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带式输送机设计

前 言

带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点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[1]。在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。输送机在其它方面上的应用也有很多。现在各大型商场常见的电梯就是一种输送机，这种电梯取代了早期的升降机，由于其载重量大，效率高，因此现在各大型商场已经得到了非常广泛地应用，有些办公室里，为了实现办公室的自动化，也装置了一些小型输送机。有些实验室中，也装了一些输送机，如辊子输送机，它可以输送温度较高的物品，载重量也较大。总之，输送机的应用是越来越广，它的作用也越来越大。

我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步[2]。国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型：另一方面是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、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。

因此，对带式输送机的研究尤为重要。

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第1章 带式输送机概况

1.1带式输送机的应用

带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点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。在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。

连续运输机可分为：

(1)具有挠性牵引物件的输送机，如带式输送机、板式输送机、刮板输送机、斗式输送机、自动扶梯及架空索道等。

(2)不具有挠性牵引物件的输送机，如螺旋输送机、振动输送机等。 (3)管道输送机(流体输送)，如气力输送装置和液力输送管道。

其中带输送机是连续运输机中是使用最广泛的，带式输送机运行可靠，输送量大，

输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭、机械电力、轻工、建材、粮食等各个部门。 1.2带式输送机的分类

普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是的带式输送机，各有各的输送特点。

1.3 各种带式输送机的特点

⑴QD80轻型固定式带输送机 QD80轻型固定式带输送机与TDⅡ型相比，其带较薄、载荷也较轻，运距一般不超过100m，电机容量不超过22kw。

⑵DX型钢绳芯带式输送机 它属于高强度带式输送机，其输送带的带芯中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里。

⑶U形带式输送机 它又称为槽形带式输送机，其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由300~450提高到900使输送带成U形。这样一来输送带与物料间产生挤压,导致物料对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达25°。

⑷管形带式输送机 U形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机，因为输送带被卷成一个圆管，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。

⑸气垫式带输送机 其输送带不是运行在托辊上的，而是在空气膜(气垫)上运行，省去了托辊，用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊，运动部件的减少，总的等效质量减少，阻力减小，效率提高，并且运行平稳，可提高带速。但一般其运送物料的块度不超过300mm。增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外，

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也可以改变输送带本身，把输送带的运载面做成垂直边的，并且带有横隔板，一般把垂直侧挡边作成波状，故称为波状带式输送机，这种机型适用于大倾角，倾角在30°以上，最大可达90°。

（6）压带式带输送机 它是用一条辅助带对物料施加压力。这种输送机的主要优点是:输送物料的最大倾角可达90°,运行速度可达6m/s，输送能力不随倾角的变化而变化，可实现松散物料和有毒物料的密闭输送，其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。

⑺钢绳牵引带式输送机 它是无际绳运输与带式运输相结合的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。

1.4 带式输送机的发展状况

目前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排弃场的连续输送设施等。

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。

目前，带式输送机的发展趋势是：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年完成了钢绳芯带式输送机的定型设计，钢绳芯带式输送机的适用范围：

(1)适用于环境温度一般为零下40°~40°C；在寒冷地区驱动站应有采暖设施。 (2)可做水平运输，倾斜向上不超过18和向下运输不超过15，也可以转弯运输；运输距离长，单机输送可达15km。

(3)可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊。

(4)输送带伸长率为普通带的1/5左右；其使用寿命比普通胶带长；其成槽性好；运输距离大。

1.5 带式输送机的工作原理

带式输送机又称胶带运输机，其主要部件是输送带，亦称为胶带，输送带兼作牵引机构和承载机构。带式输送机组成及工作原理如图1-1所示，它主要包括一下几个部分：输送带(通常称为胶带)、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。

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图1-1

1——张紧装置 2——装料装置 3——犁形卸料器 4——槽形托辊 5——输送带 6——机架 7——传动滚筒 8——卸料器 9——清扫装置 10——平行托辊 11——空段清扫器 12——减速器 输送带5绕经传动滚筒7和机尾换向滚筒1形成一个无极的环形带。输送带的上、下两部分都支承在托辊上，拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力。工作时，传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到输送带上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载[3]。一般物料是装载到上带(承载段)的上面，在机头滚筒(传动滚筒)卸载，利用专门的卸载装置也可在中间卸载。

