鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)及變頻啟動(dòng)分析含6張CAD圖,鋼繩芯,強(qiáng)力,輸送,設(shè)計(jì),變頻,啟動(dòng),分析,cad
外文資料
Converter working principle
Main circuit is for induction motors provide voltage variable frequency power source power conversion part, the inverter main circuit in general can be divided into two categories [1]: voltage is voltage source DC converter for AC inverter, the DC loop filter is capacitance. Current model is the current source of the direct streamization AC inverter, the DC circuit filter inductance. It consists of three parts, the power supply conversion for DC power rectifier, absorption produced in converter and inverter voltage ripple "flat wave circuit, and DC power converter for AC power" inverter ".
(1) rectifier: Recently a lot of use is diode converter, it is the power supply conversion for the DC power supply. Also available two groups of transistor converters constitute a reversible converter, due to its power direction reversible can regeneration operation.
(2) the flat wave circuit: in the rectifier DC voltage, containing 6 times the frequency of power supply ripple voltage, furthermore the inverter produces a pulsating current the DC voltage changes. In order to suppress the voltage fluctuation, the inductance and capacitance absorption pulsating voltage (current). Device volume hours, if power supply and a main circuit component in margin can save inductance of the simple flat wave circuit.
(3) inverter: Contrary to rectifier, inverter is the DC power conversion is the desired frequency AC power and to determine the time the six switch device turn-on and off you can get 3 phase AC output. By voltage type PWM converter as exemplifying the switching time and voltage waveform.
Control circuit is to provide a loop control signal to the asynchronous motor power supply (voltage, frequency) of the main circuit, the frequency, the voltage "operation circuit", the main circuit of the "voltage and current detection circuit, the motor" speed detection circuit, operation circuit of control signal amplification drive circuit ", and the inverter and the motor" protection circuit.
(1) arithmetic circuit: the external speed, torque and other instructions with the detection circuit of the current, voltage signal comparison operation, determine the output voltage of the inverter, frequency.
(2) voltage, current detection circuit: with the main circuit potential isolation detection voltage, current and so on.
(3) driving circuit, driving circuit of main circuit devices. It and control isolation circuit enable device in the main circuit turn-on, turn off.
(4) speed detection circuit installed in asynchronous motor shaft machine speed detector (TG, PLG) signal for speed signal into the computing circuit, according to the instruction and operation can make the motor run in the speed command.
(5) protection circuit: detection of the main circuit of the voltage, current and so on, when the occurrence of overload or over voltage, etc., in order to prevent the inverter and asynchronous motor damage, so that the inverter to stop working or inhibit voltage, current value.
中文翻譯
變頻器工作原理
主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類[1]:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。
（1）整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。
（3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時(shí)間和電壓波形。
控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。
（1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。
（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
（3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。
（4）速度檢測電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
（5）保護(hù)電路:檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)及變頻啟動(dòng)分析
摘 要
帶式輸送機(jī)是由能承載的輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，它可以輸送礦石及其它散裝物料和包裝好的成件物品。目前，鋼繩芯帶式輸送機(jī)被廣泛應(yīng)用于原煤的輸送，不僅使運(yùn)距加長，運(yùn)距加大，而且運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，減少了操作人員，提高了機(jī)械化和自動(dòng)化。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于輸送原煤的鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)，對(duì)輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，傳動(dòng)原理及發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行了較為全面、深入的了解和研究。根據(jù)帶式輸送機(jī)的輸送機(jī)理及運(yùn)輸因數(shù)結(jié)合當(dāng)前煤礦用帶式輸送機(jī)運(yùn)距長，運(yùn)輸能力大，運(yùn)行速度大等需求，，使用鋼繩芯強(qiáng)力膠帶，根據(jù)安老師所給的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、查找與計(jì)算，設(shè)計(jì)出該鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)，并在調(diào)查的原有帶式輸送機(jī)的缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一些改進(jìn)。
此外，通過對(duì)大量的已投入生產(chǎn)的同類產(chǎn)品的工作情況和性能等進(jìn)行了較為詳細(xì)的了解性研究，使該設(shè)計(jì)更加具有生產(chǎn)制造性，為鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用做了一點(diǎn)點(diǎn)貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞：鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)；變頻啟動(dòng)；皮帶；托輥
Design and variable wire core strength belt conveyor start analysis
Abstract
Is hosted by belt conveyor conveyor belt doubles as a continuous transport of the towing device, it can transport the ore and other bulk materials and packaged into items. At present, the steel core belt conveyor is widely used in the transportation of coal, not only distance longer distance increases, and reliable operation, convenient maintenance, reducing operator, increased mechanization and automation.
The graduation design is about conveying raw strength of steel cord belt conveyor design and construction principle of the conveyor, transmission principle and development situation and trends for a more comprehensive and in-depth study. According to with type conveying machine of conveying mechanism and the transport factor combined current coal mine with with type conveying running from long, transport capacity big, run speed big, needs,, using rope core strong tape, according to Ann teacher by to of data, after analysis, and find and calculation, design out the rope core strong with type conveying machine, and in survey of original with type conveying machine of shortcomings based Shang, for has some improved.
In addition, through a large number of similar products have been put into production and performance for a more detailed understanding of research, making the design more manufacturing, for steel cord of strength belt conveyor technology used to make a small contribution.
