机械毕业设计1178皮带运输机总体及传动设计

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摘要
带式输送机是广泛应用于煤炭、港口、建设、电厂等工业领域的连续输送设备，它具有运输效率高、运营成本低等优点。随着国民经济的发展，带式输送机的应用越来越广泛。近年来，随着工业技术的发展，带式输送机也不断朝着大运量、长距离、大倾角、高带速、投资费用少、运营费用低、工作可靠、维护方便等方向发展，对其设计技术的要求也越来越高。为适应地形的要求，用输送带输送一定高度的带式输送机在很多方面有应用。本文着重讨论了带式输送机的结构原理、传动原理、设计计算法则、运行阻力的计算、各点张力的计算等内容，以及各种计算参数的设计计算和校核，尤其对输送带的选用、托辊的选用进行了详细的分析，使设计更加贴切接近实际问题。本文还分析了国内外带式输送机的现状及发展趋势，说明在现代高科技发展的情况下，带式输送机的发展潜力还是很大的。
本文研究了一般固定式带式输送机的设计理论，并根据所设计的要求再结合目前国内的目前的技术要求组装了一套倾角为0度的固定式带式输送机，说明了这套设计符合设计参数的要求

关键字：输送机发展结构原理计算和校核


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Abstract
Takingstyletotransportmachineisbroadapplytoindustryfieldcontinuationsuchascoal,portconstruction,electricpowerplanttransportsequipment,thatithastransportationisefficient,isinmotionanddobusinesscostlowgrademerit.Theapplicationwiththedevelopmentofnationaleconomy,takingstyletotransportmachineismoreandmorebroad.Inrecentyears,withthedevelopmentofindustrialtechnology,thecostdirectionsuchaslow,workingreliably,defendingtogotothelavatorytakingstyletotransportmachinebringingspeedalongalsounceasinglytograndfortuneamounts,longdistance,bigdipangle,height,investingincoststoppingbeinginmotionanddoingbusiness,develops,designsthatthetechnologyrequestisalsomoreandmorehightotheperson.Fortherequestadaptingtolandform's,useconveyerbelttotransportcertainaltitude'stakingstyletotransportmachinehavinginmanyaspectsapplying.Contentsuchasthemainbodyofabookbeingemphasizedhavingdiscussedstructureprinciple,driveprincipletakingstyletotransportmachine,beingdesigningthecalculationcalculatingalaw,runningresistance's,everytensioncalculation,calculatingandproofreadingtheparametricdesignsecretlyschemingagainstaswellasvarious,hascarriedoutdetailedanalysisontheconveyerbeltselectingandusing,selectingandusingsupportingarollerespecially,hasusedtheproblemdesigningespeciallyappropriateapproximationreality.Themainbodyofabookhasbeenanalysedtakingstyletotransportmachinecurrentsituationanddevelopingtrendathomeandabroad,thepotentialtakingstyletotransportisstillverybigunderexplanationconditiondevelopinginmodernhightechnology.
Thegeneralstationarytypethemainbodyofabookhasbeenstudiedtakesstyletotransportthemachinedesigntheory,inthelightofdesignedthattogetherrequeststillbetiedinwedlockisatpresentdomesticatpresentthetechnologyhasdemandedassemblingtocopyadipangleoncefor14degreeofstationarytypetakesstyletotransportmachine,thecoverhavingexplainedthishasdesignedthataccordingwiththerequestdesigningaparameter's.

Keywords:TransportmachineDevelopStructureprincipleSecretlyschemeagainstandschoolcore

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目录
前言.........................................................11绪论.......................................................3
1.1皮带运输机的概况......................................3
1.1.1皮带运输机的发展史...............................31.1.2皮带运输机基本结构...............................41.1.3矿用皮带运输机各机型介绍........................41.2皮带运输机的发展趋势.................................10
1.2.1国外皮带运输机技术的现状........................101.2.2国内皮带运输机技术的现状........................111.2.3国内外皮带运输机技术的差距......................121.2.4煤矿皮带运输机技术的发展趋势...................16
2皮带运输机的设计计算.......................................18
2.1已知原始数据及工作条件................................18
2.2输送带宽度的确定及核算............................192.2.1带速的确定......................................192.2.2带宽的确定......................................202.2.3输送带宽度的核算................................222.3圆周驱动力............................................22
2.3.1计算公式........................................222.3.2主要阻力计算....................................242.3.3特种主要阻力计算................................262.3.4特种附加阻力计算................................262.3.5倾斜阻力计算....................................282.4传动功率计算..........................................28
2.4.1传动滚筒轴功率（PA）计算.......................282.4.2电动机功率计算..................................292.5输送带张力计算........................................30
2.5.1阻力计算........................................302.5.2输送带不打滑条件校核............................332.5.3输送带下垂度校核................................342.5.4输送带强度校核计算..............................352.6拉紧力计算............................................352.7传动滚筒,改向滚筒合张力计算...........................36
2.7.1改向滚筒合张力计算..............................362.7.2传动滚筒合张力计算..............................37

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2.8传动滚筒最大扭矩计算.................................373皮带运输机的传动原理.......................................38
3.1胶带的摩擦传动原理....................................383.2传动装置的牵引力......................................404传动装置的选用与设计.......................................43
4.1电机的选用...........................................434.2减速器的选用.........................................44
4.2.1传动装置的总传动比..............................444.3液力偶合器...........................................474.4联轴器...............................................485皮带运输机部件的选用.......................................53
5.1输送带...............................................53
5.1.1输送带的分类：..................................535.1.2输送带的连接....................................555.2传动滚筒.............................................56
5.2.1传动滚筒的作用及类型............................565.2.2传动滚筒的选型及设计............................575.2.3传动滚筒结构....................................635.2.4传动滚筒的直径验算..............................655.3拉紧装置.............................................665.4制动装置.............................................685.5装载装置..............................................705.6清扫装置.............................................725.7机架..................................................735.8改向滚筒..............................................745.9驱动装置架............................................75总结.......................................................78致谢.......................................................79参考文献.....................................................80

