畢業(yè)設計帶式輸送機的PLC控制

1、江西現(xiàn)代職業(yè)技術學院 畢業(yè)論文(設計 題目:帶式輸送機的 PLC 控制學 號:姓 名:學 院:專 業(yè):班 級:指導教師:提交時間:2012年 10月 24日目錄:第一章 緒論1.1國內(nèi)外帶式輸送機研究狀況及差距 1.2 改進方法1.3常用帶式輸送機類型與特點 第二章 帶式輸送機施工設計2.1概述2.2 帶式輸送機的設計計算2.3 傳動功率計算2.4 輸送帶張力計算2.5 傳動滾筒、改向滾筒計算2.6 驅動裝置的選用與設計2.7 帶式輸送機部件的選用第三章 傳動滾筒3.1 傳動滾筒的作用3.2滾筒的類型及優(yōu)缺點3.3 改向滾筒3.4 傳動滾筒的選型及設計3.5 改向裝置3.6 滾筒開裂原因及改進

2、第四章 可編程控制器4.1 PLC的基本組成4.2 PLC提高其可靠性的措施4.3 控制裝置的主要功能4.4 各控制部件功能4.5 電氣控制系統(tǒng)4.6 信號與報警第一章 緒論帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續(xù)方式運輸物料的機械。 它可以將物料在一 定的輸送線上, 從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。 它 既可以進行碎散物料的輸送, 也可以進行成件物品的輸送。 除進行純粹的物料輸 送外, 還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合, 形成有節(jié)奏的 流水作業(yè)運輸線。所以帶式輸送機廣泛應用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。 在礦山的井下巷道、 礦井地面運輸系統(tǒng)、 露天采礦場及選礦廠中,

3、 廣泛應用 帶式輸送機。它可以用于水平運輸或傾斜運輸。1.1國內(nèi)外帶式輸送機研究狀況及差距1.1.1 國外運帶式輸送機的研究現(xiàn)狀國外在帶式輸送機動態(tài)分析研究方面開展得比較早 , 動態(tài)分析理論與研制的 軟件已基本能夠滿足當前帶式輸送機發(fā)展之需;而我國相對較晚 , 與國外相比還 存在一定的差距 , 尤其是動態(tài)分析軟件部分。 為了盡快彌補這一差距 , 趕超世界水 平 , 有必要研究和分析當今國外帶式輸送機的動態(tài)分析軟件。國外動態(tài)分析軟件 目前 , 美國、 法國、 澳大利亞、 意大利等國家在動態(tài)分析研究方面 , 已經(jīng)達到國際 領先地位。1.1.2 國內(nèi)運帶式輸送機技術的現(xiàn)狀我國生產(chǎn)制造的上運帶式輸送機

4、的品種、 類型較多。 在“八五”期間, 通過 國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設備”項目的實施, 帶式輸送機的技術水平有了很大 提高, 煤礦井下用大功率、 長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產(chǎn)品開發(fā)都取 得了很大的進步。 如大傾角、 長距離帶式輸送機成套設備、 高產(chǎn)高效工作面順槽 可伸縮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)空白, 并對帶式輸送機的主要元部件進行了理 論研究和產(chǎn)品開發(fā), 研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以 PLC 為核心的可編 程電控裝置,驅動系統(tǒng)采用調速型液力耦合器和行星齒輪減速器。1.1.3 國內(nèi)外運帶式輸送機的技術的差距a 、大型皮帶輸送機的關鍵核心技術上的差距(1 皮帶輸送機動態(tài)分析與監(jiān)測

5、技術 長距離、 大功率皮帶輸送機的技術關鍵是動態(tài)設計與監(jiān)測,它是制約大型皮帶輸送機發(fā)展的核心技術。目前我國用剛 性理論來分析研究帶式輸送機并制訂計算方法和設計規(guī)范, 設計中對輸送帶使用 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。(2 可靠的可控軟起動技術與功率均衡技術 長距離大運量帶式輸送機由 于功率大、 距離長且多機驅動, 必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力, 特 別是多電機驅動時。 國內(nèi)已大量應用調速型液力偶合器來實現(xiàn)輸送機的軟起動與 功率平衡, 解決了長距離帶式輸送機的起動與功率平衡及同步性問題。 但其調節(jié) 精度及可靠性與國外相比還有一定差距。當單機功率 >

6、500 kW 時,可控 CST 軟起 動顯示出優(yōu)越性。 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 。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實現(xiàn)軟起動與功率平衡, 其調節(jié)精度可達 98% 以上。但價格昂貴,急需國產(chǎn)化。b 、技術性能上差距我國上運帶式輸送機的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要, 尤 其是順槽可伸縮帶式輸送機的關鍵部件及其功能如自移機尾、 高效儲帶與張緊裝 置等與國外有著很大差距。(1 裝機功率 我國工作面順槽可伸縮帶式輸送機最大裝機功率為 4×250 kW ,國外產(chǎn)品可達 4×970 kW ,國產(chǎn)帶式輸送機的裝機功率約為國外產(chǎn)品的

7、 30%40%,固定帶式輸送機的裝機功率相差更大。(2 運輸能力 我國帶式輸送機最大運量為 3000 t/h,國外已達 5500 t/h。(3 最大輸送帶寬度 我國帶式輸送機為 1400 mm,國外最大 1830 mm。(4 帶速 由于受托輥轉速的限制,我國帶式輸送機帶速為 4m/s,國外為 5m/s以上。(5 工作面順槽運輸長度 我國為 3000 m,國外為 7300m 。(6 自移機尾 國內(nèi)自移機尾主要依賴進口。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。(7 高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結構和絞車拉緊為主。國外

