给煤机毕业论文
1绪论
1.1研究甲带给煤机的意义及目的
给煤机是颗粒散状物料生产不可缺少的设备，被普遍使用，目前这种生产系统大多数使用的主要是K型往复式给煤机和振动式给煤机。这两种给料机其结构大体相同，他们的原理是：原料仓口下设有一导料槽，当物料经导料槽到达活动底板，底板通过驱动装置带动其循环往复运动，物料也跟着一起运动，这就是给料过程，当底板方向运行时，物料经内压力和摩擦力的同时作用下，物料由于惯性物料不随底板一起运动。这两种给煤机方式的不同点是给料的频率和幅值不相同。
1.2甲带给煤机的优势
1.2.1甲带给煤机的优点
(1)手动闸门能控制仓库的大小，开关方便，同时节省了时间，也减小了工作量。
(2)运行平稳，能连续不断的输送物料控制流量，解决了以往的给煤机带来的堵塞现象，能够达到连续、平稳、省时省力的效果。它可以通过手动闸门的调节来控制给料量；也可以通过对无级变速机的输出轴的转速大小的调节来改变输送带的运行速度，从而控制给料量，系统所受到的主要载荷几乎都集中在输送带上，而输送带所受到的载荷都由滚动轴承承担，这样促使给料的运行阻力变小，给煤机整体的驱动功率较小。
(3)甲带给煤机与物料接触的地方都采用16Mn,它的优点是耐磨，使用寿命较长。
(4)甲带给煤机所需的功率小，给煤量能随意调控，运行方便、平稳、噪声小、维修量也小、所选用的部件较常见。
(5)设备的重量轻，个部件体积小，占用的空间较小。
(6)手动闸门的关闭能够方便更轻松地检修设备或者换零件。
(7)落料的正下方设有缓冲托辊，能够保护皮带，增加使用寿命。
(8)可代替以往的给煤机。
1.2.2与其它给煤机的比较
现行使用的给料机有很多，其中比较常用的有往复式给料机、振动式给料机、刮板式给料机、带式给料机、螺旋给料机等各种形式。这些给料机都能实现连续均匀的物料流量。
(1)往复式给料机
往复式给料机通常使用的型号是K型，它一般只适合于运输一些煤以及其他粘性较小、磨琢性也小的散装颗粒物料。
K型往复式给料机主要有电动机、联轴器、减速器、曲柄滑块、给料槽、传动装置、漏斗、托辊、机架、闸门等部分组成。其主要的工作原理是当电动机开动时，电动机经过弹性联轴器驱动减速器、曲柄连杆机构带动倾斜的底板向前做直线往复运动，当正向行驶时，物料从给料槽落入底板，经底板将其带到机体的前面，当底板反向运行时，由于惯性，物料仍然向前运行被斜板挡住，机体前面的物料将自动落下。其往复式给料机的简图如图1.1所示。
图1.1 往复式给料机
(2)振动式给料机
振动式给料机所运输的物料不能具有粘性，这容易使物料粘结在给料槽中，从而使振动式给料机造成堵塞现象。
振动式给料机主要由固定体和振动体组成。振动体可以分为电磁式、气动式和机械式。它的工作原理是当电动机运行时，振动体开始振动，通过调节振动体的振动频率、振幅来控制给料量或者通过调节槽底的倾斜角来控制给料量。其振动式给料机的简图如图1.2所示。
图1.2 振动式给料机
(3)刮板式给料机
刮板式给料机只适合于运输一些粉末状的物料及一些小块状的物料。加装筛条后可对物料进行去除物料中泥土、杂质等。机驱动，给料量大小可随时调节，对给料机级配套设备起到良好的保护作用。
刮板式给料机主要由链条、链轮、刮板等组成。刮板式给料机的工作原理是通过三角皮带把调速电机的主运动传给偏心轴，偏心轴通过轴承及座与机体连接，把调速电机的旋转运动传递给机体，再利用前支点与弹簧将旋转运动转化成全副振动，从而达到给料的目的。其刮板式给料机的简图如图1.3所示。
图1.3 刮板式给料机
(4)带式给料机
带式给料机适合输送流动性较好、粉末状的、有磨磋性的、以及有脆性的物料。
带式给料机的物料通过导料槽落入到输送带上，输送带下安装有缓冲托辊和平行托辊减小物料对输送带的冲击，同时通过调节闸门与带速来控制给料量的大小。其带式给料机的简图如图1.4所示。
