成了钢绳芯带式输送机的定型设计。钢绳芯带式输送机的适用范围: (1)适用于环境温度一般为 ?40 ° ~ 40 °C;在寒冷地区驱动站应有采暖设施; (2)可做水平运输,倾斜向上(16°)和向下( 100 ~ 120 )运输,也可以转弯运输; 运输距离长,单机输送可达 15km; (3)可露天铺设,运输线可设防护罩或设通廊; (4)输送带伸长率为普通带的 1/5 左右;其使用寿命比普通胶带长;其成槽性好; 运输距离大。

2.4 带式输送机的工作原理
带式输送机又称胶带运输机,其主要部件是输送带,亦称为胶带,输送带兼作牵引 机构和承载机构。 带式输送机组成及工作原理如图 2-1 所示, 它主要包括一下几个部分: 输送带(通常称为胶带)、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装 置等。 输送带 6 绕经传动滚筒 4 和机尾改向滚筒 10 形成一个无极的环形带。输送带的上、 下两部分都支承在托辊上。拉紧装置 11 给输送带以正常运转所需要的拉紧力。工作时, 传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到输送带上, 形成连续运动的物流,在卸载点卸载。一般物料是装载到上带(承载段)的上面,在机头 滚筒(在此,即是传动滚筒)卸载,利用专门的卸载装置也可在中间卸载。 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°。

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图 2-1 带式输送机简图 1.头部漏斗 2.机架 3. 头部清扫器 4. 传动滚筒 5. 安全保护装置 6. 输送带

7.承载托辊 8.缓冲托辊 9.导料槽 10. 改向滚筒 11. 螺旋拉紧装置 12 尾架 13.空段清扫器 14. 回程托辊 18. 制动器 15. 中间架 19. 减速器 16. 电动机 20. 联轴器 17. 液力偶合器

输送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 S1 增加,此法 提高牵引力虽然是可行的。但因增大 S1 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,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 S1 ,以提高牵 引力。 (2)增加围包角 θ0 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。 (3)增大摩擦系数 ?0 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 α 是增大牵引力的有效方法。故 在传动中拟采用这种方法。

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2.5 带式输送机的结构和布置形式
2.5.1 带式输送机的结构 带式输送机主要由以下部件组成:头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间 架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、安全保护装置等。 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 以在输送机的端部和中间部位卸下。输送带用旋转的托棍支撑,运行阻力小。带式输送 机可沿水平或倾斜线路布置。使用光面输送带沿倾斜线路布置时,不同物料的最大运输 倾角是不同的,如下表 2-1 所示:
表 2-1 不同物料的最大运角 物料种类 煤块 煤块 筛分后的焦碳 0—350mm 矿石 0—200mm 油田页岩 角度 18° 20° 17° 16° 22° 物料种类 筛分后的石灰石 干沙 未筛分的石块 水泥 干松泥土 角度 12° 15° 18° 20° 20°

由于带式输送机的结构特点决定了其具有优良性能,主要表现在:运输能力大,且 工作阻力小,耗电量低,约为刮板输送机的 1/3 到 1/5;由于物料同输送机一起移动, 同刮板输送机比较,物料破碎率小;带式输送机的单机运距可以很长,与刮板输送机比 较,在同样运输能力及运距条件下,其所需设备台数少,转载环节少,节省设备和人员, 并且维护比较简单。由于输送带成本高且易损坏,故与其它设备比较,初期投资高且不 适应输送有尖棱的物料。 输送机年工作时间一般取 4500-5500 小时。当二班工作和输送剥离物,且输送环节 较多,宜取下限;当三班工作和输送环节少的矿石输送,并有储仓时,取上限为宜。 2.5.2 布置方式 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。 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 -5-

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筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱 动方式最常用,凡是没有指明是多点驱动方式的,即为单驱动方式,故一般对单点驱动 方式, “单点”两字省略。 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。带式输送机常见典型的布置方式如 下表 2-2 所示:

R1 R2

R2

R1

表 2-2 带式输送机典型布置方式

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第 3 章 总体方案设计及计算
3.1 带式输送机机型的选定
(1) QD80 轻型固定式带输送机 QD80 轻型固定式带输送机与 TDⅡ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。 (2)DX型钢绳芯带式输送机
它属于高强度带式输送机, 其输送带的带芯中有平

行的细钢绳,一台运输机运距可达几公里到几十公里。 (3) 形带式输送机 U 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 300 ~ 450 提高到 900 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,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。 DTⅡ型固定式带式输送机是通用型系列产品,可广泛用于冶金、煤炭、交通、电力、 建材、化工、轻工、粮食、和机械等行业。输送堆积密度为 500~2500kg/m?的各种散状 物料和成件物品,适用环境温度为-20~40℃。

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故在此处选择 DTⅡ型固定式带式输送机作为设计机型。

3.2 输送带宽度计算
3.2.1 带宽的确定 按给定的工作条件,取原煤的堆积角为 20°。 带式输送机的最大运输能力计算公式为
Q = 3.6 Sυkρ

(3.2-1)

式中

Q ——输送量( t / h) ;

v ——带速( m / s ) ;

ρ ——物料堆积密度( kg / mm 3 ) ;
S ——在运行的输送带上物料的最大堆积面积( m 2 ); k ——输送机的倾斜系数,输送机的工作倾角δ=8°,由下表得 k=0.97。
表 3-1 倾斜系数 k 选用表 倾角 2 (°) k 1.00 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 0.85 0.81 4 6 8 10 12 14 16 18 20

输送带必须具有的截面积
S= Q 110 = = 0.0296 m 2 3.6υ k ρ 3.6 × 1.25 × 0.97 × 850

图 3-1 槽形托辊的带上物料堆积截面

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华北科技学院毕业设计(论文) 表 3-2 槽形托辊物料断面面积 A 带宽 B=500mm 槽 角λ 动堆积 角ρ 20° 30° 35° 40° 45° 0.0222 0.0236 0.0247 0.0256 动堆积 角ρ 30° 0.0266 0.0278 0.0287 0.0293 带宽 B=650mm 动堆积 角ρ 20° 0.0406 0.0433 0.0453 0.0469 动堆积 角ρ 30° 0.0484 0.0507 0.0523 0.0534 带宽 B=800mm 动堆积 角ρ 20° 0.0638 0.0678 0.0710 0.0736 动堆积 角ρ 30° 0.0763 0.0798 0.0822 0.0840 带宽 B=1000mm 动堆积 角ρ 20° 0.1040 0.1110 0.1160 0.1200 动堆积 角ρ 30° 0.1240 0.1290 0.1340 0.1360

查表 3-2, 输送机的承载托辊槽角 35°,物料的堆积角为 20°时,带宽 B ≥ 650 mm 的输送带上允许物料堆积的横断面积都大于计算所需要的堆积横断面积,据此初选宽度 为 650mm 或 800mm 的输送带。 3.2.2 输送带宽度的核算 输送大块散状物料的输送机,需要按(3.2-2)式核算,再查表 2-3
B ≥ 2α + 200

(3.2-2)

式中 α ——最大粒度,mm。
表 3-3 不同带宽推荐的输送物料的最大粒度 mm 带宽 B 粒度 未筛分 500 150 650 200 800 300 1000 400 1200 500 1400 600

计算: B ≥ 2 × 300 + 200 = 800 mm 故,输送带宽为 800mm 满足输送要求。
3.2.3 初选输送带

输送带的品种规格符合《GB/T 4490—1994 运输带尺寸》《GB/T 7984—2001 输送 、 带具有橡胶或塑料覆盖层的普通用途织物芯输送带》和《GB/T9770—2001 普通用途钢 丝绳芯输送带》的规定,见下表

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华北科技学院毕业设计(论文) 表 3-4 输送带宽度/mm 抗拉体强度/ 种类 (N/mm*层) 帆布带 CC-56 NN-100 NN-150 尼龙带 NN-200 NN-250 NN-300 EP-100 聚酯带 EP-200 EP-300 St630 St800 St1000 St1250 St1600 钢绳芯带 St2000 St2500 St3150 St4000 St4500 St5000 400 √ √ 500 √ √ √ 650 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 800 0 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 0 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 0 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 0 0 0 0 100 120 140 160 180 200 220

综合该机各类特性参数和技术特性,考虑到输送量较小,运输距离较长,带宽为 800mm,且为固定用输送机,为此可以初选输送带如下: 尼龙带 胶带型号:NN100,σ=100 N/m 初选层数 Z=4 覆盖胶厚度=4.5+1.5 mm 胶带总厚度=8.8 mm

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3.3 圆周驱动力
3.3.1 计算公式 (1)所有长度(包括 L〈80m〉 ) 传动滚筒上所需圆周驱动力 FU 为输送机所有阻力之和,可用式(3.3-1)计算:
FU = FH + FN + FS 1 + FS 2 + F st

(3.3-1)

式中

FH ——主要阻力,N; FN ——附加阻力,N; FS 1 ——特种主要阻力,N; FS 2 ——特种附加阻力,N; F ——倾斜阻力,N。 st

(2) L ≥ 80m 对机长大于 80m 的带式输送机,附加阻力 FN 明显的小于主要阻力,可用简便的方 式进行计算, 不会出现严重错误。 为此引入系数 C 作简化计算, 则公式变为下面的形式:
FU = CFH + FS 1 + FS 2 + F st

(3.3-2)

式中

C ——与输送机长度有关的系数,在机长大于 80m 时,可从表查取。
C 查〈 〈DTⅡ(A)型带式输送机设计手册〉 〉表 3-5 既本说明书表 3-5
表 3-5 系数 C L C L C 80 1.92 700 1.14 100 1.78 800 1.12 150 1.58 900 1.10 200 1.45 1000 1.09 300 1.31 1500 1.06 400 1.25 2000 1.05 500 1.20 2500 1.04 600 1.17 5000 1.03

3.3.2 主要阻力计算

输送机的主要阻力 FH 是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托辊旋转所产生 阻力的总和。可用式(3.3-3)计算:

- 11 -

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FH = FHO + FHU FHO = fLg[qRO + (qB + qG ) cos δ ]

(3.3-3) (3.3-4) (3.3-5)

FHU = fLg ( qRU + qB cos δ )
式中
FHO ——承载段主要阻力,N; FHU ——回程段主要阻力,N;

f ——模拟摩擦系数,根据工作条件及制造安装水平决定,一般可按表查取;
L ——输送机长度(头尾滚筒中心距) ,m; g ——重力加速度,g=9.81 m / s 2 = 9.81N/kg;

初步选定托辊为 DTⅡ6204/C4,查表 27,上托辊间距 a0 =1.2m,下托辊间距 au =3m, 上托辊槽角 35°,下托辊槽角 0°。
qRO ——承载分支托辊组每米长度旋转部分重量,kg/m,用式(3.3-6)计算

qRO =

G1 a0

(3.3-6)

其中 G1 ——承载分支每组托辊旋转部分重量,kg;
a0 ——承载分支托辊间距,m;

托辊已经选好,知 G1 = 10.38 kg 计算: qRO =
G1 10.38 = =8.650 kg/m a0 1 .2

qRU ——回程分支托辊组每米长度旋转部分质量,kg/m,用式(3.3-7)计算: qRU = G2 aU

(3.3-7)

其中 G2 ——回程分支每组托辊旋转部分质量, G 2 = 8.74 kg;
aU ——回程分支托辊间距,m;

