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摘要
根據(jù)上灣礦的實(shí)際情況對(duì)其主井提升系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與選型。礦山提升設(shè)備是沿井筒提升煤炭、矸石，升降人員和設(shè)備，下放材料的大型機(jī)械設(shè)備。它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐，是礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。因此，礦井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的過程中占有極其重要的地位。我國礦井提升設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)歷了50余年的歷史，并有數(shù)家公司生產(chǎn)礦井提升機(jī)。中信重工機(jī)械股份有限公司是礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)制造主導(dǎo)企業(yè)，已生產(chǎn)JK和JKM系列礦井提升機(jī)4300余臺(tái)，國內(nèi)市場占有率88％。本設(shè)計(jì)因?yàn)樯蠟车V四盤區(qū)的采煤量達(dá)，輸送距離長，采用4條帶式輸送機(jī)來完將進(jìn)底車場的原煤運(yùn)送到選煤廠。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)其中一條帶式輸送機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其他兩條進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：斜井；提升系統(tǒng)；帶式輸送機(jī)；選型設(shè)計(jì)。
Abstract
According to the actual situation on the Bay mine design and selection of the main shaft hoisting system.Mine lifting equipment is to upgrade the coal, gangue, lift personnel and nderground production system and the ground industrial square to connect the hinge, is the mine transportation throat.Therefore, the mine hoisting equipment in the mine production process occupies the extremely important position.The development of mine hoist equipment has experienced more than 50 years of history, and several companies to produce mine hoist.CITIC Heavy Machinery Limited by Share Ltd is the design and manufacturing of the mine elevator leading enterprise, has produced JK and JKM series of mine hoist more than 4300 units, domestic market share of 88%.This design because the Bay mine panel mining capacity of conveying distance is long, the three belt conveyor to complete will be at the end into the yard of coal sent to coal preparation plant.This design mainly carries on the design to one of the belt conveyer, the other two carries on the design for the type.
Key word：Inclined shaft； Enhance system； Belt conveyer；Type selection design.
目 錄
1 緒論 1
1.1 國內(nèi)煤炭提升設(shè)備的發(fā)展概況 1
1.2 國外煤炭提升設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r 1
1.3 上灣礦的概況 1
2 帶式輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案 3
2.1 方案的提出 3
2.2 工作原理 4
3 輸送機(jī)主要部件的選型與設(shè)計(jì) 7
3.1 1310米輸送機(jī)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù) 7
3.2 輸送帶類型的選擇 7
3.2.1 選擇的原則 7
3.2.2 具體選擇 7
3.3 帶速的確定 8
3.4 帶寬的確定 8
3.5 功率計(jì)算 8
3.5.1 帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算 8
3.5.2 輸送帶的張力計(jì)算 12
3.5.3 輸送帶的安全系數(shù)校核 13
3.5.4 滾筒直徑的確定 14
3.5.5 改向滾筒的選取 14
3.6 托輥組的設(shè)計(jì)選擇 14
3.6.1 托輥的結(jié)構(gòu) 14
3.6.2 托輥組的選擇 15
3.6.3 計(jì)算合理的托輥組間距 16
3.6.4 輥?zhàn)虞d荷的校核 17
3.7 輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 17
3.7.1 帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)過程分析 17
3.7.2 大型帶式輸送機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的要求 18
3.7.3 現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)裝置及其分類 19
3.7.4 帶式輸送機(jī)各種驅(qū)動(dòng)方式的比較研究 19
3.7.5 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 22
3.7.6 液力偶合器的選型 22
3.7.7 減速器的選型 23
3.7.8 聯(lián)軸器的選型 25
3.7.9 制動(dòng)器的選型 26
3.8 帶式輸送機(jī)拉緊裝置的設(shè)計(jì) 27
3.8.1 拉緊裝置的作用 27
3.8.2 拉緊裝置的分類及特點(diǎn) 27
3.8.3 拉緊行程的計(jì)算 28
3.9 機(jī)架的設(shè)計(jì)與選取 29
3.10 清掃器的選擇 29
3.10.1清掃器的作用 29
3.10.2 清掃器的形式 30
4 5600米輸送機(jī)主要部件的選型 31
4.1 5600米輸送機(jī)的原始數(shù)據(jù) 31
4.2 功率計(jì)算 31
4.2.1 帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算 31
4.2.2 輸送帶的張力計(jì)算 34
4.2.3 輸送帶的安全系數(shù)校核 35
4.3 滾筒直徑選擇 35
4.4 輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 36
4.5 帶式輸送機(jī)拉緊裝置的設(shè)計(jì) 36
5 4300米輸送機(jī)主要部件的選型 37
5.1 4300米輸送機(jī)的原始數(shù)據(jù) 37
5.2 功率計(jì)算 37
5.2.1 帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算 37
5.2.2 輸送帶的張力計(jì)算 40
5.2.3 輸送帶的安全系數(shù)校核 41
5.3 滾筒直徑選擇 41