8、 采用結構先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、 大行程自動張緊設備, 托輥 小車能自動隨輸送帶伸縮到位。(8 輸送機品種 國內(nèi)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。c 、可靠性、壽命上的差距(1 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 3150N/mm。 鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為 4000 N/mm, 國外為 7000 N/mm。 (2 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%。(3 托輥壽命 我國現(xiàn)有的托輥技術與國外比較,壽命短、速度低、阻力 大。我國輸送機托輥壽命為 2萬 h ,

9、國產(chǎn)托輥壽命僅為國外產(chǎn)品的 30%40%。 (4 輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命 2萬 h , 國外輸送機減速器 壽命 7萬 h 。(5 帶式輸送機上下運行時可靠性差。d 、控制系統(tǒng)上差距(1 驅動方式 我國為調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 。(2 監(jiān)控裝置 國外輸送機已采用高檔可編程序控制器 PLC 。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。 (3 輸送機保護裝置 近年國外輸送機先進保護裝置技術是國內(nèi)的空白。 1.2 改進方法(1 設備大型化、提高運輸能力為了適應高產(chǎn)高效

10、集約化生產(chǎn)的需要, 帶式輸送機的輸送能力要加大。 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 術的發(fā)展方向。(2提高元部件性能和可靠性設備開機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。 除了進一步完善和 提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性, 還要不斷地開發(fā)研究新的技術和元部件, 如高 性能可控軟起動技術、動態(tài)分析與監(jiān)控技術、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高 速托輥等,使帶式輸送機的性能得到進一步的提高。(3 擴大功能,一機多用化拓展運人、 運料或雙向運輸?shù)裙δ? 做到一機多用, 使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟效 益。開發(fā)特殊型帶式輸送機,如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等

11、。1.3常用帶式輸送機類型與特點帶式輸送機分類方法有多種 , 按運輸物料的輸送帶結構可分成兩類,一類是 普通型帶式輸送機,這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中,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 種結構的帶式輸送機,各有各的輸送特點其簡介如下各種帶式輸送機的特點:(1 QD80輕型固定式帶輸送機與 TD 型相比,其帶較薄、載荷也較輕 , 運距 一般不超過 100m ,電機容量不超過 22kw 。(2 U 形帶式輸送機它又稱為槽形帶式輸送機,其明顯特點是將普通帶式輸 送機的槽形托輥角提高到使輸送帶成 U 形。這樣一來輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓

12、, 導致物料對膠帶的摩擦力增大,從而輸送機的運輸傾角可達 25°。(3 管形帶式輸送機是 U 形帶式輸送帶進一步的成槽,最后形成一個圓管 狀, 即為管形帶式輸送機, 故可以實現(xiàn)閉密輸送物料, 可明顯減輕粉狀物料對環(huán) 境的污染,并且可以實現(xiàn)彎曲運行。(4 壓帶式帶輸送機它是用一條輔助帶對物料施加壓力。 這種輸送機的主要 優(yōu)點是:輸送物料的最大傾角可達 90°,輸送能力不隨傾角的變化而變化 , 可實 現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送。其缺點是輸送帶的磨損增大和能耗較大。 (5 鋼繩牽引帶式輸送機它是無際繩運輸與帶式運輸相結合的產(chǎn)物, 既具有 鋼繩的高強度、牽引靈活的特點,又具有帶

13、式運輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點。第二章 帶式輸送機施工設計2.1概述2.1.1帶式輸送機的應用帶式輸送機 (belt conveyer由驅動裝置、 拉緊裝置、 輸送帶、 中部構架和托輥 組成。輸送帶作為牽引和承載構件,借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續(xù)方式運輸物料的機械。 應用它, 可以將物 料在一定的輸送線上, 從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流 程。 它既可以進行碎散物料的輸送, 也可以進行成件物品的輸送。 所以帶式輸送 機廣泛應用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。帶式輸送機與其他運輸設備 (如機車類 相比,具有輸送距離長、運量大、連 續(xù)輸送等優(yōu)點, 而且運行可

14、靠, 易于實現(xiàn)自動化和集中化控制, 尤其對高產(chǎn)高效 礦井,帶式輸送機已成為煤炭開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。2.1.2帶式輸送機的結構通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅動、制動、張緊、改向、裝載、 卸載、清掃等裝置組成。(1 輸送帶常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度 -1540°C 之間。物料溫度不超過 50°C 。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。 塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點,但對于氣候的適應性差,易打滑和老化。 (2 托輥分單滾筒、 雙滾筒和多滾筒等。 有槽形托輥、 平形托輥、 調心托輥、 緩沖托輥。 槽形托輥用以輸送散粒物料; 調心托輥用以

15、調整帶的橫向位置, 避免 跑偏;緩沖托輥裝在受料處,以減小物料對帶的沖擊。(3 滾筒分驅動滾筒和改向滾筒。驅動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾 筒、雙滾筒和多滾筒等。(4 張緊裝置其作用是使輸送帶達到必要的張力,以免在驅動滾筒上打滑。 2.1.3帶式輸送機的技術優(yōu)勢首先是它運行可靠。 在許多需要連續(xù)運行的重要的生產(chǎn)單位, 如發(fā)電廠煤的 輸送, 鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送, 以及港口內(nèi)船舶裝卸等均采用帶式輸送機。必要時,帶式輸送機可以一班接一班地連續(xù)工作。帶式輸送機動力消耗低。 由于物料與輸送帶幾乎無相對移動, 不僅使運行阻 力小,而且對貨載的磨損和破碎均小,生產(chǎn)率高。有利于降低生產(chǎn)成本。 帶

