前 言
带式输送机是一种输送松散物料的主要设备，因其具有输送能力大、结构简单、投资费用相对较低及维护方便等特点而被广泛应用于港口、码头、冶金、热电厂、焦化厂、露天矿和煤矿井下的物料输送。随着煤炭工业科学技术的不断进步与发展，我国的带式输送机设计研究技术及带式输送机专业制造技术都已接近了国际水平，但与世界先进工业国家比较仍存在一定差距，有待于进一步努力。
目前，普通带式运输机已经在矿山得到了普遍的应用。但由于目前形成系列化的带式运输机运输倾角一般在18°以下，使得带式输送机在生产实际现场的应用收到一定范围的限制。而近年来发展起来的各种大倾角带式输送机在露天、地下矿山以及其他场合的使用，都取得了较好的效果。而且大倾角带式输送机在提升高度相同的情况下，所占地面积和空间都比使用普通带式输送机少，并且具有常规带式输送机的所有特点，投资成本低，因而在生产运输中越来越受到重视，应用前景十分广阔。
大倾角带式输送机在各行业中的广泛应用，充分显示了其优越性和经济性。在国外矿山运输应用大倾角输送机已相当普遍，露天矿、地下矿、隧道工程竖井等均有用大倾角输送机提升和垂直提升，应用较多的是波状挡边输送机和压带式输送机，输送能力也大。在国内，由于深槽形带式输送机具有结构简单、运行成本低的特点，使其在矿山运输、矿井提升、煤矿井下输送等场合有着广阔的应用前景。深槽形带式输送机深槽形带式输送机的倾角一般在30°以下，国内的研制开发正处于发展阶段，生产的机种有上下运带式输送机，带宽800 ～1 200 mm，运量500 t/ h ，倾角18～28°。主要研制单位有沈阳起重运输机械厂、煤炭科学研究总院上海分院等单位。另外前苏联、美国、英国都有研制。
尽管目前正在应用的各种大倾角运输机都存在各自的不足之处，然而作为一种新型运输设备，在其发展和应用的初期存在一些问题，是可以想象的。作为一种集众多优点于一身的输送设备，必将随着某些技术问题的解决，而对矿山的开拓、生产以及矿石成本等方面产生积极的影响。可以预见，大倾角带式输送机必将成为21世纪矿山运输设备的重要组成部分。
因此选择“大倾角运输机选型设计”的毕业设计课题，可以培养即将走上工作岗位的机械专业毕业生应具备的设计能力和经验。另外作为一种还不是很成熟的产品，在设计的过程中也可以发现一些问题，思考改进的设计方案。
由于本人知识水平有限，并且缺乏设计和生产的实践经验。此设计说明书在内容和形式上一定有许多缺点和错误，提出的产品改进方案也不一定能应用与实践，因此老师给予批评指正。
1 绪论
带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械。其特点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件，这与其他输送机械有着显著的区别。承载带在托辊上运行，也可用气垫。磁垫代替托辊作为无阻力支撑承载带运行。它在连续式输送机械中是应用最广泛的一种，且以胶带为主。
带式输送机按承载断面可分为平形、槽形、双槽形（压带式）、波纹档边斗式、波纹档边袋式、吊挂式圆管形、固定式和移动式圆管形等8大类。
1.1 带式输送机概述
1.1.1 带式输送机的特点
带式输送机自1795年被发明以来，经过两个多世纪的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山等各行各业广泛采用。特别是第二次工业革命带来了新材料、新技术的采用，使带式输送机的发展步入了一个新纪元。当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为三足鼎立局面，并成为各国争先发展的行业。它具有一下特点：
（1）结构简单。带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊或无辊式部件、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能进行标准化生产，并可按需要进行组合装配、结构十分简单。
