带式输送机方案设计书

摘要

带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中,连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。

连续运输机可分为:

(1)具有挠性牵引物件的输送机,如带式输送机,板式输送机,刮板输送机,斗式输送机、自动扶梯及架空索道等;

(2)不具有挠性牵引物件的输送机,如螺旋输送机、振动输送机等;

(3)管道输送机(流体输送),如气力输送装置和液力输送管道.其中带输送机是连续运输机中是使用最广泛的, 带式输送机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材，粮食等各个部门。

1

目录

1.1带式输送机的发展状况 .......................... 3 2.2 带式输送机的工作原理 ......................... 3 3.1带式输送机的设计计算 .......................... 5 3.1.1 已知原始数据及工作条件 ................... 5 3.1.2 计算步骤 ................................. 6 3.1.3承载段运行阻力 ........................... 7 3.1.4 空回段运行阻力 ........................... 8 3.1.5输送点上各点张力的计算 ................... 9 3.1.6用摩擦条件来验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系 .......................................... 10 3.1.7传动滚筒直径的确定和滚筒强度的验算 ...... 12 4.1逆止力与电机轴的制动力矩的计算 ............... 14 5.1设计心得 ..................................... 15 6.1参考文献 ..................................... 15

2

1.1带式输送机的发展状况

目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分.主要有:钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。

这些输送机的特点是输送能力大(可达30000t/h),适用范围广(可运送矿石,煤炭,岩石和各种粉状物料,特定条件下也可以运人),安全可靠,自动化程度高,设备维护检修容易,爬坡能力大(可达16°),经营费用低,由于缩短运输距离可节省基建投资。

目前,带式输送机的发展趋势是:大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯,合理使用胶带张力,降低物料输送能耗,清理胶带的最佳方法等.我国已于1978年完成了钢绳芯带式输送机的定型设计.钢绳芯带式输送机的适用范围：

(1)适用于环境温度一般为40°~40°C;在寒冷地区驱动站应有采暖

设施;

(2)可做水平运输,倾斜向上不超过18 (16°)和向下(100~120)运输不超过15,也可以转弯运输;运输距离长,单机输送可达15km；

(3)可露天铺设,运输线可设防护罩或设通廊；

(4)输送带伸长率为普通带的1/5左右;其使用寿命比普通胶带长;其成槽性好;运输距离大。

2.2 带式输送机的工作原理

带式输送机又称胶带运输机,其主要部件是输送带,亦称为胶带,输送带兼作牵引机构和承载机构.带式输送机组成及工作原理如图1-1所示 ,它主要包括一下几个部分:输送带(通常称为胶带) 、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等.

3

图1-1 带式输送机简图

1——张紧装置 2——装料装置 3——犁形卸料器 4——槽形托辊 5——输送带 6——机架 7——传动滚筒 8——卸料器 9——清扫装置 10——平行托辊 11——空段清扫器 12——减速器

输送带5绕经传动滚筒7和机尾换向滚筒1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(在此,即是传动滚筒)卸载,利用专门的卸载装置也可在中间卸载。

普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑,以增加物流断面积,下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊.带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输.对于普通型带式输送机倾斜向上运输,其倾斜角不超过18°,向下运输不超过15°。

输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件.当输送磨损性强的物料时,如铁矿石等,输送带的耐久性要显著降低。

提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑：

（1）增大拉紧力。增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力S1增加，此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大S1必须相应地增大输送带断面，这样导致传动装置的结构尺寸加大，是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于

4

运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，可以利用拉紧装置适当地增大初张力，从而增大S1，以提高牵引力。

（2）增加围包角0对需要牵引力较大的场合，可采用双滚筒传动，以增大围包角。

（3）增大摩擦系数0其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬垫，以增大摩擦系数。

通过对上述传动原理的阐述可以看出，增大围包角是增大牵引力的有效方法。故在传动中拟采用这种方法。

3.1带式输送机的设计计算

3.1.1 已知原始数据及工作条件

（1）采区上山运煤,带式输送机布置形式及尺寸如图2-1所示

图2-1 带式输送机布置形式及尺寸示意图

（2）输送物料：煤；块度Qmax350mm ; （3）输送量：Q1500t/h；物流密度=1t/m3 （4）输送机长： L=100 m； （5）倾角： β=16

5

3.1.2 计算步骤

2.2.1 带速和槽角的确定:

按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20°。 带式输送机的最大运输能力计算公式为 Q3.6AvCst 式中：Q——输送量（t/h)； v——带速（m/s)； ——物流密度； 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.

