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山東大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計是關(guān)于DTⅡ型固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計。首先對膠帶輸送機(jī)作了簡單的概述；接著分析了膠帶輸送機(jī)的選型原則及計算方法；然后根據(jù)這些設(shè)計準(zhǔn)則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行選型設(shè)計；接著對所選擇的輸送機(jī)各主要零部件進(jìn)行了校核。普通型帶式輸送機(jī)由六個主要部件組成：傳動裝置，機(jī)尾或?qū)Щ匮b置，中部機(jī)架，拉緊裝置以及膠帶。最后簡單的說明了輸送機(jī)的安裝與維護(hù)。目前，膠帶輸送機(jī)正朝著長距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展，近年來出現(xiàn)的氣墊式膠帶輸送機(jī)就是其中的一個。在膠帶輸送機(jī)的設(shè)計、制造以及應(yīng)用方面,目前我國與國外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設(shè)計制造帶式輸送機(jī)過程中存在著很多不足。
本次帶式輸送機(jī)設(shè)計代表了設(shè)計的一般過程, 對今后的選型設(shè)計工作有一定的參考價值。
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī) 傳動裝置 導(dǎo)回裝置
Abstract
The design is a graduation project about the 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. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of belt conveyor’s development. Air cushion belt conveyor is one of them.
At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor.
Keywords: Tthe belt conveyor Drive Unit Delivery End
目 錄
第一章 概述…………………………………………………………………………………………1
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用……………………………………………………………………2
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的分類及特點(diǎn)……………………………………………………………3
第三節(jié) 帶式輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢……………………………………………………………4
第二章 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理…………………………………………………………5
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的工作原理………………………………………………………………5
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………7
第三節(jié) 布置方式 …………………………………………………………………………8
第三章 帶式輸送機(jī)的整體設(shè)計與選擇………………………………………………10
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的控制要求……………………………………………………………10
第二節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………………14
第三節(jié) 系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果……………………………………………………………………29
第四章 其它裝置的選用……………………………………………………………………31
第一節(jié) 制動裝置……………………………………………………………………………31
第二節(jié) 改向裝置……………………………………………………………………………32
第三節(jié) 給料裝置……………………………………………………………………………32
第四節(jié) 卸料裝置……………………………………………………………………………34
第五節(jié) 清掃裝置……………………………………………………………………………35
第六節(jié) 頭部漏斗……………………………………………………………………………38
第七節(jié) 電氣及安全保護(hù)裝置………………………………………………………………38
結(jié)束語……………………………………………………………………………………………40
致謝…………………………………………………………………………………………………41
考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………………42
山東大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目: 帶式輸送機(jī)的設(shè)計
專 業(yè)： 機(jī)電一體化
學(xué) 生：
準(zhǔn)考證號：
指導(dǎo)老師：_____________________ _
畢業(yè)設(shè)計（論文）時間： 年 月 日～ 年 月 日
山東大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
目 錄
第一章 概述…………………………………………………………………………………………1
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用……………………………………………………………………2
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的分類及特點(diǎn)……………………………………………………………3
第三節(jié) 帶式輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢……………………………………………………………4
第二章 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理…………………………………………………………5
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的工作原理………………………………………………………………5
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………7
第三節(jié) 布置方式 …………………………………………………………………………8
第三章 帶式輸送機(jī)的整體設(shè)計與選擇………………………………………………10
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的控制要求……………………………………………………………10
第二節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………………14
第三節(jié) 系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果……………………………………………………………………29
第四章 其它裝置的選用……………………………………………………………………31
第一節(jié) 制動裝置……………………………………………………………………………31
第二節(jié) 改向裝置……………………………………………………………………………32
第三節(jié) 給料裝置……………………………………………………………………………32
第四節(jié) 卸料裝置……………………………………………………………………………34
第五節(jié) 清掃裝置……………………………………………………………………………35
第六節(jié) 頭部漏斗……………………………………………………………………………38
第七節(jié) 電氣及安全保護(hù)裝置………………………………………………………………38
結(jié)束語……………………………………………………………………………………………40
致謝…………………………………………………………………………………………………41
考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………………42
第一章 概 述
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)械化和自動化不可缺少的組成部分。
帶式輸送機(jī)由驅(qū)動裝置拉緊裝置輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。
帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。
在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中，廣泛應(yīng)用帶式輸送機(jī)。它用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。
帶式輸送機(jī)自1795年被發(fā)明以來，經(jīng)過兩個多世紀(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)由傳動滾筒、改向滾筒、托輥或無輥式部件、驅(qū)動裝置、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)。
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用
帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)的一種，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是固定式或運(yùn)移式起重運(yùn)輸機(jī)中主要類型之一，其運(yùn)輸特點(diǎn)是形成裝載點(diǎn)到裝載點(diǎn)之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運(yùn)動來完成物流從裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)的輸送。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各企業(yè)中,連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是生產(chǎn)過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線不可缺少的組成部分。
連續(xù)運(yùn)輸機(jī)可分為:
1.具有撓性牽引物件的輸送機(jī),如帶式輸送機(jī),板式輸送機(jī),刮板輸送機(jī),斗式輸送機(jī)、自動扶梯及架空索道等;
2.不具有撓性牽引物件的輸送機(jī),如螺旋輸送機(jī)、振動輸送機(jī)等;
3.管道輸送機(jī)(流體輸送),如氣力輸送裝置和液力輸送管道.
其中帶輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)中是使用最廣泛的, 帶式輸送機(jī)運(yùn)行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護(hù)簡便，適應(yīng)于冶金煤炭，機(jī)械電力，輕工，建材，糧食等各個部門。
目前帶式輸送機(jī)已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個部門,近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)中帶式輸送機(jī)又成為重要的組成部分.主要有:鋼繩芯帶式輸送機(jī)、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)和排棄場的連續(xù)輸送設(shè)施等。
這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大(可達(dá)30000t/h),適用范圍廣(可運(yùn)送礦石,煤炭,巖石和各種粉狀物料,特定條件下也可以運(yùn)人),安全可靠,自動化程度高,設(shè)備維護(hù)檢修容易,爬坡能力大(可達(dá)16°),經(jīng)營費(fèi)用低,由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建投資。
目前,帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢是:大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長度和水平轉(zhuǎn)彎,合理使用膠帶張力,降低物料輸送能耗,清理膠帶的最佳方法等.我國已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機(jī)的定型設(shè)計.鋼繩芯帶式輸送機(jī)的適用范圍：
1.適用于環(huán)境溫度一般為°°C;在寒冷地區(qū)驅(qū)動站應(yīng)有采暖設(shè)施;
2.可做水平運(yùn)輸,傾斜向上不超過 (16°)和向下()運(yùn)輸不超過,也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸;運(yùn)輸距離長,單機(jī)輸送可達(dá)15km；
3.可露天鋪設(shè),運(yùn)輸線可設(shè)防護(hù)罩或設(shè)通廊；
4.輸送帶伸長率為普通帶的1/5左右;其使用壽命比普通膠帶長;其成槽性好;運(yùn)輸距離大。
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的分類及特點(diǎn)
帶式輸送機(jī)分類方法有多種,按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類,一類是普通型帶式輸送機(jī),這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過程中,上帶呈槽形,下帶呈平形,輸送帶有托輥托起,輸送帶外表幾何形狀均為平面;另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī),各有各的輸送特點(diǎn).其簡介如下:
1.QD80輕型固定式帶輸送機(jī) QD80輕型固定式帶輸送機(jī)與TDⅡ型相比,其帶較薄、載荷也較輕,運(yùn)距一般不超過100m,電機(jī)容量不超過22kw.
