带式输送机设计
摘 要
本次设计是关于DTⅡ型固定式带式输送机的设计。首先对胶带输送机作了简单的概述；接着分析了胶带输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾或导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了输送机的安装与维护。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。
本次带式输送机设计代表了设计的一般过程, 对今后的选型设计工作有一定的参考价值。
目 录
带式输送机的应用
已知原始数据及工作条件
带式输送机的工作原理
电机的选用
减速器的选用
输 送 带
输送带的分类
输送带的连接
制 动 装 置
制动装置的种类
带式输送机的发展状况
心的体会
参考文献
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。
已知原始数据及工作条件
（1）采区上山运煤,带式输送机布置形式及尺寸如图2-1所示
图2-1 带式输送机布置形式及尺寸示意图
（2）输送物料：煤；块度 ;
（3）输送量：；物流密度=1t/m3
（4）输送长度： L=200 m；
（5）倾角： β=15 度
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1-1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.
图1-1 带式输送机简图
输送带5绕经传动滚筒7和机尾换向滚筒1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°。
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增加，此法提高牵引力虽然是可行的。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，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。
（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。
（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。
带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在带式输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大6～7倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过3～5s。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器 、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。
减速器有二级、三级及多级齿轮减速器，第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二级为斜齿圆柱齿轮降速传动，联接电机和减速器的连轴器有两种，一是弹性联轴器，一种是液力联轴器。为此，减速器的锥齿轮也有两种；用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力偶合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮联接。
传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机头任一侧。
电机的选用
电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低于500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率较低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计皮带机所采
用的电动机的总功率为221kw，所以需选用功率为250kw的电机，
拟采用Ｙ２－３５５L－６型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。
减速器的选用
本次设计选用 DCY 315-40型二级硬齿面圆锥-圆柱齿轮减速器,传动比为
第一级为螺旋齿轮、第二级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动，其展开简图如下：
图3－1 减速器示意图
电动机和I轴之间，III轴和传动滚筒之间用的都是联轴器，故传动比都是1。
传动装置的总传动比
由以上电机选择可知电机转速则工作转速=1000r/min,因减速器的标准减速比为=,可求得r/min。
联轴器
本次驱动装置的设计中，较多的采用联轴器，这里对其做简单介绍：
联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。
联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。
根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分文无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。
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。
输送机的带芯主要是有各种织物（棉织物，各种化纤织物以及混纺织物等）或钢丝绳构成。它们是输送带的骨干层，几乎承载输送带工作时的全部负载。因此，带芯材料必须有一定的强度和刚度。覆盖胶用来保护中间带芯不受机械损伤以及周围有害介质的影响。上覆盖胶层一般较厚，这是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损。下覆胶层是输送带与支撑托辊接触的一面，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷阻力，下覆盖胶的厚度一般较薄。侧边覆盖胶的作用是当输送带发生跑偏使侧面与机架相碰时，保护带芯不受机械损伤。
