高爐上料主皮帶運輸機設計

遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第I頁高爐上料主皮帶運輸機設計摘要本次畢業(yè)設計是關(guān)于1250m3高爐主上料裝置的設計。首先進行充分的調(diào)研，包括設備的使用條件、環(huán)境條件，作好詳細的資料調(diào)研收集，了解高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝過程，分析各種可能的方案，進行必要的可行性和必要性分析，根據(jù)要求設計出能滿足煉鐵工藝的要求，滿足1250m3高爐爐頂上料的高爐上料裝置，并且有較好的使用和維護性能。對設計的輸送設備的主要零部件進行強度校核，主要標準件的選取進行充分的理論計算分析。最后設計出了能滿足要求的帶式輸送機上料裝置。關(guān)鍵詞：高爐;皮帶上料;驅(qū)動裝置遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第II頁TheMainBeltConveyorDesignofBlastFurnaceAbstractThisgraduationdesignisabout1250blastfurnacedesignofthemasterdevice.Firstfullinvestigation,includingtheuseoftheequipmentconditions,environmentalconditions,preparedetailedinformationresearchcollection,understandtheproductiontechnologyofblastfurnaceironmakingprocess,theanalysisofvariouspossiblesolutions,analysesthefeasibilityandnecessityofnecessary,accordingtotherequirementsdesignedtosatisfytherequirementofironmakingprocess,meetthe1250blastfurnacetopfeedingdeviceofblastfurnace,andhasthebetterperformanceofoperationandmaintenance.Conveyingequipmentofthemaincomponentsofthedesignintensity,andthemainstandardpartsselectionofadequatetheoreticalcalculationanalysis.Finallydesignedcanmeettherequirementsofbeltconveyorfeedingdevice.Keywords：Blastfurnace;Beltmaterial;Actuatingdevice遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第III頁目錄1緒論..............................................................11.1帶式運輸機的發(fā)展...............................................11.2帶式輸送機的技術(shù)優(yōu)勢............................................11.3帶式輸送機的種類................................................21.4高爐煉鐵工藝....................................................41.5高爐上料方式的選擇..............................................51.6運輸物料的特性..................................................71.7設計上料裝置的原始數(shù)據(jù)..........................................71.7.1計算運送量.................................................72帶式輸送機主要參數(shù)的確定.........................................82.1皮帶運料橫截面積................................................82.2帶速計算........................................................92.3皮帶型號選擇及校核..............................................93運行阻力、驅(qū)動功率、張力的計算.................................113.1驅(qū)動裝置和驅(qū)動形式的選擇.......................................113.2運行阻力的計算.................................................153.3驅(qū)動功率的計算.................................................173.4皮帶張力的計算.................................................174帶式輸送機的主要零部件設計......................................194.1托輥的設計.....................................................194.2驅(qū)動裝置的設計.................................................234.2.1電動機的選擇...................................