皮带输送机的设计

本科毕业设计（论文）题目带式输送机的设计

院（系部）动力工程系

专业名称机械设计与制造

年级班级10升本一班

学生姓名杨帆

指导教师王建平

2012 年 6 月日

摘要

带式输送机，又称作是“胶带运输机”。俗称“皮带输送机”。是现今最重要的散装物料运输设备，具有输送能力大、耗电量小、连续运输能力、运输阻力小、且运行平稳等优点。所以，被广泛应用于矿井巷道内采用带式输送机运送煤炭、矿石等物料，对建设现代化矿井有重要作用，在国民经济的各个行业中很常见。

带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。其主要由机架、输送皮带、皮带辊筒、张紧装置、传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。

带式输送机可以用于水平运输或倾斜运输，使用非常方便，广泛应用于现代化的各种工业企业中。在煤矿中，带式输送机主要用于运输平巷及斜井，也常用于地面生产系统和选煤厂中。

本文根据笔者多年的学习经历、社会实践以及CAD技术，并结合自己在校所学相关专业知识，对各相关机械学科进行综合汇总，说明设计一台带式输送机。并介绍了TD带式输送机的滚筒托辊等结构、工作原理、设计过程、安装操作维护及相关的安全防护技术。

关键词：带式输送机原理设计计算滚筒托辊安装维护

Abstract

Belt conveyor, also known as" adhesive tape conveyer". Commonly known as the" belt conveyor". Nowadays the most important bulk material transportation equipment, strong conveying capacity, low power consumption, continuous transport capacity, transport small resistance, and stable operation and the like. So, is widely used in mine roadway with belt conveyor for transporting coal, ores and other materials, on the construction of modern mine has an important role in the national economy, the various industry is very common.

Belt conveyor is a kind of friction drive by the continuous mode transportation machinery materials. It is mainly composed of a machine frame, conveying belt, a belt roller, tensioning device, transmission device. It can be the material in certain transportation line, from the initial material to the final point of discharge is formed between a material conveying process. It not only can be broken loose material conveying, can also be carried into pieces of goods transportation. In addition to the pure material handling, but also with various industrial enterprise production process in process requirements are matched, formation of rhythmic flow transport line.

Belt conveyor can be used for horizontal transport or incline transportation, use very convenient, widely used in modern industrial enterprises. In the coal mine, belt conveyor is mainly used for the transport level and inclined shaft, also used in surface production system and coal preparation plant.

In this paper, according to the years of learning experiences, social practice and CAD technology, combined with their own learned in school and related professional knowledge, the related mechanical discipline comprehensive summary, description of the design of a belt conveyor. And introduced the TD belt conveyor drum roller structure, working principle, design process, installation operation and maintenance and related security protection technology.

Key words:principles of design calculation of belt conveyor drum roller installation and maintenance

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

前言 (5)

1. 概述 (7)

1.2 通用带式输送机的结构 (9)

1.2.1输送带 (10)

1.2.2 驱动装置 (19)

1.2.3 托辊 (22)

1.2.4 机架 (25)

1.2.5 拉紧装置 (26)

2. 带式输送机摩擦传动理论 (30)

2.1 摩擦传动理论 (30)

2.2 提高牵引力的途径 (31)

3 带式输送机的设计计算选型 (32)

3.1 带式输送机选型设计的依据及要求 (32)

3.2 带式输送机的工艺布置 (32)

3.3 零部件设计计算及选择 (34)

3.3.1 计算标准、符号和单位 (34)

3.3.2 原始数据及工作条件 (35)

3.3.3 输送能力和输送带宽度的计算 (38)

3.3.4 计算圆周驱动力和传动功率计算 (40)

3.3.5 张力计算 (45)

3.3.6 输送带选择计算 (49)

3.3.7 拉紧装置计算 (55)

3.3.8 托辊的选择 (56)

4 带式输送机的操作、维护和安装 (59)

4.1启动和停机 (59)

4.2 带式输送机的维护 (59)

4.3带式输送机的安装 (63)

致谢 (66)

参考文献 (67)

前言

煤炭运输是煤炭生产过程中不可缺少的一部分。矿井中，运输线路比较长，巷道条件多种多样，运输若不通畅，采掘工作或是其它的工作都无法进行，整个煤炭生产系统将处于瘫痪状态。矿井运输机械的类型很多，按运行方式不同，可分为连续运行和往返运行两种。连续运行式运输设备的特点是，一经开动就不需操作而连续运行。普通胶带机、钢绳芯胶带输送机、钢绳牵引胶带输送机等均属于此类运输设备。往返运行式运输设备的特点是，在运行区间，以一定的方式，作往返式周期性运行，运行中需要操作换向。机车运输及单绳牵引运输等属于此类运输设备。

