大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì),傾角,上運(yùn)帶式,輸送,系統(tǒng),設(shè)計(jì)
山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
附錄一
英文文獻(xiàn)
Development of belt conveyor driving system
Abstract A short review for the existing various driving methods for belt conveyor was given，which include the analysis and comparison about the advantages，disadvantages and suitable application range of these methods．Based on this the variable-frequency-control(VFC)method for belt conveyor drive was fully discussed with focus on its application in medium-high voltage range．The principle of Neutral Point Clamped
(NPC)Three-Level inverters using high-voltage lGBTs together with the control strategy of rotor field-oriented vector control for induction motor drive were illustrated．
Key words belt conveyor driving system，variable-frequency-control，three-level inverter.
Among the methods of material conveying employed，belt conveyors play a very important part in the reliable carrying of material over long distances at competitive cost．
Conveyor systems have become larger and more complex and drive systems have also been going through a process of evolution and will continue to do so．Nowadays，bigger belts require more power and have brought the need for larger individual drives as well as multiple drives such as 3 drives of 750kw for one belt (this is the case for the conveyor drives in Cheng zhuang Mine)．The ability to control drive acceleration torque is critical to belt conveyors’ performance．An efficient drive system should be able to provide smooth，soft starts while maintaining belt tensions within the specified safe limits．For load sharing on multiple drives, torque and speed control are also important considerations in the drive systems design due to the advances in conveyor drive control technology，at present many more reliable cost-effective and performance-driven conveyor drive systems.·
In this paper，a short review for the existing various driving methods for belt conveyor is given in the beginning, which include the analysis and comparison bout the advantages，disadvantages and suitable application range of these methods．Based on the analysis and comparison，the variable-frequency-control(VFC) method for conveyor drive is fully discussed．VFC drives can provide excellent speed and torque control for starting conveyor belts and can also be designed to provide load sharing for multiple drives．
Large belt conveyor device drivers
The development of large belt conveyor exists two key questions, one is starting control problem of belt conveyor, the other one is the output power control problem. In practical use, conveyor belt is sticky elastic, long distance belt conveyor belt drive device for starting the dynamic response of the brake is a very complicated process, because of its inertia and the effect of heavy, start not smooth, starting current, the impact of electric power system and the inertia, at the moment the effect of stress changes, the instantaneous variation caused considerable bearing part dynamic load change each roller, will accelerate the damage, shorten the conveyor belt use life. Therefore, in recent years the development of large belt conveyor belt, besides improving the strength, mainly developing large belt conveyor control device. Because domestic in the design of large belt conveyor is according to analysis and calculation of the rigid body mechanics, to choose high safety coefficient of conveyor belt, generally take n = 10, investment costs, and the big difference with actual situation, still cannot meet the requirements.
At present, the large belt conveyor device drivers are mainly: dc motor drives, frequency conversion, SCR motor drive device, mouse cage induction motor with torque-limiting norms or velocity modulated hydraulic coupler, liquid viscous transmission speed device etc.
(1) Dc motor drives
Dc motor drive speed range, adjust the smooth, overload, starting, braking torque, easy to control, high reliability, high speed, but when the high cost less energy consumption, and a brush and ring collector, using less.
(2) variable-frequency-control
Through the change of frequency conversion power is to change the frequency of the stator motor speed, speed range, high precision, but to corresponding solution on a series of problems with electrical and circuit system is more complex, and maintenance cost is higher, therefore, are not generally adopted.
(3) Fluid Viscosity Soft Start-up Equipment
Liquid viscous transmission technology is developed abroad in the 1970s, a new transmission technology, viscous clutch brake piece by changing the spacing between viscosity fluid to change the shear force to change the transmission torque. Liquid viscous governor matches with mouse cage induction motor soft starter, fluid sticky as drive system, to realize the full speed belt conveyor, smooth, and more motor start-up, reduce the load balance of electrical components and other technical requirements, improve the reliability of the belt conveyor and life-span, significant economic benefits.
The working principle of the system
The introduction has discussed the importance of the soft start for belt conveyor. In order to solve by soft start-up is full of belt conveyor, reduces to the influence of starting current, reduce the startup problem such as tension. Belt conveyor in soft start-up is start asking, control; ensure start-up acceleration of belt conveyor speed curve of the required rated speed until smooth startup, motor startup current and belt tension control of start within permitted. Hydraulic disaster machine as a kind of belt conveyor soft start-up device has the largest single power, to 650KW reaches 80% of soft start-up mode. It is still the main way of soft start for mine belt conveyor.
The structure and function of the system
In the belt drive system controlled by computer, digital control system and drive will be closed system to achieve. Feedback control is shown in figure 1, control system of main parts: SCM, digital-to-analog converters and analog-to-digital converter, keyboard and display, op-amp, sensors, communication module and actuators, etc. As part of the core chip system used to receive feedback signal, and according to the speed of calculation program, output, as the input sensor to measure the speed signal part and turn it into electrical signals, Actuator is according to the control unit of output signals required changes of driving. The structure of the system theory is shown in figure 2.
Analysis on conveyor drive technologies
Thanks to advances in conveyor drive control technology，nowadays many choices are available which result in more reliable, cost-effective and performance driven conveyor drive systems. Mechanical，hydraulic and electrical devices, or a combination thereof，now can be installed to provide smooth, soft starts for conveyor systems．In the following，a short review of these methods will be presented.
Direct drives
Full voltage starters . With a full-voltage starter design，the conveyor head shaft is direct-coupled to the motor through the gear drive．Direct full—voltage starters are adequate for relatively low—power, simple profile conveyors. With direct fu11-voltage starters, no control is provided for various conveyor loads and depending on the ratio between fu11and no-1oad power requirements，empty starting times can be three or four times faster than full load．The maintenance-free starting system is simple，low-cost and very reliable. However, they can not control starting torque and maximum stall torque；therefore．They are limited to the low-power, simple-profile conveyor belt drives .
Conclusion
Large foreign belt conveyor design technology has reached very high levels, have special belt conveyor belt dynamic design software, the manufacturing cost is low. For large domestic belt dynamic analysis and design is still in the stage of exploration, large belt conveyor design still press rigid theory to study, not only manufacturing cost, but can not meet the needs of practical use. So make large belt conveyor dynamic analysis and the dynamic design, can design and low cost, safe and reliable, and the conveying equipment. Therefore, the dynamic problem of belt conveyor belt directly related to the design and manufacturing technology level.
Advances in conveyor drive control technology in recent years have resulted in many more reliable cost-effective and performance driven conveyor drive system choices for users．Among these choices，the variable frequency control (VFC) method shows promising use in the future for long distance belt conveyor drives due to its excellent performances．The NPC three—level inverter using high voltage 1GBTs
make the variable frequency control in medium voltage applications become much more simple because the inverter itself can provide the medium voltage needed at the motor terminals，thus eliminating the step-up transformer in most applications in the past．The testing results taken from the VFC control system with NPC three-level inverters used in a 2.7km long belt conveyor drives in Chengzhuang Mine indicates that the performance of NPC three—level inverter using HV-1GBTs together with the control strategy of rotor field-oriented vector control for induction motor drive is excellent for belt conveyor driving system．
Rerences
【1】 Jim Ehler. Conveyor drive technologies offer smooth，soft starts[J]．Motors& Drives．2001(4)：28—35．
【2】 Sommer R，Mertens A．Medium voltage drive system with three level NPC inverter using 1GBTs[A]．IEECo11oquium on PWM Medium Voltage Drives[C]．Birmingham．2000．
【3】 Mertens A，Sommer R，Brunotte C．Applications of medium voltage drives with 1GBT three-level inverter[A]1EE colloquium on PWM medium voltage drives [C] Birmingham，2000．
附錄二
中文譯文
帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展
摘要 一個(gè)簡短的評(píng)審,給出了帶式輸送機(jī)現(xiàn)有的各種驅(qū)動(dòng)方法的適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)的分析和比較?；趲捷斔蜋C(jī)變頻控制的探討是全面的，并重點(diǎn)分析了其應(yīng)用于中高電壓的范圍。中點(diǎn)箝位式的原則是三級(jí)電流換向器一起用高壓lGBTs轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制策略,對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的矢量進(jìn)行控制從而控制驅(qū)動(dòng)。
關(guān)鍵詞 帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 變頻控制 三級(jí)電流換向器
在所有的物料輸送方法中，帶式輸送機(jī)在長距離輸送中因其經(jīng)濟(jì)可行性而起到了非常重要的作用。
輸送機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)變得越來越大,越來越復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也將經(jīng)歷這樣的進(jìn)化過程,并將繼續(xù)如此?，F(xiàn)在，大型的帶式輸送機(jī)需要更大的能量，將需要更大的個(gè)人驅(qū)動(dòng)器以及多重驅(qū)動(dòng)，例如3個(gè)750KW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)皮帶輸送機(jī)。（這是在成莊礦對(duì)輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求）能夠控制驅(qū)動(dòng)力矩是控制帶式輸送機(jī)加速性能的關(guān)鍵。一個(gè)有效的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該能夠提供平滑的軟啟動(dòng)，從而保持帶在特定的安全范圍內(nèi)啟動(dòng)。在多重驅(qū)動(dòng)為負(fù)載共享時(shí)，速度控制和扭矩也是非常重要的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)因素, 因?yàn)樵谳斔蜋C(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)展中目前有許多更可靠的低成本的輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
在這篇文章中, 在開端的一個(gè)簡短的評(píng)析，給出了帶式輸送機(jī)現(xiàn)有的各種驅(qū)動(dòng)方法的比較,其中包括分析和比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。根據(jù)分析和比較，帶式輸送機(jī)的變頻控制得到了充分的討論。變頻控制可提供很好的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)傳送帶,也可以用來為負(fù)載提供多重驅(qū)動(dòng)。
大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置
大型帶式輸送機(jī)的開發(fā)存在2個(gè)關(guān)鍵問題,一是帶式輸送機(jī)的起動(dòng)控制問題,二是帶式輸送機(jī)的輸出功率控制問題。實(shí)際使用中,輸送帶是粘性彈性體,長距離帶式輸送機(jī)的輸送帶對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置起動(dòng)制動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,由于其重負(fù)及慣性的影響,起動(dòng)不平穩(wěn),起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大,且在制動(dòng)力、慣性力的瞬間作用下產(chǎn)生的應(yīng)力變化相當(dāng)大,瞬時(shí)變化引起各承載件的動(dòng)載荷變化,會(huì)加速托輥的損壞,縮短輸送帶的使用壽命。因此,近年來對(duì)大型帶式輸送機(jī)的研制,除了提高輸送帶的強(qiáng)度外,主要是研制大型帶式輸送機(jī)的控制傳動(dòng)裝置。由于國內(nèi)在設(shè)計(jì)大型帶式輸送機(jī)時(shí)仍按剛體力學(xué)來分析和計(jì)算,對(duì)輸送帶的安全系數(shù)選用很高,一般?。?10左右,投資成本大,且與實(shí)際情況相差較遠(yuǎn),尚不能滿足使用要求。
目前,現(xiàn)行的大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置主要有:直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、變頻調(diào)速裝置、可控硅電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置、鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配限矩型液力偶合器或調(diào)速型液力偶合器、液體粘性傳動(dòng)調(diào)速裝置等幾種。
(1)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置
直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)速范圍廣,調(diào)節(jié)平滑,過載、起動(dòng)、制動(dòng)力矩大,易于控制,可靠性高,調(diào)速時(shí)能耗較少,但造價(jià)很高,且有電刷和整流子,維護(hù)量大,采用較少。
(2) 變頻控制
變頻調(diào)速是通過改變定子的供電頻率以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的,調(diào)速范圍廣,精度高,但要相應(yīng)解決電氣上帶來的一系列問題,電路系統(tǒng)比較復(fù)雜,且維修困難,造價(jià)較高,因此采用并不普遍.