16、式輸送機的輸送線路適應性強又靈活。 線路長度根據(jù)需要而定。 可以安裝 在小型隧道內(nèi),也可以架設在地面交通混亂和危險地區(qū)的上空。根據(jù)工藝流程的要求, 帶式輸送機能非常靈活地從一點或多點受料. 也可以 向多點或幾個區(qū)段卸料。2.2 帶式輸送機的設計計算2.2.1 選題背景帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續(xù)方式運輸物料的機械。 應用它, 可以將物 料在一定的輸送線上, 從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流 程。 它既可以進行碎散物料的輸送, 也可以進行成件物品的輸送。 除進行純粹的 物料輸送外, 還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合, 形成有 節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。所以帶式輸

17、送機廣泛應用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。 本論文主要研究平帶式輸送機的設計過程帶式輸送機的設計計算,應具有下列原始數(shù)據(jù)及工作條件資料原始參數(shù)和工作條件(1 輸送物料:煤(2 物料特性:(1 塊度:0300mm(2 散裝密度:0.90t/3m(3 在輸送帶上堆積角:=20°(4 物料溫度:<50(3 工作環(huán)境:井下(4 輸送系統(tǒng)及相關尺寸:(1運距:1000mm(2傾斜角:=0°(3最大運量 :350t/h初步確定輸送機布置形式,如圖 2.2-1所示: 圖 2.2-1 傳動系統(tǒng)圖2.2.2 計算步驟帶寬的確定:按給定的工作條件 , 取原煤的堆積角為 20°。原煤

18、的堆積密度按 900 kg/3m ;輸送機的工作傾角 =0°帶式輸送機的最大運輸能力計算公式為:Q=3.6svk (2.2 1 式中:Q 輸送量(t/h ;v 帶速(m/s ;物料堆積密度(kg/3m ;S 在運行的輸送帶上物料的最大堆積面積 , 2mK 輸送機的傾斜系數(shù)輸送帶運行速度是輸送機設計計算的重要參數(shù), 在輸送量一定時, 適當提高 帶速,可減少帶寬。對水平安裝的輸送機,可選擇較高的帶速,輸送傾角越大帶 速應偏低,向上輸送時帶速可適當高些,向下輸送時帶速應低些。目前 DTII 系 列帶式輸送機推薦的帶速為 1.254m/s。對于下運帶式輸送機,考慮管理難度 大,一般確定帶速為

19、 23.5m/s。本設計選用運行速度為 1.6m/s。表 2.2-1傾斜系數(shù) k 選用表 輸送機的工作傾角 =0°查 DT 帶式輸送機選用手冊(表 2.2-1 (此后凡未注明均為該書 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/3m ;考慮山上的工作條件取帶速為 1.6m/s;將個參數(shù)值代入上式 , 可得到為保證給頂?shù)倪\輸能力 , 帶上必須具有的的截 面積S 20675. 016. 19006. 33506. 3m vk Q = 圖 2.2-2 槽形托輥的帶上物料堆積截面表 2.2-2槽形托輥物料斷面面積 A 查表 2.2-2,

20、可知輸送機的承載托輥槽角 35°, 物料的堆積角為 20°時, 帶寬 為 800 mm 的輸送帶上允許物料堆積的橫斷面積為 0.06782m ,此值大于計算所 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)如上計算 , 確定選用帶寬 B=800mm,680S型煤礦用阻燃輸送帶。680S 型煤礦用阻燃輸送帶的技術規(guī)格:縱向拉伸強度 750N/mm;帶厚 8.5mm ;輸送帶質量 9.2Kg/m。2.2.3輸送帶寬度的核算輸送大塊散狀物料的輸送機,需要按(2.2-2式核算,再查表 2.2-22200B +(2.2-2 式中 最大粒度, mm 。表 2

21、.2-2不同帶寬推薦的輸送物料的最大粒度 mm計算:8002300200800B =+=故,根據(jù)原始資料和上述選擇要求,輸送帶寬滿足輸送要求。 2.2.4 圓周驅動力1. 計算公式(1 所有長度傳動滾筒上所需圓周驅動力 u F 為輸送機所有阻力之和,可用式(2.2-3計 算:u F12U H N S S St F F F F F F =+ (2.2-3 式中 H F 主要阻力, N ;N F 附加阻力, N ; 1S F 特種主要阻力, N ; 2S F 特種附加阻力, N ;St F 傾斜阻力, N 。五種阻力中, H F 、 N F 是所有輸送機都有的,其他三類阻力,根據(jù)輸送機側 型及附件

22、裝設情況定,由設計者選擇。對機長大于 80m 的帶式輸送機,附加阻力 N F 明顯的小于主要阻力,可用簡 便的方式進行計算。為此引入系數(shù) C 作簡化計算,則公式變?yōu)橄旅娴男问?12U H S S St F CF F F F =+ (2.2-4 式中 C 與輸送機長度有關的系數(shù), 在機長大于 80mm 時, 可按式 (2.2-5 計算,或從表查取L L C L +=(2.2-5式中 0L 附加長度,一般在 70mm 到 100mm 之間;C 系數(shù),不小于 1.02。C 查 DT (A 型帶式輸送機設計手冊 表 3-5 既本說明書表 2.2-3表 2.2-3系數(shù) C (1 主要阻力計算輸送機的主要

