带式输送机的分析与设计(共17页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上机电系统分析与设计课程学习报告题目:带式输送机的分析与设计专业:机械设计及理论 学院:机械工程与自动化学院 日期:2012年11月6日 带式输送机的分析与设计摘要:本论文主要涉及带式输送机的机械设计和电器原理设计部分。带式输送机的机械设计是通过理论上的分析计算选出满足生产要求的输送机各部件,确定合理的运行参数,或者对确定的部件参数进行验算,并完成输送线路的宏观设计以及输送机的安装布置图。最后进行输送机的保护装置及其电器原理设计。关键词:带式输送机,驱动装置,可编程控制器带式输送机是输送能力最大的连续输送机械之一。其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便
2、于集中控制和实现自动化、管理维护方便,在连续装载条件下可实现连续运输。它是运输成件货物与散装物料的理想工具,因此被广泛用于国民经济各部门。尤其在矿山用量最多、规格最大。1 带式输送机的机械设计1.1 带式输送机的初步设计1.1.1 设计原始资料:设计运输能力:1050t/h, 运输距离:1394m, 输送倾角:-9, 原煤松散密度:1.0t/m, 煤最大块度:300mm,煤动态堆积角:25,供电电压:10kv, 660v,带速:2.5m/s, 应用单位:煤矿。1.1.2 带式输送机的类型在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
3、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。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。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。因此,根据条件,我采用钢绳芯带式输送机。1.1.3 输送带类型的确定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,在类型确定上需考虑以下几点:(1)煤矿井下必须使用阻燃输送带,并且尽量选用橡胶贴面,
4、其次为橡塑贴面和塑料贴面的阻燃输送带;(2)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;(3)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;根据原始资料和上述选择要求,本设计选择钢丝绳芯带,型号是2000,其带芯强度为2000N/ mm,输送带质量为34kg/m,带厚为20mm,钢丝绳根数79。芯带采用硫化接头。1.1.4 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
5、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。 图1 输送机布置简图1.1.5 带宽的确定1)满足设计运输能力的带宽B1 (1) =0.953m式中,Q设计运输能力,t/h;B1满足设计运输能力的输送带宽度,m;K物料断面系数,为0.1488;v 输送带运行速度,m/s;物料的散状密度,0.90 t/;c倾角系数,为0.97。2)满足物料块度条件的宽度B2对于未筛分过的物料,根据上列计算选取带宽B=1000 mm。1.1.6 基本参数的确定计算1)输送带线质量根据DT手册表4-5钢丝绳芯输送带规格及技术参数查得。2)物料线质量q已知设计运输能力Q=1050
6、t/h,输送带运行速度=2.5m/s时,物料线质量q=116.67 kg/m3)托辊旋转部分线质量与托辊的选择托辊是用来支承输送带和输送带上的物料,减少输送带的运行阻力,保证输送带的垂度不超过技术规定,使输送带沿预定的方向平稳地运行。托辊按其用途的不同主要分为承载托辊(又称上托辊)、回程托辊(又称下托辊)、缓冲托辊与调心托辊。托辊的结构与具体布置形式主要决定于输送机的类型与所运物料的性质。承载托辊安装在有载分支上,以支承输送带与物料。在生产实践中要求它能根据所输送物料性质的不同,使输送带的承载断面的形状有相应的变化。回程托辊安装在空载分支上,以支承输送带。缓冲托辊大多安装在输送机的装载点上,以
7、减轻物料对输送带的冲击。在运输沉重的大块物料的情况下,有时也需沿输送机全线设置缓冲托辊。输送带运行时,由于张力的不平衡、物料偏堆积、机架变形、托辊轴承损坏以及风载荷作用等使其产生跑偏,目前应用最为普遍的是前倾托辊,它取代了调心托辊,靠普通槽形托辊的两侧辊向输送带运行方向倾斜23实现防跑偏。托辊间距的选择托辊间距的选择应考虑物料性质、输送带的重度及运行阻力等条件的影响。承载分支托辊间距可参考表1选取。缓冲托辊间距一般为承载托辊间距的0.3-0.5倍,约为0.3-0.6m。回程托辊间距可按2-3 m考虑或取为承载托辊间距的2倍。表 1 承载托辊间距参考表(m)松散物料堆积密度t/m带宽 (mm)4
