某可伸縮式帶式輸送機設(shè)計計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u24912某可伸縮式帶式輸送機設(shè)計計算過程案例 1204641.1工作條件與原始參數(shù)： 1219901.2帶式輸送機運行阻力的計算： 2285361.1.1主要阻力 2321451.1.2附加阻力 5274651.3輸送帶張力計算 583931.3.1最小張力的限制條件 6287311.3.2輸送帶下垂度的限制 7118421.3.3運行阻力的計算 8149851.3.4各特性點張力計算 982711.3.5輸送帶驗算 12302301.4傳動功率計算 13109181.4.1滾筒傳動軸功率計算 13188731.4.2電機功率計算 13232761.5傳動滾筒相關(guān)參數(shù)計算 14117751.5.1傳動滾筒合張力計算 14273761.5.2傳動滾筒直徑選擇 14294561.5.3傳動滾筒的最大扭矩計算 14147261.5.4傳動滾筒直徑驗算 15139701.6拉緊行程與拉緊力計算 15182621.6.1拉緊行程計算 15209241.6.2拉緊力計算 151.1工作條件與原始參數(shù)：可伸縮帶式輸送機的工作條件以及初始參數(shù)如下：1）輸送機輸送物料：原煤2）運輸物料特性：（1）塊度：0～300mm （2）散裝密度：900kg/m3 （3）在輸送帶上堆積角：30°3）帶式輸送機工作環(huán)境：安裝地點：煤礦綜采工作面的順槽運輸，或一般采煤工作面的順槽運輸和巷道掘進(jìn)運輸。環(huán)境溫度：-10～40℃。4）輸送系統(tǒng)及相關(guān)尺寸：（1）輸送長度：800m （2）輸送帶寬度:800毫米 （3）輸送量:400t/h （4）輸送帶速度:2m/s1.2帶式輸送機運行阻力的計算：圓周驅(qū)動力：輸送機的運行阻力主要由主要阻力FH、附加阻力SN、提升阻力FSt和特種阻力Fs等幾部分，這些阻力的和Fw等于從傳動滾筒傳遞到輸送帶上的 Fw=FH＋FN＋FSt1.1.1主要阻力由于本次設(shè)計的輸送機為水平運輸，所以輸送機的主要阻力可以被看作是輸送帶的前進(jìn)阻力和承載分支及回程分支托輥的旋轉(zhuǎn)阻力之和?？梢愿鶕?jù)一下公式計算： FH=fLg[式中：f——模擬摩擦因數(shù)，根據(jù)表1.3查??； L——輸送機長度，本此設(shè)計取800m； g——重力加速度，g=9.81 ——輸送機的工作傾角，設(shè)計中取0°； qB——輸送帶單位長度的質(zhì)量，預(yù)選PVGs800型號輸送帶，取qB=15.0kg/m； qG——每米長度輸送物料的質(zhì)量，kg/m； qRO——承載分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，kg/m；表1.1摩擦因數(shù)其中，每米長輸送物料質(zhì)量： qG= 式（1.3）承載分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量： qRO= 式（1.4）回程分支： qRU= 式（1.5）式中:Q——輸送能力，設(shè)計中取400t/h； v——帶速，設(shè)計中取2m/s； mRO——承載分支中一組托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，查表1.4取14kg； mRU——回程分支中一組托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，查表1.4取，12kg； lRO——承載分支托輥的間距，一般取1～1.5m； lRU——回程分支托輥的間距，一般取2～3m。表1.2 托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量根據(jù)查表可以選取mRO=14kg，mRU=12kg，lRO=1.2m，lRU=1.4m，帶入公式可得：每米長輸送物料質(zhì)量： qG=/m承載分支托輥單位長旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量：回程分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量：由于所設(shè)計帶式輸送機工作面在在井下，適度大，環(huán)境比較惡劣，根據(jù)查表1.3取f=0.045代入式(1.5)中，可計算出主要阻力：FH=fLg[qRO＋qRU＋(2qB＋qG)cos]=36103.55N1.1.2附加阻力附加阻力主要是由物料在各個運輸環(huán)節(jié)物料與輸送帶、導(dǎo)料槽側(cè)板等部件產(chǎn)生的摩擦阻力組成。