主斜井强力带式输送机设计.doc

1、 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 V 页 目 录摘 要IIIABSTRACTIV第一章 前言11.1 设计的目的和意义11.2带式输送机国内外现状和发展趋势11.2.1 国外带式输送机技术的现状11.2.2 国内带式输送机技术的现状21.2.3 煤矿带式输送机技术的发展趋势21.3 带式输送机设计的主要内容21.4 输送机的基本组成2第二章 带式输送机设计方案的确定42.1 设计条件42.2 总体布置方案的确定42.3 驱动装置布置方案的确定52.3.1 驱动方式的选择52.3.2 电机布置方式的选择5第三章 带式输送机部件选型计算73.1 胶带选泽计算73.2 滚筒与托辊的选择73.3

2、 带式输送机受力的计算83.4 带式输送机电机的选择123.5 拉紧装置的设计133.5.1 拉紧的方式133.5.2 拉紧力的计算133.6 制动装置的选取143.6.1 制动的方式143.6.2 制动力矩的计算14第四章 带式输送机减速器的设计164.1 减速器总体设计164.1.1 减速器的总体布置164.1.2 减速器的传动比分配及转速较核164.2 齿轮的设计计算194.2.1 锥齿轮的设计194.2.2 低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算244.3 齿轮上的作用力294.3.1 高速轴上齿轮力的计算294.3.2 低速级齿轮传动的作用力304.4 中间轴的设计计算314.5 高速轴的设计

3、计算384.6 低速轴的设计计算394.7 键的选取与校核404.8 轴承的设计计算414.9 润滑油选择与计算424.10 减速器箱体的结构尺寸434.11 减速器箱体的结构设计44第五章 总结46参 考 文 献47致 谢48附录A 绘图清单49主斜井强力带式输送机设计（=14）摘 要带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备(如机车类)相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装

4、置组成。在本次课程设计中首先对带式输送机国内外现状和发展趋势作了简单概述，然后确定了井下工作的大倾角带式输送机最佳总体布置图及最佳驱动装置，通过仔细认真的计算校核，选定了胶带的带宽和类型，电机的功率和类型，同时对比了张紧装置和制动装置，由于张紧力较小，在重载、垂直、绞车拉紧装置中，选取了绞车拉紧装置，还确定了托辊和滚筒的尺寸；最后做了本次课程设计的难点减速器的设计，在老师和查阅资料的帮助下，首先确定了减速器的总体传动比，确定了总体结构，然后分配了传动比，确定了锥齿和直齿的形状和大小，并且进行了校核，接着做了减速器轴的设计与校核，最后做了减速器箱体和润滑等设计。目前胶带输送机正朝着长距离，高速度

5、，低摩擦的方向发展。我国与国外先进水平相比仍有较大差距，国内在设计制造带式输送机过程中存在许多不足。本次带式输送机设计代表设计的一般过程，对今后的选型设计工作有一定的参考价值，通过常规设计计算，提出了合理确定张紧位置、张紧方式及张紧力大小的方法；对驱动装置及各主要部件进行了选型并校核。关键词：带式输送机，选型，长距离，驱动装置，校核。The high power belt conveyor in main blind shaft designs （14）AbstractThe belt conveyer is the coal mine most ideal highly effective

6、continuous haulage equipment, (for example locomotive class) compares with other transport vehicle, has the transportation to be away from, the transportation amount long merits and so on big, streamhandling, moreover moves reliable, easy to realize the automation and the centralized control, especi

7、ally to the high production highly effective mine pit, the belt conveyer has become the coal mining integration of machinery technology and the equipment key equipment. The general belt conveyer by the conveyor belt, the supporting roller, the drum and the actuation, the brake, tightens, changes to,

8、 installments and so on loading, unloading, cleaning is composed. First has made the simple outline in this curriculum project to the belt conveyer domestic and foreign present situations and the trend of development, then had determined the mine shaft works great inclination angle belt type conveye

