皮带输送机的设计(全套图纸)(共50页).doc

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Belt conveyor is the ideal equipment for high-speed, automation, continuous operations for long-distance transportation of the bulk materials, which is widely applied in industries such as electric power, metallurgy, chemical engineering, coal, mine, ports and foodstuffs. With the development of industrial demand, the design of belt conveyor aims at long distance, high speed, great capacity and high-power directions. Therefore, there appear more problems in terms of dynamics of belt conveyor.At first, it is introduction about the belt conveyor. Next, it is the principles about choose component parts of belt conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. 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 fix and safeguard of the belt conveyor. Key word : Belt conveyor;Inclination type;Dual drive;目 录AbstractI1 前言1.1 选题的意义带式输送机是一种连续运行的无休止的输送带输送机械。结构简单，成本低，运输距离长，生产效率很高。广泛应用于冶金、矿山、煤炭、发电厂和工业企业。随着现代工业科学技术的发展，带式输送机在工业生产中的重要性越来越重要，它是工业机械化的重要组成部分。1.2 皮带输送机的国内外研究现状随着改革开放的发展，我国生产力的提高，社会的需求逐渐增加，对我国矿业企业，全部为带式输送机的发展带来了新的契机。新时期中国科学技术发展迅速，因此，带式输送机技术的提高。总之，我国的带式输送机迅速发展，带式输送机的类型也越来越丰富，强大的科技支持，不仅运输距离带式输送机的提高，而且功率提高也非常大，中国新时期的带式输送机技术也取得了很大的进步。2带式运输机的设计计算2.1 原始数据及工作条件设计参数及环境（1） 输送物料：散状物料（2） 物料特性： 1） 最大块度：400mm2） 散装密度：1t/m33） 堆积角：=20°4） 物料温度：<50（3） 工作环境：井下（4） 输送系统及相关尺寸： 1） 运距：100m2） 倾斜角：=14°3） 最大运量:1000t/h运输机的主体构型，如图所示： 图2-1 传动系统图2.2 计算步骤2.2.1 带宽的确定近照给定的参数,取原煤的堆积角为20°.原煤的堆积密度按1000kg/;输送机的工作倾角=14°带式输送机的最大运输能力计算公式（2-1）为 （2-1）式中：输送量（； 带速（； 物料堆积密度（）； 物料在运行的输送带的最大堆积面积, K-输送机的倾斜系数；输送机皮带的宽度、输送能力、物料性质、块的大小和输送机的线路倾角都会影响带速.并且当输送机向上运输物料时，倾斜角度越大，带速就越低。