普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑，以增加物流断面积，下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊。带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输。对于普通型带式输送机倾斜向上运输，其倾斜角不超过18°，向下运输不超过15°。

输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件。当输送磨损性强的物料时，如铁矿石等，输送带的耐久性要显著降低。

提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑：

（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S1增加，此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大S1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S1，以提高牵引力。

（2）增加围包角。对需要牵引力较大的场合，可采用双滚筒传动，以增大围包角。 （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。

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通过对上述传动原理的阐述可以看出，增大围包角是增大牵引力的有效方法。故在传动中拟采用这种方法。

1.6 带式输送机的结构和布置形式 1.6.1 带式输送机的结构

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、安全保护装置等。

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和中间部位卸下。输送带用旋转的托棍支撑，运行阻力小。带式输送机可沿水平或倾斜线路布置。使用光面输送带沿倾斜线路布置时，不同物料的最大运输倾角是不同的，如下表1-1所示：

表1-1

物料种类 煤 块 煤 块 筛分后的焦碳 0—350mm矿石 0—200mm油田页岩

角 度 18 ° 20 ° 17 ° 16 ° 22° 物料种类 筛分后的石灰石 干 沙 未筛分的石块 水 泥 干 松 泥 土 角 度 12° 15° 18° 20° 20° 由于带式输送机的结构特点决定了其具有优良性能，主要表现在：运输能力大，且工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机的1/3到1/5；由于物料同输送机一起移动，同刮板输送机比较，物料破碎率小；带式输送机的单机运距可以很长，与刮板输送机比较，在同样运输能力及运距条件下，其所需设备台数少，转载环节少，节省设备和人员，并且维护比较简单。由于输送带成本高且易损坏，故与其它设备比较，初期投资高且不适应输送有尖棱的物料。

输送机年工作时间一般取4500至5500小时。当二班工作和输送剥离物，且输送环节较多，宜取下限；当三班工作和输送环节少的矿石输送，并有储仓时，取上限为宜。

1.6.2 布置方式

电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。

通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动

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方式，“单点”两字省略。

单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。带式输送机常见典型的布置方式如下图1-2所示：

图1-2

第2章 带式输送机设计计算

2.1 已知原始数据及工作条件

带式输送机的设计计算，应具有下列原始数据及工作条件资料 （1）物料的名称和输送能力： （2）物料的性质：

1）粒度大小，最大粒度和粗度组成情况； 2）堆积密度；

3）动堆积角、静堆积角，温度、湿度、粒度和磨损性等。 （3）工作环境、露天、室内、干燥、潮湿和灰尘多少等； （4）卸料方式和卸料装置形式； （5）给料点数目和位置；

（6）输送机布置形式和尺寸，即输送机系统（单机或多机）综合布置形式、地形条件和供电情况。输送距离、上运或下运、提升高度、最大倾角等；

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（7）装置布置形式，是否需要设置制动器。 原始参数和工作条件： （1）输送物料：煤 （2）物料特性： 1）块度：0～300mm 2）散装密度：0.90t/m3

3）在输送带上堆积角：ρ=20° 4）物料温度：50℃ （3）工作环境：井下 （4）输送系统及相关尺寸： 1）运距：300m 2）倾斜角：β=0° 3）最大运量:350t/h

2.2带速选择原则：

(1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。

(2)较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带速应愈低。

(3)物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的，宜选用较低带速。

(4)一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s--1m/s；或根据物料特性和工艺要求决定。

(5)人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。 (6)采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。

(7)采用卸料车时，带速一般不宜超过2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带速为3.15m/s。

(8)有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。 (9)输送成品物件时，带速一般小于1.25m/s。

带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关。当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速。带速

的确定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过3.15m/s。

Cst-----倾斜系数，对普通带可在下表中查出 q-------物流每米质量，kg/m v ------速度，m/s

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表2-1 倾角/（°）

stC2 1 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 0.85 0.81

图2-2

表2-2 工 作 条 件 室内清洁,干燥,无磨损性尘土 室内潮湿,温度正常,有少量磨损性尘土 室外工作,有大量磨损性尘土,污染摩檫表面

平行托辊Wk 0.018 0.025 0.035 槽型托辊w 0.02 0.03 0.04 查表2-2得,wz=0.04代入Fz表达试求得

Fz=[（208.3+23.1+31.3）*100*0.04*cos16*(208.3+23.1)*100*sin16] *9.81=75.327kN

第3章 驱动装置的选用

带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在带式输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大6～7倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过3～5s。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器 、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。