2. 它屬于高強(qiáng)度帶式輸送機(jī),其輸送帶的帶芯中有
平行的細(xì)鋼繩，一臺運(yùn)輸機(jī)運(yùn)距可達(dá)幾公里到幾十公里.
3.U形帶式輸送機(jī) 它又稱為槽形帶式輸送機(jī),其明顯特點(diǎn)是將普通帶式輸送機(jī)的槽形托輥角由提高到使輸送帶成U形.這樣一來輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓,導(dǎo)致物料對膠帶的摩擦力增大,從而輸送機(jī)的運(yùn)輸傾角可達(dá)25°.
4. 管形帶式輸送機(jī) U形帶式輸送帶進(jìn)一步的成槽,最后形成一個圓管狀,即為管形帶式輸送機(jī),因?yàn)檩斔蛶П痪沓梢粋€圓管,故可以實(shí)現(xiàn)閉密輸送物料,可明顯減輕粉狀物料對環(huán)境的污染,并且可以實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)行.
5.氣墊式帶輸送機(jī) 其輸送帶不是運(yùn)行在托輥上的,而是在空氣膜(氣墊)上運(yùn)行,省去了托輥,用不動的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運(yùn)行的托輥,運(yùn)動部件的減少,總的等效質(zhì)量減少,阻力減小,效率提高,并且運(yùn)行平穩(wěn),可提高帶速.但一般其運(yùn)送物料的塊度不超過300mm.增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強(qiáng)壓成槽形外,也可以改變輸送帶本身,把輸送帶的運(yùn)載面做成垂直邊的,并且?guī)в袡M隔板，一般把垂直側(cè)擋邊作成波狀,故稱為波狀帶式輸送機(jī),這種機(jī)型適用于大傾角,傾角在30°以上,最大可達(dá)90°.
6.壓帶式帶輸送機(jī) 它是用一條輔助帶對物料施加壓力.這種輸送機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是:輸送物料的最大傾角可達(dá)90°,運(yùn)行速度可達(dá)6m/s,輸送能力不隨傾角的變化而變化,可實(shí)現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送.其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。
7.鋼繩牽引帶式輸送機(jī) 它是無際繩運(yùn)輸與帶式運(yùn)輸相結(jié)合的產(chǎn)物,既具有鋼繩的高強(qiáng)度、牽引靈活的特點(diǎn),又具有帶式運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點(diǎn)。
第三節(jié) 帶式輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢
首先是它運(yùn)行可靠。在許多需要連續(xù)運(yùn)行的重要的生產(chǎn)單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內(nèi)船舶裝卸等均采用帶式輸送機(jī)。如在這些場合停機(jī)，其損失是巨大的。必要時，帶式輸送機(jī)可以一班接一班地連續(xù)工作。
帶式輸送機(jī)動力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無相對移動，不僅使運(yùn)行阻力小(約為刮板輸送機(jī)的1／3-1／5)，而且對貨載的磨損和破碎均小，生產(chǎn)率高。這些均有利于降低生產(chǎn)成本。
帶式輸送機(jī)的輸送線路適應(yīng)性強(qiáng)又靈活。線路長度根據(jù)需要而定．短則幾米，長可達(dá)10km以上?？梢园惭b在小型隧道內(nèi)，也可以架設(shè)在地面交通混亂和危險地區(qū)的上空。
根據(jù)工藝流程的要求，帶式輸送機(jī)能非常靈活地從一點(diǎn)或多點(diǎn)受料．也可以向多點(diǎn)或幾個區(qū)段卸料。當(dāng)同時在幾個點(diǎn)向輸送帶上加料(如選煤廠煤倉下的輸送機(jī))或沿帶式輸送機(jī)長度方向上的任一點(diǎn)通過均勻給料設(shè)備向輸送帶給料時，帶式輸送機(jī)就成為一條主要輸送干線。
帶式輸送機(jī)可以在貯煤場料堆下面的巷道里取料，需要時，還能把各堆不同的物料進(jìn)行混合。物料可簡單地從輸送機(jī)頭部卸出，也可通過犁式卸料器或移動卸料車在輸送帶長度方向的任一點(diǎn)卸料。
第二章 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)
帶式輸送機(jī)又稱膠帶運(yùn)輸機(jī),其主要部件是輸送帶,亦稱為膠帶,輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu).帶式輸送機(jī)組成及工作原理如圖1-1所示 ,它主要包括一下幾個部分:輸送帶(通常稱為膠帶) 、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動裝置、清掃裝置和卸料裝置等.
圖1-1 帶式輸送機(jī)簡圖
1——張緊裝置 2——裝料裝置 3——犁形卸料器 4——槽形托輥
5——輸送帶 6——機(jī)架 7——傳動滾筒 8——卸料器
9——清掃裝置 10——平行托輥 11——空段清掃器 12——減速器
輸送帶5繞經(jīng)傳動滾筒7和機(jī)尾換向滾筒1形成一個無極的環(huán)形帶.輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上.拉緊裝置給輸送帶以正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的拉緊力.工作時,傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運(yùn)行.物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上,形成連續(xù)運(yùn)動的物流,在卸載點(diǎn)卸載.一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面,在機(jī)頭滾筒(在此,即是傳動滾筒)卸載,利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。
普通型帶式輸送機(jī)的機(jī)身的上帶是用槽形托輥支撐,以增加物流斷面積,下帶為返回段(不承載的空帶)一般下托輥為平托輥.帶式輸送機(jī)可用于水平、傾斜和垂直運(yùn)輸.對于普通型帶式輸送機(jī)傾斜向上運(yùn)輸,其傾斜角不超過18°,向下運(yùn)輸不超過15°。
輸送帶是帶式輸送機(jī)部件中最昂貴和最易磨損的部件.當(dāng)輸送磨損性強(qiáng)的物料時,如鐵礦石等,輸送帶的耐久性要顯著降低。
提高傳動裝置的牽引力可以從以下三個方面考慮：
1.增大拉緊力。增加初張力可使輸送帶在傳動滾筒分離點(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)致傳動裝置的結(jié)構(gòu)尺寸加大，是不經(jīng)濟(jì)的。故設(shè)計時不宜采用。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Γ瑥亩龃?，以提高牽引力?
2.增加圍包角對需要牽引力較大的場合，可采用雙滾筒傳動，以增大圍包角。
3.增大摩擦系數(shù)其具體措施可在傳動滾筒上覆蓋摩擦系數(shù)較大的襯墊，以增大摩擦系數(shù)。
通過對上述傳動原理的闡述可以看出，增大圍包角是增大牽引力的有效方法。故在傳動中擬采用這種方法。
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的工作原理
帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護(hù)裝置等。
①輸送帶
常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點(diǎn)，但對于氣候的適應(yīng)性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。
?、谕休?
分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由2～5個輥?zhàn)咏M成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調(diào)心托輥用以調(diào)整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對帶的沖擊。
?、蹪L筒
分驅(qū)動滾筒和改向滾筒。驅(qū)動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等。
?、軓埦o裝置
其作用是使輸送帶達(dá)到必要的張力，以免在驅(qū)動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內(nèi)。?
