带式输送机的结构设计doc现今，带式输送机因输送量大、距离长、结构简单、工作平稳等优点，已成为生产生活中必备的运输机械，可以同汽车、火车等运输设备相抗衡，得到了很多行业的青睐，被广泛的应用于各种工作环境。随着我国工业现代化的迅速发展，综合机械化采煤工艺的推广及应用，使得煤矿的开采量和运输量日益增大，从而长距离、大运量、大功率运输设备的需求量越来越大。所以本次设计一台应用于露天，潮湿环境下运输煤的带式输送机，本次设计首先分析了带式输送机的发展背景和现代带式输送机的关键技术领域，以及根据带式输送机的组成和原理进行合理布置方式的选择。其次就是对带式输送机的重要部件进行设计：对输送带，减速器进行设计、计算和校核，以及电动机、传动滚筒、托辊等部件的分析与选配，最后对此次的设计过程进行了总结。
带式输送机在被发明时，只有物料在架空索道上运输的一种机型，到槽型带式输送机的初步形式确定，再到19世纪中期百花齐放，带式输送机的功能和类型层出不穷。在如今信息技术飞速发展的时代，其功能必定会更加强大。带式输送机因为能在各种恶劣的工作环境下平稳、高效地运输各种物料，逐渐由最小型封闭的固定工作方式转变为大型、适应各种环境的工作方式，得到电力、冶金、煤炭、矿山、港口等各个行业的应用和青睐。特别是随着现今新材料的不断发现与合成、新技术的突破与应用，带式输送机的机型日新月异，发展变化极为迅速[1]。其因具有效率高、运转稳定等优点，被各种加工工艺有效的结合在一起，形成了一种先进的工作方式。在一些行业，带式输送机的组成和功能已经发生了翻天覆地的变化。但是，我国的输送机型号都偏小，并且对动态分析和监测等关键技术都有所不足。所以要紧跟带式输送机的技术发展潮流，让带式输送机变得更加多样化、智能化[2]。
带式输送机是以输送带为牵引和承载机构，实现物料的连续运输。因其工作平稳高效、结构简单、易于控制、设备与技术成本费用低，在煤炭、机械、农业、冶金、码头等行业被广泛应用，已经是生产流水作业运输线带式输送机具有的特点
根据运输物料的不同，输送带结构可分为两类，一类是普通型带式输送机，常见的包括：通用固定式带式输送机和轻型固定式带式输送机，前者的特点是输送带被托辊托起，机架被固定在底板或其他平面上，所以多被运用于井下等难以移动或者布置的场合；后者的输送带在厚度上较薄，不易有大的负载。另一类是根据输送路线需要进行弯曲的特殊型带式输送机，包括：水平拐弯式，气垫式等。
普通的带式输送机也可根据工作位置是否固定，分为移动式和固定式两种。移动式安装有车轮，常被应用于距离短、运输量小，且经常变动地点的工况。固定式的结构组合几乎为一体式，且尺寸和重量巨大，常被应用于使用期限长的大量运输工况中。另外，还有可伸缩式带式输送机，其机架小巧，可灵活拆卸，工作面的快速推进有助于物料输送距离的灵活改变。
在新技术的推动下，带式输送机智能化领域正处于快速发展阶段。信息系统平台、测量感知等智能化技术不断取得进展，呈现出多点突破、全面发展的趋势，这些进展正在推动带式输送机的智能化发展。
相比之下，国外带式输送机的生产厂家数量相对较少，但是企业规模较大，技术水平较高。在产品质量方面，国外带式输送机的整体水平较高，能够满足不同行业的需求。此外，国外带式输送机的应用领域比较广泛，不仅应用于传统行业，还广泛应用于食品、医药、物流等新兴领域。国外的研究企业凭借自身拥有与带式输送机相关的装备制造水平与关键技术的优越性，让大型的带式输送机早已成为研究的热门方向。目前，主要是研究出优秀的动态仿真分析与计算机监控技术，可使带式输送机的工作能力和稳定性得到极大的提高。其中，已经有很多的大型带式输送机被投入使用，如：印度奥里萨铝土矿的可弯曲输送机、西班牙西撒哈拉带式输送机等。
随着我国工业现代化的迅速发展，新型启动技术、新型制动技术、大倾角输送技术等都是国内需要克服的技术难题。特别是采掘设备的生产能力持续提升，国内现有的带式输送机已经越来越难以满足煤矿生产的需要，因此需要研发出大型的带式输送机为当下的发展趋势。