减速器有二级、三级及多级齿轮减速器：第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二级为斜齿圆柱齿轮降速传动。联接电机和减速器的连轴器有两种：一是弹性联轴器，一种是液力联轴器。为此，减速器的锥齿轮也有两种：用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，

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轴头为平键连接；用液力偶合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮联接。

3.1 电机的选用

电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低于500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率较低。若电机的转速高。则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计皮带机所采用的电动机的总功率为221kw，所以需选用功率为250kw的电机，拟采用Y2-355L-6型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。

3.2 减速器的选用

本次设计选用 DCY315-40型二级硬齿面圆锥-圆柱齿轮减速器,传动比为15.8 第一级为螺旋齿轮、第二级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动，其展开图：

图3－1

电动机和I轴之间，III轴和传动滚筒之间用的都是联轴器，故传动比都是1。 3.2.1传动装置的总传动比

由以上电机选择可知电机转速则工作转速nm=1000r/min,因减速器的标准减速比为

i=35.3,可求得结果为63.3r/min。

3.2.2 液力偶合器

液力传动与液压传动一样，都是以液体作为传递能量的介质，同属液体传动的范畴，二者的重要区别在于，液压传动是通过工作腔容积的变化，是液体压力能改变传递能量的；液力传动是利用旋转的叶轮工作，输入轴与输出轴为非刚性连接，通过液体动能的变化传递能量，传递的纽矩与其转数的平方成正比。

目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用液力偶合器，它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，这时液体绕泵轮轴线一边作旋转运动，一边因液体受到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动，到外缘之后即进入涡轮中，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进去涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出作功。它是依靠液体环

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流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮的转速大于涡流转速，即而者之间存在转速差。

液力传动装置除煤矿机械使用外，还广泛用于各种军用车辆、建筑机械、工程机械、起重机械、载重汽车、小轿车和舰艇上，它所以获得如此广泛的应用，原因是它具有以下多种优点：

(1)能提高设备的使用寿命 由于液力转动的介质是液体，输入轴与输出轴之间用非刚性连接，故能将外载荷突然骤增或骤减造成的冲击和振动消除或部分消除，转化为连续连续渐变载荷，从而延长机器的使用寿命。这对处于恶劣条件下工作的煤矿机械具有这样意义。

(2)有良好的启动性能 由于泵轮扭矩与其转速的平方成正比，故电动机启动时其负载很小，起动较快，冲击电流延续时间短，减少电机发热。

(3)良好的限矩保护性能。

(4)使多电机驱动的设备各台电机负荷分配趋于均匀。 3.2.3 联轴器

本次驱动装置的设计中，较多的采用联轴器，这里对其做简单介绍：

联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。

联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。

根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分文无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。

刚性联轴器：

这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或碳钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时亦常采用。

挠性联轴器：

(1)无弹性元件的挠性联轴器

这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移，但因无弹性元件，故不能缓冲

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减振。常用的有以下几种：

1)十字滑块联轴器

十字滑块联轴器由两国在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘所组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。

这种联轴器零件的材料可用45钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。

因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。但在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损，因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。

2)滑块联轴器

这种联轴器与十字滑块联轴器相似，只是两边半联轴器上的沟槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小，又具有较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成，并在配制时加入少量的石墨或二硫化钼，以便在使用时可以自行润滑。

这种联轴器结构简单、尺寸紧凑、适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。 3)十字轴式万向联轴器

这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角（夹角最大可达350~450），而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动；但当夹角过大时，传动效率会显著降低。这种联轴器的缺点是：当主动轴角速度为常数时，从动轴的角速度并不是常数，而是在一定范围内变化，因而在传动中将产生附加动载荷。为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器成队使用。

这种联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。小型十字轴式万向联轴器已标准化，设计时可按标准选用。

