带式输送机动力及系统设计1

湖北工业大学商贸学院毕业设计

毕业论文（设计）

题 目 DS-7.5型带式输送机动力及传动系统设计

姓 名 张 乐 学 号 0825113132 专业年级 08级机电专（1）班 指导教师 陈 新 民 职 称 高 工

2010 年 12 月 15 日

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摘 要

本次毕业设计是关于DS7.5型带式输送机的动力及传动系统设计。首先对电动机作了简单的概述；接着分析了带式输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了输送机的安装与维护。目前，胶带输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的气垫式胶带输送机就是其中的一个。在胶带输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。

本次带式输送机设计代表了设计的一般过程, 对今后的选型设计工作有一定的参考价值。

关键词：带式输送机 选型设计 主要部件

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Abstract

The design is a graduation project DS7.5 about the belt conveyor used in coal mine. At first, it is introduction about the belt conveyor. Next, it is the principles about choose component parts of belt conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. At last, it is explanation about fix and safeguard of the belt conveyor. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of belt conveyor’s development. Air cushion belt conveyor is one of them. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor.

Keyword: belt conveyor Electrotype Design main parts

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目 录

摘 要 ....................................................................... I Abstract ..................................................................... II 目 录 ..................................................................... III 引言 .......................................................................... 1 第一章 动力及传动系统方案设计 ................................................. 2 1.动力方案的设计 ............................................................ 2 1.1电动机的分类 ........................................................... 2 1.2三相异步电动机的启动 ................................................... 6 2.传动方案的设计 ............................................................ 9 2.1选择传动方案 ........................................................... 9 2.2选择电动机 ............................................................ 10 2.3传动比的分配 .......................................................... 11 2.4运动参数及动力参数计算 ................................................ 11 第二章 带式输送机的概述 ...................................................... 11

2.1 带式输送机的应用 ..................................................... 11 2.2 带式输送机的分类 ...................................................... 12 2.3 带式输送机的发展状况 .................................................. 12 2.4 带式输送机的工作原理 .................................................. 13

2.1高速级齿轮 ......................................................... 25 2.2 低速级齿轮 ........................................................ 26 4.3 各轴的设计及计算 ...................................................... 28

3.1 初算轴径 .......................................................... 28 3.2输入轴的设计计算 ................................................... 28 3.3中间轴的设计计算 ................................................... 29 3.4 输出轴的设计计算 .................................................. 30

第五章 输送带部件的选用 ...................................................... 30

5.1 输送带 ................................................................ 30 5.2 传动滚筒 ............................................................. 31 5.3 托辊 ................................................................. 32

3.1 托辊的选型 ........................................................ 32 3.2 托辊的校核 ........................................................ 33 5.4 制动装置 ............................................................. 35 5.5 改向装置 .............................................................. 35 5.6 拉紧装置 ............................................................. 36

一 拉紧装置的作用 ................................................... 36 二 张紧装置在使用中应满足的要求 ....................................... 36

第六章 其他部件的选用 ...................................................... 37

6.1 机架与中间架 ....................................................... 37 6.2 卸料装置 .............................................................. 37 6.3 清扫装置 .............................................................. 38 6.4 头部漏斗 .............................................................. 39

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6.5 电气及安全保护装置 .................................................... 39 第七章 总结 ................................................................. 40 致 谢 ........................................................................ 41 参考文献 ..................................................................... 41

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引言

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。

选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。

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第一章 动力及传动系统方案设计

1.动力方案的设计

1.1电动机的分类

电机分为直流电机和交流电机两大类，交流电机又有同步电机和异步电机之分，异步电机又可分为异步发电机和异步电动机。异步电动机按相数不同，可分为三相异步电动机和单相异步电动机，其中三相异步电动机因其结构简单、制造方便、价格便宜、运行可靠，在各种电动机中应用最广、需求量最大。

（一）电机的分类 1、按电动机尺寸大小分类

大型电动机：定子铁心外径D＞1000mm或机座中心高H＞630mm。 中型电动机：D=500～1000mm或H=355～630mm。 大型电动机：D=120～500mm或H=80～315mm。 2、按电动机外壳防护结构分类

电动机按外壳防护结构分为开启式（IP11）、防护式（IP22和IP23）、封闭式（IP44）和防爆式。

3、按电动机冷方式分类

电动机按冷却方式可分为自冷式、自扇冷式、他扇冷式等。可参见国家标准GB/T1993-93《旋转电机冷却方式》。

4、按电动机的安装形式分类

IMB3：卧式，机座带底脚，端盖上无凸缘。 IMB5：卧式，机座不带底脚，端盖上有凸缘。 IMB35：卧式，机座带底脚，端盖上有凸缘。 5、按电动机运行工作制分类

