可伸缩带式输送机总体设计及驱动装置的设计论文
辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言带式输送机（如图0-1）是以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续输送设备。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。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、清扫等装置组成。带式输送机因其输送量大、运行费用低、使用范围广、结构简单、便于维护、能耗较小、使用成本低等优势，而被广泛应用于港口、码头、冶金、热电厂、焦化厂、露天矿和煤矿井下的物料输送。带式输送机自1795年产生以来，随着新材料，新技术的大量采用，在国民经济中发挥作用越来越大，是国民经济不可缺少的关键设备之一。图0-1输送机侧视图和航拍图Fig.0-1 The conveyors side view and air shooting view矿用带式输送机主要用于煤矿下顺槽运输、巷道掘井运输、集中运输和巷道运输。具有运输最大，运输距离长，设备事故少和运输成本低等显著优点，是综采和一般机采工作而不可少的主要配套设备之一。 1 概述1.1 可伸缩带式输送机国内外的发展现状1.1.1 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7。目前，在煤矿井下使用的带式输送机已达到表1-17所示的主要技术指标。表1-1 国外带式输送机的主要技术指标Tab.1-1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas主参数 顺槽可伸缩带式输送机运距/m 20003000带速/m.s-1 3.54输送量/t.h-1 25003000驱动总功率/kW 120020001.1.2 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。近年来，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吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器7。目前，我国煤矿井下用带式输送机的主要技术特征指标如表1-27所示。表1-2 国内可伸缩带式输送机的主要技术指标Tab.1-2 The main technical parameters of the belt conveyer in china主参数 顺槽可伸缩带式输送机运距/m 10002000带速/m.s-1 23.5输送量/t.h-1 8001800驱动总功率/kW 2507501.2 可伸缩带式输送机的分类和总体分析可伸缩带式输送机以输送带做牵引机构，同时又是承载构件。整个输送带支承在托辊上，并且绕过驱动滚筒和张紧滚筒，驱动滚筒利用摩擦带动输送带，以完成物料输送。可伸缩带式输送机按机身结构可分为：绳架吊挂式、绳架落地式、钢架吊挂式、钢架落地式；按运行功能分类：近水平式、缓倾斜式；按传动方式分：单电动机传动、双电动机传动、三电动机传动。可伸缩带式输送机的系统设计可以从动力系统、传动系统、执行系统、操纵和控制系统等系统进行设计。动力系统：动力系统包括动力机及其配套装置，是机械系统的动力源。可伸缩带式输送机的动力源可由电动机或电动滚筒提供。传动系统：传动系统是把动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置。可伸缩带式输送机的传动系统主要由减速器或电动滚筒中的减速机构和滚筒体来实现的。执行系统：执行系统包括机械的执行机构和执行构件。可伸缩带式输送机的执行系统可包括储带装置的各执行构件，输送带，托辊，清扫器，拉紧装置，输送带收敛装置，机尾移动装置、制动装置等操纵和控制系统：操纵和控制系统都是为了使动力系统、传动系统、执行系统彼此协调运行，并准确可靠的地完成整机功能的装置。可伸缩带式输送机的操纵和控制系统主要由保护装置及电机和液压装置等的控制装置组成。1.3 可伸缩带式输送机设计的意义和设计的内容1.3.1 设计的意义由于采煤机械化的不断发展，采煤工作面的推进速度越来越快，这就要求顺槽运输设备能够比较迅速的伸长或缩短。而原有的顺槽运输设备拆装麻烦，且花费的时间在总的采煤时间中所占的比重大，影响了采煤生产力的进一步提高，可伸缩带式输送机就是为了适应采煤工作面快速推进而设计制造出来的一种顺槽运输设备。可伸缩带式输送机与顺槽桥式转载机以及工作面刮板输送机组成了综合机械化采煤工作面的配套设备，并已成为我国煤矿综合机械化采煤工作面的配套设备之一。1.3.2 设计主要进行的内容本次设计主要进行以下设计内容：翻阅资料，查看相关市场现有的产品；对比各方案并对可伸缩原理进行选择，可伸缩带式输送机各零部件的结构介绍和选择，输送带和托辊的选择及相关计算；电动滚筒类型的选择、功率的计算、以及各组成零件的选择和相关计算；电动滚筒的效率和温升的检验和计算。