................................................234.2.2驅(qū)動滾筒的設計...............................................................................244.2.3減速器的選用...................................................................................294.2.4聯(lián)軸器的選用...................................................................................30遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第IV頁4.2.5逆止器的選用...................................................................................324.3輔助裝置的設計.................................................334.3.1清掃裝置的設計...............................................................................334.3.2張緊裝置的設計...............................................................................354.3.3機電保護裝置...................................................................................355帶式輸送機的運轉(zhuǎn)維護知識........................................37結(jié)論...............................................................38致謝...............................................................39參考文獻.............................................................40遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第1頁高爐上料主皮帶運輸機設計1緒論1.1帶式運輸機的發(fā)展帶式輸送機現(xiàn)已廣泛應用于國民經(jīng)經(jīng)濟各個部門,近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合運輸系統(tǒng)中帶式輸送機又成為重要的組成部分。主要有:鋼繩芯帶式輸送機、鋼繩牽引膠帶輸送機和排棄場的連續(xù)輸送設施等。十多年來,國產(chǎn)煤礦帶式輸送機從SDJ、SSJ、STJ、DT等系列定型發(fā)展到各種多功能特種帶式輸送機系列,如大傾角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,大傾角、長運距帶式輸送機系列產(chǎn)品等,并用動態(tài)分析、智能化控制技術(shù)等對關(guān)鍵設備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可編程電控裝置。但和國外先進機型相比,國內(nèi)輸送機機型一般較小,帶速通常不超過4m/s,普遍沿用靜態(tài)設計法,設備成本偏高,運行的可靠性偏低。此外,我國尚未形成元部件的大規(guī)模專業(yè)生產(chǎn)廠,設計制造水平有待提高。固定帶式輸送機是目前煤礦使用量最多的一種機型,主要用于水平或傾角小于18場合。目前最大主參數(shù)分別為:運量1000~4500t/h,運距1000~8000m,帶速2.5~5.6m/s,帶寬2200mm,驅(qū)動總功率750~5550kW。國產(chǎn)輸送機現(xiàn)在鋼繩芯帶最高用到ST5000,整芯帶用到PVG3150S,高強度機械接頭仍然需要進口。為了降低膠帶強度要求和減小驅(qū)動裝置尺寸,通常采用中間直線摩擦驅(qū)動或中間卸載式驅(qū)動,并采用軟啟動技術(shù)?，F(xiàn)已開發(fā)出近10種軟啟動方式,較好解決了大型輸送機的啟動問題。1.2帶式輸送機的技術(shù)優(yōu)勢（1）輸送物料種類廣泛輸送物料的范圍可以從很細的各種粉狀物料到大塊的礦石、石塊、煤或紙漿木料，以最小的落差輸送精細篩分過的或易碎物料。由于橡膠輸送帶具有較高的抗腐蝕性，在1遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第2頁輸送強腐蝕性或強磨損性物料時維修費用比較低。帶式輸送機還可以輸送堿性物料和一定溫度熱料，也可以運送成件物品。（2）輸送能力范圍寬帶式輸送機的輸送能力還可以滿足任何要求的輸送任務，既有輕型帶式輸送機完成輸送量較小的輸送任務，又有大型帶式輸送機實現(xiàn)每小時數(shù)千噸甚至上萬噸的輸送任務。（3）輸送線路的適應性強帶式輸送機可以適應坡度為30%~35%的地形，而對于卡車運輸來說僅能適應原有自然地形的坡度為6%~8%。輸送機線路可以適應地形，在空間和水平面上彎曲從而降低基建投資，并能避免在廠內(nèi)和其他擁擠地區(qū)，以免受鐵路、公路一級河流、山脈的干擾。帶式輸送機的運輸線路是十分靈活的，線路長度可根據(jù)需要延長。（4）靈活的裝卸料帶式輸送機可根據(jù)工藝流程要求靈活地從一點或多點受料，也可以向多點或幾個地區(qū)段卸料。（5）可靠性強帶式輸送機的可靠性已為所有工業(yè)領(lǐng)域中的使用經(jīng)驗所證實，它的運行極為可靠，在許多需要連續(xù)運行的重要生產(chǎn)單位，如在發(fā)電廠內(nèi)煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送以及港口內(nèi)船舶裝卸散狀物料等，都獲得了廣泛的應用。