（2）输送物料范围广泛。带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高、低温，可按需要进行制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、生熟料和混凝土。
（3）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。
（4）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。
（5）对线路适应性强。现在的带式输送机在越野敷设时，已从槽形发展到圆管形，它可在水平及垂直面上转弯，打破了槽形带式输送机不能转弯的限制，因而能依山靠水，沿地形而走，可节省大量修隧道、桥梁的基建投资。
（6）装卸料十分方便。带式输送机可根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料，圆管式带式输送机也是如此。还可以在回程段上装、卸料，进行方向运输。
（7）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。
（8）营运费低廉。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，平均每公里不到1人，消耗的机油和电力也很少。
（9）基建投资省。火车、汽车输送的坡度都太小，因而延长米大，修建的路基长。而带式输送机一般可在20°以上，如用圆管式90°都能上去，又能水平转弯，大大节省了基建投资。另外，通过合理设计也可大量节约基建投资。现国外带式输送机每公里成本费为100万～300万美元，国内为人民币500万元，其中输送带占整机成本的30％～50％。随着化学工业的发展，输送带成本将进一步下降。
（10）能耗低、效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低、效率最高。
（11）维修费少。带式输送机运动部件仅是托辊和滚筒。输送带又十分耐磨。相比之下，火车、汽车磨损部件要多得多，且更换磨损件也较为频繁。
（12）应用领域广阔，市场巨大。根据调查，我国现有带式输送机约200万台，其中，锅炉上媒约40万台；煤矿120万台；火力发电厂167座，每厂约3km，折合1万台；建材厂和水泥厂6千个，平均每厂50台，共计30万台；港口码头约1万台，不包括卸船机和散货装船机等。而当作环保机械的圆管式带式输送机在火力发电厂中的除灰系统的潜力更大。
综上所述，带式输送机的优越性已十分明显，它是国民经济中不可缺少的关键设备。加之国际互联网络化的实现，又大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造、销售的周期，使他更加具有竞争力。
1.1.2带式输送机的经济效益比较
如上所述，带式输送机的市场是广阔的，它的各种经济技术指标如表1－1～表1－4所示：
表1－1 中国铁路、公路和带式输送机运输的经济性比较表
项 目 平均坡度/（°） 基建费 经营费 能耗指标 /（万元·m－1） 倍数 /（万元·（t·m）－1） 倍数 /（kw·h·（t·m）－1） 倍数 铁路运输 2 4～5 9 0.00526 6 0.013 7 公路运输 4～6 0.6～1.4 3 0.01145 12 0.0054 3 带式输送机运输 15～90 0.4～0.75 1 0.00093 1 0.00187 1 注：根据鞍山矿山设计院1986年的调查结果
表1－2 德国槽形带式输送机和铁路、卡车、有轨电车基建费比较表
项目 槽形带式机 铁路 有轨电车 卡车 从矿山到港口距离/km 10.46 23.5 10.46 17.38 每吨公里运费/万元 1.0 0.58 2.29 1.30 每吨的相对运费/万元 1.0 1.30 0.81 0.79 相对基建投资比例 1.0 1.13 0.81 0.97 注：《燃化通讯》，1897年
表1－3 德国卡车和带式输送机设备投资和运费比较表
