可伸缩带式输送机毕业设计

摘 要

近年来，带式输送机在矿山运输中已经逐渐开始取代汽车和机车运输，成为散装物料的主要运输装备。不断出现新型带式输送机，拓宽了带式输送机的应用领域。可伸缩带式输送机是连续输送物料机械中效率最高、使用最普遍的一种机型，是巷道掘进运输和采煤工作面顺槽运输的主要设备。在煤炭、冶金领域中，可伸缩带式输送机得到了广泛应用。

为适应这一变化，本文主要针对带式输送机中的可伸缩带式输送机进行了结构设计，包括可伸缩带式输送机输送带的选择、中间架的选择计算、传动装置的设计、张紧装置、收放胶带装置的计算、托辊以及滚筒的选择计算等，并针对其结构及其工作原理作了概括性总结。可伸缩带式输送机利用传动滚筒与输送带之间的摩擦传递动力，在结构上增加了储带装置，这样可以实现整机的伸长和缩短，从而提高了工作效率，增大产量，减少人员操作，具有一定的工程实践价值。

关键词：可伸缩 输送带 传动滚筒 储带装置

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Abstract

In recent years, belt conveyor has gradually replaced the automobile and motorcycle in the mine transportation, and becomes main equipment of bulk materials. Constantly appeared new type belt conveyor has exploited the application of belt conveyor. The flexible belt conveyor is one of the highest、 efficiency、common use continuous transportation equipment, which is the main equipment in lane dig and coal face sequential slot transportation. The flexible belt conveyor has been widely used in coal, metallurgy fields.

In order to adapt this change, this paper mainly carries on the flexible belt conveyor structure design of the belt conveyors. includes the choice of the belt, the choice and calculation of the middle shelf, the design of transmission device、the calculation of the tighten device and draw in and out belt device、the choice and calculation of the support roll and cylinder, then give a summarized conclusion of its construction and work principle. The flexible belt conveyor transmits power depending on the friction between the transmission cylinder and the belt, adding belt storage device in structure, which can realize the extension and shorten, thus raises the working efficiency increases the output, reduces the personal operation, which has some engineer practice value.

Key words：flexible conveying belt transmission cylinder

Belt-storage device

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目 录

摘 要 ..................................................... I Abstract .................................................... II

目 录 ................................................ I

1 绪 论 ................................................... 1

1.1 可伸缩带式输送机的简介 .............................. 1

1.1.1可伸缩带式输送机的结构及其工作原理 .............. 1 1.1.2带式输送机的分类 ................................ 2 1.1.3可伸缩带式输送机的结构特点 ...................... 4 1.2 可伸缩带式输送机的应用 ............................... 5 1.3国内外带式输送机的现状 ................................ 5 1.4可伸缩带式输送机的研究目的及意义 ...................... 7 1.5可伸缩带式输送机的系统设计 ............................ 7 2 可伸缩带式输送机输送带的设计计算 ......................... 10 2.1 可伸缩带式输送机输送带的选择 ........................... 10

2.2 输送量 ............................................. 11

2.2.1物料堆积横截面积的计算 ......................... 12 2.2.2验算胶带宽度 ................................... 13 2.2.3输送能力的验算 ................................. 14 2.2.4每米输送机上物料的质量 ......................... 14 2.2.5输送带厚度 ..................................... 15 2.3 牵引力的计算 ....................................... 16 2.4 输送带各点张力的计算 ............................... 18

2.4.1胶带层数的计算 ................................. 21 2.4.2胶带打滑条件的计算 ............................. 22 2.5 输送带寿命的计算 ................................... 23 3 带式输送机滚筒设计计算 .................................... 25

3.1直径的确定 ........................................... 26 3.2直径的验算与材料的选择 ............................... 27 3.3两轴承座中心距A的计算 ............................... 29 3.4滚筒的转速 ........................................... 29 4 带式输送机托辊设计计算 ................................... 31

4.1托辊的结构与种类 ..................................... 31 4.2托辊的选择计算 ....................................... 32

4.2.3托辊的静载荷计算 ............................... 35

I

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4.2.4托辊的动载荷计算 ............................... 36 4.2.5托辊的额定负荷和最大转速 ....................... 37 4.2.6计算托辊的槽形角 ............................... 38

5 拉紧装置及收放胶带装置的设计 .............................. 40

5.1拉紧装置的概述 ....................................... 40

5.1.1 拉紧装置的作用 ................................. 40 5.1.2拉紧装置的种类 ................................. 40 5.1.3拉紧装置在带式输送机中布置的位置 ............... 42 5.2拉紧装置的选择计算 ................................... 42

5.2.1张紧绞车的工作原理 ............................. 42 5.2.2张紧力的确定 ................................... 44 5.2.3张紧行程的确定 ................................. 44 5.3收放装置的设计 ....................................... 45 6 输送机传动装置的设计 ...................................... 48

6.1 电机的选择 .......................................... 48 6.2 减速器的计算与选用 .................................. 49

6.2.1传动比计算 ..................................... 49 6.2.2减速器的选用 ................................... 50 6.3 液力偶合器的选择 .................................... 51 7 带式输送机机架设计计算 .................................... 52

7.1 机头卸料架的设计 .................................... 52 7.2 中间架的设计与强度校核 .............................. 53

7.2.1中间架的设计 ................................... 53 7.2.2中间架的强度校核 ............................... 54

8 主轴的设计与键的强度校核 ................................. 56

8.1 主轴的设计 .......................................... 56 8.2 键的强度校核 ........................................ 62 9 输送机清扫器的选择 ........................................ 65 10 胶带跑偏问题的调整 ....................................... 66 结 论 ..................................................... 67 致 谢 .................................................... 68 参考文献 .................................................... 69

II

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1 绪 论

1.1 可伸缩带式输送机的简介

1.1.1可伸缩带式输送机的结构及其工作原理

可伸缩带式输送机主要由以下部件组成：头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、张紧装置、储带装置等组成。输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在输送机的端部或中间部位卸下，输送带用旋转的托辊支撑，运行阻力小，可沿水平或倾斜线路布置[1]。

可伸缩带式输送机是以输送带作为牵引和承载构件[2]，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续运输设备。其结构原理如图1-1所示，输送带绕经传动滚筒和尾部滚筒形成无极环形带，上下输送带由托辊支承以限制输送带的挠曲垂度，拉紧装置为输送带正常运行提供所需的张力。工作时驱动装置驱动传动滚筒，通过传动滚筒和输送带之间的摩擦力驱动输送带运行，物料装在输送带上和带子一起运动。

1-卸载滚筒；2-传动滚筒；3-储带仓；4-尾部滚筒

图1-1 可伸缩带式输送机结构原理图

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可伸缩带式输送机一般在端部卸载，当采用专门的卸载装置时，也可在中间卸载[3]。在结构上与通用固定式的主要区别是增加了伸缩输送带的机构。伸缩机构有储带、卷带、放带和机尾移动装置，中间架便于拆装。储带装置包括一组固定滚筒和一组装在游动小车上的活动滚筒，输送带绕经两组滚筒，可通过张紧绞车，增大两组滚筒间的距离，储带装置中卷入的输送带增多，将机尾向前移动，输送机的运输距离就缩短，反之就增长。收放胶带装置是拆除和接入输送带的设备，它可将拆除的输送带缠绕成卷，或将成卷输送带接入储带装置；这样便可按需要改变输送机长度。可伸缩带式输送机也有水平式和倾斜式两种，它与桥式转载机配合用于回采工作面的下平巷，能加快工作面推进速度，也可用于使用掘进机的掘进工作面。

1.1.2带式输送机的分类

带式输送机可从不同的角度分类[4]。 1.按承载能力分

轻形带式输送机：专门应用于轻形载荷的输送机。

通用带式输送机：这是应用最广泛的带式输送机，其他类型带式输送机都是这种带式输送机的变形。

钢丝绳芯带式输送机：应用于重型载荷的输送机。 2.按可否移动分类

固定带式输送机：输送机安装在固定的地点，不需要移动。 移动带式输送机：具有移动机构，如轮、履带。 移植带式输送机：通过移动设备变换设备的位置。 可伸缩带式输送机：通过储带装置改变输送机的长度。 3.按输送带的结构形式分类

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普通输送带带式输送机：输送带为平型，带芯为帆布或尼龙帆布或钢绳芯。

钢绳牵引带式输送机：用钢丝绳作为牵引机构，用带有耳边的输送带作为承载机构。

压带式输送机：用两条闭环带，其中一条为承载带，另一条为压带。 钢带输送机：输送带是钢带。 网带输送机：输送带是网带。

管状带式输送机：输送带围包成管状或用特殊结构输送带密封输送物料。

波状挡边带式输送机：输送带边上有挡边以增大物料的截面，倾斜角度大时，一般在横向设置挡板。

花纹带式输送机：用花纹带以增大物料和输送带的摩擦，提高输送倾角。

4.按承载方式分类

托辊式带式输送机:用托辊支撑输送带。

气垫带式输送机：用气膜支撑输送带。另外还有磁性输送带、液垫带式输送机，它们共同的特点都是对输送带连续支撑。

深槽型带式输送机：由于加大槽深，除用托辊支撑外，也起到对物料的夹持作用，可增大输送带倾角。

5.接输送机线路布置分类

直线带式输送机：由于输送机纵向是直线，但是可在铅垂面上有凸凹变化曲线。

平面弯曲带式输送机：可在平面上实现弯曲运行。 空间弯曲带式输送机：可在空间实现弯曲运行。 6.按驱动方式分类

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单滚筒驱动带式输送机。 多滚筒驱动带式输送机。

线摩擦带式输送机：用一个或多个输送带作为驱动体。 磁性带式输送机：通过磁场作用驱动输送带。

1.1.3可伸缩带式输送机的结构特点

下面介绍一下可伸缩带式输送机的特点[5]：

1.结构简单。 可伸缩带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、槽形托辊、平行托辊、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能够进行标准化生产，并可按照需要进行组合装配，结构十分简单。