5.4 輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的選型 41
5.5 帶式輸送機(jī)拉緊裝置的設(shè)計(jì) 42
6 輸送機(jī)主要部件的選型與設(shè)計(jì) 43
6.1 243米輸送機(jī)的原始數(shù)據(jù) 43
6.2 功率計(jì)算 43
6.2.1 帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算 43
6.2.2 輸送帶的張力計(jì)算 46
6.2.3 輸送帶的安全系數(shù)校核 47
6.3 滾筒直徑選擇 47
6.4 輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 47
6.5 帶式輸送機(jī)拉緊裝置的設(shè)計(jì) 48
7 帶式輸送機(jī)的安裝及典型故障分析 49
7.1 安裝要求 49
7.2 典型故障分析 50
7.2.1 輸送帶跑偏的原因 50
7.2.2 調(diào)偏原理及跑偏的控制措施 51
8 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 53
9 結(jié)論 54
致 謝 55
參考文獻(xiàn) 56
附錄A譯文 59
附錄B外文文獻(xiàn) 66
1 緒論
礦山提升設(shè)備是沿井筒提升煤炭、矸石，升降人員和設(shè)備，下放材料的大型機(jī)械設(shè)備。它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐，是礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。因?yàn)榈V井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的過程中占有極其重要地位。
1.1 國內(nèi)煤炭提升設(shè)備的發(fā)展概況
我國早在公元前1100年左右就發(fā)明和使用了轱轆提水和提升重物，這就是現(xiàn)代提升設(shè)備的始祖。自1940年以來，我國建立了自己的提升機(jī)制造業(yè)，并且不斷地發(fā)展。1953年撫順重型機(jī)械廠制造了我國第一臺(tái)單繩纏繞式提升機(jī)，1958年洛陽礦山機(jī)器廠制造了第一臺(tái)多繩摩擦提升機(jī)。1971年該廠又新設(shè)計(jì)制造了JK型新系列單繩纏繞式提升機(jī)，提升能力平均提高了25％。
目前我國可以成批生產(chǎn)各種現(xiàn)代化大型礦井提升機(jī)以及各種配套設(shè)備，無論從設(shè)計(jì)、制造、自動(dòng)控制等各方面，都正在跨入世界先進(jìn)的行列。
我國礦井提升設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)歷了50余年的歷史，并有數(shù)家公司生產(chǎn)礦井提升機(jī)。中信重工機(jī)械股份有限公司是礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)制造主導(dǎo)企業(yè)，已生產(chǎn)JK和JKM系列礦井提升機(jī)4300余臺(tái)，國內(nèi)市場占有率88％。
1.2 國外煤炭提升設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r
國外礦井提升設(shè)備的發(fā)展歷史已有170多年。德國早在1827年就開始設(shè)計(jì)制造了蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的提升機(jī)。1877年德國人設(shè)計(jì)了第一臺(tái)摩擦式提升機(jī)又稱“戈培式提升機(jī)”。1905年使用了第一臺(tái)電動(dòng)提升機(jī)。1938年創(chuàng)造了第一臺(tái)多繩摩擦式礦井提升機(jī)。1957年發(fā)明了多繩纏繞式提升機(jī)。礦井提升設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)形式等都在日新月異地向前發(fā)展。纏繞式由單筒發(fā)展到雙筒，為適應(yīng)提升距離增加和節(jié)省電能的需要，又發(fā)展了圓錐形、圓柱圓錐形、雙圓柱圓錐形及單筒可分離式卷筒提升機(jī)等結(jié)構(gòu)形式。
1.3 上灣礦的概況
為了更好的服務(wù)于上灣煤礦1-2煤層四盤區(qū)特厚煤層采煤方法的選擇，統(tǒng)計(jì)分析了上灣煤礦一、二、三盤區(qū)已開采工作面的開采情況，尤其是其礦壓顯現(xiàn)情況，為四盤區(qū)1-2煤層特厚煤層采煤方法的選擇奠定基礎(chǔ)。由于一、三盤區(qū)采高相對(duì)較小，在此主要選擇上灣煤礦12106綜采工作面進(jìn)行詳細(xì)分析。
12106超大采高綜采工作面緊鄰四盤區(qū)，工作面地表標(biāo)高為1150m~1230m，埋深72m~130m，平均101m。沿工作面回采方向，煤層整體正坡推進(jìn)，局部呈現(xiàn)波狀起伏，平均煤厚約7.07m，局部煤層厚度變化較大，煤層可采指數(shù)為1，煤層厚度變異系數(shù)為7%。
根據(jù)回采地質(zhì)說明書，該工作面煤層在回風(fēng)順槽20聯(lián)巷附近，煤層有分叉現(xiàn)象，上分層較厚，約5.37m，下分層較薄，約1.7m，中間有0.2m~4.0m的細(xì)粒砂巖和粗粒砂巖，在切眼附近逐漸復(fù)合。煤層最薄處位于12106主回撤通道附近，厚度約5.52m。煤層傾角1~5°，上覆基巖厚40m~130m，鄰近武家塔東溝處對(duì)應(yīng)地面標(biāo)高最低，基巖最薄，松散層厚0m~25m，主要是風(fēng)積砂。
12106綜采工作面沿煤層走向布置，工作面順槽沿煤層傾向布置。工作面東側(cè)為西翼盤區(qū)1-2煤三條大巷，西側(cè)為四盤區(qū)未開采區(qū)，北側(cè)為12105工作面采空區(qū)，南側(cè)為井田南邊界；該工作面由東北向西南布置，向西南延伸至爾林兔井田。工作面長298m，推進(jìn)長度2984m。工作面布置了兩條運(yùn)輸順槽（下順槽）和一條回風(fēng)順槽（上順槽）。兩條運(yùn)輸順槽中一條為膠運(yùn)順槽，主要用于煤炭運(yùn)輸；另一條為輔運(yùn)順槽，主要用于輔助運(yùn)輸。
上灣礦四盤區(qū)的年產(chǎn)量為1800萬噸。從井底車場先運(yùn)4300米，0度傾角，其次需要運(yùn)輸5600米，5度的傾角，到地面，然后需要運(yùn)輸1310米，傾角11度到選煤廠。
2 帶式輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案
2.1 方案的提出
隨著現(xiàn)代化大型煤礦礦井的發(fā)展，煤礦井下用帶式輸送機(jī)在向大功率、大運(yùn)量、長距離方向發(fā)展，本設(shè)計(jì)為型鋼絲繩芯式帶式輸送機(jī)，與普通帶式輸送機(jī)相比其特點(diǎn)如下：
⑴.單機(jī)運(yùn)輸距離長。
帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸長度主要取決于膠帶的抗拉強(qiáng)度。普通膠帶受其抗拉強(qiáng)度的限制，不能滿足長距離運(yùn)輸?shù)囊?，而鋼絲繩芯膠帶的拉伸強(qiáng)度大，抗沖擊好，壽命長，使用伸長小，成槽性好，耐曲撓性好，適于長距離運(yùn)輸。
運(yùn)輸能力大。鋼繩芯膠帶內(nèi)的鋼繩柔軟且為縱向排列，放在托輥上的成槽性好，因此它的生產(chǎn)率高，運(yùn)輸能力大。只要適當(dāng)?shù)奶岣邘伲龃髱?，生產(chǎn)率將會(huì)急劇上升。
⑵.經(jīng)濟(jì)效果好。
鋼繩芯膠帶輸送機(jī)比汽車、火車的爬坡能力大，故能縮短運(yùn)輸距離，減少基建工程量和投資，縮短施工時(shí)間。
⑶.結(jié)構(gòu)簡單。
⑷.使用壽命長。
鋼繩芯膠帶為單層結(jié)構(gòu)，故柔軟，彈性好，耐沖擊，彎曲疲勞小，工作時(shí)更能適應(yīng)在托輥上運(yùn)行。同時(shí)因?yàn)閱螜C(jī)長度長，在同樣使用年限中膠帶受沖擊，受彎曲次數(shù)少，因此使用壽命長，一般可達(dá)十年左右。
⑸.運(yùn)行速度大。
在運(yùn)輸量相同的條件下，可減小帶寬，節(jié)省投資。帶式輸送機(jī)按外形分為平行和槽形帶式輸送機(jī)、夾帶式輸送機(jī)、波紋擋邊斗式、波紋擋邊袋式、吊裝式蛋管形、固定式圓管形。按驅(qū)動(dòng)方式分為有輥式、無輥式、直線驅(qū)動(dòng)方式。本設(shè)計(jì)采用固定槽形帶式輸送機(jī)，并且全程輸送帶全由托輥支撐運(yùn)轉(zhuǎn)。
