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河南工业大学毕业设计（论文） 前 言 带式输送机是一种输送松散物料的主要设备，因其具有输送能力大、结构简单、投资费用相对较低及维护方便等特点而被广泛应用于港口、码头、冶金、热电厂、焦化厂、露天矿和煤矿井下的物料输送。随着煤炭工业科学技术的不断进步与发展，我国的带式输送机设计研究技术及带式输送机专业制造技术都已接近了国际水平，但与世界先进工业国家比较仍存在一定差距，有待于进一步努力。 目前，普通带式运输机已经在矿山得到了普遍的应用。但由于目前形成系列化的带式运输机运输倾角一般在18°以下，使得带式输送机在生产实际现场的应用收到一定范围的限制。而近年来发展起来的各种大倾角带式输送机在露天、地下矿山以及其他场合的使用，都取得了较好的效果。而且大倾角带式输送机在提升高度相同的情况下，所占地面积和空间都比使用普通带式输送机少，并且具有常规带式输送机的所有特点，投资成本低，因而在生产运输中越来越受到重视，应用前景十分广阔。 大倾角带式输送机在各行业中的广泛应用，充分显示了其优越性和经济性。在国外矿山运输应用大倾角输送机已相当普遍，露天矿、地下矿、隧道工程竖井等均有用大倾角输送机提升和垂直提升，应用较多的是波状挡边输送机和压带式输送机，输送能力也大。在国内，由于深槽形带式输送机具有结构简单、运行成本低的特点，使其在矿山运输、矿井提升、煤矿井下输送等场合有着广阔的应用前景。深槽形带式输送机深槽形带式输送机的倾角一般在30°以下，国内的研制开发正处于发展阶段，生产的机种有上下运带式输送机，带宽800 ～1 200 mm，运量500 t/ h ，倾角18～28°。主要研制单位有沈阳起重运输机械厂、煤炭科学研究总院上海分院等单位。另外前苏联、美国、英国都有研制。 尽管目前正在应用的各种大倾角运输机都存在各自的不足之处，然而作为一种新型运输设备，在其发展和应用的初期存在一些问题，是可以想象的。作为一种集众多优点于一身的输送设备，必将随着某些技术问题的解决，而对矿山的开拓、生产以及矿石成本等方面产生积极的影响。可以预见，大倾角带式输送机必将成为21世纪矿山运输设备的重要组成部分。 因此选择“大倾角运输机选型设计”的毕业设计课题，可以培养即将走上工作岗位的机械专业毕业生应具备的设计能力和经验。另外作为一种还不是很成熟的产品，在设计的过程中也可以发现一些问题，思考改进的设计方案。 由于本人知识水平有限，并且缺乏设计和生产的实践经验。此设计说明书在内容和形式上一定有许多缺点和错误，提出的产品改进方案也不一定能应用与实践，因此老师给予批评指正。 1 绪论 带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械。其特点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件，这与其他输送机械有着显著的区别。承载带在托辊上运行，也可用气垫。磁垫代替托辊作为无阻力支撑承载带运行。它在连续式输送机械中是应用最广泛的一种，且以胶带为主。 带式输送机按承载断面可分为平形、槽形、双槽形（压带式）、波纹档边斗式、波纹档边袋式、吊挂式圆管形、固定式和移动式圆管形等8大类。 1.1 带式输送机概述 1.1.1 带式输送机的特点 带式输送机自1795年被发明以来，经过两个多世纪的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山等各行各业广泛采用。特别是第二次工业革命带来了新材料、新技术的采用，使带式输送机的发展步入了一个新纪元。当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为三足鼎立局面，并成为各国争先发展的行业。它具有一下特点： （1）结构简单。