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前言

四年的大学生活即将结束，我们这些面临毕业的大学生进行为期两个月的毕业设计，我感受颇深。在这既紧张又充实的两个月里，我认真地完成着毕业设计。这次设计是对大学四年所学的专业知识和基础知识的一个系统性的总结与运用，同时也是一次培养我们分析问题和解决问题的很好的机会。
通过毕业设计的训练，提高了以下能力：通过设计加强对皮带运输机的认识;通过此次的设计来检查自己大学四年所学过的知识，培养综合运用所学知识和技能的能力，独立分析和解决设计问题的能力；熟练运用基本技能，包括CAD绘图、工作软件应用、复杂计算，翻译、查阅文献等等的能力；撰写科技论文和技术报告的能力，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和实际问题的能力；收集加工各种信息的能力，查阅相关资料的能力，通过各种渠道获取知识的能力；创新意识和严肃认真的科学作风。
本次设计的课题是固定式皮带运输机的总体及传动设计。皮带运输机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。为了更好的完成本次设计，从4月初到现在，结合自己的毕业设计进行了针对性的毕业实习。根据所选课题，有重点的选择了实习工厂——焦作神华重型机械制造有限公司，在工厂里我们重点了解了皮带运输机的各个零部件的工艺制作过程及一些零部件的尺寸，还观看了皮带运输机的安装过程及要求。从而从各个角度对皮带运输机有了全面的了解，对此次毕业设计有很大帮助。
此次设计的主要内容有：问题的提出、总体方案的构思、可行性设计、结构设计及对未知问题的探索和解决方案的初步设计、装配图、零件

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图等一系列图纸的设计与绘制，最后包括毕业设计说明书及毕业论文的完成。
本论文共分5章，第1章主要介绍了皮带运输机的概况、分类及发展趋势等；第2章主要介绍了皮带运输机设计计算，内容涉及输送带的确定及核算、圆周驱动力、传动滚筒功率计算,电机功率计算,输送带张力计算、输送带不打滑校核,拉紧力计算、绳芯输送带强度校核计算,传动滚筒和改向滚筒合张力计算等；第3章主要介绍了皮带运输机的传动原理；第4章主要介绍了传动装置的选用和设计，包括电机选用、减速器选用,液压耦合器和联轴器的选用;第5章主要介绍了皮带运输机部件的选用,输送带的选型、传动滚筒的选型和设计,传动滚筒筒体的计算与校核,传动滚筒轴的设计计算,拉紧装置、制动装置、清扫装置、装载装置、机架等的选用。
这次毕业设计是在王建平老师的带领和指导下完成的。在毕业设计的期间，我遇到了很多疑惑，我不间断地向王老师请教，给王老师的带来了很多麻烦，影响了王老师的正常的工作，但王老师还是不厌其烦的解答我提出的问题，耐心的指导，让我将毕业设计进行下去。毕业设计的阶段和过程中王老师都给了明确的计划，使我一步步有序地展开毕业设计，设计进行中的每一阶段，王老师都认真检查，耐心细致的指出其中的错误和不当的地方，并指导修改和完善，让我及时地修正了错误，避免了走弯路，在此非常感谢王老师，以及帮助过我的同学。
由于本人水平有限、时间的仓促，论文难免有不足和错误之处，恳请各位专家、教授批评、指正，再次表示感谢。

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1绪论
1.1皮带运输机的概况
1.1.1皮带运输机的发展史
皮带运输机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备，可输送矿石、煤炭等散装物料和包装好的成件物品。由于它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、运输过程中对物料的损伤小、运营成本低等优点，被广泛应用于国民经济各部门。
皮带运输机对建设现代化矿井有重要作用。皮带运输机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备(如机车类相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，皮带运输机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。随着我国高产高效矿井的出现，原有的皮带运输机无论是主参数还是运行性能都已不能满足要求，必须向长距离、高带速、大运量、大功率的大型化方向发展，并要改善和提高运行性能，确保安全可靠。中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形；17世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。1868年，在英国出现了皮带运输机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢皮带运输机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。

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1.1.2皮带运输机基本结构
皮带运输机的组成如图1.1所示，基本组成部分:输送带、托辊、驱动装置(电动机、减速机、软起动装置、制动器、联轴器、逆止器、传动滚筒、拉紧装置、清扫装置、机架、安全保护装置以及电气控制系统等组成。

1-头部漏斗；2-机架；3-头部扫清器；4-传动滚筒5-安全保护装置；6-输送带；7-承载托辊；8-缓冲托辊；9-导料槽；10-改向滚筒；11-拉紧装置12-尾架；13-空段扫清器；14-回程托辊；15-中间架；16-电动机；17-液力偶合器；18-制动器；19-减速器；20-联轴器图1.1皮带运输机组成示意图
输送带绕经传动滚筒和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带。输送带的上、下两部分都支承在托辊上。拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力。工作时，传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到输送带上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载。一般物料是装载到上带(承载段的上面，在机头滚筒卸载，利用专门的卸载装置也可在中间卸载。
1.1.3矿用皮带运输机各机型介绍
（一）固定高强度皮带运输机

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这是目前煤矿井下用量最多的一种机型，主要用于水平或倾角小于
18゜的场合。由于受到输送带强度及零部件的限制，单机长度不宜过长，国内现在钢绳芯带最高为ST4000，整芯带为PVG3150S，高强度机械接头要靠进口，为了降低胶带强度，减小驱动装置尺寸，国内外通常采用中间直线摩擦驱动和中间卸载式驱动，并采用软起动技术。国内现有近10种软起动方式，较好地解决了大型输送机的起动问题。目前国内井下使用的输送机的最大主参数为：运量Q=1000～3000t/h，运距L=1000～5000m，带速V=2.5～4.5m/s，驱动总功率N=750～2000kW，倾角已达30゜，国外皮带运输机的主参数为：运距L=30.4km，运量Q=37500t/h，带速V=6～15m/s，带宽B=4m。
（二）可伸缩皮带运输机
该机型主要用于煤矿采煤工作面顺槽输送原煤，当输送能力和运距
较大时，可配中间驱动装置来满足要求。美国、德国、英国等国家的一些厂商公司都可为各种生产规模的高产高效工作面提供配套的顺槽用可伸缩皮带运输机，其主参数为：运量Q=2000t／h，运距L=5000m，带速v=3.5～4m/s，驱动总功率N=2400kW。1998年的“九五”行业重点攻关课题《高产高效工作面顺槽配套可伸缩皮带运输机》，可满足国内年产200万t级高产高效工作面配套，其主参数为：运量Q=1600～2000t/h，运距L=2500m，带速B=3.5～4m/s，装机总功率N=1200kW，带宽B=1.2m，输送倾角β≤1゜。在2001年完成了工业性试验，同年10月份通过了中国煤炭工业协会的技术鉴定。今年又有一条年产800万t的高产高效工作面用可伸缩皮带运输机研制成功，其主参数为：运量Q=2500t/h，运距L=3000m，带速V=3.5m/s,带宽B=l400m，输送倾角β≤3゜，功率N=3×375kW，整芯带PVGl800S，设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，也可悬

