帶式輸送機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及計(jì)算

本章的主要內(nèi)容是通過題目所給的主要設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行機(jī)型的確定、各種力的計(jì)算及校核。通過這些計(jì)算確保本課題所設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)具有可使用性。（1）使用地點(diǎn):地面及井下均可使用；（2）運(yùn)量Q=2500T/H；（3）運(yùn)輸距離L=1890m；（4）提升高度H=123m；（5）帶寬B=1400m；（6）帶運(yùn)行速度v=4.5m/s；（7）料粒度﹤300mm；（8）物料比重ρ=900kg/m3（9）傾角δ=7.4o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（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100m，電機(jī)容量不超過22kw。（2）DX型鋼繩芯帶式輸送機(jī)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30o～40o提高到90o使輸送帶成U形。這樣一來輸送帶與物料間產(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)25o。（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)擋邊做成波狀，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30o以上，最大可達(dá)90o。（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)90o，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)它是無級(jí)運(yùn)輸與帶式輸送機(jī)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)，又具有帶式輸送機(jī)的連續(xù)、柔性的優(yōu)點(diǎn)。DTⅡ型固定式帶式輸送機(jī)是通用型系列產(chǎn)品，可廣泛用于冶金、煤炭、交通、電力、建材、化工、輕工、糧食、和機(jī)械等行業(yè)。輸送堆積密度為500～2500kg/m3的各種散狀物料和成件物品，適用環(huán)境溫度為-20～40℃。故在此處選擇DTⅡ型固定帶式輸送機(jī)作為設(shè)計(jì)選型。輸送大塊散料物狀的輸送機(jī)，需按（1.2-1）式計(jì)算，在查表3-1（3-1）式中α—最大料粒度mm；表3-1不同帶寬推薦的輸送物料的最大粒度（mm）帶寬B500650800100012001400粒度未篩分150200300400500600計(jì)算結(jié)果所以題目中給定的帶寬1400mm滿足輸送要求。按給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，取原煤堆積角為20o；帶式輸送機(jī)的最大運(yùn)輸能力計(jì)算公式：（3-2）式中—輸送量（T/H）—帶速（mm/s）—物料比重（kg/m3）—在運(yùn)行的輸送帶上物料的最大堆積面積（m2）—輸送機(jī)的傾斜系數(shù)輸送機(jī)的工作傾角δ＝7.4o由下表查得＝0.97表3-2傾斜系數(shù)k選用表傾角2o4o6o8o10o12o14o16o18ok1.000.990.980.970.950.930.910.890.81查表3-3，輸送機(jī)的承載托輥槽角為35o，物料的堆積角為20o時(shí)；槽型托輥物料斷面面積S為0.220m2。表3-3槽型托輥物料斷面面積槽角λ帶寬B=650帶寬B=800帶寬B=1200帶寬B=1400動(dòng)堆積角ρ20o動(dòng)堆積角ρ30o動(dòng)堆積角ρ20o動(dòng)堆積角ρ30o動(dòng)堆積角ρ20o動(dòng)堆積角ρ30o動(dòng)堆積角ρ20o動(dòng)堆積角ρ30o30o0.04060.04840.06380.07630.15300.18200.21300.253035o0.04330.05070.06780.07980.16300.19000.22000.264040o0.04530.05230.07100.08220.17100.19600.23700.272045o0.04690.05340.07360.08400.17600.20000.24500.2770計(jì)算結(jié)果=1.6×0.22×4.5×0.97×900=3111.4T/H＞2500T/H運(yùn)量滿足要求。