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山西工程技術學院
畢業(yè)設計說明書
畢業(yè)生姓名
：
魏星星
專業(yè)
：
機械設計指導及其自動化
學號
：
150514001
指導教師
：
劉宏謙
所屬系（部）
：
機械電子工程系
二〇一九年六月
摘 要
早在20世紀70年代，就已經出現(xiàn)了運輸距離達到100的帶式輸送機輸送線路。近年來，帶式輸送機在礦山運輸中已經逐漸開始取代汽車和機車運輸，成為散裝物料的主要運輸裝備。不斷出現(xiàn)新型帶式輸送機，拓寬了帶式輸送機的應用領域?？缮炜s帶式輸送機是連續(xù)輸送物料機械中效率最高、使用最普遍的一種機型，是巷道掘進運輸和采煤工作面順槽運輸的主要設備。在煤炭、冶金領域中，可伸縮帶式輸送機得到了廣泛應用。
為適應這一變化，本文主要針對帶式輸送機中的可伸縮帶式輸送機進行了結構設計，包括可伸縮帶式輸送機輸送帶的選擇、中間架的選擇計算、傳動裝置的設計、張緊裝置、收放膠帶裝置的計算、托輥以及滾筒的選擇計算等，并針對其結構及其工作原理作了概括性總結?？缮炜s帶式輸送機利用傳動滾筒與輸送帶之間的摩擦傳遞動力，在結構上增加了儲帶裝置，這樣可以實現(xiàn)整機的伸長和縮短，從而提高了工作效率，增大產量，減少人員操作，具有一定的工程實踐價值。
關鍵詞：可伸縮；輸送帶；傳動滾筒；儲帶裝置
Abstract
In the early 1970’s, the belt conveyor transportation route with the distance of 100 has already appeared. In recent years, belt conveyor has gradually replaced the automobile and motorcycle in the mine transportation, and becomes main equipment of bulk materials. Constantly appeared new type belt conveyor has exploited the application of belt conveyor. The flexible belt conveyor is one of the highest、 efficiency、common use continuous transportation equipment, which is the main equipment in lane dig and coal face sequential slot transportation. The flexible belt conveyor has been widely used in coal, metallurgy fields.
In order to adapt this change, this paper mainly carries on the flexible belt conveyor structure design of the belt conveyors. includes the choice of the belt, the choice and calculation of the middle shelf, the design of transmission device、the calculation of the tighten device and draw in and out belt device、the choice and calculation of the support roll and cylinder, then give a summarized conclusion of its construction and work principle. The flexible belt conveyor transmits power depending on the friction between the transmission cylinder and the belt, adding belt storage device in structure, which can realize the extension and shorten, thus raises the working efficiency increases the output, reduces the personal operation, which has some engineer practice value.
Key words： flexible；conveying belt；transmission cylinder； belt storage device
ii
目 錄
摘 要 i
Abstract ii
目 錄 1
1 緒論 1
1.1 可伸縮帶式輸送機的簡介 1
1.1.1 可伸縮帶式輸送機的結構及其工作原理 1
1.1.2 帶式輸送機的分類 2
1.1.3 可伸縮帶式輸送機的結構特點 3
1.2 可伸縮帶式輸送機的應用 4
1.3 國內外帶式輸送機的現(xiàn)狀 5
1.4 可伸縮帶式輸送機的研究目的及意義 6
1.5 可伸縮帶式輸送機的系統(tǒng)設計 7
2 可伸縮帶式輸送機輸送帶的設計計算 9
2.1 可伸縮帶式輸送機輸送帶的選擇 9
2.2 輸送量 10
2.2.1 物料堆積橫截面積的計算 11
2.2.2 驗算膠帶寬度 11
2.2.3 輸送能力的驗算 12
2.2.4 每米輸送機上物料的質量 13
