普通带式输送机的设计-毕业设计论文

毕业设计说明书

普通带式输送机的设计

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普通带式输送机的设计

摘要

本文在参考常规下运带式输送机设计方法的基础上，分析了常见驱动方式和制动方式用于长运

距、大运量下运带式输送机上的优缺点，提出该运输机可采用的驱动和制动方式；分析了常见软起动装置及其选型方法，归纳总结出长运距、大运量变坡输送下运带式输送机设计中的关键问题和可靠驱动方案和制动方式优化组合的可行方案；通过常规设计计算，提出了合理确定张紧位置、张紧方式及张紧力大小的方法；对驱动装置及各主要部件进行了选型并校核。

长距离变坡下运带式输送机运行工况复杂，在设计方面需考虑各种可能的工况，并计算最危险工况下输送机的各项参数，同时为保证运行过程中输送机各组成部分能适应载荷及工况的变化需将拉紧力统一，然后重新计算各工况下输送机参数，最终确定整机参数。

关键词：带式输送机 下运 长运距 变坡

目 录

1 绪论 ………………………………………………………………………………1 2 输送机的发展与现状……………………………………………………………1 2.1. 国外带式输送机技术和发展…………………………………………………1 2.2 国内带式输送机的技术现状及存在的问题…………………………………1 2.3 我国带式输送机的发展………………………………………………………2 3 选题背景…………………………………………………………………………3 3.1 主要技术参数…………………………………………………………………3 3.2 线路参数………………………………………………………………………3 3.3 物料特性………………………………………………………………………3 3.4 带式输送机工作环境…………………………………………………………4 3.5 本设计的研究内容……………………………………………………………4 4 长距离、大运量下运带式输送机关键技术的分析……………………………4 4.1 下运带式输送机的基本组成…………………………………………………4 4.2 驱动方案的确定………………………………………………………………5 4.3 新型下运带式输送机驱动组合及其控制过程………………………………6 5 长距离大运量下运带式输送机设计……………………………………………8 5.1 带式输送机原始参数…………………………………………………………8 5.2 带式输送机的设计计算………………………………………………………8 5.3 输送机布置形式及基本参数的确定…………………………………………10 5.4 线路阻力的计算………………………………………………………………11 5.5 输送带张力的计算……………………………………………………………12 5.6 滚筒的选择与减速器的选择…………………………………………………21 5.7 制动器装置的选择……………………………………………………………21 5.8 软起动装置的选择……………………………………………………………23 5.9 拉紧装置………………………………………………………………………26 6 结论 ………………………………………………………………………………27 致谢 …………………………………………………………………………………28 参考文献

1 绪论

随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角固定带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究发和产品开，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的电控装置，并且井下大功率防爆变频器也已经进入研发、试制阶段。随着高产高效矿井的发展，带式输送机各项技术指标有了很大提高。

本文在对常规下运带式输送机驱动及制动方案的理论研究的基础上，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，通过系统的动态建模计算和分析，将静态设计结论和动态分析结果相结合，指出长运距、大运量下运带式输送机启动、运行和制动过程中存在的问题，并提出可行的控制理论和解决方案。

2 输送机的发展与现状

2.1. 国外带式输送机技术和发展

表2.1 国外带式输送机的主要技术指标

国外带式输送机技术的发展主要表现在三个方面：(1)带式输送机功能多元化、应用范围扩大

化，如大倾角带式输送机、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向长运距、大运量、高带速等大型带式输送机方向发展；(3)带式输送机本身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。在矿井下，由于受环境条件的限制，其带式输送机的技术指标要比地面用带式输送机的指标为低。国外通常使用的带式输送机的主要技术指标如表2.1所示。

2.2 国内带式输送机的技术现状及存在的问题

从20世纪80年代起，我国带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多，但这一阶段的发展大都基于我国70年代前后引进带式输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。进入90年代后，随着现代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带长式输送机及长运距、大运量带式

输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的防爆电控装置。带式输送机到目前己达到表2.2所示的主要技术指标。

表2.2 国内带式输送机的主要技术指标

从表2.1和表2.2的比较可以看出，我国国产带式输送机的水平基本达到了国际水平。目前，

在带式输送机产品中，主要存在的问题但关键零部件的可靠性水平还有待于进一步提高。

2.3 我国带式输送机的发展

（1）大型化、智能化

为了适应高产高效生产的需要，带式输送机的运输能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后发展的必然趋势。 （2）提高关键零部件的性能和可靠性

设备开机率的高低主要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性。而要提高关键零部件的性能和可靠性，除了进一步完善和提高现有零部件的性能和可靠性外，还要不断开发研究新的技术和零部件，

（3）扩大功能，一机多用化

带式输送机是一种理想的连续运输设备，但目前其效能还没有充分发挥，资源有所浪费。如将带式输送机结构作适当修改，并采取一定的安全措施，就可拓展到运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。

（4）开发专用机种

中国矿业的地质条件差异较大，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，直至垂直提升、长运距下运带式输送机等，而有些场合常规的带式输送机是无法满足要求的。为了满足煤矿井下的某些特殊要求，应开发满足这些特殊要求带式输送机，如管状带式输送机、平面转弯带式输送机、大倾角上运带式输送机、打倾角下运带式输送机等。

3 选题背景

充矿集团东滩煤矿东翼一采区储量约1亿吨，该采区的原煤运输全部由一采区主运输大巷固定

带式输送机担负，该输送机运距3005米，运量1800吨/小时，提升高度-175米，是属于典型的煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机。东滩煤矿东翼一采区运输大巷固定带式输送机的设计参数说明如下：

3.1 主要技术参数

输送能力 输送长度

Q=1800t/h L=3005m

输送带宽度 B=1200mm

3.2 线路参数

东翼一采区上山主运输大巷共3005米，可简化为如图2.1所示的八段:第一段(1点到2点)平运，长度540米;第二段(2点到3点)下运，水平长度207米，提升高度－27.1米;第三段(3点到4点)平运，水平长度62米；第四段(4点到5点)下运，水平长度518米，提升高度－82米;第五段((5点到6点)平运，长度470米;第六段(6点到7点)上运，水平长度360米，提升高度18.9米;第七段((7点到8点)下运，水平长度400米，提升高度－28.4米:第八段(8点到9点)下运，水平长度435米，提升高度－56米;整机水平长度2992米，运输长度3005米。

[1**********]

13127

118

109

图2.1 输送线路参数图

3.3 物料特性

输送物料 物料密度

原煤 ρ=900kg/m3

物料安息角 50°

3.4 带式输送机工作环境

地点：东滩煤矿东翼一采区上山主运输大巷，底板为煤。

环境温度：0～35℃ 。

由于带式输送机巷道起伏不平，变坡点较多，致使此带式输送机运行工况相当复杂，是目前国内乃至国外煤矿井下运行工况最为复杂的带式输送机之一:从另一方面，下运带式输送机运行安全可靠性要求高，控制系统复杂，且我国目前对下运带式输送机的理论研究较少，特别是长运距、大运量下运带式输送机系统的工况分析、动态分析、启动、制动技术研究较少，这也是本文选择长运距、大运量下运带式输送机进行研究的目的。

3.5 本设计的研究内容

3.5.1 长运距、大运量下运带式输送机技术分析

通过下运带式输送机驱动装置的各种组成方案的分析比较，以及常规长运距、大运量下运带式

输送机驱动方案中软制动技术和软起动技术的理论研究，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，并分析常见驱动方式和制动方法的优点和存在问题，归纳总结出长运距、大运量下运带式输送机驱动方案和制动方式选择的依据。

3.5.2 带式输送机的设计及驱动、制动方案的分析

针对充矿集团东滩煤矿东翼一采区主运输大巷固定下运带式输送机的设计参数及其特殊的工

作环境所形成的复杂工况，首先对正常运行时工况进行设计计算，然后再对空载及最大正功和最大负功工况进行计算，再对各种工况的计算结果分析讨论，最后确定合理的张紧方式及张紧力大小，提出合理的张紧装置的选型。

通过各种工况的计算、分析比较，提出合理的驱动装置中，电机、减速器、软起动装置(调速型液力耦合器)及软制动装置各部件的选型方案。

4 长距离、大运量下运带式输送机关键技术的分析

4.1 下运带式输送机的基本组成

带式输送机的组成如图3.1所示，主要其有:输送带、驱动装置(电动机、减速机、软起动装置、制动器、联轴器、逆止器)、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、卸料器、机架、漏斗、导料槽、安全保护装置以及电气控制系统等组成。

1-头部漏斗 ；2-机架；3-头部扫清器；4-传动滚筒 5-安全保

护装置；6-输送带；7-承载托辊；8-缓冲托辊；9-导料槽；10-改 向滚筒；11-拉紧装置 12-尾架；13-空段扫清器；14-回程托辊；15-中间架；16-电动机；17-液力偶合器；18-制动器；19-减速器；20-联轴器

图3.1 带式输送机组成示意图

4.2 驱动方案的确定

带式输送机的驱动部是整机组成的关键部件。驱动部配置是否合适，直接影响带式输送机能否正常运行。长距离、大运量带下运带式输送机对驱动部的要求比通用带式输送机的要求更高，它要求驱动装置能提供平稳、平滑的起动和停车制动力矩，以保证输送带不出现超速、打滑及输送带上的物料不出现滚料和滑料现象。为此要求驱动装置具有一个制动力可随时调整的制动器，以保证起动和停车制动的可控，极大地减小对物料的冲击。同时，在输送机空载起车时还必需保证起动的平稳性。

下运带式输送机受地形条件(如起伏较大)和装载量的影响，其起动工况比较复杂，应考虑如下几种：

(1)负载量小或空载，松闸后带式输送机不能自起动；

(2)负载量较大，松闸后带式输送机能自起动，但自然加速度较小； (3)负载量大，松闸后带式输送机能自起动，且自然加速度较大。

下运带式输送机在正常运行时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运行的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。带式输送机配下运带式输送机在正常运行时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运行的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。带式输送机配置软起动装置，可有效降低起、制动过程的动张力，延长输送带及接头的使用寿命，甚至可降低输送带强度，具有很大的经济意义。

由于下运带式输送机一般情况下电动机工作在发电工况，空载时电动机工作在电动工况。目前

常用的下运带式输送机驱动部典型设备配置如表3.1所示。

表3.1 常用下运带式输送机驱动部组合表

4.3 新型下运带式输送机驱动组合及其控制过程

多数下运带式输送机采用以下几种驱动部组合方式: (1)电动机—制动装置—减速器—滚筒

(2)电动机—限矩型液力偶合器—制动装置—减速器—滚筒 (3)电动机—限矩型液力偶合器—减速器—可控制动装置—滚筒 (4)电动机—软启动—减速器—液压软制动—盘式制动装置—滚筒 (5)电动机—软启动—减速器—液力软制动—盘式制动装置—滚筒 (6)电动机—软启动—减速器—可控盘式制动装置—滚筒 (7)电动机—软启动—减速器—液粘软制动—滚筒

其中方式(1)～(3)多用于小型(短距离、小倾角、小运量、低带速)下运机上方式；(4)～(7)较

适于大倾角下运输送机上。

为此我们提出一种经济实用的长距离、大运量、大功率下运带式输送机的驱动部组合方案。该方案驱动部主要有以下设备组成:电动机、联轴器、调速型液力偶合器、减速机、可控制动装置、驱动滚筒等组成，如图3.2所示

图3.2 驱动部分组合方案示意图

采用以上驱动组合的下运带式输送机的起动和停车过程如下:

(1)开机准备:先给软起动装置的电气系统和液压系统送电，使主、从动摩擦片闭合，可控制动装置逐渐松闸，如果是重载，按起动要求重车逐渐自动起动带式输送机。

(2)当输送带在装满物料的情况下起动带式输送机时，不能直接对电机送电，否则起动太快，物料容易出现下滑或滚料，所以在这种情况下而是靠煤的下滑力起动输送机，当逐渐松开制动器，输送带带动电机旋转，通过速度传感器检测旋转速度，当速度达到近电机同步运行转速时，PLC控制电机自动送电起动，从而使电机运行于正常的发电状态，这样可以大大减小电机起动时对电气和机械的冲击。而且向下输送的角度越大，起动加速度越大。为了保证起动平稳，通过速度反馈改变制动器施加的制动力，根据不同的制动力，把加速度控制在0.3m/s2之内，保证起动过程的平稳性。

