帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置設(shè)計

帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置設(shè)計,輸送,驅(qū)動,裝置,設(shè)計 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共2頁 目次 1 引言……………………………………………………………………………………1 1.1國內(nèi)帶式輸送機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r………………………………………………………1 1.2帶式輸送機(jī)發(fā)展的技術(shù)前瞻………………………………………………………1 1.3帶式輸送機(jī)的概述…………………………………………………………………2 1.3.1 帶式輸送機(jī)的優(yōu)缺點…………………………………… ………………2 1.3.2帶式輸送機(jī)工作原理………………………………………………………3 1.3.3帶式輸送機(jī)的分類…………………………………………………………3 1.4驅(qū)動裝置形式………………………………………………………………………4 2 運動方案的擬定………………………………………………………………………6 3 電動機(jī)的設(shè)計…………………………………………………………………………8 3.1帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置設(shè)計的原始數(shù)據(jù)……………………………………………8 3.2選擇電動機(jī)的類型…………………………………………………………………8 3.3選擇電動機(jī)的容量…………………………………………………………………8 3.4選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速…………………………………………………… …………10 4 減速器的設(shè)計…………………………………………………………………………12 4.1計算總傳動比并分配各級傳動比…………………………………………………12 4.2運動參數(shù)的計算……………………………………………………………………12 5 驅(qū)動滾筒的設(shè)計………………………………………………………………………15 5.1輸送帶的選擇……………………………………………………………………15 5.2驅(qū)動滾筒的選擇設(shè)計……………………………………………………………15 5.3驅(qū)動滾筒尺寸的確定……………………………………………………………16 5.4驅(qū)動滾筒軸的設(shè)計………………………………………………………………19 5.4．1驅(qū)動滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………20 5.4．2滾筒軸的校核……………………………………………………………20 5.4．3滾筒的周向定位…………………………………………………………21 6 聯(lián)軸器的設(shè)計…………………………………………………………………………23 6.1高速聯(lián)軸器………………………………………………………………………23 6.2低速聯(lián)軸器………………………………………………………………………24 7 制動裝置設(shè)計…………………………………………………………………………25 7.1制動裝置作用……………………………………………………………………25 7.2 制動裝置的種類…………………………………………………………………25 7.3制動裝置的選擇…………………………………………………………………25 8 帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置特性分析………………………………………………………26 8.1大功率帶式輸送機(jī)對驅(qū)動裝置的要求…………………………………………26 8.2啟動控制…………………………………………………………………………26 8.3制動控制…………………………………………………………………………27 8.4過載保護(hù)…………………………………………………………………………27 8.5多機(jī)驅(qū)動時的負(fù)載平衡…………………………………………………………27 8.6驅(qū)動裝置的其他要求……………………………………………………………27 結(jié)論………………………………………………………………………………………29 致謝………………………………………………………………………………………30 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………31 帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置設(shè)計答辯人：答辯人：指導(dǎo)老師：江琴指導(dǎo)老師：江琴 專業(yè)：機(jī)械工程系專業(yè)：機(jī)械工程系 日期日期 ：20102010年年6 6月月4 4號號南京理工大南京理工大南京理工大南京理工大學(xué)紫金學(xué)院學(xué)紫金學(xué)院學(xué)紫金學(xué)院學(xué)紫金學(xué)院 1.計算總傳動比并分配各級傳動 2.運動參數(shù)的選擇計算 1.輸送帶的選擇 2.驅(qū)動滾筒的選擇設(shè)計 3.驅(qū)動滾筒軸的設(shè)計驅(qū)動裝置設(shè)計的主要思路運動方案的擬定運動方案的擬定 1電機(jī)類型的選用 2選擇電機(jī)容量 3選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速 減速器的設(shè)計減速器的設(shè)計驅(qū)動滾筒的設(shè)計驅(qū)動滾筒的設(shè)計 電機(jī)的選擇電機(jī)的選擇聯(lián)軸器的設(shè)計聯(lián)軸器的設(shè)計驅(qū)動裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計基本參數(shù)的確定l(1)運輸物料:原煤l(2)膠帶速度:2.5m/sl(3)傳動滾筒轉(zhuǎn)速:59.7r/minl(4)物料堆積密度：800kg/m3l(5)傳動滾筒軸功率:62.5kWl(6)帶式輸送機(jī)傾角：=10l(7)輸送帶拉力 25KNl(8)設(shè)計運輸生產(chǎn)率 Q=1500t/hl2.使用情況：每天工作8小時，每年300天，5年。驅(qū)動裝置運動方案擬定驅(qū)動裝置是帶式輸送機(jī)的原動力部分，由電動機(jī)、減速器以及高（低）速聯(lián)軸器、制動器和逆止器等組成。其型式的確定按與傳動滾筒和關(guān)系，驅(qū)動裝置可分為分離式、半組合式和組合式三種。分離式驅(qū)動裝置有兩種，在這兩種分離式裝置中，應(yīng)優(yōu)先選擇Y-ZLY驅(qū)動裝置；而Y-DBY適用于要求布置特別緊湊的地方。電動機(jī)的設(shè)計 1.電機(jī)類型的選擇 按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉自扇冷式 籠型三相異步。2.