輸送帶是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運(yùn)行，物料根據(jù)需要可以在輸送機(jī)的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運(yùn)行阻力小。帶式輸送機(jī)可沿水平或傾斜線路布置。使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時，不同物料的最大運(yùn)輸傾角是不同的，如下表1所示：
表1 不同物料的最大運(yùn)角
物料種類
角 度
物料種類
角 度
煤 塊
18 °
篩分后的石灰石
12°
煤 塊
20 °
干 沙
15°
篩分后的焦碳
17 °
未篩分的石塊
18°
0—350mm礦石
16 °
水 泥
20°
0—200mm油田頁巖
22°
干 松 泥 土
20°
由于帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其具有優(yōu)良性能，主要表現(xiàn)在：運(yùn)輸能力大，且工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機(jī)的1/3到1/5；由于物料同輸送機(jī)一起移動，同刮板輸送機(jī)比較，物料破碎率?。粠捷斔蜋C(jī)的單機(jī)運(yùn)距可以很長，與刮板輸送機(jī)比較，在同樣運(yùn)輸能力及運(yùn)距條件下，其所需設(shè)備臺數(shù)少，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設(shè)備和人員，并且維護(hù)比較簡單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設(shè)備比較，初期投資高且不適應(yīng)輸送有尖棱的物料。
輸送機(jī)年工作時間一般取4500~5500小時。當(dāng)二班工作和輸送剝離物，且輸送環(huán)節(jié)較多，宜取下限；當(dāng)三班工作和輸送環(huán)節(jié)少的礦石輸送，并有儲倉時，取上限為宜。
第三節(jié) 布置方式
電動機(jī)通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動或其他驅(qū)動機(jī)構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動。帶式輸送機(jī)的驅(qū)動方式按驅(qū)動裝置可分為單點(diǎn)驅(qū)動方式和多點(diǎn)驅(qū)動方式兩種。通用固定式輸送帶輸送機(jī)多采用單點(diǎn)驅(qū)動方式，即驅(qū)動裝置集中的安裝在輸送機(jī)長度的某一個位置處，一般放在機(jī)頭處。單點(diǎn)驅(qū)動方式按傳動滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動。對每個滾筒的驅(qū)動又可分為單電動機(jī)驅(qū)動和多電動機(jī)驅(qū)動。因單點(diǎn)驅(qū)動方式最常用，凡是沒有指明是多點(diǎn)驅(qū)動方式的，即為單驅(qū)動方式，故一般對單點(diǎn)驅(qū)動方式，“單點(diǎn)”兩字省略。
單筒、單電動機(jī)驅(qū)動方式最簡單，在考慮驅(qū)動方式時應(yīng)是首選方式。在大運(yùn)量、長距離的鋼繩芯膠帶輸送機(jī)中往往采用多電動機(jī)驅(qū)動。帶式輸送機(jī)常見典型的布置方式如下圖1-2所示：
圖1-2 輸送機(jī)典型布置方式
第三章 帶式輸送機(jī)的整體設(shè)計與選擇
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的控制要求
帶式輸送機(jī)的負(fù)載是一種典型的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，而且不可避免地要帶負(fù)荷起動和制動。電動機(jī)的起動特性與負(fù)載的起動要求不相適應(yīng)在帶式輸送機(jī)上比較突出，一方面為了保證必要的起動力矩，電機(jī)起動時的電流要比額定運(yùn)行時的電流大6～7倍，要保證電動機(jī)不因電流的沖擊過熱而燒壞，電網(wǎng)不因大電流使電壓過分降低，這就要求電動機(jī)的起動要盡量快，即提高轉(zhuǎn)子的加速度，使起動過程不超過3～5s。驅(qū)動裝置是整個皮帶輸送機(jī)的動力來源，它由電動機(jī)、偶合器，減速器 、聯(lián)軸器、傳動滾筒組成。驅(qū)動滾筒由一臺或兩臺電機(jī)通過各自的聯(lián)軸器、減速器、和鏈?zhǔn)铰?lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩給傳動滾筒。
減速器有二級、三級及多級齒輪減速器，第一級為直齒圓錐齒輪減速傳動，第二級為斜齒圓柱齒輪降速傳動，聯(lián)接電機(jī)和減速器的連軸器有兩種，一是彈性聯(lián)軸器，一種是液力聯(lián)軸器。為此，減速器的錐齒輪也有兩種；用彈性聯(lián)軸器時，用第一種錐齒輪，軸頭為平鍵連接；用液力偶合器時，用第二種錐齒輪，軸頭為花鍵齒輪聯(lián)接。
傳動滾筒采用焊接結(jié)構(gòu)，主軸承采用調(diào)心軸承，傳動滾筒的機(jī)架與電機(jī)、減速器的機(jī)架均安裝在固定大底座上面，電動機(jī)可安裝在機(jī)頭任一側(cè)。
在鋁電解陽極生產(chǎn)過程中，皮帶輸送機(jī)被廣泛應(yīng)用于石油焦、瀝青和殘極等散裝物料輸送作業(yè)線上。由于設(shè)備故障、異常和生產(chǎn)工藝變化的隨機(jī)性，實(shí)際皮帶輸送料量變化很大：有時為4.2～6.1t/h；有時可達(dá)到18t/h以上。但老式皮帶輸送機(jī)通常設(shè)計為1種速度控制(如帶速為0.82m/s或1m/s)，其輸料能力最大為13t/h左右。因而難以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，經(jīng)常出現(xiàn)壓料或落料現(xiàn)象(因皮帶上堆料過高，皮帶在運(yùn)動過程中會出現(xiàn)部分物料滑落在輸送機(jī)兩側(cè))。清掃落料需要耗費(fèi)大量人力，作業(yè)人員易被皮帶掛傷，存在著安全隱患，也會造成原料損失；另外，因設(shè)備大修或檢修，有時只有1臺回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)，皮帶機(jī)實(shí)際輸送料量很小，皮帶長期(2～90天)運(yùn)行在運(yùn)行在超低載狀態(tài)；其次每2個月一二期陽極成型安排1次設(shè)備計劃檢修(停產(chǎn)10～14天)。由于兩成型煅后焦原料倉單臺爬坡皮帶輸送機(jī)最大輸送能力不足13.5t/h。當(dāng)3臺回轉(zhuǎn)窯同時生產(chǎn)時，其煅后焦只能用2條爬坡皮帶就近輸送、存貯。然后再通過車輛轉(zhuǎn)運(yùn)平衡物料。由于上述問題，提出了應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)皮帶走速調(diào)節(jié)，達(dá)到提高其輸送量，減少皮帶跑空現(xiàn)象，延長皮帶使用壽命等目的。根據(jù)對設(shè)備點(diǎn)檢數(shù)據(jù)和維修備件材料消耗分析：改造前皮帶使用周期為16～19個月/條；改造后(相同材質(zhì)的皮帶)其使用壽命延長至26～34個月/條。