(3)电机直接起动控制，当输送机空载或轻载，逐渐松开制动器时，输送机不能自动起动，这

时根据测速装置检测输送机处于零速状态或起车太慢时，需要采用调速型液力偶合器来可控起动带式输送机，此时的可控起动过程完全同上运带式输送机的起动过程。

(4)正常运行时，调速型液力偶合器开度最大，传动效率达到最大。

(5)当多电机驱动时，出现某台电机超载，需要功率平衡时，根据电机的电流反馈来进行调速型液力偶合器的输入与输出速度调节(具体详见电气部分)，来进行多电机间的功率平衡调节。一般只要带式输送机系统设计合理，都能保证系统的多机功率平衡。

(6)停车时，按预定的减速度要求进行闭环改变可控制动系统的制动力矩，使带式输送机按预定的减速度减速，实现可控停车。

(7)当输送机在带载停车时，不能直接切断电机，否则容易出现飞车现象，造成严重事故。为此在停机时，先对输送机施加制动力，当检测到电机旋转速度降到其同步速度时，再对电机断电，这样在施加制动力降速时，可以充分利用电机的制动力，使停车更平稳。当输送机的速度降至电机的同步速度时，调速型液力偶合器勺管全部插入，保证电机与输送机系统的同步切除，保证了可控制动系统进一步按要求减速停车。

(8)如果停车时，带式输送机是空载(即主电机处于电动状态)，则可以同上运带式输送机的停车过程结合可控制动装置进行联合停车制动。

(9)定车时，可控制动装置抱闸，主电机停机，调速型液力偶合器的液压和电气系统停电。 (10)在起动和停车过程中出现故障，如输送带跑偏、撕带、油温过高等等，调速型液力偶合器和可控制动装置的电气控制系统会自动根据要求可控停机。

5 长距离大运量下运带式输送机设计

5.1 带式输送机原始参数

带式输送机是目前井下煤炭的主要输送设备，其设计的自动化先进程度、结构布置方式、使用安全性、可靠性、连续性和高效运行将直接影响矿井生产成本。采用带式输送机输送物料与其它方式相比有着一系列的优越性和高效性，其自动化程度高，代表现代物流技术的发展方向。所要求设计的带式输送机的参数如表4.1所示。

表4.1 输送机原始参数

5.2 带式输送机的设计计算 5.2.1 输送带运行速度的选择

输送带运行速度是输送机设计计算的重要参数，在输送量一定时，适当提高带速，可减少带宽。

对水平安装的输送机，可选择较高的带速，输送倾角越大带速应偏低，向上输送时带速可适当高些，向下输送时带速应低些。目前DTII系列带式输送机推荐的带速为1.25～4m/s。对于下运带式输送机，考虑管理难度大，一般确定带速为2～3.5m/s。根据工作面顺槽胶带机的规格(带宽1.2m、带速3.15m/s)，工作面的实际生产能力，煤流的不均匀型等因素，确定下运带式输送机带速3.15m/s。

5.2.2 输送带宽度计算

1)按输送能力确定带宽

带式输送机的输送能力与带宽和带速的关系是：

Q=KB2vγc t/h

式中 三）

B—输送带宽度，m V—输送机速度，m/s

K—货载断面系数，K值与货载在输送带上的堆积角有关（查标准MT/T467-1996中表

γ—运送货载的集散容重，t/m3

C—输送机倾角对输送量的影响系数。

当输送量已知时可按下式求得满足生产能力所需的带宽B1：

=

B1=c

1800

=1.2

4523.150.90.97

2）按输送物料的块度确定带宽B2

因为本带式输送机输送原煤，且amax=300mm故有： B2≥2·amax+200=2×200+200=800mm

实际确定宽度时B=max{1000B1，B2}，故可选用1200mm宽度的输送带。

5.2.3 初选输送带

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。

综合该机各类特性参数和技术特性，初选输送带采用钢丝绳芯输送带，它既有良好的强度，又具有较好的防撕裂性能，是目前井下带式输送机首选带型。可以初选输送带如下：

输送带型号：ST2500输送带 带宽：1200mm 带质量：qd=35.3kg/m2

5.3 输送机布置形式及基本参数的确定 5.3.1 输送带布置形式

对于角度不大的长距离、大运量带式输送机系统，一般可采取双滚筒1:1或2:1的功率配比，这样既可以实现电机的分时起动，同时可以降低输送带的强度。为了降低输送带的强度，本驱动系统采用了头部双滚筒驱动，并把拉紧装置放在紧跟驱动滚筒后部，有利于起动时自动拉紧，同时减少了电力线路铺设长度，保证了控制响应及时。驱动部布置的位置对输送带强度的影响较大，但对于本输送系统，进行分析后得出，驱动部布置在上部效果较理想。同时遵循尽量减少施工工作量、简化设备的原则，降低制作成本，其具体布置示意图如输送机总装图所示。考虑到煤的输送质量较大，本机各类托辊组间距为：

承载托辊间距lt'=1.2m 回程托辊间距lt"=3m 缓冲托辊间距lth=0. 6m

承载托辊直径dt=φ133mm Gt'=34.92Kg 回程托辊直径dt'=φ133mm Gt"=30.63Kg

5.3.2 输送机基本参数的确定

1）输送带质量qd

由上述输送带选型结果可知qd=35.3kg/m2×1.2m=42.36kg/m 2）物料线质量q

当已知设计输送能力和带速时，物料的线质量由下式求得：

q=

Q1800

==159kg/m 3.6v3.63.15

式中 Q—每小时运输量，t/h；

v—运输带运输速度，m/s

3）托辊旋转部分线质量qt′，qt″ 由前述托辊组的选择情况可知 Qt′= Gt'/ lt'=29.1kg/m qt″= Gt"/ lt"=10.21 kg/m

5.4 线路阻力的计算

线路阻力(输送带运行阻力)包括直线阻力和弯曲段阻力。除了上述基本阻力外，还受附加阻力，包括物料在装载点加速时与输送带之间的摩擦阻力简称物料加速阻力，装料点的导料槽摩擦阻力，清扫装置的摩擦阻力，中间卸料装置的阻力等;由于附加阻力较小，在整机运行过程中相对基本阻力的比例很小，在计算分析过程中可以忽略不计，不会影响分析结果，计算整机功率时，考虑电机加权系数。

各直线段阻力的计算 回程分支：

WK10-11=gL[(qd+qt″)·ω″·cosβ－qd·sinβ]

=9.8×540×[（42.36+10.21）×0.02×cos（0）]=5564N

WK11-12= gL[(qd+qt″)·ω″·cosβ－qd·sinβ]

=9.8×207×[（42.36+10.21）×0.02×cos（－7.53）－42.36× sin（－7.53）]=13376N

承载分支（有载情况）

W′Z9-8=gL[(q+qt′+qd)·ω′·cosβ＋(q+qd)sinβ]

=9.8×540[(159+42.36+29.1)×0.025×cos（0°）+（159+42.36× sin（0°）]=30490N

W′Z8-7=gL[(q+qt′+qd)·ω′·cosβ＋(q+qd)sinβ]

=9.8×207×（[159+29.1+42.36）×0.025×cos（-7.53°）+（159+42.36）×sin（-7.53°）] =－41884N

W′Z7-6=gL[(q+qt′+qd)·ω′·cosβ＋(q+qd)sinβ]

9.8×62×[（159+29.1+42.36）×0.025×cos（0°）]=3500N

承载分支（空载情况）

W′Z1-2=gL[(qt′+qd)·ω′·cosβ＋qdsinβ]

=9.8×435×[（29.1+42.36）×0.025×cos（－7.4°）+42.36×sin（－4.08°）] =－159695N

W′Z2-3=gL[(qt′+qd)·ω′·cosβ＋qdsinβ]

=9.8×400×[（29.1+42.36）×0.025×cos（-4.08°）+42.36× sin（-4.08°）]=－4829N

同理可计算出其它各工况下各变坡段的阻力，计算结果如表4.2所示。

表4.2 各变坡段阻力计算（N）

5.5 输送带张力的计算

用逐点法计算输送带关键点张力，输送带张力应满足两个条件：

(1)摩擦传动条件:即输送带的张力必须保证输送机在任何正常工况下都无打滑现象发生。

Symax=S1[1+（eμα－1）/n]

式中 Symax—输送带与传动滚筒相遇点张力，N；

S1—输送带与传动滚筒分离点处张力，N；

μ—传动滚筒与输送带间的摩擦系数，采用包胶滚筒，μ=0.3； α—输送带与传动滚筒间的围包角，取α=200°

n—摩擦力备用系数，n=1.3；

(2)垂度条件:即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不超过规定值，或满足最小张

力条件。

Szmin=5glt′（q+qd）cosβ Skmin=5glt″qdcosβ

其中

Szmin—重载段输送带最小点张力，N； Skmin—空载段输送带最小点张力，N；

本带式输送机各关键点示意如图一所示，其垂直度条件为：

Szmin=5×9.8×1.2×（159+42.36）×cos（0°）=11840N Skmin=5×9.8×3×42.36×cos（－0°）=6227N

5.5.1 张力计算时各种运行工况的讨论

（1）满载运行状态

输送带各段都满载的运行状态通常为正常运行状态。大多数情况下，此状态为输送机系统最困难工况，所以必须对正常运行工况进行设计计算，以确定各主要点输送带张力、电机功率、张紧力等结论，此时电机处于发电运行状态。但对于本输送系统根据以下分析后，此工况却不是最困难工况。

（2）最大发电运行状态

对于既有下运，又有上运情况的输送线路，有可能出现具有最大发电状态的工况，而且这种工况随起动和停车过程将不断出现。如果设计中没有考虑到这种工况，就必然会出现驱动装置过载，或者在这种条件下停车制动不住，出现飞车造成严重的事故。本输送系统，最大发电运行状态的工况是在只有下运段满载，水平及上运段都处于空载状态的情况下出现

（3）最大电动行状态

对于本输送系统最大电动运行状态不在正常运行工况下，而是在线路下运段空载，而水平及上运段满载的情况下出现。如果忽略此工况，有可能出现电机堵转，闷车而烧坏，而且这种工况也随起动和停车过程的出现而不断出现。

（4）空载运行状态

所谓空载运行状态，就是输送机上各点都没有载荷情况下输送机的运行状态。对于本输送线路，其空载运行状态比最大电动状态情况下的安全，为此我们不详细设计计算。

5.5.2 最大发电状态下张力计算

当所有下运段满载时，该输送机处于最大发电状态。在最大发电状态下各段阻力计算如表4.3所示。

表4.3 最大发电状态下各变坡段阻力计算（N）

1）张力初步计算

为了充分降低输送带的张力，只要满足摩擦条件和垂度条件，就能保证输送机的驱动条件，所以下面我们先按垂度条件进行计算，然后验算摩擦条件。

该输送机为双滚筒分别驱动，功率配比按 γ

12=2：1

选取，围包角取

μ0θ

k=e=2.85。 α1=α2=200°，滚筒与输送带摩擦系数取μ=0.3，则

考虑滚筒的备用系数，C0=1.3，则根据摩擦条件有：

（121）（k1）C0（21）（2.851）1.3

S1===5.26Sy

C0S11.3S1

根据本带式输送机的特点，拟先按垂度条件计算，后验算摩擦条件。 所以令：S8=Szmin=11840N。由逐点张力法求得：

S9=S8+W′8-9=11840+9454=21294N S7=S8－W′7-8= 11840－(－41884)=53724N S6=S7+W′6-7= 53724－1085=52639N S5=S6－W′5-6= 52639－(－134371)=187010N S4=S5－W′4-5= 187010－8229=178781N S3=S4－W′3-4= 178781－13778=165003N S2=S3－W′2-3= 165003—(—33584)=198587N S1=S2－W′1-2= 198587－(－86081)=284668N S10=S9×1.02= 21294×1.02=21720N

S11=S10－W10-11= 21720+5564=27284N S12=S11－W11-12= 27284+13376=40660N S13=S12－W12-13= 40660+639=41299N S14=S13－W13-14= 41299+39649=80948N S15=S14－W14-15= 80948+4843=85791N S16=S15－W15-16= 85791-3778=82013N S17=S16－W16-17= 82013+15926=97939N S18=S17－W17-18= 97939+27703=125642N S19=S18×1.03=129411N