(3)液體粘性傳動(dòng)調(diào)速裝置
液體粘性傳動(dòng)技術(shù)是國外70年代發(fā)展起來的一種新型傳動(dòng)技術(shù),是粘滯離合器通過改變離合片的間距達(dá)到改變粘性液體間的剪切力來改變傳遞力矩。液體粘性調(diào)速器配以鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī),組成液粘軟起動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)帶式輸送機(jī)的滿速、滿載、平穩(wěn)起動(dòng)、使多臺(tái)電機(jī)的負(fù)載平衡,降低對(duì)電氣及其他元部件的技術(shù)要求,提高大型帶式輸送機(jī)的可靠性和使用壽命,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
系統(tǒng)的工作原理
緒論中己經(jīng)討論了軟啟動(dòng)對(duì)輸送機(jī)的重要性。采用軟啟動(dòng)就是為了解決帶式輸送機(jī)必須滿載啟動(dòng)，降低起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響，減小啟動(dòng)張力等問題。帶式輸送機(jī)的軟啟動(dòng)就是在一定的啟動(dòng)時(shí)問內(nèi)，控制啟動(dòng)加速度，確保帶式輸送機(jī)按所要求的速度曲線平穩(wěn)啟動(dòng)直到額定運(yùn)行速度，同時(shí)電機(jī)的啟動(dòng)電流和輸送帶的啟動(dòng)張力控制在允許范圍內(nèi).
液力禍合器作為帶式輸送機(jī)的一種軟啟動(dòng)裝置目前最大單機(jī)功率己達(dá)650KW.，占到各類軟啟動(dòng)方式80%以上。仍然是我國煤礦帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)的主要方式。
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能
在輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中采用微機(jī)控制，將數(shù)字電控系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成閉環(huán)以實(shí)現(xiàn)反饋控制，電控系統(tǒng)主要部分組成:單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、鍵盤與顯示、運(yùn)放、傳感器、通信模塊及執(zhí)行器等。單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心部分用來接收轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，并按設(shè)定的程序進(jìn)行計(jì)算處理，輸出結(jié)果;傳感器作為輸入部分用來測(cè)量轉(zhuǎn)速信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào);執(zhí)行器則根據(jù)控制單元輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)使之按要求變化。
輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的分析
多虧了輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù),現(xiàn)在有許多選擇可導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能和成本更可靠。機(jī)械、液壓、電氣設(shè)備,或者使他們其結(jié)合了,現(xiàn)在可以安裝提供給輸送機(jī)軟啟動(dòng)、下面的這些將會(huì)呈現(xiàn)。
直接驅(qū)動(dòng)
全電壓啟動(dòng),在全電壓起動(dòng)設(shè)中，輸送機(jī)頭軸電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)。直接啟動(dòng)是否有足夠的相對(duì)低功耗、簡單的輪廓輸送設(shè)備。不控制時(shí)提供了各種輸送荷載之間的比例,它們?nèi)Q于電力需求，空載的起動(dòng)時(shí)間可以比全負(fù)荷的速度快3到4倍。免維護(hù)的起動(dòng)系統(tǒng)是簡單、低成本、很可靠。然而,他們無法控制啟動(dòng)的轉(zhuǎn)矩和最大的停頓扭矩。因而，它們?cè)诘湍芰?，簡單結(jié)構(gòu)皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用也不廣泛。
結(jié)論
國外大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)已達(dá)到很高的水平,已有專用的帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)軟件,輸送機(jī)制造成本較低。國內(nèi)對(duì)大型輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)尚處于研究探索階段,大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)仍按剛性理論來分析研究,不但制造成本高,而且不能滿足實(shí)際使用的需要。因此制造大型帶式輸送機(jī)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),才能設(shè)計(jì)出既安全可靠、成本又低的輸送設(shè)備。由此可見,帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)問題直接關(guān)系到輸送機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平。
在最近幾年輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)展,已經(jīng)導(dǎo)致許多用戶選擇更可靠的低成本和效益高的輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在這些選擇中，變頻控制法由于其優(yōu)良的性能在長距離帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)中有廣泛的應(yīng)用前景。三級(jí)電流換向器一起用高壓lGBTs轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制策略,使控制變得更加簡單,因?yàn)槟孀兤鞅旧硭芴峁┑闹袎盒枰K端,從而消除了在過去大多數(shù)應(yīng)用的變壓器。變頻控制和三級(jí)變頻器在成莊礦2.7千米長距離帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)的測(cè)試結(jié)果表明,使用HV-1GBTs三電平逆變器控制策略與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)帶式輸送機(jī)來說是很有益處的。
山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目 大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué) 院 名 稱
專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
指 導(dǎo) 教 師
年 月 日
42
摘 要
帶式輸送機(jī)是輸送能力最大的連續(xù)機(jī)械之一,被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。它的主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行平衡，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，能耗低，對(duì)環(huán)境污染小，便于集中控制和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，管理維護(hù)方便，在連續(xù)裝載條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸。
本文根據(jù)地面主提升帶式輸送機(jī)的原始參數(shù)，結(jié)合常規(guī)上運(yùn)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方案及制動(dòng)方案的理論的研究,對(duì)上運(yùn)帶式輸送機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過對(duì)輸送機(jī)各部件的選型計(jì)算和某些重要部件的設(shè)計(jì),最終使整個(gè)系統(tǒng)能夠在給定場(chǎng)合下安全可靠的完成預(yù)期的任務(wù)。
關(guān)鍵詞： 帶式輸送機(jī)；上運(yùn)；軟起動(dòng)；自動(dòng)控制
ABSTRACT
Belt conveyer system is known as an efficient mean of transporting bulk materials, it has a high requirement of reliablity.With the development of mining work conditions, the convery route become more and more complex, and it′s conveyance ability with transport distance is all other transport a machine equipments can't compare to, its structure simple, circulate balance, revolve credibility.
This article sums up the feasible scheme of the key technology, aimed at the primitive parameter of the belt conveyor of coal colliery.In the article, through the design calculation of choosing the equipments and the design of some important parts of the belt conveyor, the system can finish the mission safely and dependably on the occasion.
