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安裝有許多對(duì)角裂縫零件的一維縱扭振動(dòng)轉(zhuǎn)換器 Jiromaru Tsujino*, Tetsugi Ueoka, Kenichi Otoda, Atsushi Fujimi Faculty of Engineering, Kanagawa University, Yokohama 221-8686, Japan 摘要：為了提高一維縱扭振動(dòng)轉(zhuǎn)換器可得到的振動(dòng)速度，對(duì)旨在減少振動(dòng)節(jié)點(diǎn)部分的最大振動(dòng)應(yīng)力水平并且要避免安裝在轉(zhuǎn)換器的縱向節(jié)點(diǎn)位置的帶有許多裂縫的零件的新型的復(fù)雜振動(dòng)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了研究。轉(zhuǎn)換器的自由端以橢圓或圓形軌跡振動(dòng)。帶有從橢圓形到圓形或者從長(zhǎng)方形到正方形軌跡的復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)可有效應(yīng)用于需要大功率的場(chǎng)合，包括金屬或者塑料的超聲波焊接，超聲波焊線的集成電路，大規(guī)模集成電路和裝置和超聲波馬達(dá)。安裝有許多帶裂縫部件的轉(zhuǎn)換器比只安裝一個(gè)帶有裂縫零件的轉(zhuǎn)換器在振動(dòng)應(yīng)力水平和品質(zhì)因數(shù)方面會(huì)得到提高。 關(guān)鍵詞：圓形振動(dòng)軌跡 復(fù)雜的振動(dòng) 復(fù)雜振動(dòng)超聲波焊接 縱扭振動(dòng)轉(zhuǎn)換器 超聲波馬達(dá) 超聲波塑料焊接 帶有對(duì)角裂縫的振動(dòng)轉(zhuǎn)換器 1.簡(jiǎn)介 帶有從橢圓形到圓形或者從長(zhǎng)方形到正放形位點(diǎn)的復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)適用于大功率場(chǎng)合的使用。在縱向振動(dòng)節(jié)點(diǎn)區(qū)域安裝有一個(gè)裂縫零件且由縱向振動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的一維縱扭振動(dòng)轉(zhuǎn)換器適用于大規(guī)模場(chǎng)合的應(yīng)用，這些場(chǎng)合包括：各種材料的超聲波焊接，超聲波焊線的集成電路，大規(guī)模集成電路和裝置和超聲波馬達(dá)。為了提高振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和增加轉(zhuǎn)換器的可獲得振動(dòng)速度，對(duì)帶有許多裂縫零件的新型轉(zhuǎn)換器做了研究。裂縫零件可以安裝在許多位置，但是要避免安裝在縱向節(jié)點(diǎn)位置處以便減少振動(dòng)節(jié)點(diǎn)部分的最大應(yīng)力振動(dòng)數(shù)值。使用很多裂縫零件可以使最大振動(dòng)應(yīng)力和質(zhì)量因數(shù)增加，同時(shí)在相同的驅(qū)動(dòng)電壓下最大振動(dòng)振幅會(huì)明顯增大。這種轉(zhuǎn)換器由很突出的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楹椭挥幸粋€(gè)裂縫零件的轉(zhuǎn)換器相比，其最大振動(dòng)應(yīng)力較小，而且這種振動(dòng)器的最大振動(dòng)振幅會(huì)明顯增加。沿著轉(zhuǎn)換器分布的振動(dòng)軌跡，振動(dòng)速度和相分布可以通過(guò)激光多普勒測(cè)振儀進(jìn)行測(cè)量。這種新型的轉(zhuǎn)換器用于超聲波塑料焊接和超聲波馬達(dá)中。 這種新型轉(zhuǎn)換器可獲得的最大振動(dòng)速度會(huì)顯著增加。使用復(fù)雜的振動(dòng)轉(zhuǎn)換器可以使塑的焊接優(yōu)點(diǎn)得以提高。 超聲波馬達(dá)聲使用的15mm直徑的新型振動(dòng)器的縱扭振動(dòng)幅和以前的轉(zhuǎn)換器相比，在相同的驅(qū)動(dòng)電壓60v,55kHz條件下，會(huì)從6um增加到將近12um. 安裝有多縫隙零件的轉(zhuǎn)換器在提高振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和增加可得到的復(fù)雜振動(dòng)速度方面是很有效的。 2振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造 兩個(gè)直徑為20mm，長(zhǎng)度為79mm的振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造如圖1所示，而且這兩種轉(zhuǎn)換器在除了縱向節(jié)點(diǎn)部分外安裝有裂縫零件。用鋁合金（JISA7075B）制造的圓柱形縱扭轉(zhuǎn)換器在圓周的縱向振動(dòng)節(jié)點(diǎn)部分的兩端安裝有兩個(gè)裂縫零件。轉(zhuǎn)換器由縱向振動(dòng)源驅(qū)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)中使用了具有相同角度和不同角度對(duì)角裂縫零件的各種轉(zhuǎn)換器。振動(dòng)轉(zhuǎn)換器有18個(gè)呈45°或135°的對(duì)角裂縫，這些10mm寬，0.5mm寬的裂縫是用電火花機(jī)床加工出來(lái)的。裂縫深度從1.0mm到30.mm之間變化。轉(zhuǎn)換器的自由端部分以縱扭的方式振動(dòng)并且軌跡呈橢圓形。 圖1，安裝有一對(duì)裂縫零件的不同的一維縱扭振動(dòng)轉(zhuǎn)換器 3帶有兩個(gè)裂縫零件的轉(zhuǎn)換器的振動(dòng)特點(diǎn) 對(duì)轉(zhuǎn)換器的整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的自由進(jìn)入循環(huán)進(jìn)行了測(cè)量。具有不同角度裂縫零件（a）和具有相同角度裂縫零件（b）的質(zhì)量因數(shù)︱Ymo︳，在890Kpa的穩(wěn)定壓力條件下焊接，其數(shù)值大致是600和30ms。由于縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的共振頻率很接近，所以轉(zhuǎn)換器振動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)入循環(huán)顯示出單一的圓形。兩個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量因數(shù)是很大的。在轉(zhuǎn)換器的自由邊沿可以得到橢圓位點(diǎn)。 4復(fù)雜振動(dòng)超聲波塑料焊接 4.1復(fù)雜振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的振動(dòng)特點(diǎn) 圖2顯示了驅(qū)動(dòng)頻率和帶有復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)速度之間的關(guān)系。驅(qū)動(dòng)電壓穩(wěn)定在20V。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)速度在26.3kHz和26.4kHz附近的不同頻率處有最大的數(shù)值。在轉(zhuǎn)換器的自由邊沿會(huì)出現(xiàn)橢圓的軌跡。 帶有一對(duì)裂縫零件的復(fù)雜振動(dòng)轉(zhuǎn)換器，在頻率為26.8kHz時(shí)，其扭轉(zhuǎn)徑向的振動(dòng)速度分布如圖3所示。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)速度的節(jié)點(diǎn)部分通常位于左側(cè)的裂縫區(qū)域，并且振動(dòng)速度在自由邊沿達(dá)到最大數(shù)值。 圖2，沿著（a)和（b)復(fù)雜振動(dòng)轉(zhuǎn)換器扭轉(zhuǎn)徑向振動(dòng)速度的分布。驅(qū)動(dòng)電壓為20V。 圖3，帶有復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)轉(zhuǎn)換器（A)驅(qū)動(dòng)頻率和縱扭振動(dòng)速度之間的關(guān)系。驅(qū)動(dòng)電壓為20V。 帶有一對(duì)裂縫零件的復(fù)雜振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的徑向振動(dòng)速度分布也可以用圖3所示。徑向振動(dòng)速度最大位置處也即縱向振動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置，并且縱向節(jié)點(diǎn)位置位于兩裂縫零件之間。在徑向節(jié)點(diǎn)位置處轉(zhuǎn)換器的應(yīng)力分布有一個(gè)最大數(shù)值，然而兩個(gè)裂縫區(qū)域并不存在于這個(gè)位置。 4.2復(fù)雜振動(dòng)超聲波塑料焊接的焊接特點(diǎn) 焊接時(shí)間，焊接部分試件的變形厚度和用頻率為27kHz帶有復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器（a）和（b）搭接的聚丙烯板的強(qiáng)度之間的關(guān)系如圖4所示。通過(guò)轉(zhuǎn)換器（a）所得到的焊接強(qiáng)度要大于通過(guò)轉(zhuǎn)換器（b）所得到的強(qiáng)度。由于（a）中振動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)更大的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)元件，相比之下，其所需的焊接時(shí)間要短。在焊接部分試件變形厚度的減少通常和所得的強(qiáng)度是一致的。和帶有縱向振動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器相比，帶有復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器焊接工件的時(shí)間要短。復(fù)雜振動(dòng)既對(duì)金屬材料的焊接有效，又適用于塑料的超聲波焊接。 5帶有扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的超聲波馬達(dá) 5.1超聲波馬達(dá)的構(gòu)造 圖4，焊接時(shí)間，變形焊接高度和搭接起來(lái)的聚丙烯板的焊接強(qiáng)度之間的關(guān)系（厚度為1.0mm)，使用一個(gè)頻率為27kHz復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器（a)和（b)進(jìn)行焊接。 