（6）安全性高帶式輸送機據(jù)喲很高的安全性，需要的生產(chǎn)人員很少，與其他運輸方式相比發(fā)生事故的機會較少。不會因大塊物料掉下來砸傷人員或由于大型笨重的車輛操縱失靈而引起事故。（7）費用低帶式輸送機系統(tǒng)運送每噸散狀物料所需的勞動工時和能耗，在所有運輸散狀物料工具中通常是最低的。而且它所占用維修人員的時間少，較小零件的維修和更換可以現(xiàn)場很快地完成，維修費用低。1.3帶式輸送機的種類帶式輸送機可以從不同的角度分類。2遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第3頁(1)按承載能力分類輕型帶式輸送機：專門應用于輕型載荷的輸送機。通用帶式輸送機：這是應用最廣泛的帶式輸送機，其他類型帶式輸送機都是這種帶式輸送機的變形。鋼繩芯帶式輸送機：應用于重型載荷的輸送機。（2）按可否移動分類固定帶式輸送機：輸送機安裝在固定的地點，不需要移動。移動帶式輸送機：具有移動機構(gòu)，如輪、履帶。移置帶式輸送機：通過移動設備變換設備的位置?？缮炜s帶式輸送機：通過儲帶裝置改變輸送機的長度。(3)按輸送帶的結(jié)構(gòu)形式分類普通輸送帶帶式輸送機：輸送帶為平型，帶芯為帆布或尼龍帆布或鋼繩芯。鋼繩牽引輸送機：用鋼絲繩作為牽引機構(gòu)，用帶有耳邊的輸送帶作為承載機構(gòu)。壓帶式輸送機：用兩條閉環(huán)帶，其中一條為承載帶，另一條為壓帶。鋼帶輸送機：輸送帶是鋼帶。網(wǎng)帶輸送機：輸送帶是網(wǎng)帶。管狀帶式輸送機：輸送帶圍包成管狀或用特殊結(jié)構(gòu)輸送帶密閉輸送物料。波狀擋邊帶式輸送機：輸送帶邊上有擋邊以增大物料的截面，傾斜角度大時，一般在橫向設置擋板?；y帶式輸送機：用花紋帶以增大物料和輸送帶的摩擦，提高輸送傾角。（4）按承載方式分類托輥式帶式輸送機：用托輥支撐輸送帶。氣墊帶式輸送機：用氣膜支撐輸送帶。另外還有磁性輸送帶、液墊帶式輸送機，它們共同的特點都是對輸送帶連續(xù)支撐。深槽型帶式輸送機：由于加大槽深，除用托輥支撐外，也起到對物料的夾持作用，可增大輸送傾角。（5）按輸送機線路布置分類直線帶式輸送機：用于輸送機縱向是直線，但是可在鉛垂面上有凹凸變化曲線。平面彎曲帶式輸送機：可在平面上實現(xiàn)彎曲運行。3遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第4頁空間彎曲帶式輸送機：可以在空間實現(xiàn)彎曲運行。（6）按驅(qū)動方式分類單滾筒驅(qū)動帶式輸送機。多滾筒驅(qū)動帶式輸送機。線摩擦帶式輸送機：用一個或多個輸送帶作為驅(qū)動體。磁性帶式輸送機：通過磁場作用驅(qū)動輸送帶。1.4高爐煉鐵工藝煉鐵過程實質(zhì)上是將鐵從其自然形態(tài)——礦石等含鐵化合物中還原出來的過程。煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì)CO、H2、C；適宜溫度等）通過物化反應獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。高爐煉鐵是現(xiàn)代煉鐵的主要方法，鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進而成的。盡管世界各國研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大,勞動生產(chǎn)率高,能耗低，這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的95％以上。煉鐵工藝是是將含鐵原料（燒結(jié)礦、球團礦或鐵礦）燃料、（焦炭、煤粉等）及其它輔助原料（石灰石、白云石、錳礦等）按一定比例自高爐爐頂裝入高爐，并由熱風爐在高爐下部沿爐周的風口向高爐內(nèi)鼓入熱風助焦炭燃燒（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料），在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣。原料、燃料隨著爐內(nèi)熔煉等過程的進行而下降，在爐料下降和上升的煤氣相遇，先后發(fā)生傳熱、還原、熔化、脫炭作用而生成生鐵，鐵礦石原料中的雜質(zhì)與加入爐內(nèi)的熔劑相結(jié)合而成渣，爐底鐵水間斷地放出裝入鐵水罐，送往煉鋼廠。同時產(chǎn)生高爐煤氣，爐渣兩種副產(chǎn)品，高爐渣鐵主要礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成，自渣口排出后，經(jīng)水淬處理后全部作為水泥生產(chǎn)原料；產(chǎn)生的煤氣從爐頂導出，經(jīng)除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐生產(chǎn)工藝流程包括以下幾個系統(tǒng)：①高爐本體；②上料設備系統(tǒng)；4遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第5頁③裝料設備系統(tǒng)；④送風設備系統(tǒng)；⑤煤氣凈化設備系統(tǒng)；⑥渣鐵處理系統(tǒng)；⑦噴吹燃料系統(tǒng)。此次我們設計的就是1250m3高爐上料裝置。其上料工藝流程如圖1.1所示:圖1.1高爐上料工藝流程1.5高爐上料方式的選擇20世紀60年代開始高爐迅速大型化，爐容增大到3000～5000m3，采用斜橋料車上料已不能滿足生產(chǎn)要求。尤其在采用冷燒結(jié)礦以后，膠帶壽命延長，能滿足連續(xù)運轉(zhuǎn)的要求，2500m3以上高爐多采用膠帶運輸機上料。1000m3以上、2500m3以下高爐結(jié)合地形、布置等條件，可選用膠帶運輸機或斜橋料車上料。1000m3以下高爐則仍以斜橋料車上料為主。目前我國中小高爐大都采用斜橋料車卷揚機上料。