2.2.5 輸送帶厚度 14
2.3 牽引力的計算 14
2.4 輸送帶各點張力的計算 16
2.4.1 膠帶層數的計算 19
2.4.2 膠帶打滑條件的計算 20
2.5 輸送帶壽命的計算 20
3 帶式輸送機滾筒設計計算 22
3.1 直徑的確定 23
3.2 直徑的驗算與材料的選擇 23
3.3 兩軸承座中心距A的計算 25
3.4 滾筒的轉速 25
4 帶式輸送機托輥設計計算 27
4.1 托輥的結構與種類 27
4.2 托輥的選擇計算 28
4.2.1 托輥垂度與間距的設計計算 28
4.2.2 輸送帶的最小拉力 30
4.2.3 托輥的靜載荷計算 31
4.2.4 托輥的動載荷計算 31
4.2.5 托輥的額定負荷和最大轉速 32
4.2.6 計算托輥的槽形角 33
5 張緊裝置 36
5.1 張緊裝置綜述 36
5.1.1 張緊裝置作用 36
5.1.2 張緊裝置類型 36
5.2 新型液壓張緊裝置 37
5.3 液壓傳動的特點 38
5.3.1 優(yōu)點 38
5.3.2 缺點 38
5.4收放裝置的設計 38
6 液壓可伸縮裝置的設計 41
6.1 主要設計要求 41
6.2 設計方案的確定 41
6.3 確定系統(tǒng)主要參數 42
6.3.1 主要設計參數 42
6.3.2 液壓缸的主要參數 42
6.4 液壓泵的選用 44
6.5 電動機的選用 48
6.6 確定液壓系統(tǒng)元件、輔件 49
6.6.1 選擇液壓控制閥型號 49
6.6.2 蓄能器的選用 50
6.6.3 過濾器的選用 54
6.7 液壓缸設計 56
6.8 油箱及其附件 58
6.8.1 油箱的用途和分類 58
6.8.2 油箱的構造和尺寸 58
7 輸送機傳動裝置的設計 60
7.1 電機的選擇 60
7.2減速器的計算與選用 61
7.2.1 傳動比計算 61
7.2.2 減速器的選用 62
7.3 液力偶合器的選擇 63
8 帶式輸送機機架設計計算 64
8.1 機頭卸料架的設計 64
8.2 中間架的設計與強度校核 65
8.2.1 中間架的設計 65
8.2.2 中間架的強度校核 65
9 主軸的設計與鍵的強度校核 68
9.1 主軸的設計 68
9.2 鍵的強度校核 73
10 輸送機清掃器的選擇 76
11 膠帶跑偏問題的調整 77
結 論 78
參考文獻 79
英文原文 81
中文譯文 89
致 謝 93
山西工程技術學院――畢業(yè)設計說明書
1 緒論
1.1 可伸縮帶式輸送機的簡介
1.1.1 可伸縮帶式輸送機的結構及其工作原理
可伸縮帶式輸送機主要由以下部件組成：頭架、驅動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、張緊裝置、儲帶裝置等組成。輸送帶是帶式輸送機的承載構件，帶上的物料隨輸送帶一起運行，物料根據需要可以在輸送機的端部或中間部位卸下，輸送帶用旋轉的托棍支撐，運行阻力小，可沿水平或傾斜線路布置[1]。
可伸縮帶式輸送機是以輸送帶作為牽引和承載構件[2]，通過承載物料的輸送帶的運動進行物料輸送的連續(xù)運輸設備。其結構原理如圖1-1所示，輸送帶繞經傳動滾筒和尾部滾筒形成無極環(huán)形帶，上下輸送帶由托輥支承以限制輸送帶的撓曲垂度，拉緊裝置為輸送帶正常運行提供所需的張力。工作時驅動裝置驅動傳動滾筒，通過傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力驅動輸送帶運行，物料裝在輸送帶上和帶子一起運動。
圖1-1 可伸縮帶式輸送機結構原理圖
1-卸載滾筒；2-傳動滾筒；3-儲帶倉；4-尾部滾筒
可伸縮帶式輸送機一般在端部卸載，當采用專門的卸載裝置時，也可在中間卸載[3]。在結構上與通用固定式的主要區(qū)別是增加了伸縮輸送帶的機構。伸縮機構有儲帶、卷帶、放帶和機尾移動裝置，中間架便于拆裝。儲帶裝置包括一組固定滾筒和一組裝在游動小車上的活動滾筒，輸送帶繞經兩組滾筒，可通過張緊絞車，增大兩組滾筒間的距離，儲帶裝置中卷入的輸送帶增多，將機尾向前移動，輸送機的運輸距離就縮短，反之就增長。收放膠帶裝置是拆除和接入輸送帶的設備，它可將拆除的輸送帶纏繞成卷，或將成卷輸送帶接入儲帶裝置；這樣便可按需要改變輸送機長度。可伸縮帶式輸送機也有水平式和傾斜式兩種，它與橋式轉載機配合用于回采工作面的下平巷，能加快工作面推進速度，也可用于使用掘進機的掘進工作面。
1.1.2 帶式輸送機的分類
帶式輸送機可從不同的角度分類[4]。
1.按承載能力分
輕形帶式輸送機：專門應用于輕形載荷的輸送機。
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。
鋼絲繩芯帶式輸送機：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，如輪、履帶。
移植帶式輸送機：通過移動設備變換設備的位置。
可伸縮帶式輸送機：通過儲帶裝置改變輸送機的長度。
3.按輸送帶的結構形式分類
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。
鋼繩牽引帶式輸送機：用鋼絲繩作為牽引機構，用帶有耳邊的輸送帶作為承載機構。
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。
網帶輸送機：輸送帶是網帶。
管狀帶式輸送機：輸送帶圍包成管狀或用特殊結構輸送帶密封輸送物料。
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。
花紋帶式輸送機：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，可增大輸送帶傾角。