9、r best general layout and the best drive, through the careful earnest computation examination, had designated adhesive tapes band width and the type, electrical machinerys power and the type, have simultaneously contrasted the stretching device and the arresting gear, because the tensioning force is

10、 small, in heavy load, vertical, in winch tightening device, has selected the passenger vehicle tightening device, but also has determined the supporting roller and drums size; finally has made this curriculum project difficult reduction gears design, in teacher and under the consult materials help,

11、 had first determined reduction gears overall velocity ratio, had determined the gross structure, then has assigned the velocity ratio, has determined the awl tooth and the straight tooth shape and the size, and has carried on the examination, then has made the reduction gear axis design and the exa

12、mination, finally has made reduction gear designs and so on box body and lubrication. This belt conveyer design represents the design the general process, will have certain reference value to presents shaping project work, through the convention design calculation, proposed the reasonable determinat

13、ion will tighten the position, to tighten the way and the tensioning force size method; Have carried on the shaping to the drive and each major component and examine. Keywords: Tape type sonveyor, model selection, long-distance, drive device，check.贵州大学本科毕业论文（设计） 第 49 页第一章 前言1.1 设计的目的和意义 设计可以巩固和加深近四年

14、所学的基础理论，基本技能和专业知识的掌握，使之系统化和综合化，使自己获得从事科研工作的初步训练，培养独立工作，独立思考和终合运用已学知识解决实际问题的能力，培养自己在设计计算，工程绘图，数据处理，文字表达，文献查阅，工具书使用等方面的工作实践能力，初步掌握科学研究的基本方法。同时也能让我们树立更加严谨的设计理念，学习和工作作风，凝练团队合作精神，找出态度和知识上的缺陷。 由于带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械，而且带式输送机运行可靠，动力消耗低，生产率高的优点。本课题设计旨在使带式输送机在正常的工作状态下工作，充分发挥其优点。使其有利于降低生产成本，高效低耗、经济、安全可靠地运行

15、对安全生产具有十分重要的意义。 1.2带式输送机国内外现状和发展趋势1.2.1 国外带式输送机技术的现状 国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。 1.2.2 国内带式输送机技术的现状 我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨

16、综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。1.2.3 煤矿带式输送机技术的发展趋势 （1）设备大型化、提高运输能力 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。其包含7个方面的关键技术：带式输送机动态分析与监控技术；软起动与功率平衡技术；中间驱动技术；自动张紧技术；新型高寿命高速托辊技术；快速自移机尾技术；高效储带技术。 （2） 提高元部件性能和可靠性 设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可

17、靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机的性能得到进一步的提高。 （3） 扩大功能，一机多用化 拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。1.3 带式输送机设计的主要内容 通过式输送机驱动装置的各种组成方案的分析比较，以及常规长运距、大运量下运带式输送机驱动方案中软制动技术和软起动技术的理论研究，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，并分析常

18、见驱动方式和制动方法的优点和存在问题，归纳总结出长运距、大运量下运带式输送机驱动方案和制动方式选择的依据。1.4 输送机的基本组成带式输送机的组成主要有:输送带、驱动装置(电动机、减速机、软起动装置、制动器、联轴器、逆止器)、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、卸料器、机架、漏斗、导料槽、安全保护装置以及电气控制系统等组成。 1-头部漏斗 ；2-机架；3-头部扫清器；4-传动滚筒 5-安全保护装置；6-输送带；7-承载托辊；8-缓冲托辊；9-导料槽；10-改 向滚筒；11-拉紧装置 12-尾架；13-空段扫清器；14-回程托辊；15-中间架；16-电动机；17-液力偶合器；18-制动器；19

