DTII(A)型帶式輸送機(jī)【說(shuō)明書(shū)+CAD圖紙】
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DTII(A)型帶式輸送機(jī)
摘要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于礦用固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)。首先對(duì)膠帶輸送機(jī)作了簡(jiǎn)單的概述;接著分析了帶式輸送機(jī)的選型原則及計(jì)算方法;然后根據(jù)這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行選型設(shè)計(jì);接著對(duì)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(gè)主要部件組成:傳動(dòng)裝置,機(jī)尾和導(dǎo)回裝置,中部機(jī)架,拉緊裝置以及膠帶。最后簡(jiǎn)單的說(shuō)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(zhǎng)距離,高速度,低摩擦的方向發(fā)展,近年來(lái)出現(xiàn)的氣墊式膠帶輸送機(jī)就是其中的一個(gè)。在膠帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用方面,目前我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造帶式輸送機(jī)過(guò)程中存在著很多不足。
本次帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)代表了設(shè)計(jì)的一般過(guò)程, 對(duì)今后的選型設(shè)計(jì)工作有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞:帶式輸送機(jī);選型設(shè)計(jì);主要部件
Abstract
The design is a graduation project about the belt conveyor used in coal mine. 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.
Keyword: belt conveyor; Lectotype Design;main parts
目 錄
1緒論 1
2帶式輸送機(jī)概述 2
2.1 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用 2
2.2 帶式輸送機(jī)的分類 2
2.3 各種帶式輸送機(jī)的特點(diǎn) 3
2.4 帶式輸送機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 4
2.5 帶式輸送機(jī)的工作原理 5
2.6 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式 7
2.6.1 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu) 7
2.6.2 布置方式 8
3 帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
3.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件 10
3.2 計(jì)算步驟 11
3.2.1 帶寬的確定 11
3.2.2 輸送帶寬度的核算 14
3.3 圓周驅(qū)動(dòng)力 14
3.3.1 計(jì)算公式 14
3.3.2 主要阻力計(jì)算 16
3.3.3 主要特種阻力計(jì)算 18
3.3.4 附加特種阻力計(jì)算 19
3.3.5 傾斜阻力計(jì)算 20
3.4 輸送帶張力計(jì)算 21
3.4.1 輸送帶不打滑條件校核 21
3.4.2 輸送帶下垂度校核 22
3.4.3 各特性點(diǎn)張力計(jì)算 23
3.5 輸送帶的強(qiáng)度驗(yàn)算 26
3.6 傳動(dòng)滾筒、改向滾筒合張力計(jì)算 28
3.6.1 改向滾筒合張力計(jì)算 28
3.6.2 傳動(dòng)滾筒合張力計(jì)算 29
3.6.3 傳動(dòng)滾筒最大扭矩計(jì)算 29
3.7 拉緊裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 29
4 驅(qū)動(dòng)裝置的選用與設(shè)計(jì) 31
4.1 電機(jī)的選用 31
4.1.1 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 31
4.2 減速器的選用 33
4.2.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 33
4.3 液力偶合器 34
4.4 聯(lián)軸器 35
5 帶式輸送機(jī)部件的選用 38
5.1 輸送帶 38
5.1.1 輸送帶的分類 38
5.1.2 輸送帶的連接 40
5.2 傳動(dòng)滾筒 41
5.2.1 傳動(dòng)滾筒的作用及類型 41
5.2.2 傳動(dòng)滾筒的選型及設(shè)計(jì) 42
5.2.3 傳動(dòng)滾筒的選型 43
5.2.4傳動(dòng)滾筒軸的設(shè)計(jì) 44
5.3 托輥 45
5.3.1 托輥的作用與類型 45
5.3.2 托輥的選型 49
5.3.3 托輥的校核 53
5.4 制動(dòng)裝置 55
5.4.1 制動(dòng)裝置的作用 55
5.4.2 制動(dòng)裝置的種類 55
5.4.3 制動(dòng)裝置的選型 58
5.5 改向裝置 58
5.6 拉緊裝置 59
5.6.1 拉緊裝置的作用 59
5.6.2 張緊裝置在使用中應(yīng)滿足的要求 59
5.6.3 拉緊裝置布置時(shí)應(yīng)遵循的原則 60
5.6.4 拉緊裝置的種類及特點(diǎn) 60
6其他部件的選用 63
6.1 機(jī)架與中間架 63
6.1.1 機(jī)架式支承滾筒及承受輸送帶張力的裝置 63
6.2 給料裝置 64
6.2.1 對(duì)給料裝置的基本要求 64
6.2.2 裝料段攔板的布置及尺寸 65
6.3 卸料裝置 66
6.4 清掃裝置 66
6.5 頭部漏斗 67
6.6 電氣及安全保護(hù)裝置 67
總結(jié) 69
致 謝 71
參考文獻(xiàn) 72
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)
1緒論
帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)行的運(yùn)輸設(shè)備,在冶金、采礦、動(dòng)力、建材等重工業(yè)部門(mén)及交通運(yùn)輸部門(mén)中主要用來(lái)運(yùn)送大量散狀貨物,如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好成件物品。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,不僅具有長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、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、集中化控制,特別是對(duì)高產(chǎn)高效礦井,帶式輸送機(jī)已成為煤炭高效開(kāi)采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。特別是近10年,長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度的帶式輸送機(jī)的出現(xiàn),使其在礦山建設(shè)的井下巷道、礦井地表運(yùn)輸系統(tǒng)及露天采礦場(chǎng)、選礦廠中的應(yīng)用又得到進(jìn)一步推廣。
選擇帶式輸送機(jī)這種通用機(jī)械的設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題,能培養(yǎng)我們獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)基本理論和專業(yè)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用,也使我們的設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力都得到了全面的訓(xùn)練。
原始參數(shù):
1)輸送物料:煤
2)物料特性:(1)塊度:0~300mm
(2)散裝密度:0.90t/m3
(3)在輸送帶上堆積角:ρ=20°
(4)物料溫度:<50℃
3)工作環(huán)境:井下
4)輸送系統(tǒng)及相關(guān)尺寸:(1)運(yùn)距:300m
(2)傾斜角:β=0°
(3)最大運(yùn)量:350t
2帶式輸送機(jī)概述
2.1 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(dòng)來(lái)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(guò)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(dòng)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(dòng)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(zhǎng),維護(hù)簡(jiǎn)便,適應(yīng)于冶金煤炭,機(jī)械電力,輕工,建材,糧食等各個(gè)部門(mén)。
2.2 帶式輸送機(jī)的分類
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(guò)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(jiǎn)介如下:
2.3 各種帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)
(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(guò)100m,電機(jī)容量不超過(guò)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(tái)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(lái)輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓,導(dǎo)致物料對(duì)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(gè)圓管狀,即為管形帶式輸送機(jī),因?yàn)檩斔蛶П痪沓梢粋€(gè)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(duì)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(dòng)的帶有氣孔的氣室盤(pán)形槽和氣室取代了運(yùn)行的托輥,運(yùn)動(dòng)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(guò)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(duì)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(wú)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)。
