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編號(hào)：（ ）字 號(hào)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
基于PLC控制的帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置
張飛 21040218
機(jī)械工程及自動(dòng)化04-1班
題目：
姓名： 學(xué)號(hào)：
班級(jí)：
二〇〇八年六月
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)自04級(jí) 學(xué)生姓名 張飛
任務(wù)下達(dá)日期： 2008 年 03 月 16日
畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 2008 年 03月 18日至 2008 年 06月 10日
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 基于PLC控制的帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置
畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：
畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：
完成一個(gè)基于PLC控制的帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置的設(shè)計(jì)。輸送機(jī)的輸送能力為，輸送煤的密度為，最大煤塊尺寸為，運(yùn)輸距離為，提升高度為，輸送機(jī)采用頭尾雙驅(qū)動(dòng)。
具體要求如下：
1、要完成畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙3張零號(hào)圖紙；
2、按學(xué)校統(tǒng)一要求打印、裝訂設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明書(shū)正文70頁(yè)左右；
3、中英文摘要400字；
4、參考文獻(xiàn)20篇左右。
院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū)
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū)
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī)
答 辯 情 況
提 出 問(wèn) 題
回 答 問(wèn) 題
正 確
基本
正確
有一般性錯(cuò)誤
有原則性錯(cuò)誤
沒(méi)有
回答
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)：
答辯委員會(huì)主任簽字：
年 月 日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
摘 要
本設(shè)計(jì)主要是帶式輸送機(jī)全自動(dòng)液壓張緊裝置的設(shè)計(jì)。它是在吸收國(guó)、內(nèi)外輸送機(jī)張緊技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及要求研制的。它采用比例控制技術(shù)及可靠性較高的可編程控制技術(shù)，可以對(duì)張緊力進(jìn)行多點(diǎn)控制，根據(jù)不同工作情況隨時(shí)調(diào)節(jié)張緊力的大小。能最大程度的延長(zhǎng)皮帶的壽命，大大節(jié)約了成本。在設(shè)計(jì)中，用一個(gè)動(dòng)滑輪使液壓缸的行程減少了一半，避免使用行程較長(zhǎng)的液壓缸，減少了制造液壓缸的難度。同時(shí)，系統(tǒng)中增加了若干個(gè)蓄能器，可以最大限度的吸收液壓沖擊，減小對(duì)皮帶的沖擊力提高膠帶的使用壽命。
本設(shè)計(jì)在總結(jié)其它常規(guī)皮帶張緊裝置的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了能夠滿足皮帶機(jī)的皮帶長(zhǎng)度變化較大時(shí)的皮帶拉緊裝置。此裝置在皮帶機(jī)啟動(dòng)階段,能提供足夠大的啟動(dòng)張力；啟動(dòng)完畢后, 又可使皮帶的張力恢復(fù)到額定值以維持皮帶機(jī)的正常運(yùn)行。本文根據(jù)液壓自動(dòng)張緊裝置的液壓原理,詳細(xì)闡述了自動(dòng)張緊裝置的結(jié)構(gòu)組成、控制原理及功能特點(diǎn),并闡明了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于壓力值和最大拉力值的設(shè)定。
介紹了帶式輸送機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)要求,并運(yùn)用PLC可編程控制技術(shù)對(duì)帶式輸送機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和拉緊部分實(shí)時(shí)監(jiān)控,完全實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)自動(dòng)控制運(yùn)行方式,構(gòu)成了一個(gè)高可靠性的設(shè)備運(yùn)行控制系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)； 自動(dòng)液壓張緊裝置； 自動(dòng)控制； 可編程控制PLC
ABSTRACT
This design is mainly about full automatic hydraulic tension station for belt conveyer. It is designed on the foundation of opening technology in and outside, according to the domestic operation characteristic of belt conveyer and requirement. The equipment is also made on domestic belt-type conveyer movement characteristic and requestment. It uses the proportional control technology and the reliable higher programmable control technology, It may carry on the multi-spots control to strict the strength, adjusts pressing the strength size as necessary according to the different working condition.It can be the greatest degree lengthen the leather belt the life, greatly saved the cost. In the design, It causes the hydraulic cylinder with a movable pulley the stroke to reduce one half, and avoides using a stroke longer hydraulic cylinder.In this way,it reduces difficulty of the hydraulic cylinder’s produce. At the same time, it increases certain accumulators in the system, and limits absorption hydraulic pressure impact,which reduces the leather belt impulse and enhances the adhesive tape’s life.
In this issue ,the belt conveyer device whose tension force varied greatly is desiged to satisfy the re2 quirement s of the st ressed belt in varied length. It s tersion is greater in starting state ,and smaller in normal state moving. In the basis of working principle of automatic hydraulic tensioning device , st ructure composing , cont rol principle and function characteristics of the device were int roduced in this paper. It also expounded the design key of the cont rol system is to set pressure value and maxim drawing value.
Introduces requirement of belt conveyer operating system. PLC is utilized to monitor the drive , brake and tension part of belt conveyer in real time and to realize autocontrol operating mode completely, constructing a control system with super reliability for equipment operation.
Key words：Belt-type conveyer； full automatic hydraulic tension station； automatic control； programmable control
目 錄
1 概述 1
1.1張緊裝置的作用 1
1.2張緊裝置的類型及其介紹 2
1.3液壓張緊裝置的基本介紹及其特點(diǎn) 2
1.3.1液壓張緊裝置的特點(diǎn) 2
1.3.2新型自動(dòng)控制液壓張緊裝置的主要技術(shù)特點(diǎn) 3
1.3.3液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 3
1.4帶式輸送機(jī)張緊裝置的PLC控制系統(tǒng)介紹 4
1.4.1 PLC的介紹 4
1.4.2帶式輸送機(jī)張緊裝置的控制原理 6
2 帶式輸送機(jī)的工作原理 9
2.1帶式輸送機(jī)的組成及工作原理 9
2.1.1帶式輸送機(jī)的組成 9
2.1.2帶式輸送機(jī)的工作原理 11
2.2帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理——摩擦傳動(dòng)原理 11
2.2.1單滾筒驅(qū)動(dòng)情況 12
2.2.2多滾筒驅(qū)動(dòng)情況 16
3 帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)計(jì)算 21
3.1設(shè)計(jì)參數(shù) 21
3.2帶式輸送機(jī)的機(jī)型選擇 21
3.3輸送帶的選擇設(shè)計(jì) 21
3.3.1選取帶速 21
3.3.2選擇帶寬 22
3.4運(yùn)行阻力的計(jì)算 23
3.5輸送帶張力的計(jì)算 25
3.6校核 27
3.7張緊行程及張緊力的計(jì)算 28
3.7.1張緊行程 28
3.7.2張緊力 28
3.8機(jī)型布置 30
3.8.1布置原則 30
3.8.2布置形式 30
3.9滾筒的選擇 31
3.10電機(jī)、減速器的選型及有關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置部件的選用 33
3.10.2減速器的選型 33
3.10.3有關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置部件的選用 35
4 帶式輸送機(jī)的起動(dòng)分析 37
4.1帶式輸送機(jī)的起動(dòng)曲線 37
4.2起動(dòng)時(shí)的動(dòng)張力計(jì)算 39
4.3起動(dòng)時(shí)間 42
5 張緊裝置選擇方案 43
5.1張緊裝置的類型 43
5.2方案比較與選擇 44
6 張緊裝置的設(shè)計(jì) 48
6.1張緊裝置組成 48
6.2主要技術(shù)問(wèn)題 49
6.3張緊裝置參數(shù)的確定 49
6.3.1張緊力和張緊行程 50
6.3.2啟動(dòng)加速度 50
6.3.3起動(dòng)時(shí)間 50
6.4液壓站及有關(guān)元件的設(shè)計(jì)與選用 50
6.4.1液壓油缸的設(shè)計(jì) 50
6.4.2齒輪泵及電機(jī) 54
6.4.3蓄能器 54
6.4.4液壓油箱的設(shè)計(jì) 55
6.4.5電液比例溢流閥及其放大器 55
6.4.6電磁換向閥、單向閥 57
6.5機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 57
6.5.1張緊車(chē)架 57
6.5.2滑輪 58
6.6注意事項(xiàng)與要求 58
6.6.1張緊裝置的振動(dòng) 58
6.6.2設(shè)備使用要求 58
7 電控系統(tǒng) 59
7.1控制系統(tǒng)的硬件組成 59
7.1.1 PLC及擴(kuò)展模塊 59
7.1.2測(cè)速傳感器 61
7.1.3壓力變送器 62
7.1.4 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置圖 64
7.2軟件設(shè)計(jì) 64
7.2.1思路及流程圖 65
7.2.2輸入輸出點(diǎn)地址分配 65
7.2.3參數(shù)設(shè)定 65
7.2.4帶式輸送機(jī)張緊裝置PLC程序 68
結(jié) 論 75
參考文獻(xiàn) 76
英文原文 77
中文譯文 99
致 謝 104
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第106頁(yè)
1 概述
帶式輸送機(jī)俗稱“皮帶機(jī)”，是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶和化纖帶作為傳送物料和牽引工件的輸送機(jī)械，是連續(xù)式輸送機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種。帶式輸送機(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。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)、在運(yùn)輸途中對(duì)物料的損傷小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)，特別是在礦山生產(chǎn)運(yùn)輸中起著重要的作用。
張緊裝置是帶式輸送機(jī)不可缺少的重要組成部分，隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)自動(dòng)也越來(lái)越占據(jù)了主導(dǎo)地位，也積極推動(dòng)和響應(yīng)了企業(yè)領(lǐng)域中的安全生產(chǎn)。PLC控制的自動(dòng)張緊裝置可以實(shí)時(shí)的進(jìn)行自動(dòng)控制皮帶機(jī)的張力，并保護(hù)皮帶機(jī)，增加了皮帶機(jī)的運(yùn)行壽命。同時(shí)，PLC還可以監(jiān)控皮帶機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)。
輸送機(jī)及張緊裝置基本的布置形式如圖1.1所示。
1、2—驅(qū)動(dòng)滾筒 4 、5、6、7—改向滾筒 3—拉緊小車(chē)
圖1.1 輸送機(jī)及張緊裝置基本的布置形式
1.1張緊裝置的作用
張緊裝置使輸送帶具有足夠的張力，保證輸送帶和傳動(dòng)滾筒之間產(chǎn)生摩擦力使輸送帶不打滑，并限制輸送帶在各托輥之間的垂度，使輸送帶正常運(yùn)行。具體如下：
（1）可以保證輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒的奔離點(diǎn)具有適當(dāng)?shù)膹埩?，防止輸送帶打滑?