隨著高爐容積不斷增大，這種上料方式的問題越來越明顯，例如隨著料車容量和鋼繩負荷增加，必須加大鋼繩直徑，增大斜橋總重，而且龐大的料車卷揚機和很深的料車坑，是設備和基建費用大大增加，對于大容積高爐，用斜橋料車上料已不能滿足要求，所以用皮帶上料。故此次設計選用5遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第6頁皮帶上料。圖1.2帶式輸送機上料系統(tǒng)示意圖圖1.3斜橋料車上料系統(tǒng)示意圖6遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第7頁1.6運輸物料的特性輸送物料混合礦焦炭物料密度1.65t/m30.5t/m3物料安息角30°30°工作環(huán)境：多塵、潮濕，-5°~70°。礦粉含鐵量取60％1.7設計上料裝置的原始數(shù)據(jù)①高爐容積為1250立方米；②傾角不大于15°；③兩端高差約20米。1.7.1計算運送量焦比取0.6，高爐休風率取1.5%，有效容積系數(shù)取2查閱相關(guān)資料可知：高爐生鐵年產(chǎn)量=高爐座數(shù)年平均生產(chǎn)日高爐有效容積系數(shù)高爐有效容積帶入數(shù)據(jù)可得：高爐生鐵年產(chǎn)量=1?355?2?1250=887500t礦粉總質(zhì)量=生鐵產(chǎn)量887500t==1479167t含鐵量0.6?0.6=532500t焦炭總質(zhì)量=生鐵產(chǎn)量?焦比=887500礦粉體積：V1=礦粉質(zhì)量1479167==924479m3密度1.65焦炭質(zhì)量532500==1065000m3焦炭密度0.5焦炭體積：V2=混合后物料體積：V3=V1+V2=924479+1065000=1989479m3每小時運送物料體積：V4=V3=234m3355?247遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第8頁2帶式輸送機主要參數(shù)的確定2.1皮帶運料橫截面積：(0.4B+0.8B)?0.2tan30S1=2=0.0693B212r(2ρ-sin2ρ)210.4B2S2==()(2ρ-sin2ρ)2sinρ0.08B2=(2ρ-sin2ρ)sin2ρS=S1+S20.08B2=0.0693B+(2ρ-sin2ρ)sin2ρ2B:皮帶的帶寬取800mmπρ：物料堆積角rad6圖2.1運料截面積的計算8遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第9頁不同物料堆積角ρ時S1,S2的值不同，查《煉鐵機械設備》表3-11得0.08B2S=0.0693B+(2ρ-sin2ρ)2sinρ20.08?0.82π3=0.0693?0.8+(?2-)0.2562=0.081m222.2帶速計算Q=3600SVCC1故：Q=3600SCC1V=2343600?0.081?0.91?0.7=1.3式中：r：物料的堆積密度（礦粉取r=1.6t/m3焦炭取0.5t/m3）C：皮帶的傾角系數(shù)（傾角為14°，C=0.91）C1：考慮料流不連續(xù)系數(shù)C1=0.72.3皮帶型號選擇及校核查閱資料得，高爐輸送皮帶選用夾鋼繩芯的膠帶根據(jù)設計參數(shù)可算出皮帶運料長度為82.67m物料在帶上的體積：V=S?L=0.081?82.67=6.61m3混合物料密度：ρ'=9m總1479167+532500==1.013mV總9244791+1065000遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第10頁故物料在輸送帶上的質(zhì)量：m'=V'?ρ'=15.15?1.01=6.67t皮帶所受拉力：F=sin14?GF=0.24?6.67?1000?10=16008N初選800#鋼絲繩帶，帶厚14mmS皮=800?14=11200mm2F16008==1.43N?mm-1S皮11200皮帶橫截面積：σ拉=故σ拉<800N?mm-1所選皮帶型號合適。kg裝料皮帶質(zhì)量：m=0.8?83?20.5=1361kg總質(zhì)量：m+m'=6670+1361=803110遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第11頁3運行阻力、驅(qū)動功率、張力的計算3.1驅(qū)動裝置和驅(qū)動形式的選擇驅(qū)動系統(tǒng)一般必須用到的設備有電動機、聯(lián)軸器、減速器、制動器等。電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動或其他驅(qū)動機構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動機構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。帶式輸送機的驅(qū)動方式按驅(qū)動裝置可分為單點驅(qū)動方式和多點驅(qū)動方式兩種。通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅(qū)動方式，即驅(qū)動裝置集中的安裝在輸送機長度的某一個位置處，一般放在機頭處。單點驅(qū)動方式按傳動滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動。對每個滾筒的驅(qū)動又可分為單電動機驅(qū)動和多電動機驅(qū)動。因單點驅(qū)動方式最常用，凡是沒有指明是多點驅(qū)動方式的，即為單驅(qū)動方式，故一般對單點驅(qū)動方式，“單點”兩字省略。單筒、單電動機驅(qū)動方式最簡單，在考慮驅(qū)動方式時應是首選方式。在大運量、長距離的鋼繩芯膠帶輸送機中往往采用多電動機驅(qū)動。帶式輸送機常見典型的布置方式如表3.1所示：表3.1帶式輸送機常見布置方式11遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第12頁皮帶上料機的傳動裝置的形式可以是多種多樣的，對高爐上料來說雙滾筒驅(qū)動是比較適合的一種，布置形式如圖3.1所示：圖3.1所設計的帶式輸送機布置形式如此布置的理由：由圖可知，兩個驅(qū)動滾筒,各由兩臺電動機，通過液力聯(lián)軸器、減速器而帶動。