一、電動機(jī)的選擇
電動機(jī)是輸送機(jī)的重要組成部分，應(yīng)遵循以下原則進(jìn)行選擇
功率的選擇：電動機(jī)的功率不能選擇過小，否則難于啟動或者勉強(qiáng)啟動，使運(yùn)轉(zhuǎn)電流超過電動機(jī)的額定電流，導(dǎo)致電動機(jī)過熱以致燒損。電動機(jī)的功率也不能選擇太大，否則不但浪費(fèi)投資，而且電動機(jī)在低負(fù)荷下運(yùn)行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費(fèi)。
應(yīng)采用防護(hù)式、封閉式防爆式：這種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，定子繞組等都裝在一個封閉的機(jī)殼內(nèi)，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動機(jī)內(nèi)部，但它的密封不很嚴(yán)密，所以還不能在水中工作，“JO”系列電動機(jī)屬于這種防護(hù)形式⑶電動機(jī)電壓等級的選擇，要根據(jù)電動機(jī)的類型，功率以及使用地點(diǎn)的電壓來決定。電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而決定，一般采用盡量高轉(zhuǎn)速的電動機(jī)。
二、帶速的選擇
帶速是輸送機(jī)的重要參數(shù)，應(yīng)遵循以下原則進(jìn)行選擇：
1、 長距離，大運(yùn)量，寬度大輸送機(jī)可選擇較高帶速；
2、傾角越大，運(yùn)距越短則帶速亦應(yīng)越小；
3、粒度大，磨琢性大，易粉碎和易起塵的物料宜選用較低帶速；
4、采用卸料車卸料時帶速不宜超過2.5m/s，采用犁式卸料器卸料時，帶速不宜超過2m/s
5、輸送成件物品時，帶速不得超過1.25m/s
6、手選用帶式輸送機(jī)帶速一般為0.3m/s；
三、總體布置設(shè)計
概述：影響帶式輸送機(jī)總體布置的因素有：輸送機(jī)傾角，受料段和機(jī)尾長度，卸料段，弧度段，過渡段，拉緊裝置型式和位置，驅(qū)動裝置位置等。這些因素的變化都會帶來側(cè)向布置的變化，為突出側(cè)向布置對整機(jī)設(shè)計的重要性，并為計算機(jī)處理時簡化輸入提供方便，本文將這些影響總體布置的因素歸并為側(cè)向設(shè)計問題來加以處理。
1、輸送機(jī)傾角：輸送機(jī)的輸送能力隨其傾角的提高而減小，因而盡量選用較小傾角，特別對于由多臺輸送機(jī)組成的輸送系統(tǒng)更是這樣。對于帶速超過2.5m/s的輸送機(jī)，為保證機(jī)尾不撒料，輸送機(jī)的最大傾角應(yīng)較規(guī)定值減小2°-4°，速度越高，傾角應(yīng)越小。輸送多種物料的輸送機(jī)的最大傾角，按最大傾角規(guī)定值最小的那種物料確定。槽角λ=45°的輸送機(jī)，其最大傾角可較一般輸送機(jī)提高2°-3°。同時采取特殊措施時除外下運(yùn)帶式輸送機(jī)的傾角應(yīng)較一般輸送機(jī)減少2°-4°。某些情況下，無論上運(yùn)或下運(yùn)輸送機(jī)的傾角可以提高到28°或更高。此時需要采取特殊措施，例如，降低帶速，提高拖輥槽角，改變側(cè)型以增加水平或較緩坡段等，并請教專家進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)評估，不應(yīng)貿(mào)然采取大傾角。
2、受料段和機(jī)尾長度：受料段應(yīng)盡量設(shè)計為水平段，必須傾斜受料時，其傾角應(yīng)盡量小。物料落到輸送機(jī)的受料點(diǎn)，應(yīng)是輸送機(jī)正常成槽的地方，并使導(dǎo)料槽處在一種托輥槽角上，以確保受料順利，方便導(dǎo)料槽的密封。有條件時，受料段的槽角最好為45°，并在導(dǎo)料槽前后均配設(shè)過段，以更好地消除導(dǎo)料槽撒料的可能性。
3、卸料段：傾斜輸送機(jī)的卸料段最好設(shè)計成水平段，盡量不采用高式架和高式驅(qū)動裝置架，以方便操作和維修，有利于輸送機(jī)頭部和轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化。卸料段為水平的傾斜輸送機(jī)，其折點(diǎn)到頭部滾筒中心線的距離應(yīng)足夠，以保證所有過渡托輥均不在凹弧段上。帶速≥3.15 m/s的輸送機(jī)的卸料段一般應(yīng)設(shè)計為水平段。
4、拉緊裝置型式：三種拉緊方式中，應(yīng)優(yōu)先采用中部重錘拉緊裝置，并使其盡量靠近傳動滾筒。螺旋拉緊裝置一般只用于無法采用其他拉緊方式的機(jī)長小于30m的輸送機(jī)上，對于輕質(zhì)物料或運(yùn)量特小的輸送機(jī)，此值可延長到50m。計算拉緊行程較大，在側(cè)型布置上有困難時，可采用雙行程中部重錘拉緊裝置，或同時采用倆種不同形式的拉緊裝置予以解決。車式重錘拉緊裝置可置于輸送機(jī)中部和尾部，條件允許時，應(yīng)盡量置于中部并靠近傳動滾筒處，不得已時，才將車式重錘拉緊裝置置于輸送機(jī)尾部。長距離輸送機(jī)選擇電動絞車?yán)o裝置或液壓車式拉緊裝置時，總是將拉緊裝置設(shè)于輸送機(jī)中部并靠近中部傳動滾筒。
5、過渡段：大運(yùn)量，長距離，輸送帶張力大和重要的輸送機(jī)一般均應(yīng)設(shè)置過渡段。頭部滾筒中心線至第一組正常槽型托輥中心線的最小過渡段長度。有條件時，設(shè)置了頭部過渡段的輸送機(jī)宜相應(yīng)設(shè)置尾部過渡段。應(yīng)在尾部改向滾筒槽角托輥間加設(shè)兩組30°、一組25°、一組20°、一組15°槽形托輥?zhàn)鳛檫^渡。
6、驅(qū)動裝置位置：單滾筒傳動輸送機(jī)，其驅(qū)動裝置一般設(shè)于頭部滾筒處。因工藝布置需要，或?yàn)榱司S修方便，或?yàn)榱瞬辉黾油顿Y，可考慮將驅(qū)動裝置設(shè)于中部或尾部。采用雙滾筒傳動或多滾筒傳動時，驅(qū)動裝置位置則根據(jù)計算決定。
7、滾筒匹配：
表3 滾筒匹配
B
傳動滾
筒直徑
180°尾部改
向滾筒直徑
180°中部改
向滾筒直徑
180°頭部改
向滾筒直徑
90°改向
滾筒直徑
＜45°改向
滾筒直徑
1200
1000
800
800
1000
630
500
8、托輥間距：托輥間距應(yīng)滿足輥?zhàn)映休d能力和輸送帶下垂度倆個條件。凸弧段托輥間距一般為承載分支托輥間距的1/2。受料段托輥間距一般為承載分支托輥間距的1/2-1/3 。因受力過大需加密托輥時，可根據(jù)實(shí)際需要，由設(shè)計者確定托輥間距。輸送質(zhì)量大于20㎏的成件物品時，托輥間距不應(yīng)大于物品長度（沿輸送方向）的1/2；對于20㎏以下的成件物品，托輥間距可取1200mm