带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊或无辊式部件、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能进行标准化生产，并可按需要进行组合装配、结构十分简单。 （2）输送物料范围广泛。带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高、低温，可按需要进行制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、生熟料和混凝土。 （3）输送量大。运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不间断运送，这是火车、汽车运输望尘莫及的。 （4）运距长。单机长度可达十几公里一条，在国外已十分普及，中间无需任何转载点。德国单机60公里一条已经出现。越野的带式输送机常使用中间摩擦驱动方式，使输送长度不受输送带强度的限制。 （5）对线路适应性强。现在的带式输送机在越野敷设时，已从槽形发展到圆管形，它可在水平及垂直面上转弯，打破了槽形带式输送机不能转弯的限制，因而能依山靠水，沿地形而走，可节省大量修隧道、桥梁的基建投资。 （6）装卸料十分方便。带式输送机可根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料，圆管式带式输送机也是如此。还可以在回程段上装、卸料，进行方向运输。 （7）可靠性高。由于结构简单，运动部件自重轻，只要输送带不被撕破，寿命可长达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好，几十年也不坏。 （8）营运费低廉。带式输送机的磨损件仅为托辊和滚筒，输送带寿命长，自动化程度高，使用人员很少，平均每公里不到1人，消耗的机油和电力也很少。 （9）基建投资省。火车、汽车输送的坡度都太小，因而延长米大，修建的路基长。而带式输送机一般可在20°以上，如用圆管式90°都能上去，又能水平转弯，大大节省了基建投资。另外，通过合理设计也可大量节约基建投资。现国外带式输送机每公里成本费为100万～300万美元，国内为人民币500万元，其中输送带占整机成本的30％～50％。随着化学工业的发展，输送带成本将进一步下降。 （10）能耗低、效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低、效率最高。 （11）维修费少。带式输送机运动部件仅是托辊和滚筒。输送带又十分耐磨。相比之下，火车、汽车磨损部件要多得多，且更换磨损件也较为频繁。 （12）应用领域广阔，市场巨大。根据调查，我国现有带式输送机约200万台，其中，锅炉上媒约40万台；煤矿120万台；火力发电厂167座，每厂约3km，折合1万台；建材厂和水泥厂6千个，平均每厂50台，共计30万台；港口码头约1万台，不包括卸船机和散货装船机等。而当作环保机械的圆管式带式输送机在火力发电厂中的除灰系统的潜力更大。 综上所述，带式输送机的优越性已十分明显，它是国民经济中不可缺少的关键设备。加之国际互联网络化的实现，又大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造、销售的周期，使他更加具有竞争力。 1.1.2带式输送机的经济效益比较 如上所述，带式输送机的市场是广阔的，它的各种经济技术指标如表1－1～表1－4所示： 表1－1 中国铁路、公路和带式输送机运输的经济性比较表 项 目 平均坡度/（°） 基建费 经营费 能耗指标 /（万元·m－1） 倍数 /（万元·（t·m）－1） 倍数 /（kw·h·（t·m）－1） 倍数 铁路运输 2 4～5 9 0.00526 6 0.013 7 公路运输 4～6 0.6～1.4 3 0.01145 12 0.0054 3 带式输送机运输 15～90 0.4～0.75 1 0.00093 1 0.00187 1　 