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吊在巷道的顶板上，机架轻巧，拆装十分方便。输送带一般采用整芯带，用机械接头联结，与山西晋城矿务局从ACE公司引进的一台可伸缩皮带运输机的主参数基本一致。
（三）大倾角上、下运皮带运输机
该机型是国家“七五”攻关项目，其关键技术“双排交错深槽V型托辊组”已申请专利。到目前为止，已投入使用50多台，其中倾角为25゜的有11台，26゜～28゜的有5台，30゜的有2台，基本上形成了定型产品，在国内处于领先水平。近年来，根据国内煤矿皮带运输机现状，许多煤矿纷纷要求推广使用大倾角上运皮带运输机。在大倾角上运皮带运输机研制成功的基础上，进行大倾角上运皮带运输机系列化设计，扩大使用范围，以满足不同带宽、功率、运量、运距的需要，改进和研制不同带宽的双排V形深槽托辊组，最大限度地提高导来摩擦系数，从而扩大了输送机输送倾角范围，使输送倾角提高到了30゜，下运输送机倾角也可达-25゜，并使大倾角上运皮带运输机系列既能实现软起动和均载，又能改善逆止性能。
在原有基础上，又对大倾角上运皮带运输机进行系列化设计，使输送机带宽由800mm增加到1200mm，功率从160kW增加到1500kW，运距达到1500m以上，带速从2m/s提高到3.15m/s，运量从300t/h提高到630t/h，原煤允许含水量从10％放宽到20％。
（四）水平转弯输送机
法国、前苏联、奥地利、德国、美国等国家都很重视水平转弯皮带运输机的理论研究和试验，并已在各行各业得到了广泛应用。1963年法国在地铁工程中首次设计安装了一台水平转弯皮带运输机，其主参数为：运距L=700m，带速V=1.7m/s，带宽B=800mm，转弯半径R=700m，提升高度H=3m，运量Q=300t/h。1980年法国为某矿铺设了一条水平转弯皮

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带运输机，其主参数为：机长L=11.12km，高差H=5.77m，最大坡度为30％，运量Q=560t/h，用以运送镍矿石。据统计，法国制造使用的水平转弯皮带运输机长度占全世界总长度的20％。
我国对水平转弯皮带运输机的研究较早，但发展并不快，主要原因是用户对该机型认识不够，当时国内也没有成熟的应用实例。到了20世纪90年代，国内试制成功了水平转弯的转角装置，输送机通过转角装置的转载来改变运行方向，该机型在煤矿井下已成功应用。我国的陶庄、协庄和良庄等煤矿，也都先后使用了多台水平转弯皮带运输机，并取得了良好的经济效益。
2001年，水平转弯皮带运输机被应用在地铁工程施工中，隧道长度2000m，多处转弯，最小水平弯曲半径为360m。其主参数为：机长L=2000m，运量B=180～200t/h，带速V=1.6m/s，带宽B=650mm，多处转弯，目前该机运行正常。
（五）下运皮带运输机
长距离、大运量、较大倾角的下运皮带运输机的使用，可较大幅度地减少开采区的巷道工程量，降低基建费用和缩短施工周期，发电运行时还可向电网输电，具有较大的经济效益，是一种极具发展前途的节能设备。但由于带速高，移动部分和转动部分的惯性很大，其下滑的惯性力矩也很大，生产中经常出现打滑、滚料、飞车等事故，因此制动是关键问题。目前国内外煤矿常用的制动方式有液力制动装置、液压制动装置和盘式制动装置等3种。带液力制动系统的下运机是国家“六五”重点科技攻关项目，主要是通过在输送机的驱动装置中安装液力制动系统，分2步实现制动，即先由该系统将输送机运行速度减慢(加速度保持在0.1～0.3m/s2的范围内，降至额定速度的1／3，然后由机械抱闸最终制动，当井下发生突然停电事故时，仍可实现二级制动。目前能够达到的主参数为：倾角β=-25

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゜,运量Q=1500t/h，带速V=3.15m/s，运距L=2000m。
阻尼式下运皮带运输机也具有较为广阔的应用前景，它在输送带底面施加阻尼力来抵消载荷下运时产生的下滑力，其驱动装置可以布置在输送机的下端，使电动机在驱动中始终保持电动状态，改善了输送带受力情况，同时可解决下运可伸缩皮带运输机不易伸缩的难题。在倾角不大于16゜的下运工况均可应用，其防下滑的阻尼力可随时任意调整，十分灵活方便。这种皮带运输机不仅具有胶带张力小，结构简单，可实现长距离运输等优点，而且具有软起动和功率平衡功能，安全保护设施完善，微机控制、传感器监测，能满足煤矿防爆要求。目前该机已有多台在井下使用，运行情况良好。
（六）管状皮带运输机
20世纪70年代末，日本管状皮带运输机进入实际应用阶段，并逐步形成了一套设计理论和系列产品，在32个国家获得专利，向12个国家和地区转让了此项技术，形成了国际性的管状皮带运输机学术团体，每年由BridgeStone公司主办一次管状皮带运输机技术研讨会。
据不完全统计，自20世纪70年代以来，日本国内共生产皮带运输机1000多台，最大运量Q=3000t/h，最大机长L=3414m，最大输送倾角α=35゜42’。90年代初，我国首台管状皮带运输机在淮南矿务局新庄孜矿地面使用，用于输送原煤，运量Q=600t/h，运输长度L=227.65m，总提升高度H=6.52m，带速V=175m/min，绕过了精煤仓，有一个圆心角为40.15゜、曲率半径R=115m的垂直弯曲段。该机的优点是：封闭输送物料；可弯曲和大倾角输送；可分别利用胶带的上、下分支同时输送物料；断面积小；整机移动方便，重量轻，环保；可以减少转载环节，便于实现控制等。其缺点为：对输送物料的块度有一定要求；不适于多点受、卸料；不适于给料不均匀的场合。这3点，正是井下皮带运输机的特点，因此，