随着科学技术的不断发展，矿井生产规模的不断扩大，运输系统也经历了不断的变革和进步，并以煤流运输的连续化（输送机化），设备大型化（使用长运距、大运营、高运速、大功率输送机）、自动化、高可靠性与安全性能来保证矿井的连续、高效生产。正是在这种环境下，胶带输送机系统由于具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，目前，特别是在高产高效矿井，它已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。

运输机又称带式输送机,是一种连续运输机械,也是一种通用机械。皮带运输机被广泛应用在港口、电厂、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。即可以运送散状物料,也可以运送成件物品 ,堆取料机,堆料机,取料机,皮带机,发电等。

在煤矿的开采过程中，带式输送机的作用至关重要，其性能的好坏直接影响到煤矿行业的发展和效益，因此研究带式输送机对煤矿行业和其他一些输送类的行业有着非常重要的意义。带式输送机的工作环境一般情况下都比较恶劣，对带式输送机的性能要求也很高，在研究的同时，对其性能进行分析与提高也式目前输送行业中不可缺少的重要部分。在本次设计中的带式输送机采用了全封闭式结构，对带式输送机的工作环境恶劣的方面进行了一些改进。

带式输送机制造以其优质、高效、工艺适应性广的技术特色，深受制造业的重视，在煤矿、工程运输等高技术领域及机械制造、煤矿开采、汽车制造等产业部门一直有着广泛的应用。近些年，带式输送机又在其他一些产业部门表现出具有巨大的潜力和广阔的市场应用前景。

1. 概述

带式输送机是一种以摩擦驱动方式连续运输物料的机械。应用它，可以将碎散或者成件的物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。

在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机进行水平运输或倾斜运输。在倾斜向上运输时，运送不同物料所允许的最大倾角β值见表1。若β值超过规定值，物料将由于物料与输送带间，或物料与物料间的摩擦力不足(即倾角大于摩擦角)而下滑滚动或洒落，因此影响输送机正常的工作，降低运输能力和生产效率。在倾斜向下输送时，允许最大倾角为表1所列各值的80％。若需要用大于表1的倾角输送时，可选用花纹带式输送机。

带式输送机具备许多优良的性能：

首先是它输送线路适应性强又灵活，运行可靠。线路长度按需而定．短则几米，长可达10千米以上，应用环境随意。

其次带式输送机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小，而且对货载的磨损和破碎均小，生产率高。这些均有利于降低生产成本。

表1 带式输送机向上运输允许的最大倾角β值

Table 1 belt conveyor transport upward inclination to allow the greatest value β

`物料名称β物料名称β

块煤18°湿精矿（含水12%）20-22°

原煤20°干精矿18°

粉煤水洗后产品21°筛分后的石灰石12°

筛分后的焦炭17°干砂15°

0-25mm焦炭18°混有砾石的砂18-20°

0-3mm焦炭20°采石场的砂20°

0-350mm矿石16°湿砂23°

`物料名称β物料名称β

40-80mm油母页岩18°废砂20°

20-40mm油母页岩20°未筛分的石块18°

0-200mm油母页岩22°水泥20°

干松泥土20°块状干粘土15-18°

湿土20-23°粉状干粘土22°

在环保方面，带式输送机工作时噪声小，必要时，带式输送机可被封闭在机罩里，不至于飘散灰尘污染空气。若在转运站，灰尘可被密封在转运溜槽里，如与除尘器相连，粉尘还可收集起来。

带式输送机与其它输送设备相比，存在结构复杂，受倾角的限制的缺点，在运送高度比较高时，带式输送机所需厂房面积和长度均较大。

常见的带式输送机有下列几种类型：

(1)通用固定式(TD系列)普通型带式输送机。用在物料的一般输送上：矿井地面选煤厂及井下主要运输巷道中，绝大多数采用这种类型。

(2)花纹带式输送机。此种输送机的胶带工作面上有凸出的花纹．运送物料的倾角可以增加至35°。

(3)钢绳带式输送机。输送机的带条只作装载物料用，输送带是有钢绳牵引而运动，因此运送距离长。我国制造钢绳带式输送机的最大运距可达2500m。

根据安装的特点，带式输送机又可分为固定式、移动式和机架可伸缩式三种类型。

固定式带式输送机一般应用在输送量大和使用期限长的情况下，它的机架和部件不能任意拆移。移动式带式运输机是应用在距离短、运输量不大且施工地点经常变动的场合，其结构轻便，并安装有车轮或轮胎可以随意移动。