帶式輸送機(jī)從整體看，有頭部驅(qū)動(dòng)、頭尾驅(qū)動(dòng)和多驅(qū)動(dòng)三種類型。由于本設(shè)計(jì)用于井下向上運(yùn)輸，選擇頭部驅(qū)動(dòng)，并且由設(shè)計(jì)參數(shù)可知本輸送機(jī)比較長，所以選擇頭部雙滾筒驅(qū)動(dòng)即兩部電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、減速器、聯(lián)軸器等。也就是兩個(gè)滾筒各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，稱之為雙滾筒分別驅(qū)動(dòng)。
雙滾筒驅(qū)動(dòng)功率分配的原則有張力最小分配和比例分配兩種。
（a） （b）
（c）
圖2-1 驅(qū)動(dòng)裝置布置示意圖
Fig. 2-1 driver arrangement diagram
a—頭部驅(qū)動(dòng)：b—頭尾驅(qū)動(dòng)：c—多驅(qū)動(dòng)
張力最小分配是指傳遞一定的牽引力，輸送帶的張力最小。按照此原則分配的優(yōu)點(diǎn)是，傳遞一定的牽引力時(shí)，使輸送帶張力最小，有利于輸送帶運(yùn)行，但缺點(diǎn)是很難選到合適的電動(dòng)機(jī)，且兩滾筒所用的電動(dòng)機(jī)功率不同、減速器不同、設(shè)計(jì)和使用不便。
比例分配是將比例將總功率分到兩個(gè)滾筒上，通常采用1：1和2：1兩種。按照2：1分配是將相遇點(diǎn)一側(cè)的滾筒1的功率按兩倍于滾筒2分配，按這種方法分配的優(yōu)點(diǎn)是滾筒即可使用相同的電動(dòng)機(jī)、減速器及有關(guān)設(shè)備，又可充分發(fā)揮滾筒1的摩擦牽引力。傳遞同樣牽引力時(shí)，所需輸送帶的張力大。缺點(diǎn)是滾筒1需要兩套電動(dòng)機(jī)和減速器，占地面積大。按照1：1分配是兩滾筒功率相同，各為總功率的0.5，這種分配的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)、減速器及有關(guān)設(shè)備完全一樣，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)方便。
因此本設(shè)計(jì)采用雙滾筒分別驅(qū)動(dòng)，并且按照等功率驅(qū)動(dòng)單元法進(jìn)行1：1分配。
2.2 工作原理
型鋼絲繩芯式帶式輸送機(jī)屬于高強(qiáng)度帶式輸送機(jī)，適用于散狀物料大運(yùn)量和長距離的輸送，可輸送松散密度的物料。其工作原理如圖2-2所示，其主要組成部分是：膠帶，托輥，傳動(dòng)滾筒，拉緊裝置，制動(dòng)器及頭尾清掃裝置。輸送帶繞經(jīng)頭部雙滾筒驅(qū)動(dòng)、改向滾筒、拉緊滾筒、導(dǎo)料滾筒連接成封閉環(huán)形，用張緊裝置將它們張緊，在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，靠膠帶與驅(qū)動(dòng)滾筒之間的摩擦力，使輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到將貨物由一個(gè)地方運(yùn)到另一個(gè)地方的目的。
圖2-2 鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)工作原理圖
Figure 2-2 wire rope core belt conveyor working diagram
1—膠帶；2—傳動(dòng)滾筒；3—換向滾筒；4—托輥；5—拉緊裝置
型鋼絲繩芯式帶式輸送機(jī)是大運(yùn)量、傾角較大、長距離、膠帶張力很大的礦山首選，主要用于平巷、斜井。根據(jù)我的設(shè)計(jì)參數(shù)以及應(yīng)用范圍本設(shè)計(jì)采用兩套傳動(dòng)裝置，其作用是將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給膠帶，使膠帶連續(xù)運(yùn)行的裝置，由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)滾筒、液力偶合器、減速器和聯(lián)軸器等組成。由于本設(shè)計(jì)是長距離、大功率、高帶速的輸送機(jī)，滿足電動(dòng)機(jī)無載起動(dòng)，輸送帶的加、減速度特性任意可調(diào)，能滿足頻繁起動(dòng)的需要，過載保護(hù)，并且各電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷均衡。
機(jī)頭部，包括電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、減速器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)滾筒等，其中液力偶合器置于電動(dòng)機(jī)和減速器之間，用花鍵連接，聯(lián)軸器置于減速器和傳動(dòng)滾筒之間用花鍵連接起來。是通過電動(dòng)機(jī)的輸出軸將其動(dòng)力通過液力偶合器傳遞給減速器輸入軸，用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器將減速器輸出軸與傳動(dòng)滾筒的輸入軸連接起來，靠滾筒與輸送帶的摩擦傳遞牽引力，將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給膠帶，由于輸送帶式撓性牽引構(gòu)件，滾筒驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)依靠輸送帶與滾筒間的摩擦傳遞牽引力。為增大滾筒的摩擦牽引力可以從以下三個(gè)方面著手：
⑴加大輸送帶的拉緊力，以增大輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的張力。
⑵增加圍包角。
⑶增加摩擦系數(shù)，在驅(qū)動(dòng)滾筒表面包覆高摩擦材料。
機(jī)身部由中間架和托輥組成，中間架是剛性的具有斜撐的支腿組成。托輥是承托輸送帶，使輸送帶的垂度不超過限定值，保證輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行并且通過尾部張緊裝置將其拉緊把物料從一個(gè)地方運(yùn)到另一個(gè)地方，中間機(jī)身每十組設(shè)置組正常槽形托輥，組槽形前傾托輥，一組錐形上調(diào)心托輥，防止跑偏。
機(jī)尾部，尾部接料處布置緩沖托輥，起緩沖作用以減少對(duì)輸送帶的壓力，保護(hù)輸送帶，延長其使用壽命。尾部用重載車?yán)o利用自身重力和重物進(jìn)行拉緊，接收物料將物料運(yùn)到頭部導(dǎo)料滾筒將物料卸下。
頭部安裝重錘清掃器，尾部安裝回程清掃器將輸送帶清掃干凈，延長輸送帶、滾筒等的使用壽命。本設(shè)計(jì)為大運(yùn)量、長距離、輸送帶張力大，所以在頭部和尾部均放置過渡段，過渡段就是布置過渡托輥的地方，本文選用過渡托輥。
3 輸送機(jī)主要部件的選型與設(shè)計(jì)
3.1 1310米輸送機(jī)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)
輸送量：Q=4500t/h
運(yùn)輸物料：原煤（0~300mm）
散密度：r=900kg/m3
輸送機(jī)傾角：a=11°
輸送機(jī)水平長度：L=1285.9m
輸送機(jī)提升高度：H=250m
3.2 輸送帶類型的選擇
3.2.1 選擇的原則
（1）在煤礦井下使用時(shí)，必須選擇阻燃輸送帶，并且要優(yōu)先選用橡膠貼面，其次式橡膠貼面和塑料貼面的阻燃輸送帶；
（2）在同等條件下優(yōu)先選擇分層輸送帶，其次是整編芯體帶和鋼繩芯輸送帶；
（3）在分層輸送帶中，優(yōu)先選用尼龍，維尼龍帆布層輸送帶，因?yàn)樵谙嗤估瓑毫?qiáng)度下，上述材料臂棉帆布輸送帶體輕 、 帶薄、 柔軟 、成槽性好，而且耐水、 耐腐蝕；
（4）覆蓋膠的厚度主要考慮所輸送物料的種類和特性，給料沖擊的大小，輸送帶運(yùn)行速度與機(jī)長。
3.2.2 具體選擇