表2-1倾斜系数k选用表倾角2468101214161820k1.00.990.980.970.950.930.910.890.850.81输送机的工作倾角=14°查DTII带式输送机选用手册（表2-1） 得k=0.91按给定的工作条件,原煤的堆积角为20°原煤的堆积密度为1000kg/;工作环境为井下，所以取带速为2m/s;把以上数值全部代入式（2-1）中, 即为使得运输能力得到保障,皮带的截面积必须具有图2-2 槽形托辊的带上物料堆积截面槽角带宽 B=650mm带宽 B=800mm带宽B=1000mm带宽B=1200mm动堆积角动堆积角动堆积角动堆积角动堆积角动堆积角动堆积角动堆积角20°30°20°20°30°30°20°30°30°0.04060.04840.06380.02220.02660.07630.15130.187935°0.04330.05070.06780.02360.02780.07980.16510.195740°0.04530.05230.07100.02470.02870.08220.17230.201345°0.04690.05340.07360.02560.02930.08400.17810.2047表22，输送带的承载托辊35度角，物料堆积角为20°的1200毫米，宽的带宽允许的积累传送带上的材料0.1651m平方米，面积为0.15平方公里，小于0.1651，所以输送带宽度为1200mm。经过计算,选用带宽B=1200mm，ST2000型钢绳芯输送带。、以下为ST2000型钢绳芯输送带的内容：纵向拉伸强度2000N/mm；带厚20mm;输送带每米质量34Kg/m.2.2.2 输送带宽度的核算按式（2-2）对输送大块散状物料的输送机进行核算 （2-2）式中最大粒度，mm。条件中物料粒度为400mm。计算：B=12002400+200=1000即输送带宽符合核算要求。2.3 圆周驱动力2.3.1 计算公式 当输机总机长大于80m时，增加阻力是微不足道的，而不是作为一个严重的错误计算承运人的试点项目，100大于80，因此可以输入计算公式系数C，将公式转化为以下形式： （2-3）式中为输送机长度有关的系数，可查个得到查DTII（A）型带式输送机设计手册表2-3系数CL8010015020300400500600C1.921.781.581.451.311.251.201.17L70080090010001500200025005000C1.141.121.101.091.061.051.041.03查得C=1.78。2.3.2 主要阻力计算材料的运输和移动摩擦载荷引起的枝杆和旋转产生的摩擦带的主要阻力。用式（2-4）计算： （2-4）式中模拟摩擦系数，根据环境和技术水平决定，可按表查取。 输送机长度按尾滚筒中心相距，m； 重力加速度；条件中所给倾角为14°小于18°，故选取1。托辊选择为DTII6204/C4，查表上托辊为三个托辊组成，下托辊为一个。上托辊输送物料间距相距较短，即1.2m，下托辊为回程，无物料运输，空载可适当放宽间距，即 3m，上托辊使皮带形成凹形，槽角为35°，下托辊为平行托棍，槽角0°。上托辊108，L=465mm，轴承选用4G305，单个上托辊转动部分质量=7.1kg.下托辊108，L=1400mm, 轴承选用4G305，单个下托辊转动部分质量=10.56kg.每一米承载分支托辊组旋转部分重量kg/m，用式（2-5）计算: （2-5） =3 7.1/1.2=17.75kg.每一米回程分支托辊组旋转部分质量kg/m，用式（2-6）计算: （2-6） =1 10.56/3=3.52kg每米长度输送物料质量 计算：=kg/m选取ST2000型钢绳芯输送带。查表得ST2000型钢绳芯输送带的以下数据，每层质量1.25kg/m，上胶厚=3.0mm,下胶厚=1.5mm,每毫米厚胶料质量为1.25kg/,则模拟摩擦系数值按照表2-4选取，取=0.03。 表2-4 模拟摩擦系数(推荐值）安装情况 工作条件F 水平，向上及向下倾斜 工作条件良好，制造，调整好，带速低，物料内摩擦系数小。0.020按标准设计，制造，调整好，物料内摩擦系数中等。0.022多尘，低温，过载，高带速，安装不良，托辊质量差，物料内摩擦大。