伸缩式带式输送机的机架是由若干节短机架拼装而成，各短机架之间用螺栓或挂钩连接。这种带式输送机通常在运输长度常常改变又经常移动的情况下采用。

通用带式输送机产品的规格是以带宽及传动滚简直径来表示或以带宽表示：

例如：TD—12080或TDl2080

120——带宽的厘米值；

80——传动滚筒直径的厘米值。

1.2 通用带式输送机的结构

图1为带式输送机的结构简图。它由输送带、驱动装置、托辊、机架、清扫器、拉紧装置和制动装置等组成。输送带l绕经驱动滚筒2和尾部改向滚筒3形成无极的环形封闭带。上、下两股输送带分别支承在上托辊4和下托辊5上。拉紧装置7保证输送带正常运转所需的张紧力。工作时，驱动滚筒通过摩擦力驱动输送带运行。物料装在输送带上与输送带一同运动。通常利用上股输送带运送物料，并在输送带绕过机头滚筒改变方向时卸载。必要时，可利用专门的卸载装置在输送机中部任意点进行卸载。（见第10页）

1.2.1输送带

输送带是输送机中最昂贵、耐久性最差的曳引构件和承载部件，在输送机运转过程中，输送带受到各种不同性质和大小的裁荷作用，处在极复杂的应力状态下。输送带最典型的损坏形式有：工作面层和边缘磨损；受大块矿岩冲击作用引起击穿、撕裂和剥离；芯体通过短笛和托辊组受反复弯曲应力引起疲劳；在环境介质作用下，引起强度指标降低和老化等等。计算表明，输送带的费用约占输送机全部设备费用的30%~40%以上。因此，在设计中根据输送机的使用条件；选择合适的输送带，并在运行中加强维护管理，延长其使用寿命，对提高输送机工作效率，降低输送机生产成本具有重要意义。

通用带式输送机所用的输送带有橡胶带(图2)和塑料带(图3)两种。橡胶带适用于工作环境温度在-10~ + 400℃之间，物料温度不得超过+500℃。当温度超过500℃以后，胶带的弹性开始消失，如温度过低时，胶带就变硬发生裂纹。温度超过+900℃时，应使用防火输送带；温度低于-15~ -550℃时应

使用抗寒输送带。

橡胶带在实践中应用最广。其基本构造如图2a所示。它是由带芯和覆盖胶两部分组成。带芯是胶带的骨架，它的作用是承受荷载传递牵引力以及承受在装料点物料对胶带的冲击力。普通橡胶带的带芯是由多层挂胶帆布制成的，带芯材质也可以是棉质、维尼纶、尼龙等纤维织物或混纺帆布，还可以是化纤整体编织的一层厚布，如图2c所示。覆盖胶为带芯的保护层，保护带芯不受运输物料曲直接冲击、磨损和腐蚀，以延长输送带的使用寿命。表2为覆盖胶质量选择方面的有关资料。

表2中，I类输送带的覆盖胶采用天然橡胶、合成橡胶、天然橡胶和合成橡胶的混合物或各种合成橡胶的混合物制成，目的是为了使覆盖胶具有最好的抗切割和耐磨蚀的综合性能。

表2 输送带覆盖胶质量的选择

Table 2 the choice of plastic conveyor belt covering quality

覆盖胶类别主要产品

一般用途抗切割

和

抗撕裂

性

耐磨性耐油性

正常工作条件

I类极好极好不推荐

输送大块矿石，锋利的切割性物

料，用于极其恶劣的工作条件

II类良好极好不推荐输送切割作用不大的具有磨蚀性的经过筛分的物料，用于繁重的工作条件

有油和化学物质的工作条件

耐油氯丁橡胶

（一般称为人造橡胶）良好很好

对于石油好，对植物

油和动物油相当好

输送喷过大量油的煤，任何用大

量石油处理过的和含有大量石油

的物料

耐油丁

腈橡胶良好良好

对于石油、植物油

和动物油均很好

输送油质谷物或种子，输送食品、

油脂和喷过油的煤

中等耐

油橡胶良好良好

对于石油、植物油和

动物油均限制使用

输送喷过少量油的煤、含油中等

的谷物、饲料、木屑和磷酸盐

II类输送带的覆盖胶采用天然橡胶、合成橡胶、天然橡胶与合成橡胶的混合物或各种合成橡胶的混合物制成。II类输送带的覆盖胶具有良好的耐磨性，但抗切割性和抗腐蚀性不如I类输送带高。