電機(jī)功率的計算電機(jī)額定功率大于工作功率查機(jī)械零件設(shè)計手冊取電動機(jī)的額定功率為=110kw 綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量以及減速器的傳動比，可知方案2比較適合。因此選定電動機(jī)型號為Y315S-4,所選電動機(jī)的額定功率P=110kw，滿載轉(zhuǎn)速n=1480r/min。減速器的設(shè)計l計算總傳動比41 計算總傳動比并分配各級傳動比計算總傳動比并分配各級傳動比42 運動參數(shù)的計算運動參數(shù)的計算 5 驅(qū)動滾筒設(shè)計驅(qū)動滾筒設(shè)計1.輸送帶的選擇2.驅(qū)動滾筒的選擇設(shè)計3.滾筒尺寸的確定4.驅(qū)動滾筒軸的設(shè)計 滾筒尺寸的確定滾筒尺寸的確定1.帶寬的計算=1.4m=1400mm驅(qū)動滾筒軸的設(shè)計驅(qū)動滾筒軸的設(shè)計1.驅(qū)動滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.4.2 滾筒軸的校核 2.滾筒軸的校核6 聯(lián)軸器的設(shè)計聯(lián)軸器的設(shè)計6.1 高速聯(lián)軸器高速聯(lián)軸器6.2 低速聯(lián)軸器低速聯(lián)軸器制動裝置設(shè)計制動裝置設(shè)計l制動裝置的作用l制動裝置的種類l制動裝置的選型帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置特性分析1 大功率帶式輸送機(jī)對驅(qū)動裝置的要求大功率帶式輸送機(jī)對驅(qū)動裝置的要求2 起動控制起動控制3 制動控制制動控制4 過載保護(hù)過載保護(hù)5 驅(qū)動裝置的其他要求動裝置的其他要求 結(jié) 論 綜合考慮，該設(shè)計的驅(qū)動裝置的組合方式為分離式Y(jié)-ZLY。該驅(qū)動裝置由電動機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、制動器、滾筒組成。通過結(jié)合設(shè)計參數(shù)的計算對以上的驅(qū)動裝置分別進(jìn)行選型。電動機(jī)采用型號為Y315S-4,所選電動機(jī)的額定功率P=110kw，滿載轉(zhuǎn)速n=1480r/min。減速器采用型號為，=24.79，額定功率=110kw。制動器采用的型號為：YWZ5-315。滾筒采用人字形溝槽包膠滾筒。高速級聯(lián)軸器采用聯(lián)軸器，低速級聯(lián)軸器采用ZL8型聯(lián)軸器。通過采用以上所選型號的驅(qū)動裝置，能達(dá)到設(shè)計參數(shù)的要求，降低所選用的輸送帶的強(qiáng)度要求，節(jié)約整機(jī)成本，是一種合理的選擇。總結(jié)畢業(yè)設(shè)計參照DT帶式輸送機(jī)進(jìn)行設(shè)計，對輸送機(jī)驅(qū)動裝置了初步的了解，在此次設(shè)計過程中復(fù)習(xí)了大學(xué)四年所學(xué)知識，對所學(xué)知識有了進(jìn)一步加深。但由于本人知識水平有限，設(shè)計過程中還有許多不盡之處，望評委老師能夠批評指正！致謝 感謝我的母校南京理工大學(xué)紫金學(xué)院給了我在大學(xué)四年深造的機(jī)會。感謝我的家人給予我的支持。本次畢業(yè)設(shè)計最感謝我的指導(dǎo)老師江琴老師，在畢業(yè)設(shè)計各個環(huán)節(jié)過程中都給予細(xì)心指導(dǎo)，在此謹(jǐn)向江老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意！最后，感謝所有關(guān)心和幫助過我的每一個人，感謝在座各位評委老師！本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 33 頁 共32頁 1 引言 1．1 國內(nèi)外帶式輸送機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 輸送機(jī)是在一定線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運機(jī)械，又稱連續(xù)輸送機(jī)。輸送機(jī)可進(jìn)行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機(jī)輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應(yīng)用廣泛。 17世紀(jì)中，開始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。1868年，在英國出現(xiàn)了帶式輸送機(jī)；1887年，美國出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)[1]。 20世紀(jì)80年代末以來，我國的煤礦用帶式輸送機(jī)也有了很大的發(fā)展，對其關(guān)鍵技術(shù)的研究和新產(chǎn)品的開發(fā)都取得了可喜的成果。輸送機(jī)產(chǎn)品系列不斷增多，從定型的SDJ、SSJ、STJ、DT等系列發(fā)展到多功能、適應(yīng)特種用途的各種帶式輸送機(jī)系列，如國家“七五”攻關(guān)項目—“大傾角帶式輸送機(jī)成套設(shè)備”、“九五”攻關(guān)項目—“高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)”等都填補了國內(nèi)空白，開發(fā)了大傾角、長距離輸送原煤的新型帶式輸送機(jī)系列產(chǎn)品，并對帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，應(yīng)用動態(tài)分析技術(shù)和中間驅(qū)動與智能化控制等技術(shù)，研制成功了多種軟啟動和制動裝置及以PLC為核心的可編程電控裝置。但與國外相比（如表1-1），其機(jī)型一般都偏小，特別是帶速通常均不超過4.5m/s，對高帶速輸送機(jī)及其動態(tài)設(shè)計與計算機(jī)監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)問題缺乏實踐經(jīng)驗，由于帶速普遍較低，許多設(shè)計單位仍沿用以往的靜態(tài)設(shè)計法，用加大帶式輸送機(jī)安全系數(shù)的方法來提高設(shè)計的可靠性，其結(jié)果不僅增大了設(shè)備成本，而且降低了設(shè)備運行的可靠性。 表1-1 國外目前帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)[2] 主要技 術(shù)參數(shù) 300-500萬噸高產(chǎn)高效礦井 順槽可伸縮帶式輸送機(jī) 大巷與斜井固定帶式輸送機(jī) 國內(nèi) 國外 國內(nèi) 國外 運距m 2000-3000 2000-3000 >5000 >4500 帶速m/s 3.5-4 2.4-2.5 4-5,最高可達(dá)8 3-5 輸送量t/h 2500-3000 1500-3500 3000-5000 2000-3000 驅(qū)動功率kw 1200--2000 900-1600 1500-3000 1500-3000 目前，帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢是：大運輸能力、大帶寬、大傾角、增加單長度和水平轉(zhuǎn)彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。 