4）滚子链联轴器

滚子链联轴器的特点是结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能，但因链条的套筒与其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动、起动频繁或立轴传动，同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。

(2)有弹性元件的挠性联轴器

这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储存的能量愈多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈好。

1）弹性套柱销联轴器

这种联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因

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为通过蛹状的弹性套传递转矩，故可缓冲减振。这种联轴器制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。它适用于联接载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中小转矩的轴。

2）弹性柱销联轴器

这种联轴器与弹性套柱销联轴器很相似，但传递转矩的能力很大，结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁的场合。

3）梅花形弹性联轴器

这种联轴器的半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形。装配联轴器时将梅花形弹性件的花瓣部分夹紧在两半联轴器端面凸齿交错插进所形成的齿侧空间，以便在联轴器工作时起到缓冲减振的作用。梅花形弹性联轴器的结构图如下：

图3-2

第4章 带式输送机电控装置

4.1 概述

KZW—660型带式输送机微机控制装置主要由TH5—24型带式输送机操作台、KWG-660低压控制柜以及各种保护传感器等组成。它与YNRQD系列液粘软起动装置构成带式输送机机电液一体化可控起动系统。主电机是否投入可人为选择，同时系统既可进行自动控制也可实现手动控制，并且对系统的主要运行参量和设备工况采取了可视化实时监控，力求系统控制柔性化、显示数字化、操作简单化、结构模块化。

控制装置型号含义：

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KZW—660 电压,伏 微机 控制装置

4.1.1主要功能

(1)与机械系统、起动装置以及液压[4]控制系统构成机电液一体化带式输送机可控起动系统，使带式输送机在任何工况下均能平稳地起动开车。

(2)根据停车性质也可实现软停车控制。

(3)与带式输送机综合保护装置相配合完成常规保护（如跑偏、温度、 烟雾、速度、煤位、堆煤、断带保护等）。

(4)主要运行参数与故障类别指示。 (5)前后设备联锁控制。 (6)可支持1～4台主电机工作。

4.1.2系统组成

电控系统的基本组成框图如图4—1所示。 4.2 各控制部件功能

TH5—24型带式输送机操作台是一台人机控制接口装置，它主要由各种主令开关、按钮以及数字化显示仪表等组成。

操作台上有两块面板，即斜面板和平面板。斜面板上装有一面文本显示器，用于显示设备运行状态和有关参数的大小，另有四块数字仪表分别指示各控制油压以及带速的大小，平面板实际上是一块指令面板，在其上装有各种转换开关和控制按钮。指令集被分为三个相对独立的分指令集，即自动控制指令、公用指令和手动控制指令。

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图4-1

4.2.1 公用指令

所谓公用指令[5]是指这些指令不管是在自动控制下还是手动控制下，对它们的操作都是有效的。其中一部分指令必须在开车前选定而在运行中禁止操作，它们是控制方式选择、运行方式选择以及制动泵选择；其余公用指令可随时根据需要进行操作。控制方式选择开关用来选定系统控制采用的方法或模式，它分为自动、手动和检修三种方式。

运行方式选择开关用来确定设备（系统）处于何种状态。它分为工作、调试和停止三种形式。它与控制方式选择开关组合使用。可能的有效组合形式如表4—1。

停止位置：手动与自动控制指令均失效，但部分公用操作指令有效（如信号、加热器）。

检修位置：该位置与停止位置功能相同。

调试工况下，只能采用手动控制方式，除主电机与控制泵间存在闭锁关系外，其余各设备间无闭锁关系。

表4—1 调试 手动 控制 方式 检修 自动 X 运行方式 停止 X 工作 X 信号指令：在有电状态下，只要按下信号按钮，沿线电铃即响；松开按钮响声停止。

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急停：输送机运行状态下，不论是自动控制还是手动控制，按下该按钮（带锁）时，将以最大的减速度停车。

综保、拉紧保护选择：该两开关为在出现综合保护故障或拉紧系统故障时作为应急开车的解除保护转换开关。当开关置于“关”位置，对应的保护被解除；在“开”位置，对应的保护有效。