5.接輸送機線路布置分類
直線帶式輸送機：由于輸送機縱向是直線，但是可在鉛垂面上有凸凹變化曲線。
平面彎曲帶式輸送機：可在平面上實現(xiàn)彎曲運行。
空間彎曲帶式輸送機：可在空間實現(xiàn)彎曲運行。
6.按驅動方式分類
單滾筒驅動帶式輸送機。
多滾筒驅動帶式輸送機。
線摩擦帶式輸送機：用一個或多個輸送帶作為驅動體。
磁性帶式輸送機：通過磁場作用驅動輸送帶。
1.1.3 可伸縮帶式輸送機的結構特點
下面介紹一下可伸縮帶式輸送機的特點[5]：
1.結構簡單。 可伸縮帶式輸送機的結構由傳動滾筒、改向滾筒、槽形托輥、平行托輥、驅動裝置、輸送帶等幾大件組成，僅有十多種部件，能夠進行標準化生產，并可按照需要進行組合裝配，結構十分簡單。
2.輸送量大。運量可從每小時幾公斤到幾千噸，而且是連續(xù)不間斷運送，這是火車、汽車運輸望塵莫及的。
3.運距長。單機長度可達十幾公里一條，在國外已十分普及，中間無需任何轉載點。德國單機60公里一條已經出現(xiàn)。越野的帶式輸送機常使用中間摩擦驅動方式，使輸送長度不受輸送帶強度的限制。
4.除轉載機與機尾有一搭接長度可供工作面快速推進外，通過收放膠帶裝置和儲帶裝置也可使機身得到伸長和縮短，從而能有效地提高順槽運輸能力，加快回采和掘進速度。
5.可靠性高。由于結構簡單，運動部件自重輕，只要輸送帶不被撕破，壽命可長達十年之久，而金屬結構部件，只要防銹好，幾十年也不壞。
6.營運費低廉?？缮炜s帶式輸送機的磨損件僅為托輥和滾筒，輸送帶壽命長，自動化程度高，使用人員很少，消耗的機油和電力也很少。
7.非固定部分的機身，采用無螺栓連接的快速可換支架，結構簡單，拆卸方便，勞動強度低，操作時間短。設置在機身固定部分的膠帶張緊裝置采用電動絞車代替人工張緊。
8.全機采用的槽形托輥以及下托輥、同一類的改向滾筒尺寸規(guī)格統(tǒng)一，都可通用互換。輸送機的電氣設備具有隔爆性能，可用于有煤塵及瓦斯的礦井。
9.能耗低，效率高。由于運動部件自重輕，無效運量少。
1.2 可伸縮帶式輸送機的應用
可伸縮帶式輸送機的應用范圍十分廣泛，在煤炭、冶金等領域中，可伸縮帶式輸送機得到了廣泛應用?？缮炜s帶式輸送機是連續(xù)輸送物料機械中效率最高、使用最普遍的一種機型，是煤礦、電廠輸煤系統(tǒng)的主要設備[6]。它的運輸能力大、工作阻力小、耗電量低、運輸過程中拋撒煤炭少、破碎性也小，因而降低了煤塵和損耗。隨著機械化和綜合機械化采煤工作面產量的不斷提高，膠帶輸送機將逐漸成為煤炭生產中的一種主要運輸設備[7]?？缮炜s帶式輸送機主要用于綜合機械化采煤工作面的順槽運輸，也可用于一般采煤工作面的順槽運輸和巷道掘進運輸。用于順槽運輸時，尾段配刮板轉載機與工作面運輸機相接，用于巷道運輸時，尾段配膠帶轉載機與掘進機相接。
1.3 國內外帶式輸送機的現(xiàn)狀
帶式輸送機已有150余年的歷史，早期的輸送機是用皮革之類的材料制成，或用皮革加纖維織物制造。有關輸送帶的最早文獻是Oliver Evans于1975年在美國費城出版的《Millers Guide》上發(fā)表的。當時把輸送機描述為“在一框或槽里的兩個滾筒上旋轉的薄而柔軟的寬環(huán)皮帶或帆布帶”。
1858年，S．T．Pamalce取得了織物增強的橡膠輸送帶的專利。1892年，Thomas Robins發(fā)明的槽形結構的帶式輸送機在礦物工程中應用，確定了當代輸送機的基本型式[8]。此后，隨著物料運輸量的增大，帶式輸送機取得了巨大的發(fā)展，出現(xiàn)了多種的新型結構的帶式輸送機。其中具有代表性的主要有：大傾角帶式輸送機（深槽帶式輸送機、花紋帶輸送機、波紋擋邊以及壓帶式輸送機等），管狀帶式輸送機、氣墊帶式輸送機、平面轉彎帶式輸送機、線摩擦帶式輸送機等 [9]。
80年代末期以來，我國煤礦用帶式輸送機也有了很大的發(fā)展，對帶式輸送機的技術研究和新產品開發(fā)都取得了可喜的成果[10]。輸送機產品系列不斷增多，從定型的SDJ、SSJ、STJ、DJ等系列發(fā)展到多功能，適應特種用途的各種帶式輸送機系列，如國家“七五”、“九五”攻關項目—大傾角帶式輸送機成套設備。高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等填補了多項國內空白，開發(fā)了大傾角、長距離輸送原煤的新型帶式輸送機系列產品，并對帶式輸送機的關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發(fā)。
國外帶式輸送機技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩方面[11]：1）帶式輸送機的功能多元化，應用范圍擴大化，如高傾角帶式輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉彎帶式輸送機等各種機型；2）帶式輸送機本身的技術與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離，大運量，高帶速等大型輸送機已成為其發(fā)展的主要方向。目前，世界上單機運距最長達30.4km。帶式輸送機已在澳大利亞的鋁釩土礦投入使用；運輸量達到37500t/h，帶速為7.4m/s的一條大型帶式輸送機已應用于德國露天煤礦。
國內帶式輸送機已廣泛應用于國民經經濟各個部門,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可伸縮帶式輸送機等。