2.输送量大。运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不间断运送，这是火车、汽车运输望尘莫及的。

3.运距长。单机长度可达十几公里一条，在国外已十分普及，中间无需任何转载点。德国单机60公里一条已经出现。越野的带式输送机常使用中间摩擦驱动方式，使输送长度不受输送带强度的限制。

4.除转载机与机尾有一搭接长度可供工作面快速推进外，通过收放胶带装置和储带装置也可使机身得到伸长和缩短，从而能有效地提高顺槽运输能力，加快回采和掘进速度。

5.可靠性高。由于结构简单，运动部件自重轻，只要输送带不被撕破，寿命可长达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好，几十年也不坏。

6.营运费低廉。可伸缩带式输送机的磨损件仅为托辊和滚筒，输送带寿命长，自动化程度高，使用人员很少，消耗的机油和电力也很少。

7.非固定部分的机身，采用无螺栓连接的快速可换支架，结构简单，拆卸方便，劳动强度低，操作时间短。设置在机身固定部分的胶带张紧

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装置采用电动绞车代替人工张紧。

8.全机采用的槽形托辊以及下托辊、同一类的改向滚筒尺寸规格统一，都可通用互换。输送机的电气设备具有隔爆性能，可用于有煤尘及瓦斯的矿井。

9.能耗低，效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少。

1.2 可伸缩带式输送机的应用

可伸缩带式输送机的应用范围十分广泛，在煤炭、冶金等领域中，可伸缩带式输送机得到了广泛应用。可伸缩带式输送机是连续输送物料机械中效率最高、使用最普遍的一种机型，是煤矿、电厂输煤系统的主要设备[6]。它的运输能力大、工作阻力小、耗电量低、运输过程中抛撒煤炭少、破碎性也小，因而降低了煤尘和损耗。随着机械化和综合机械化采煤工作面产量的不断提高，胶带输送机将逐渐成为煤炭生产中的一种主要运输设备[7]。可伸缩带式输送机主要用于综合机械化采煤工作面的顺槽运输，也可用于一般采煤工作面的顺槽运输和巷道掘进运输。用于顺槽运输时，尾段配刮板转载机与工作面运输机相接，用于巷道运输时，尾段配胶带转载机与掘进机相接。

1.3国内外带式输送机的现状

早期的输送机是用皮革之类的材料制成，或用皮革加纤维织物制造。有关输送带的最早文献是Oliver Evans于1975年在美国费城出版的《Millers Guide》上发表的。当时把输送机描述为“在一框或槽里的两个滚筒上旋转的薄而柔软的宽环皮带或帆布带”。

1858年，S．T．Pamalce取得了织物增强的橡胶输送带的专利。1892

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年，Thomas Robins发明的槽形结构的带式输送机在矿物工程中应用，确定了当代输送机的基本型式[8]。此后，随着物料运输量的增大，带式输送机取得了巨大的发展，出现了多种的新型结构的带式输送机。其中具有代表性的主要有：大倾角带式输送机（深槽带式输送机、花纹带输送机、波纹挡边以及压带式输送机等），管状带式输送机、气垫带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦带式输送机等 [9]。

80年代末期以来，我国煤矿用带式输送机也有了很大的发展，对带式输送机的技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果

[10]

。输送机产品

系列不断增多，从定型的SDJ、SSJ、STJ、DJ等系列发展到多功能，适应特种用途的各种带式输送机系列，如国家“七五”、“九五”攻关项目-大倾角带式输送机成套设备。高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等填补了多项国内空白，开发了大倾角、长距离输送原煤的新型带式输送机系列产品，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发。

国外带式输送机技术的发展主要表现在两方面[11]：1）带式输送机的功能多元化，应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；2）带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离，大运量，高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。目前，世界上单机运距最长达30.4km。带式输送机已在澳大利亚的铝钒土矿投入使用；运输量达到37500t/h，带速为7.4m/s的一条大型带式输送机已应用于德国露天煤矿。

国内带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。主要有:钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和可伸缩带式输送机等。

这些输送机的特点是输送能力大(可达30000t/h),适用范围广(可运

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送矿石,煤炭,岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人),安全可靠,自动化程度高,设备维护检修容易,爬坡能力大(可达16°),经营费用低,由于缩短运输距离可节省基建投资[12]。

带式输送机的发展趋势是[13]:大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯,合理使用胶带张力,降低物料输送能耗,清理胶带的最佳方法等。我国已于1978年完成了可伸缩带式输送机的定型设计，可伸缩带式输送机的运距可达到1000～2000m，带速在2～3.5m/s之间，输送量可达800～1800t/h，驱动总功率可达250～750kw。

1.4可伸缩带式输送机的研究目的及意义

可伸缩带式输送机是使用最普通的一种输送机，其基本结构是在水平或倾斜的长机架两端装有输送带滚筒，在滚筒上的无接缝环形输送带连续地朝一个方向移动，货物放在带上输送。可伸缩带式输送机与其他类型的输送机相比，具有优良的性能[14]，在连续装载的情况下能连续运输，生产率高，运行平稳可靠，输送连续均匀，工作过程中噪声小，结构简单，能量消耗小，运行维护费用低，维修方便，易于实现自动控制及远程操作等优点。

可伸缩带式输送机可用于水平和倾斜运输。沿倾斜使用的角度，依所运物料性质的不同和输送带表面形状不同而异。用普通光面输送带运原煤，向上运输的倾角可达18°；向下运输的倾角可达15°。

1.5可伸缩带式输送机的系统设计

可伸缩带式输送机的线路在满足输送机倾角要求的前提下可以适应线路布置成任何形式。在确定输送机线路布置后，所需要确定的是驱动

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装置、拉紧装置、储带装置等，在布置时应根据实际情况而定。在布置驱动装置、拉紧装置和制动器时应遵循下列原则：

1）输送带所受张力最小； 2）满足驱动力传动要求；

3）满足制动力要求（选制动器可根据实际情况而定），本设计为水平运输，可以省略。

可伸缩带式输送机主要由机头部、机身、储带仓及机尾部组成。 机头部主要由传动装置、机头架、卸载架组成。

传动装置由电动机、三级齿轮减速器、液力联轴器、传动滚筒及齿轮箱等组成。机头传动装置采用双滚筒传动，传动滚筒主轴的动力来自同一侧相对安装的两台传动装置的减速器，通过刚性联轴器与减速器联接起来。滚筒为铸焊接构件，其外沿包有菱形花纹橡胶以增加滚筒与胶带的摩擦力。

由于卸载维护需要，卸载部有加长外伸的延伸架，卸载滚筒安在延伸架的顶端，其轴线位置可通过右侧的螺钉进行调节，以调节胶带在机头部的跑偏，卸载滚筒的下部装有重锤清扫器和犁式清扫器，清除胶带上粘附的碎煤，延伸架上还装有托辊座。延伸架一端通过斜撑杆与主架相连。

机身它是带式输送机的主要部分。主要由H支架、纵梁、上下托辊组及过渡架等部件组成。采用无螺栓连接的快速可换支架，结构简单，能够快速装拆，定位性好。上托辊组为槽形铰接托辊组，下托辊组为平行下托辊组。机身是可伸缩带式输送机的非固定部分，钢管作为可拆卸的机身，用弹性柱销架设在H型支架的管座中，柱销固装在钢管上，只要打入的位置适当，转动钢管就能方便地从管座中取出或放入。

储带仓主要由储带转向架、储带仓架、支承小车、游动小车和张紧

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车等组成。储带转向架，储带仓架主要为焊接结构，彼此用螺栓连接，组成了储带装置的骨架。

机尾由缓冲托辊、下托辊、改向滚筒及支座组成，缓冲托辊主要起到对输送机的保护、缓冲作用，在机尾空载段的胶带上，装有一个犁式清扫器用来清扫胶带上的浮煤。

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2 可伸缩带式输送机输送带的设计计算 2.1 可伸缩带式输送机输送带的选择

可伸缩带式输送机的输送带是输送机的重要部件，在输送机中输送带的成本占整个设备成本的30％～50％。在运转过程中，输送带所受的载荷是极复杂的，它除受纵向的拉伸应力外，还受经过滚筒和托辊的弯曲应力。大多数输送带的损坏表现为工作面层和边缘磨损，受大块、尖利物料的冲击引起击穿、撕裂和剥离。合理选择输送带，对输送带的设计十分重要[15]。

输送带的选用是根据输送机的线路布置、输送的材料和使用条件来进行的。合理选择输送带不仅对完成输送机设计任务至关重要，还影响输送机滚筒、托辊和驱动装置等机械部件的设计。

带式输送机常用的输送带主要有织物芯胶带、整体编织和钢绳芯胶带3类。织物芯胶带用挂胶的帆布形成若干层衬垫骨架，外面用橡胶覆盖，形成一定厚度的覆面层。上覆面较厚，一般为3～6 mm，是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损；下覆面层与支承托辊接触，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷滚动阻力，下覆面层较薄，一般为1．5～2 mm。当输送带跑偏与机架接触时，将侧边橡胶覆面加厚以避免输送带受到机械磨损。在设计中正确选择输送带，在使用中保护好输送带，都是很重要的问题，应尽可能地避免输送带的不正常损坏。

由于在井下作业故皮带应选用阻燃型的，材料选用氯丁CR。由于输送的是煤，故要求的强度较大，可选用阻燃尼龙皮带。输送带的成本约占带式输送机总成本的1/2以上，所以选择合适的输送带就显得十分重要，安全系数和接头方式都直接影响整机的成本。其中，本设计已知量

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如下：

输送量Q400t/h；带速2m/s；动堆积角20°；输送长度

L600m；原煤最大块度QMax200mm，输送机工作倾角0°；原煤堆积密度900kg/m3；工作环境为井下、潮湿。

2.2 输送量

可伸缩带式输送机的运输能力，决定于输送带上所装运的物料的断面积，输送带的运行速度及输送机的倾角，因为在倾斜的输送机上物料的堆积面积小。

可伸缩带式输送机属于连续运行的运输机械，对于均匀、连续装载时，其运输能力为:

Q3.6q (2-1) 式中 Q -----运输能力，t/h；

q-----单位长度上所装物料的质量，kg/m； -----物料的运行速度，m/s。

由

qF （2-2）

得

Q3.6F （2-3)

式中 F-----在运行的输送带上，物料的最大横截面积，m2； -----物料的堆积密度，kg/m3。

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可伸缩带式输送机属连续运行式的运输机械，其运输能力按公式（2-3）计算。考虑到输送带在沿倾斜方向运行时，物料在输送带上的堆积面将减小。因此，计算带式输送机的最大运输能力时，应在工式（2-3）中乘一个倾斜系数k，可知可伸缩带式输送机的最大运输能力用下式计算：

Q=3.6F （2-4）

式中 Q-----运输能力，t/h；

F-----在运行的输送带上，物料的最大堆积横截面积，m2； -----物料的堆积密度，kg/m3； -----物料的运行速度，m/s； -----输送机的倾斜系数。

2.2.1物料堆积横截面积的计算

按给定的工作条件，原煤的动堆积角为20°；原煤的堆积密度为

900kg/m3；输送机的工作倾角为0°；查《矿山运输机械》表4-13得倾

斜系数为k1；带速2m/s；将各参数带入式（2-4），为保证给定的运输能力，带上必须具有的堆积横截面积为：

FQ4000.06172m2 =

3.63.690021可查《矿山运输机械》表4-12，输送机的承载托辊槽角为30°时，物料的动堆积角为20°时，带宽为800mm的输送带上允许物料堆积的横截面积为0.06510m2，此值大于计算所需的堆积横截面积，据此选用带宽为800mm的输送带能满足要求。

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2.2.2验算胶带宽度

查《矿山运输机械》Ⅱ有：

BQKm （2-5）

式中 Q-----运输能力，Q400t/h；

K-----货载断面系数，查《矿山运输机械》表3-19可按动堆积角

20°，得K385；

-----物料的堆积密度，=900kg/m3900103t/m3；

-----物料的运行速度，2m/s；

-----输送机的倾斜系数1。

将上述数据带入式（2-5）得：

B=

4000.76m 33859001021考虑矿井的增产能力、货载块度及胶带的来源，选用800mm宽的胶带，为满足一定运输生产率Q所需的带宽，还必须按物料的块度进行校核。查《矿山运输机械》Ⅱ有:

对于原煤 B2002QMaxmm 则 B2002200600mm 式中 B-----带宽，B800mm；

QMax-----货载最大块度的横向尺寸，QMax200mm。

可见所选带宽满足最大块度要求。故选用宽度为800mm的输送带满足要求。

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2.2.3输送能力的验算

根据式（2-4）得：

Q03.6FK=3.60.0651029001421.2t/h

式中 Q0-----水平输送量，t/h；

K-----输送机的倾角系数，查《矿山运输机械》表4-13，K1；

F-----物料横断面积F0.06510m2；

-----带速，2m/s；

-----物料松散密度，900kg/m3。

由于Q0Q，故能满足输送量要求。

2.2.4每米输送机上物料的质量

由上式（2-1）可推出每米输送机上物料的单位质量为：

qQ40055.56kg/m 3.63.62每米机长上托辊转动部分重量，查《新型带式输送机设计手册》表8-23得槽形托辊组转动部分质量m024kg，取上托辊间距a01.50m；

每米机长下托辊转动部分重量，查《新型带式输送机设计手册》表8-12得平形下托辊组转动部分质量mu19kg，取下托辊间距au3.0m；

每米机长上缓冲托辊转动部分重量，查《运输机械设计选用手册》表2-45得m327.7kg，间距可设为a30.420m；

在机头部需设过渡托辊，过渡托辊的转动部分质量，查《运输机械设计选用手册》表2-44得m421.3kg。

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经上验算选带宽为800mm，初选输送带为阻燃抗静电NN-150型号，查《运输机械设计选用手册》表1-6，可选材料为锦纶（尼龙）帆布。查表可得扯断强度150Nmm层；每层厚度为1.10mm，每层重量为

1.15kg/m；参考力伸长率1.5～2％，带宽范围300～2000mm；层数范

围2～6层；覆盖胶厚，上胶厚3.0mm；下胶厚1.5mm；每毫米厚胶料重量1.19kg/mm。

2.2.5输送带厚度

输送带厚度=布层数×每层厚度mm+上胶厚mm+

下胶厚mm31.103.01.57.80mm

查《运输机械设计选用手册》表1-13可知帆布输送带单位质量

qB8.03kg/m；

重段单位长度上分布的托辊旋转部分质量为：

q0=

m02416kg/m a01.5空段单位长度上分布的托辊旋转部分质量为：

qu=

mu196.33kg/m =

au3.0单位长度上分布缓冲托辊旋转部分质量为：

q3m327.765.95kg/m a30.42015

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2.3 牵引力的计算

本机长为600m，牵引力的计算可查《矿山运输机械》按下式计算： pq2qBq0quLgqHgWT1WT2 （2-6）

对于长距离的带式输送机（例如80m以上），附加阻力明显小于主要阻力，采用将主要阻力乘以一个大于1的系数计入附加阻力的计算，不会出现严重错误，以简化运行阻力的计算。为此引入一个系数C，可对上式进行简化计算驱动滚筒上的牵引力（圆周力）。

故本机可简化为:

承载段 PCq2qBq0quLg （2-7）

PCq2qBq0quLg

1.1755.5628.03166.336009.80.03 19390.1526N

式中 P-----驱动滚筒上所需的牵引力（圆周力），N；

C-----计入附加阻力系数，查《矿山运输机械》表4-18，当输送

长度为600m时，C=1.17；

q-----单位长度输送带上装运的物料量，q55.56kg/m； qB-----单位长度输送带的质量，qB8.03kg/m；

qu-----空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，qu6.33kg/m；

q0-----承载段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，

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q016kg/m；

L-----输送机长度，L600m； g-----重力加速度，g9.8m/s2；

（也有称模拟摩擦系数）。-----输送带在托辊上运行的阻力系数

查《矿山运输机械》表4-17，0.03。

空载段

PC2qBq0quLg （2-8） 则

PC2qBq0quLg

1.1728.03166.336009.80.0256602.6961N

式中 P-----驱动滚筒上所需的牵引力（圆周力），N；

C-----计入附加阻力系数，可查《矿山运输机械》表4-18知，

当输送长度为600m时，C=1.17；

qB-----单位长度输送带的质量，qB8.03kg/m；

qu-----空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量qu6.33kg/m；

q0-----承载段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量q016kg/m；

L-----输送机长度，L600m； g-----重力加速度，g9.8m/s2；

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-----输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系

数）。查《矿山运输机械》表4-17，0.025。

2.4 输送带各点张力的计算

输送带作为带式输送机的牵引构件，在承受为克服输送带运行阻力所必需的牵引力的同时，由于可伸缩带式输送机是靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力传递牵引力，它的张力还要满足滚筒摩擦传动的需要。除此之外，为防止输送带在两托辊之间有过大的垂度，输送带的张力还要满足它的垂度不超过规定值的需要[16]。

输送带作为牵引构件，它的张力沿输送机全长是变化的，需要用逐点法求算它在各点的张力。

采用逐点法求各点张力，如图2-1是输送带整体布局各点受力情况，根据各点的受力情况：

图2-1 可伸缩带式输送机工作系统图

1）计算输送带各区段的运行阻力

按所给定条件，如图2-1所示，本机只有重段和空段两个直线区段。各段运行阻力计算如下：

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W67qBqugL678.036.339.8571.2420.0252009.74NW89qqBq0L89g55.56168.036000.039.814039.676N W1011qBquL1011g8.036.333.179.80.025111.53N

式中 Wmn-----各段阻力，N；

Lmn-----各段输送长度，m；

q-----单位长度输送带上装运的物料量，q55.56kg/m；

qB-----单位长度输送带的质量，qB8.03kg/m；

q0-----承载段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，q016kg/m；

qu-----空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，qu6.33kg/m；

（也有称模拟摩擦系数）。-----输送带在托辊上运行的阻力系数

查《矿山运输机械》表4-17，0.03；

-----输送带在托辊上运行的阻力系数（也有称模拟摩擦系

数）。查《矿山运输机械》表4-17，0.025。

2）输送带各点的张力计算

为简化计算，输送带绕经滚筒两项阻力按输送带的张力增加5﹪计算。依逐点计算法得：

S2S32S1 S31.05S2

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S20.98S1 S31.02S1

S41.05S31.08S1 S51.05S41.134S1 S61.05S51.191S1

S7S6W671.191S12009.74 S81.05S71.251S12110.227 S9S8W891.251S116149.903 S101.05S91.31S116957.398

S11S10W10111.31S117068.93 （2-9）

本机为双滚筒驱动，初取围包角400°，由于驱动滚筒为胶面，采区空气潮湿取0.2，摩擦力备用系数一般取n1.2，查《矿山运输机械》Ⅱ表3-27得e4.04。

按摩擦牵引条件：

e1 S11S111.23.53S1 （2-10）

则联立式（2-9）与式（2-10）得：

S17688.7N

S1127141N

S20.98S17534.926N

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按空段输送带最大允许垂度的要求，空段最小张力点应小于上式求得之值为：

 Smin5qBLug58.033.09.81180.41N （2-11）

则取最小张力点为：

SminMAXS2,SminMAX7534.926,1180.417534.926N

令S27534.926N，以此为准，按上列各点张力的关系式求算各点张力得：

S37919.361N

S48303.796N S58718.89N S69157.24N S711166.98N S811725.329N S925768.4667N S1027029.595N

2.4.1胶带层数的计算

查《矿山运输机械》Ⅱ有下式

ZSMax•m （2-12） B则

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SMax•m271419 2.03层3层 B800150Z式中 Z-----输送带帆布层数；

