普通带式输送机的设计论文.docx

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普通带式输送机的设计论文

普通带式输送机的设计

摘要 本文在参考常规下运带式输送机设计方法的基础上，分析了常见驱动方式和制动方式用于长运距、大运量下运带式输送机上的优缺点，提出该运输机可采用的驱动和制动方式；分析了常见软起动装置及其选型方法，归纳总结出长运距、大运量变坡输送下运带式输送机设计中的关键问题和可靠驱动方案和制动方式优化组合的可行方案；通过常规设计计算，提出了合理确定张紧位置、张紧方式及张紧力大小的方法；对驱动装置及各主要部件进行了选型并校核。

 长距离变坡下运带式输送机运行工况复杂，在设计方面需考虑各种可能的工况，并计算最危险工况下输送机的各项参数，同时为保证运行过程中输送机各组成部分能适应载荷及工况的变化需将拉紧力统一，然后重新计算各工况下输送机参数，最终确定整机参数。

 本论文对长运距、大运量变坡下运带式输送机，综合考虑各方面的因素，采用合理的驱动方案、制动方式和软启动装置组合，有效保证长运距、大运量变坡下运带式输送机的可靠运行。

关键词：

带式输送机 下运 长距离 变坡

STUDYONCOMMONTRANSPORTINGBELT-CONVEYER

ABSTRACTBasedonthedesignmethodfortheconventionalDownwardsTransportingBelt-Conveyer（DTBC）,thecommonuseddrivingandbrakingdeviceswereanalyzedintheconditionoflong-distanceandheavy-capacity.Thedrivingandbrakingtypeswerepresentedforthiskindofconveyer.Thesoft-startingdevicesandtheirtype-selectionwereanalyzed.Thekeypointsweresummarizedfordesigningthelong-distance,heavy-capacityDTBCusedinvaryingslopeenvironment.Thereliablecombinedschemeofdrivingandbrakingunitswasputforward.Themethodsfordeterminingthetensioninglocation,typeandtheamountoftensioningforcebasedontheresultsofconventionalcalculations.Thecriterionwassummarizedforselectingdrivingdeviceandthemaincomponentsintheconveyer.

 Duetothecomplicatedoperationalconditionoflong-distanceandvaryingslopeDTBC,itisnecessarytoconsidereverykindofpossibleworkingconditionsduringitsdesignandcalculatetheparametersinthemostdangerouscondition.Atthesametime,itisnecessarytouniformthetensioningforceinordertosuitthevariationsoftheloadandcondition.Thentheconveyer'sparametersshouldbere-calculatedundervariousconditionsandtheparametersshouldbedeterminedfinally.

 Theresearchofthispapershowsthatbyusingreasonablecombinationofdrivingscheme,brakingmodeandsoft-startingdeviceandbydeterminingtheschemesforbrakingandsoft-startingfromthedynamicalanalysisandsimulation,thereliableoperationcouldbeguaranteedforthelong-distance,heavy-capacityandvaryingslopeDTBC. 