這些輸送機的特點是輸送能力大(可達30000t/h),適用范圍廣(可運送礦石,煤炭,巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運人),安全可靠,自動化程度高,設備維護檢修容易,爬坡能力大(可達16°),經營費用低,由于縮短運輸距離可節(jié)省基建投資[12]。
帶式輸送機的發(fā)展趨勢是[13]:大運輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機長度和水平轉彎,合理使用膠帶張力,降低物料輸送能耗,清理膠帶的最佳方法等。我國已于1978年完成了可伸縮帶式輸送機的定型設計，可伸縮帶式輸送機的運距可達到1000～2000m，帶速在2～3.5m/s之間，輸送量可達800～1800t/h，驅動總功率可達250～750kw。
1.4 可伸縮帶式輸送機的研究目的及意義
可伸縮帶式輸送機是使用最普通的一種輸送機，其基本結構是在水平或傾斜的長機架兩端裝有輸送帶滾筒，在滾筒上的無接縫環(huán)形輸送帶連續(xù)地朝一個方向移動，貨物放在帶上輸送?？缮炜s帶式輸送機與其他類型的輸送機相比，具有優(yōu)良的性能[14]，在連續(xù)裝載的情況下能連續(xù)運輸，生產率高，運行平穩(wěn)可靠，輸送連續(xù)均勻，工作過程中噪聲小，結構簡單，能量消耗小，運行維護費用低，維修方便，易于實現(xiàn)自動控制及遠程操作等優(yōu)點。
可伸縮帶式輸送機可用于水平和傾斜運輸。沿傾斜使用的角度，依所運物料性質的不同和輸送帶表面形狀不同而異。用普通光面輸送帶運原煤，向上運輸的傾角可達18°；向下運輸的傾角可達15°。
1.5 可伸縮帶式輸送機的系統(tǒng)設計
可伸縮帶式輸送機的線路在滿足輸送機傾角要求的前提下可以適應線路布置成任何形式。在確定輸送機線路布置后，所需要確定的是驅動裝置、拉緊裝置、儲帶裝置等，在布置時應根據實際情況而定。在布置驅動裝置、拉緊裝置和制動器時應遵循下列原則：
1）輸送帶所受張力最小；
2）滿足驅動力傳動要求；
3）滿足制動力要求（選制動器可根據實際情況而定），本設計為水平運輸，可以省略。
可伸縮帶式輸送機主要由機頭部、機身、儲帶倉及機尾部組成。
機頭部主要由傳動裝置、機頭架、卸載架組成。
傳動裝置由電動機、三級齒輪減速器、液力聯(lián)軸器、傳動滾筒及齒輪箱等組成。機頭傳動裝置采用雙滾筒傳動，傳動滾筒主軸的動力來自同一側相對安裝的兩臺傳動裝置的減速器，通過剛性聯(lián)軸器與減速器聯(lián)接起來。滾筒為鑄焊接構件，其外沿包有菱形花紋橡膠以增加滾筒與膠帶的摩擦力。
由于卸載維護需要，卸載部有加長外伸的延伸架，卸載滾筒安在延伸架的頂端，其軸線位置可通過右側的螺釘進行調節(jié)，以調節(jié)膠帶在機頭部的跑偏，卸載滾筒的下部裝有重錘清掃器和犁式清掃器，清除膠帶上粘附的碎煤，延伸架上還裝有托輥座。延伸架一端通過斜撐桿與主架相連。
機身它是帶式輸送機的主要部分。主要由H支架、縱梁、上下托輥組及過渡架等部件組成。采用無螺栓連接的快速可換支架，結構簡單，能夠快速裝拆，定位性好。上托輥組為槽形鉸接托輥組，下托輥組為平行下托輥組。機身是可伸縮帶式輸送機的非固定部分，鋼管作為可拆卸的機身，用彈性柱銷架設在H型支架的管座中，柱銷固裝在鋼管上，只要打入的位置適當，轉動鋼管就能方便地從管座中取出或放入。
儲帶倉主要由儲帶轉向架、儲帶倉架、支承小車、游動小車和液壓張緊裝置等組成。儲帶轉向架，儲帶倉架主要為焊接結構，彼此用螺栓連接，組成了儲帶裝置的骨架。
機尾由緩沖托輥、下托輥、改向滾筒及支座組成，緩沖托輥主要起到對輸送機的保護、緩沖作用，在機尾空載段的膠帶上，裝有一個犁式清掃器用來清掃膠帶上的浮煤。
2 可伸縮帶式輸送機輸送帶的設計計算
2.1 可伸縮帶式輸送機輸送帶的選擇
可伸縮帶式輸送機的輸送帶是輸送機的重要部件，在輸送機中輸送帶的成本占整個設備成本的30％～50％。在運轉過程中，輸送帶所受的載荷是極復雜的，它除受縱向的拉伸應力外，還受經過滾筒和托輥的彎曲應力。大多數輸送帶的損壞表現(xiàn)為工作面層和邊緣磨損，受大塊、尖利物料的沖擊引起擊穿、撕裂和剝離。合理選擇輸送帶，對輸送帶的設計十分重要[15]。
輸送帶的選用是根據輸送機的線路布置、輸送的材料和使用條件來進行的。合理選擇輸送帶不僅對完成輸送機設計任務至關重要，還影響輸送機滾筒、托輥和驅動裝置等機械部件的設計。
帶式輸送機常用的輸送帶主要有織物芯膠帶、整體編織和鋼繩芯膠帶3類?？椢镄灸z帶用掛膠的帆布形成若干層襯墊骨架，外面用橡膠覆蓋，形成一定厚度的覆面層。上覆面較厚，一般為3～6 mm，是輸送帶的承載面，直接與物料接觸并承受物料的沖擊和磨損；下覆面層與支承托輥接觸，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運行時的壓陷滾動阻力，下覆面層較薄，一般為1．5～2 mm。當輸送帶跑偏與機架接觸時，將側邊橡膠覆面加厚以避免輸送帶受到機械磨損。在設計中正確選擇輸送帶，在使用中保護好輸送帶，都是很重要的問題，應盡可能地避免輸送帶的不正常損壞。
由于在井下作業(yè)故皮帶應選用阻燃型的，材料選用氯丁CR。由于輸送的是煤，故要求的強度較大，可選用阻燃尼龍皮帶。輸送帶的成本約占帶式輸送機總成本的1/2以上，所以選擇合適的輸送帶就顯得十分重要，安全系數和接頭方式都直接影響整機的成本。其中，本設計已知量如下：
(1)輸送物料:煤
(2)散裝密度:=900kg/
(3)工作環(huán)境:井下
(4)輸送運距: L=950m
(5)傾斜角:β=0°
(6)最大運量: Q=400t/h
(7)年產量:300～500萬/t
通常運行堆積角比靜堆積角小5～20度,查閱原煤靜堆積角38度,因此確定原煤的堆積角為20°.