注：根据鞍山矿山设计院1986年的调查结果 表1－2 德国槽形带式输送机和铁路、卡车、有轨电车基建费比较表 项目 槽形带式机 铁路 有轨电车 卡车 从矿山到港口距离/km 10.46 23.5 10.46 17.38 每吨公里运费/万元 1.0 0.58 2.29 1.30 每吨的相对运费/万元 1.0 1.30 0.81 0.79 相对基建投资比例 1.0 1.13 0.81 0.97 注：《燃化通讯》，1897年 表1－3 德国卡车和带式输送机设备投资和运费比较表 距离/km 带式输送机设备投资费用/万元 卡车设备投资费用/万元 带式输送机运费/（元·（t·km）－1） 卡车运费/（元·（t·km）－1） 2 1319.5 2334.5 0.4572 1.827 4 1928.5 2740.5 0.3243 1.015 6 2537.5 3004.4 0.2796 0.7511 8 3146.5 3288.6 0.2436 0.6293 10 3791.1 3451.0 0.2274 0.5481 注：《燃化通讯》，1897年 表1－4 中国山西铝厂龙门山石灰石矿带式输送机与电机车、卡车运输方案比较表 运输方式 运距/km 1988年预算/（元·t－1） 1988年成本/（元·t－1） 年运费/万元 带式输送机（钢芯胶带） 1.2 0.275 0.8 140 电机车方案 1.1 0.305 0.9 195 卡车方案 1.2 2.4 3.0 600 注：《连续输送技术》，1987年第3期 由上表数据可以看出，在相同运输条件下，使用带式输送机作为运输工具成本最低、运费最省、经济效益最高。 1.1.3带式输送机的分类 按外形分，带式输送机可分为： （1）平形和槽形带式输送机。我国现行标准是DTⅡ和TD75型带式输送机，有固定式和移动式两大类。越野式的带式输送机又分为直线型和弯曲型两大类，槽形带式输送机如图1－1所示。 图1－1 槽形带式输送机 1——头部漏斗；2——机架；3——头部清扫器；4——传动滚筒；5——防跑偏安全装置或调心托辊；6——输送带；7——承载托辊；8——缓冲托辊；9——导料槽；10——改向滚筒；11——螺旋拉紧装置；12——尾架；13——空段清扫器；14——回程托辊；15——中间架；16——电动机；17——液力耦合器；18——制动器；19——减速器；20——联轴器 （2）夹带式带式输送机。该机实际上是两个槽形带式输送机相扣在一起，即在普通槽形带输送机再加上一条压带，各有一套驱动装置驱动，或者各用一套。压带可使用泡沫塑料带、绳带和橡胶带输送带。一般可达到大倾角和垂直提升90°提升的需要。夹带式带式输送机如图1－2所示。 图1－2 夹带式带式输送机 1——加料斗；2——压带；3——压带的驱动滚筒； 4——承载带的驱动滚筒；5——机尾滚筒 （3）波纹档边斗式输送机。在平形橡胶带上再冷粘或硫化上波纹档边在两边，中间隔一段用橡胶隔板分开成斗形。在转弯处用压轮压住波纹档边外缘，它能垂直提升，适用于散料干料，如料湿便会卸不干净，故机头处装有振打器。波纹档边斗式输送机如图1－3所示。 （4）波纹档边袋式输送机。实际上是用许多橡胶袋串连在一起，袋口向内翻，外形如波纹档边输送机。波纹档边袋式输送机如图1－4所示。 （5）吊装式蛋管形带式输送机。物料装入输送带后，输送带两边合拢成立式椭圆形，将输送带两边吊挂于小滑车上，滑车装在工字纵梁上，用钢丝绳牵引滑车拖动输送带运动，在机头和机尾处均设有大转盘，使输送带打开或合拢，有如上山缆车装置。驱动装置液装在机头。由于使用滑车和工字钢，造价昂贵，沿途还要设立立柱以便吊挂工字钢纵梁。 吊装式蛋管形带式输送机的缺点是滑车间距太长，输送带会合不拢，一般间距在1m左右。驱动装置也过于复杂。输送带边缘带有凸缘，有平行合拢和上下错开合拢两种结构。合拢后输送带成蛋圆形。采用吊挂式的缺点是爬坡小于30°，物料同输送带的摩擦系数越小，爬坡度越低；而且装料不能超过50％，运输量较低。 