8、00500650800100012001400160020002.51.21.21.11.11.0表2 F托辊回转部分质量(kg)托辊形式带宽(mm)500650800100012001400160018002000槽形承载托辊铸铁座111214222547507277冲压座89111720回程托辊、V形托辊铸铁座81012172039(V)42(V)61(V)65(V)冲压座79111518托辊直径(mm)89108133159轴承型号204305406407头部滚筒或尾部滚筒距第一组槽形托辊的距离按下式计算:式中,滚筒与第一组托辊之间的距离,m;托辊的成槽角,rad;B输送带宽度,m。经计
9、算可知,带式输送机的尾部滚筒距第一组槽形托辊的距离: =2.673521/360=1.63 m(槽型托辊成槽角;B=1 m);头部滚筒距第一组槽形托辊的距离:=2.673521/360=1.63m(槽形托辊成槽角;B=1 m)。本设计的带式输送机的带宽B=1000 mm,堆积密度=1.0 t/m,经查表3、表4可知选托辊直径D=108 mm,承载分支托辊间距=1.2 m,其托辊回转部分质量=17 kg (冲压座),根据DT手册查的承载托辊选择35槽型托辊,图号DT100C414。回程托辊间距=2.4m,其托辊回转部分质量=15kg(冲压座),根据DT手册回程托辊选择平行下托辊,图号DT100C
10、460。因此,可求出托辊旋转部分线质量:承载托辊旋转部分线质量为: (2)回程托辊旋转部分线质量为: (3)另外,在输送机的前后各加一个10过渡托辊,图号为DT100C411,一个20过渡托辊,图号为DT100C412。4)计算输送带许用张力钢丝绳芯带=3150*1000/10= N (4)式中,输送带许用张力,N;带芯拉断强度,N/mm;B输送带宽度,mm;m输送带安全系数。取钢丝绳芯带m=10。5)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。滚筒直径的选择计算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。
11、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。在选择传动滚筒直径时,可按四个方面考虑:1)为限制输送带绕过传动滚筒时产生过大的附加弯曲应力,传动滚筒直径应按下面方法计算:对于钢绳芯带式输送机的传动滚筒直径 (5)式中,D传动滚筒直径,mm;d钢丝绳直径,mm。2)改向滚筒直径可按下式确定D1=0.8D=720 mm;D2=0.6D=540 mm式中,D1尾部改向滚筒直径,mm;D2其他改向滚筒直径,mm;D传动滚筒直径,mm。综合考虑以上几条因素,本文选择传动滚筒
12、直径D=1000 mm,图号为DT100A508Y(Z);尾部改向滚筒的直径D1=800mm,图号为DT100B107(G);头部改向滚筒直径为D2=630mm,图号为DT100B306(G)。各个滚筒表面均为人字形沟槽的橡胶覆盖面。3)计算各直线区段阻力对于承载分支: (6)=-.6 N 其中(=0.04)对于回程分支: (7)=9.81394(42+6.25)0.035cos9+42sin9=.8N (=0.035)式中,Wz承载分支直线运行阻力,N;Wk回程分支直线运行阻力,N;g重力加速度,m/s;L输送长度,m;输送倾角;输送带在承载分支运行的阻力系数;输送带在回程分支运行的阻力系数
13、。表3 输送带沿托辊运行的阻力系数工作条件(槽形)(平行)滚动轴承含油轴承滚动轴承含油轴承清洁、干燥0.020.040.0180.034少量尘埃,正常湿度0.030.050.0250.040大量尘埃,湿度大0.04 0.060.0350.0561.1.7 输送带张力计算用逐点法计算输送带关键点张力:图2 输送带设计示意图输送带张力应满足两个条件:1)垂度条件,即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不超过规定值,或者满足最小张力条件对于承载分支输送带最小张力: (8)对于回程分支输送带最小张力: (9)取承载分支的最小张力点S2=,则S3=K*S2根据这一条件得出各点的张力点分别为专心-专
14、注-专业S1=S1;S2=K*S1+Wz;S3=K*S2;S4=S3;S5=K*S4;S6=S5S7=K*S6;S8=K*S7+WkS9=K*S8;S10=S9;S11=K*S10;S12=K*S11;S13=S12;计算得:S1=.02N;S2=9214.9N;S3=9583.5N;S4=9583.5N;S5=9966.83N;S6=9966.83N;S7=10365.5N;S8=.9N;S9=.9N;S10=.9N;S11=.2N;S12=.6N;S13=.6N;2)校核传动滚筒摩擦传动条件:外载荷需要传动滚动表面输出的牵引力F0=S1-S13=.4NS1*(eua-1)/n所以满足摩擦传