SMax-----胶带的最大张力，SMax27141N；

m-----输送带安全系数，m一般取7～12，取m9； B-----输送带带宽，B800mm；

-----带宽为一厘米的一层帆布的拉断力，150Nmm层。

可知选带层为三层织物的尼龙带合适，则胶带的型号为

80033.01.550。 1502.4.2胶带打滑条件的计算

查《矿山运输机械》有，当输送带在相遇点上的实际张力超过计算得出的最大值时，滚筒将在输送带接触面上打滑。因此，挠性体摩擦传动的工作条件是：

SMaxSmine （2-13）

式（2-13）即欧拉公式。 则 eSMaxS11271413.6 SminS27534.926 1.28

核算围包角：在煤矿中因运转条件较差，一般取0.2，查《矿山运输机械》Ⅱ表3-27，则：

1.28180361

0.23.1422

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实际设备围包角为400361，故值满足不打滑条件要求。

2.5 输送带寿命的计算

目前常用德国HZ7ZEL法（德国人赫特泽尔于1940年提出的公式）来计算输送带寿命[17]，即：

Q0abcd1d2d3d4d5Q （2-14）

则 Q0abcd1d2d3d4d5Q100%100%180%100%100%120%

120%80%450933.12万t

式中 Q-----可持久耐用的输送量，查《新型带式输送机手册》表6-29，

Q=450万t；

a-----上覆盖胶耐用度，查《新型带式输送机手册》表6-30，

a=100%；

b-----上覆盖胶厚度与拉伸强度有关的耐用度，查《新型带式输送机手册》表6-31，b=100%；

c-----运输物种的耐用度，查《新型带式输送机手册》表6-32，

c=180%；

d1-----装载点有关的耐用度（一个装载点），查《新型带式输送机手册》表6-33，d1=100%；

d2-----倾角的耐用度，查《新型带式输送机手册》表6-33，

d2=100%；

d3-----装载地点有关的耐用度，查《新型带式输送机手册》表

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6-33，d3=120%；

d4-----拉紧装置型式有关的耐用度，查《新型带式输送机手册》表6-33，d4=120%；

d5-----驱动系统型式有关的耐用度，查《新型带式输送机手册》表6-33，d5=80%；

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3 带式输送机滚筒设计计算

滚筒是带式输送机的重要部件，按在输送机中所起的作用滚筒可分为传动滚筒和改向滚筒两大类。传动滚筒的作用是将驱动装置提供的转矩传到输送带上，改向滚筒包括用于输送带在输送机端部的改向、增加传动滚筒包角的导向滚筒、拉紧滚筒是用于拉紧装置的导向滚筒。改向滚筒不承担转矩，结构比较简单。传动滚筒和驱动装置相连，是带式输送机最重要的部件，驱动功率的大小往往取决于传动滚筒表面同输送带之间的摩擦系数和输送带在该滚筒上的包角[18]。

按驱动方式分，传动滚筒有：

1、 外驱动式，即驱动装置放在传动滚筒外面，减速器直接同传动滚筒输入轴相联。本设计选用此种结构。

2、 内驱动式，即将驱动装置全部放在传动滚筒内，此种方式又称为电动滚筒。如果仅将减速器装入滚筒内，称为齿轮滚筒，或称为外装式减速滚筒，适用于大功率带式输送机。

按外形分，传动滚筒可分为：

1、人字形滚筒。用钢板卷圆焊接而成，中间部分筒径大于两边筒径约几毫米，目的是防止输送带跑偏。

2、片式滚筒。滚筒由许多叶片组成，目的是便于清洁输送带，此类滚筒又称为自清扫滚筒。如果将叶片改为圆钢棒，称为棒式滚筒。自然也可以将圆柱形钢壳上开上横槽，也可以起到自清扫作用，此类滚筒称为格栅滚筒。

3、槽胶面滚筒。滚筒的护面开上菱形、人字形、直线形、环形、梯形则分别称为菱形护面、人字形护面、直线形护面、环形护面、梯形护面等各种护面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数和便于排除黏着物料。

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传动滚筒护面常选用菱形和人字形。本设计选用菱形胶面滚筒。

3.1直径的确定

输送带的弯曲疲劳极限与滚筒直径成反比，滚筒直径越大越有利，依层厚度而定。

查《新型带式输送机手册》有滚筒直径表达式：

DCfZt （3-1）

式中 D-----滚筒直径，mm；

Cf-----滚筒因子，查《新型带式输送机设计手册》表6-28，

Cf100；

Z-----帆布层数，Z3； t-----每层芯厚度，t1.10mm。 则

DCfZt10031.10330mm

查《新型带式输送机设计手册》表10-2，可知当B800mm 时，传动滚筒直径的范围为500～1000mm，故上述符合。查《新型带式输送机设计手册》表10-4，取主滚筒直径D500mm，轴承号为3520。同理，查《新型带式输送机设计手册》表10-8，卸载滚筒直径D400mm，机尾滚筒D320mm。

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3.2直径的验算与材料的选择

1）查《新型带式输送机设计手册》，根据滚筒平均表面压强可求得滚筒直径D的计算公式为：

D2Fu （3-2） B则传动滚筒的平均面压为：

2FMax2401030.2MPa

DB800500式中 -----平均接触面压，对于织物带芯，有0.4MPa； Fu-----筒皮的最大承受能力，查《新型带式输送机设计手册》续表10-8，FuFMax40103N； D-----滚筒直径，D500mm； B-----输送带宽，B800mm。

则卸载滚筒的平均面压为：

2FMax2321030.2MPa

DB800400式中 -----平均接触面压，对于织物带芯，有0.4MPa； FMax-----筒皮的最大承受能力，查《新型带式输送机设计手册》续表10-8，FMax32103N；

D-----滚筒直径，D400mm； B-----输送带宽，B800mm。

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故滚筒直径的选择满足条件的要求。 2）材料的选用：

主滚筒材料选择按GB711-85的技术要求，选用无缝钢管钢。45钢管 46～50N/mm2。

辐板采用钢板Q235-A结构。

由于滚筒直径D200mm，故轮毂材质选用ZG20Mn5V,许用应力

66N/mm2。

轴选用40Cr调质处理，50～75N/mm2。

滚筒与轴之间采用键联接，一端用轴肩定位，另一端采用过盈配合，由于部件比较大，所以可以固定住。在主滚筒上覆盖胶用以增加滚筒与皮带之间的摩擦系数，无缝钢管与辐板之间采用焊接的方式。

滚筒包胶的主要优点就是表面摩擦系数大，包胶是在光面钢制滚筒表面上用冷粘或硫化一层橡胶。本设计传动滚筒选用菱形（网纹）包胶滚筒。这种滚筒没有方向性，滚筒可正反转，对于可逆运输送机采用菱形滚筒比较适合，其中，主滚筒结构图如下：

图3-1 主滚筒结构图

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3.3两轴承座中心距A的计算

查《新型带式输送机设计手册》有两轴承座中心距A的计算公式如下：

对于B500～1600mm

AB（350～900） （3-3）

式中 B-----带宽，B800mm；

所以中心距只要在这个范围中就可以，可以根据图纸中零件的布置确定。

为了防止覆盖胶开裂，滚筒直径应大于35倍带厚（上下覆盖胶最大值与芯体厚度之和）。

3.4滚筒的转速

由《新型带式输送机设计手册》查得设计输送带时常用公式

Dn60将滚筒外径换算为带速，而一旦选定滚筒直径后，引入一个系数，公式可变为：

n （3-4）

则滚筒的转速为：

n25.69r/min 0.00586式中 -----带速，2m/s； n-----滚筒转速，r/min；

-----系数，查《新型带式输送机设计手册》表10-12， =0.00586。

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由《新型带式输送机设计手册》可知： 滚筒两幅板间距N：

NB800mm。

滚筒长度L为：

LB（100～200）=800+150=950mm

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4 带式输送机托辊设计计算

托辊是带式输送机的主要部件之一，托辊的作用是支撑输送带，减小运行阻力，并使输送带的垂度不超过一定限度，以保证输送带平稳运行。托辊的总重约占整机重量的30%～40%。因为数量多，托辊质量的好坏直接影响输送机的正常运行和运营费用。托辊的问题应该从托辊的结构和托辊组的布置来考虑。要尽量减少托辊的经常维修与更换的麻烦及费用，大幅度降低了劳动强度，确保带式输送机的安全正常运行。保证运行阻力系数和转动惯量大幅度降低，可以使带式输送机实现长运距、大运量、高速度的运转工作，使运行阻力和转动惯量小，能够长期保持托辊和胶带之间基本实现同步运行，相互之间磨损微小，不但托辊不易磨损、胶带和驱动滚筒的使用寿命可延长2～3倍，还要大幅度降低主机的配置功率，提高主机的运转平稳性等。

4.1托辊的结构与种类

随着带式输送机的发展，从托辊的结构到托辊组的型式不断有新的变化，面对如此众多的托辊和托辊组型式，如何合理地选择合适的托辊组型式是一个问题。对托辊组的最基本的要求是：实用可靠、回转阻力系数小、制造成本低、具有足够的承载能力。

普通托辊的结构是由管体、轴承座、轴承、轴和密封件构成，轴承布置在托辊管体的内部，托辊轴的两端由托辊支架支撑。

托辊按用途不同可分为普通承载托辊和专业托辊。普通承载托辊是在正常段的上分支和下分支托辊，它们的作用是支撑输送带和物料；专用托辊的作用是输送带的过渡导向、输送带运行的防偏以及缓冲等。

托辊都是成组地安装在输送机上。上托辊组可以由单个托辊的平行

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托辊或两个、三个槽形的托辊组组成。槽形托辊组的中间托辊水平布置，侧托辊的槽角一般为30°、35°和45°。最常用的托辊组是三个辊子的长度相等并布置在同一平面内。

