【文章內容簡介】 BBD C d? （式 223） 式中 D—— 滾筒直徑， mm ； BC —— 與 輸送帶芯層撓曲有關的系數(shù)，其取值見表 9； Bd —— 輸送帶芯層厚度或鋼絲繩直徑， mm 。 表 21 與輸送帶芯層撓曲有關的系數(shù) 帶芯材料 BC 棉 織 物 80 尼 龍 90 聚 酯 108 鋼 繩 145 輸送帶芯層厚度 Bd ＝ 8mm ，從表 9 查得與鋼絲繩芯輸送帶撓曲有關的系數(shù) BC ＝145，則，滾筒直徑 BBD C d? ＝ 8 145＝ 11600mm 傳動滾筒直徑按圓整為最近標準值，取滾筒直徑 ＝ 1200mm 。 改向滾筒直徑的確定 由于傳動滾筒直徑取為 1200mm，相應的改向滾筒的直徑確定為 800mm 。 介紡電大 2021 屆本科畢業(yè)設計 第 8 頁 托輥組的設計選擇 托輥的結構 隨著帶式輸送機的發(fā)展，從托輥的結構到托輥組的型式不斷有新的變化，面對如此眾多的托輥和托輥組形式，應該合理地選擇合適地托輥組型式。對托輥組的最低要求是：使用可靠、回轉阻力系數(shù)小、制造成本低、具有足夠的承載能力。 普通托輥由管體、軸承座、軸承、軸和密封件構成，軸承布置在托輥管體的內部，托輥軸的兩端由托輥支架支撐。 管體一般由無縫鋼管或焊接鋼管制造。無縫鋼管制造的管體由于鋼管的壁厚不均勻，運行時產生附加動載荷，使輸送帶產 生振動，同時使軸承及密封件過早破壞，一般只適用于低速運行的輸送機。焊接鋼管壁厚均勻，運行平穩(wěn)，適用于高速運行。 軸承座有鑄造式和沖壓式和酚醛塑料加布三種。鑄造式軸承座的優(yōu)點是厚度較大、剛性強、配合面精度高、托輥轉動靈活性好。但重量較大，成本較高。沖壓軸承座的重量輕、制造容易、成本低。但鋼板薄時剛性小、易變形、拆裝時易損壞。 托輥組的選擇 托輥按用途不同可分為普通承載托輥和專用托輥。普通承載托輥在正常段的上分支和下分支托輥，它們的作用是支撐輸送帶和物料；專用托輥的作用是輸送帶的過渡導向、輸送帶運行的 防偏以及緩沖等。 托輥都是成組地安裝在輸送機上。上托輥組可以由單個托輥的平形托輥和兩個、三個托輥的槽形托輥組。槽形托輥的中間托輥水平布置，側托輥的槽角一般為 35 和 45 。最常用的托輥組是三個輥子的長度相等并布置在同一平面內，如圖 3 所示。 本設計上托輥采用三節(jié)式槽形托輥，下托輥用平形托輥。托輥的各參數(shù)根據(jù)表 11選擇。 表 22 托輥直徑、槽角和安裝間距與帶寬的關系 根據(jù)表 11 上托輥 選用三節(jié)式槽形托輥，托輥直徑 89mm ，槽角 0。下托輥采用平形托輥，托輥直徑 89mm 。 介紡電大 2021 屆本科畢業(yè)設計 第 9 頁 計算合理的托輥組間距 在設計時 ,托輥間距應同時滿足 2 個條件 : (1)托輥承載能力及使用壽命要求； (2)保證輸送帶適當?shù)南麓苟取? 表 23 托輥間距于帶寬的關系 得：托輥間距為 1200mm 回程段托輥間距取承載段托輥間距的二倍即可，即 ua ＝ 2 0a ＝ 2 1200＝ 2400mm 2. 優(yōu)越性分析 通過對帶式輸送機托輥間距的合理確定及優(yōu)化布置 ,可大大減少托輥用量 ,其優(yōu)越性是非常明顯的。 1）托輥成本約占輸送機成本的 30%,如果托輥數(shù)量減少一半 ,成本約降低 15%。因此將會大幅度減少投資。 2）托輥數(shù)量減少 ,使輸送機運行阻力降低 ,功率消耗減小 ,節(jié)約電能。 3）由于帶式輸送機托輥用量很大 ,且易出現(xiàn)故障 ,故減少托輥用量 ,使維護工作量和費用降低。 4）延長輸送帶使用壽命 ,降低輸送帶跑偏率 ,提高運行可靠性。 輥子載荷的校核 承載分支托輥： 0P =e 0a ( vIm + Bq )g =(+)=997N 式中： 0P — 承載分支托輥靜載荷， N ； e— 輥子載荷系數(shù)，查《運輸機械設計選用手冊 》表 235，得 e=； 0a — 承載分支托輥間距， m , 0a = ； mI — 輸送能力， skg ； skg Bq — 每米長輸送帶的質量 ， mmkg ； Bq = mkg ； 查表 274， 能滿足要求。 