胶带输送机的选型设计-本科学位论文.doc
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1、摘 要胶带输送机是现代散状物料连续运输的主要设备。随着工业和技术的发展,采用大运量、长距离、高带速的大型胶带输送机进行散状物料输送已成为胶带输送机的发展主流。越来越多的工程技术人员对胶带输送机的设计方法进行了大量的研究。本文从胶带输送机的传动原理出发利用逐点计算法, 对胶带运输机进行选型设计。根据运输量和块度选择了胶带,通过比较确定使用钢绳芯胶带。对胶带的宽度进行了校核,选定1米,满足要求。带速V=2.5m/s, 带速满足要求。对胶带输送机的功率和胶带张力进行了计算,电动机功率110kw,输送带张力62092.8N。对胶带运行阻力进行了计算。胶带悬垂度进行了计算。对电动机进行选型为YB315S
2、-4型。减速器选用DCY-355型。联轴器选用YDZ2L-500型。通过计算查表主滚筒直径选定1m,拉紧装置选用车式重锤拉紧机构,拉紧机构的配重为1626kg。胶带强度校核足够。防滑验算满足不打滑条件。各部件选型满足实际要求。关键词:胶带 输送机 选型设计 传动滚筒目 录摘 要1第一章 胶带输送机的应用及传动原理4第一节 胶带输送机的应用4第二节 胶带输送机摩擦传动原理5一、挠性体摩擦传动原理5二、工作弧与静止弧6三、驱动滚筒的摩擦牵引力7第二章 胶带输送机设计方案的确定9第一节 方案的设计比较9第二节 最终方案的确定11第三章 胶带设计计算11第一节 胶带宽度的计算11一、胶带速度的选择11
3、二、胶带宽度的计算11第二节 胶带输送机的功率和胶带张力的简易计算13一、传动滚筒轴功率的简易计算13二、初选电动机13三、输送带最大张力的简易计算式为14第三节 胶带的选择及其强度验算14一、胶带类型的选择14二、胶带强度的验算14三、传动滚筒直径的选择15第四节 胶带运行阻力的计算15一、直线段运行阻力的计算15二、胶带绕经滚筒时的阻力计算16三、附加运行阻力的计算17四、卸料器阻力的计算18五、附加阻力计算式为18第五节 胶带悬垂度的验算18一、托辊直径的选择18二、托辊间距的选择18三、钢绳芯胶带悬垂度的验算19第六节 胶带张力的计算20一、胶带输送机形式布置20二、胶带张力的计算20
4、三、按悬垂条件校核最小张力22四、胶带强度校核22五、防滑验算23六、起动验算23第四章 驱动装置的选择24第一节 电动机的选型计算24一、电动状态的胶带输送机功率计算24二、电动机的选择25第二节 起动与制动计算25一、驱动装置的选取25二、传动滚筒的选择28三、惯性力计算30四、起动与制动的计算33第五章 实际带速与输送量计算、拉紧等装置的选择35第一节 实际带速实际输送量计算35一、实际带速计算公式为35二、实际输送量35第二节 胶带输送机拉紧装置的计算选择36一、拉紧装置拉紧力36二、拉紧装置拉紧行程计算公式为36三、拉紧装置的选择36第三节 胶带输送机保护装置及机架架型的选择36一、
5、保护装置的设置36二、保护装置的安装注意事项及选型37三、胶带输送机机架架型的选型38结束语38参考文献39 第一章 胶带输送机的应用及传动原理第一节 胶带输送机的应用 胶带输送机是化工、煤炭、冶金、建材、电力、轻工、粮食及交通运输等部门广泛使用的运输设备。输送堆积密度为5002500kg/m3的各种散装物料和成件物品,使用环境温度为-2040。胶带输送机可沿水平或倾斜线路运行,使用平面输送带沿倾斜工作时,不同物料的最大运输倾角可参阅表4-15。同一类物料的湿度和块度组成对最大运输倾角有影响。运送物料最大倾角不能大于20,运送散装物料倾角为最大倾角的80。胶带输送机的运输能力大、运行阻力小、运