（2）保證輸送帶與托輥接觸弧上具有必要張力，防止輸送帶在兩組托輥間松弛引起撒料和輸送帶的垂直拍打；
（3）補(bǔ)償輸送帶永久變形時(shí)的張力；
（4）補(bǔ)償在不同工況下輸送機(jī)的起動(dòng)張力，包括輸送機(jī)的輕載和重載啟動(dòng)，由于輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)的張緊力比正常運(yùn)行時(shí)的張緊力大1. 4～1. 5 倍，所以在設(shè)計(jì)張緊裝置時(shí)還要考慮帶式輸送機(jī)的起動(dòng)狀態(tài)；
（5）減小起、制動(dòng)時(shí)，輸送帶中出現(xiàn)的動(dòng)負(fù)荷；
（6）在輸送帶、傳動(dòng)滾筒等部件維修時(shí)釋放輸送帶中的張緊力；
1.2張緊裝置的類型及其介紹
張緊裝置按結(jié)構(gòu)可分為重錘式張緊裝置、固定式張緊裝置和自動(dòng)張緊裝置三大類。
（1）重錘式張緊裝置
它是利用重錘的重量產(chǎn)生張緊力，并保證輸送帶在各種工況下均有恒定的張緊力，可以自動(dòng)補(bǔ)償由于溫度改變和磨損而引起的輸送帶的伸長(zhǎng)變化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維護(hù)量小，是一種應(yīng)用廣泛的較理想的張緊裝置。其缺點(diǎn)是占用空間大，工作中張緊力不能自動(dòng)調(diào)整。這種張緊裝置包括垂直式張緊裝置(能利用走廊空間位置，便于布置，缺點(diǎn)是改向滾筒多，并且物料容易掉入輸送帶與張緊滾筒之間而損壞輸送帶)；車(chē)式張緊裝置(適應(yīng)于距離較長(zhǎng)，功率較大的輸送機(jī)，張緊行程有2m、3m、4m 三檔)。
（2）固定式張緊裝置
固定式張緊裝置的張緊滾筒在輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是固定的，其張緊行程的調(diào)整有手動(dòng)和電動(dòng)兩種方式。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、工作可靠；缺點(diǎn)是對(duì)輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于輸送帶彈性變形和塑性伸長(zhǎng)無(wú)法適時(shí)補(bǔ)償而導(dǎo)致張緊力下降，可能引起輸送帶在傳動(dòng)滾筒上打滑。常見(jiàn)的固定式張緊裝置有螺旋式(適用于長(zhǎng)度較短，功率較小的輸送機(jī))、絞車(chē)—滑輪式張緊裝置(適用于大張緊力、長(zhǎng)距離、大運(yùn)量的輸送機(jī)，有電動(dòng)式和手動(dòng)式)。固定式張緊裝置一般情況下是不動(dòng)作的，當(dāng)膠帶產(chǎn)生塑性變形后，應(yīng)重新調(diào)整其張緊位置。
（3）自動(dòng)張緊裝置
自動(dòng)張緊裝置是一種在輸送機(jī)工作過(guò)程中能按一定要求自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力的張緊裝置。在現(xiàn)代化長(zhǎng)距離的帶式輸送機(jī)中使用較多，它能使輸送帶具有合理的張力圖，自動(dòng)補(bǔ)償輸送帶的彈性和塑性變形，是一種理想的張緊裝置。對(duì)長(zhǎng)距離大運(yùn)量的帶式輸送機(jī)，自動(dòng)張緊裝置能保證輸送機(jī)有效的工作，避免輸送帶出現(xiàn)松弛、飄帶、跑偏、喘振等異常現(xiàn)象。
為了能夠更有效而又實(shí)時(shí)地控制皮帶機(jī)的張緊力，采取PLC控制與液壓張緊裝置相結(jié)合的自動(dòng)張緊裝置系統(tǒng)。
1.3液壓張緊裝置的基本介紹及其特點(diǎn)
液壓張緊裝置主要通過(guò)液壓缸的伸縮來(lái)拉緊皮帶?，F(xiàn)在的液壓張緊裝置，一般是通過(guò)繼電器或者是PLC來(lái)控制液壓系統(tǒng)，從而進(jìn)一步控制皮帶的張緊程度。它可以根據(jù)工作情況調(diào)整張緊力的大小，改善了皮帶的工作狀況，大大提高了皮帶的使用壽命。
1.3.1液壓張緊裝置的特點(diǎn)
(1) 可根據(jù)起動(dòng)時(shí)張緊力和正常運(yùn)行時(shí)張緊力的不同需要,調(diào)節(jié)輸送帶張力的大小(可以達(dá)到起動(dòng)時(shí)張緊力比正常運(yùn)行時(shí)大1. 4～1. 5 倍的要求) ,一旦調(diào)定后,按預(yù)定程序自動(dòng)工作,保證輸送帶在理想狀態(tài)下工作；
(2)響應(yīng)快,帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí),輸送帶松邊突然松馳伸長(zhǎng),該裝置能立刻縮回油缸,及時(shí)補(bǔ)償輸送帶的伸長(zhǎng),對(duì)緊邊沖擊小,從而使起動(dòng)時(shí)平穩(wěn)可靠,避免斷帶事故；
(3) 具有斷帶時(shí)自動(dòng)停止帶式輸送機(jī)和打滑時(shí)自動(dòng)增加張緊力等保護(hù)功能；
(4) 結(jié)構(gòu)緊湊,安裝空間??；
(5) 可與集控裝置連接,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離集中控制,還可實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制；
(6) 便于根據(jù)工況的變化設(shè)定和調(diào)節(jié)張力。
1.3.2新型自動(dòng)控制液壓張緊裝置的主要技術(shù)特點(diǎn)
(1)用動(dòng)滑輪解決長(zhǎng)行程的要求。由于在膠合接頭和安裝過(guò)程中都要求輸送帶有一定的松弛量，如用油缸直接張緊小車(chē)，則油缸行程太長(zhǎng)。為此可以通過(guò)若干個(gè)動(dòng)滑輪組拉住張緊小車(chē)，通過(guò)這種方法可以降低液壓缸的長(zhǎng)度；但是，在減小液壓缸行程的同時(shí)，增大了液壓缸的拉力；
(2)設(shè)置蓄能器提高系統(tǒng)張力的穩(wěn)定性。在輸送機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，構(gòu)成輸送帶動(dòng)張緊力的彈性波有入射波、反射波和透射波三種。由于入射波與反射波的作用，輸送帶在傳動(dòng)滾筒奔離點(diǎn)的力忽大忽小，成不穩(wěn)定狀態(tài)，輸送帶承受著沖擊載荷。為此在張緊裝置的液壓系統(tǒng)中設(shè)置若干個(gè)蓄能器，來(lái)抵消入射波與反射波對(duì)奔離點(diǎn)張緊力的影響；
(3)通過(guò)壓力傳感器及時(shí)監(jiān)控液壓缸的張緊狀態(tài)，根據(jù)情況改變張緊力的大小。這樣就可以大大改善皮帶的工作條件，提高皮帶的壽命。
1.3.3液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)
1.3.3.1優(yōu)點(diǎn)
（1）同其它傳動(dòng)方式比較，傳動(dòng)功率相同，液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、體積緊湊；
（2）級(jí)變速，調(diào)速范圍大；
（3）建的慣性小，能夠頻繁迅速換向；傳動(dòng)工作平穩(wěn)；系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)緩沖吸震，并能自動(dòng)防止過(guò)載；
（4）電氣配合容易實(shí)現(xiàn)動(dòng)作和操作自動(dòng)化；與微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)配合，能實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)控制工作；
（5）件已基本上系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，利于CAD技術(shù)的應(yīng)用，提高效率，降低成本。
1.3.3.2缺點(diǎn)
（1）易產(chǎn)生泄漏，污染環(huán)境；
（2）因有泄漏和彈性變形大，不易做到精確的定比傳動(dòng)；
（3）系統(tǒng)內(nèi)混入空氣，會(huì)引起爬行、噪音和震動(dòng)；
（4）適用的環(huán)境溫度比機(jī)械傳動(dòng)小。
1.4帶式輸送機(jī)張緊裝置的PLC控制系統(tǒng)介紹
1.4.1 PLC的介紹
1.4.1.1 PLC的定義
PLC稱為可編程序控制器（Programmable Controller,英文縮寫(xiě)為PC、后又稱為PLC），是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它面向控制過(guò)程、面向用戶、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。PLC控制技術(shù)代表著當(dāng)前程序控制的先進(jìn)水平，PLC裝置已成為自動(dòng)化系統(tǒng)的基本裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存放指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。