輸送帶的品種規(guī)格符合《GB/T4490—1994運(yùn)輸帶尺寸》、《GB/T7984—2001輸送帶具有橡膠或塑料覆蓋層的普通用途織物芯輸送帶》和《GB/T9770—2001普通用途鋼絲繩芯輸送帶》的規(guī)定，見下表：表3-4輸送帶技術(shù)參數(shù)種類抗拉體強(qiáng)度/（N/mm*層）輸送帶寬度/mm5006008501000120014001600180020002200帆布帶CC-56√√√√√√尼龍帶NN-100√√√√√√N(yùn)N-150√√√√√√N(yùn)N-200√√√√√√N(yùn)N-250√√√√√√√√N(yùn)N-300√√√√√√√√聚酯帶EP-100√√√√√√√√EP-200√√√√√√√√EP-300√√√√√√√√鋼絲芯帶St630√√√√St800√√√√√St1000√√√√√√√St1250√√√√√√√St1600√√√√√√√St2000√√√√√√√S2500√√√√√√√S3150√√√√√√√St4000√√√√√√St4500√√√√√√St5000√√√√√√綜合該設(shè)計(jì)機(jī)型的各類特性參數(shù)和技術(shù)特性，考慮到輸送量較大，運(yùn)輸距離長(zhǎng)，帶寬為1400mm,且為固定用帶式輸送機(jī)，因此初選輸送帶如下：鋼絲繩芯帶膠帶型號(hào)ST3150強(qiáng)度：3150N/m；單位長(zhǎng)度膠帶重量：42kg/m；（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4-1計(jì)算（4-1）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；（2）80m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，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤。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?（4-2）式中—與帶式輸送機(jī)長(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù)，可從下表中查得。表3-5系數(shù)CL80100150200300400500600C1.921.781.581.451.251.201.181.17L70080090010001500200025005000C1.141.121.101.091.061.051.041.03帶式輸送機(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回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生阻力的總和?？捎孟率?4-2)進(jìn)行計(jì)算：（4-3）（4-4）)（4-5）式中—承載段主要阻力，N；—回程段主要阻力，N；—模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件及制造安裝水平?jīng)Q定，一般可查表獲??；L—帶式輸送機(jī)長(zhǎng)度，m；—重力加速度，；初步選定托輥為上托輥Φ159、L530；下托輥Φ159、L1600；上下托輥軸承4G306，上托輥槽角35o，下托輥槽角0o，上托輥間距；下托輥間距；—承載分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m；通過式（4-6）計(jì)算可得：（4-6）式中—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；托輥已經(jīng)選好，則已知計(jì)算得：—回程分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m；通過式（4-7）計(jì)算可得：（4-7）式中—回程分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分重量，kg；—回程分支托輥間距，m；托輥已經(jīng)選好，則已知kg計(jì)算：—每米長(zhǎng)度輸送物料質(zhì)量，—每米長(zhǎng)度輸送帶質(zhì)量，則：運(yùn)行阻力系數(shù)根據(jù)表3-6選取。取。表3-6模擬阻力系數(shù)帶式輸送機(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按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，制造，調(diào)整好，物料內(nèi)摩擦系數(shù)中等0.022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35o0.023～0.045主要特種阻力包括托輥的前傾的摩擦阻力和被輸送物料與導(dǎo)料槽擋板間的摩擦阻力兩部分，按式（4-8）計(jì)算：（4-8）（1）托輥前傾的摩擦阻力1）上托輥前傾阻力（4-9）2）下托輥前傾阻力（4-10）式中—槽形系數(shù)，取0.43；—裝前傾托輥設(shè)備長(zhǎng)，約為—摩擦系數(shù)，取0.35、—托輥前傾角，35°槽形托輥的側(cè)輥朝運(yùn)行方向前傾1.5°，使輸送帶的對(duì)中性好不易跑偏。