缓冲托辊安装在输送机的受料处用以保护输送带。缓冲托辊的每个辊子由具有一定间隔的弹性圆盘制成。缓冲托辊的额定负荷和标准托辊相同。在运输沉重和大块物料的情况下，有时需沿输送机全线设置缓冲托辊。缓冲托辊通常用3～5个托辊组成。

下托辊通常是单个水平托辊，大型输送机也可采用两个辊子，两个辊子布置成V形，用以防止跑偏和较高的承载能力。

输送带运行时可能由于输送带制造的偏差、物料偏心堆积、机架变形、托辊轴承缺陷以及输送带张力分布不均。引起输送带跑偏。为防止跑偏多采用调心托辊组。调心托辊组多在侧边上设立辊，虽然可以起到强制地纠偏作用，但是由于立辊和输送带的边缘连续接触，会加大输送带边缘的磨损，降低输送带的使用寿命。

4.2托辊的选择计算

4.2.1托辊垂度与间距的设计计算

托辊的选择主要考虑托辊组的承载能力和寿命。当选择托辊间距时

[19]

，需要考虑的因素是输送带质量、托辊额定负荷、垂度、托辊寿命、

输送带额定负荷和输送带拉力等。

如果在两个托辊之间卸料，槽形输送带的垂度太大，物料就可能从输送带边上溢出。对于要求较高的设计，特别是长距离带式输送机的设计，托辊之间的垂度应予以限制。在稳定工况下必须限定在3%以下，带速越高，物料块度越大，则垂度应越小。

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由《新型带式输送机设计手册》查得： 承载段垂线垂度的基本公式为：

ha0qaa0g （4-1） max8Tmin回程段垂线垂度的基本公式为：

ha0qBaug （4-2） 8Tminmax式中 h-----在两个托辊之间的垂度下降距离，m；

a0-----上托辊间距，m；

qa-----输送带和物料的单位质量，qaqBq55.568.03

63.59kg/m；

qB-----输送带的单位质量，qB8.03kg/m；

q-----物料的单位质量，q55.56kg/m； g-----重力加速度，g9.8kg/m；

au-----下托辊间距，m；

Tmin-----输送带的最小拉力，KN。

一般垂度在2%～5%之间选取，经验表明，当输送带的垂度大于5%时，卸料经常会撒出。从上式可求出上托辊间距为：

aqqg3a0h0Ba08Tmin1002ha01003.5%100max1.17m

33取带垂度为3.5%，则可取上托辊间距大于1.17m即可，可取上托辊间距为1.5m；

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下托辊间距为：

ha0maxh100qBaug3au5%100amaxhau1.7m 100338Tmin取带垂度为5%，则可取下托辊间距大于1.7m即可，所以取下托辊间距为3.0m。

4.2.2输送带的最小拉力

1、当采用垂度基本公式时，允许的垂度应考虑输送带芯的强度，因成槽形产生的输送带跨距与强度等因素。当垂度为3%时，输送带的最小拉力为：

Tmin4.2a0qqBg

4.21.555.568.039.8

3926.05N （4-3）

式中 h-----在两个托辊之间的垂直下降距离，mm；

a0-----上托辊间距；a01.5mm； au-----下托辊间距，au3.0mm；

qa-----输送带和物料的单位质量，qaqqB55.568.03

63.59kg/m。

2、对托辊间距要遵守的限制条件有：

1）当输送带以正常负荷运行时，应保持垂度的最大值不超过3%（ISO规定为0.5%~2%）；

2）当有输送带处在停机状态时，应保持垂度的最大值不超过5%；

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3）托辊间距不能超过槽形托辊正常间距的2倍； 4）在任何托辊上的负荷都不能超过托辊的额定负荷。

下托辊间距一般取为3m，受料处托辊间距视物料容量和块度而定。

11一般取为上托辊间距的～，生产经验证明，在确定加料段下面的托

32辊间距时，应力求使物料负荷的主要部分位于两个托辊之间的输送带上。

头部滚筒到第一组槽形托辊（调心托辊）的间距可取为上托辊间距的1~1.3倍。尾部滚筒到第一组托辊间距不小于上托辊间距。

3、托辊的最小空隙

ISO规定了托辊圆周和托辊横梁或任何其他结构顶部之间的空隙a的最小值，查《新型带式输送机设计手册》表8-47，得出托辊直径63.5～

133mm之间，最小空隙a30mm。

4.2.3托辊的静载荷计算

查《新型带式输送机设计手册》可得： 承载分支托辊的静载荷如下式：

I111.11P09.81ea0mq9.810.81.555.56

21308.05N （4-4）

空载分支托辊的静载荷如下式：

Pu9.81eauq9.8113.055.561635.1308N

（4-5）

式中 P0-----承载分支托辊静载荷，N；

pu-----回程分支托辊静载荷，N；

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e------托辊载荷系数，查《新型带式输送机设计手册》表8-49

所示，一节辊时e1，三节辊时e0.8；

a0-----上托辊间距，a01.5m；

Im-----输送能力，ImQ400t/h111.11kg/m；

v-----带速，2m/s；

q-----每米带质量，q8.03kg/m；

au-----下托辊间距，au3.0m。

4.2.4托辊的动载荷计算

查《新型带式输送机设计手册》可得托辊的动载荷如下式： 承载分支

p0p0fsfbfa 1308.051.11.061.11677.7N （4-6）

回程分支

pupufsfa1635.13081.11.11978.5083N（4-7）

式中 fs-----运行系数，查《新型带式输送机设计手册》表8-50所示，

fs=1.1；

fd-----冲击系数，查《新型带式输送机设计手册》表8-51所示，fd=1.06；

fa-----工况系数，查《新型带式输送机设计手册》表8-49所示，

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有腐蚀磨损物料fa=1.1。

4.2.5托辊的额定负荷和最大转速

查《新型带式输送机设计手册》托辊的实际负荷为：

IQ(qBq)ga0k1k2k3k4 （4-8） 式中 IQ-----托辊的实际负荷，KN；

qB-----输送带单位长度质量，qB8.03kg/m； q-----物料单位长度质量，q55.56kg/m； g-----重力加速度，g9.8m/s2； a0-----托辊间距，m；

k1-----系数，根据物料块度选择，k1=1.0~1.4，取k11.0； k2-----系数，根据环境干湿程度选择，k2=1.0~1.15，取

k21.12；

k3-----系数，根据工作时间长短选择，k3=0.8~1.2，取k31.1； k4-----系数，根据带速快慢选择，k4=0.8~1.06，取k40.95；

槽形托辊：

IQ55.568.039.81.51.01.121.10.951094.06KN

托辊的实际负荷IQ小于查《新型带式输送机设计手册》表8-53值额

定负荷IQ2350KN，即IQIQ，故符合条件。

平行托辊：

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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 9.8×1.12×1.1×0.95×3.0=296.05KN IQ=8.03×

托辊的实际负荷IQ小于查《新型带式输送机设计手册》表8-53值

IQ=1100KN，平形托辊实际负荷不能大于表值，故符合条件。

托辊最大转速：输送带速2m/s，托辊直径89mm，带速为0.42~3.09m/s，托辊转速在90~645r/min。

4.2.6计算托辊的槽形角

适当提高槽形角，可以增大带式输送机的运输量。从国外资料来看，增大槽形角也是发展方向。从货载断面积图4-1可以看出，货载面积S为S1和S2之和，设货载宽度为0.8B。中间托辊长为0.4B，则查《新型带式输送机设计手册》有：

图 4-1货载断面积图

S10.04B22cossin

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1cosS20.02B22sin2

sin2则

21cosSS1S20.04B22cossin0.02B22sin2

sin取动堆积角20°，可得：

S0.04B22cossin0.0145B212coscos2

S'()0.08B2cos0.04B2(cos2sin2)0.029B2sin(1cos)]

令S'()=0得：

3018sin4594sin4810

解后可得 sin0.4981

30

计算结果表明，当动堆积角20时，最优的托辊槽角约为30°，此时，货载断面积最大，即带式输送机在此槽形角时有最大的运输量。

托辊型号的选择：根据《新型带式输送机设计手册》表8-52托辊直径选用，带宽800mm时，托辊直径89mm。根据《新型带式输送机设计手册》表8-57，可选出直径为89mm托辊的轴承型号为204。查《机械设计手册》上册，第2分册，第2版（修订）查得额定动负荷C1000；额定静负荷C0630公斤；极限转速脂润滑1400转/分；动润滑1800转/分，尺寸d20mm, B13mm, r1.5mm, rg1mm。

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5 拉紧装置及收放胶带装置的设计

5.1拉紧装置的概述

5.1.1 拉紧装置的作用

带式输送机的正常运转必须使输送带具有一定的张紧力，提供张紧力的设备就是拉紧装置。所谓“拉紧”，具有吸收输送带伸长和为输送带提供张紧力两层含义。一般的输送机拉紧装置作用如下：

1）保证输送带在传动滚筒分离点具有足够的张力，以满足传动滚筒的摩擦传动要求；

2）保证输送带最小张力点的张力，以满足输送带的垂度限制条件； 3）满足输送带动张力引起的弹性伸长要求的拉紧行程； 4）补偿输送带的永久伸长； 5）为输送带接头提供必要的行程。

对于长距离、高张力的输送机需要考虑在不同的工作状态提供不同的张紧力，以提高输送带的使用寿命。在输送机的起动、制动时为保证起动、制动力的传递所需要的张紧力不同。输送带的张力分布也不相同，需要考虑在这两种工况下满足输送带的垂度条件所需要的张紧力也相应增大。所以要求在起动、制动过程中要有大于运行时的张紧力。这就要求拉紧装置在不同的工况下能够提供相应的张紧力。

