皮帶運(yùn)輸機(jī)總體及傳動(dòng)設(shè)計(jì),皮帶運(yùn)輸機(jī)總體及傳動(dòng)設(shè)計(jì),皮帶,運(yùn)輸機(jī),總體,整體,傳動(dòng),設(shè)計(jì) 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 摘 要 帶式輸送機(jī)是廣泛應(yīng)用于煤炭、港口、建設(shè)、電廠等工業(yè)領(lǐng)域的連續(xù)輸送設(shè)備，它具有運(yùn)輸效率高、運(yùn)營成本低等優(yōu)點(diǎn)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。近年來，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)也不斷朝著大運(yùn)量、長距離、大傾角、高帶速、投資費(fèi)用少、運(yùn)營費(fèi)用低、工作可靠、維護(hù)方便等方向發(fā)展，對其設(shè)計(jì)技術(shù)的要求也越來越高。 為適應(yīng)地形的要求，用輸送帶輸送一定高度的帶式輸送機(jī)在很多方面有應(yīng)用。本文著重討論了帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)原理、傳動(dòng)原理、設(shè)計(jì)計(jì)算法則、運(yùn)行阻力的計(jì)算、各點(diǎn)張力的計(jì)算等內(nèi)容，以及各種計(jì)算參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，尤其對輸送帶的選用、托輥的選用進(jìn)行了詳細(xì)的分析，使設(shè)計(jì)更加貼切接近實(shí)際問題。本文還分析了國內(nèi)外帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，說明在現(xiàn)代高科技發(fā)展的情況下，帶式輸送機(jī)的發(fā)展?jié)摿€是很大的。 本文研究了一般固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)理論，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的要求再結(jié)合目前國內(nèi)的目前的技術(shù)要求組裝了一套傾角為0度的固定式帶式輸送機(jī)，說明了這套設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)參數(shù)的要求 關(guān)鍵字：輸送機(jī) 發(fā)展 結(jié)構(gòu)原理 計(jì)算和校核 Abstract Taking style to transport machine is broad apply to industry field continuation such as coal , port construction, electric power plant transports equipment , that it has transportation is efficient , is in motion and do business cost low grade merit. The application with the development of national economy, taking style to transport machine is more and more broad. In recent years , with the development of industrial technology,the cost direction such as low , working reliably , defending to go to the lavatory taking style to transport machine bringing speed along also unceasingly to grand fortune amounts , long distance , big dip angle , height , investing in cost stopping being in motion and doing business, develops , designs that the technology request is also more and more high to the person. For the request adapting to landform's, use conveyer belt to transport certain altitude's taking style to transport machine having in many aspects applying. Content such as the main body of a book being emphasized having discussed structure principle , drive principle taking style to transport machine , being designing the calculation calculating a law , running resistance's , every tension calculation, calculating and proofreading the parametric design secretly scheming against as well as various, has carried out detailed analysis on the conveyer belt selecting and using , selecting and using supporting a roller especially , has used the problem designing especially appropriate approximation reality. The main body of a book has been analysed taking style to transport machine current situation and developing trend at home and abroad, the potential taking style to transport is still very big under explanation condition developing in modern high technology. The general stationary type the main body of a book has been studied takes style to transport the machine design theory , in the light of designed that together request still be tied in wedlock is at present domestic at present the technology has demanded assembling to copy a dip angle once for 14 degree of stationary type takes style to transport machine , the cover having explained this has designed that according with the request designing a parameter's. Key words: Transport machine Develop Structure principle Secretly scheme against and school core 目錄 前 言 1 1 緒 論 3 1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的概況 3 1.1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展史 3 1.1.2皮帶運(yùn)輸機(jī)基本結(jié)構(gòu) 4 1.1.3 礦用皮帶運(yùn)輸機(jī)各機(jī)型介紹 5 1.