0.023-0.03向下倾斜设计，制造正常，处于发电工况时0.012-0.016 =0.817.75+3.52+（213.125+138.89）1=5480.454N2.3.3 主要特种阻力计算托辊前倾的摩擦与被输送物料与导料槽档板间的摩擦这两种摩擦所产生的阻力为主要特种阻力，包括阻力和阻力两部分，按式（2-7）计算： （2-7）主要特种阻力；托辊前倾的摩擦阻力；导料槽档板间的摩擦阻力；其中 按式（2-8）计算：三个等长辊子的前倾上托辊时 （2-8）输送物料与导料挡板间的摩擦阻力 （2-9）式中 =0.6，l=4.5m,=0.61m. 因为托辊无前倾，所以=0.所以主要特种阻力2.3.4 附加特种阻力计算附加特种阻力由输送带清扫器的摩擦和卸料器的摩擦所产生阻力与其他阻力一起构，按下式计算： （2-10） （2-11） （2-12） 式中清扫器个数，包括一个弹簧清扫器和两个空段清扫器；A接触面积（清扫器和输送带之间），压力（清扫器和输送带之间），N/，一般取为3 N/；摩擦系数（清扫器和输送带之间），一般取0.50.7；刮板系数，一般取为1500 N/m。 表2-5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/m刮板与输送带接触面积A/m头部清扫器空段清扫器5000.3150.0050.0086500.4000.0070.018000.4950.0080.01210000.6100.010.01512000.7300.0120.01814000.8500.0140.021查表2-5得A=10.0122+20.0182=0.06m取 =4.5N/m，取=0.6，将数据带入式（2-11）则=0.064.50.6=1620 N无卸料器，所以=0由式（2-10） 则 2.3.5 倾斜阻力计算倾斜阻力按下式计算： （2-13）式中：因为本输送机是倾斜运输，所以 H= =138.899.8124.2=32939N由式=1.454+1373.34+1620+32939=44452N2.4 传动功率计算2.4.1 传动轴功率（）计算传动滚筒轴功率（）按式（2-14）计算： （2-14）所以 2.4.2 电动机功率计算电动机功率，按式（2-15）计算： （2-15）式中传动效率，约0.850.95中任一值；查表得到传动滚筒及联轴器效率以及二级减速器效率，分别为0.98和0.94，则 =0.980.94=0.92按照所得出的值，查电动机型谱，依就大不就小原则来确定电动机功率。则各型号确定如下表（2-6）所示：表2-6电机功率驱动装置组合号传动滚筒直径电机减速器制动器110KW1691000mmY315S-4DCY355-50YWZ5-3152.5 输送带张力计算皮带输送机输送带的不同部位具有不同的张力，这种现象的原因有很多，在输送带的张力根据以下正常运行情况下，可以这样做：(1) 输送带上有运输物料时，输送带和滚筒相互间不打滑，且输送带与传动滚筒之间全部通过摩擦来获得圆周力，由输送带所受到的张力保障。（2）在带式输送机的传送带上，以确保两个辊之间的张力在凹陷是低于预定值。2.5.1 输送带不打滑条件校核传动滚筒与输送带之间的力通过摩擦传送。如图（2-3）。图2-3如图2-3所示，传动滚筒松边的输送带最小张力应符合 传动滚筒传递的最大圆周力。动载荷系数k=1.2；对输送机不符合惯性小、起动和制动平稳特性的可取较大值;否则，取较小值。取1.5 摩擦系数，见表2-6表2-6 传动滚筒与输送带间的摩擦系数工作条件光面滚筒胶面滚筒清洁干燥0.250.030.40环境潮湿0.100.150.250.35潮湿粘污0.050.20取=1.5，由式 =1.=66678N=0.25，=.查得尤拉系数=2.40。对常用C=0.71=0.=47341.38N2.5.2 输送带下C=0.71垂度校核带式输送机皮带，以保证下降在一定范围内，在任何时间点，根据带式输送机的最小张力式（2-16）和（2-17）进行了验证。 承载分力 (2-16) 回程分支 （2-17）式中许可的最大垂度0.01；上托辊之间距离（最小张力处）；=1.2m.下托辊之间距离（最小张力处）;=3.0m.