Keywords: Belt conveyer； Transport； Soft start；Autorotation controls system
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 引言 1
1.1 帶式輸機(jī)的概述 1
1.2 帶式輸機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 15
2 大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)的靜力學(xué)設(shè)計(jì) 18
2.1輸送帶選擇計(jì)算 18
2.1.1帶速的確定 18
2.1.2帶寬的確定 19
2.1.3輸送帶種類的選擇 20
2.2輸送帶長度計(jì)算及托輥的選擇 21
2.2.1托輥直徑和長度的確定 22
2.2.2 托輥間距的確定 22
2.3基本參數(shù)計(jì)算 24
2.3.1輸送帶線質(zhì)量 24
2.3.2 物料線質(zhì)量 24
2.3.3 托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分線質(zhì)量 24
2.4托輥的壽命校核 24
2.4.1靜載荷計(jì)算 24
2.4.2動(dòng)載荷計(jì)算 25
2.4.3 過渡段托輥組的布置 27
2.5線路阻力計(jì)算 29
2.5.1 阻力計(jì)算 29
2.5.2 輸送帶張力的計(jì)算 30
2.6計(jì)算牽引力及電機(jī)功率 33
2.6.1 牽引力的計(jì)算 33
2.6.2 電機(jī)功率的計(jì)算 33
2.7滾筒的選擇 34
2.7.1傳動(dòng)滾筒直徑的選擇 34
2.7.2改向滾筒直徑選擇 36
2.8減速器的選型 36
2.9 制動(dòng)力矩的計(jì)算及制動(dòng)器的選擇 37
2.10拉緊力及拉緊行程的計(jì)算及逆止器的選擇 38
2.10.1拉緊力的計(jì)算 39
2.10.2拉緊行程的計(jì)算 39
2.10.3拉緊裝置選擇 39
2.10.3逆止器的選擇 40
2.11帶式輸送機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性研究 41
2.12 主提升帶式輸送機(jī)的結(jié)論 43
2.13軟起動(dòng)的選擇 44
3帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)方案的選擇 46
3.1帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)特征 46
3.2帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)的主要控制對(duì)象 46
3.2.1液體軟起動(dòng)裝置 46
3.2.2輸送機(jī)的六大保護(hù) 48
3.3 帶式輸送機(jī)的電控系統(tǒng)的方案 50
3.4 PLC軟件介紹 52
4帶式輸送機(jī)電控裝置 54
4.1 關(guān)于PLC編程 54
4.2電控系統(tǒng)的框圖組成 56
4.3操作臺(tái)的設(shè)計(jì) 58
4.4主要程序的流程圖 60
4.4.1自動(dòng)工作方式 60
4.4.2手動(dòng)工作方式 63
技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 66
參考文獻(xiàn) 67
致謝 68
附錄一 69
附錄二 73
山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
1 引言
帶式輸送機(jī)是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶和化纖帶作為傳送物料和牽引工件的輸送機(jī)械。其特點(diǎn)是承載物料的輸送帶也是傳遞動(dòng)力的牽引件，這與其他輸送機(jī)械有著顯著的區(qū)別。承載帶在托輥上運(yùn)行，也可用氣墊。磁墊代替托輥?zhàn)鳛闊o阻力支撐承載帶運(yùn)行。它在連續(xù)式輸送機(jī)械中是應(yīng)用最廣泛的一種，且以膠帶為主。
帶式輸送機(jī)按承載斷面可分為平形、槽形、雙槽形（壓帶式）、波紋檔邊斗式、波紋檔邊袋式、吊掛式圓管形、固定式和移動(dòng)式圓管形等8大類。
1.1 帶式輸送機(jī)的概述
帶式輸送機(jī)自1795年被發(fā)明以來，經(jīng)過兩個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山等各行各業(yè)廣泛采用。特別是第二次工業(yè)革命帶來了新材料、新技術(shù)的采用，使帶式輸送機(jī)的發(fā)展步入了一個(gè)新紀(jì)元。當(dāng)今，無論從輸送量、運(yùn)距、經(jīng)濟(jì)效益等各方面來衡量，它已經(jīng)可以同火車、汽車運(yùn)輸相抗衡，成為三足鼎立局面，并成為各國爭先發(fā)展的行業(yè)。它具有一下特點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡單。帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、托輥或無輥式部件、驅(qū)動(dòng)裝置、輸送帶等幾大件組成，僅有十多種部件，能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并可按需要進(jìn)行組合裝配、結(jié)構(gòu)十分簡單。
（2）輸送物料范圍廣泛。帶式輸送機(jī)的輸送帶具有抗磨、耐酸堿、耐油、阻燃等各種性能，并耐高、低溫，可按需要進(jìn)行制造，因而能輸送各種散料、塊料、化學(xué)品、生熟料和混凝土。
（3）輸送量大。運(yùn)量可從每小時(shí)幾公斤到幾千噸，而且是連續(xù)不間斷運(yùn)送，這是火車、汽車運(yùn)輸望塵莫及的。
（4）運(yùn)距長。單機(jī)長度可達(dá)十幾公里一條，在國外已十分普及，中間無需任何轉(zhuǎn)載點(diǎn)。德國單機(jī)60公里一條已經(jīng)出現(xiàn)。越野的帶式輸送機(jī)常使用中間摩擦驅(qū)動(dòng)方式，使輸送長度不受輸送帶強(qiáng)度的限制。
（5）對(duì)線路適應(yīng)性強(qiáng)?，F(xiàn)在的帶式輸送機(jī)在越野敷設(shè)時(shí)，已從槽形發(fā)展到圓管形，它可在水平及垂直面上轉(zhuǎn)彎，打破了槽形帶式輸送機(jī)不能轉(zhuǎn)彎的限制，因而能依山靠水，沿地形而走，可節(jié)省大量修隧道、橋梁的基建投資。
（6）裝卸料十分方便。帶式輸送機(jī)可根據(jù)工藝流程需要，可在任何點(diǎn)上進(jìn)行裝、卸料，圓管式帶式輸送機(jī)也是如此。還可以在回程段上裝、卸料，進(jìn)行方向運(yùn)輸。
（7）可靠性高。由于結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)部件自重輕，只要輸送帶不被撕破，壽命可長達(dá)十年之久，而金屬結(jié)構(gòu)部件，只要防銹好，幾十年也不壞。
（8）營運(yùn)費(fèi)低廉。帶式輸送機(jī)的磨損件僅為托輥和滾筒，輸送帶壽命長，自動(dòng)化程度高，使用人員很少，平均每公里不到1人，消耗的機(jī)油和電力也很少。
（9）基建投資省?；疖?、汽車輸送的坡度都太小，因而延長米大，修建的路基長。而帶式輸送機(jī)一般可在20°以上，如用圓管式90°都能上去，又能水平轉(zhuǎn)彎，大大節(jié)省了基建投資。另外，通過合理設(shè)計(jì)也可大量節(jié)約基建投資?，F(xiàn)國外帶式輸送機(jī)每公里成本費(fèi)為100萬～300萬美元，國內(nèi)為人民幣500萬元，其中輸送帶占整機(jī)成本的30％～50％。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，輸送帶成本將進(jìn)一步下降。
（10）能耗低、效率高。由于運(yùn)動(dòng)部件自重輕，無效運(yùn)量少，在所有連續(xù)式和非連續(xù)式運(yùn)輸中，帶式輸送機(jī)耗能最低、效率最高。
（11）維修費(fèi)少。帶式輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)部件僅是托輥和滾筒。輸送帶又十分耐磨。相比之下，火車、汽車磨損部件要多得多，且更換磨損件也較為頻繁。
（12）應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，市場(chǎng)巨大。根據(jù)調(diào)查，我國現(xiàn)有帶式輸送機(jī)約200萬臺(tái)，其中，鍋爐上媒約40萬臺(tái)；煤礦120萬臺(tái)；火力發(fā)電廠167座，每廠約3km，折合1萬臺(tái)；建材廠和水泥廠6千個(gè)，平均每廠50臺(tái)，共計(jì)30萬臺(tái)；港口碼頭約1萬臺(tái)，不包括卸船機(jī)和散貨裝船機(jī)等。而當(dāng)作環(huán)保機(jī)械的圓管式帶式輸送機(jī)在火力發(fā)電廠中的除灰系統(tǒng)的潛力更大。
綜上所述，帶式輸送機(jī)的優(yōu)越性已十分明顯，它是國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。加之國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)，又大大縮短了帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、銷售的周期，使他更加具有競(jìng)爭力。