热物料输送带的覆盖胶是用合成橡胶或合成橡胶混合物制成的，它具有最良好的耐高温性能并对输送特殊物料具有足够的耐磨性、抗切割性和抗腐蚀性。在要求输送带同时具有耐热性和耐油性的地方，必须采用特殊的合成橡胶混合物。

覆盖胶有上、下之分，上覆面是承载面：即与物料接触的一面称为上覆盖胶或称工作，面其厚度为2~6mm；另一面为下覆盖胶，是运转面，即与文承托辊接触的一面，厚度为 1.5~2mm。胶带两侧的覆盖胶称为边胶，应采用高耐磨性的橡胶，因两侧极容易磨损破坏。一般用途的橡胶带，其覆盖胶的推荐厚度见表3。

表3 橡胶输送带覆盖胶的推荐厚度

Table 3 the recommended thickness of rubber conveyor belt plastic cover

物料特性物料名称覆盖胶厚度/mm 上胶

厚

下胶

厚

ρ<2t/m3，中小粒度或磨损性小的物料焦炭、煤、白云石、石灰石烧结

混合料、砂等

3.0 1.5

ρ>2t/m3块度≤200mm磨损性较大的物料破碎后的矿石、选矿产品、各种

岩石、油母页岩等

4.5 1.5

3磨损性大的大块物料大块铁矿石、油母页岩等 6.0 1.5

输送性质不同的物料，应选择不同品种的胶带。普通型橡胶带织物芯的强度与多层塑料织物芯的强度一样，均为560N/cm层；整芯的强度大，整芯厚4mm其带芯强度为2240N／cm层；整芯厚5mm的带芯强度为3360N/cm层。

选煤厂的各种物料一般采用普通型的橡胶带，橡胶带的主要品种和规格见表4。

表4 橡胶带主要品种和带宽

Table 4 Main varieties and bandwidth of the rubber band

品种带宽 B/mm [GB523-74] 每层

带芯

抗拉

强度

N/cm

工作环

境温

度℃

物料

最高

温

度℃300 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600

普

通型√√√√√√√√√550

-10～

+40

50

耐

热型√√√√√√√√550

-10～

+40

120

维

尼√√√√√1374

-5～

+40

50

纶

芯

我国目前橡胶工业部门生产的胶带，其宽度范围是300~1600mm，通用带式输送机常用带宽只有6种规格：500、650、800、1000 、1200、1400mm。这也是选煤厂中常用的规格。通用带式输送机设计所采用橡胶带的带宽B和织物层数Z列于表5。各种规格橡胶带的质量见表6。

表5 带宽B与织物衬垫层数

B /mm 500 650 800 1000 1200 1400

Z 3～4 4～45 4～6 5～8 5～10 6～12

表6 各种规格橡胶输送带的质量

Table 6 the quality of specifications rubber conveyor belt

帆布层数

Z 上胶+下胶

厚度/

mm

带宽 B/mm

500 650 800 1000 1200 1400

Qm kg/m

3 3.0+1.5 5.02

4.5+1.5

5.88

6.0+1.5 6.74

4 3.0+1.