四臺電動機中有一臺為備用，不論哪臺驅(qū)動裝置發(fā)生故障，均可保證膠帶繼續(xù)運行。兩個驅(qū)動滾筒的表面包著一層帶溝的橡膠，目的在于增大及穩(wěn)定驅(qū)動滾筒與膠帶間的摩擦系數(shù)。液力耦合器裝在電動機與減速器之間,用來均衡電動機負載和使膠帶啟動平穩(wěn)及避免沖擊。制動器用來防止膠帶機帶料停機時產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)膠帶與爐料的下滑。由皮帶傳動的理論可知：Fu=Sn-S1（3.1）Sn=S1eμα（3.2）式中Fu—皮帶所傳遞的圓周力；Sn—皮帶緊邊拉力；12遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第13頁S1—皮帶松邊拉力；μ—皮帶和驅(qū)動卷軸間的摩擦系數(shù)；α—皮帶在驅(qū)動卷筒上的包角。圖3.2輸送帶張力理論圖皮帶松邊拉力可認為與初拉力成正比，由于雙滾筒驅(qū)動時，皮帶和卷筒的包角遠大于單卷筒驅(qū)動時的包角，在相同系統(tǒng)出力、提升高度、提升角度等外界因素條件下，多滾筒驅(qū)動時的初拉力可比單滾筒驅(qū)動時大為降低；同時，膠帶張緊裝置的平衡重量也大為減輕。因此多滾筒驅(qū)動的優(yōu)點就是在相同負載條件下，大大提高膠帶機的輸送能力，故在較大功率的膠帶輸送機上，常采用多滾筒驅(qū)動。采用雙滾筒驅(qū)動后，隨之而來的是在兩個驅(qū)動滾筒之間怎樣分配功率（圓周力）更為合理。對于一臺外界條件已定的雙滾筒驅(qū)動的膠帶輸送機，有四種分配驅(qū)動功率的方案：最小張力法；等圓周力分配法；等驅(qū)動單元法和圓周力任意分配法。通過分析可知：按最小張力法分配驅(qū)動功率，其膠帶中的最大張力最小，因而所需要的裝緊裝置重錘重量也較??；按等圓周力分配法則最不利，在μ=0.20~0.30時，膠帶的最大張力將增大12%~14%，裝緊裝置重錘也要相應增加。最小張力法雖使膠帶的最大張力最小，但是在高爐皮帶上料機中則不宜采用。其原因是：①此時兩個驅(qū)動滾筒的驅(qū)動功率之比值為eμ?，即兩個卷筒的功率相差達兩倍以上，于是所選用的電動機型號、減速器中心距將不同。而實際上同一型號不同中心距的13遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第14頁減速器即使名義傳動比一樣，可是實際傳動比有時卻不同；再加上不同型號的電動機之額定轉(zhuǎn)速也不相同，會使兩驅(qū)動滾筒的實際轉(zhuǎn)速更大。因此，這種方案既要增加備品的品種、規(guī)格，又難以保證兩個滾筒的圓周線速度一致，從而對皮帶的運行帶來損害。②采用最小張力法所獲得的減少皮帶張力與等驅(qū)動單元法（圓周力比值2:1）相比，所減少的數(shù)值比例較小僅占4%，故實用價值不大。等圓周力法的分配法，隨能使驅(qū)動裝置、傳動部件標準化，便于制造，減少備品種類，但它的功率分配是1:1，偏離eμ?的值較多，因而使皮帶中工作張力較大。等單元驅(qū)動法是等圓周力法的改進，使驅(qū)動滾筒傳遞圓周力的比值由等圓周力法的1:1變?yōu)檩^接近eμ?的2:1，從而達到既能減少皮帶中的張力，又能保證驅(qū)動裝置具有通用性，減少備品種類，便于維修。鑒于上述分析，在設計鋼絲繩芯皮帶上料機時，采用等單元驅(qū)動法較為合適。其傳動裝置配置形式如圖3.3所示：圖3.3所設計的傳動裝置配置形式1—驅(qū)動滾筒1（兩個驅(qū)動電機）2—驅(qū)動滾筒2（一個驅(qū)動電機，一個備用電機）14遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第15頁3.2運行阻力的計算在穩(wěn)定工況運行時需要的驅(qū)動力（運行阻力）FW綜合了摩擦力、重力和質(zhì)量的作用。輸送機的功率消耗PW是運行阻力和運行速度的乘積，即：PW=FW?v（3.3）將運行阻力細分,這些阻力的和FW等于從傳動滾筒傳遞到輸送帶上的圓周力Fu：FW=FH+FN+FS1+FS2+FSt=Fu式中FH—主要阻力；FN—附加阻力；FS1—特種主要阻力；FS2—特種附加阻力；FSt—傾斜阻力。運行阻力的計算FW=FH+FN+FS1+FstFH:主要阻力FN:附加阻力FS1:特種主要阻力Fst:傾斜阻力①FH=fLg[qRO+qRU+(2qB+qG)cosσ]f:平均摩擦系數(shù)，取0.02L:帶式輸送機長度83mg:重力加速度qRO:承載托輥單位質(zhì)量，17.9kg/mqRU:回程托輥單位質(zhì)量，5.3kg/mqB:輸送帶單位質(zhì)量，16.4kg/mqG:物料單位質(zhì)量，81.8kg/mσ：輸送機傾角14帶入數(shù)據(jù)計算：FH=2230N②附加阻力FHFN的總和用附加阻力系數(shù)C來表示，附加阻力系數(shù)C的定義為：153.4）（遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第16頁C=1+FNFμFN=(C-1)FH系數(shù)C查《帶式輸送機實用技術(shù)》表10-7，由輸送機長度為83m，可知C=1.9帶入數(shù)據(jù)可得：FN=0.9FH=2007N③特種主要阻力FSFS=Fε+FglFε:托輥前傾阻力Fgl：輸送物料與導料板之間的摩擦阻力Fε=CεμOLε(qB+qG)gcosδsinεμ2Qe2glFgl=22ρvbCε:槽角的槽型系數(shù)，槽角為30取0.4μo：承載托輥和輸送帶之間的摩擦系數(shù)，取0.6Lε:裝有前傾托輥的設備長度為83mε：前傾角，11.2l:裝有導料板的設備長度為3mδ：傾角，δ=14帶入數(shù)據(jù)得：Fε=3932,Fgl=153故：FS=Fε+Fgl=4085N④傾斜阻力FstFst=qGHgcosδ16遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第17頁H:物料提升高度，20mFst=81.8?20?10?cos14=15874N綜上所得，可算出FwFw=FH+FN+FS1+Fst=2230+2007+4085+15874=24196N3.3驅(qū)動功率的計算驅(qū)動功率表示為：PW=FW?v（3.15）式中FW—運行阻力（驅(qū)動力），為24196N；v—帶速，為1.3m/s。