计算: qRU =

G2 8.74 = =2.913 kg/m aU 3

- 12 -

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qG ——每米长度输送物料质量, qG =

Im

υ

=

Q 110 = = 24.45 kg/m 3.6υ 3.6 × 1.25

qB ——每米长度输送带质量, qB =8.736 kg/m

则:
FHO = 0.022×200×9.81×[8.65+(8.736+24.45)×cos8°]=1791.87 N FHU = 0.022×200×9.81×[8.65+8.736×cos8°]=499.45 N FH = FHO + FHU =1791.87+501.6=2291.32 N
f 运行阻力系数f值应根据表3-6选取。取 f =0.022。
表3-6 模拟阻力系数f 输送机工况 工作条件和设备质量良好,带速低,物料内摩擦较小 按标准设计,制造,调整好,物料内摩擦系数中等 工作条件恶劣、多尘低温、湿度大,设备质量较差,托辊 成槽角大于35°

f
0.02 0.022 0.023~0.045

3.3.3 主要特种阻力计算

主要特种阻力 FS 1 包括托辊前倾的摩擦阻力 Fε 和被输送物料与导料槽拦板间的摩擦 阻力 Fgl 两部分,按式(3.3-8)计算:
Fs1 = F ε + Fgl

(3.3-8)

(1)托辊前倾的摩擦阻力 F ε = F ε 1 + F ε 2 1)上托辊前倾阻力 Fε 1
Fε 1 = Cε ?0 Lε (qB + qG ) g cos δ sin ε 1

(3.3-9)

2)下托辊前倾阻力 Fε 2
Fε 2 = ?0 Lε qB g cos λ cos δ sin ε 2

(3.3-10)

式中

Cε ——槽形系数,取 0.43; Lε ——装前倾托辊设备长,约为 Lε = L = 201.97m; cos80

- 13 -

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?0 ——摩擦系数,取 0.35;

ε 1 , ε 2 ——托辊前倾角, 35°槽形托辊的侧辊朝运行方向前倾 1.5°,使输送
带的对中性好不易跑偏, ε 1 =1.5°, ε 2 =0°;

λ ——托辊槽角, λ = 00 ;
由(3.3-8)和(3.3-9)计算得: Fε 1 = 0.43 × 0.35 × 9.81 × 201.97 × (24.45+8.736) × cos 8o × sin1.5o = 293.94 N Fε 2 = 0.35 × 201.97 × 8.736 × 9.81 × cos 8o × sin 0o = 0 故 Fε = F ε 1 + F ε 2 = 293.94 N (2)被输送物料与导料槽拦板间的摩擦阻力 Fgl
Fgl =

? I ρ gl
2 2 v

v 2 b1 2

0.6 × 0.042 × 0.85 × 1000 × 9.81× 3 = = 62.73 N 1.252 × 0.4952
2

式中

? ——物料与导料板之间的摩擦系数, ? = 0.6 ;
2

Iv ——物料流量, Iv =

Q 110 = = 0.04 m3 s ; 3600 ρ 3600 × 0.85

l ——导料板长度, l = 3.0 m ; b1 ——导料板内部宽度, b1 = 0.495 m 。

则特种主要阻力:
Fs1 = F ε + Fgl = 293.94 + 62.73 = 296.67 N 3.3.4 附加特种阻力计算

附加特种阻力 FS 2 包括输送带清扫器摩擦阻力 Fr 和卸料器摩擦阻力 Fa 等部分,按下 式计算:
FS 2 = Fr + Fa Fr = (nt At + nw Aw ) ? P ? ?3 Fa = B ? k2

(3.3-11) (3.3-12) (3.3-13)

式中

nt ——头部清扫器个数;

- 14 -

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nw ——空段清扫器个数; At ——一个头部清扫器和输送带接触面积, m 2 ,见表 3-7;
Aw ——一个空段清扫器和输送带接触面积, m 2 ,见表 3-7;
P ——清扫器和输送带间的压力,N/ m 2 ,一般取为 3 × 104 ~ 10 ×10 4 N/ m 2 ;

?3 ——清扫器和输送带间的摩擦系数,一般取为 0.5 ~ 0.7 ;
k2 ——刮板系数,一般取为 1500 N/m。
表 3-7 导料槽栏板内宽、刮板与输送带接触面积 带宽 B/mm 导料栏板内宽 刮板与输送带接触面积 A/m 2 头部清扫器 0.005 0.007 0.008 0.01 0.012 0.014 空段清扫器 0.008 0.01 0.012 0.015 0.018 0.021

b1 /m
500 650 800 1000 1200 1400 0.315 0.400 0.495 0.610 0.730 0.850

查表 3-7 得: At =0.008m 2 , Aw =0.012m 2 取 p =7 ×10 4 N/m 2 ,取 ?3 =0.6。拟设计的 总图中有一个头部清扫器和两个空段清扫器。将数据带入式(3.3-12) ,得
Fr =(1×0.008+2×0.012)×7 ×10 4 ×0.6=1344 N

因不设置卸料器,则 Fa =0 。 由式(3.3-11) 则 FS 2 =1344 N
3.3.5 倾斜阻力计算

倾斜阻力按下式计算:
F = qG ? g ? H st

(3.3-14)

式中

H——净提升高度,H=L×tgβ=28.108m
F = qG ? g ? H =24.45×9.81×28.108=6741.87 N st

- 15 -

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由式(3.3-2) FU = CFH + FS 1 + FS 2 + F st FU =1.45×2291.32+356.67+1344+6741.87=11764.954 N

3.4 传动功率计算
3.4.1 传动轴功率计算 传动滚筒轴功率( PA )按式(3.4-1)计算:
PA = 3.4.2 电动机功率计算 FU ?υ 1000

(3.4-1)

电动机功率 PM ,按式(3.4-2)计算:
PM = PA
2

η η η 'η "
1

(3.4-2)

式中

η ——传动效率,一般在 0.85~0.95 之间选取; η1 ——联轴器效率, 每个机械式联轴器效率: 1 =0.98, η 液力耦合器器: 1 =0.96; η η2 ——减速器传动效率,按每级齿轮传动效率.为 0.98 计算;
二级减速机: η2 =0.98×0.98=0.96;

η ' ——电压降系数,一般取 0.90~0.95; η " ——多电机功率不平衡系数,一般取η " = 0.90 ~0.95,单驱动时,η " = 1 。
根据计算出的 PM 值,查电动机型谱,按就大不就小原则选定电动机功率。 由式(3.4-1) PA =

11764.954 ×1.25 =14.71 kW 1000
14.71 =17.31 kW 0.98 × (0.98 × 0.98) × 0.95 × 0.95

由式(3.4-2) PM =

刚实选电动机功率 N=18.5 kW,型号为 YGY180M-4, ,数量 1 台。

3.5 输送带张力计算
输送带张力在整个长度上是变化的,影响因素很多,为保证输送机上午正常运行, 输送带张力必须满足以下两个条件: (1)在任何负载情况下,作用在输送带上的张力应使得全部传动滚筒上的圆周力是 - 16 -

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通过摩擦传递到输送带上,而输送带与滚筒间应保证不打滑; (2)作用在输送带上的张力应足够大,使输送带在两组托辊间的垂度小于一定值。 输送带张力分布点图如 3-2 所示:

图 3-2 张力分布点图

3.5.1 输送带不打滑条件校核 圆周驱动力 FU 通过摩擦传递到输送带上(见图 3-3)

图 3-3 作用于输送带的张力

如图3-2所示,输送带在传动滚简松边的最小张力应满足式(3.4-3)的要求。 S L min ≥ CFU max (3.4-2)

传动滚筒传递的最大圆周力 FU max = K a FU 。动载荷系数 K a = 1.2 ~1.7;对惯性小、 起制动平稳的输送机可取较小值;否则,就应取较大值。取 K a = 1.5

? ——传动滚筒与输送带间的摩擦系数,见表3-8
表 3-8 传动滚筒与输送带间的摩擦系数 ? 工作条件 光面滚筒 清洁干燥 环境潮湿 潮湿粘污 0.25~0.03 0.10~0.15 0.05

?
胶面滚筒 0.40 0.25~0.35 0.20

取 K A =1.5,由式

FU max =1.5×11764.954=17647.43 N - 17 -

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对常用 C=

1 =0.42 e ?1
??

该设计取 ? =0.05; ? =200 o 。 S L min ≥ CFU max =0.42 × 17467.43=7336.32 N
3.5.2 胶带在允许最大下垂度时输送带张力

为了限制输送带在两组托辊间的下垂度,作用在输送带上任意一点的最小张力 Fmin ,需按式(3.5-1)和(3.5-2)进行验算。 重载段分支
FZ min ≥ a0 (qB + qG ) g ?h? 8? ? ? a ? max

(3.5-1)

空载段分支

FK min ≥

a0 ? qB ? g ?h? 8? ? ? a ?max

(3.5-2)

式中

?h? ? ? ——允许最大垂度,一般 ≤ 0.01; ? a ?max
a0 ——重载段上托辊间距(最小张力处) ; au ——空载段下托辊间距(最小张力处) 。

?h? 取 ? ? =0.01 ? a ?max
FZ min ≥ FK min

由式(2.5-2)得:

1.2 × 8.736 + 24.45) × 9.81 ( =4883.32 N 8 × 0.01 3 × 8.736 × 9.81 ≥ = 3213.76 N 8 × 0.01
S 2 = SL min = 7336.32 N

3.5.3 传动滚筒奔离点输送带张力

3.5.4 传动滚筒趋入点输送带张力 S 1 = S 2 + Fu = 7336.32 + 11764.954 = 19101.274 N 3.5.5 尾部滚筒胶带奔离点输送带张力

S 4 = S 1 ? FHO ? FbA ? ( Ff + Ft ) ? F ε 1 ? Fg1 ? Fa ? Fst ? HgqB

(3.5-3)

- 18 -

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式中

FbA ——给料点物料附加阻力, FbA = Iv ρ v = 0.04 × 850 × 1.25 = 42.5 N;

Ff + Ft ——其它附加阻力之和, Ff + Ft ≈ 200 N。 由公式(3.5-3)得 S 4 = 19101.274 ? 1791.87 ? 42.5 ? 200 ? 293.94 ? 62.73 ? 0
?6741.87 ? 28.108 × 9.81× 8.736 = 7559.5 N

因 S 4 > FZ min = 4883.32 N,满足重载段胶带垂度要求。
3.5.6 尾部滚筒胶带趋入点输送带张力

S3 = 式中

S 4 7559.5 = = 7268.75 N kg 1.040

kg ——胶带绕过滚筒时的阻力系数, kg = 1.040 。

因 S 3 > FK min = 3213.76 N,满足空载段胶带垂度要求。
3.5.7 拉紧装置处趋入点输送带张力

S 5 = S 3 ? fg ( L ? L 0 )( qB + qRU ) + qB gH ′
式中 L 0 ——拉紧装置距头部距离, L 0 = 200 m;
H ′ ——拉紧装置距尾部高度, H ′ = 0 m。

(3.5-4)



S 5 = 7268.75 ? 0.022 × 9.81( 200 ? 200 )( 8.736 + 2.92 ) + 8.736 × 9.81× 0
= 7268.75 N

因 S 5 > FK min = 3213.76 N,满足空载段胶带垂度要求。
3.5.8 拉紧装置处奔离点输送带张力

S 6 = kg S 5 = 1.04 × 7268.75 = 7559.5 N

因 S 6 > FZ min = 4883.32 N,满足重载段胶带垂度要求。

3.6 传动滚筒、改向滚筒合张力计算
3.6.1 改向滚筒合张力计算

根据计算出的各特性点张力,计算各滚筒合张力。 尾部 180 o 改向滚筒的合张力: - 19 -

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FW = S3 + S 4 = 7268.75 + 7559.5 = 14828.25 N = 14.83 kN
3.6.2 传动滚筒合张力计算