KeywordBelt-conveyer,Downwardstransportation,long-distance,Varyingslope

目  录

1绪论………………………………………………………………………………1

2.输送机的发展与现状……………………………………………………………2

2.1国内外带式输送机的发展与现状……………………………………………2

2.1.1国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势……………………………2

2.1.2国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题………………………3

2.1.3我国煤矿用带式输送机的发展……………………………………………3

2.2选题背景………………………………………………………………………4

2.2.1主要技术参数………………………………………………………………4

2.2.2线路参数……………………………………………………………………5

2.2.3物料特性……………………………………………………………………5

2.2.4带式输送机工作环境………………………………………………………5

2.3本课题的研究内容……………………………………………………………6

2.3.1长运距、大运量下运带式输送机关键技术分析研究……………………6

2.3.2带式输送机的设计及驱动、制动方案的分析……………………………6

3长距离、大运量下运带式输送机关键技术的分析……………………………7

3.1下运带式输送机基本组成……………………………………………………7

3.2驱动方案的确定………………………………………………………………7

3.3带式输送机制动技术…………………………………………………………8

4长距离大运量下运带式输送机的设计…………………………………………11

4.1带式输送机原始参数…………………………………………………………11

4.2带式输送机的设计计算………………………………………………………11

4.2.1输送带运行速度的选择……………………………………………………11

4.2.2输送带宽度计算……………………………………………………………12

4.2.3初选输送带…………………………………………………………………12

4.3输送机布置形式及基本参数的确定…………………………………………13

4.3.1输送带布置形式……………………………………………………………13

4.3.2输送机基本参数的确定……………………………………………………13

4.4线路阻力的计算………………………………………………………………14

4.5输送带张力的计算……………………………………………………………15

4.5.1张力计算时各种运行工况的讨论…………………………………………16

4.5.2最大发电状态下张力计算…………………………………………………16

4.5.3最大电动状态下张力计算…………………………………………………19

4.5.4满载状态下张力计算………………………………………………………20

4.5.5三种工况综合分析张力计算………………………………………………21

4.5.6电机数量与配比的选择……………………………………………………24

4.6滚筒的选择与减速器的选择…………………………………………………24

4.6.1传动滚筒直径的选择………………………………………………………24

4.6.2改向滚筒直径选择…………………………………………………………24

4.6.3减速器的选型………………………………………………………………24

4.7制动器装置的选择……………………………………………………………25

4.7.1目前主要的制动装置原理与性能…………………………………………25

4.7.2制动器的选用原则…………………………………………………………27

4.7.3制动器的选择………………………………………………………………27

4.8软起动装置的选择……………………………………………………………28

4.8.1目前主要的软起动装置原理与性能………………………………………28

4.8.2软起动装置的选用…………………………………………………………31

4.9拉紧装置………………………………………………………………………31

4.9.1张紧位置的确定……………………………………………………………32

4.9.2拉紧力及拉紧形成的计算…………………………………………………32

4.9.3拉紧装置选择………………………………………………………………32

5 结论………………………………………………………………………………34

致谢………………………………………………………………………………35

参考文献…………………………………………………………………………36

外文文献原文

译文

1 绪论

 带式输送机的最新发展方向时一呈现长距离、大运量、高速度、集中控制等特点。

与其他运输设备（如机车类）相比，不仅具有长距离、大运量、连续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。

带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续运输设备，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，带式输送机己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。

 随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角固定带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的电控装置，并且井下大功率防爆变频器也已经进入研发、试制阶段。

随着高产高效矿井的发展，带式输送机各项技术指标有了很大提高。

 本文在对常规下运带式输送机驱动及制动方案的理论研究的基础上，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，通过系统的动态建模计算和仿真分析，将静态设计结论和动态分析结果相结合，指出长运距、大运量下运带式输送机启动、运行和制动过程中存在的问题，并提出可行的控制理论和解决方案。

2 输送机的发展与现状

2.1 国内外带式输送机的发展与现状

   长距离、大运量、高速是带式输送机的最新发展方向。

与其他运输设备（如机车类）相比，带式输送机不仅具有长距离（单机长度可达5000米，而且可以实现多机进行串联搭接，运距可达206km）、大运量、连续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。

带式输送机运行维护费用远远低于公路汽运方式，而且只要生产时间超过5年，带式输送机输送方式比公路汽运的总投资要小得多[21]所以在企业的生产过程中，凡能实现带式输送机输送的场合，一般都采用连续的带式输送机输送。

与其他设备相比，带式输送机有以下优点：

（1）输送物料种类广泛；

（2）输送能力范围宽；

   （3）输送线路的适应性强；

   （4）灵活的装卸料，可以灵活实现一点或多点受料或卸料；

   （5）可靠性和安全性高；

   （6）费用低。

   国外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早，主要用于

港口、钢厂、水泥厂、矿山等场合。

带式输送机也是煤矿最为理想的高

效连续运输设备，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，带式输送机

己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。

2.1.1 国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势

 表2.1国外带式输送机的主要技术指标

主要参数 国外300--500万t/a高产高效矿井 

 顺槽可伸缩带式输送机  大巷与斜井固定式强力带式输送机 

运距（m） 2000—3000 >3000 

带速（m/s） 3.5—4 4—5，最高达8 

输送量（t/h） 2500—3000 3000—4000 

驱动总功率（kw） 1200—2000 1500—3000，最大达10100 

 国外带式输送机技术的发展主要表现在三个方面[1]：

（1）带式输送机功能多元化、应用范围扩大化，如大倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；

（2）带式输送机本身的技术向长运距、大运量、高带速等大型带式输送机方向发展；（3）带式输送机本身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。

在煤矿井下，由于受环境条件的限制，其带式输送机的技术指标要比地面用带式输送机的指标为低。

国外通常使用的带式输送机的主要技术指标如表2.1所示。

2.1.2 国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题

   从20世纪80年代起，我国煤矿用带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ,SSJ,STJ,DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，但这一阶段的发展大都基于我国70年代前后引进带式输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。