代入PW=FW?V=24196?1.3=31.5kw3.4皮帶張力的計算由于采用等單元驅(qū)動法，采用的每套驅(qū)動裝置都是相同的，但每個驅(qū)動滾筒可根據(jù)需要布置一套或二套驅(qū)動裝置。如果在卷筒I上布置二套驅(qū)動裝置，卷筒II上布置一套驅(qū)動裝置，使驅(qū)動滾筒傳遞圓周力的比值由等圓周力法的1:1變成2:1，則膠帶的緊邊張緊力計算如下：T1=T12eμ1?1（3.16）T12=T2eμ2?2（3.17）F1=T1-T2=T12e(μ?21F2=T12-T2=T2eμ2?2-1（3.19）因F1=2F2,F=F1+F2=3P1,T2=F2eμ2θ2(-1=T2eμ2?2eμ1?1-1（3.18）))()-117遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第18頁則T1=F+T2=F+F3(eμ2θ2-1)3eμ2θ2-2即T1=F（3.20）μ1θ13(e-1)當μ2=0.2及θ2=200?時，T1=1.33F=32181NT2=F2eμ2θ2-1=F23(eμ2θ2-1)==7985N18遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第19頁4帶式輸送機的主要零部件設計4.1托輥的設計托輥是帶式輸送機的輸送帶及貨載的支承裝置。托輥隨輸送帶的運行而轉(zhuǎn)動，以減小輸送機的運行阻力。托輥質(zhì)量的好壞取決帶式輸送機的使用效果，特別是輸送帶的使用壽命。而托輥的維修費用成為帶式輸送機運營費用的重要組成部分。所以要求托輥：結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)久耐用，回轉(zhuǎn)阻力系數(shù)小，密封可靠，灰塵、煤粉不能進入軸承，從而使輸送機運轉(zhuǎn)阻力小、節(jié)省能源、延長使用壽命。托輥分鋼托輥和塑料托輥兩種。鋼托輥多由無縫鋼管制成。托輥輥子直徑與輸送帶寬度有關(guān)。我們選擇了鋼托輥托輥按用途又可分為槽形托輥、平形托輥、緩沖托輥和調(diào)心托輥，因為本機輸送物料主要為鐵礦石、焦炭，所以我們選擇不易讓物料撒落的槽。如圖4.1、4.2所示。圖4.1槽型上托輥和平行托輥圖4.2緩沖托輥對于承載托輥：我們選擇30°大槽角槽型托輥。［5］由《新型帶式輸送機運輸機械設計手冊》表8-44查詢得，上托輥的參數(shù)如19遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第20頁表4.1上托輥參數(shù)表中的數(shù)據(jù)所表示的對象見下圖：圖4.3槽型托輥組承載托輥回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，查詢《帶式運輸機實用技術(shù)》，詳情見下表：表4.2托輥回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量對于回程托輥，一般采用平行托輥，查《新型帶式運輸機設計手冊》具體參數(shù)如示意圖如下所示：表4.3回程托輥參數(shù)20遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第21頁圖4.3回程托輥示意圖托輥的布置設計：fmax垂度：ISO5048-1989中規(guī)定，最大垂度為0.5%~2%DZN22101-2002中規(guī)定，fmax≤0.1%DIII手冊推薦值為fmax＜0.1%最后垂度取3%托輥間距的計算:A=1.3B=1040mm,故上托輥間距取1.2m,下托輥取3m.托輥軸承的校核:則Tmin=4.2a0(qB+qG)g垂度公式a(q+qG)gh=0Bcos2δ（4.1）8Tmin式中：h—兩組托輥間的垂直下降高度，mm；2qG—物料單位質(zhì)量，kg/m,qG=81.8kg/m；qB—輸送帶單位質(zhì)量，kg/m,qB=16.4kg/m；g—重力加速度，g=9.81k/m；a0—托輥間距m，a=1.2m；Tmin—輸送帶的最小拉力，KN。代入數(shù)據(jù)：h=33.6mm則h33.6==0.028<3%a01200由《新型帶式輸送機運輸機械設計手冊》表8-4推薦，輥子軸承選用4G204系21遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第22頁上托輥的校核：所選用的上托輥為槽形托輥（35°），其結(jié)構(gòu)簡圖4.3如下：圖4.4槽形托輥（35°）結(jié)構(gòu)簡圖①托輥靜載荷計算：P0=9.81ea0(Im+qG)（4.2）vPu=9.18eauqG（4.3）式中：P0—承載分支托輥靜載荷，N；Pu—回程分支托輥靜載荷，N；；a0—上托輥間距（m）e—輥子載荷系數(shù)，查《運輸機械設計選用手冊》表2-35選e=0.8；v—帶速（m/s）,已知v=1.3m/s;qB—每米長輸送帶質(zhì)量（kg/m）,已知qB=16.4kg/m;qG—物料單位質(zhì)量，kg/m,已知qG=81.8kg/m；已知Im=236.34kg/sIm—輸送能力（kg/s），au=1.2mau—上托輥分支間距（m）代入數(shù)據(jù)，P0=9.81×0.8×1.2×（236.34/1.3+16.4）=1866.4NPu=9.18×0.8×3×16.4=361.3N查表2-74得，上托輥直徑為89mm，長度為315mm，軸承型號為4G204，承載能力為2.54kN，P0＜2540大于所計算的p0，故滿足要求。下托輥直徑為89mm，承載能力為0.603KN,大于361.3N,故滿足要求。