在機身長度大于80m的長距離的帶式輸送機運轉(zhuǎn)過程中，其主要阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其附加阻力，此時,為了方便計算，通常會把附加阻力劃到主要阻力中去,同時不會因此使一些操作者擔(dān)心出現(xiàn)任何嚴(yán)重的計算錯誤。具體的計算方法來說就是把主要的運動阻力數(shù)乘以某個阻力系數(shù)即FH＋FN式中：C——與輸送機長度有關(guān)的系數(shù)?？梢灾苯硬楸慝@取。根據(jù)本次設(shè)計輸送機的數(shù)據(jù)可從表1.3中查出C的數(shù)值，即C取1.13。表1.3附加阻力計入系數(shù)綜上，所以可得，可以算出FW=1.1336103.55=40797.01N1.3輸送帶張力計算輸送帶張力在整個過程由于會受到很多因素的影響從而不斷發(fā)生變化，為了保證輸送機能夠正常工作，輸送帶必須滿足以下條件：(1)首先在輸送帶任何一種負(fù)載情況下，都要保證滾筒與輸送帶之間不會出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象；(2)為了能讓兩組托輥間的輸送帶的垂度小于一定值，必須保證有足夠大的張力作用在輸送帶上。1.3.1最小張力的限制條件在制動滾筒和傳動滾筒上，為了能夠通過摩擦力的傳遞在起動、制動或者穩(wěn)定工作情況下出現(xiàn)的總的圓周力Fmax需要最下的輸送帶張力。應(yīng)該滿足：F2min≥=式（1.7）式中：FUmax—滿載帶式輸送機啟動或制動時出現(xiàn)的最大圓周驅(qū)動力， N——為滿載制動時的最大圓周驅(qū)動力； ——可以根據(jù)按表1.4查??； ——本次設(shè)計取480°； Ka——動載荷系數(shù)，Ka=1.2～1.7。設(shè)計中取Ka=1.32。取=0.2；取480°代入計算得：F2min≥==1181.14N表1.4傳動滾筒與輸送帶的摩擦因數(shù)1.3.2輸送帶下垂度的限制只有輸送帶在兩組托輥間的下垂度不會過大，才能保證帶式輸送機能夠穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。其張力決定著皮帶的下垂度，張力越大，垂度越小。所以為了限制輸送帶的下垂度，使輸送帶能更好的工作與運轉(zhuǎn)，作用在輸送帶上的最小張力需要滿足以下條件：承載分支： Fcmin≥ 式（1.8）回程分支： FHmax≥ 式式中：——最大下垂度，一般取0.01； qG——每米長度輸送物料的質(zhì)量，取55.56kg/m； lRO——承載上托輥間距（最小張力處）根據(jù)表格取1.3； lRU——回程下托輥間距（最小張力處）根據(jù)表格取1.6。一般輸送帶在兩個托輥間產(chǎn)生的下垂度應(yīng)小于兩個托輥間距的2.5%。上托輥間距參考見表1.5。在受料點處的托輥之間間距一般控制在300?600mm,而且一定要選擇緩沖托輥。從機尾滾筒中心到第一個槽形上托輥的間距為800-1000mm。下托輥間距一般可以取2-3m,或者根據(jù)經(jīng)驗直接取上托輥間距的2倍。1.5上托輥間距帶入計算可得：承載分支：Fcmin≥==11248.146N回程分支：FHmax≥==4781.38N1.3.3運行阻力的計算運行阻力在承載段以及回空段的計算如下 FCz=[（qG＋qB＋qRO）LZ1cos±（qG＋qB）Lsin]g式（1.10） FHz=[（qB＋qRU）LZ2cosqBLsin]g 式（1.11）式中：qB——輸送帶單位長度的質(zhì)量，取15kg/m qRU——回程分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，取5kg/m ——槽型托輥阻力系數(shù)，按表1.6查取; ——平形托輥阻力系數(shù)，根據(jù)表1.6查?。?——運輸機傾角，由于本設(shè)計的輸送機為水平運輸，所以本設(shè)計取0°，表1.6托輥阻力系數(shù)代入數(shù)據(jù)中，可以得承載段阻力FCz=[（qG＋qB＋qRO）LZ1cos±（qG＋qB）Lsin]g 式（1.12）=[（55.56＋15＋11.67）×200×0.04cos0]g=6453.41N回空段阻力：F1-2=[（15＋5）×9.27×0.035]×9.80=63.74NF3-4=[（15＋5）×5.08×0.035]×9.80=34.82NF5-6=[（15＋5）×1.67×0.035]×9.80=18.27NF7-8=[（15＋5）×1.42×0.035cos20°＋15×1.41×sin20°]×9.81=80.061NF9-10=[（15＋5）×1.66×0.035]×9.81=18.27NF11-12=[（15＋5）×5.07×0.036]×9.80=34.82NF13-14=[（15＋5）×0.035×（695＋100cos20°）＋15×（695＋100×sin20°）]×9.81=121514.68NF17-18=[(15＋5)×4×0.035]9.8=27.47N1.3.4各特性點張力計算本設(shè)計需要采用逐點計算法計算各特征點的張力。