Keyword: Steel cord strength belt conveyor, variable frequency start, belts, rollers
目 錄
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
緒 論 1
第一章. 鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī) 1
第一節(jié) 概述 1
第二節(jié) 國內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀及差距 1
第三節(jié) 帶式輸送機(jī)的分類 6
第四節(jié) 帶式輸送機(jī)的工作原理 6
第五節(jié) 鋼繩芯輸送帶 7
第六節(jié) 輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù) 9
第二章. 鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)的主要計(jì)算與校核 10
第一節(jié) 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及輸送機(jī)布置形式 10
第二節(jié) 設(shè)計(jì)計(jì)劃及方案 11
第三節(jié) 鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 12
第三章 主要零部件的設(shè)計(jì) 25
第一節(jié) 驅(qū)動(dòng)裝置 26
第二節(jié) 輸送帶 27
第三節(jié) 傳動(dòng)滾筒及滾筒架 27
第四節(jié) 托輥 29
第四章. 其它部件的選用 33
第一節(jié) 中間機(jī)架 33
第二節(jié) 重載張緊車 33
第三節(jié) 清掃裝置 34
第四節(jié) 保護(hù)裝置 34
第五節(jié) 電氣控制 35
第六節(jié) 主要成果及創(chuàng)新點(diǎn) 37
第五章. 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用 38
第一節(jié) 輸送機(jī)的安裝 38
第二節(jié) 輸送機(jī)的控制 44
第三節(jié) 輸送機(jī)的維護(hù) 46
第四節(jié) 輸送機(jī)常見故障及預(yù)防處理方法 49
結(jié)束語 54
參考文獻(xiàn) 55
致謝 56
緒 論
現(xiàn)今，帶式輸送機(jī)在現(xiàn)代散裝物料的連續(xù)輸送中，是主要的運(yùn)輸設(shè)備，使用范圍比較廣泛，具有運(yùn)輸能力大，運(yùn)輸阻力小，運(yùn)輸成本低及維護(hù)簡便等優(yōu)勢(shì)，在井下巷道，礦井地面，露天采礦及造礦場等被廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)踐證明，帶式輸送機(jī)無論是在運(yùn)輸能力方面，還是在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表方面都是一種先進(jìn)的運(yùn)輸設(shè)備。
帶式輸送機(jī)是一種有擾性牽引構(gòu)件的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，輸送帶繞經(jīng)傳動(dòng)滾筒，改向滾筒和拉緊滾筒接成環(huán)形，拉緊裝置給輸送帶以正常運(yùn)行所需要的張力。工作時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)滾筒，通過傳動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶連續(xù)運(yùn)行，裝到輸送帶上的物料隨他一起運(yùn)行到端部卸出，利用專門的卸載裝置也可在中間部位卸載。輸送帶用轉(zhuǎn)動(dòng)的托輥支持，運(yùn)行阻力較小可保證帶式輸送機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，帶式輸送機(jī)可用于水平和傾斜線路運(yùn)輸，傾斜的角度依物料性質(zhì)的不同和輸送帶表面形狀不同而異。輸送原煤時(shí)，使用35°槽角的一般槽形托輥，設(shè)計(jì)時(shí)沿傾斜向上運(yùn)輸?shù)淖畲髢A角不能超過20°。
近20年來，世界范圍內(nèi)的帶式輸送機(jī)有了重大的發(fā)展，伴隨著能力和速度不斷提高的現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，許多工程技術(shù)人員已經(jīng)研制出了新的產(chǎn)品，同時(shí)理解了有關(guān)運(yùn)輸?shù)牡奈锢磉^程，隨著全球經(jīng)濟(jì)的增長，帶式輸送機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿之一。當(dāng)今的全球經(jīng)濟(jì)，需要設(shè)計(jì)和生產(chǎn)“環(huán)保”型輸送機(jī)，不能污染周圍的環(huán)境，可以在運(yùn)輸量大，運(yùn)輸距離長的基礎(chǔ)上，盡量考慮節(jié)約能量。
57
第1章 鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)
第1節(jié) 概述
一、帶式輸送機(jī)的發(fā)展概況
中國古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)的雛形；17世紀(jì)中，開始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料。
19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。
1868年，在英國出現(xiàn)了帶式輸送機(jī)；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成部分。
直到1980年，固定式輸送機(jī)已經(jīng)存在并正在設(shè)計(jì)大運(yùn)量長運(yùn)距的帶式輸送機(jī)，且都具有獨(dú)特的特點(diǎn)。
第二節(jié) 國內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀及差距
一、國外帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀
國外對(duì)于長距離地面輸送帶式輸送機(jī)的研究和使用較早，主要用于港口、鋼廠、水泥廠、礦山等場合。帶式輸送機(jī)也是煤礦最為理想的高效連續(xù)輸送設(shè)備,特別是煤礦高產(chǎn)高效現(xiàn)代化的大型礦井，帶式輸送機(jī)己成為煤炭高效開采機(jī)電、一體化技術(shù)裝備的關(guān)鍵設(shè)備。下表為國外帶式輸送機(jī)的一些技術(shù)參數(shù)：
表1-1? 國外300～500萬t/a高產(chǎn)高效礦井帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)
主參數(shù)
順槽可伸縮帶式輸送機(jī)
大巷與斜井固定式強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)
運(yùn)距/m
2000～3000
﹥3000
表1-1續(xù)
帶速/m.s-1
3.5～4
4～5，最高達(dá)8
輸送量/t.h-1
2500～3000
3000～4000
驅(qū)動(dòng)總功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大達(dá)10100
國外帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：?
1.帶式輸送機(jī)功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如大傾角帶式輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、 空問轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型；?
2.帶式輸送機(jī)本身的技術(shù)向長運(yùn)距、大運(yùn)最、高帶速等人型帶式輸送機(jī)方向發(fā)展；?
3.帶式輸送機(jī)木身關(guān)鍵零部件向高性能、高可靠性方向發(fā)展。在煤礦井下，由于受環(huán) 境條件的限制，其帶式輸送機(jī)的技術(shù)指標(biāo)要比地面用移動(dòng)式膠帶輸送機(jī)的指標(biāo)為低。?
二、國內(nèi)皮帶輸送機(jī)機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀
國內(nèi)煤礦用帶式輸送機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題從20世紀(jì)80年代起，我國煤礦用帶式輸送機(jī)也有了很大發(fā)展，對(duì)帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品的開發(fā)都取得了可喜的成果。輸送機(jī)系列產(chǎn)品系列不斷增多，從定型的SDJ，SSJ，STJ，DT等系列發(fā)展到多功能、適應(yīng)特種用途的各種帶式輸送機(jī)系列，這一階段的發(fā)展大都基于我國70年代前后引進(jìn)帶式輸送機(jī)的變形和改進(jìn)，主體結(jié)構(gòu)沒有大的變化。進(jìn)入90年代后，隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展和需要，我國對(duì)大傾角皮帶輸送機(jī)、高產(chǎn)高效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)和中間驅(qū)動(dòng)智能化控制等技術(shù)，成功研制了軟啟動(dòng)和制動(dòng)裝置以及PLC控制為核心的防爆電控裝置。目前，我國煤礦井下用帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表1-2所示。
表1-2? 國內(nèi)皮帶輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)
主參數(shù)
順槽可伸縮帶式輸送機(jī)
大巷與斜井固定式強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)
運(yùn)距/m
2000～3000
﹥4500
帶速/m.s-1
2.5～4.5
3～5，最高達(dá)8
輸送量/t.h-1
1500～3000
2000～3000
驅(qū)動(dòng)總功率/kW
900～1600
1500～3000，最大達(dá)10100
三、國內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的差距
（-）皮帶輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)上的差距
1．皮帶輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù)?
