带式输送机毕业设计毕业论文

物料运输机

摘要

该项目是结合实际工程问题而制订出来的，其目的是设计一套能够在给定场合下安全可靠运行的上运带式输送机系统。

本文是通过对通用设备带式输送机的选型计算，以及计算选择各组成部件。最后组合成使用于具体条件下的带式输送机。

本文设计的带式输送机属于向上运输，需要考虑带式输送机的逆止问题、可靠停车问题以及所需要的配套电控问题。然后综合各种情况下的问题，找出最合理的解决方法并进行整合，最终选取出带式输送机的各部件来组成符合实际工程要求的输送机系统。

本文通过对输送机各部件的选型计算和设计以使整个系统能够在给定场合下安全可靠的完成预期的任务。

关键词:带式输送机,上运,液体粘性，完成预期的任务

目录

摘要........................................ I 第一章绪论. (1)

1.1 本课题研究的目的和意义 (1)

1.2 本课题研究的内容 (2)

1.3 国内外研究情况及其发展 (2)

第二章上运带式输送机设计 (4)

2.1 设计题目原始参数 (4)

2.2 输送带选型计算 (5)

2.3 输送线路初步设计 (8)

2.4 输送带张力的计算 (9)

2.5 输送带强度验算 (10)

2.6 滚筒的选择 (11)

2.7 拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择 (13)

2.8 制动力矩的计算 (15)

第三章整体设计方案 (16)

3.1 设计构思 (16)

3.2 总体结构 (16)

3.3 工作原理 (16)

第四章结论 (16)

参考文献 (17)

谢辞 (17)

第一章绪论

1.1 本课题研究的目的和意义

本课程的设计提高了学生的动手能力及创新思维能力。其宗旨是让学生能够对已学到的知识灵活运用、理论与实际结合，起到对学生综合素质一个全面提升的作用。本次制作对已学习到的知识例如：机械设计基础、电工学、Auto Cad等各课内容运用较多。

带式输送机自1795年被发明以来，经过两个世纪的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛采用。特别是第二次工业革命带来了新材料、新技术的采用，使带式输送机的发展步入了一个新纪元。当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为三足鼎立局面，并成为各国争先发展的行业。带式输送机因其具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转稳定、工作可靠性和密封性好、占据空间小等特点，并能适应在各种恶劣工作环境下工作包括潮湿、泥泞、粉尘多等，所以它已经是国民经济中不可或缺的关键设备。加之国际互联网络化的实现，又大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造、销售的周期，使它更加具有竞争力。目前，带式输送机已经成为露天矿和地下矿的联合运输系统中重要的组成部分。为了更好的研究带式输送机的工作组成原理，发现及改进其不足之处，本课题所研究的是大倾角、上运带式输送机。

1.2 本课题研究的内容

首先了解带式输送机的基本知识（包括其主要设备工作方式工作原理等）。然后根据使用场合和给定的原始参数，对各种工况进行分析计算，设计系统方案（运输机布置形式，驱动方式，输送带的选型，拉紧装置的设计，清扫装置的设计等），设计出合适的驱动系统和控制系统。设计出各个系统之后，还要进行动态特性的研究，以确保在输送机启动时，系统的动安全系数大于预先设定的数值，所设计的系统仍能符合要求的正常运行。

1.3 国内外研究情况及其发展

国外带式输送机技术的现状

国外带式输送机技术的发展很快，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。国外己经使用或己经进行设计的几条典型长距离带式输送机输送线：

（1）西班牙的西撒哈拉带式输送机线路是世界最长的长距离输送机线路，该线路长达100km，用两年半时间建成，并于1972年投入使用，用来将位于石质高原地区的布·克拉露天矿的磷灰石矿石运往艾尔—阿雍海港。

总投资额为两亿马克。预计该线路能达行30年，年平均运输量为1000万吨磷灰石矿石(2000t/h)。整条线路由长为6.9～11.8km的11台带式输送机组成。带宽为l000mm，采用ST3150型钢丝绳芯胶带，带速为4.5 m/s[18]。