根据各特性点的张力计算传动滚筒的合张力: 头部传动滚筒合张力: Ft = FU max + 2 S 2 = 17647.43 + 2 × 7336.32 = 32320.07 N = 32.32 kN

3.7 传动滚筒最大扭矩计算
单驱动时,传动滚筒的最大扭矩 M max 按式(3.7-1)计算:
M max = FU ? D 2000

(3.7-1)

式中

D——传动滚筒的直径,mm。 初选传动滚筒直径为 500mm,则传动滚筒的最大扭矩为:

M max =

11764.954 × 500 = 2941.24 N·m = 2.94 kN·m 2000

3.8 拉紧力计算
拉紧装置拉紧力 F0 按式(3.8-1)计算
F0 = Si + Si +1

(3.8-1)

式中

Si ——拉紧滚筒趋入点张力,N; Si +1 ——拉紧滚筒奔离点张力,N。

由式(3.8-1)得:
F0 = S5 + S6 = 7268.75 + 7559.5 = 14828.25 N = 14.54 kN

3.9 输送带强度校核计算
计算胶带层数按式(3.9-1)计算;
Z= Fmax ? n B ?σ

(3.9-1)

式中

n ——静安全系数,尼龙帆布带一般 n = 10 ~12。运行条件好,倾角好,强度
低取小值;反之,取大值,在此 n 选为 12;
Fmax ——稳定工况输送带的最大张力 Fmax = S ′2 = 19101.274 N;

- 20 -

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σ ——初选胶带强度, σ = 100 N/mm。
由式(3.9-1)得:
Z= 19101.274 × 12 = 2.87 层 800 × 100

小于初选胶带层数 Z=4 层,故胶带强度满足要求。

- 21 -

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第 4 章 带式输送机部件的选用
4.1 输送带
输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件(钢丝绳牵引带式输送机除外) , 它不仅要有承载能力,还要有足够的抗拉强度。输送带有带芯(骨架)和覆盖层组成, 其中覆盖层又分为上覆盖胶、边条胶、下覆盖胶。 4.1.1 输送带的分类 按输送带带芯结构及材料不同,输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类。织物层 芯又分为分层织物芯和整体织物层层芯两类,且织物层芯的材质有棉,尼龙和维纶等。 4.1.2 输送带的连接 为了方便制造和搬运,输送带的长度一般制成 100—200 米,因此使用时必须根据 需要进行连接。橡胶输送带的连接方法有机械接法与硫化胶接法两种。硫化胶接法又分 为热硫化和冷硫化胶接法两种。本设计采用硫化胶连接。

4.2 传动滚筒
4.2.1 传动滚筒的作用及类型 传动滚筒是传动动力的主要部件。作为单点驱动方式来讲,可分成单滚筒传动及双 滚筒传动。单滚筒传动多用于功率不太大的输送机上,功率较大的输送机可采用双滚筒 传动,其特点是结构紧凑,还可增加围包角以增加传动滚筒所能传递的牵引力。使用双 滚筒传动时可以采用多电机分别传动,可以利用齿轮传动装置使两滚筒同速运转。如双 滚筒传动仍不需要牵引力需要,可采用多点驱动方式。 输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构,新设计产品全部采用滚 动轴承。传动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸(包)胶滚筒等,钢制光面滚筒主要 缺点是表面磨擦系数小,所以一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上,铸(包)胶 滚筒的主要优点是表面磨擦系数大,适用于环境湿度大、运距长的输送机,铸(包)胶 滚筒按其表面形状又可分为光面铸(包)胶滚筒、人字形沟槽铸(包)胶滚筒和菱形铸 (包)胶滚筒。 4.2.2 头部传动滚筒 传动滚筒的直径和长度符合《GB/T988—1991 带式输送机滚筒基本参数与尺寸》的 规定。见下表: - 22 -

华北科技学院毕业设计(论文) 表 4-1 传动滚筒参数 mm

滚筒直径 带宽 B 500 光 (400) 500 650 800 1000 1200 1400 (1600) (1800) (2000) (2200) (2400) 注:滚筒直径为不含胶面的名义值。 (1)初选头部传动滚筒 D ≥ Cd = 90 × 2.8 = 252 mm 式中 C——系数 C=90 d——芯层厚度 d=2.8mm。 所以选胶带需要的传动滚筒最小直径为:252mm。 选择传动滚筒直径 D=500 mm 传动滚筒直径满足要求! (2)本系列传动滚筒根据承载力分为轻型、中型和重型三种。其中: 轻型:轴与轮毂为单键连接的单幅板焊接简体结构; 中型:轴与轮毂为胀套连接的单幅板焊接简体结构; 重型:轴与轮毂为胀套连接,简体为铸焊结构,有单向出轴和双向出轴两种。 此处选择直径为 500mm 的胶面传动滚筒。 本设计头部传动滚筒用电动滚筒代替。 - 23 表而覆盖:菱形胶。 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 胶 630 光 胶 800 光 胶 1000 光 胶 1250 光 胶 1400 光 胶 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

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4.2.3 尾部改向滚筒 用于改变输送带的运行方向和增加输送带与传动滚筒的包围角。
表 4-2 改向滚筒直径匹配(部分表) 带宽 500 650 630 500 630 800 800 1000 630 800 500 400 500 传动滚筒直径 500 500 ≈180°尾部改向滚筒直径 400 400

可从表中查出 500mm 传动滚筒匹配的尾部改向滚筒直径为 400mm。

4.3 传动型式与驱动装置
驱动装置是带式输送机的动力传递机构。一般由电动机、联轴器、减速器及驱动滚 筒组成。 根据不同的使用条件和工作要求,带式输送机的驱动方式,可分单电机驱动、多 电机驱动、单滚筒驱动、双滚筒驱动和多滚筒驱动几种,如下表 4-3。
表 4-3 驱动装置型式 Y 系列电机+联轴器+减速器 Y 系列电机+液力耦合器+减速器 电动滚筒传动 其他驱动型式 功率范围/KW 1.1~37 45~315 2.2~55 ≥355 备注 功率≤200kW 时电压为 380V 功 率 ≥ 200kW 时 电 压 为 3000V、6000V 用户自行设计

本次设计选用电动滚筒传动型式,单电机单滚筒驱动。

4.4 托辊
4.4.1 托辊的作用与类型 托辊是决定带式输送机的使用效果,特别是输送带使用寿命的最重要部件之一。托 辊组的结构在很大程度上决定了输送带和托辊所受承载的大小与性质。对托辊的基本要 求是:结构合理,经久耐用,密封装置防尘性能和防水性能好,使用可靠。轴承保证良 - 24 -

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好的润滑,自重较轻,回转阻力系数小,制造成本低,托辊表面必须光滑等。 托辊可分为槽形托辊、平行托辊、缓冲托辊和调心托辊等; 4.4.2 托辊的选型 该设计采用槽形托辊用于输送散粒物料的带式输送机的上分支,最常用的由三个棍 子组成的槽形托辊。由原始尺寸 B=800mm 查《运输机械设计选用手册》表 2-42,取托 辊为 DTⅡ03C0311, 托辊直径 D 为 108mm。 下托辊采用平行型托辊 DTⅡ03C2112,托辊直径为 108mm 托辊的间距设计由带宽 B=800mm, 取上托辊间距为 1200mm, 下托辊间距为 3000mm。 4.4.3 托辊的校核 (一)上托辊的校核 所选用的上托辊为槽形托辊 (350 ) ,其结构简图如图 4-1,直径为 108mm,长度为 315mm,轴承型号为 4G204,辊子轴径 20mm,承载能力为 2340N。

图 4-1 槽形托辊 (350 ) 结构简图

(1)静载荷校核,按(4.4-1)计算
p0 = ea0 ( 式中 Im + qB)g v (4.4-1)

p0 ——承载分支托辊静载荷,N; a0 ——承载分支托辊间距, a0 = 1.2 m;

e ——辊子载荷系数,选 e=0.8 ;
I m ——输送能力, I m =
则: p0 = 0.8 × 1.2 × (

Q 110 = = 30.56 kg / s 。 3.6 3.6

30.56 + 8.736) 9.81=312.82 N < 2340 N × 1.25

故辊子静载荷满足要求。

- 25 -

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(2)动载荷校核,按(4.4-2)计算
p 0′ = p 0 ? fs ? f d ? f a

(4.4-2)

式中

p′ ——承载分支托辊动载荷,N; 0 fs ——运行系数,查表 2-36,取 1.2; f d ——冲击系数,查表 2-37,取 1.04; f a ——工况系数,查表 2-38,取 1.00。

则: p0′ = 312.82 × 1.2 × 1.04 ×1.00 = 390.4 N < 2340 N 故辊子动载荷满足要求。 (二)下托辊的校核 所选用的下托辊为平形托辊,其结构简图如 4-2,直径为 108mm,长度为 950mm,轴 承型号为 4G205,辊子轴径 25mm,承载能力为 1530N。

图 4-2 平行下托辊结构简图

(1)静载荷校核,按(4.4-3)计算 pu = eau qB g 式中 pu ——空载分支托辊静载荷,N; au ——空载分支托辊间距, a0 = 3 m; (4.4-3)

e ——辊子载荷系数,选 e=1 。
则: p0 = 1× 3 × 8.736 × 9.81=257.1 N < 1530 N
故辊子静载荷满足要求。 (2)动载荷校核,按(4.4-4)计算 pu′ = pu ? f s ? f a 式中 p′ —— 承载分支托辊动载荷,N; u (4.4-4)

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则: pu′ = 257.1× 1.2 ×1.00 = 308.52 N < 1530 N 故辊子动载荷满足要求。

4.5 制动装置
4.5.1 制动装置的作用

对于倾斜输送物料的带式输送机,其平均倾角大于 40 时,当满载停车时会发生上运 物料时带的逆转和下运物料时带的顺滑现象,从而引起物料的堆积、飞车等事故,所以 应设置制动装置。制动器是用于机器或机构减速使其停止的装置,有时也能用作调节或 限制机构的运行速度,它是保证机构或机器安全正常工作的重要部件。
4.5.2 制动装置的种类

带式输送机制动器的种类很多,根据输送机的技术性能和具体使用条件(如功率大 小,安装倾角等) ,可选用不同形式的制动器。常用的有带式逆止器、滚柱逆止器、液 压电磁闸瓦制动器和盘形制动器等。
4.5.3 制动装置的选型

制动器的选型要考虑以下几点: ①.机械运转状况,计算轴上的负载转矩,并要有一定的安全储备。 ②.应充分注意制动器的任务,根据各自不同的执行任务来选择,支持制动器的制 动转矩,必须有足够储备,即保证一定的安全系数,对于安全性有高度要求的机构需要 装设双重制动器。 ③.制动器应能保证良好的散热功能,防止对人身、机械及环境造成危害。 输送机向上运输时, 在停车时需防止输送带的反向倒退, 此时的制动一般称为逆止。 向下运输时,在停车时需防止输送带的正向前进,此时称为制动。输送机应根据其工作 条件设计制动装置(逆止装置) 。作用在传动滚筒所需的制动力(或逆止力)应按照输 送机水平、上运和下运三种情况分别确定。 因输送带运行阻力 FH = 2291.32 N 小于物料提升阻力 FSt = 6741.87 N,输送带会逆 转,因此需要设置逆止器,此逆止器安装在电动滚筒轴上。