S1：连续工作制 S2：短时工作制 S3～S8：周期性工作制 6、按转子结构形式分类

三相鼠笼型异步电动机和三相绕线型异步电动机

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（二） 三相异步电动机的型号及选用

我国电机产品型号的编制方法是按国家标准GB4831-84《电机产品型号编制方法》实施的，即有汉语拼音字母及国际通用符号和阿拉伯数字组成，按下列顺序排列。

1 产品（类型）代号

异步电动机(Y)、同步电动机(T)、同步发电机(TF)、直流电动机(Z)、直流发电(ZF)、汽轮发电机(QF)、水轮发电机(SF)、测功机(C)、潜水电泵(Q)、纺织用电机(F)、交流换向器电动机(H)。

2 特殊环境代号

使用场合: 热带用(T)、湿热带用(TH)、干燥带用(TA)、高原用(G)、船用(H)、户外用(W)、化工防腐用(F)。

产品规格代号：L－长机座

M－中机座 S－短机座

下面为两个产品举例： ①三相异步电动机 Y2－132M－4

规格代号，中心高132mm，M中机座，4极 产品代号，异步电动机，第二次改型设计 ②户外防腐型三相异步电动机 Y－100L2－4－WF1

特殊环境代号，W户外用，F化工防腐用，1中等防腐 规格代号，中心高100，长机座第二铁心长度，4极 产品代号，异步电动机

3 常用三相异步电动机结构特点及应用场合

（1）小型三相异步电动机（封闭式） Y2

外壳为封闭式，可防止灰尘、水滴浸入。Y2为F级绝缘，Y为B级绝缘，JO2为E级绝缘。用于无特殊要求的各种机械设备,如:金属切削机床、水泵、鼓风机、运输机械等。

（2）小型三项异步电动机（防护式） Y

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外壳为防护式，能防止直径大于12mm的杂物或水滴与垂直线成60°角进入电动机。适用于运行时间长、负荷率较高的各种机械设备。

（3）高效三相异步电动机 YX

用冷轧硅钢片及新工艺降低电动机损耗，效率较Y基本系列平均高3%。 适用于重载启动的场合,如起重设备、卷扬机、压缩机、泵类等。

（4）绕线型三相异步电动机 YR(IP44)

转子为绕线型，可通过转子外接电阻获得大的启动转矩及在一定范围内分级调节电动机转速。

（5）变频多速三相异步电动机 YD

在Y基本系列上派生，利用多套定子绕组接法来达到电动机的变速。适合于万能、组合、专用切削机床及需多级调速的传动机构。

（6）高转差率三相异步电动机 YH

在Y系列上派生，用转子深槽及高电阻率转子导体结构、堵转转矩大，转差率高，堵转电流小，机械特性软，能承受冲击负载 。用于传动飞轮力矩较大及不均匀冲击负载，如锤击机、剪切机、冲压机、锻冶机等。

（7）电磁调速三相异步电动机 YCT

由Y系列电动机与电磁离合器组合而成。为恒转矩无级调速电动机 用于恒转速无级调速场合，尤适用于风机、水泵等负载

（8）电磁制动三相异步电动机 YEJ

在Y系列电动机一端加直流圆盘制动器组合而成，能快速停止，正确定位 用于升降机械、运输、包装、建筑、食品、木工机械等。

（9）增安型三相异步电动机 YA

在Y基本系列上对结构及防护上加强措施 适用于有爆炸危险的场合。

（10）隔爆型三相异步电动机 YB

在Y基本系列上派生，按隔爆标准规定生产， 用于煤矿及有可燃性气体的工厂。

（11）户外型三相异步电动机 Y-W

在Y基本系列上派生，采取加强结构密封和材料、工艺防腐措施。Y-W用于户外机械， Y-F用于有化学腐蚀介质的机械，Y-WF用于户外有化学腐蚀的各种机械，用于石油、化工、化肥、制药、印染等企业用水泵、油泵、鼓风机、排风扇等机械设备上 。

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（12）船用三相异步电动机 Y-H

在Y基本系列上派生，按船上使用特点制造。 用于海洋、江河船舶上的各种机械，如泵、通风机、分离器、液压机械等。

（13）起重冶金用三相异步电动机 YZ YZR

YZ为笼型转子，YZR为绕线转子，环境温度为40℃时用F级绝缘，为60℃时用H级绝缘，同步转速有1000、750、600r/min三种，工作制为S3～S5，用于各种起重机械及冶金辅助设备的电力传动上。