23、阻力 H F 是物料及輸送帶移動和承載分支及回程分支托輥旋轉 所產(chǎn)生阻力的總和。可用式(2.2-6計算:(2cos H RO RU B G F fLg q q q q =+ (2.2-6 式中 f 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。L 輸送機長度(頭尾滾筒中心距 , m ; g 重力加速度;初步選定托輥為 DT 6204/C4,查表 27,上托輥間距 0a =1.2m ,下托輥間 距 u a =3m ,上托輥槽角 35°,下托輥槽角 0°。RO q 承載分支托輥組每米長度旋轉部分重量, kg/m,用式(2.2-7計算 10RO G q a

24、=(2.2-7其中 1G 承載分支每組托輥旋轉部分重量, kg ;0a 承載分支托輥間距, m ; 托輥已經(jīng)選好,知 1G =24.3kg計算:RO q =1G /0a =24.3/1.3=20.25 kg/mRU q 回程分支托輥組每米長度旋轉部分質量, kg/m, 用式 (2.2-8 計算: 2RU U G q a =(2.2-8其中 2G 回程分支每組托輥旋轉部分質量U a 回程分支托輥間距, m ;2G =15.8kg 計算:KU q =Ua G 2=38. 15=5.267 kg/m G q 每米長度輸送物料質量=G q v I m =v Q 6. 3=1.66. 3350=60.7

25、34kg/m B q 每米長度輸送帶質量, kg/m, B q =9.2kg/m(2cos H RO RU B G F fLg q q q q =+=0.045×300×9.8×20.25+5.267+(2×9.2+60.734×cos35°=11379Nf 運行阻力系數(shù) f 值應根據(jù)表 2.2-4選取。取 f =0.045。表 2.2-4 阻力系數(shù) f (2 主要特種阻力計算主要特種阻力 1s F 包括托輥前傾的摩擦阻力 F 和被輸送物料與導料槽攔板 間的摩擦阻力 gl F 兩部分,按式(2.2-9計算:Sl F F =+gl F

26、(2.2-9 本輸送機沒有主要特種阻力 1s F ,即 1s F =0 (3 附加特種阻力計算附加特種阻力 2S F 包括輸送帶清掃器摩擦阻力 r F 和卸料器摩擦阻力 a F 等部 分,按下式計算:23S r a F n F F =+ (2.2-10 3r F A P = (2.2-11 2a F B k = (2.2-12 式中 3n 清掃器個數(shù),包括頭部清掃器和空段清掃器; A 一個清掃器和輸送帶接觸面積, 2m ,見表P 清掃器和輸送帶間的壓力, N/2m ,一般取為 344101010 N/2m ;3清掃器和輸送帶間的摩擦系數(shù),一般取為 0.50.7;2k 刮板系數(shù),一般取為 150

27、0 N/m。表 2.2-5導料槽欄板內(nèi)寬、刮板與輸送帶接觸面積 得 A=0.008m2,取 p=10410N/m2,取 3=0.6,將數(shù)據(jù)帶入式(2.2-11 則 r F =0.008×10410×0.6=480 N擬設計的總圖中有兩個清掃器和一個空段清掃器(一個空段清掃器相當于 1.5個清掃器a F =0由式(2.2-10 則 2S F =3.5×480=1680 N (4 傾斜阻力計算傾斜阻力按下式計算:st FH g q F G st = (2.2-13 式中:因為是本輸送機水平運輸,所有 H=0H g q F G st =0 12U H S S St F

28、CF F F F =+ u F =1.12×11379+0+1680+0 =14425N2.3 傳動功率計算2.3.1 傳動軸功率(A P 計算傳動滾筒軸功率(A P 按式(2.3-1計算:1000U A F P =(2.3-12.3.2 電動機功率計算電動機功率 M P ,按式(2.3-2計算:' " AM P P =(2.3-2式中 傳動效率,一般在 0.850.95之間選取;1聯(lián)軸器效率;每個機械式聯(lián)軸器效率:1=0.98 液力耦合器器:1=0.96;2減速器傳動效率,按每級齒輪傳動效率 . 為 0.98計算;二級減速機:2=0.98×0.98=0.

29、96 三級減速機:2=0.98×0.98×0.98=0.94' 電壓降系數(shù),一般取 0.900.95。" 多電機功率不平衡系數(shù),一般取 " =0.900.95,單驅動時, " =1。根據(jù)計算出的 M P 值,查電動機型譜,按就大不就小原則選定電動機功率。 由式(2.3-3 A P =10006. 114425=23080W由式(2.3-2M P =95. 095. 0 98. 098. 098. 0(98. 0230802=55614W選電動機型號為 YB200L-4, N=30 KW,數(shù)量 2臺2.4 輸送帶張力計算輸送帶張力在整個長

30、度上是變化的, 影響因素很多, 為保證輸送機正常運行, 輸送帶張力必須滿足以下兩個條件:(1在任何負載情況下,作用在輸送帶上的張力應使得全部傳動滾筒上的 圓周力是通過摩擦傳遞到輸送帶上,而輸送帶與滾筒間應保證不打滑;(2作用在輸送帶上的張力應足夠大,使輸送帶在兩組托輥間的垂度小于 一定值。 min max L S CF 傳動滾筒傳遞的最大圓周力 F K F a =max 。動載荷系數(shù) a K =1.21.7;對慣性 小、起制動平穩(wěn)的輸送機可取較小值 ; 否則,就應取較大值。取 a K =1.5傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù),見表 2.4-1表 2.4-1 傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù) 取 A K