1.4.1.2 PLC的功能
PLC在不斷地發(fā)展，其性能在不斷地完善、功能在不斷地增強(qiáng)。其主要功能有：
（1） 開(kāi)關(guān)量邏輯控制
這是PLC的基本功能。PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)各種簡(jiǎn)單和復(fù)雜的邏輯控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。
（2） 模擬量控制
在工業(yè)控制中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、速度等參數(shù)。而PLC中的微處理器CPU只能處理數(shù)字量。所以PLC中配置了A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，把現(xiàn)場(chǎng)輸入的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送CPU處理。而CPU處理的數(shù)字量結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)去控制相應(yīng)的設(shè)備。
（3）閉環(huán)過(guò)程控制
運(yùn)用PLC不僅可以對(duì)模擬量進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。配置PID控制單元模塊，對(duì)控制過(guò)程中某一變量（電壓、溫度、速度等）進(jìn)行PID控制。
（4）定時(shí)控制
PLC具有定時(shí)控制功能，它為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器。定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶在編寫(xiě)用戶程序時(shí)設(shè)定。
（5）計(jì)數(shù)控制
PLC具有計(jì)數(shù)控制功能，它為用戶提供了若干個(gè)計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫(xiě)用戶程序時(shí)設(shè)定。
（6）順序（步進(jìn)）控制
在工業(yè)控制中，選用PLC實(shí)現(xiàn)順序（步進(jìn)）控制，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言—順序功能圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（7）數(shù)據(jù)處理
它不僅能進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算（包括四則運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算等）和數(shù)據(jù)傳送，而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等。
（8）通信和聯(lián)網(wǎng)
它既可以對(duì)遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。
1.4.1.3 PLC的特點(diǎn)
（1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)
PLC能抑制諸如電噪聲、電源波動(dòng)、振動(dòng)、電磁干擾等的干擾，能抗1000V、1脈沖的干擾，能在高溫、高濕以及空氣中存有各種強(qiáng)腐蝕物質(zhì)粒子的惡劣環(huán)境下可靠地工作。PLC還采用了冗余技術(shù)等，進(jìn)一步增強(qiáng)了PLC的可靠性。
（3） 通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全
PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，能方便靈活地組成大小不同、功能不同的控制系統(tǒng)，通用性強(qiáng)。由于可編程序控制功能齊全，幾乎可以滿足所有控制場(chǎng)合的需求。組成系統(tǒng)后，即使控制程序發(fā)生變化，只要修改軟件即可，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的柔性。
（4） 模塊化結(jié)構(gòu)
PLC內(nèi)部的各不部件都用電纜連接起來(lái)，系統(tǒng)的功能和規(guī)?？筛鶕?jù)用戶的實(shí)際需求自行配置，從而實(shí)現(xiàn)最佳的性價(jià)比。
（5） 安裝簡(jiǎn)便、調(diào)試方便
只要把現(xiàn)場(chǎng)的I/O設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端子相連就完成了全部的安裝任務(wù)。調(diào)試的時(shí)候可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管和編程器提供的信息方便地進(jìn)行測(cè)試、排錯(cuò)和修改。
（6） 網(wǎng)絡(luò)通信
PLC提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可以方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。
1.4.1.4 PLC的分類
按PLC的控制規(guī)模分類，PLC可分為小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)。通常小型機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)，用戶程序存儲(chǔ)器容量小于8K。小型機(jī)常用于單機(jī)控制和小型控制場(chǎng)合，在通信網(wǎng)絡(luò)中常作從站。例如西門(mén)子公司的S7-200；中型機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)在256—2048點(diǎn)范圍內(nèi)，用戶程序存儲(chǔ)器容量小于50K。常用于中型控制場(chǎng)合，在通信網(wǎng)絡(luò)中可作主站也可作從站。例如西門(mén)子公司的S7-300；大型機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)在2048以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到50K以上。常用于大型控制場(chǎng)合，在通信網(wǎng)絡(luò)中作從站。如西門(mén)子公司的S7-400。
PLC按結(jié)構(gòu)形式還可分為整體式、模塊式和疊裝式。
1.4.1.4 PLC的基本組成
從廣義上說(shuō)，PLC也是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過(guò)比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的適用于控制要求的編程語(yǔ)言。所以PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)十分相似，也具有中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出I/O接口、電源等，如圖1.2所示。
圖1.2 可編程序控制器的基本組成
1.4.2帶式輸送機(jī)張緊裝置的控制原理
如圖1.3所示為帶式輸送機(jī)張緊裝置的PLC控制基本框圖，根據(jù)張緊裝置的控制需求和控制作用，目的只是對(duì)皮帶的張緊力大小而控制，若張緊裝置采取液壓張緊的話，PLC根據(jù)所識(shí)別的信號(hào)輸出相應(yīng)的信號(hào)控制電液閥的流量，從而使液壓缸按照合適的大小去伸縮。
（1） 監(jiān)測(cè)輸入部分
根據(jù)以上所分析的帶式輸送機(jī)張緊裝置的作用可歸納出張緊裝置起作用的情況：一是皮帶輸送機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，由于皮帶的疲勞等各種原因的導(dǎo)致，使得皮帶變松，從而發(fā)生皮帶與驅(qū)動(dòng)滾筒打滑的現(xiàn)象，這樣的話，大大降低了皮帶的使用壽命，也降低了皮帶輸送機(jī)的工作壽命；二是當(dāng)皮帶機(jī)起動(dòng)時(shí)，需要更大的起動(dòng)張緊力，防止在起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)打滑而不能正常起動(dòng)皮帶輸送機(jī)。為了使帶式輸送機(jī)能夠正常工作，并根據(jù)工作情況的分析，從而設(shè)計(jì)了如圖1.3所示的5個(gè)傳感器。
圖1.3 張緊裝置的PLC控制基本框圖