②動載計算22遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第23頁承載分支托輥的動載荷：p=p0?fs?fd?fa（4.4）式中：P——承載分支托輥動載荷（N）；——運行系數(shù)，查表2-36，取1.2；——沖擊系數(shù)，查表2-37，取1.0；——工況系數(shù)，查表2-38，取1.0。則:p=1866×1.2×1.0×1.00=2251<2540N回程托輥的動載荷：，Pu=Pu.fs.fa=361×1.2×1=433N，Pu＜603N故承載分支托輥滿足動載要求。潤滑采用鋰基潤滑脂潤滑4.2驅(qū)動裝置的設計驅(qū)動裝置為整個帶式輸送機提供動力，決定輸送機的啟動、運行、制動。驅(qū)動裝置的設計包括電動機、減速器、制動器、逆止器、聯(lián)軸器的選用及驅(qū)動滾筒的設計。4.2.1電動機的選擇電動機是帶式輸送機主要的動力來源，選擇帶式輸送機用電動機需要考慮所需電動機的功率。Pw=31.5KW由于只有三個電機使用，一個備用，則每個電機的功率為15KW選取電機功率為15KW,選用Y系列三相異步電動機，具體型號為Y180L-6相應的技術(shù)參數(shù)的比較情況如表4.1所示23遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第24頁表4.4可選電動機型號4.2.2驅(qū)動滾筒的設計傳動滾筒是傳遞帶式輸送機功率的圓柱形筒，傳動滾筒和驅(qū)動裝置相連，是帶式輸送機最重要的部件。按驅(qū)動方式，傳動滾筒分為：外驅(qū)動式，即驅(qū)動裝置放在傳動滾筒外面，減速器直接同傳動滾筒輸入軸相聯(lián)。內(nèi)驅(qū)動式，即將驅(qū)動裝置放在傳動滾筒里面，此又稱電動滾筒。根據(jù)參考資料，本文選取外驅(qū)動式傳動滾筒。傳動軸的受力分析：p=7985NL=1300mm軸的受力分析如下：圖4.5軸的受力示意圖24遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第25頁圖4.6軸的剪力圖圖4.7軸的彎矩圖T=(T1-T2)d=(32181-7985)d=24196d圖4.8軸的扭矩圖MyIzM：橫截面上彎矩y：橫截面上的任意一點縱坐標彎曲應力：σ=Iz=πd464：橫截面對中性軸Z的慣性矩pldσ=Iz扭應力：Tp=TρIpT：橫截面上的扭矩25遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第26頁ρ：橫截面上任意一點到圓心的距離Ip=πD432：橫截面對形心的極慣性矩因為傳動軸是既受彎矩又受扭矩所以采用第三強度理論算它的當量應力：σr3==軸的材料選擇45調(diào)質(zhì)剛，許用應力為50MPσr3≤σ得：d=150mm軸頸處開鍵槽則軸頸增大3%d0=150?(1+3%)≈155mm安裝軸承處直徑取標準值則d1=160每變頸一次增大5mm則d2=165mmd3=170mm各個直徑對應的長度分別為：L1=175mm，L2=250mm，L3=205mm，L4=401mm轉(zhuǎn)軸簡圖為：圖4.9轉(zhuǎn)軸簡圖鍵的選擇：查手冊選擇b?h=28?16L=125鍵的校核：鍵連接所能傳遞的扭矩T為：T=1hldσp4σp=120N/mm2h：鍵的高度16mm，l：鍵的工作長度125mm，d：軸的直徑150mm26遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第27頁由此可得T=9000NM實際傳遞扭矩：T實=1D(T1-T2)?32=3226NMTT實符合軸承選擇：查手冊選軸承為22232CD=290mm，d=160mm，B=104mm軸承座的選擇：查手冊選擇軸承座型號SN232A=237mm，A1=160mm，H=170mm，L=550mm，J=470mm，S=M30My≤σIz心軸直徑計算：1057897≤5?10d3d≥128mm取標準值d1=140mm每次變徑增大5mm則d2=145mm，d3=150mm各個直徑對應的長度為：L1=220mm，L2=150mm，L3=552mm心軸簡圖：圖4.10心軸簡圖軸承選擇：查手冊選擇軸承為22228CD=250mm，d=140mm，B=68mm軸承座的選擇：查手冊選擇軸承座為SN228A=207mm，A1=150mm，H=150mm，L=500mm，J=420mm，S=M30筒殼厚度計算：材料選擇Q235—A許用應力為46MP27遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第28頁σ=k?3Tw?D?2?Bwt?D：滾筒直徑，Tw：緊邊張力，t：筒殼厚度，k包角系數(shù)取0.081?3?32181?46=0.081?800?2800t??t≈13mm轉(zhuǎn)軸輪轂設計：材料選擇ZG230-450許用應力為54MP輪轂長度：L=1.2d=1.2?165=198mm輪轂外徑：D≥(1.551.6)d且D≥d+60D=264mmD1=D+10=274mm輪轂簡圖：圖4.11輪轂簡圖心軸輪轂設計：材料選擇ZG230-450許用應力為54MP輪轂長度：L=1.0d=145mm輪轂外徑：D≥(1.551.6)d且D≥d+60D=232D1=D+10=242mm幅板設計：材料選擇Q235-A許用應力為56MPM輪轂處最大應力：σr=α2rtα與幅板的內(nèi)外徑比值有關(guān)查表取2.13M是幅板所受彎矩r是幅板外徑：滾筒直徑減去兩個筒殼厚度9678σr=2.13≤560.774t2t>21.828遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第29頁取t為22mm4.2.3減速器的選用減速器作為電動機和傳動滾筒之間的減速裝置是帶式輸送機的重要部件之一。它既要滿足輸送機功率、速比、轉(zhuǎn)矩等要求，還要具有體重輕、體積小、效率高、經(jīng)久耐用、維護方便等特點。帶式輸送機常用的減速器種類繁多。