2.2 輸送量
可伸縮帶式輸送機的運輸能力，決定于輸送帶上所裝運的物料的斷面積，輸送帶的運行速度及輸送機的傾角，因為在傾斜的輸送機上物料的堆積面積小。
可伸縮帶式輸送機屬于連續(xù)運行的運輸機械，對于均勻、連續(xù)裝載時，其運輸能力為:
(2—1)
式中 -----運輸能力，；
-----單位長度上所裝物料的質量，；
-----物料的運行速度，。
由
（2—2）
得
（2—3)
式中 -----在運行的輸送帶上，物料的最大橫截面積，；
-----物料的堆積密度，。
可伸縮帶式輸送機屬連續(xù)運行式的運輸機械，其運輸能力按公式（2—3）計算。考慮到輸送帶在沿傾斜方向運行時，物料在輸送帶上的堆積面將減小。因此，計算帶式輸送機的最大運輸能力時，應在工式（2—3）中乘一個傾斜系數，可知可伸縮帶式輸送機的最大運輸能力用下式計算：
=3.6 （2—4）
式中 -----運輸能力，；
-----在運行的輸送帶上，物料的最大堆積橫截面積，；
-----物料的堆積密度，；
-----物料的運行速度，；
-----輸送機的傾斜系數。
2.2.1 物料堆積橫截面積的計算
按給定的工作條件，原煤的動堆積角為°；原煤的堆積密度為；輸送機的工作傾角為°；查《礦山運輸機械》表4-13得傾斜系數為；帶速；將各參數帶入式（2—4），為保證給定的運輸能力，帶上必須具有的堆積橫截面積為：
=
可查《礦山運輸機械》表4—12，輸送機的承載托輥槽角為°時，物料的動堆積角為°時，帶寬為的輸送帶上允許物料堆積的橫截面積為，此值大于計算所需的堆積橫截面積，據此選用帶寬為的輸送帶能滿足要求。
2.2.2 驗算膠帶寬度
查《礦山運輸機械》Ⅱ有：
（2—5）
式中 -----運輸能力，；
-----貨載斷面系數，查《礦山運輸機械》表3—19可按動堆積角°，得；
-----物料的堆積密度，=；
-----物料的運行速度，；
表2-1傾斜系數k選用表
表2-1傾斜系數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
-----輸送機的傾斜系數。
將上述數據帶入式（2—5）得：
=
考慮礦井的增產能力、貨載塊度及膠帶的來源，選用寬的膠帶，為滿足一定運輸生產率所需的帶寬，還必須按物料的塊度進行校核。查《礦山運輸機械》Ⅱ有:
對于原煤
則
式中 -----帶寬，；
-----貨載最大塊度的橫向尺寸，。
可見所選帶寬滿足最大塊度要求。故選用寬度為的輸送帶滿足要求。
2.2.3 輸送能力的驗算
根據式（2—4）得：
=
式中 -----水平輸送量，；
-----輸送機的傾角系數， ；
-----物料橫斷面積；
-----帶速，；
-----物料松散密度，。
由于，故能滿足輸送量要求。
2.2.4 每米輸送機上物料的質量
由上式（2—1）可推出每米輸送機上物料的單位質量為：
=
每米機長上托輥轉動部分重量，查《新型帶式輸送機設計手冊》表8—23得槽形托輥組轉動部分質量，取上托輥間距；
每米機長下托輥轉動部分重量，查《新型帶式輸送機設計手冊》表8—12得平形下托輥組轉動部分質量，取下托輥間距；
每米機長上緩沖托輥轉動部分重量，查《運輸機械設計選用手冊》表2—45得，間距可設為；
在機頭部需設過渡托輥，過渡托輥的轉動部分質量，查《運輸機械設計選用手冊》表2—44得。
經上驗算選帶寬為，初選輸送帶為阻燃抗靜電NN-150型號，查《運輸機械設計選用手冊》表1—6，可選材料為錦綸（尼龍）帆布。查表可得扯斷強度；每層厚度為，每層重量為；參考力伸長率～％，帶寬范圍～；層數范圍～層；覆蓋膠厚，上膠厚；下膠厚；每毫米厚膠料重量。
2.2.5 輸送帶厚度
輸送帶厚度=布層數×每層厚度+上膠厚+下膠厚
查《運輸機械設計選用手冊》表1—13可知帆布輸送帶單位質量；
重段單位長度上分布的托輥旋轉部分質量為：
=
空段單位長度上分布的托輥旋轉部分質量為：
==
單位長度上分布緩沖托輥旋轉部分質量為：
2.3 牽引力的計算
本機長為900m，牽引力的計算可查《礦山運輸機械》按下式計算：
（2—6）
對于長距離的帶式輸送機（例如以上），附加阻力明顯小于主要阻力，采用將主要阻力乘以一個大于的系數計入附加阻力的計算，不會出現(xiàn)嚴重錯誤，以簡化運行阻力的計算。為此引入一個系數，可對上式進行簡化計算驅動滾筒上的牽引力（圓周力）。
故本機可簡化為:
承載段 （2—7）
式中 -----驅動滾筒上所需的牽引力（圓周力），；
-----計入附加阻力系數，查《礦山運輸機械》表4—18，當輸送長度為900時，=1.17；
-----單位長度輸送帶上裝運的物料量，；
-----單位長度輸送帶的質量，；
-----空段單位長度上分布的托輥旋轉部分的質量，；
-----承載段單位長度上分布的托輥旋轉部分的質量，；
-----輸送機長度，；
-----重力加速度，；
-----輸送帶在托輥上運行的阻力系數（也有稱模擬摩擦系數）。查《礦山運輸機械》表4—17，。
空載段
（2—8）
則
式中 -----驅動滾筒上所需的牽引力（圓周力），；
-----計入附加阻力系數，可查《礦山運輸機械》表4—18知，當輸送長度為900時，=1.17；
-----單位長度輸送帶的質量，；
-----空段單位長度上分布的托輥旋轉部分的質量；
-----承載段單位長度上分布的托輥旋轉部分的質量；
-----輸送機長度，；
-----重力加速度，；
-----輸送帶在托輥上運行的阻力系數（也有稱模擬摩擦系數）。查《礦山運輸機械》表4—17，。