带式输送机的类型和功能数不胜数，但主要部件还是输送带，而且其他的主体部件也是相同的。带式输送机组成如下图2.1所示，它的主体机构部件：输送带、传动滚筒、托辊、机架、拉紧装置、驱动装置、清扫装置。
带式输送机的工作原理如下：机头部的传动滚筒（1）通过联轴器与外置驱动装置相连，利用与输送带（4）之间产生的摩擦力驱动输送机运转，最后在形成的闭环式输送带上持续运输物料。图中的槽型托辊（3）是输送机输送物料的主要载体，拉紧装置（7）可以保持输送带的张力恒定，并降低输送带的垂直度和阻力。因此无论水平运输或倾斜运输，都可以十分方便的应用，并且可以用不同的布置方式满足各种不同的作业需求。
为了增加物料的输送效率，上托辊应用槽型托辊，而下托辊不承载，将其选择为平行托辊。根据不同工况，如：水平、倾斜和垂直的需求，选择和布置相应的倾角。通常，水平运输的方式足以满足大部分产业的需求。倾斜式输送则其倾角不超过18°，若倾角过大，则容易使物料脱落。
输送带是重要的承载机构，货载与输送带一同运动，即它们之间相对静止，能够极大地减小运转时的摩擦阻力。沿倾斜线路安放时，因为输送的物料有差异，其最大运输倾角也有差别，如下表2.1所示：
由于单滚筒配合单电动机的驱动方式不复杂，且满足输送的动力需求，因此，作为本次设计中驱动方式的首选，具体布置方式如下：
在带式输送机的设计过程中，不可避免的要进行功率和张力计算，而且张紧装置的张紧力以及滚筒圆周力的大小，都需要根据理式进行比较精确的计算，所以本次设计采用张力的逐点计算。其优点是能根据标准算法列出各阻力的计算公式，经过简单的分解，就可以推论出特性点之间的阻力算法公式，且计算结果更加精确，可信度更有保障。具体方式如下：
通过计算求得胶带最大张力为3268.74KG，通过查阅文献综述得：当输送带的宽度B为1000毫米，托辊间距Z为6时，许可的最大张力为3730千克，因此这符合要求[3]。
输送带作为机器全程运转的承载件，是构成带式输送机最重要的结构之一。因此它不仅要有大的承载能力，而且还要有足够的抗拉强度，满足MT668的技术规范要求。
（1）覆盖层：由覆盖胶，边缘胶等组成。根据不同的需求，例如耐磨、耐寒、耐热等特性，可以采用不同的橡胶或混合物来提高使用寿命。
（2）芯体：它是输送带的主体承载部件，按材料有：织物（棉织物，尼龙以及聚酯材料等）、钢丝绳两大类，本次设计所选材料为织物。
织物层芯可分为分层织物层芯和整体织物层层芯两类，材料种类多样。其特点是柔软、坚韧、厚度小、不易断层或断裂。但缺点是伸长率较高，因此需要较大的拉伸行程。本次设计选择分层织物层芯，如下图4.1所示：
大型带式输送机长度甚至能达到10km，为了与输送机的长度达到最终配合，需要将多个带段连接在一起，而输送带的连接方法通常有硫化法和机械法，具体如下：
硫化接头是不能够被拆卸的，相对应的其接头的强度更高，使用的寿命更长，且经过滚筒表面时不会刮伤外表面，但是工艺复杂。两接头采用加压加热进行粘合。
机械接头是能够被拆卸的。此性能也决定了它的使用对带芯有很大的损害，同时它的接头强度不高，易磨损，且在经过滚筒表面时会刮到滚筒的外表面，造成损伤，所以常用在短距或移动式带式输送机上。
无论是上面的连接方式，其强度都会降低为本有的?100%（i为帆布层数）。在本次设计中采用硫化接头。
传动滚筒分为驱动滚筒和改向滚筒。依靠摩擦传递动力，由筒皮和接盘焊接而成。根据表面形式可分为：钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒。前者加工工艺的表面形式决定了其主要缺点是提供的摩擦力不足，常用于所处环境湿度小、短距离的工况，而后者常用在环境湿度大、运距长的工况下。