取=0.01 , 由式（2-16）得：2.5.3 各特性点张力计算利用逐点张力计算法，对以下各特性点进行张力计算，以便于确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，拉紧装置拉紧力和凹凸弧起始点张力等特性点张力，如图2-4所示。图2-4 张力分布点图(1)运行阻力的计算将各特殊点以分离点为起始，依次设为1、2、3、，一直到相遇点7点，如图2-4所示。根据前文选择的ST2000型钢绳芯输送带和其各项数据（纵向拉伸强度2000N/mm；带厚20mm;输送带质量34Kg/m.）进行运行阻力的计算。1) 承载段运行阻力由式（2-18）： （2-18）物料每米质量q=由式子 表2-7常用的托辊阻力系数工作条件平型托辊槽型托辊室内清洁，干燥，无磨损性尘土0.0180.02空气湿度，温度正常，有少量磨损性尘土0.0250.03室外工作，有大量磨损性尘土，污染摩擦表面0.0350.04表2-8 DTII型托辊组转动部分质量 托辊形式 带宽 B/mm800100012001400160018002000上托辊槽型铸铁座14222547507072冲压座111720下托辊槽型铸铁座12172039426165冲压座111518查表2-7及表2-8得=25kg,托辊间距=1.2m,=0.04m=20.83kg/m.代入上式子得 =+ =48.41KN当承载段向上运行时，承载段的下滑力为正。2) 回空段运行阻力由式（2-19） （2-19）有式子查上表选出=20kg,=3.0m,=0.035.=6.67kg,代入上式得 =6.71KN= =0.34KN =0.22KN =-6.71-0.34+0.22=-6.83KN当承载段向上运行时，回空段向下运行。此时，回空段下滑力为负。3) 最小张力点通过上面的计算得知，最小张力点是3点。(2) 输送带上各点张力的计算1）4点的张力由悬垂度条件决定输送带的平稳运行防止物料的洒落，有利于输送机的工作效率，为达到这一效果，须使得输送带的悬垂度不超过托辊间距的千分之二十五，当承载段为满足最大悬垂度时，所需的最小张力为 式中 输送带在承载段的最小张力，N； 输送带所许可的最大悬垂度，；代入上式得 5(138.89+34)1.2cos9.81=9.87KN2)计算各点的张力因为S4=9.87KN,选=1.05，故有KNKNKNKNKN(3)验算传动滚筒分离与相遇两点的张力关系滚筒围包角为=200°。选摩擦系数=0.25。并取摩擦力备用系数n=1.2。由式（2-20）可算得允许的最大值为： （2-20）=74.28KN>=48.77KN式中 n摩擦力备用系数，取1.151.2中任一值; 摩擦系数， 输送带与两个滚筒间的围包角之和，故摩擦条件满足。2.5.4 输送带强度计算（1） 输送带的计算安全系数由公式2-21可知。 （2-21）其中,.=2.4KN=(2) 输送带的许用安全系数由式子2-22知 （2-22） 其中 -基本安全系数； -附加弯曲伸折算系数； -动载荷系数，一般取1.2-1.5； -输送带接头效率；查«通用机械设计»选出表2-9表2-93.01.81.20.85代入上式得 （3）输送带强度验算 m>7.624，输送带强度满足要求。查«通用机械设计»选出表2-10表2-10ST2000型钢绳芯带中钢绳直径d钢丝绳间距L带厚h6mm12mm20mm3驱动装置的选用与设计3.1电机的选用电动机的选用根据设计所需要的额定转速而选择，平常所选用的电动机转速不低于500r/min，本次设计所需要电动机的总功率为101kw。因此选用功率为110kw的电机。3.2 减速器的选用带宽1200mm，查表得传动滚筒的直径D=1000，则工作转速为：已知电机转速为1480r/min ，则电机与滚筒之间的总传动比为：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37.2电机的速度，通过斜齿轮和斜齿轮的第一级减速齿轮，在第二阶段中，第二轴和第三轴中齿轮减速，图示如下：图31 减速器示意图电动机，减速器和传动滚筒依次都是用联轴器联结，故传动比全为1。