回程分支托輥： UP =e Ua Bq g == 式中： UP — 回程分支托輥靜載荷， N ； Ua — 回程分支托輥間距， m ； Ua = ； e— 輥子載荷系數(shù)，查《運輸機械設計選用手冊》表 235，得 e=； 介紡電大 2021 屆本科畢業(yè)設計 第 10 頁 查表 能滿足要求。 輸送機驅動裝置的設計 帶式輸送機的啟動過程 分析 帶式輸送機是一個復雜的機電系統(tǒng)，它是由閉環(huán)的承載輸送帶和托輥及驅動裝置、拉緊裝置、改向滾筒及其機架構成的系統(tǒng)；輸送帶運行的驅動力由驅動裝置提供；拉緊裝置提供給系統(tǒng)必要的拉緊力；改向滾筒給輸送帶導向；托輥的作用是支撐輸送帶及其上而的物料并減小輸送帶的撓度。 當驅動裝置開始啟動后，通過滾筒與輸送帶的摩擦作用，將驅動力傳遞給輸送帶，輸送帶的運動需要克服各種運行阻力，而且，輸送帶為粘彈性體 .盡管在啟動過程中可以控制驅動裝置的啟動過程的速度 (加速度 )，但并不能將運動直接傳遞到整個輸送帶上，而是在輸送帶的粘彈性性 質和阻力作用下，逐漸地將驅動力和速度傳播到整個輸送帶上，隨著輸送機的逐漸啟動，輸送帶的張力由靜止狀態(tài)下的張力變化到穩(wěn)定運行下的張力。張力的變化又會導致輸送帶變形量的變化，這一變化由拉緊裝置和輸送帶的撓度變化所吸收 .因而，要求驅動裝置在保證輸送機能夠在有載狀態(tài)下啟動的同時，還要盡量減小輸送帶的動載荷，避免出現(xiàn)振蕩和沖擊。 大型帶式輸送機的驅動裝置一般采用多驅動單元方式。當驅動裝置布置在一個位置上時 (頭部或尾部，也可能是多滾筒驅動 )，在啟動過程和正常運行時，需要考慮各驅動單元的功率平衡，以避免導致由于載荷不均衡 而引起的電動機過載甚至是燒毀電動機的事故；當在一條帶式輸送機上多個驅動裝置布置在不同的位置上 (頭部、尾部及中間 )，在確定了輸送機的啟動順序后，啟動的時間間隔也非常重要，后續(xù)的驅動裝置啟動過早，將出現(xiàn)輸送帶張力下降、堆積，而啟動過晚，會出現(xiàn)振蕩和沖擊。 下圖是對兩種不同驅動方式的輸送機啟動過程的計算機仿真速度曲線 .其中圖 22為鼠籠電動機串限矩型液力耦合器，從圖中可見，由于采用自動啟動方式，按驅動裝置的固有機械特性進行啟動，在速度變化過程中，當驅動力矩較小時，甚至出現(xiàn)速度下降(在此過程中，驅動裝置一直在向輸 送機系統(tǒng)輸入能量 )，而當驅動裝置輸入的驅動力較大時，輸送機將產生較大的加速度，整個啟動過程處于非平緩的過程，出現(xiàn)尾部的最大速度比驅動裝置輸入的速度還高 (實際上，當配置的液力耦合器的規(guī)格和充液量較合適時，啟動過程可以得到一定的改善 )。圖 23 是采用控制啟動方式，此時，啟動的速度和加速度按設定值進行控制，啟動過程比較平緩，僅產生較小的動載荷。 圖 22 按驅動裝置的機械特性啟動 介紡電大 2021 屆本科畢業(yè)設計 第 11 頁 可見，控制啟動過程能夠避免應力過大和振蕩，達到降低輸送帶、滾筒、托輥、機架等的載荷，提高設備 的整體經濟性，因此，正確選用可靠的可控驅動裝置是大型帶式輸送機設計中的關鍵問題。 大型帶式輸送機對驅動裝置的要求 大型帶式輸送機具有驅動電動機容量大、設計上需要滿足輸送機有載啟動和多機驅動等特點，因而對大型帶式輸送機驅動裝置的基木要求是 : 1. 驅動裝置應具有良好的啟動性能，具有大的啟動力以使輸送機能夠有載啟動。 2. 啟動過程中具有足夠小、合理的加速度以減小動載荷，避免由過大的慣性力引起物料在輸送帶上的滑移、灑料，及輸送帶和滾筒打滑以及拉緊裝置的過大行程。理論上要求在不同的貨載情況下都應保持恒定 的啟動過程。 3. 提供低速運行方式 .為了驗帶或者防止凍結，有時要求輸送機必須在低速下持續(xù)運行 (一般是設計速度的 10%～ 12% )。 4. 