考虑山上的工作条件取带速为2 m/s; 故所选的槽形物料断面面积 AQ1500=0.234m2, 选槽角=35,动积角=300。

3600VCST3600210.试中 r------物流密度，t/m3;

6

Cst------倾斜系数，对普通带可在下表中查得;

q-------物流每米质量，kg/m; v ------速度，m/s;

表2-1 倾斜系数 Cst表

倾角/（°） 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Cst1 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0. 0.85 0.81

图2-2 槽形托辊的带上物料堆积截面

查<<矿山运输机械>>表4-16

各种带宽适用的最大块度(mm)

带 宽 500 650 800 1000 1200 1400 1600 最大块度 100 150 200 300 350 350 350

3.1.3承载段运行阻力

（1）由式

Fz(qqqtz)LZcos(qq)Lsing

物流每米质量 qQ3.6215003.62208.3kg/m 故可算得

7

qtz47Gtz31.3kg/m = 1.5ltz表2-2 常用的托辊阻力系数

工 作 条 件 室内清洁,干燥,无磨损性尘土 室内潮湿,温度正常,有少量磨损性尘土 室外工作,有大量磨损性尘土,污染摩檫表面

平行托辊Wk 0.018 0.025 0.035 槽型托辊wz 0.02 0.03 0.04 查表2-2得,wz=0.04代入Fz表达试求得

（208.3+23.1+31.3）Fz=[1000.04cos16 +(208.3+23.1) 100sin16]

9.81=75.327kN

3.1.4 空回段运行阻力

表2-3 DX型托辊组转动部分质量

托辊形式 上托辊槽型 冲压座 铸铁座 下托辊平型 冲压座 11 15 18 11 12 17 17 20 20 39 42 61 65 铸铁座 800（带宽B） 1000 1200 1400 160 1800 2000 14 22 25 47 50 70 72 查表2-2 得k0.035，带入Fk表达式求得

F12(23.113)160.03cos169.810.239kN

F23[(23.113)800.035cos16(23.180sin16)]9.815.799kN F67[(23.113)160.035cos16]9.8123.16sin169.810.435kN

由上式计算可知，因空回段运行阻力为负值，所以最小张力点是下图中

的3点。

8

图2-3双滚筒驱动示意图

3.1.5输送点上各点张力的计算

（1）由悬垂度条件确定4点的张力 由式

S4min5(qq)gltzcos 5(208.319)1.5cos169.8116kN（2）由逐点计算法计算各点的张力，因为S4=Szmin=16kN 由表2-4选Cf=105

表2-4 分离点张力系数CF表 轴承类型 近900 围包角 近1800 围包角 滑动轴承 1.03-1.04 1.05-1.06 滚动轴承 1.02-1.03 1.04-1.05 故有

SS4 3C14.033kNF S2S3F2319.832kNS 1S1S2F1219.593kNS5S4FZ90.062kN S6S5C594.565kN SyS7S6S6794.783kN

9

3.1.6用摩擦条件来验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系

设：为包角滚筒，每个滚筒与输送带的为包角为表2-5 擦摩系数μ

200。由下表 2由表2-5选摩擦系数：μ=0.25，并取摩擦力备用 ，n1.2。

eµ1) 由式 SyS1(1n式中 n--- 摩擦力备用系数，一般n1.15~1.2;

µ--输送带与传动滚筒间的摩擦系数；

---输送带与两个滚筒的为包角之和。 4000.25µe1e1801SymaxS1(1)19.593(1)96.783kN

n1.2故摩擦条件满足。 2.2.6输送带的强度验算

（1）输送带的计算安全系数

由式

橡胶接触面 塑料接触面 光面,潮湿 光面,干燥 胶面,潮湿 胶面,干燥 0.2 0.15 0.25 0.17 0.35 0.25 0.4 0.3 mSnSmax

Sn输送带额定拉断力，N；mSnSmax

SnS6，对于刚绳芯带由式SnBGxGx纵向拉伸强度，N/MM;Smax输送带上最大张力点的张力，N； Sn=BGx=140010001400kN1400故m14.80594.13（2）输送带的许用安全系数

10

。

[m]mkacWm基本安全系数，列在表155中； cW附加弯曲伸长折算系数，列在表15-5中；ka动载荷系数，一般取1.21.5；输送带接头效率。表2-6 基本安全系数m与cW表

带芯材料 织物芯带 刚绳芯带

工作条件 基本安全系数m0 弯曲伸长系数cw 有利 正常 不利 有利 正常 有利 3.2 3.5 3.8 2.8 3 3.2 1.5 1.8 可知m=3.0，cW=1.8，取ka=1.2，=0.95，得

1.21.8[m]3.07.624

0.85（3）输送带强度脸算

因m>[m]，故所选输送带满足强度要求。

通过以上的计算结果可知，SymaxS7(S[7]),m7.624；故ST1000是满足要。

表2-7 钢丝绳输送带技术规格

输送带型号 钢丝绳最大直径/mm 纵向拉伸强度N/mm 钢丝绳间距/mm 带厚/mm 上覆盖胶厚度/mm ST1000 4 1000 12 16 6 11

下覆盖胶厚度/mm 输送带质量kg/m2 6 23.1

表2-7可知,ST1000钢绳芯带中钢绳直径为d4mm。

3.1.7传动滚筒直径的确定和滚筒强度的验算

（1）考虑到比压及摩擦条件的滚筒最小直径计算时，可两滚筒分开算，以可一起来算。

由式

Dmin2(SyS1)2(94.1319.593)1032W87.2mm =400B[p]µB[P]µ14000.70.25180（2）按钢绳芯带绳芯中的纲绳直径与滚筒直径的比值，由式：