5.1.2拉紧装置的种类

拉紧装置按作用可以分为重锤式、固定式和自动拉紧三类。 1.重锤拉紧装置

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重锤式拉紧装置是结构最简单、应用范围最广泛的拉紧装置。它是保持张紧力不变的拉紧装置，尽管在输送机起动和停机时拉紧重锤也有惯性力产生。分析表明，重锤的加速度远小于重力加速度，因而，可近似看作张紧力不变。

2.固定拉紧装置

固定拉紧装置是在输送机的运转过程中拉紧滚筒位置保持不变拉紧装置。这类拉紧装置是在输送机的停机状态对张紧力或拉紧行程进行调整，而在运行时无法及时调整。固定拉紧有螺旋拉紧和绞车固定拉紧。

绞车拉紧装置可以是手动的和电动的。手动绞车一般应用于中等长度的输送机。它可以促成各种形式，为了能进行人工操作，它的传动部分应该是有较大的减速比，因而经长用蜗轮、蜗杆减速器。手动绞车也可以通过液压来实现，电动绞车一般应用于长距离带式输送机，电动绞车也可以通过液压装置进行工作。

电动绞车拉紧装置，它由绞车、拉紧钢丝绳、滑轮、拉紧小车组成。为保证输送机停机时得到合适的张紧力，有的拉紧装置上还设有张力传感器。为使拉紧位置固定，有的拉紧绞车上需设置闭锁装置和制动器。

电动绞车拉紧装置虽然不能实现恒张力拉紧，但是它具有储带功能，当输送带工作一段时间后会产生变形，绞车可以消化此变形。在可伸缩带式输送机中将绞车作为输送带的储带工作机构。

在应用中可以同时使用固定绞车拉紧装置和重锤拉紧装置，这样既保证在输送机工作中张紧力为一恒定值，又可以减小重锤拉紧的工作空间，这种组合拉紧方式是一种较好的拉紧方式。

3.自动绞车拉紧

前面提到的固定绞车拉紧装置，在其上设置自动控制系统可以构成自动拉紧装置。自动拉紧装置是现代大型带式输送机中广泛应用的拉紧

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形式。由于自动拉紧装置要完成自动拉紧过程，拉紧装置的结构和控制都较复杂。自动拉紧装置可分为：电动绞车自动拉紧装置和液压式自动拉紧装置。

5.1.3拉紧装置在带式输送机中布置的位置

在带式输送机设计中，合理的选择拉紧装置的形式布置在相应的位置是保证输送机正常运转、起动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的必要条件。一般情况下，布置拉紧装置必须考虑的因素如下：

1）拉紧装置要尽量布置在输送带的张力最小出处。

2）需要考虑拉紧装置张紧力的作用区域，必要时可以设计两个拉紧装置。

3）拉紧装置应尽量靠近传动滚筒处。

4）在双滚筒驱动时，一般拉紧装置设置在后一个传动滚筒的分离点；考虑传递制动力的要求也可设置在两个传动滚筒之间。

5）采用任何形式的拉紧装置都必须布置成拉紧滚筒绕入和绕出输送带分支与滚筒位移线平行，而且施加的拉紧力要通过滚筒中心。

5.2拉紧装置的选择计算

5.2.1张紧绞车的工作原理

张紧小车由车架、车轮、滑轮组和改向滚筒等组成。张紧绞车通过钢绳滑轮组牵引张紧小车在轨道上行走，从而达到储进和放出胶带的作用，并使胶带得到适当的张紧度。滑轮组由滑轮架和四个滑轮组成。它通过一销轴铰接在车架上，从而使作用于四个滑轮上大小不等的牵引力

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成为一合力。通过销轴作用于张紧车的中心。实践证明这样容易控制张紧车，对防止改向滚筒上的胶带跑偏效果好，张紧绞车的作用是对作业中的输送带进行张紧。作业过程当输送带松时，应该用张紧绞车来张紧输送带。具体方法是：应使离合器与滚筒销轴啮合，使滚筒与传动轴连接，以形成电机-联轮器-蜗杆-蜗轮-中间轴-小齿轮-大齿轮-传动轴-离合器(齿轮式离合器处于啮合状态)-滚筒这样的传动系统。

本装置采用了蜗轮蜗杆传动，具有自锁功能，所以在电动机不向机构传递力矩时，也不会出现松绳现象。

当因作业需要使输送带松开时，先不要松开离合器，应使电动机反转，放松钢丝绳。然后停止电动机，打开离合器，慢慢放松输送带。目的是防止由于松绳过多而使张紧游动小车运行不稳或钢丝绳在滑轮上脱槽等现象。图5-1为张紧装置钢丝绳缠绕示意图。

图5-1张紧装置钢丝绳缠绕示意图

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5.2.2张紧力的确定

固定式拉紧装置的张紧力需要考虑输送机在不同工况下的张力分布提供必要的最小张紧力[20]。本设计采用电动绞车拉紧，绞车的轮子与轨道之间存在滑动摩擦力，此摩擦力很小，可以忽略不计。则拉紧装置的最大拉力T0为：

T0S2S3S4S56983.4417339.747706.7278080.84

则T030110.747N30KN

根据《新型带式输送机设计手册》表7-6查绞车拉紧的规格可知，当宽B800mm时，拉紧钢丝绳直径D14mm，最大拉紧力为30KN。质量489.0kg，拉紧行程17m，钢丝绳在卷筒上缠绕的安全圈数不得少于3圈，缠绕钢丝绳时应使用钢丝绳从卷筒下方绕出。

从T030KN可查《新型带式输送机设计手册》表7-8绞车拉紧装置的组合。查拉紧速度=0.01m/s。绞车牵引力5KN，额定拉紧力30KN时，滑轮直径200mm。钢丝绳6×19-14-155-I-甲-右。

可求得拉紧绞车电动机功率：

PT0300.013KW （5-1）

可查《矿山机械设计手册》选BJO2－41－4型电动机，电机功率

PW4KW。

5.2.3张紧行程的确定

输送带的弹性伸长在不同的工作状态下是不同的,一般地，输送机起

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动过程中和正常运行时的拉紧行程比停机时的拉紧行程大，而停机过程拉紧行程比停机时的拉紧行程小。因而，需要考虑拉紧重锤或拉紧小车的工作区间。

输送带全长L600m，则拉紧行程L为：

L=（0.002~0.4）L0.5 （5-2）

取0.03，则 L 0.036000.518.5m

5.3收放装置的设计

收放装置在储带仓的后面，装有卷带装置。当储带仓储满一卷胶带时，用卷带装置把这卷胶带取出，以便继续储存胶带。收放装置是由卷带装置架、电动机、齿轮涡轮减速器、胶带卷筒、移动架、顶针小车、手动胶带夹板及自动调心托辊组成，共长3m。

其具体结构如5-2所示。其中移动顶针小车是由顶针架、小车架和车轮组成。移动顶针小车用来把胶带卷筒推入卷带位置和把卷好的胶带卷筒拉出。胶带卷筒的轴孔支在减速器输出轴的顶针上。需要卷胶带时，先将小车推入卷带装置架内，将小车移动架翻起用销子锁住，操纵顶针手轮，使小车和减速器出轴上的顶针进入卷筒轴孔内，这时，由于顶针的进入能将卷筒慢慢抬起离开小车架，胶带卷筒一侧的牙嵌离合器也与减速器出轴顶针上的牙嵌离合器结合。胶带卷筒上固有短胶带，胶带头上装好接头后，与要卷的胶带连接。

手动胶带夹板的两侧装有螺杆，用手转动螺杆，使移动槽钢横梁作上下移动，以压紧固定胶带或松开胶带。可伸缩胶带输送机上共有三套手动胶带夹板，其中两套装载卷带装置架内，另一套装置在传动滚筒后面的出胶带处。

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自动调心托辊布置在胶带卷筒前面的卷带装置架内，其作用是防止在卷带时胶带跑偏。

1-手动胶带夹板；2-调心托辊；3-卷带装置架； 4-移动顶针小车；5-电动机；6-胶带卷筒

图5-2 收放胶带装置

收放胶带装置电机功率P的选用

查《国外采煤工作面综合机械化设备》可得：

P2.725QTLL0

10002.7250.022111.1160050

10004KW （5-3）

式中 P-----收放胶带电机功率，KW； F-----摩擦系数（一般取0.022）； Q-----输送量，Q400t/h111.11kg/s；

L-----输送机长的，L600m；

L0-----长度系数为50m。

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可查《矿山机械设计手册》选JBY4－4T2型电动机，电机功率

PW4KW。

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6 输送机传动装置的设计

带式输送机的传动滚筒的布置有许多不同形式，按照传动滚筒数量可分为：单滚筒、多滚筒和三滚筒等；按布置的位置可分为头部、尾部、头尾加中间。同时，为了增大牵引力，各组传动滚筒还可附设改向滚筒。

提高传动装置拉紧力可以从三方面着手[21]： （1）增大拉紧力。增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力增加，此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大必须相应地增大输送带断面，这样导致传动装置的结构尺寸加大，是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，可以利用拉紧装置适当地增大初张力，从而增大拉紧力，以提高牵引力。

（2）增加围包角。当输送机所需驱动力较大时，增大围包角可以避免过大的张紧力，增大围包角的方法是在传动滚筒前设置改向滚筒或采用双滚筒传动，而且用双滚筒传动时，也可以减小每个驱动单元的单机容量。

（3）增大摩擦系数。其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬垫，以增大摩擦系数。

本设计采用双滚筒驱动形式，采用增大围包角的方式来增大拉紧力，同时采用菱形包胶包住传动滚筒以增大摩擦系数。

6.1 电机的选择

查《新型带式输送机设计手册》所需轴功率为：

P0P19390.1526238.78KW （6-1） 10001000式中 P0-----电动机所需轴功率，KW；

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（圆周力）， P-----驱动滚筒上所需的牵引力P19390.1526KW； -----带速，2m/s； 电动机计算功率PM为：