1．2 帶式輸送機(jī)發(fā)展的技術(shù)前瞻 帶式輸送機(jī)大型化與高可靠性要求，對設(shè)計者和制造商提出了更高的要求，只有解決了帶式輸送機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，才能制造出高性能、高可靠性的大型帶式輸送機(jī)。其關(guān)鍵技術(shù)為[2]： 1．動態(tài)分析技術(shù) 就是建立帶式輸送機(jī)輸送帶在啟動和停機(jī)過程中的動力學(xué)方程，求解帶式輸送機(jī)上不同點隨時間推移所發(fā)生的變化，找出變化劇烈的張力波可能造成的破壞，這就是帶式輸送機(jī)的動態(tài)分析。 2．可控啟動技術(shù) 大型帶式輸送機(jī)的啟動，一定要有一個足夠的啟動時間，使啟動加速度保持在允許范圍內(nèi)，運距越長、帶速越高、輸送量越大，啟動時間就越長。因而必須對啟動時間加以控制，可控啟動時輸送帶張力波動極小，啟動平穩(wěn)。 3．下運制動技術(shù) 包括三個技術(shù)關(guān)鍵，分別是制動能量大、制動平穩(wěn)性要求高、在事故停電時要求系統(tǒng)迅速而安全地制動。 4.中間驅(qū)動技術(shù) 隨著我國高產(chǎn)高效礦井的出現(xiàn)，煤礦井下用帶式輸送機(jī)已向大型化方向發(fā)展，但由于受到輸送帶強(qiáng)度與驅(qū)動裝置的限制，井下使用的帶式輸送機(jī)單機(jī)長度還不允許無限制地加長。中間驅(qū)動就是把驅(qū)動功率的一部分放在輸送機(jī)的中間段，使驅(qū)動功率分散開來，這樣可以降低輸送帶的最大張力，降低輸送帶的強(qiáng)度，提高輸送機(jī)的輸送能力，降低征集成本。 5.高速托輥技術(shù) 托輥使帶式輸送機(jī)的主要部件，量大面廣，在順槽中使用的托輥一般采完一個工作面后，托輥損壞數(shù)量很大，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。另外托輥的旋轉(zhuǎn)阻力及輸送機(jī)運行阻力大，功率消耗很大，因此提高托輥質(zhì)量對降低能耗、節(jié)省費用、增加運行可靠性具有重大意義。 6.電控與監(jiān)測自動化技術(shù) 國外大型帶式輸送機(jī)都已采用高檔PLC可編程控制器，開發(fā)了先進(jìn)的程序軟件與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采集等完整的自動監(jiān)控系統(tǒng)。這樣可以實現(xiàn)輸送機(jī)可控啟（制）動、中間驅(qū)動、功率平衡、帶速同步、自動張緊與機(jī)尾自移以及各種保護(hù)裝置、通信與信號聯(lián)絡(luò)等綜合功能的要求。 1.3 帶式輸送機(jī)概述 1.3.1 帶式輸送機(jī)的優(yōu)缺點 帶式輸送機(jī)的優(yōu)點是輸送物料種類廣泛，運輸能力大，輸送路線的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活的裝卸料，可靠性強(qiáng)、安全性高、費用低，工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機(jī)耗電量的1/3～1/5。因在運輸過程中物料與輸送帶一起移動，故磨損小，物料破碎性小。由于結(jié)構(gòu)簡單，既節(jié)省設(shè)備，又節(jié)省人力，故廣泛應(yīng)用于我國國民經(jīng)濟(jì)的許多工業(yè)部門。 帶式輸送機(jī)的缺點是輸送帶成本高且易損壞，故與其他輸送設(shè)備相比，初期投資高，且不適于運送有棱角的物料。 1.3.2 帶式輸送機(jī)的工作原理 帶式輸送機(jī)的機(jī)構(gòu)示意圖如下所示， 圖2-1 帶式輸送機(jī)工作原理圖 1. 驅(qū)動滾筒；2.清掃裝置；3.托輥4.輸送機(jī)5.機(jī)尾換向滾筒6.拉緊裝置 輸送帶繞經(jīng)驅(qū)動滾筒1和機(jī)尾換向滾筒5形成無極閉合帶。上下兩股輸送帶是由安裝在機(jī)架上的托輥3支承著。拉緊裝置的作用是給輸送帶正常運轉(zhuǎn)所需要的張緊力。工作時，驅(qū)動滾筒通過它與輸送帶之間的摩擦力驅(qū)動輸送帶運行。貨載裝載輸送帶上并與其一起運行。帶式輸送機(jī)一般是利用上分支輸送帶輸送貨載的，并且在端部卸載。利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。 1.3.3 帶式輸送機(jī)的分類 帶式輸送機(jī)分類方法有多種,按運輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分為兩大類；一類是普通型帶式輸送機(jī)，這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運送物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī)，各有各的輸送特點，其分類圖如下[4]： TDII型固定式帶式輸送機(jī) GD80輕型帶式輸送機(jī) 普通型 DX型鋼繩芯帶式輸送機(jī) U型帶式輸送機(jī) 帶式輸送機(jī) 管形帶式輸送機(jī) 氣墊型輸送機(jī) 特種結(jié)構(gòu) 波狀擋邊帶式輸送機(jī) 鋼繩牽引帶式輸送機(jī) 壓帶式帶式輸送機(jī)及其它類型。 圖1-1 帶式輸送機(jī)的分類 1．4 驅(qū)動裝置形式 驅(qū)動裝置實際上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置, 根據(jù)能量可能進(jìn)行的轉(zhuǎn)換方式, 帶式輸送機(jī)的驅(qū)動可以有下面的幾種途徑: a) 電能→機(jī)械能: 電動機(jī)通過電力電子技術(shù)直接驅(qū)動。其主要形式為: 直流電動機(jī)調(diào)速方式、交流電動機(jī)軟啟動方式、交流電動機(jī)變頻調(diào)速方式、差動變頻無級調(diào) 速。 b) 電能→液體動能→流體摩擦→機(jī)械能: 液粘離合器驅(qū)動。 c) 電能→液體動能→機(jī)械能: 液力耦合器驅(qū)動。 d) 電能→液壓能→機(jī)械能: 液壓馬達(dá)驅(qū)動。 根據(jù)設(shè)計參數(shù)和要求，綜合考慮后，采用第一種途徑。 驅(qū)動裝置的作用是將電動機(jī)的動力傳遞給輸送帶，并帶動它運動。 驅(qū)動裝置是帶式輸送機(jī)的動力傳遞機(jī)構(gòu)。一般由電動機(jī)、聯(lián)軸器、制動器、減速器及驅(qū)動滾筒組成。 電動機(jī)：帶式輸送機(jī)用的電動機(jī)，有鼠籠式、繞線式異步電動機(jī)。在有防爆要求的場合，就采用礦用隔爆機(jī)。使用液力耦合器時，不需要具有高起動力矩的電動機(jī)，只要與耦合器匹配得當(dāng)，就能得到接近電機(jī)最大力矩的起動力矩。 聯(lián)軸器：按傳動和結(jié)構(gòu)上的需要，分別采用液力耦合器、柱梢聯(lián)軸器、棒梢聯(lián)軸器、齒輪聯(lián)軸器或十字滑塊聯(lián)軸器。 減速器：帶式輸送機(jī)用的減速器，有圓柱齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器。