帶式輸送機(jī)靠摩擦傳動(dòng)，當(dāng)膠帶過松，傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)處張力過小，摩擦系數(shù)較低或過載時(shí)，都可能造成膠帶在滾筒上打滑的現(xiàn)象。由于摩擦發(fā)熱，在滾筒表面產(chǎn)生高溫，會(huì)使膠帶的橡膠覆蓋層損壞，并引起膠帶著火。在打滑時(shí)，由于膠帶是絕緣體會(huì)在膠帶表面產(chǎn)生很高的靜電電勢，從而產(chǎn)生電火花。膠帶著火或產(chǎn)生電火花會(huì)造成煤礦井下瓦斯爆炸事故，產(chǎn)生的有毒氣體也會(huì)釀成熏人事故。所以煤礦井下帶式輸送機(jī)要使用阻燃帶。
阻燃帶，顧名思義，是不可燃燒的或燃燒后能自行熄滅的一種膠帶。在制作過程中加入了一定的原料如聚氯乙烯，以提高膠帶的防火及抗靜電特性。它是一種特殊用途的膠帶。阻燃帶已系列化，根據(jù)MT668—97標(biāo)準(zhǔn)，查表選取ST2500型的阻燃輸送帶。S表示具有阻燃和抗靜電性能，2500表示輸送帶整體縱向拉斷強(qiáng)度為2500 。
3.3 帶速的確定
輸送帶的帶寬B和它的運(yùn)行速度v決定了帶式輸送機(jī)的輸送能力。帶速根據(jù)帶寬和被運(yùn)物料性質(zhì)確定，我國帶速已標(biāo)準(zhǔn)化，具體選取可參考《礦井運(yùn)輸提升》表3-19，初步確定帶速。
3.4 帶寬的確定
確定帶寬要考慮所運(yùn)物料的最大塊度。按給定條件Q=4500t/h，，又由β=5°，輸送機(jī)的傾斜系數(shù)k=0.97，求出物料斷面積A：
(式3-1)
按槽角堆積角θ=30°，取帶寬B=1600mm。
3.5 功率計(jì)算
3.5.1 帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算
1)傳動(dòng)滾筒上所需圓周力的計(jì)算
在帶式輸送機(jī)傳動(dòng)滾筒上所需圓周力 由所有的阻力相加得來的。
（式3-2）
或 （式3-3） 已知:輸送機(jī)傾角β=11°，cos=0.98。
帶式輸送機(jī)機(jī)長L=1310m＞1000m，附加阻力明顯小于主要阻力，可引入系數(shù)C來考慮阻力，它取決于輸送機(jī)的長度，按下式計(jì)算：
（式3-4）
式中 C—系數(shù)，表3-2查?。? 取C=1.03
—模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件制造、安裝水平選取，參見表3-22；取=0.03
L—輸送機(jī)的長度，m；按實(shí)際要求取L=1310m
—重力加速度，取=9.81；
—承載分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，；
—回程分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，，；
—每米長輸送帶的質(zhì)量，；
—每米長輸送物料的質(zhì)量，；
—主要阻力，N；
—附加阻力，N；
—特種主要阻力，即托輥前傾摩擦阻力及導(dǎo)料槽摩擦阻力，N；
—特種附加阻力，即清掃器、卸料器及翻轉(zhuǎn)回程分支輸送帶的阻力，N；
—傾斜阻力，N；
H—輸送機(jī)卸料段和裝料段間的高差，m；
查表3-1得：=0.03
表3-1 模擬摩擦因數(shù)
Table 3-1 friction factor simulation
安裝情況
工作條件
水平、向上傾斜及向
下傾斜的電動(dòng)工況
工作環(huán)境良好，制造、安裝良好，帶速低，物料內(nèi)摩擦因數(shù)小
0.02
按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造、調(diào)整好，物料內(nèi)摩擦因數(shù)中等
0.022
多塵，低溫，過載，高帶速，安裝不良，托輥質(zhì)量差，物料內(nèi)摩擦因數(shù)大
0.023-0.03
向下傾斜
設(shè)計(jì)、制造正常，處于發(fā)電工況時(shí)
0.012-0.016
查表3-2得：C=1.03
表3-2 計(jì)入附加阻力的系數(shù)C
Table3-2 The coefficient of additive drag C
500
600
700
800
900
1000
1500
2000
2500
5000
C
1.20
1.17
1.14
1.12
1.10
1.09
1.06
1.05
1.04
1.03
查表3-3得：上托輥=50kg，下托輥=42kg
表3-3 托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量
Table 3-3 quality of rotating parts of roller roll
托輥形式
帶寬/mm
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
上托輥
/㎏
鑄鐵座
14
22
25
47
50
72
77
沖壓座
11
17
20
_
_
_
_
下托輥
/㎏
鑄鐵座
12
18
20
39
42
61
65
沖壓座
11
15
18
_
_
_
_
上托輥間mm，下托輥間距取上托輥間距的2倍，即mm。
（式3-5）
（式3-6）
計(jì)算，初選輸送帶ST2500。
(式3-7)
（式3-8）
計(jì)算特種主要阻力
（式3-9）
（式3-10）
= （式3-11）
式中 ：—物料和導(dǎo)料擋板間的摩擦系數(shù)，=0.5～0.7,這里取=0.5；
—導(dǎo)料擋板內(nèi)部寬度，=0.4m；
—裝有導(dǎo)料擋板的設(shè)備長度，取=2m；
—容積輸送能力。且（式3-12）
由于不設(shè)裙板故
=0 =1532.8N （式3-13）
計(jì)算特種附加阻力
（式3-14）
（式3-15）
（式3-16）
=600+2400=3000N （式3-17）
計(jì)算傾斜阻力
=62489.9N （式3-18）
=161198.9N （式3-19）
所以
（式3-20）
2)輸送機(jī)所需功率計(jì)算
= （式3-21）
式中 ：—傳動(dòng)滾筒軸所需功率，KW;
—圓周驅(qū)動(dòng)力
—帶速，m/s。
（式3-22）
輸送機(jī)所需功率
kW
3.5.2 輸送帶的張力計(jì)算
輸送機(jī)布置如圖3-4。
，，，，，
按驅(qū)動(dòng)時(shí)的工況求：則
（式3-23）
式中：
—圍抱角，取°；
—摩擦系數(shù)，=0.4；
圖3-1 輸送機(jī)布置圖
Figure 3-1 conveyor layout
（式3-24）
正常運(yùn)行時(shí)各點(diǎn)的張力：
空段阻力，則
（式3-25）
所以：
重段阻力：
（式3-26）
解得：
校核垂度：
重段垂度所需要的最小張力為：
（式3-27）
通過
空段垂度所需要的最小張力為：
（式3-28）
通過
3.5.3 輸送帶的安全系數(shù)校核
（式3-29）
式中：
— 膠帶的安全系數(shù)，取m=10；
— 膠帶的強(qiáng)度，=25000；
所以>10 通過
3.5.4 滾筒直徑的確定
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 （3-30）
其中 D——滾筒直徑,()；
ｄ——鋼絲繩直徑,()。
所以選的包膠滾筒。
3.5.5 改向滾筒的選取
改向滾筒僅作為引導(dǎo)輸送帶改變方向或者增加輸送帶與傳動(dòng)滾筒間的圍包角的圓柱形筒。改向滾筒不承擔(dān)轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡易。改向滾筒用于改變輸送帶運(yùn)行方向，由于改向是一般放在尾部或者垂直拉緊裝置處，改向放在垂直裝置的上訪，增面滾筒一般用于小于或等于的場合。并且改向滾筒按承載能力分輕型、中型、中型，分檔直徑分別為、、，結(jié)構(gòu)型式與傳動(dòng)滾筒一致。
本設(shè)計(jì)選用裸漏光鋼面滾筒，選用度的改向滾筒，直徑分別為和的頭部導(dǎo)料滾筒和尾輪，個(gè)增面滾筒直徑為的改向滾筒。
3.6 托輥組的設(shè)計(jì)選擇
3.6.1 托輥的結(jié)構(gòu)
隨著帶式輸送機(jī)的發(fā)展，從托輥的結(jié)構(gòu)到托輥組的型式不斷有新的變化，面對(duì)如此眾多的托輥和托輥組形式，應(yīng)該合理地選擇合適地托輥組型式。對(duì)托輥組的最低要求是：使用可靠、回轉(zhuǎn)阻力系數(shù)小、制造成本低、具有足夠的承載能力。
普通托輥由管體、軸承座、軸承、軸和密封件構(gòu)成，軸承布置在托輥管體的內(nèi)部，托輥軸的兩端由托輥支架支撐。
管體一般由無縫鋼管或焊接鋼管制造。無縫鋼管制造的管體由于鋼管的壁厚不均勻，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，使輸送帶產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)使軸承及密封件過早破壞，一般只適用于低速運(yùn)行的輸送機(jī)。焊接鋼管壁厚均勻，運(yùn)行平穩(wěn)，適用于高速運(yùn)行。