長距離、大功率皮帶輸送機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與監(jiān)測，它是制約大型皮帶輸送機(jī)發(fā)展的核心技術(shù)。目前我國用剛性理論來分析研究帶式輸送機(jī)并制訂計(jì)算方法和設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)中對(duì)輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取n=10左右），與實(shí)際情況相差很遠(yuǎn)。實(shí)際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機(jī)其輸送帶對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的起、制動(dòng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，而不能簡單地用剛體力學(xué)來解釋和計(jì)算。已開發(fā)了皮帶輸送機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機(jī)上對(duì)輸送機(jī)的動(dòng)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性，從而使大型皮帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)達(dá)到了最高水平（輸送帶安全系數(shù)n=5～6），并使輸送機(jī)的設(shè)備成本尤其是輸送帶成本大為降低。
2.可靠的可控軟起動(dòng)技術(shù)與功率均衡技術(shù)?
長距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)由于功率大、距離長且多機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須采用軟起動(dòng)方式來降低輸送機(jī)制動(dòng)張力，特別是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)。為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，軟起動(dòng)時(shí)應(yīng)有分時(shí)慢速起動(dòng)；還要控制輸送機(jī)起動(dòng)加速度0.3～0.1 m/s2，解決承載帶與驅(qū)動(dòng)帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對(duì)元部件的沖擊。由于制造誤差及電機(jī)特性誤差，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的功率會(huì)出現(xiàn)不均衡，一旦某個(gè)電機(jī)功率過大將會(huì)引起燒電機(jī)事故，因此，各電機(jī)之間的功率平衡應(yīng)加以控制，并提高平衡精度。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡，解決了長距離帶式輸送機(jī)的起動(dòng)與功率平衡及同步性問題。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率帶式輸送機(jī)除了要求一個(gè)運(yùn)煤帶速外，還需要一個(gè)驗(yàn)帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級(jí)液力調(diào)速裝置。當(dāng)單機(jī)功率>500 kW時(shí)，可控CST軟起動(dòng)顯示出優(yōu)越性。由于可控軟起動(dòng)是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動(dòng)）。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達(dá)98% 以上。但價(jià)格昂貴，急需國產(chǎn)化。
（2） 技術(shù)性能上差距
??我國帶式輸送機(jī)的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機(jī)尾、高效儲(chǔ)帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。
1.裝機(jī)功率? 我國工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)最大裝機(jī)功率為4×250 kW，國外產(chǎn)品可達(dá)4×970 kW，國產(chǎn)帶式輸送機(jī)的裝機(jī)功率約為國外產(chǎn)品的30%～40%，固定帶式輸送機(jī)的裝機(jī)功率相差更大。
2.運(yùn)輸能力? 我0國帶式輸送機(jī)最大運(yùn)量為3000 t/h，國外已達(dá)5500 t/h。
3最大輸送帶寬度? 我國帶式輸送機(jī)為1400 mm，國外最大為1830 mm。
4.帶速? 由于受托輥轉(zhuǎn)速的限制，我國帶式輸送機(jī)帶速為4m/s，國外為5m/s以上。
? 5.工作面順槽運(yùn)輸長度? 我國為3000 m，國外為7300m。
6.自移機(jī)尾? 隨著高產(chǎn)高效工作面的不斷出現(xiàn)，要求順槽可伸縮帶式輸送機(jī)機(jī)尾隨著工作面的快速推進(jìn)而快速自移。國內(nèi)自移機(jī)尾主要依賴進(jìn)口，主要有2種：（a）隨轉(zhuǎn)載機(jī)一起移動(dòng)的由英國LONGWALL公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。（b）德國DBT公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。前者只有一個(gè)推進(jìn)油缸，后者則有2個(gè)推進(jìn)油缸。LONGWALL公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾用于在國內(nèi)帶寬1.2 m的輸送機(jī)上，缺點(diǎn)是自移機(jī)尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。德國生產(chǎn)的自移機(jī)尾在國內(nèi)使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直2個(gè)方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強(qiáng)。因此，前者還需完善，后者則需研制，但對(duì)自移機(jī)尾的要求是共同的，既要滿足輸送機(jī)正常工作時(shí)防滑的要求，又要滿足在輸送機(jī)不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)快速自移。
? 7.高效儲(chǔ)帶與張緊裝置? 我國采用封閉式儲(chǔ)帶結(jié)構(gòu)和絞車張緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時(shí)，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開放式儲(chǔ)帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動(dòng)張緊設(shè)備，托輥小車能自動(dòng)隨輸送帶伸縮到位。輸送帶不易跑偏，不會(huì)出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。
??8. 輸送機(jī)品種? 機(jī)型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發(fā)揮其效能，如拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用；另外，我國煤礦的地質(zhì)條件差異很大，在運(yùn)輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角（>+25°）直至垂直提升等，應(yīng)開發(fā)特殊型專用機(jī)種帶式輸送機(jī)。
（三）可靠性、壽命上的差距
? 1.輸送帶抗拉強(qiáng)度? 我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為2500 N/mm，國外為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 N/mm，國外為7000 N/mm。
? 2.輸送帶接頭強(qiáng)度? 我國輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的50%～65%，國外達(dá)母帶的70%～75%。
? 3.托輥壽命? 我國現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運(yùn)行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應(yīng)用于帶式輸送機(jī)上，使用面廣，經(jīng)濟(jì)效益顯著。我國輸送機(jī)托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命5～9萬h，國產(chǎn)托輥壽命僅為國外產(chǎn)品的30%～40%。
? 4.輸送機(jī)減速器壽命? 我國輸送機(jī)減速器壽命2萬小時(shí)，國外減速器壽命7萬小時(shí)。
? 5.帶式輸送機(jī)上下運(yùn)行時(shí)可靠性差。
（四）控制系統(tǒng)上差距
? 1.驅(qū)動(dòng)方式? 我國為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動(dòng)方式多樣，如BOSS系統(tǒng)、CST可控傳動(dòng)系統(tǒng)等，控制精度較高。
? 2.監(jiān)控裝置? 國外輸送機(jī)已采用高檔可編程序控制器PLC，開發(fā)了先進(jìn)的程序軟件與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲(chǔ)、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。我國輸送機(jī)僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)等工作過程。雖然能與可控啟（制）動(dòng)裝置配合使用，達(dá)到可控啟（制）動(dòng)、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動(dòng)臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。
? 3.輸送機(jī)保護(hù)裝置? 國外帶式輸送機(jī)除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動(dòng)灑水降塵等保護(hù)裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置：傳動(dòng)滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)；煙霧報(bào)警及自動(dòng)消防滅火裝置；纖維織物輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。這些新型保護(hù)系統(tǒng)我國基本處于空白。而我國現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護(hù)，防跑偏、超溫灑水，煙霧報(bào)警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。
四、煤礦帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
帶式輸送機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，與其他運(yùn)輸設(shè)備相比，具有輸送距離長、運(yùn)量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中化控制，尤其對(duì)高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機(jī)已成為煤炭開采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備?，F(xiàn)如今，國產(chǎn)帶式輸送機(jī)進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展階段，現(xiàn)在市場需求空間很大。在某些領(lǐng)域帶式輸送機(jī)已逐漸開始取代機(jī)車和汽車運(yùn)輸。未來帶式輸送機(jī)的主要發(fā)展方向?yàn)椋?