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展趨勢 10 1.2.1國外皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 10 1.2.2國內(nèi)皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 11 1.2.3 國內(nèi)外皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的差距 12 1.2.4 煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢 16 2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 2.1已知原始數(shù)據(jù)及工作條件 18 2.2輸送帶寬度的確定及核算 19 2.2.1帶速的確定 19 2.2.2帶寬的確定 20 2.2.3輸送帶寬度的核算 22 2.3圓周驅(qū)動(dòng)力 23 2.3.1計(jì)算公式 23 2.3.2主要阻力計(jì)算 24 2.3.3特種主要阻力計(jì)算 26 2.3.4特種附加阻力計(jì)算 27 2.3.5傾斜阻力計(jì)算 28 2.4傳動(dòng)功率計(jì)算 29 2.4.1 傳動(dòng)滾筒軸功率（）計(jì)算 29 2.4.2 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 29 2.5輸送帶張力計(jì)算 30 2.5.1阻力計(jì)算 31 2.5.2 輸送帶不打滑條件校核 34 2.5.3 輸送帶下垂度校核 35 2.5.4輸送帶強(qiáng)度校核計(jì)算 36 2.6拉緊力計(jì)算 36 2.7傳動(dòng)滾筒,改向滾筒合張力計(jì)算 37 2.7.1改向滾筒合張力計(jì)算 37 2.7.2 傳動(dòng)滾筒合張力計(jì)算 37 2.8 傳動(dòng)滾筒最大扭矩計(jì)算 37 3 皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)原理 38 3.1膠帶的摩擦傳動(dòng)原理 38 3.2傳動(dòng)裝置的牽引力 41 4 傳動(dòng)裝置的選用與設(shè)計(jì) 43 4.1 電機(jī)的選用 43 4.2 減速器的選用 44 4.2.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 44 4.3 液力偶合器 47 4.4 聯(lián)軸器 48 5皮帶運(yùn)輸機(jī)部件的選用 52 5.1 輸送帶 52 5.1.1 輸送帶的分類： 54 5.1.2 輸送帶的連接 56 5.2 傳動(dòng)滾筒 57 5.2.1 傳動(dòng)滾筒的作用及類型 57 5.2.2 傳動(dòng)滾筒的選型及設(shè)計(jì) 58 5.2.3 傳動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu) 64 5.2.4傳動(dòng)滾筒的直徑驗(yàn)算 65 5.3 拉緊裝置 66 5.4 制動(dòng)裝置 69 5.5裝載裝置 71 5.6 清掃裝置 72 5.7機(jī)架 73 5.8改向滾筒 74 5.9驅(qū)動(dòng)裝置架 76 總 結(jié) 78 致 謝 79 參考文獻(xiàn) 80 37 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 前 言 四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，我們這些面臨畢業(yè)的大學(xué)生進(jìn)行為期兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感受頗深。在這既緊張又充實(shí)的兩個(gè)月里，我認(rèn)真地完成著畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)的一個(gè)系統(tǒng)性的總結(jié)與運(yùn)用，同時(shí)也是一次培養(yǎng)我們分析問題和解決問題的很好的機(jī)會(huì)。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，提高了以下能力：通過設(shè)計(jì)加強(qiáng)對皮帶運(yùn)輸機(jī)的認(rèn)識(shí);通過此次的設(shè)計(jì)來檢查自己大學(xué)四年所學(xué)過的知識(shí)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能的能力，獨(dú)立分析和解決設(shè)計(jì)問題的能力；熟練運(yùn)用基本技能，包括CAD繪圖、工作軟件應(yīng)用、復(fù)雜計(jì)算，翻譯、查閱文獻(xiàn)等等的能力；撰寫科技論文和技術(shù)報(bào)告的能力，正確運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語言闡述理論和實(shí)際問題的能力；收集加工各種信息的能力，查閱相關(guān)資料的能力，通過各種渠道獲取知識(shí)的能力；創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。 本次設(shè)計(jì)的課題是固定式皮帶運(yùn)輸機(jī)的總體及傳動(dòng)設(shè)計(jì)。?皮帶運(yùn)輸機(jī)是由承載的輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)行的運(yùn)輸設(shè)備，在冶金、采礦、動(dòng)力、建材等重工業(yè)部門及交通運(yùn)輸部門中主要用來運(yùn)送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。為了更好的完成本次設(shè)計(jì)，從4月初到現(xiàn)在，結(jié)合自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了針對性的畢業(yè)實(shí)習(xí)。根據(jù)所選課題，有重點(diǎn)的選擇了實(shí)習(xí)工廠——焦作神華重型機(jī)械制造有限公司，在工廠里我們重點(diǎn)了解了皮帶運(yùn)輸機(jī)的各個(gè)零部件的工藝制作過程及一些零部件的尺寸，還觀看了皮帶運(yùn)輸機(jī)的安裝過程及要求。從而從各個(gè)角度對皮帶運(yùn)輸機(jī)有了全面的了解，對此次畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大幫助。 此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：問題的提出、總體方案的構(gòu)思、可行性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及對未知問題的探索和解決方案的初步設(shè)計(jì)、裝配圖、零件圖等一系列圖紙的設(shè)計(jì)與繪制，最后包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及畢業(yè)論文的完成。 本論文共分5章，第1章主要介紹了皮帶運(yùn)輸機(jī)的概況、分類及發(fā)展趨勢等；第2章主要介紹了皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算，內(nèi)容涉及輸送帶的確定及核算、圓周驅(qū)動(dòng)力、傳動(dòng)滾筒功率計(jì)算,電機(jī)功率計(jì)算,輸送帶張力計(jì)算、輸送帶不打滑校核,拉緊力計(jì)算、繩芯輸送帶強(qiáng)度校核計(jì)算,傳動(dòng)滾筒和改向滾筒合張力計(jì)算等；第3章主要介紹了皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)原理；第4章主要介紹了傳動(dòng)裝置的選用和設(shè)計(jì)，包括電機(jī)選用、減速器選用,液壓耦合器和聯(lián)軸器的選用;第5章主要介紹了皮帶運(yùn)輸機(jī)部件的選用,輸送帶的選型、傳動(dòng)滾筒的選型和設(shè)計(jì),傳動(dòng)滾筒筒體的計(jì)算與校核,傳動(dòng)滾筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算,拉緊裝置、制動(dòng)裝置、清掃裝置、裝載裝置、機(jī)架等的選用。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在王建平老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間，我遇到了很多疑惑，我不間斷地向王老師請教，給王老師的帶來了很多麻煩，影響了王老師的正常的工作，但王老師還是不厭其煩的解答我提出的問題，耐心的指導(dǎo)，讓我將畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行下去。畢業(yè)設(shè)計(jì)的階段和過程中王老師都給了明確的計(jì)劃，使我一步步有序地展開畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)進(jìn)行中的每一階段，王老師都認(rèn)真檢查，耐心細(xì)致的指出其中的錯(cuò)誤和不當(dāng)?shù)牡胤剑⒅笇?dǎo)修改和完善，讓我及時(shí)地修正了錯(cuò)誤，避免了走彎路，在此非常感謝王老師，以及幫助過我的同學(xué)。 由于本人水平有限、時(shí)間的倉促，論文難免有不足和錯(cuò)誤之處，懇請各位專家、教授批評(píng)、指正，再次表示感謝。 1 緒 論 1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的概況 1.1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展史 皮帶運(yùn)輸機(jī)是由承載的輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，可輸送礦石、煤炭等散裝物料和包裝好的成件物品。