距离/km 带式输送机设备投资费用/万元 卡车设备投资费用/万元 带式输送机运费/（元·（t·km）－1） 卡车运费/（元·（t·km）－1） 2 1319.5 2334.5 0.4572 1.827 4 1928.5 2740.5 0.3243 1.015 6 2537.5 3004.4 0.2796 0.7511 8 3146.5 3288.6 0.2436 0.6293 10 3791.1 3451.0 0.2274 0.5481 注：《燃化通讯》，1897年
表1－4 中国山西铝厂龙门山石灰石矿带式输送机与电机车、卡车运输方案比较表
运输方式 运距/km 1988年预算/（元·t－1） 1988年成本/（元·t－1） 年运费/万元 带式输送机（钢芯胶带） 1.2 0.275 0.8 140 电机车方案 1.1 0.305 0.9 195 卡车方案 1.2 2.4 3.0 600 注：《连续输送技术》，1987年第3期
由上表数据可以看出，在相同运输条件下，使用带式输送机作为运输工具成本最低、运费最省、经济效益最高。
1.1.3带式输送机的分类
按外形分，带式输送机可分为：
（1）平形和槽形带式输送机。我国现行标准是DTⅡ和TD75型带式输送机，有固定式和移动式两大类。越野式的带式输送机又分为直线型和弯曲型两大类，槽形带式输送机如图1－1所示。
图1－1 槽形带式输送机
1——头部漏斗；2——机架；3——头部清扫器；4——传动滚筒；5——防跑偏安全装置或调心托辊；6——输送带；7——承载托辊；8——缓冲托辊；9——导料槽；10——改向滚筒；11——螺旋拉紧装置；12——尾架；13——空段清扫器；14——回程托辊；15——中间架；16——电动机；17——液力耦合器；18——制动器；19——减速器；20——联轴器
（2）夹带式带式输送机。该机实际上是两个槽形带式输送机相扣在一起，即在普通槽形带输送机再加上一条压带，各有一套驱动装置驱动，或者各用一套。压带可使用泡沫塑料带、绳带和橡胶带输送带。一般可达到大倾角和垂直提升90°提升的需要。夹带式带式输送机如图1－2所示。
图1－2 夹带式带式输送机
1——加料斗；2——压带；3——压带的驱动滚筒；
4——承载带的驱动滚筒；5——机尾滚筒
（3）波纹档边斗式输送机。在平形橡胶带上再冷粘或硫化上波纹档边在两边，中间隔一段用橡胶隔板分开成斗形。在转弯处用压轮压住波纹档边外缘，它能垂直提升，适用于散料干料，如料湿便会卸不干净，故机头处装有振打器。波纹档边斗式输送机如图1－3所示。
（4）波纹档边袋式输送机。实际上是用许多橡胶袋串连在一起，袋口向内翻，外形如波纹档边输送机。波纹档边袋式输送机如图1－4所示。
（5）吊装式蛋管形带式输送机。物料装入输送带后，输送带两边合拢成立式椭圆形，将输送带两边吊挂于小滑车上，滑车装在工字纵梁上，用钢丝绳牵引滑车拖动输送带运动，在机头和机尾处均设有大转盘，使输送带打开或合拢，有如上山缆车装置。驱动装置液装在机头。由于使用滑车和工字钢，造价昂贵，沿途还要设立立柱以便吊挂工字钢纵梁。
吊装式蛋管形带式输送机的缺点是滑车间距太长，输送带会合不拢，一般间距在1m左右。驱动装置也过于复杂。输送带边缘带有凸缘，有平行合拢和上下错开合拢两种结构。合拢后输送带成蛋圆形。采用吊挂式的缺点是爬坡小于30°，物料同输送带的摩擦系数越小，爬坡度越低；而且装料不能超过50％，运输量较低。
图1—3 波纹档边斗式输送机
1——驱动装置；2——平托辊；3——波纹档边输送带；
4——转弯托辊；5——转弯压轮；6——承载带托辊；
7——机尾滚筒；8——回程带改向滚筒；9——平托辊；
10——回程带转弯滚筒 11——振打器
图1—4波纹档边袋式输送机
1——活动斗；2——钢丝绳；3——改向滚筒；
4——机头传动滚筒；5——机尾滚筒
（6）固定式圆管形带式输送机。该机输送带卷成圆管形运料，可在托辊上运行，也可在磁辊上运行，所以成为固定式。托辊成六角形安装，有的用6个，有的用4个、3个，而我国一般只用2个托辊承载。