市面上可供选择托辊的种类非常多，数量也非常大，而托辊是一台带式输送机最重要部件之一，托辊能否正常运转，与输送机的工作寿命息息相关。不同托辊的种类决定了其所受载荷的大小与性质。因此托辊的质量特别重要，需要其表面光滑，径向跳动小，抗磨损度高，拥有良好的防尘性能和防水性能，稳定性高，回转阻力系数小，而且易生产、价格便宜等。输送带在运载货物的时候，会遇到较大的阻力，并且会存在一定垂度。所以，托辊的使用能有效地减少输送带的垂度，克服输送带的运行阻力，使其能够平稳地运行。
在本次设计中，选用可以增加运载量的槽型托辊作为上托辊，而下托辊作为空载状态所受到的阻力很小，选用平行托辊即可beat365·体育亚洲官方网站。同时当带式输送机工作一段时间后难免会存在输送带跑偏的问题，其解决办法就是在上、下机架上每隔一段距离就安装一组调心托辊，能够很好的起到对中、调偏的作用。
当带式输送机工作时，不可避免的在上料时会伴随着一定的冲击。所以要在收料处布置缓冲托辊，这样就可以有效的减少冲击力的影响。其结构简图如下：
布置合理的托辊间距需要注意的是：两托辊之间输送带的下垂长度不超过托辊之间距离长度的2.5％，通常垂度越小越好。由于在受料的地方缓冲托辊受到的冲击力不仅大而且密集，当布置的时候，距离应该比受正常载荷的上托辊要短一些，可在300-600mm取值，未受力的下托辊间距可以选择2500-3000mm之间或者选择上托辊间距的两倍。
上托辊除了普通型托辊和缓冲型托辊的布置，也需要在输送机的两端承载区安装过渡托辊，这样可以减小因为输送带边缘的应力集中而带来的输送带的撕裂问题。
本次设计采用了被广泛使用的三个棍子组成的槽形托辊作为上托辊的型号，而下托辊则选择了普通的平行托辊。
通过查阅文献综述，我们在原始数据B=1000mm的基础上选取了直径为108mm的调心托辊（图号TD4C1）。
已知上托辊直径为108mm，长度为375mm，滚动轴承型号为305，承载能力为4810N，大于所计算的，故满足要求。
在本次设计中，下托辊直径为108mm，长度为1150mm，滚动轴承型号为305，承载能力为1130N，大于所计算的Pu，故满足要求。
根据实际运用中的经验，当倾斜运输的输送机平均倾角大于时，当输送机停止运行时极易引起物料在输送带上溜动。由此导致物料出现堆积、飞车，这不仅使输送効率降低、污染工作环境，更可能会使人身安全无法保障。因此应设置制动装置就极为重要。在合理的布置制动器后，能够有效的调节输送机的运行速度，同时可以使带式输送机面对突发情况能够随时停止，且整个过程更加平稳、可靠和安全。它是保证输送机安全正常工作的重要部件。
通常，带式输送机在负载后向上运输的时候，不可避免的会因为运动不同步出现相对位移差，即现象。此时便需要一种制动装置--逆止器。输送机的物料运输无非有向上运输、向下运输、平形运输三种状态，而本次设计选用的制动装置为带式逆止器，因其具有构成部件简单、维修更换方便、生产成本低等优点，适用于向上运输的带式输送机，可以很好得到满足本次设计的需求。其具体结构如图4.5：
因为落地式和吊挂式的机架整体结构稳固、占地面积小、安装与维修方便等优点，成为运输矿物首要考虑的机架形式。根据骨架的材料，落地式输送机可以分为钢架落地式和绳架落地式，而对于本次设计中要求的运输距离，则也直接确定了机架的长度。由于在带式输送机工作中的运送的物料量大、高度提升大，因此选用钢架落地式机架，使用固定式的机架安装方式能够很好地满足工作的需求。固定、可拆卸等特点都可以使带式输送机工作时，更加的安全、稳定且维修快速。
中间架是非标准件。一方面主要为了安装托辊提供一定的支撑与定位。另一方面就是采取各钢槽组合的形式用螺栓联接，进而根据输送机工作的地面高度情况进行调整，且便于快速拆装。