图1.4 带式给料机
(5)螺旋给料机
螺旋给料机不适合运输具有大块的、粉末状的以及容易破碎的物料。
螺旋给料机有很多种类，如带式螺旋给料机、圆锥型给料机、实心给料机、可变螺距给料机等等。
螺旋给料机是通过改变螺旋的转速来控制和调节给料量的。其螺旋给料机简图如图1.5所示。
图1.5 螺旋式给料机
通过对上述给料机的比较，得到结论是：K型往复式给料机的特点是给料频率低幅值大，给料机底板在回程中需克服物料很大的摩擦力，所需驱动功率大，能耗高，结构受力大，致使设备体积大，质量大，运动体磨损快，给料过程是往复运动，设备震动大，噪声高，给料不连续，生产效率低。振动式给煤机的特点是给料频率高幅值小，由于是靠高频震动给料，其震动频率和幅值对物料粒度比重和底板受力状态很敏感，给料量不稳定且调整困难，噪声也高。
甲带式给料机的研究就是要克服上述给料机的缺陷，为散状物料生产系统提供一种给料量大且连续、可调、运行平稳噪声小，驱动功率小，维修量小的新型给料设备。
2 课题的选择
2.1选题背景
以往的煤矿井下一般都采用往复式给煤机，从K1~K4这几种型号的，它的最大给煤量一般不能超过600t/h。这样的限制为煤矿井下的工作带来了很大的不便，这种曲柄连杆机构的设计不可能很均匀的输送给料量，这就造成了大量的一堆堆的落在一起，这很有可能造成严重的堵塞，不便于清理，从而造成了设备很容易损坏。
为了克服这些缺点，2007年石圪节煤业公司在15号煤掘进的过程之中，它们首先采用了胶带式给煤机，使用的效果不错。到2009年的10月份，正
式把胶带式给煤机的名字更换为甲带式给煤机，这两个的区别就在于甲带式给煤机在其胶带上覆加了一层甲带，同时在导料槽上安装了一个手动闸门来控制给料量。甲带式给料机主要有滚筒、托辊、胶带、甲带、下护板、支架、清扫器等部分组成。
2.2甲带式给料机的工作原理
甲带给煤机的结构图如下图2.1所示：料仓内的物料经导料槽1落在被甲带所包裹的胶带2、3上，甲带静止时物料靠内摩擦力而停止运动，在出料口形成任意的一种堆积形状，当传动滚筒4在电动机、联轴器、无级变速链传动这一驱动系统下开始旋转时，胶带也跟着旋转运动，同时在胶带上的甲带4也会跟着胶带一起运动，物料在甲带上随着甲带向出口运行，当物料卸载下来时甲带绕着改向滚筒5继续运行往返循环，这样循环往复的运行使物料不断的排出出料口，从而完成给料过程。控制给料量可以通过改变甲带运行速度；或者通过改变仓口大小来实现，即用手轮8来调节闸门7的运行。闸门机构和驱动手轮不仅能控制给料量同时还能方便检修。
图2.1 甲带给煤机的结构原理
1—导料槽；2、3—甲带、胶带；4—传动滚筒；
5—改向滚筒；6—托辊；7—闸门；8——手轮
3 甲带式给煤机的主要设计及计算
3.1GLD800型甲带式给煤机的技术参数
表3—1 GLD800型甲带式给煤机的技术参数
3.2GLD800型甲带式给煤机的整体尺寸计算及确定
3.2.1运输带的选取
(1)输送带是GLD800甲带式给煤机的牵引构件和承载构件，它是用于输送物料的和传递动力的。
(2)输送带的种类
按结构可分为钢丝绳芯输送带和织物芯输送带，其中织物芯输送带包括棉帆布、尼龙帆布、聚酯帆布等。
按性能特征可分为通用型的、防腐型的、耐寒型的、阻燃型的以及耐热型的等各种类的输送带。
(3)选择输送带的类型要考虑如下几个因素：
1)为延长输送带的使用寿命，同时减少物料摩擦，尽量选用橡胶贴面，其次为橡塑贴面和塑料贴面的树洞带；
2)在相同的条件下首先选择分层带，然后是整体带芯和钢丝绳芯带；
3)因为在同样的抗拉强度下，尼龙、维尼龙帆布层带。比棉帆布带的体积轻、带也较薄、柔软、耐腐蚀、耐水并且成槽性好；
4)覆盖胶的厚度主要由被运物料的特点和种类决定，根据料冲击大小、运输长度、带的速度等因素，可以适当的在输送带上加一层2m m的表面橡胶层，来延长使用寿命。
