摘要
早在20世纪70年代，就已经出现了运输距离达到100km的带式输送机输送线路。近年来，带式输送机在矿山运输中已经逐渐开始取代汽车和机车运输，成为散装物料的主要运输装备。不断出现新型带式输送机，拓宽了带式输送机的应用领域。可伸缩带式输送机是连续输送物料机械中效率最高、使用最普遍的一种机型，是巷道掘进运输和采煤工作面顺槽运输的主要设备。在煤炭、冶金领域中，可伸缩带式输送机得到了广泛应用。
为适应这一变化，本文主要针对带式输送机中的可伸缩带式输送机进行了结构设计，包括可伸缩带式输送机输送带的选择、中间架的选择计算、传动装置的设计、张紧装置、收放胶带装置的计算、托辊以及滚筒的选择计算等，并针对其结构及其工作原理作了概括性总结。可伸缩带式输送机利用传动滚筒与输送带之间的摩擦传递动力，在结构上增加了储带装置，这样可以实现整机的伸长和缩短，从而提高了工作效率，增大产量，减少人员操作，具有一定的工程实践价值。
关键词可伸缩输送带传动滚筒储带装置
Abstract
In the early 1970’s, the belt conveyor transportation route with the distance of 100km has already appeared. In recent years, belt conveyor has gradually replaced the automobile and motorcycle in the mine transportation, and becomes main equipment of bulk materials. Constantly appeared new type belt conveyor has exploited the application of belt conveyor. The flexible belt conveyor is one of the highest、efficiency、common use continuous transportation equipment, which is the main equipment in lane dig and coal fa ce sequential slot transportation. The flexible belt conveyor has been widely used in coal, metallurgy fields.
In order to adapt this change, this paper mainly car ries on the flexible belt conveyor structure design of the belt conveyors. includes the choice of the belt, the choice and calculation of the middle shelf, the design of transmission device、the calculation of the tighten device and draw in and out belt device、the choice and calculation of the support roll and cylinder, then give a summarized conclusion of its construction and work principle. The flexible belt conveyor trans mits power depending on the friction between the transmission cylinder and the belt, adding belt storage device in structure, which can realize the extension and shorten, thus raises the working efficien cy increases the output, reduces the personal operation, which has some engineer practice value.
目录
摘要.................................................. I Abstract ................................................. I I