9、輸送帶： 輸送帶是帶式輸送機(jī)中的拽引構(gòu)件和承載構(gòu)件，是帶式輸送機(jī)最主要的部件，其價格一般占整機(jī)價格的30％-40％或以上。因而，選擇適用的輸送帶，降低輸送帶所承載的張力，保護(hù)輸送帶在使用中不被損傷，方便輸送帶的安裝以及更換和維修，延長輸送帶的使用壽命等成為輸送機(jī)設(shè)計的核心內(nèi)容。
⑴輸送帶規(guī)格和技術(shù)參數(shù)： 普通輸送帶的芯層和覆蓋膠可用多種材料制成，以適應(yīng)不同的工作條件。
⑵輸送帶的選用：①類型選擇：普通輸送帶一般多采用橡膠覆蓋層，其適用的環(huán)境溫度與輸送機(jī)一樣為-20-40℃。環(huán)境溫度低于-5℃時，不宜采用維綸帆布芯膠帶。環(huán)境溫度低于-15℃時，不宜采用普通棉帆布芯膠帶。在環(huán)境溫度低于-20℃條件下采用鋼絲芯膠帶時，應(yīng)采用耐寒型膠帶并與制造廠簽訂保證協(xié)議。普通橡膠輸送帶適用的輸送物料溫度一般為常溫。當(dāng)輸送物料溫度為80-200℃時，應(yīng)采用耐熱帶，我國生產(chǎn)的耐熱帶分三型，即1型100℃，2型125℃，3型150℃，而有的廠生產(chǎn)的特種耐熱帶其耐熱類型為1型130℃，2型160℃，3型200℃。煤礦井下輸送機(jī)，用作高爐帶式上料機(jī)的輸送機(jī)及其他有火災(zāi)危險的場所使用的輸送機(jī)，用采用阻燃型難燃型輸送帶。輸送具有酸性，堿性和其他腐蝕性物料或含油物料時，應(yīng)采用相應(yīng)的耐酸，耐堿，耐腐蝕或耐油橡膠帶或塑料帶。PVC類型的 塑料覆蓋層輸送帶在井下作業(yè)有很好的表現(xiàn)，但使用這種輸送帶時，輸送機(jī)傾角一般不大于13°采用特殊措施者除外。
②帶寬：取1400 ，層數(shù)：3層 ，上膠厚：3 ，下膠厚：1.5
10、封閉外殼：封閉外殼式輸送機(jī)能夠防止外來污染，更可靠運(yùn)行的保障，其各部分尺寸按照各部件的運(yùn)行要求來加工
第二節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備拖動系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了異步電機(jī)低電流啟動、調(diào)速等功能；提高了生產(chǎn)工藝控制精度，延長設(shè)備使用壽命、節(jié)約電能等益處。 通過對眾多廠家不同系列變頻器應(yīng)用情況統(tǒng)計、分析，結(jié)合本系統(tǒng)控制功能的要求，選擇ctv28系列(施耐德生產(chǎn))的變頻器較為適宜，此系列變頻器具有質(zhì)量高、性價低、抗干擾能力強(qiáng)、適合炭素惡劣環(huán)境使用、多參數(shù)控制等功能，十分適合較為復(fù)雜多變量控制系統(tǒng)。因此完全滿足皮帶輸送機(jī)根據(jù)皮帶重量大小自動調(diào)節(jié)皮帶走速控制要求。
一、系統(tǒng)配置
1.電動機(jī)正反路線
圖2-1為異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路，從圖2-1（a）可知，按下SB2，正向接觸器KM1得電動作，主觸點(diǎn)閉合，使電動機(jī)正轉(zhuǎn)。按停止按鈕SB1，電動機(jī)停止。按下SB3，反向接觸器KM2得電動作，其主觸點(diǎn)閉合，使電動機(jī)子繞組與正轉(zhuǎn)時相比相序反了，則電動機(jī)反轉(zhuǎn)。
從主回路來看，如果KM1、KM2同時通電動作，就會造成主回路短路。在線路圖2-1（a）中，如果按了SB2又按了SB3，就會造成上述事故。為此要求線路中必須設(shè)置聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。如圖2-1（b）所示，根據(jù)本章前面所講述過的互鎖的內(nèi)容，利用兩個接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)互鎖控制的方式將其中一個接觸器的常閉觸點(diǎn)串入另一個接觸器的線圈電路中，則任何一個接觸器先通電后，即使按下相反方向的起動按鈕，另一個接觸器也無法通電，這種方式稱為電氣聯(lián)鎖或電氣互鎖.
電動機(jī)工作后才能起動等等，都需要有類似的這種聯(lián)鎖控制。如果現(xiàn)在電動機(jī)在正轉(zhuǎn)，想要反轉(zhuǎn)，則線路2-1（b）必須先按停止按鈕SB1后，再按方向按鈕SB3才能實(shí)現(xiàn)，顯然操作不方便。線路圖2-1（c）利用復(fù)合按鈕就可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的直接轉(zhuǎn)換。很顯然采用復(fù)合按鈕，還可以起到聯(lián)鎖作用，這是由于按下復(fù)合按鈕SB2時，KM1可得電動作，同時KM2回路被切斷。同理按下復(fù)合按鈕SB3時，KM2得電，同時KM1回路被切斷。這樣的互鎖叫機(jī)械互鎖。圖2-1（c）既有接觸器常閉觸點(diǎn)的電氣互鎖，也有復(fù)合按鈕常閉觸點(diǎn)的互鎖，即具有雙重互線。
2.動力頭的自動循環(huán)控制
圖2-2是動力頭的行程控制線路，它也是由行程開關(guān)按行程控制來實(shí)現(xiàn)動力頭的往復(fù)運(yùn)動的。
控制線路完成了這樣一個工作循環(huán)：首先使動力頭Ⅰ由位置b移到位置a停下；然后動力頭Ⅱ由位置c移到位置d停下；接著使動力頭Ⅰ和Ⅱ同時退回到原位置停下。
行程開關(guān)ST1、ST2、ST3、ST4分別裝在床身b、a、c、d處。電動機(jī)M1帶動動力頭Ⅰ，電動機(jī)M2帶動動力頭Ⅱ。動力頭Ⅰ和Ⅱ在原位時分別壓下ST1和ST3。線路的工作過程如下：
按下起動按鈕SB2，接觸器KM1得電并自鎖，使電動機(jī)M1正轉(zhuǎn)，動力頭Ⅰ由原位b向a點(diǎn)前進(jìn)。
當(dāng)動力頭到a點(diǎn)位置時，ST2行程開關(guān)被壓下，結(jié)果使KM1失電，動力頭Ⅰ停止；同時使KM2得電動作，電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)，動力頭Ⅱ由原位c點(diǎn)向d點(diǎn)前進(jìn)。圖有個
當(dāng)動力頭Ⅱ到達(dá)d點(diǎn)時，ST4被壓下，結(jié)果使KM2失電，與此同時KM3與KM4得電動作并自鎖，電動機(jī)M1與M2都反轉(zhuǎn)。使動力頭Ⅰ與Ⅱ都向原位退回，當(dāng)退回到原位時，行程開關(guān)ST1、ST3分別被壓下，使KM3和KM4失電，兩個動力頭都停在原位。
KM3和KM4接觸器的常開觸點(diǎn)，分別起自鎖作用，這樣能夠保障動力頭Ⅰ和Ⅱ都確實(shí)退到原位。如果只用一個接觸器的觸點(diǎn)自鎖，那另一個動力頭就可能到原位接觸器就已失點(diǎn)的情況。
3. 異步電機(jī)或電動滾筒參數(shù)
(1).型號y160m—4、功率11kw、1460r/min、皮帶走速0.82m/s；
(2).型號jo2g42—6、功率4kw、 960r/min、皮帶走速1m/s。