综合本题所设计的甲带给煤机的各种参数和技术特点，考虑到输送量不大，运输距离不算长，并且这不是专门的输送机，同时由于本题设计的甲带式给煤机是矿井下运物料的，所以查机械手册（第五版）第二卷表8-2-51得：运输送带宜选井巷型，芯层带号为CC-56，覆盖胶代号PVC。它的结构图如图3.2.1所示。
图3.2.1 织物芯输送带结构图
1—上覆盖胶；2—芯层；3—下覆盖胶
它们主要由上覆盖胶1、芯层2和下覆盖胶3等部分组成。其中上覆盖胶和下覆盖胶主要起到保护输送带蹭不受损坏，同时让芯层不受工作环境的影响。为了这个目的，我们可以选用橡胶作为覆盖材料，如普通胶、耐油胶、耐磨胶、难燃胶、耐寒胶、耐酸碱胶、耐热胶等各种材料的橡胶，同时我们还可以选用PVC等作为覆盖材料。而芯层的作用是为了承受输送带和输送带上面的物料所带来的冲击力所需要的张力和强度。所以我们所选用的芯层材料主要可以有棉帆布、尼龙帆布、聚酯帆布以及钢丝绳等。
因为皮带型号为CC-56，根据连续输送机械设计手册查表2-52得：每层厚度为1.5mm，每层质量1.362
kg m，层数为5，上覆盖胶厚度为1.5、质
/
量1.72
kg m，带宽为1m。所以
/
/
kg m，下覆盖胶厚度为1.5、质量为1.72
胶带质量为(1.365 1.7 1.7)1 5.4655.7kg
?++??=，厚度为?++=。
1.551.51
3.2.2给料口的尺寸确定
仓口安装尺寸选择K3漏斗尺寸：1250?1000，选取整机长度约为漏斗长度2倍，计算结果为2500，最终选取3280。
1s料仓内堆积物的体积：
3
103600Q V ρ?=38000003600110
=??0.23=3m （3-1） 式中：V ——每秒堆积物的体积，；3m
Q ——给煤量，t/h ；
ρ——物料密度，取33110kg/m ?。
1s 堆积物体积为0.233m ，其漏斗长为1250m m ，宽度为1000m m ，则其高度为184m m ,取300m m 。仓口的三视图如图所示3.2.2所示。
图3.2.2 仓口的三视图
为了加强仓口的结构抗性和它的稳定性，在仓口四周焊接槽钢。选取热轧普通槽钢GB/T707-1988，其尺寸如图 3.2.3所示。图中100mm h =、48mm b =、 5.3mm d =、8.5mm t =、8.5mm r =、1 4.25mm r =。
图3.2.3 槽钢尺寸
综上所述，设计出来的K3仓口三维模型如图3.2.4所示。
图3.2.4 K3仓口的三维模型
导料槽底部输送带采用0.8m 带式输送机标准尺寸，甲带宽度即导料槽出料口的宽度，取0.8m 。
给煤量：
Q Bh v ρ= （3-2） 式中：B ——出料口宽度，取0.8m ；
h ——出料口高度，m ；
ρ——物料密度，取31t/m ；
v ——带速，m/s 。
因此，根据公式（2-1）可得到： Q h B v
ρ= 80036000.810.75=??? 0.37=m （3-3） 取出料口高度为0.5m 。
仓口和导料槽的三维模型如图3.2.5所示。
图3.2.5 仓口及导料槽三维模型
3.2.3托辊的选取
(1)托辊的种类和特点
托辊是用来支撑输送带和物料的重量，托辊运转必须灵活可靠。减少输送带同托辊的摩擦力，对占输送机总成本25%以上的输送带的寿命起着关键作用。
它由两部分组成：滚子和支撑架。托辊的作用是支承输送带及其上面的物料，保证输送带平稳运行。有槽形、平行、调心、前倾、缓冲、回程、过渡托辊等形式。按照组成托辊的数量有一节辊、二节辊和三节辊等形式。
1)槽形托辊
槽形托辊分为支架式和吊挂式两种，常用槽角有30 、35 两种(对三节辊而言)。它用于带式输送机承载分支，支撑输送带及其它上面的物料。槽形托辊的两种形式如图3.2.6所示。