3.3 联轴器联轴器主要用于将两轴联接在一块，两轴分离时需将机器完全停止。4带式输送机部件的选用4.1托辊4.1.1 托辊的作用与选型（1）作用带式输送机托辊的结构是一个重要的组成部分，安装带式输送机托辊影响使用寿命和负载的大小和性质。常见的托辊组是布置是将三个等长托辊放在同一平面内，两侧托辊向前倾或将中间托辊与两侧托辊错开布置。（2）选型托辊类型有槽形托辊4-1、平行托辊4-2、缓冲托辊4-3和调心托辊等；图4-1槽形托辊槽形托辊是由三个托辊构成的托辊组，它的形状像，两边高，中间低，适用于运送散状物料，这种构形可防止物料的洒落，且增大运输能力。本次设计的上托辊就是选择DTII04C0323型号的槽形前倾托辊.平形托辊倾角为由一个平直的辊子构成，适用于运送成件物品，本次设计的下托辊为回程无承重，为保持皮带的张力选用DTII04C2123型号的平形托辊。平行托辊的结构简图如下：图4-2 平行托辊缓冲托辊分为橡胶圈式缓冲托辊与弹簧板式缓冲托辊，其结构简图如下所示，主要用来减少物料对输送带的冲击，本次设计选用DTII04C0723型号的橡胶圈式缓冲托辊。图4-3缓冲托辊a)橡胶圈式 b)弹簧板式按照胶带在托辊间所产生的挠度尽可能小的原则，将皮带输送机的托辊间距设置为承重上托辊为1.2m1.5m，回程空段下托辊为3m或取为上托辊间距的两倍。为使皮带更好的与滚筒进行连接过渡，减小皮带在过渡段的边缘应力保护皮带，所以在皮带运输机的头部和尾部分别设计一组过渡托辊。过渡托辊与端部滚筒的中心距不超过8001000mm，且过渡托辊的槽角为与两种。皮带输送机在运行过程中，输送带容易跑偏，对于这种现象常采用不同形式的调心托辊进行修正。由于有载分支有承重不易跑偏所以每隔10组槽形托辊放置一组调心托辊，回程空载分支易跑偏每隔610组平型托辊放置一组调心托辊。回转式调心托辊，槽形调心托辊用于有载分支，其防跑偏原理与前倾托辊相同，这种调心托辊在固定型带式输送机上应用的很多。托辊的间距设计由带宽B1200mm，上托辊间距1.2m，下 3m，35°，0°。上托辊108，L=465mm，轴承4G305，单个上托辊转动部分质量=7.1kg.下托辊108，L=1400mm,轴承4G305，单个下托辊转动部分质量=10.56kg。表4-1 托辊技术规格表托辊直径mm托辊轴径mm轴承型号托辊长度mm托辊轴外伸长mm旋转部分质量kg托辊质量kg89204G204200142.082.792502.152.983152.583.584653.875.246004.786.487505.797.87254G205950177.2311.21108254G2054G3053153.535.073804.075.864654.776.896005.898.537006.729.749508.7412.7711509.413.99140010.0315.62133254G3053806.38.21115016.920.971594659.6412.02140025.8231.524.1.2 托辊的校核（1） 上托辊的校核本次设计所选用的为槽形前倾托辊上托辊，其结构简图如4-4下：图4-4槽形前倾托辊结构简图1）承载分支的校核式中有载分支托辊的静载荷（N）承载分支托辊间距（m）e辊子载荷系数，查通运机械设计手册表2-35选e=0.8v带速（m/s)，已知v=2m/s每米长输送带质量（kg/m),已知=13.125kg/m输送能力（kg/s)由参考文献运输机械设计选用手册表2-72查得.代入上式得=0.= 300.5kg/s =1538.6N查运输机械设计选用手册表2-74得，承载能力为4400N，上托辊直径为108mm，轴承型号为4G305，长度为380mm，大于计算所得，故满足要求。2）动载计算承载分支托辊的动载荷为：式中：运行系数，取1.2；冲击系数，取1.04；工况系数，取1.00。则：=1538.61.21.041 =1920.2N<4400N所以计算结果表明承载分支托辊满足动载需求。4.2 传动滚筒、改向滚筒合张力计算4.2.1 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。