4.6 改向装置
带式输送机采用改向滚筒或改向托辊组来改变输送带的运动方向。改向滚筒可用于 输送带 1800 、900 或< 450 的方向改变。一般布置在尾部的改向滚筒或垂直重锤式的张紧 - 27 -

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滚筒使输送带改向 1800 ,垂直重锤张紧装置上方滚筒改向 900 ,而改向 450 以下一般用于 增加输送带与传动滚筒间的围包角。 改向滚筒直径有 250、315、400、500、630、800、1000mm 等规格.选用时可与传 动滚筒直径匹配,改向 1800 时其直径可比传动滚筒直径小一档,改向 900 或 450 时可随改 向角减小而适当取小 1—2 挡。 本次设计采用 1 个直径 400mm 的改向滚筒,改向 180°, 1 个直径 315mm 的改向滚筒,改向 20°,改向托辊组是若干沿所需半径弧线布置的支承托 辊,它用在输送带弯曲的曲率半径较大处,或用在槽形托辊区段,使输送带在改向处仍 能保持槽形横断面。输送带通过凸弧段时,由于托辊槽角的影响,使输送带两边伸长率 大于中心,为降低胶带应力应使凸弧段曲率半径尽可能大,一般按织物芯带伸长率为
0.8 %、钢绳芯带为 0.2%计算。

4.7 拉紧装置
作用:使输送机具有足够的张力,保证输送带和传动滚筒间产生摩擦力使输送带不 打滑,并限制输送带在各托辊间的垂度,使输送机正常运行。 方式:输送即拉紧装置有垂直重锤拉紧装置、车式拉紧装置、螺旋拉紧装置、绞车 拉紧装置等。 其中螺旋式拉紧装置的张紧滚筒两端的轴承座安装在带有螺母的滑架上,滑架可以 在尾架上移动。转动尾架上的螺杆,可使滚筒前后移动,以调节输送带的张力。螺扦的 螺纹应能自锁,防止松动。具有结构简单紧凑的优点,缺点是工作过程中,张紧力不能 保持恒定。螺旋拉紧装置的适用功率范围及许用张紧力(即上、下两分支输送带张力之 和)列于表 4-4。
表 4-4 螺旋式张紧装置的功率和许用张紧力

B,mm 适用功率,kW 张 紧 力,kN

500 15.6 12

650 20.5 18

800 25.2 24

1000 35 38

1200 42 50

1400 58 66

此处由于本次设计的输送机功率 P=18.5kW,所需拉紧力为 14.54kN。故可选用尾部 螺旋拉紧装置。

4.8 机架与中间架
机架式支承滚筒及承受输送带张力的装置。 - 28 -

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0 0 (1)机架有四种结构如图所示。可满足带宽 500~1400 ㎜、倾角 0 ~ 18 、围包角

1900 ~ 2100 多种形式的典型布置。并能与漏斗配套使用。

图 4-3 机 架
0 0 a.01 机架:用于 0 ~ 18 倾角的头部传动及头部卸料滚筒。选用时应标注角度。 0 0 b.02 机架:用于 0 ~ 18 倾角的尾部改向滚筒或中间卸料的传动滚筒。 0 0 c.03 机架:用于 0 ~ 18 倾角的头部探头滚筒或头部卸料传动滚筒,围包角小于或 0

等于 180 。 d.04 机架:用于传动滚筒设在下分支的机架。可用于单滚筒传动,也可以用于双 滚筒传动(两组机架配套使用)。围包角大于或等于 200 。 e.01,02 机架适于带宽 500~1400mm;03,04 机架适于带宽 800~1400mm。 (2).本系列机架适用于输送带强度范围;CC-56 棉帆布 3~8 层,NN-100~300 尼龙 带及 EP-100~300 聚酯带 3~6 层;钢绳芯带 ST2000 以下。 (3) 滚筒直径范围:500~1000mm。 (4) 中间架用于安装托辊。标准长度为 6000mm,非标准长度为 3000~6000mm 及凸凹 弧段中间架;支腿有 I 型(无斜撑)、H 型(有斜撑)两种。中间架和中间架支腿全部采用 螺栓联接,便于运输和安装。 中间架为螺栓联接的快速拆装支架,它由钢管、H 型支架、下托辊、和挂钩式槽形 托辊组成,是机器的非固定部分,钢管作为可拆卸的机身,用弹性柱销架设在 H 型支架 的管座中。柱销固装在钢管上,只是打入的位置适当转动钢管,就能方便地从管座中抽 出或放入。 槽形托辊轴的两端加工成矩形,这样就可以把单个滚筒放进机架中,即可以定位又 可以起到固定轴的作用。因为皮带运输机的滚筒很多,损坏的也经常,当辊子需要维修 时,就可以快速取下,以便于维修和更换,对运输很小,提高了工作效率。这就是快速 - 29 0

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拆装的特点。 中间架作为输送机架的一部分,输送机架的选型即决定了中间架的型式。 输送机的机架随输送机类型的不同而不同,有落地式和吊挂式,而落地式又有钢架 落地式和绳架落地式,吊挂式有钢架调挂式和绳架吊挂式等种类。本皮带运输机是属于 DTⅡ型固定式,选用钢架落地式机架。 该种机架机身机构简单,节省钢材,安装、拆卸方便,不易跑偏等特点。

4.9 电气及安全保护装置
安全保护装置是在输送机工作中出现故障能进行监测和报警的设备,可使输送机系 统安全生产,正常运行,预防机械部分的损坏,保护操作人员的安全。此外,还便于集 中控制和提高自动化水平。 (1)电气及安全保护装置的设计、制造、运输及使用等要求,应符合有关国家标准 或专业标准要求,如 IEC439《低压开关设备和控制装置》 ;GB4720《装有低压电器的电 控设备》 ;GB3797《装有电子器件的电控设备》 。 (2)电气设备的保护:主回路要求有电压、电流仪表指示器,并有断路、短路、过 流(过载)、缺相、接地等项保护及声、光报警指示,指示器应灵敏、可靠。 (3)安全保护和监测;应根据输送机输送工艺要求及系统或单机的工况进行选择, 常用的保护和监测装置如下: a.输送带跑偏监测:一般安装在输送机头部、尾部、中间及需要监测的点,轻度 跑偏量达 5%带宽时发出信号并报警,重度跑偏量达 l 0%带宽时延时动作,报警、正 常停机。 b.打滑监测:用于监视传动滚筒和输送带之间的线速度之差,并能报警、自动张 紧输送带或正常停机。 c.超速监测:用于下运或下运工况,当带速达到规定带速的 l15%~l25%时报警并 紧急停机。 d.沿线紧急停机用拉绳开关,沿输送机全长在机架的两侧每隔 60m 各安装—组开 关,动作后自锁、报警、停机。 e.其他料仓堵塞信号、纵向撕裂信号及拉紧、制动信号、测温信号等,可根据需 要进行选择。

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4.10 导料槽
从漏斗中落下的物料通过导料槽集中到输送带的中心部位。导料槽的底边宽度为 1/2~2/3 带宽,断面开关有矩形和喇叭形两种。 导料槽由前段、中段、后段组成,通常出一个前段,一个后段和若干个中段组成, 导料槽的长度由设计者按需要确定,在此选择导料槽为两节,每节长度为 1500mm。

4.11 清扫器
用于清除输送带上粘附的物料。本设计有头部清扫器和空段清扫器两种,见图 4-4, 图 4-5。
B

A2

L2

A1

图 4-4 头部清扫器

图 4-5 空段清扫器

头部清扫器为重锤刮板式结构,装在卸料滚筒上方的机架上,用于清扫输送带承载 面上的粘料。如采用其它型式的清扫器,如硬质合金刮板清扫器,应按生产厂提供的使 用说明书进行安装。 空段清扫器,用于清除非工作面上粘附的物料,防止物料进入尾部滚筒里,一般焊 在这两种滚筒前方的中间架上,并调节好吊链的长度。 - 31 -

C

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第 5 章 电动滚筒结构设计
5.1 电动滚筒概述
电动滚筒是一种将电机和减速器共同置于滚筒体内部的新型驱动装置。它主 要应用于固定式和移动式带式输送机、替代传统的电动机,减速器在驱动滚筒之 外的分离式驱动装置。 近年来,根据带式输送机的某些特殊场合需要,又出现了介于分离式驱动和 电动滚筒驱动形式之间的减速装置在滚筒体内部、电动机在滚筒体外面的外装式 电动滚筒。 与分离式驱动装置相比,电动滚筒具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使 用寿命长,运转平稳、工作可靠、密封性好、占据空间小、安装方便等诸多优点, 并且适合在各种恶劣环境条件下工作。包括潮湿、泥泞、粉尘多的工作环境。电动 滚筒具有结构紧凑,传动效率高,运转平稳以及占用空间位置小等优点,因此目前国内 外已将电动滚筒广泛应用于采矿、冶金、煤炭、交通、能源和粮食等各个生产建设领域 川。电动滚筒作为驱动装置在输送机上使用开始于 20 世纪 20 年代的德国。 电动滚筒是带式输送机的一个重要动力部件,就冷却形式而言有油冷式、油浸式及 风冷式等,就减速形式而言有定轴齿轮减速式及摆线针轮式等,就电动机的安装位置而 言有内置式和外置式等。目前应用较多的是齿轮减速、内置、油冷式电动滚筒,特别是 对于小型和微型电动滚筒来说,这种电动滚筒更具有不可替代的地位。 本次设计中选用最常用的定轴齿轮传动减速、内置、油冷式的电动滚筒。

5.2 选型设计
5.2.1 电动机的选用 电动机是带式输送机的动力源,其特点是:长时间连续工作,因此要求电动机为连 续工作制;带式输送机一旦停机,要求电动滚筒能够在有负荷情况下起动,因此要求电 动机有较大的起动转矩,又要求电动机的起动电流不能太大。 正确选择电动机额定功率的原则是:在电动机能够胜任机械负荷要求的前提下,最 经济、最合理地确定电动机的功率。确定功率时,要考虑电动机的发热、允许过载能力 和起动性能三个方面的因素。一般情况下,发热问题最重要。电动滚筒中电动机的使用 场合很特殊,它安装在电动滚筒的筒体内部,所以其电动机的散热条件优劣是极其重要 - 32 -

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的问题。 从冷却方式来划分,电动滚筒所用电动机可分为自然冷却式、风冷式及油冷式。在 油冷式电动机中,根据冷却油与电动机定子绕组的相对位置,又可以进一步分为直接油 冷式电动机和间接油冷式电动机。间接油冷式滚筒体内添加一定数量的冷却油,电动机 壳体的下部浸泡在冷却油中(如图 5-1 所示)。滚筒体内壁上设有刮油板,当电动滚筒旋 转时,刮油板可以把冷却油带起来。这样一方面可以使冷却油自身得到冷却,另一方面 是能把冷却油浇到电动机壳体的上部及侧面,起到全方位冷却电动机的作用。在活齿减 速油冷式电动滚筒中采用了间接油冷式电动机, 并要求电动机功率 P=18.5kW, 由此选择 常用的电动机型号为 YGY180M-4