6、行平稳、运途中对物料的破碎性小、连续运行、容易实现自动控制,因此被广泛应用在国民经济各个部门。矿井的井上、下胶带输送机使用越来越多。由于输送带易损坏,不易运送坚硬有棱角的物料。第二节 胶带输送机摩擦传动原理一、挠性体摩擦传动原理输送带是挠性牵引件,滚筒驱动的胶带输送机依靠输送带与滚筒间的摩擦传递牵引力。滚筒驱动所能传递的最大牵引力,按挠性体在圆弧上的摩擦的理论,其欧拉公式计算。欧拉公式是在假定挠性牵引构件不可拉伸,没有弯曲阻力,没有质量和厚度且它与圆弧面间的摩擦系数不变的理想条件下导出的。如图1-1所示当驱动滚筒顺时针等速转动时,输送带在相遇点上的张力为Sy,分离点的张力St,围包角为,其对应
7、的输送带弧长为围包弧,输送带与滚筒间的摩擦系数为。在平衡条件下,相遇点张力Sy与分离点张力St的关系由分析得到。在围包弧内任取一微量弧长cd,它所对应的围包角为,在这段长度上的输送带受到的力有:c端的张力S,d端张力SdS,滚筒的反力dN,滚筒的摩擦力dF。如图1-1所示的坐标系,在极限平衡条件下,即dF达最大值时,可得下式 dN=Ssin+(S+dS)sin (2.1) (S+dS)cos=Scos+Df (2.2)由于的d很小,可以近似认为sin;cos1。摩擦力dF的最大值为dN,代入上式得dN=Sd+dS dS=dN (2.4) 略去式(3)中的二次微量项dS,将它带入式(4)得两边积
8、分得:即 (2.5) 式中 Symax输送带在相遇点上的最大张力。得式Symax=Steua为欧拉公式。当输送带在相遇点上的实际张力超过式(5)的最大值时,滚筒将在输送带接触面上打滑。因此,挠形体摩擦传动的工作条件是SySLe。二、工作弧与静止弧欧拉公式所表示的是摩擦力达到极限时,相遇点和分离点的张力关系。按此式给出挠性牵引构件在驱动滚筒上的张力线如图2-2的acb线。在实际运行中,胶带输送机如相遇点上的实际张力SySymax时,研究表明,这时输送带的张力将沿acb线变化,即在围包角的范围内,输送带的张力按欧拉公式变化Sy=SLe在围包角的范围内,输送带的张力没有变化。角与角之和等于实际的围包
9、角,即+=角所对应的围包弧称为利用弧;角所对应的围包弧称为静止弧。相应的角为利用角,角为静止角。由于在利用弧内输送带的张力随包角变化,而输送带是弹性体,所受的张力大时,其弹性伸长大;张力小时,弹性伸长小;因此,输送带随滚筒由相遇点向分离点运行中,随张力逐渐减小,伸长量也逐渐减小。见图2-3 5所示。这样,输送带张力小的部位向张力大的方向收缩或蠕动。弹性构件摩擦牵引力产生弹性滑动是不可避免的。利用角的大小,由式Sy=Sle得:=1/lnsy/sl可以看出,随着相遇点的实际张力的增加,利用角增大。包围角一定,静止角随利用角的增加而减小。由于静止弧内的张力无变化,它不传递牵引力。由此可知,静止弧从传