4. 變頻器
因本地海拔超過2400余米，在選擇變頻器容量時應(yīng)考慮其降容因素影響，故留有足夠的余量；
(1).型號ctv-28hd23n4、15kw 20hp、33a、380v 50/60hz；
(2).型號ctv-28hd12n4、7.5kw、10hp、17a、380v 50/60hz。
5. 皮帶秤
(1).型號sm14(三組托輥懸浮式結(jié)構(gòu))：由sm14型全懸浮式稱重橋架、sm12c型測速傳感器、sm2301-d型數(shù)字轉(zhuǎn)換器、sm2301-d積算儀組成；
(2).型號sm20—1(單托輥)：由sm20型杠桿式稱重橋架、sm2012c型測速傳感器、sm2001積算器組成。
二、控制原理與各部件選型計算過程
中長距離的皮帶輸送機(jī)一般采用11kw普通三相交流異步電動機(jī)拖動；短距離的輸送機(jī)采用4kw三相異步電動滾筒拖動。皮帶輸料機(jī)結(jié)構(gòu)和原理如圖1所示。由于皮帶輸送線上通常設(shè)有多個加料口。如我廠煅燒1#、2#、3#回轉(zhuǎn)窯(產(chǎn)能均為6t/h)煅后石油焦原料分別供給2個陽極成型車間生產(chǎn)用料。雖然3臺回轉(zhuǎn)窯排料口通過短皮帶機(jī)與2個成型爬坡皮帶連通。但由于1臺爬坡皮帶輸送機(jī)原設(shè)計輸送料量為13.5t/h。若3臺窯同時給1個成型原料倉上料，則1臺爬坡皮帶輸送機(jī)就不能及時將料輸送走。在實(shí)際中，通常啟動2條爬坡皮帶同時向2個成型原料貯存?zhèn)}輸料。然后再用車輛轉(zhuǎn)運(yùn)。故每月要安排40余臺班次車輛平衡物料(轉(zhuǎn)運(yùn)成型原料倉內(nèi)的石油焦)。
圖3 爬坡皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)與原理圖
針對生產(chǎn)中存在的上述問題，提出了變頻改造計劃，經(jīng)過在1條爬坡皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)改造試驗(yàn)，并使其工作在60hz條件下，在不同工況環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行，其電機(jī)溫度、電流等運(yùn)行參數(shù)均正常(不超過允許值)；在12hz條件下較長時間運(yùn)行時，15kw異步電機(jī)溫度較高(達(dá)到52℃左右)。
其系統(tǒng)控制原理為：變頻器通過外部電位器給定值與皮帶秤瞬時流量值相比較，作為皮帶輸送機(jī)控制變頻器最終給定值，實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)走速根據(jù)實(shí)際皮帶輸料量大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)和自動控制，其控制系統(tǒng)原理如圖3所示；變頻器控制接線如圖4所示。
圖4 皮帶輸送機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)控制原理
圖5 變頻器接線圖
應(yīng)用變頻器控制皮帶走速功能，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)給料量采取不同的皮帶走速控制方式，達(dá)到了自動調(diào)節(jié)皮帶的輸料能力。如3臺回轉(zhuǎn)窯同時生產(chǎn)時，1條爬坡皮帶機(jī)的驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行在58hz以上就能滿足生產(chǎn)要求；2臺窯生產(chǎn)時，電機(jī)運(yùn)行在46hz左右；1臺窯生產(chǎn)時，電機(jī)工作在31hz左右；料量低于2.8t/h或空載時，電機(jī)運(yùn)行在15hz(此值只作為爬坡皮帶最低工作頻率；電動輥筒最低工作頻率可以達(dá)到8hz以下)。變頻器改造后，提高了皮帶輸送機(jī)的輸送能力，使皮帶輸送機(jī)即能保證實(shí)際及時輸料目的，又實(shí)現(xiàn)了較為經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式工作。降低設(shè)備空耗和磨損，延長設(shè)備使用壽命；明顯地減少了一線操作人員的巡視、維護(hù)、作業(yè)等日常工作強(qiáng)度；由于輸送機(jī)的皮帶走速度由原來0.82m/s(電動輥筒皮帶走速為1 m/s)提高到1.02 m/s (電動輥筒為1.21m/s)，輸料量由原來14.5t/h增加到18.6t/h，備的工作能力提高了24%；每月減少平衡物料用車36臺.次(費(fèi)用580元/臺.次)；清料次數(shù)減少至9個班1次(改造前為每班1次)；清料量不足0.2t/次(改造前為0.3t/次左右)。1條爬坡皮帶就能完全承擔(dān)3臺回轉(zhuǎn)窯煅后焦輸送任務(wù)。
三、 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與調(diào)試
變頻調(diào)速系統(tǒng)安裝完成后，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，才能更加發(fā)揮其控制效果。本系統(tǒng)調(diào)試主要分為變頻器控制參數(shù)設(shè)置和皮帶秤系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。
由于ctv-28hd系列變頻器具有電機(jī)參數(shù)、信號輸入模式等有關(guān)參數(shù)設(shè)置，正確設(shè)置這些參數(shù)，才能使變頻器運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)。在通常情況下，變頻器停止或鎖定時，方可修改其控制參數(shù)；只有fet、sfr、nrd和sds等少數(shù)參數(shù)可在運(yùn)行中修改。
1. 變頻器控制功能激活
(1).連接(端接)po、pa即可激活變頻器的過流(ocf)、電機(jī)短路(scf)、外部故障(eef)、內(nèi)部故障(inf)等保護(hù)功能；
(2).設(shè)置opl為yes(電動機(jī)缺相保護(hù)動作激活)；
(3).設(shè)置電動機(jī)熱保護(hù)動作電流ieh為0.7；
(4).設(shè)置電動機(jī)缺相故障有效opl為yes；
(5).設(shè)置進(jìn)線電源缺相故障有效ipl為yes；
(6).設(shè)置最高輸出頻率bfr、電機(jī)銘牌頻率frs均為60hz。
2. 信號輸入設(shè)置
設(shè)置ai1、aic為信號輸入端：ai1—為給定輸入1；aic—為皮帶秤量信號輸入端。通過給定求和：即aic與ai1信號按照一定的比例求和后，作為變頻器的實(shí)際控制信號給定；
(1).設(shè)置變頻器頻率輸出上限hsp為60hz；
(2).設(shè)置變頻器頻率輸出下限lsp為15hz：根據(jù)表1數(shù)據(jù)分析，變頻器運(yùn)行頻率低于12hz，就會出現(xiàn)電機(jī)(普通異步電動機(jī))溫度過高問題。因此將變頻器的輸出下限設(shè)置為15hz較為適宜；