进入90年代后，随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的防爆电控装置。

随着我国煤矿高产高效矿井的发展，煤矿井下带式输送机到目前己达到表2.2所示的主要技术指标。

表2.2 国内带式输送机的主要技术指标

主要参数  顺槽可伸缩带式输送机 大巷与斜井固定式强力带式输送机 

运距（m） 2000—3000 >4500 

带速（m/s） 2.5—4.5 3-5 

输送量（t/h） 1500—3000 2000—3000 

驱动总功率（km） 900—1600 1500—3000 

   从表2.1和表2.2的比较可以看出，我国煤矿高产高效矿井配套国产带式输送机的水平基本达到了国际水平。

目前，在带式输送机产品中，主要存在的问题但关键零部件的可靠性水平还有待于进一步提高。

   在煤矿井下，由于煤层和井下地质结构等原因，有时不得不采用下运带式输送机。

由于下运方式对制动技术、可靠性、安全性等要求较高，在矿井开拓及运输方式设计时，大都尽量避免下运运输方式，这也是目前下运带式输送机应用较少的原因。

2.1.3 我国煤矿用带式输送机的发展[1]

（1）大型化、智能化

   为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的运输能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后发展的必然趋势。

在今后的10年内，输送量要达到4000～5000t/h，带速要提高到6m/s，顺槽可伸缩输送机头部集中驱动要达到3000米，对于固定强力带式输送机要达到5000米，单机驱动功率1000～1500KW,输送带要达到PVG3150和ST6000以上。

（2）提高关键零部件的性能和可靠性

   设备开机率的高低主要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性。

而要提高关键零部件的性能和可靠性，除了进一步完善和提高现有零部件的性能和可靠性外，还要不断开发研究新的技术和零部件，如高性能可控软启动技术、动态分析与监控技术、高效储带装置、快速自移机尾、高寿命托辊等，使带式输送机的性能进一步提高。

 （3）扩大功能，一机多用化

 带式输送机是一种理想的连续运输设备，但目前其效能还没有充分发挥，资源有所浪费。

如将带式输送机结构作适当修改，并采取一定的安全措施，就可拓展到运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。

 （4）开发专用机种

 中国煤矿的地质条件差异较大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（>25°）直至垂直提升、长运距下运带式输送机等，而有些场合常规的带式输送机是无法满足要求的。

为了满足煤矿井下的某些特殊要求，应开发满足这些特殊要求带式输送机，如波纹挡边输送机、管状带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦多驱动带式输送机、大倾角上运带式输送机、打倾角下运带式输送机等。

2.2 选题背景

 充矿集团东滩煤矿东翼一采区储量约1亿吨，该采区的原煤运输全部由一采区主运输大巷固定带式输送机担负，该输送机运距3005米，运量1800吨/小时，提升高度-175米，是属于典型的煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机。

东滩煤矿东翼一采区运输大巷固定带式输送机的设计参数说明如下：

2.2.1 主要技术参数

 输送能力        Q=1800t/h

 输送长度        L=3005m

 输送带宽度       B=1200mm

2.2.2 线路参数

 东翼一采区上山主运输大巷共3005米，可简化为如图2.1所示的八段:

第一段（1点到2点）平运，长度540米;第二段（2点到3点）下运，水平长度207米，提升高度－27.1米;第三段（3点到4点）平运，水平长度62米；第四段（4点到5点）下运，水平长度518米，提升高度－82米;第五段（（5点到6点）平运，长度470米;第六段（6点到7点）上运，水平长度360米，提升高度18.9米;第七段（（7点到8点）下运，水平长度400米，提升高度－28.4米:

第八段（8点到9点）下运，水平长度435米，提升高度－56米;整机水平长度2992米，运输长度3005米。

图2.1输送线路参数图

2.2.3 物料特性

 输送物料       原煤

 物料密度       ρ=900kg/m3

 物料安息角      50°

2.2.4 带式输送机工作环境

   安装地点：

东滩煤矿东翼一采区上山主运输大巷，底板为煤。

   环境温度：

0～35℃。

   由于带式输送机巷道起伏不平，变坡点较多，致使此带式输送机运行工况相当复杂，是目前国内乃至国外煤矿井下运行工况最为复杂的带式输送机之一:

从另一方面，下运带式输送机运行安全可靠性要求高，控制系统复杂，且我国目前对下运带式输送机的理论研究较少，特别是长运距、大运量下运带式输送机系统的工况分析、动态分析、启动、制动技术研究较少，这也是本文选择长运距、大运量下运带式输送机进行研究的目的。