将物料装入带中，输送带逐渐被卷成圆管形，犹如一跟管线，它可以水平转弯、垂直转弯和做三维方向路线变化。当卸料时，输送带又打开成平形，卸完料又卷成圆形返回机尾。中国式的是输送带以平形状返回，并能90°垂直提升。目前国外尚未达到实用水平。
自然，将输送带卷成类似的几何形状，如三角形、扁圆形、方形均属此类。它是当代带式输送机的发展方向。
按驱动方式分，带式输送机又可分为三大类：
（1）有辊式，输送带全由托辊支撑运转。
（2）无辊式。输送带靠气垫、磁垫、水垫支撑运转。无辊式没有有辊式的阻力，但它们都要有传动滚筒耐驱动。20世纪70年代中期出现了中间摩擦驱动方式，即在带式输送机中部再加若干个短带式输送机，靠输送带之间的摩擦力驱动输送带运转，因而承载带的拉力被几台中间摩擦驱动机分担，但仍要托辊支撑。
（3）直线驱动方式，将电动机驱动变为直线电机驱动方式，转子线圈放在带内，钉子线圈放在带外，当转子运转时输送带也就运转了。
1.2 大倾角带式输送机综述
普通带式输送机一般只能在倾角18°以下的坡度条件下输送物料，而大倾角带式输送机是在普通带式输送机的基础上发展起来的一种输送机械，以实现在大倾角、长距离条件下的物料输送，从而充分发挥运输设备的功能。
1.2.1 大倾角带式输送机的几种结构型式
（1）采用花纹输送带的大倾角带式输送机
采用花纹输送带可在一定范围内增大物料的输送角度。有波浪形、棱锥形、鱼骨形、人字凸台形、圆凹坑形等花纹，花纹的高度（或凹坑的深度）为5～40mm。
图1－5 具有肋条的输送带
1——输送带；2——物料
图1－5是美国生产的一种供输送成件物料用的具有横向尖顶肋条的输送带，肋条的大小及刚度恰好使肋条在物料的作用下向后弯曲，肋条顶部靠其后面相邻的一个肋条底部支住，肋条顶部为120°的等腰三角形，所以货物始终被支撑在肋条的边棱，即使货物很轻也是如此。
花纹带式输送机的主要优点是可以采用标准的系列设备，输送能力大、结构简单、使用可靠，输送倾角可比光面输送带高10°～20°。技术经济分析表明，它的长度与费用比通用输送机减少16％～20％。运输具有中等湿度的物料时，可采用振动式清扫装置或用卡普隆线制的回转刷清扫，当输送潮湿或粘性物料时，可采用水力清洗法。工业试验和理论研究结果证明，在输送倾角不太大时，选择合理的清扫装置，使用花纹带式输送机运输成件物品、细粒或松散货物，效益是显著的。
（2）具有横隔板输送带的大倾角带式输送机
有横隔板的输送带分3种结构型式：可拆卸横隔板输送带（图1－6a）、固定横隔板输送带（图1－6b）、有横隔板和侧档边输送带（图1－7）。
（a）可拆横隔板输送带 （b）固定横隔板输送带
图1－6 有横隔板输送带
图1－7 有横隔板和侧档边输送带
1——横隔板；2——波形档边；3——导向边
可拆卸横隔板一般采用机械方法固定，其优点是横隔板损坏或磨损后可以更换，也可调节横隔板间距。一般横隔板的高度为50～300mm。输送倾角可提高到60°～70°。
输送带上面的横隔板可以做成马蹄形支撑件（图1－8），用硫化方法将其两端固定到输送带的侧边，代替横隔板。当输送带形成梯形时，马蹄形支撑件在输送带上无缝隙，但需将输送带空载分之翻转180°，以使输送带能够在普通托辊上运行。
图1－8 马蹄形横隔板输送带
1——输送带；2——横隔板
在实际应用中都力求采用普通标准输送带配以横隔板，在空载分支上配置特殊托辊，以避免输送带翻转长度的限制，另一方面使输送带磨损增大，由三辊式托辊组支承的大倾角输送机就是其中一种。输送带的横隔板在承载分支上靠隔板本身向输送带中部彼此搭接，输送带空载分支沿着圆盘形的托辊运行，而横隔板在圆盘之间通过（图1－9a）。也可采用从一个表面转到另一个表面的铰接横隔板（图1－9b），这种隔板用专门的铰链与输送带侧边联接，当输送带运行时，靠横向导轨将横隔板转到空载分支的上面，输送带的空载分支即可沿着普通托辊运行。
图1－9a 图1－9b
图1－9 具有横隔板的大倾角输送机承载分支与空载分支的布置