（2）验算摩擦条件

S1/S19=294668/129411=2.2＜5.26

以上说明各张力点都满足垂度条件和摩擦条件。 （3）输送带强度验算

考虑输送带的寿命、起动时的动应力、输送带的接头效果、输送带的磨损，以及输送带的备用

能力，选用输送带时必须有一定的备用能力(即安全系数)，根据以上计算可以确定输送带的最大张力Smax，则应满足：

m=

其中 m—输送带安全系数；

dB

Smax

B—带宽，mm；

σd—带芯拉断强度，N/mm；对于ST2500型带，σd=2500 N/mm。

25001200

=10.5

284668

此处校核输送带的安全系数为：

m=

可知所选的输送带安全系数大于静态设计安全系数6；同时也大于考虑软制动器启动动载系数

1.1时设计安全系数6.6的要求。

（4）张紧力计算

PH=S18+S19=125642+129411=255053N

（5）牵引力和电动机功率计算

输送机总牵引力：F=S19－S1=129411－284668=－155257N 电动机功率： N=其中

KFv

1000

K—电机功率备用系数，发电工况时取K=1.1 η—传动系统的工作效率。

则所有电动机总功率

P=

（155257）3.15KFv1.1

=－598kW

10000.91000

5.5.3 最大电动状态下张力计算

当所有下运段空载，其余线路区段满载时，该输送机处于最大电动状态。在最大电动状态下各段阻力计算如表4.4所示。

（1）张力初步计算

为了充分降低输送带的张力，只要满足摩擦条件和垂度条件，就能保证输送机的驱动条件，这里按摩擦条件进行计算，然后验算垂度。

表4.4 最大电动状态下各变坡段阻力计算（N）

该输送机设计为双滚筒分别驱动，功率配比按γ12=2：1选取，围包角取α1=α2=200°，滚筒与输送带摩擦系数取μ=0.3，则k=e

μ0θ

=2.85

整机运行系统阻力等于各段阻力之和，由表3-4计算：

Fu=Wi=166597N

考虑滚筒的备用系数，C0=1.3，则根据摩擦条件有：

SC0L=Fu

（=1.3Fu121）（k1）

（21）（2.851）=39023N

所以令：S1=40000N。由逐点张力法求得：

S2=S1+W＇1-2= 40000-15695=24305N S3=S2+W＇2-3= 24305+(-4829)=19476N S4=S3+W＇3-4= 19476+55799=75275N S5=S4+W＇4-5= 75275+26506=101781N S6=S5+W＇5-6= 101781-25428=76353N S7=S6+W＇6-7= 76353+3500=79853N S8=S7+W＇7-8= 79853-7668=72185N S9=S8+W＇8-9=72185+30490=102675N S10=S9+W＇9-10= 102675 × 1.03=105755N S11=S10+W10-11=105755+5564=111319N S12=S11+W11-12=111319+13376=124695N S13=S12+W12-13=124695+639=125334N S14=S13+W13-14=125334+39649=164983N S15=S14+W14-15=164983+4843=169826N S16=S15+W15-16=169826-3778=166048N S17=S16+W16-17=166048+15926=181974N S18=S17+W17-18=181974+27703=209677N

S19= S18×1.03=21596N

（2）验算垂度条件

S3=19476N＞SZmin

说明满足垂度条件。 （3）输送带强度验算

此处校核输送带的安全系数为m=1200×2500/ S19=13.9

可知所选的输送带安全系数大于静态设计安全要求系数6；同时也大于考虑软启动动载荷系数1.2时设计安全系数7.2的要求。 （4）张紧力计算

PH=S18+S19=209677+215967=425644N 5.5.4 满载状态下张力计算

当承载段满载时，该输送机处于发电状态。 （1）张力初步计算

为了充分降低输送带的张力，只要满足摩擦条件和垂度条件，就能保证输送机的驱动条件，所以下面我们先按垂度条件进行计算，然后验算摩擦条件。

根据以上的计算方法，得出满载状态下各点张力为：

S8=Szmin=11840N

S9=S8+W＇8-9= 11840+30490=42330N S7=S9+W＇7-8= 42330-(-41884)=84214N S6=S7+W＇6-7= 84214-3500=80714N S5=S6+W＇5-6= 80714-(-134371)=215085N S4=S5+W＇4-5= 215085-26506=188579N S3=S4+W＇3-4= 188579-55799=132780N S2=S3+W＇2-3= 132780-(-33584)=166364N S1=S2+W＇1-2= 166364-(-86081)=252445N S10=S9×1.03=42330×1.03=43600N S11=S10+W10-11=43600+5564=49164N S12=S10+W11-12=49164+13376=62S40N S13=S10+W12-13=62540+639=63179N

S14=S10+W13-14=63179+39649=102828N

S15=S10+W14-15=102828+4843=107671N

S16=S10+W15-16=107671-3778=103893N

S17=S10+W16-17=103893+15926=119819N

S18=S10+W17-18=119819+27703=147522N

S19=S10 ×1.03=151948N

（2）验算摩擦条件

S1/S19=252445/151948=1.6＜5.26 上式说明满足摩擦条件。

（3）输送带强度验算

此处校核输送带的安全系数为m=1200×2500/ S1=11.9 可知所选用的输送带安全系数大于静态设计安全系数6；同时也大于考虑软制动器启动动

载荷系数1：1时设计安全系数6.6的要求。

（4）张紧力计算

PH=S18+S19=299470N

5.5.5 三种工况综合分析张力计算

综合以上三种工况，考虑满足同一拉紧力的条件下，取拉紧力为：

PH=425644N

在以上拉紧力下需重新计算最大发电状态下的各点张力：

（1）最大发电状态下

令：S18+S19=2.03S18=425644N

则有：S18=209677N

S19= S18×1.03=215968N

S17= S18- W17-18= 209677-27703=181974N

S16= S17- W16-17= 181974-15926=166048N

S15= S16- W15-16= 166048+3778=169826N

S14= S15- W14-15= 169826-4843=164983N

S13= S14- W13-14= 164983-39649=125334N

S12= S13- W12-13= 125334-639=124695N

S11= S12- W11-12= 124695-13376=111319N

S10= S11- W10-11= 111319-5564=105755N

S9= S10/1.03=105755/1.03=102675N

S8= S9- W＇8-9= 102675-9454=93221N

S7= S8- W＇7-8= 93221-(-41884)=135105N

S6= S7- W＇6-7= 135105－1085=134020N

S5= S6- W＇5-6= 134020-(-134371)=268391N

S4= S5- W＇4-5= 268391-8229=260162N

S3= S4- W＇3-4= 260162-13778=246384N

S2= S3- W＇2-3= 264384-(-33584)=279968N

S1= S2- W＇1-2= 279968-(-86081)=366049N

此处校核输送带的安全系数为:m=1200×2500/ S1=8.2

可知所选用的输送带安全系数大于静态设计安全系数6;同时也大于考虑软制动器启动动载系

数1.1时设计安全系数6. 6的要求。

故修正后最大电动状态下输送机总牵引力：F= S19- S1=-150081N

所需电动机总功率：P=

（2）满载状态下

各点有：S18=209677N KF1.11500813.15= 10000.901000

S19= S18×1.03=215968N

S17= S18- W17-18= 209677-27703=181974N

S16= S17- W16-17= 181974-15926=166048N

S15= S16- W15-16= 166048+3778=169826N

S14= S15- W14-15= 169826-4843=164983N

S13= S14- W13-14= 164983-39649=125334N

S12= S13- W12-13= 125334-639=124695N

S11= S12- W11-12= 124695-13376=111319N

S10= S11- W10-11= 111319-5564=105755N

S9= S10/1.03=105755/1.03=102675N

S8= S9- W＇8-9= 102675-30490=72185N

S7= S8- W＇7-8= 72185-(-41884)=114069N

S6= S7- W＇6-7= 114069-3500=110569N

S5= S6- W＇5-6= 110569-(-134371)=244940N

S4= S5- W＇4-5= 244940-26506=218434N

S3= S4- W＇3-4= 2218434-55799=162635N

S2= S3- W＇2-3= 162635-(-33584)=196219N

S1= S2- W＇1-2= 196219-(-86081)=282300N

此处校核输送带的安全系数为:m=1200 × 2500/S1=10.6

可知所选用的输送带安全系数大于静态设计安全系数6；同时也大于考虑软制动器启动动载系

数1.1时设计安全系数6. 6的要求。

输送机总牵引力：F=S19-S1=-66332N

所需电动机总功率：P=

（3）最大电动状态下

输送机总牵引力：F= S19-S1=175961N 所需电动机总功率：P=KF1.1663323.15==256KW 10000.91000KF1.41759613.15==863kW 10000.91000

5.5.6 电机数量与配比的选择

选择电机功率与数量应符合如下要求：

（1）额定总功率Pe≥P；

（2）考虑到台数和单电动机功率符合各驱动滚筒牵引力配比；

（3）尽可能用同一型号电动机，以减少备用台数。

根据以上计算的总驱动功率，考虑到矿井下使用条件，较大的影响了输送机沿线运行阻力，同

时下运输送机为发电状态，尽量选取备用能力更大些，这样有利于动态起动和有效防止输送机超速，

为此，按功率2:1的匹配形式，此时的功率可选取为352kW×3。

说明：以上各变坡段的阻力计算是按矿井下带式输送机实际运行工况下系统阻力系数计算的，

即承载分支阻力系数取0.025，回程分支阻力系数取0.02；但对下运发电工况的带式输送机，为安

全可靠起见，发电工况时系统阻力系数应取0.012，按以上同样的计算方法，最大发电工况时系统

阻力F=-226271 N，整机轴功率-713千瓦，需电机功率不小于871千瓦，选用Y3556-4型号电动机，

315kW×3能满足要求；同样方法校核胶带强度也能满足要求。

5.6 滚筒的选择与减速器的选择

滚筒是带式输送机的又一重要部件，按其结构与作用的不同分为传动(驱动)滚筒、改向滚筒等。

其直径应根据输送带的带芯层数来决定。

5.6.1 传动滚筒直径的选择

D1=1400mm

5.6.2 改向滚筒直径选择

a.尾部改向滚筒直径

尾部改向滚筒的直径一般比传动滚筒直径小一级，但是本输送机由于靠近驱动部滚筒合力较大，

所以取：D2=600mm。

b.拉紧滚筒

拉紧滚筒处受张力也较大，可取:D3 =600mm

5.6.3 减速器的选型

根据带速、传动滚筒直径和电动机转速推知减速器的传动比为： i=nD14851400==34.54 60603.15

选择FLENDER型减速器，其技术参数如下：

5.7 制动器装置的选择

5.7.1 目前主要的制动装置

针对带式输送机的制动技术要求，目前国内已应用和开发研究成的大功率可控制动装置主要有

以下几种：自冷盘式制动装置、液力制动器和液压制动器。

（1）防爆自冷盘式制动装置

防爆自冷盘式制动装置主要由机械盘闸和可控液压站组成，其工作原理是通过制动器对工作盘

施加擦擦制动力而产生制动力矩，通过液压站调整制动器中油压的大小可以调整正压力，从而调整

制动力矩的大小。液压站采用了电液比例控制技术，所以制动系统的制动力矩可以根据工作需要自

动进行调整，实现良好的可控制动。为了保证不出现火花，一般制动盘安装在中低速轴，要求线速

度不大于1Om/s。为了使制动器具有良好的散热性，保证制动盘温度，根据风机原理把制动盘做成

中空结构的强制冷却方式，使制动过程中绝对不超过

150℃。这种制动系统的 布置形式如图4.1所示，根

据下运带式输送机驱动系统的要求，当大功率或多机

驱动时，可以在减速机与电机之间加液力偶合器实现

功率平衡(对于别的制动系统也一样)。

（2）液压制动器

当用电机驱动液压泵时需要输出力矩，同样通过输送

机系统带动液压泵业产生力矩，此时液压泵对输送机

图4.1 自冷盘式制动器布置

产生的是同样大小的阻尼力矩，当阻尼力矩足够大时 1-输送带 2-驱动滚筒 3-减速机

就会制动输送机实现制动。 4-制动器 5-液力偶合器 6-电机

（3）液力制动器

液力偶合器可以传递力扭，当把偶合器的涡轮固定时，就会对泵轮带动的高速液流产生巨大的

阻力矩，使其减速。液力制动系统就是根据这个原理进行设计的。液力制动系统主要由带泵轮、涡

轮的液力制动偶合器和液压冷却控制组成。

图4.2 液压制动器布置

1-输送带 2-驱动滚筒 3-减速机

4-液压制动泵 5-推杆制动器6-电机

（4）液粘制动装置

液体粘性制动装置(又称湿式制动器)是利用摩擦片在粘性液体中的摩擦力来传递力矩的。为了

实现带式输送机各项制动性能要求，可以采用常闭式结构，主要由主动轴、被动鼓，主、从动摩擦

片，控制油缸、弹簧、壳体及密封件等组成。当主动轴带动主动摩擦片旋转时，由于从动摩擦片不

动，使得主、从动摩擦片间产生摩擦力作用，当改变控制油缸中的油压大小可以调节主、从动摩擦

片之间的压紧力，进一步改变主动摩擦片与从动摩擦片间的摩擦力矩，从而实现带式输送机各项制

动技术要求。

5.7.3 制动器的选择

根据以上各种制动器的原理及性能, 对于大功率、长距离的强力带式输送机，为防止意外故障

需进行停车要求时，应设置专门的软制动装置，以保证正常停车和紧急停车需要。

根据带式输送机技术要求，制动装置产生的制动力矩不得小于该输送机所需制动力矩的1.5倍。

为了进行制动器的设计和选型，考虑到输送机距离长，惯性力大，这里，我们可以根据电机起

动力矩来初选制动器，则有：

MZ′=9500P3355×i=9500××35.5=240780N·m 1500n

结合制动器选型手册，选用2台KZP-φ1400型自冷盘式制动装置，装于驱动滚筒轴上，其技术

参数为:

校核计算：

根据输送机最大发电工况的设计计算，最大制动力为155257N，传动滚筒直径1400mm，则最大

制动力矩: MZ =1.35 × 155257 ×0.7=146718Nm；选用两台KZP-φ1400制动力矩152KNm，能满足要

求。

5.8 软起动装置的选择

5.8.1 目前主要的软起动装置原理与性能

常用的下运带式输送机软起动装置主要有以下几种:液体粘性软起动装置、CST、液力偶合器、

变频器等。

（1）液体粘性软起动装置液体粘性软起动系统是利用液体的粘性即油膜剪切力来传递扭矩的，

其结构如图4.3所示，由主、从动轴，主、从动摩擦片，控制油缸、弹簧、壳体及密封件等组成。

当主动轴带动主动摩擦片旋转时，通过摩擦片之间的粘擦片的旋转，当摩擦片的旋转，当改变控制

油缸中的油压大小来调节主、从动摩擦片之间的油膜厚度，可以改变从动摩擦片输出的转速和扭矩

的大小，从而实现带式输送机各项驱动要求和可控软起动功能。

图4.3 液体粘性软启动系统机械结构图

1-输入轴 2-壳体 3-控制油缸 4-弹簧

5-主动摩擦片 6-从动摩擦片 7-输出轴

（2）液力偶合器液力偶合器主要分限矩型液力偶合器和调速型液力偶合器两种，主要是以液体

为介质传递功率的软起动装置。

工作时，由供油泵向循环圆中充入工作油，当电动机

驱动泵轮旋转时，进入泵轮的工作油在叶片的带动下，因

离心力的作用由泵轮内侧流向外缘，形成高压高速液流冲

击涡轮叶片，使涡轮与泵轮同向旋转，工作油在涡轮中由

外缘流向内侧，将流入涡轮中的高能液流转变成输出轴的

机械能，从而实现能量的柔性传递。限矩型液力偶合器的

充液量不变，起到柔性联轴节的作用，能实现电机空载起

动、过载保护等作用，但起动加速度不可控,通常被用在小

型输送机上。调速型液力偶合器通过电动执行器来调节勺

管的插入深度实现调节循环圆内工作液体的充液量的。因

此起动力矩可控，通常被用于中大型输送机上或倾角较大

的场合。

采用调速型液力偶合器作为软起动传动装置可以做到

延长起动时间、改善输送机满载起动性能。主要优点如下: ①实现软起动(可控起动)

起动时偶合器中无油，电动机带动泵轮空载起动起动时间短， 大电流冲击时间短。待电动机起动完毕，控制系统才控制勺 图4.4 调速型液力偶合器原理图

管外移，向偶合器供油 ，涡轮力矩逐渐增大，当涡轮力矩 1-油冷却池 2-滤油器 3-滚动轴承

大于负载力矩时，输送机开始起动。在起动过程中电控系统 4-电动执行其 5-油箱 6-齿轮泵

时刻根据输送机的实际加速度值来调节勺管的移动，使输送机的加速度保持在0.1 ～0.3m/s2范围内。

②完成功率平衡调节工作中，控制系统通过测定每台电动机的负荷电流情况来控制勺管的移动量达到均衡电动机功率的目的，调节精度达5‰。

③具有过载保护功能，提高机械使用寿命由于采用液体作传动介质，它能吸收、减少外载荷的振动与冲击，偶合器上设有易熔塞，过载时液体可将易熔塞熔化喷出，所以保护了传动系各元件，提高了机械的使用寿命。

但是这种系统有以下不足之处:

①在正常工作时，一般有3-5%的滑差，此时具有3-5%的传动效率损失，而且输送机械大都长时长期工作，使偶合器发热量大，并浪费大量的能量；

②调速型液力偶合器在起动过程中始终存在一个不稳定的过渡区，使

得起动性能还不理想；

③液力偶合器的体积较大，系统控制性能和控制精度较差。

（3）CST(Controlled Start Transmission System)

该装置是80年代初期，美国道奇公司针对大运量、长距离带式输送机在起动过程中出现的动力所造成的非稳定工况研制成功的可控传动装置。它是将行星减速器与液体粘性湿式离合器作成一体，它结构紧凑，体积小，启动平稳，加速度、减速度可控。主要有以下优点:

①软起动特性好。CST系统起动与负载无关，电动机可在无负载情况下很快达到满速，然后输送机从静止状态加速到满速。CST系统具有十分优异的力矩控制特性，它可以根据输送机运行的需要(起动、调速、停车)，灵活、精确地改变离合器传递力矩的大小，从而使输送机在整个运行过程中平稳无冲击。因此最大限度地降低输送带的动张力，提高输送带、电动机及整机的寿命，并减小对电网的冲击；

②具有优良的调速性能。CST系统的速度调节范围为10%－100%。输送机可在此范围内以任何速度运行(要求冷却系统要有够的冷却能力)，因此能满足带工输送机低速验带的需要；

③运行可靠、效率高;

④功率平衡调节性能好。多级驱动或多点驱动时具有良好的功率平衡性能。对所有驱动单元可实现负载分配。

（4）调压型电器软起动设备

调压型电气软起动设备起动力矩较小，但下运输送机一般在空载状态下要求的起动力矩才最大，

故仅从力矩关系上考虑采用电气软起动设备比在上运输送机上更有利。控制方案:对于第1、 2种工况，可采用松开制动器再投入电动机的方法，即与电动状态起动方式相同:对于第3种工况，起动时必须施加制动力，让电动机处于电动状态下起动，否则可能会使电压的调节跟不上带式输送机速度的变化而引起带速失控。上述3种工况都要求起动时必须施加一定的制动力矩。

在正常运行时，由于电动机的工况不确定，故电流方向不能确定，要求电气软起动设备必须有自动切换回路，使正常运行时电流不通过软起动的调节回路。

5.8.2 软起动装置的选用

型调根据以上各种软起动装置的原理及性能，依据长运距、大运量下运带式输送机的工作特点，软起动装置的选型应考虑以下几个原则:（1）考虑输送机的工作重要性:当输送机工作场所十分重要时，应重点考虑可靠性配置，可采用进口CST可控起动装置。（2）考虑输送机长度及运量大小:运距长、运量大则起动动载荷就大，可选用起动精度高，启动效果好的软起动，如液粘软起动、CST等，对运距、运量中等，驱动载荷适中的输送机，一般选用调速型液力偶合器，使用维护较简单。

(3)输送机带速:当输送机带速高时，应选用软起动性能较好的软起动，优先选用调速型液力偶合器、液粘软起动和CST。

综合考虑以上分析，结合本台带式输送机的自身特性，决定采用YOTCK560型调速型液力偶合器，YOTCK560型调速型液力偶合器传递功率155-360 kW。

5.9 拉紧装置

拉紧装置是带式输送机必不可少的部件，具有以下四个主要作用:

①保证输送带有足够的张力，防止打滑；

②保证输送带各点的张力不低于一定值，以防止输送带在托辊间因过分松弛而引起撒料和增加运动阻力；

③补偿带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化；

④为输送带重新接头提供必要的行程。

5.9.1 张紧位置的确定

拉紧装置设于回程机尾(高点)倾斜坡段，驱动滚筒入点处，此位置布置张紧装置优点是离驱动装置近，便于实现集中控制，但缺点是张紧力大:根据输送机张紧位置的确定原则，一般布置在张紧力最小处，也可将张紧装置布置在机头处，缺点是离驱动装置远，张紧力传递慢，满载起动时易出现打滑，控制困难。

5.9.2 拉紧力及拉紧形成的计算

（1）拉紧力的计算

根据4.5.5各点张力计算结果，且拉紧力大小需满足任何工况要求，根据以上设计计算可得：PH=425644N

（2）拉紧行程的计算

计算拉紧行程的公式如下：

ΔL=KL+（1～2）B

式中 ΔL—拉紧行程，m；

L—输送带长度，m；

B—带宽，m；

K—伸长系数，钢丝绳芯带取0.002。

ΔL =0.002×3005+1.5×1.2=7.81m

考虑其他因素，取ΔL=20m。

5.9.3 拉紧装置选择

带式输送机上采用的拉紧装置有固定绞车式拉紧、重锤拉紧和自动拉紧三种形式。

（1）固定绞车式拉紧装置的拉紧滚筒在带式输送机运转过程中位置是固定的，这种拉紧方式结构简单、紧凑、对污染不敏感，工作可靠，拉紧行程长，调整方便；缺点是输送机运转过程中由于输送带的弹性变形和塑性伸长引起的张降低，可能导致输送带在滚筒上打滑。

(2)重锤拉紧装置是利用重锤的重量产生拉紧力，并保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力，可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起输送带的伸长变化。该种装置结构简单、工作可靠、维护量小，是一种经济较理想和拉紧装置，特别适用于固定带式输送机，但该装置占用空间较大，工作拉紧力不能自动调整且拉紧行程有限。

(3)自动拉紧装置是一种在输送机工作中能按一定的要求自动调节拉紧力的拉紧装置。它使输送带具有合理的张力，自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形，尤其是在起动时可以增大拉紧，防止起动过程中输送带打滑，正常工作时，减小拉紧力，保证输送带的安全性。

本机是具有输送距离长，输送带较大，由于倾角较小，采用重锤拉紧难以控制拉紧力，同时拉紧设计占用空间大，成本也较大，用其它拉紧方式拉紧行程难以保证，综合考虑设备的工作稳定性和经济性，选用液压自动拉紧装置拉紧方式。

6 结论

由于该机线路长，运量较大，并存在多个变坡段，既又下坡、水平段、又有上坡段，实际运行工况较复杂。在重点讨论最大电动状态、最大发电状态下输送机特性时，驱动滚筒出力情况发生了较大变化。但其电动工况下滚筒的受力情况极差，如按发电时的受力计算，则不能满足摩擦条件，这意味着电动状态下输送机要打滑。为兼顾二者，则要作出一些必要的牺牲，如增大拉紧力，这将导致输送带等级增高，使投资费用大大提高。若仍按满载时计算，可能会给现场造成不可挽回的损失。这也是此类输送机设计中容易出问题的原因。反之，该种输送机的工况应属不利工况，除非生产现场条件无法改变，建议尽量不要将输送机线路布置成类似形式。

本文在自动化和安全细节上的考虑还有一定的不足之处，需要在以后的是实际应用中进一步完善。

致 谢

本文是在宋老师指导下完成的，在论文期间，导师在论文研究方面和设计过程中给予悉心指导，在工作和生活方面给予了大力支持和帮助；尤其是导师严谨的科学研究精神，惜时如金的工作态度深深地影响了本人，使学生受益匪浅。在此表示衷心感谢，并致以崇高的敬意。

同时也感谢所有关心、支持和帮助过我的各级领导、老师、同学、同事和朋友。由于本人水平有限、时间的仓促，论文难免有不足和错误之处，恳请各位专家、教授批评、指正，再次表示感谢。

参 考 文 献

[1] 赵玉文，李云海．带式输送机的现状线装与发展趋势，煤矿机械.2004.

[2] 孙可文．带式输送机的传动理论与设计计算，煤炭工业出版社.1991.

[3] 沈长兴．大功率长距离可是伸缩带式输送机，煤矿机械.1998.

[4] 张钱.新型带式输送机设计手册，机械工业出版社.2001.