(3).設(shè)置aic輸入的最小值crl為0ma；
(4).設(shè)置aic輸入的最大值crh為20ma；
(5).設(shè)置ao為ocr(輸出電機(jī)電流信號)；
(6).設(shè)置ao為電動機(jī)電流有效值(輸入代碼ocr)；
(7).設(shè)置aor為4(模擬輸出信號為4-20 ma)；
(8).設(shè)置加減速斜坡時間參數(shù)rcc為6s；
(9).設(shè)置dec為10s(從0到額定頻率的變換范圍，確保dec的值與負(fù)載比不要太小)。
3. 其它參數(shù)設(shè)定
(1).控制功能pic設(shè)置為no(修正值為正，電動機(jī)轉(zhuǎn)速升高)；
(2).aic信號給定斜率xfb設(shè)定值為25；
(3).極低速度時優(yōu)化力矩ufr設(shè)置為45；
(4).其余參數(shù)可默認(rèn)為出廠設(shè)定值。
四、給定參數(shù)確定
電位器給定作為控制信號1由變頻器的ai1輸入；皮帶秤的瞬時流量信號(0~20ma)作為控制信號2由變頻器的aic輸入。通過變頻器的程序處理(比例、合成)，作為變頻器的最終控制信號。其主要設(shè)置方法如下：
1. 確定給定1信號的范圍。首先斷開皮帶秤信號，將aic和com兩個端子短接， 調(diào)整給定1電位器至最小(一般為0ω)，啟動變頻器運(yùn)行(帶載)，緩慢增加給定電位器電阻至變頻器工作在60hz；在調(diào)試過程中應(yīng)多選擇幾個工作點(diǎn)，以便準(zhǔn)確地獲得系統(tǒng)控制曲線；實(shí)際驗(yàn)證時，要在不同給料量條件下進(jìn)行測試。最大輸料能力的確定是以實(shí)際最大負(fù)載(如我廠以3臺窯滿負(fù)荷生產(chǎn)煅后焦)時，其能及時輸送為原則，測取系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)。
2.確定皮帶秤控制信號比例關(guān)系。將皮帶稱輸出信號接入變頻器，連續(xù)、均勻地給料(皮帶秤信號變化量不超過0.1ma，則可認(rèn)為給料恒定)，記錄給料量、變頻器輸出(頻率)、電機(jī)溫度等參數(shù)值。分析數(shù)據(jù)，則可驗(yàn)證其設(shè)定值的大小是否合理?；蚋鶕?jù)數(shù)據(jù)變化趨勢，采取相應(yīng)的對策(增加或減小)調(diào)整其比例系數(shù)。本系統(tǒng)最終確定其皮帶秤信號的比率為85(輸入信號合成關(guān)系為ai1×1+aic×85%)。另外若給定值修正不理想，可通過改變皮帶秤的pid參數(shù)(一般是改變比例常數(shù))，也可獲得匹配的參數(shù)修正值。
3.最高頻率確定。當(dāng)3臺回轉(zhuǎn)窯滿負(fù)荷正常生產(chǎn)時，其1條爬坡皮帶輸料量必須達(dá)到18.4t/h(±0.2)，才能保證皮帶不會出現(xiàn)壓料現(xiàn)象，此時變頻器輸出必須超過58hz以上。由于這一頻率超出工頻不多，又電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1460r/min(4極)，其工作在58hz時電機(jī)轉(zhuǎn)速不超過1740r/min，根據(jù)電機(jī)設(shè)計學(xué)，其小幅度的超頻運(yùn)行完全可以。經(jīng)過較長時間超頻(60hz)運(yùn)行，其電機(jī)各項運(yùn)行參數(shù)均正常。
4.最低頻率確定。由于皮帶輸送機(jī)采用普通異步電動機(jī)驅(qū)動，其工作頻率低于15 hz時，電機(jī)溫度迅速升高，雖然實(shí)際中，這洪超低速運(yùn)行現(xiàn)象較少，但對于拖動系統(tǒng)的安全性和可靠性要求，應(yīng)盡可能地避免，為此將系統(tǒng)的最低頻率定為15hz。
圖6 輸送機(jī)的布置簡圖
5.原始數(shù)據(jù)
帶速： V=1.6m/s 機(jī)長L=45m，
提升高度：H=12.9m ,傾角:β= 16° ,最大輸送量：Qmax =318t/h
輸送物料：干熄煤 靜堆積角為a=40 ° 動堆積角β=25° 容重： ρ =400 kg/m3
6.初定參數(shù)
上托輥槽角為35°，中間部分直徑159mm,輸送帶上膠厚4.5mm,下膠厚1.5mm。
（1）.核算輸送能力
Q=3.6SVKρ
由a=40 °,查表得S=0.2354 m2
傾角β= 16°，查表得K=0.89
Q=3.6*0.2354*1.6*0.89*400=482.7﹥318（滿足要求）
(2).核算輸送帶的寬度
B=
Qmax =159t/h，ρ =400 kg/m3 V=1.6m/s
查表得斷面系數(shù)K=420
查表得C=0.88，
查表得ξ=1.0。
數(shù)據(jù)代入得
B==1.159m
取輸送帶倆側(cè)空邊100mm
考慮到過載等多重因素輸送帶寬度為1400mm
(3).計算圓周驅(qū)動的傳動功率
主要阻力FH
FH=fLg(qRO+qRU+2q B+qG) cos δ，
查表得 f=0.03(多塵，潮濕)
有表得 G2=25.68 kg（采用V型托輥直徑為189mm，前傾角度為1.42°）
由于上托輥在設(shè)計手冊上沒有說明。所以用SOLIDWORKS仿真出來按照材料為鋼的密度為7900kg/m3得出其質(zhì)量為73.4kg
則上托輥組旋轉(zhuǎn)部分每米重量：
取上托輥間距為a0=1.2m，下托輥間距為3m.
q RO = =73.4/1.2kg/m=61.17 kg/m
下托輥組旋轉(zhuǎn)部分每米重量：
q RU =32.54/3kg/m =10.85 kg/m
qG=Q/3.6V=318/3.6*1.6 kg/m =55.2kg/m
查表得:q B=19kg/m，
L=45/ cos 16=46.8m
則：
FH=0.03*46.8*9.81*[61.17+10.85+（2*19+55.2）cos 16]=0.03*46.8*9.81*161.6
=2225.9N
(4).主要特征阻力FS1
Fs1= Fε+FqL
承載托輥前傾阻力:
Fε=Cεμ0Ln ( q B + q G ) g cos δsinε
Cε槽型系數(shù)35°槽角時取為0.43，
μ0托輥和輸送帶摩擦系數(shù)一般取0.3~0.4，
ε下托輥前傾角度1.42°
代入數(shù)據(jù)的：
Fε=[0.43*0.3*（19+55.2）*46.8*9.81*cos16°*sin1.42°]=104.7N
式中l(wèi)為導(dǎo)料槽擋板長度，3m
b1導(dǎo)料槽兩攔板間寬度 查表得b1=0.85
輸送料上允許的最大物料面積S
S1=
=[0.65+(1.159-0.65)cos350]2tg250/6
=0.0885
S2=
=[0.65+(1.159-0.65)cos350/2][(1.159-0.65)sin350/2]
=0.8585*0.146
=0.1253
S=S1+S2=0.0885+0.1253=0.2138
K1=
式中δ輸送機(jī)在運(yùn)行方向的傾角16 0，
θ被輸送物料的運(yùn)行堆積角250。
代入上式得K1==0.93.