（14）换向器三相异步电动机 JZS2

为恒转矩交流调速电动机，调速比通常为3：1.本系列电动机效率高、功率因数较高，无级调速。用于印染、印刷、造纸、橡胶、制糖、制塑机械及试验设备机械中。

（15）力矩三相异步电动机 YLJ

输出转矩：IP21 2～200N·m

IP44 0.3～25 N·m

YLJ系列电动机的机械特性是通过增加转子电阻来实现的。其中IP44防护结构加装离心鼓风机进行强迫通风。 用于造纸、电线电缆、印染、橡胶等部门作卷绕、开卷、堵转和调速等设备的动力。

（16）电梯用三相异步电动机

笼型转子，定子绕组有两套，分别为6极和24极。 用于交流客、货电梯及其他升降机械。

（17）激振三相异步电动机

通过安装在转轴两侧的偏心块在旋转时产生离心力做激振源，用于各类振动机械。

（18）夯实三相异步电动机

与可逆式电动振动实现夯实机配套使用 用于建筑行业及其他夯实作业上。

（19）辊道用三相异步电动机

堵转转矩：16～800 N·M

为IP54防护，采用H级绝缘，用于冶金工业的工作辊道驱动。

（20）交流变频调速三相异步电动机

笼型转子带轴流风机低速时能输出恒转矩，调速效果好，节能效果明显 用于恒转矩 调速和驱动风机、水泵等递减转矩场合。

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低，且带速也低，传动能力也降低。小带轮轮直径过大，又会使传动装置外廓尺寸增大， 结构不紧凑，所以设计时应取小带轮的基准直径dd1?ddmin，ddmin的值查表4。忽略弹性滑动的影响，dd2?dd1?n1、dd1、dd2宜取标准值（查表5）。 n2 表4 普通V带轮最小基准直径ddmin mm

传动带型号 dmin Y 20 Z 50 A 75 B 125 C 200 D 355 E 500

表5 普通V带基准直径系列 基准直径dd 型 号 Y Z A B C D E 基准直径dd 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 315 355 375 400 425 450 475 500 530 560 630 型 号 Y Z A B C D E 外 径 dn 20 22．4 25 28 31．5 35．5 40 45 50 56 63 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 23．2 25．6 28．2 31．2 34．7 38．7 43．2 48．2 53．2 59．2 66．2 74．2 83．2 93．2 +54 +60 67 75 79 84 94 外 径 dn 154 164 184 204 254 284 319 359 404 504 634 155．5 157 177 165．5 167 185．5 187 205．5 207 219 231 243 287 362 +209．6 +221．6 233．6 245．6 259．6 274．6 289．6 324．6 364．6 409．6 459．6 509．6 569．6 639．6 255．5 357 +80．5 +85．5 +90．5 95．5 100．5 105．5 111．5 117．5 123．5 130．5 137．5 +132 +139 320．5 322 371．2 391．2 416．2 441．2 466．2 491．2 516．2 519．2 546．2 549．2 572．2 579．2 646．2 649．2 405．5 407 103．2 104 115．2 116 505．5 507 128．2 129 635．5 637

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140 144 145．5 147 710 726．2 729．2 续表 基准直径dd 800 900 1000 1120 型 号 Y Z A B C 外 径 dn 805．5 807 1007 1127 809．6 816．2 819．2 1009．6 D E 基准直径dd 1250 1600 2000 2500 型 号 Y Z A B C 外 径 dn 1259．6 1266．2 1616．2 2016．2 1269．2 1619．2 2019．2 2519．2 D E 916．2 919．2 1016．2 1019．2 1139．2 （4）验算带速?

???dd1n160?1000 （3．2）

如果传动带带速太低，则当传递功率一定时，使传递的圆周力增大，带的根数增多。另外单位时间内带绕过带轮的次数也增多，降低传动带的工作寿命。而如果带速太高会使离心力增大，使带与带轮间的摩擦力减小，传动中容易打滑。所通常应使带速??5m/s，对于普通V带应使?max?25~30m/s，对于窄V带应使?max?35~40m/s。如带速超过上述范围，应重选小带轮直径dd1。

（5）确定中心距a和基准带长Ld

传动中心距小则结构紧凑，但传动带较短，包角减小，传动带的绕转次数增多，降低了带的寿命致使传动能力降低。如果中心距过大则结构尺寸增大，当带速较高时带会产生颤动。设计应根据具体的结构要求或按下式初步确定中心距a0