由于所設(shè)計(jì)的皮帶機(jī)運(yùn)輸距離比較長(zhǎng)，而且是頭尾雙驅(qū)動(dòng)，頭尾的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)滾筒分別由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以需要分別在各臺(tái)電機(jī)及其附近安置傳感器。
各傳感器的作用及安裝位置：
1號(hào)電機(jī)速度傳感器：測(cè)量1號(hào)電機(jī)所帶動(dòng)的驅(qū)動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速，輸出的信號(hào)為數(shù)字脈沖，其數(shù)字脈沖的頻率與驅(qū)動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速成正比。將其安裝在1號(hào)電機(jī)所帶的動(dòng)滾筒上；
2號(hào)電機(jī)速度傳感器：測(cè)量2號(hào)電機(jī)所帶動(dòng)的驅(qū)動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速，其型號(hào)及原理與1號(hào)電機(jī)速度傳感器一樣，安放位置是在2號(hào)電機(jī)所帶動(dòng)的滾筒上面；
1、2號(hào)電機(jī)附近帶速傳感器：主要目的是測(cè)量皮帶的線速度，但是由于考慮到其安裝困難和誤差比轉(zhuǎn)速傳感器大，所以將其安放在如圖1.1所示的拉緊滾筒3上，測(cè)量出改向滾筒的轉(zhuǎn)速，根據(jù)線速度和轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系，則可得到皮帶的速度。當(dāng)然這里還考慮到皮帶和改向滾筒是否發(fā)生打滑的現(xiàn)象，是否能精確測(cè)量出皮帶的速度的問(wèn)題。，根據(jù)理論的推導(dǎo)和實(shí)踐的證明是不會(huì)發(fā)生打滑的，因?yàn)楦南驖L筒是不承受載荷的。
壓力傳感器：將其安裝在液壓張緊裝置液壓回路，通過(guò)測(cè)量液壓回路的壓力來(lái)計(jì)算皮帶張緊力的大小。其作用主要是在帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)用，并保護(hù)皮帶的太大張緊力而縮短皮帶的壽命。
（2） 控制輸出
PLC根據(jù)識(shí)別到的輸入信號(hào)和后敘的軟件程序輸出相應(yīng)的信號(hào)，去控制電液閥的流量大小，并控制各電機(jī)的起動(dòng)。
（3）控制原理
當(dāng)帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)力矩遠(yuǎn)大于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的力矩，起動(dòng)張緊力也比正常運(yùn)行時(shí)大，這就需要張緊裝置進(jìn)行作用，使輸送機(jī)具有足夠的起動(dòng)張緊力，PLC輸出信號(hào)控制張緊裝置使液壓缸伸出，在液壓回路安放的壓力傳感器檢測(cè)張緊力的大小，當(dāng)達(dá)到起動(dòng)時(shí)的張緊力時(shí)，張緊裝置停止工作并鎖緊到此時(shí)的狀態(tài)，在起動(dòng)過(guò)程中，隨著速度的增加，張緊裝置作用的張緊力也減小，當(dāng)達(dá)到運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，張緊裝置輸出運(yùn)行時(shí)的張緊力。
在帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)，由速度傳感器進(jìn)行檢測(cè)滾筒和皮帶的速度是否同步。當(dāng)兩個(gè)傳感器檢測(cè)到的速度大小不一致時(shí)，說(shuō)明滾筒和皮帶發(fā)生了打滑，根據(jù)速度信號(hào)大小的比較，PLC輸出相應(yīng)的信號(hào)，使張緊裝置作用，改變皮帶的張緊力，直到其不打滑為止。
2 帶式輸送機(jī)的工作原理
2.1帶式輸送機(jī)的組成及工作原理
2.1.1帶式輸送機(jī)的組成
1—張緊裝置； 2—裝載裝置； 3—換向滾筒； 4—上托輥
5—輸送帶； 6—下托輥； 7—機(jī)架； 8—清掃裝置； 9驅(qū)動(dòng)裝置
圖2.1 帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
如圖2.1所示為帶式輸送機(jī)的基本組成,其各部分的功能作用如下:
(1) 驅(qū)動(dòng)裝置
驅(qū)動(dòng)裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送給輸送帶，并帶動(dòng)它運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器和驅(qū)動(dòng)滾筒等部件組成。
(2) 清掃裝置
清掃裝置是為卸載后的輸送帶清掃表面粘著物之用。最簡(jiǎn)單的清掃裝置是刮板式清掃器，由重錘或彈簧使刮板緊壓在輸送帶上。此外，還有旋轉(zhuǎn)刷、指狀彈性刮刀、水力沖刷、振動(dòng)清掃等。采用哪種清掃裝置，應(yīng)視運(yùn)送物料的粘性而定。
(3) 上、下托輥
托輥是帶式輸送機(jī)的重要部件之一。它的作用是支承輸送帶，使輸送帶的垂度不超過(guò)限定值以減小運(yùn)行阻力，保證帶式輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。托輥沿輸送機(jī)全長(zhǎng)分布，數(shù)量很多，它的工作性能直接影響帶式輸送機(jī)的整機(jī)性能。托輥的全部質(zhì)量約占整機(jī)的1/3，價(jià)值約占整機(jī)的20﹪～25﹪。為增大輸送帶的承載斷面，將承載的輸送帶用短托輥組成槽形斷面，這種托輥組稱為槽形托輥組。槽形托輥組所使用的托輥數(shù)量有3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)等，因而也使槽形端面的形狀各異。對(duì)于空程段的輸送帶用一個(gè)長(zhǎng)托輥支承，一般稱為平形托輥組。有些輸送帶較寬的帶式輸送機(jī)，其空程段的輸送帶用2個(gè)托輥組成V形斷面的托輥組支承，稱為V形托輥組。采用V形托輥組對(duì)防止輸送帶跑偏有一定作用。
(4) 輸送帶
輸送帶的作用是承載物料和運(yùn)送物料。輸送帶貫穿帶式輸送機(jī)的全長(zhǎng)（為機(jī)身長(zhǎng)度的2倍多），用量大、價(jià)格高，約占整個(gè)帶式輸送機(jī)價(jià)值50﹪。為使輸送帶不但有足夠的強(qiáng)度，而且能夠耐磨損和腐蝕，輸送帶由芯體和覆蓋層構(gòu)成，芯體承受拉力，覆蓋層起保護(hù)芯體的作用。芯體的材料有絲織物和鋼絲繩2類。絲織物芯體有多層帆布粘合及整體編織2種。絲織物芯體的材質(zhì)有棉、維綸和尼龍。整體編織芯體的輸送帶與多導(dǎo)粘合的相比，強(qiáng)度相同時(shí)整編芯體的厚度小、柔度好、耐沖擊性好，使用中不會(huì)發(fā)生層間剝裂。整編芯體的輸送帶伸長(zhǎng)率較高，使用時(shí)需要有較大的拉緊行程，鋼絲繩芯體是由許多柔軟的細(xì)鋼絲繩相隔一定間距排列，用與鋼絲繩有良好粘合性的膠料粘合而成。鋼絲繩芯輸送帶的強(qiáng)度高，抗沖擊性和抗彎曲疲勞性能好；伸長(zhǎng)率小，需要的拉緊行程小。同其他類型的輸送帶比較，鋼絲繩芯輸送帶的厚度小，所需滾筒直徑也小。
(5) 拉緊裝置
拉緊裝置的作用是使輸送帶具有足夠的張力，以保證驅(qū)動(dòng)裝置傳遞出應(yīng)有的摩擦牽引力和使輸送帶的垂度保持在限定范圍內(nèi)。帶式輸送機(jī)常用的拉緊裝置有螺旋式、重力式和鋼絲繩絞車(chē)式等幾種，它們都是采用改變機(jī)尾換向滾筒與驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)滾筒之間中心距的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)拉緊輸送帶的。一般而言，螺旋式拉緊裝置只能用于拉緊行程小、要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。重力式拉緊裝置適用于固定安裝的帶式輸送機(jī)，結(jié)構(gòu)形式有多種，其特點(diǎn)是輸送帶伸長(zhǎng)變形不影響拉緊力，但體積大、比較笨重。鋼絲繩絞車(chē)式拉緊裝置是用絞車(chē)代替重錘，靠牽引鋼絲繩改變機(jī)尾滾筒與驅(qū)動(dòng)滾筒之間的距離來(lái)張緊輸送帶。用這種方法實(shí)現(xiàn)輸送帶的張緊，在輸送帶伸長(zhǎng)變形時(shí)需要開(kāi)動(dòng)絞車(chē)來(lái)調(diào)整輸送帶張力，否則張力下降。它的特點(diǎn)是調(diào)整拉緊力方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。在滿載啟動(dòng)時(shí)，則開(kāi)動(dòng)絞車(chē)以增加輸送帶張力；在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，適當(dāng)反轉(zhuǎn)絞車(chē)使張力減小。驅(qū)動(dòng)滾筒出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，又可開(kāi)動(dòng)絞車(chē)增大拉緊力，使驅(qū)動(dòng)滾筒摩擦牽引力增大，消除驅(qū)動(dòng)滾筒打滑現(xiàn)象。