具有横隔板和侧档边的大倾角输送机，输送倾角能达到60°，当输送粉尘物料时，该输送机最大倾角可达70°～75°。采用通用带式输送设备，仅用具有侧档边的输送带代替普通输送带，输送能力提高0.5～1倍，输送机总投资费用减少40％，经济效益显著。缺点是输送带清扫困难，不宜运输粘性物料。
（3）采用大槽角的大倾角带式输送机
大槽角提高输送倾角的原理是：输送带形成深槽形，输送带与物料之间产生挤压，使物料对输送带的摩擦力增大。有3种结构型式：①输送带呈U形（图1－10a），输送带中间布置加强索；②几组托辊将输送带托起形成深槽形（图1－10b）；③采用特殊托辊组（图1－10c）使输送带与物料之间产生挤压，使物料对输送带的摩擦力增大。
（a）U形胶带 （b）深槽托辊组 （c）特殊托辊组
图1－10 大槽角带式输送机3种结构形式
以上几种深槽形带式输送机可用于输送细块和中块散状物料（块度在300mm以下），输送倾角为25°～30°。其优点在于：①结构比其它大倾角输送机简单，用普通输送机的通用部件；②适宜于多点驱动，可用普通输送带，在倾角不太大时，这种输送机很有发展前途；③由于槽形角太大，货载横截面积大，因此在相同宽和相同带速下输送能力增大。
国外还有一种“拉卷”带式输送机，采用特殊编织结构带芯输送带，带受拉力时两边上卷，将物料包起，最大输送倾角可超过31°。
（4）管形大倾角带式输送机
管形带式输送机是在槽形带式输送机基础上发展起来的一种新型输送设备，其工作原理是：物料受卷成管状的输送带侧压力作用，物料与输送带间的摩擦力增加，实现大倾角输送，其输送倾角达27°～47°；如果输送带上有花纹或凸台，则输送倾角可达60°以上。
管形带式输送机有4种结构形式：①吊挂托辊式管形带式输送机；②滑车夹钩式管形带式输送机；③导轨式管形带式输送机；④圆管带式输送机。
（5）压带式大倾角带式输送机
所谓压带式输送机就是将物料夹在两条输送带之间，随输送带一起输送。这种带式输送机是英国首先研制成功的，最大的特点就是输送能力不随倾角变化，输送物料的最大倾角可达90°。物料在全封闭状态下输送，无落料和粉尘飞扬，所以容易实现高速输送。
按承载带与覆盖带的缠绕形式可分为2种：并环式缠绕和套环式缠绕。
按结构可分为5种：①自重压带式；②刮帘压带式；③加载压带式；④张紧环压带式；⑤夹边压带式。
1.2.2 发展趋势
（1）由于大倾角带式输送机扩大了带式输送机的使用范围，使普通带式输送机行不通的地方成为可能。应用大倾角带式输送机，可以减少占地面积及工程量，节约投资及运行费用，所以今后将会得到更广泛的应用。
（2）对于倾角不太大的场所，应尽量选用结构简单、易于制造及清扫的花纹输送带（如波浪形，人字凸台形等）。
（3）输送对于输送带磨损较小的较软物料或块度均匀、非尖锐硬物，宜选大槽角带式输送机。
（4）输送对环境污染较严重的物料（如散状水泥，干粉煤灰）或倾角较大的转弯运输，宜选用圆管形带式输送机。
（5）对于超过50°或接近于90°的特大倾角输送，尤其是块度不太大的物料（如粮食、洗精煤等），压带式输送机是一种很好的机型。
1.3 课题的提出与意义
大倾角带式输送机在提升高度相同的情况下，所占地面和空间少，并且具有常规带式输送机的所有特点，投资成本低，因而在生产运输中越来越受到重视。
随着我国高产高效矿井的出现, 原有的普通带式输送已不能满足高产高效的要求, 必须向长距离、高带速、大运量、大功率、大倾角的大型化方向发展。为适应这种需要，我的设计题目为《大倾角带式输送机选型设计》，根据山西省襄垣县辉坡煤矿的生产实际要求，设计一条倾角为21°的主斜井带式输送机。虽然21°倾角的带式输送机在大倾角带式输送机领域仍然属于倾角比较低的范围，但目前18°到25°倾角范围的输送机在煤矿还是应用很普遍的。另外我国18°以上倾角的带式输送机的研制开发还正处于发展阶段，存在各种的问题也还很多，因此进行大倾角带式输送机的设计，不仅可以将所学的知识应用于实践，培养将来作为技术人员应具备的基本设计能力。还能在设计的过程种思考解决目前存在问题的一些办法。
1.4 课题的主要内容