31、 =1.5,由式 m a x U F =1.5×14425=21638N 對常用 C=11-e =1.97該設計取 =0.05; =470。max min CF S L =1.9721638=42626N (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的最小張 力 min F ,需按式(2.4-1和(2.4-2進行驗算。承載分支0min ( 8B G adm a q q gF h a + 承 (2.4-1 回程分支0min 8B adm a q g F h a 回 (2.4-2式中 adma h 允許最大垂度,一般 0.01;0a 承載上托輥間距(

32、最小張力處 ; u a 回程下托輥間距(最小張力處 。 取 adma h =0.01 由式(2.4-1和(2.4-2得:min F 承 01. 088. 9 734. 602. 9(2. 1+=10280 Nmin F 回 01. 088. 92. 93 =3381N(3 各特性點張力計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 點張力等特性點張力,需逐點張力計算法,進行各特性點張力計算。 圖 2.4-2張力分布點圖1. 運行阻力的計算至分離點起, 依次將特殊點設為 1、 2、 3、 一直到相遇點 10點, 如圖 2.4-2所示。計算運行阻力時, 首先要確定輸送帶的

33、種類和型號。 在前面我們已經(jīng)選好了 輸送帶, 680S 型煤礦用阻燃輸送帶,縱向拉伸強度 750N/mm;帶厚 8.5mm; 輸送 帶質量 9.2Kg/m.1 承載段運行阻力 由式(2.4-3 :(00 cos ( sin Z tz Z F q q q L q q L g =+ (2.4-3=N 105988. 90cos 04. 0300 25. 202. 967. 60(0=+ 2 回空段運行阻力 由式(2.4-4(00 cos ( sin K tk k k F q q L q q L g =+-+ (2.4-4 °56(9.25.27 2950.035cos 09.8F =+=

34、1464N°12(9.25.27 40.035cos 09.8F =+=20N°910(9.25.27 20.035cos 09.8F =+=10N°34(9.25.27 10.035cos 09.8F =+=5N3 最小張力點有以上計算可知, 4點為最小張力點 2. 輸送帶上各點張力的計算 1由懸垂度條件確定 5點的張力 承載段最小張力應滿足min F 承 01. 088. 9 734. 602. 9(2. 1+=10280N2 由逐點計算法計算各點的張力因為 7S =10280N,根據(jù)表 14-3選 F C =1.05, 故有 FC S S 76=9790N

35、5656S S F =-= 8326N FC S S 54=7929N 3434S S F =-= 7924N FC S S 32=7546N 1212S S F =-= 7526N 87Z S S F =+=20878N 98F S S C =21921N Y S =109910S S F =+= 21931N3. 用摩擦條件來驗算傳動滾筒分離點與相遇點張力的關系滾筒為包膠滾筒,圍包膠為 470°。由表 14-5選摩擦系數(shù) =0.35。并取摩擦力備用系數(shù) n=1.2。由式(2.4-5可算得允許 Y S 的最大值為:max 11(1 Y e S S n -=+ (2.4-5 = 2.

36、 111(752618047035. 0-+e=33340N>Y S故摩擦條件滿足。2.5 傳動滾筒、改向滾筒計算2.5.1 改向滾筒合張力計算根據(jù)計算出的各特性點張力 , 計算各滾筒合張力。頭部 180 改向滾筒的合張力 :1改 F =98S S +=20878+21921=42799N尾部 180 改向滾筒的合張力:2改 F =76S S +=9790+10280=20070N2.5.2 傳動滾筒合張力計算根據(jù)各特性點的張力計算傳動滾筒的合張力 :動滾筒合張力 :11021S S F F +=21926+7526=29452N2.5.3 傳動滾筒最大扭矩計算單驅動時 , 傳動滾筒的最

37、大扭矩 max M 按式(2.5-1計算:max 2000U FDM =(2.5-1 式中 D 傳動滾筒的直徑(mm 。雙驅動時 , 傳動滾筒的最大扭矩 max M 按式(2.5-2計算:12max max ( 2000U U F F DM = (2.5-2初選傳動滾筒直徑為 500mm, 則傳動滾筒的最大扭矩為 :12max ( U U F F =29.452KN25. 0452. 29max =M =5.4KN/m 2.5.4 拉緊力計算拉緊裝置拉緊力 0F 按式(2.5-3計算01i i F S S +=+ (2.5-3 式中 i S 拉緊滾筒趨入點張力(N ;1i S +拉緊滾筒奔離點

38、張力(N 。由式(2.5-3320S S F +=7924+7546=15470 N =15.47 KN查 煤礦機械設計手冊 初步選定鋼繩絞筒式拉緊裝置。2.5.5 繩芯輸送帶強度校核計算繩芯要求的縱向拉伸強度 X G 按式(2.5-4計算;max 1X F n G B (2.5-4式中 1n 靜安全系數(shù),一般 1n =710。運行條件好,傾角好,強度低取小 值;反之,取大值。輸送帶的最大張力 =max F 21926 N1n 選為 7, 由式(2.5-4800721926X G =192N/mm 可選輸送帶為 680S, 即滿足要求 .2.6 驅動裝置的選用與設計帶式輸送機的負載是一種典型的

39、恒轉矩負載, 而且不可避免地要帶負荷起動 和制動。 電動機的起動特性與負載的起動要求在帶式輸送機上比較突出, 一方面 為了保證必要的起動力矩, 電機起動時的電流要比額定運行時的電流大 67倍, 要保證電動機不因電流的沖擊過熱而燒壞, 電網(wǎng)不因大電流使電壓過分降低, 這 就要求電動機的起動要盡量快,使起動過程不超過 35s 。驅動裝置是整個皮帶 輸送機的動力來源,它由電動機、偶合器,減速器 、聯(lián)軸器、傳動滾筒組成。 驅動滾筒由一臺或兩臺電機通過各自的聯(lián)軸器、 減速器、 和鏈式聯(lián)軸器傳遞轉矩 給傳動滾筒。傳動滾筒采用焊接結構,主軸承采用調心軸承,傳動滾筒的機架與電機、減 速器的機架均安裝在固定大底