（2）恰那矿20km地面带式输送机系统是代表了现代带式输送机发展水平的一条输送线。该输送系统由一条长为10.3km的平面转弯带式输送机和一条10.1km的直线长距离带式输送机构成。转弯带式输送机的曲率半径为9km，弧长为4km。两条输送机除线路参数外，其他参数相同，运输能力为2200t/h，带宽1050mm，输送带抗拉强度为3000N/mm，安全系数为5，拉紧装置为重锤拉紧。允许行程为25m，驱动采用3台700KW直流电动机，双滚筒驱动。系统采用了先进的托辊制造和安装技术、水平转弯技术和动态分析技术[20]。

（3）津巴布韦钢铁公司（ZISCO）15.6km水平转弯越野带式输送机于1996年投入使用，是世界上单机最长的带式输送机。该输送机将ZISCO的New Ripple Creek矿的经过二次破碎的铁矿石运送到Zimbabwe的炼钢厂附近。输送量为干矿石500t/h（湿矿石600t/h）。系统全长15.6km，物料提升高度为90m。近年来，我国在大型带式输送机的设计、制造上也有了长足的进步。从20世纪60年代末我国己经生产200余条钢丝绳芯带式输送机，在煤矿、磷矿、铁矿和港口使用。其中单机长度达7602m的大型带式输送机已投入使用。目前，包括总长l0km的输送线等多条长距离带式输送机系统正在设计或计划中[12]。

国内带式输送机技术的现状

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，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器[8]。

第二章上运带式输送机设计

2.1 设计题目原始参数

（1）输送长度L，m；

（2）输送机安装倾角β，°；

（3）设计运输生产率Q，t/h；

（4）物料的散级密度ρ，t/m3；

（5）物料在输送带上的堆积角θ，(°)；

（6）物料的块度a，mm。

2.2 输送带选型计算

输送带是输送机的重要部件，要求它具有较高的强度和较好的挠性，其价格比较昂贵，约占输送机总成本的25%—50%。在类型确定上需考虑以下几点：

表2.1 设计原始数据

在同等条件下，优先选择分层带，其次整体带芯带和钢绳芯带；

优先选用尼龙、维尼龙帆布层带，因在同样抗拉强度下，上述材料比棉帆布带体轻、带薄、柔软、成槽性好、耐水和耐腐蚀。

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。输送带由带芯（骨架）和覆盖层组成。带芯主要由各种织物（棉织物、各种化纤织物以及混纺材料等）或钢丝绳构成。他们是输送带的骨架层，几乎承受输送带工作时全部负荷，因此，带芯材料必须具有一定的强度和刚度。覆盖胶用以保护中间的带芯不受机械损伤以及周围介质的有害影响。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。下覆盖胶是输送带与支撑托辊接触的一面，主要承受压力，为了减少输送带眼托辊运行时的压陷阻力，下覆盖胶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是侧面和机架相碰时，保护其不受机械损伤。

输送带运行速度选择

表2.2 与物料有关的常用带速

带速是输送机的重要参数，通常根据下列原则进行选择：

1） 长距离、大运量的输送机可选择较高带速；

2） 倾角大、运距短的输送机带速易小；

3） 下运相对上运带式输送机带速低；

4） 粒度大、耐磨性大、易粉碎和易起尘的物料宜选用较低带速；

5） 采用卸料车卸料时带速不宜超过2.5m/s ；

由此结合表2.1，我选择v=2.5m/s 。

带宽的确定

表2.3 物料断面系数

表2.4 倾角系数

1）按输送能力确定带宽B 1

B 1=1.1(γvkc 3600/Q +0.05) （式2.1）

式中 Q=1000t/h ；

K=422（由表2.2得到）；

v=2.5m/s；

γ=0.90 t/m3；

C=0.9（由表2.3推出）；

2）按输送物料的块度确定带宽B2

B2≥200

2max+

a=800mm

物料最大块度的横向尺寸。

式中a

max——

综合考虑，我的带宽选择为1000m。

输送带种类的选择

钢绳芯带式输送机在结构形式上相同于通用带式输送机，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带。因此它是一种强力型带式输送机，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。大型矿井的主要平巷、写景和地面生产系统往往会用到大运量、长距离情况，如果采用普通型带式输送机运输，由于受到输送带强度的限制而只能采用多台串联运行方式，这就造成了设备数量多，物料转载次数多，因而带来设备投资高，运转效率低，事故率升高，粉煤比重上升以及维护人员增多等后果。采用钢绳芯带式输送机可以有效地解决这类问题。因为我设计的输送机运输距离长460，所以我采用钢绳芯输送带。