由于它具有運(yùn)輸能力大、運(yùn)輸阻力小、耗電量低、運(yùn)行平穩(wěn)、運(yùn)輸過程中對物料的損傷小、運(yùn)營成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。 皮帶運(yùn)輸機(jī)對建設(shè)現(xiàn)代化礦井有重要作用。皮帶運(yùn)輸機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，與其他運(yùn)輸設(shè)備(如機(jī)車類)相比，具有輸送距離長、運(yùn)量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中化控制，尤其對高產(chǎn)高效礦井，皮帶運(yùn)輸機(jī)已成為煤炭開采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。隨著我國高產(chǎn)高效礦井的出現(xiàn)，原有的皮帶運(yùn)輸機(jī)無論是主參數(shù)還是運(yùn)行性能都已不能滿足要求，必須向長距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率的大型化方向發(fā)展，并要改善和提高運(yùn)行性能，確保安全可靠。 中國古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)的雛形；17世紀(jì)中，開始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。1868年，在英國出現(xiàn)了皮帶運(yùn)輸機(jī)；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼皮帶運(yùn)輸機(jī)；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成部分。 1.1.2皮帶運(yùn)輸機(jī)基本結(jié)構(gòu) 皮帶運(yùn)輸機(jī)的組成如圖1.1所示，基本組成部分:輸送帶、托輥、驅(qū)動(dòng)裝置(電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、軟起動(dòng)裝置、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、逆止器、傳動(dòng)滾筒)、拉緊裝置、清掃裝置、機(jī)架、安全保護(hù)裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。 1-頭部漏斗 ；2-機(jī)架；3-頭部掃清器；4-傳動(dòng)滾筒 5-安全保護(hù)裝置；6-輸送帶；7-承載托輥；8-緩沖托輥；9-導(dǎo)料槽；10-改向滾筒；11-拉緊裝置 12-尾架；13-空段掃清器；14-回程托輥；15-中間架；16-電動(dòng)機(jī)；17-液力偶合器；18-制動(dòng)器； 19-減速器；20-聯(lián)軸器 圖1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)組成示意圖 輸送帶繞經(jīng)傳動(dòng)滾筒和機(jī)尾換向滾筒形成一個(gè)無極的環(huán)形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。拉緊裝置給輸送帶以正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的拉緊力。工作時(shí)，傳動(dòng)滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行。物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上，形成連續(xù)運(yùn)動(dòng)的物流，在卸載點(diǎn)卸載。一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面，在機(jī)頭滾筒卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。 1.1.3 礦用皮帶運(yùn)輸機(jī)各機(jī)型介紹 （一） 固定高強(qiáng)度皮帶運(yùn)輸機(jī) 這是目前煤礦井下用量最多的一種機(jī)型，主要用于水平或傾角小于18゜的場合。由于受到輸送帶強(qiáng)度及零部件的限制，單機(jī)長度不宜過長，國內(nèi)現(xiàn)在鋼繩芯帶最高為ST4000，整芯帶為PVG3150S，高強(qiáng)度機(jī)械接頭要靠進(jìn)口，為了降低膠帶強(qiáng)度，減小驅(qū)動(dòng)裝置尺寸，國內(nèi)外通常采用中間直線摩擦驅(qū)動(dòng)和中間卸載式驅(qū)動(dòng)，并采用軟起動(dòng)技術(shù)。國內(nèi)現(xiàn)有近10種軟起動(dòng)方式，較好地解決了大型輸送機(jī)的起動(dòng)問題。目前國內(nèi)井下使用的輸送機(jī)的最大主參數(shù)為：運(yùn)量Q=1000～3000t/h，運(yùn)距L=1000～5000m，帶速V=2.5～4.5m/s，驅(qū)動(dòng)總功率N=750～2000kW，傾角已達(dá)30゜，國外皮帶運(yùn)輸機(jī)的主參數(shù)為：運(yùn)距L=30.4 km，運(yùn)量Q=37500 t/h，帶速V=6～15 m/s，帶寬B=4 m。 （二） 可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī) 該機(jī)型主要用于煤礦采煤工作面順槽輸送原煤，當(dāng)輸送能力和運(yùn)距較大時(shí)，可配中間驅(qū)動(dòng)裝置來滿足要求。美國、德國、英國等國家的一些廠商公司都可為各種生產(chǎn)規(guī)模的高產(chǎn)高效工作面提供配 套的順槽用可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)，其主參數(shù)為：運(yùn)量Q=2 000t／h，運(yùn)距L=5 000m，帶速v=3.5～4 m/s，驅(qū)動(dòng)總功率N=2400 kW。1998年的 “九五”行業(yè)重點(diǎn)攻關(guān)課題《高產(chǎn)高效工作面順槽配套可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)》，可滿足國內(nèi)年產(chǎn)200萬t級(jí)高產(chǎn)高效工作面配套，其主參數(shù)為：運(yùn)量Q=1600～2000 t/h，運(yùn)距L=2500m，帶速B=3.5～4 m/s，裝機(jī)總功率N=1200kW，帶寬B=1.2 m，輸送傾角β≤1゜。在2001年完成了工業(yè)性試驗(yàn)，同年10月份通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)的技術(shù)鑒定。今年又有一條年產(chǎn)800萬t的高產(chǎn)高效工作面用可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)研制成功，其主參數(shù)為：運(yùn)量Q=2500 t/h，運(yùn)距L=3 000 m，帶速V=3.5 m/s, 帶寬B=l400m，輸送傾角β ≤3゜，功率N=3×375 kW，整芯帶PVGl800S，設(shè)有儲(chǔ)帶倉，機(jī)尾可隨采煤工作面的推進(jìn)伸長或縮短，結(jié)構(gòu)緊湊，可不設(shè)基礎(chǔ)，直接在巷道底板上鋪設(shè)，也可懸吊在巷道的頂板上，機(jī)架輕巧，拆裝十分方便。輸送帶一般采用整芯帶，用機(jī)械接頭聯(lián)結(jié)，與山西晉城礦務(wù)局從ACE公司引進(jìn)的一臺(tái)可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)的主參數(shù)基本一致。 （三） 大傾角上、下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī) 該機(jī)型是國家“七五”攻關(guān)項(xiàng)目，其關(guān)鍵技術(shù)“雙排交錯(cuò)深槽V型托輥組”已申請專利。到目前為止，已投入使用50多臺(tái)，其中傾角為25゜的有11臺(tái)，26゜～28゜的有5臺(tái)，30゜的有2臺(tái)，基本上形成了定型產(chǎn)品，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。近年來，根據(jù)國內(nèi)煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)現(xiàn)狀，許多煤礦紛紛要求推廣使用大傾角上運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)。