第1章绪论 (1)
1.1 可伸缩带式输送机的简介 (1)
1.1.1可伸缩带式输送机的结构及其工作原理 (1)
1.1.2带式输送机的分类 (2)
1.1.3可伸缩带式输送机的结构特点 (3)
1.2 可伸缩带式输送机的应用 (4)
1.3国内外带式输送机的现状 (4)
1.4可伸缩带式输送机的研究目的及意义 (6)
1.5可伸缩带式输送机的系统设计 (6)
第2章可伸缩带式输送机输送带的设计计算 (8)
2.1 可伸缩带式输送机输送带的选择 (8)
2.2 输送量 (9)
2.2.1物料堆积横截面积的计算 (10)
2.2.2验算胶带宽度 (11)
2.2.3输送能力的验算 (12)
2.2.4每米输送机上物料的质量 (12)
2.2.5输送带厚度 (13)
2.3 牵引力的计算 (14)
2.4 输送带各点张力的计算 (16)
2.4.1胶带层数的计算 (19)
2.4.2胶带打滑条件的计算 (20)
2.5 输送带寿命的计算 (21)
第3章带式输送机滚筒设计计算 (22)
3.1直径的确定 (23)
3.2直径的验算与材料的选择 (24)
3.3两轴承座中心距A的计算 (25)
3.4滚筒的转速 (26)
第4章带式输送机托辊设计计算 (27)
4.1托辊的结构与种类 (27)
4.2托辊的选择计算 (28)
4.2.1托辊垂度与间距的设计计算 (28)
4.2.2输送带的最小拉力 (30)
4.2.3托辊的静载荷计算 (31)
4.2.4托辊的动载荷计算 (32)
4.2.5托辊的额定负荷和最大转速 (33)
4.2.6计算托辊的槽形角 (34)
第5章拉紧装置及收放胶带装置的设计 (36)
5.1拉紧装置的概述 (36)
5.1.1 拉紧装置的作用 (36)
5.1.2拉紧装置的种类 (37)
5.1.3拉紧装置在带式输送机中布置的位置 (38)
5.2拉紧装置的选择计算 (39)
5.2.1张紧绞车的工作原理 (39)
5.2.2张紧力的确定 (39)
5.2.3张紧行程的确定 (40)
5.3收放装置的设计 (40)
第6章输送机传动装置的设计 (42)
6.1 电机的选择 (43)
6.2减速器的计算与选用 (44)
6.2.1传动比计算 (44)
6.2.2减速器的选用 (45)
6.3 液力偶合器的选择 (46)
第7章带式输送机机架设计计算 (48)
7.1 机头卸料架的设计 (48)
7.2 中间架的设计与强度校核 (49)
7.2.1中间架的设计 (49)
7.2.2中间架的强度校核 (50)
第8章主轴的设计与键的强度校核 (52)
8.1 主轴的设计 (52)
8.2 键的强度校核 (57)
第9章输送机清扫器的选择 (61)
第10章胶带跑偏问题的调整 (62)
结论 (62)
致谢 (63)
参考文献 (65)
附录1 .................................. 错误！未定义书签。附录2 .................................. 错误！未定义书签。
第1章绪论
1.1 可伸缩带式输送机的简介
1.1.1可伸缩带式输送机的结构及其工作原理
可伸缩带式输送机主要由以下部件组成：头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、张紧装置、储带装置等组成。输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在输送机的端部或中间部位卸下，输送带用旋转的托棍支撑，运行阻力小，可沿水平或倾斜线路布置[1]。
可伸缩带式输送机是以输送带作为牵引和承载构件[2]，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续运输设备。其结构原理如图1-1所示，输送带绕经传动滚筒和尾部滚筒形成无极环形带，上下输送带由托辊支承以限制输送带的挠曲垂度，拉紧装置为输送带正常运行提供所需的张力。工作时驱动装置驱动传动滚筒，通过传动滚筒和输送带之间的摩擦力驱动输送带运行，物料装在输送带上和带子一起运动。
图1-1 可伸缩带式输送机结构原理图
1-卸载滚筒；2-传动滚筒；3-储带仓；4-尾部滚筒可伸缩带式输送机一般在端部卸载，当采用专门的卸载装置时，