2.3 本课题的研究内容

2.3.1 长运距、大运量下运带式输送机关键技术分析研究

   通过下运带式输送机驱动装置的各种组成方案的分析比较，以及常规长运距、大运量下运带式输送机驱动方案中软制动技术和软起动技术的理论研究，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，并分析常见驱动方式和制动方法的优点和存在问题，归纳总结出长运距、大运量下运带式输送机关键驱动方案和制动方式选择的依据。

2.3.2 带式输送机的设计及驱动、制动方案的分析

   针对充矿集团东滩煤矿东

翼一采区主运输大巷固定下运带式输送机的设计参数及其特殊的工作环境所形成的复杂工况，首先对正常运行时工况进行设计计算，然后再对空载及最大正功和最大负功工况进行计算，再对各种工况的计算结果分析讨论，最后确定合理的张紧方式及张紧力大小，提出合理的张紧装置的选型。

   通过各种工况的计算、分析比较，提出合理的驱动装置中，电机、减速器、软起动装置（调速型液力耦合器）及软制动装置各部件的选型方案。

3 长距离、大运量下运带式输送机关键技术的分析

3.1 下运带式输送机的基本组成

 带式输送机的组成如图3.1所示[2]，主要其有:

输送带、驱动装置（电动机、减速机、软起动装置、制动器、联轴器、逆止器）、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、卸料器、机架、漏斗、导料槽、安全保护装置以及电气控制系统等组成。

1-头部漏斗；2-机架；3-头部扫清器；4-传动滚筒5-安全保护装置；6-输送带；7-承载托辊；8-缓冲托辊；9-导料槽；10-改向滚筒；11-拉紧装置12-尾架；13-空段扫清器；14-回程托辊；15-中间架；16-电动机；17-液力偶合器；18-制动器；19-减速器；20-联轴器

图3.1带式输送机组成示意图

3.2 驱动方案的确定

 带式输送机的驱动部是整机组成的关键部件。

驱动部配置是否合适，直接影响带式输送机能否正常运行。

长距离、大运量带下运带式输送机对驱动部的要求比通用带式输送机的要求更高，它要求驱动装置能提供平稳、平滑的起动和停车制动力矩，以保证输送带不出现超速、打滑及输送带上的物料不出现滚料和滑料现象。

为此要求驱动装置具有一个制动力可随时调整的制动器，以保证起动和停车制动的可控，极大地减小对物料的冲击。

同时，在输送机空载起车时还必需保证起动的平稳性。

 下运带式输送机受地形条件（如起伏较大）和装载量的影响，其起动工况比较复杂，应考虑如下几种：

（1）负载量小或空载，松闸后带式输送机不能自起动；

（2）负载量较大，松闸后带式输送机能自起动，但自然加速度较小；

 （3）负载量大，松闸后带式输送机能自起动，且自然加速度较大。

 下运带式输送机在正常运行时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运行的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。

带式输送机配下运带式输送机在正常运行时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运行的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。

带式输送机配置软起动装置，可有效降低起、制动过程的动张力，延长输送带及接头的使用寿命，甚至可降低输送带强度，具有很大的经济意义。

对此《煤矿安全规程》作了相应规定。

 由于下运带式输送机一般情况下电动机工作在发电工况，空载时电动机工作在电动工况。

目前常用的下运带式输送机驱动部典型设备配置如表3.1所示。

表3.1常用下运带式输送机驱动部组合表

组合

设备  1  2  3 4 5 

电动机 单机或多机1:

1（或2:

1）驱动 单机驱动或多机1:

1（或2:

1）驱动 多电机1:

1（或2:

1）驱动 多电机1:

1（或2:

1）驱动 多电机1:

1（或2:

1）驱动 

软起动 无 限矩型液力偶合器 限矩型液力偶合器 调压电气软起动 滑差离合器 

减速器 垂直轴或平行轴 垂直轴或平行轴 垂直轴或平行轴 垂直轴或平行轴 可以采用垂直轴或平行轴 

制动器 可控盘式制动装置 可控盘式制动装置 液压制动或液力制动+推杆制动 可控制动装置 可控制动器 

拉紧装置 重力拉紧或自动拉紧 重力式拉紧装置 重力式拉紧装置 重力拉紧或自动拉紧装置 重力拉紧或自动拉紧装置 

适用场合 短距离，中小倾角、小型机 中长距离，大倾角 中长距离，大倾角 长距离，变坡，倾角不大 长距离，