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管状皮带运输机不适于井下输送。在经济性方面，如果采用进口胶带，就输送机本身而言：当机长L<200m时，为普通带的2.5倍；当机长L>200m时，为普通带的2倍。胶带国产化后，费用会有所下降。目前沈阳胶带股份有限公司可生产配套的胶带。如果将含走廊及转载点的整个运输系统进行比较，则费用基本相同。
（七）压皮带运输机
压皮带运输机也是为增大输送倾角而设计的，1979年美国大陆输送机设备公司开始研制压皮带运输机，并于1983年研制出压带式大倾角皮带运输机HAC，这台样机的输送倾角为30゜～60゜，最大输送能力为2900t/h，其压带是通过旋转的托辊组加载的。此后，大陆公司已生产40多台HAC。1991～1994年德国的MANTAKPRFODERTECHNIK公司研制了3台用于卸船机的压皮带运输机。前苏联和日本等国也研制了这种皮带运输机。国内生产的压皮带运输机倾角可达90゜，物料最大块度可达300mm。这种输送机由于本身结构的缺陷和经济上的原因，目前还没有在煤矿井下应用。
（八）垂直提升输送机
国外从20世纪60年代末开始发展垂直提升技术，德国TrellexFlexowell公司一直从事这种机型的研制，其产品已有5万余台，分布于90多个国家和地区，应用于各行各业。1996年5月，该公司成功地将料袋式垂直提升技术应用于美国纽约北部一个水库开发的隧道竖井开采中，该料袋式输送机的连续垂直提升高度为208m，带速2.42m/s。
我国由于垂直提升技术起步晚，该技术在煤矿井下应用尚属空白。根据我国大型煤矿的情况，若要满足主井提升需要，主参数必须满足运量Q≥1200t/h，高度H≥400m。垂直提升输送机目前存在输送带的阻燃性、安全性、冷粘技术、国产化、清扫以及整机凸弧段的抛料等问题。

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2001年在上海地铁施工设计了一条垂直提升输送机，其主参数为：额定连续输送量Q=180～200t/h，输送水平距离L=8.96m，垂直提升高度H≥25m，带速V=1.25m/s，带宽B=1000mm，驱动功率N=45kW，目前该机正在使用中。
1.2皮带运输机的发展趋势
1.2.1国外皮带运输机技术的现状
国外皮带运输机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是皮带运输机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状皮带运输机、空间转弯皮带运输机等各种机型；另一方面是皮带运输机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型皮带运输机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了皮带运输机动态分析与监控技术，提高了皮带运输机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的皮带运输机已达到表1所示的主要技术指标，其关键技术与装备有以下几个特点
（１）设备大型化其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300~500万t以上高产高效集约化生产的需要。
（２）应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。
（３）采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。
（４）新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高

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效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/（2～3）×400（600）工作面顺槽皮带运输机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3000t/h以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。
表1-1国外皮带运输机的主要技术指标
主参数运距/m带速/m.s-1输送量/t.h-1驱动总功率/kW
顺槽可伸缩皮带运输机
2000～30003.5～42500～30001200～2000
大巷与斜井固定式强力皮带运输机
﹥30004～5，最高达83000～4000
1500～3000，最大达10100
1.2.2国内皮带运输机技术的现状
我国生产制造的皮带运输机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，皮带运输机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离皮带运输机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离皮带运输机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩皮带运输机等均填补了国内空白，并对皮带运输机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。目前，我国煤矿井下用皮带运输机的主要技术特征指标如表2所示。
表1-2国内皮带运输机的主要技术指标
主参数
顺槽可伸缩皮带运输机
大巷与斜井固定式强力皮带运输机

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运距/m带速/m.s-1输送量/t.h-1驱动总功率/kW
2000～30003.5～42500～30001200～2000
﹥30004～5，最高达83000～4000
1500～3000，最大达10100
1.2.3国内外皮带运输机技术的差距
（一）大型皮带运输机的关键核心技术上的差距
⑴皮带运输机动态分析与监测技术
长距离、大功率皮带运输机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型皮带运输机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究皮带运输机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取n=10左右），与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体，长距离皮带运输机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了皮带运输机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型皮带运输机的设计达到了最高水平（输送带安全系数n=5～6），并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。
⑵可靠的可控软起动技术与功率均衡技术
长距离大运量皮带运输机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击，软起动时应有分时慢速起动；还要控制输送机起动加速度0.3～0.1m/s2，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会

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出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制，并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离皮带运输机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率皮带运输机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率>500kW时，可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98%以上。但价格昂贵，急需国产化。
（二）技术性能上差距
我国皮带运输机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩皮带运输机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。
⑴装机功率
我国工作面顺槽可伸缩皮带运输机最大装机功率为4×250kW，国外产品可达4×970kW，国产皮带运输机的装机功率约为国外产品的30%～40%，固定皮带运输机的装机功率相差更大。
⑵运输能力
我国皮带运输机最大运量为3000t/h，国外已达5500t/h。⑶最大输送带宽度
我国皮带运输机为1400mm，国外最大为1830mm。⑷带速
由于受托辊转速的限制，我国皮带运输机带速为4m/s，国外为5m/s

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以上。
⑸工作面顺槽运输长度我国为3000m，国外为7300m。⑹自移机尾
随着高产高效工作面的不断出现，要求顺槽可伸缩皮带运输机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口，主要有2种：（a）随转载机一起移动的由英国LONGWALL公司生产的自移机尾装置。（b）德国DBT公司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸，后者则有2个推进油缸。LONGWALL公司生产的自称机尾用于在国内带宽1.2m的输送机上，缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小，纠偏能力弱，刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者，水平、垂直2个方向均有调偏油缸，纠偏能力强。因此，前者还需完善，后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。
⑺高效储带与张紧装置
我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。
⑻输送机品种
机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用；另外，我国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（>+25°）直至垂直提升等，应开发特殊型专用机种皮带运输机。

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（三）可靠性、寿命上的差距⑴输送带抗拉强度
我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500N/mm，国外为3150N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000N/mm，国外为7000N/mm。
⑵输送带接头强度
我国输送带接头强度为母带的50%～65%，国外达母带的70%～75%。⑶托辊寿命
我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于皮带运输机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命5～9万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%～40%。
⑷输送机减速器寿命我国输送机减速器寿命2万h，国外减速器寿命7万h。
⑸皮带运输机上下运行时可靠性差
（四）控制系统上差距
⑴驱动方式
我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如BOSS系统、CST可控传动系统等，控制精度较高。
⑵监控装置
国外输送机已采用高档可编程序控制器PLC，开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启（制）