也可在中间卸载[3]。在结构上与通用固定式的主要区别是增加了伸缩输送带的机构。伸缩机构有储带、卷带、放带和机尾移动装置，中间架便于拆装。储带装置包括一组固定滚筒和一组装在游动小车上的活动滚筒，输送带绕经两组滚筒，可通过张紧绞车，增大两组滚筒间的距离，储带装置中卷入的输送带增多，将机尾向前移动，输送机的运输距离就缩短，反之就增长。收放胶带装置是拆除和接入输送带的设备，它可将拆除的输送带缠绕成卷，或将成卷输送带接入储带装置；这样便可按需要改变输送机长度。可伸缩带式输送机也有水平式和倾斜式两种，它与桥式转载机配合用于回采工作面的下平巷，能加快工作面推进速度，也可用于使用掘进机的掘进工作面。
1.1.2带式输送机的分类
带式输送机可从不同的角度分类[4]。
1.按承载能力分
轻形带式输送机：专门应用于轻形载荷的输送机。
通用带式输送机：这是应用最广泛的带式输送机，其他类型带式输送机都是这种带式输送机的变形。
钢丝绳芯带式输送机：应用于重型载荷的输送机。
2.按可否移动分类
固定带式输送机：输送机安装在固定的地点，不需要移动。
移动带式输送机：具有移动机构，如轮、履带。
移植带式输送机：通过移动设备变换设备的位置。
可伸缩带式输送机：通过储带装置改变输送机的长度。
3.按输送带的结构形式分类
普通输送带带式输送机：输送带为平型，带芯为帆布或尼龙帆布或钢绳芯。
钢绳牵引带式输送机：用钢丝绳作为牵引机构，用带有耳边的输送带作为承载机构。
压带式输送机：用两条闭环带，其中一条为承载带，另一条为压带。
钢带输送机：输送带是钢带。
网带输送机：输送带是网带。
管状带式输送机：输送带围包成管状或用特殊结构输送带密封输送物料。
波状挡边带式输送机：输送带边上有挡边以增大物料的截面，倾斜角度大时，一般在横向设置挡板。
花纹带式输送机：用花纹带以增大物料和输送带的摩擦，提高输送倾角。
4.按承载方式分类
托辊式带式输送机:用托辊支撑输送带。
气垫带式输送机：用气膜支撑输送带。另外还有磁性输送带、液垫带式输送机，它们共同的特点都是对输送带连续支撑。
深槽型带式输送机：由于加大槽深，除用托辊支撑外，也起到对物料的夹持作用，可增大输送带倾角。
5.接输送机线路布置分类
直线带式输送机：由于输送机纵向是直线，但是可在铅垂面上有凸凹变化曲线。
平面弯曲带式输送机：可在平面上实现弯曲运行。
空间弯曲带式输送机：可在空间实现弯曲运行。
6.按驱动方式分类
单滚筒驱动带式输送机。
多滚筒驱动带式输送机。
线摩擦带式输送机：用一个或多个输送带作为驱动体。
磁性带式输送机：通过磁场作用驱动输送带。
1.1.3可伸缩带式输送机的结构特点
下面介绍一下可伸缩带式输送机的特点[5]：
1.结构简单。可伸缩带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、槽形托辊、平行托辊、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能够进行标准化生产，并可按照需要进行组合装配，结构十分简单。
9.能耗低，效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少。
1.2 可伸缩带式输送机的应用
可伸缩带式输送机的应用范围十分广泛，在煤炭、冶金等领域中，可伸缩带式输送机得到了广泛应用。可伸缩带式输送机是连续输送物料机械中效率最高、使用最普遍的一种机型，是煤矿、电厂输煤系统的主要设备[6]。它的运输能力大、工作阻力小、耗电量低、运输过程中抛撒煤炭少、破碎性也小，因而降低了煤尘和损耗。随着机械化和综合机械化采煤工作面产量的不断提高，胶带输送机将逐渐成为煤炭生产中的一种主要运输设备[7]。可伸缩带式输送机主要用于综合机械化采煤工作面的顺槽运输，也可用于一般采煤工作面的顺槽运输和巷道掘进运输。用于顺槽运输时，尾段配刮板转载机与工作面运输机相接，用于巷道运输时，尾段配胶带转载机与掘进机相接。
1.3国内外带式输送机的现状
带式输送机已有150余年的历史，早期的输送机是用皮革之类的材料制成，或用皮革加纤维织物制造。有关输送带的最早文献是Oliver Evans于1975年在美国费城出版的《Millers Guide》上发表的。当时把输送机描述为“在一框或槽里的两个滚筒上旋转的薄而柔软的宽环皮带或帆布带”。
1858年，S．T．Pamalce取得了织物增强的橡胶输送带的专利。1892年，Thomas Robins发明的槽形结构的带式输送机在矿物工程中应用，确定了当代输送机的基本型式[8]。此后，随着物料运输量的增大，带式输送机取得了巨大的发展，出现了多种的新型结构的带式输送机。其中具有代表性的主要有：大倾角带式输送机（深槽带式输送机、花纹带输送机、波纹挡边以及压带式输送机等），管状带式输送机、气垫带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦带式输送机等[9]。