PMK1K2P01.4138.7854.29KW （6-2）

式中 P0-----电动机所需轴功率，P038.78KW；

K1-----电动机功率系数，一般取K11.25～1.4，取K11.4； K2-----电动机起动方式系数，一般情况选取K21。

查佳木斯电机股份有限公司《JEM》选型手册，可选用2台YBS-40-4型隔爆电机（主要用于井下），传动方式为双电机传动，其主要参数如下：

电压380660V；额定转速n1470r/min；额定功率40KW。

6.2 减速器的计算与选用

6.2.1传动比计算

1.求传动轴上的转速n1 由于 2n1 60r

所以

n130 （6-3） r式中 n1-----传动轴上的转速，rmin；

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r-----主滚筒的半径,r5002250mm；

-----输送带的速度，2m/s2000mm/s；

由第三章计算得传动滚筒直径D500mm，取π=3.14

30 r30200076.4r/min； 3.14250所以 n12.总传动比 i电机转速n1470r/min 则 in （6-4） n1n147018.24 n176.46.2.2减速器的选用

查《太原重工重型减速机分公司》可选用型号为JS40型专用减速器，其外形尺寸如图6-1所示。

图6-1 减速器外型尺寸结构示意图

其配电机功率为40KW，本设计采用的减速器级别为三级别，各部分传动比分别为：第一级i12.6364；第二级i22.386；第三级

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i32.933，总传动比为i18.499。

该减速器的冷却与润滑：

减速器的齿轮和轴承采用油池飞溅润滑，自然冷却。允许减速器工作平衡油温不大于900C，当超过900C时或希望把油温控制在一定范围内，可用冷却装置通水冷却油池润滑油。

减速器冷却装置用水要用清洁，无杂质的，氧化钙含量低的清水，进口水压应在0.05～0.6MPa范围内，水的流量根据发热量而定，一般不小于4l/min，进口水温度最好在200C以下，出口与进口水的温度差推荐在2～40C范围内。如果水压过高，应在进水口前设置减压阀，溢流阀等措施保证所需的水压范围。

减速器在投入使用前必须在输入轴注油点及视孔处注入润滑油，油位应达到油窗最高油位。注油后，视孔盖应重新用密封胶密封好，并拧紧螺栓。

6.3 液力偶合器的选择

目前煤矿井下用的带式输送机的传动系统中，广泛应用液力偶合器，液力偶合器安装在输送机的驱动电机与减速器之间，电动机带动泵轮转动，泵轮内的工作液体随之旋转。电动机与偶合器联合运行的优点：

1）改善电动机的启动性能； 2）改善电动机的保护性能；

3）多电动机传动时，能使各台电动机负荷分配均匀。

本设计根据电动机的功率PW40KW，可查《矿山设计手册》第二分册，选取型号为YL-40的液力偶合器，其各参数如表6-1所示，有效直径D400mm。

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7 带式输送机机架设计计算

7.1 机头卸料架的设计

机架是承受滚筒、托辊、输送带、物料、一些清扫装置、拉紧装置的钢结构，可以承受冲击、拉伸、压缩和弯曲应力。机架分为刚性和柔性两种[19]。刚性机架可以作为固定式和移动式的机架，而柔性机架主梁是用钢丝绳支承托辊、输送带和物料，而驱动装置的机架必须是刚性的。本设计采用刚性机架。采用槽钢和钢管并用的结构。

按材料不同可分为：

1）结构架。使用型钢（如槽钢、角钢、工字钢）或异型管钢等。 2）钢管架。机架可焊接在钢管上，作为长距离线路，也可以利用普通无缝钢管作机架。钢管内可以输水、油等、一举两得。

3）混凝土架。用混凝土做垂直圆管式带式输送机机架，可减少去锈等维护工作，安装方便，固定式的长距离输送机常用此法。机头、机尾架均可预制，上留轴承安装孔。

4）玻璃钢机架。具有高强度、耐腐蚀、轻便等特点，特别适宜在海水盐场、矿井下、化学盐类工厂等输送环境。按同重量相比，价格稍高于钢材，但如考虑钢材的防锈费用，两者几乎相等，都有推广前途。

由于机头卸料承载能力大，本设计采用在机头卸载架的延伸段加一斜撑竿支撑卸载架，斜撑竿与角钢之间采用焊接结构，角钢与机架之间采用螺栓连接，这样设计主要的目的是装拆比较方便。

机头卸料支架示意图如下：

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图7-1 机头卸料支架示意图

7.2 中间架的设计与强度校核

7.2.1中间架的设计

中间架由座架和纵梁组成[20]。座架和纵梁可装配成一体；在纵量上装有鞍座，用来悬挂槽形托辊，座架下部焊有安放回空托辊的托架，回空托辊就放在托架的槽里。

中间架示意图如下：

图7-2 中间架示意图

这种中间架属于固定式吊挂型中间架即机架固定在地面上，上托辊挂在立架上，下托辊固定在机架上，中间加一个横梁，加强强度。它的特点是在与能够简单方便的拆卸和便于输送带的调偏。

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7.2.2中间架的强度校核

对其进行受力分析。查《新型带式输送机设计手册》有： 每个中间架支腿受力Q1为：

Q1qG2qBq0qKga （7-1） 2式中 qG-----物料单位质量，qG55.56kg/m；

qB-----输送带单位质量，qB8.03kg/m；

q0-----上托辊单位质量，q016kg/m；

qK-----中间架单位质量，查《新型带式输送机设计手册》表5-14，

qK46.13kg/m；

g-----重力加速度，g9.8kg/m2；

a-----托辊间距，a3m。

Q155.5628.031646.139.831966N 2考虑到输送带跑偏后，对钢管产生的合弯矩利用余弦定理可得

TT1Q12T1Q1cos150 （7-2）

式中 T15584.5Nmm； Q11966N。 则

22T584.52196622584.51966cod1502489.4N

钢管的最大弯距为：

Mc 0.75T=2489.4×0.751867.05Nmm

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选取钢管外径D=60mm，内径 d53mm。 钢管的抗弯截面模量为： WD4d432D （7-3）

3.146045343260 0.83105m3

钢管的弯曲正应力为：

Mc350MPa （7-4） W选取钢管的材料为Q235钢，其抗拉强度b380～470MPa之间， 确定钢管的抗拉强度为420MPa。

取安全系数n1.2, 则许用应力为：

bn350MPa （7-5）

则，所以钢管强度满足要求。

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8 主轴的设计与键的强度校核

8.1 主轴的设计

1.求传动轴上的功率P3、转速n3、转矩T3 。 由于该减速器的传动效率不小于94%，所以取η=0.95

电机的功率为PW=40KW ，转速n11470r/min，减速器的传动比

i=18.449 ；

所以 P3P4095%=38KW

n3n1147079.679r/min i18.499T39550P338100095504.55106Nmm n379.6792.初步确定轴的最小直径

查《机械设计》式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为40Cr，调质处理。查表15-3《机械设计》，取A0=112，于是得：

P338dminA011287.588mmn79.6793（8-1）

式中 dmin-----计算轴的直径，mm；

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T-----轴传递的额定扭矩，T9550000Pn，Nm；

P3-----轴传递的额定功率，P338KW；

-----轴的许用扭应力，见《机械设计手册》表

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263230MPa；

见《机械设计手册》表2632， A0-----按定的系数，A0112。取 dmin98mm 3.轴的机构设计

根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，其基本尺寸如图8-1。

图8-1主轴的结构尺寸

为了满足轴的定位要求，轴上安装主滚筒处的左端采用轴肩定位，右端采用弹性挡圈定位。而辐板是和滚筒外径焊接在一起的。所以此段长就根据滚筒长度来定，初步选择为L950mm。

初步选择轴承。因轴承同时受有径向力和法向载荷的作用（在调节皮带时，不可能不承受周向力，当然很小），故选用双列调心滚子轴承型号3520。轴承产品目录初步选取双列向心球面滚子轴承，该处轴径定为

D110mm，便于安装。

4.轴上零件的周向定位

滚筒轮毂采用平键定位，其制造简单，装拆方便，对中性好，由手册查得平键截面bh32mm18mm(GB/GT1095-79)，键槽用键槽铣刀加工，长分别为L120mm（标准键长查表4-91），同时为了保证滚筒轮

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毂与滚筒外圆筒焊接的同轴度，故选择滚筒轮毂与轴的配合为H6/k7；轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为h6。

5.确定轴上圆角和倒角尺寸

参考表《机械设计》15-2，取轴端倒角为2×45°，各轴肩处的圆角半径为1.6mm和2mm。具体见图8-1。

6.求轴上的载荷

首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，从轴的结构尺寸图8-1和轴弯矩图8-2中可以看出截面3（滚筒轮毂边缘处）是轴的危险截面。

图8-2 轴弯矩图

扭矩T T34.55106Nmm

由上图可判断出M1M4；M2M3；M1M2 所以只求M1就可以。

各点弯矩 MFL

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即 M1FAL 由于在垂直方向只受重力，假设滚筒重581kg，L950mm； 则 M1FAL5819.89505409110Nm 7.按弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面3的强度。查《机械设计手册》（表263-3）及上表中的数值，轴的计算应力为：

取 10.65（扭应力不变时）

1M1T322则 caW

540911020.654.551060.111032

46.32MPa

查《机械设计手册》表2611查得170MPa； 选定轴的材料为40Cr，调质处理则ca1，固安全。 8.精确校核轴的疲劳强度 抗弯截面系数

Wd3320.1d30.11203172800mm3

抗扭截面系数 Wtd3160.2d30.21203345600mm3

59

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4截面Ⅳ左侧的弯矩M为

M5409110N.mm

截面上的扭矩T3为

T34.55106N.mm

截面上的弯曲应力b为

bM1540911031.30MPa W172800截面上的扭转切应力T为

T34.55106T13.17MPa

Wt345600轴的材料为40Cr，调质处理。由表2611查得：

B685MPa；1335MPa；1185MPa。

截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按《机械设计》附表3-2查取。因

r2D1040.02，1.06 d98d98经插值后查得：1.42，1.61；

查《机械设计》附图3-1可得轴的材料的敏性系数为：

q0.82 q1.61

故有效应力集中系数按式（附3-4）为：

k1q110.821.4211.34 k1q110.851.6111.52

查《机械设计》附图3-2得尺寸系数0.67；

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查《机械设计》附图3-3得扭转尺寸系数0.82。 轴按磨削加工，查《机械设计》附图3-4得表面质量系数为