图1—3 波纹档边斗式输送机 1——驱动装置；2——平托辊；3——波纹档边输送带； 4——转弯托辊；5——转弯压轮；6——承载带托辊； 7——机尾滚筒；8——回程带改向滚筒；9——平托辊； 10——回程带转弯滚筒 11——振打器 图1—4波纹档边袋式输送机 1——活动斗；2——钢丝绳；3——改向滚筒； 4——机头传动滚筒；5——机尾滚筒 （6）固定式圆管形带式输送机。该机输送带卷成圆管形运料，可在托辊上运行，也可在磁辊上运行，所以成为固定式。托辊成六角形安装，有的用6个，有的用4个、3个，而我国一般只用2个托辊承载。 将物料装入带中，输送带逐渐被卷成圆管形，犹如一跟管线，它可以水平转弯、垂直转弯和做三维方向路线变化。当卸料时，输送带又打开成平形，卸完料又卷成圆形返回机尾。中国式的是输送带以平形状返回，并能90°垂直提升。目前国外尚未达到实用水平。 自然，将输送带卷成类似的几何形状，如三角形、扁圆形、方形均属此类。它是当代带式输送机的发展方向。 按驱动方式分，带式输送机又可分为三大类： （1）有辊式，输送带全由托辊支撑运转。 （2）无辊式。输送带靠气垫、磁垫、水垫支撑运转。无辊式没有有辊式的阻力，但它们都要有传动滚筒耐驱动。20世纪70年代中期出现了中间摩擦驱动方式，即在带式输送机中部再加若干个短带式输送机，靠输送带之间的摩擦力驱动输送带运转，因而承载带的拉力被几台中间摩擦驱动机分担，但仍要托辊支撑。 （3）直线驱动方式，将电动机驱动变为直线电机驱动方式，转子线圈放在带内，钉子线圈放在带外，当转子运转时输送带也就运转了。 1.2 大倾角带式输送机综述 普通带式输送机一般只能在倾角18°以下的坡度条件下输送物料，而大倾角带式输送机是在普通带式输送机的基础上发展起来的一种输送机械，以实现在大倾角、长距离条件下的物料输送，从而充分发挥运输设备的功能。 1.2.1 大倾角带式输送机的几种结构型式 （1）采用花纹输送带的大倾角带式输送机 采用花纹输送带可在一定范围内增大物料的输送角度。有波浪形、棱锥形、鱼骨形、人字凸台形、圆凹坑形等花纹，花纹的高度（或凹坑的深度）为5～40mm。 图1－5 具有肋条的输送带 1——输送带；2——物料 图1－5是美国生产的一种供输送成件物料用的具有横向尖顶肋条的输送带，肋条的大小及刚度恰好使肋条在物料的作用下向后弯曲，肋条顶部靠其后面相邻的一个肋条底部支住，肋条顶部为120°的等腰三角形，所以货物始终被支撑在肋条的边棱，即使货物很轻也是如此。 花纹带式输送机的主要优点是可以采用标准的系列设备，输送能力大、结构简单、使用可靠，输送倾角可比光面输送带高10°～20°。技术经济分析表明，它的长度与费用比通用输送机减少16％～20％。运输具有中等湿度的物料时，可采用振动式清扫装置或用卡普隆线制的回转刷清扫，当输送潮湿或粘性物料时，可采用水力清洗法。工业试验和理论研究结果证明，在输送倾角不太大时，选择合理的清扫装置，使用花纹带式输送机运输成件物品、细粒或松散货物，效益是显著的。 （2）具有横隔板输送带的大倾角带式输送机 有横隔板的输送带分3种结构型式：可拆卸横隔板输送带（图1－6a）、固定横隔板输送带（图1－6b）、有横隔板和侧档边输送带（图1－7）。 （a）可拆横隔板输送带 （b）固定横隔板输送带 图1－6 有横隔板输送带 图1－7 有横隔板和侧档边输送带 1——横隔板；2——波形档边；3——导向边 可拆卸横隔板一般采用机械方法固定，其优点是横隔板损坏或磨损后可以更换，也可调节横隔板间距。一般横隔板的高度为50～300mm。输送倾角可提高到60°～70°。 输送带上面的横隔板可以做成马蹄形支撑件（图1－8），用硫化方法将其两端固定到输送带的侧边，代替横隔板。当输送带形成梯形时，马蹄形支撑件在输送带上无缝隙，但需将输送带空载分之翻转180°，以使输送带能够在普通托辊上运行。 图1－8 马蹄形横隔板输送带 1——输送带；2——横隔板 在实际应用中都力求采用普通标准输送带配以横隔板，在空载分支上配置特殊托辊，以避免输送带翻转长度的限制，另一方面使输送带磨损增大，由三辊式托辊组支承的大倾角输送机就是其中一种。