1.降低能量消耗以節(jié)約能源。為貫徹實(shí)施“十二五”要求和實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的生存環(huán)境，節(jié)能減排已經(jīng)成為如今機(jī)械行業(yè)的共同追求目標(biāo)。在輸送技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)科研工作領(lǐng)域，已將1噸物料輸送1公里所消耗的能量作為輸送機(jī)選型的重要指標(biāo)之一。
2.向大型化方向發(fā)展，包括大輸送能力和大單機(jī)長度等幾個(gè)方面?，F(xiàn)在世界上最長的水力輸送裝置其長度已經(jīng)超過400公里，帶式輸送機(jī)最長的單機(jī)長度已經(jīng)接近15公里了，并且已經(jīng)出現(xiàn)了聯(lián)系兩個(gè)城市的帶式輸送道。世界各主要發(fā)達(dá)國家也正在研發(fā)具有長距離、大運(yùn)量連續(xù)輸送能力的輸送機(jī)，結(jié)構(gòu)向性能更高、功能更好的方向發(fā)展。能在極端溫度環(huán)境下以及有腐蝕性、放射性等環(huán)境中工作，并能運(yùn)送易燃易爆、高溫、有黏性等物料的輸送機(jī)。
3.自動(dòng)化、多樣化方向發(fā)展。帶式輸送機(jī)雖然優(yōu)點(diǎn)突出，在礦山設(shè)備中被頻繁使用，但也存在不足，未來能在高溫、低溫條件下、有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的輸送機(jī)，也是行業(yè)追求的目標(biāo)之一。同時(shí)，若是能使輸送機(jī)的構(gòu)造滿足物料搬運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化控制對(duì)單機(jī)提出的要求，也是輸送機(jī)工作效率的一大提高。
第三節(jié) 帶式輸送機(jī)的分類
帶式輸送機(jī)分類如下：
表1-3帶式輸送機(jī)分類及代號(hào)（JB2389——78）
名稱
代號(hào)
類、組、型代號(hào)
通用帶式輸送機(jī)
T（通）
DT
輕型帶式輸送機(jī)
Q（輕）
DQ
移動(dòng)帶式輸送機(jī)
Y（移）
DY
鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)
X（芯）
DX
大傾角帶式輸送機(jī)
J（角）
DJ
鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)
S（繩）
DS
壓帶式輸送機(jī)
A（壓）
DA
氣墊帶式輸送機(jī)
D（墊）
ND
磁性帶式輸送機(jī)
C（磁）
DC
鋼帶輸送機(jī)
G（鋼）
DG
網(wǎng)帶輸送機(jī)
W（網(wǎng)）
DW
第四節(jié) 帶式輸送機(jī)的工作原理
帶式輸送機(jī)是有上下托輥支撐的作為承載構(gòu)件和牽引構(gòu)件的輸送帶，繞過頭，尾滾筒形成閉合環(huán)路的輸送機(jī)械，它借助于驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦來傳動(dòng)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)物料輸送。
提高輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的牽引力可以從以下三個(gè)方面考慮：
1.增大拉緊力：增加初張力可使輸送帶在傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的張力增加，此法提高牽引力雖然是可行的。但因增大必須相應(yīng)地增大輸送帶斷面，這樣導(dǎo)致傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸加大，是不經(jīng)濟(jì)的。故設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用。但在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于運(yùn)輸帶伸長，張力減小，造成牽引力下降，可以利用拉緊裝置適當(dāng)?shù)卦龃蟪鯊埩?，從而增大，以提高牽引力?
2.增加圍包角：對(duì)需要牽引力較大的場合，可采用雙滾筒傳動(dòng)，以增大圍包角。
3.增大摩擦系數(shù)：其具體措施可在傳動(dòng)滾筒上覆蓋摩擦系數(shù)較大的襯墊，以增大摩擦系數(shù)。
通過對(duì)上述傳動(dòng)原理的闡述可以看出，增大圍包角是增大牽引力的最有效方法。故在傳動(dòng)中擬采用這種方法。
第五節(jié) 鋼繩芯輸送帶
輸送帶在帶式輸送機(jī)中既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件（鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)除外），它不僅要有承載能力，還要有足夠的抗拉強(qiáng)度。輸送帶由帶芯（骨架）和覆蓋層組成，其中覆蓋層又分為上覆蓋膠，邊條膠，下覆蓋膠。
鋼絲繩芯輸送帶的帶芯為縱排鋼絲繩與膠黏合而成。其縱向拉伸強(qiáng)度高，抗彎曲性能好；伸長率小，需要拉緊行程小。鋼絲繩芯膠帶可分為無布層和有布層兩種類型。我國目前生產(chǎn)的均為無布層的鋼絲繩芯膠帶，這種膠帶所用的鋼絲繩是由高強(qiáng)度的鋼絲順繞制成的，中間有軟鋼芯，鋼芯強(qiáng)度已達(dá)到60000N/cm，上下覆蓋膠由優(yōu)良的橡膠制成，具有耐磨，耐沖擊性能。
同其它輸送帶相比，在帶強(qiáng)度相同的前提下，鋼絲繩芯輸送帶的厚度小。
在鋼繩芯輸送帶中,鋼絲繩的質(zhì)量是決定輸送帶使用壽命長短的關(guān)鍵因素之一，必須具有以下特點(diǎn)：
1.應(yīng)具有較高的破斷強(qiáng)度。鋼芯強(qiáng)度高則輸送帶亦可增大，從另一個(gè)角度來說，繩芯強(qiáng)度越高，所用繩之直徑即可縮小，輸送帶可以做的薄些，已達(dá)到減小輸送機(jī)尺寸的目的。
2.繩芯與橡膠應(yīng)具有較高的黏著力。這對(duì)于用硫化接頭具有重大意義.提高鋼繩與橡膠之間黏著力的主要措施是在鋼繩表面電鍍黃銅及采用硬質(zhì)橡膠等。
3.應(yīng)具有較高的耐疲勞強(qiáng)度，否則鋼繩疲勞后，它與橡膠的黏著力即下降乃至完全分離。
4.應(yīng)具有較好的柔性.制造過程中采用預(yù)變形措施以消除鋼繩中的殘余應(yīng)力，可使鋼繩芯具有較好的柔性而不松散。
鋼絲繩芯膠帶與普通膠帶相比較以下優(yōu)點(diǎn)：