1.1.1帶式輸送機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益比較
如上所述，帶式輸送機(jī)的市場(chǎng)是廣闊的，它的各種經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如表1－1～表1－4所示：
表1－1 中國鐵路、公路和帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性比較表
項(xiàng) 目
平均坡度/（°）
基建費(fèi)
經(jīng)營費(fèi)
能耗指標(biāo)
/（萬元·m－1）
倍數(shù)
/（萬元·（t·m）－1）
倍數(shù)
/（kw·h·（t·m）－1）
倍數(shù)
鐵路運(yùn)輸
2
4～5
9
0.00526
6
0.013
7
公路運(yùn)輸
4～6
0.6～1.4
3
0.01145
12
0.0054
3
帶式輸送機(jī)運(yùn)輸
15～90
0.4～0.75
1
0.00093
1
0.00187
1
注：根據(jù)鞍山礦山設(shè)計(jì)院1986年的調(diào)查結(jié)果
表1－2 德國槽形帶式輸送機(jī)和鐵路、卡車、有軌電車基建費(fèi)比較表
項(xiàng)目
槽形帶式機(jī)
鐵路
有軌電車
卡車
從礦山到港口距離/km
10.46
23.5
10.46
17.38
每噸公里運(yùn)費(fèi)/萬元
1.0
0.58
2.29
1.30
每噸的相對(duì)運(yùn)費(fèi)/萬元
1.0
1.30
0.81
0.79
相對(duì)基建投資比例
1.0
1.13
0.81
0.97
注：《燃化通訊》，1897年
表1－3 德國卡車和帶式輸送機(jī)設(shè)備投資和運(yùn)費(fèi)比較表
距離/km
帶式輸送機(jī)設(shè)備投資費(fèi)用/萬元
卡車設(shè)備投資費(fèi)用/萬元
帶式輸送機(jī)運(yùn)費(fèi)/（元·（t·km）－1）
卡車運(yùn)費(fèi)/（元·（t·km）－1）
2
1319.5
2334.5
0.4572
1.827
4
1928.5
2740.5
0.3243
1.015
6
2537.5
3004.4
0.2796
0.7511
8
3146.5
3288.6
0.2436
0.6293
10
3791.1
3451.0
0.2274
0.5481
注：《燃化通訊》，1897年
表1－4 中國山西鋁廠龍門山石灰石礦帶式輸送機(jī)與電機(jī)車、卡車運(yùn)輸方案比較表
運(yùn)輸方式
運(yùn)距/km
1988年預(yù)算/（元·t－1）
1988年成本/（元·t－1）
年運(yùn)費(fèi)/萬元
帶式輸送機(jī)（鋼芯膠帶）
1.2
0.275
0.8
140
電機(jī)車方案
1.1
0.305
0.9
195
卡車方案
1.2
2.4
3.0
600
注：《連續(xù)輸送技術(shù)》，1987年第3期
由上表數(shù)據(jù)可以看出，在相同運(yùn)輸條件下，使用帶式輸送機(jī)作為運(yùn)輸工具成本最低、運(yùn)費(fèi)最省、經(jīng)濟(jì)效益最高。
1.1.2帶式輸送機(jī)的分類
按外形分，帶式輸送機(jī)可分為：
（1）平形和槽形帶式輸送機(jī)。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是DTⅡ和TD75型帶式輸送機(jī)，有固定式和移動(dòng)式兩大類。越野式的帶式輸送機(jī)又分為直線型和彎曲型兩大類，槽形帶式輸送機(jī)如圖1－1所示。
圖1－1 槽形帶式輸送機(jī)
1——頭部漏斗；2——機(jī)架；3——頭部清掃器；4——傳動(dòng)滾筒；5——防跑偏安全裝置或調(diào)心托輥；6——輸送帶；7——承載托輥；8——緩沖托輥；9——導(dǎo)料槽；10——改向滾筒；11——螺旋拉緊裝置；12——尾架；13——空段清掃器；14——回程托輥；15——中間架；16——電動(dòng)機(jī)；17——液力耦合器；18——制動(dòng)器；19——減速器；20——聯(lián)軸器
（2）夾帶式帶式輸送機(jī)。該機(jī)實(shí)際上是兩個(gè)槽形帶式輸送機(jī)相扣在一起，即在普通槽形帶輸送機(jī)再加上一條壓帶，各有一套驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，或者各用一套。壓帶可使用泡沫塑料帶、繩帶和橡膠帶輸送帶。一般可達(dá)到大傾角和垂直提升90°提升的需要。夾帶式帶式輸送機(jī)如圖1－2所示。
圖1－2 夾帶式帶式輸送機(jī)
1——加料斗；2——壓帶；3——壓帶的驅(qū)動(dòng)滾筒；
4——承載帶的驅(qū)動(dòng)滾筒；5——機(jī)尾滾筒
（3）波紋檔邊斗式輸送機(jī)。在平形橡膠帶上再冷粘或硫化上波紋檔邊在兩邊，中間隔一段用橡膠隔板分開成斗形。在轉(zhuǎn)彎處用壓輪壓住波紋檔邊外緣，它能垂直提升，適用于散料干料，如料濕便會(huì)卸不干凈，故機(jī)頭處裝有振打器。波紋檔邊斗式輸送機(jī)如圖1－3所示。
（4）波紋檔邊袋式輸送機(jī)。實(shí)際上是用許多橡膠袋串連在一起，袋口向內(nèi)翻，外形如波紋檔邊輸送機(jī)。波紋檔邊袋式輸送機(jī)如圖1－4所示。
（5）吊裝式蛋管形帶式輸送機(jī)。物料裝入輸送帶后，輸送帶兩邊合攏成立式橢圓形，將輸送帶兩邊吊掛于小滑車上，滑車裝在工字縱梁上，用鋼絲繩牽引滑車拖動(dòng)輸送帶運(yùn)動(dòng)，在機(jī)頭和機(jī)尾處均設(shè)有大轉(zhuǎn)盤，使輸送帶打開或合攏，有如上山纜車裝置。驅(qū)動(dòng)裝置液裝在機(jī)頭。由于使用滑車和工字鋼，造價(jià)昂貴，沿途還要設(shè)立立柱以便吊掛工字鋼縱梁。
吊裝式蛋管形帶式輸送機(jī)的缺點(diǎn)是滑車間距太長，輸送帶會(huì)合不攏，一般間距在1m左右。驅(qū)動(dòng)裝置也過于復(fù)雜。輸送帶邊緣帶有凸緣，有平行合攏和上下錯(cuò)開合攏兩種結(jié)構(gòu)。合攏后輸送帶成蛋圓形。采用吊掛式的缺點(diǎn)是爬坡小于30°，物料同輸送帶的摩擦系數(shù)越小，爬坡度越低；而且裝料不能超過50％，運(yùn)輸量較低。
圖1—3 波紋檔邊斗式輸送機(jī)
1——驅(qū)動(dòng)裝置；2——平托輥；3——波紋檔邊輸送帶；
4——轉(zhuǎn)彎托輥；5——轉(zhuǎn)彎壓輪；6——承載帶托輥；
7——機(jī)尾滾筒；8——回程帶改向滾筒；9——平托輥；
10——回程帶轉(zhuǎn)彎滾筒 11——振打器
圖1—4波紋檔邊袋式輸送機(jī)
1——活動(dòng)斗；2——鋼絲繩；3——改向滾筒；
4——機(jī)頭傳動(dòng)滾筒；5——機(jī)尾滾筒
（6）固定式圓管形帶式輸送機(jī)。該機(jī)輸送帶卷成圓管形運(yùn)料，可在托輥上運(yùn)行，也可在磁輥上運(yùn)行，所以成為固定式。托輥成六角形安裝，有的用6個(gè)，有的用4個(gè)、3個(gè)，而我國一般只用2個(gè)托輥承載。
將物料裝入帶中，輸送帶逐漸被卷成圓管形，猶如一跟管線，它可以水平轉(zhuǎn)彎、垂直轉(zhuǎn)彎和做三維方向路線變化。當(dāng)卸料時(shí)，輸送帶又打開成平形，卸完料又卷成圓形返回機(jī)尾。中國式的是輸送帶以平形狀返回，并能90°垂直提升。目前國外尚未達(dá)到實(shí)用水平。
自然，將輸送帶卷成類似的幾何形狀，如三角形、扁圓形、方形均屬此類。它是當(dāng)代帶式輸送機(jī)的發(fā)展方向。
按驅(qū)動(dòng)方式分，帶式輸送機(jī)又可分為三大類：
（1）有輥式，輸送帶全由托輥支撐運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）無輥式。輸送帶靠氣墊、磁墊、水墊支撐運(yùn)轉(zhuǎn)。無輥式?jīng)]有有輥式的阻力，但它們都要有傳動(dòng)滾筒耐驅(qū)動(dòng)。20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)了中間摩擦驅(qū)動(dòng)方式，即在帶式輸送機(jī)中部再加若干個(gè)短帶式輸送機(jī)，靠輸送帶之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，因而承載帶的拉力被幾臺(tái)中間摩擦驅(qū)動(dòng)機(jī)分擔(dān)，但仍要托輥支撐。
（3）直線驅(qū)動(dòng)方式，將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)變?yōu)橹本€電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，轉(zhuǎn)子線圈放在帶內(nèi)，釘子線圈放在帶外，當(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸送帶也就運(yùn)轉(zhuǎn)了。
1.1.3大傾角帶式輸送機(jī)綜述
普通帶式輸送機(jī)一般只能在傾角18°以下的坡度條件下輸送物料，而大傾角帶式輸送機(jī)是在普通帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種輸送機(jī)械，以實(shí)現(xiàn)在大傾角、長距離條件下的物料輸送，從而充分發(fā)揮運(yùn)輸設(shè)備的功能。
1.1.4 大傾角帶式輸送機(jī)的幾種結(jié)構(gòu)型式
（1）采用花紋輸送帶的大傾角帶式輸送機(jī)