(a)
(b)
图3.2.6 槽形托辊
(a)支架形式；(b)吊挂形式。
2)平行托辊
平行托辊分为平行上托辊和平行下托辊。平行上托辊用于承载分支，支撑输送带及其上面的货物；平行下托辊用于回程分支，支撑输送带。平行托辊的两种形式如图3.2.7所示。
(a)
(b)
图3.2.7 平行托辊
(a)平行上托辊；(b)平行下托辊。
3)前倾托辊
前倾托辊分为槽u回程分支，形前倾托辊，它用于承载分支，V形前倾
托辊用于回程分支，他们具有纠正输送带跑偏作用，常用其前倾角度为 。前倾托辊的两种形式如图3.2.8所示。
1~3
(a)
(b)
图3.2.8 前倾托辊
(a)槽形前倾托辊；(b)V形前倾托辊。
4)调心托辊
调心托辊分为摩擦上调心托辊、锥形上调心托辊、摩擦上调心托辊、摩擦下调心托辊和锥形下调心托辊，用于承载分支或回程分支，具有纠正输送带跑偏的作用。调心托辊的几种形式如图3.2.9所示。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
图3.2.9 调心托辊
(a)摩擦上调心托辊；(b)摩擦上平调心托辊；
(c)锥形上调心托辊；(d)摩擦下调心托辊；
(e)锥形下调心托辊。
5)缓冲托辊
缓冲托辊用于输送机受料处，减少物料对输送带的冲击，延长输送带使用寿命。主要针对洗煤厂、焦化厂、化工厂等腐蚀性环境而研制的一类托辊，它本身具有的任性是普通金属的10倍以上，耐腐蚀阻燃、抗静电、自重轻等特点，广泛用于矿山开采。
托辊体专用的高分子材料，其机械性能类似于青铜，具有很好的耐磨性，而且具有良好的资润滑性能，不伤皮带。
缓冲托辊有橡胶圈式和弹簧板式两种。常用的槽角有30 、35 两种。缓
冲托辊的两种形式如图3.2.10所示。
(a)
(b)
图3.2.10 缓冲托辊
(a)橡胶圈式；(b)弹簧板式。
6)回程托辊
回程托辊用于回程分支，有平行下托辊、V形托辊、反V形托辊、梳形托辊和螺旋托辊。使用V形托辊、反V形托辊对防止输送带跑偏有很好的的效果，梳形托辊和螺旋托辊可清楚粘在输送带上的物料。回程托辊的几种形式如图3.2.11所示。
(a)
(b)
(c)
(d)
图3.2.11 回程托辊
(a)V形托辊；(b)反V形托辊；
(c)梳形托辊；(d)螺旋托辊。
7)过渡托辊
过渡托辊用于滚筒与第一组标准托辊之间，使输送带逐渐形成槽形或由槽形展开成平形，以降低树洞带边缘的附加应力，同时也能够防止输送带展平时出现撒料现象。其槽角有10 、20 、30 三种。过渡托辊的形式如图3.2.3(a)所示。
综合上述，本题所设计的GLD甲带式给煤机因为物料对输送带是冲击，选择使用缓冲托辊和平行上托辊。
(2)托辊直径的确定
托辊直径主要根据带速确定，要求辊子的转速不大于600r/min,以保证轴承使用寿命，辊子的最小直径可按下式计算：
=?=m m (3-4）=31.850.7523.9
D v
31.85
式中：D——托辊的最小直径，m m;
v——带速，m/s。
根据公式（2-2）和机械设计手册（第五版）第二卷表8-2-13，选择的缓冲托辊型号为80C504H，轴承型号为6306/C4；根据缓冲托辊选择的平行托辊的型号为80C310的托辊，其辊子直径为133m m，轴承型号为6404/C4，托辊质量为28.3kg，托辊的宽度为170m m。其所画的三维图如图3.2.12所示：
图3.2.12：平行托辊三维图
(3)托辊间距
在确定托辊间距时，应该考虑输送带每米长度的质量、物料每米长度的质量、托辊额定负荷、两托辊间输送带下垂度、托辊轴承承载能力、输送带张力等因素。
因为堆积物密度为33
，带宽为800m m。根据连续输送机械手
110kg/m
册查表2-18得：托辊间距为1200m m。