2.4 帶式輸送機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
目前帶式輸送機(jī)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén),近年來(lái)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(chǎng)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(dòng)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(yíng)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(shì)是:大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長(zhǎng)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(guó)已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機(jī)的定型設(shè)計(jì)。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(dòng)站應(yīng)有采暖設(shè)施;
(2)可做水平運(yùn)輸,傾斜向上(16°)和向下()運(yùn)輸,也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸;運(yùn)輸距離長(zhǎng),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(zhǎng)率為普通帶的1/5左右;其使用壽命比普通膠帶長(zhǎng);其成槽性好;運(yùn)輸距離大。
2.5 帶式輸送機(jī)的工作原理
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2-1所示,它主要包括一下幾個(gè)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(dòng)裝置、清掃裝置和卸料裝置等。
1-頭部漏斗 ;2-機(jī)架;3-頭部掃清器;4-傳動(dòng)滾筒 5-安全保護(hù)裝置;6-輸送帶;7-承載托輥;8-緩沖托輥;9-導(dǎo)料槽;10-改向滾筒;11-拉緊裝置 12-尾架;13-空段掃清器;14-回程托輥;15-中間架;16-電動(dòng)機(jī);17-液力偶合器;18-制動(dòng)器;
19-減速器;20-聯(lián)軸器
圖2-1 皮帶運(yùn)輸機(jī)組成示意圖
輸送帶繞經(jīng)傳動(dòng)滾筒和機(jī)尾換向滾筒形成一個(gè)無(wú)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(shí),傳動(dòng)滾筒通過(guò)它和輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)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(dòng)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(dòng)滾筒)卸載,利用專門(mén)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(duì)于普通型帶式輸送機(jī)傾斜向上運(yùn)輸,其傾斜角不超過(guò)18°,向下運(yùn)輸不超過(guò)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(shí),如鐵礦石等,輸送帶的耐久性要顯著降低。
提高傳動(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(zhǎng),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(duì)需要牽引力較大的場(chǎng)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(guò)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有效方法。故在傳動(dòng)中擬采用這種方法。
2.6 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式
2.6.1 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)
帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成:頭架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)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。
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(shí),不同物料的最大運(yùn)輸傾角是不同的,如下表2-1所示:
表2-1 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(yè)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(dòng),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(zhǎng),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(tái)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(jiǎn)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(shí)間一般取4500-5500小時(shí)。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(chǔ)倉(cāng)時(shí),取上限為宜。
2.6.2 布置方式
電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),借助于滾筒或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力,使輸送帶運(yùn)動(dòng)。帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按驅(qū)動(dòng)裝置可分為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式和多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)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(dòng)方式,即驅(qū)動(dòng)裝置集中的安裝在輸送機(jī)長(zhǎng)度的某一個(gè)位置處,一般放在機(jī)頭處。單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式按傳動(dòng)滾筒的數(shù)目分,可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動(dòng)。對(duì)每個(gè)滾筒的驅(qū)動(dòng)又可分為單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。因單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式最常用,凡是沒(méi)有指明是多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式的,即為單驅(qū)動(dòng)方式,故一般對(duì)單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式,“單點(diǎn)”兩字省略。
單筒、單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式最簡(jiǎn)單,在考慮驅(qū)動(dòng)方式時(shí)應(yīng)是首選方式。在大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的鋼繩芯膠帶輸送機(jī)中往往采用多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。帶式輸送機(jī)常見(jiàn)典型的布置方式如圖2-2所示:
圖2-2 帶式輸送機(jī)典型布置方式
3 帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件
帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算,應(yīng)具有下列原始數(shù)據(jù)及工作條件資料
(1)物料的名稱和輸送能力:
(2)物料的性質(zhì):
1) 粒度大小,最大粒度和粗度組成情況;
2) 堆積密度;
3) 動(dòng)堆積角、靜堆積角,溫度、濕度、粒度和磨損性等。
(3)工作環(huán)境、露天、室內(nèi)、干燥、潮濕和灰塵多少等;
(4)卸料方式和卸料裝置形式;
(5)給料點(diǎn)數(shù)目和位置;
(6)輸送機(jī)布置形式和尺寸,即輸送機(jī)系統(tǒng)(單機(jī)或多機(jī))綜合布置形式、地形條件和供電情況。輸送距離、上運(yùn)或下運(yùn)、提升高度、最大傾角等;
(7)裝置布置形式,是否需要設(shè)置制動(dòng)器。
原始參數(shù)和工作條件
(1)輸送物料:煤
(2)物料特性: 1)塊度:0~300mm
2)散裝密度:0.90t/
3)在輸送帶上堆積角:ρ=20°
4)物料溫度:<50℃
(3)工作環(huán)境:井下
(4)輸送系統(tǒng)及相關(guān)尺寸: (1)運(yùn)距:300m
(2)傾斜角:β=0°
(3)最大運(yùn)量:350t/h
初步確定輸送機(jī)布置形式,如圖3-1所示:
圖3-1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖
3.2 計(jì)算步驟
3.2.1 帶寬的確定
按給定的工作條件,取原煤的堆積角為20°.