圓柱齒輪減速器的傳動效率高，但是它要求電機(jī)軸與輸送機(jī)軸平行，驅(qū)動裝置占地寬度大，適合于在地面驅(qū)動；而井下使用時需要加寬峒室，若把電機(jī)布置在輸送帶下面，會給維護(hù)和更換造成困難。因此，用于采區(qū)巷道是，常采用圓錐-圓柱齒輪減速器。 驅(qū)動滾筒：驅(qū)動滾筒是依靠它與輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行的部件。據(jù)撓性牽引構(gòu)件的摩擦傳動理論，輸送帶與滾筒之間的最大摩擦力，隨摩擦系數(shù)和圍包角的增大面增大。所以提高牽引力必須人這兩方面入手。 根據(jù)不同的使用條件和工作要求，帶式輸送機(jī)的驅(qū)動方式，可分單電機(jī)單滾筒驅(qū)動單電機(jī)雙滾筒驅(qū)動及多電機(jī)驅(qū)動多滾筒驅(qū)動幾種。 2 運動方案的擬定 驅(qū)動裝置是帶式輸送機(jī)的原動力部分，由電動機(jī)、減速器以及高（低）速聯(lián)軸器、制動器和逆止器等組成。其型式的確定按與傳動滾筒和關(guān)系，驅(qū)動裝置可分為分離式、半組合式和組合式三種[5]。其三種組合方式如下表所示： 表2-1 驅(qū)動裝置的組成 類型 代號 功率范圍/kw 驅(qū)動系統(tǒng)組成 分離式 Y-DBY 2.2～315 Y電機(jī)-MLL聯(lián)軸器-YOX耦合器-直交軸- 減速器-ZL聯(lián)軸器 Y-ZLY 2.2～315 Y電機(jī)-MLL聯(lián)軸器-YOX耦合器-平行軸-減速器-ZL聯(lián)軸器 半組合式 YTH 2.2～250 Y電機(jī)-HL聯(lián)軸器-減速滾筒 組合式 YⅡ 2.2～55 Y電機(jī)電動滾筒 分離式驅(qū)動裝置有兩種，在這兩種分離式裝置中，應(yīng)優(yōu)先選擇Y-ZLY驅(qū)動裝置；而Y-DBY適用于要求布置特別緊湊的地方。 半組合式驅(qū)動裝置是只將減速齒輪副置于滾筒內(nèi)部，電動機(jī)伸出在滾筒外面的驅(qū)動裝置。它解決了電動滾筒散熱條件差的問題。因而作業(yè)率可不受太大的限制。 組合式驅(qū)動裝置是將電動機(jī)和減速器齒輪副裝入滾筒內(nèi)部與傳動滾筒組合在一起的驅(qū)動裝置。驅(qū)動裝置不占空間，適用于短距離及較小功率的帶式輸送機(jī)上。但電動機(jī)在滾筒內(nèi)部，散熱條件差，因而電動滾筒不適合長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，也不適合在環(huán)境溫度不大40C的場合使用[6]。 傳動裝置的傳動方案是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。綜合考慮本題設(shè)計采用的為第一種分離式傳動方案。其結(jié)構(gòu)圖如下: 圖2-1 分離式驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)圖 3 電動機(jī)的設(shè)計 3．1 帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置設(shè)計的原始數(shù)據(jù) 1. 驅(qū)動裝置技術(shù)性能： (1) 運輸物料: 原煤 (2) 膠帶速度: 2.5m/s (3) 傳動滾筒轉(zhuǎn)速: 59.7r/min (4) 物料堆積密度：= 800kg/m3 (5) 傳動滾筒軸功率: 62.5kW (6) 帶式輸送機(jī)傾角：α=100 (7) 輸送帶拉力 25KN （8）設(shè)計運輸生產(chǎn)率 Q=1500t/h 2. 使用情況：每天工作8小時，每年300天，5年。 3.2 選擇電動機(jī)的類型 按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)。它具有高效、節(jié)能、振動小、噪聲小和運行安全可靠的特點，安裝尺寸和功率等級符合國際標(biāo)準(zhǔn)。 3.3 選擇電動機(jī)的容量 表3—1 類別 傳動形式 效率 圓柱齒輪傳動 很好跑合的6、7級精度（稀油潤滑） 0.98-0.99 8級精度的一般齒輪傳動（稀油潤滑） 0.97 9級精度（稀油潤滑） 0.96 加工齒的開式傳動（干油潤滑） 0.94-0.96 鑄造齒的開式傳動 0.90-0.93 圓錐齒輪傳動 很好跑合的6、7級精度（稀油潤滑） 0.97-0.98 8級精度的一般齒輪傳動（稀油潤滑） 0.94-0.97 加工齒的開式傳動（干油潤滑） 0.92-0.95 鑄造齒的開式傳動 0.88-0.92 蝸桿傳動 有自鎖性的普通圓柱蝸桿傳動（稀油潤滑） 0.40-0.45 單頭普通圓柱蝸桿傳動（稀油潤滑） 0.70-0.75 雙頭普通圓柱蝸桿傳動（稀油潤滑） 0.75-0.82 三頭和四頭普通圓柱蝸桿傳動（稀油潤滑） 0.80-0.92 帶傳動 平帶開式傳動 0.98 V帶傳動 0.96 鏈傳動 滾子鏈傳動 0.396 齒形鏈傳動 0.97 摩擦傳動 平摩擦輪傳動 0.85-0.92 卷繩輪傳動 0.95 軸承（一對） 滾動軸承（球軸承取大值） 0.99-0.995 滑動軸承（液體摩擦取大值，潤滑不良取小值） 0.97-0.995 聯(lián)軸器 浮動聯(lián)軸器（滑塊聯(lián)軸器等） 0.97-0.99 齒式聯(lián)軸器 0.99 彈性聯(lián)軸器 0.99-0.995 萬向聯(lián)軸器 0.95-0.98 減（變）速器 單級圓柱齒輪減速器 0.97-0.98 兩級圓柱齒輪聯(lián)軸器 0.95-0.96 單級NGW型行星齒輪減速器 0.95-0.98 單級圓錐齒輪減速器 0.95-0.96 兩級圓錐—圓柱齒輪減速器 0.94-0.95 無級變速器 0.92-0.95 工作所需的功率： （1） （2） 由上式（1），（2）可知: 式中——電動機(jī)的工作功率kw； ——工作機(jī)所需功率(指輸入工作軸的功率)，kw； ——工作機(jī)的效率； ——輸送帶主軸牽引力N； ——輸送帶運行速度 m/s； ——電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率。 式中、、、、分別為齒輪傳動、卷筒、軸承、聯(lián)軸器的效率。 查表3—1得，=0.97、=0.96、=0.98、=0.99則： =0.972×0.96×0.984×0.992=0.817 所以: 根據(jù)選取電動機(jī)的額定功率。 查《機(jī)械零件設(shè)計手冊》取電動機(jī)的額定功率為=110kw 3．4 選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 由傳動滾筒軸的轉(zhuǎn)速,按二級斜齒圓柱減速器的傳動比的合理范圍=8:30,故電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為: =(477.6:1791)r/min。配合計算出的容量,可查出有兩種適用的電動機(jī)型號, 其技術(shù)參數(shù)比較情況見下表： 表3-2 兩種適用的電動機(jī)型號的參數(shù) 方 案 電動機(jī)型號 額定功率 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 電動機(jī)重量 kw 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 1 Y315M2-6 110 1000 990 1110 2 Y315S-4 110 1500 1480 1000 綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量以及減速器的傳動比，可知方案2比較適合。