19、-减速器；20-联轴器 图1.1 带式输送机组成示意图第二章 带式输送机设计方案的确定2.1 设计条件设计条件：用于矿井主巷道运煤，工作区域易于爆炸起火，工作环境温度-1040，输送量：600m /h，机长：850m，运输倾角：14，运行速度：110m/h，物料密度：0.93t/m ，最大粒度：300mm。2.2 总体布置方案的确定输送机布置形式(a)倾斜输送机 (b)水平-倾斜输送机 (c)水平-倾斜-水平输送机 2.1总体布置方案由于给料和中途卸料点最好设在水平段上，也可以设在倾斜段上。设在倾斜段上时，中途卸料点的倾角不宜超过10 12 。否则容易掉料。由于运输倾角14。超过了12 ，最好

20、选择（C）水平倾斜水平输送机。2.3 驱动装置布置方案的确定2.3.1 驱动方式的选择按照传动滚筒的数目分为单滚筒传动和多滚筒传动。（a）单滚筒传动 （b）双滚筒传动 (C) 双滚筒传动机头驱动 2.2驱动装置布置图由设计条件知运输倾角14强力型带式输送机，阻力很大，摩擦力矩同样也很大，若选用单滚筒传动则所需电机会很大，由于带式输送机是在矿井主巷道中，电机大，会扩大主巷道，故选用双滚筒传动。如果布置成（b）的情形，不合理。应为硐室会修在主斜井下，给维修带来不便和驱动力矩会很大。布置成（c）的情形会很合理，因为在机头布置 驱动力矩大，减少转向滚筒，且维修方便。2.3.2 电机布置方式的选择 （a

21、）垂直于胶带布置 （b）平行于胶带布置 图2.3电机布置方式 若采用电机轴与输送带垂直即（a),驱动装置占地宽度大，井下使用时需加宽硐室。若把电机布置在输送带下面，会使维护和跟换带来困难，所以采取沿巷道的带式输送机应尽量采用电机轴与输送机平行即（b)第三章 带式输送机部件选型计算3.1 胶带选泽计算 由胶带带宽设计公式知【6】： B= （3-1） 式中：V为带速 V=110m/min=1.83m/s ；为设计容积输送能力； =600 m /h； K为货载断面系数 ，由原煤堆积角=30 则K=458 ； c倾角系数， 由运输倾角14。则c=0.91则 B=0.887m =887mm由于输送未经筛

22、选分物料 则 B2dmax+200=2300+200=800式中：为最大块度直径 =300mm；综合知带宽B887mm 则查表知B=1000mm3.2 滚筒与托辊的选择托辊的重量：上托辊选择用槽型铸铁，阻力系数w=0.03，座重22公斤； 下托辊选择用平行冲压，阻力系数w=0.025，座重17公斤。托辊的间距：上托辊为1.2m，下托辊为3m。调心托辊：重段每隔10组设置一组，空段每隔7组设置一组。托辊直径：d=89mm胶带的选取：选取GX-3500的钢绳芯胶带 =45.2kg/m3.3 带式输送机受力的计算输送机布置简图 图3.1输送机布置简图（1） 单位长度的重量 每米长度货载重量： q=k

23、g/m=84.7kg/m （3-2）式中：r为物料密度0.93t/m3 ； 为设计容积输送能力=6000.93t/h=558t/h （2） 每米长度胶带重量： 由型号查表知 =45.2kg/m （3）每米长度托辊传动部分重量 =18.4公斤/米 =5.7公斤/米各段阻力的计算：按逐点法（1） 重载段阻力 =(q+)+(q+)cos+(q+)Lsin + (q+)RQ+Q+(q+）H （3-3） 式中：R为凸弧段曲线曲率半径 R=18m;Q为凸弧段曲线中心角Q=14/3602;为进入凸弧曲线段的输送张力;H为凸弧曲线段起终点高差 H=R-Rcos=18-18cos=0.53m;为水平运输长度 =

