【正文】 總體及傳動設(shè)計。為了更好的完成本次設(shè)計，從 4 月初到現(xiàn)在，結(jié)合自己的畢業(yè)設(shè)計進行了針對性的畢業(yè)實習(xí)。從而從各個角度對皮帶運輸 機有了全面的了解，對此次畢業(yè)設(shè)計有很大幫助。 本論文共分 5 章，第 1 章主要介紹了皮帶運輸機的概況、分類及發(fā)展趨勢等；第 2章主要介紹了皮帶運輸機設(shè)計計算，內(nèi)容涉及輸送帶的確定及核算、圓周驅(qū)動力、傳動滾筒功率計算 ,電機功率計算 ,輸送帶張力計算、輸送帶不打滑校核 ,拉緊力計算、繩芯輸送帶強度校核計算 ,傳動滾筒和改向滾筒合張力計算 等；第 3 章主要介紹了皮帶運輸機的傳動原理；第 4章主要介紹了傳動裝置的選用和設(shè)計，包括電機選用、減速器選用 ,液壓耦合器和聯(lián)軸器的選用 。 這次畢業(yè)設(shè)計是在王建平老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下完成的。畢業(yè)設(shè)計的階段和過程中王老師都給了明確的計劃，使我一步步有序地展開畢業(yè)設(shè)計，設(shè)計進行中的每一階段，王老師都認(rèn)真檢查，耐心細致的指出其中的錯誤和不當(dāng)?shù)牡胤?，并指?dǎo)修改和完善，讓我及時地修正了錯誤，避免了走彎路，在此非常感謝王老師，以及幫助過我的同學(xué)。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 1 緒 論 皮帶運輸機的概況 皮帶運輸機的發(fā)展史 皮帶運輸機是由承載的輸送帶兼作牽引機構(gòu)的連續(xù)運 輸設(shè)備，可輸送礦石、煤炭等散裝物料和包裝好的成件物品。 皮帶運輸機 對建設(shè)現(xiàn)代化礦井有重要作用。隨著我國高產(chǎn)高效礦井的出現(xiàn)，原有的皮帶運輸機無論是主參數(shù)還是 運行性能都已不能滿足要求，必須向長距離、高帶速、大運量、大功率的大型化方向發(fā)展，并要改善和提高運行性能，確保安全可靠。 1868 年，在英國出現(xiàn)了皮帶運輸機； 1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機； 1905 年，在瑞士出現(xiàn)了鋼皮帶運輸機；1906 年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 皮帶運輸機基本結(jié)構(gòu) 皮帶運輸機的組成如圖 所示，基本組成部分 :輸送帶、托輥、驅(qū)動裝置 (電動機、減速機、軟起動裝置、制動器、聯(lián)軸器、逆止器、傳動滾筒 )、拉緊裝置、清掃裝置、機架、安全保護裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。工作時，傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動 輸送帶運行。一般物料是裝載到上帶 (承載段 )的上面，在機頭滾筒卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。由于受到輸送帶強度及零部件的限制，單機長度不宜過長，國內(nèi)現(xiàn)在鋼繩芯帶最高為 ST4000，整芯帶為 PVG3150S，高強度機械接頭要靠進口，為了降低膠帶強度，減小驅(qū)動裝置尺寸，國內(nèi)外通常采用中間直線 摩擦驅(qū)動和中間卸載式驅(qū)動，并采用軟起動技術(shù)。目前國內(nèi)井下使用的輸送機的最大主參數(shù)為：運量 Q=1000～ 3000t/h，運距 L=1000～ 5000m，帶速 V=～ ，驅(qū)動總功率 N=750～ 2020kW，傾角已達 30゜，國外皮帶運輸機的主參數(shù)為：運距 L= km，運量 Q=37500 t/h，帶速 V=6～15 m/s，帶寬 B=4 m。美國、德國、英國等國家的一些廠商公司都可為各種生產(chǎn)規(guī)模的高產(chǎn)高效工作面提供配 套的順槽用可伸縮皮帶運輸機，其主參數(shù)為：運量 Q=2 000t／ h，運距 L=5 000m，帶速v=～ 4 m/s，驅(qū)動總功率 N=2400 kW。在 2020 年完成了工業(yè)性試驗，同年 10 月份通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會的技術(shù)鑒定。輸送帶一 般采用整芯帶，用機械接頭聯(lián)結(jié)，與山西晉城礦務(wù)局從 ACE 公司引進的一臺可伸縮皮帶運輸機的主參數(shù)基本一致。到目前為止，已投入使用 50多臺，其中傾角為 25゜的有 11 臺， 26゜～ 28゜的有 5臺， 30゜的有 2臺，基本上形成了定型產(chǎn)品，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。在大傾角上運皮帶運輸機研制成功的基礎(chǔ)上，進行大傾角上運皮帶運輸機系列化 設(shè)計，擴大使用范圍，以滿足不同帶寬、功率、運量、運距的需要，改進和研制不同帶寬的雙排 V形深槽托輥組，最大限度地提高導(dǎo)來摩擦系數(shù)，從而擴大了輸送機輸送傾角范圍，使輸送傾角提高到了 30゜，下運輸送機傾角也可達 25゜，并使大傾角上運皮帶運輸機系列既能實現(xiàn)軟起動和均載，又能改善逆止性能。 （四） 水平轉(zhuǎn)彎輸送機 法國、前蘇聯(lián)、奧地利、德國、美國等國家都很重視水平轉(zhuǎn)彎皮帶運輸機的理論研究和試驗，并已在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。 1980 年法國為某礦鋪設(shè)了一條水平轉(zhuǎn)彎皮河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 帶運輸機，其主參數(shù)為：機長 L= km，高差 H=，最大 坡度為30％，運量 Q=560 t/h，用以運送鎳礦石。 我國對水平轉(zhuǎn)彎皮帶運輸機的研究較早，但發(fā)展并不快，主要原因是用戶對該機型認(rèn)識不夠，當(dāng)時國內(nèi)也沒有成熟的應(yīng)用實例。