原煤的堆積密度按900 kg/;
輸送機(jī)的工作傾角β=0°;
帶式輸送機(jī)的最大運(yùn)輸能力計(jì)算公式為
(3.2-1)
式中:——輸送量(;
——帶速(;
——物料堆積密度();
在運(yùn)行的輸送帶上物料的最大堆積面積,
K----輸送機(jī)的傾斜系數(shù)
帶速選擇原則:
(1)輸送量大、輸送帶較寬時(shí),應(yīng)選擇較高的帶速。
(2)較長(zhǎng)的水平輸送機(jī),應(yīng)選擇較高的帶速;輸送機(jī)傾角愈大,輸送距離愈短,則帶速應(yīng)愈低。
(3)物料易滾動(dòng)、粒度大、磨琢性強(qiáng)的,或容易揚(yáng)塵的以及環(huán)境衛(wèi)生條件要求較高的,宜選用較低帶速。
(4)一般用于給了或輸送粉塵量大時(shí),帶速可取0.8m/s~1m/s;或根據(jù)物料特性和工藝要求決定。
(5)人工配料稱重時(shí),帶速不應(yīng)大于1.25m/s。
(6)采用犁式卸料器時(shí),帶速不宜超過(guò)2.0m/s。
(7)采用卸料車(chē)時(shí),帶速一般不宜超過(guò)2.5m/s;當(dāng)輸送細(xì)碎物料或小塊料時(shí),允許帶速為3.15m/s。
(8)有計(jì)量秤時(shí),帶速應(yīng)按自動(dòng)計(jì)量秤的要求決定。
(9)輸送成品物件時(shí),帶速一般小于1.25m/s。
帶速與帶寬、輸送能力、物料性質(zhì)、塊度和輸送機(jī)的線路傾角有關(guān).當(dāng)輸送機(jī)向上運(yùn)輸時(shí),傾角大,帶速應(yīng)低;下運(yùn)時(shí),帶速更應(yīng)低;水平運(yùn)輸時(shí),可選擇高帶速.帶速的確定還應(yīng)考慮輸送機(jī)卸料裝置類型,當(dāng)采用犁式卸料車(chē)時(shí),帶速不宜超過(guò)3.15m/s.
表3-2傾斜系數(shù)k選用表
傾角(°)
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
k
1.00
0.99
0.98
0.97
0.95
0.93
0.91
0.89
0.85
0.81
輸送機(jī)的工作傾角=0°;
查DTⅡ帶式輸送機(jī)選用手冊(cè)(表3-2)(此后凡未注明均為該書(shū))得k=1
按給頂?shù)墓ぷ鳁l件,取原煤的堆積角為20°;
原煤的堆積密度為900kg/;
考慮山上的工作條件取帶速為1.6m/s;
將個(gè)參數(shù)值代入上式, 可得到為保證給頂?shù)倪\(yùn)輸能力,帶上必須具有的的截面積
S0.0675mm2
圖3-2 槽形托輥的帶上物料堆積截面
表3-3槽形托輥物料斷面面積A
槽 角λ
帶寬B=500mm
帶寬 B=650mm
帶寬 B=800mm
帶寬B=1000mm
動(dòng)堆積角ρ20°
動(dòng)堆積角ρ30°
動(dòng)堆積角ρ
20°
動(dòng)堆積角ρ
30°
動(dòng)堆積角ρ
20°
動(dòng)堆積角ρ
30°
動(dòng)堆積角ρ
20°
動(dòng)堆積角ρ
30°
30°
0.0222
0.0266
0.0406
0.0484
0.0638
0.0763
0.1040
0.1240
35°
0.0236
0.0278
0.0433
0.0507
0.0678
0.0798
0.1110
0.1290
40°
0.0247
0.0287
0.0453
0.0523
0.0710
0.0822
0.1160
0.1340
45°
0.0256
0.0293
0.0469
0.0534
0.0736
0.0840
0.1200
0.1360
查表3-3, 輸送機(jī)的承載托輥槽角35°,物料的堆積角為20°時(shí),帶寬800mm的輸送帶上允許物料堆積的橫斷面積為0.0678,此值大于計(jì)算所需要的堆積橫斷面積,據(jù)此選用寬度為800mm的輸送帶能滿足要求。
經(jīng)如上計(jì)算,確定選用帶寬B=800mm, ST1000型鋼繩芯輸送帶。
ST1000型鋼繩芯輸送帶的技術(shù)規(guī)格:
縱向拉伸強(qiáng)度1000N/mm;
帶厚16mm;
輸送帶每米質(zhì)量23.1kg/m.