24、4m; L为重载段运输长度L=850m;q为带面上货载每米重量q=84.7公斤/米;胶带每米重量 =45.2公斤/米; 为重托辊每米长度的重量=18.4公斤/米. = (q+)（+cos +RQ ）+(q+)（Lsin+ H）+Q =（84.7+45.2+18.4）（40.03+40.03cos14+0.13）+（84.7+45.2）（850sin14+0.53）+7.33 =（26835.1+7.33）公斤（2） 空载段阻力= (+)cos-sin+ (+)RQ+Q-H （3-4）式中：为空托辊每米长度的重量=5.7公斤/米;为空托辊阻力系数 =0.025; 胶带每米重量 =45.2公斤/米

25、; 为驱动滚筒2到给料空段的距离=L+4.5=854.5m。 =(+)（cos+RQ）-（sin+H） +Q =（45.2+5.7）（854.50.025cos14+0.13）-45.2（854.5sin14+0.53）+6.1 =（6.1-8404.8）公斤 各点张力的计算 （1）按逐点计算关系 = =+0.04=1.04 =+ = +0.04 =1.04 =+ =+ 其中 =26835.1+7.33 公斤 =6.1-8404.8公斤则有 =+=（1.05-8404. 8）公斤= +0.04 =1.04=（1.09-8741.0）公斤 =+=（1.11+18227.7）公斤 =+=1.04=

26、（1.14+18956.8）公斤所以 =（1.14+18956.8）公斤 （2）按摩擦传动条件 = （3-5） 式中：K为摩擦力备用系数，取k=1.2;为胶带与传动滚筒的摩擦系数查表取=0.25 a为托辊与胶带的包角,取a=470; 则eua =7.96 所以=7.05 连接两个条件 由公式 知=8713.1公斤由重段最小张力知： = 5（q+）cos （3-6） =5（84.7+45.2）1.2cos14=756.2公斤则最小点：=（1.09-8741.0）公斤=756.2公斤 则=8713.1公斤由空段最小张力知： 5（q+）cos=5（84.7+45.2）3cos14=1889.2公斤令

27、=1889.2公斤由=+=（1.05-8404. 8）公斤则=9803.8公斤综合知=9803.8公斤所以=+=1.04=（1.14+18956.8）公斤=30133.2公斤校核胶带安全系数 m=11.810 （3-8）式中：B为胶带的宽度，取B=1000;P为胶带许用张紧力 ； 胶带的安全系数则所选择胶带合格3.4 带式输送机电机的选择（1） 传动滚筒轴功率 W=-=30133.2-9803.8=20329.4公斤 N0=364.7千瓦 （3-9） 式中：W为牵引力；V胶带速度。（2） 电动机功率 N= （3-10） 式中：K为 功率备用系数K=1.2； 为机械传动总效率 =0.85。 则N

28、=1.2=515.2千瓦取N=520千瓦传动装置选择 根据计算结果：带宽1000毫米；传动滚筒直径D=800mm；滚筒许用扭矩235吨.米。电机功率N=548千瓦，则驱动一号滚筒电机功率350千瓦，驱动2号滚筒功率175千瓦.考虑井下电机防爆则选用315L4。3.5 拉紧装置的设计3.5.1 拉紧的方式（1) 重载车式拉紧装置 机尾张紧滚筒安装在尾架导轨可移动的小车上,钢丝绳的一端连接在小车上,而另一端悬挂着重锤.它是依靠重锤的重力拉紧输送带,故可以自动张紧输送带,保持恒定的张紧力.适用于输送机距离较长,功率较大的场合,尤其适于倾斜输送的输送机上.其缺点是机尾需要有较大的空间.（2)垂直拉紧装

29、置 垂直拉紧装置滚筒安装在框架上,重锤吊挂在框架上,框架沿导轨上下移动,利用重锤的重力使输送带经常处于张紧状态.该装置适用于长度较大(大于100m)的输送机或输送机末端位置受到限制的情况.这种拉紧装置一般适合装设在驱动滚筒近处或利用输送机走廊下面的空间.缺点是改向滚筒多,而且物料容易落入输送带与张紧滚筒之间,从而损坏输送带. （3)绞车拉紧装置 自动或固定绞车拉紧，选用条件是输送角狠下，而负荷大，且需要较大的拉紧力。 由整体布置形式知选择（3）这种布置形式可以使结构简单跟能满足要求。3.5.2 拉紧力的计算则拉紧力 P=+ （3-11）式中：为4点处的拉力；为5点处的拉力. p =1889.2