本次輸送機設(shè)計采用雙電機和雙滾筒驅(qū)動以及液壓拉緊裝置。以主動滾筒的分離點為 1點，特殊點依次設(shè)為1、2、3、，直到最后相遇，如下圖所示。已知： FCz=6453.41NF1-2=63.73NF3-4=34.82NF5-6=18.27NF7-8=80.061NF9-10=18.28NF11-12=34.83NF13-14=121514.69NF17-18=27.48N由計算可知，5點與9點為最小張力由垂度條件確定15點的張力： F承min≥==10381.9N 式（1.13）由逐點法計算各點的張力：因為F15=10381.9N，CF選擇1.05F14===9888.48NF13=F14－F13-14=9888.48－121514.68=111626.2NF12===106310.67NF11=F12－F11-12=－106310.67－34.82=106345.49NF10===101281.42NF9=F10－F9-10=－101281.42－18.27=101299.69NF8===96475.9NF7=F8－F7-8=－96475.9－80.06=96555.96NF6===91958.06NF5=F6－F5-6=－91958.06－18.27=91976.33NF4===87596.50NF3=F4－F3-4=－87596.50－34.82=87631.32NF2===83458.4NF1=F2－F1-2=－83458.4－63.73=83521.13NF16=F15＋FCz=10381.9＋6453.41=16836.31NF17=F16CF=16836.31×1.05=17678.13NFY=F18=F17＋F17-18=17678.13＋27.47=17705.6N圖1.1各特性點分布圖(3)各特性點張力校核：采用包膠滾筒，選定圍包角為480°。選摩擦因數(shù)μ=0.2。摩擦力備用系數(shù)選取n=1.2。由計算可算得允許FY的最大值為： FYmax=F1（1＋） 式（1.14） =83521.13×（1＋） =383656.66＞FY=17705.6所以滿足摩擦條件。1.3.5輸送帶驗算(1)不打滑條件驗算為了保證輸送帶在正常運輸過程中不打滑，應(yīng)使輸送帶在傳動滾筒松邊的最小張力應(yīng)滿足：F2min≥根據(jù)已知數(shù)據(jù)可知：F1=83521.14所以滿足要求下垂度條件驗算為了限制輸送帶的下垂度，作用在輸送帶承載分支和回程分支上任意一點的最小張力應(yīng)滿足如下要求：承載：Fcmin回程：FHmax根據(jù)驗算可得輸送帶下垂度滿足要求輸送帶強度驗算帆布帶的強度校核應(yīng)該滿足公式： 式（1.15）式中：Fmax——輸送帶最大張力，N； m——根據(jù)表1.7查??； ——取350N/(mm·層)； B——本設(shè)計取800mm Z——輸送帶層數(shù)。表1.7接頭帆布層數(shù)Z為9層，輸送帶最大張力為特性點1處，取m=9，進(jìn)行校核可得；==29.51≤350因此輸送帶滿足所需強度條件。1.4傳動功率計算1.4.1滾筒傳動軸功率計算可根據(jù)下列公式對滾筒傳動軸功率進(jìn)行計算 式（1.16）式中：PA——傳動軸功率；kw FU——取40797.02N V——帶速；m/s則，滿載狀態(tài)下PA=FU.V10001.4.2電機功率計算根據(jù)以下公式進(jìn)行計算 式（1.17）式中：ηM由于滿載運行時，會損耗部分功率，所以發(fā)動機額定功率應(yīng)為：PM=PAηM所以可以選擇2×45kw電機1.5傳動滾筒相關(guān)參數(shù)計算作為帶式輸送機中最重要的傳遞動力的部件，傳動滾筒的作用無疑是巨大的。滾筒可以可以劃分為單、雙滾筒驅(qū)動兩種類型。從目前的適用范圍講，通常單滾筒驅(qū)動會與功率較低的發(fā)動機搭配一起使用。采用雙滾筒傳動的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)緊湊,對滾筒的牽引力也可以通過改變圍包角的方式進(jìn)行改變，大多適合于功率較高的輸送機，因此比較適用于井下生產(chǎn)。在煤礦井下日常生產(chǎn)中多數(shù)情況下會選擇多臺電機分別驅(qū)動搭配雙滾筒驅(qū)動，并且為了保證兩個滾筒能夠以相同的速度共同傳動的目的，可以通過選擇齒輪傳動來實現(xiàn)。假如采用雙滾筒驅(qū)動時無須進(jìn)行牽引,則可以考慮采用多點驅(qū)動。1.5.1傳動滾筒合張力計算根據(jù)算得的特性點的張力計算傳動滾筒的合張力=83522.14＋17705.7=101227.71N1.5.2傳動滾筒直徑選擇根據(jù)初始數(shù)據(jù)，本次設(shè)計輸送帶寬為800mm，根據(jù)查閱相關(guān)表格可以選取傳動滾筒的直