軸承座有鑄造式和沖壓式和酚醛塑料加布三種。鑄造式軸承座的優(yōu)點(diǎn)是厚度較大、剛性強(qiáng)、配合面精度高、托輥轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性好。但重量較大，成本較高。沖壓軸承座的重量輕、制造容易、成本低。但鋼板薄時(shí)剛性小、易變形、拆裝時(shí)易損壞。
3.6.2 托輥組的選擇
托輥按用途不同可分為普通承載托輥和專用托輥。普通承載托輥在正常段的上分支和下分支托輥，它們的作用是支撐輸送帶和物料；專用托輥的作用是輸送帶的過渡導(dǎo)向、輸送帶運(yùn)行的防偏以及緩沖等。
托輥都是成組地安裝在輸送機(jī)上。上托輥組可以由單個(gè)托輥的平形托輥和兩個(gè)、三個(gè)托輥的槽形托輥組。槽形托輥的中間托輥水平布置，側(cè)托輥的槽角一般為和。最常用的托輥組是三個(gè)輥?zhàn)拥拈L度相等并布置在同一平面內(nèi)。
本設(shè)計(jì)上托輥采用三節(jié)式槽形托輥，下托輥用平形托輥。托輥的各參數(shù)根據(jù)表3-4選擇。
表3-4 托輥直徑、槽角和安裝間距與帶寬的關(guān)系
Table 3-4 relationship between diameter, groove angle, and distance of installation and bandwidth
平行輸送機(jī)
槽型輸送機(jī)
300
400
500
650
800
1000
1200
300
400
500
650
800
1000
托輥直徑
槽角
0°
35°
上托輥間距
250、500、1000
500、750、1000
1000
下托輥間距
2500
2500
2500
2500
3000
3000
根據(jù)表11上托輥選用三節(jié)式槽形托輥，托輥直徑 89mm ，槽角 °。下托輥采用平形托輥，托輥直徑 89mm 。
3.6.3 計(jì)算合理的托輥組間距
在設(shè)計(jì)時(shí),托輥間距應(yīng)同時(shí)滿足2個(gè)條件:
(1)托輥承載能力及使用壽命要求；
(2)保證輸送帶適當(dāng)?shù)南麓苟取?
表3-5 托輥間距于帶寬的關(guān)系
Table 3-5 the relationship between the distance between the rollers and the bandwidth
松散密度
㎏/m3
帶寬，mm
500,650
800,1000
1200,1400
托輥間距，mm
≤1500
1200
1200
1200
>1600
1000
1000
1000
得：托輥間距為1200mm
回程段托輥間距取承載段托輥間距的二倍即可，即
＝2＝2×1200＝2400mm （式3-32）
2 優(yōu)越性分析
通過對(duì)帶式輸送機(jī)托輥間距的合理確定及優(yōu)化布置,可大大減少托輥用量,其優(yōu)越性是非常明顯的。
1）托輥成本約占輸送機(jī)成本的30%,如果托輥數(shù)量減少一半,成本約降低15%。因此將會(huì)大幅度減少投資。
2）托輥數(shù)量減少,使輸送機(jī)運(yùn)行阻力降低,功率消耗減小,節(jié)約電能。
3）由于帶式輸送機(jī)托輥用量很大,且易出現(xiàn)故障,故減少托輥用量,使維護(hù)工作量和費(fèi)用降低。
4）延長輸送帶使用壽命,降低輸送帶跑偏率,提高運(yùn)行可靠性。
3.6.4 輥?zhàn)虞d荷的校核
承載分支托輥：
式中：
—承載分支托輥靜載荷，；
e—輥?zhàn)虞d荷系數(shù)，查《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》表2-35，得e=0.8；
—承載分支托輥間距，, =1.5；
—輸送能力，；
—每米長輸送帶的質(zhì)量，；=63.88；
能滿足要求。
回程分支托輥：
=e=0.63×3×63.88×9.81=1184（式3-23）
式中：
—回程分支托輥靜載荷，；
—回程分支托輥間距，；=3；
e—輥?zhàn)虞d荷系數(shù)，e=0.63；
能滿足要求。
3.7 輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
3.7.1 帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)過程分析
帶式輸送機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，它是由閉環(huán)的承載輸送帶和托輥及驅(qū)動(dòng)裝置、拉緊裝置、改向滾筒及其機(jī)架構(gòu)成的系統(tǒng)；輸送帶運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)裝置提供；拉緊裝置提供給系統(tǒng)必要的拉緊力；改向滾筒給輸送帶導(dǎo)向；托輥的作用是支撐輸送帶及其上而的物料并減小輸送帶的撓度。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置開始啟動(dòng)后，通過滾筒與輸送帶的摩擦作用，將驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸送帶，輸送帶的運(yùn)動(dòng)需要克服各種運(yùn)行阻力，而且，輸送帶為粘彈性體.盡管在啟動(dòng)過程中可以控制驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)過程的速度(加速度)，但并不能將運(yùn)動(dòng)直接傳遞到整個(gè)輸送帶上，而是在輸送帶的粘彈性性質(zhì)和阻力作用下，逐漸地將驅(qū)動(dòng)力和速度傳播到整個(gè)輸送帶上，隨著輸送機(jī)的逐漸啟動(dòng)，輸送帶的張力由靜止?fàn)顟B(tài)下的張力變化到穩(wěn)定運(yùn)行下的張力。張力的變化又會(huì)導(dǎo)致輸送帶變形量的變化，這一變化由拉緊裝置和輸送帶的撓度變化所吸收.因而，要求驅(qū)動(dòng)裝置在保證輸送機(jī)能夠在有載狀態(tài)下啟動(dòng)的同時(shí)，還要盡量減小輸送帶的動(dòng)載荷，避免出現(xiàn)振蕩和沖擊。
大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置一般采用多驅(qū)動(dòng)單元方式。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置布置在一個(gè)位置上時(shí)(頭部或尾部，也可能是多滾筒驅(qū)動(dòng))，在啟動(dòng)過程和正常運(yùn)行時(shí)，需要考慮各驅(qū)動(dòng)單元的功率平衡，以避免導(dǎo)致由于載荷不均衡而引起的電動(dòng)機(jī)過載甚至是燒毀電動(dòng)機(jī)的事故；當(dāng)在一條帶式輸送機(jī)上多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置布置在不同的位置上(頭部、尾部及中間)，在確定了輸送機(jī)的啟動(dòng)順序后，啟動(dòng)的時(shí)間間隔也非常重要，后續(xù)的驅(qū)動(dòng)裝置啟動(dòng)過早，將出現(xiàn)輸送帶張力下降、堆積，而啟動(dòng)過晚，會(huì)出現(xiàn)振蕩和沖擊。
鼠籠電動(dòng)機(jī)串限矩型液力耦合器，由于采用自動(dòng)啟動(dòng)方式，按驅(qū)動(dòng)裝置的固有機(jī)械特性進(jìn)行啟動(dòng)，在速度變化過程中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩較小時(shí)，甚至出現(xiàn)速度下降(在此過程中，驅(qū)動(dòng)裝置一直在向輸送機(jī)系統(tǒng)輸入能量)，而當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置輸入的驅(qū)動(dòng)力較大時(shí)，輸送機(jī)將產(chǎn)生較大的加速度，整個(gè)啟動(dòng)過程處于非平緩的過程，出現(xiàn)尾部的最大速度比驅(qū)動(dòng)裝置輸入的速度還高(實(shí)際上，當(dāng)配置的液力耦合器的規(guī)格和充液量較合適時(shí)，啟動(dòng)過程可以得到一定的改善)。采用控制啟動(dòng)方式，此時(shí)，啟動(dòng)的速度和加速度按設(shè)定值進(jìn)行控制，啟動(dòng)過程比較平緩，僅產(chǎn)生較小的動(dòng)載荷。