5 5.82 5.57 9.31

4.0+1.5 6.68 8.70 10.70 6.0+1.5 7.55 9.82 12.10

5 3.0+1.5 8.62 10.60 13.25 15.90

4.0+1.5 9.73 11.98 14.98 17.95 6.0+1.5 10.87 13.38 16.71 20.05

6 3.0+1.5 11.80 14.86 17.82 20.80

4.0+1.5 13.28 16.59 19.90 23.20 6.0+1.5 14.65 18.32 22.00 2

5.65

7 3.0+1.5 16.47 19.80 23.10

4.0+1.5 18.20 21.85 2

5.50

6.0+1.5 19.93 23.95 2

7.95

帆布层数

Z 上胶+下胶

厚度/

mm

带宽 B/mm

500 650 800 1000 1200 1400

Qm kg/m

8 3.0+1.5 18.08 21.65 25.30

4.0+1.5 19.81 23.80 27.75 6.0+1.5 21.54 2

5.82 30.10

9 3.0+1.5 23.60 27.55

4.0+1.5 2

5.70 30.00

6.0+1.5 2

7.80 32.40

10 3.0+1.5 25.55 29.80

4.0+1.5 27.65 32.25 6.0+1.5 29.70 34.70

11 3.0+1.5 32.10

4.0+1.5 34.50 6.0+1.5 36.80

12

3.0+1.5 3

4.30

4.0+1.5 36.70

6.0+1.5 39.20 塑料输送带是用维尼纶—棉混纺织物编织成的整体平带芯，用聚氯乙烯

塑料作覆面的一种输送带。这种输送带具有耐油、酸、碱等特点。整芯塑料

带工艺简单、生产率高、成本低、质量好。塑料输送带多应用于化学工业部门和煤矿井下等处。目前生产整芯塑料带的规格见表7。

表7 常用塑料带的规格

Table 7 the specifications of commonly used plastic

品种带宽

mm

总厚度

mm

上覆面厚度

mm

下覆面厚度

mm

整芯厚度

mm

带芯抗拉强度

N/cm

每米

自重

N/m

普通型400

500

650

800

9

3 2

4 2198 44.5

55.6

80

98.1

10 5 3296

强

力

型

800 11 3 2 6 4905 106

对输送带的主要要求是：

(1)要求输送带自身质量小，抗拉强度和抗弯强度大，成槽性能好；

(2)由于承受交变弯曲载荷，故要求带芯夹层与橡胶层间要有较高的粘附强度，以防层间剥离和撕开；

(3)要求加工精细，保证在受纯拉伸时，各夹层均匀承受载荷；

(4)输送带的覆盖胶和夹层带芯都应具有较高的抗冲击性能和抗机械损伤性能；

(5)为延长使用寿命，应使输送带具有足够的耐磨性；

(6)为使驱动时所需的初张力尽量小，故要求输送带具有高摩擦系数；

(7)具有较好的外形稳定性，既无太大的纵向弹性伸长又具有较小的永久伸长，其张紧行程不超过带式输送机长度的1.5％；

(8)输送带端头连接要简单，但其接头处的强度不应显著减弱，并且接头处厚度必须与其它部位厚度相同。

在输送带承受较大张力时，应选取尽可能少的层数而强度又较高的带芯，

比选取层数多而强度一般的带芯容易得到满足。薄的输送带弯曲性能好，并且在它绕过滚筒弯曲运行时，带芯各夹层间受载均匀，因而可选取较小的拉伸安全系数；对于运送块度和硬度大的物料，可选用多层带芯的输送带。

输送带端头连接方法有机械连接和硫化(塑化)连接两种。选煤厂常用的是机械连接方法，有钩卡连接、合页连接和板卡连接等，如图4所示。机械连接法操作较简便，但接头处强度只相当于输送带本身强度的35~40％，使用期限短。

图4 输送带机械连接法

硫化胶接有热硫化和冷硫化两种胶接法。后者连接时间长，采用得比较少。硫化胶接法，先将输送带两接头部位每层的夹层对纵轴成60°至70°倾斜地切成阶梯形状，如图 5所示，使两端头很好地相互配合，在每层夹层上涂以橡胶浆使其粘着，然后用专门的硫化设备，在整个输送带宽度范围内施加均匀面足够的压力进行热的或冷的硫化粘合连接。硫化胶接法接头强度高，牢固耐用，但操作复杂。塑料输送带的塑化接头方法是，将两端的整编带芯拆开，相互编织打结后，上下覆以塑料片，再适当湿度与压力。塑化接头的

强度可达带芯强度的75％~80％，并可防止带芯外露，工艺也不复杂，故多采用。

图5 输送带的硫化胶接

1—螺杆；2—上电热板；3—下电热板；4—胶带；5—木块；

6—机架；7—槽钢；8—填充铰

Fig. 5 conveyor belt's curing glued joint 1- screw rod; 2- on electric hot plates; 3- electric hot plate; 4- adhesive tapes; 5- logs; 6- rack; 7- channel steel; 8- packing articulation

1.2.2 驱动装置

驱动装置是带式输送机的动力传递机构。一般由电动机、联轴器、减速器及驱动滚筒组成。

根据不同的使用条件和工作要求，带式输送机的驱动方式，可分单电机驱动、多电机驱动、单滚筒驱动、双滚筒驱动和多滚筒驱动几种。

选煤厂使用的TD75系列通用固定式带式输送机，多采用单电机单滚筒驱动，驱动装置在机头卸载端(图1)。当功率大时，采用单电机双滚筒驱动，即一台电机带动两个驱动滚筒，在两个驱动滚筒间用一对齿数相同的开式齿轮连接起来。电机与减速器之间，采用弹性联轴节或柱销联轴器连接；减速器与驱动滚筒之间，则采用十字滑块联轴器连接。带式输送机的传动系统如图6所示。