采用花紋輸送帶可在一定范圍內(nèi)增大物料的輸送角度。有波浪形、棱錐形、魚骨形、人字凸臺(tái)形、圓凹坑形等花紋，花紋的高度（或凹坑的深度）為5～40mm。
圖1－5 具有肋條的輸送帶
1——輸送帶；2——物料
圖1－5是美國生產(chǎn)的一種供輸送成件物料用的具有橫向尖頂肋條的輸送帶，肋條的大小及剛度恰好使肋條在物料的作用下向后彎曲，肋條頂部靠其后面相鄰的一個(gè)肋條底部支住，肋條頂部為120°的等腰三角形，所以貨物始終被支撐在肋條的邊棱，即使貨物很輕也是如此。
花紋帶式輸送機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以采用標(biāo)準(zhǔn)的系列設(shè)備，輸送能力大、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠，輸送傾角可比光面輸送帶高10°～20°。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析表明，它的長度與費(fèi)用比通用輸送機(jī)減少16％～20％。運(yùn)輸具有中等濕度的物料時(shí)，可采用振動(dòng)式清掃裝置或用卡普隆線制的回轉(zhuǎn)刷清掃，當(dāng)輸送潮濕或粘性物料時(shí)，可采用水力清洗法。工業(yè)試驗(yàn)和理論研究結(jié)果證明，在輸送傾角不太大時(shí)，選擇合理的清掃裝置，使用花紋帶式輸送機(jī)運(yùn)輸成件物品、細(xì)?；蛩缮⒇浳?，效益是顯著的。
（2）具有橫隔板輸送帶的大傾角帶式輸送機(jī)
有橫隔板的輸送帶分3種結(jié)構(gòu)型式：可拆卸橫隔板輸送帶（圖1－6a）、固定橫隔板輸送帶（圖1－6b）、有橫隔板和側(cè)檔邊輸送帶（圖1－7）。
（a）可拆橫隔板輸送帶 （b）固定橫隔板輸送帶
圖1－6 有橫隔板輸送帶
圖1－7 有橫隔板和側(cè)檔邊輸送帶
1——橫隔板；2——波形檔邊；3——導(dǎo)向邊
可拆卸橫隔板一般采用機(jī)械方法固定，其優(yōu)點(diǎn)是橫隔板損壞或磨損后可以更換，也可調(diào)節(jié)橫隔板間距。一般橫隔板的高度為50～300mm。輸送傾角可提高到60°～70°。
輸送帶上面的橫隔板可以做成馬蹄形支撐件（圖1－8），用硫化方法將其兩端固定到輸送帶的側(cè)邊，代替橫隔板。當(dāng)輸送帶形成梯形時(shí)，馬蹄形支撐件在輸送帶上無縫隙，但需將輸送帶空載分之翻轉(zhuǎn)180°，以使輸送帶能夠在普通托輥上運(yùn)行。
圖1－8 馬蹄形橫隔板輸送帶
1——輸送帶；2——橫隔板
在實(shí)際應(yīng)用中都力求采用普通標(biāo)準(zhǔn)輸送帶配以橫隔板，在空載分支上配置特殊托輥，以避免輸送帶翻轉(zhuǎn)長度的限制，另一方面使輸送帶磨損增大，由三輥式托輥組支承的大傾角輸送機(jī)就是其中一種。輸送帶的橫隔板在承載分支上靠隔板本身向輸送帶中部彼此搭接，輸送帶空載分支沿著圓盤形的托輥運(yùn)行，而橫隔板在圓盤之間通過（圖1－9a）。也可采用從一個(gè)表面轉(zhuǎn)到另一個(gè)表面的鉸接橫隔板（圖1－9b），這種隔板用專門的鉸鏈與輸送帶側(cè)邊聯(lián)接，當(dāng)輸送帶運(yùn)行時(shí)，靠橫向?qū)к墝M隔板轉(zhuǎn)到空載分支的上面，輸送帶的空載分支即可沿著普通托輥運(yùn)行。
圖1－9a 圖1－9b
圖1－9 具有橫隔板的大傾角輸送機(jī)承載分支與空載分支的布置
具有橫隔板和側(cè)檔邊的大傾角輸送機(jī)，輸送傾角能達(dá)到60°，當(dāng)輸送粉塵物料時(shí)，該輸送機(jī)最大傾角可達(dá)70°～75°。采用通用帶式輸送設(shè)備，僅用具有側(cè)檔邊的輸送帶代替普通輸送帶，輸送能力提高0.5～1倍，輸送機(jī)總投資費(fèi)用減少40％，經(jīng)濟(jì)效益顯著。缺點(diǎn)是輸送帶清掃困難，不宜運(yùn)輸粘性物料。
（3）采用大槽角的大傾角帶式輸送機(jī)
大槽角提高輸送傾角的原理是：輸送帶形成深槽形，輸送帶與物料之間產(chǎn)生擠壓，使物料對(duì)輸送帶的摩擦力增大。有3種結(jié)構(gòu)型式：①輸送帶呈U形（圖1－10a），輸送帶中間布置加強(qiáng)索；②幾組托輥將輸送帶托起形成深槽形（圖1－10b）；③采用特殊托輥組（圖1－10c）使輸送帶與物料之間產(chǎn)生擠壓，使物料對(duì)輸送帶的摩擦力增大。
（a）U形膠帶 （b）深槽托輥組 （c）特殊托輥組
圖1－10 大槽角帶式輸送機(jī)3種結(jié)構(gòu)形式
以上幾種深槽形帶式輸送機(jī)可用于輸送細(xì)塊和中塊散狀物料（塊度在300mm以下），輸送傾角為25°～30°。其優(yōu)點(diǎn)在于：①結(jié)構(gòu)比其它大傾角輸送機(jī)簡單，用普通輸送機(jī)的通用部件；②適宜于多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，可用普通輸送帶，在傾角不太大時(shí)，這種輸送機(jī)很有發(fā)展前途；③由于槽形角太大，貨載橫截面積大，因此在相同寬和相同帶速下輸送能力增大。
國外還有一種“拉卷”帶式輸送機(jī)，采用特殊編織結(jié)構(gòu)帶芯輸送帶，帶受拉力時(shí)兩邊上卷，將物料包起，最大輸送傾角可超過31°。
（4）管形大傾角帶式輸送機(jī)
管形帶式輸送機(jī)是在槽形帶式輸送機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型輸送設(shè)備，其工作原理是：物料受卷成管狀的輸送帶側(cè)壓力作用，物料與輸送帶間的摩擦力增加，實(shí)現(xiàn)大傾角輸送，其輸送傾角達(dá)27°～47°；如果輸送帶上有花紋或凸臺(tái)，則輸送傾角可達(dá)60°以上。
管形帶式輸送機(jī)有4種結(jié)構(gòu)形式：①吊掛托輥式管形帶式輸送機(jī)；②滑車夾鉤式管形帶式輸送機(jī)；③導(dǎo)軌式管形帶式輸送機(jī)；④圓管帶式輸送機(jī)。
（5）壓帶式大傾角帶式輸送機(jī)
所謂壓帶式輸送機(jī)就是將物料夾在兩條輸送帶之間，隨輸送帶一起輸送。這種帶式輸送機(jī)是英國首先研制成功的，最大的特點(diǎn)就是輸送能力不隨傾角變化，輸送物料的最大傾角可達(dá)90°。物料在全封閉狀態(tài)下輸送，無落料和粉塵飛揚(yáng)，所以容易實(shí)現(xiàn)高速輸送。
按承載帶與覆蓋帶的纏繞形式可分為2種：并環(huán)式纏繞和套環(huán)式纏繞。
按結(jié)構(gòu)可分為5種：①自重壓帶式；②刮簾壓帶式；③加載壓帶式；④張緊環(huán)壓帶式；⑤夾邊壓帶式。
1.2 帶式輸機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展和需要，我國對(duì)大傾角固定帶式輸送機(jī)，高效高產(chǎn)工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)及長運(yùn)距，大運(yùn)量帶式輸送機(jī)及其關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵零部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)與智能化控制技術(shù)，研制成功了軟啟動(dòng)和制動(dòng)裝置以及PLC控制 為核心的電控裝置，并且井下大功率防爆變頻器也已經(jīng)進(jìn)入研發(fā)，試制階段。隨著高效高產(chǎn)礦井的發(fā)展，帶式輸送機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有了很大的發(fā)展。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）提高煤礦井下帶式輸送機(jī)關(guān)鍵零部件的性能和安全可靠性；設(shè)備開機(jī)率的高低主要取決于運(yùn)輸零部件的性能和可靠性。提高零部件的性能和可靠性可以大大提高設(shè)備開機(jī)率。
（2）提高運(yùn)輸能力，適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要；長運(yùn)距、高速度、大運(yùn)量、大功率、集中控制是帶式輸送機(jī)今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。
（3）控制自動(dòng)化水平要提高；
（4）一機(jī)多用，擴(kuò)大功能；帶式輸送機(jī)是一種理想的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，但是不能充分發(fā)揮起能力，浪費(fèi)了資源，如果將帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)做適當(dāng)修改，并且采取一定安全措施，就可以拓展起工作領(lǐng)域，是起發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益。
（5）研制特殊機(jī)型。為了滿足煤礦井下的某些特殊要求應(yīng)開發(fā)滿足這些要求的帶式運(yùn)輸機(jī)。
通過上述分析,可以預(yù)見,未來新機(jī)型應(yīng)該具有以下特征:
(1)大運(yùn)量、高速度。即意味著高生產(chǎn)率,減少單位時(shí)間生產(chǎn)成本。
(2)長使用壽命。膠帶與托輥的磨損是限制輸送機(jī)壽命的主要原因,減少膠帶與托輥之間的摩擦系數(shù),增加膠帶的耐磨性,提高托輥的性能,可以較大程度地提高輸送機(jī)的使用壽命。