10、递摩擦牵引力的角度看,有备用的性质,静止弧愈大,驱动装置的备用摩擦力愈大。相遇点的张力增加到式Symax=Sle的Synax时,=,=0,全部围包弧的上的摩擦力都被利用。如驱动滚筒相遇点所需的张力超过Symax值,滚筒上的摩擦力不够,就在输送带接触面上空滑。为加大Symax值,从式Symax=Sle看出,可以采用增加分离点张力Sl,增大摩擦系数或增加围包角来达到。三、驱动滚筒的摩擦牵引力由于输送带在驱动滚筒两端的张力差是驱动滚筒的圆周牵引力,将欧拉公式带入可得驱动滚筒能传递的最大摩擦牵引力为W0max=Symax-Sl=Sl(e-1) (2.6)为增大滚筒传递的牵引力,据式(6),可从三个方面
11、着手(一)加大输送带的拉紧力。以增加输送带在驱动滚筒分离点的张力Sl值,这种办法运转时可以采用,设计时不宜采用,因为这使输送带最大张力增大,可能因此需要选用高一级强度的输送带。(二)增加围包角。单滚筒驱动,围包角只能取,双滚筒驱动可达的,增加围包角的方法见图4。(三)增加摩擦系数。在驱动滚筒表面包覆摩擦材料,如橡胶或其他材料。式(6)表示的是滚筒的传动的最大摩擦牵引力。在实际使用中,考虑到摩擦系数和运行阻力的变化,以及启动加速时的动载荷影响,应使摩擦牵引力有一定的余量作为备用。因此,设计采用的摩擦牵引力W应为Wshe=Womax/n=Sl e-1/n 由于输送带在驱动滚筒两端的张力差是驱动滚筒
12、的圆周牵引力,将欧拉公式带入可得驱动滚筒能传递的最大摩擦牵引力为W0max=Symax-Sl=Sl(e-1) (2.6)为增大滚筒传递的牵引力,据式(6),可从三个方面着手(一)加大输送带的拉紧力。以增加输送带在驱动滚筒分离点的张力Sl值,这种办法运转时可以采用,设计时不宜采用,因为这使输送带最大张力增大,可能因此需要选用高一级强度的输送带。(二)增加围包角。单滚筒驱动,围包角只能取,双滚筒驱动可达的,增加围包角的方法见图4。(三)增加摩擦系数。在驱动滚筒表面包覆摩擦材料,如橡胶或其他材料。式(6)表示的是滚筒的传动的最大摩擦牵引力。在实际使用中,考虑到摩擦系数和运行阻力的变化,以及启动加速时
13、的动载荷影响,应使摩擦牵引力有一定的余量作为备用。因此,设计采用的摩擦牵引力W应为Wshe=Womax/n=Sl e-1/n 第二章 胶带输送机设计方案的确定第一节 方案的设计比较一、初选方案(一)普通胶带输送机 (二)钢绳芯胶带输送机(三)钢丝绳牵引胶带输送机二、设计工作的基本原则(一)应遵守国家当前的有关方针、政策、规程、规定。(二)要树立全心全意为用户服务的思想,使所选设备和设计工程获得良好的经济效益,社会效益和环境效益。(三)技术上是先进的,设计者要掌握当前国内外有关先进技术水平的发展趋势和有关技术信息。(四)经济上力求合理,减少用户前期投资和使用后的维护保养费用。(五)保证使用后的安
14、全经济运转。三、方案的比较筛选(一)普通胶带输送机的优缺点普通胶带输送机的优点是:普通胶带输送机投资少,适用于地面及井下运输巷道。普通胶带输送机的缺点是:抗拉强度低,运输距离短,对环境适应能力差,根据此次设计要求胶带输送机使用年限长,不易使用该型胶带输送机。(二)钢丝绳牵引胶带输送机的优缺点钢丝绳牵引胶带输送机的优点是:钢丝绳牵引胶带输送机,是特殊形式的强力胶带输送机,它用钢丝绳作为牵引部件,胶带作为承载部件从而解决了运输距离长运量大、强度不够的矛盾。钢丝绳牵引胶带输送机的缺点是:钢丝绳牵引胶带输送机,传动轮大,驱动装置复杂钢丝绳和胶带寿命低,托绳轮磨损大,等问题,因此该型输送机不满足技术上要