功率平衡选择：该开关用于确定各驱动单元间是否进行功率均衡调节。当其在“开”位置时，可通过“功率平衡调节”电位器来调整相应比例电流的大小，从而改变控制油压的大小以实现液粘调速器的输出转速和转矩的变化，最后达到功率平衡的目的。另外在自动工作方式下，也可通过自动指令下的“增”或“减”旋钮来实现功率平衡的调整；当其在“关”位置时，功率平衡调整功能失效。

制动泵选择：该转换开关用于选定盘式制动器所用液压控制回路。

给煤机联锁：当此开关处于“开”位置时，给煤机的起停与输送机之间存在闭锁关系，即只有输送机运行才能起动给煤机，输送机停给煤机也自动停止；当其处于“关”位置，则不受上述条件限定。注意本系统输出的给煤机控制实际上是一个无源常开接点，请用户按现场工作情况进行逻辑组合以实现对给煤机的有效控制。

故障复位：当输送机由于某种故障而停车时，因系统具有故障记忆功能，所以在故障排除后重新开车前，须按一次故障复位按钮方能正常起车。

加热器控制：为防止液粘软起动和盘式制动器控制油液的油温过低，设置了油液手动加热器控制开关，即液控站加热开关。

循环显示选择：该开关用于TD400C显示器进行参数显示时是否采用循环显示模式。当其置于“开”位置时，被显示的参数和数据按周期性循环显示；当其置于“关”位置时，显示器固定显示某些参数和数据。

4.2.2 自动控制指令

当系统确定为自动控制工作方式时，这些指令与公用指令同时有效。 主电机选择：用于确定投入工作的拖动电机。司机应根据运量和工况来选定。 润滑泵选择：此转换开关用于确定正常运行（液粘调速器传动比为1∶1）时，润滑油泵是否开启，通常应置于“停止”位置。

指令选择：用于选定自动工作方式下，开车/停车指令的来源。“近控”位置时，开/停车指令来源于操作台上该区域的“起动”与“停车”按钮指令；“远控”位置时，开/停指令来源于外系统。

增、减指令：在功率平衡状态下，用于对相应控制油压大小的调节。 4.2.3 手动控制指令

当系统确定为手动控制下调试或工作运行方式时，这些指令与公用指令同时有效。 软起动联调：手动控制方式下，用于液粘软起动装置控制油压的同步增大或减小调

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节，以实现加速或减速控制。

其它指令简单清晰不再详述。 4.2.4 低压控制柜

该控制柜[6]是整个控制系统的中枢，其主要由西门子PLC、低压断路器、变压器、接触器、继电器、电压互感器、熔断器、电压表、电流表以及接线端子等组成。完成低压配电、接受控制台指令并控制各辅助电动机的起动与停止，控制高压起动柜的合闸与跳闸。

4.2.5 高压起动柜

高压起动柜负责完成两台高压电动机的起动与停止控制。 4.2.6 检测与保护传感器

检测与保护传感器主要用来对输送机运行状态的检测与故障识别。输送机保护传感器主要有：跑偏、打滑、堆煤、烟雾、超温、撕带和沿线急停。输送机系统温度检测主要是各液控站控制油的油温检测。

4.3 系统工作原理 4.3.1 自动工作方式

参考表4-1，开车前，司机将控制台上公用指令下的运行方式开关置于“工作”位置，控制方式开关置于“自动”位置，功率平衡选择开关置于“关”位置，制动泵选择在1或2号位置，同时将自动控制指令下的主电机选择开关转到所需的位置，其它转换开关的设置根据现场情况确定后，系统则具备了自动工作方式的条件。此时，司机通过自动指令下的起动按钮使输送机自动进入起车运行状态。自动工作方式的起车程序框图如图4-2所示。

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图4-2

运行中的输送机系统出现下列情况之一时，控制系统将实施正常停车程序，工作框图如图4-3所示。

（1）人为按动停止按钮。

（2）后台设备停止运行（有联锁关系时）。 （3）软起动控制油欠压。

（4）出现沿停、跑偏、堆煤、超温、撕带、打滑、烟雾故障之一。 （5）控制油超温。 （6）拉紧系统出现故障。

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图4-3

紧急停车：

(1) 人为按动急停按钮。

(2) 主电机、控制油泵电机、润滑油泵电机或制动泵电机[7]失电或制动油欠压。 4.3.2 手动工作方式 （1）起动

开车前，司机将运行方式开关置于“工作”位置，控制方式开关置于“手动”位置，功率平衡选择置于“关”位置，同时将手动控制方式指令下的软起动联调电位器[8]调至“0”位，至此，控制系统具备了手动工作方式的条件，这时可操作手动控制方式指令下的相关按钮完成输送机的起动。起动过程如图4-4所示。