输送带的横隔板在承载分支上靠隔板本身向输送带中部彼此搭接，输送带空载分支沿着圆盘形的托辊运行，而横隔板在圆盘之间通过（图1－9a）。也可采用从一个表面转到另一个表面的铰接横隔板（图1－9b），这种隔板用专门的铰链与输送带侧边联接，当输送带运行时，靠横向导轨将横隔板转到空载分支的上面，输送带的空载分支即可沿着普通托辊运行。 图1－9a 图1－9b 图1－9 具有横隔板的大倾角输送机承载分支与空载分支的布置 具有横隔板和侧档边的大倾角输送机，输送倾角能达到60°，当输送粉尘物料时，该输送机最大倾角可达70°～75°。采用通用带式输送设备，仅用具有侧档边的输送带代替普通输送带，输送能力提高0.5～1倍，输送机总投资费用减少40％，经济效益显著。缺点是输送带清扫困难，不宜运输粘性物料。 （3）采用大槽角的大倾角带式输送机 大槽角提高输送倾角的原理是：输送带形成深槽形，输送带与物料之间产生挤压，使物料对输送带的摩擦力增大。有3种结构型式：①输送带呈U形（图1－10a），输送带中间布置加强索；②几组托辊将输送带托起形成深槽形（图1－10b）；③采用特殊托辊组（图1－10c）使输送带与物料之间产生挤压，使物料对输送带的摩擦力增大。 （a）U形胶带 （b）深槽托辊组 （c）特殊托辊组 图1－10 大槽角带式输送机3种结构形式 以上几种深槽形带式输送机可用于输送细块和中块散状物料（块度在300mm以下），输送倾角为25°～30°。其优点在于：①结构比其它大倾角输送机简单，用普通输送机的通用部件；②适宜于多点驱动，可用普通输送带，在倾角不太大时，这种输送机很有发展前途；③由于槽形角太大，货载横截面积大，因此在相同宽和相同带速下输送能力增大。 国外还有一种“拉卷”带式输送机，采用特殊编织结构带芯输送带，带受拉力时两边上卷，将物料包起，最大输送倾角可超过31°。 （4）管形大倾角带式输送机 管形带式输送机是在槽形带式输送机基础上发展起来的一种新型输送设备，其工作原理是：物料受卷成管状的输送带侧压力作用，物料与输送带间的摩擦力增加，实现大倾角输送，其输送倾角达27°～47°；如果输送带上有花纹或凸台，则输送倾角可达60°以上。 管形带式输送机有4种结构形式：①吊挂托辊式管形带式输送机；②滑车夹钩式管形带式输送机；③导轨式管形带式输送机；④圆管带式输送机。 （5）压带式大倾角带式输送机 所谓压带式输送机就是将物料夹在两条输送带之间，随输送带一起输送。这种带式输送机是英国首先研制成功的，最大的特点就是输送能力不随倾角变化，输送物料的最大倾角可达90°。物料在全封闭状态下输送，无落料和粉尘飞扬，所以容易实现高速输送。 按承载带与覆盖带的缠绕形式可分为2种：并环式缠绕和套环式缠绕。 按结构可分为5种：①自重压带式；②刮帘压带式；③加载压带式；④张紧环压带式；⑤夹边压带式。 1.2.2 发展趋势 （1）由于大倾角带式输送机扩大了带式输送机的使用范围，使普通带式输送机行不通的地方成为可能。应用大倾角带式输送机，可以减少占地面积及工程量，节约投资及运行费用，所以今后将会得到更广泛的应用。 （2）对于倾角不太大的场所，应尽量选用结构简单、易于制造及清扫的花纹输送带（如波浪形，人字凸台形等）。 （3）输送对于输送带磨损较小的较软物料或块度均匀、非尖锐硬物，宜选大槽角带式输送机。 （4）输送对环境污染较严重的物料（如散状水泥，干粉煤灰）或倾角较大的转弯运输，宜选用圆管形带式输送机。 （5）对于超过50°或接近于90°的特大倾角输送，尤其是块度不太大的物料（如粮食、洗精煤等），压带式输送机是一种很好的机型。 1.3 课题的提出与意义 大倾角带式输送机在提升高度相同的情况下，所占地面和空间少，并且具有常规带式输送机的所有特点，投资成本低，因而在生产运输中越来越受到重视。 随着我国高产高效矿井的出现, 原有的普通带式输送已不能满足高产高效的要求, 必须向长距离、高带速、大运量、大功率、大倾角的大型化方向发展。