D150d D传动滚筒直径，mm;

d钢芯带中钢绳的直径,mm;要求 D150d=1504=600mm,可采用直径为D=630mm的滚筒. (3) 验算滚筒的比压

比压要按相遇点滚筒承受的比压来算，因此滚筒所承受的比压较大。按最不利的情况来考虑，设总的牵引力由两滚筒均分，各传递一半牵引力。

总的牵引力

WS7(Sy)S1(S1)=94.13-19.593=74.537kN。

其分离点所承受的拉力

s'94.78337.16857.615kN。

由式

pcpSyS1'DBpcp输送带作用在传动滚筒滑动狐表面上的平均压力，Mpa; D-----滚筒直径，mm; 12

pcp胶带种类 面帆布带 尼龙胶带 钢绳芯胶带 弹性延伸率 0.01 0.02 0.0025 悬垂度率t 0.001 0.01 0.001 接头长度ln Mpa〈0.7Mpa

SyS1DB(94.782 2 表（2-9）值+1 因为

pcp〈0.7Mpa，故通用设计

的滚筒强度是足够的，不必再进行强度验算。 2.2.8拉紧装置

型号 钢绳直径d 接头长度ln ST-630 ST-800 ST-1000 ST-1250 ST-1600 ST-2000 ST-2500 3 600 3.5 650 4 700 4.5 1250 5 1350 6 1450 7.5 1550 拉紧装置行程 由式 lL(t)ln

式中 ｌ――拉紧装置行程，ｍ； Ｌ――输送机长度，ｍ； ――输送带的弹性延伸率; t――输送带的悬垂度率; ln――输送带的接头长度，ｍ;

2-8 常用输送带的延伸率与接头长度表

2-9 钢绳芯带接头长度 ｍｍ

查上表选＝0.0025, t=0.001, ln=1.75m,代入上式得：

l100(0.0025+0.001)+0.7+1=2.05m, 令l＝2.5ｍ。 2.2.9电动机功率和减速器的减速比

电动机功率，由式

SyS1W pk k10001000

13

式中 ｋ――动力系数，ｋ=1.151.2.

――减速器效率，--0.850.9.

pkSSW(SS)(94.13-19.6)21000ky1k711.2210kW按

10001000100010000.85µ2两滚筒的功率为e，可选用1台Ｙ２－３５５L－６同步转数为1000r/min的

２5０kW的电动机。由式i0.96nD60。 式中 n-----电动机的同步转数，一n=1500r/min,1000r/min,750r/min;

Ｄ――传动滚筒的直径，m. ---输送带的速度，m/s. 减速器的减速比为：

i0.96nD1000600.960.6360215.8。 4.1逆止力与电机轴的制动力矩的计算

向上运输且倾角较大，停车时会出现逆转，所需的逆止力，由式

FB1.5(FstmaxFH) 式中 FH主要运行阻力，N； FHfLg[qt(2qq)cos]; f0.012; q

tqtzqtk; Fstmax最大的下滑力，N； FstmaxqgH; H输送机的输送高度，m;

FHfLg[qt(2qq)cos]0.0121009.81[31.313(223.1208.3)cos16]=3.35kN

FstmaxqgH=gqLsin169.81208.3100sin1656.3kN 故FB1.5(FstmaxFH)1.5(56.33.35)79.4kN 电机轴上制动力矩由式

般取

14

MBFBDK 2i式中

D—传动滚筒直径；

K---安全制动系数，K=1.25；

---电动机到传动滚筒间的传动效率,=0.850.9；

i ----减速器的减速比。

DMBFB2Ki79.41030.630.851.251.68kNm。 215.85.1设计心得

带式输送机是最常用的固体物料的连续输送机，广泛应用于国民经济的各行各业中。

本设计的内容包括：带式输送机的应用、分类、发展状况、工作原理、结构、布置方式、及运行阻力；带式输送机的主要零部件（如滚筒等）的常规设计计算和主要零部件的强度校核，主要包括传动功率和输送带张力的计算和校核；驱动装置的选用；输送机部件的选用，主要有输送带、传动滚筒、托辊、制动装置、该向装置、拉紧装置等。

本设计以经典的基本理论和设计方法为基础，充分吸收参考书中的基本理论及设计方法；收集了具有代表性的设计用图和设计用表。

本设计基本上达到了设计目的。通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。由于时间有限加上实际条件的，本设计不能进行调试，这也是不足之处。当然，设计中肯定还有其他不足和纸漏之处请各位老师指正。

6.1参考文献

[1] 程居山.矿山机械.徐州:中国矿业大学出版社,1997；

[2] 机械设计手册编写组.机械设计手册.化学工业出版社,1987； [3] 方慎权.煤矿机械.徐州:中国矿业学院出版社,1986；

15

16