30、+1964.8=3854公斤 则选择张紧装置为DX4D111 表3.1 DX4D111的参数组合号绞车钢丝绳（GB1102-74） 滑轮组 滑轮组架测力机构拉紧车架改向滚筒 I II III I II数量11 4 2 2 4 2 1 1 1DX3D111DXDJ11619-11-14DXDH1DXDH2DXDH3DXDH4DXDH6DXDL1DX3DC11DX3B23.6 制动装置的选取3.6.1 制动的方式 平均倾角大于4时,就应增设逆止或制动装置.带式输送机的逆止和制动装置的种类较多,视输送机的具体使用条件采用不同形式的逆止或制动器.标准设计中有带式逆止器,滚柱逆止器和液压电磁闸瓦制动器3

31、种.1.带式逆止器常用的带式逆止器.它是李机头架上装设一段逆止带(橡胶带),带的一端是固定端,另一端为活动端,并夹着一很小铁条.当正常运转时,逆止带的自由端被输送带推向后面,由于铁条的两端受挡板的作用,所以逆止带始终与滚筒保持一定的距离.当输送机逆转时;逆止带的自由端就被输送带带动而塞至滚筒与输送带之间,在摩擦力作用下,拖住滚筒,达到制止逆转的目的.带式逆止器结构简单,价格低廉,应用较广.但是它必须使输送机倒转一定距离以后才能达到制动目的.从而易造成给料处堵塞,溢料.如头部滚筒直径越大,制动时倒转距离就越长,所以对功率较大的带式输送机不宜,使用带式逆止器.2.滚柱逆止器滚柱逆止器适用于向上运输

32、的带式输送机.滚柱逆止器的星轮装在减速器通向滚筒出铀的另一端上,底座则安装在驱动架上.当输送机正常工作时,滚往处在星轮切口最宽处的间隙中,因而它不妨碍星轮的运转;若发生逆转时,滚柱被契入底座固定圈与星轮切口的狭窄处之间,因而起到逆止作用.滚柱逆止器最大制动力矩达48500Nm,其制动平稳可靠.选用时按减速器型号选配,减速器型号在ZQ65以上均可采用.3.液压电磁闸瓦制动器这种制动器对向上,水平或向下运输的带式输送机均可采用.其动作迅速.多用于大功率,长距离的输送机上.安装在紧靠驱动电机的高速轴上,作为因断电停机和紧急刹车之用.:适用于对停机时间有要求的场合.3.6.2 制动力矩的计算（1） 传

33、动滚筒轴上的制动力矩 =（0.0546HQ-） （3-12） 式中：D为滚筒直径 D=800mm； H为带式输送机的高度差 H=Lsin=850sin14=205.6m 代入则 =（0.0546HQ-）=（205.65580.00546-387.9） =6881.2公斤.米电机轴上力矩 = 式中：i为减速器的总传动比；m为总传动效率。 =0.9=189.2公斤.米 （3-13） 由于制动力矩很大则选择电磁液压制动器 查表得 选择KZP-800最大制动力矩为10150N.m ，最大制动半径为290mm。 表3.1 KZP-800的参数型号最大制动力矩最大制动半径KZP-80010150N.m 2

