自动仓库之带式输送机设计

中 国 矿 业 大 学

本科生毕业论文

姓 名：学 院：专 业：论文题目：专 题：指导教师：

章雷 学 号： 03101005

机电工程学院

机械工程及自动化

自动仓库之带式输送机 李凌 职 称： 讲师

二O一四年六月 徐州

中国矿业大学毕业论文任务书

学院 机电学院 专业年级 机自10-2 学生姓名 章雷

任务下达日期：2014年1月8日

毕业论文日期：2014年3月2日至2014年6月15日

毕业论文题目：自动仓库之带式输送机

毕业论文专题题目：

毕业论文主要内容和要求：

（1）设计参数：物料名称：硫磺粉； 粒度：≤50mm；输送能力：Q=360t/h 带速：1.25m/s；密度：ρ=1700kg/m3；运输角度：δ=0ο：机身长度：L=194m；

（2）设计流程：输送机将需要入仓的物料运输到卸料车上；卸料车在输送机上运行将物料卸到布料车上同时起到纵向布料的功能；布料车安放在卸料车上，将从卸料车卸到上面的物料运入仓中，进行横向布料。整个系统实现了物料的输送与自动布料。

（3）根据仓库需要进行输送机的总体结构形式布局进行设计，由设计参数对输送机的带进行选型和设计计算，设计选择输送机的传动装置，合理选用输送机各项的零部件。

院长签字： 指导教师签字：

中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内

容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成绩：

指导教师签字：

年 月

日

中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解

决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：

成绩：

评阅教师签字：

年 月

日

中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解

决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：

成绩：

评阅教师签字：

年月日

中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩

答辩情况 提出问题 回答问题 一有原基本 有性则性正确 般错误 错误 没有 回答 正确 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年月日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年月日

摘 要

本次毕业设计是关于自动化仓库固定式带式输送机的设计。输送机在仓库中配合卸料车、布料车运行，输送带设计安装在高架石墩上面。首先对带式输送机的应用、分类、结构原理作了简单的概述并对其目前在国内外的发展状况做了简短的介绍；接着根据带式输送机的设计参数分析选型原则及计算方法；然后根据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。目前，输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展。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。

关键词：输送机； 自动化仓库； 胶带

Abstract

The graduation project is the automation of the warehouse on the fixed belt conveyor design. With the conveyor in the warehouse unloading trucks, cars running fabric, design and installation of the overhead conveyor belt above the pier. First belt conveyor applications, classification, structure and principles briefly outlined the development of its current status at home and abroad to do a short introduction; then analyzed according to the design parameters of conveyor principle of selection and method of calculation ; then calculated according to the design criteria and selection methods in accordance with the requirements of a given parameter selection and design; then on the choice of conveyor components for a major check. At present, the conveyor is moving long distance, high speed, low-friction direction. In the belt conveyor design, manufacture and application, our country and foreign advanced level there is still a wide gap between the domestic design and manufacture of belt conveyor in the process there is much to be desired.

Keyword：Conveyor; automated warehouse; tape

目 录

1 绪论 ..................................................................................................................................... 1

1.1带式输送机简述及应用 ........................................................................................... 1 1.2带式输送机的分类 ................................................................................................... 1 1.3带式输送机的结构与工作原理 ............................................................................... 1 1.4带式输送机的发展与现状 ....................................................................................... 2 2 带式输送机设计 ................................................................................................................. 3

2.1 输送机的工作环境与设计参数 .............................................................................. 3 2.2 输送机布置形式的选择 .......................................................................................... 4

2.3输送带的选择 ........................................................................................................... 4

2.3.1 输送带宽度的确定 ....................................................................................... 4 2.3.2输送带宽度的核算 ........................................................................................ 5 2.3.3输送带型号的选择 ........................................................................................ 5 2.4输送带张力计算 ....................................................................................................... 5

2.4.1各特性点张力计算 ........................................................................................ 5 2.4.2圆周驱动力计算 ............................................................................................ 9 2.4.3输送带允许垂度核算 .................................................................................... 9 2.5传动功率的计算 ....................................................................................................... 9

2.5.1传动滚筒功率 ................................................................................................ 9 2.5.2电动机功率 .................................................................................................... 9 2.6传动滚筒相关参数计算 ........................................................................................... 9