1.單機(jī)運(yùn)輸距離長。膠帶輸送機(jī)的長度主要取決于膠帶的拉伸強(qiáng)度。普通膠帶受其拉伸強(qiáng)度的限制，不能滿足長距離的要求，而我國鋼絲繩芯膠帶的拉伸強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到60KN/cm，可作長距離運(yùn)輸，在角度較陡的條件下亦可使用 。
2.運(yùn)輸能力大。鋼絲繩芯膠帶內(nèi)的鋼絲繩柔軟且為縱向排列，故它放在托輥上的成槽性好，因此它的生產(chǎn)效率較高，運(yùn)輸能力大。只要適當(dāng)?shù)奶岣邘僭龃髱?，生產(chǎn)率將會(huì)急劇上升。
3.經(jīng)濟(jì)效益好。鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)比汽車火車的爬坡能力大，故能縮短運(yùn)距，減小基建工程量和投資，縮短施工時(shí)間。
4.結(jié)構(gòu)簡單。鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)比普通膠帶輸送機(jī)更為簡單緊湊。在目前使用的各種膠帶中，鋼絲繩芯膠帶的伸長率最小，一般僅為0.2%（帆布膠帶為1.3%—1.5%，尼龍膠帶為2%—3%），故其拉緊行程短，拉緊裝置緊湊，占地少，對(duì)井下運(yùn)輸更為有利。鋼絲繩膠帶撓性好，其要求的滾筒直徑比帆布膠帶 小，使輸送機(jī)的尺寸更為緊湊。
5.使用壽命長。鋼絲芯膠帶為單層結(jié)構(gòu)，故柔軟，彈性好，抗沖擊，彎曲疲勞小，工作時(shí)更能適應(yīng)在托輥上的運(yùn)行。同時(shí)因?yàn)閱螜C(jī)長度長，在同樣使用年限中膠帶受沖擊，受彎曲次數(shù)少，因此使用壽命較長，一般可達(dá)10年。
6.運(yùn)行速度大。鋼繩芯輸送機(jī)的速度一般比普通膠帶輸送機(jī)和鋼絲繩牽引膠帶輸送機(jī)的大。目前最高可達(dá)到10m/s，一般速度為5—6m/s。。
鋼繩芯輸送帶也存在一些缺點(diǎn):
1.膠帶橫向強(qiáng)度低，鋼絲繩膠帶因芯體無橫絲，故橫向強(qiáng)度低。當(dāng)金屬物或尖硬物料卡在流槽口時(shí)會(huì)引起膠帶的縱向撕裂，其抗縱向破裂的能力比帆布芯膠帶弱。
2.膠帶的街頭比較困難和復(fù)雜。一般采用硫化接頭時(shí)需要能源和較多的設(shè)備硫化接頭工藝比較復(fù)雜，接頭施工要求有一定的空間，這樣就給現(xiàn)場處理接頭帶來一定的困難，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
3.易斷絲。由于鋼絲繩芯膠帶的伸長率小，當(dāng)滾筒與膠帶間卡進(jìn)物料時(shí)，就易引起鋼繩芯的局部變形，致使斷絲，這對(duì)黏性大而堅(jiān)硬的礦石來說，尤其應(yīng)特別重視膠帶的清掃工作。
第六節(jié) 輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)
一、影響因數(shù)分析：
輸送傾角、物料的塊度、硬度、含水量、帶速、側(cè)壓力、輸送帶的成槽性、輸送距離、托輥間距、卸載點(diǎn)結(jié)構(gòu)、裝載點(diǎn)物料沖擊等。
二、槽形托輥組：
要根據(jù)物料的不同塊度、硬度、含水量、帶速、輸送帶的成槽性、輸送距離、運(yùn)量來調(diào)整物料與膠帶之間的摩擦系數(shù)，托輥的傾角是需要根據(jù)不同的物料作相應(yīng)的調(diào)整，而不是一成不變的。
三、裝載點(diǎn)：
在裝載處采取有效措施，保證裝載處的物料處于穩(wěn)定狀態(tài)，確保不發(fā)生滾料現(xiàn)象。
四、卸載點(diǎn)：
在機(jī)頭卸載處，膠帶由深槽變平，膠帶對(duì)物料的側(cè)壓力消失，物料會(huì)滾料，在此處采取有效措施，確保在卸載點(diǎn)不滾料、不撒料。
五、滾筒
所有傳動(dòng)滾筒和軸徑大于200mm的改向滾筒采用鑄焊結(jié)構(gòu)，其余滾筒采用全焊結(jié)構(gòu)，筒體焊接后，對(duì)其焊縫進(jìn)行超聲波和X光探傷檢查，并進(jìn)行熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。軸承為整體結(jié)構(gòu)，筒體和軸均按無限壽命設(shè)計(jì)。主要滾筒與軸的聯(lián)結(jié)采用漲套聯(lián)結(jié)，避免了在軸上銑鍵槽，降低了應(yīng)力集中、制造、安裝、拆卸都極為便利。
六、托輥：
托輥的使用壽命主要取決于密封和承載的性能，由專用的托輥流水線生產(chǎn)的，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。
密封：采用密封件及迷宮組合密封；
軸承：采用大游隙托輥專用軸承，該軸承采用了增大游隙、加大鋼球直徑和溝槽曲率，及采用具有柔性的尼龍保持架等措施，使其壽命比同規(guī)格的普通軸承提高10倍以上，旋轉(zhuǎn)阻力降低1倍以上。
七、驅(qū)動(dòng)架
驅(qū)動(dòng)架是輸送機(jī)的主要受力部件之一，其結(jié)構(gòu)是滾筒中心對(duì)稱的兩個(gè)三角架組成。加工時(shí)，先將三角形框架單件焊接成形，并組裝成驅(qū)動(dòng)架，再在大型落地鏜床上進(jìn)行銑削加工，其上的螺栓孔也同時(shí)鉆出，這樣加工出來的驅(qū)動(dòng)架，其精度和形位公差才能滿足圖紙要求。
八、傳動(dòng)系統(tǒng)的控制
對(duì)于大型帶式輸送機(jī)，因其運(yùn)距大，坡度大，功率大，個(gè)承載部件的受力較大，考慮到重載起動(dòng)時(shí)起動(dòng)困難，瞬時(shí)沖擊力大等因素，都必須采用軟起動(dòng)技術(shù)，以達(dá)到下面幾個(gè)目的：
①起動(dòng)時(shí)間隨帶式輸送機(jī)主參數(shù)可以任意調(diào)節(jié)，使輸送機(jī)按照較理想的起動(dòng)速度圖平穩(wěn)起動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)滿載起動(dòng)；
②確保輸送機(jī)起動(dòng)加速度值小于等于0.1～0.3m/s2范圍內(nèi)，使輸送機(jī)起動(dòng)張力控制在允許范圍內(nèi)；
③在多機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，還應(yīng)具有功率平穩(wěn)的功能，保證多機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率不平衡度不超過5％；
④電動(dòng)機(jī)能空載起動(dòng)，以降低對(duì)外界電源與電壓的沖擊，并盡量避免對(duì)外界電源產(chǎn)生污染；
⑤具有過載保護(hù)功能；