2.4 輸送帶各點張力的計算
輸送帶作為帶式輸送機的牽引構件，在承受為克服輸送帶運行阻力所必需的牽引力的同時，由于可伸縮帶式輸送機是靠驅動滾筒與輸送帶之間的摩擦力傳遞牽引力，它的張力還要滿足滾筒摩擦傳動的需要。除此之外，為防止輸送帶在兩托輥之間有過大的垂度，輸送帶的張力還要滿足它的垂度不超過規(guī)定值的需要[16]。
輸送帶作為牽引構件，它的張力沿輸送機全長是變化的，需要用逐點法求算它在各點的張力。
采用逐點法求各點張力，如圖2—1是輸送帶整體布局各點受力情況，根據各點的受力情況：
圖2—1 可伸縮帶式輸送機工作系統(tǒng)圖
1）計算輸送帶各區(qū)段的運行阻力
按所給定條件，如圖2—1所示，本機只有重段和空段兩個直線區(qū)段。各段運行阻力計算如下：
式中 -----各段阻力，；
-----各段輸送長度，；
-----單位長度輸送帶上裝運的物料量，；
-----單位長度輸送帶的質量，；
-----承載段單位長度上分布的托輥旋轉部分的質量，；
-----空段單位長度上分布的托輥旋轉部分的質量，；
-----輸送帶在托輥上運行的阻力系數（也有稱模擬摩擦系數）。查《礦山運輸機械》表4—17，；
-----輸送帶在托輥上運行的阻力系數（也有稱模擬摩擦系數）。查《礦山運輸機械》表4—17，。
2）輸送帶各點的張力計算
為簡化計算，輸送帶繞經滾筒兩項阻力按輸送帶的張力增加﹪計算。依逐點計算法得：
（2—9）
本機為雙滾筒驅動，初取圍包角°，由于驅動滾筒為膠面，采區(qū)空氣潮濕取，摩擦力備用系數一般取，查《礦山運輸機械》Ⅱ表3—27得。
按摩擦牽引條件：
（2—10）
則聯(lián)立式（2—9）與式（2—10）得：
按空段輸送帶最大允許垂度的要求，空段最小張力點應小于上式求得之值為：
（2—11）
則取最小張力點為：
令，以此為準，按上列各點張力的關系式求算各點張力得：
2.4.1 膠帶層數的計算
查《礦山運輸機械》Ⅱ有下式
（2—12）
則
式中 -----輸送帶帆布層數；
-----膠帶的最大張力，；
-----輸送帶安全系數，一般取～12，取；
-----輸送帶帶寬，；
-----帶寬為一厘米的一層帆布的拉斷力，。
可知選帶層為三層織物的尼龍帶合適，則膠帶的型號為。
2.4.2 膠帶打滑條件的計算
查《礦山運輸機械》有，當輸送帶在相遇點上的實際張力超過計算得出的最大值時，滾筒將在輸送帶接觸面上打滑。因此，撓性體摩擦傳動的工作條件是：
（2—13）
式（2—13）即歐拉公式。
則
核算圍包角：在煤礦中因運轉條件較差，一般取，查《礦山運輸機械》Ⅱ表3—27，則：
實際設備圍包角為，故值滿足不打滑條件要求。
2.5 輸送帶壽命的計算
目前常用德國HZ7ZEL法（德國人赫特澤爾于1940年提出的公式）來計算輸送帶壽命[17]，即：
（2—14）
則 %100%180%100%100%120%120%80%450
式中 -----可持久耐用的輸送量，查《新型帶式輸送機手冊》表6—29，=450萬t；
-----上覆蓋膠耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6—30，=100%；
-----上覆蓋膠厚度與拉伸強度有關的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6—31，=100%；
-----運輸物種的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6—32，=180%；
-----裝載點有關的耐用度（一個裝載點），查《新型帶式輸送機手冊》表6—33，=100%；
-----傾角的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6—33，=100%；
-----裝載地點有關的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6—33，=120%；
-----拉緊裝置型式有關的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6—33，=120%；
-----驅動系統(tǒng)型式有關的耐用度，查《新型帶式輸送機手冊》表6—33，=80%；
3 帶式輸送機滾筒設計計算
滾筒是帶式輸送機的重要部件，按在輸送機中所起的作用滾筒可分為傳動滾筒和改向滾筒兩大類。傳動滾筒的作用是將驅動裝置提供的轉矩傳到輸送帶上，改向滾筒包括用于輸送帶在輸送機端部的改向、增加傳動滾筒包角的導向滾筒、拉緊滾筒是用于拉緊裝置的導向滾筒。改向滾筒不承擔轉矩，結構比較簡單。傳動滾筒和驅動裝置相連，是帶式輸送機最重要的部件，驅動功率的大小往往取決于傳動滾筒表面同輸送帶之間的摩擦系數和輸送帶在該滾筒上的包角[18]。
按驅動方式分，傳動滾筒有：
1、 外驅動式，即驅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)。本設計選用此種結構。
2、 內驅動式，即將驅動裝置全部放在傳動滾筒內，此種方式又稱為電動滾筒。如果僅將減速器裝入滾筒內，稱為齒輪滾筒，或稱為外裝式減速滾筒，適用于大功率帶式輸送機。
按外形分，傳動滾筒可分為：
1、人字形滾筒。用鋼板卷圓焊接而成，中間部分筒徑大于兩邊筒徑約幾毫米，目的是防止輸送帶跑偏。