查表预选：钢丝绳芯输送带，NR覆盖胶

表2.5 ST带芯皮带规格及技术参数

输送带类

型

纵向

拉伸强度

/N·mmˉ1

钢丝绳最

大直径

(mm)

钢丝绳

间距

(mm)

带厚

(mm)

ST 1600 5 12 17

上胶层厚6mm，下胶层6mm，钢丝绳根数79根，输送带质量27kg·mˉ12.3 输送线路初步设计

线路初步设计的任务是根据使用地点的具体情况、用户要求或输送机类型情况，进行输送机的整体布置。主要内容包括驱动装置的型式、数量和安装位置的确定，拉紧装置的形式和安装位置的确定，机头、机尾布置，装卸位置及形式，清扫装置的类型及位置的确定等。最后根据这些内容画出输送机的布置简图。

因为课题中的带式输送机运输长度短，带速不高，所以本题目选择单滚筒向上运输式布置。

2.4 输送带张力的计算

用逐点法计算输送带关键点张力：

图2.1 输送带设计示意图

输送带张力应满足两个条件：

摩擦传动条件，即输送带的张力必须保证输送机在任何正常工况下都无

输送带打滑现象发生。传动滚筒与输送带间的摩擦系数可参考表6选取，对

于塑面带应相应减少。按摩擦条件确定：

)2.1,220,25.0(1221=?==-=-n u n e s s s u αα

w s s

s c s

w s s

s c s

s s

z a +==+===41

3245361562 其中05.104.121

==c c 其中为 a W 为回程托辊阻力

z W 为承载托辊阻力

解方程得： N S 3114551=；

N S 1331002=；

=3S 109383N ；

N S 1148524=；

N S 1384245=；

N S 1331006=；

所以 s max =311455N

2.5 输送带强度验算

根据上面“逐点张力法”计算出的最大张力s max =311455N

输送带允许承受的最大张力N s e 10000001000*1000==

由于s max ≤s e ，所以符合要求。

表2.6 传动滚筒与输送带间的摩擦系数

2.6 滚筒的选择

滚筒是带式输送机的重要部件。按其结构与作用的不同分为传动（驱动）

滚筒、电动滚筒、外装式电动滚筒和改向滚筒。

传动滚筒用来传递牵引力或制动力。传动滚筒有钢制光面滚筒、包胶滚

筒和陶瓷滚筒等。钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，所以一般常用

于短距离输送机中。

包胶滚筒主要优点是表面摩擦系数大，适用于长距离大型带式输送机。包胶滚筒按其表面形状又可分为：光面包胶滚筒、人字形沟槽包胶滚筒和菱形（网纹）包胶滚筒。

光面包胶滚筒制造工艺相对简单，易满足技术要求，正常工作条件下摩擦系数大，能减少物料黏结，但在潮湿场合，由于表面无沟槽致使无法截断水膜，因而摩擦系数显著下降。

为了增大摩擦系数，在光面钢制滚筒表面上，冷粘或硫化一层人字形沟槽的橡胶板，为使这层橡胶板粘得牢靠，必须先在滚筒表面挂上一层很薄的衬胶（一般小于2mm），然后再把人字形沟槽橡胶冷粘或硫化在衬胶上。这种带人字形的沟槽滚筒，由于有沟槽存在，能使表面水薄膜中断，不积水，同时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里。由于这两种原因，即使在潮湿的条件下，摩擦系数也降低不大。但是，此种滚筒具有方向性，不能反向运转。

菱形（网纹）包胶滚筒，除了具有人字沟槽胶面滚筒的优点外，最突出的一个优点是它没有方向性，有效防止了输送带的跑偏，对可逆输送机尤为适用。但摩擦系数比人字沟槽胶面稍有降低。尽管如此，人们还是认为菱形沟槽胶面比人字沟槽胶面优越。继菱形沟槽胶面滚筒之后又出现了一种带轴向槽的菱形沟槽胶面滚筒。因为轴向沟槽使摩擦系数升高，从而弥补了菱形沟槽胶面滚筒比人字沟槽胶面滚筒摩擦系数小的缺点。这种菱形沟槽滚筒目