3.2.2 輸送帶寬度的核算
輸送大塊散狀物料的輸送機(jī),需要按(3.2-2)式核算,再查表3-4
(3.2-2)
式中——最大粒度,mm。
表3-4不同帶寬推薦的輸送物料的最大粒度mm
帶寬B
500
650
800
1000
1200
1400
粒度
篩分后
100
130
180
250
300
350
未篩分
150
200
300
400
500
600
計(jì)算:
故,輸送帶寬滿足輸送要求。
3.3 圓周驅(qū)動(dòng)力
3.3.1 計(jì)算公式
1)所有長(zhǎng)度(包括L〈80m〉)
傳動(dòng)滾筒上所需圓周驅(qū)動(dòng)力為輸送機(jī)所有阻力之和,可用式(3.3-1)計(jì)算:
(3.3-1)
式中—主要阻力,N;
—附加阻力,N;
—特種主要阻力,N;
—特種附加阻力,N;
—傾斜阻力,N。
五種阻力中,、是所有輸送機(jī)都有的,其他三類阻力,根據(jù)輸送機(jī)側(cè)型及附件裝設(shè)情況定,由設(shè)計(jì)者選擇。
2)
對(duì)機(jī)長(zhǎng)大于80m的帶式輸送機(jī),附加阻力明顯的小于主要阻力,可用簡(jiǎn)便的方式進(jìn)行計(jì)算,本次設(shè)計(jì)的輸送機(jī)機(jī)長(zhǎng)為300m大于80m。利用下式計(jì)算。為此引入系數(shù)C作簡(jiǎn)化計(jì)算,則公式變?yōu)橄旅娴男问剑?
(3.3-2)
式中——與輸送機(jī)長(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù),在機(jī)長(zhǎng)大于80m時(shí),可按式(3.3-2)計(jì)算,或從表查取
(3.3-3)
式中——附加長(zhǎng)度,一般在70m到100m之間;
——系數(shù),不小于1.02。
查〈〈DTⅡ(A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉表3-5 既本說(shuō)明書(shū)表3-4
表3-5系數(shù)C
L
80
100
150
200
300
400
500
600
C
1.92
1.78
1.58
1.45
1.31
1.25
1.20
1.17
L
700
800
900
1000
1500
2000
2500
5000
C
1.14
1.12
1.10
1.09
1.06
1.05
1.04
1.03
3.3.2 主要阻力計(jì)算
輸送機(jī)的主要阻力是物料及輸送帶移動(dòng)和承載分支及回程分支托輥旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生阻力的總和??捎檬剑?.3-4)計(jì)算:
(3.3-4)
式中—模擬摩擦系數(shù),根據(jù)工作條件及制造安裝水平?jīng)Q定,一般可按表查取。
—輸送機(jī)長(zhǎng)度(頭尾滾筒中心距),m;
—重力加速度;
β—皮帶運(yùn)輸機(jī)傾斜角;
初步選定托輥為DTⅡ6205/C4,上托輥間距=1.2m,下托輥間距 =3m,上托輥槽角35°,下托輥槽角0°。
表3-6 托輥組轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量
托輥形式
帶寬B/mm
500
650
800
1000
1200
1400
、/kg
槽形托輥
鑄鐵座
11
12
14
22
25
27
沖壓座
8
9
11
17
20
22
平行托輥
鑄鐵座
8
10
12
17
20
23
沖壓座
7
9
11
15
18
21
(3.3-5)
式中 ——承載分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分重量,kg/m,用式(3.3-5)計(jì)算
——承載分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分重量,kg;
——承載分支托輥間距,m;
查表3-6,知
==9.17 kg/m
(3.3-6)
式中—回程分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量,kg/m,用式(3.3-6)計(jì)算
—回程分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量
—回程分支托輥間距,m;
查表3-6,kg
==3.67 kg/m
(3.3-7)
=kg/m
式中—每米長(zhǎng)度輸送物料質(zhì)量
(3.3-8)
=0.045×300×9.8×[9.17+3.67+(2×23.1+60.734)×cos0°]
=14147.37N
式中—每米長(zhǎng)度輸送帶質(zhì)量,kg/m,=23.1kg/m
運(yùn)行阻力系數(shù)f值應(yīng)根據(jù)表3-7選取。取=0.045。
表3-7 阻力系數(shù)f
輸送機(jī)工況
工作條件和設(shè)備質(zhì)量良好,帶速低,物料內(nèi)摩擦較小
0.02~0.023
工作條件和設(shè)備質(zhì)量一般,帶速較高,物料內(nèi)摩擦較大
0.025~0.030
工作條件惡劣、多塵低溫、濕度大,設(shè)備質(zhì)量較差,托輥成槽角大于35°
0.035~0.045
3.3.3 主要特種阻力計(jì)算
主要特種阻力包括托輥前傾的摩擦阻力和被輸送物料與導(dǎo)料槽攔板間的摩擦阻力兩部分,按式(3.3-7)計(jì)算:
+ (3.3-7)
按式(3.3-8)計(jì)算:
(1) 三個(gè)等長(zhǎng)輥?zhàn)拥那皟A上托輥時(shí)
(3.3-8)
式中—托輥槽型角系數(shù),
—承載上托輥與膠帶間的摩擦系數(shù),一般取=0.3-0.4
—前傾托輥的設(shè)備長(zhǎng)度(m)
—托輥軸線相對(duì)于垂直膠帶縱向軸線平面的前傾角。
(2)輸送物料與導(dǎo)料擋板間的摩擦阻力
(3.3-9)
式中—物料與裙板間的摩擦系數(shù),一般取=0.5-0.7取0.6
—裝有裙板的設(shè)備長(zhǎng)度(m),=4.5
—內(nèi)裙板寬度(m)=0.495m
因?yàn)橥休仧o(wú)前傾,所以=0.