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支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。
⑶输送机保护装置
国外皮带运输机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。
1.2.4煤矿皮带运输机技术的发展趋势
（一）设备大型化、提高运输能力
为了适应高产高效集约化生产的需要，皮带运输机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10a内输送量要提高3000～4000t/h，还速提高至4～6m/s，输送长度对于可伸缩皮带运输机要达到3000m。对于钢绳芯强力皮带运输机需加长至5000m以上，单机驱动功率要求达到1000～1500kW，输送带抗拉强度达到6000N/mm（钢绳芯）和2500N/mm（钢绳芯）。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩皮带运输机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩皮带运输机，以提高我国皮带运输机技术的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含7个方面的关键技术：⑴皮带运输机动态分析与监控技术；⑵软起动与功率平衡技术；⑶中间驱动

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技术；⑷自动张紧技术；⑸新型高寿命高速托辊技术；⑹快速自移机尾技术；⑺高效储带技术。
（二）提高元部件性能和可靠性
设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使皮带运输机的性能得到进一步的提高。
（三）扩大功能，一机多用化
拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型皮带运输机，如弯曲皮带运输机、大倾角或垂直提升输送机等。


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2皮带运输机的设计计算
2.1已知原始数据及工作条件
皮带运输机的设计计算，应具有下列原始数据及工作条件资料：（1）皮带运输机的使用地点及工作环境；（2）所运物料的名称和输送能力；（3）所运物料的性质；（4）装载和卸载情况；（5）给料点数目和位置；
（6）输送机布置形式和尺寸，即输送机系统综合布置形式、地形条件和供电情况、输送距离、上运或下运、提升高度、最大倾角等；（7）装置布置形式，是否需要设置制动器；原始参数和工作条件：（1）输送物料：原煤
（2）皮带运输机：运距：200m；倾斜角：β=0°；最大运量:480t/h（3）物料特性：粒度：0～200mm；密度：1.0t/m3；在输送带上堆积角：ρ=20°
（4）工作环境：井下；环境温度：<40℃初步确定输送机布置形式，如图3-1所示：


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图3-1传动系统图
2.2输送带宽度的确定及核算
2.2.1带速的确定
带速选择原则：
(1输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。
(2较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带速应愈低。
(3物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的，宜选用较低带速。
(4一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s~1m/s；或根据物料特性和工艺要求决定。
(5人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。(6采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。
(7采用卸料车时，带速一般不宜超过2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带速为3.15m/s。
(8有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。(9输送成品物件时，带速一般小于1.25m/s。
带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关.当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速.带速的确定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过3.15m/s.
表3-1倾斜系数k选用表
倾角
≤2
(°
4
6
8
10
12
14
16
18
20

19


k
1.000.990.980.970.950.930.910.890.850.81
输送机的工作倾角为0°；
查DTⅡ皮带运输机选用手册（表2-1）(此后凡未注明均为该书得k=1按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20°；原煤的堆积密度为1000kg/m；考虑井下的工作条件取带速为2.0m/s；
3
2.2.2带宽的确定
按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20°；原煤的堆积密度按1000kg/m3；输送机的工作倾角β=0°；
皮带运输机的最大运输能力计算公式为
Q=3.6Sv
k（3.2-1）
式中：Q——输送量（t/h；v——带速（m/s；
——物料堆积密度（kg/m）；
S——在运行的输送带上物料的最大堆积面积（m）；k——输送机的倾斜系数；
将各参数值代入上式,可得到为保证给定的运输能力,带上必须具有的截面积
S=Q/(3.6v
2
3
k=480/(3.6×2.0×1000×1=0.0667m2

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图3-2槽形托辊的带上物料堆积截面
表3-2槽形托辊物料断面面积S
带宽B=500mm
槽角λ
动堆积角ρ20°
动堆积角ρ30°
带宽B=650mm动堆积角ρ20°
30°35°40°45°
0.02220.02360.02470.0256
0.02660.02780.02870.0293
0.04060.04330.04530.0469
动堆积角ρ30°0.04840.05070.05230.0534
带宽B=800mm动堆积角ρ20°0.06380.06780.07100.0736
动堆积角ρ30°0.07630.07980.08220.0840
带宽B=1000mm动堆积角ρ20°0.10400.11100.11600.1200
动堆积角ρ30°0.12400.12900.13400.1360
查表3-2,输送机的承载托辊槽角35°，物料的堆积角为20°时，带宽为800mm的输送带上允许物料堆积的横断面积为0.0678m，此值大于计算所需要的堆积横断面积,据此选用宽度为800mm的输送带能满足要求。
经如上计算,确定选用带宽B=800mm,680S型煤矿用阻燃输送带。680S型煤矿用阻燃输送带的技术规格：纵向拉伸强度680N/mm；带厚8mm;
每米输送带质量9.28Kg/m.

21
2


2.2.3输送带宽度的核算
输送大块散状物料的输送机，需要按（3.2-2）式核算，再查表
B2200（3.2-2）
式中——最大粒度，mm。
表3-3不同带宽推荐的输送物料的最大粒度mm
带宽最大块度
150
200
300
350
350
350
650
800
1000
1200
1400
1600
计算：B=800>2×200＋200=600
故输送带宽满足输送要求。
2.3圆周驱动力
2.3.1计算公式
（1）所有长度（包括L〈80m〉）
传动滚筒上所需圆周驱动力FU为输送机所有阻力之和，可用式（3.3-1）计算：
FUFHFNFS1FS2FSt（3.3-1）
式中FH——主要阻力，N；
FN——附加阻力，N；FS1——特种主要阻力，N；FS2——特种附加阻力，N；
FSt——倾斜阻力，N。