在大傾角上運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)研制成功的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大傾角上運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)系列化設(shè)計(jì)，擴(kuò)大使用范圍，以滿足不同帶寬、功率、運(yùn)量、運(yùn)距的需要，改進(jìn)和研制不同帶寬的雙排V形深槽托輥組，最大限度地提高導(dǎo)來摩擦系數(shù)，從而擴(kuò)大了輸送機(jī)輸送傾角范圍，使輸送傾角提高到了30゜，下運(yùn)輸送機(jī)傾角也可達(dá)-25゜，并使大傾角上運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)系列既能實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和均載，又能改善逆止性能。 在原有基礎(chǔ)上，又對大傾角上運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)，使輸送機(jī)帶寬由800mm增加到1 200mm，功率從160 kW增加到1 500 kW，運(yùn)距達(dá)到1 500m以上，帶速從2 m/s提高到3.15 m/s，運(yùn)量從300t/h提高到630t/h，原煤允許含水量從10％放寬到20％。 （四） 水平轉(zhuǎn)彎輸送機(jī) 法國、前蘇聯(lián)、奧地利、德國、美國等國家都很重視水平轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸機(jī)的理論研究和試驗(yàn)，并已在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。1963年法國在地鐵工程中首次設(shè)計(jì)安裝了一臺(tái)水平轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸機(jī)，其主參數(shù)為：運(yùn)距L=700m，帶速V=1.7 m/s，帶寬B=800 mm，轉(zhuǎn)彎半徑R=700m，提升高度H=3 m，運(yùn)量Q=300 t/h。1980年法國為某礦鋪設(shè)了一條水平轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸機(jī)，其主參數(shù)為：機(jī)長L=11.12 km，高差H=5.77m，最大坡度為30％，運(yùn)量Q=560 t/h，用以運(yùn)送鎳礦石。據(jù)統(tǒng)計(jì)，法國制造使用的水平轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸機(jī)長度占全世界總長度的20％。 我國對水平轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸機(jī)的研究較早，但發(fā)展并不快，主要原因是用戶對該機(jī)型認(rèn)識(shí)不夠，當(dāng)時(shí)國內(nèi)也沒有成熟的應(yīng)用實(shí)例。到了20世紀(jì)90年代，國內(nèi)試制成功了水平轉(zhuǎn)彎的轉(zhuǎn)角裝置，輸送機(jī)通過轉(zhuǎn)角裝置的轉(zhuǎn)載來改變運(yùn)行方向，該機(jī)型在煤礦井下已成功應(yīng)用。我國的陶莊、協(xié)莊和良莊等煤礦，也都先后使用了多臺(tái)水平轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸機(jī)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 2001年，水平轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸機(jī)被應(yīng)用在地鐵工程施工中，隧道長度2 000m，多處轉(zhuǎn)彎，最小水平彎曲半徑為360 m。其主參數(shù)為：機(jī)長L=2000m，運(yùn)量B=180～200 t/h，帶速V=1.6 m/s，帶寬B=650mm，多處轉(zhuǎn)彎，目前該機(jī)運(yùn)行正常。 （五） 下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī) 長距離、大運(yùn)量、較大傾角的下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用，可較大幅度地減少開采區(qū)的巷道工程量，降低基建費(fèi)用和縮短施工周期，發(fā)電運(yùn)行時(shí)還可向電網(wǎng)輸電，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，是一種極具發(fā)展前途的節(jié)能設(shè)備。但由于帶速高，移動(dòng)部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性很大，其下滑的慣性力矩也很大，生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)打滑、滾料、飛車等事故，因此制動(dòng)是關(guān)鍵問題。目前國內(nèi)外煤礦常用的制動(dòng)方式有液力制動(dòng)裝置、液壓制動(dòng)裝置和盤式制動(dòng)裝置等3種。帶液力制動(dòng)系統(tǒng)的下運(yùn)機(jī)是國家“六五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，主要是通過在輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置中安裝液力制動(dòng)系統(tǒng)，分2步實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，即先由該系統(tǒng)將輸送機(jī)運(yùn)行速度減慢(加速度保持在0.1～0.3 m/s2的范圍內(nèi))，降至額定速度的1／3，然后由機(jī)械抱閘最終制動(dòng)，當(dāng)井下發(fā)生突然停電事故時(shí)，仍可實(shí)現(xiàn)二級(jí)制動(dòng)。目前能夠達(dá)到的主參數(shù)為：傾角β=-25゜,運(yùn)量Q=1 500 t/h，帶速V=3.15 m/s，運(yùn)距L=2000m。 阻尼式下運(yùn)皮帶運(yùn)輸機(jī)也具有較為廣闊的應(yīng)用前景，它在輸送帶底面施加阻尼力來抵消載荷下運(yùn)時(shí)產(chǎn)生的下滑力，其驅(qū)動(dòng)裝置可以布置在輸送機(jī)的下端，使電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)中始終保持電動(dòng)狀態(tài)，改善了輸送帶受力情況，同時(shí)可解決下運(yùn)可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)不易伸縮的難題。在傾角不大于16゜的下運(yùn)工況均可應(yīng)用，其防下滑的阻尼力可隨時(shí)任意調(diào)整，十分靈活方便。這種皮帶運(yùn)輸機(jī)不僅具有膠帶張力小，結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)長距離運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，而且具有軟起動(dòng)和功率平衡功能，安全保護(hù)設(shè)施完善，微機(jī)控制、傳感器監(jiān)測，能滿足煤礦防爆要求。目前該機(jī)已有多臺(tái)在井下使用，運(yùn)行情況良好。 （六） 管狀皮帶運(yùn)輸機(jī) 20世紀(jì)70年代末，日本管狀皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，并逐步形成了一套設(shè)計(jì)理論和系列產(chǎn)品，在32個(gè)國家獲得專利，向12個(gè)國家和地區(qū)轉(zhuǎn)讓了此項(xiàng)技術(shù)，形成了國際性的管狀皮帶運(yùn)輸機(jī)學(xué)術(shù)團(tuán)體，每年由Bridge Stone公司主辦一次管狀皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)研討會(huì)。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自20世紀(jì)70年代以來，日本國內(nèi)共生產(chǎn)皮帶運(yùn)輸機(jī)1 000多臺(tái)，最大運(yùn)量Q=3 000 t/h，最大機(jī)長L=3 414 m，最大輸送傾角α=35゜42’。90年代初，我國首臺(tái)管狀皮帶運(yùn)輸機(jī)在淮南礦務(wù)局新莊孜礦地面使用，用于輸送原煤，運(yùn)量Q=600 t/h，運(yùn)輸長度L=227.65 m，總提升高度H=6.52 m，帶速V=175 m/min，繞過了精煤倉，有一個(gè)圓心角為40.15゜、曲率半徑R=115 m的垂直彎曲段。該機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：封閉輸送物料；可彎曲和大傾角輸送；可分別利用膠帶的上、下分支同時(shí)輸送物料；斷面積小；整機(jī)移動(dòng)方便，重量輕，環(huán)保；可以減少轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，便于實(shí)現(xiàn)控制等。