2、片式滾筒。滾筒由許多葉片組成，目的是便于清潔輸送帶，此類滾筒又稱為自清掃滾筒。如果將葉片改為圓鋼棒，稱為棒式滾筒。自然也可以將圓柱形鋼殼上開上橫槽，也可以起到自清掃作用，此類滾筒稱為格柵滾筒。
3、槽膠面滾筒。滾筒的護面開上菱形、人字形、直線形、環(huán)形、梯形則分別稱為菱形護面、人字形護面、直線形護面、環(huán)形護面、梯形護面等各種護面形狀的滾筒，其目的是增大摩擦系數和便于排除黏著物料。傳動滾筒護面常選用菱形和人字形。本設計選用菱形膠面滾筒。
3.1 直徑的確定
輸送帶的彎曲疲勞極限與滾筒直徑成反比，滾筒直徑越大越有利，依層厚度而定。
查《新型帶式輸送機手冊》有滾筒直徑表達式：
（3—1）
式中 -----滾筒直徑，；
-----滾筒因子，查《新型帶式輸送機設計手冊》表6—28，；
-----帆布層數，；
-----每層芯厚度，。
則
查《新型帶式輸送機設計手冊》表10—2，可知當 時，傳動滾筒直徑的范圍為～1000，故上述符合。查《新型帶式輸送機設計手冊》表10—4，取主滾筒直徑，軸承號為3520。同理，查《新型帶式輸送機設計手冊》表10—8，卸載滾筒直徑，機尾滾筒。
3.2 直徑的驗算與材料的選擇
1）查《新型帶式輸送機設計手冊》，根據滾筒平均表面壓強可求得滾筒直徑的計算公式為：
（3—2）
則傳動滾筒的平均面壓為：
式中 -----平均接觸面壓，對于織物帶芯，有；
-----筒皮的最大承受能力，查《新型帶式輸送機設計手冊》續(xù)表10—8，；
-----滾筒直徑，；
-----輸送帶寬，。
則卸載滾筒的平均面壓為：
式中 -----平均接觸面壓，對于織物帶芯，有；
-----筒皮的最大承受能力，查《新型帶式輸送機設計手冊》續(xù)表10—8，；
-----滾筒直徑，；
-----輸送帶寬，。
故滾筒直徑的選擇滿足條件的要求。
2）材料的選用：
主滾筒材料選擇按GB711-85的技術要求，選用無縫鋼管鋼。45鋼管 ～。
輻板采用鋼板Q235—A結構。
由于滾筒直徑，故輪轂材質選用,許用應力 。
軸選用40Cr調質處理，～。
滾筒與軸之間采用鍵聯(lián)接，一端用軸肩定位，另一端采用過盈配合，由于部件比較大，所以可以固定住。在主滾筒上覆蓋膠用以增加滾筒與皮帶之間的摩擦系數，無縫鋼管與輻板之間采用焊接的方式。
滾筒包膠的主要優(yōu)點就是表面摩擦系數大，包膠是在光面鋼制滾筒表面上用冷粘或硫化一層橡膠。本設計傳動滾筒選用菱形（網紋）包膠滾筒。這種滾筒沒有方向性，滾筒可正反轉，對于可逆運輸送機采用菱形滾筒比較適合，其中，主滾筒結構圖如下：
圖3—1 主滾筒結構圖
3.3 兩軸承座中心距A的計算
查《新型帶式輸送機設計手冊》有兩軸承座中心距的計算公式如下：
對于～
（～） （3—3）
式中 -----帶寬，；
所以中心距只要在這個范圍中就可以，可以根據圖紙中零件的布置確定。
為了防止覆蓋膠開裂，滾筒直徑應大于35倍帶厚（上下覆蓋膠最大值與芯體厚度之和）。
3.4 滾筒的轉速
由《新型帶式輸送機設計手冊》查得設計輸送帶時常用公式將滾筒外徑換算為帶速，而一旦選定滾筒直徑后，引入一個系數，公式可變?yōu)椋?
（3—4）
則滾筒的轉速為：
式中 -----帶速，；
-----滾筒轉速，；
-----系數，查《新型帶式輸送機設計手冊》表10—12，=0.00586。
由《新型帶式輸送機設計手冊》可知：
滾筒兩幅板間距：
。
滾筒長度L為：
（100～200）=800+150=950
4 帶式輸送機托輥設計計算
托輥是帶式輸送機的主要部件之一，托輥的作用是支撐輸送帶，減小運行阻力，并使輸送帶的垂度不超過一定限度，以保證輸送帶平穩(wěn)運行。托輥的總重約占整機重量的30%～40%。因為數量多，托輥質量的好壞直接影響輸送機的正常運行和運營費用。托輥的問題應該從托輥的結構和托輥組的布置來考慮。要盡量減少托輥的經常維修與更換的麻煩及費用，大幅度降低了勞動強度，確保帶式輸送機的安全正常運行。保證運行阻力系數和轉動慣量大幅度降低，可以使帶式輸送機實現(xiàn)長運距、大運量、高速度的運轉工作，使運行阻力和轉動慣量小，能夠長期保持托輥和膠帶之間基本實現(xiàn)同步運行，相互之間磨損微小，不但托輥不易磨損、膠帶和驅動滾筒的使用壽命可延長2～3倍，還要大幅度降低主機的配置功率，提高主機的運轉平穩(wěn)性等。
4.1 托輥的結構與種類
隨著帶式輸送機的發(fā)展，從托輥的結構到托輥組的型式不斷有新的變化，面對如此眾多的托輥和托輥組型式，如何合理地選擇合適的托輥組型式是一個問題。對托輥組的最基本的要求是：實用可靠、回轉阻力系數小、制造成本低、具有足夠的承載能力。
普通托輥的結構是由管體、軸承座、軸承、軸和密封件構成，軸承布置在托輥管體的內部，托輥軸的兩端由托輥支架支撐。
托輥按用途不同可分為普通承載托輥和專業(yè)托輥。普通承載托輥是在正常段的上分支和下分支托輥，它們的作用是支撐輸送帶和物料；專用托輥的作用是輸送帶的過渡導向、輸送帶運行的防偏以及緩沖等。
托輥都是成組地安裝在輸送機上。上托輥組可以由單個托輥的平行托輥或兩個、三個槽形的托輥組組成。槽形托輥組的中間托輥水平布置，側托輥的槽角一般為30°、35°和45°。最常用的托輥組是三個輥子的長度相等并布置在同一平面內。
緩沖托輥安裝在輸送機的受料處用以保護輸送帶。緩沖托輥的每個輥子由具有一定間隔的彈性圓盤制成。緩沖托輥的額定負荷和標準托輥相同。在運輸沉重和大塊物料的情況下，有時需沿輸送機全線設置緩沖托輥。緩沖托輥通常用3～5個托輥組成。
下托輥通常是單個水平托輥，大型輸送機也可采用兩個輥子，兩個輥子布置成V形，用以防止跑偏和較高的承載能力。