(3)低生產(chǎn)成本。在普通膠帶輸送機(jī)中,托輥制造的費(fèi)用占整個(gè)膠帶運(yùn)輸機(jī)的17%～25%,且運(yùn)動(dòng)部件過多,維修費(fèi)用昂貴，采用無托輥支承或非接觸支承是降低膠帶輸送機(jī)成本的最有效方法。
(4)低能源消耗。膠帶式輸送機(jī)的能源80%左右都消耗在摩擦損失上，降低摩擦損耗的最有效方法是采用非接觸帶輸式送機(jī)(如水墊式膠帶運(yùn)輸機(jī)),它所需的電機(jī)功率僅為普通膠帶輸送機(jī)的20%。
(5)智能化。未來機(jī)型應(yīng)與電腦密切聯(lián)系,適合程序控制、智能操作、物料裝卸、機(jī)器安裝與維護(hù)都應(yīng)能實(shí)現(xiàn)智能化管理。
可以預(yù)見,膠帶輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是從接觸式膠帶輸送機(jī)向非接觸的膠帶輸送機(jī)發(fā)展,最終發(fā)展趨勢(shì)是采用最原始的膠帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu),即采用帶子在槽內(nèi)滑動(dòng)。膠帶非接觸支承節(jié)省大量的金屬,大大減少了膠帶運(yùn)動(dòng)阻力和能耗,維修也簡便。隨著新型材料的出現(xiàn),特別是近幾年出現(xiàn)的納米材料,有理由相信膠帶與滑槽之間的摩擦系數(shù)和帶子的耐磨性可以得到很大的改觀。而膠帶在滑槽內(nèi)滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)最簡單,運(yùn)動(dòng)部件最少，這樣它更適合智能化管理,同時(shí)生產(chǎn)成本也大大降低。
在給定條件下，帶式輸送機(jī)選型設(shè)計(jì)計(jì)算合理與否關(guān)系到能否高效、安全、可靠地完成生產(chǎn)任務(wù)。一般說來，帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)有兩種方法：一種是成套供應(yīng)的設(shè)備（或已有設(shè)備）的計(jì)算，對(duì)于這一類運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算無需進(jìn)行參數(shù)和部件的選擇，一般只需核算生產(chǎn)能力、電動(dòng)機(jī)功率和輸送帶強(qiáng)度等是否滿足有關(guān)規(guī)定的要求；另一種是對(duì)通用設(shè)備（如TD75、DTⅡ系列通用固定帶式輸送機(jī)和DX系列鋼絲繩芯帶時(shí)輸送機(jī)等）的選型計(jì)算，需要通過計(jì)算選擇各組成部件（如：輸送帶、滾筒、托輥、驅(qū)動(dòng)裝置），最后組合成使用于具體條件下的帶式輸送機(jī)。該設(shè)計(jì)主要進(jìn)行的是后一種設(shè)計(jì)。帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)程序大體分兩步，第一步是初步設(shè)計(jì)，主要是通過理論上的計(jì)算選出合適的輸送機(jī)部件，或者完成對(duì)已選部件的驗(yàn)算；第二步是電氣控制設(shè)計(jì)，主要完成對(duì)皮帶輸送機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行停止的設(shè)計(jì)工作。
由于該種皮帶輸送機(jī)既有上坡運(yùn)輸又有下坡運(yùn)輸，最困難得工況就不一定時(shí)在滿載時(shí)，因此要分不同工況進(jìn)行分析。第一種工況是滿載運(yùn)行狀態(tài)，輸送帶各段都滿載的運(yùn)行狀態(tài)。大多數(shù)情況下，此狀態(tài)為輸送機(jī)系統(tǒng)最困難的工況，所以必須對(duì)正常運(yùn)行工況進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以確定各主要點(diǎn)輸送帶張力、電機(jī)功率、張緊力的結(jié)論；第二種工況最大發(fā)電狀態(tài)，如果設(shè)計(jì)中沒有考慮到這種工況，就必然會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置過載，或者在這種條件下停車制動(dòng)不住，出現(xiàn)飛車造成嚴(yán)重的事故，本輸送系統(tǒng)最大發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)的工況是在只有下運(yùn)段滿載，而上運(yùn)段處于空載狀態(tài)的情況下出現(xiàn)；第三種工況是最大電動(dòng)狀態(tài)，如果忽略此工況，有可能出現(xiàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)，悶車而燒壞，而且這種工況也隨起動(dòng)和停車過程的出現(xiàn)而不斷出現(xiàn)。第四種工況是空載運(yùn)行狀態(tài)，就是輸送機(jī)上各點(diǎn)都沒有載荷情況下輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于本輸送線路，空載運(yùn)行狀態(tài)比最大電動(dòng)狀態(tài)是安全，因此在這就不進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。比較這前三種工況下所需的牽引力和電機(jī)功率，按照最困難的工況進(jìn)行各部件的選取。
表1.4 原始資料
運(yùn)輸能力Q（t/h）
150
運(yùn)輸距離L（m）
250
輸送傾角b（°）
31
物料容重g（t/m3）
0.9
物料最大塊度amax （mm）
300
輸送物料
原煤
應(yīng)用場(chǎng)合
劉莊煤礦
2 大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)的靜力學(xué)設(shè)計(jì)
2.1輸送帶選擇計(jì)算
2.1.1帶速的確定
輸送帶運(yùn)行速度是輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的重要參數(shù)，在輸送量一定時(shí)，適當(dāng)提高帶速，可減少帶寬。向上輸送時(shí)帶速可適當(dāng)高些，向下輸送時(shí)帶速應(yīng)低些。目前帶式輸送機(jī)推薦的帶速為1.25～4m/s，參考表2.1，取V=2.5m/s。
表2.1 推薦帶速表
輸送物料的特性
帶 寬B（毫米）
500，650
800，1000
1200，1400
帶 速v（米/秒）
無磨損性，或磨損性小的物料；如：原煤，洗精煤
1.25～2.5
1.25～3.15
1.25～4.0
磨損性小的中小塊狀物料；
如礦石，爐渣等
1.25～2.0
1.25～2.5
1.25～3.15
有磨損性的大塊物料；
如：大塊礦石
1.25～1.6
1.25～2.0
1.25～2.5
2.1.2帶寬的確定
1）帶式輸送機(jī)的輸送能力與帶寬和帶速的關(guān)系是：
t/h 式(2.1)
式中 K－貨載斷面系數(shù)，K值與貨載在輸送帶上的堆積角有關(guān)。貨載堆積角見表2.2
(查表得堆積角為30°)，相應(yīng)K值見表2.3(查表得K＝458)。
B－輸送帶寬度，m
v－輸送機(jī)速度，m/s
g－運(yùn)送貨載的集散容重，t/m3
c－輸送機(jī)傾角對(duì)輸送量的影響系數(shù)。參考表2.4(查表得c＝0.7)。
表 2.2
物料名稱
堆積容重（噸/米3）
堆積角（度）
物料名稱
堆積容重（噸/米3）
堆積角（度）
原煤
0.85~1.0
30°
精煤
0.85
30°
焦炭
0.6~0.7
35°
無煙煤
0.85~0.95
30°
黃鐵礦
2.0
25°
褐煤
0.8~0.85
30°
富鐵礦
2.5
25°
石灰石
1.6~2.0
25°
表2.3
堆積角r
10°
20°
25°
30°
35°
K值
316
385
422
458
496
表 2.4
傾 角 b
0°~7°
8°~15°
16°~20°
20°~28°
C 值
1~0.95
0.95~0.9
0.9~0.8
0.7~0.8
當(dāng)輸送量已知時(shí)可按下式求得滿足生產(chǎn)能力所需的帶寬B1:
==0.456mm 式(2.2)
2）按輸送物料的塊度確定帶寬B2
因?yàn)楸編捷斔蜋C(jī)輸送的原煤，且 故有：
式(2.3)
實(shí)際確定帶寬時(shí)，但考慮到更有效地防止撒料，并且輸送角度較大、距離長，為減小調(diào)偏難度和降低帶強(qiáng)（帶越寬帶的強(qiáng)度就越小），可以選擇較寬的帶；故選用1000mm寬的輸送帶較為合適。
2.1.3輸送帶種類的選擇
我國目前生產(chǎn)的輸送帶有以下幾種：尼龍分層輸送帶、塑料輸送帶、整體帶芯阻燃帶、鋼絲繩芯帶等。
在輸送帶類型確定上應(yīng)考慮如下因素：
1） 為延長輸送帶使用壽命，減小物料磨損，盡量選用橡膠貼面，其次為橡塑貼面和塑料貼面的輸送帶；
2） 在煤礦生產(chǎn)中，同等條件下優(yōu)先選擇整體阻燃帶和鋼絲繩芯帶；
3） 在大傾角輸送中，為了改善成槽性，高強(qiáng)輸送帶采用鋼絲繩芯帶較為理想；
4） 覆蓋膠的厚度主要取決于被運(yùn)物料的種類和特性，給料沖擊的大小、帶速與機(jī)長，輸送原煤之類的礦石，為防止撕裂，可以加防撕網(wǎng)。
5） 根據(jù)機(jī)長和帶強(qiáng)來具體確定帶型，長距離一般采用鋼絲繩芯帶，因此選用鋼絲繩芯輸送帶ST2500。
2.2輸送帶長度計(jì)算及托輥的選擇
輸送機(jī)布置示意圖見圖2.1，采用頭部單滾筒驅(qū)動(dòng)形式。
式(2.4)