[5] 李光布.带式输送机动力学及设计， 机械工业出版社.1988.

[6] 王锡法.长运距带式输送机运行阻力的计算与分析，煤矿机械.2000.

[7] 吴宗泽.罗圣国.机械设计课程设计手册，高等教育出版社.1999年

毕业设计说明书

普通带式输送机的设计

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普通带式输送机的设计

摘要

本文在参考常规下运带式输送机设计方法的基础上，分析了常见驱动方式和制动方式用于长运

距、大运量下运带式输送机上的优缺点，提出该运输机可采用的驱动和制动方式；分析了常见软起动装置及其选型方法，归纳总结出长运距、大运量变坡输送下运带式输送机设计中的关键问题和可靠驱动方案和制动方式优化组合的可行方案；通过常规设计计算，提出了合理确定张紧位置、张紧方式及张紧力大小的方法；对驱动装置及各主要部件进行了选型并校核。

长距离变坡下运带式输送机运行工况复杂，在设计方面需考虑各种可能的工况，并计算最危险工况下输送机的各项参数，同时为保证运行过程中输送机各组成部分能适应载荷及工况的变化需将拉紧力统一，然后重新计算各工况下输送机参数，最终确定整机参数。

关键词：带式输送机 下运 长运距 变坡

目 录

1 绪论 ………………………………………………………………………………1 2 输送机的发展与现状……………………………………………………………1 2.1. 国外带式输送机技术和发展…………………………………………………1 2.2 国内带式输送机的技术现状及存在的问题…………………………………1 2.3 我国带式输送机的发展………………………………………………………2 3 选题背景…………………………………………………………………………3 3.1 主要技术参数…………………………………………………………………3 3.2 线路参数………………………………………………………………………3 3.3 物料特性………………………………………………………………………3 3.4 带式输送机工作环境…………………………………………………………4 3.5 本设计的研究内容……………………………………………………………4 4 长距离、大运量下运带式输送机关键技术的分析……………………………4 4.1 下运带式输送机的基本组成…………………………………………………4 4.2 驱动方案的确定………………………………………………………………5 4.3 新型下运带式输送机驱动组合及其控制过程………………………………6 5 长距离大运量下运带式输送机设计……………………………………………8 5.1 带式输送机原始参数…………………………………………………………8 5.2 带式输送机的设计计算………………………………………………………8 5.3 输送机布置形式及基本参数的确定…………………………………………10 5.4 线路阻力的计算………………………………………………………………11 5.5 输送带张力的计算……………………………………………………………12 5.6 滚筒的选择与减速器的选择…………………………………………………21 5.7 制动器装置的选择……………………………………………………………21 5.8 软起动装置的选择……………………………………………………………23 5.9 拉紧装置………………………………………………………………………26 6 结论 ………………………………………………………………………………27 致谢 …………………………………………………………………………………28 参考文献

1 绪论

随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角固定带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究发和产品开，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的电控装置，并且井下大功率防爆变频器也已经进入研发、试制阶段。随着高产高效矿井的发展，带式输送机各项技术指标有了很大提高。

本文在对常规下运带式输送机驱动及制动方案的理论研究的基础上，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，通过系统的动态建模计算和分析，将静态设计结论和动态分析结果相结合，指出长运距、大运量下运带式输送机启动、运行和制动过程中存在的问题，并提出可行的控制理论和解决方案。

2 输送机的发展与现状

2.1. 国外带式输送机技术和发展

表2.1 国外带式输送机的主要技术指标

国外带式输送机技术的发展主要表现在三个方面：(1)带式输送机功能多元化、应用范围扩大

化，如大倾角带式输送机、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向长运距、大运量、高带速等大型带式输送机方向发展；(3)带式输送机本身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。在矿井下，由于受环境条件的限制，其带式输送机的技术指标要比地面用带式输送机的指标为低。国外通常使用的带式输送机的主要技术指标如表2.1所示。

2.2 国内带式输送机的技术现状及存在的问题

从20世纪80年代起，我国带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多，但这一阶段的发展大都基于我国70年代前后引进带式输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。进入90年代后，随着现代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带长式输送机及长运距、大运量带式

输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的防爆电控装置。带式输送机到目前己达到表2.2所示的主要技术指标。

表2.2 国内带式输送机的主要技术指标

从表2.1和表2.2的比较可以看出，我国国产带式输送机的水平基本达到了国际水平。目前，

在带式输送机产品中，主要存在的问题但关键零部件的可靠性水平还有待于进一步提高。

2.3 我国带式输送机的发展

（1）大型化、智能化

为了适应高产高效生产的需要，带式输送机的运输能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后发展的必然趋势。 （2）提高关键零部件的性能和可靠性

设备开机率的高低主要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性。而要提高关键零部件的性能和可靠性，除了进一步完善和提高现有零部件的性能和可靠性外，还要不断开发研究新的技术和零部件，

（3）扩大功能，一机多用化

带式输送机是一种理想的连续运输设备，但目前其效能还没有充分发挥，资源有所浪费。如将带式输送机结构作适当修改，并采取一定的安全措施，就可拓展到运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。

（4）开发专用机种

中国矿业的地质条件差异较大，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，直至垂直提升、长运距下运带式输送机等，而有些场合常规的带式输送机是无法满足要求的。为了满足煤矿井下的某些特殊要求，应开发满足这些特殊要求带式输送机，如管状带式输送机、平面转弯带式输送机、大倾角上运带式输送机、打倾角下运带式输送机等。

3 选题背景

充矿集团东滩煤矿东翼一采区储量约1亿吨，该采区的原煤运输全部由一采区主运输大巷固定

带式输送机担负，该输送机运距3005米，运量1800吨/小时，提升高度-175米，是属于典型的煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机。东滩煤矿东翼一采区运输大巷固定带式输送机的设计参数说明如下：

3.1 主要技术参数

输送能力 输送长度

Q=1800t/h L=3005m

输送带宽度 B=1200mm

3.2 线路参数

东翼一采区上山主运输大巷共3005米，可简化为如图2.1所示的八段:第一段(1点到2点)平运，长度540米;第二段(2点到3点)下运，水平长度207米，提升高度－27.1米;第三段(3点到4点)平运，水平长度62米；第四段(4点到5点)下运，水平长度518米，提升高度－82米;第五段((5点到6点)平运，长度470米;第六段(6点到7点)上运，水平长度360米，提升高度18.9米;第七段((7点到8点)下运，水平长度400米，提升高度－28.4米:第八段(8点到9点)下运，水平长度435米，提升高度－56米;整机水平长度2992米，运输长度3005米。

[1**********]

13127

118

109

图2.1 输送线路参数图

3.3 物料特性

输送物料 物料密度

原煤 ρ=900kg/m3

物料安息角 50°

3.4 带式输送机工作环境

地点：东滩煤矿东翼一采区上山主运输大巷，底板为煤。

环境温度：0～35℃ 。

由于带式输送机巷道起伏不平，变坡点较多，致使此带式输送机运行工况相当复杂，是目前国内乃至国外煤矿井下运行工况最为复杂的带式输送机之一:从另一方面，下运带式输送机运行安全可靠性要求高，控制系统复杂，且我国目前对下运带式输送机的理论研究较少，特别是长运距、大运量下运带式输送机系统的工况分析、动态分析、启动、制动技术研究较少，这也是本文选择长运距、大运量下运带式输送机进行研究的目的。

3.5 本设计的研究内容

3.5.1 长运距、大运量下运带式输送机技术分析

通过下运带式输送机驱动装置的各种组成方案的分析比较，以及常规长运距、大运量下运带式

输送机驱动方案中软制动技术和软起动技术的理论研究，提出长运距、大运量下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，并分析常见驱动方式和制动方法的优点和存在问题，归纳总结出长运距、大运量下运带式输送机驱动方案和制动方式选择的依据。

3.5.2 带式输送机的设计及驱动、制动方案的分析

针对充矿集团东滩煤矿东翼一采区主运输大巷固定下运带式输送机的设计参数及其特殊的工

作环境所形成的复杂工况，首先对正常运行时工况进行设计计算，然后再对空载及最大正功和最大负功工况进行计算，再对各种工况的计算结果分析讨论，最后确定合理的张紧方式及张紧力大小，提出合理的张紧装置的选型。

通过各种工况的计算、分析比较，提出合理的驱动装置中，电机、减速器、软起动装置(调速型液力耦合器)及软制动装置各部件的选型方案。

4 长距离、大运量下运带式输送机关键技术的分析

4.1 下运带式输送机的基本组成

带式输送机的组成如图3.1所示，主要其有:输送带、驱动装置(电动机、减速机、软起动装置、制动器、联轴器、逆止器)、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、卸料器、机架、漏斗、导料槽、安全保护装置以及电气控制系统等组成。

1-头部漏斗 ；2-机架；3-头部扫清器；4-传动滚筒 5-安全保

护装置；6-输送带；7-承载托辊；8-缓冲托辊；9-导料槽；10-改 向滚筒；11-拉紧装置 12-尾架；13-空段扫清器；14-回程托辊；15-中间架；16-电动机；17-液力偶合器；18-制动器；19-减速器；20-联轴器

图3.1 带式输送机组成示意图

4.2 驱动方案的确定

带式输送机的驱动部是整机组成的关键部件。驱动部配置是否合适，直接影响带式输送机能否正常运行。长距离、大运量带下运带式输送机对驱动部的要求比通用带式输送机的要求更高，它要求驱动装置能提供平稳、平滑的起动和停车制动力矩，以保证输送带不出现超速、打滑及输送带上的物料不出现滚料和滑料现象。为此要求驱动装置具有一个制动力可随时调整的制动器，以保证起动和停车制动的可控，极大地减小对物料的冲击。同时，在输送机空载起车时还必需保证起动的平稳性。

下运带式输送机受地形条件(如起伏较大)和装载量的影响，其起动工况比较复杂，应考虑如下几种：

(1)负载量小或空载，松闸后带式输送机不能自起动；

(2)负载量较大，松闸后带式输送机能自起动，但自然加速度较小； (3)负载量大，松闸后带式输送机能自起动，且自然加速度较大。

下运带式输送机在正常运行时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运行的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。带式输送机配下运带式输送机在正常运行时，电动机也存在发电工况、电动工况交织运行的问题，所以在设计中，一般较少考虑软起动装置。带式输送机配置软起动装置，可有效降低起、制动过程的动张力，延长输送带及接头的使用寿命，甚至可降低输送带强度，具有很大的经济意义。

由于下运带式输送机一般情况下电动机工作在发电工况，空载时电动机工作在电动工况。目前

常用的下运带式输送机驱动部典型设备配置如表3.1所示。

表3.1 常用下运带式输送机驱动部组合表

4.3 新型下运带式输送机驱动组合及其控制过程

多数下运带式输送机采用以下几种驱动部组合方式: (1)电动机—制动装置—减速器—滚筒

(2)电动机—限矩型液力偶合器—制动装置—减速器—滚筒 (3)电动机—限矩型液力偶合器—减速器—可控制动装置—滚筒 (4)电动机—软启动—减速器—液压软制动—盘式制动装置—滚筒 (5)电动机—软启动—减速器—液力软制动—盘式制动装置—滚筒 (6)电动机—软启动—减速器—可控盘式制动装置—滚筒 (7)电动机—软启动—减速器—液粘软制动—滚筒

其中方式(1)～(3)多用于小型(短距离、小倾角、小运量、低带速)下运机上方式；(4)～(7)较

适于大倾角下运输送机上。

为此我们提出一种经济实用的长距离、大运量、大功率下运带式输送机的驱动部组合方案。该方案驱动部主要有以下设备组成:电动机、联轴器、调速型液力偶合器、减速机、可控制动装置、驱动滚筒等组成，如图3.2所示

图3.2 驱动部分组合方案示意图

采用以上驱动组合的下运带式输送机的起动和停车过程如下:

(1)开机准备:先给软起动装置的电气系统和液压系统送电，使主、从动摩擦片闭合，可控制动装置逐渐松闸，如果是重载，按起动要求重车逐渐自动起动带式输送机。

(2)当输送带在装满物料的情况下起动带式输送机时，不能直接对电机送电，否则起动太快，物料容易出现下滑或滚料，所以在这种情况下而是靠煤的下滑力起动输送机，当逐渐松开制动器，输送带带动电机旋转，通过速度传感器检测旋转速度，当速度达到近电机同步运行转速时，PLC控制电机自动送电起动，从而使电机运行于正常的发电状态，这样可以大大减小电机起动时对电气和机械的冲击。而且向下输送的角度越大，起动加速度越大。为了保证起动平稳，通过速度反馈改变制动器施加的制动力，根据不同的制动力，把加速度控制在0.3m/s2之内，保证起动过程的平稳性。