其缺點(diǎn)為：對輸送物料的塊度有一定要求；不適于多點(diǎn)受、卸料；不適于給料不均勻的場合。這3點(diǎn)，正是井下皮帶運(yùn)輸機(jī)的特點(diǎn)，因此，管狀皮帶運(yùn)輸機(jī)不適于井下輸送。在經(jīng)濟(jì)性方面，如果采用進(jìn)口膠帶，就輸送機(jī)本身而言：當(dāng)機(jī)長L<200 m時(shí)，為普通帶的2.5倍；當(dāng)機(jī)長L>200m時(shí)，為普通帶的2倍。膠帶國產(chǎn)化后，費(fèi)用會(huì)有所下降。目前沈陽膠帶股份有限公司可生產(chǎn)配套的膠帶。如果將含走廊及轉(zhuǎn)載點(diǎn)的整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行比較，則費(fèi)用基本相同。 （七） 壓皮帶運(yùn)輸機(jī) 壓皮帶運(yùn)輸機(jī)也是為增大輸送傾角而設(shè)計(jì)的，1979年美國大陸輸送機(jī)設(shè)備公司開始研制壓皮帶運(yùn)輸機(jī)，并于1983年研制出壓帶式大傾角皮帶運(yùn)輸機(jī)HAC，這臺(tái)樣機(jī)的輸送傾角為30゜～60゜，最大輸送能力為2 900 t/h，其壓帶是通過旋轉(zhuǎn)的托輥組加載的。此后，大陸公司已生產(chǎn)40多臺(tái)HAC。1991～1994年德國的MAN TAKPR FODERTECHNIK公司研制了3臺(tái)用于卸船機(jī)的壓皮帶運(yùn)輸機(jī)。前蘇聯(lián)和日本等國也研制了這種皮帶運(yùn)輸機(jī)。國內(nèi)生產(chǎn)的壓皮帶運(yùn)輸機(jī)傾角可達(dá)90゜，物料最大塊度可達(dá)300 mm。這種輸送機(jī)由于本身結(jié)構(gòu)的缺陷和經(jīng)濟(jì)上的原因，目前還沒有在煤礦井下應(yīng)用。 （八） 垂直提升輸送機(jī) 國外從20世紀(jì)60年代末開始發(fā)展垂直提升技術(shù)，德國Trellex Flexowell公司一直從事這種機(jī)型的研制，其產(chǎn)品已有5萬余臺(tái)，分布于90多個(gè)國家和地區(qū)，應(yīng)用于各行各業(yè)。1996年5月，該公司成功地將料袋式垂直提升技術(shù)應(yīng)用于美國紐約北部一個(gè)水庫開發(fā)的隧道豎井開采中，該料袋式輸送機(jī)的連續(xù)垂直提升高度為208m，帶速2.42 m/s。 我國由于垂直提升技術(shù)起步晚，該技術(shù)在煤礦井下應(yīng)用尚屬空白。根據(jù)我國大型煤礦的情況，若要滿足主井提升需要，主參數(shù)必須滿足運(yùn)量Q≥1200 t/h，高度H≥400m。垂直提升輸送機(jī)目前存在輸送帶的阻燃性、安全性、冷粘技術(shù)、國產(chǎn)化、清掃以及整機(jī)凸弧段的拋料等問題。 2001年在上海地鐵施工設(shè)計(jì)了一條垂直提升輸送機(jī)，其主參數(shù)為：額定連續(xù)輸送量Q=180～200t/h，輸送水平距離L=8.96 m，垂直提升高度H≥25 m，帶速V=1.25 m/s，帶寬B=1 000 mm，驅(qū)動(dòng)功率N=45 kW，目前該機(jī)正在使用中。 1.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展趨勢 1.2.1國外皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 國外皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：一方面是皮帶運(yùn)輸機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如高傾角帶輸送機(jī)、管狀皮帶運(yùn)輸機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是皮帶運(yùn)輸機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運(yùn)量、高帶速等大型皮帶運(yùn)輸機(jī)已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了皮帶運(yùn)輸機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的皮帶運(yùn)輸機(jī)已達(dá)到表1所示的主要技術(shù)指標(biāo)，其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下幾個(gè)特點(diǎn)　 （１）設(shè)備大型化其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn)300~500萬t以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。 （２） 應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù)，采用大功率軟起動(dòng)與自動(dòng)張緊技術(shù)，對輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動(dòng)張力，設(shè)備運(yùn)行性能好，運(yùn)輸效率高。 （３）采用多機(jī)驅(qū)動(dòng)與中間驅(qū)動(dòng)及其功率平衡、輸送機(jī)變向運(yùn)行等技術(shù)，使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動(dòng)的可靠性。 （４）新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。如包含CST等在內(nèi)的各種先進(jìn)的大功率驅(qū)動(dòng)裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾等。如英國FSW生產(chǎn)的FSW1200/（2～3）×400（600）工作面順槽皮帶運(yùn)輸機(jī)就采用了液粘差速或變頻調(diào)速裝置，運(yùn)輸能力達(dá)3000 t/h以上，它的機(jī)尾與新型轉(zhuǎn)載機(jī)（如美國久益公司生產(chǎn)的S500E）配套，可隨工作面推移而自動(dòng)快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。 表1-1 國外皮帶運(yùn)輸機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 主參數(shù) 順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī) 運(yùn)距/m 2000～3000 ﹥3000 帶速/m.s-1 3.5～4 4～5，最高達(dá)8 輸送量/t.h-1 2500～3000 3000～4000 驅(qū)動(dòng)總功率/kW 1200～2000 1500～3000，最大達(dá)10100 1.2.2國內(nèi)皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 我國生產(chǎn)制造的皮帶運(yùn)輸機(jī)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(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，皮帶運(yùn)輸機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)等均填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并對皮帶運(yùn)輸機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用皮帶運(yùn)輸機(jī)的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表2所示。 表1-2 國內(nèi)皮帶運(yùn)輸機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 主參數(shù) 順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī) 運(yùn)距/m 2000～3000 ﹥3000 帶速/m.s-1 3.5～4 4～5，最高達(dá)8 輸送量/t.h-1 2500～3000 3000～4000 驅(qū)動(dòng)總功率/kW 1200～2000 1500～3000，最大達(dá)10100 1.2.3 國內(nèi)外皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的差距 （一） 大型皮帶運(yùn)輸機(jī)的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距 ⑴皮帶運(yùn)輸機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù) 長距離、大功率皮帶運(yùn)輸機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與監(jiān)測，它是制約大型皮帶運(yùn)輸機(jī)發(fā)展的核心技術(shù)。