前国内尚未制造生产。

普通传动滚筒都是采用焊接结构，即轮毂、辐板和筒皮之间采用焊接结构。该类滚筒适用于中小型带式输送机。

在大功率的带式输送机中，必须采用铸焊结合的结构形式，滚筒两端的轮毂、辐板和筒皮为整体铸造，然后再与中间筒皮焊在一起。

改向滚筒

改向滚筒有钢制光面滚筒和光面包胶滚筒。包胶的目的是为了减少物料在其表面的黏结以防输送带的跑偏与磨损。滚筒的轴承有布置在内侧与外侧两种形式。

在带式输送机的设计中，正确合理地选择滚筒直径具有很大的意义。如果直径增大可改善输送带的使用条件，但在其他条件相同之下，直径增大会使其重量、驱动装置、减速器的传动比和质量相应提高。因此，滚筒直径尽量不要大于确保输送带正常使用条件所需的数值。

按照带宽B=1000mm，初选传动滚筒直径mm

。

D1000

许用扭矩52kN·m

减速器减速比 25

改向滚筒直径选择

D=0.8D=800mm

1

D=0.6D=600mm

2

D为尾部改向滚筒直径，mm；

1

2D 为头部改向滚筒直径，mm ；

D 为传动滚筒直径，mm 。

2.7 拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择

输送带在运行一段时间后会发生蠕变而变长，在启动、制动过程中也会

发生蠕变现象，只有拉紧装置进一步收紧才不会发生打滑现象。因此，拉紧

装置是保证带式输送机正常运行不可缺少的部件。

拉紧力的计算

根据输送机布置形式确定拉紧力大小。

H P =s s 4

3+=224235N 拉紧行程的计算

计算拉紧行程

?L=KL+(1~2)B+j L +c L +d L =18m

?L 为拉紧行程，m ；

L 为输送机长度，m ；

B 为带宽，m ；

j L 拉紧装置接头长度；

c L 为拉紧车长度；

d L 为动态应变变形长度。

表2.7 输送带伸长系数K

拉紧装置的选择与布置

拉紧装置又称张紧装置，它是带式输送机必不可少的部件，具有以下几

个主要作用：

使输送带有足够的张力，以保证输送带与滚筒间产生必要的摩擦力并防

止打滑；

保证输送带各点的张力不低于一定值，以防止输送带在托辊之间过分松

弛而引起撒料和增加运动阻力；

补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化；

2.8 制动力矩的计算

根据带式输送机技术要求，制动装置或逆止装置产生的制动力矩不得

小于该输送机所需制动力矩的1.5倍。

对于电动机运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为：

()[]

βωβcos 2sin 75.0q t q t q d q q gL M Z ''+'++-= （式2.13） 式中 z M —制动装置作用在传动滚筒轴上的总制动力矩，Nm ；

D—传动滚筒直径，m；

L—输送机长度，m；

—托辊阻力系数，取值为0.012

代入得

M=2091N·M

z

由于该输送机运距较短，且是上运带式输送机，故选用型号为YWZ-400的推杆制动器

第三章整体设计方案

3.1 设计构思

物料运输机，在外形上，底盘设计为长方形，同时底盘下安装四个小车轮，这样便于移动，整体的稳定性会更高。底盘与后侧用云梯链接，方便以后风扇及后侧设备损坏后维修。

3.2 总体结构

3.3 工作原理

以电动机作为动力装置，经通过带轮把动力传递到后轮，后轮上装有齿轮。动力经变向机构传递到风扇上，从而带动风扇的旋转，达到使物料运输更远的效果。

第四章结论

经过一周的紧张准备辛勤的努力终于完成了任务，达到预期的目的。此次设计的冲床在马达的驱动下冲干能够快速的移动完成对部分材料的加工。但是人存在动力不足，效果不显著以及材料的限制不能够制动等缺点。