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1、食品机械与设备课程设计 2008年11月2 目 录1 绪论11.1设计的目的和意义11.2国内外的发展趋势12 固定式带式输送机22.1带式输送机原理22.2带式输送机及其基本组成22.3带式输送机的类型22.4带式输送机的驱动选型3 输送机总体结构设计计算33.1输送机总体方案确定33.2带式输送机基本参数3.2.1已知原始数据及工作条件3.2.2输送带的宽度及校核3.2.3带速和槽角的确定3.2.4驱动装置3.2.5承载段运行阻力3.2.6空回段运行阻力3.2.7最小张力点3.2.8输送点上各点张力的计算3.2.9用摩擦条件验算传动滚筒分离点与相遇点张力关系3.2.10输送带的强度验算3.
2、2.11传动滚筒直径的确定和滚筒强度的验算3.2.12拉紧装置4驱动装置的选用34.1电机的选用34.2减速器的选用35带式输送机部件的选用65.1输送带75.2传动滚筒作用及设计75.2.1传动滚筒的作用5.2.2传动滚筒结构设计设计5.3托辊5.3.1托辊的作用5.3.2托辊的选型6总结参考文献14附图151 绪论带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠,易于实现
3、自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。特别是近10年，长距离、大运量、高速度的带式输送机的出现，使其在矿山建设的井下巷道、矿井地表运输系统及露天采矿场、选矿厂中的应用又得到进一步推广。1.1设计的目的和意义带式输送机因其具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转稳定、工作可靠性和密封性好、占据空间小等特点，并能适应在各种恶劣工作环境下工作包括潮湿、泥泞、粉尘多等，所以它已经是国民经济中不可或缺的关键设备。加之国际互联网络化的实现，又大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造、销售的周期，使它更加具有竞争力。 目前，带式输送机已
4、经成为露天矿和地下矿的联合运输系统中重要的组成部分。为了更好的研究带式输送机的工作组成原理，发现及改进其不足之处，本课题所研究的是大倾角、上运带式输送机。此次研究的主要问题在于系统的驱动件布置、软起动和制动问题。带式输送机向上运送物料时，其驱动电机的运行工矿有别于一般的带式输送机。由于运转上的需要，在结构上有特点，控制上有特殊要求。上运带式输送机的制动装置及其控制技术尤为关键。若制动装置设计的不合理，很容易发生飞车事故，从而造成断带、撕带等事故，给生产带来极大危害。如何实现软制动与自动张紧，逐渐向智能化、自动化、人性化方向发展，是目前带式输送机的发展方向，也是本课题的研究目的和意义所在。相信随
5、着课题的不断深入，对带式输送机将会有深入的了解，为以后的学习也能打下夯实的基础。1.2国内外带式输送机技术的差距及发展趋势带式输送机动态分析与监测技术长距离、大功率带式输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型带式输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取n=10左右），与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体，长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。国外已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行
6、动态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平（输送带安全系数n=56），并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低1。可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击，软起动时应有分时慢速起动；还要控制输送机起动加速度0.30.1 m/s2，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会引起
7、烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制，并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当电机功率50 kW时， 可控启动传输-CST(用于大惯性负载平滑启动的多级减速齿轮装置,多用于煤矿和矿山中带式输送机的驱动)显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。
8、通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98% 以上。但价格昂贵，急需国产化。2带式输送机概述2.1带式输送机原理带式输送机是一种利用连续而具有挠性输送带连续地输送物料的输送机，是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送3。常用于块状、颗粒状物料及整件物料进行水平方向或倾斜方向的运送，同时还可以用作选择、检查、包装、清洗和预处理操作台等。是食品工厂中最广泛采用的一种连续输送机械2。2.2带式输送机及其基本组成带式输送机的基本组成部分是：输送带、托辊、驱动装置(包括传动滚筒)、机架