头部180改向滚筒的合张力: =58.28+61.19=119.47KN尾部180改向滚筒的合张力: =9.4+9.87=19.27KN4.2.2 传动滚筒合张力计算根据各特性点的张力计算传动滚筒合张力:传动滚筒合张力: KN4.3 传动滚筒强度的验算与直径的确定4.3.1传动滚筒结构其结构示意图如图4-5所示： 图4-5 传动滚筒4.3.2传动滚筒轴的设计计算（1）求轴上的功率传动滚筒是唯一已知的厚度和密度的材料为Q235A，T40mm，直径d1000mm，获得质量m886kg。如果传输效率为=0.97，则则轴的角转速（）轴的最小直径的确定式中 选取轴的材料为45钢，进行调质处理，取=112。于是 得（）传动滚筒轴的结构设计拟定轴上的零件方案，现选用下图 4-6的装配方案。图4-6传动滚筒图根据定位和装配的要求确定轴的各段直径和长度，轴的左边部分如下图4-7所示。图4-7传动滚筒轴图轴上零件的周向定位联轴器与轴的定位均采用平键联结，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。确定轴上圆角和倒角尺寸取周端倒角为，各轴肩处的圆角半径为R2。 求轴上的载荷轴的受力简图如图4-8所示，轴在水平方向的受力如图所示，图4-8轴水平方向力矩图由M（A）=0，可求得，上图可知 =71883N轴在垂直方向的受力如图4-9所示，图4-9 轴垂直方向力矩图由M（A）=0，可求得，扭矩图如4-10为图4-10 轴的扭矩图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面E是轴的危险截面。（4）按弯扭合成应力校核轴的强度（5）校核时，校核的最大压力在横向轴的弯曲和扭转（即，切割的风险和阻力）。根据式 式中 -轴的计算应力，MPa；M-轴所受的弯矩，单位为，。T-轴所受的扭矩，单位为，。W-轴的抗弯截面系数，单位为，对没键槽的由式 W=-许用弯曲应力，。因有，因此，此轴安全。在设计方面，主要考虑的是带式输送机在辊滑动面上的平均压力拱的弯曲和对输送带的冲击。这两项在设计中，主要集中表现在对滚筒直径的确定导航，下面给出集中滚筒直径的算法：（1） 按钢绳芯带绳芯中的钢绳直径与滚筒直径的比值 由式4-1可知D/d150 （4-1)式中 D-传动滚筒直径，mm; d-钢绳芯中钢绳的直径，mm;D150d=1506=900mm 可以采用直径为1000mm的滚筒。(2)验算滚筒的比压比压要按相遇点滚筒承受的比压来算，因此滚筒所承受的比压较大。按最不利的情况来考虑，设总的牵引力由两滚筒均分，各传递一半的牵引力。总的牵引力 故相遇点,其分离点所承受的拉力为 由式<0.7故常用滚筒强度已经能够满足需求，不需再对强度进行验算。改向滚筒按照直径可分为多种规格，选用时直接根据传动滚筒直径进行匹配。当改向角度为时，其直径可以比传动滚筒直径小一规格。改向或时可随改向角减小而适当取小1-2规格。本次设计选用了2个直径800m的DTII04B6122型号的改向滚筒,改向180°以及2个直径为630的DT04B3081的改向滚筒以增大皮带的压力及包角。5制动装置5.1 制动装置的作用DTII型固定式带式输送机时，用于运输货物，在一个倾斜的材料时，突然逆转的停车或运输材料的顺滑，导致材料的积累，所以需要的制动装置。制动器是用来减速使其停止的机制，有时也可用于调整或限速机构，确保机构或机器安全工作的重要组成部分。5.1.1 制动装置的种类按照输送机的性能和使用环境，选择不同的制动器，带式输送机制动器的种类很多。常用的有带式逆止器、滚柱逆止器、液压推杆制动器和盘形制动器等。其中液压推杆制动器无论向上或向下输送的带式输送机都可以使用，安装在高速轴上，动作迅速可靠，本次设计的DTII型固定式带式输送机向上倾角为140，所以选择液压推杆制动器。5.1.2 制动装置的选型制动器主要按照下几点来进行选型：(1)根据运输机的运行状况对轴的负载转矩进行计算。(2)负责制动部分的制动力矩，完全可以支持且有足够的储备，同时还能够保证较高的安全系数，安全要求应安装双重