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图4-4

（2）正常停车

当需要正常停车时，司机按下列程序操作：

图4-5

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图4-6

（3）紧急停车

当控制系统出现下列情况之一时，将自动启动紧急停车程序： 1)人为按下控制台上的急停按钮。 2)系统出现常规保护故障。 3)制动器抱闸或失电。 4)后台设备停止。 5)拉紧系统故障。

图4-7

停车后，应将联调电位器转到“0”位。另请注意，在发生上述（3）时，润滑泵和冷却泵还需人为停止。

4.3.3 手动调试方式

为了满足对系统中各设备的单独调试要求，控制系统设有手动调试方式，在此方式

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下可以通过操作手动控制方式下的指令按钮和开关来起动、停止相关设备。除主电机与控制泵不能同时运行外（由内部硬逻辑保证），其他设备之间没有联锁关系。

4.4 信号与报警

当系统中出现下列情况之一时，沿线电铃将报警。 （1）自动控制工作方式下的开车前。 （2）任何情况下，司机按下信号按钮。 4.5 故障解除与其它

为了便于分析和排除故障，在故障停车后，故障指示仍保留显示，待故障处理完毕

必须按动故障解除按钮才能解除故障记忆，以便重新开车。

任何工作方式下，在进行功率平衡操作前，必须确保“功率平衡调节”电位器处于

“0”位。

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结 论

带式输送机是最常用的固体物料的连续输送机，广泛应用于国民经济的各行各业中。

本设计的内容包括：带式输送机的应用、分类、发展状况、工作原理、结构、布置方式、及运行阻力；带式输送机的主要零部件（如滚筒等）的常规设计计算和主要零部件的强度校核，驱动装置的选用；输送机部件的选用。

本设计以经典的基本理论和设计方法为基础，充分吸收参考书中的基本理论及设计方法，收集了具有代表性的设计用图和设计用表。

本设计基本上达到了设计目的。通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。由于时间有限加上实际条件的限制，本设计不能进行调试，这也是不足之处。当然，设计中肯定还有其他不足和纸漏之处请各位老师指正。

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参考文献

[1] 程居山.矿山机械.徐州:中国矿业大学出版社,1997 [2] 机械设计手册编写组.机械设计手册.化学工业出版社,1987 [3] 方慎权.煤矿机械.徐州:中国矿业学院出版社,1986 [4] 潘英.通用机械设计.徐州:中国矿业大学出版社,2002

[5] 孔庆华,刘传绍.极限测量与测试技术基础.同济大学出版社,2002 [6] 唐大放,冯晓宁.杨现卿.机械设计工程学.徐州:中国矿业大学出版社,2001 [7] 机械电子工业部编.机械产品目录8.机械工业出版社,1991

[8] 中国纺织大学工程图学教研室.画法几何及工程制图.上海科技出版社,2000

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致 谢

毕业设计接近尾声，该设计所有工作都是在我的导师李爱莲老师的亲自指导下完成的，从课题的选题、系统研究、调试到论文的撰写的每一个环节，都得到了李老师的悉心指导。在毕业设计期间，李老师给予了多方面的指导和帮助，为我们花费了大量的精

力和时间，使我们不仅学到了专业知识完成了毕业设计，而且认识到做学问要一丝不苟。特别是李老师严谨的治学态度、求实的作风、渊博的知识、兢兢业业的工作作风使我受益匪浅。同时，论文的顺利完成，离不开机电系老师的关心和帮助。在整个的论文写作中，各位老师积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，终极帮助我完整的写完了整个论文，在此向他们表示我由衷的谢意。

感谢所有任课老师和所有同学在这两年多来给我的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下。在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。感谢设计组的同学这么长时间里对我的关心、支持和帮助！感谢所有关心和帮助过我的人们！

时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。

恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！

在论文完成之际，谨向我的导师和同学表示诚挚的谢意！

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