40、座上面,電動機可安裝在機頭任一側。2.6.1 電機的選用電動機額定轉速根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定, 一般情況下電動機的轉速不低 500r/min,本設計皮帶機所采用的電動機的總功率為 54kw ,所以需選用功率為 60kw 的電機, 擬采用 YB200JDSB -4型電機, 該型電機轉矩大, 可以滿足要求。 查運輸機械設計選用手冊 ,它的主要性能參數(shù)如下表:表 2.6-1 YB200JDSB-4型電動機主要性能參數(shù) 2.6.2 減速器的選用已知輸送帶寬為 800mm ,查運輸機械選用設計手冊表 2-77選取傳動 滾筒的直徑 D 為 500mm ,則工作轉速為:60601.661.15/min 0

41、.5w v n r D =,已知電機轉速為 m n =1470 r/min ,則電機與滾筒之間的總傳動比為:14702461.15m w n i n =本次設計選用 JS30型 . 礦用減速器 , 傳動比為 25,可傳遞 30KW 功率。第一 級為螺旋齒輪,第二級、第三級為斜齒和直齒圓柱齒輪傳動,其展開簡圖如下: 圖 3.2-1 JS30型減速器展開簡圖電動機和 I 軸之間, IV 軸和傳動滾筒之間用的都是聯(lián)軸器, 故傳動比都是 1。2.6.3 液力偶合器目前, 在帶式輸送機的傳動系統(tǒng)中, 廣泛使用液力偶合器, 它安裝在輸送機 的驅動電機與減速器之間,電動機帶動泵輪轉動,泵輪內(nèi)的工作液體隨之旋

42、轉, 這時液體繞泵輪軸線一邊作旋轉運動, 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,到外緣之后即進入渦輪中,泵輪的機械能轉換成液體的動能, 液體進去渦輪后, 推動渦輪旋轉, 液體被減速降壓, 液體的動能轉換成渦輪的機 械能而輸出作功.本次設計選用的 YOD400, 輸入轉速為 1470r /min , 效率達 0.96, 起動系數(shù) 為 1.31.7。2.6.4 聯(lián)軸器本次驅動裝置的設計中,較多的采用聯(lián)軸器,這里對其做簡單介紹:聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件。 它用來把兩軸聯(lián)接在一起, 機器運轉時兩 軸不能分離;只有在機器停車并將聯(lián)接拆開后,兩軸才能分離。聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸, 由于制造

43、及安裝誤差、 承載后的變形以及溫度變化的 影響等, 往往不能保證嚴格的對中, 而是存在著某種程度的相對位移。 這就要求 設計聯(lián)軸器時, 要從結構上采取各種不同的措施, 使之具有適應一定范圍的相對 位移的性能。根據(jù)對各種相對位移有無補償能力, 聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器 (無補償能力 和撓性聯(lián)軸器 (有補償能力 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)軸器兩個類別。2.7 帶式輸送機部件的選用2.7.1 輸送帶輸送帶在帶式輸送機中既是承載構件又是牽引構件,它不僅要有承載能力, 還要有足夠的抗拉強度。 輸送帶有帶芯和覆蓋層組成。 輸送機的帶芯主要是有各

44、 種織物或鋼絲繩構成。 按輸送帶帶芯結構及材料不同, 輸送帶被分成織物層芯和 鋼絲繩芯兩大類。鋼絲繩芯輸送帶是有許多柔軟的細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度高, 抗彎曲性能 好; 伸長率小, 需要拉緊行程小。 同其它輸送帶相比, 鋼絲繩芯輸送帶的厚度小。 1. 鋼繩芯帶與普通帶相比較優(yōu)點(1強度高。由于強度高,可使 1臺輸送機的長度增大很多。伸長量小,鋼 繩芯帶的伸長量約為帆布帶伸長量的十分之一, 因此拉緊裝置縱向彈性高。 這樣 張力傳播速度快,起動和制動時不會出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象。(2成槽性好。由鋼繩芯是沿輸送帶縱向排列的,且只有一層

45、,與托輥貼合 緊密 , 可以形成較大的槽角。這樣不僅可以增大運量,而且可以防止輸送帶跑偏。(3抗沖擊性及抗彎曲疲勞性好,使用壽命長。(4破損后容易修補,鋼繩芯輸送帶一旦出現(xiàn)破損,破傷幾乎不再擴大,修補也很容易。(5接頭壽命長。這種輸送帶由于采用硫化膠接,接頭壽命很長。(6輸送機的滾筒小。鋼繩芯輸送帶由于帶芯是單層細鋼絲繩,彎曲疲勞輕 微,允許滾筒直徑比用帆布輸送帶的小。2. 鋼繩芯輸送帶的缺點(1制造工藝要求高,必須保證各鋼繩芯的張力均勻,否則輸送帶運轉中由 于張力不均而發(fā)生跑偏現(xiàn)象。(2由于輸送帶內(nèi)無橫向鋼繩芯及帆布層,抗縱向撕裂的能力弱。(3易斷絲。當滾筒表面與輸送帶之間卡進物料時,容易引