K=1-S1*（1-K1）/S
= 1-0.0885*(1-0.93)/0.2138
=1-0.0290
=0.971
IV=S*v*k
=0.2138*1.6*0.971
=0.3321
=0.7*0.33212*400*9.81*3/1.62*0.852
=491.4N
則：
FS1 =Fε0+ Fg L=104.7+491.4=596.1N
(5).附加特殊阻力
FS2=n3*Fr+Fa
Fr=APμ3
查表得A=0.014.取P=10*104
μ3取為0.6,則：
Fr=APμ3
=0.014*10*104*0.6N
=840N，F(xiàn)a=0
Fs2= 5Fr= 4200 N
式中，n3=5,包括2個清掃器和2個空段清掃器（1個空段清掃器相當(dāng)于1.5個清掃器）。
(6).傾斜阻力Fst：
Fst=qGHg
=55.2*9.81*12.9
=6986 N
(7).圓周驅(qū)動力FU：
FU=C FH + Fst+FS1+FS2
=2225.9+596.1+4200+6986
=14001 N
(8).傳動功率計算
傳動滾筒軸功率PA為：
PA=Fu*v/1000=14001*1.6/1000=22.41kw
電動機(jī)功率PM為：
PM= PA /η
=22.41/（0.88*0.95*1.0）
=26.8KW
式中：η=η1η2=0.96*0.98*0.94=0.88
取功率增大系數(shù)為1.4，則：
電動機(jī)實(shí)際功率P=1.4* PM=1.3*26.8=34.84kw
由表選電動機(jī)型號為Y225S-4，轉(zhuǎn)速為1500r/m，滿載轉(zhuǎn)速為1480，N=37kw。
7.張力計算
（1）.輸送機(jī)不打滑校核
輸送帶不打滑的條件為：
F2（S1）min=FU2max/(eμφ-1)
式中：FU2max =KAFU = 1.5*14001=21001.5 N
根據(jù)給定條件，第一傳動滾筒圍包角φ190°，傳動滾筒與輸送帶間摩擦系數(shù)：μ= 0.35
查表得尤拉系數(shù)：eμφ=3.18
則：
F2（S1）min =FU2max/(eμφ-1)
= 21001.5/(3.18-1) N
= 9633.7N
(2).輸送帶下垂度校核
承載分支最小張力Fmin為：
h/a =0.01
F承min =a0(qB +qG )g/8(h/a)max
= 1.2×(19+55.2) ×9.81/(8×0.01)
= 10918.5 N
回程分支最小張力Fmin為：
F回min =aU qBg/8(h/a)max
= 3×19 ×9.81/(8×0.01)
= 6989.6 N
(3).傳動滾筒合力Fn
Fn= Fu+2S1=21001.5+2*9633.7 N
=40268.93N
=40.27KN
根據(jù)Fn查表初選傳動滾筒直徑D=800，
輸送機(jī)代號10080.1，許用合力73kN。
傳動滾筒扭矩:
Mmax=FUmax*D/2000
=21001.5*0.8/2000kN*m
=8.4KN<12 kN*m
初選規(guī)格滿足要求，輸送機(jī)代號為10080.1.質(zhì)量962kg.
根據(jù)輸送機(jī)代號和電動機(jī)功率，查表驅(qū)動裝置選擇表得：驅(qū)動裝置組合號為463。根據(jù)組合號查表驅(qū)動裝置組合表可知驅(qū)動裝置各部件型號，再從表驅(qū)動裝置與傳動滾筒組合表可查得低速連軸器型號及尺寸L。
(4).特性點(diǎn)張力
根據(jù)不打滑條件，傳動滾筒奔離點(diǎn)最小張力為9633.7N.
令S1=9633.7N> F回min亦滿足空載邊垂度條件
S2=S1+2Fr
=9633.7+2*840N
=11313.7N
S3=1.02*S2
=1.02*11313.7 N
=11540 N
S4=S3+f*Li*g*( q RU+qb)+1.5*Fr
=11540+0.03*45*9.81（10.85+19）+1.5*840 N
=13195.3N
S5=1.02*S4
=1.02*13195.3N
=13459.2N
S6=S5=13459.2N
S7=1.04S6
=1.04*13459.2N
=13997.6 N>10918.5N
滿足承載邊保證下垂最小張力要求。
8.拉緊裝置計算
拉緊力
F0=S6+S7
=13459.2N+13997.6N
=27456.8N=27.5kN
考慮結(jié)構(gòu)緊湊的問題采用螺旋拉緊裝置。改向滾筒100B206，查表改向滾筒型譜Gk2=971kg.
9.輸送帶選擇計算
初選輸送帶為NN-100
由式Z=Fmax*n/B*δ
=23634.7*12/（1400*100）
=2.03
Fmax= FU+S1
=14001+9633.7
=23634.7N
確定Z=3層
核算傳動滾筒直徑：
D=CZdBl
=90*3*0.7mm
=189mm<630mm
C系數(shù)棉80，尼龍芯90，聚酯芯108。
dBl織物芯帶每層厚度0.7mm。
系統(tǒng)投入運(yùn)行后，為降低系統(tǒng)因傳感器、積算器等控制器的信號波動引起變頻器頻繁工作在加、減速調(diào)節(jié)現(xiàn)象(這會造成電機(jī)、變頻器運(yùn)行溫度較高問題)，可采用延長積算器信號采樣周期和增大pi積分常數(shù)等措施，就能顯著地提高變頻器的穩(wěn)定性。另外采取在變頻器的aic端假裝高頻過濾器，也可改善系統(tǒng)的波動干擾問題；加速時間設(shè)定為4—7s較為適宜：加速時間過長，當(dāng)皮帶料量突然較大幅度地增加時皮帶不能及時升速，造成壓料現(xiàn)象；加速時間太短，由于皮帶負(fù)載時慣性很大，會使皮帶出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。這種設(shè)置雖降低了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性，但卻能提高皮帶輸料機(jī)的正常工作穩(wěn)定性。
第三節(jié) 系統(tǒng)運(yùn)行效果
皮帶輸送機(jī)采用ctv-28ud變頻器調(diào)速控制，能使輸料機(jī)拖動電機(jī)工作在15～60hz范圍內(nèi)，皮帶走速實(shí)現(xiàn)了0.3m/s～1.2m/s的較大范圍調(diào)速控制。2005～2007年，證明，這種小范圍內(nèi)的增加電機(jī)最高運(yùn)行頻率，是完全可行的，其改造效果良好：皮帶輸送能力提高了32.6%(如爬坡皮帶輸料機(jī)的輸料量由原來13.2t/h提高到18.6t/h)；皮帶使用壽命延長43%；由于大幅減少了皮帶跑空現(xiàn)象，其皮帶輸送機(jī)月耗電降低約9%左右；輸送機(jī)維修費(fèi)用降低47%左右。另外在改造工程中，還具有如下幾點(diǎn)好處：
1.沒有復(fù)雜的外部控制電路設(shè)計，調(diào)試過程簡單、易操作，系統(tǒng)易實(shí)現(xiàn)；
2.通過變頻器、皮帶秤功能數(shù)據(jù)修改，就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制各項參數(shù)優(yōu)化調(diào)整；
3.只需購置變頻器；電機(jī)、皮帶稱(包括控制儀)、操作柜等可利用原有的設(shè)施，改造成本低；
4.變頻器控制柜是安裝在操作室內(nèi)，其控制系統(tǒng)關(guān)鍵部件變頻器每4～6個月才需清灰一次，系統(tǒng)維護(hù)工作量少。
變頻調(diào)速技術(shù)的廣泛應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的節(jié)能控制，提高生產(chǎn)工藝精度，節(jié)約電能，改善一線工作環(huán)境。應(yīng)用變頻器對皮帶輸料機(jī)控制改造，實(shí)現(xiàn)了皮帶輸料機(jī)走速按照實(shí)際物料的進(jìn)料量