超聲波馬達(dá)和直徑為15mm的振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造如圖5所示。圖5（a）和（b）分別顯示了安裝有一個(gè)裂縫零件的直徑為15mm的馬達(dá)和安裝有一對(duì)裂縫零件的直徑為15mm的馬達(dá)。拿安裝有一個(gè)裂縫零件的轉(zhuǎn)換器為例，裂縫零件是沿著圓柱形扭轉(zhuǎn)振動(dòng)轉(zhuǎn)換器安裝在縱向振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)位置。相反，安裝有一對(duì)裂縫零件的轉(zhuǎn)換器，其裂縫零件不安裝在縱向振動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置。帶有對(duì)角裂縫的轉(zhuǎn)換器是由兩個(gè)直徑為15mm,厚度為5.0mm的壓電陶瓷片的縱向振動(dòng)源驅(qū)動(dòng)的。振動(dòng)轉(zhuǎn)換器裂縫零件有12個(gè)呈45°或者135°，0.5mm寬，10mm或者5mm長(zhǎng)的對(duì)角裂紋。這些裂紋是沿著鋁合金制的轉(zhuǎn)換器的圓周用點(diǎn)火花機(jī)床加工而成的。直徑為15mm轉(zhuǎn)換器裂紋的深度從1.5mm到3.5mm之間變化。轉(zhuǎn)換器的自由邊沿以縱扭的方式振動(dòng)，且振動(dòng)軌跡呈橢圓形。 PZT縱向振動(dòng)傳感器，它是安裝有一個(gè)用于支撐馬達(dá)的凸緣的縱向振動(dòng)棒和裂縫圓柱通過(guò)螺栓連接而成的。轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)部分和轉(zhuǎn)子部分通過(guò)使用彈簧來(lái)壓緊。使用1500-2000的網(wǎng)拋光粉可以把轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)表面和轉(zhuǎn)子研磨得光滑平整。 5.2直徑為15mm的超聲波馬達(dá)的振動(dòng)特點(diǎn) 當(dāng)驅(qū)動(dòng)頻率變化的時(shí)候，轉(zhuǎn)換器自由邊沿的縱扭振動(dòng)振幅可以由兩臺(tái)激光多普勒測(cè)振儀進(jìn)行測(cè)量。這些轉(zhuǎn)換器有和圖2相近的縱扭共振頻率。在頻率為50-55kHz之間不帶有轉(zhuǎn)子的單一和一對(duì)裂縫零件的轉(zhuǎn)換器的最大縱向振動(dòng)振幅大約為6um和12um。在頻率接近55kHz時(shí)，帶有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器的最大縱向振動(dòng)振幅大致為3um和9um。和只帶有一個(gè)裂縫零件轉(zhuǎn)換器的振幅相比，帶有一對(duì)裂縫零件的轉(zhuǎn)換器的最大振幅是其2-3倍。 5.3轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)表面的振動(dòng)位點(diǎn) 圖5，使用安裝有單一裂縫零件（a)和一對(duì)裂縫零件（b)的縱扭振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的直徑為15mm的超聲波馬達(dá)的構(gòu)造 在這些例子中，縱向振動(dòng)部分轉(zhuǎn)化為裂縫零件的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，且轉(zhuǎn)換器的圓柱部分縱扭地振動(dòng)。自由邊沿的振動(dòng)軌跡是由不同的振動(dòng)階段決定的?？v扭轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)表面的振動(dòng)位點(diǎn)是由兩臺(tái)獨(dú)立工作的激光多普勒測(cè)振儀測(cè)得的。振動(dòng)軌跡會(huì)在數(shù)字記憶示波器屏幕上顯示李薩如圖形。圖六顯示了帶有一對(duì)深為3.3mm，長(zhǎng)為5mm的裂縫零件的超聲波馬達(dá)轉(zhuǎn)換器在驅(qū)動(dòng)頻率為55.1kHz和54.26kHz情況下其驅(qū)動(dòng)表面的振動(dòng)位點(diǎn)。當(dāng)超聲波馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)換器振動(dòng)表面的振動(dòng)軌跡振幅會(huì)稍微減小。 圖6，帶有轉(zhuǎn)子零件和不帶轉(zhuǎn)子零件在直徑為15mm轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)部分的振動(dòng)位點(diǎn) 6結(jié)論 為了增加復(fù)雜振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的可獲得振動(dòng)速度，對(duì)安裝有許多裂縫零件的新型轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了研究。 這種轉(zhuǎn)換器在許多位置上安裝有很多裂縫零件，為了減小震動(dòng)節(jié)點(diǎn)部分最大振動(dòng)應(yīng)力數(shù)值，裂縫零件要避免安裝在節(jié)點(diǎn)位置。帶有復(fù)雜振動(dòng)的超聲波塑料的焊接特點(diǎn)得到了研究，并且安裝有一對(duì)裂縫零件的轉(zhuǎn)換器的直徑為15mm的超聲波馬達(dá)得到了檢驗(yàn)。 縱向振動(dòng)節(jié)點(diǎn)部分位于轉(zhuǎn)換器兩裂縫零件之間。和只安裝有單一裂縫零件的轉(zhuǎn)換器相比，在相同驅(qū)動(dòng)電壓下，轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)表面和帶有一對(duì)裂縫零件的超聲波馬達(dá)的振動(dòng)速度。 安裝有一對(duì)裂縫零件的轉(zhuǎn)換器明顯的提高了塑料的超聲波焊接優(yōu)點(diǎn)。直徑為15mm的超聲波馬達(dá)和安裝有一對(duì)裂縫零件的轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)速達(dá)到300rpm。 安裝有許多裂縫零件的轉(zhuǎn)換器在提高振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和增加可獲得復(fù)雜振動(dòng)速度方面是很有效的。 參考文獻(xiàn) [1] J. Tsujino, T. Ueoka, T. Shiraki, K. Hasegawa, R. Suzuki, M. parts were tested. Takeuchi, Proc. Int. Congress on Acoustics (1995) 447–450.. [2] J. Tsujino, Proc. IEEE 1995 Ultrasonics Symp., IEEE, New York, The longitudinal vibration nodal part was located 1996, pp. 1051–1060. [3] J. Tsujino, T. Uchida, K. Yamano, T. Iwamoto, T. Ueoka, Proc. [4] J. Tsujino, T. Uchida, K. Yamano, T. Iwamoto, T. Ueoka, Proc. [5] J. Tsujino, T. Ueoka, Proc. IEEE 1999 Ultrasonics Symp., IEEE, New York, 1999, pp. 723–728 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 指導(dǎo)教師： 職稱： 副教授 所在院（系）： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 教研室（研究室）： 機(jī)械基礎(chǔ)教研室 題 目 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個(gè)方面填寫(xiě)：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度） 此次所選擇的題目為帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)，內(nèi)容涉及到對(duì)輸送機(jī)的總體布置和理論研究，還有一些機(jī)械零件和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，與專業(yè)課程緊密聯(lián)系，符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，在設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合地加以運(yùn)用，使之能夠熟練應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)；熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了綜合訓(xùn)練的要求。工作量大，與生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)，社會(huì)等的結(jié)合緊密，選題質(zhì)量較高。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)的鍛煉能夠很大程度的鍛煉學(xué)生的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，為以后在 這方面的創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 二、開(kāi)題報(bào)告完成情況： 從適合實(shí)際工作環(huán)境出發(fā)，確定了明確的課題設(shè)計(jì)方向；并對(duì)輸送機(jī)機(jī)在使用中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題有一定的研究，且應(yīng)用在設(shè)計(jì)計(jì)算中；已經(jīng)開(kāi)始對(duì)課題進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并有了突破性的進(jìn)展，設(shè)計(jì)過(guò)程已經(jīng)快速地展開(kāi)，確定了工作的內(nèi)容和方法；同時(shí)，已完成了對(duì)相關(guān)資料的查閱，對(duì)課題有了總體的分析。開(kāi)題報(bào)告順利完成。 三、階段性成果： 1、本次設(shè)計(jì)的實(shí)習(xí)報(bào)告與開(kāi)題報(bào)告已經(jīng)完成，設(shè)計(jì)方案及內(nèi)容已經(jīng)確定。 2、大部分零件的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，個(gè)別零件圖也已完成局部裝配圖與設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)正在進(jìn)行中。 