输送机在工作时，往往有黏性物质，如粉尘、泥浆、颗粒物粘在输送带上，而且块度会逐渐增多变大，进而造成很多不良的后果。例如，托辊或滚筒内部的轴承常因为固体颗粒物的进入磨合而发生损坏，造成托辊的寿命会急剧缩短。而且，输送带也会因为受到的巨大摩擦力急速升温，发生磨损甚至着火等问题。长久后会形成掉落区，造成环境污染，增加企业的人力成本。因此，安装清扫装置能够有效地避免托辊磨损、输送带跑偏、环境污染等一系列问题。
通常是使用改向滚筒或改向托辊组来作为带式输送机的改向装置，通过近乎光滑的圆弧式曲面能够很好地实现同步滚动的无能量损失的方向改变。带式输送机改向装置的布置方式非常类似于跳皮筋游戏中两人站在两侧来保证皮筋的闭合且不跑偏。此形式能有效的增大两者间的围包角和摩擦力，且成功的实现输送的高效率转向需求。同时增强输送带的强度会节省大量的浪费、降低生产制造的成本。本次设计将滚筒布置在机尾，实现几乎3600的方向改变。
与大中型带式输送机的滚筒相匹配的输送带常用的有1200mm、1000mm、800mm、630mm、500mm等规格，根据输送带等条件参数进行选择。因为驱动滚筒的直径为800mm，因此可随改向角的减小而适应下调1—2挡，本次设计采用1个直径630mm、改向角度为180°的改向滚筒。传动滚筒的直径参数是有确定的数值和范围的，而输送机的皮带宽度也是有确定数值和范围的。在选择时要根据本次设计前面部分带式输送机的皮带宽度来选定，具体见下表4.4。
装置布置时，不仅其拉紧行程相比于重锤式拉紧装置大得多，而且还要预留很大的高度空间，难度较高。
这种装置结构布置比较紧凑，并且还需要有一定的操作经验进行不断的观察与调节，相比于拉紧装置比较特殊。
拉紧装置通过传感器显示的拉紧力，来对电动绞盘进行调整。不能进行实时调节张力，需要输送机空闲时才可以。
选择不同的拉紧装置会对输送机的正常运作影响极大，故选用车式拉紧装置能够很好地满足本次大中型输送机平稳工作的要求。
式中：—车式拉紧装置（含改向滚筒，选取图号TD4B4、规格：D630、L1150、367kg）重量（KG）；
--减速器传动效率（本次设计减速器选用二级圆锥圆柱齿轮减速器，按闭式直齿圆锥齿轮传动效率为0.95、斜齿圆柱齿轮传动效率为0.97）
对于圆锥齿轮减速器，为使圆锥齿轮的直径较小，一般传动比i1≦3，当满足两级传动大齿轮浸油深度时允许i1≦4.
轴为45号钢，调质处理，许用应力σ=60N/mm2；又W=0.1×d43=0.05,所以轴的计算应力为：
输出轴上键及与联轴器相连一端的键均用圆头普通平键b×h=32×18,l=140，因为普通平键靠侧面传递转矩，具有对中良好、结构简单、拆装方便等优点。
带式输送机在日常生活中的应用非常广泛，本次是对其结构进行设计，先确定设计的总体方案及步骤，再将其一一拆分，对其各个部件进行逐一分析，如：输送带、托辊、机架与机头架、传动滚筒、改向装置、制动装置和拉紧装置等。通过设计手册进行各步骤的计算，再通过大量文献的查阅对其主要部件进行分析、选型及核算，最后对驱动装置进行详细设计，最后进行二维图纸的绘制。通过本次设计，查阅文献综述了解到带式输送机的泛用性和便捷性及带式输送机的发展现状和存在的问题，以及未来的发展趋势，而本次设计的创新之处是使用液力耦合器作为软启动装置，实现输送机的平稳运作。但本次设计中也一定存在着很多错误与不足，希望老师多提建议与指正，使本次的设计内容更加完善。
[3]高海生.煤矿井下大倾角带式输送机关键结构设计[J].能源与节能,2022(03):75-78.
[5]杨小林,葛世荣,祖洪斌,鲍久圣,常国强,张磊,李海莹.带式输送机永磁智能驱动系统及其控制策略[J].中国矿业大学,2020.
[8]张宏亮.高寒环境下露天矿带式输送机巡检机器人设计与研究[D].中国矿业大学,2021.
[9]张志远.带式输送机巡检机器人半主动悬挂的结构设计与研究[D].安徽理工大学,2020.
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