可見，控制啟動(dòng)過程能夠避免應(yīng)力過大和振蕩，達(dá)到降低輸送帶、滾筒、托輥、機(jī)架等的載荷，提高設(shè)備的整體經(jīng)濟(jì)性，因此，正確選用可靠的可控驅(qū)動(dòng)裝置是大型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。
3.7.2 大型帶式輸送機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的要求
大型帶式輸送機(jī)具有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量大、設(shè)計(jì)上需要滿足輸送機(jī)有載啟動(dòng)和多機(jī)驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，因而對(duì)大型帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的基木要求是:
1. 驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有良好的啟動(dòng)性能，具有大的啟動(dòng)力以使輸送機(jī)能夠有載啟動(dòng)。
2. 啟動(dòng)過程中具有足夠小、合理的加速度以減小動(dòng)載荷，避免由過大的慣性力引起物料在輸送帶上的滑移、灑料，及輸送帶和滾筒打滑以及拉緊裝置的過大行程。理論上要求在不同的貨載情況下都應(yīng)保持恒定的啟動(dòng)過程。
3. 提供低速運(yùn)行方式.為了驗(yàn)帶或者防止凍結(jié)，有時(shí)要求輸送機(jī)必須在低速下持續(xù)運(yùn)行(一般是設(shè)計(jì)速度的10%～12% )。
4. 驅(qū)動(dòng)裝置必須防止輸送機(jī)的功率以及力矩超過安全限度，以保證過載的輸送機(jī)自動(dòng)停機(jī)，避免發(fā)生災(zāi)難性的事故。
5. 在采用多驅(qū)動(dòng)情況下，應(yīng)保證各電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷均勻，避免各驅(qū)動(dòng)裝置及輸送機(jī)的部件過載。
6. 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊小，最好能使電動(dòng)機(jī)無載啟動(dòng)。
7. 驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)該具有較高的傳動(dòng)效率。
8. 驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有良好的可控性，控制啟動(dòng)、停機(jī)時(shí)的速度和加減速度。
9. 盡量使電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)，錯(cuò)開啟動(dòng)時(shí)各電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間；減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)，有可能時(shí)，可在輸送機(jī)停止時(shí)不必停電動(dòng)機(jī)。
3.7.3 現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)裝置及其分類
驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)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(dòng)可以有下面的幾種途徑:
1. 電能→機(jī)械能:電動(dòng)機(jī)通過電力電子技術(shù)直接驅(qū)動(dòng)。其主要形式為:直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式、交流電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)方式、交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方式、差動(dòng)變頻無級(jí)調(diào)速。
2. 電能→液體動(dòng)能→流體摩擦→機(jī)械能:液粘離合器驅(qū)動(dòng)。
3. 電能→液體動(dòng)能→機(jī)械能:液力耦合器驅(qū)動(dòng)。
4. 電能→液壓能→機(jī)械能:液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式，可分為按驅(qū)動(dòng)裝置的特性啟動(dòng)和控制啟動(dòng).
由于帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)種類較多，根據(jù)傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，將現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)裝置分成變頻調(diào)速、液力耦合器傳動(dòng)、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速、液體粘性離合器傳動(dòng)、液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、交流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)和差動(dòng)變頻無級(jí)調(diào)速等7類。
3.7.4 帶式輸送機(jī)各種驅(qū)動(dòng)方式的比較研究
1)電動(dòng)滾筒
電動(dòng)滾筒分內(nèi)裝式電動(dòng)滾筒和外裝式電動(dòng)滾筒。它們的主要區(qū)別在于內(nèi)裝式電動(dòng)滾筒電動(dòng)機(jī)裝在滾筒內(nèi)部，外裝式電動(dòng)滾筒電動(dòng)機(jī)裝在滾筒外部，并與滾筒剛性聯(lián)接。內(nèi)裝式電動(dòng)滾筒由于電動(dòng)機(jī)裝在滾筒內(nèi)部，電動(dòng)機(jī)散熱性較差，一般用在功率為30以下、機(jī)長小于150的帶式輸送機(jī)上。外裝式電動(dòng)滾筒由于電動(dòng)機(jī)裝在滾筒外部，電動(dòng)機(jī)散熱性較好，一般用在功率為45以下、機(jī)長小于15的帶式輸送機(jī)上。其最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，維修費(fèi)用低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)滾筒合二為一。其缺點(diǎn)是軟起動(dòng)性能差，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊大，可靠性比Y型電動(dòng)機(jī)+聯(lián)軸器+減速器驅(qū)動(dòng)方式差。
2) Y型電動(dòng)機(jī)+聯(lián)軸器+減速器
Y型電動(dòng)機(jī)+聯(lián)軸器+減速器驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)工作量小，維修費(fèi)用低，可靠性高。其缺點(diǎn)是軟起動(dòng)性能差，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊大。一般用在功率為45以下、機(jī)長小于150的帶式輸送機(jī)上。
3)Y型電動(dòng)機(jī)+限矩型液力耦合器+減速器