式中 L——輸送機(jī)長度，m
D1、D2…Di——驅(qū)動(dòng)滾筒、張緊滾筒及主要改向滾筒直徑，
A——接頭長度，m ;A＝2.6m
N——接頭數(shù)目,按200m一個(gè)接頭，則有N=2
——輸送帶繞過驅(qū)動(dòng)部增加的長度，m(本機(jī)該長度值為6m). =50m
故有膠帶長為：
=2L+0.5p(D+D1+D2…+D2)+AN+L=2′250+0.5′p′6.03+2.6′2+50=565 m
根據(jù)實(shí)際情況，輸送帶的長度應(yīng)該具有足夠的備用，所以建議購買650m
圖2.1輸送機(jī)布置示意圖
托輥組是用于支承輸送帶及輸送帶上承載的物料，保證帶穩(wěn)定運(yùn)行的裝置形式的選擇可根據(jù)托輥在不同部位的情況選擇。本機(jī)上所有托輥如下：
a)．槽形托輥：用于承載分支輸送散狀物料，采用45°槽形托輥。
b)．平行托輥：用于回程分支支撐輸送帶。
c)．緩沖托輥：安裝在受料段下方，減小輸送帶所受的沖擊，延長帶的使用壽命。
d)．調(diào)心托輥：設(shè)置用于調(diào)整輸送帶跑偏。
e)．過渡托輥：安裝在滾筒與第一組托輥之間，可使輸送帶逐步或成槽由槽形展平，以降低輸送帶邊緣因成槽延伸而產(chǎn)生的附加應(yīng)力，同時(shí)也防止輸送帶展平時(shí)出現(xiàn)撒料現(xiàn)象。
2.2.1托輥直徑和長度的確定
托輥長度的選擇可以直接通過輸送帶的寬度、托輥組中的托輥數(shù)和托輥間的連接和布置方式確定。托輥的直徑和托輥軸的直徑以及軸承可根據(jù)托輥所受的載荷情況選擇。托輥的直徑根據(jù)表2.5并結(jié)合實(shí)際使用情況確定。托輥?zhàn)枇ο禂?shù)托輥軸承目前均采用滾動(dòng)軸承，迷宮式密封，由于旋轉(zhuǎn)部件不與密封直接接觸，所以運(yùn)行阻力小。參考表2.7選取。
2.2.2 托輥間距的確定
托輥間距應(yīng)滿足兩個(gè)條件：即輥?zhàn)虞S承的承載能力及輸送帶的下垂度。承載托輥間距可根據(jù)表2.7查得，下托輥間距一般取2倍的上托輥間距。頭部滾筒到第一組槽形托輥的間距可取為上托輥間距的1～1.3倍，尾部滾筒到第一組托輥間距不小于上托輥間距。由上述及表2.5，2.6，2.7可選托輥如下：上托輥選用五輥式45°槽形托輥，托輥直徑為φ108；下托輥選用平行托輥，托輥直徑為φ108；由表可查得托輥間距：
承載托輥間距 lt'=1.5m
回程托輥間距 lt"=3 m
承載托輥直徑=f108mm =4.19 Kg
回程托輥直徑=f108mm =6.01Kg
托輥軸承采用滾動(dòng)軸承迷宮式密封，阻力系數(shù)：
緩沖托輥直徑=f108mm =7.9Kg（旋轉(zhuǎn)部分線質(zhì)量）
表2.5 輥?zhàn)訁?shù)
帶寬
輥徑
650
800
1000
1200
1400
1600
89
√
√
108
√
√
√
√
133
√
√
√
√
√
159
√
√
√
√
√
表2.6 承載段托輥間距
貨載容重g(噸/米3)
輸 運(yùn) 帶 寬 度 B (毫米)
500,600
800,1000
1200,1400
1600~2000
上 托 輥 間 距 (毫米)
￡1.6
1200/1500
1200/1500
1200/1500
1100/1200
>1.6
1200/1500
1100/1200
1100/1200
1000
表 2.7 托輥?zhàn)枇ο禂?shù)
工作條件
重段托輥w'
空段托輥w"
清潔,干燥
0.02
0.018
少量塵埃
0.03
0.025
塵埃大,濕度大
0.04
0.035
2.3基本參數(shù)計(jì)算
2.3.1輸送帶線質(zhì)量
對(duì)于輸送帶線質(zhì)量可以通過查表和計(jì)算兩種方法求得。在這里由于是通用型設(shè)備的設(shè)計(jì)，所以可以通過《DTⅡ設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》表查得
=36.8kg/m2 ′1m=36.8kg/m
2.3.2 物料線質(zhì)量
輸送帶上物料的線質(zhì)量
q===16.67kg/m 式(2.5)
式中 Q—每小時(shí)運(yùn)輸量，t/h;
v—運(yùn)輸帶運(yùn)行速度，m/s;
2.3.3 托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分線質(zhì)量
kg/m
kg/m
2.4托輥的壽命校核
2.4.1靜載荷計(jì)算
對(duì)于承載分支托輥，每個(gè)軸承的當(dāng)量靜負(fù)載可以按下式計(jì)算：
式（2.6）
式中
——承載分支軸承當(dāng)量靜載荷。N
——承載載荷系數(shù)，取=0.7
——輥?zhàn)虞d荷系數(shù)，對(duì)平行托輥組=1，對(duì)二托輥托輥組=0.6，對(duì)等長三托輥槽形托輥組，=0.7。
It'——承載分支托輥間距m。
qt'——承載托輥組線質(zhì)量kg
——輸送帶線質(zhì)量kg
——物料線質(zhì)量kg
所以有對(duì)于承載分支托輥
N
對(duì)于回程分支托輥，每個(gè)軸承的當(dāng)量靜載荷可以按下式計(jì)算
式（2.7）
式中
——回程分支軸承當(dāng)量靜載荷。N
——回程分支托輥間距m。
——回程分支托輥組線質(zhì)量km
所以有
2.4.2動(dòng)載荷計(jì)算
承載分支托輥軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷可以按下式計(jì)算
式（2.8）
——運(yùn)行系數(shù)；
——沖擊系數(shù)；
——工況系數(shù)。
回程分支托輥軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷可按下式計(jì)算，
N
承載分支托輥的壽命計(jì)算：
托輥使用的是向心滾子軸承，其精負(fù)荷工作壽命可以按下式計(jì)算：
托輥的旋轉(zhuǎn)速度
h
h
考慮到煤礦井下特殊的使用條件，承載托輥實(shí)際設(shè)計(jì)壽命應(yīng)該是理論壽命的0.7倍，則軸承的使用壽命為：
h30000 h
回程分支使用條件好于承載分支，故滿足輸送機(jī)托輥壽命要求。
2.4.3 過渡段托輥組的布置
在輸送機(jī)的頭尾部，輸送帶由平形變成槽形或者由槽形變成平形的段叫過渡段。在過渡段，輸送帶的傾角由零逐漸過渡到最大槽角。如果過渡段托輥組的布置不合理，將直接影響輸送帶的強(qiáng)度和壽命；尤其在高張力區(qū)，影響更為嚴(yán)重，所以必須重視高張力區(qū)托輥組的過渡布置，達(dá)到設(shè)計(jì)的合理化。
過渡段的布置形式有兩種，一種是滾筒表面與槽型托輥組的中間滾上平面平行，另一種是將滾筒表面眼輸送方向相對(duì)中間托輥上平面抬高一段距離，其目的是使輸送帶邊緣的應(yīng)力與輸送帶中部的應(yīng)力近似相等，以縮短過渡段長度，一般抬高的過渡段高度為槽型托輥組槽高的一半。通常在機(jī)頭部的高張力區(qū)采用將滾筒表面抬高的布置形式，以縮短過渡段的距離；在尾部低張力區(qū)，輸送帶的張力較低，可將滾筒表面布置與中間輥上平面位于同一平面上，這樣設(shè)計(jì)雖然過渡段距離稍長一些，但便于輸送帶在正常槽型托輥組上的成型。需要注意的是，如果再輸送大塊物料時(shí)采用第二種形式，會(huì)帶來大塊物料對(duì)滾筒的沖擊，容易損傷輸送帶。尤其是在設(shè)計(jì)輸送傾角較大時(shí)，由于采用第二種形式，實(shí)際上相當(dāng)于增大了在此部位的傾角，可能導(dǎo)致物料下滑。所以在上述情況和輸送帶張力較低時(shí)再輸送機(jī)的頭部仍然采用第一種形式的過渡段。在輸送帶張力很高時(shí)，有時(shí)還要考慮用多組過渡托輥組設(shè)計(jì)過渡段。
在此設(shè)計(jì)題目中，由于是31°大傾角上運(yùn)，故過渡段的布置如圖2.2所示。輸送帶在高張力區(qū)由0°→10°→20°→30°→40°→45o。
lt
lt
lt
lt
lt
lt
lt
Lt''t
圖 2.2 過渡托棍布置
過渡段間距由下式計(jì)算：
式（2.9)
式中 —兩過渡托輥組間距,
—托輥長度,
—第組托輥槽角, 度
—張力系數(shù),在高張力區(qū)，取 my=1.5；
—輸送帶的長度,對(duì)于鋼絲繩芯輸送帶, e0=0.002
則有:
所以托輥組過渡段布置參數(shù)如下表：
表 2.8 托輥組過渡段布置參數(shù)
側(cè)托輥成槽角
f1=10°
f2=20°
f3=30°
f4=40°
f5=45°
托輥距 (m)
1.5m
1.5m
1.5m
1.5m
1.5m
2.5線路阻力計(jì)算
線路阻力（輸送帶運(yùn)行阻力）包括直線阻力和彎曲段阻力。彎曲段阻力一般考慮阻力系數(shù)K(K=1.03～1.07)。述基本阻力外，還受附加阻力，包括物料在裝載點(diǎn)加速時(shí)與輸送帶之間的摩擦阻力簡稱物料加速阻力；裝料點(diǎn)的導(dǎo)料槽摩擦阻力；清掃裝置的摩擦阻力；中間卸料裝置的阻力等。下面分別予以計(jì)算
2.5.1阻力計(jì)算
1）直線段阻力
承載分支
回程分支
2)曲線段阻力
對(duì)于改向滾筒處的曲線段阻力，按改向處相遇點(diǎn)張力的3~5％計(jì)算：
=(0.02~0.05)
對(duì)主傳動(dòng)滾筒，曲線段阻力按主動(dòng)滾筒相遇點(diǎn)和分離點(diǎn)張力之和的3~5％計(jì)算：
=(0.02~0.05)
3)局部阻力
(1)裝載點(diǎn)物料加速阻力
式(2.10)
其中 q－物料線質(zhì)量，kg/m
v－帶速，m/s
(2)裝載點(diǎn)導(dǎo)料槽側(cè)板阻力
式(2.11)
式中 －帶寬，m
?。锪霞⒚芏?，t/m3