所以主要特種阻力
3.3.4 附加特種阻力計(jì)算
附加特種阻力包括輸送帶清掃器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分,按下式計(jì)算:
(3.3-10)
(3.3-11) (3.3-12)
式中—清掃器個(gè)數(shù),包括頭部清掃器和空段清掃器;
A—一個(gè)清掃器和輸送帶接觸面積,,見(jiàn)表3-8
—清掃器和輸送帶間的壓力,N/,一般取為3 N/;
—清掃器和輸送帶間的摩擦系數(shù),一般取為0.5~0.7;
—刮板系數(shù),一般取為1500 N/m。
表3-8導(dǎo)料槽欄板內(nèi)寬、刮板與輸送帶接觸面積
帶寬B
/mm
導(dǎo)料欄板內(nèi)寬
/m
刮板與輸送帶接觸面積A/m
頭部清掃器
空段清掃器
500
0.315
0.005
0.008
650
0.400
0.007
0.01
800
0.495
0.008
0.012
1000
0.610
0.01
0.015
1200
0.730
0.012
0.018
1400
0.850
0.014
0.021
查表3-8得 A=0.008m,取=10N/m,取=0.6,將數(shù)據(jù)帶入式(3.3-11)
則=0.008×10×0.6=480N
擬設(shè)計(jì)的總圖中有兩個(gè)清掃器和一個(gè)空段清掃器(一個(gè)空段清掃器相當(dāng)于1.5個(gè)清掃器)
=0
由式(3.3-10) 得 =3.5×480=1680 N
3.3.5 傾斜阻力計(jì)算
傾斜阻力按下式計(jì)算:
(3.3-13)
式中:因?yàn)槭潜据斔蜋C(jī)水平運(yùn)輸,所有H=0
=0
由式(3.3-2)
=1.12×14147.37+443.27+1680+0
=17968.32N
3.4 輸送帶張力計(jì)算
輸送帶張力在整個(gè)長(zhǎng)度上是變化的,影響因素很多,為保證輸送機(jī)上午正常運(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(guò)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。
3.4.1 輸送帶不打滑條件校核
圓周驅(qū)動(dòng)力通過(guò)摩擦傳遞到輸送帶上(見(jiàn)圖3-3)
圖3-3作用于輸送帶的張力
如圖3-3所示,輸送帶在傳動(dòng)滾簡(jiǎn)松邊的最小張力應(yīng)滿足的要求。
傳動(dòng)滾筒傳遞的最大圓周力。動(dòng)載荷系數(shù);對(duì)慣性小、起制動(dòng)平穩(wěn)的輸送機(jī)可取較小值;否則,就應(yīng)取較大值。取1.5
—傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù),見(jiàn)表3-9
表3-9 傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)
工作條件
光面滾筒
膠面滾筒
清潔干燥
0.25~0.03
0.40
環(huán)境潮濕
0.10~0.15
0.25~0.35
潮濕粘污
0.05
0.20
取=1.5,由式 =1.5×17968.32=26952.48N
對(duì)常用C==0.24
該設(shè)計(jì)取=0.2;=470。
=0.2426952.48=6478.96N
3.4.2 輸送帶下垂度校核
為了限制輸送帶在兩組托輥間的下垂度,作用在輸送帶上任意一點(diǎn)的最小張力,需按式(3.4-1)和(3.4-2)進(jìn)行驗(yàn)算。
承載分支 (3.4-1)
回程分支 (3.4-2)
式中—允許最大垂度,一般0.01;
—承載上托輥間距(最小張力處);
—回程下托輥間距(最小張力處)。
取=0.01 由式(3.4-1)(3.4-2)得:
=12323.60N
N
3.4.3 各特性點(diǎn)張力計(jì)算
為了確定輸送帶作用于各改向滾筒的合張力,拉緊裝置拉緊力和凸凹弧起始點(diǎn)張力等特性點(diǎn)張力,需逐點(diǎn)張力計(jì)算法,進(jìn)行各特性點(diǎn)張力計(jì)算。
圖3-4 張力分布點(diǎn)圖
(1)運(yùn)行阻力的計(jì)算
有分離點(diǎn)起,依次將特殊點(diǎn)設(shè)為1、2、3、…,一直到相遇點(diǎn)10點(diǎn),如圖2-4所示。
1)承載段運(yùn)行阻力
由式(3.5-3):
(3.4-3)
=
=10937.27N
2)回空段運(yùn)行阻力
由式(3.4-4)
(3.4-4)
=2708.72N
式中—槽型托輥?zhàn)枇ο禂?shù),見(jiàn)表3-10
—平行托輥?zhàn)枇ο禂?shù),見(jiàn)表3-10
3-10表托輥?zhàn)枇ο禂?shù)表
工作條件
(槽型)
(平行)
滾動(dòng)軸承
含油軸承
滾動(dòng)軸承
含油軸承
清潔、干燥
0.02
0.04
0.018
0.034
少量塵埃、正常濕度
0.03
0.05
0.025
0.040
大量塵埃、濕度大
0.04
0.06
0.035
0.056
=36.73N
=18.36N
=9.18N
3)最小張力點(diǎn)
有以上計(jì)算可知,4點(diǎn)為最小張力點(diǎn)
(2)輸送帶上各點(diǎn)張力的計(jì)算
1)由懸垂度條件確定5點(diǎn)的張力
承載段最小張力應(yīng)滿足
=12323.60N
2)由逐點(diǎn)計(jì)算法計(jì)算各點(diǎn)的張力
因?yàn)?12323.60N,根據(jù)表3-11選=1.05,
3-11分離點(diǎn)張力系數(shù)表
軸承類型
近圍包角
近圍包角
滑動(dòng)軸承
1.03-1.04
1.05-1.06
滾動(dòng)軸承
1.02-1.03
1.04-1.05
故有=11736.76N
9028.04N
=8598.16N
8588.96N
=8179.96N
8143.23N
23260.87N
=24423.91N
=24442.27N
(3)用摩擦條件來(lái)驗(yàn)算傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)與相遇點(diǎn)張力的關(guān)系
滾筒為包膠滾筒,圍包膠為470°。由表3-9選摩擦系數(shù)=0.2。并取摩擦力備用系數(shù)n=1.2。
由式(3.4-5)可算得允許的最大值為:
(3.4-5)
=
=36340.31N>
故摩擦條件滿足。
3.5 輸送帶的強(qiáng)度驗(yàn)算
(1)輸送帶的計(jì)算安全系數(shù)
由式
。
(2)輸送帶的許用安全系數(shù)
表3-12 基本安全系數(shù)與表
帶芯材料
工作條件
基本安全系數(shù)m0
彎曲伸長(zhǎng)系數(shù)cw
有利
3.2
織物芯帶
正常
3.5
1.5
不利
3.8
有利
2.8
剛繩芯帶
正常
3
1.8
有利
3.2
可知 =3.0,=1.8,取=1.2,=0.95,得
⑶繩芯要求的縱向拉伸強(qiáng)度按式(3.5-1)計(jì)算;
(3.5-1)
式中—靜安全系數(shù),一般=710。運(yùn)行條件好,傾角好,強(qiáng)度低取小值;反之,取大值。
輸送帶的最大張力24442 N
選為7,由式(3.5-6)
N/mm
可選輸送帶為ST1000,滿足要求
表3-15鋼絲繩輸送帶技術(shù)規(guī)格
輸送帶型號(hào)
ST1000
鋼絲繩最大直徑/mm
4
縱向拉伸強(qiáng)度N/mm
1000
鋼絲繩間距/mm
12
帶厚/mm
16
上覆蓋膠厚度/mm
6
下覆蓋膠厚度/mm
6
輸送帶質(zhì)量kg/
23.1
3.6 傳動(dòng)滾筒、改向滾筒合張力計(jì)算
3.6.1 改向滾筒合張力計(jì)算
根據(jù)計(jì)算出的各特性點(diǎn)張力,計(jì)算各滾筒合張力。
頭部180改向滾筒的合張力:
==20878+21921=42799N
尾部180改向滾筒的合張力:
==9790+10280=20070N
3.6.2 傳動(dòng)滾筒合張力計(jì)算
根據(jù)各特性點(diǎn)的張力計(jì)算傳動(dòng)滾筒的合張力:
動(dòng)滾筒合張力:
=21926+7526=29452N
3.6.3 傳動(dòng)滾筒最大扭矩計(jì)算
單驅(qū)動(dòng)時(shí),傳動(dòng)滾筒的最大扭矩按式(3.6-1)計(jì)算:
(3.6-1)
式中D—傳動(dòng)滾筒的直徑(mm)。
雙驅(qū)動(dòng)時(shí),傳動(dòng)滾筒的最大扭矩按式(3.6-2)計(jì)算:
(3.6-2)
初選傳動(dòng)滾筒直徑為630mm,則傳動(dòng)滾筒的最大扭矩為:
=29.452kN
=9.27kN/m
3.7 拉緊裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
3-16 常用輸送帶的延伸率與接頭長(zhǎng)度表
膠帶種類
彈性延伸率
懸垂度率
接頭長(zhǎng)度
面帆布帶
0.01
0.001
2
尼龍膠帶
0.02
0.01
2
鋼繩芯膠帶
0.0025
0.001
1
⑴拉緊裝置行程
由式
式中―拉緊裝置行程,m;
L―輸送機(jī)長(zhǎng)度,m;
―輸送帶的彈性延伸率;
―輸送帶的懸垂度率;
―輸送帶的接頭長(zhǎng)度,m;
查上表選=0.0025, =0.001, =0.7m,代入上式得:
l300(0.0025+0.001)+1=2.05m, 令l=2.5m。
⑵拉緊裝置拉緊力按式(3.7-1)計(jì)算
(3.7-1)
式中—拉緊滾筒趨入點(diǎn)張力(N);
—拉緊滾筒奔離點(diǎn)張力(N)。
由式(3.7-1)
=8179.96+8588.96=16768 N =16.79 kN
查〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉初步選定DTⅡ03D2103垂直重錘拉緊裝置。
4 驅(qū)動(dòng)裝置的選用與設(shè)計(jì)
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(dòng)和制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性與負(fù)載的起動(dòng)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(dòng)力矩,電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流要比額定運(yùn)行時(shí)的電流大6~7倍,要保證電動(dòng)機(jī)不因電流的沖擊過(guò)熱而燒壞,電網(wǎng)不因大電流使電壓過(guò)分降低,這就要求電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要盡量快,即提高轉(zhuǎn)子的加速度,使起動(dòng)過(guò)程不超過(guò)3~5s。驅(qū)動(dòng)裝置是整個(gè)皮帶輸送機(jī)的動(dòng)力來(lái)源,它由電動(dòng)機(jī)、偶合器,減速器 、聯(lián)軸器、傳動(dòng)滾筒組成。驅(qū)動(dòng)滾筒由一臺(tái)或兩臺(tái)電機(jī)通過(guò)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(dòng)滾筒。
減速器有二級(jí)、三級(jí)及多級(jí)齒輪減速器,第一級(jí)為直齒圓錐齒輪減速傳動(dòng),第二、三級(jí)為斜齒圓柱齒輪降速傳動(dòng),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(shí),用第一種錐齒輪,軸頭為平鍵連接;用液力偶合器時(shí),用第二種錐齒輪,軸頭為花鍵齒輪聯(lián)接。
傳動(dòng)滾筒采用焊接結(jié)構(gòu),主軸承采用調(diào)心軸承,傳動(dòng)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(dòng)機(jī)可安裝在機(jī)頭任一側(cè)。
4.1 電機(jī)的選用
4.1.1 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算
電動(dòng)機(jī)功率,按式(4.1-1)計(jì)算:
(4.1-1)
式中—傳動(dòng)效率,一般在0.85~0.95之間選取;
—聯(lián)軸器效率;
每個(gè)機(jī)械式聯(lián)軸器效率:=0.98
液力耦合器器:=0.96;
—減速器傳動(dòng)效率,按每級(jí)齒輪傳動(dòng)效率.為0.98計(jì)算;
二級(jí)減速機(jī):=0.98×0.98=0.96