(6) 制動(dòng)裝置
制動(dòng)裝置有逆止器和制動(dòng)器。逆止器的作用是防止向上運(yùn)輸?shù)膸捷斔蜋C(jī)停車(chē)后輸送帶下滑。制動(dòng)器的作用是保證向下運(yùn)輸?shù)膸捷斔蜋C(jī)可靠停車(chē)；在水平運(yùn)輸時(shí)，若要求準(zhǔn)確停車(chē)，也應(yīng)裝設(shè)制動(dòng)器。
(7) 裝載裝置
裝載裝置也稱給料裝置，主要由漏斗和擋板等部件組成。常用的有強(qiáng)制式、自溜式和組合式3類。
(8) 機(jī)架
機(jī)架包括機(jī)頭架、機(jī)尾架和中間架等。它們的作用是安裝帶式輸送機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾、托輥組以及其他輔助裝置等。常用機(jī)架也有幾種不同的結(jié)構(gòu)。煤礦井下使用的帶式輸送機(jī)，為了拆裝方便，機(jī)頭架、機(jī)尾架做成結(jié)構(gòu)緊湊便于移置的構(gòu)件，中間架采用便于拆裝的結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有鋼繩機(jī)架和型鋼機(jī)架兩種。按照安裝方式不同，中間架又有落地式和繩架吊掛式之分，落地式機(jī)架又有固定式和可拆移式兩種。用于地面和煤礦井下主要運(yùn)輸巷道的通用帶式輸送機(jī)的中間架多采用型鋼焊接而成的固定式機(jī)架，而采區(qū)順槽一般用可拆移式機(jī)架或吊掛式機(jī)架。可拆移式機(jī)架一般用型鋼焊接成H型中間托架。將H型中間托架與兩邊的鋼管采用插入式銷(xiāo)釘固定聯(lián)接，整個(gè)機(jī)架不用一個(gè)螺栓，避免了因螺栓生銹而造成的拆裝不便。型鋼機(jī)架也可采用吊掛式安裝，但應(yīng)用較少。
2.1.2帶式輸送機(jī)的工作原理
如圖2—1所示,輸送帶4繞過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置1的主動(dòng)滾筒和機(jī)尾換向滾筒6形成一個(gè)環(huán)形帶。上下兩股輸送帶分別支承在上、下托輥3上。拉緊裝置5給輸送帶以正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的張緊力。工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置1的主動(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。貨載裝在輸送帶上與輸送帶一起運(yùn)動(dòng)。帶式輸送機(jī)一般是利用上段輸送帶運(yùn)送貨載的，并且在端部卸載，也可利用專門(mén)的卸載裝置在中間卸載。
帶式輸送機(jī)的機(jī)身斷面如圖2—1中的截面圖A—A 所示。上部的輸送帶利用一組槽形上托輥支承，以增加輸送帶的承載斷面積。下部輸送帶一般利用平形下托輥支承。
帶式輸送機(jī)可用于水平或傾斜運(yùn)輸，但傾角受物料特性限制。在通常情況下，傾斜向上運(yùn)輸時(shí)的傾角不超過(guò)18°，向下運(yùn)輸不超過(guò)15°。帶式輸送機(jī)不宜運(yùn)送有棱角的貨物，因?yàn)橛欣饨堑奈锪弦讚p壞輸送帶，降低帶式輸送機(jī)的使用壽命。帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力大，運(yùn)行阻力小，運(yùn)輸過(guò)程中物料一般不會(huì)破碎，因而特別適合輸送散料貨物。
2.2帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理——摩擦傳動(dòng)原理
帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置有許多形式，它們的區(qū)別在于：驅(qū)動(dòng)滾筒的數(shù)量；傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的形式；各部件相互的布置；有無(wú)液力偶合器和制動(dòng)裝置；電機(jī)的功率等。按照傳動(dòng)滾筒的數(shù)量，驅(qū)動(dòng)裝置可分為：?jiǎn)螡L筒、多滾筒。同時(shí)為了增大驅(qū)動(dòng)力，各組傳動(dòng)滾筒還可附設(shè)導(dǎo)向滾筒。
帶式輸送機(jī)所需的牽引力是通過(guò)傳動(dòng)滾筒與輸送帶接觸表面的摩擦，形成圓周力，由傳動(dòng)滾筒傳遞到輸送帶，也就是說(shuō)為了使輸送機(jī)運(yùn)行，在輸送帶趨入和奔離傳動(dòng)滾筒時(shí)，必須形成張力差。
2.2.1單滾筒驅(qū)動(dòng)情況
圖2.2 單滾筒驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖
圖2.3 傳動(dòng)滾筒上帶的受力圖
如圖2.2為單滾筒驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖。當(dāng)傳動(dòng)滾筒由電機(jī)帶動(dòng)作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用它和輸送帶之間的摩擦力，帶動(dòng)輸送帶一起運(yùn)動(dòng)。輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)輸送帶上各點(diǎn)的張力是不相等的。各點(diǎn)張力的大小決定于張緊力、輸送量、帶寬和帶速、機(jī)長(zhǎng)及托輥結(jié)構(gòu)等。由逐點(diǎn)張力計(jì)算方法的原則可知，在圖示水平運(yùn)輸?shù)那闆r下，輸送帶的張力從點(diǎn)2 經(jīng)過(guò)3、4 到點(diǎn)1 逐漸增加，而在輸送帶的主動(dòng)段1—2 之間，張力卻逐漸減小。1、2 兩點(diǎn)的張力差就是傳動(dòng)滾筒傳給輸送帶的摩擦力，也就是輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)力。輸送帶在相遇點(diǎn)1 的張力和分離點(diǎn)2 的張力取決于兩方面：
一方面，它們?nèi)Q于輸送機(jī)的各個(gè)技術(shù)參數(shù)。當(dāng)其它參數(shù)一定時(shí)，相遇點(diǎn)的張力隨負(fù)荷或輸送機(jī)長(zhǎng)度的增加而增大。此時(shí)傳動(dòng)滾筒所傳遞的驅(qū)動(dòng)力也必須加大，才能滿足正常運(yùn)行的需要。另一方面，傳動(dòng)滾筒傳給輸送帶的驅(qū)動(dòng)力是摩擦力，有一個(gè)限度，不能任意增大。當(dāng)負(fù)荷和輸送機(jī)長(zhǎng)度增加過(guò)多，使得傳動(dòng)滾筒相遇點(diǎn)與分離點(diǎn)的張力差大于滾筒與輸送帶間的極限摩擦力時(shí)，輸送帶將在滾筒上打滑。要使輸送帶在滾筒上不打滑，相遇點(diǎn)張力與分離點(diǎn)張力必須保持一定的關(guān)系，即符合歐拉公式。
在建立牽引力和圍包角之間的關(guān)系時(shí)，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，我們把輸送帶看作一種理想的撓性體，它可以任意撓曲，不受彎曲應(yīng)力；同時(shí)，由于在滾筒上那一段輸送帶的質(zhì)量和慣性力同它所受的張力和摩擦力相比很小，可以忽略輸送帶本身重量和所受的慣性力。
如圖2.3 所示，設(shè)輸送帶在傳動(dòng)滾筒上分離點(diǎn)2 的張力為；在相遇點(diǎn)1 的實(shí)際張力為，而其極限張力為；輸送帶圍包滾筒的弧所對(duì)的圓心角稱為圍包角，簡(jiǎn)稱包角。在圍包弧內(nèi)，輸送帶任一點(diǎn)A的張力為；當(dāng)有一微小增量時(shí)，輸送帶長(zhǎng)度由A點(diǎn)變化到B點(diǎn)，即有一長(zhǎng)度增量；在B點(diǎn)的張力為，即當(dāng)有一微小增量時(shí)，張力增量為。
取AB這段長(zhǎng)度的膠帶為隔離體，如圖2.3所示。當(dāng)傳動(dòng)滾筒順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，作用在該單元的力有：A點(diǎn)的張力T；B點(diǎn)的張力T+dT，與T成角；傳動(dòng)滾筒對(duì)輸送帶的法向反力及摩擦力，為滾筒與膠帶間的摩擦系數(shù)。由于長(zhǎng)度很短，如果又忽略膠帶的厚度，那么可以認(rèn)為上述四個(gè)力為共點(diǎn)力系作用在長(zhǎng)度的重中點(diǎn)。以該點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系。在極限平衡狀態(tài)下，該單元體的受力平衡方程為：
由于很小，故，。因此上述方程組可簡(jiǎn)化為：
略去二次微量項(xiàng)，解上述方程組，得
（2-1）