3、英文文獻(xiàn)的翻譯基本完成。 四、存在主要問(wèn)題： 1.對(duì)部分零件的結(jié)構(gòu)尺寸和安裝尺寸掌握的不夠準(zhǔn)確； 2.輸送帶的運(yùn)行速度受到物料性質(zhì)和帶寬的限制，其中物料性質(zhì)的限制最大；； 3.由于輸送機(jī)是相當(dāng)龐大的，因此從力學(xué)的角度去改進(jìn)，只要在輸送要求內(nèi)，使的輸送機(jī)的整體質(zhì)量的減少將大大降低成本，因此不斷從力學(xué)角度研發(fā)，是一個(gè)很有潛力的發(fā)展方向； 4.局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路不清晰；設(shè)計(jì)內(nèi)容不夠連貫，系統(tǒng)性不強(qiáng)；在整體結(jié)構(gòu)及零部件結(jié)構(gòu)上存在一定問(wèn)題；在選用零件和確定結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)時(shí)缺少經(jīng)驗(yàn)和參考； 5.因CAD操作水平有限，裝配圖的繪制困難比較大。 五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語(yǔ) 指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 I 摘 要 作為一種輸送松散物料的主要設(shè)備，帶式輸送機(jī)具有輸送能力大、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資費(fèi)用相對(duì)較低及維護(hù)方便等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于港口、 碼頭、冶金、熱電廠、焦化廠、露天礦和煤礦井下的物料輸送。本次畢 業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于礦用固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)。首先對(duì)膠帶輸送機(jī)作了簡(jiǎn) 單的概述；接著分析了帶式輸送機(jī)的選型原則及計(jì)算方法；然后根據(jù)這 些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行選型設(shè)計(jì)；接著對(duì)所 選擇的輸送機(jī)各主要零部件進(jìn)行了校核。普通型帶式輸送機(jī)由六個(gè)主要 部件組成：傳動(dòng)裝置，機(jī)尾和導(dǎo)回裝置，中部機(jī)架，拉緊裝置以及膠帶。 目前，帶式輸送機(jī)正朝著長(zhǎng)距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展，近年來(lái) 出現(xiàn)的氣墊式帶式輸送機(jī)就是其中的一個(gè)。在帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造 以及應(yīng)用方面,目前我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì) 制造帶式輸送機(jī)過(guò)程中存在著很多不足。本次帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)代表了設(shè) 計(jì)的一般過(guò)程, 對(duì)今后的選型設(shè)計(jì)工作有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī) 選型和設(shè)計(jì) 主要部件 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 II Abstract It is well known to us that conveyor belt conveyor is a kind of loose materials, major equipment. Because of its large transmission capacity, simple structure, relatively low investment costs and easy maintenance,it has been widely used in ports, docks, metallurgical, power plants, coking plants, open-pit coal mine and transportation of materials. The design is a graduation project about the belt conveyor used in coal mine. At first, it is introduction about the belt conveyor. Next, it is the principles about choose component parts of belt conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of belt conveyor’s development. Air cushion belt conveyor is one of them. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor. Keyword: belt conveyor Lectotype Design main parts 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 i 目 錄 前 言 .......................................................1 1 帶式輸送機(jī)概述 .............................................2 1.1 帶式輸送機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況及差距 .......................2 1.1.1 國(guó)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 ...........................2 1.1.2 國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 ...........................3 1.1.3 國(guó)內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的差距 .........................4 1.2 帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ...................................7 1.3 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用 .......................................9 1.4 帶式輸送機(jī)的工作原理和分類 .............................9 1.4.1 帶式輸送機(jī)常用的種類及型號(hào) ........................10 1.5 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式 ............................12 1.5.1 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu) ..................................12 1.5.2 布置方式 ..........................................13 2 帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................14 2.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件 ................................14 2.2 計(jì)算步驟 ..............................................15 2.2.1 帶寬的確定 ........................................15 2.2.2 輸送帶寬度的核算 ..................................17 2.3 計(jì)算圓周力 ............................................18 2.3.1 圓周驅(qū)動(dòng)力 ........................................18 2.3.2 計(jì)算主要阻力 FU....................................20 2.3.3 計(jì)算主要特種阻力 FS1 ...............................21 2.3.4 計(jì)算特種附加阻力 FS2 ...............................23 2.3.5 計(jì)算傾斜阻力 FSt ...................................24 2.3.6 計(jì)算牽引力 FU......................................24 2.4 計(jì)算傳動(dòng)功率 ..........................................24 2.5 輸送帶張力計(jì)算 ........................................25 2.5.1 計(jì)算最小張力 ......................................26 2.5.2 輸送帶上各張力的計(jì)算 ..............................28 3 驅(qū)動(dòng)裝置的選用 ............................................32 3.1 電動(dòng)機(jī)的選用 ..........................................32 3.2 減速器的選型 ..........................................33 3.3 聯(lián)軸器的選用及其結(jié)構(gòu) ..................................33 4 傳動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì) ............................................35 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 ii 4.1 結(jié)構(gòu)與種類 ............................................35 4.2 設(shè)計(jì)筒體 ..............................................39 4.2.1 計(jì)算筒體的厚度 ....................................39 4.2.2 滾筒筒體強(qiáng)度的校核 ................................39 4.3 傳動(dòng)滾筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................41 4.3.1 求軸上的功率 P,轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T ......................41 4.3.2 軸的最小直徑的確定 ................................42 4.3.3 傳動(dòng)滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................42 4.4 驅(qū)動(dòng)滾筒的校核 ........................................46 5 拉緊裝置的設(shè)計(jì)與選用 ......................................48 5.1 拉緊置的選型與布置 ....................................48 5.1.1 拉緊裝置的選型 ....................................48 5.1.2 拉緊裝置的布置 ....................................49 5.2 設(shè)計(jì)拉緊裝置 ..........................................50 6 其他部件的設(shè)計(jì)與選用 ......................................51 6.1 托輥的選用 ............................................51 6.2 校核輥?zhàn)虞d荷 ..........................................56 6.2.1 靜載計(jì)算 ..........................................56 6.2.2 動(dòng)載計(jì)算 ..........................................57 6.3 改向裝置 ..............................................58 6.4 制動(dòng)裝置的選用及其結(jié)構(gòu) ................................58 6.5 機(jī)架與中間架 ..........................................59 6.5.1 機(jī)架 ..............................................59 6.5.2 中間架 ............................................61 6.5.3 機(jī)尾或?qū)Щ匮b置 ....................................61 7 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)與選用 ......................................62 7.1 給料和卸料裝置 ........................................62 7.1.1 給料裝置 ..........................................62 7.1.2 卸料裝置 ..........................................62 7.2 清掃裝置 ..............................................63 7.2.1 輸送帶清掃器的安裝位置 ............................64 7.3 頭部漏斗 ..............................................65 7.4 電氣及安全保護(hù)裝置 ....................................65 總 結(jié) ......................................................67 致 謝 ......................................................68 參考文獻(xiàn) ....................................................69 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 前 言 帶式輸送機(jī)是一種利用連續(xù)而具有撓性輸送帶來(lái)輸送物料的連續(xù)運(yùn) 輸機(jī)械，是散狀物料和成件物品的主要輸送設(shè)備之一，具有輸送物料種 類廣泛、輸送能力范圍寬、輸送線路適應(yīng)性強(qiáng)、靈活的裝卸料、可靠性 強(qiáng)、安全性高、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤炭冶金、港口、化工、電 力等領(lǐng)域。采用固定結(jié)構(gòu)式的帶式輸送機(jī)已形成通用型的系列產(chǎn)品，因 此我們開(kāi)拓思維、努力創(chuàng)新并結(jié)合自己原有的知識(shí)和現(xiàn)有的資料對(duì)其進(jìn) 行創(chuàng)新完善。在此過(guò)程中檢驗(yàn)自己的創(chuàng)新能力，使其應(yīng)用的范圍更加廣 泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域起到更加重要的作用。 帶式輸送機(jī)的最新發(fā)展方向一時(shí)呈現(xiàn)長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度、集 中控制等特點(diǎn)。帶式輸送機(jī)的另一特點(diǎn)是承載物料得帶也是傳遞動(dòng)力得 牽引件，這與其他輸送機(jī)械由明顯的區(qū)別。隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展和需 要，我國(guó)對(duì)固定帶式輸送機(jī)及其關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵零部件進(jìn)行了理論研究 和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和中間驅(qū)動(dòng)與智能化控制等技術(shù)，研制 成功了軟啟動(dòng)的制動(dòng)裝置以及 PLC 控制為核心的電控裝置，并且井下大 功率防爆變頻器也已經(jīng)進(jìn)入研發(fā)、試制階段。隨著高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展， 帶式輸送機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有了很大提高。思維的不斷開(kāi)闊、制造技術(shù)的 不斷提高和制造材料的不斷改進(jìn)，帶式輸送機(jī)將以前所未有的速度發(fā)展。 選擇帶式輸送機(jī)這種通用機(jī)械的設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，能培養(yǎng) 我們獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)基本理 論和專業(yè)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，也使我們的設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力都得 到了全面的訓(xùn)練。設(shè)計(jì)解決的問(wèn)題：熟悉帶式輸送機(jī)的各部分的功能與 作用，對(duì)帶式輸送機(jī)及其主要部件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)與計(jì)算，解決在實(shí)際使 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 用中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，并大膽地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 1 帶式輸送機(jī)概述 1.1 帶式輸送機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況及差距 1.1.1 國(guó)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 國(guó)外帶式輸送機(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 是帶式輸送機(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 狀帶式輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是帶式輸送 機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速 等大型帶式輸送機(jī)已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開(kāi)發(fā)應(yīng)用于了 帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠 性。目前，在煤礦井下使用的帶式輸送機(jī)已達(dá)到表 1-1 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)： ⑴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(wàn) t 以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。 ⑵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(duì)輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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。 ⑶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(zhǎng)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。 ⑷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(guó) FSW 生產(chǎn)的 FSW1200/（2~3） ×400（600）工作面順槽帶式輸送機(jī)就采用了液粘差速或變頻調(diào)速裝置， 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 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(guó)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(guó)外帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 主參數(shù) 順槽可伸縮帶式輸送機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力帶式輸送機(jī) 運(yùn)距/m 6000～7500 ＞6000 帶速/ 1.ms?4.5～6 4～7, 最高達(dá) 10 輸送量/ th3500～5000 4000～5000 驅(qū)動(dòng)功率/kW 1500～4000 3500～7000，最大達(dá) 15000 1.1.2 國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 我國(guó)生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類型較多。在“八五”期間， 通過(guò)國(guó)家一條龍“日產(chǎn)萬(wàn)噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù) 水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù) 研究和新產(chǎn)呂開(kāi)發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成 套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白， 并對(duì)帶式輸送機(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(kāi)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(guó)煤礦井下用帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表 1-2 所示。 表 1-2 國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 主參數(shù) 順槽可伸縮帶式輸送機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力帶式輸送機(jī) 運(yùn)距/m 2000～3000 ＞3000 帶速/ 1.ms?3.5～4 4～5, 最高達(dá) 8 輸送量/ th2500～3000 3000～4000 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 驅(qū)動(dòng)功率/kW 1200～2000 1500～3000，最大達(dá) 10000 1.1.3 國(guó)內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的差距 1、 大型帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距 ⑴帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測(cè)技術(shù) 長(zhǎng)距離、大功率帶式輸送機(jī)的 技術(shù)關(guān)鍵是計(jì)與監(jiān)測(cè)，它是制約大型帶式輸送機(jī)發(fā)展的核心技術(shù)。目前 我國(guó)用剛性理論來(lái)分析研究帶式輸送機(jī)并制訂計(jì)算方法和設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè) 計(jì)中對(duì)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(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)其輸送帶對(duì)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(guò)程，而不能簡(jiǎn)單地 用剛體力學(xué)來(lái)解釋和計(jì)算。已開(kāi)發(fā)了帶式輸送機(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(duì)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(cè)，降低 輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長(zhǎng)使用壽命，確保了輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性， 從而使大型帶式輸送機(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(zhǎng)距離大運(yùn)量帶式輸送 機(jī)由于功率大、距離長(zhǎng)且多機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須采用軟起動(dòng)方式來(lái)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(duì)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(wèn)題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對(duì)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(guò)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(guó)內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來(lái)實(shí)現(xiàn) 輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡，解決了長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的起動(dòng)與功率平 衡及同步性問(wèn)題。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國(guó)外相比還有一定差距。此 外，長(zhǎng)距離大功率帶式輸送機(jī)除了要求一個(gè)運(yùn)煤帶速外，還需要一個(gè)驗(yàn) 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 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(zhǎng)距離的無(wú)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(guò)比例閥及控制系統(tǒng)來(lái)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(guó) 產(chǎn)化。 2、 技術(shù)性能上差距 我國(guó)帶式輸送機(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， 尤其是順槽可伸縮帶式輸送機(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(guó)外有著很大差距。 ⑴ 裝機(jī)功率 我國(guó)工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)最大裝機(jī)功率為 4×250 kW，國(guó)外產(chǎn)品可達(dá) 4×970 kW，國(guó)產(chǎn)帶式輸送機(jī)的裝機(jī)功率約 為國(guó)外產(chǎn)品的 30%～40%，固定帶式輸送機(jī)的裝機(jī)功率相差更大。 ⑵運(yùn)輸能力 我國(guó)帶式輸送機(jī)最大運(yùn)量為 3000 t/h，國(guó)外已達(dá) 5500 t/h。 ⑶最大輸送帶寬度 我國(guó)帶式輸送機(jī)為 1400 mm，國(guó)外最大為 1830 mm。 ⑷帶速 由于受托輥轉(zhuǎn)速的限制，我國(guó)帶式輸送機(jī)帶速為 4m/s， 國(guó)外為 5m/s 以上。 ⑸工作面順槽運(yùn)輸長(zhǎng)度 我國(guó)為 3000 m，國(guó)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)，要求順槽可伸縮帶 式輸送機(jī)機(jī)尾隨著工作面的快速推進(jìn)而快速自移。國(guó)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(guó) LONGWALL 公司 生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。 （b）德國(guó) 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 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 機(jī)尾用于在國(guó)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(guó)生產(chǎn)的自移機(jī)尾在國(guó)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(duì)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(guó)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(guó)外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開(kāi)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(guó)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(kāi)發(fā)特殊 型專用機(jī)種帶式輸送機(jī)。 3、 可靠性、壽命上的差距 ⑴輸送帶抗拉強(qiáng)度 我國(guó)生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國(guó)外為 3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為 4000 N/mm，國(guó) 外為 7000 N/mm。 ⑵輸送帶接頭強(qiáng)度 我國(guó)輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的 50%～65%，國(guó) 外達(dá)母帶的 70%～75%。 ⑶托輥壽命 我國(guó)現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國(guó)外比較，壽命短、速度低、 阻力大，而美國(guó)等使用的新型注油托輥，其運(yùn)行阻力小，軸承采用稀油 潤(rùn)滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應(yīng)用于帶式輸 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 送機(jī)上，使用面廣，經(jīng)濟(jì)效益顯著。我國(guó)輸送機(jī)托輥壽命為 2 萬(wàn) h，國(guó) 外托輥壽命 5～9 萬(wàn) h，國(guó)產(chǎn)托輥壽命僅為國(guó)外產(chǎn)品的 30%～40%。 ⑷輸送機(jī)減速器壽命 我國(guó)輸送機(jī)減速器壽命 2 萬(wàn) h，國(guó)外減速器 壽命 7 萬(wàn) h。 ⑸帶式輸送機(jī)上下運(yùn)行時(shí)可靠性差。 4、 控制系統(tǒng)上差距 ⑴驅(qū)動(dòng)方式 我國(guó)為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國(guó)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(guó)外輸送機(jī)已采用高檔可編程序控制器 PLC，開(kāi)發(fā)了 先進(jìn)的程序軟件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(guó)輸送機(jī)僅采用了中檔 可編程序控制器來(lái)控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)等工作過(guò)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(méi)有自動(dòng)臨近裝置，沒(méi)有故障診斷與查詢等。 ⑶輸送機(jī)保護(hù)裝置 國(guó)外帶式輸送機(jī)除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、 撕裂、過(guò)滿堵塞、自動(dòng)灑水降塵等保護(hù)裝置外，近年又開(kāi)發(fā)了很多新型 監(jiān)測(cè)裝置：傳動(dòng)滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測(cè)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(cè)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(guó)基本處于空白。而我國(guó)現(xiàn) 有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉(cāng)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 帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 煤礦帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是： 1、 設(shè)備大型化、提高運(yùn)輸能力 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機(jī)的輸送能力要加 大。長(zhǎng)距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)，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 10 年內(nèi)輸送量要提高到 3000～4000 t/h，帶速提高至 4～6m/s，輸送長(zhǎng)度對(duì)于可伸縮帶式輸送 機(jī)要達(dá)到 3000m。對(duì)于鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)需加長(zhǎng)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， 原有的可伸縮帶式輸送機(jī)，無(wú)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(chǎng)急需主參數(shù)更大、技術(shù)更先進(jìn)、性能更 可靠的長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率順槽可伸縮帶式輸送機(jī)，以提高我國(guó)帶 式輸送機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)水平，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，接近并趕上國(guó)際先進(jìn)工業(yè)國(guó) 的技術(shù)水平。其包含 7 個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：⑴帶式輸送機(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)。 2、 提高元部件性能和可靠性 設(shè)備開(kāi)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(kāi)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，使帶式輸送機(jī)的性能得到進(jìn)一步 的提高。 3、 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(kāi)發(fā)特殊型帶式輸送機(jī)，如彎曲帶式輸送機(jī)、大傾角或垂 直提升輸送機(jī)等。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 1.3 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用 帶式輸送機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置、拉緊裝置、輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成， 輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。帶式輸送 機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在 一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸 送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。 除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程 的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng) 用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。 在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場(chǎng)及選礦廠中， 廣泛應(yīng)用帶式輸送機(jī)?？捎糜谒竭\(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。 1.4 帶式輸送機(jī)的工作原理和分類 帶式輸送機(jī)又稱為膠帶輸送機(jī)，其最重要的部件是輸送帶，亦稱為 膠帶，輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)。帶式輸送機(jī)組成及工作原理如 圖所示，它主要包括一下幾個(gè)部分：輸送帶(通常稱為膠帶)、托輥及中 間架、滾筒拉緊裝置、制動(dòng)裝置、清掃裝置和卸料裝置等。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 圖 1-1 帶式輸送機(jī)組成 1-張緊裝置 2-裝料裝置 3-犁形卸料器 4-槽形托輥 5-輸送帶 6-機(jī)架 7-動(dòng)滾筒 8-卸料器 9-清掃裝置 10-平行托輥 11-空段清掃器 12-清掃器 輸送帶 1 繞經(jīng)傳動(dòng)滾筒 2 和機(jī)尾換向滾筒 3 形成一個(gè)無(wú)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 5 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(guò)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(在 此，即是傳動(dòng)滾筒)卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。 普通型帶式輸送機(jī)的機(jī)身的上帶是用槽形托輥支撐，以增加物流斷 面積，下帶為返回段(不承載的空帶)一般下托輥為平托輥。帶式輸送機(jī) 可用于水平、傾斜和垂直運(yùn)輸。對(duì)于普通型帶式輸送機(jī)傾斜向上運(yùn)輸， 其傾斜角不超過(guò) 18°，向下運(yùn)輸不超過(guò) 15°。 輸送帶是帶式輸送機(jī)部件中最昂貴和最易磨損的部件。當(dāng)輸送磨損 性強(qiáng)的物料時(shí)，如鐵礦石等，輸送帶的耐久性要顯著降低。 1.4.1 帶式輸送機(jī)常用的種類及型號(hào) 帶式輸送機(jī)分類方法有多種，按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類， 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 一類是普通型帶式輸送機(jī)，這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過(guò)程中， 上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均 為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī)，各有各的輸送特點(diǎn)。其簡(jiǎn) 介如下： 80TDQXU??????????型 固 定 式 帶 式 輸 送 機(jī)輕 型 固 定 式 帶 式 輸 送 機(jī)普 通 型 型 鋼 繩 芯 帶 式 輸 送 機(jī)型 帶 式 輸 送 機(jī)管 形 帶 式 輸 送 機(jī)帶 式 輸 送 機(jī) 氣 墊 帶 式 輸 送 機(jī)波 狀 擋 邊 帶 式 輸 送 機(jī)特 種 結(jié) 構(gòu) 型 鋼 繩 牽 引 帶 式 輸 送 機(jī)壓 帶 式 帶 式 輸 送 機(jī)其 他 類 型 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(guò) 100m，電機(jī)容量不超過(guò) 22kw。 