22


五种阻力中，FH、FN是所有输送机都有的，其他三类阻力，根据输送机侧型及附件装设情况定，由设计者选择。
（2）L80m
对机长大于80m的皮带运输机，附加阻力FN明显的小于主要阻力，可用简便的方式进行计算，不会出现严重错误。为此引入系数C作简化计算，则公式变为下面的形式：
FUCFHFS1FS2FSt（3.3-2）
式中C——与输送机长度有关的系数，在机长大于80m时，可按式（3.3-3）计算，或从表查取
C
LL0
（3.3-3）L
式中L0——附加长度，一般在70m到100m之间；
C——系数，不小于1.02。
〈DTⅡ（A）型皮带运输机设计手册〉〉表2-5即本说明书表3-4C查〈
表3-4系数C
L
80
100
150
200
300
400
500
600
C1.921.781.581.451.311.251.201.17
L70080090010001500200025005000
C1.141.121.101.091.061.051.041.03

23



2.3.2主要阻力计算
输送机的主要阻力FH是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托辊旋转所产生阻力的总和。可用式（3.4-4）计算：
FHfLg[qROqRU(2qBqGcos]（3.3-4）
式中f——模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定，一般可按
表查取。
，m；L——输送机长度（头尾滚筒中心距）
g——重力加速度；β——皮带运输机倾斜角；
初步选定托辊为DTⅡ6205/C4，查《DTⅡ(A型带式输送机设计手册》表2-7，上托辊间距a0＝1.2m，下托辊间距au＝３m，上托辊槽角35°，下托辊槽角０°。
kg/m，用式（3.3-5）qRO——承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，计算
qRO
G1
（3.3-5）a0
其中G1——承载分支每组托辊旋转部分重量，kg；
a0——承载分支托辊间距，m；
托辊已经选好，知G124.3kg

24


计算：qRO
G124.3==20.25kg/ma01.2
kg/m，用式（3.3-6）qRU——回程分支托辊组每米长度旋转部分质量，计算：
qRU
G2
（3.3-6）aU
其中G2——回程分支每组托辊旋转部分质量
aU——回程分支托辊间距，m；
G216kg计算：qRU
G216
==5.33kg/maU3
qG——每米长度输送物料质量
Q

3.6480
66.67kg/m=
3.62.0
qG
Im

qB——每米长度输送带质量，kg/m，qB=9.28Kg/mFHfLg[qROqRU(2qBqGcos]
=0.04×200×9.8×[20.25+5.33+（2×9.28+66.67）×cos0°]
=8688N
模拟摩擦系数f值应根据表3-5选取。取f=0.04。
表3-5阻力系数
f


25


输送机工况
f

工作条件和设备质量良好，带速低，物料内摩擦较小工作条件和设备质量一般，带速较高，物料内摩擦较大
工作条件恶劣、多尘低温、湿度大，设备质量较差，托辊成槽角大于等于35°
0.02～0.0230.025～0.0300.035～0.045
2.3.3特种主要阻力计算
主要特种阻力FS1包括托辊前倾的摩擦阻力F和被输送物料与导料槽拦板间的摩擦阻力Fgl两部分，按式（3.3-7）计算：
FSlF+Fgl（3.3-7）
F按式（3.3-8）或式（3.3-9）计算：
（1）三个等长辊子的前倾上托辊时
FC0L(qBqGgcossin（3.3-8）
（2）二辊式前倾下托辊时
F0LqBgcoscossin（3.3-9）
ε——托辊轴线相对于垂直输送带纵向轴线的前倾角；λ——V型托辊的轴线与水平线的夹角。由于不设裙板，故Fgl=0。
又因ε=0，故本输送机没有特种主要阻力FS1，即
=0
2.3.4特种附加阻力计算
附加特种阻力FS2包括输送带清扫器摩擦阻力Fr和卸料器摩擦阻力
Fa等部分，按下式计算：

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FS2n3FrFa（3.3-10）
FrAP3（3.3-11）
FaBk2（3.3-12）
式中n3——清扫器个数，包括头部清扫器和空段清扫器；
A——一个清扫器和输送带接触面积，m2，见表
P——清扫器和输送带间的压力，N/m2，一般取为3104~10104
N/m2；
3——清扫器和输送带间的摩擦系数，一般取为0.5~0.7；
k2——刮板系数，一般取为1500N/m。
表3-6导料槽栏板内宽、刮板与输送带接触面积
带宽B/mm
导料栏板内宽
刮板与输送带接触面积A/m
2

b1/m
0.3150.4000.4950.6100.7300.850
头部清扫器0.0050.0070.0080.010.0120.014
空段清扫器0.0080.010.0120.0150.0180.021
500650800100012001400
查表3-6得A=0.008m2，取p=10104N/m2，取3=0.6，将数据带入式（3.3-11）

27


则Fr=0.008×10104×0.6=480N
拟设计的总图中有一个清扫器和一个空段清扫器（一个空段清扫器相当于1.5个清扫器）
Fa=0.8×1500=1200N
由式（3.3-10）则FS2=2.5×480+1200=2400N
2.3.5倾斜阻力计算
倾斜阻力按下式计算：FSt
FStqGgH式中：
H——输送机提升或下降物料的高度，m。因为是本输送机水平运输，所以H=0
FStqGgH=0
由式（3.4-2）FUCFHFS1FS2FSt
FU=1.45×8688+0+2400+0
=14997.6N
2.4传动功率计算
2.4.1传动滚筒轴功率（PA）计算
传动滚筒轴功率（PA）按式（2.4-1）计算：
PU
A
F1000
28
3.3-13）
2.4-1）
（（

2.4.2电动机功率计算
电动机功率PM，按式（2.4-2）计算：
PM
PA

'"
（2.4-2）
式中——传动效率，一般在0.85~0.95之间选取；
1——联轴器效率；
每个机械式联轴器效率：1=0.98液力耦合器器：1=0.96；
2——减速器传动效率，按每级齿轮传动效率.为0.98计算；
二级减速机：2=0.98×0.98=0.96三级减速器:2=0.98×0.98×0.98=0.94
'——电压降系数，一般取0.90~0.95。
"——多电机功率不平衡系数，一般取"0.900.95，单驱动时，
"1。
根据计算出的PM值，查电动机型谱，按就大不就小原则选定电动机功率。
由式（2.5-1）PA由式（2.5-2）
PM
29.99
34.67KW
0.920.94114997.62
kw
1000
选电动机型号为Y224M-4，N=45KW，数量1台。

29


2.5输送带张力计算
输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证输送机正常运行，输送带张力必须满足以下两个条件：
（１）在任何负载情况下，作用在输送带上的张力应使得全部传动滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上，而输送带与滚筒间应保证不打滑；
（２）作用在输送带上的张力应足够大，使输送带在两组托辊间的垂度小于一定值。2.5.1阻力计算
为了确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，拉紧装置拉紧力和凸凹弧起始点张力等特性点张力，需逐点张力计算法，进行各特性点张力计算。