式2-1為一階常微分方程。解之可得出張力隨圍包角變化而變化的函數(shù)。在極限平衡狀態(tài)下，當(dāng)圍包角由0增大到時(shí)，張力由增大到，利用這兩個(gè)邊界條件，對(duì)此微分方程兩邊定積分得
解上式得
即 （2-2）
式中：—自然對(duì)數(shù)的底數(shù)
—輸送帶與滾筒間的摩擦系數(shù)
—圍包角
同理，對(duì)于圍包弧上任意一點(diǎn)A的張力為：
（2-3）
式2-2、2-3就是撓性體摩擦傳動(dòng)的歐拉公式，根據(jù)歐拉公式可繪制出膠帶的張力變化曲線，如圖2.4所示
圖2.4 傳動(dòng)滾筒上的膠帶張力分布
相遇點(diǎn)張力隨負(fù)載的增加而增大，當(dāng)負(fù)載增加過(guò)多時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)相遇點(diǎn)張力與分離點(diǎn)張力之差大于傳動(dòng)滾筒與膠帶間的極限摩擦力，膠帶將在滾筒上打滑而不能工作。若使膠帶不在滾筒上打滑，必須滿足如下條件
根據(jù)歐拉公式輸送帶與滾筒相遇點(diǎn)的張力和分離點(diǎn)的張力有下述關(guān)系
（2-4）
上式表示了一種傳遞驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系，即傳動(dòng)滾筒所傳遞的驅(qū)動(dòng)力為
（2-5）
式2-4明當(dāng)彈性滑動(dòng)角為時(shí)，輸送帶張力達(dá)到，在區(qū)間輸送帶張力不再變化，也就是沒(méi)有彈性伸長(zhǎng)的變化，輸送帶在滾筒上不再有彈性滑動(dòng)?？梢哉J(rèn)為只有滑動(dòng)弧才有摩擦力，從而傳遞驅(qū)動(dòng)力。分析式2-5可知，當(dāng)分離點(diǎn)張力保持不變時(shí)，隨著需要傳遞驅(qū)動(dòng)力的增大，滑動(dòng)弧和相遇點(diǎn)的張力也隨之增大?；瑒?dòng)弧最大值為，所以為防止膠帶在滾筒上打滑，相遇點(diǎn)的最大張力必須滿足
（2-6）
因而，傳動(dòng)滾筒可能傳遞的最大驅(qū)動(dòng)力為
（2-7）
當(dāng)運(yùn)行阻力時(shí)，傳動(dòng)滾筒傳遞驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系式2-5已不再成立，此時(shí)傳動(dòng)滾筒靠摩擦已不能傳遞大于的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置可以提供驅(qū)動(dòng)力時(shí)，輸送帶必然會(huì)在傳動(dòng)滾筒上打滑，即輸送帶不能運(yùn)動(dòng)，而傳動(dòng)滾筒仍然隨驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)。打滑時(shí)，摩擦生熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將輸送帶燒壞。在帶式輸送機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，考慮到摩擦系數(shù)和運(yùn)行阻力的變化，還有動(dòng)載荷的影響等，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力有一定的裕量作為備用。故設(shè)計(jì)時(shí)采用
（2-8）
式中 ——傳動(dòng)滾筒需要傳遞的驅(qū)動(dòng)力，
——傳動(dòng)滾筒可能傳動(dòng)的最大驅(qū)動(dòng)力，
——傳動(dòng)滾筒傳遞驅(qū)動(dòng)力的備用系數(shù)，
則，當(dāng)包角和分離點(diǎn)張力一定時(shí)，傳動(dòng)滾筒傳遞的驅(qū)動(dòng)力為
（2-9）
當(dāng)圍包角和傳動(dòng)滾筒所需傳遞的驅(qū)動(dòng)力一定時(shí)，分離點(diǎn)的張力為
（2-10）
由式2-9可見(jiàn)，增大驅(qū)動(dòng)力可以從以下三個(gè)方面著手：
（1）增大張緊力，以實(shí)現(xiàn)增大輸送帶在分離點(diǎn)的張力。在設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用，應(yīng)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采用，以免使最大張力加大，帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸加大，從而增大制造成本。
（2）增加圍包角單滾筒驅(qū)動(dòng)時(shí)圍包角為大約為200°～230°，雙滾筒驅(qū)動(dòng)時(shí)可達(dá)450°～480°。驅(qū)動(dòng)力會(huì)隨圍包角的增大而按指數(shù)規(guī)律加大。改措施一般在設(shè)計(jì)時(shí)采用，對(duì)帶式輸送機(jī)的成本影響較小。
（3）增加摩擦系數(shù)為增加摩擦系數(shù)，多采用在驅(qū)動(dòng)滾筒表面包覆高摩擦材料，如橡膠、陶瓷襯墊或其他襯墊。這種方法在設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)時(shí)使用，對(duì)帶式輸送機(jī)的制造成本影響最小。
2.2.2多滾筒驅(qū)動(dòng)情況
具有兩個(gè)及兩個(gè)以上傳動(dòng)滾筒的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成為多滾筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。將每臺(tái)電動(dòng)機(jī)到與傳動(dòng)滾筒相連的聯(lián)軸器之間所有傳動(dòng)部件組成一個(gè)單元，成為驅(qū)動(dòng)單元。在一個(gè)滾筒上可以設(shè)一個(gè)或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元。如果需要也有在輸送機(jī)的中部設(shè)置傳動(dòng)滾筒并配有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
這里僅研究頭尾雙滾筒傳動(dòng)的情形。由于采用多滾筒傳動(dòng)的輸送機(jī)一般都比較長(zhǎng)，輸送機(jī)頭、尾傳動(dòng)滾筒間會(huì)出現(xiàn)一些比較復(fù)雜的情況，有關(guān)頭尾多滾筒傳動(dòng)的情況還有待于作大量的、更進(jìn)一步的研究。
（1）多滾筒傳動(dòng)各滾筒的驅(qū)動(dòng)力的分配
在總功率確定后，需要解決如何分配兩個(gè)滾筒所傳遞的功率問(wèn)題。確定各傳動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)力(功率)的比例關(guān)系，叫做名義配比。
設(shè)計(jì)各傳動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)力的分配比時(shí)要考慮的因素有：
1）各傳動(dòng)滾筒傳遞驅(qū)動(dòng)力的能力；
2）電動(dòng)機(jī)功率與數(shù)量的分配；
3）配比是整數(shù)，以便于分配電動(dòng)機(jī)；
4）輸送帶的張緊力。
（2）頭尾雙滾筒傳動(dòng)的情況
如圖2.5為頭尾雙滾筒驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，、、、分別為1、2滾筒相遇點(diǎn)和分離點(diǎn)的張力，則有
（2-11）
根據(jù)式2-9，各傳動(dòng)滾筒傳遞的動(dòng)力關(guān)系為
（2-12）
圖 2.5 頭尾雙滾筒驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
（2-13）
（2-14）
從而有
則：傳動(dòng)滾筒1和傳動(dòng)滾筒2傳遞驅(qū)動(dòng)力的比為
令，則
（2-16）
由式2-12和式2-14得
（2-17）
當(dāng)，時(shí)，
在頭尾雙滾筒傳動(dòng)中，兩個(gè)傳動(dòng)滾筒布置的地點(diǎn)有一定的距離，其間輸送帶的阻力大到不可忽略的程度。與頭部雙滾筒的情況相比，采用頭尾雙滾筒驅(qū)動(dòng)的好處是可以減小輸送帶的最大張力。
（3）雙滾筒分別傳動(dòng)的功率匹配問(wèn)題
兩滾筒傳動(dòng)功率的分配，有按最小張力分配和按比例分配兩種方式
1）按最小張力分配
這是指?jìng)鬟f一定的牽引力，輸送帶的張力最小。從式2-7可以看出，總的摩擦牽引力一定時(shí)，為使最小，在摩擦因數(shù)不變的條件下，要充分利用圍抱角。若兩滾筒的圍抱角分別為和，如圖2.6所示，兩滾筒分別能傳遞的最大牽引力為：
圖2.6 雙滾筒分別傳動(dòng)時(shí)的膠帶變化曲線
（2-18）
（2-19）
當(dāng)滾筒2的抱角充分利用時(shí)，則：
（2-20）
將式2-20代入式2-18中，得
（2-21）
為了充分利用圍抱角，應(yīng)按式2-19和2-21求得的牽引力計(jì)算和配備兩個(gè)滾筒所需要的電動(dòng)機(jī)功率。按圖2.6所示的圍包方式，一般情況下