?。瓕?dǎo)料槽側(cè)板長度，m
(3)清掃器阻力
彈簧清掃器阻力：
空段清掃器阻力：
2.5.2 輸送帶張力的計(jì)算
用逐點(diǎn)法計(jì)算輸送帶關(guān)鍵點(diǎn)張力，輸送帶張力應(yīng)滿足兩個(gè)條件：
(1) 摩擦傳動(dòng)條件：即輸送帶的張力必須保證輸送機(jī)在任何正常工況下都無輸送帶打滑現(xiàn)象發(fā)生。
式(2.12)
式中 輸送帶強(qiáng)度，N；
－輸送帶與傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)處張力，N；
K－傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù),采用鑄膠滾筒，；
a－輸送帶與傳動(dòng)滾筒間的圍包角，取a=200°；
C0－摩擦力備用系數(shù)，取C0=1.3；
(2) 垂度條件：即輸送帶的張力必須保證輸送帶在兩托輥間的垂度不超過規(guī)定值，或滿足最小張力條件。
式(2.13)
其中 —重載段輸送帶最小點(diǎn)張力；N
—空載段輸送帶最小點(diǎn)張力；N
本帶式輸送機(jī)各關(guān)鍵點(diǎn)示意如圖所示，先按垂度條件計(jì)算，由系統(tǒng)布置可知承載分支張力最小點(diǎn)在9點(diǎn)，回程分支張力最小點(diǎn)在3點(diǎn)，則有：
=5×9.8×1.5（16.67+36.8）cos31o=3368.7 N
=5×9.8×3×36.8×cos31°=4636.9 N
為了充分降低輸送帶的張力,只要滿足摩擦條件和垂度條件,就能保證輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)條件,所以我們先按垂度條件進(jìn)行計(jì)算,然后驗(yàn)算摩擦條件。則按垂度條件有：
（3）驗(yàn)算摩擦條件
根據(jù)以上計(jì)算，各張力點(diǎn)都滿足垂度要求。但同時(shí)必須進(jìn)行摩擦條件驗(yàn)算，才能滿足理論要求，
以上說明既滿足垂度條件又能滿足摩擦條件。
(4)輸送帶強(qiáng)度驗(yàn)算
考慮輸送帶的壽命、起動(dòng)時(shí)的動(dòng)應(yīng)力、輸送帶的接頭效果、輸送帶的磨損，以及輸送帶的備用能力，選用輸送帶時(shí)必須有一定的備用能力（即安全系數(shù)），對(duì)于強(qiáng)力大功率帶式輸送機(jī)靜安全系數(shù)一般取m37，動(dòng)安全系數(shù)35。對(duì)于大傾角帶式輸送機(jī)，采用鋼芯帶時(shí)，最好安全系數(shù)取在m38，根據(jù)以上計(jì)算可以確定輸送帶的最大張力，則應(yīng)滿足：
由上式有：
式(2.14)
式中 ?。斔蛶О踩禂?shù);
sd－帶芯拉斷強(qiáng)度，N/mm； 對(duì)于ST2500型帶, sd=2500N/mm
－帶寬，mm。
此處校核輸送帶的安全系數(shù)為
可知所選用的輸送帶滿足了靜態(tài)設(shè)計(jì)安全系數(shù)要求。
2.6計(jì)算牽引力及電機(jī)功率
2.6.1 牽引力的計(jì)算
傳動(dòng)滾筒表面牽引力的普遍表達(dá)式為
W
2.6.2 電機(jī)功率的計(jì)算
1)電動(dòng)機(jī)功率
式(2.15)
式中 －電機(jī)功率備用系數(shù)，取K=1.25；
h －傳動(dòng)系統(tǒng)的工作效率。
則有
2)電機(jī)選擇
選擇電機(jī)功率與數(shù)量應(yīng)符合如下要求:
(1) 額定總功率3P；
(2) 考慮到臺(tái)數(shù)和單電動(dòng)機(jī)功率符合各驅(qū)動(dòng)滾筒牽引力配比；
(3) 盡可能用同一型號(hào)電動(dòng)機(jī)，以減少備用臺(tái)數(shù)。
根據(jù)以上計(jì)算的總驅(qū)動(dòng)功率，考慮到井下工作條件，長期使用存在腐蝕、磨損，阻力會(huì)增大，這將較大的影響了輸送機(jī)沿線運(yùn)行阻力，為此，可以可取1：1的匹配形式，此時(shí)的電機(jī)功率可以選取為132KW。電機(jī)參數(shù)如下:
表 2.9
型 號(hào)
功率（kW）
轉(zhuǎn)速（r/min）
效率
Y315M3-6
132
990
0.938
2.7滾筒的選擇
傳動(dòng)滾筒是傳遞帶式輸送機(jī)功率的圓柱形筒。而改向滾筒僅作為引導(dǎo)輸送帶改變方向的圓柱形筒。改向滾筒部承擔(dān)轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡單。傳動(dòng)滾筒和驅(qū)動(dòng)裝置相聯(lián)，是帶式輸送機(jī)最重要的部件，驅(qū)動(dòng)功率的大小往往取決于傳動(dòng)滾筒表面同輸送帶之間的摩擦系數(shù)和輸送帶在該滾筒上的包角,其直徑應(yīng)根據(jù)輸送帶的帶芯層數(shù)來決定。
2.7.1傳動(dòng)滾筒直徑的選擇
選擇傳動(dòng)滾筒直徑時(shí)，可按四個(gè)方面考慮：
(1)限制輸送帶繞過傳動(dòng)滾筒時(shí)產(chǎn)生過大的附加彎曲應(yīng)力計(jì)算滾筒直徑：
mm 式（2.16）
式中 D1－傳動(dòng)滾筒直徑，mm
d－鋼絲繩直徑，mm
(2)為限制輸送帶表面比壓，以免造成覆蓋膠脫落，傳動(dòng)滾筒直徑為：
式（2.17）
式中 S－輸送帶張力，N（此處以最大張力代入）
B－輸送帶寬度，mm
a－鋼絲繩間距，mm 查表得a=15mm
[p]－輸送帶表面許用比壓，取[p]＝1Mpa=1N/mm2
(3)限制覆蓋膠或花紋變形量小于6％的傳動(dòng)滾筒直徑為：
式(2.18)
式中 K－圍包角影響系數(shù)，當(dāng)圍包角小于90°時(shí)，K＝0.8，否則K＝1
b－鋼繩芯輸送帶上覆蓋膠厚度（包括花紋高度），mm；查表得b＝8mm
(4)當(dāng)輸送帶彎曲頻次高時(shí)，滾筒直徑要相應(yīng)大一點(diǎn)，以補(bǔ)償高頻次彎曲疲勞破壞程度。
綜上所述，傳動(dòng)滾筒直徑
取標(biāo)準(zhǔn)值可得D＝1250mm。
2.7.2改向滾筒直徑選擇
1)尾部改向滾筒直徑
尾部改向滾筒的直徑一般比傳動(dòng)滾筒直徑小一級(jí)，具體可取：
其它改向滾筒處受張力較小，可?。?
2)滾筒的厚度（mm）
滾筒殼的厚度取決于滾筒的直徑、筒體長度、輸送帶張力、制動(dòng)時(shí)的磨損等因素。關(guān)于筒殼厚度的計(jì)算十分困難，并且一般計(jì)算值偏小。而且考慮到耐磨損和易于制造筒殼的厚度一般都取得較厚。一般大型帶式輸送機(jī)筒殼厚度見表。
表 2.10
滾筒直徑
mm
滾筒長度/mm
1800
2000
2400
2800
630
16
18
800
18
20
22
22
1000
20
22
24
24
1250
20
22
24
26
1500
22
24
24
26
1800
22
24
26
28
2.8減速器的選型
根據(jù)帶速、傳動(dòng)滾筒直徑和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推知減速器的傳動(dòng)比為：
式(2.19)
初選DCY315型減速器，其標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)比為28，其技術(shù)參數(shù)如下：
表 2.11
型 號(hào)
高速軸輸入轉(zhuǎn)速n
公稱輸入功率
傳動(dòng)比i
熱功率G1
DCY315
1000r/min
150KW
28
155KW
2.9 制動(dòng)力矩的計(jì)算及制動(dòng)器的選擇
對(duì)于大功率、長距離的強(qiáng)力帶式輸送機(jī)，為防止意外故障需進(jìn)行停車要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置專門的軟制動(dòng)裝置，以保證正常停車和緊急停車需要。
根據(jù)帶式輸送機(jī)技術(shù)要求，制動(dòng)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力矩不得小于該輸送機(jī)所需制動(dòng)力矩的1.5倍以上。
對(duì)本帶式輸送機(jī)由于其運(yùn)輸距離長、功率大，機(jī)械整體慣性力非常大，如果遇到特殊情況需要緊急停車時(shí)，必須設(shè)置可靠的制動(dòng)系統(tǒng)，以保證可靠制動(dòng)和停車要求。
帶式輸送機(jī)上常用的制動(dòng)裝置有液壓推桿制動(dòng)器、電磁閘瓦制動(dòng)器、盤形閘制動(dòng)器等。液壓推桿制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡單、但可靠性較差，尤其是制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力矩沖擊大，易造成機(jī)械故障。改進(jìn)型液壓推桿制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡單，可以用一個(gè)液壓站進(jìn)行多臺(tái)制動(dòng)器控制，使用安全可靠，制動(dòng)力矩沖擊小，具有良好的使用效果。因此，是目前較好的制動(dòng)裝置，特別適合應(yīng)用于長距離、大功率的帶式輸送機(jī)上。
為了進(jìn)行制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和選型，必須進(jìn)行帶式輸送機(jī)的動(dòng)力
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