三級(jí)減速機(jī):=0.98×0.98×0.98=0.94
—電壓降系數(shù),一般取0.90~0.95。
—多電機(jī)功率不平衡系數(shù),一般取,單驅(qū)動(dòng)時(shí),。
根據(jù)計(jì)算出的值,查電動(dòng)機(jī)型譜,按就大不就小原則選定電動(dòng)機(jī)功率。
由==28749.31W
由式(4.1-1)
=
=34535.9W
選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YB225S-4,N=37 kW。
擬采用YB225S-4型電動(dòng)機(jī),該型電機(jī)轉(zhuǎn)矩大,性能良好,可以滿足要求。
查《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》,它的主要性能參數(shù)如下表:
表4-1 YB225S-4型電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率kw
滿載
轉(zhuǎn)速r/min
電流A
效率%
功率因數(shù)
YB225S-4
37
1480
69.8
91.8
0.87
起動(dòng)電流/額定電流
起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
重量kg
7.0
1.9
2.2
360
4.2 減速器的選用
4.2.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比
已知輸送帶寬為800,查《運(yùn)輸機(jī)械選用設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-77選取傳動(dòng)滾筒的直徑D為630,則工作轉(zhuǎn)速為:
, (4.2-1)
已知電機(jī)轉(zhuǎn)速為=1480 r/min ,
⑴則電機(jī)與滾筒之間的總傳動(dòng)比為:
(4.2-2)
選擇DCY型減速器。
⑵選擇型號(hào)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3》表18.1-38選DCY型減速器承載能力。選用 DCY250-31.5傳動(dòng)比為31.5,可傳遞85KW功率。第一級(jí)為螺旋齒輪,第二級(jí)、第三級(jí)為斜齒和直齒圓柱齒輪傳動(dòng),其展開(kāi)簡(jiǎn)圖如下:
圖4-1 減速器展開(kāi)簡(jiǎn)圖
電動(dòng)機(jī)和I軸之間,IV軸和傳動(dòng)滾筒之間用的都是聯(lián)軸器,故傳動(dòng)比都是1。
故選用一臺(tái)Y225S-4型電機(jī), DCY250-31.5型礦用減速器,查<<運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)>>表2-119,驅(qū)動(dòng)裝置選取耦合器YOXⅡ400,耦合器護(hù)罩YFZ-45.驅(qū)動(dòng)裝置號(hào)Q44JZ1119,驅(qū)動(dòng)裝置架JZ44IZ1095其他具體尺寸按表選取。
4.3 液力偶合器
液力傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)一樣,都是以液體作為傳遞能量的介質(zhì),同屬液體傳動(dòng)的范疇,二者的重要區(qū)別在于,液壓傳動(dòng)是同過(guò)工作腔容積的變化,是液體壓力能改變傳遞能量的;液力傳動(dòng)是利用旋轉(zhuǎn)的葉輪工作,輸入軸與輸出軸為非剛性連接,通過(guò)液體動(dòng)能的變化傳遞能量,傳遞的紐矩與其轉(zhuǎn)數(shù)的平方成正比.
目前,在帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中,廣泛使用液力偶合器,它安裝在輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器之間,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵輪轉(zhuǎn)動(dòng),泵輪內(nèi)的工作液體隨之旋轉(zhuǎn),這時(shí)液體繞泵輪軸線一邊作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),一邊因液體受到離心力而沿徑向葉片之間的通道向外流動(dòng),到外緣之后即進(jìn)入渦輪中,泵輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的動(dòng)能,液體進(jìn)去渦輪后,推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn),液體被減速降壓,液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成渦輪的機(jī)械能而輸出作功.它是依靠液體環(huán)流運(yùn)動(dòng)傳遞能量的,而產(chǎn)生環(huán)流的先決條件是泵輪的轉(zhuǎn)速大于渦流轉(zhuǎn)速,即而者之間存在轉(zhuǎn)速差.
液力傳動(dòng)裝置除煤礦機(jī)械使用外,還廣泛用于各種軍用車(chē)輛,建筑機(jī)械,工程機(jī)械,起重機(jī)械,載重汽車(chē).小轎車(chē)和艦艇上,它所以獲得如此廣泛的應(yīng)用,原因是它具有以下多種優(yōu)點(diǎn):
1) 能提高設(shè)備的使用壽命
2) 由于液力轉(zhuǎn)動(dòng)的介質(zhì)是液體,輸入軸與輸出軸之間用非剛性連接,故能將外載荷突然驟增或驟減造成的沖擊和振動(dòng)消除或部分消除,轉(zhuǎn)化為連續(xù)連續(xù)漸變載荷,從而延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命.這對(duì)處于惡劣條件下工作的煤礦機(jī)械具有這樣意義.
3) 有良好的啟動(dòng)性能由于泵輪扭矩與其轉(zhuǎn)速的平方成正比,故電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)其負(fù)載很小,起動(dòng)較快,沖擊電流延續(xù)時(shí)間短,減少電機(jī)發(fā)熱.