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。
整体编织织物层芯输送带与分层织物层芯输送带相比，在带强度相同的情况下，整体输送带的厚度小，柔性好，耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂，但伸长率较高，在使用过程中，需要较大的拉紧行程。
钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高，抗弯曲性能好；伸长率小，需要拉紧行程小。同其它输送带相比，在带强度相同的前提下，钢丝绳芯输送带的厚度小。
在钢芯绳中,钢丝绳的质量是决定输送带使用寿命长短的关键因素之一，必须具有以下特点：
(1)应具有较高的破断强度。钢芯强度高则输送带亦可增大，从另一个角度来说，绳芯强度越高，所用绳之直径即可缩小，输送带可以做的薄些，已达到减小输送机尺寸的目的。
(2)绳芯与橡胶应具有较高的黏着力。这对于用硫化接头具有重大意义.提高钢绳与橡胶之间黏着力的主要措施是在钢绳表面电镀黄铜及采用硬质橡胶等。
(3)应具有较高的耐疲劳强度，否则钢绳疲劳后，它与橡胶的黏着力即下降乃至完全分离。
(4)应具有较好的柔性.制造过程中采用预变形措施以消除钢绳中的残余应力，可使钢绳芯具有较好的柔性而不松散。
输送带上下覆盖胶目前多采用天然橡胶,国外有采用耐磨和抗风化的橡胶的胶带，如轮胎花纹橡胶的改良胶作为覆盖胶,以提高其使用寿命。输送带的中间用合成橡胶与天然胶的混合物。
钢绳芯带与普通带相比较以下优点：
(1)强度高。由于强度高，可使1台输送机的长度增大很多。目前国内钢绳芯输送带输送机1台长度达几公里、几十公里。伸长量小.钢绳芯带的伸长量约为帆布带伸长量的十分之一，因此拉紧装置纵向弹性高。这样张力传播速度快，起动和制动时不会出现浪涌现象。
(2)成槽性好。由于钢绳芯是沿着输送带纵向排列的，而且只有一层，与托辊贴合紧密,可以形成较大的槽角。近年来钢绳芯输送带输送机的槽角多数为35º，这样不仅可以增大运量，而且可以防止输送带跑偏。
(3)抗冲击性及抗弯曲疲劳性好，使用寿命长。由于钢绳芯是以很细的钢丝捻成钢绳带芯，它弯曲疲劳和耐冲击性非常好。
(4)破损后容易修补，钢绳芯输送带一旦出现破损，破伤几乎不再扩大，修补也很容易。相反，帆布带损伤后，会由于水浸等原因而引起剥离。使帆布带强度降低。
(5)接头寿命长。这种输送带由于采用硫化胶接，接头寿命很长，经验表明有的接头使用十余年尚未损坏。
(6)输送机的滚筒小。钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢丝绳，弯曲疲劳轻微，允许滚筒直径比用帆布输送带的。
钢绳芯输送带也存在一些缺点:
(1)制造工艺要求高，必须保证各钢绳芯的张力均匀，否则输送带运转中由于张力不均而发生跑偏现象。
(2)由于输送带内无横向钢绳芯及帆布层，抗纵向撕裂的能力要避免纵向撕裂。
(3)易断丝。当滚筒表面与输送带之间卡进物料时，容易引起输送带钢绳芯的断丝。因此,要求要有可靠的清扫装置。
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。塑料输送带则有机械接法和塑化接法两种。
(1)机械接头
机械接头是一种可拆卸的接头。它对带芯有损伤，接头强度效率低，只有25%—60%，使用寿命短，并且接头通过滚筒表面时，对滚筒表面有损害，常用于短距或移动式带式输送机上。织物层芯输送带常采用的机械接头形式有胶接活页式，铆钉固定的夹板式和钩状卡子式，但钢丝绳芯输送带一般不采用机械接头方式。
(2)硫化（塑化）接头
硫化（塑化）接头是一种不可拆卸的接头形式。它具有承受拉力大，
使用寿命长，对滚筒表面不产生损害，接头效率高达60%—95%的优点，但存在接头工艺复杂的缺点。
对于分层织物层芯输送带在硫化前，将其端部按帆布层数切成阶梯状，如下图4-1所示：
图4-1 分层织物层芯输送带的硫化接头
然后将两个端头相互很好的粘合，用专用的硫化设备加压加热并保持一定的时间即可完成。其强度为原来强度的(i-1)/i(100%。其中i为帆布层数。
制 动 装 置
对于倾斜输送物料的带式输送机，其平均倾角大于时，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。
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。
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°°C;在寒冷地区驱动站应有采暖设施;
(2)可做水平运输,倾斜向上不超过 (16°)和向下( EMBED EMBED )运输不超过,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。
心的体会
带式输送机是最常用的固体物料的连续输送机，广泛应用于国民经济的各行各业中。
本设计的内容包括：带式输送机的应用、分类、发展状况、工作原理、结构、布置方式、及运行阻力；带式输送机的主要零部件（如滚筒等）的常规设计计算和主要零部件的强度校核，主要包括传动功率和输送带张力的计算和校核；驱动装置的选用；输送机部件的选用，主要有输送带、传动滚筒、托辊、制动装置、该向装置、拉紧装置等。
本设计以经典的基本理论和设计方法为基础，充分吸收参考书中的基本理论及设计方法；收集了具有代表性的设计用图和设计用表。
本设计基本上达到了设计目的。通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的学习作风。由于时间有限加上实际条件的限制，本设计不能进行调试，这也是不足之处。当然，设计中肯定还有其他不足和纸漏之处请老师指正。
参考文献
1、 程居山《矿山机械》
2 、方慎权《煤矿机械》
3、 候志学《矿山运输机械》
4、 纪名贵《机械设计》
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