因此選定電動機(jī)型號為Y315S-4,所選電動機(jī)的額定功率P =110kw，滿載轉(zhuǎn)速n=1480r/min 。 4 減速器的設(shè)計 4．1 計算總傳動比并分配各級傳動比 圖4—1 運動簡圖 電動機(jī)確定后，根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計算傳動裝置的總傳動比[7]。 4.1.1 計算總傳動比 ==24.79 4.1.2 分配各級傳動比 確定各級的傳動比時,考慮到潤滑條件,應(yīng)使高、低級兩個在齒輪的直徑相近，所以低速級大齒輪略大些，推薦高帶級傳動比=(1.2:1.3) 4．2 運動參數(shù)的計算 4.2.1 計算各軸轉(zhuǎn)速 =1480r/min =1480/5.49=269.58r/min =269.58/4.51=59.77r/min 4.2.2 各軸的功率和轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)軸輸出功率和轉(zhuǎn)矩 ＝80kw ＝9550×＝9550× 軸Ⅰ的輸入功率和轉(zhuǎn)矩： = ·= 80×0.99=79.2kw ＝9550× ＝9550×＝511.05 軸Ⅱ的輸入功率和轉(zhuǎn)矩： = ·· = 79.2×0.97×0.98=75.29kw ＝9550× ＝9550×＝2667.18 軸Ⅲ的輸入功率和轉(zhuǎn)矩： = ··=75.29×0.97×0.98=71.57kw ＝9550× ＝9550×＝11435.39 傳動滾筒軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩： = ··· =71.57×0.98×0.99×0.96=66.66kw ＝9550× ＝9550×＝10650.87 將以上各軸的轉(zhuǎn)速，功率及轉(zhuǎn)矩，列成表格 表4-1 各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩 參 數(shù) 軸 名 電動機(jī)軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 滾筒軸 轉(zhuǎn) 速 r/min 1480 1480 269.58 59.77 59.77 功 率 kw 110 79.2 75.29 71.57 66.66 轉(zhuǎn) 矩 516.21 511.05 2667.18 11435.39 10650.87 綜合考慮傳動比和額定功率，應(yīng)該選取減速器，=24.79， 額定功率 =110kw。 5 驅(qū)動滾筒設(shè)計 5.1 輸送帶的選擇 輸送帶在帶式輸送機(jī)中既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件（鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)除外），它不僅要有承載能力，還要有足夠的抗拉強(qiáng)度。輸送帶有帶芯（骨架）和覆蓋層組成，其中覆蓋層又分為上覆蓋膠，邊條膠，下覆蓋膠。 輸送機(jī)的帶芯主要是有各種織物（棉織物，各種化纖織物以及混紡織物等）或鋼絲繩構(gòu)成。它們是輸送帶的骨干層，幾乎承載輸送帶工作時的全部負(fù)載[18]。因此，帶芯材料必須有一定的強(qiáng)度和剛度。覆蓋膠用來保護(hù)中間帶芯不受機(jī)械損傷以及周圍有害介質(zhì)的影響。上覆蓋膠層一般較厚，這是輸送帶的承載面，直接與物料接觸并承受物料的沖擊和磨損。下覆膠層是輸送帶與支撐托輥接觸的一面，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運行時的壓陷阻力，下覆蓋膠的厚度一般較薄。側(cè)邊覆蓋膠的作用是當(dāng)輸送帶發(fā)生跑偏使側(cè)面與機(jī)架相碰時，保護(hù)帶芯不受機(jī)械損傷。 按輸送帶帶芯結(jié)構(gòu)及材料不同，輸送帶被分成織物層芯和鋼絲繩芯兩大類?？椢飳有居址譃榉謱涌椢镄竞驼w織物層層芯兩類，且織物層芯的材質(zhì)有棉，尼龍和維綸等。 為了方便制造和搬運，輸送帶的長度一般制成100米～200米，因此使用時必須根據(jù)需要進(jìn)行連接。橡膠輸送帶的連接方法有機(jī)械接法與硫化膠接法兩種。硫化膠接法又分為熱硫化和冷硫化膠接法兩種。 5.2 驅(qū)動滾筒的選擇設(shè)計 驅(qū)動滾筒是傳遞動力的主要部件。根據(jù)不同的使用條件和工作要求，帶式輸送機(jī)的驅(qū)動方式，按單點驅(qū)動方式來講，可分單滾筒驅(qū)動和雙滾筒驅(qū)動。單滾筒傳動多用于功率不大的輸送機(jī)上，功率較大的輸送機(jī)可以采用雙滾筒傳動，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，還可以增加包角以增加傳動滾筒所能傳遞的牽引力。使用雙滾筒傳動時可以采用多電機(jī)分別傳動，也可以利用齒輪傳動裝置使雙滾筒同速運轉(zhuǎn)。如雙滾筒傳動仍不滿足牽引力需要，可采用多點驅(qū)動方式。滾筒結(jié)構(gòu)又分為鋼板焊接滾筒(大型的)和鑄造滾筒(小型的)。 驅(qū)動滾筒的作用是通過筒面和帶面之間的摩擦驅(qū)動使輸送帶運動，同時改變輸送帶的運動方向。為了傳遞必要的牽引力，輸送帶與滾筒間必須具有足夠的摩擦力。根據(jù)摩擦傳動的理論，在設(shè)計或選擇驅(qū)動裝置時，可采用增加輸送帶與驅(qū)動滾筒問的摩擦和圍包角的方法來保證獲得必要的牽引力。采用單滾筒驅(qū)動時；圍包角可達(dá)180°～240°；當(dāng)采用雙滾筒驅(qū)動時，圍包角為360°～480°左右。用雙滾筒傳動能大大提高輸送機(jī)的牽引力，所以常常被采用，尤其是當(dāng)運輸長度比較長時，一般采用雙滾筒驅(qū)動。 驅(qū)動滾筒的表面形式有鋼制光面滾筒和包膠面滾筒等。鋼制光面滾筒的主要缺點是表面摩擦系數(shù)小，所以一般用在周圍環(huán)境濕度小的短距離運輸機(jī)上[19-20]。包膠滾筒的主要優(yōu)點是表面摩擦系數(shù)大，適用于環(huán)境濕度大，運距較長的輸送機(jī)。而包膠的主要用途就是為了增大驅(qū)動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)，減小滾筒的磨損。當(dāng)功率不大，環(huán)境濕度小的情況下，可選用光面滾筒；環(huán)境潮濕，功率又大，容易打滑的情況下，應(yīng)選用膠面滾筒作為驅(qū)動滾筒。包膠滾筒按其表面形狀又可分為光面包膠滾筒、人字形溝槽包膠滾筒和菱形包膠滾筒。 本設(shè)計采用人字形溝槽包膠滾筒。這種滾筒是為了增大摩擦系數(shù)，在鋼制光面滾筒表面上，加上一層帶人字形的橡膠層面制成。這種滾筒有滾筒方向性，使人字刻槽的尖端順著輸送方向，不得反向運轉(zhuǎn)。方向如下圖所示。人字形溝槽膠滾筒，溝槽能使水的薄膜中斷，不積水，同時輸送帶與滾筒接觸時，輸送帶表面能擠壓到溝槽里，由于這種原因，即使在潮濕的場合工作，摩擦系數(shù)降低也很小。而菱形膠表適用于可逆運轉(zhuǎn)的輸送機(jī)[8]。 兩種人字形溝槽包膠滾筒如下圖所示： 圖5-1 左向人字形包膠滾筒和右向人字形包膠滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖 5.3 滾筒尺寸的確定 輸送帶的寬度直接影響，原煤的輸送生產(chǎn)率[9]。