34、90mm 小结：本章在胶带的选取时候，首先选取了硫化橡胶带，m=2.6810(Z=10)根本无法满足胶带的安全系数，故选择了整芯胶带，帆布成数Z=7，任然不能满足强度要求，进而选用了钢绳芯胶带，其特点是： 1、该产品机为高强度带式输送机，主要用于煤炭、冶金、化工、码头等部门中作长距 离、大运量输送煤炭、矿石等大宗散装物料。 2、该产品输送距离可达数公里，输送量可达4009600t米/时。 3、该产品使用寿命长、效率高、并且满足水平，提升、下运、井下防爆等运输条件。 4、输送物料的溶剂r=0.82.5吨/米3，工作环境温度为-20+40。 5、当运量及功率较大时，可代为进行非标准设计。 7、滚筒

35、为铸焊结构。轴与轮壳用涨圈连接。 8、配有成套电控及保护设备，以实现自动化操作。 9、伸缩率小，则张紧装置的张紧力较小。由于带式输送机具有长距离，大倾角，强力型等特点，导致制动力矩非常大，则选用了两套制动装置。第四章 带式输送机减速器的设计4.1 减速器总体设计4.1.1 减速器的总体布置 图4.1减速器的总体布置4.1.2 减速器的传动比分配及转速较核 （1）总传动比电动机的型号 表4.1 电动机的型号 型号 功率 电压 满载时电流（A） 转速（r/min) 效率（）功率因数315L4 200KW 660 214 1480 0.89 0.9则=1480r/min由驱动滚筒转速公式【3】： =

36、43.7r/min （4-1） 式中：D为托辊的直径。则传动比 i=33.86 （4-2） 式中：为电机的转速；托辊的转速。由本设计知道选用圆锥圆柱齿轮减速器 锥齿轮的传动比 =5 圆柱齿轮的传动比 =6.87（2） 传动装置的传动效率计算 根据传动方案简图故传动装置总效率 （4-3）0.990.990.960.990.970.99 0.990.886 式中：弹性联轴器效率0.99；轴承效率=0.99；7级精度锥齿轮效率0.96；8级精度圆柱齿轮传动功率含轴承效率0.97；液力耦合器效率0.98；滚动轴承效率0.99。（3）各轴功率计算电机实际功率=198.8KW 高速轴输入功率198.80.

37、99196.8KW （4-4） 中间轴输入功率187.1KW （4-5） 低速轴输入功率179.6KW （4-6） 驱动滚筒功率175KW （4-7）（4）各轴转速计算高速轴的转速1480/中间轴的转速296/ （4-8）低速轴的转速43.7/ （4-9）（5）各轴转矩的计算高速轴转矩955095501269.9 （4-10） 中间轴转矩95509550=6036.5 （4-11） 低速轴转矩95509550=39248.9 （4-12） 各轴运动动力参数列入下表轴名称功率转速/转矩高速轴196.8 1480 1269.9中间轴187.1 296 6036.5低速轴179.6 43.7 392

38、48.9 4.2 齿轮的设计计算4.2.1 锥齿轮的设计 1、选择齿轮材料和精度等级 材料选择小齿轮材料为均20（渗C，淬火，回火处理），硬度为5662HRC，MQ质量要求，7级公差。2、初选螺旋角为35，初选载荷系数=1.5，安全系数=1.1, 查表知接触疲劳强度知=1200N/mm则许用接触应力的公式【11】： = （4-13） 式中：为安全系数=1.1；为接触疲劳强度=1200N/mm。 =1090.9N/mm 因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。其设计公式为 983=1636 （4-14） 式中：载荷系数=1.5；为许用接触应力=1200N/mm。1636111.9mm 取=120mm 3、确定传动尺寸 （1） 载荷系数的计算 齿轮使用系数，查表得=1.00 动载系数 V= （4-15） 式中：齿宽分度圆直径为=（1-0.5）=102mm故 V=7.9m/s 所以查表知：动载荷系数 =1.18齿间分配系数 由公式=100N.mm （4-16） 式中：为圆周力；b为齿宽。且=102mm 则=1.1齿向载荷分布系数 = 由于一轮为悬臂支承 则= 所以=1.875所以载荷系数K=11.181.11.875=2.43（2） 对进行修正 因K与有较大差异，故