15、先进的设计原则。(三)钢绳芯胶带输送机的优缺点钢绳芯胶带输送机的优点是1.输送距离长 输送长度可达数公里或十几公里。2.输送能力大 输送量A4009600m3/h,目前我国青岛胶带六厂的胶带宽度可达2.8m,如果选用V=8m/s输送量可达A3000m3/h。3.输送机带伸长率小 一般为2为普通带的1/5左右。4.输送速度大 约为普通胶带的两倍,目前世界上已使用V8m/s的钢绳芯胶带输送机。5.使用寿命长 约为普通胶带的2-3倍。钢绳芯胶带输送机的缺点是1.胶带设备价格高,基建投资大。2.胶带接头要求严格 这一问题不容忽视,到目前为止,粘接对现场操作要求严格,就目前情况看,这一点不是困难。第二节
16、 最终方案的确定通过三种方案的比较筛选,确定本次设计使用钢绳芯胶带输送机,因为它比较适合此胶带输送机的使用要求。第三章 胶带设计计算第一节 胶带宽度的计算一、胶带速度的选择胶带输送机带速的选定应通过手册推荐值确定,查运输机械设计选用手册初选带速。 二、胶带宽度的计算(一)胶带宽度计算式为 式中 A输送量(t/h) A=1000 t/h V带速 (m/s) V= 物料散集密度 P11.05t/m3C输送机倾角系数,查指导书表34 C取0.97c输送机倾角XI系数,查运输机械设计选用手册取0.98K物料断面系数,采用槽形托辊,查运输机械设计选用手册取422取B=1m。(二)带宽校核公式为 式中 货
17、载最大块度的横向尺寸=80mm确定带宽带宽足够。(三)带速校核带速校核式为=1000(4220.971.0512)=带速满足要求。(四)输送量的计算式为=4222.51.050.970.9812 =1053t/h有 实际输送量满足生产要求。第二节 胶带输送机的功率和胶带张力的简易计算一、传动滚筒轴功率的简易计算根据给料点有水的情况,选择胶面传动滚筒,给料点导料槽长度选择3m。计算式为 式中 传动滚筒轴功率(kW)输送机水平投影长度,据提升高度输送倾角=7.5 计算该胶带布置形式为由机尾向上运输156.8m,水平运输108.2m,由此计算水平投影长度为258m。H输送机垂直提升高度 K1.Lh.
18、V胶带及托辊转动部分运转功率(kW),K1查运输机械设计选用手册取0.0229K2.Lh.A物料水平运输功率(kW)K2查运输机械设计选用手册取9.5510-50.00273A.H物料垂直提升功率,向上输送取“+”号K3附加功率系数,查运输机械设计选用手册,取1.17K4卸料东功率系数,查运输机械设计选用手册取1N附加功率值,查运输机械设计选用手册N=0.13N0=(0.02292582.59.5510-52581000+0.00273100020)1.131+0.3 =(14.77+24.64+54.6)1.171+0.3=110KW二、初选电动机(1)电动机功率的简易计算式为式中 N电动机
19、功率(kW)K系数,一般情况,单机驱动时K=1.21.3, 多机驱动时K=1.251.4;这里K取1.4总传动效率,一般情况,光面传动滚筒=0.88;胶面传动滚筒=0.9。N=110/0.91.4=171kW单台电动功率为86KW,选用Y系列鼠笼型交流电动机三台,两台工作一台备用。三、输送带最大张力的简易计算式为 输送带最大张力的简易计算式为式中 K5不打滑条件系由文,查运输机械设计选用手册取144=144(110/2.5)9.8=62092.8N 第三节 胶带的选择及其强度验算一、胶带类型的选择据运输机械设计选用手册和已确定方案,选择钢绳芯胶带二、胶带强度的验算胶带强度的验算式为式中 钢绳芯
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