0.7(dd1?dd2)?a0?2(dd1?dd2) （3．3）

由带传动的几何关系可得带的基准长度计算公式：

(dd2?dd1)2 （3．4） L0?2a0?(dd1?dd2)?24a0?L0为带的基准长度计算值，查表6即可选定带的基准长度Ld，而实际中心距a可由下式近似确定

a?a0?Ld?L02 （3．5）

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考虑到安装调整和补偿初拉力的需要，应将中心距设计成可调式，有一定的调整范围，一般取

amin?a?0.015Ld （3．6） amax?a?0.03Ld （3．7）

表6 普通V带的基准长度系列（摘自GB/T11544-1997） mm

型 号 Y 200 224 250 280 315 355 400 450 500 Z 405 475 530 625 700 780 820 1080 1330 1420 1540 A 630 700 790 890 990 2200 1250 1430 1550 1640 1750 1940 2050 2200 2300 2480 2700 B 930 1000 1100 1210 1370 1560 1760 1950 2180 2300 2500 2700 2870 3200 3600 4060 4430 4820 5370 6070 C 1565 1760 1950 2195 2420 2715 2880 3080 3520 4060 4600 5380 6100 6815 7600 9100 10700 D 2740 3100 3330 3730 4080 4620 5400 6100 6840 7620 9140 10700 12200 13700 15200 E 4660 5040 5420 6100 6850 7650 9150 12230 13750 15280 16800 （6）验算小带轮包角?1

dd2?dd1180??1?180?? （3．8）

a??

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通常应使?1?120?（特殊情况下允许?1min?90?）。若验算后不满足此要求，可加大中心 距或减小传动比，或采用张紧轮装置。

（7）确定V带根数z V带根数z可按下式来计算

z?Pc （3．9）

(P1??P1)K?KL式中Pc为计算功率，P0为单根普通V带额定功率，其值可查附表1； ?P0为单根普通V带额定功率的增量，其值可查附表2；K?为小带轮包角系数，其值可查附表3；KL为长度系数，其值可查附表4。

带的根数应为整数。为了使V带的受力均匀，带的根数不宜太多，通常z?10。如计算结果超出范围，应改换V带的型号或加大带轮直径后重新设计。

（8）计算单根V带的初拉力F0 单根V带的初拉力F0为

F0?500Pc2.5(?1)?q?2 （3．10） z?K?式中Pc为计算功率，K?为小带轮包角系数，其值可查附表3；z为V带根数，q为V带每米长的质量(kg/m)，其值可查表7；?为V带的速度(m/s)。

由于新带易松驰，所以对于不能调整中心距的普通V带传动，安装新带时的初拉力应为计算值的1.5倍。

表7 普通V带单位长度质量 kg/m

带型号 Y Z A B q 0．04 0．06 0．11 0．20 带型号 C D E q 0．33 0．66 1．02 （9）计算作用在轴上所受的压力FQ

V带的张紧对轴、轴承产生的压力FQ会影响轴、轴承的强度和寿命。作用在轴上所受的压力FQ一般近似按两边的初拉力F0的合力进行计算

FQ?2ZF0sin

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?12 2 （3．11）

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（10）带轮的结构设计

根据设计题目所给和传动方案中所求得的数据，对该V带传动进行设计。 在本次设计中，电动机的功率P=7.5kW，转速

n1=1440r/min，求得高速齿轮轴(大带轮)

的转速为n2=480r/min,齿轮输出轴转速为n3=96r/min, 载荷平稳，一天工作16 小时，预期寿命为10年（一年按260个工作日算）,设计V带传动。

(1) 确定计算功率Pc 查表2可得，KA=1.1 由式（3.1）可得，

Pc?KAP=1.1×7.5=8.25(kw) (2)选择V带的型号

根据计算功率Pc和主动轮转速n1，由图3-1选择A型V带。 (3)确定带轮基准直径dd1、dd2

查表5， 取dd1?100mm 由传动比公式dd2?在由表5取dd2=315mm (4)验算带速? 由式3.2可得， ??dd1?n1=300mm n2?dd1n160?1000???100?144060?1000?7.536 m/s 在5—25 m/s范围内合适

(5)初定中心距a和基准带长Ld

根据0.7(dd1?dd2)?a0?2(dd1?dd2)可得，a0应在280～800 mm之间，初选中心距

a0?500mm。

由带传动的几何关系可得带的基准长度计算公式：

(dd2?dd1)2 Ld0?2a0?(dd1?dd2)?24a0? ?2?500?2?(10?02(30?0100)30?0)?4?5001648 mm

Ld0为带的基准长度计算值，查表6即可选定带的基准长度Ld?1750mm，而实际中心距a

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