屬于高強(qiáng)度帶式輸送機(jī)，其輸送帶的帶芯DX型 鋼 繩 芯 帶 式 輸 送 機(jī) 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。 U 形帶式輸送機(jī)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 提高到 使輸送帶成 U 形。這樣一來(lái)03~4509 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) 25°。 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。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 1.5 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式 1.5.1 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu) 帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、尾 架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護(hù)裝 置等。 輸送帶是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運(yùn)行， 物料根據(jù)需要可以在輸送機(jī)的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托 棍支撐，運(yùn)行阻力小。帶式輸送機(jī)可沿水平或傾斜線路布置。 表 1-3 不同物料的最大運(yùn)角 物料種類 角度 物料種類 角度 煤塊 18° 篩分后的石灰石 12° 煤塊 20° 干沙 15° 篩分后的焦碳 17° 未篩分的石塊 18° 0—350mm 礦石 16° 水泥 20° 0—200mm 油田頁(yè)巖 22° 干松泥土 20° 使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時(shí)，不同物料的最大運(yùn)輸傾角是不同的， 如下表 1-3 所示： 由于帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其具有優(yōu)良性能，主要表現(xiàn)在： 運(yùn)輸能力大，且工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機(jī)的 1/3 到 1/5；由于物料同輸送機(jī)一起移動(dòng)，同刮板輸送機(jī)比較，物料破碎率??； 帶式輸送機(jī)的單機(jī)運(yùn)距可以很長(zhǎng)，與刮板輸送機(jī)比較，在同樣運(yùn)輸能力 及運(yùn)距條件下，其所需設(shè)備臺(tái)數(shù)少，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設(shè)備和人員，并 且維護(hù)比較簡(jiǎn)單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設(shè)備比較，初 期投資高且不適應(yīng)輸送有尖棱的物料。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 輸送機(jī)年工作時(shí)間一般取 4500-5500 小時(shí)。當(dāng)二班工作和輸送剝離 物，且輸送環(huán)節(jié)較多，宜取下限；當(dāng)三班工作和輸送環(huán)節(jié)少的礦石輸送， 并有儲(chǔ)倉(cāng)時(shí)，取上限為宜。 1.5.2 布置方式 電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，借 助于滾筒或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動(dòng)。帶式 輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按驅(qū)動(dòng)裝置可分為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式和多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式兩種。 單筒、單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式最簡(jiǎn)單，在考慮驅(qū)動(dòng)方式時(shí)應(yīng)是首選方式。 在大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的鋼繩芯帶式輸送機(jī)中往往采用多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。帶式 輸送機(jī)常見(jiàn)典型的布置方式如下表 1-4 所示： 表 1-4 帶式輸送機(jī)典型布置方式 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 2 帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件 帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)具有下列原始數(shù)據(jù)： （1）物料的名稱和輸送能力： （2）物料的性質(zhì)：粒度大小，最大粒度和粗度組成情況；堆積密度； 動(dòng)堆積角、靜堆積角，溫度、濕度、粒度和磨損性等。 （3）工作環(huán)境：露天、室內(nèi)、干燥、潮濕和灰塵多少等； （4）卸料方式和卸料裝置形式。 （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)（單機(jī)或多機(jī)）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：散狀物料 （2）物料特性： 1）塊度：0～200mm 2）散裝密度：700kg/ 3m 3）在輸送帶上動(dòng)堆積角：ρ=20° 4）物料溫度：2x200+200=600 故，輸送帶寬滿足輸送要求。 2.3 計(jì)算圓周力 2.3.1 圓周驅(qū)動(dòng)力 傳動(dòng)滾筒上所需圓周驅(qū)動(dòng)力 為所有阻力之和，可按式（2-1） 、UF 式（2-2）進(jìn)行計(jì)算。 = + + + + (N) (2-1) UFHN1S2St =fLg[ + +(2 + )cos ]+ + + + (N) ROqUBqG?NF1S2StF (2-2) 當(dāng)輸送機(jī)傾角 小于 18°時(shí)，可選取 cos ≈1。? 對(duì)于長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)（機(jī)長(zhǎng)大于 80m） ，附加阻力明顯小于主要 阻力可引入系數(shù) C 來(lái)考慮附加阻力，它取決于輸送機(jī)的長(zhǎng)度，可按（2- 3）進(jìn)行計(jì)算。 =CfLg[ + +(2 + )cos ]+ + + UFROqUBqG?1SF2St (2-3) 式中 C—系數(shù)； 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 f—模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件及制造、安裝水平選取； L—輸送機(jī)長(zhǎng)度（頭、尾滾筒中心距） ，m ； g—重力加速度，取 g=9.81m/ ；2s —承載分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m；ROq —回程分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，kg/m；U —每米長(zhǎng)度輸送帶質(zhì)量，kg/m；B —每米長(zhǎng)度輸送物料質(zhì)量，kg/m；Gq —主要阻力，N；HF —附加阻力，N； —特種主要阻力，即托輥前傾摩擦阻力及導(dǎo)料槽摩擦阻力，1S N； —特種附加阻力即清掃器、卸料器及翻轉(zhuǎn)回程分支輸送帶的2SF 阻力，N； —傾斜阻力，N；St H—輸送機(jī)卸料段和裝料段間的高度差，m。 查《DTII 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 3-5，C=1.89。 查《DTII 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 3-6，f=0.022。 查《DTII 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 3-7，查得上托輥為前傾槽型托 輥 Φ89。 查《DTII 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 3-7，查得單位長(zhǎng)度托輥組轉(zhuǎn)動(dòng) 部分質(zhì)量 =7.74kg 1G 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 托輥間距 01.2a? = = =6.45(kg/m)ROq01aG2.74 查得單個(gè)下托輥 Φ89。 查得單個(gè)單位長(zhǎng)度下托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量 =7.15kg。2G =3a? = = =2.38（kg/m）RUq?aG2315.7 計(jì)算單位長(zhǎng)度輸送帶質(zhì)量 B 初選輸送帶為尼龍芯帶。 查《DTII 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （以后凡省略則均為此書(shū)）表 3-8 =9.6Bq 計(jì)算單位長(zhǎng)度輸送物料長(zhǎng)度 Gq 由公式（3-4-7）計(jì)算 = (kg/m) (2-4)GqVI? —輸送能力， /s；I3m —物料松散密度， kg/ ；?3 V—帶速，m/s。 則 = = = =34.72(kg/m)GqIV?Q6.3.120? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 2.3.2 計(jì)算主要阻力 FU =frg[ + +(2 + )cos ]UFROqBqG? =0.022x75x9.8x[6.45+2.38+(2x9.6+34.72)xcos12°=995.61 2.3.3 計(jì)算主要特種阻力 FS1 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1SF? 