2.6.1传动滚筒合张力计算 .................................................................................. 10 2.6.2传动滚筒直径初选 ...................................................................................... 10 2.6.3传动滚筒最大扭矩计算 .............................................................................. 10 2.6.4传动滚筒直径验算 ...................................................................................... 10 2.7拉紧力的计算 ......................................................................................................... 11 3 传动装置的设计与计算 ................................................................................................... 11

3.1传动方案的确定 ..................................................................................................... 11

3.2电机选型 ................................................................................................................. 11 3.3减速器的设计与计算 ............................................................................................. 11

3.3.1总传动比的计算 .......................................................................................... 11 3.3.2传动比分配 .................................................................................................. 12 3.3.3运动和动力参数计算 .................................................................................. 12 3.3.4齿轮传动的设计与计算 .............................................................................. 13 3.3.5轴系零件的设计计算 .................................................................................. 26 3.3.6轴承寿命校核 .............................................................................................. 36 3.3.7平键强度校核 .............................................................................................. 38

3.3.8箱体的设计 .................................................................................................. 40

3.3.9减速器附件的设计 .................................................................................... 40

4 带式输送机主要部件的选用 ........................................................................................... 41

4.1输送带 ..................................................................................................................... 41

4.1.1输送带的分类 .............................................................................................. 42 4.1.2输送带的连接 .............................................................................................. 42 4.2托辊 ......................................................................................................................... 43

4.2.1 托辊的作用与类型 ..................................................................................... 43 4.2.2托辊的选型 .................................................................................................. 43 4.2.3托辊间距 ...................................................................................................... 43 4.2.4托辊的校核 .................................................................................................. 43

4.3滚筒 ......................................................................................................................... 45

4.3.1传动滚筒 ...................................................................................................... 45 4.3.2改向滚筒 ...................................................................................................... 46 4.4拉紧装置 ................................................................................................................. 46 4.5清扫装置 ................................................................................................................. 47

4.5.1常用清扫装置的形式与特点 ...................................................................... 47 4.5.2清扫器的安装位置 ...................................................................................... 49 4.6电气及安全保护装置 ............................................................................................. 49 参考文献 ....................................................................................................................... 50 英文原文 ....................................................................................................................... 51 中文译文 ....................................................................................................................... 56 致 谢 ........................................................................................................................... 59

1 绪论

1.1带式输送机简述及应用

带式输送机是以输送带兼作牵引机构和承载机构的一种连续动作式运输设备，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。可运送矿石、煤炭、沙等粉、块状物和包装好的成件物品。由于它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、运输中对物料的损伤小等优点，已被广泛应用于国民经济的各个部门。

1.2带式输送机的分类

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的带式输送机，各有各的输送特点。具体分类如下：

??TDΙΙ型固定式带式输送机???普通型?QD80轻型固定式带式输送机???DX型钢绳芯带式输送机??U型带式输送机????管形带式输送机?带式输送机????气垫带式输送机??波状挡边带式输送机?特种结构型????钢绳牵引带式输送机??压带式带式输送机?????其他类型?

1.3带式输送机的结构与工作原理

带式输送机主要包括 ：输送带 、托辊、驱动装置、机架、拉紧装置、制动装置、清

扫装置和卸料装置等。

输送带绕经驱动滚筒和尾部改向滚筒形成无极的环形封闭带。上、下两股输送带分别支承在上托辊和下托辊上。拉紧装置保证输送带正常运转所需的张紧力。工作时，驱动滚筒通过摩擦力驱动输送带运行。物料装在输送带上与输送带一同运动。通常用上股输送带运送物料，并在输送带绕过机头滚筒改变方向时卸载。必要时，可利用专门的卸载装置在输送机中部任意点进行卸载。

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°。

1.4带式输送机的发展与现状

一、 国外带式输送机技术的现状

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、管状带式输送机、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。 二、国内带式输送机技术的现状

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吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离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均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。

三、国内外带式输送机技术的差距

1、大型带式输送机的关键核心技术上的差距 ⑴带式输送机动态分析与监测技术。

⑵可靠的可控软起动技术与功率均衡技术。 2、技术性能上差距

我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。

⑴装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4×250 kW，国外产品可达4×970 kW，国产带式输送机的装机功率约为国外产品的30%～40%，固定带式输送机的装机功率相差更大。