2 可伸缩带式输送机的总体设计2.1 可伸缩带式输送机总体结构的方案设计2.1.1 可伸缩带式输送机的原理可伸缩带式输送机与普通带式输送机的工作原理一样，都是以输送带作为牵引承载机构的连续运输设备，它与普通带式输送机相比增加了储带装置和输送带收放装置等，当游动小车向机尾一端移动时，胶带进入储带装置内，机尾回缩；反之则机尾延伸，因而使输送机具有可伸缩的性能。可伸缩带式输送机结构原理及其组成部分如图2-1所示：图2-1可伸缩带式输送机原理图Fig.2-1 The extensible belt conveyors schematic diagram1-机尾部 2-中间机身 3-托辊 4-输送带 5-机头部6-清扫器 7-机尾移动装置 8-移动小车 9-储带装置 10-驱动滚筒2.1.2 可伸缩带式输送机总体选型依据带式输送机的井下工作的具体条件，选钢架落地式可伸缩带式输送机。钢架落地可伸缩带式输送机的整机结构特点：1）H形支架选择铸件制造，H形支架采用铰接以满足快速安装与快速拆卸的要求，H形支架坐落在巷道底板上。2）上托辊为铰接式的槽形托辊，槽形角为30度，用螺栓连接在H形支架上。 3）下托辊架设在H形支架的凹槽内，凹槽有3个，可以调节托辊的位置，防止输送带跑偏。4） H形支架两柱中心宽度随输送带的宽度而异。本设计选1586mm。钢架落地式可伸缩带式输送机拆装方便，机身强度大，运行平稳，适用于无淋水和无底鼓的巷道。2.1.3 可伸缩带式输送机的结构选择与设计可伸缩带式输送机由机头部、储带装置、中间机身部、机尾部、托辊、输送带、清扫器、制动装置和保护装置等部件组成。2.1.3.1 机头部机头部是带式输送机的驱动部分，它由传动卷筒、减速器、液力联轴器、机架、卸载滚筒、清扫器组成。电机通过液力联轴器、减速器分别传递转距给两个传动滚筒。本设计从节省设计空间的角度，选择电动滚筒做驱动装置。机架为焊接结构，用螺栓组装，机头传动装置所有的零部件均安装在机架上。当水平铺设输送距离小于500mm时采用一组传动装置；大于500mm时，采用两组传动装置。本设计中选用两组传动装置。（1）机头架与卸载滚筒图2-2 卸载滚筒Fig.2-2 The unloading drum可伸缩带式输送机的机头架是由型钢焊接而成的机构件，在它前端是卸载臂，装有卸载滚筒，传动装置安装在后部框架内。机头最前部有外伸的卸载臂，由卸载滚筒（如图2-2所示）和伸出架组成，滚筒安装在伸出架上，其轴线位置可通过轴承两侧的螺栓进行调节，以调整胶带在机头部的跑偏，在卸载滚筒的下部装有清扫器，由于清扫器刮板紧压在胶带上，故可除去粘附着的碎煤。并使用带式逆止器以防止停车时胶带倒转。卸载臂根据结构不同有两种形式。整体卸载臂：结构简单用于小型输送机。分解卸载臂：有些较大型的带式输送机，为缩小安装与拆卸运输的体积，减轻运输的重量，把卸载臂作成可分解型式。本设计选用整体卸载臂。（2）驱动装置1)驱动装置的布置形式对于带式输送机驱动滚筒位置的选择，应有如下要求：努力使胶带所受张力最小，并力求所需的牵引力和张紧力较小，这样可使胶带和拉紧装置的尺寸、重量最小，并减小运行阻力、降低能量消耗、减小胶带和改向滚筒的磨损。通常，驱动装置布置在输送机的机头和机尾的若干滚筒上（必要时还可布置到中间传动滚筒上）。在上运输送机上，如果没有安装中间驱动，则通过将全部驱动装置布置在头部而得到最小输送带张力。本设计依据前人的设计经验选择驱动装置布置在头部的布置形式。2）驱动装置的选择 目前国内外用于带式输送机上的驱动装置大致有以下几种。前三种属外部驱动，后两种属内部驱动。电动机-联轴器-圆柱齿轮减速器（或涡轮减速器）-联轴器-传动滚筒电动机-联轴器-行星齿轮减速器-联轴器-传动滚筒。电动机-联轴器-上置式齿轮减速器-链传动-传动滚筒油（风）冷电动滚筒齿轮传动滚筒 综合分析比较一下五种驱动装置的优缺点，总的来看，第1和第2种属常规的外置式减速器，体积和重量大，结构亦较复杂。第2种外形尺寸虽然比第1种小，但结构比较复杂。第4和5种驱动装置是将减速器或将电动机、减速器一起布置在传动滚筒内部，这样设计使整套驱动装置的体积大大减小，结构显得紧凑，重量也轻。第3驱动装置介于前四种之间。这种方案只适用于中小功率的驱动装置。本设计预计选用油冷电动滚筒。2.1.3.2 储带装置（1）储带装置的传动系统及其结构的选择1）储带装置的传动系统 储带装置用以在短期内储存缩短输送机多余的输送带，或补充延长输送机所需要的输送带。可伸缩带式输送机储带装置采用移动滚筒折返的方法进行储带在回采工作面，当转载机移动到极限位置后，拆去带式输送机机尾处的中间架，将机尾向前移动。与此同时，开动储带装置牵引小车，牵引小车向右移动，将缩机尾多余的输送带储存在储带仓内，待移动小车到极限位置后，从储带仓拆去一段输送带，将移动小车返回左侧位置，重新储带。在掘进工作面延长带式输送机机尾时，松开牵引绞车，移动小车向左移动，将储存的输送带补充到延长的机尾，移动小车到极限位置后，再补充一段输送带。本设计的可伸缩带式输送机伸缩长度参数为50m，可选择两次折返储带装置。2）储带装置的结构选择 储带装置是用槽钢和角钢焊接成的构件