槽攔板間的摩擦阻力 兩部分，按式（3-5）計(jì)算：gl = + (2-5)1S?1 按式（2-6）或式（ 2-7）計(jì)算：F? （1） 三個(gè)等長(zhǎng)輥?zhàn)拥那皟A上托輥時(shí) （2-0()cosinBGCLqg??????? 6） （2） 二輥式前傾下托輥時(shí) (2-7)0cosinBFLqg??????? 由于托輥是用三個(gè)等長(zhǎng)度的承載托輥 則 0()cosinBGCLqg??????? 式中 —槽形系數(shù)； —承載、回程托輥和輸送帶的摩擦系數(shù)，0 =0.3～0.4；0? —裝有前傾托輥的設(shè)備長(zhǎng)度，m；?L 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 —托輥軸線相對(duì)于垂直輸送帶縱向軸線的前傾角，°；? 取 =0.4， =0.3， =12°， =77m；C0???L 查表 2-42， =1.5°；? 則 0()cosinBGFLqg??????? =0.4×0.3×77×（7.6+34.72）×9.81×cos12°×sin1.5° =90.37(N) 輸送物料與導(dǎo)料擋板間的摩擦力 =1gF12bV lI?? 式中 —物料和導(dǎo)料擋板間的摩擦系數(shù)，2? =0.5～0.7 l—倒料槽板長(zhǎng)度，m； —導(dǎo)料擋板內(nèi)部寬度，m；查表 3-111b —輸送能力， /s；VI3 g—重力加速度，取 g=9.81m/ ；2s —物料松散密度，kg/ ；?3m V—帶速，m/s。 取 =0.6，l=3.0m, =0.46m；2?1b = = =0.08( /s)VI?6.3Q70.2?3 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 則 = =1gF12bV lIv??22495.06.13817.0? =71.9（N） 則 = + =90.37+71.9 = 162.27（N）1S?1g 2.3.4 計(jì)算特種附加阻力 FS2 特種附加阻力 包括輸送帶清掃器摩擦阻力 和犁式卸料器摩2SFrF 擦阻力 等部分。a = +2Sr 輸送帶清掃器的摩擦阻力 =AprF3? 式中 A—輸送帶和輸送帶清掃器的接觸面積， ；2m P—輸送帶清掃器和輸送帶間的壓力（一般 3× ～10×410 N/㎡） ；410 —輸送帶和輸送帶清掃器的摩擦系數(shù)， =0.5～0.7；3? 3? 取 p=6× N， =0.6；43? 查表 3-11，頭部清掃的面積 =0.008㎡；1A 空段清掃器的面積 =0.012㎡；2 則 A= + =0.02㎡1A2 =Ap =0.02×6× ×0.6 =720（N）rF3?410 表 3-1 導(dǎo)料槽欄板內(nèi)寬、刮板與輸送帶接觸面積 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 刮板與輸送帶接觸面積 A/m 2帶寬 B /mm 導(dǎo)料欄板內(nèi)寬 /m1b頭部清掃器 空段清掃器 500 0.315 0.005 0.008 650 0.400 0.007 0.01 800 0.495 0.008 0.012 1000 0.610 0.01 0.015 1200 0.730 0.012 1400 0.850 0.014 0.018 0.021 由于無(wú)卸料器，則 =0aF 則 = + =720+0=720（N）2sr 2.3.5 計(jì)算傾斜阻力 FSt 傾斜阻力按下式計(jì)算： = ghStFGq 式中 H-輸送機(jī)受料點(diǎn)與卸料點(diǎn)間的高差，m;輸送機(jī)向上提升時(shí)， H 取正值；輸送機(jī)向下運(yùn)輸時(shí)，H 取負(fù)值。 則 = gh=34.72×9.8×16.5=5614(N)StFGq 2.3.6 計(jì)算牽引力 FU 將上述數(shù)據(jù)代入公式（2-3）中得： =C fLg[ + +(2 + )cos ]+ + + UFROqBqG?1SF2St =1.89×857.2+153.4+720+5614 =8107.51（N） 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 2.4 計(jì)算傳動(dòng)功率 = VAPUF 式中 —傳動(dòng)滾筒軸所需功率，KW； —圓周驅(qū)動(dòng)力，KN；U V—帶速，m/s； 代入數(shù)據(jù)，得 = V=8107.51×1.6=12972.01（W）=12.97(KW)APUF 驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸所需功率 MP = (KW) （帶式輸送機(jī)所需正功率）M1?A 式中 =0.98×1×0.94=0.921 單機(jī)驅(qū)動(dòng)不平衡系數(shù) 1； 三級(jí)減速器效率 0.94； 聯(lián)軸器效率 0.98； 則 = = =14.09（KW）MP1?A92.07 選配電動(dòng)機(jī)功率為 22KW。 查《DTII 固定式帶式輸送機(jī)選用手冊(cè)》附表 1.1-1,查得，電機(jī)為 Y200L2-6。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 2.5 輸送帶張力計(jì)算 輸送帶張力在整個(gè)長(zhǎng)度上變化的，影響因素很多，為保證輸送機(jī)的 正常運(yùn)行，輸送帶的張力必須滿足以下兩個(gè)條件： （1） 輸送帶的張力在任何負(fù)載情況下，作用到全部滾筒上的圓周 力是通過(guò)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） 作用到輸送帶上的張力應(yīng)足夠大，使輸送帶在兩組承載托輥 間保持垂度小于一定值。 2.5.1 計(jì)算最小張力 為限制輸送帶在兩組承載托輥間的下垂度，作用在輸送帶上任意一 點(diǎn)的最小張力 ，則minF 承載分支 max0i)(8hgqGB?? 取 =1.2m1.)(max?h0 NF6.5211.88.9)723469(2in ???? 回程分支 ahgqBu .30.)(mxi 圓周驅(qū)動(dòng)力 通過(guò)摩擦傳遞到輸送帶上，為保證輸送帶工作時(shí)不U 打滑，需在回程帶上保持最小張力 ，按式（2-8 ）進(jìn)行計(jì)算：min2F （2-1maxin2?????eFU 8） 式中 —滿載輸送機(jī)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的最大圓周驅(qū)動(dòng)力；max?U 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 28 —傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)；? —傳動(dòng)滾筒的圍包角，一般取 =160°～240°；?? —尤拉系數(shù)；?e 查表 3-12， =0.25. 按公式求起動(dòng)時(shí)傳動(dòng)滾筒上最大圓周力 （2-9）AUKF?max, 取 5.1 =8107.51 12161.26NmaxU.?? 由表 3-13 查得 則40.2??e =8686.61??1.61min2FN 令 =8686.61 ，計(jì)算輸送機(jī)各點(diǎn)張力，忽略附加阻力，iN 取 N .82? 可得穩(wěn)定運(yùn)行工況下 =8686.61+8107.51=16794.12（N）UF?2max1 輸送帶層數(shù)計(jì)算 由公式得 = =2.5 層1maxbnZB??1082.6794? 按表 2-16 取 4 層，與初選相同。 傳動(dòng)滾筒合力 nF 由手冊(cè)式 ??3.58? =12161.26+2×8686.61=29534.48(N)minax2Un?? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 各改向滾筒合力，根據(jù)各類側(cè)型輸送機(jī)改向滾筒所處的位置分別確 定。為減少改向滾筒品種，一般相同直徑的改向滾筒總是取為完全一樣 的型號(hào)。 根據(jù) 查手冊(cè)表 6-1 初選傳動(dòng)滾筒直徑 D=800mm，許用合力nF 110KN， L=1000mm 滿足要求。 傳動(dòng)滾筒扭矩： = (N) 20maxaxDFMU?5.48620.16?? =4.8645KN·M＜20KN·M 初選規(guī)格滿足要求。 傳動(dòng)滾筒圖號(hào)為： 04613YZDTIA 2.5.2 輸送帶上各張力的計(jì)算 圖 2-3 輸送帶張力計(jì)算點(diǎn)分布圖 根據(jù)《通用機(jī)械設(shè)計(jì)》逐點(diǎn)點(diǎn)張力計(jì)算要點(diǎn)如下： (1)按輸送帶運(yùn)行的方向定出一些特殊點(diǎn),一般從主動(dòng)滾筒的分離點(diǎn) 開(kāi)始, 圖 3-3 中 1 點(diǎn),即使傳動(dòng)滾筒與輸送帶的分離點(diǎn),張力用 來(lái)表示,F 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 此時(shí) 。1lF? (2)特殊點(diǎn)。特殊點(diǎn)是指各滾筒的分離點(diǎn)與相遇點(diǎn),曲線段的進(jìn)、出 點(diǎn),直線摩擦驅(qū)動(dòng)的相遇點(diǎn)與分離點(diǎn),裝載位置的起點(diǎn)與終點(diǎn)等.圖 4-3 中的 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 點(diǎn),在這兒是以滾筒的相遇點(diǎn)和 分離點(diǎn)來(lái)取的,其中 2 點(diǎn)處的滾筒,對(duì)輸送帶與滾筒的圍包角較小,故可 認(rèn)為是一點(diǎn)。也就是說(shuō),在此,2 點(diǎn)處滾筒對(duì)輸送帶的運(yùn)行阻力可不計(jì). 要注意到的是,各點(diǎn)的序號(hào)是按輸送帶的運(yùn)行方向依次來(lái)定的,此順序不 能打亂. (3)在上述的規(guī)定下,就有后點(diǎn)(從順序上來(lái)講)的張力,等于其前一 點(diǎn)的張力加上此兩點(diǎn)間運(yùn)行阻力的代數(shù)和,即表達(dá)式 (2-10)1~1iiiF??? 式中 —后一點(diǎn)輸送帶的張力，N；i —輸送帶的張力，N；i —i～i+1 點(diǎn)之間的運(yùn)行阻力，N；要注意的是其可以是正1~?iF 值也可以是負(fù)值； 用式（2-10）,可逐點(diǎn)寫(xiě)出各點(diǎn)的張力表達(dá)式 = +2F12? = +33 = + +12? = +4F34 = + + +12?34?F 545?? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 = + + + +1F2?34?5F 56C? = ( + + + + )F12?34?5 =776? = ( + + + + )+FC12?34?F576? +?878 = ( + + + + )+ +F12?34?576?8F = +989 = ( + + + + )+ + +FC12?34?F576?89? =109 = ( + + + + )+ ( + + )2F12?34?5FC76?89? =