图 5-1 电动滚筒结构简图 1.左法兰轴 2.冷却油 3.电动机 4.减速装置 5.右法兰轴

5.2.2 减速装置的结构特点及其选用 电动滚筒广泛应用于皮带输送机系统中,其传动方式常见的有:定轴齿轮传动、摆 线针轮传动、行星齿轮传动等。由于电动滚筒内空间狭小、传热有限、不便于经常拆卸 维修等限制,因此,对电动滚筒的传动机构的要求苛刻,要有运行可靠、结构紧凑、传 动效率高的特点。 摆线针轮传动方式是应用摆线传动原理,其特点是传动比范围大,只要单级传动就 可以完成普通电动滚筒所需要的传动比,传递扭矩大,通常应用于较大功率的内置式和 外置式电动滚通中。 摆线针轮传动方式最大的弊病是高速输入端为偏心结构, 容易磨损, 影响使用寿命。特别是较大功率的滚筒,所用的摆线输入中心轮的偏心结构,无法克服 高速运行时,产生的巨大惯性矩对其输入轴承的破坏作用。 行星齿轮传动结构紧凑,三点对称,受力均衡,传动效率高,具有功率分流和动轴 线的运动特性,由于在中心轮的周围均匀分布着数个行星轮来共同分担载荷,故使得每 个齿轮所承受的负荷较小,所以可以采用较小的模数,从而缩小了其外廓尺寸,使其结 构紧凑。行星齿轮传动运动平稳、抗冲击和振动能力的能力较强,延长了使用寿命,对 维护保养的要求也大大降低了。 - 33 -

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定轴齿轮传动方式是采用普通的多级圆柱齿轮传动,由于单级传动尺寸有限,通常 需要两级传动来完成,即第一级外啮合的圆柱齿轮传动和第二级内啮合的圆柱齿轮传 动,才能达到普通电动滚筒所需要的传动比,其特点是传动方式简单、制造容易、安装 维修方便、性能可靠、效率高、噪声低,是目前生产厂家的各类电动滚筒普遍采用的传 动方式。特点是:在传递动力时它可以进行功率分流;同时,其输入轴与输出轴具有同 轴性,即输出轴与输入轴均设置在同一主轴线上。所以,行星齿轮传动现已被人们用来 代替普通齿轮传动,而作为各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置。尤其是 对于那些要求体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高的航空发动机、起重运输、石油 化工和兵器等的齿轮传动装置以及需要差速器的汽车和坦克等车辆的齿轮传动装置,行 星齿轮传动已得到了越来越广泛的应用。 定轴齿轮传动的主要特点如下。 (1)体积小、质量小,结构紧凑,承载能力大 由于定轴齿轮传动具有功率分流和

各中心轮构成共轴线式的传动以及合理地应用内啮合齿轮副,因此可使其结构非常紧 凑。再由于在中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷,从而使得每个齿 轮所承受的负荷较小,并允许这些齿轮采用较小的模数。此外,在结构上充分利用了内 啮合承载能力大和内齿圈本身的可容体积,从而有利于缩小其外廓尺寸,使其体积小, 质量小,结构非常紧凑,且承载能力大。一般,定轴齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普 通齿轮传动的 1/2~1/5 (即在承受相同的载荷条件下)。 (2)传动效率高 由于定轴齿轮传动结构的对称性,即它具有数个匀称分布的行星

轮,使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡,从而有利于达到提高传动 效率的作用。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下,其效率值可达 0.97~0.99。 (3)传动比较大,可以实现运动的合成与分解 只要适当选择定轴齿轮传动的类型

及配齿方案,便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星齿 轮传动中,其传动比可达到几千。应该指出,行星齿轮传动在其传动比很大时,仍然可 保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。而且,它还可以实现运动的合成与分解以 及实现各种变速的复杂的运动。 (4)运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 由于采用了数个结构相同的行星轮,均

匀地分布于中心轮的周围,从而可使行星轮与转臂的性力相互平衡。同时,也使参与啮 合的齿数增多,故定轴齿轮传动的运动平稳,抵抗冲击和振动的能力较强,工作较可 靠。 总之,定轴齿轮传动具有质量小、体积小、传动比大及效率高(类型选用得当)等 优点。因此,定轴齿轮传动现已广泛地应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运 - 34 -

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输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、火炮、飞机、轮船、 仪器和仪表等各个方面。行星传动不仅适用于高转速、大功率,而且在低速大转矩的传 动装置上也已获得了应用。它几乎可适用于一切功率和转速范围。 随着行星传动技术的迅速发展,目前,高速渐开线齿轮传动装置所传递的功率已达 到 2000KW,输出转矩已达到 4500KNm。据有关资料介绍,人们认为目前齿轮传动技术的 发展方向如下: (1)标准化、多品种 目前世界上已有 50 多个渐开线行星齿轮传动系列设计;而 且还演化出多种型式的行星减速器、差速器和行星变速器等多器种的产品。 (2)硬齿面、高精度 行星传动机构中的齿轮广泛采用渗碳和氮化等化学热处理。 齿轮制造精度一般均在 6 级以上。显然,采用硬齿面、高精度有利于进一步提高承载能 力,使齿轮尺寸变得更小。 (3)高转速、大功率 行星齿轮传动机构在高速传动中,如在高速汽轮中已获得日 益广泛的应用,其传动功率也越来越大。 平行轴定轴传动在电动滚筒中通常采用两级或三级传动。对于两级传动机构又可分 为两级均为外啮合传动机构及第一级为外啮合、第二级为内啮合传动两种形式。 传动原理为:电机轴上装有龆轮,龆轮与装在龆轮轴上的齿轮啮合,并带动龆轮轴 转动。龆轮轴与装在端盖上的内齿圈啮合,端盖又与滚筒体相连,从而带动滚筒转动。 其原理图如图 5-2:

图 5-2 两级定轴传动的电动滚筒 (a)两级外啮合传动;(b) 第一级外啮合第二级内啮合传动

由上原理图,我选择第二种传动形式即第一级外啮合第二级内啮合传动做这次的电 动滚筒的减速装置设计。 当滚筒体直径 D=500mm,带速 v=1.25m/s,筒长 l=950mm。选用的电动机型号 YGY180M-4 查得额定转速 n=1480r/min,由此求得传动比 i 为
i= n1 π × 0.5 × 1480 = = 30.98 n4 60 × 1.25

式中

n1 ——电动机额定转速, r/min;
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n 4 ——电动滚筒名义转速, r/min。
查 JB/T6502-93 国家机械行业标准----齿轮传动减速器及按照 DTII 型 Y-DCY 驱动 进行选型,此选用 DCY200-31.5 减速机,其传动比为 31.5。由于传动比的增大所造成的 带速误差为 1.7%,能够满足实际生产需要。

5.3 主要零部件设计
5.3.1 滚筒体设计 滚筒体结构如图 5-3 所示,这是电动滚筒的关键部件之一,它直接承担着输送机的 动力传递及输送带的改向功能,滚筒体工作时承受着复杂的交变复合应力,其破坏主要 来自疲劳和磨损,所以滚筒体的合理设计也关系到电动滚筒甚至整条带式输送机的安全 性和可靠性。

图 5-3 滚筒体结构简图

(1)受力分析将滚筒体视作简支梁,两端通过端盖支撑在左右法兰轴上。作用在筒 体上的载荷有输送带对滚筒的张力 F、圆周驱动力 F。以及输送带横向位移产生的轴向 力,后者与前两项力相比数值较小,故忽略不计 Fu 筒体的受力分析如图 5-4 所示。

图 5-4 滚筒体受力分析图

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图 5-4 中各符号意义如下: Fu——圆周驱动力,N; F1、F2——输送带紧、松边张力,N; F——输送带平均张力,N 。
F= F1 + F 2 K0 2

(5.3-1)

式中

K 0 ——允许过载系数,通常取 K 0 =1.05。

由于 ? Fu = F 1 ? F 2 ? ?α ? F 1 = F 2e 则 F 1 = Fu 式中 e ?α e ?α 1 (5.3-3) (5.3-2)

μ——输送带与滚筒之间的摩擦因数,光滑钢滚筒按潮湿空气运行取μ= 0.2 ; α——输送带包角,一般在 2.8-4.2rad( 160 0 - 240 0 )之间,现取α=3.5rad ( 200 0 )。

由此可以得出:

e ?α = e0.2×3.5 ≈ 2.0
近似计算得: F 1 = 2 Fu , F 2 = Fu ,其平均张力 F 为: F= F1 + F 2 2 Fu + Fu K0 = × 1.05 = 1.575 Fu 2 2 D DP = 500 2 v (5.3-4)

图 5 中 M 3 为滚筒体所受到的转矩,其值为: M 3 = Fu (5.3-5)

(2)强度校核 电动滚筒的功率 P=18.5 kW,,直径 D=500 mm,带速 v=1.25 m/s,筒 长 L=950mm,筒体厚度 t=6mm,材料为 45 号钢,由此得: p 18.5 Fu = 1000 η = 1000 × × 0.9275 = 13727 N v 1.25 其他参数为: F 1 = 2 Fu = 27454 N, F = 1.575 Fu = 31620 N, M 3 = Fu 最大弯矩及正、剪应力分别为 - 37 D = 3431.75 N·m 2

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M max =

F l 31620 0.95 ? = × = 3754.875 N·m 2 4 2 4 M max 3754.875 × 1000 = 5.093 × = 62.44 N / mm 2 2 2 Rt 247 × 6

σ = 5.093

τ = 2.547

M3 3431.75 × 1000 = 2.547 × = 28.54 N / mm 2 2 2 Rt 247 × 6

式中

R——滚筒体的平均半径,mm。 45 号钢这种材料的屈服点, σ s = 295 MPa,其许用应力为 [σ ] =

σs
1.5

= 196.7 MPa。

则根据第四强度理论计算得:

σ h = σ 2 + 3τ 2 = 62.44 2 + 3 × 28.54 2 = 79.64 MPa < [σ ]
由计算结果可知,该电动滚筒实际应力比许用应力小很多,因此是安全的。
5.3.2 左右法兰轴的设计

(1)受力分析及支反力计算在设计计算电动滚筒左、右法兰轴时,一般在同一机座 号电动机下,以带宽最宽、速度最低这一极限条件来计算法兰轴的截面尺寸,以提高法 兰轴的通用化程度。一般情况下将左、右法兰轴与电动机联接成一个组件,按简支梁进 行受力分析和计算(如图 5-5 所示)。

图 5-5 滚筒体受力分析示意图

垂直方向的支反力 G G ? ? RAy + RBy = 2 + Go + 2 ? G 1300 G ? RBy × 1300 = (1300 ? 175) + G 0 × + × 175 2 2 2 ? (5.3-6)

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计算得: RAy = RBy = 2820 N 水平方向的支反力 F F ? ? RAx + RBx = 2 + 2 ? ? ? RBx × 1300 = F × 175 + F × (1300 ? 175 ) ? ? 2 2 计算得: RAx = RBx = 31620 N 式中 Go——左、右法兰轴、电动机、连接法兰及减速器总重量,作用点在 L/2 处,约 取 Go=3160N; L——左、右支座中心距,mm; G——滚筒体、左右端盖及输出法兰总重量另加总重量 4%的冷却油重量,约取 G=2480N;
RAy 、 RBy ——垂直方向的支座反力; RAx 、 RBx ——水平方向的支座反力。

(5.3-7)

(2)右法兰轴设计左右法兰轴结构相似,下面以右法兰轴为例进行设计计算,右轴 轴头所承受的弯矩和转矩如图 5-6 所示。

图 5-6 右法兰轴受力分析图

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垂直方向弯矩 MAoy = RAy ? c = 2820 × 0.175 = 493.5 N·m
MBoy = RBy ? L1 0.15 = 2820 × = 211.5 N·m 2 2