图3-3张力分布点图
运行阻力的计算
有分离点起，依次将特殊点设为1、2、3、„，一直到相遇点14点，如图3-3所示。
计算运行阻力时，首先要确定输送带的种类和型号。在前面我们已经选好了输送带，680S型煤矿用阻燃输送带，纵向拉伸强度680N/mm；带厚8mm;输送带质量9.28Kg/m.
（1承载分支直线段运行阻力

30


由式（3.4-1）：
WzhqGqBqROLnz(qGqBHg（3.4-1）
计算得到。
式中：Ln——直线段水平投影；
z——槽型托辊阻力系数；
H——直线段提升高度；
其它与前边意义相同。
W1112=[（66.67+9.28+20.25）×110×0.04+（9.28+66.67）
×1.96]×9.8=5607N
W1314=（66.67+9.28+20.25）×90×0.04×9.8=3394N
（2回空分支直线段运行阻力由式（3.4-2）
WkqBqRULnkqBHg（3.4-2）k——平形托辊阻力系数；其它与前边意义相同。
W349.285.33400.0359.8200.45NW9109.285.331600.0359.8801.8N
（3按摩擦传动条件计算输送带各点张力
S2S1FrS1480S3K1S21.02S1489.6

31


S4S3W341.02S1690.05
S5K2S41.03S41.0506S1710.7515S6S51.0506S1710.7515
S7K3S61.04S61.092624S1739.18156S8S71.092624S1739.18156S9K4S81.03S81.125S1761.357
S10S9W9101.5Fr1.1254S1761.357801.87201.1254S12283.157
S11K5S101.04S101.17S12374.5

S12S11W11121.17S12374.556071.17S17981.5

S131.1S12qGH11.287S18779.6566.671.961.287S18910.3232
S14S13W13141.287S112304.3232需要传动滚筒表面输出的牵引力F01为

F01S14S10.287S112304.3232传动滚筒所能传递的额定牵引力F0为
S1(e1F0
n
令F0F01得

32


S114438N其中n=1.15,μ=0.2.由张力逐点计算法可得
S114438N；S214918N；S315216.36N；S415417.26N；S515879N；S615879N；S716514.5N；S816514.5N；S917009.9N；S1018531.7N；S1119266.96N；S1224873.96N；S1327492N；S1430886N；且有SmaxS1430886N。
2.5.2输送带不打滑条件校核
圆周驱动力FU通过摩擦传递到输送带上（见图2-3）

图2-3作用于输送带的张力
如图4所示，输送带在传动滚简松边的最小张力应满足式(28的要求。
SLminCFmax
传动滚筒传递的最大圆周力FmaxKaF。动载荷系数Ka1.21.7；对惯性小、起制动平稳的输送机可取较小值;否则，就应取较大值。取
Ka1.2
取KA=1.2，由式FUmax=1.2×14997.6=17997N——传动滚筒与输送

33


带间的摩擦系数，见表2-7
工作条件
光面滚筒
清洁干燥环境潮湿潮湿粘污
0.25～0.030.10～0.150.05


胶面滚筒0.400.25～0.350.20
对常用C=
1
=0.37e1
该设计取=0.05；=1.3。
SLminCFmax=0.3717997=6658.89N
输送带在传动滚简松边的最小张力S114438N>SLmin=6658.89N故输送带张力符合不打滑条件
2.5.3输送带下垂度校核
为了限制输送带在两组托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的最小张力Fmin，需按式（2.5-1）和（2.5-2）进行验算。
F承min
a0(qBqGg
（2.5-1）
h8aadm
auqBg
（2.5-2）h8aadm
F回min

34


式中h
a——允许最大垂度，一般0.01；
adma0——承载上托辊间距（最小张力处）；au——回程下托辊间距（最小张力处）
。取h
a=0.01由式（2.5-2）得：adm
F1.2（9.2866.679.8
承min
80.02
5582N
F39.289.8
回min
80.02
1705NS1119266.96N>F承min=5582N,S114438N>F回min=1075N故各点张力均满足输送带的垂度条件。
2.5.4输送带强度校核计算
矿用阻燃输送带允许的最大张力[S]按式（3.5-1）计算；[S]
SdB
m
式中m——输送带的安全系数；Sd——输送带的纵向拉伸强度。
m选为10,由式（3.5-1）[S]
680800
10
54400N因[S]>Smax30886N
故可选输送带680S,即满足要求。
2.6拉紧力计算
拉紧装置拉紧力P0按式（3.6-1）计算

35
3.5-1）
（

P0SiSi1（3.6-1）
式中Si——拉紧滚筒趋入点张力（N）；。Si1——拉紧滚筒背离点张力（N）由式（3.6-1）
F0S6S7=15879+16514.5=32.3935KN
查〈〈煤矿机械设计手册〉〉初步选定钢绳绞筒式拉紧装置。
2.7传动滚筒,改向滚筒合张力计算
2.7.1改向滚筒合张力计算
头部改向滚筒的合张力:
F改1=S12S13=24873.96+27492=52365.96


36


尾部改向滚筒的合张力:
F改2=S8S9=16514.5+17009.9=33524.4N
2.7.2传动滚筒合张力计算
根据各特性点的张力计算传动滚筒的合张力:
动滚筒合张力:
F1F2S14S1=30886+14438=45324N
2.8传动滚筒最大扭矩计算
单驱动时,传动滚筒的最大扭矩Mmax按式（2.7.1）计算：
Mmax
FUD
（2.7.1）2000
式中D——传动滚筒的直径（mm）。
（2.7.2）
初选传动滚筒直径为800mm,则传动滚筒的最大扭矩为:
FU=14997N
Mmax
14997.60.8
KN/m
2


37


3皮带运输机的传动原理
3.1胶带的摩擦传动原理
皮带运输机所需要的牵引力是通过传动滚筒与胶带之间的摩擦力来传递的。图2-1为皮带运输机传动原理简图。当电动机经减速器带动传动滚筒转动时，传动滚筒靠摩擦力带动胶带沿图中所示箭头方向运动，使得胶带与传动滚筒相遇点的张力Fy大于分离点的张力F1。Fy与F1之差值为传动滚筒所传递的牵引力。
图2-1皮带运输机传动原理简图
取AB这段长度的胶带为隔离体，图2-1(c所示。传动滚筒顺时针转动时，用在单元体上的力有：A点的张力F；B点的张力F+dF，与F成d；传动滚筒对胶带的法向反力dN及摩擦力dN，为滚筒与胶带之间的摩擦