46、起輸送帶鋼繩芯 的斷絲。因此 , 要求要有可靠的清掃裝置。本設計選用鋼繩芯輸送帶2.7.2 托輥的選用1、 托輥的作用與類型托輥是用來支承輸送帶和輸送帶上的物料, 減少輸送帶的運行阻力, 保證輸 送帶的垂度不超過技術規(guī)定。是輸送帶使用壽命的最重要部件之一。托輥可分為承載托輥、回程托輥、緩沖托輥和調心托輥等;(1 承載托輥安裝在有載分支上,以支承輸送帶與物料。(2 回程托輥安裝在空載分支上,以支承輸送帶。通常采用平行托輥,大型 輸送機有時采用 V 形回程托輥。(3 緩沖托輥大多安裝在輸送機的裝載點上,以減輕物料對輸送帶的沖擊。 在運輸沉重的大塊物料的情況下, 有時也需沿輸送機全線設置緩沖托輥。

47、通常緩 沖托輥有彈簧鋼板式和橡膠圈式兩種。(4 目前應用最為普遍的是前傾托輥,它取代了調心托輥,靠普通槽形托輥 的兩側輥向輸送帶運行方向傾斜 2°3°實現(xiàn)防跑偏。2、 托輥間距托輥間距的布置應遵循膠帶在托輥間所產(chǎn)生的撓度盡可能小的原則。 膠帶在 托輥間的撓度值一般不超過托輥間距的 2.5%。 在裝載處的上托輥間距應小一些, 一般的間距為 300600mm ,而且必須選用緩沖托輥,下托輥間距可取 2500 3000mm ,或取為上托輥間距的兩倍。該設計采用槽形托輥。由原始尺寸 B =800mm 查運輸機械設計選用手冊 表 2-42,取托輥為 DT 03C0311, 托輥直徑

48、D 為 89mm 。在輸送機的受料處, 為了減少物料對輸送帶的沖擊, 減少運行阻力, 擬采用 DT 03C0711緩沖托輥;結構型式為橡膠圈式,托輥直徑選為 89mm 。 下托輥采用平行型托輥 DT 03C2112, 托輥直徑為 89mm托輥的間距設計由帶寬 B =800mm ,取上托輥間距為 1200mm ,下托輥間距 為 3000mm 。2.7.3 拉緊裝置及制動裝置的選型1、 拉緊裝置的作用拉緊裝置的作用是:保證輸送帶在傳動滾筒的繞出端有足夠的張力, 能使?jié)L 筒與輸送帶之間產(chǎn)生必須的摩擦力, 防止輸送帶打滑; 保證輸送帶的張力不低于 一定值, 以限制輸送帶在各支撐托輥間的垂度, 避免撒料

49、和增加運動阻力; 補償 輸送帶在運轉過程中產(chǎn)生的塑性伸長和過渡工況下彈性伸長的變化。2、 張緊裝置在使用中應滿足的要求(1 布置輸送機正常運行時,輸送帶在驅動滾筒的分離點具有一定的恒張 力,以防輸送帶打滑。(2 布置輸送機在啟動和停機時,輸送帶在驅動滾筒的分離點具有一定恒張 力,比值一般取 1.31.7(可以通過設計計算不小于啟動系數(shù)進行確定 。 (3 保證輸送帶承載分支和回空分支最小張力處的輸送帶下垂度不應超過 標準規(guī)定值(4 補償輸送帶的塑性伸長和過渡工況下彈性伸縮的變化。(5 為輸送帶接頭提供必要的張緊行程。(6 在工況過渡過程中,應能將輸送帶中出現(xiàn)的動力效應減至最小限度,以 防損壞輸送

50、機。2.7.4 制動裝置的選型輸送機向上運輸時,在停車時需防止輸送帶的反向倒退,此時的制動一般 稱為逆止。向下運輸時,在停車時需防止輸送帶的正向前進,此時稱為制動。 制動器的選型要考慮以下幾點:(1 機械運轉狀況,計算軸上的負載轉矩,并要有一定的安全儲備。(2 應充分注意制動器的任務,根據(jù)各自不同的執(zhí)行任務來選擇,支持制動 器的制動轉矩,必須有足夠儲備,即保證一定的安全系數(shù)。(3 制動器應能保證良好的散熱功能,防止對人身、機械及環(huán)境造成危害。 因為該輸送機的設計為水平運輸,所以不需要制動裝置。2.7.5 清掃裝置在帶式輸送機運行過程中,不可避免的有部分細塊和粉料粘到輸送帶的表 面, 不能完全卸

51、凈。 當表面粘有物料的輸送帶通過回程托輥或導向滾筒時, 由于 物料的積累而是它們的直徑增大,加劇托輥和輸送帶的磨損,引起輸送帶跑偏, 同時不斷掉落的物料又污染了場地環(huán)境。 如果粘有物料的輸送帶表面與傳動滾筒 表面相接觸, 除有上列危害外, 還會破壞多滾筒傳動的牽引力分配關系, 以致使 某些電機過載而燒毀。 因此, 清掃粘結在輸送帶表面的物料, 對于提高輸送帶的 使用壽命和保證輸送帶的正常運轉是具有重要意義的。第三章 傳動滾筒3.1 傳動滾筒的作用滾筒是帶式輸送機的重要部件。 按其結構與作用的不同分為傳動 (驅動 滾 筒、電動滾筒、外裝式電動滾筒和改向滾筒。傳動滾筒是傳動動力的主要部件。 作為單