水平方向弯矩
MAox = RAx ? c = 31620 × 0.175 = 5533.5 N·m MBox = RBx ? L1 0.15 = 31620 × = 2371.5 N·m 2 2

合成弯矩

MAo = MAoy 2 + MAox 2 = 493.52 + 5533.52 = 5555.47 N·m

MBo = MBoy 2 + MBox 2 = 211.52 + 2371.52 = 2380.9 N·m
法兰轴截面直径 d,按脉动循环应力计算
3

d 1 = 21.68

[σ ? 1]
2

M0

(5.3-7) N·m;

式中

M 0 ——计算弯矩, M 0 = MA0 2 + (?M 3)

? ——校正系数,按脉动循环应力,取 ? = 0.6 。


M 0 = 5555.472 + ( 0.6 × 3431.75 ) = 5924.77 N·m
2

当功率不超过 15kW 时,左、右法兰轴常用 QT450-10 球墨铸铁制造,超过 15kW 时 则用 45 钢制造。因功率 P=18.5 kW,故选 45 号钢,对于 45 号钢,查表 5-1 得:

σ

?1

= 255 N / mm 2 , [σ

?1

] = 55 N / mm2 计算得
d 1 = 1.04 × 21.68
3

[σ ]
?1

M0

= 107.28 mm

因为 d1 轴上有一键槽,所以公式中引人了系数 1.04。为了提高轴的承载能力,取
d 1 = 110mm, d 2 = 120mm 。由于左法兰轴不受转矩作用,其载荷小于右法兰轴,因此当轴

头与右法兰轴截面尺寸相同时,完全能够满足强度要求。

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华北科技学院毕业设计(论文) 表 5-1 轴类常用材料力学性能

(3)疲劳强度校核 主要校验图 6 所示的右法兰轴危险截面 I-I, II-II 的疲劳强度 安全系数 S 假定轴表面不经强化处理和防腐处理, 内部没有明显的影响疲劳强度的缺陷, 安全系数 S 校核公式为:
S=

σ
2

?1

M 3? ? M? ? ? λσ ? + 0.75 ?( λτ + φτ ) Z ? ZD ? ? ? ?

2

≥ [S ]

(5.3-8)

式中

σ

?1

——材料的弯曲疲劳极限,MPa;

M , M 3 ——轴在计算截面上所受的弯矩和转矩,N·m;

Z, Z D ——轴在计算截面上的抗弯和抗扭截面模数,查表 5-2 得: Z Ι = 130.7cm3 ,
ZDΙ = 261.4cm3 ; ZΠ = 169.7cm , ZDΠ = 339.4cm ;
3 3

[S]——疲劳强度的许用安全系数,一般为 1.5—1.8,取[S]=1.7;

?τ ——扭转时平均应力折合为应力幅的等效系数,球墨铸铁取 ?τ = 0.05 ;

λσ 、 λτ ——从标准试件的疲劳极限到零件的疲劳极限的换算系数,查表 5-3 以插
入法求得 λσΙ = 3.24、 λτΙ = 2.4; λσΠ = 2.7、 λτΠ = 2.02 。

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华北科技学院毕业设计(论文) 表 5-2 截面模数 Z,ZD

表 5-3

λ σ、λ τ 配合零件边缘换算系数

由(5.3-8)计算得:
SΙ = 255 3754.875 ? 3431.75 ? ? ? ? 3.24 × ? + 0.75 × ?( 2.4 + 0.05 ) × 130.7 ? 261.4 ? ? ? ? SΠ = 255 3754.875 ? 3431.75 ? ? ? ? 2.7 × ? + 0.75 × ?( 2.02 + 0.05 ) × 169.7 ? 339.4 ? ? ? ?
2 2 2 2

= 2.71

= 4.08

计算结果表明:右法兰轴两个截面的疲劳强度安全系数均大于许用安全系数 1.7, 因 此其疲劳强度能够满足使用要求。

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第 6 章 带式输送机和电动滚筒的改进设计思想及方法
6.1 固定带式输送机的改进设计
固定带式输送机一般是单向运行的,即输送带朝一个固定的方向运行。如图 6-1,固 定输送机送方向是由甲→乙→丙,若乙处需要卸料,应增动卸料板,当由甲向丙输送物料 时,活动卸料板,物料通过乙到丙,当由甲向乙输送时,活动卸放下,物料即从乙处卸下。 物料需反向(丙→乙)输送时,则需再安装一条输送机及活动卸料这样做的缺点是:①物 料在乙处不易卸干净,且较多,②需安装两条输送机,总长度为甲丙距离的 2 倍。

图 6-1 固定带式输送机单向运行示意图

为此,我们尝试将固定带式输送机改进为双向,以实现物料的双向输送。 首先,将驱动装置安排在输送机的中间位置,使带沿任何一个方向运行时,带的张力 基本相同;,选择合适的胶带调心托辊,防止输送带跑偏,在双向运行时,胶带的跑偏量均 不超过规定值;,将输送机端部设计成可转动结构。可转动端部的总体结构由转动轴、转 动支架、电杆、固定支架等部分组成,输送机的端部改向辊上、下托辊组,分别安装在转 动支架上,输送带绕过改向辊筒。当转动支架在电动推杆的作用下绕转动轴转动时,输送 带被抬起或放下,见图 6-2。

图 6-2 可转动端部总体结构图 1 转动轴 2 转动支架 3 电动推杆 4 固定支架 5 输送带 6 下托辊组 7 上托辊组 8 辊筒

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6.2 电动滚筒的改进设计
针对现有齿轮减速油冷式电动滚筒承载能力较差,传动效率低,右法兰轴结构复杂 和工艺性较差等问题,现已不能满足市场需求。而将活齿减速技术移植到普通电动滚筒 内,可以大大提高其承载能力,并且结构紧凑、工艺性更好。同时,活齿减速机输入输 出同轴,将左法兰轴、电动机、减速机和右法兰轴同轴配合,解决了普通齿轮电动滚筒 存在的偏心问题,从而提高了传动平稳性和传动效率,形成一种全新的活齿减速式电动 滚筒。因此,采用活齿减速技术对现有齿轮减速式电动滚筒进行了改进设计。 活齿减速器即变速轴承的输人、输出端在同一轴线上,这样各零件可以设计成对称 性回转零件。结合电动滚筒的结构特点,采用内圈输人、中圈固定、外圈输出这种结构 形式的变速轴承,这就需要将变速轴承置于电动机与右法兰轴之间。考虑到电动机的结 构,在电动机与变速轴承之间还需增设一个联接法兰,才能将变速轴承与电动机联接在 一起。这样,再加上左法兰轴,实际上是将 5 个构件组合在一起,构成了一条刚性轴。 联接法兰固定在电机的右端盖上,联接法兰、变速轴承与右法兰轴三者采用带定位销的 螺栓联接,并串联钢丝防松。 活齿波动传动是一种传递两同轴间回转运动的装置,它具有结构紧凑,传动比大, 承载能力强和传动效率高等优点。主要有 3 个基本构件组成,即激波器(偏心轮)、活齿 轮(包括活齿架、活齿等)和中心轮(如图 6-3 所示)。

图 6-3 活齿传动的基本构件 1.中心轮 2.活齿轮 3.偏心轮

活齿架与其上的活齿组成的活齿轮具有行星轮和输出机构的功能,偏心距为。的偏 心轮相当于支承行星轮的行星架,它们与中心轮一起组成了 K-H-V 型少齿差行星传动, 所以各种类型的活齿传动统称为“少齿差活齿行星齿轮传动” 。 活齿传动原理如图 6-4 所示:当输人驱动力后,输人轴带动偏心轮绕固定中心口以 等角速度。 。顺时针转动,由于偏心轮半径变化的轮廓曲线产生径向推力,迫使与中心 - 44 -

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轮工作齿形接触的各活齿在沿活齿架径向导槽移动的同时,通过与中心轮齿廓啮合,推 动中心轮以等角速度顺时针转动,从而实现了活齿传动定传动比的转速变换。

图 6-4 活齿传动的结构模型和传动原理图 1.中心轮 2.活齿轮 3.偏心轮

由活齿传动结构原理可知,活齿传动是由 K-H-V 型少齿差行星齿轮传动演化而成的 一种新型齿轮传动,它利用一组中间活动件—活齿来实现两同轴之间的转速变换,变行 星齿轮的轮齿与轮体的刚性联接为运动副活动联接,使行星齿轮的全部轮齿成为一组作 循环运动的独立运动体,也就是活齿。活齿与活齿架组成了活齿轮,变行星齿轮的行星 运动为活齿轮绕固定轴线转动,并使各活齿在活齿架的导向槽中按一定的运动规律运 动,以实现行星齿轮作行星运动的功能。活齿传动这一结构特征使其在小偏心距平行轴 间的转速变换过程中,省去了少齿差行星齿轮传动必须采用的 W 运动输出机构,不但有 效地克服了采用 W 运动输出机构给少齿差行星齿轮传动带来的激波器轴承寿命短的问 题,而且传动链显著缩短,这给活齿少齿差行星齿轮传动带来了一系列优点: (1)结构新颖紧凑活齿传动省去了少齿差行星齿轮传动、摆线针轮传动所必需的 W 等速运动输出机构,减速运动通过活齿直接由活齿架输出,组成活齿传动的三个基本构 件—激波器、活齿轮和中心轮同轴布置,活齿轮放在中心轮里面,简化了结构,使传动 装置的轴向和径向尺寸都很小,缩小了体积并减轻了重量。 (2)多齿啮合,承载能力高活齿轮由活齿和活齿架采用移动副或转动副联接组成, 避免了内啮合齿轮副轮齿间的相互干涉,能使所有的活齿同时和中心轮齿廓接触,最多 可以有 1/2 的活齿参加啮合,承载能力高。活齿传动共扼齿形的连续接触形式,避免了 啮人啮出的冲击,传动平稳无噪声。 (3)传动比大、范围广单级传动比为 8-60,双级传动比为 64 一 3 600;二齿差活齿 传动和封闭型二级活齿传动等新型活齿传动的相继提出,不但使活齿传动传动比向大、 小两个方向扩展,扩大了传动比范围,而且还有多路传动的功能。 - 45 -

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(4)传动效率高活齿传动采用活齿后,使输出机构和活齿轮的分齿部分合成一体, 使输人轴到输出轴之间的运动链缩短,减少了动力传递损失;活齿和中心轮、激波器和 活齿架之间组成的一个低副和两个高副,使组成运动副的各运动副元素间有较多的相对 波动,啮合效率提高;激波器采用双排结构,且互成 1800 布置,使惯性力相互平衡,从 而提高了活齿传动效率。 (5)基本构件的工艺性激波器通常采用偏心圆,工艺性好。 由于活齿传动具有上述突出特点,已引起国内外工程界的重视。活齿传动己应用到 能源、通信、机床、汽车拖拉机和冶金等工业部门中。

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结 论
本次毕业设计的题目是课堂上很少提到的输送机,虽然我对这一块不是很熟悉,但 经过长时间的查阅资料和设计准备,让我的课外拓展能力得到了很好的锻炼。毕竟在以 后的工作中会遇到很多新领域的问题,这次设计让我充分体验到了发现问题到解决问题 的成就感。对以后的工作是一次很好的锻炼! 本次设计主要是根据现有的设计标准进行仿形设计,严格依据设计标准和有关规范 进行设计与计算。 设计的主要成果为: 设计的主要成果为: (1)熟练地掌握了输送机各部分的结构、原理和功能,了解了国内外的发展现状。 (2)掌握了输送机在使用过程中经常出现的问题,并在设计中针对每个问题做了适当 的解决。 (3)强化了机械设计、制图识图能力及总体考虑能力。 (4)提高了分析问题和解决问题的能力。 存在的主要问题: 存在的主要问题: (1) 对部分零件的结构尺寸和安装尺寸掌握的不够准确。 (2) 设计中还采用了一部分老旧的部件。 进一步研究的建议: 进一步研究的建议 (1) 根据实际情况对输送机整体进行简化,减小输送机的重量和体积。 (2) 对各个部件进行优化设计,使各部分的功能达到最优。