38


因数.当忽略胶带自重、离心力和弯曲力矩时，该单元体受力平衡方程为：
dNFsind/2(FdFsind/2Fcosd/2dN(FdFcosd/2
由于d很小sind/2d/2，cosd/21。因此，上述方程组可简化为：
dNFd(FdFd/2
dFdN
略去二次微量dFd项，解上述方程组，得：
F/dFd（2-1）式（2-1）为一阶常微分方程。解之可得出张力随围抱角变化而变化的函数Ff(。在极限平衡状态下，当围抱角由0增加到时，张力由F1增加到Fymax。利用这两个边界条件，对微分方程式（2-1）两边定积分
F1
Fymax
F/dFd
0

（2-2）
相遇点张力Fy随负载的增加而加大，当负载增加过多时，就会出现相遇点张力F，与分离点张力F1之差大于传动滚筒与胶带间的极限摩擦力，胶带将在滚筒上打滑而不能工作。若使胶带不在滚筒上打滑，必须满足如下条件：
F1FyFymax（2-3）图2-2是按式（2-2）、式（2-3）绘制的胶带张力变化规律曲线，从图中可以看出，胶带张力在BC弧内按欧拉公式（2-2）所反映的规律变化，

39


在C点胶带的张力达到F1，在CA弧内胶带的张力保持变。

图2－2传动滚筒上胶带张力变化曲线
胶带是弹性体，在张力作用下要产生弹性伸长，而且受力越大变形越大。而且胶带张力由相遇点到分离点是逐渐变小的，也就是说在相遇点被拉长的拉带，在向分离点运动时，就会随着张力的减小而逐渐收缩。在这个过程中，胶带与滚筒之间便产生相对滑动，称其为弹性滑动（或弹性蠕动）。显然弹性滑动只发生在传动滚筒上有张力差的一段胶带内。这个张力差就是滚筒传递给胶带的牵引力。也就是说在传递牵引力的围包弧内必然有弹性滑动现象。这段由弹性滑动产生的弧叫滑动弧，滑动弧所对应的中心角叫静止角。滑动弧随着相遇点张力的增大而增加。
3.2传动装置的牵引力
由式（2-2）可知，皮带运输机单滚筒传动装置可能传递的最大牵引力为：

40


FumaxFymaxF1F1(e1

(2-4
从式（2-4）中可以看出，提高传动装置牵引力有如下方法：(1增大F1。增加拉紧力可使分离眯张力F1增大。但在增大F1的同时，必须相应地增大胶带断面，这样使胶带费用及传动装置的结构尺寸随之加大，故不经济。
（2）增大围抱角。对于井下皮带运输机，因工作条件较差，的需要的牵引力较大，可采用双滚筒传动增大围抱角。
（3）增大摩擦因数。通常是在传动滚筒上覆盖摩擦因数较大的橡胶、牛皮等衬垫材料，以增大摩擦因数。
式（2-4）表示的是传动滚筒能传递的最大摩擦牵引力。在实际使用中，考虑到摩擦因数和运行阻力的变化，以及启动加速时的动负荷影响，应使摩擦牵引力有一定的裕量作为备用的。因此，设计采用的摩擦牵引力
Fu应为：

1FumaxeFuF1
nn（2-5）
式中：n——摩擦力备用系数（又称启动系数），可取n1.3~1.7。摩擦因数对所能传递的牵引力有很大影响，影响摩擦因数的因素很多，主要是输送带与滚筒接触面积的材料、表面状态以及工作条件。对于功率大的皮带运输机，还要考虑比压、输送带覆盖胶和滚筒包覆层的硬度、滑动速度、接触面温度。在一般情况下，摩擦因数可按表2-1选取。
表2－1输送带与滚筒间的摩擦因数
滚筒
输送带
橡胶输送带
塑料输送带

41


无衬光面滚筒干燥潮湿有泥水
0.250.200.100.400.35－0.40～0.500.30～0.35
0.25
0.170.15－0.300.25－－－－
胶面滚筒
干燥潮湿有泥水

人字沟槽胶面滚筒
干燥潮湿有泥水



42



4传动装置的选用与设计

皮带运输机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在皮带运输机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大6～7倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过3～5s。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。
减速器有二级、三级及多级齿轮减速器，第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二、三级为斜齿圆柱齿轮降速传动，联接电机和减速器的连轴器有两种，一是弹性联轴器，一种是液力联轴器。为此，减速器的锥齿轮也有两种；用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力偶合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮联接。
传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机头任一侧。
4.1电机的选用
电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计皮带机所采用的电动机的总功率为34kw，所以需选用功率为37kw的电机，

43


拟采用Y225M－4型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。
查《运输机械设计选用手册》，它的主要性能参数如下表：
表4-1Y225S－4型电动机主要性能参数

电动机型号

额定功率kw
转速r/min
满载电流A
效率％
功率因数cos

Y225M-4451480
起动转矩/额定转矩
7092.30.88重量kg
起动电流/额定电流最大转矩/额定转矩
7.01.92.2427kg
4.2减速器的选用
4.2.1传动装置的总传动比
已知输送带宽为800mm，查《运输机械选用设计手册》表2－77选取传动滚筒的直径D为500mm，则工作转速为：
nw
60v602.0
47.77r/minD0.8
已知电机转速为nm＝1470r/min，则电机与滚筒之间的总传动比为：
nm1480i30.98nw47.77
4.2.2减速器的选用
本次设计选用ZSY250-31.5型.矿用减速器,传动比为31.5，可传递95KW功率。其简图和部分参数如下：

44




ZSY250-31.5型减速器示意图

45



故选用一台Y225M-4型电机,DCY250-31.5型矿用减速器,查<<运输机械设计选用手册>>表2-119,驱动装置选取耦合器YOXⅡ400,制动器YW-315,耦合器护罩YFZ-45.逆止器DTIIN1-12,驱动装置号Q44JZ1119，驱动装置架JZ44IZ1095其他具体尺寸按表选取.
驱动装置的配置形式如下：


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机械毕业设计1178皮带运输机总体及传动设计

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