52、點驅動方式來講, 可分成單滾筒傳動及雙滾筒傳動。 單滾筒傳動多用于功 率不太大的輸送機上, 功率較大的輸送機可采用雙滾筒傳動, 其特點是結構緊湊, 還可增加圍包角以增加傳動滾筒所能傳遞的牽引力。 使用雙滾筒傳動時可以采用 多電機分別傳動, 可以利用齒輪傳動裝置使兩滾筒同速運轉。 如雙滾筒傳動仍不 需要牽引力需要,可采用多點驅動方式。輸送機的傳動滾筒結構有鋼板焊接結構及鑄鋼或鑄鐵結構, 新設計產(chǎn)品全部 采用滾動軸承。傳動滾筒用來傳遞牽引力或制動力。3.2滾筒的類型及優(yōu)缺點傳動滾筒有鋼制光面滾筒、包膠滾筒和陶瓷滾筒等。鋼制光面滾筒主要缺點 是表面磨擦系數(shù)小,所以一般用在周圍環(huán)境濕度小的短距離輸送機

53、上,鑄(包 膠滾筒的主要優(yōu)點是表面磨擦系數(shù)大, 適用于環(huán)境濕度大、 運距長的輸送機, 鑄 (包膠滾筒按其表面形狀又可分為光面鑄(包膠滾筒、人字形溝槽鑄(包 膠滾筒和菱形鑄(包膠滾筒。3.2.1 光面包膠滾筒光面包膠滾筒制造工藝相對簡單,易滿足技術要求,正常工作條件下摩擦系 數(shù)大,能減少物料黏結,但在潮濕場合,由于表面無溝槽致使無法截斷水膜,因 而摩擦系數(shù)顯著下降。3.2.2人字形溝槽鑄膠滾筒為了增大摩擦系數(shù),在光面鋼制滾筒表面上,冷粘或硫化一層人字形溝槽的 橡膠板, 為使這層橡膠板粘得牢靠, 必須先在滾筒表面掛上一層很薄的襯膠 (一 般小于 2mm ,然后再把人字形溝槽橡膠冷粘或硫化在襯膠上。

54、這種帶人字形的 溝槽滾筒,就叫人字形溝槽鑄(包膠滾筒。由于它有溝槽存在,能使表面水薄 膜中斷,不積水,同時輸送帶與滾筒接觸時,輸送帶表面能擠壓到溝槽里。由于 這兩種原因,即使在潮濕的條件下,摩擦系數(shù)也降低不大。但是,此種滾筒具有 方向性,不能反向運轉。3.2.3 菱形(網(wǎng)紋包膠滾筒菱形(網(wǎng)紋包膠滾筒,除了具有人字溝槽膠面滾筒的優(yōu)點外,最突出的一 個優(yōu)點是它沒有方向性, 有效防止了輸送帶的跑偏, 對可逆輸送機尤為適用。 但 摩擦系數(shù)比人字溝槽膠面稍有降低。 盡管如此, 人們還是認為菱形溝槽膠面比人 字溝槽膠面優(yōu)越。 繼菱形溝槽膠面滾筒之后又出現(xiàn)了一種帶軸向槽的菱形溝槽膠 面滾筒。 因為軸向溝槽使

55、摩擦系數(shù)升高, 從而彌補了菱形溝槽膠面滾筒比人字溝 槽膠面滾筒摩擦系數(shù)小的缺點。這種菱形溝槽滾筒目前國內(nèi)尚未制造生產(chǎn)。 普通傳動滾筒都是采用焊接結構,即輪轂、輻板和筒皮之間采用焊接結構。 該類滾筒適用于中小型帶式輸送機。在大功率的帶式輸送機中, 必須采用鑄焊結合的結構形式, 滾筒兩端的輪轂、 輻板和筒皮為整體鑄造,然后再與中間筒皮焊在一起。3.3 改向滾筒改向滾筒有鋼制光面滾筒和光面包膠滾筒。 包膠目的是為了減少物料在其表 面的黏結以防輸送帶的跑偏與磨損。滾筒的軸承有布置在內(nèi)側與外側兩種形式。 3.4 傳動滾筒的選型及設計傳動滾筒是傳遞動力的主要部件, 它是依靠與輸送帶之間的摩擦力帶動輸送 帶

56、運行的部件。 傳動滾筒根據(jù)承載能力分為輕型、 中型和重型三種。 同一種滾筒 直徑又有幾種不同的軸徑和中心跨距供選用。(1 輕型:軸承孔徑 80100。軸與輪轂為單鍵聯(lián)接的單幅板焊接筒體結 構。單向出軸。(2 中型:軸承孔徑 120180。軸與輪轂為脹套聯(lián)接。(3 重型:軸承孔徑 200220。軸與輪轂為脹套聯(lián)接,筒體為鑄焊結構。 有單向出軸和雙向出軸兩種。滾筒表面有光鋼面, 人字形及菱形花紋橡膠覆面。 人字形花紋膠面磨擦數(shù)大, 排水性好, 但有方向性, 安裝時人字尖應與輸送帶運行方向一致。 雙向運行的輸 送機要采用菱形花紋。 用于重要場合時一定要采用硫化橡膠覆面于阻燃, 隔爆場 合應采用相應防爆措施。軸承座全部采用油杯潤滑脂潤滑。 改向滾筒用于改變輸送帶運行方向或增加輸送帶在傳動滾筒上圍抱角其結 構形式與傳動滾筒一樣分輕、中、重三種型式,見圖 8。軸的分檔直徑為 50100mm, 120260mm,滾筒表面有裸露光鋼面和平滑膠面兩種。 圖 改向滾筒 8考慮到本設計的實際情況和輸送