⑵运输能力 我国带式输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。 ⑶最大输送带宽度 我国带式输送机为1400 mm，国外最大为1830 mm。

⑷带速 由于受托辊转速的限制，我国带式输送机带速为4m/s，国外为5m/s以上。 ⑸工作面顺槽运输长度 我国为3000 m，国外为7300m。

⑹自移机尾。

⑺高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。

⑻输送机品种 机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用；另外，我国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（>+25°）直至垂直提升

等，应开发特殊型专用机种带式输送机。

3、可靠性、寿命上的差距

⑴输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm，国外为3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm，国外为7000 N/mm。

⑵输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的50%～65%，国外达母带的70%～75%。

⑶托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于带式输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命5～9万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%～40%。 ⑷输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命2万h，国外减速器寿命7万h。 ⑸带式输送机上下运行时可靠性差。 4、控制系统上差距

⑴驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如BOSS系统、CST可控传动系统等，控制精度较高。

⑵监控装置。

⑶输送机保护装置 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。

2 带式输送机设计

2.1 输送机的工作环境与设计参数

总工作流程：

输送机将需要入仓的物料运输到卸料车上；卸料车在输送机上运行将物料卸到布料车上同时起到纵向布料的功能；布料车安放在卸料车上，将从卸料车卸到上面的物料运入仓中，进行横向布料。整个系统实现了物料的输送与自动布料。

设计参数：

物料名称：硫磺粉； 粒度：≤50mm； 输送能力：Q=360t/h 带速：1.25m/s；

密度：ρ=1700kg/m3； 运输角度：δ=0ο 机身长度：L=194m；

2.2 输送机布置形式的选择

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。

现选择单滚筒水平运输布置形式如下：

2.3输送带的选择

2.3.1 输送带宽度的确定

对于散状物料，输送带宽度按下式计算

B?Q???ck （2-3-1）

B——输送带宽度，m；

Q——所需输送量，t/h； Q=360t/h ?——物料松散密度，t/m3; ?=1.7t/h

V——输送带速度，m/s；取V=1.25m/s；

C——倾角系数，由《运输机械手册》表2-3-2查得当输送机倾角β=0°时，倾角

系数c=1.0；

k——断面系数，由 《运输机械手册》表2-3-1查得k=360； ?——速度系数。由 《运输机械手册》表2-3-3得?=1.0. 代入数据得

B?

Q???ck?360?0.686mm1.7?1.25?1.0?1.0?360

标准的输送带宽有500mm，650mm,800mm,1000mm,1200mm,1400mm,按标准我们选择

带宽B=800mm的输送带。 2.3.2输送带宽度的核算

确定带宽需要考虑所运物料的最大块度，以使输送机能够稳定运行。因此，还需按物料的块度进行校核。

对于未过筛的松散货载（如原煤）：

B?2amax?200 (2-3-2)

对于经过筛分后的松散货载：

B?3.3ap?200 (2-3-4)

式中 : B——输送带宽度，mm；

amax——货载的最大块度，mm； ap——货载的平均块度，mm。 将数据代入式2-3-1进行核算：

B?800mm?2?50?200?300mm

故所选带宽合适。 2.3.3输送带型号的选择

我国目前生产的输送带有以下几种:尼龙分层输送带、塑料输送带、整体带芯阻燃带、钢丝绳芯带等。

在输送带类型确定上应考虑如下因素：

(1)为延长输送带使用寿命，减小物料磨损，尽量选用橡胶贴面，其次为橡塑贴面和塑料贴面的输送带；

(2)在同等条件下优先选择分层带，其次为整体带芯和钢丝绳芯带； (3)优先选用尼龙、维尼龙帆布层带。因在同样抗拉强度下，上述材料比棉帆布带体轻、带薄、柔软、成槽性好、耐水和耐腐蚀；

(4)覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性，给料冲击的大小、带速与机长，输送石炭石之类的矿石，可以加厚2mm表面橡胶层，以延长使用寿命。

在本设计中，根据《运输机械设计选用手册》初选带宽为800mm的NN-100型输送带。NN－100型输送带的技术规格如下： 扯断强度：?＝100N/(mm·层) 层数：4

输送带厚度：4mm

每层重量：1.02kg/ m2

2.4输送带张力计算

2.4.1各特性点张力计算

设带式输送机的各点张力如图所示，则得各点张力关系如下：

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