15、动条件。1.1.8 输送带强度校核SmaxS所以满足输送带强度。1.1.9 计算滚筒牵引力与电动机功率由于满载工作下电动机的运行状态,有可能是电动状态也可能是发电状态,所以在牵引力和功率计算上有区别。尤其应注意各种阻力的正方向和正常发电状态而空载电动状态下的功率验算。电动机备用功率一般按15%-20%考虑。1)传动滚筒的主轴牵引力:F0=S13+0.03(S13+)=-94971.4N (10) 2)电动机功率由于主轴牵引力为负值所以电机处于发电状态P =F0VK110-3=1.17*94971.4*1.05*2.5*0.85*10-3 =247.9KW(其中电动机功率备用系数为Kd=1.17
16、,传动装置的效率为)所以电动机选280kw,查阅有关手册选择Y3555-4型三相异步电动机,其主要技术参数:额定功率为280kw;转速为1480r/min。1.1.10 拉紧力与拉紧行程1)拉紧力PH:PH=S7+S6=10365.5N+9966.83N =20332.33N (11)2)拉紧行程:0.0017*1394+1.3=3.6698m (12)式中,L输送机总长度1394m;K输送带工作时的伸长系数,见表4,可知K=0.0015表4 输送带伸长系数K 输送机长度L,m合成纤维输送带钢绳芯输送带10000.010.00153)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
17、可少的部件,具有以下四个主要作用: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;为输送带重新接头提供必要的行程。在带式输送机的总体布置时,选择合适的拉紧装置,确定合理的安装位置,是保证输送机正常运转、起动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的重要条件,通常确定拉紧装置的位置时须考虑以下三点:拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上,以利于起动和制动时不产生打滑现象,对运距较短的输送带可布置在机尾部,并将机尾部的改向滚筒作为拉紧滚筒;拉
18、紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处,这样可减小拉紧力;应尽可能使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行,且施加的拉紧力要通过滚筒中心。在带式输送机的工艺布置中,选择合理的拉紧装置,确定合理的安装位置,是保证输送机正常运转、启动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的重要条件,通常确定拉紧装置的位置时需要考虑以下三点:拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上,以利于起动和制动时不产生打滑现象,对运距很短的输送机可布置在机尾部,并将尾部滚筒作为拉紧滚筒;拉紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处,这样可以减少拉紧力,缩小拉紧行程;应使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行,
19、而且施加的拉紧力要通过滚筒中心。本通用性液压自动拉紧装置适用于钢绳芯、普通橡胶带固定式带式输送机以及索道等连续运转的设备,该设备可放在输送机机头或机尾,设计者依据具体情况选用并确定具体位置。根据输送机设计原始资料和已计算出的拉紧力和拉紧行程,综合考虑上述各种拉紧装置类型和特点,本设计选择使用重锤拉紧装置,拉紧装置布置在中间改向滚筒一端(如输送带布置简图所示)。1.1.11 制动力矩计算根据井下用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。1)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:1 (13)式中,MZ制动装置作用在传动滚筒轴上
20、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0.0122)对于发电运行状态的带式输送机所需制动装置的总制动力矩为: (14)式中,MZ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;输送带速度,m/s;N0系统所需电机总功率(未考虑备用功率系数前),kW。从上述的传动滚筒轴牵引力的计算结果可知,本设计带式输送机的电动机输出的是制动力矩,运行状态处于发电状态。根据公式可计算出带式输送机所需制动装置的总制动力矩为:=0.91000/2.5=74370 Nm根据和控制要求本设计选择YWZ5-500/121 2制动装置。1.1.12 清扫装置在带式输
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