，；—托輥槽角；由公式（4-9）和（4-10）計(jì)算得:故（2）被輸送物料與導(dǎo)料槽擋板間的摩擦阻力式中—物料與擋板之間的摩擦系數(shù)；取0.6；—物料流量；—導(dǎo)料板長(zhǎng)度；取3m；—導(dǎo)料板內(nèi)部寬度；取0.495m；則特種主要阻力：特種附加阻力包括輸送帶清掃器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等組成，按下式計(jì)算：（4-12）（4-13）（4-14）式中—頭部清掃器個(gè)數(shù)；—空段清掃器個(gè)數(shù)；—一個(gè)頭部清掃器和輸送帶接觸面積，，見表3-7；—一個(gè)空段清掃器和輸送帶接觸面積，，見表3-7；—清掃器和輸送帶間的壓力，N/，一般取N/；—清掃器和輸送帶間的摩擦系數(shù)，一般取為；—刮板系數(shù)，一般取為1500N/m。表3-7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)料擋板內(nèi)寬b/m刮板與輸送帶接觸面積A/頭部清掃器空段清掃器5000.3150.0050.0086500.4000.0070.018000.4950.0080.01210000.6100.010.01512000.7300.0120.01814000.8500.0140.021查表3-7得：，；取，取。擬設(shè)計(jì)的總圖中有一個(gè)頭部清掃請(qǐng)和四個(gè)空段清掃器。將數(shù)據(jù)代入（4-13）得：因不設(shè)置卸料器，則由式（4-12）得傾斜阻力按下式進(jìn)行計(jì)算：（4-15）式中—凈提升高度；綜上計(jì)算得出：傳動(dòng)滾筒軸功率（）按式（5-1）計(jì)算：（5-1）電動(dòng)機(jī)功率（）按式（5-2）計(jì)算：（5-2）式中—傳動(dòng)效率，一般在0.85～0.95之間選??；—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：=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；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；—電機(jī)功率不平衡系數(shù)，一般取～0.95，單驅(qū)動(dòng)時(shí)，；根據(jù)計(jì)算出的值，查電動(dòng)機(jī)機(jī)型，按照就大不就小的原則選定電動(dòng)機(jī)功率。由式（5-1）由式（5-2）由此選定電動(dòng)機(jī)功率為型號(hào)YB630M1-4同步轉(zhuǎn)速1500r/min數(shù)量二臺(tái)。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。輸送帶張力分布點(diǎn)圖3-2張緊力分布點(diǎn)從分離點(diǎn)起，依次將特殊點(diǎn)設(shè)為1、2、3、……10。如圖3-3所示。圓周驅(qū)動(dòng)力通過摩擦傳遞到輸送帶上，如圖3-4所示；圖3-4作用于輸送帶上的張力如圖3-3所示，輸送帶傳動(dòng)滾筒松邊的最小張力應(yīng)滿足式（6-1）的要求。（6-1）傳動(dòng)滾筒的最大圓周力。動(dòng)荷載系數(shù)；對(duì)慣性小、起制動(dòng)平穩(wěn)的輸送機(jī)可取較小值；否則應(yīng)取較大值；取;—傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù),見表3-8表3-8傳動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦系數(shù)工作條件光面滾筒膠面滾筒清潔干燥0.25～0.030.40陰暗潮濕0.10～0.150.25～0.35潮濕粘污0.050.20由式對(duì)于常用該設(shè)計(jì)取0.20；470o；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)的最小張力必須滿足下式；重載段分支（6-2）空載段分支（6-3）式中—允許最大垂度，一般0.01；—重載段上托輥距離；—空載段下托輥距離；為了確定輸送帶作用于各改向滾筒的合張力，拉緊裝置的拉緊力和凹凸弧起始點(diǎn)等特性點(diǎn)張力，需逐點(diǎn)張力法計(jì)算。特殊點(diǎn)分布如圖3-3所示。（1）承載段運(yùn)行阻力承載段運(yùn)行阻力計(jì)算如式（6-4）所示：（6-4）計(jì)算得出:式中—輸送帶沿承載分支運(yùn)行阻力系數(shù)；查表可得（2）回空段運(yùn)行阻力回空段運(yùn)行阻力計(jì)算如下式（6