輸送帶運行時可能由于輸送帶制造的偏差、物料偏心堆積、機架變形、托輥軸承缺陷以及輸送帶張力分布不均。引起輸送帶跑偏。為防止跑偏多采用調心托輥組。調心托輥組多在側邊上設立輥，雖然可以起到強制地糾偏作用，但是由于立輥和輸送帶的邊緣連續(xù)接觸，會加大輸送帶邊緣的磨損，降低輸送帶的使用壽命。
4.2 托輥的選擇計算
4.2.1 托輥垂度與間距的設計計算
托輥的選擇主要考慮托輥組的承載能力和壽命。當選擇托輥間距時[19]，需要考慮的因素是輸送帶質量、托輥額定負荷、垂度、托輥壽命、輸送帶額定負荷和輸送帶拉力等。
如果在兩個托輥之間卸料，槽形輸送帶的垂度太大，物料就可能從輸送帶邊上溢出。對于要求較高的設計，特別是長距離帶式輸送機的設計，托輥之間的垂度應予以限制。在穩(wěn)定工況下必須限定在3%以下，帶速越高，物料塊度越大，則垂度應越小。
由《新型帶式輸送機設計手冊》查得
承載段垂線垂度的基本公式為：
（4—1）
回程段垂線垂度的基本公式為：
（4—2）
式中 -----在兩個托輥之間的垂度下降距離，；
-----上托輥間距，；
-----輸送帶和物料的單位質量，；
-----輸送帶的單位質量，；
-----物料的單位質量，；
-----重力加速度，；
-----下托輥間距，；
-----輸送帶的最小拉力，。
一般垂度在2%～5%之間選取，經驗表明，當輸送帶的垂度大于5%時，卸料經常會撒出。從上式可求出上托輥間距為：
取帶垂度為3.5%，則可取上托輥間距大于即可，可取上托輥間距為；
下托輥間距為：
取帶垂度為5%，則可取下托輥間距大于即可，所以取下托輥間距為。
4.2.2 輸送帶的最小拉力
1、當采用垂度基本公式時，允許的垂度應考慮輸送帶芯的強度，因成槽形產生的輸送帶跨距與強度等因素。當垂度為3%時，輸送帶的最小拉力為：
（4—3）
式中 -----在兩個托輥之間的垂直下降距離，；
-----上托輥間距；；
-----下托輥間距，；
-----輸送帶和物料的單位質量
。
2、對托輥間距要遵守的限制條件有：
1）當輸送帶以正常負荷運行時，應保持垂度的最大值不超過3%（ISO規(guī)定為0.5%～2%）；
2）當有輸送帶處在停機狀態(tài)時，應保持垂度的最大值不超過5%；
3）托輥間距不能超過槽形托輥正常間距的2倍；
4）在任何托輥上的負荷都不能超過托輥的額定負荷。
下托輥間距一般取為3m，受料處托輥間距視物料容量和塊度而定。一般取為上托輥間距的～，生產經驗證明，在確定加料段下面的托輥間距時，應力求使物料負荷的主要部分位于兩個托輥之間的輸送帶上。
頭部滾筒到第一組槽形托輥（調心托輥）的間距可取為上托輥間距的1～1.3倍。尾部滾筒到第一組托輥間距不小于上托輥間距。
3、托輥的最小空隙
ISO規(guī)定了托輥圓周和托輥橫梁或任何其他結構頂部之間的空隙a的最小值，查《新型帶式輸送機設計手冊》表8-47，得出托輥直徑～之間，最小空隙。
4.2.3 托輥的靜載荷計算
查《新型帶式輸送機設計手冊》可得：
承載分支托輥的靜載荷如下式：
（4—4）
空載分支托輥的靜載荷如下式：
（4—5）
式中 -----承載分支托輥靜載荷，N；
-----回程分支托輥靜載荷，；
------托輥載荷系數，查《新型帶式輸送機設計手冊》表8-49所示，一節(jié)輥時，三節(jié)輥時；
-----上托輥間距，；
-----輸送能力，；
-----帶速，；
-----每米帶質量，；
-----下托輥間距，。
4.2.4 托輥的動載荷計算
查《新型帶式輸送機設計手冊》可得托輥的動載荷如下式：
承載分支
（4—6）
回程分支
（4—7）
式中 -----運行系數，查《新型帶式輸送機設計手冊》表8-50所示，=1.1；
-----沖擊系數，查《新型帶式輸送機設計手冊》表8-51所示，=1.06；
-----工況系數，查《新型帶式輸送機設計手冊》表8-49所示，有腐蝕磨損物料=。
4.2.5 托輥的額定負荷和最大轉速
查《新型帶式輸送機設計手冊》托輥的實際負荷為：
（4—8）
式中 -----托輥的實際負荷，；
-----輸送帶單位長度質量，；
-----物料單位長度質量，；
g-----重力加速度，；
-----托輥間距，；
-----系數，根據物料塊度選擇，=1.0~1.4，?。?
-----系數，根據環(huán)境干濕程度選擇，=1.0~1.15，??；
-----系數，根據工作時間長短選擇，=0.8~1.2，??；
-----系數，根據帶速快慢選擇，=0.8~1.06，?。徊坌瓮休仯?
托輥的實際負荷小于查《新型帶式輸送機設計手冊》表8-53值額定負荷，即，故符合條件。
平行托輥：
=8.03×9.8×1.12×1.1×0.95×3.0=
托輥的實際負荷小于查《新型帶式輸送機設計手冊》表8-53值=，平形托輥實際負荷不能大于表值，故符合條件。
托輥最大轉速：輸送帶速2，托輥直徑89，帶速為0.42~3.09，托輥轉速在90~645。
4.2.6 計算托輥的槽形角
適當提高槽形角，可以增大帶式輸送機的運輸量。從國外資料來看，增大槽形角也是發(fā)展方向。從貨載斷面積圖4-1可以看出，貨載面積S為S1和S2之和，設貨載寬度為。中間托輥長為，則查《新型帶式輸送機設計手冊》有：
圖 4—1貨載斷面積圖
則
取動堆積角°，可得：
]
令=0得：
解后可得
計算結果表明，當動堆積角時，最優(yōu)的托輥槽角約為°，此時，貨載斷面積最大，即帶式輸送機在此槽形角