目前我國用剛性理論來分析研究皮帶運(yùn)輸機(jī)并制訂計(jì)算方法和設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)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(shí)際情況相差很遠(yuǎn)。實(shí)際上輸送帶是粘彈性體，長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)其輸送帶對驅(qū)動(dòng)裝置的起、制動(dòng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，而不能簡單地用剛體力學(xué)來解釋和計(jì)算。已開發(fā)了皮帶運(yùn)輸機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機(jī)上對輸送機(jī)的動(dòng)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性，從而使大型皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)達(dá)到了最高水平（輸送帶安全系數(shù)n=5～6），并使輸送機(jī)的設(shè)備成本尤其是輸送帶成本大為降低。 ⑵可靠的可控軟起動(dòng)技術(shù)與功率均衡技術(shù) 長距離大運(yùn)量皮帶運(yùn)輸機(jī)由于功率大、距離長且多機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須采用軟起動(dòng)方式來降低輸送機(jī)制動(dòng)張力，特別是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)。為了減少對電網(wǎng)的沖擊，軟起動(dòng)時(shí)應(yīng)有分時(shí)慢速起動(dòng)；還要控制輸送機(jī)起動(dòng)加速度0.3～0.1 m/s2，解決承載帶與驅(qū)動(dòng)帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機(jī)特性誤差，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的功率會(huì)出現(xiàn)不均衡，一旦某個(gè)電機(jī)功率過大將會(huì)引起燒電機(jī)事故，因此，各電機(jī)之間的功率平衡應(yīng)加以控制，并提高平衡精度。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡，解決了長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)的起動(dòng)與功率平衡及同步性問題。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率皮帶運(yùn)輸機(jī)除了要求一個(gè)運(yùn)煤帶速外，還需要一個(gè)驗(yàn)帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級(jí)液力調(diào)速裝置。當(dāng)單機(jī)功率>500 kW時(shí)，可控CST軟起動(dòng)顯示出優(yōu)越性。由于可控軟起動(dòng)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(dòng)）。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達(dá)98% 以上。但價(jià)格昂貴，急需國產(chǎn)化。 （二） 技術(shù)性能上差距 我國皮帶運(yùn)輸機(jī)的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機(jī)尾、高效儲(chǔ)帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 ⑴裝機(jī)功率 我國工作面順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)最大裝機(jī)功率為4×250 kW，國外產(chǎn)品可達(dá)4×970 kW，國產(chǎn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的裝機(jī)功率約為國外產(chǎn)品的30%～40%，固定皮帶運(yùn)輸機(jī)的裝機(jī)功率相差更大。 ⑵運(yùn)輸能力 我國皮帶運(yùn)輸機(jī)最大運(yùn)量為3000 t/h，國外已達(dá)5500 t/h。 ⑶最大輸送帶寬度 我國皮帶運(yùn)輸機(jī)為1400 mm，國外最大為1830 mm。 ⑷帶速 由于受托輥轉(zhuǎn)速的限制，我國皮帶運(yùn)輸機(jī)帶速為4m/s，國外為5m/s以上。 ⑸工作面順槽運(yùn)輸長度 我國為3000 m，國外為7300m。 ⑹自移機(jī)尾 隨著高產(chǎn)高效工作面的不斷出現(xiàn)，要求順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾隨著工作面的快速推進(jìn)而快速自移。國內(nèi)自移機(jī)尾主要依賴進(jìn)口，主要有2種：（a）隨轉(zhuǎn)載機(jī)一起移動(dòng)的由英國LONGWALL公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。（b）德國DBT公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。前者只有一個(gè)推進(jìn)油缸，后者則有2個(gè)推進(jìn)油缸。LONGWALL公司生產(chǎn)的自稱機(jī)尾用于在國內(nèi)帶寬1.2 m的輸送機(jī)上，缺點(diǎn)是自移機(jī)尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。德國生產(chǎn)的自移機(jī)尾在國內(nèi)使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直2個(gè)方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強(qiáng)。因此，前者還需完善，后者則需研制。但對自移機(jī)尾的要求是共同的，既要滿足輸送機(jī)正常工作時(shí)防滑的要求，又要滿足在輸送機(jī)不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)快速自移。 ⑺高效儲(chǔ)帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲(chǔ)帶結(jié)構(gòu)和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時(shí)，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開放式儲(chǔ)帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動(dòng)張緊設(shè)備，托輥小車能自動(dòng)隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會(huì)出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。 ⑻輸送機(jī)品種 機(jī)型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發(fā)揮其效能，如拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用；另外，我國煤礦的地質(zhì)條件差異很大，在運(yùn)輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角（>+25°）直至垂直提升等，應(yīng)開發(fā)特殊型專用機(jī)種皮帶運(yùn)輸機(jī)。 （三） 可靠性、壽命上的差距 ⑴輸送帶抗拉強(qiáng)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3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 N/mm，國外為7000 N/mm。 ⑵輸送帶接頭強(qiáng)度 我國輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的50%～65%，國外達(dá)母帶的70%～75%。 ⑶托輥壽命 我國現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運(yùn)行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應(yīng)用于皮帶運(yùn)輸機(jī)上，使用面廣，經(jīng)濟(jì)效益顯著。