由帶式輸送機(jī)的輸送能力公式： 易知：滿足運輸生產(chǎn)率要求的最小輸送帶寬度 式中 —輸送帶寬度，m； —帶速，m/s； —物料散集密度，t/m3； —輸送量，t/h； —物料的斷面系數(shù)，值與物料的堆積角值有關(guān)，可由表5—1查得； —輸送機(jī)傾角系數(shù)，即考慮傾斜運輸時運輸能力的減小而設(shè)的系數(shù)，其值見表5—2。 表5—1 物料斷面系數(shù)表 動堆積角 10° 20° 25° 30° 35° 槽形 316 385 422 458 466 平形 67 135 172 209 247 表5—2 輸送機(jī)傾角系數(shù)表 α 0°~ 7° 8°~ 15° 16°~ 20° 1.0 0.95~0.9 0.9~0.8 表5—3 各種物料散集密度及物料堆積角 貨載名稱 貨載名稱 煤 0.8~1.0 30° 石灰?guī)r 1.6~2.0 25° 煤渣 0.6~0.9 35° 砂 1.6 30° 焦炭 0.5~0.7 35° 黏土 1.8~2.0 35° 黃鐵礦 2.0 25° 碎石 1.8 20° 設(shè)計中，帶式輸送機(jī)采用的是槽形托輥；由原始數(shù)據(jù)可知，運送的是原煤，輸送機(jī)的傾角為10°。故從表5—3查得=30°；從表5—1中查得=458；從表5—2中查得=0.95—0.9，取=0.92。 代入數(shù)據(jù)： =m=1.33m 查表選取帶寬=1.4m=1400mm 在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中，帶寬與滾筒直徑也有一定比例關(guān)系，所以用上式計算的滾筒直徑，然后在系列標(biāo)準(zhǔn)中圓整成相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，帶寬B與驅(qū)動滾筒標(biāo)準(zhǔn)直徑的關(guān)系如下表所示[22]： 表5-4 帶寬與驅(qū)動滾筒標(biāo)準(zhǔn)直徑的關(guān)系 膠帶寬度mm 650 800 1000 1200 1400 驅(qū)動滾筒 標(biāo)準(zhǔn)直徑D(mm) 630 630 800 800 1000 - 800 1000 1000 1250 - - - 1250 1400 滾筒長度應(yīng)比輸送帶寬度B大些，一般取為=+（100～200） mm 故滾筒長度=（1400+200）mm =1600 mm 由表5—4選取驅(qū)動滾筒的標(biāo)準(zhǔn)直徑D=1000mm 本系列傳動滾筒設(shè)計時,已考慮了輸送機(jī)啟制動時出現(xiàn)的尖峰載荷,因而傳動滾筒只需按穩(wěn)定工況算出的扭矩和合力來選擇即可。 由總體方案的設(shè)計部分可知，傳動滾筒的圓周合力為： 而按穩(wěn)定工況計算出的轉(zhuǎn)矩為： =66.66KW ＝9550× =9550×＝10650.87 故該滾筒選擇滿足要求。 其結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示[10]： 圖5-2 傳動滾筒的結(jié)構(gòu)尺寸安裝圖 由DT(Ⅱ)輸送機(jī)設(shè)計手冊[22]查得安裝尺寸如表5—5所示： 表5—5 B D/mm 許用應(yīng)力/KN 軸承型號 主要尺寸/mm A L d K 1400 1000 27 22232 2050 1600 1125 150 250 主要尺寸/mm M N Q P H h B 200 105 520 640 200 60 158 36 M30 圖5-4 傳動滾筒的三維模型 5.4 驅(qū)動滾筒軸的設(shè)計 5.4.1 驅(qū)動滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 計算最小軸徑： 筒的輸入功率和轉(zhuǎn)速 =66.66kw ＝ 選取驅(qū)動滾筒軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表知：考慮彎矩影響的設(shè)計系數(shù)為=118，于是軸的最小直徑為： =118=122.7mm， 滾筒軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 圖5-5 滾筒軸的結(jié)構(gòu)尺寸 圖5-6滾筒軸的三維模型 5.4.2 滾筒軸的校核 由于只受扭轉(zhuǎn)力的作用，故只校核軸的強(qiáng)度和剛度。 (1)強(qiáng)度校核 由強(qiáng)度校核條件： ===15.78Mpa ——軸的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力,Mpa； T ——軸所受的扭矩，N.mm； WT ——軸的抗扭截面模量，對于實心軸，WT =0.2d3； P——軸所傳遞的功率，KW； n——軸的轉(zhuǎn)速，r/m3； d——軸的截面直徑,mm； []——許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，Mpa； 由于軸承的材料為45鋼，查機(jī)械零件表15-3得，軸的材料的許用扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為25～45 因為<[]，所以符合要求。 (2) 剛度校核 由剛度條件得： =5.73×=5.73×=0.46(/m) T——軸所受的扭矩,N.mm G——軸的材料剪切彈性模量，對于鋼材，G=8.1104Mpa Ip——軸的截面的極慣性矩,mm4，對于軸Ip = 由于傳動滾筒為一般的傳動軸，因此=0.5～1(/m) 故軸的剛度合格。 5.4.3 滾筒的周向定位 對于零件的周向定位，一般的方法是采用鍵、螺釘?shù)冗M(jìn)行，這就不同程度的削弱了軸強(qiáng)度，基于此，本設(shè)計采用脹套定位，利用錐面原理，通過調(diào)整錐面軸向位移，達(dá)到徑向膨脹[21-22]。 優(yōu)點及特性： a)制造和安裝簡單。安裝脹套的軸和孔不像過盈配合那樣要求高精度的制造公差，安裝脹套也無需加熱，冷卻或使用加壓設(shè)備，只須將螺釘按規(guī)定扭矩值寧緊即可。 b)有良好地互換性，且拆卸方便。拆卸時，先松開壓緊螺釘，再用頂出螺釘頂出卸載，即可拆除聯(lián)接狀態(tài)，將脹套與聯(lián)結(jié)零件分離。 c)脹套聯(lián)接可以承受重負(fù)載。其結(jié)構(gòu)可作成各種樣式，為適應(yīng)安裝負(fù)載要求，一個脹套不夠用時，還可多個串聯(lián)使用。 d)脹套聯(lián)接是一種精密無間隙、無鍵的聯(lián)接?？煽康南随I傳動所造成的應(yīng)力集中等弊病。具有定位方便快捷、使用壽命長、不易腐蝕等優(yōu)點。在工作中無相對滑動，不會磨損。 e)脹緊聯(lián)接在軸向安裝時，不需軸向任何固定就可以調(diào)整其軸向所需位置尺寸及零件相對位置。 f)脹緊聯(lián)結(jié)套可以在-30~200溫度范圍之間工作，并可以根據(jù)工作環(huán)境和介質(zhì)的不同，選擇多種不同的材料[12]。 以上特點彌補了鍵聯(lián)接的許多不足之處，該產(chǎn)品是取代鍵的最佳選擇，相對于鍵聯(lián)結(jié)，可以保證無間隙，使用壽命極長。 