(3)电机直接起动控制，当输送机空载或轻载，逐渐松开制动器时，输送机不能自动起动，这

时根据测速装置检测输送机处于零速状态或起车太慢时，需要采用调速型液力偶合器来可控起动带式输送机，此时的可控起动过程完全同上运带式输送机的起动过程。

(4)正常运行时，调速型液力偶合器开度最大，传动效率达到最大。

(5)当多电机驱动时，出现某台电机超载，需要功率平衡时，根据电机的电流反馈来进行调速型液力偶合器的输入与输出速度调节(具体详见电气部分)，来进行多电机间的功率平衡调节。一般只要带式输送机系统设计合理，都能保证系统的多机功率平衡。

(6)停车时，按预定的减速度要求进行闭环改变可控制动系统的制动力矩，使带式输送机按预定的减速度减速，实现可控停车。

(7)当输送机在带载停车时，不能直接切断电机，否则容易出现飞车现象，造成严重事故。为此在停机时，先对输送机施加制动力，当检测到电机旋转速度降到其同步速度时，再对电机断电，这样在施加制动力降速时，可以充分利用电机的制动力，使停车更平稳。当输送机的速度降至电机的同步速度时，调速型液力偶合器勺管全部插入，保证电机与输送机系统的同步切除，保证了可控制动系统进一步按要求减速停车。

(8)如果停车时，带式输送机是空载(即主电机处于电动状态)，则可以同上运带式输送机的停车过程结合可控制动装置进行联合停车制动。

(9)定车时，可控制动装置抱闸，主电机停机，调速型液力偶合器的液压和电气系统停电。 (10)在起动和停车过程中出现故障，如输送带跑偏、撕带、油温过高等等，调速型液力偶合器和可控制动装置的电气控制系统会自动根据要求可控停机。

5 长距离大运量下运带式输送机设计

5.1 带式输送机原始参数

带式输送机是目前井下煤炭的主要输送设备，其设计的自动化先进程度、结构布置方式、使用安全性、可靠性、连续性和高效运行将直接影响矿井生产成本。采用带式输送机输送物料与其它方式相比有着一系列的优越性和高效性，其自动化程度高，代表现代物流技术的发展方向。所要求设计的带式输送机的参数如表4.1所示。

表4.1 输送机原始参数

5.2 带式输送机的设计计算 5.2.1 输送带运行速度的选择

输送带运行速度是输送机设计计算的重要参数，在输送量一定时，适当提高带速，可减少带宽。

对水平安装的输送机，可选择较高的带速，输送倾角越大带速应偏低，向上输送时带速可适当高些，向下输送时带速应低些。目前DTII系列带式输送机推荐的带速为1.25～4m/s。对于下运带式输送机，考虑管理难度大，一般确定带速为2～3.5m/s。根据工作面顺槽胶带机的规格(带宽1.2m、带速3.15m/s)，工作面的实际生产能力，煤流的不均匀型等因素，确定下运带式输送机带速3.15m/s。

5.2.2 输送带宽度计算

1)按输送能力确定带宽

带式输送机的输送能力与带宽和带速的关系是：

Q=KB2vγc t/h

式中 三）

B—输送带宽度，m V—输送机速度，m/s

K—货载断面系数，K值与货载在输送带上的堆积角有关（查标准MT/T467-1996中表

γ—运送货载的集散容重，t/m3

C—输送机倾角对输送量的影响系数。

当输送量已知时可按下式求得满足生产能力所需的带宽B1：

=

B1=c

1800

=1.2

4523.150.90.97

2）按输送物料的块度确定带宽B2

因为本带式输送机输送原煤，且amax=300mm故有： B2≥2·amax+200=2×200+200=800mm

实际确定宽度时B=max{1000B1，B2}，故可选用1200mm宽度的输送带。

5.2.3 初选输送带

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。

综合该机各类特性参数和技术特性，初选输送带采用钢丝绳芯输送带，它既有良好的强度，又具有较好的防撕裂性能，是目前井下带式输送机首选带型。可以初选输送带如下：

输送带型号：ST2500输送带 带宽：1200mm 带质量：qd=35.3kg/m2

5.3 输送机布置形式及基本参数的确定 5.3.1 输送带布置形式

对于角度不大的长距离、大运量带式输送机系统，一般可采取双滚筒1:1或2:1的功率配比，这样既可以实现电机的分时起动，同时可以降低输送带的强度。为了降低输送带的强度，本驱动系统采用了头部双滚筒驱动，并把拉紧装置放在紧跟驱动滚筒后部，有利于起动时自动拉紧，同时减少了电力线路铺设长度，保证了控制响应及时。驱动部布置的位置对输送带强度的影响较大，但对于本输送系统，进行分析后得出，驱动部布置在上部效果较理想。同时遵循尽量减少施工工作量、简化设备的原则，降低制作成本，其具体布置示意图如输送机总装图所示。考虑到煤的输送质量较大，本机各类托辊组间距为：

承载托辊间距lt'=1.2m 回程托辊间距lt"=3m 缓冲托辊间距lth=0. 6m

承载托辊直径dt=φ133mm Gt'=34.92Kg 回程托辊直径dt'=φ133mm Gt"=30.63Kg

5.3.2 输送机基本参数的确定

1）输送带质量qd

由上述输送带选型结果可知qd=35.3kg/m2×1.2m=42.36kg/m 2）物料线质量q

当已知设计输送能力和带速时，物料的线质量由下式求得：

q=

Q1800

==159kg/m 3.6v3.63.15

式中 Q—每小时运输量，t/h；

v—运输带运输速度，m/s

3）托辊旋转部分线质量qt′，qt″ 由前述托辊组的选择情况可知 Qt′= Gt'/ lt'=29.1kg/m qt″= Gt"/ lt"=10.21 kg/m

5.4 线路阻力的计算

线路阻力(输送带运行阻力)包括直线阻力和弯曲段阻力。除了上述基本阻力外，还受附加阻力，包括物料在装载点加速时与输送带之间的摩擦阻力简称物料加速阻力，装料点的导料槽摩擦阻力，清扫装置的摩擦阻力，中间卸料装置的阻力等;由于附加阻力较小，在整机运行过程中相对基本阻力的比例很小，在计算分析过程中可以忽略不计，不会影响分析结果，计算整机功率时，考虑电机加权系数。

各直线段阻力的计算 回程分支：

WK10-11=gL[(qd+qt″)·ω″·cosβ－qd·sinβ]

=9.8×540×[（42.36+10.21）×0.02×cos（0）]=5564N

WK11-12= gL[(qd+qt″)·ω″·cosβ－qd·sinβ]

=9.8×207×[（42.36+10.21）×0.02×cos（－7.53）－42.36× sin（－7.53）]=13376N

承载分支（有载情况）

W′Z9-8=gL[(q+qt′+qd)·ω′·cosβ＋(q+qd)sinβ]

=9.8×540[(159+42.36+29.1)×0.025×cos（0°）+（159+42.36× sin（0°）]=30490N

W′Z8-7=gL[(q+qt′+qd)·ω′·cosβ＋(q+qd)sinβ]

=9.8×207×（[159+29.1+42.36）×0.025×cos（-7.53°）+（159+42.36）×sin（-7.53°）] =－41884N

W′Z7-6=gL[(q+qt′+qd)·ω′·cosβ＋(q+qd)sinβ]

9.8×62×[（159+29.1+42.36）×0.025×cos（0°）]=3500N

承载分支（空载情况）

W′Z1-2=gL[(qt′+qd)·ω′·cosβ＋qdsinβ]

=9.8×435×[（29.1+42.36）×0.025×cos（－7.4°）+42.36×sin（－4.08°）] =－159695N

W′Z2-3=gL[(qt′+qd)·ω′·cosβ＋qdsinβ]

=9.8×400×[（29.1+42.36）×0.025×cos（-4.08°）+42.36× sin（-4.08°）]=－4829N

同理可计算出其它各工况下各变坡段的阻力，计算结果如表4.2所示。

表4.2 各变坡段阻力计算（N）

5.5 输送带张力的计算

用逐点法计算输送带关键点张力，输送带张力应满足两个条件：

(1)摩擦传动条件:即输送带的张力必须保证输送机在任何正常工况下都无打滑现象发生。

Symax=S1[1+（eμα－1）/n]

式中 Symax—输送带与传动滚筒相遇点张力，N；

S1—输送带与传动滚筒分离点处张力，N；

μ—传动滚筒与输送带间的摩擦系数，采用包胶滚筒，μ=0.3； α—输送带与传动滚筒间的围包角，取α=200°

n—摩擦力备用系数，n=1.3；

(2)垂度条件:即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不超过规定值，或满足最小张

力条件。

Szmin=5glt′（q+qd）cosβ Skmin=5glt″qdcosβ

其中

Szmin—重载段输送带最小点张力，N； Skmin—空载段输送带最小点张力，N；

本带式输送机各关键点示意如图一所示，其垂直度条件为：

Szmin=5×9.8×1.2×（159+42.36）×cos（0°）=11840N Skmin=5×9.8×3×42.36×cos（－0°）=6227N

5.5.1 张力计算时各种运行工况的讨论

（1）满载运行状态

输送带各段都满载的运行状态通常为正常运行状态。大多数情况下，此状态为输送机系统最困难工况，所以必须对正常运行工况进行设计计算，以确定各主要点输送带张力、电机功率、张紧力等结论，此时电机处于发电运行状态。但对于本输送系统根据以下分析后，此工况却不是最困难工况。

（2）最大发电运行状态

对于既有下运，又有上运情况的输送线路，有可能出现具有最大发电状态的工况，而且这种工况随起动和停车过程将不断出现。如果设计中没有考虑到这种工况，就必然会出现驱动装置过载，或者在这种条件下停车制动不住，出现飞车造成严重的事故。本输送系统，最大发电运行状态的工况是在只有下运段满载，水平及上运段都处于空载状态的情况下出现

（3）最大电动行状态

对于本输送系统最大电动运行状态不在正常运行工况下，而是在线路下运段空载，而水平及上运段满载的情况下出现。如果忽略此工况，有可能出现电机堵转，闷车而烧坏，而且这种工况也随起动和停车过程的出现而不断出现。

（4）空载运行状态

所谓空载运行状态，就是输送机上各点都没有载荷情况下输送机的运行状态。对于本输送线路，其空载运行状态比最大电动状态情况下的安全，为此我们不详细设计计算。

5.5.2 最大发电状态下张力计算

当所有下运段满载时，该输送机处于最大发电状态。在最大发电状态下各段阻力计算如表4.3所示。

表4.3 最大发电状态下各变坡段阻力计算（N）

1）张力初步计算

为了充分降低输送带的张力，只要满足摩擦条件和垂度条件，就能保证输送机的驱动条件，所以下面我们先按垂度条件进行计算，然后验算摩擦条件。

该输送机为双滚筒分别驱动，功率配比按 γ

12=2：1

选取，围包角取

μ0θ

k=e=2.85。 α1=α2=200°，滚筒与输送带摩擦系数取μ=0.3，则

考虑滚筒的备用系数，C0=1.3，则根据摩擦条件有：

（121）（k1）C0（21）（2.851）1.3

S1===5.26Sy

C0S11.3S1

根据本带式输送机的特点，拟先按垂度条件计算，后验算摩擦条件。 所以令：S8=Szmin=11840N。由逐点张力法求得：

S9=S8+W′8-9=11840+9454=21294N S7=S8－W′7-8= 11840－(－41884)=53724N S6=S7+W′6-7= 53724－1085=52639N S5=S6－W′5-6= 52639－(－134371)=187010N S4=S5－W′4-5= 187010－8229=178781N S3=S4－W′3-4= 178781－13778=165003N S2=S3－W′2-3= 165003—(—33584)=198587N S1=S2－W′1-2= 198587－(－86081)=284668N S10=S9×1.02= 21294×1.02=21720N

S11=S10－W10-11= 21720+5564=27284N S12=S11－W11-12= 27284+13376=40660N S13=S12－W12-13= 40660+639=41299N S14=S13－W13-14= 41299+39649=80948N S15=S14－W14-15= 80948+4843=85791N S16=S15－W15-16= 85791-3778=82013N S17=S16－W16-17= 82013+15926=97939N S18=S17－W17-18= 97939+27703=125642N S19=S18×1.03=129411N