代入式2-19和2-21得：
（2-22）
（2-23）
由
（2-24）
得
（2-25）
式2-25是傳遞一定的摩擦牽引力時(shí)，按式3-22和3-23配備兩滾筒電機(jī)時(shí)，輸送帶分離點(diǎn)應(yīng)有的最小張力。
按最小張力分配的優(yōu)點(diǎn)是：傳遞一定的牽引力時(shí)，輸送帶張力最小，有利于輸送帶運(yùn)行。缺點(diǎn)是很難選到合適的電動(dòng)機(jī)，且兩滾筒所用的電動(dòng)機(jī)功率不同，減速器不同，設(shè)計(jì)和使用都不便。
2）按比例分配
這是按比例將總功率分到兩個(gè)滾筒上，通常采用按1：1和2：1兩種分配方式。
<1> 按1：1分配
以這種方式分配時(shí)，可設(shè)兩滾筒功率相同，各為總功率的一半。其優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)、減速器及有關(guān)設(shè)備完全一樣，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)方便，因此采用較多。缺點(diǎn)是不能充分利用相遇點(diǎn)一側(cè)的滾筒1所能傳遞的摩擦牽引力，因而需要加大輸送帶的張力。
按1：1分配，兩滾筒傳遞的總牽引力為：
（2-26）
（2-27）
比較式2-25和2-27，因，當(dāng)兩滾筒所傳遞的總牽引力相同，即時(shí)，。這就是說(shuō)為傳遞同樣的牽引力，采用1：1分配，需要加大分離點(diǎn)的張力，即需要將輸送帶的張力加大。
<2> 按2：1分配
這是將相遇點(diǎn)一側(cè)的滾筒1的功率按兩倍于滾筒2分配。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：兩滾筒既可使用相同的電機(jī)、減速器及有關(guān)設(shè)備，又可充分發(fā)揮滾筒1的摩擦牽引力。傳遞同樣牽引力時(shí)，所需輸送帶的張力比按1：1分配小的多。缺點(diǎn)是：滾筒1需要兩套電機(jī)和減速器，占地面積大。
由式2-22和2-23可知，當(dāng)兩個(gè)滾筒的圍抱角，如摩擦因數(shù)，按張力最小分配方法計(jì)算可得：，相當(dāng)于按2：1的功率分配，此時(shí)兩個(gè)滾筒的摩擦牽引力已接近充分發(fā)揮。如圍抱角和摩擦因數(shù)不是上述數(shù)值，按2：1分配電機(jī)功率時(shí)，輸送帶張力要大一些，但比按1：1分配所需要張力要小得多。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按實(shí)際條件的摩擦因數(shù)合理調(diào)整圍抱角，使兩滾筒所傳遞的牽引力比值接近2：1。
3 帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1設(shè)計(jì)參數(shù)
皮帶機(jī)的輸送能力：； 提升高度：
煤的密度： 最大煤塊尺寸：
運(yùn)輸距離： 頭尾雙驅(qū)動(dòng)
3.2帶式輸送機(jī)的機(jī)型選擇
帶式輸送機(jī)有通用、輕型、移動(dòng)、鋼絲繩芯、大傾角等多種帶式輸送機(jī)。其中鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)是一種強(qiáng)力型帶式輸送機(jī)，具有輸送距離長(zhǎng)、運(yùn)輸距離大、運(yùn)行速度高、輸送帶成槽性好和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。如表3-1為鋼絲繩芯DX型帶式輸送機(jī)規(guī)格。
表3-1 鋼絲繩芯DX帶式輸送機(jī)規(guī)格
帶寬
產(chǎn)品代號(hào)
輸送帶強(qiáng)度GX
帶速
800
1000
1250
1600
2000
2500
3000
3500
輸送帶許用最大張力
2.5
3.15
4
800
DX3
64
80
100
128
160
200
240
280
√√
√√√
—
1000
DX4
80
100
125
160
200
250
300
350
√√
√√√
—
1200
DX5
—
120
150
192
240
300
360
420
√√
√
√√
1400
DX6
—
—
175
224
280
350
420
490
√
√√
1600
DX7
—
—
—
256
320
400
480
560
√
1800
DX8
—
—
—
288
360
450
540
630
2000
DX9
—
—
—
—
400
500
600
700
3.3輸送帶的選擇設(shè)計(jì)
3.3.1選取帶速
帶速選擇原則:
表3-2不同性質(zhì)的物料選用帶速的推薦值
物料名稱
帶速
2
2.5
3.15
4
5
原煤（濕）、濕砂、剝離層(無(wú)太大塊)
√
√
√
√
√
煤(小塊)、土、砂、細(xì)碎石
√
√
√
√
—
礦石、細(xì)碎巖石、大塊煤
√
√
√
—
—
（1）可按表3-1及表3-2選擇；
（2）水平輸送、物料塊度小而潮濕的、琢磨性小的、環(huán)境衛(wèi)生條件要求不高的，可選用較高帶速；
（3）上運(yùn)或下運(yùn)輸送、物料易滾動(dòng)、塊度大、琢磨性大的、環(huán)境衛(wèi)生條件要求高的，宜用較低帶速；
（4）選用較高帶速是提高運(yùn)輸能力、降低帶寬的有效措施，但要進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定。
由運(yùn)輸距離，提升高度,得傾角，接近于水平輸送。，故選擇較高帶速，取
3.3.2選擇帶寬
帶寬的確定主要取決于以下兩方面的要求
（1）物料塊度要求
對(duì)于未篩分得物料，有
式中 ——帶寬
——物料中最大塊度尺寸 ，
代入得：
（2）輸送能力要求
按給定條件，，，經(jīng)查表3-3可得，將其代入下式，則可求出物料斷面積為
表3-3輸送機(jī)的傾斜系數(shù)
傾角/（°）
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1.00
0.99
0.98
0.97
0.95
0.93
0.91
0.89
0.85
根據(jù)運(yùn)送的物料名稱和帶速及物料密度等因素，查《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得物料的堆積角；同時(shí)取托輥槽角。按托輥槽角，堆積角，并結(jié)合物料的斷面積查《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得帶寬。
為了增大運(yùn)送余量，并結(jié)合帶寬、帶速與運(yùn)送能力的匹配關(guān)系，同時(shí)查表3-4，取帶寬
表3-4 各種帶寬使用的最大塊度
帶寬/
500
650
800
1000
1200
1400
最大塊度/
150
150
200
300
350
350
帶寬/
1600
1800
2000
2200
2400
最大塊度/
350
350
350
350
350
預(yù)選用的GX800型鋼繩芯輸送帶，輸送帶參數(shù)如下：
帶芯強(qiáng)度： 鋼繩直徑：
鋼繩破斷張力： 膠帶面質(zhì)量：
膠帶線質(zhì)量：
3.4運(yùn)行阻力的計(jì)算
運(yùn)行時(shí)的總阻力：
（3-1）
式中： ——與輸送機(jī)長(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù)，在機(jī)長(zhǎng)大于時(shí)，可從表3-5
查得。
——主要阻力，
——特種主要阻力，
——特種附加阻力，
——傾斜阻力，
表3-5 系數(shù)與輸送機(jī)長(zhǎng)度的關(guān)系
/
80
100
150
200
300
400
500
600
1．92
1．78
1．58
1．45
1．31
1．25
1．20
1．17
/
700
800
900
1000
1500
2000
2500
5000
1．14
1．12
1．10
1．09
1．06
1．05
1．04
1．03
（3-2）
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，可按表3-6查得，取
——輸送機(jī)長(zhǎng)度，
——重力加速度，
——承載分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分重量，
——回程分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分重量，
——每米長(zhǎng)度輸送帶重量，
——每米長(zhǎng)度輸送物料重量，
——輸送機(jī)的傾角，
選取上托輥間距，下托輥間距，查表可得：
每米物料重量：
將以上數(shù)據(jù)代入式3-2中得：
表3-6模擬摩擦系數(shù)
安裝情況
工作條件
水平、向上傾斜及向下傾斜的電動(dòng)工況
工作環(huán)境良好、制造、安裝良好，帶速低，物料內(nèi)摩擦因數(shù)小
0.02
按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造、調(diào)整好、物料內(nèi)摩擦因數(shù)中等
0.022
多塵、低溫、過(guò)載、高帶速、安裝不良、托輥質(zhì)量差，物料內(nèi)摩擦因數(shù)大
0.023～0.03
向下傾斜