9、、拉紧装置和清扫装置。输送带绕经传动滚筒和改向滚筒、拉紧滚筒接成环形，拉紧装置给输送带以正常运行所需的张力。工作时，驱动装置驱动传动该筒，通过传动滚筒与输送带之间的摩擦力带动输送带连续运行，装到输送带上的物料随它一起运行到端部卸出，利用专门的卸载装置也可在中间部位卸载。图2-1所示是带式输送机的结构简图。1拉紧装置；2装载装置；3改向滚筒；4上托辊；5输送带；6下托辊；7机架；8清扫装置；9驱动装置 2.3带式输送机的类型 带式输送机的类型很多，适应范围和特征各不相同。根据用途和胶带类型的不同，食品类常见和广泛应用的带式输送机主要有以下几种类型。2.3.1 通用固定式带式输送机，特点是机架固定
10、在地板上或基础上。一般适用于输送距离不太长，永久使用的地点。2.3.2 绳架吊挂式带式输送机，特点是由两根纵向平行布置的钢丝绳组成，每隔60m安装一个紧绳托架，通过拉紧装置拉紧钢丝绳。由于机架是用中间吊挂在巷道顶梁上，机身高度可以调节，不受巷道地板地鼓的影响。2.3.3 可伸缩带式输送机，运输能力能够快速、灵活地进行缩短和延伸，节约工时而专门设计的一类带式输送机。主要特点是比通用固定式带式输送机多一个储带装置，可以灵活调整输送带的长短，现在为了适应高产高效工作面快速推进的需要，目前，可伸缩带式输送机采用了自移式机位，与胶带自动拉紧装置相互配合，可实现在输送机不停机的情况下移动机尾。从而减少输送
11、机机尾移动的辅助工作和停机时间，简化了输送机机尾与工作面转载机的搭接，提高了输送机机尾的移动速度。2.3.4 钢丝绳芯带式输送机，又简称强力带式输送机。其特点是：用钢丝绳芯胶带代替了普通胶带，胶带强度大，是大运量、长距离、大功率带式输送机的发展方向3。2.4带式输送机的驱动选型2.4.1 皮带机驱动装置是将电动机的动力传递给输送带。一般的驱动装置由电动机、联轴节、减速器和传动滚筒及控制装置组成。2.4.2 对于短距离、小功率的带式输送机可采用电动滚筒直接驱动。其原理是将电机和减速齿轮安装在滚筒内，其中内齿轮装在滚筒端盖上，电动机经两级减速齿轮带动滚筒旋转。这种电动滚筒结构紧凑，外形尺寸小，功率
12、范围为2.2KW55KW，环境温度不超过40。2.4.3 对于长距离、大功率、高带速的带式输送机，可采用以下几种驱动方式：电动机限矩型液力偶合器减速器驱动滚筒的方式；电动机调速型液力偶合器减速器驱动滚筒的方式；电动机变频调速减速器驱动滚筒的方式；电动机CST可控驱动装置驱动滚筒的方式。电动机限矩型液力偶合器减速器驱动滚筒的方式，一般应用于中、小型带式输送机。该种驱动方式可以使电动机获得较好的起动特性，当电动机达到额定转速时可以输出额定力矩，并可使电动机有一定的过载能力，可以实现紧凑布局，应用在井下采区或主要皮带运输巷。电动机调速型液力偶合器减速器驱动滚筒的方式；电动机变频调速减速器驱动滚筒的方
13、式；电动机CST可控驱动装置驱动滚筒的方式。主要应用于大型固定式皮带输送机，可以保证大型输送机有足够的启制动时间，使加、减速度控制在允许范围内，以降低张力。其特点主要表现在：电动机空载起动，减小了对电网的冲击；可根据需要调整起动、制动时间和加、减速度特性的按需调节；多电机驱动时功率分配均匀，过载保护灵敏；系统响应快，可采用多种监控、保护装置实现连续多参数的实时监控，提高运行可靠性。该型设备应用于主井提升，可满足大运量、长时间、高带速、连续、高效运输。2.4.4 本次设计的带式输送机具有大倾角、高运量、高带速的特点，因此初步考虑使用电动机调速型液力偶合器减速器驱动滚筒的方式，其设备投入较少，可以
14、多电动机同时驱动，驱动扭矩可以均匀分配。运行维护方便、费用较少，技术较为成熟是目前矿山主井皮带机普遍采用的驱动方式。3输送机总体结构设计计算3.1输送机总体方案确定本设计是短距离输送玉米到烘干塔上应用的输送机，根据布置可知，总运输长度在100多米。采用方案在整个运输区段采用一台输送机。优点是使用一台输送机完成整个运输区段的运输，在大运量的情况下完成运输任务缺点是采用一台输送机的情况下由于运输距离过长，所使用的输送带就会产生张力过大，拉紧力过大的问题，同时由于采用一台输送机有多点驱动，驱动力平衡的问题。3.2输送机的基本功能参数3.2.1已知原始数据及工作条件（1）运送玉米,带式输送机布置形式及
15、尺寸如图3-1所示图3-1（2）输送物料：玉米；（3）输送量：；散装密度=0.80kg/（如下图3-2所示）（4）输送机长：；（5）倾角： 图3-2散状物料特性表物料名称容重（kg/m）运动方向的最大倾角（）盐0.81.320铁矿石1.72.520谷物0.650.8316化肥0.91.214注：物料的松散密度与随物料的水分、粒度、带速等的不同而变化，应以实测为准，本表仅供参考。3.2.2输送带的宽度及校核考虑输送的物料为散状物料的形式，需要考虑物料的最大粒度，如果所运物料的粒度与带宽相比太大时，由于输送机的振动的影响，物料可能会散落，并导致设备故障。（1）初选带宽：查图输送带宽度B和物料最大粒度之间应满足：式中：物料最大粒度，mm；带宽，；查表33 ，代入上式 满足条件。图3-