80年代末期以来，我国煤矿用带式输送机也有了很大的发展，
对带式输送机的技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果[10]。输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ、SSJ、STJ、DJ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，如国家“七五”、“九五”攻关项目—大倾角带式输送机成套设备。高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等填补了多项国内空白，开发了大倾角、长距离输送原煤的新型带式输送机系列产品，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发。
国外带式输送机技术的发展主要表现在两方面[11]：1）带式输送机的功能多元化，应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、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与装备有了巨大的发展，尤其是长距离，大运量，高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。目前，世界上单机运距最长达30.4km。带式输送机已在澳大利亚的铝钒土矿投入使用；运输量达到37500t/h，带速为7.4m/s的一条大型带式输送机已应用于德国露天煤矿。
国内带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。主要有:钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和可伸缩带式输送机等。
这些输送机的特点是输送能力大(可达30000t/h),适用范围广(可运送矿石,煤炭,岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人),安全可靠,自动化程度高,设备维护检修容易,爬坡能力大(可达16°),经营费用低,由于缩短运输距离可节省基建投资[12]。
带式输送机的发展趋势是[13]:大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯,合理使用胶带张力,降低物料输送能耗,清理胶带的最佳方法等。我国已于1978年完成了可伸缩带式输送机的定型设计，可伸缩带式输送机的运距可达到1000～2000m，带速在2～3.5m/s之间，输送量可达800～1800t/h，驱动总功率可达250～750kw。
1.4可伸缩带式输送机的研究目的及意义
可伸缩带式输送机是使用最普通的一种输送机，其基本结构是在水平或倾斜的长机架两端装有输送带滚筒，在滚筒上的无接缝环形输送带连续地朝一个方向移动，货物放在带上输送。可伸缩带式输送机与其他类型的输送机相比，具有优良的性能[14]，在连续装载的情况下能连续运输，生产率高，运行平稳可靠，输送连续均匀，工作过程中噪声小，结构简单，能量消耗小，运行维护费用低，维修方便，易于实现自动控制及远程操作等优点。
可伸缩带式输送机可用于水平和倾斜运输。沿倾斜使用的角度，依所运物料性质的不同和输送带表面形状不同而异。用普通光面输送带运原煤，向上运输的倾角可达18°；向下运输的倾角可达15°。
1.5可伸缩带式输送机的系统设计
可伸缩带式输送机的线路在满足输送机倾角要求的前提下可以适应线路布置成任何形式。在确定输送机线路布置后，所需要确定的是驱动装置、拉紧装置、储带装置等，在布置时应根据实际情况而定。在布置驱动装置、拉紧装置和制动器时应遵循下列原则：1）输送带所受张力最小；
2）满足驱动力传动要求；
3）满足制动力要求（选制动器可根据实际情况而定），本设计为水平运输，可以省略。
可伸缩带式输送机主要由机头部、机身、储带仓及机尾部组成。
机头部主要由传动装置、机头架、卸载架组成。
传动装置由电动机、三级齿轮减速器、液力联轴器、传动滚筒及齿轮箱等组成。机头传动装置采用双滚筒传动，传动滚筒主轴的动力来自同一侧相对安装的两台传动装置的减速器，通过刚性联轴器与减速器联接起来。滚筒为铸焊接构件，其外沿包有菱形花纹橡胶以增加滚筒与胶带的摩擦力。
由于卸载维护需要，卸载部有加长外伸的延伸架，卸载滚筒安在
延伸架的顶端，其轴线位置可通过右侧的螺钉进行调节，以调节胶带在机头部的跑偏，卸载滚筒的下部装有重锤清扫器和犁式清扫器，清除胶带上粘附的碎煤，延伸架上还装有托辊座。延伸架一端通过斜撑杆与主架相连。