4) 良好的限矩保護(hù)性能
5) 使多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備各臺(tái)電機(jī)負(fù)荷分配趨于均勻
本次設(shè)計(jì)選用的YOX II400,輸入轉(zhuǎn)速為1480r/min,效率達(dá)0.96,起動(dòng)系數(shù)為1.3~1.7。
4.4 聯(lián)軸器
本次驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)中,較多的采用聯(lián)軸器,這里對(duì)其做簡(jiǎn)單介紹:
聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。它用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離;只有在機(jī)器停車(chē)并將聯(lián)接拆開(kāi)后,兩軸才能分離。
根據(jù)對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力(即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接的功能),聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器(無(wú)補(bǔ)償能力)和撓性聯(lián)軸器(有補(bǔ)償能力)兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分為無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個(gè)類別。
剛性聯(lián)軸器
這類聯(lián)軸器有套筒式、夾殼式和凸緣式等。凸緣聯(lián)軸器是把兩個(gè)帶有凸緣的半聯(lián)軸器聯(lián)成一體,以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵或碳鋼,重載時(shí)或圓周速度大于30m/s時(shí)應(yīng)用鑄鋼或碳鋼。由于凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器,對(duì)所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移缺乏補(bǔ)償能力,故對(duì)兩軸對(duì)中性的要求很高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移存在時(shí),就會(huì)在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷,使工作情況惡化,這是它的主要缺點(diǎn)。但由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩,故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無(wú)沖擊、軸的剛性大、對(duì)中性較好時(shí)亦常采用。
本次設(shè)計(jì)中選擇GYS11型凸緣聯(lián)軸器。安裝在傳動(dòng)滾筒與減速器之間。
撓性聯(lián)軸器
(1)無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器
這類聯(lián)軸器因具有撓性,故可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無(wú)彈性元件,故不能緩沖減振。常用的有以下幾種:十字滑塊聯(lián)軸器,滑塊聯(lián)軸器,十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器,齒式聯(lián)軸器,滾子鏈聯(lián)軸器。
(2)有彈性元件的撓性聯(lián)軸器
這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件,不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移,而且具有緩沖減振的能力,常見(jiàn)的有以下幾種:
1)彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器的構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似,只是套有彈性套的柱銷(xiāo)代替了聯(lián)接螺栓。因?yàn)橥ㄟ^(guò)蛹狀的彈性套傳遞轉(zhuǎn)矩,故可緩沖減振。這種聯(lián)軸器制造容易,裝拆方便,成本較低,但彈性套易磨損,壽命較短。他適用于聯(lián)接載荷平穩(wěn)、需正反轉(zhuǎn)或起動(dòng)頻繁的傳遞中小轉(zhuǎn)矩的軸。
2) 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器
與彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器很相似,但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大,結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單,安裝、制造方便,耐久性好,也有一定的緩沖和吸振能力,允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移,適用于軸向竄動(dòng)較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和起動(dòng)頻繁的場(chǎng)合柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。
3)梅花形彈性聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形。裝配聯(lián)軸器時(shí)將梅花形彈性件的花瓣部分夾緊在兩半聯(lián)軸器端面凸齒交錯(cuò)插進(jìn)所形成的齒側(cè)空間,以便在聯(lián)軸器工作時(shí)起到緩沖減振的作用。
圖4-2梅花形彈性聯(lián)軸器
5 帶式輸送機(jī)部件的選用
5.1 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。輸送帶有帶芯(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。
輸送機(jī)的帶芯主要是有各種織物(棉織物,各種化纖織物以及混紡織物等)或鋼絲繩構(gòu)成。它們是輸送帶的骨干層,幾乎承載輸送帶工作時(shí)的全部負(fù)載。因此,帶芯材料必須有一定的強(qiáng)度和剛度。覆蓋膠用來(lái)保護(hù)中間帶芯不受機(jī)械損傷以及周?chē)泻橘|(zhì)的影響。上覆蓋膠層一般較厚,這是輸送帶的承載面,直接與物料接觸并承受物料的沖擊和磨損。下覆膠層是輸送帶與支撐托輥接觸的一面,主要承受壓力,為了減少輸送帶沿托輥運(yùn)行時(shí)的壓陷阻力,下覆蓋膠的厚度一般較薄。側(cè)邊覆蓋膠的作用是當(dāng)輸送帶發(fā)生跑偏使側(cè)面與機(jī)架相碰時(shí),保護(hù)帶芯不受機(jī)械損傷。
5.1.1 輸送帶的分類
按輸送帶帶芯結(jié)構(gòu)及材料不同,輸送帶被分成織物層芯和鋼絲繩芯兩大類??椢飳有居址譃榉謱涌椢镄竞驼w織物層層芯兩類,且織物層芯的材質(zhì)有棉,尼龍和維綸等。
整體編織織物層芯輸送帶與分層織物層芯輸送帶相比,在帶強(qiáng)度相同的情況下,整體輸送帶的厚度小,柔性好,耐沖擊性好,使用中不會(huì)發(fā)生層間剝裂,但伸長(zhǎng)率較高,在使用過(guò)程中,需要較大的拉緊行程。
鋼絲繩芯輸送帶是有許多柔軟的細(xì)鋼絲繩相隔一定的間距排列,用與鋼絲繩有良好粘合性的膠料粘合而成。鋼絲繩芯輸送帶的縱向拉伸強(qiáng)度高,抗彎曲性能好;伸長(zhǎng)率小,需要拉緊行程小。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。
在鋼芯繩中,鋼絲繩的質(zhì)量是決定輸送帶使用壽命長(zhǎng)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(lái)說(shuō),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
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