我國的陶莊、協(xié)莊和良莊等煤礦，也都先后使用了多臺水平轉(zhuǎn)彎皮帶運輸機，并取得了良好的經(jīng)濟效益。其主參數(shù)為：機長 L=2020m，運量 B=180～ 200 t/h，帶速 V= m/s，帶寬 B=650mm，多處轉(zhuǎn)彎，目前該機運行正常。但由于帶速高，移動部分和轉(zhuǎn)動部分的慣性很大，其下滑的慣性力矩也很大，生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)打滑、滾料、飛車等事 故，因此制動是關(guān)鍵問題。帶液力制動系統(tǒng)的下運機是國家“六五”重點科技攻關(guān)項目，主要是通過在輸送機的驅(qū)動裝置中安裝液力制動系統(tǒng)，分 2步實現(xiàn)制動，即先由該系統(tǒng)將輸送機運行速度減慢 (加速度保持在 ～ m/s2 的范圍內(nèi) )，降至額定速度的 1／ 3，然后由機械抱閘最終制動，當(dāng)井下發(fā)生突然停電事故時，仍可實現(xiàn)二級制動。 阻 尼式下運皮帶運輸機也具有較為廣闊的應(yīng)用前景，它在輸送帶底面施加阻尼力來抵消載荷下運時產(chǎn)生的下滑力，其驅(qū)動裝置可以布置在輸送機的下端，使電動機在驅(qū)動中始終保持電動狀態(tài)，改善了輸送帶受力情況，同時可解決下運可伸縮皮帶運輸機不易伸縮的難題。這種皮帶運輸機不僅具有膠帶張力小，結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)長距離運輸?shù)葍?yōu)點，而且具有軟起動和功率平衡功能，安全保護設(shè)施完善，微機控制、傳感器監(jiān)測，能滿足煤礦防爆要求。 （六） 管狀皮帶運輸機 20 世紀(jì) 70 年代末，日本管狀皮帶運輸機進入實際應(yīng)用階段，并逐步形成了一套設(shè)計理論和系列產(chǎn)品，在 32 個國家獲得專利，向 12個國家和地區(qū)轉(zhuǎn)讓了此項技術(shù)，形成了國際性的管狀皮帶運輸機學(xué)術(shù)團體，每年由Bridge Stone 公司主辦一次管狀皮帶運輸機技術(shù)研討會。 90 年代初，我國首臺管狀皮帶運輸機在淮南礦務(wù)局新莊孜 礦地面使用，用于輸送原煤，運量 Q=600 t/h，運輸長度 L= m，總提升高度 H= m，帶速 V=175 m/min，繞過了精煤倉，有一個圓心角為 ゜、曲率半徑 R=115 m 的垂直彎曲段。其缺點為：對輸送物料的塊度有一定要求；不適于多點受、卸料；不適于給料不均勻的場合。在經(jīng)濟性方面，如果采用進口膠帶，就輸送機本身而言：當(dāng)機長 L200 m 時，為普通帶的 倍；當(dāng)機長 L200m時，為普通帶的 2 倍。目前沈陽膠帶股份有限公司可生產(chǎn)配套的膠帶。 （七） 壓皮帶運輸機 壓皮帶運輸機也是為增大輸送傾角而設(shè)計的， 1979 年美國大陸輸送機設(shè)備公司開始研制壓皮帶運輸機，并于 1983 年研制出壓帶式大傾角皮帶運輸機 HAC，這臺樣機的輸送傾角為 30゜～ 60゜，最大輸送能力為 2 900 t/h，其壓帶是通過旋轉(zhuǎn)的托輥組加載的。 1991～ 1994 年德國的 MAN TAKPR FODERTECHNIK 公司研制了 3臺用于卸船機的壓皮帶運輸機。國內(nèi)生產(chǎn)的壓皮帶運輸機傾角可達 90゜，物料最大塊度可達 300 mm。 （八） 垂直提升輸送機 國外從 20 世紀(jì) 60 年代末開始發(fā)展垂直提升技術(shù)，德國 Trellex Flexowell 公司一直從事這種機型的研制，其 產(chǎn)品已有 5 萬余臺，分布于90 多個國家和地區(qū)，應(yīng)用于各行各業(yè)。 我國由于垂直提升技術(shù)起步晚，該技術(shù)在煤礦井下應(yīng)用尚屬空白。垂直提升輸送機目前存在輸送帶的阻燃性、安全性、冷粘技術(shù)、國產(chǎn)化、清掃以及整機凸弧段的拋料等問題。 皮帶運輸機的發(fā)展趨勢 國外皮帶運輸機技術(shù)的現(xiàn)狀 國外皮帶運輸機技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在 2個方面：一方面是皮帶運輸機的功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀皮帶運輸機、空間轉(zhuǎn)彎皮帶運輸機等各種機型；另一方面是皮帶運輸機本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤 其是長距離、大運量、高帶速等大型皮帶運輸機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了皮帶運輸機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了皮帶運輸機的運行性能和可靠性。 （２） 應(yīng)用動態(tài)分析技術(shù)和機電一體化、計算機監(jiān)控等高新技術(shù)，采用大功率軟起動與自動張緊技術(shù)，對輸送機進行動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動張力， 設(shè)備運行性能好，運輸效率高。 （４）新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。如英國 FSW 生產(chǎn)的 FSW1200/（ 2～ 3）400（ 600）工作面順槽皮帶運輸機就采用了液粘差速或變頻調(diào)速裝置，運輸能力達 3000 t/h 以上，它的機尾與新型轉(zhuǎn)載 機（如美國久益公司生產(chǎn)的 S500E）配套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，皮帶運輸機的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離皮帶運輸機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進步。