設(shè)計(jì)、制造正常，處于發(fā)電工況時(shí)
0.012～0.016
（3-3）
式中：——托輥前傾的摩擦阻力，
——物料與導(dǎo)料攔板間的摩擦阻力，由于不設(shè)導(dǎo)料攔板，所以
（3-4）
式中：——槽型系數(shù)，槽角時(shí)，
——托輥和輸送帶之間的摩擦系數(shù)，一般取0.3～0.4
——裝有前傾托輥的輸送機(jī)長(zhǎng)度，
——托輥前傾角度，查《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，則可得
代入式3-4得：
將、代入式3-3可得：
（3-5）
式中：——輸送帶和清掃器的接觸面積，
——輸送帶和清掃器間的壓力，一般取
之間
——送帶和清掃器間的摩擦因數(shù)，取0.5～0.7
——輸送帶寬度，
——犁式卸料器阻力系數(shù)，一般為
代入式3-5可得：
（3-6）
式中：——輸送機(jī)的提升高度，
代入式3-6可得：
將、、、、代入式3-1中，可得：
運(yùn)行時(shí)傳動(dòng)滾筒的總圓周驅(qū)動(dòng)力為：
3.5輸送帶張力的計(jì)算
如圖3.1輸送機(jī)的布置形式，各點(diǎn)的張力如圖所示。
取兩滾筒的圍抱角，摩擦因數(shù)按表3-7取。兩滾筒的功率配比按1：1分配，則兩滾筒的圓周力分別為：
圖3.1 輸送機(jī)的布置示意圖
根據(jù)摩擦傳動(dòng)原理，設(shè)第二滾筒的值用足，有
（3-7）
（3-8）
將相應(yīng)的數(shù)值代入式3-7和式3-8中，可得：
表3-7驅(qū)動(dòng)滾筒和膠帶之間的摩擦因數(shù)
運(yùn)行條件
光滑裸露的鋼滾筒
帶“人”字形溝槽的橡膠覆蓋面
帶“人”字形溝槽的聚胺基酸酯覆蓋面
帶“人”字形溝槽的陶瓷覆蓋面
干態(tài)運(yùn)行
0.35～0.4
0.4～0.45
0.35～0.4
0.4～0.45
清潔濕態(tài)運(yùn)行
0.1
0.35
0.35
0.35～0.4
污濁濕態(tài)運(yùn)行
0.05～0.1
0.25～0.3
0.2
0.35
重段阻力：
空段阻力，忽略傳動(dòng)長(zhǎng)度，則
則
3.6校核
（1）垂度校核
垂度校核必須分別校核重段垂度和空段垂度，兩者都要找出最小張力點(diǎn)，必須滿足最小張力大于各垂度所需要的最小張力。
重段垂度所需要的最小張力為
(3-9)
式中：—輸送帶最大允許懸垂度，一般取
上分支托輥間距，代入式3-9得
通過(guò)
空段垂度所需要的最小張力為
(3-10)
下分支托輥間距，代入式3-10得
通過(guò)
（2）采用自動(dòng)張緊裝置，張緊力可調(diào)，不需要校核起動(dòng)情況。同時(shí)滿足
（3）最大張力，小于表3-1中許用值，通過(guò)。
（4）校核輸送帶安全系數(shù)
(3-11)
式中：—輸送帶強(qiáng)度，取
代入式3-11得：
則輸送帶安全系數(shù)通過(guò)
3.7張緊行程及張緊力的計(jì)算
3.7.1張緊行程
張緊行程的總行程包括安裝行程和工作行程。安裝行程由設(shè)計(jì)者根據(jù)張緊裝置結(jié)構(gòu)并考慮輸送帶接頭所需行程在設(shè)計(jì)時(shí)確定。工作行程是指張緊滾筒的位移，它與輸送機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)方式、頻率、輸送帶的延伸特性有關(guān)，可按下式計(jì)算：
(3-12)
式中：—輸送機(jī)的長(zhǎng)度，
—張緊工作行程，
—輸送帶彈性伸長(zhǎng)率和永久伸長(zhǎng)率，由輸送帶廠家給出，通常鋼繩芯為0.0025
—張緊后托輥間允許的垂率，一般取0.001
將以上數(shù)據(jù)代入式3-12得
3.7.2張緊力
帶式輸送機(jī)在起動(dòng)時(shí)的牽引力比正常運(yùn)行時(shí)要大，兩者的比值叫做起動(dòng)系數(shù)。起動(dòng)時(shí)張緊裝置的張緊力和正常運(yùn)行時(shí)也不同，兩者的比值叫做張緊力比。顯然，合理的張緊力比對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性有很大影響，而且，張緊力比與起動(dòng)系數(shù)的關(guān)系如何，與運(yùn)行工況及驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)位置關(guān)系如何，都是選型設(shè)計(jì)中應(yīng)明確的問(wèn)題。
（1）起動(dòng)系數(shù)
若起動(dòng)時(shí)的牽引力為，正常運(yùn)行時(shí)的牽引力為，則起動(dòng)系數(shù)
正常運(yùn)行時(shí)的牽引力為總圓周力，而起動(dòng)時(shí)的牽引力為運(yùn)行總阻力與起動(dòng)慣性總阻力之和,即
而
式中: —起動(dòng)慣性總阻力，
—起動(dòng)加速度，
—重力加速度，
—旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性系數(shù)，
可見(jiàn)，存在以下關(guān)系式：
即
（3-13）
由式3-13可計(jì)算出不同運(yùn)距、不同加速度下的起動(dòng)系數(shù)，有以下結(jié)論：
1）運(yùn)距，加速度越大，起動(dòng)系數(shù)越大；
2）通常水平運(yùn)輸取，則運(yùn)距時(shí)，加速度；運(yùn)距時(shí)，；
3）當(dāng)加速度時(shí)，要保證，則水平運(yùn)距只能是，所以長(zhǎng)距離水平運(yùn)輸時(shí)，加速度不能太大；
水平運(yùn)輸時(shí)，起動(dòng)加速度一般取。加速度過(guò)大，會(huì)引起輸送機(jī)喘振，運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，傳動(dòng)滾筒處輸送帶打滑，電機(jī)過(guò)載太大。加速度過(guò)小，起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，也會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)。
綜合考慮，取加速度，起動(dòng)系數(shù)左右。
（2）張緊力比
起動(dòng)時(shí)所需的張緊力與正常運(yùn)行所需的張緊力之比即為張緊力比
下面討論起動(dòng)系數(shù)與拉緊力比之間的關(guān)系：
（3-14）
式中，、分別為起動(dòng)時(shí)輸送帶相遇點(diǎn)和奔離點(diǎn)的張力。
（3-15）
（3-16）
式中：、分別為起動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí)的摩擦力備用系數(shù)。
將以上幾式簡(jiǎn)化得：
（3-17）
水平和上運(yùn)時(shí)，，則。取，則取 左右。
則可得到以下結(jié)論：
張緊裝置布置在輸送帶張力最小處，實(shí)際布置形式見(jiàn)圖3-2。正常運(yùn)行時(shí)的張緊力為
起動(dòng)時(shí)，使張緊力與額定工作拉力的比值為1.3，起動(dòng)時(shí)所需張緊力為
3.8機(jī)型布置
3.8.1布置原則
（1）采用多傳動(dòng)滾筒的功率配比是根據(jù)等驅(qū)動(dòng)功率單元法任意分配；
（2）雙傳動(dòng)滾筒不采用S型布置，以延長(zhǎng)輸送帶和包膠滾筒的使用壽命，且避免物料粘到傳動(dòng)滾筒上影響功率的平衡；
（3）張緊裝置一般布置在輸送帶張力的最小處。若水平輸送機(jī)采用多電機(jī)分別起動(dòng)時(shí)，張緊裝置應(yīng)設(shè)在先起動(dòng)的傳動(dòng)滾筒一側(cè)。盡可能使輸送帶張緊滾筒的繞入和繞出分支方向與滾筒位移線平行，且施加的張緊力要通過(guò)滾筒中心。
（4）輸送機(jī)盡量布置成直線型，避免有過(guò)大的凸弧、深凹弧的布置形式，以利于正常運(yùn)行。
3.8.2布置形式
由上面的計(jì)算結(jié)果，圖3.1中張力的值最小，可將張緊裝置布置于此處。采用二電機(jī)分別起動(dòng)，可使機(jī)頭電機(jī)先起動(dòng)。布置形式見(jiàn)圖3.2。
3.9滾筒的選擇
改向滾筒及傳動(dòng)滾筒與帶強(qiáng)、帶寬的組合見(jiàn)表3-8
1、2—驅(qū)動(dòng)滾筒 4 、5、6、7—改向滾筒 3—拉緊小車(chē)
圖3.2 輸送機(jī)及張緊裝置基本的布置形式
表3-8 滾筒組合(部分)
帶寬
使用張力百分?jǐn)?shù)
﹪
包角
°
輸送帶強(qiáng)度，
650
800
1000
1250
傳動(dòng)滾筒直徑
改向滾筒直徑，
100
180
800
800
30
500
500
50
180
630
800
30
400
400
30
180
500
630
30
400
400
選帶寬，帶強(qiáng)，使用張力百分?jǐn)?shù)不到30﹪，圖3.2 中，改向滾筒3、5、6、7 的包角＞180°，改向滾筒4的包角約為30°。因此，選擇傳動(dòng)滾筒的直徑，改向滾筒3、5、6、7直徑，改向滾筒4的直徑。
對(duì)于傳動(dòng)滾筒1，其傳遞的扭矩為：
所受的合力為：
對(duì)于傳動(dòng)滾筒2，其傳遞的扭矩為：