（2）验算摩擦条件

S1/S19=294668/129411=2.2＜5.26

以上说明各张力点都满足垂度条件和摩擦条件。 （3）输送带强度验算

考虑输送带的寿命、起动时的动应力、输送带的接头效果、输送带的磨损，以及输送带的备用

能力，选用输送带时必须有一定的备用能力(即安全系数)，根据以上计算可以确定输送带的最大张力Smax，则应满足：

m=

其中 m—输送带安全系数；

dB

Smax

B—带宽，mm；

σd—带芯拉断强度，N/mm；对于ST2500型带，σd=2500 N/mm。

25001200

=10.5

284668

此处校核输送带的安全系数为：

m=

可知所选的输送带安全系数大于静态设计安全系数6；同时也大于考虑软制动器启动动载系数

1.1时设计安全系数6.6的要求。

（4）张紧力计算

PH=S18+S19=125642+129411=255053N

（5）牵引力和电动机功率计算

输送机总牵引力：F=S19－S1=129411－284668=－155257N 电动机功率： N=其中

KFv

1000

K—电机功率备用系数，发电工况时取K=1.1 η—传动系统的工作效率。

则所有电动机总功率

P=

（155257）3.15KFv1.1

=－598kW

10000.91000

5.5.3 最大电动状态下张力计算

当所有下运段空载，其余线路区段满载时，该输送机处于最大电动状态。在最大电动状态下各段阻力计算如表4.4所示。

（1）张力初步计算

为了充分降低输送带的张力，只要满足摩擦条件和垂度条件，就能保证输送机的驱动条件，这里按摩擦条件进行计算，然后验算垂度。

表4.4 最大电动状态下各变坡段阻力计算（N）

该输送机设计为双滚筒分别驱动，功率配比按γ12=2：1选取，围包角取α1=α2=200°，滚筒与输送带摩擦系数取μ=0.3，则k=e

μ0θ

=2.85

整机运行系统阻力等于各段阻力之和，由表3-4计算：

Fu=Wi=166597N

考虑滚筒的备用系数，C0=1.3，则根据摩擦条件有：

SC0L=Fu

（=1.3Fu121）（k1）

（21）（2.851）=39023N

所以令：S1=40000N。由逐点张力法求得：

S2=S1+W＇1-2= 40000-15695=24305N S3=S2+W＇2-3= 24305+(-4829)=19476N S4=S3+W＇3-4= 19476+55799=75275N S5=S4+W＇4-5= 75275+26506=101781N S6=S5+W＇5-6= 101781-25428=76353N S7=S6+W＇6-7= 76353+3500=79853N S8=S7+W＇7-8= 79853-7668=72185N S9=S8+W＇8-9=72185+30490=102675N S10=S9+W＇9-10= 102675 × 1.03=105755N S11=S10+W10-11=105755+5564=111319N S12=S11+W11-12=111319+13376=124695N S13=S12+W12-13=124695+639=125334N S14=S13+W13-14=125334+39649=164983N S15=S14+W14-15=164983+4843=169826N S16=S15+W15-16=169826-3778=166048N S17=S16+W16-17=166048+15926=181974N S18=S17+W17-18=181974+27703=209677N

S19= S18×1.03=21596N

（2）验算垂度条件

S3=19476N＞SZmin

说明满足垂度条件。 （3）输送带强度验算

此处校核输送带的安全系数为m=1200×2500/ S19=13.9

可知所选的输送带安全系数大于静态设计安全要求系数6；同时也大于考虑软启动动载荷系数1.2时设计安全系数7.2的要求。 （4）张紧力计算

PH=S18+S19=209677+215967=425644N 5.5.4 满载状态下张力计算

当承载段满载时，该输送机处于发电状态。 （1）张力初步计算

为了充分降低输送带的张力，只要满足摩擦条件和垂度条件，就能保证输送机的驱动条件，所以下面我们先按垂度条件进行计算，然后验算摩擦条件。

根据以上的计算方法，得出满载状态下各点张力为：

S8=Szmin=11840N

S9=S8+W＇8-9= 11840+30490=42330N S7=S9+W＇7-8= 42330-(-41884)=84214N S6=S7+W＇6-7= 84214-3500=80714N S5=S6+W＇5-6= 80714-(-134371)=215085N S4=S5+W＇4-5= 215085-26506=188579N S3=S4+W＇3-4= 188579-55799=132780N S2=S3+W＇2-3= 132780-(-33584)=166364N S1=S2+W＇1-2= 166364-(-86081)=252445N S10=S9×1.03=42330×1.03=43600N S11=S10+W10-11=43600+5564=49164N S12=S10+W11-12=49164+13376=62S40N S13=S10+W12-13=62540+639=63179N

S14=S10+W13-14=63179+39649=102828N

S15=S10+W14-15=102828+4843=107671N

S16=S10+W15-16=107671-3778=103893N

S17=S10+W16-17=103893+15926=119819N

S18=S10+W17-18=119819+27703=147522N

S19=S10 ×1.03=151948N

（2）验算摩擦条件

S1/S19=252445/151948=1.6＜5.26 上式说明满足摩擦条件。

（3）输送带强度验算

此处校核输送带的安全系数为m=1200×2500/ S1=11.9 可知所选用的输送带安全系数大于静态设计安全系数6；同时也大于考虑软制动器启动动

载荷系数1：1时设计安全系数6.6的要求。

（4）张紧力计算

PH=S18+S19=299470N

5.5.5 三种工况综合分析张力计算

综合以上三种工况，考虑满足同一拉紧力的条件下，取拉紧力为：

PH=425644N

在以上拉紧力下需重新计算最大发电状态下的各点张力：

（1）最大发电状态下

令：S18+S19=2.03S18=425644N

则有：S18=209677N

S19= S18×1.03=215968N

S17= S18- W17-18= 209677-27703=181974N

S16= S17- W16-17= 181974-15926=166048N

S15= S16- W15-16= 166048+3778=169826N

S14= S15- W14-15= 169826-4843=164983N

S13= S14- W13-14= 164983-39649=125334N

S12= S13- W12-13= 125334-639=124695N

S11= S12- W11-12= 124695-13376=111319N

S10= S11- W10-11= 111319-5564=105755N

S9= S10/1.03=105755/1.03=102675N

S8= S9- W＇8-9= 102675-9454=93221N

S7= S8- W＇7-8= 93221-(-41884)=135105N

S6= S7- W＇6-7= 135105－1085=134020N

S5= S6- W＇5-6= 134020-(-134371)=268391N

S4= S5- W＇4-5= 268391-8229=260162N

S3= S4- W＇3-4= 260162-13778=246384N

S2= S3- W＇2-3= 264384-(-33584)=279968N

S1= S2- W＇1-2= 279968-(-86081)=366049N

此处校核输送带的安全系数为:m=1200×2500/ S1=8.2

可知所选用的输送带安全系数大于静态设计安全系数6;同时也大于考虑软制动器启动动载系

数1.1时设计安全系数6. 6的要求。

故修正后最大电动状态下输送机总牵引力：F= S19- S1=-150081N

所需电动机总功率：P=

（2）满载状态下

各点有：S18=209677N KF1.11500813.15= 10000.901000

S19= S18×1.03=215968N

S17= S18- W17-18= 209677-27703=181974N

S16= S17- W16-17= 181974-15926=166048N

S15= S16- W15-16= 166048+3778=169826N

S14= S15- W14-15= 169826-4843=164983N

S13= S14- W13-14= 164983-39649=125334N

S12= S13- W12-13= 125334-639=124695N

S11= S12- W11-12= 124695-13376=111319N

S10= S11- W10-11= 111319-5564=105755N

S9= S10/1.03=105755/1.03=102675N

S8= S9- W＇8-9= 102675-30490=72185N

S7= S8- W＇7-8= 72185-(-41884)=114069N

S6= S7- W＇6-7= 114069-3500=110569N

S5= S6- W＇5-6= 110569-(-134371)=244940N

S4= S5- W＇4-5= 244940-26506=218434N

S3= S4- W＇3-4= 2218434-55799=162635N

S2= S3- W＇2-3= 162635-(-33584)=196219N

S1= S2- W＇1-2= 196219-(-86081)=282300N

此处校核输送带的安全系数为:m=1200 × 2500/S1=10.6

可知所选用的输送带安全系数大于静态设计安全系数6；同时也大于考虑软制动器启动动载系

数1.1时设计安全系数6. 6的要求。

输送机总牵引力：F=S19-S1=-66332N

所需电动机总功率：P=

（3）最大电动状态下

输送机总牵引力：F= S19-S1=175961N 所需电动机总功率：P=KF1.1663323.15==256KW 10000.91000KF1.41759613.15==863kW 10000.91000

5.5.6 电机数量与配比的选择

选择电机功率与数量应符合如下要求：

（1）额定总功率Pe≥P；

（2）考虑到台数和单电动机功率符合各驱动滚筒牵引力配比；

（3）尽可能用同一型号电动机，以减少备用台数。

根据以上计算的总驱动功率，考虑到矿井下使用条件，较大的影响了输送机沿线运行阻力，同

时下运输送机为发电状态，尽量选取备用能力更大些，这样有利于动态起动和有效防止输送机超速，

为此，按功率2:1的匹配形式，此时的功率可选取为352kW×3。

说明：以上各变坡段的阻力计算是按矿井下带式输送机实际运行工况下系统阻力系数计算的，

即承载分支阻力系数取0.025，回程分支阻力系数取0.02；但对下运发电工况的带式输送机，为安

全可靠起见，发电工况时系统阻力系数应取0.012，按以上同样的计算方法，最大发电工况时系统

阻力F=-226271 N，整机轴功率-713千瓦，需电机功率不小于871千瓦，选用Y3556-4型号电动机，

315kW×3能满足要求；同样方法校核胶带强度也能满足要求。

5.6 滚筒的选择与减速器的选择

滚筒是带式输送机的又一重要部件，按其结构与作用的不同分为传动(驱动)滚筒、改向滚筒等。

其直径应根据输送带的带芯层数来决定。

5.6.1 传动滚筒直径的选择

D1=1400mm

5.6.2 改向滚筒直径选择

a.尾部改向滚筒直径

尾部改向滚筒的直径一般比传动滚筒直径小一级，但是本输送机由于靠近驱动部滚筒合力较大，

所以取：D2=600mm。

b.拉紧滚筒

拉紧滚筒处受张力也较大，可取:D3 =600mm

5.6.3 减速器的选型

根据带速、传动滚筒直径和电动机转速推知减速器的传动比为： i=nD14851400==34.54 60603.15

选择FLENDER型减速器，其技术参数如下：

5.7 制动器装置的选择

5.7.1 目前主要的制动装置

针对带式输送机的制动技术要求，目前国内已应用和开发研究成的大功率可控制动装置主要有

以下几种：自冷盘式制动装置、液力制动器和液压制动器。

（1）防爆自冷盘式制动装置

防爆自冷盘式制动装置主要由机械盘闸和可控液压站组成，其工作原理是通过制动器对工作盘

施加擦擦制动力而产生制动力矩，通过液压站调整制动器中油压的大小可以调整正压力，从而调整

制动力矩的大小。液压站采用了电液比例控制技术，所以制动系统的制动力矩可以根据工作需要自

动进行调整，实现良好的可控制动。为了保证不出现火花，一般制动盘安装在中低速轴，要求线速

度不大于1Om/s。为了使制动器具有良好的散热性，保证制动盘温度，根据风机原理把制动盘做成

中空结构的强制冷却方式，使制动过程中绝对不超过

150℃。这种制动系统的 布置形式如图4.1所示，根

据下运带式输送机驱动系统的要求，当大功率或多机

驱动时，可以在减速机与电机之间加液力偶合器实现

功率平衡(对于别的制动系统也一样)。

（2）液压制动器

当用电机驱动液压泵时需要输出力矩，同样通过输送

机系统带动液压泵业产生力矩，此时液压泵对输送机

图4.1 自冷盘式制动器布置

产生的是同样大小的阻尼力矩，当阻尼力矩足够大时 1-输送带 2-驱动滚筒 3-减速机

就会制动输送机实现制动。 4-制动器 5-液力偶合器 6-电机

（3）液力制动器

液力偶合器可以传递力扭，当把偶合器的涡轮固定时，就会对泵轮带动的高速液流产生巨大的

阻力矩，使其减速。液力制动系统就是根据这个原理进行设计的。液力制动系统主要由带泵轮、涡

轮的液力制动偶合器和液压冷却控制组成。

图4.2 液压制动器布置

1-输送带 2-驱动滚筒 3-减速机

4-液压制动泵 5-推杆制动器6-电机

（4）液粘制动装置

液体粘性制动装置(又称湿式制动器)是利用摩擦片在粘性液体中的摩擦力来传递力矩的。为了

实现带式输送机各项制动性能要求，可以采用常闭式结构，主要由主动轴、被动鼓，主、从动摩擦

片，控制油缸、弹簧、壳体及密封件等组成。当主动轴带动主动摩擦片旋转时，由于从动摩擦片不

动，使得主、从动摩擦片间产生摩擦力作用，当改变控制油缸中的油压大小可以调节主、从动摩擦

片之间的压紧力，进一步改变主动摩擦片与从动摩擦片间的摩擦力矩，从而实现带式输送机各项制

动技术要求。

5.7.3 制动器的选择

根据以上各种制动器的原理及性能, 对于大功率、长距离的强力带式输送机，为防止意外故障

需进行停车要求时，应设置专门的软制动装置，以保证正常停车和紧急停车需要。

根据带式输送机技术要求，制动装置产生的制动力矩不得小于该输送机所需制动力矩的1.5倍。

为了进行制动器的设计和选型，考虑到输送机距离长，惯性力大，这里，我们可以根据电机起

动力矩来初选制动器，则有：

MZ′=9500P3355×i=9500××35.5=240780N·m 1500n

结合制动器选型手册，选用2台KZP-φ1400型自冷盘式制动装置，装于驱动滚筒轴上，其技术

参数为:

校核计算：

根据输送机最大发电工况的设计计算，最大制动力为155257N，传动滚筒直径1400mm，则最大

制动力矩: MZ =1.35 × 155257 ×0.7=146718Nm；选用两台KZP-φ1400制动力矩152KNm，能满足要

求。

5.8 软起动装置的选择

5.8.1 目前主要的软起动装置原理与性能

常用的下运带式输送机软起动装置主要有以下几种:液体粘性软起动装置、CST、液力偶合器、

变频器等。

（1）液体粘性软起动装置液体粘性软起动系统是利用液体的粘性即油膜剪切力来传递扭矩的，

其结构如图4.3所示，由主、从动轴，主、从动摩擦片，控制油缸、弹簧、壳体及密封件等组成。

当主动轴带动主动摩擦片旋转时，通过摩擦片之间的粘擦片的旋转，当摩擦片的旋转，当改变控制

油缸中的油压大小来调节主、从动摩擦片之间的油膜厚度，可以改变从动摩擦片输出的转速和扭矩

的大小，从而实现带式输送机各项驱动要求和可控软起动功能。

图4.3 液体粘性软启动系统机械结构图

1-输入轴 2-壳体 3-控制油缸 4-弹簧

5-主动摩擦片 6-从动摩擦片 7-输出轴

（2）液力偶合器液力偶合器主要分限矩型液力偶合器和调速型液力偶合器两种，主要是以液体

为介质传递功率的软起动装置。

工作时，由供油泵向循环圆中充入工作油，当电动机

驱动泵轮旋转时，进入泵轮的工作油在叶片的带动下，因

离心力的作用由泵轮内侧流向外缘，形成高压高速液流冲

击涡轮叶片，使涡轮与泵轮同向旋转，工作油在涡轮中由

外缘流向内侧，将流入涡轮中的高能液流转变成输出轴的

机械能，从而实现能量的柔性传递。限矩型液力偶合器的

充液量不变，起到柔性联轴节的作用，能实现电机空载起

动、过载保护等作用，但起动加速度不可控,通常被用在小

型输送机上。调速型液力偶合器通过电动执行器来调节勺

管的插入深度实现调节循环圆内工作液体的充液量的。因

此起动力矩可控，通常被用于中大型输送机上或倾角较大

的场合。

采用调速型液力偶合器作为软起动传动装置可以做到

延长起动时间、改善输送机满载起动性能。主要优点如下: ①实现软起动(可控起动)

起动时偶合器中无油，电动机带动泵轮空载起动起动时间短， 大电流冲击时间短。待电动机起动完毕，控制系统才控制勺 图4.4 调速型液力偶合器原理图

管外移，向偶合器供油 ，涡轮力矩逐渐增大，当涡轮力矩 1-油冷却池 2-滤油器 3-滚动轴承

大于负载力矩时，输送机开始起动。在起动过程中电控系统 4-电动执行其 5-油箱 6-齿轮泵

时刻根据输送机的实际加速度值来调节勺管的移动，使输送机的加速度保持在0.1 ～0.3m/s2范围内。

②完成功率平衡调节工作中，控制系统通过测定每台电动机的负荷电流情况来控制勺管的移动量达到均衡电动机功率的目的，调节精度达5‰。

③具有过载保护功能，提高机械使用寿命由于采用液体作传动介质，它能吸收、减少外载荷的振动与冲击，偶合器上设有易熔塞，过载时液体可将易熔塞熔化喷出，所以保护了传动系各元件，提高了机械的使用寿命。

但是这种系统有以下不足之处:

①在正常工作时，一般有3-5%的滑差，此时具有3-5%的传动效率损失，而且输送机械大都长时长期工作，使偶合器发热量大，并浪费大量的能量；

②调速型液力偶合器在起动过程中始终存在一个不稳定的过渡区，使

得起动性能还不理想；

③液力偶合器的体积较大，系统控制性能和控制精度较差。

（3）CST(Controlled Start Transmission System)

该装置是80年代初期，美国道奇公司针对大运量、长距离带式输送机在起动过程中出现的动力所造成的非稳定工况研制成功的可控传动装置。它是将行星减速器与液体粘性湿式离合器作成一体，它结构紧凑，体积小，启动平稳，加速度、减速度可控。主要有以下优点:

①软起动特性好。CST系统起动与负载无关，电动机可在无负载情况下很快达到满速，然后输送机从静止状态加速到满速。CST系统具有十分优异的力矩控制特性，它可以根据输送机运行的需要(起动、调速、停车)，灵活、精确地改变离合器传递力矩的大小，从而使输送机在整个运行过程中平稳无冲击。因此最大限度地降低输送带的动张力，提高输送带、电动机及整机的寿命，并减小对电网的冲击；

②具有优良的调速性能。CST系统的速度调节范围为10%－100%。输送机可在此范围内以任何速度运行(要求冷却系统要有够的冷却能力)，因此能满足带工输送机低速验带的需要；

③运行可靠、效率高;

④功率平衡调节性能好。多级驱动或多点驱动时具有良好的功率平衡性能。对所有驱动单元可实现负载分配。

（4）调压型电器软起动设备

调压型电气软起动设备起动力矩较小，但下运输送机一般在空载状态下要求的起动力矩才最大，

故仅从力矩关系上考虑采用电气软起动设备比在上运输送机上更有利。控制方案:对于第1、 2种工况，可采用松开制动器再投入电动机的方法，即与电动状态起动方式相同:对于第3种工况，起动时必须施加制动力，让电动机处于电动状态下起动，否则可能会使电压的调节跟不上带式输送机速度的变化而引起带速失控。上述3种工况都要求起动时必须施加一定的制动力矩。

在正常运行时，由于电动机的工况不确定，故电流方向不能确定，要求电气软起动设备必须有自动切换回路，使正常运行时电流不通过软起动的调节回路。

5.8.2 软起动装置的选用

型调根据以上各种软起动装置的原理及性能，依据长运距、大运量下运带式输送机的工作特点，软起动装置的选型应考虑以下几个原则:（1）考虑输送机的工作重要性:当输送机工作场所十分重要时，应重点考虑可靠性配置，可采用进口CST可控起动装置。（2）考虑输送机长度及运量大小:运距长、运量大则起动动载荷就大，可选用起动精度高，启动效果好的软起动，如液粘软起动、CST等，对运距、运量中等，驱动载荷适中的输送机，一般选用调速型液力偶合器，使用维护较简单。

(3)输送机带速:当输送机带速高时，应选用软起动性能较好的软起动，优先选用调速型液力偶合器、液粘软起动和CST。

综合考虑以上分析，结合本台带式输送机的自身特性，决定采用YOTCK560型调速型液力偶合器，YOTCK560型调速型液力偶合器传递功率155-360 kW。

5.9 拉紧装置

拉紧装置是带式输送机必不可少的部件，具有以下四个主要作用:

①保证输送带有足够的张力，防止打滑；

②保证输送带各点的张力不低于一定值，以防止输送带在托辊间因过分松弛而引起撒料和增加运动阻力；

③补偿带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化；

④为输送带重新接头提供必要的行程。

5.9.1 张紧位置的确定

拉紧装置设于回程机尾(高点)倾斜坡段，驱动滚筒入点处，此位置布置张紧装置优点是离驱动装置近，便于实现集中控制，但缺点是张紧力大:根据输送机张紧位置的确定原则，一般布置在张紧力最小处，也可将张紧装置布置在机头处，缺点是离驱动装置远，张紧力传递慢，满载起动时易出现打滑，控制困难。

5.9.2 拉紧力及拉紧形成的计算

（1）拉紧力的计算

根据4.5.5各点张力计算结果，且拉紧力大小需满足任何工况要求，根据以上设计计算可得：PH=425644N

（2）拉紧行程的计算

计算拉紧行程的公式如下：

ΔL=KL+（1～2）B

式中 ΔL—拉紧行程，m；

L—输送带长度，m；

B—带宽，m；

K—伸长系数，钢丝绳芯带取0.002。

ΔL =0.002×3005+1.5×1.2=7.81m

考虑其他因素，取ΔL=20m。

5.9.3 拉紧装置选择

带式输送机上采用的拉紧装置有固定绞车式拉紧、重锤拉紧和自动拉紧三种形式。

（1）固定绞车式拉紧装置的拉紧滚筒在带式输送机运转过程中位置是固定的，这种拉紧方式结构简单、紧凑、对污染不敏感，工作可靠，拉紧行程长，调整方便；缺点是输送机运转过程中由于输送带的弹性变形和塑性伸长引起的张降低，可能导致输送带在滚筒上打滑。

(2)重锤拉紧装置是利用重锤的重量产生拉紧力，并保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力，可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起输送带的伸长变化。该种装置结构简单、工作可靠、维护量小，是一种经济较理想和拉紧装置，特别适用于固定带式输送机，但该装置占用空间较大，工作拉紧力不能自动调整且拉紧行程有限。

(3)自动拉紧装置是一种在输送机工作中能按一定的要求自动调节拉紧力的拉紧装置。它使输送带具有合理的张力，自动补偿输送带的弹性变形和塑性变形，尤其是在起动时可以增大拉紧，防止起动过程中输送带打滑，正常工作时，减小拉紧力，保证输送带的安全性。

本机是具有输送距离长，输送带较大，由于倾角较小，采用重锤拉紧难以控制拉紧力，同时拉紧设计占用空间大，成本也较大，用其它拉紧方式拉紧行程难以保证，综合考虑设备的工作稳定性和经济性，选用液压自动拉紧装置拉紧方式。

6 结论

由于该机线路长，运量较大，并存在多个变坡段，既又下坡、水平段、又有上坡段，实际运行工况较复杂。在重点讨论最大电动状态、最大发电状态下输送机特性时，驱动滚筒出力情况发生了较大变化。但其电动工况下滚筒的受力情况极差，如按发电时的受力计算，则不能满足摩擦条件，这意味着电动状态下输送机要打滑。为兼顾二者，则要作出一些必要的牺牲，如增大拉紧力，这将导致输送带等级增高，使投资费用大大提高。若仍按满载时计算，可能会给现场造成不可挽回的损失。这也是此类输送机设计中容易出问题的原因。反之，该种输送机的工况应属不利工况，除非生产现场条件无法改变，建议尽量不要将输送机线路布置成类似形式。

本文在自动化和安全细节上的考虑还有一定的不足之处，需要在以后的是实际应用中进一步完善。

致 谢

本文是在宋老师指导下完成的，在论文期间，导师在论文研究方面和设计过程中给予悉心指导，在工作和生活方面给予了大力支持和帮助；尤其是导师严谨的科学研究精神，惜时如金的工作态度深深地影响了本人，使学生受益匪浅。在此表示衷心感谢，并致以崇高的敬意。

同时也感谢所有关心、支持和帮助过我的各级领导、老师、同学、同事和朋友。由于本人水平有限、时间的仓促，论文难免有不足和错误之处，恳请各位专家、教授批评、指正，再次表示感谢。

参 考 文 献

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