6 聯(lián)軸器的設(shè)計 6.1 高速聯(lián)軸器 在減速器高速軸與電動機(jī)之間，由于轉(zhuǎn)速較高，且有輕微的沖擊振動；輸送機(jī)功率在110KW以內(nèi)的高速軸一般采用彈性柱梢聯(lián)軸器[23]，這種聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)簡單，安裝制造方便，耐久性好，彈性柱梢有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移[13]。 計算選型如下： 選擇時應(yīng)滿足如下的強(qiáng)度條件 計算轉(zhuǎn)矩：=（） ——電動機(jī)系數(shù)，查機(jī)械手冊得=0.25 ——工作機(jī)類型系數(shù)，查機(jī)械手冊得=1.2 =1.45511.05=766.57 由聯(lián)軸器的計算和軸的設(shè)計計算，選聯(lián)軸器 其公稱許用轉(zhuǎn)矩1250，許用轉(zhuǎn)速為4700r/min ，故滿足要求。 其結(jié)構(gòu)尺寸如下表所示 表6-1 聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)尺寸 型號 公稱轉(zhuǎn)矩 (Nm) 許用轉(zhuǎn)速 (r/min) 軸孔直徑 、 mm 軸孔長度mm D mm Y型 、、Z型 L L LX3 1250 4700 30，32，35，38 82 60 82 240 40，42，45，48 112 84 112 mm Bmm Smm 轉(zhuǎn)動慣量(kg㎡) 質(zhì)量kg 160 36 2.5 0.026 8 6.2 低速聯(lián)軸器 在低速級與工作機(jī)之間，其轉(zhuǎn)矩很大，且有一定的沖擊振動，減速器輸出軸與工作機(jī)軸間又有一定的軸向和徑向位移，所以此處選擇彈性齒式聯(lián)軸器。 這種聯(lián)軸器由兩個帶有內(nèi)齒及凸緣的外套筒和兩個帶有外齒的內(nèi)套筒組成。兩個內(nèi)套筒分別用鍵與兩軸連接，兩個外套筒用螺栓連成一體，依靠內(nèi)外齒相嚙合以傳遞轉(zhuǎn)矩。由于外齒的齒頂制成橢球面，且保證與內(nèi)齒嚙合后具有適當(dāng)?shù)捻斚逗蛡?cè)隙，故在傳動時，套筒可有軸向和徑向位移以及角位移。但為了減少磨損，應(yīng)對齒面進(jìn)行潤滑。這類聯(lián)軸器能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，長允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高；成本較高，在重型機(jī)械廣泛應(yīng)用。 計算選型如下： 選擇時應(yīng)滿足如下的強(qiáng)度條件 計算轉(zhuǎn)矩：=（）Nm 電動機(jī)系數(shù)，=0.25 工作機(jī)類型系數(shù)，=1.25 =1. 511435.39=17153.09Nm 由聯(lián)軸器的計算和軸的設(shè)計計算，選 ZL8型聯(lián)軸器。 公稱許用轉(zhuǎn)矩25000Nm 許用轉(zhuǎn)速2300r/min，故滿足要求。 其結(jié)構(gòu)尺寸如下表所示： 表6-2 ZL8型聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)尺寸 型號 公稱轉(zhuǎn)矩 (Nm) 許用轉(zhuǎn)速 (r/min) 軸孔直徑 、 mm 軸孔長度mm D mm Y型 型 L L ZL8 16000 2500 140 212 167 300 150 252 202 mm Bmm Smm 轉(zhuǎn)動慣量(kg㎡) 質(zhì)量kg 190 128 6 0.798 90.626 0.800 82.060 7 制動裝置 7.1 制動裝置的作用 對于傾斜輸送物料的帶式輸送機(jī)，平均傾角大于4°時，為了防止因滿載停機(jī)發(fā)生上運物料的倒轉(zhuǎn)或下運物料的順滑現(xiàn)象，從而引起物料的堆積、飛車等事故，所以就應(yīng)增設(shè)逆止或制動裝置。制動器是用于機(jī)器或機(jī)構(gòu)減速使其停止的裝置，有時也能用調(diào)節(jié)或限制機(jī)構(gòu)的運行速度，它是保證機(jī)構(gòu)或機(jī)器安全正常的重要部件。 7.2 制動裝置的種類 帶式輸送機(jī)的逆止和制動裝置的種類較多，視輸送機(jī)的具體使用條件采用不同形式的逆止或制動器。常用的有帶式逆止器、滾柱逆止器、液壓電磁閘瓦制動器、盤形制動器和液壓推桿制動器等幾種。本設(shè)計采用液壓推桿制動器 。 這種制動器對向上、水平或向下運輸?shù)膸捷斔蜋C(jī)均可采用。其工作頻率快，制動平衡，且制動力矩可調(diào)，壽命長等優(yōu)點。因此多用于大功率、長距離的輸送機(jī)上。安裝在緊靠減速器的輸入軸(高速軸)上，作為因斷電停機(jī)和緊急剎車之用，適用于對停機(jī)時間有要求的場合。 7.3 制動器的選型 制動器的選擇要考慮以下幾點[14]： a)機(jī)械運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)狀況，計算軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，并要有一定的安全儲備。 b)應(yīng)充分注意制動器的任務(wù)，根據(jù)各自不同的任務(wù)來選擇，支持制動器的制動轉(zhuǎn)矩，必須有足夠儲備，即保證一定的安全系數(shù)，對于安全性有高度要求的機(jī)構(gòu)需要裝設(shè)雙重制動器。 c)制動器就能保證良好的散熱功能，防止對人身、機(jī)械及環(huán)境造成危害[11]。 8 帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置特性分析 驅(qū)動裝置是帶式輸送機(jī)的核心部件，屬于系統(tǒng)的動力部件，其性能對于帶式輸送機(jī)的運輸能力、運輸成本、膠帶最大張力的控制以及輸送機(jī)運行的穩(wěn)定性和安全性的控制方面，都是至關(guān)重要的。性能穩(wěn)定、性價比高、功能完善、技術(shù)先進(jìn)，是現(xiàn)代大型帶式輸送機(jī)動力裝置必然的要求。而對于我國這樣的國家，性能穩(wěn)定、性價比高應(yīng)該優(yōu)先于后兩項指標(biāo)。 8.1 大功率帶式輸送機(jī)對驅(qū)動裝置的要求 驅(qū)動裝置是影響輸送機(jī)動態(tài)特性的主要因素。大功率帶式輸送機(jī)在正常運行，尤其是在較不穩(wěn)定的起制動狀況時，動張力與靜張力迭加，引起膠帶在驅(qū)動滾筒處的張力重新分布并導(dǎo)致不穩(wěn)定的運行[24-25]。此外，還引起拉緊裝置載荷的顯著增大和重錘式拉緊裝置位移的增加。這是因為膠帶是彈性體，在外界擾動力(驅(qū)動力、制動力和運行阻力等)的作用下，沿膠帶縱向產(chǎn)生振動的緣故。這是帶式輸送機(jī)動力學(xué)現(xiàn)象最主要的部分之一。如何減小其膠帶的張力及其張力變化以減少沖擊，對于完善輸送機(jī)的運行性能和提高運輸能力非常重要。而減小膠帶張力及其變化于動力裝置的性能有很大關(guān)系。驅(qū)動力過大、起動過快都會引起過大的膠帶張力，從而影響到系統(tǒng)的所有元部件。理想的驅(qū)動裝置必須具備以下條件。 (1) 起動控制，即對起動加速度和起動時間的精確控制(可控起動)，或至少能滿足空載或輕載起動(軟起動)。 (2) 頻繁起動和多機(jī)驅(qū)動的功率平衡。 (3) 停車安全。 (4) 安全可靠，維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)高效。 