Y型電動(dòng)機(jī)+限矩型液力耦合器+減速器是帶式輸送機(jī)上使用最為廣泛的一種驅(qū)動(dòng)裝置。限矩型液力耦合器分帶后輔室限矩型液力耦合器和不帶后輔室限型液力耦合器。由于帶后輔室限矩型液力偶合器在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí).液力油由后輔室通過節(jié)流孔緩慢進(jìn)入液力耦合器下作腔.所以其啟動(dòng)性能優(yōu)于不帶后輔室限矩型液力偶合器。但是由于帶后輔室限矩型液力耦合器啟動(dòng)時(shí)間長、發(fā)熱量大，所以在限矩型液力耦合器選型時(shí).如果選用帶后輔室限矩型液力耦合器。在液力耦合器有兩個(gè)型號(hào)均能滿足其傳遞功率時(shí)，由于該形式液力偶合器啟動(dòng)時(shí)間長、發(fā)熱量大，所以應(yīng)優(yōu)先選用較大型號(hào)液力耦合器；如果選用不帶后輔室限矩型液力耦合器，在液力耦合器有兩個(gè)型號(hào)均能滿足其傳遞功率時(shí)，由于該形式液力耦合器啟動(dòng)時(shí)間較短、發(fā)熱量較小，所以應(yīng)優(yōu)先選用較小型號(hào)液力耦合器。對(duì)于有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)，如果選用Y型電動(dòng)機(jī)+限矩型液力耦合器+減速器驅(qū)動(dòng)方式，液力耦合器建議選用帶后輔室限矩型液力耦合器。由于限矩型液力耦合器受散熱條件限制，所以Y型電動(dòng)機(jī)+限矩型液力耦合器+減速器驅(qū)動(dòng)方式一般用在單機(jī)功率為630以下，機(jī)長小于1500的帶式輸送機(jī)上。
其優(yōu)點(diǎn)是:性價(jià)比高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，維護(hù)工作量小，維修費(fèi)用低，保護(hù)電動(dòng)機(jī)過載，多臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)能平衡電機(jī)功率，可分臺(tái)延時(shí)啟動(dòng)，減小帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，可靠性高，價(jià)格低，是機(jī)長小于1500的帶式輸送機(jī)的首選驅(qū)動(dòng)方式。
其缺點(diǎn)是:軟起動(dòng)性能較差，不宜用于下運(yùn)帶式輸送機(jī)及要求具有調(diào)速功能的帶式輸送機(jī)。
4)Y型電動(dòng)機(jī)+調(diào)速型液力偶合器+減速器
Y型電動(dòng)機(jī)+調(diào)速型液力耦合器+減速器是大型帶式輸送機(jī)常用的一種驅(qū)動(dòng)方式，一般用在機(jī)長大于800的長距離大型帶式輸送機(jī)上。
其優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)較簡，維護(hù)工作量較小，電動(dòng)機(jī)空負(fù)荷啟動(dòng)，保護(hù)電動(dòng)機(jī)過載，多臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，延時(shí)啟動(dòng)，減小帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，可靠性較高，軟啟動(dòng)性能較好，具有啟動(dòng)可控性能，即啟動(dòng)時(shí)間可控、啟動(dòng)速度曲線可控，價(jià)格較低。
其缺點(diǎn)是:液力耦合器啟動(dòng)時(shí)，由于液力耦合器工作腔油量變化和速度變化曲線為非線性關(guān)系且具有置后性，所以可控性動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，做閉環(huán)控制難度較大，有時(shí)有滲油現(xiàn)象發(fā)生。不宜用于下運(yùn)帶式輸送機(jī)及要求具有調(diào)速功能的帶式輸送機(jī)。
5)Y型電動(dòng)機(jī)+CST驅(qū)動(dòng)裝置
Y型電動(dòng)機(jī)+CST驅(qū)動(dòng)裝置是美國道奇公司專為帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)的具有較高可靠性的機(jī)電一體化驅(qū)動(dòng)裝置。一般用在機(jī)長大于1000的長距離大型帶式輸送機(jī)上。
其優(yōu)點(diǎn)是:軟起動(dòng)性能良好，起動(dòng)時(shí)速度曲線線性可控，停車時(shí)速度曲線也可控，可做閉環(huán)控制，電動(dòng)機(jī)空負(fù)荷起動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡的單，維護(hù)工作量小，多臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，可分臺(tái)延時(shí)啟動(dòng)，減小帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
其缺點(diǎn)是:對(duì)維修工及潤滑油要求高，設(shè)備價(jià)格高。不宜用于下運(yùn)帶式輸送機(jī)及要求具有調(diào)速功能的帶式輸送機(jī)。
6)繞線電動(dòng)機(jī)+減速器
繞線電動(dòng)機(jī)+減速器有三種控制方式。第一種控制方式為繞線電動(dòng)機(jī)串頻敏電阻或水電阻；第二種控制方式為繞線電動(dòng)機(jī)串金屬電阻；第三種控制方式為繞線電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速。第一種控制方式無調(diào)速功能，且電動(dòng)機(jī)不能頻繁啟動(dòng)，一般用在機(jī)長大于500且電動(dòng)機(jī)不頻繁啟動(dòng)的帶式輸送機(jī)上；第一種控制方式無調(diào)速功能，但電動(dòng)機(jī)可以頻繁啟動(dòng).配可控硅動(dòng)力制動(dòng)后，是下運(yùn)帶式輸送機(jī)最常用的驅(qū)動(dòng)方式；第三種控制方式具有調(diào)速功能，可做閉環(huán)控制，一般用在機(jī)長大于1000的長距離，且要求具有調(diào)速功能的大型帶式輸送機(jī)上。
其優(yōu)點(diǎn)是:第一、二種控制方式，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)工作量較小，軟起動(dòng)性能較好，價(jià)格較低，起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊小，可靠性高，可控性能好；第三種控制方式，動(dòng)力制動(dòng)性能優(yōu)良。
其缺點(diǎn)是:第一、二種控制方式啟動(dòng)和停車時(shí)能耗較大；第三種控制方式系統(tǒng)復(fù)雜，且有被交-交變頻或交-直-交變頻替代的趨勢。
7)高速直流電動(dòng)機(jī)+減速器
高速直流電動(dòng)機(jī)+減速器驅(qū)動(dòng)方式是一種具有調(diào)速功能的驅(qū)動(dòng)方式，一般用在要求具有調(diào)速功能的大型帶式輸送機(jī)上。
其優(yōu)點(diǎn)是:軟起動(dòng)性能良好，起動(dòng)時(shí)速度曲線線性可控，停車時(shí)速度曲線線性可控，電氣制動(dòng)性能好，可無級(jí)變速，可控性能優(yōu)良，可做閉環(huán)控制，可靠性較高。
其缺點(diǎn)是:價(jià)格十分昂貴，可控硅整流系統(tǒng)復(fù)雜，電控設(shè)備占地而積大，功率因數(shù)低，直流電動(dòng)機(jī)有滑環(huán)，電刷磨損大，維護(hù)工作量較大。
3.7.5 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算
在說明書的3.2.1部分已經(jīng)計(jì)算得到所需電動(dòng)機(jī)的功率為1339.4，根據(jù)所需兩電動(dòng)機(jī)的功率選取型號(hào)為YB560M2的三相異步電動(dòng)機(jī)。額定功率功率為710，滿載時(shí)。
3.7.6 液力偶合器的選型
1)液力偶合器的優(yōu)點(diǎn)
液力偶合器，置于驅(qū)動(dòng)裝置和帶式輸送機(jī)的減速器之間，它具有一般聯(lián)軸器所沒有的功能，將變速調(diào)節(jié)、力矩轉(zhuǎn)換和制動(dòng)三者功能集于一身，而且還具有軟啟動(dòng)和過載保護(hù)功能。
帶式輸送機(jī)使用液力偶合器的好處是：
⑴.改善啟動(dòng)特性。帶式輸送機(jī)在啟動(dòng)時(shí)需要大的啟動(dòng)力矩來克服系統(tǒng)的靜阻力矩和獲得系統(tǒng)的加速度。帶式輸送機(jī)啟動(dòng)是拉力很大，往往超過允許輸送帶拉力。為此希望啟動(dòng)是緩慢加速，減少壓力。使用液力偶合器便可通過對(duì)工作腔延時(shí)充液，是轉(zhuǎn)速緩慢上升。
⑵.帶式輸送機(jī)在滿載時(shí)啟動(dòng)，可利用電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)力矩。