目前，我國煤礦井下用皮帶運輸機的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表 2所示。目前我國用剛性理論來分析研究皮帶運輸機并制訂計算方法和設(shè)計規(guī)范，設(shè)計中對輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取 n=10 左右），與實際情況相差很遠。已開發(fā)了皮帶運輸機動態(tài)設(shè)計方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態(tài)分析與動態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型皮帶運輸機 的設(shè)計達到了最高水平（輸送帶安全系數(shù) n=5～ 6），并使輸送機的設(shè)備成本尤其是輸送帶成本大為降低。為了減少對電網(wǎng)的沖擊，軟起動時應(yīng)有分時慢速起動；還要控制輸送機起動加速度～ m/s2，解決承載帶與驅(qū)動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對元部件的沖擊。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實現(xiàn)輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離皮帶運輸機的起動與功率平衡及同步性問題。此外，長距離大功率皮帶運輸機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實現(xiàn)軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調(diào)速裝置。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動）。但價格昂貴，急需國產(chǎn)化。 ⑴裝機功率 我國工作面順槽可伸縮皮帶運輸機最大裝機功率為 4 250 kW，國外產(chǎn)品可達 4 970 kW，國產(chǎn)皮帶運輸機的裝機功率約為國外產(chǎn)品的 30%～40%，固定皮帶運輸機的裝機功率相差更大。 ⑶最大輸送帶寬度 我國皮帶運輸機為 1400 mm，國外最大為 1830 mm。 ⑸工作面順槽運輸長度 我國為 3000 m，國外為 7300m。國內(nèi)自移機尾主要依賴進口，主要有 2種：（ a）隨轉(zhuǎn)載機一起移動的由英國 LONGWALL 公司生產(chǎn)的自移機尾裝置。前者只有一個推進油缸，后者則有 2 個推進油缸。德國生產(chǎn)的自移機尾在國內(nèi)使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直 2 個方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強。但對自移機尾的要求是共同的，既要滿足輸送機正常工作時防滑的要求，又要滿足在輸送機不停機的情況下實現(xiàn)快速自移。國外采用結(jié)構(gòu)先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設(shè)備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。 ⑻輸送機品種 機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發(fā)揮其效能，如拓展運人、運料或雙向運輸?shù)裙δ?，做到一機多用；另外，我國煤礦的地質(zhì)條件差異很大，在運輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角（ +25176。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 （三） 可靠性、壽命上的差距 ⑴輸送帶抗拉強度 我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國外為 3150 N/mm。 ⑵輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的 50%～ 65%，國外達母帶的 70%～ 75%。我國輸送機托輥壽命為 2萬 h，國外托輥壽命 5～ 9萬 h，國產(chǎn)托輥壽命僅為國外產(chǎn)品的 30%～ 40%。 ⑸皮帶運輸機上下運行時可靠性差 （四） 控制系統(tǒng)上差距 ⑴驅(qū)動方式 我國為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如 BOSS系統(tǒng)、CST可控傳動系統(tǒng)等，控制精度較高。我 國輸送機僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機的啟動、正常運行、停機等工作過程。 ⑶輸送機保護裝置 國外皮帶運輸機除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動灑水降塵等保護裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置：傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)；煙霧報警及自動消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動計量系統(tǒng)。而 我國現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護，防跑偏、超溫灑水，煙霧報警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)高效礦井運輸技術(shù)的發(fā)展方向。對于鋼繩芯強力皮帶運輸機需加長至 5000m 以上，單機驅(qū)動 功率要求達到1000～ 1500 kW，輸送帶抗拉強度達到 6000 N/mm（鋼