⑥在輸送機(jī)短視停車時(shí)，還應(yīng)具有可以不停電動(dòng)機(jī)的功能；
⑦操作維護(hù)簡便，工人易于掌握。
第二章 鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)的主要計(jì)算與校核
第一節(jié) 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及輸送機(jī)布置形式
針對(duì)目前煤炭企業(yè)規(guī)?；⒋笮突l(fā)展的方針趨勢(shì)，煤機(jī)市場對(duì)于長距離、大運(yùn)量、大坡度的帶式輸送機(jī)的需求量越來越大，這種帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)要求是裝機(jī)功率大，帶強(qiáng)度高，使用鋼繩芯強(qiáng)力膠帶，對(duì)于滾筒、托輥和機(jī)架的強(qiáng)度要求都大幅提高，對(duì)整機(jī)的運(yùn)行監(jiān)控要求更加完善，安全動(dòng)轉(zhuǎn)的性能要求更高、更嚴(yán)格，需要配套變頻起動(dòng)裝置、CST裝置或調(diào)速耦合器等裝置來保證起動(dòng)和運(yùn)行的平穩(wěn)、可靠性。該設(shè)計(jì)針對(duì)市場需求的變化，設(shè)計(jì)出了適應(yīng)市場的鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)，并希望能夠在煤礦開采中得以推廣應(yīng)用。
設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)：輸送物料為原煤，塊度為0～300mm，堆積密度γ=1000kg/m3，物料在輸送帶上的堆積角α=45°，輸送機(jī)年輸送量大于250萬噸，輸送能力：700 t/h，巷道寬4．5m，巷道最大傾斜角：β=16°，總運(yùn)距：1100 m ，總提升高度250 m，帶速V=2．5 m/S ，帶寬B=1200 mm，年工作日300天。
根據(jù)膠帶機(jī)工藝線路布置要求及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性要求，采用頭部驅(qū)動(dòng)，降低設(shè)備總投資；由于膠帶機(jī)拉緊行程及拉緊力大，采用了重載張緊裝置，布置在膠帶機(jī)尾部低張力處，自動(dòng)調(diào)整膠帶機(jī)各種運(yùn)行工況所需要的膠帶張力；為實(shí)現(xiàn)長距離膠帶機(jī)緊急停機(jī)，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與功率平衡，解決同步性問題，避免意外撕裂過長膠帶、疊帶事故及其它安全事故，設(shè)有變頻啟動(dòng)裝置及各種保護(hù)裝置。
初步確定輸送機(jī)布置形式，如圖2-1所示：
圖2-1 輸送機(jī)布置方式
第二節(jié) 設(shè)計(jì)計(jì)劃及方案
一、根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和要求，首先進(jìn)行功率及受力計(jì)算：
1.對(duì)膠帶的帶強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算校核，選出符合要求的膠帶規(guī)格及型號(hào)。
2.對(duì)傳動(dòng)滾筒、卸載滾筒、各個(gè)改向滾筒的受力及扭矩進(jìn)行計(jì)算校核；
3.對(duì)電動(dòng)機(jī)、減速器、各環(huán)節(jié)的聯(lián)軸器、進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x型配套；
4.計(jì)算鋼繩芯強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)正常運(yùn)行所需的張緊力，以保證膠帶與傳動(dòng)滾筒之間不打滑，并保證承載和回空段的膠帶在運(yùn)行中保持在一定的下垂度范圍內(nèi)；
5.計(jì)算輸送機(jī)正常運(yùn)行所需的制動(dòng)力及停機(jī)和斷電條件下所需的逆止力，并對(duì)制動(dòng)及逆止的設(shè)備進(jìn)行選型配套；
6.對(duì)承載分支和回空分支的托輥進(jìn)行選型并校核，對(duì)托輥的正確設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)；
二、根據(jù)給定設(shè)計(jì)條件確定整機(jī)的設(shè)計(jì)、布置方案。整機(jī)系統(tǒng)組成如下：
該設(shè)計(jì)將整部輸送機(jī)分成輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置、卸載滾筒架、傳動(dòng)滾筒架、中間部分、機(jī)尾重載張緊車、滾筒、托輥、電氣控制等單元進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型配套。
第三節(jié) 鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算與校核
一、設(shè)計(jì)計(jì)算說明
本設(shè)計(jì)煤礦運(yùn)輸距離大于1000m，為1100m，用于原煤的運(yùn)輸，主提升皮帶機(jī)，輸送能力為：Q=700t/h，物料塊度：0～300mm，堆積密度:γ=1000kg/m3，物料在輸送帶上的堆積角：θ=45°，機(jī)長1100m，總提升高度250 m，傾斜角度：β=0～16°。初步設(shè)計(jì)給定：帶速V=2．5 m/S ，帶寬B=1200 mm，初步設(shè)計(jì)參數(shù)：
根據(jù)《礦山運(yùn)輸與提升》?。荷贤休侀g距=1100mm，下托輥間距=3000mm，托輥槽角λ=35°,托輥直徑：133mm,導(dǎo)料槽長度6000mm,預(yù)選輸送帶GX4000,上覆蓋層厚8mm,下覆蓋層厚8mm，由《礦井運(yùn)輸與提升設(shè)備》表6-8得膠帶參考質(zhì)qB=47.10x1.2=56.52kg/m 。
二、核算輸送能力
帶式輸送機(jī)的最大運(yùn)輸能力計(jì)算公式為 ：
式中：——輸送量（；
ν——帶速（；
γ——物料堆積密度（）；
Α——在運(yùn)行的輸送帶上物料的最大堆積面積（）， 查《礦山運(yùn)輸與提升》表6-18得A=0．1630
Κ——輸送機(jī)的傾斜系數(shù)，查《礦山運(yùn)輸與提升》表6-19， K=0．89。
計(jì)算得=3．6×0．1630×1000×2．5×0．89=1305.63 t/h＞700t/h，滿足要求。
根據(jù)原煤塊度核算輸送機(jī)帶寬：