驅動裝置必須防止輸送機的功率以及力矩超過安全限度，以保證過載的輸送機自動停機，避免發(fā)生災難性的事故。 5. 在采用多驅動情況下，應保證各電動機的負荷均勻，避免各驅動裝置及輸送機的部件過載。 6. 電動機啟動時對電網的沖擊小，最好能使電動機無載啟動。 7. 驅動裝置應該具有較高的傳動效率。 8. 驅動裝置應具有良好的可控性，控制啟動、停機時的速度和加減速度。 9. 盡量使 電動機空載啟動，錯開啟動時各電動機的啟動時間；減少電動機的啟動次數(shù)，有可能時，可在輸送機停止時不必停電動機。 現(xiàn)有驅動裝置及其分類 驅動裝置實際上是一種能量轉換裝置，根據(jù)能量可能進行的轉換方式，帶式輸送機的驅動可以有下面的幾種途徑 : 1. 電能→機械能 :電動機通過電力電子技術直接驅動。其主要形式為 :直流電動機調速方式、交流電動機軟啟動方式、交流電動機變頻調速方式、差動變頻無級調速。 2. 電能→液體動能→流體摩擦→機械能 :液粘離合器驅動。 3. 電能→液體動能→機械能 :液力耦合器驅動。 圖 23 輸送帶啟動過程的速度曲線 介紡電大 2021 屆本科畢業(yè)設計 第 12 頁 4. 電 能→液壓能→機械能 :液壓馬達驅動。 按驅動系統(tǒng)的控制方式，可分為按驅動裝置的特性啟動和控制啟動 . 由于帶式輸送機系統(tǒng)的驅動種類較多，根據(jù)傳動原理和結構特點的不同，將現(xiàn)有的驅動裝置分成變頻調速、液力耦合器傳動、直流電動機調速、液體粘性離合器傳動、液壓馬達驅動、交流電動機軟起動和差動變頻無級調速等 7 類。 帶式輸送機各種驅動方式的比較研究 1. 電動滾筒 電動滾筒分內裝式電動滾筒和外裝式電動滾筒。它們的主要區(qū)別在于內裝式電動滾筒電動機裝在滾筒內部，外裝式電動滾筒電動機裝在滾筒外部，并與滾筒剛性聯(lián)接。內裝 式電動滾筒由于電動機裝在滾筒內部，電動機散熱性較差，一般用在功率為 30kW 以下、機長小于 150m 的帶式輸送機上。外裝式電動滾筒由于電動機裝在滾筒外部，電動機散熱性較好，一般用在功率為 45kW 以下、機長小于 15m 的帶式輸送機上。其最大的優(yōu)點是結構緊湊，維修費用低，可靠性高，驅動裝置和傳動滾筒合二為一。其缺點是軟起動性能差，電動機啟動時對電網沖擊大，可靠性比 Y 型電動機 +聯(lián)軸器 +減速器驅動方式差。 Y 型電動機 +聯(lián)軸器 +減速器 Y 型電動機 +聯(lián)軸器 +減速器驅動方式的優(yōu)點是 :結構簡單，維護工作量小，維修費用低，可靠性高。其缺點是軟起動性能差，電動機啟動時對電網沖擊大。一般用在功率為 45kW 以下、機長小于 150m 的帶式輸送機上。 3. Y 型電動機 +限矩型液力耦合器 +減速器 Y 型電動機 +限矩型液力耦合器 +減速器是帶式輸送機上 使用最為廣泛的一種驅動裝置。限矩型液力耦合器分帶后輔室限矩型液力耦合器和不帶后輔室限型液力耦合器。由于帶后輔室限矩型液力偶合器在電動機啟動時 .液力油由后輔室通過節(jié)流孔緩慢進入液力耦合器下作腔 .所以其啟動性能優(yōu)于不帶后輔室限矩型液力偶合器。但是由于帶后輔室限矩型液力耦合器啟動時間長、發(fā)熱量大，所以在限矩型液力耦合器選型時 .如果選用帶后輔室限矩型液力耦合器。在液力耦合器有兩個型號均能滿足其傳遞功率時，由于該形式液力偶合器啟動時間長、發(fā)熱量大，所以應優(yōu)先選用較大型號液力耦合器；如果選用不帶后輔室限矩型液力耦合器， 在液力耦合器有兩個型號均能滿足其傳遞功率時，由于該形式液力耦合器啟動時間較短、發(fā)熱量較小，所以應優(yōu)先選用較小型號液力耦合器。對于有多臺電動機驅動的帶式輸送機，如果選用 Y 型電動機 +限矩型液力耦合器 +減速器驅動方式，液力耦合器建議選用帶后輔室限矩型液力耦合器。由于限矩型液力耦合器受散熱條件限制，所以 Y 型電動機 +限矩型液力耦合器 +減速器驅動方式一般用在單機功率為 630kW 以下，機長小于 1500m 的帶式輸送機上。 其優(yōu)點是 :性價比高，結構簡單緊湊，維護工作