机身它是带式输送机的主要部分。主要由H支架、纵梁、上下托辊组及过渡架等部件组成。采用无螺栓连接的快速可换支架，结构简单，能够快速装拆，定位性好。上托辊组为槽形铰接托辊组，下托辊组为平行下托辊组。机身是可伸缩带式输送机的非固定部分，钢管作为可拆卸的机身，用弹性柱销架设在H型支架的管座中，柱销固装在钢管上，只要打入的位置适当，转动钢管就能方便地从管座中取出或放入。
储带仓主要由储带转向架、储带仓架、支承小车、游动小车和张紧车等组成。储带转向架，储带仓架主要为焊接结构，彼此用螺栓连接，组成了储带装置的骨架。
机尾由缓冲托辊、下托辊、改向滚筒及支座组成，缓冲托辊主要起到对输送机的保护、缓冲作用，在机尾空载段的胶带上，装有一个犁式清扫器用来清扫胶带上的浮煤。
第2章可伸缩带式输送机输送带的设计计算
2.1 可伸缩带式输送机输送带的选择
可伸缩带式输送机的输送带是输送机的重要部件，在输送机中输送带的成本占整个设备成本的30％～50％。在运转过程中，输送带所受的载荷是极复杂的，它除受纵向的拉伸应力外，还受经过滚筒和托辊的弯曲应力。大多数输送带的损坏表现为工作面层和边缘磨损，受大块、尖利物料的冲击引起击穿、撕裂和剥离。合理选择输送带，对输送带的设计十分重要[15]。
输送带的选用是根据输送机的线路布置、输送的材料和使用条件来进行的。合理选择输送带不仅对完成输送机设计任务至关重要，还影响输送机滚筒、托辊和驱动装置等机械部件的设计。
带式输送机常用的输送带主要有织物芯胶带、整体编织和钢绳芯胶带3类。织物芯胶带用挂胶的帆布形成若干层衬垫骨架，外面用橡胶覆盖，形成一定厚度的覆面层。上覆面较厚，一般为3～6 mm，是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损；下
覆面层与支承托辊接触，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷滚动阻力，下覆面层较薄，一般为1．5～2 mm 。当输送带跑偏与机架接触时，将侧边橡胶覆面加厚以避免输送带受到机械磨损。在设计中正确选择输送带，在使用中保护好输送带，都是很重要的问题，应尽可能地避免输送带的不正常损坏。
由于在井下作业故皮带应选用阻燃型的，材料选用氯丁CR 。由于输送的是煤，故要求的强度较大，可选用阻燃尼龙皮带。输送带的成本约占带式输送机总成本的1/2以上，所以选择合适的输送带就显得十分重要，安全系数和接头方式都直接影响整机的成本。其中，本设计已知量如下：
输送量t /h 400=Q ；带速=νm /s 2；动堆积角=θ20°；输送长度m 600=L ；原煤最大块度mm 200=Max Q ，输送机工作倾角=β0°；原煤堆积密度γ3kg/m 900=；工作环境为井下、潮湿。
2.2 输送量
可伸缩带式输送机的运输能力，决定于输送带上所装运的物料的断面积，输送带的运行速度及输送机的倾角，因为在倾斜的输送机上物料的堆积面积小。
可伸缩带式输送机属于连续运行的运输机械，对于均匀、连续装载时，其运输能力为:
νq Q 6.3= (2—1) 式中 Q -----运输能力，t/h ；
q -----单位长度上所装物料的质量，kg/m ；
ν-----物料的运行速度，m/s 。
由
=q F γ （2—2）
得
=Q γνF 6.3 （2—3) 式中 F -----在运行的输送带上，物料的最大横截面积，2m ； γ-----物料的堆积密度，3kg/m 。
可伸缩带式输送机属连续运行式的运输机械，其运输能力按公式（2—3）计算。考虑到输送带在沿倾斜方向运行时，物料在输送带上的堆积面将减小。因此，计算带式输送机的最大运输能力时，应在工式（2—3）中乘一个倾斜系数k ，可知可伸缩带式输送机的最大运输能力用下式计算：
Q =3.6F γνκ （2—4）
式中 Q -----运输能力，t/h ；
F -----在运行的输送带上，物料的最大堆积横截面积，2m ； γ-----物料的堆积密度，3kg/m ；
ν-----物料的运行速度，m/s ；
κ-----输送机的倾斜系数。
2.2.1物料堆积横截面积的计算
按给定的工作条件，原煤的动堆积角为20°；原煤的堆积密度为3kg/m 900；输送机的工作倾角为0°；查《矿山运输机械》表4-13得倾斜系数为1=k ；带速νm/s 2=；将各参数带入式（2—4），为保证给定的运输能力，带上必须具有的堆积横截面积为：
γνκ6.3Q F ==129006.3400???()2m 06172.0=