为适应这种需要，我的设计题目为《大倾角带式输送机选型设计》，根据山西省襄垣县辉坡煤矿的生产实际要求，设计一条倾角为21°的主斜井带式输送机。虽然21°倾角的带式输送机在大倾角带式输送机领域仍然属于倾角比较低的范围，但目前18°到25°倾角范围的输送机在煤矿还是应用很普遍的。另外我国18°以上倾角的带式输送机的研制开发还正处于发展阶段，存在各种的问题也还很多，因此进行大倾角带式输送机的设计，不仅可以将所学的知识应用于实践，培养将来作为技术人员应具备的基本设计能力。还能在设计的过程种思考解决目前存在问题的一些办法。 1.4 课题的主要内容 本课题的主要内容是完成21°大倾角带式输送机的的设计。在设计中，根据生产现场的实际要求，确定带式输送机的型式，完成把各部件的选用设计以及必要部件的校核。最后，将它们转化成为能够指导制造、装配、安装、调试、使用和维护用的设计图纸及说明书等技术文件。 主要原始资料见表1－5 表1－5 山西省襄垣县辉坡煤矿主斜井带式输送机设计要求 工作环境 井下 输送量 Q＝200T 货载 原煤 物料密度 r＝1.01t/m3 物料块度 0～250mm 倾角 21° 输送长度 L＝600m 带宽要求 B＝800mm 注：该表由焦作市新立康输送机械有限公司提供 由该表所提供的数据，决定采用深槽形带式输送机。深槽形带式输送机与其他输送机相比，具有以下优点：（1）结构比其他大倾角输送机简单，用普通输送机的通用部件；（2）适宜于多点驱动，可用普通输送带。因此在倾角不太大时（18°到28°之间），这种带式输送机成本低、使用方便。 2 带式输送机驱动功率计算 2.1 驱动形式的确定 电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置的位置可分成单点驱动方式和多点驱动方式两种。 通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度上的某一个位置处，一般放在机头处。 单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒驱动和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电机驱动和多电机驱动。 单滚筒、单电机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应该是首选方式。对于长距离运输一般采用多点驱动方式。 图2－1 双滚筒驱动示意图 根据现场要求，由于运距不太长（小于1000m），因此初步选定采用单点驱动方式。由于是煤矿井下向上运输，为保证发生意外停机时，倾泻下来的物料不会堆积在输送带的驱动装置部分，必须要求驱动装置安装在机头部。另外由于本机要求运量不高，为节省投资，初选单电机驱动方式。但由于输送倾角较大，为保证必要的驱动力，初选双滚筒的驱动方式。 因此在本设计中，初步选定在机头部采用双滚筒单点单电机驱动的方式。根据现场环境要求，输送机的布置如图2－1所示。 2.2 运行阻力与逐点张力计算法 输送带的张力包括有拉紧装置所形成的初张力，克服各种阻力所需要的张力及由动载荷所产生的张力。 2.2.1 输送带运行阻力 运行阻力分为直线段、曲线段及其他附加阻力，现分别叙述： （1）直线段运行阻力 如图2－2所示，运行阻力包括两部分，一部分是摩擦阻力；一部分是由下滑力(自重分力)引起的阻力。由摩擦力引起的阻力总是为正，但由下滑力引起的阻力在此段输送带向上运行时为正，向下为负。 图2-2 运行阻力计算示意图 承载段(或称为重段)运行阻力为 因为 所以 （2-1） 式中 （2-2） 当承载段向上运行时，下滑力为正；向下运行时，下滑力为 负。 同样，输送带回空段阻力为 （2-3） 式中 （2-4） 当承载段向上运行时，回空段是向下运行的。此时，回空段向下滑力为负；反之，回空段的下滑力为正。 托辊阻力系数主要由实验来确定，查表2－1可得。 