缓冲托辊间距根据物料的堆积密度、块度及落料高度而定。合理的托辊间局，能使输送带运行平稳，并保证在导料槽的全长内输送带禹导料槽裙边相接触，减少物料撒落。缓冲托辊间距一般取承载分支托辊间距的1/2~1/4,取300m m。
3.3驱动装置的计算及选取
3.3.1驱动装置的特点和组成
驱动装置是GLD甲带式给煤机的动力部分。它主要由电动机、无级变速机构、传动滚筒等部分组成。按电动机数量可分成单电动机的驱动和多电
动机的驱动。按传动滚筒的数目可分成但滚筒驱动、双滚筒驱动以及多滚筒驱动。按电动机和传动滚筒之间的连接情况可分成电动机、无级变速机构、联轴器等组成的组合式驱动装置，同时本题所设计的GLD甲带式给煤机猪要电动机、无级变速机和传动滚筒组成一体的驱动系统。
3.3.2驱动单元
(1)驱动单元的基本组成
常用的驱动单元主要由电动机、高速联轴器、液力耦合器、制动器、变速机构、低速联轴器、逆止器、驱动装置架等部分组成。
按它们的耦合方式不同，通常可以分为以下种类：
鼠笼式电动机、刚性联轴器、变速装置；
鼠笼式电动机、液力偶合器、变速装置；
绕线式电动机、刚性联轴器、变速装置；
鼠笼式电动机、CST减速装置；
鼠笼式电动机、开式齿轮或者带传动与链传动。
(2)驱动单元的选择
驱动单元的选择也GLD型的甲带式给煤机的工作情况、温度、使用情况、输送的长短以及驱GLD甲带式给煤机所需要的驱动功率等各种因素有着直接的关联。
对于鼠笼式电动机、液力偶合器、变速装置这种组合的驱动单元而言，因为电动机和液力耦合器的相关作用可能会降低启动的系数，同时改善了起动性能。它可以通过对液力耦合器的充油量的调整累改变多种电动机的驱动的功率平衡问题，所以这种驱动单元可以用于中小型功率和多电动机驱动的给煤机中。
对于鼠笼式电动机、刚性联轴器、变速装置这种组合的驱动单元而言，因为电动机和变速机采用刚性联轴器来连接的，所以这导致了电动机的起动系数比较大一般都会大于1.7，这会在起动过程中产生较大的冲击载荷，所以这种单元的驱动仅仅只适用于小功率范围的给煤机采用，最重要的一点是它不能够调整功率的平衡所以不适合用到多电动机驱动的系统中。
对于绕线式电动机、刚性联轴器、变速装置这种组合的驱动单元而言，因为这种电动机可以改变电动机的特性通过串接转子电阻来改变来取得符合甲带式给煤机要求的起动系数，从而获得理想的起动性能，因此，这种驱
动单元适合于输送的距离较长、功率较大的甲带式给煤机，但我们要考虑到成本问题，这种驱动单元的电动机就不适合选择，因为它的拖动设计比较负责，体积较大，费用也相当的贵。
对于鼠笼式电动机、CST减速装置这种驱动单元而言，它是通过电液控制器，按照甲带式给煤机的制动的要求对CST减速装置的反应盘系统施加液体压力，通过反应盘系统的动静摩擦片之间的相互作用来传递动力。这种驱动系统有实现无级调速、软起动、软制动等多种功能，这样的功能能够解决多电动机驱动功率平衡的问题，同时它还具备效率高、节约能量、延长给煤机使用寿命等多种优点，但考虑到这种驱动单元中电液控制系统比较复杂、体积较大导致的成本费用高这个问题时，我们应该慎重选择，所以，这种驱动系统适用于大载荷、物料输送的距离较长、运载量大的给煤机。
对于鼠笼式电动机、开式齿轮或者带传动与链传动这种驱动单元而言，其优点是结构较简单，安装方便，同时其安装精度的要求不高，但其缺点是它的工作效率不高，所以这种驱动系统只适用于运输距离短、驱动功率小、带速较低的轻小型的给煤机，或者有着特殊需要的给煤机。
3.3.3驱动滚筒的设计与计算
(1)驱动滚筒的结构形式和特点
驱动滚筒是驱动装置的动力，通过摩擦力传递给输送带使之运行的部件。通常情况下，驱动滚筒分钢板焊接结构和铸焊结构两种形式。如图3.3.1、3.3.2所示：
图3.3.1 钢板焊接滚筒结构
1—简体；2—腹板；3—轮毂；4—键；5—轴