8.2 起動控制 驅(qū)動裝置必須連續(xù)地對膠帶加速而不受負(fù)載的影響，起動時間應(yīng)足夠長，加速度值應(yīng)控制在0.1-0.3以內(nèi)，以防止撤料、滾料(尤其是大傾角帶式輸送機(jī))、膠帶在滾筒上打滑以及拉緊裝置的過度位移。膠帶是粘彈性體而不是剛性體，因此要求起動輸送機(jī)不能產(chǎn)生較大的膠帶動張力(這種動張力甚至可能在膠帶中引起共振)，傳統(tǒng)的電機(jī)加減速器直接起動的方式早已不能滿足大功率、長距離帶式輸送機(jī)的起動要求。 8.3 制動控制 停車時驅(qū)動裝置若能保持足夠長的停車時間和平緩的減速曲線，將使停車時產(chǎn)生的張力波保持在安全范圍內(nèi)。對于長距離、大彈性模量的帶式輸送機(jī)來說，停車制動時比加速更具危險性，控制更困難。分析表明，膠帶內(nèi)部儲存的應(yīng)力能在停車使所產(chǎn)生的特殊動應(yīng)力比驅(qū)動系統(tǒng)在加速時所產(chǎn)生的動應(yīng)力要大得多。這就要求對長距離帶式輸送機(jī)必須用動態(tài)分析法來徹底的研究，諸如起動斷電、緊急停車等工況所帶來的危害[26]。 正常停車曲線的形狀可能不像起動曲線那樣至關(guān)重要，但是最好在驅(qū)動輸入端安裝飛輪，從而延長停車時間。在大多數(shù)情況下，驅(qū)動裝置的慣性必須始終加在輸送機(jī)上，以避免過快地停車。 在緊急停車時，使用與加速曲線類似地可控制地減速方法是必要的。停車時間要延長到滿足安全系數(shù)的要求。 在實際中，只要延長加減速時間，就可以降低膠帶安全系數(shù)，意味著降低膠帶成本和輸送機(jī)總價格(因膠帶占輸送機(jī)總價35%-45%左右)。所以選擇合適的驅(qū)動裝置，就降低高至幾百萬元的設(shè)備投資。由此可見，選擇最佳的驅(qū)動和制動裝置所帶來的經(jīng)濟(jì)效益是很可觀的。 8.4 過載保護(hù) 所有帶式輸送機(jī)的零部件都必須防止過載，因為驅(qū)動裝置可以將過大力矩傳遞到膠帶上，膠帶上的沖擊載荷也可對減速器和電動機(jī)的機(jī)械部件產(chǎn)生嚴(yán)重的影響[27-28]。起動加載過多的輸送機(jī)，對電動機(jī)過載能力的要求較高，可以用可調(diào)整最大力矩限制裝置如限矩型液力偶合器來排除輸送機(jī)偶然起動和運行加載過多的可能性，能消除膠帶上主要的瞬間沖擊動應(yīng)力及其對減速器和電動機(jī)的影響。 8.5 多機(jī)驅(qū)動時的負(fù)載平衡 大功率帶式輸送機(jī)通常采用多機(jī)驅(qū)動的方式，由于電機(jī)特性的差異，以及驅(qū)動滾筒直徑的微小變化都可能造成各驅(qū)動單元的功率不平衡，嚴(yán)重的可導(dǎo)致電機(jī)過載而燒毀。國外大功率帶式輸送機(jī)通常采用串聯(lián)式PID(比例、積分、微分)控制回路，從而控制驅(qū)動裝置的速度和輸出力矩，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行功率平衡。國內(nèi)限于技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件通常采用技術(shù)較為成熟的液力偶合器(限矩型或調(diào)速型)來控制電機(jī)的功率均衡。 8.6 驅(qū)動裝置的其他要求 大功率帶式輸送機(jī)的驅(qū)動裝置還應(yīng)該具備延長電機(jī)絕緣材料的壽命，降低對電機(jī)的技術(shù)要求以及低速驗帶、故障自我診斷、對電網(wǎng)污染小等性能。另外，驅(qū)動裝置也應(yīng)允許在不停電動機(jī)時停車(當(dāng)停車時間很短并允許的情況下)，這將盡可能地減少沖擊電流。國外研究表明，電動機(jī)損壞有37%與高峰值沖擊電流引起的絕緣損壞有關(guān)。 為了減少電動系統(tǒng)的應(yīng)力，各驅(qū)動電動機(jī)可以分時起動，減少起動電流對電網(wǎng)的沖擊，降低對電源系統(tǒng)的技術(shù)要求，避免因過大的電壓將而引起起動力矩降低?？刂戚斔蛶У膭訌埩Γ瑴p小拉緊裝置的的行程。能夠滿足頻繁起動控制系統(tǒng)還應(yīng)使裝置在滿載運行時具有可調(diào)性。比如，在多驅(qū)動的輸送機(jī)上，若負(fù)載較小，且其中一個或幾個驅(qū)動裝置需暫時脫開的話，必須保證輸送機(jī)繼續(xù)運轉(zhuǎn)。最后也是最重要的要是，安全、可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均衡，即性價比好。 結(jié) 論 綜合考慮，該設(shè)計的驅(qū)動裝置的組合方式為分離式Y(jié)-ZLY。該驅(qū)動裝置由電動機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、制動器、滾筒組成。通過結(jié)合設(shè)計參數(shù)的計算對以上的驅(qū)動裝置分別進(jìn)行選型。電動機(jī)采用型號為Y315S-4,所選電動機(jī)的額定功率P=110kw，滿載轉(zhuǎn)速n=1480r/min 。減速器采用型號為，=24.79， 額定功率 =110kw。滾筒采用人字形溝槽包膠滾筒。高速級聯(lián)軸器采用聯(lián)軸器，低速級聯(lián)軸器采用ZL8型聯(lián)軸器。 通過采用以上所選型號的驅(qū)動裝置，能達(dá)到設(shè)計參數(shù)的要求，降低所選用的輸送帶的強(qiáng)度要求，節(jié)約整機(jī)成本，是一種合理的選擇。 致 謝 本論文的完成過程中，自始自終得到了江琴老師的精心指導(dǎo)和親切關(guān)懷。指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、嚴(yán)于律己寬以待人的做人風(fēng)范是我們終身學(xué)習(xí)的榜樣。另外課題組活躍的學(xué)術(shù)風(fēng)氣、學(xué)術(shù)觀點與為人上的坦誠也深深的感染了我，使我獲得了太多的啟發(fā)，在此特表深深謝意！ 在課題研究的整個過程中，江老師一直給予悉心的指導(dǎo)與幫助。在同他們的合作中取得了很大的進(jìn)步，同時他們豐富的理論知識及實際工作經(jīng)驗、對待學(xué)術(shù)問題的科學(xué)態(tài)度令我欽佩。在此表示由衷的感謝！ 同時，我向在寫作過程中與我共同探討問題的同學(xué)、朋友表示誠摯的感謝。 謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有曾經(jīng)指導(dǎo)、關(guān)懷、幫助、和支持過我的老師、各級領(lǐng)導(dǎo)、朋友和同學(xué)！ 參 考 文 獻(xiàn) [1] 宋偉剛，張尊敬，王鷹. 帶式輸送機(jī)的研究進(jìn)展[J]. 起重運輸機(jī)械,2004,(2)，1—4 [2] 洪曉華，陳軍. 礦井運輸提升[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2005.6 [3] 謝錫純，李曉豁. 礦山機(jī)械與設(shè)備[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2000.5 [4] 蔣瓊珠. 連續(xù)輸送機(jī)[M]. 北京：人民出版社，2004. 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