我國輸送機(jī)托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命5～9萬h，國產(chǎn)托輥壽命僅為國外產(chǎn)品的30%～40%。 ⑷輸送機(jī)減速器壽命 我國輸送機(jī)減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬h。 ⑸皮帶運(yùn)輸機(jī)上下運(yùn)行時(shí)可靠性差 （四） 控制系統(tǒng)上差距 ⑴驅(qū)動(dòng)方式 我國為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動(dòng)方式多樣，如BOSS系統(tǒng)、CST可控傳動(dòng)系統(tǒng)等，控制精度較高。 ⑵監(jiān)控裝置 國外輸送機(jī)已采用高檔可編程序控制器PLC，開發(fā)了先進(jìn)的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲(chǔ)、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。我國輸送機(jī)僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)等工作過程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達(dá)到可控啟（制）動(dòng)、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動(dòng)臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。 ⑶輸送機(jī)保護(hù)裝置 國外皮帶運(yùn)輸機(jī)除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動(dòng)灑水降塵等保護(hù)裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置：傳動(dòng)滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)；煙霧報(bào)警及自動(dòng)消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。這些新型保護(hù)系統(tǒng)我國基本處于空白。而我國現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護(hù)，防跑偏、超溫灑水，煙霧報(bào)警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。 1.2.4 煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢 （一） 設(shè)備大型化、提高運(yùn)輸能力 為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，皮帶運(yùn)輸機(jī)的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運(yùn)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(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展方向。在今后的10a內(nèi)輸送量要提高3000～4000 t/h，還速提高至4～6m/s，輸送長度對于可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)要達(dá)到3000m。對于鋼繩芯強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)需加長至5000m以上，單機(jī)驅(qū)動(dòng)功率要求達(dá)到1000～1500 kW，輸送帶抗拉強(qiáng)度達(dá)到6000 N/mm（鋼繩芯）和2500 N/mm（鋼繩芯）。尤其是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術(shù)的發(fā)展，隨著高產(chǎn)高效工作面的出現(xiàn)及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有的可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)，無論是主參數(shù)，還是運(yùn)行性能都難以適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面的要求，煤礦現(xiàn)場急需主參數(shù)更大、技術(shù)更先進(jìn)、性能更可靠的長距離、大運(yùn)量、大功率順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)，以提高我國皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)水平，填補(bǔ)國內(nèi)空白，接近并趕上國際先進(jìn)工業(yè)國的技術(shù)水平。其包含7個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：⑴皮帶運(yùn)輸機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)；⑵軟起動(dòng)與功率平衡技術(shù)；⑶中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)；⑷自動(dòng)張緊技術(shù)；⑸新型高壽命高速托輥技術(shù)；⑹快速自移機(jī)尾技術(shù)；⑺高效儲(chǔ)帶技術(shù)。 （二） 提高元部件性能和可靠性 設(shè)備開機(jī)率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進(jìn)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(shù)和元部件，如高性能可控軟起動(dòng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高速托輥等，使皮帶運(yùn)輸機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提高。 （三） 擴(kuò)大功能，一機(jī)多用化 拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)特殊型皮帶運(yùn)輸機(jī)，如彎曲皮帶運(yùn)輸機(jī)、大傾角或垂直提升輸送機(jī)等。 2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1已知原始數(shù)據(jù)及工作條件 皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)具有下列原始數(shù)據(jù)及工作條件資料： （1）皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用地點(diǎn)及工作環(huán)境； （2）所運(yùn)物料的名稱和輸送能力； （3）所運(yùn)物料的性質(zhì)； （4）裝載和卸載情況； （5）給料點(diǎn)數(shù)目和位置； （6）輸送機(jī)布置形式和尺寸，即輸送機(jī)系統(tǒng)綜合布置形式、地形條件和供電情況、輸送距離、上運(yùn)或下運(yùn)、提升高度、最大傾角等； （7）裝置布置形式，是否需要設(shè)置制動(dòng)器； 原始參數(shù)和工作條件： （1）輸送物料：原煤 （2）皮帶運(yùn)輸機(jī)：運(yùn)距：200m；傾斜角：β=0°；最大運(yùn)量:480t/h （3）物料特性：粒度：0～200mm；密度：1.0t/；在輸送帶上堆積角：ρ=20° （4）工作環(huán)境：井下；環(huán)境溫度：<40℃ 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 2.2輸送帶寬度的確定及核算 2.2.1帶速的確定 帶速選擇原則： (1)輸送量大、輸送帶較寬時(shí)，應(yīng)選擇較高的帶速。 (2)較長的水平輸送機(jī)，應(yīng)選擇較高的帶速；輸送機(jī)傾角愈大，輸送距離愈短，則帶速應(yīng)愈低。 (3)物料易滾動(dòng)、粒度大、磨琢性強(qiáng)的，或容易揚(yáng)塵的以及環(huán)境衛(wèi)生條件要求較高的，宜選用較低帶速。 (4)一般用于給了或輸送粉塵量大時(shí)，帶速可取0.8m/s~1m/s；或根據(jù)物料特性和工藝要求決定。 (5)人工配料稱重時(shí)，帶速不應(yīng)大于1.25m/s。 (6)采用犁式卸料器時(shí)，帶速不宜超過2.0m/s。 (7)采用卸料車時(shí)，帶速一般不宜超過2.5m/s；當(dāng)輸送細(xì)碎物料或小塊料時(shí)，允許帶速為3.15m/s。 (8)有計(jì)量秤時(shí)，帶速應(yīng)按自動(dòng)計(jì)量秤的要求決定。 (9)輸送成品物件時(shí)，帶速一般小于1.25m/s。 帶速與帶寬、輸送能力、物料性質(zhì)、塊度和輸送機(jī)的線路傾角有關(guān).當(dāng)輸送機(jī)向上運(yùn)輸時(shí)，傾角大，帶速應(yīng)低；下運(yùn)時(shí)，帶速更應(yīng)低；水平運(yùn)輸時(shí)，可選擇高帶速.帶速的確定還應(yīng)考慮輸送機(jī)卸料裝置類型，當(dāng)采用犁式卸料車時(shí)，帶速不宜超過3.15m/s. 表3-1傾斜系數(shù)k選用表 傾角(°) ≤2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 k 1.00 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 0.85 0.81 輸送機(jī)的工作傾角為0°； 查DTⅡ皮帶運(yùn)輸機(jī)選用手冊（表2-1）(此后凡未注明均為該書)得k=1 按給定的工作條件,取原煤的堆積角為20°； 原煤的堆積密度為1000kg/； 考慮井下的工作條件取帶速為2.0m/s； 2.2.2帶寬的確定 按給定的工作條件,取原煤的堆積角為20°； 原煤的堆積密度按1000kg/； 輸送機(jī)的工作傾角β=0°； 皮帶運(yùn)輸機(jī)的最大運(yùn)輸能力計(jì)算公式為 =3.6Sk （3.2-1） 式中：——輸送量（； ——帶速（； ——物料堆積密度（）； S——在運(yùn)行的輸送帶上物料的最大堆積面積（）； k——輸送機(jī)的傾斜系數(shù)； 將各參數(shù)值代入上式, 可得到為保證給定的運(yùn)輸能力,帶上必須具有的截面積 S=/(3.6k)=480/(3.6×2.0×1000×1)=0.0667 圖3-2 槽形托輥的帶上物料堆積截面 表3-2槽形托輥物料斷面面積S 槽 角λ 帶寬B=500mm 帶寬 B=650mm 帶寬 B=800mm 帶寬B=1000mm 動(dòng)堆積角ρ20° 動(dòng)堆積角ρ30° 動(dòng)堆積角ρ 20° 動(dòng)堆積角ρ 30° 動(dòng)堆積角ρ 20° 動(dòng)堆積角ρ 30° 動(dòng)堆積角ρ 20° 動(dòng)堆積角ρ 30° 30° 0.0222 0.0266 0.0406 0.0484 0.0638 0.0763 0.1040 0.1240 35° 0.0236 0.0278 0.0433 0.0507 0.0678 0.0798 0.1110 0.1290 40° 0.0247 0.0287 0.0453 0.0523 0.0710 0.0822 0.1160 0.1340 45° 0.0256 0.0293 0.0469 0.0534 0.0736 0.0840 0.1200 0.1360 查表3-2, 輸送機(jī)的承載托輥槽角35°，物料的堆積角為20°時(shí)，帶寬為800 mm的輸送帶上允許物料堆積的橫斷面積為0.0678，此值大于計(jì)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(jì)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(shù)規(guī)格： 縱向拉伸強(qiáng)度680N/mm； 帶厚8mm; 每米輸送帶質(zhì)量9.28Kg/m. 2.2.3輸送帶寬度的核算 輸送大塊散狀物料的輸送機(jī)，需要按（3.2-2）式核算，再查表 （3.2-2） 式中——最大粒度，mm。 表3-3不同帶寬推薦的輸送物料的最大粒度mm 帶 寬 650 800 1000 1200 1400 1600 最大塊度 150 200 300 350 350 350 計(jì)算：B=800>2×200＋200=600 故輸送帶寬滿足輸送要求。 2.3圓周驅(qū)動(dòng)力 2.3.1計(jì)算公式 （1）所有長度（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（3.3-1）計(jì)算： （3.3-1） 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。 五種阻力中，、是所有輸送機(jī)都有的，其他三類阻力，根據(jù)輸送機(jī)側(cè)型及附件裝設(shè)情況定，由設(shè)計(jì)者選擇。 （2） 對機(jī)長大于80m的皮帶運(yùn)輸機(jī)，附加阻力明顯的小于主要阻力，可用簡便的方式進(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作簡化計(jì)算，則公式變?yōu)橄旅娴男问剑? （3.3-2） 式中——與輸送機(jī)長度有關(guān)的系數(shù)，在機(jī)長大于80m時(shí)，可按式（3.3-3）計(jì)算，或從表查取 （3.3-3） 式中——附加長度，一般在70m到100m之間； ——系數(shù)，不小于1.02。 查〈〈DTⅡ（A）型皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)手冊〉〉表2-5即本說明書表3-4 表3-4系數(shù)C L 80 100 150 200 300 400 500 600 C 1.92 1.78 1.58 1.45 1.31 1.25 1.20 1.17 L 700 800 900 1000 1500 2000 2500 5000 C 1.14 1.12 1.10 1.09 1.06 1.05 1.04 1.03 2.3.2主要阻力計(jì)算 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旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生阻力的總和?？捎檬剑?.4-4）計(jì)算： （3.3-4） 式中——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。 ——輸送機(jī)長度（頭尾滾筒中心距），m； ——重力加速度； β——皮帶運(yùn)輸機(jī)傾斜角； 初步選定托輥為DTⅡ6205/C4，查《DTⅡ(A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊》表2-7，上托輥間距＝1.2m，下托輥間距＝３m， 上托輥槽角35°，下托輥槽角０°。 ——承載分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m，用式（3.3-5）計(jì)算 （3.3-5） 其中——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，知 計(jì)算：==20.25 kg/m ——回程分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，kg/m，用式（3.3-6）計(jì)算： （3.3-6） 其中——回程分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量 ——回程分支托輥間距，m； kg 計(jì)算：==5.33 kg/m ——每米長度輸送物料質(zhì)量 = kg/m ——每米長度輸送帶質(zhì)量，kg/m，=9.28Kg/m =0.04×200×9.8×[20.25+5.33+（2×9.28+66.67）×cos0°] =8688 N 模擬摩擦系數(shù)值應(yīng)根據(jù)表3-5選取。取=0.04。 表3-5 阻力系數(shù) 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 0.02～0.023 工作條件和設(shè)備質(zhì)量一般，帶速較高，物料內(nèi)摩擦較大 0.025～0.030 工作條件惡劣、多塵低溫、濕度大，設(shè)備質(zhì)量較差，托輥成槽角大于等于35° 0.035～0.045 2.3.3特種主要阻力計(jì)算 主要特種阻力包括托輥前傾的摩擦阻力和被輸送物料與導(dǎo)料槽攔板間的摩擦阻力兩部分，按式（3.3-7）計(jì)算： + （3.3-7） 按式（3.3-8）或式（3.3-9）計(jì)算： （1） 三個(gè)等長輥?zhàn)拥那皟A上托輥時(shí) （3.3-8） （2） 二輥式前傾下托輥時(shí) （3.3-9） ε——托輥軸線相對于垂直輸送帶縱向軸線的前傾角； λ——V型托輥的軸線與水平線的夾角。 由于不設(shè)裙板，故=0。 又因ε=0，故本輸送機(jī)沒有特種主要阻力，即=0 2.3.4特種附加阻力計(jì)算 附加特種阻力包括輸送帶清掃器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，按下式計(jì)算： （3.3-10） （3.3-11） （3.3-12） 式中——清掃器個(gè)數(shù)，包括頭部清掃器和空段清掃器； A——一個(gè)清掃器和輸送帶接觸面積，，見表 ——清掃器和輸送帶間的壓力，N/，一般取為3 N/； ——清掃器和輸送帶間的摩擦系數(shù)，一般取為0.5~0.7； ——刮板系數(shù)，一般取為1500 N/m。 表3-6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)料欄板內(nèi)寬 /m 刮板與輸送帶接觸面積A/m 頭部清掃器 空段清掃器 500