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参考文献
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致 谢
本设计是在蒋蓉老师指导下完成的,在论文期间,导师在论文研究方面和设计过程 中给予悉心指导,在工作和生活方面给予了大力支持和帮助;尤其是导师严谨的科学研 究精神, 惜时如金的工作态度深深地影响了本人, 使学生受益匪浅。 在此表示衷心感谢, 并致以崇高的敬意。 同时也感谢所有关心、支持和帮助过我的各级领导、老师、同学。由于本人水平有 限、时间的仓促,论文难免有不足和错误之处,恳请各位专家、教授批评、指正,再次 表示感谢。

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外文科技资料翻译
英文原文 Conveyor belt conveyor protection research
Ir. G. Lodewijks, Delft University of Technology, The Netherlands Abstract: The belt conveyor of the conveyor belt is an important conveyor components, conveyor in the conveyor belt in the cost of the total equipment cost 30% -50%. In this article, analysis of the relevant theory, put forward on the conveyor belt the importance of protective measures, reported in the literature to use at home and abroad on the conveyor belt part of the research done a detailed analysis. Keywords: conveyor belt, equipment, protective measures

Conveyor belt is, steel, with steel fiber, plastic and chemical fiber belt transmission belt as traction workpiece materials and transportation machinery, characterized by the conveyor belt carrying material of the traction power is the transfer case, which, along with other transportation machinery have significant difference. With roller bearing in the run, can also be used air-cushion, magnetic pads in place of resistance as a non-roller bearing with run support. In the continuous conveyor is the most widely used in a kind of simple structure, large throughput, long distance, many of the advantages of high reliability. As China's rapid economic development, coal, electricity, mining, metallurgy, building materials cement, chemical industry, port terminals and other bulk material conveyor systems, a large number of used conveyor. In 2001, China's conveyor 200 million already, of which about 120 million coal mine, coal boiler of about 40 million units, building materials cement plant about 30 million units, about 1 million coal-fired power plants, port terminals about 1 million units. As a material handling system, long-distance, large capacity, high speed, high-power access to a wide range of conveyor applications. Particularly in the loading area, the whereabouts of the materials from the height of the conveyor belt and its protection have a significant impact of assistive devices, which require shock resistance and wear-resistant - 50 -

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conveyor belt to take protective measures. Bad in the coal mining environment, the system also requires fire-retardant, anti-static. In this regard, China has implemented the "coal mine use flame-retardant anti-static polymer products common test methods and criteria" (MT113-1995) and "Determination of wear resistance of vulcanized rubber" (GB9867-88) and other relevant standards. Standard states: wear volume of ≤ 50 mm3; alcohol blowtorch flame test are arithmetic mean burning time ≤ 3s, flameless arithmetic mean burning time ≤ 10s; arithmetic mean surface resistance ≤ 3 × 108 ; impact tests show no significant surface crack damage. In order to achieve the above performance requirements, study abroad, mainly from three aspects: First, improve the performance of a conveyor belt, and the other is the use of high-performance roller, and the third is devoted to the development of protection devices. Improve the performance of a conveyor belt: Conveyor belt in order to improve the wear resistance, impact resistance, fire-retardant and antistatic properties, and its related study has adopted a series of material as the core body (skeleton layer) or coating of the cover. Reported in the literature in part as follows: Tubular high wear-resistant conveyor belt: Anhui Earth (Group) Company Limited to provide the products to nylon canvas, rope, etc. to the core framework, high flexibility, high abrasion resistance, high strength rubber composition for the face of new transport objects, mainly used for conveying powder, granular and other materials easy to pollute the environment. Flexibacter-resistant products, impact resistance, high adhesion. Have been tested and used, and their hardness (Shore A) 65 ± 5 degrees, the volume of not more than wear 0.2cm3/1.61, the flexibility of not less than 30%, tensile strength of not less than 20Mpa, not a small elongation at break in 450%, cloth - cloth not less than adhesion 10N/mm, plastic - fabric adhesion force is not less than 6N/mm. Conveyor belt excellent in partial wear resistance and itscomposition (PN: JP2002308410 PD: 2002.10.23 PA: WATANABE HIROAKI): Japanese patent

JP2002306410 involved in a local area to enhance wear resistance of rubber conveyor belt approach. Conveyor belt at both ends of the patent in the set cover, cover the use of rubber mixing of hydrocarbon and carbon black as a main component of a colloidal synthesis and properties, in order to curb the conveyor belt surface wear. - 51 -

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Stratified flame-retardant conveyor belt (Application number: 02270298.9 application date: 2002.10.28 Notice Date: 2003.11.12 patentee: Yankuang Group Co., Ltd.): The Chinese utility model patent related to a conveyor stratified ZL02270298.9 flame-retardant conveyor belt, particularly suitable for direct use of coal mine fire-retardant conveyor belt by the stratification. It is layered with fabric and impregnated core paste retardant elastomers formed, the flame retardant and flame retardant coating layer under the cover. Its coverage for the vulcanized rubber layer or mixed layer or rubber and PVC polyurethane layer or layers, with a number of core-layered fabric, flame retardant layer between the buffer layer. Conveyor belt with high tensile strength, relatively high tensile modulus, low elongation, the dynamic fatigue resistance, impact resistance, tear, long life and so on. Flame Retardant PVC plastic conveyor belt of studies: on the conveyor belt fire retardant PVC plastic skeleton structure and materials, PVC plastic paste and cover to carry out experimental studies to determine the the appropriate composition and formula. Preparation of flame-retardant PVC conveyor belt fire-retardant plastic, antistatic and intensity, and in line with the MT147-92 standards. Its technical indicators: surface resistance <3.0 × 108 , the friction heat is not more than 325oC, alcohol self-extinguishing time the burning torch is not more than 3s, propane combustion roadway width of the sample did not burn the whole part of the length of not less than 250mm. Conveyor belt fire polyurethane coating: Coal Research Institute of Jiangsu Province, developed by the coating of thermoplastic polyurethane elastomer as the main materials, and conductive carbon black and phosphate flame retardants and bromine Make a common flame retardant rubber mixing, and then after a fire retardant and the whole deal with the core complex from knitting. It is mainly as a coal mine belt conveyor with the conveyor belt. And rubber and PVC conveyor belt, it has high mechanical strength, good flexibility, wearable (for natural rubber 2-10 times), tear-resistant (as well as natural rubber 2-10 times), etc. advantages, and anti-static, flame-retardant. Rollers to improve performance: Roller conveyor is used in impact on the type commonly used wear-resistant parts, which the prevalence of low efficiency, fault and more the shortcomings of short life. This brings the number conveyor maintenance and a long time to reduce the transmission - 52 -

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efficiency, pollution of the environment and increase operating costs, restricted the development of belt conveyors. In order to improve its wear resistance, impact resistance, fire-retardant and antistatic properties, has developed a series of structures and materials, some of the results reported in the literature are as follows: An impact roller (Application No.: 93209323.X application date: 1993.04.15 Notice Date: 1994.01.26 patentee: to invest in the development of township enterprises in Hebei Province Corporation): The Chinese utility model patent deals with a belt ZL93209323.X dedicated conveyor idlers. The installation of its internal impact of urea-formaldehyde resin tensile springs, roller shaft at both ends of the use of closed maze with resistance, antistatic, wear-resistant and flame retardant characteristics of the metal roller life is 2-3 times the appropriate coal, mining and other industries. Conveyor belt impact support system (PN: US6155407 PD: 2000.12.05 PA: SHELSTAD DELMER LEROY): U.S. Patent US6155407 involved in a support conveyor belt support system components. The system contains a number of idlers, rollers and placed next to each other in three separate parts. Placed in the middle of the support structure components, on both sides of adjustable components to a certain angle. The system can reduce the impact of materials on the conveyor belt, conveyor components and stability in order to avoid spillage of materials to extend the life of conveyor components. KZDT type flame-retardant anti-static belt conveyor idlers: Coal Science Research Institute of the Nanjing Institute of Development idler for a high-intensity, anti-static, flame-retardant properties of good non-metallic roller with light weight, rust corrosion, wear-resistant properties. Flexible rotation of the roller, the resistance of small, low noise, long life is the main belt conveyor components, mainly used in coal mines, coal washing plant, power plants, stations, transport terminals, such as coal and powder materials. The main technical indicators are: Radial runout of 0.40 ~ 0.50mm; axial movement 0.02 ~ 0.60mm; rotation resistance 0.30 ~ 1.02N; axial load 18.0 ~ 20.0KN; test life ≥ 25000h; surface resistance <1.0 × 105 ; alcohol lamp burning time Sheng Yan 1.21S, flameless 1.34S. THY new (composite) materials idler: Tangshan City, China to send equipment transport projects developed by the roller modified phenolic resin and glass fiber as the main raw materials, with a special formula to deal with the addition of increase strength, improve - 53 -

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abrasion resistance, improve the anti-static, flame retardant, heat-curing, mold release additives, etc., into a hot roller and bearing. Ultra-high molecular weight polyethylene skateboards and roller conveyor applications in the study: The use of ultra-high molecular weight polyethylene (PE -UHM) excellent wear resistance and low coefficient of friction characteristics, preparation of skateboards and roller in the substitution of steel belt conveyor idlers. The experimental results showed that PE-UHMW rollers on both sides of skateboards alternative is feasible, but it only applies to belt speed is less than 1.5m / s, less than 0.06MPa pressure conveyor belt machine, suitable for flat belt the use of machines; with PE-UHMW roller material was successful, it has a light weight, wear-resistant, non-stick material, long life and difficult to cut through the belt characteristics. PE-UHMW skateboards special physical properties: tensile strength 24Mpa, wear volume 0.011g.cm-2, the rate of 140% elongation at break, impact strength of a cantilever beam: 1080J.m-1, friction coefficient 0.28. Wear-resistant anti-shock device : In addition to high domestic Luo Shanghai Co., Ltd. developed the delivery of equipment in the wear-resistant conveyor belt conveyor impact slide outside, no other reports; abroad impact the development of devices, including stents and the impact of the system simple and specific reports as follows: HC buffer Chute: high-Lo from Shanghai Co., Ltd. to develop the delivery of equipment for the conveyor of the conveyor belt loading points, the site supports, loading point to replace the buffer roller. Its technical characteristics are: the application of new material combinations to meet special requirements of the poor working conditions; buffer on the surface be slippery nylon alloy with a low coefficient of friction, high impact toughness and high wear resistance; buffer sliding the middle section of the rubber layer with high flexibility, which can effectively absorb the impact when falling material energy; reliable metal framework, can withstand the impact of large loads. Compared with the buffer rollers, resulting in the following table:

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Comparison The impact of a conveyor tension Conveyor belt

Buffer Chute Continuous support, the

Roller buffer Intermittent support, the impact of

belt impact of tension in small, tension, and there are torn with the non-tear with possible Low friction coefficient, constant resistance operation possibility Sahara Lok accumulation of

materials, resulting in larger running resistance

running resistance For uniform surface, not caused Belt Misalignment by deviation tape Life Working environment Long life, low running costs cause deviation Short service life, high running costs Uneven wear roller apron, tape

Doo-sealed silos, and material is Hopper bucket sealed with poor material not easy Sahara Lok is easy Sahara Lok

Conveyor belt impact cradle with adjustable wing members (PN: US2002011400 PD: 2002.01.31 PA: BURKHART JAMES R): U.S. Patent US2002011400 involving a conveyor mounted on the stent loading zone impact for the whereabouts of the materials through the absorption the impact of the conveyor belt to protect the movement. The stent support structure includes a number of shocks, each elongate support structure parts and wing-shaped parts mat. At both ends of wing-like mat with many small parts, which after the 22 pairs connected by the fastener can support conditioning to a certain angle.