＝2×300＋200＝800mm<1200 mm
式中——最大粒度，mm。
故輸送機(jī)帶寬能滿足輸送0~300mm塊度原煤要求。
三、驅(qū)動(dòng)滾筒上所需驅(qū)動(dòng)力P和傳動(dòng)功率
帶式輸送機(jī)運(yùn)行，需要克服的阻力很多，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5048*將帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力歸納為五類：主要阻力、附加阻力、主要特種阻力、附加特種阻力和傾斜阻力。分析如下：
（一）主要阻力FH
主要阻力包括：托輥旋轉(zhuǎn)阻力和輸送帶的前進(jìn)阻力。托輥旋轉(zhuǎn)阻力是由托輥軸承和密封的摩擦產(chǎn)生的；輸送帶的前進(jìn)阻力是由于輸送帶在托輥上反復(fù)被壓凹陷，以及輸送帶和物料經(jīng)過托輥時(shí)反復(fù)彎曲變形產(chǎn)生的。
主要阻力用下式計(jì)算
FH=flg[(2qB+qG)cosβ+qRO+qRU]
式中：qG——單位長度輸送帶上裝運(yùn)的物料量,kg/m;
qB——單位長度輸送帶的質(zhì)量,kg/m;取56.52kg/m
qRO——重段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量,kg/m;
qRU——空段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量,kg/m;
l——輸送機(jī)的長度,m;
——重力加速度，m/s2;
f——輸送帶在托輥上運(yùn)行的阻力系數(shù)（也有稱為模擬摩擦系數(shù)），查《礦山運(yùn)輸與提升》表4-17取0.03。
——輸送機(jī)的工作傾角為16
計(jì)算時(shí)，單位長度輸送帶上裝運(yùn)的物料量qG，重段和空段單位長度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量qRO、qRUg，分別按下列各式計(jì)算：
qG = = =66.7kg/m
qRO = = =22.73kg/m
qRU = = =6.67kg/m
式中：——輸送機(jī)的運(yùn)輸能力，；
——輸送帶的速度，；
mRO——重段托輥組旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，，查《礦井運(yùn)輸與提升》表 表6-24得mRO=22.14
mRU——空段托輥組旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，，查《礦井運(yùn)輸與提升》表6-24得mRU=20
LRO——重段托輥組的間距，；
LRU——空段托輥組的間距，；
FH=0.03x893x9.81x[(2x56.52+77.78)x0.96+22.73+6.67]+0.03x207x9.81x[(2x56.52+ 77.78)x0.96+22.73+6.67]
=55870+13415
=69286N
（二）附加主力FN
對(duì)于長距離的帶式輸送機(jī)，附加阻力明顯小于主要阻力，采用將主要阻力乘以一個(gè)大于1的系數(shù)來計(jì)入附加阻力的計(jì)算，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤，以簡化運(yùn)行阻力的計(jì)算。為此引入一個(gè)系數(shù)C,即：FH+FN=CFH，用插值法計(jì)算的C=1.058
所以CFH=1.058x69286=73305N
（三）主要特種阻力FS1
主要特種阻力包括：由于槽形托輥的兩側(cè)輥向前傾斜引起的摩擦阻力FSa；在輸送帶的重段沿線設(shè)有導(dǎo)料欄板時(shí)，物料與欄板之間的摩擦阻力FSB。
1.托輥前傾的摩擦阻力用下式計(jì)算
對(duì)重段等長三托輥
F1Sa=CCAOUOl(qB+qG).g.cosβsinε =0.43x0.4x227x(56.52+77.78)x9.81x0.96xsin2+0.43x0.4x227x(56.52+77.78) x9.81x1xsin2°
=1728+412
=2140N
對(duì)空段的V形托輥
F11Sa=UOl(qB+qG).g.cosλcosβsinε
=0.4x149x56.52x9.81x0.98x0.96x0.035+0.4x34x56.52x9.81x0.98x1x0.035
=1088+259
=1347N
式中：——槽形系數(shù)，，=0.43（35槽角）
——承載托輥與輸送帶間的摩擦系數(shù)，=0.3~0.4；取0.4；
——裝有前傾托輥的區(qū)段長度，m，由于重段布置總數(shù)的25%為前傾托輥，所以重段取1100*0.25=275m；空段每六組安一組，取1100/6=183m；
——側(cè)輥軸線相對(duì)于與輸送帶縱軸線垂直的平面的前傾角；取2°＇；
——V形托輥的軸線與水平線之間的夾角。據(jù)《DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-9取10°；
2.物料與導(dǎo)料欄板間的摩擦阻力Fsb用下式計(jì)算
Fsb =
=
=1603N
式中：——物料與導(dǎo)料欄板間的摩擦系數(shù)，=0.5~0.7，取=0.7；
——導(dǎo)料槽欄板的長度，m；取=6 m；
——容積輸送能力，；
Qv=AVK=0.163x2.5x0.89=0.36m3/h
——導(dǎo)料槽兩欄板間寬度，m，查《DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-11取0.730；
計(jì)算得：
FS1= F1Sa+ F11Sa+ Fsb
=2140+1347+1603
=5090
(四)附加特種阻力 FS2
附加特種阻力包括：輸送帶清掃器的摩擦阻力及卸料器的阻力。
清掃器的摩擦阻力
FSC =AP
=0.012x10x104x0.7
=840N
式中：A——清掃器和輸送帶的接觸面積，，查《DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-11得A=0.012；
P——清掃器和輸送帶間的壓力，N/，一般取為3 N/，取P= N/；
——清掃器和輸送帶間的摩擦系數(shù)，一般取為0.5～0.7，取=0.7；
該設(shè)計(jì)的總圖中有5個(gè)清掃器，則：==5840=4200 N；
說明：該設(shè)計(jì)中包括4個(gè)清掃器，2個(gè)頭部清掃器和2個(gè)空段清掃器，1個(gè)空段清掃器相當(dāng)于1.5個(gè)頭部清掃器，故按5個(gè)頭部清掃器計(jì)算。
因本設(shè)計(jì)為井下上運(yùn)斜井主運(yùn)輸皮帶機(jī)，頭部換向滾筒處卸料，不需另設(shè)卸料器，卸料器的阻力按零計(jì)算，故：