傳動比i的計算：V=1.3m/sn1=（1.3*60）/（0.8*3.14）=31.5r/minI=n電機/n1=31.231.5根據(jù)《機械設計手冊》選用ZSY減速器，一個需要4個減速器，具體參數(shù)見下表：表4.5減速器參數(shù)表4.6減速器安裝尺寸減速器主要尺寸如下圖所示：29遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第30頁圖4.12減速器示意4.2.4聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸或軸和回轉(zhuǎn)件，在傳遞運動和動力過程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開的一種裝置。此外，聯(lián)軸器還可能具有補償兩軸相對位移、緩沖和減振以及安全防護等功能。①聯(lián)軸器的分類常用聯(lián)軸器可分為機械式、液力式、摩擦式和磁力式幾種。機械式聯(lián)軸器可分為：1)剛性類，具體分為：凸緣基本型，對中榫凸型。2)彈性類，具體分為：a無彈性元件組，包括：有滾子鏈式聯(lián)軸器、齒輪型聯(lián)軸器、球籠型萬向聯(lián)軸器和軸向移動聯(lián)軸器幾種。b非金屬彈性元件組，包括：輪胎式聯(lián)軸器，有骨架式和整體性兩種；梅花形聯(lián)軸器，有基本型和分體型兩種；彈性套柱銷式聯(lián)軸器，有基本型和帶式制動器型兩種；彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，有基本型，圓錐軸孔型、接中間軸型和帶制動輪型四種。30遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第31頁c金屬彈性元件組，包括：膜片式聯(lián)軸器、膜盤式聯(lián)軸器和漲緊套式聯(lián)軸器。d組合式元件組，包括：撓性齒式聯(lián)軸器、撓性鏈式聯(lián)軸器、撓性爪式聯(lián)軸器和蛇形彈簧型聯(lián)軸器。液力式聯(lián)軸器可分為：1）限矩型，包括帶制動輪和不帶制動輪兩大類，其中包括安全性和標準型。2）調(diào)速型，包括使用油和粘性液體做介質(zhì)的和使用水做介質(zhì)。摩擦式聯(lián)軸器有鋼珠和磁粉等類型。磁力式聯(lián)軸器有圓筒形和平面型兩種，利用永久磁鐵組合拉推磁路組成。②聯(lián)軸器的選擇選擇標準聯(lián)軸器時應根據(jù)使用要求和工作條件，如承載能力、轉(zhuǎn)速、兩軸相對位移、緩沖吸振以及拆裝、維修更換易損元件等綜合分析來確定。具體選擇時可考慮以下幾點。1）原動機和工作機的機械特性2）聯(lián)軸器聯(lián)接的軸系及其運轉(zhuǎn)情況3）工作機的轉(zhuǎn)速高低4）聯(lián)軸器的對中和對中保持程度5）聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及工作特性6）聯(lián)軸器的可靠性，使用壽命和工作環(huán)境7）聯(lián)軸器的制造、安裝和維護的成本根據(jù)以上條件，本設計電機與減速器之間選取液力聯(lián)軸器。減速器與滾筒之間選用帶制動輪的聯(lián)軸器。液力聯(lián)軸器又稱液力耦合器，置于驅(qū)動裝置和帶式輸送機的減速器之間，它具有一般聯(lián)軸器所沒有的功能，將變速調(diào)節(jié)、力矩轉(zhuǎn)換和制動三者功能集于一身，而且還具有軟啟動和過載保護功能。液力聯(lián)軸器型號YOXJ-320帶制動輪聯(lián)軸器型號為JSZ6其中液力聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡圖如圖4.4所示：31遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第32頁圖4.13YOX型限矩型液力聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)根據(jù)《機械設計手冊》，液力聯(lián)軸器的參數(shù)如下表：表4.7液力聯(lián)軸器尺寸帶制動輪聯(lián)軸器型號為JSZ6，其參數(shù)如下表：表4.8帶制動輪聯(lián)軸器尺寸4.2.5逆止器的選用逆止器又名停止器，可防止帶式輸送機逆向運行。常用的逆止器有三種形式：①棘輪型。由棘輪和棘爪組成，前者有內(nèi)嚙合和外嚙合之分，后者有直爪和鉤爪32遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第33頁兩種。②帶式型。將制動帶放置在驅(qū)動滾筒后方，一端固定在機架上，另一端自由。當帶式輸送機自動運行時，制動帶離開滾筒。如發(fā)生逆轉(zhuǎn)，制動帶便進入滾筒和輸送帶之間，阻止逆轉(zhuǎn)。③滾柱型。由裝在傳動滾筒軸上的星輪、固定在機架上的套筒和嵌放在星輪缺口中的滾珠組成，滾珠后裝有彈簧。正常運轉(zhuǎn)時，滾柱偏向星輪缺口大端，不妨礙運行。發(fā)生逆轉(zhuǎn)時，滾柱向星輪缺口小端處卡住，阻止帶式輸送機逆轉(zhuǎn)而停車。滾柱一般為4～8個，套筒直徑為滾柱直徑的8倍，缺口離軸心高度為滾柱和套筒直徑差的一半左右。本文選取帶式型逆止器。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖4.6所示：圖4.14帶式逆止器圖中1-輸送帶2-傳動滾筒3-逆止帶4.3輔助裝置的設計輔助裝置一般包括清掃裝置、張緊裝置、機電保護裝置等。4.3.1清掃裝置的設計輸送帶清掃器有各種形式，選用一種適用于所有物料的清掃器是比較困難的。因為物料的含水量粘性和粒度等因素隨時變化，也因為這些因素決定著清掃器的效率，所以每種物料的清掃需要單獨考慮。即使清掃器安裝以后，清掃時還需要進行調(diào)整，以適應33遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）第34頁物料的性能。又是需要使用一個以上的輸送帶清掃器。使用硫化或冷粘接頭的輸送帶，清掃輸送帶是十分方便的，輸送帶工作面能全面同清掃器刮板接觸，效果十分理想。但安裝不當?shù)臋C械接頭會截住清掃器，使之產(chǎn)生跳動或振動。凹入的機械接頭能是這個問題減到最小。對輸送帶清掃器進行適當?shù)木S護的調(diào)整，有助于防止輸送