⑶.過載保護(hù)可靠。當(dāng)帶式輸送機(jī)因裝料過多或被物料卡死而不能運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液力偶合器便發(fā)生打滑。電動(dòng)機(jī)雖正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但帶式輸送機(jī)已停止工作，液力偶合器轉(zhuǎn)差率增大，液力油溫升高后，會(huì)使易熔塞熔化，使液力偶合器和電動(dòng)機(jī)永遠(yuǎn)空轉(zhuǎn)，為了防止液力油噴出而發(fā)生火災(zāi)事故，井下一律使用阻燃液力油。
⑷.節(jié)約能耗。使用液力偶合器后，可選電動(dòng)機(jī)的安裝功率接近帶式輸送機(jī)所需功率。
⑸.可以通過液力偶合器的油量是中間摩擦?xí)r和多驅(qū)動(dòng)式帶式輸送機(jī)的各電動(dòng)機(jī)功率平衡。
⑹.中間摩擦式帶式輸送機(jī)為多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)工作方式。各電動(dòng)機(jī)按順序啟動(dòng)必須配有液力偶合器，否則會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。
⑺.使用調(diào)速液力偶合器可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，以減輕振動(dòng)[14]。
2)液力偶合器的選型
根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速和傳遞功率本設(shè)計(jì)選用型液力偶合器，其主要參數(shù)見表.3-6。
表3-6 YOXⅡ650型液力偶合器主要參數(shù)
Table 3-6 YOX type 650 main parameters of hydraulic couple
型號(hào)
輸入
轉(zhuǎn)速
傳遞功
率范圍
啟動(dòng)
系數(shù)
充油量，
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
主動(dòng)件
從動(dòng)件
充油量
效率
輸入軸孔
輸出軸孔
重量
外形尺寸
kg
D
L
3.7.7 減速器的選型
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(dòng)效率高，但是它要求電動(dòng)機(jī)軸與輸送機(jī)垂直，驅(qū)動(dòng)裝置占地寬度大，所以本設(shè)計(jì)采用圓錐-圓柱齒輪減速器，因?yàn)檫@種減速器具有承載能力大、傳遞效率高、噪聲低、體積小、壽命長，用于輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置，使電動(dòng)機(jī)與輸送機(jī)平行布置，以減小驅(qū)動(dòng)裝置的寬度。
1)總傳動(dòng)比的確定
傳動(dòng)滾筒的角速度
（3-24）
其中 ——帶速,（）；
——傳動(dòng)滾筒的半徑,（）。
電動(dòng)機(jī)軸的角速度
（3-25）
其中 ——電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù),（）；
總傳動(dòng)比 （3-26）
2)確定減速器的規(guī)格
按公稱功率值確定減速器的公稱中心距
（3-27）
其中 ——減速器公稱輸入功率，（），通過查表3-7選出許用功率在時(shí)為，本設(shè)計(jì)預(yù)選型減速器；
——被傳動(dòng)機(jī)械所需功率，（）；
——工況系數(shù)，如表3-8，因?yàn)樗茌d荷為重型沖擊載荷，每天連續(xù)工作，應(yīng)增加10%。
（3-28）
表3-7 DCY型減速器公稱輸入功率PN
公稱傳動(dòng)比
公稱轉(zhuǎn)速r/min
公稱中心距a/mm
輸出n1
輸入n1
公稱輸入功率PN
表3-8 工況系數(shù)
Table 3-8 operating mode coefficient
原料機(jī)
每天工作時(shí)間/h
載荷種類
平穩(wěn)載荷
中等沖擊載荷
重沖擊載荷
電機(jī)、渦輪機(jī)
3)驗(yàn)算啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩
（3-29）
式中 ——啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩或最大轉(zhuǎn)矩，()，；
——電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，()。
（3-30）
（3-31）
4)驗(yàn)算熱效應(yīng)
當(dāng)減速器不附加外冷卻裝置時(shí)應(yīng)滿足
（3-32）
式中 ——減速器熱功率；
——環(huán)境溫度系數(shù)，如表3-9；
——功率利用系數(shù)，如表3-10]。
因?yàn)榉弦蟆?
所以選用型減速器。
表3-9 環(huán)境溫度系數(shù)
Table 3-9 environment temperature coefficient
冷卻方式
環(huán)境溫度
每小時(shí)載荷率
減速器不附加外冷卻裝置
表3-10 功率利用系數(shù)
Table 3-10 power utilization factor
型式
利用率
DCY/DCYK
3.7.8 聯(lián)軸器的選型
聯(lián)軸器可以分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器包括凸緣聯(lián)軸器其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單，成本低，無補(bǔ)償性能，不能緩沖減振，對(duì)兩軸安裝精度較高，適用于振動(dòng)很小的工況條件，連接中、高速和剛性不大的且要求對(duì)中性較高的兩軸。撓性聯(lián)軸器包括鼓形齒式，齒式，輪胎式，梅花形彈性，彈性套柱銷，彈性柱銷齒式聯(lián)軸器等等。其中彈性柱銷齒式聯(lián)軸器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，壽命長，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，具有一定補(bǔ)償?shù)膬奢S相對(duì)位移和一般減振性能，可部分代替齒式聯(lián)軸器，適用于連接同軸線的大，中功率，振動(dòng)性能較大的傳動(dòng)。本設(shè)計(jì)選用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，其主要參數(shù)見表4-19[25]所示。
表3-11 ZL13彈性柱銷齒式聯(lián)軸器主要參數(shù)
Table ZL13 3-11 elastic pin tooth type coupling main parameters
型號(hào)
公稱轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)速
軸孔直徑
軸孔長度
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
重量
3.7.9 制動(dòng)器的選型
1.一般起動(dòng)與制動(dòng)要求
制動(dòng)器按工作狀態(tài)分為常開式和常閉式，常閉式即靠彈簧或重力使其經(jīng)常處于抱閘狀態(tài)，機(jī)械設(shè)備工作時(shí)松閘。常開式制動(dòng)器常處于松閘狀態(tài)，抱閘時(shí)需要施加外力。由于本設(shè)計(jì)為長距離、高強(qiáng)度輸送機(jī)其帶速與張力都比較大，因此在設(shè)計(jì)中對(duì)起動(dòng)與制動(dòng)必須考慮慣性問題，其目的是要求在各種條件下起動(dòng)和制動(dòng)平穩(wěn)，而不致發(fā)生故障。
所以本設(shè)計(jì)選用制動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。
圖3-2 制動(dòng)器
Figure 3-2 brake
3.8 帶式輸送機(jī)拉緊裝置的設(shè)計(jì)
拉緊裝置的作用是張緊帶式輸送機(jī)的輸送帶，限制帶在各支承托輥問的垂度和保證帶中有必要的張力，使帶與驅(qū)動(dòng)滾筒之間產(chǎn)生足夠的摩擦牽引力，以保證正常工作拉緊裝置有螺桿式