FS2=5FSC+FSd=5x840+0=4200N
（五）傾斜阻力Fst
傾斜阻力是在傾斜安裝的帶式輸送機(jī)上，物料提升要克服的重力，或物料下運(yùn)時(shí)的負(fù)重力。
傾斜阻力按下式計(jì)算：
Fst=qGHg
=77.78x250x9.81
=190755N
（六）牽引力（圓周力）及運(yùn)行功率FU
帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒上所需的牽引力（圓周力）是所有運(yùn)行阻力之和。
FU=FH+FN+FS1+FS2=73305+5090+4200+190755=273350N
系數(shù)C依輸送機(jī)長度的不同由《礦山運(yùn)輸與提升》表4-18按插值法得C=1.08；
（七）帶式輸送機(jī)所需的運(yùn)行功率
帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒上所需的運(yùn)行功率，取決于牽引力（圓周力）和輸送機(jī)的速度，
即： NA=FUV=273350x2.5=683375≈683kw
式中：NA——驅(qū)動(dòng)滾筒上所需的運(yùn)行功率，kw；
FU——驅(qū)動(dòng)滾筒上所需的牽引力（圓周力），kN；
——輸送帶速度，m/s。
計(jì)入驅(qū)動(dòng)設(shè)備的傳動(dòng)效率，所需電動(dòng)機(jī)的功率N對(duì)具有正功率的輸送機(jī)
N= =683/0.9=756kw
式中：——傳動(dòng)效率，一般在0.85～0.95之間選取，該設(shè)計(jì)取0.9；
該設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)采用雙滾筒三電機(jī)模式運(yùn)作，則每臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率為756/3=252kw；
輸送帶最大張力通常發(fā)生在起制動(dòng)工況下，采用軟起，制動(dòng)裝置，可以有效緩解動(dòng)態(tài)張力的作用。動(dòng)態(tài)張力可以通過動(dòng)態(tài)分析比較準(zhǔn)確地計(jì)算，也可以用穩(wěn)態(tài)最大張力乘以起動(dòng)系數(shù)來粗略估算。采用變頻驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，起動(dòng)系數(shù)可取1.05~1.1。選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況的需要，計(jì)入負(fù)載起動(dòng)的動(dòng)負(fù)荷、電壓降、雙機(jī)功率分配不均等因數(shù)的影響，將上述計(jì)算值乘一個(gè)起動(dòng)系數(shù)，該設(shè)計(jì)中采用1.1，所以電動(dòng)機(jī)功率為252x1.1=277.2kw
查YB系列電動(dòng)機(jī)型譜，按就大不就小原則選定電動(dòng)機(jī)功率，選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YB400M2-4,N=280KW，數(shù)量3臺(tái)。
四、張力計(jì)算
輸送帶作為帶式輸送機(jī)的牽引構(gòu)件，在承受為克服輸送帶運(yùn)行阻力所必需的牽引力的同時(shí)，由于帶式輸送機(jī)是靠驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦力傳遞牽引力，它的張力還要滿足滾筒摩擦傳動(dòng)的需要。除此之外，為防止輸送帶在兩托輥之間有過大的垂度，輸送帶的張力還要滿足它的垂度不超過規(guī)定值的需要。
輸送帶作為牽引機(jī)構(gòu)，它的張力沿輸送機(jī)全長是變化的，需要用逐點(diǎn)計(jì)算法求算它在各點(diǎn)的張力。為保證輸送機(jī)正常運(yùn)行，輸送帶張力必須滿足以下兩個(gè)條件：
1.在任何負(fù)載情況下，作用在輸送帶上的張力應(yīng)使得全部傳動(dòng)滾筒上的圓周力是通過摩擦傳遞到輸送帶上，而輸送帶與滾筒間應(yīng)保證不打滑；
2.作用在輸送帶上的張力應(yīng)足夠大，使輸送帶在兩組托輥間的垂度小于一定值。
（一）輸送帶張力
1.按前述的運(yùn)行阻力計(jì)算公式，依線路情況分段計(jì)算各項(xiàng)阻力
本設(shè)計(jì)采用雙滾筒分別驅(qū)動(dòng)。雙滾筒傳遞功率的分配，有按張力最小分配和按比例分配兩種方法，通過對(duì)兩種方法進(jìn)行比較，按優(yōu)選原則，取按比例1：1分配，即傳動(dòng)滾筒功率配比PⅠ：PⅡ=1：1，依線路分析各阻力情況，并畫簡圖2-2如下：
圖2-2 張力分布點(diǎn)圖
2.最大和最小膠帶張力
相遇點(diǎn)的最大張力Fymax=( -1)FU=( +1)x273350=312363N
分離點(diǎn)最小張力Flmin= =312363/11.51=27138N
3.托輥間垂度的計(jì)算
承載段垂度要求膠帶最小張力點(diǎn)的張力為：
Fmin≥[g(qG+qB)LRO/8]x=[9.81x(77.78+56.52)x1.1/8]x0.02=9058N
回程段垂度要求膠帶最小張力點(diǎn)的張力為：
F1min≥[g(qG+qB)LRU/8]x=[9.81x56.52x3.0/8]x0.02=10
其中Fmin、F1min分別為重段和空段最大垂度
ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 = =0.02
4.各特性點(diǎn)張力計(jì)算
功率配比1：1時(shí)
P1=P2=FU/2=273350/2=136675N
說明：為簡化計(jì)算，輸送帶經(jīng)過改向滾筒的彎曲阻力F1和改向滾筒軸承阻力Ft之和W可用式W=（K′-1）計(jì)算
式中-----改向滾筒趨入點(diǎn)張力，N；
K′----改向滾筒阻力系數(shù)；
′≈45°時(shí)，K′=1.02
′≈90°時(shí)，K′=1.03
′≈180°時(shí)，K′=1.04
′為輸送帶在改向滾筒上的圍包角。
依逐點(diǎn)計(jì)算法得：
S1=S2
S3=S4=1.04S1
S5=1.04S4=1.08S1
S6=S5+(qBcosβ+qRU)lgf+F11SA+FSC=1.08S1+25409N
S7=S8=1.02S6=1.10S1+25917N
S9=1.04S8=1.144S1+26954N
S10=S9+[(qB+qG)cosβ+qRO]lgf+F1SA+FSb+FSt
=1.144S1+26954N+243922N
=1.144S1+270876N
S11=S12=1.04S10=1.19S1+281711N