工作条件 平行托辊 槽型托辊 室内清洁、干燥、无磨损性尘土 0.018 0.02 空气湿度、温度正常，有少量磨损性尘土 0.025 0.03 室外工作，有大量磨损性尘土 0.035 0.04 表2－1 常用的托辊阻力系数 近年来，对于托辊阻力进行了许多理论与试验的研究工作。研究结果表明，托辊的运行阻力主要包括托辊的转动阻力及挤压阻力等。挤压阻力又包括物料碰击阻力，输送带反复弯曲阻力及压陷滚动阻力。 托辊的转动阻力是由托辊轴承及其密封所产生的阻力，大小取决于托辊的结构。而挤压阻力则与输送带的张力的大小有关。 实验表明，转动阻力与挤压阻力相比，挤压阻力要比转动阻力大的多，而在挤压阻力中，压陷滚动阻力占比重最大，物料碰击阻力与反复弯曲阻力随着输送带张力增大而降低。 （2）曲线段运行阻力 1.改向滚筒上的阻力 这种阻力由轴承摩擦阻力以及牵引机构绕入与绕出滚筒时的僵性阻力组成。 ①轴承摩擦阻力 克服轴承支撑面上的摩擦折算到滚筒圆周的力为 （2－5） 式中 在计算正压力时，可近似认为绕入和绕出滚筒时，输送带张力均为S。 （2－6） 于是有 （2－7） 式中 ②僵性阻力 在输送带绕入与绕出滚筒时所产生的僵性阻力为 （2－8） 式中 于是，克服以上两种阻力所需要的圆周力为 （2－9） 用表示分力点张力系数，则 （2－10） 改向滚筒与输送带的分离点的张力是相遇点张力的倍，即 （2－11） 式中 传动系数见表2－2 轴承类型 近90°围包角 近180°围包角 滑动轴承 1.03~1.04 1.05~1.06 滚动轴承 1.02~1.03 1.04~1.05 表2－2 分离点张力系数表 (3)其他阻力 其他阻力包括受料区物料与输送带间的惯性阻力、犁式卸料器摩擦阻力和清扫器摩擦 力等.这些阻力在长距离运输机的阻力计算中可忽略。本设计中运输距离600m属于长距离范围，故其他阻力不再考虑。 2.2.2 逐点张力计算法 在讨论输送带的各段阻力计算方法后，需进一步确定输送带各点张力，输送带沿纵向长度方向上各点的张力是不同的，但不需要计算出各点的张力，只要计算一些特殊点的张力即可。最明显的是要找出最大与最小张力点，最小张力点必须要能保证输送带在两组托辊间的悬垂度不能太大，用最大张力点的张力来确定输送带的纵向拉伸强度。计算各点特殊点张力的方法叫做逐点计算法。如图2－3所示： 图2－3 逐点张力计算法示意图 （1）逐点计算法要点 ①按输送带运行的方向定出一些特殊点，一般从主动滚筒的分离点开始，如图2－3中1点，即是传动滚筒与输送带的分离点，张力用S来表示，此时 。 ②特殊点。特殊点是指各滚筒的分离点与相遇点，曲线段的进、出点，直线摩擦驱动的相遇点与分离点，装载位置的起点与终点等。图2－3中的1、2、3、4、5、6、7点，在这儿是以滚筒的相遇点和分离点来取的，其中2点处的滚筒，对输送带与滚筒的围包角较小，故可认为是一点，也就是说，在此，2点处滚筒对输送带的运行阻力可不计。要注意到的是，各点的序号是按输送带的运行方向依次来定的，此顺序不能打乱。 ③在上述的规定下，就有后点(从顺序上来讲)的张力，等于其前一点的张力加上此两点间运行阻力的代数和，表达即 （2－12） 式中 用式（2－12），可逐点写出各点的张力表达式 （2－13） 由上式可知，最后可得到间的关系式，且均为未知数，再有一个关系式才能求解。 ④按摩擦传动件找出的关系， 因为 所以 （2－14） 在具体计算中要求 式中 n——摩擦力备用系数，一般n=1.15～1.2； μ——输送带与传动滚筒的摩擦系数，按表2－3选取； θ——输送带与两个滚筒的围包角之和。 接触面类型 光面、潮湿 光面、干燥 胶面、潮湿 胶面、干燥 橡胶接触面 0.2 0.25 0.35 0.4 塑料接触面 0.15 0.17 0.25 0.3 表2－3 摩擦系数μ表 联立式2－13与式2－14，可求出之值。同时可算出其他各点的张力，这些张力值可保证输送带工作时不打滑。 ⑤用承载段与回空处各最小的张力点，验算此处张力是否满足悬垂度条件，如果不满足，就要用悬垂度条件重新确定最小张力再依次点处的张力。再依次计算其他各点张力后，再用摩擦条件来验算，直到④、⑤两条件均满足为止。 当然应先找出最小张力点的位置，在计算中，因F2-3段阻力在β较较大时很可能为负，此时最小张力点在3点上，但若β角较小和F2-3段阻力均为正时，显然，回空段的分离点的张力为最小张力点。承载段的最小张力在4点，如果回空段最小张力点在分离点，可用此点的摩擦条件先定分离点的张力，最后用悬垂度条件来验算；若回空段的最小张力点在3点，则可用承载段的最小张力点4处的悬垂条件确定4点的张力，计算各点张力后，最后用摩擦条件来验算。 （2）输送带的悬垂度条件 为保证输送带运转平稳和物流的稳定，承载段与回空段输送带的悬垂度的最大值均为托辊组间距的千分之二十五。承载段满足最大允许悬垂度的最小张力为 式中 把值代入上式，可求得: （2－15） 同理，可求得回空段输送带的最小张力为 （2－16） 式中 ——回空段两托辊间距，m。 2.3 运行阻力的计算 由分离点起，依次将特殊点设为1，2，3，……一直到相遇点为7点，如图 2－1中所示。 计算运行阻力时，首先，要初定输送带的种类和型号。在此，根据经验初定为钢丝绳芯输送带，选ST1600型的钢丝绳芯带。由于是大倾角运输，故选表面压花带。 查《运输机械设计选用手册（上）》表1－7，可知：该型号的胶带纵向拉伸强度，输送带每米质量。 （1）承载段运行阻力的计算 由式2－1承载段运行阻力为： 物流每米质量： 由《运输机械设计选用手册（上）》表2－42，选用上托辊型号为φ108，L＝315mm，轴承型号为4G205。 由《运输机械设计选用手册（上）》表2－70查得单个上托辊转动部分质量 故可算得承载段托辊每米质量为 kg/m 查表2－1，，代入表达式得： (2)回空段运行阻力的计算 由式2－3得回空段运行阻力为：： 由《运输机械设计选用手册（上）》表2－50，选用下托辊型号为φ108，L＝950mm，轴承型号为4G205。 由《运输机械设计选用手册（上）》表2－70查得单个下托辊转动部分质量 故可算得回空段托辊每米质量为 kg/m 查表2－1，，代入表达式得： (3)确定最小张力点 由以上计算可知，因回空段运行阻力为负值，所以最小张力点是图中第三点。 2.4 输运带上各点张力的计算 （1）由悬垂条件确定4点的张力 由式2－15，承载段最小张力应满足 故 （2）由逐点法计算各点张力 因为，又根据表2－2，选故有 （3）用摩擦条件验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系。 本设计初选包胶滚筒，滚筒与输运带的围包角为200˚，由表2－3，选摩擦系数µ =0.35，并取摩擦力备用系数n=1.2。 由式2－14可算得允许的最大值为 故摩擦条件满足要求． 2.5 电动机功率的确定 电动机的功率按下式计算 （2－17） 式中 故 查《运输机械设计选用手册（上）》表2－77，可选用一台250kw的电动机 2.6 电动机和减速器的选择 查《运输机械设计选用手册（上）》表2－158，选用的电动机型号为 主要技术参数为： 配套使用的减速器型号为： 2.7 液力耦合器 液力耦合器置于驱动装置和带式输送机的减速器之间，它具有一般联轴器所没有的功能，将变速调节、力矩转换和制动三者功能集于一身，而且还具有软启动和过载保护功能。为改善传动品质和节省能耗，本设计采用液力耦合器代替传统机械式联轴器。 由《运输机械设计选用手册（上）》表1－46，选取液力耦合器型号为： 3 输送带 输送带最初是由传送带发展而来，早在1795年就已被发现，但它是帆布带。1858年出现了增强骨带，1868年出现了两层骨架的橡胶输送带，1892年才解决了橡胶输送带成槽能力，后来又发明了合成纤维，将棉与尼龙或聚酯纱合捻作经线，提高了输送带的成槽性合强度。随后发明了阻燃带。20世纪20年代后期又出现了芳纶带，使超长距离几十公里一台成为可能。