0.92；

轴未经表面强化处理，即1；

则查《机械设计》按式（3-12）及（3-12a）得综合系数值为：

Kk111.34112.09 0.670.92kx1Kxxx11.52111.94 0.820.92又查《机械设计》第三章第一节和第二节知材料的特性系数：

0.1～0.2，取0.1；0.05～0.1，取0.05。

计算安全系数Sca值，按《机械设计》式（15-6）～（15-8）可得下式

S133523.4

Kam2.097.260.1018511.88

Sx1KxaxmSSxSSx2215.6315.631.940.052223.411.8823.411.8822Sca10.59S1.5

由以上计算可知其安全。

由于改向滚筒在扭转方向变形很小，所以它的抗扭应力足够，故在此不进行计算。

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8.2 键的强度校核

1.滚筒轮毂处键的强度校核

查《机械设计手册》表5-3-19选A型平键32mm×120mm； 由于是平键，所以工作面的挤压校核 P2T≤pp MPa （8-2） DKL式中 P-----键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力，MPa；

T -----转矩，Nmm； D-----轴的直径，D500mm； K-----键与轮毂的接触高度，对于平键KL-----键的工作长度,L120mm；

b-----键的宽度，b32mm；

H189mm； 22pp-----键连接的许用挤压应力及许用挤压压强，MPa；

查《机械设计手册》表5-3-1得

pp=125～150MPa

所以 TS11R27141×1243365484Nmm 所以 P2T DKL2336548412.46MPa 5009120由于Ppp，所以满足条件。 2.键的剪切校核

2Tp （8-3）

DBL式中 p-----键联接的许用剪应力，MPa；

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查《机械设计手册》表5-3-17有p120MPa 所以 2T （8-4） DbL23365484 500321200.35MPa

由于p，所以满足条件。 3.轴端花键的强度校核：

查《机械零件设计手册》表3.2-12选10929811型花键。 由于是花键，所以工作面的许用压强p为： p2Tp （8-5）

Zhdml式中 p-----动联接许用压强，Nmm；

T-----许用力矩 ，Nmm；

-----各齿间载荷不均匀系数，一般取0.7～0.8，齿数多时取偏小值；

Z-----花键齿数，Z10；

h-----键齿工作高度，

hDd98922C20.42.2mm； 22D-----花键外径，D98mm；

d-----花键内径，d92mm；

C-----倒角尺寸，C0.4mm；

l-----齿的工作长度，l76mm；

dm-----平均直径，dmDd989295mm； 2263

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查《机械零件设计手册》表9-12得，许用压强p30～60MPa；

TS11×r=27141×982659818Nmm

所以： p2Tp

Zhdml2265981841.86MPap

0.8102.27695由于pp，所以满足条件。

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9 输送机清扫器的选择

输送带清扫器的作用是清除输送带上的粘附物料并将这些物料堆积在卸料区内。如果清除不干净则粘附在输送带上的物料经过回程托辊时碰落，很快会堆积大量物料，甚至接触回程输送带造成停机事故。同时，物料被带到回程段上，可能会引起输送带的强烈磨损，在下托辊形成积垢，使输送带跑偏。

理想的清扫器应该符合的要求是：在卸载滚筒的下部工作以便将清扫的物料直接送入卸料槽中；不影响输送带的正常使用，对输送带的损伤程度小；能承受高温；能确保与输送带横截面上各点的接触；维修方便；使用简单、可靠；具有广泛的速度和温度的适应性。

清扫器效率的高低，首先取决于物料的性质。清扫松散物料一般很容易。但是清扫粘性和水分较大的物料以及冬季清扫冻结的物料则相当困难。

清扫器可分为刮板式、重锤式、辊式、刷式、振动式、风动式和犁式清扫器[21]。目前这些清扫器对于粘性很大的物料的清扫还是不能取得很好的效果。寻求防止输送带和运输机结构元件脏污的新清扫方法和清扫装置具有重要的意义。为了清扫输送带以研究出超声波、热气流（射线）、真空和磁力等清扫方法。

本设计主要用于矿山机械，消耗量大，所以主要采用刮板式、犁式、重锤式等三种清扫结构。

在卸载部主要采用重锤清扫器，在各滚筒间主要采用刮板清扫器以提高工作效率，在机头及机尾各安装一个犁式清扫器。

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10 胶带跑偏问题的调整

本设计针对胶带的跑偏问题主要归纳如下：

胶带的调偏应在空载运行时进行，一般从机头卸载滚筒开始，沿着胶带运行方向先调回空段，后调承载段，在滚筒处跑偏，可以调正滚筒，在其它地方跑偏，就调正托辊，调整托辊应在一侧，切勿两侧同时进行，滚筒和托辊的调正方向如图10-1所示。

如果胶带在某处运转时均跑偏，则是胶带本身弯成“弓”形或接头不正所造成的，一般来说“弓”形部分应予以更换或矫正，接头不正需要切割重做，是接头垂直于中心线。

图a 滚筒处调偏 图b 托辊外调偏

图10-1 胶带跑偏的调整

本设计中各滚筒的安装轴线位置均可以调整，以防止胶带的跑偏问题，在机头与机尾处还安装有防跑偏装置用以调节输送带的跑偏问题，本设计对胶带的跑偏问题有了进一步的缓解，从而有效地减少了胶带跑偏问题。

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结 论

可伸缩带式输送机是一种运量大、运距长、输送范围广、结构简单、运行可靠的连续运输机械，通过驱动装置带动传动滚筒，并通过滚筒与输送带之间的摩擦带动整条皮带一起工作，这种传动方式结构简单，节约能源。本设计中，研究和分析可伸缩带式输送机的工作原理以及工作环境，进行了输送机的总体方案设计，研究了皮带机的可伸缩性能，通过调整储带仓与收放胶带装置可实现对输送机的可伸缩性能，同时，输送机的中间架是由无螺栓连接的快速可拆装置，为输送机的伸长与缩短提供了方便。由于现有机械易于实现自动化，本设计还需要进一步的改进，在原有基础上实现具有全方位自动化的性能。

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致 谢

毕业设计已临近尾声，在这一段时间里，通过自己所设计的题目内容，真的学到了很多很多曾经不曾接触的新知识。与此同时，还将自身所学的知识充分的进行了应用，以至于最后做出一份满意的答卷。在此我衷心地感谢我的毕业设计指导教师吕鲲老师，是老师在我知识匮乏的时候，耐心、细致的给予我帮助。老师丰富的知识、高尚的教师风范，都给我很大的感悟与敬佩。在这里我也向毕业答辩评审小组的各位老师表示深深感谢，感谢各位老师为了我们能够顺利毕业，成为一名合格的大学生而做的一切。

此外，我还要向这四年来帮助我、教育我、鼓励我的所有老师表示最真诚的谢意。在大学这令人留恋的时光里，无论什么时候老师都给我们无微不至的照顾，像我们的家长一样关心我们的学习、体贴我们的生活。

最后,向所有的老师致以最崇高的敬意！

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参考文献

[1] 于学谦.《矿山运输机械》.第2版.中国矿业大学出版社.1998. 3

[2] D E Beckley.The Development of Low Friction Belt Conveyor for Overland Applications.Bulk Solids Handling，1991，11

[3] 张国柱，方佳雨.《综采输送机》.煤炭工业出版社.1986.8 [4] 宋伟刚.《通用带式输送机设计》.机械工业出版社.2006.5 [5] 西安矿业学院.《张家口煤机厂采区运输机械》.煤炭工业出版社.1978.12

[6] 赵玉文，李云海.《带式输送机的现状与发展趋势》.煤矿机械，2004，4

[7] 中国矿业学院主编.《矿山运输机械》.煤炭工业出版社.1980.10 [8] 宋伟刚，张尊义，王鹰.《带式输送机的研究进展》.《起重运输机械》.2004，3

[9] 王昌田等.《矿山机械》.北京：中国矿业出版社.1997 [10] Schulz G..Further results in the analysis of dynamic characteristics of belt conveyor.Bulk Solid Handing,1993,13

[11] 杨达文，庞禹东，赵玉顺等.《国内外煤矿带式输送机的现状与发展》.煤矿机械，2002，1

[12] Bardos A .Starting Ramps of Overland (Long Distance)Belt Conveyor,Bulk Solids Handling,2000,7

[13] 宋伟刚，郭恩荣.《带式输送机的发展与评述.物料搬运与分离技术》.1998,5

[14] 孙科文.《北京煤炭工业出版社.带式输送机的传动理论与设计计算》.1991,4

69

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[15] 杨复兴编译.《胶带输送机结构、原理与计算：上册》.北京煤炭工业出版社.1987，6

[16] Surtees A.J.Longitudinal Stresses Occurring in Long Conveyor belts during and stopping.Bulk Solid Handling.1986，6

[17]《运输机械设计选用手册》编辑委员会.运输机械设计选用手册(上、下).化学工业出版社.2005，3

[18] 杨复兴编译.《胶带输送机结构、原理与计算：下册》.北京煤炭工业出版社.1990,8

[19] 李福固.《带式输送机托辊间距的合理确定》.煤矿机械.2002，8

[20] Lodewijks G..Non-Linear Dynamics of belt conveyor Systens.Bulk Solids Handling,1997，1

[21] J CunninghamUltrasound. Unit Detects Conveyor Belt Rips.World Mining Equipment，1986，8

70