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中文译文

带式输送机输送带的保护研究
伊. 基. 劳德维加克斯,代尔夫特科技大学,荷兰 摘要:带式输送机的输送带是输送机的重要部件,在输送机中输送带的成本占整个 摘要 设备成本的 30%-50%。在这篇文章里,分析相关理论,提出了对带式输送机输送带的保 护措施重要性,利用国内外部分文献报道对输送带的保护研究做了详细分析。 关键词:输送带 关键词 设备 保护措施

带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件 的输送机械,其特点是承载物料的传送带也是传递动力的牵引件,这与其他输送机械有 显著区别。承载带在托辊上运行,也可用气垫、磁垫代替托辊作为无阻力支撑承载带运 行。它在连续式输送机械中是应用最为广泛的一种,具有结构简单、输送量大、运距长、 可靠性高等许多优点。 随着我国经济的快速发展,煤炭、电力、矿山、冶金、建材水泥、化工、港口码头 等输送散料系统,大量采用带式输送机。2001 年,我国带式输送机就已达到 200 万台, 其中,煤矿约 120 万台,锅炉上煤约 40 万台,建材水泥厂约 30 万台,火力发电厂约 1 万台,港口码头约 1 万台。 作为物料输送系统,长距离、大运量、高速度、大功率的带式输送机获得了广泛应 用。特别是在装料区,从高处下落的物料对输送带及其保护辅助装置产生很大冲击,这 要求对输送带采取抗冲击和耐磨的保护措施。在煤矿等恶劣工矿环境下,则还要求系统 阻燃、抗静电。对此,我国已经实施了《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电通用试验方 法和判别准则》(MT113-1995)和《硫化橡胶耐磨性能测定》(GB9867-88)等相关标 准。标准中规定:磨耗量≤50 mm3;酒精喷灯试验有焰燃烧时间算术平均值≤3s,无焰 燃烧时间算术平均值≤10s; 表面电阻算术平均值≤3×10 Ω; 抗冲击试验显示表面无明 显裂痕、破坏。 为了达到上述性能要求,国内外研究主要从三个方面着手:一是改善输送带性能, 二是采用高性能托辊,三是专门研制保护装置。 输送带性能的改善: 为改善输送带的耐磨、抗冲击、阻燃和抗静电等性能,其相关研究主要采取了一系 列材料作为芯体(骨架层)的覆盖层或涂层。部分文献报道如下: 管状高耐磨输送带:安徽天地人(集团)股份有限公司提供的该产品以尼龙帆布、钢 丝绳等构成的芯体为骨架, 以高弹性、 高耐磨、 高强度橡胶为工作面组成新型运输物件, 主要用于输送粉状、颗粒状等易污染环境的物料。产品具有耐屈挠,抗冲击,附着力高 - 56 8

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等优点。经测试和使用,其硬度为(邵氏 A)65±5 度,磨耗量不大于 0.2cm /1.61,弹 性不小于 30%,扯断强度不小于 20Mpa,扯断伸长率不小于 450%,布-布粘着力不小于 10N/mm,胶-布粘着力不小于 6N/mm。 Conveyor belt excellent in partial wear resistance and itscomposition(PN: JP2002308410 PD:2002.10.23 PA:WATANABE HIROAKI):日本专利 JP2002306410 涉及 一种增强橡胶输送带局部区域耐磨性的方法。该专利在输送带两端设置覆盖层,覆盖层 采用橡胶混合烃作为主要成分与碳黑合成而呈现胶状特性,以遏制输送带表面的磨耗。 分层阻燃输送带:中国实用新型专利 ZL02270298.9 涉及一种带式输送机分层阻燃输 送带,特别适合于煤矿井下用的直经分层阻燃输送带。它由带芯织物分层及其浸渍糊料 形成的阻燃弹性体、阻燃上覆盖层和阻燃下覆盖层构成。其覆盖层为硫化橡胶或者橡塑 混胶层或者 PVC 层或者聚氨脂层,带芯织物分层为多个,层间有阻燃的缓冲胶层。输送 带具有抗拉强度高、相对拉伸模量高、伸长率低、耐动态疲劳、耐冲击、抗撕裂、使用 寿命长等优点。 PVC 全塑阻燃输送带的研究:对 PVC 全塑阻燃输送带的骨架结构与材料、PVC 糊和 覆盖胶进行了实验研究,确定了适宜的组成和配方。制备的 PVC 全塑阻燃输送带阻燃、 抗静电和强度大,符合 MT147-92 标准要求。其技术指标为:表面电阻<3.0×108Ω,表 面摩擦生热不大于 325 C,酒精喷灯燃烧自熄时间不大于 3s,巷道丙烷燃烧试样全宽度 未烧坏部分长度不小于 250mm。 耐燃输送带聚氨酯涂层:江苏省煤矿研究所研制的涂层由热塑性聚氨酯弹性体为主 要材料,与导电炭黑和磷酸酯类阻燃剂及溴系阻燃剂共同混炼成胶料,再与经过阻燃处 理的整体编织带芯复合而成。它主要作为煤矿井下带式输送机的输送带用。与橡胶及聚 氯乙烯输送带相比,它具有机械强度高、曲挠性好、耐磨(为天然橡胶的 2-10 倍)、 耐撕裂(也为天然橡胶的 2-10 倍)等优点,并且抗静电、阻燃。 托辊性能的改善: 托辊是应用于带式输送机上的耐磨抗冲击型常用部件, 它普遍存在效率低、 故障多、 使用寿命短等缺点。这使输送机维修次数多且时间长,降低输送效率、污染环境、增大 运行成本,制约了带式输送机的发展。为改善其耐磨、抗冲击、阻燃和抗静电等性能, 已研制了系列结构和材料,部分文献报道结果如下: 一种抗冲击托辊:中国实用新型专利 ZL93209323.X 涉及一种带式输送机专用托辊。 其内部安装脲醛树脂抗冲击拉伸弹簧, 辊轴两端采用迷宫式闭封, 具有抗冲击、 抗静电、 耐磨和阻燃等特点,使用寿命是金属托辊的 2-3 倍,适合于煤矿、矿山等行业使用。 Conveyor belt impact support system PN: ( US6155407 PD: 2000.12.05 PA: SHELSTAD DELMER LEROY):美国专利 US6155407 涉及一种支持传送带部件的支撑系统。该系统包 含许多托辊,托辊互相紧挨并置于三个分开的部件。中间部件置于支撑结构上,两侧部
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件可调至一定倾角。该系统可以减小物料对输送带的冲击,稳定输送带部件以避免物料 溢出,延长输送带部件寿命。 KZDT 型抗静电阻燃带式输送机托辊: 煤炭科学研究总院南京研究所研制的该托辊为 一种高强度、抗静电、阻燃性能好的非金属托辊,具有重量轻、防腐防锈、耐磨等性能。 该托辊转动灵活、阻力小、噪音低、使用寿命长,是带式输送机主要部件,主要用于煤 矿、 洗煤厂、 电厂、 车站码头等输送煤炭及粉状物料。 其主要技术指标为: 径向跳动 0.40~ 0.50mm;轴向窜动 0.02~0.60mm;旋转阻力 0.30~1.02N;轴向载荷 18.0~20.0 KN;试验寿命≥25000h;表面电阻<1.0×105Ω;酒精灯燃盛时间有焰 1.21S,无 焰 1.34S。 THY 新型(复合)材料托辊:唐山市华运输送设备工程公司研制的该托辊以改性酚醛 树脂和玻璃纤维为主要原料,经特殊配方处理再加入增加强度、提高耐磨性、提高抗静 电、阻燃、热固化、脱模等添加剂,热压成辊体和轴承座。 超高相对分子质量聚乙烯滑板及托辊在带式输送机上的应用研究:该研究利用超高 相对分子质量聚乙烯(PE-UHM)优越的耐磨性和低摩擦系数特性,制备滑板和托辊在带式 输送机上替代钢制托辊。实验结果表明,用 PE-UHMW 滑板替代两侧托辊是可行的,但其 只适用于皮带机速度小于 1.5m/s,输送带压小于 0.06MPa 的皮带机,适于平直皮带机 上使用;用 PE-UHMW 材料制造托辊是成功的,它具有质量轻、耐磨、不粘料、寿命长、 不易划破皮带的特点。特制 PE-UHMW 滑板的物理性能:拉伸强度 24Mpa,磨耗量 0.011g.cm-2,断裂伸长率 140%,悬臂梁冲击强度:1080J.m-1,摩擦系数 0.28。 耐磨抗冲击装置的研制: 国内除了上海高罗输送装备有限公司研制的带式输送机输送带的耐磨抗冲击滑槽 外,未见其它报道;国外研制的装置包括抗冲击支架和简易冲击系统,具体报道如下: HC 缓冲滑槽: 由上海高罗输送装备有限公司研制, 用于带式输送机装料点部位的输 送带支承,可替代装料点的缓冲托辊。其技术特征为:新材料组合的应用满足特殊的、 恶劣的工况要求;缓冲滑条上表层的尼龙合金具有低摩擦系数、高抗冲击韧性和高耐磨 性;缓冲滑条中间的橡胶层具有高弹性,可有效吸收物料跌落时的冲击能量;可靠的金 属骨架,可承受大装载量的冲击。与缓冲托辊比较,结果如下表所示: 比较项 裂带可能 输送带运行阻力 胶带跑偏 使用寿命 工作环境 低摩擦系数、运行阻力恒定 使用寿命长、运行成本低 料仓斗密封好、 物料不易撒落 - 58 缓冲滑槽 能 撒落物料堆积,造成运行阻力变大 使用寿命短、运行成本高 与料仓斗密封差,物料易撒落 缓冲托辊 输送带冲击张力 连续支承、冲击张力小、无撕 间断支承、冲击张力大、有撕裂带的可

承面均匀、 不易造成胶带跑偏托辊胶圈磨损不均匀, 易造成胶带跑偏

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Conveyor belt impact cradle with adjustable wing members (PN:US2002011400 PD:2002.01.31 PA:BURKHART JAMES R):美国专利 US2002011400 涉及一种安装于带 式输送机装料区的抗冲击支架,用于通过吸收下落物料冲击来保护运动的输送带。该支 架包含多个冲击支撑结构,每个结构具有伸长支撑部件和翼状垫子部件。翼状垫子部件 两端设有许多小孔,它们两两配对后由扣件连接,可使支架调节至一定倾角。 参考文献: 参考文献: 文献 [1] 张钺,矿山机械 29(5),2001,P55-60; [2] 刘士星 徐希庆,煤矿安全 8,1996,P10-12; [3] 张战英 刘海,中国塑料 17(9),2003,P72-75; [4] 罗伯茨,A.W.进展输送机械设计,1994,P255-281 。

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