本课题的主要内容是完成21°大倾角带式输送机的的设计。在设计中，根据生产现场的实际要求，确定带式输送机的型式，完成把各部件的选用设计以及必要部件的校核。最后，将它们转化成为能够指导制造、装配、安装、调试、使用和维护用的设计图纸及说明书等技术文件。
主要原始资料见表1－5
表1－5 山西省襄垣县辉坡煤矿主斜井带式输送机设计要求
工作环境 井下 输送量 Q＝200T 货载 原煤 物料密度 r＝1.01t/m3 物料块度 0～250mm 倾角 21° 输送长度 L＝600m 带宽要求 B＝800mm 注：该表由焦作市新立康输送机械有限公司提供
由该表所提供的数据，决定采用深槽形带式输送机。深槽形带式输送机与其他输送机相比，具有以下优点：（1）结构比其他大倾角输送机简单，用普通输送机的通用部件；（2）适宜于多点驱动，可用普通输送带。因此在倾角不太大时（18°到28°之间），这种带式输送机成本低、使用方便。
2 带式输送机驱动功率计算
2.1 驱动形式的确定
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的位置可分成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上的某一个位置处，一般放在机头处。
单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒驱动和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电机驱动和多电机驱动。
单滚筒、单电机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应该是首选方式。对于长距离运输一般采用多点驱动方式。
图2－1 双滚筒驱动示意图
根据现场要求，由于运距不太长（小于1000m），因此初步选定采用单点驱动方式。由于是煤矿井下向上运输，为保证发生意外停机时，倾泻下来的物料不会堆积在输送带的驱动装置部分，必须要求驱动装置安装在机头部。另外由于本机要求运量不高，为节省投资，初选单电机驱动方式。但由于输送倾角较大，为保证必要的驱动力，初选双滚筒的驱动方式。
因此在本设计中，初步选定在机头部采用双滚筒单点单电机驱动的方式。根据现场环境要求，输送机的布置如图2－1所示。
2.2 运行阻力与逐点张力计算法
输送带的张力包括有拉紧装置所形成的初张力，克服各种阻力所需要的张力及由动载荷所产生的张力。
2.2.1 输送带运行阻力
运行阻力分为直线段、
图2-2 运行阻力计算示意图
承载段(或称为重段)运行阻力为
因为
所以
（2-1）
式中
（2-2）
当承载段向上运行时，下滑力为正；向下运行时，下滑力为 负。
同样，输送带回空段阻力为
（2-3）
式中
（2-4）
当承载段向上运行时，回空段是向下运行的。此时，回空段向下滑力为负；反之，回空段的下滑力为正。
托辊阻力系数主要由实验来确定，查表2－1可得。
工作条件 平行托辊 槽型托辊 室内清洁、干燥、无磨损性尘土 0.018 0.02 空气湿度、温度正常，有少量磨损性尘土 0.025 0.03 室外工作，有大量磨损性尘土 0.035 0.04 表2－1 常用的托辊阻力系数
近年来，对于托辊阻力进行了许多理论与试验的研究工作。研究结果表明，托辊的运行阻力主要包括托辊的转动阻力及挤压阻力等。挤压阻力又包括物料碰击阻力，输送带反复弯曲阻力及压陷滚动阻力。
托辊的转动阻力是由托辊轴承及其密封所产生的阻力，大小取决于托辊的结构。而挤压阻力则与输送带的张力的大小有关。
实验表明，转动阻力与挤压阻力相比，挤压阻力要比转动阻力大的多，而在挤压阻力中，压陷滚动阻力占比重最大，物料碰击阻力与反复弯曲阻力随着输送带张力增大而降低。
（2）曲线段运行阻力
1.改向滚筒上的阻力
这种阻力由轴承摩擦阻力以及牵引机构绕入与绕出滚筒时的僵性阻力组成。
①轴承摩擦阻力
克服轴承支撑面上的摩擦折算到滚筒圆周的力为
（2－5）
式中
在计算正压力时，可近似认为绕入和绕出滚筒时，输送带张力均为S。
（2－6）
于是有
（2－7）
式中
②僵性阻力
在输送带绕入与绕出滚筒时所产生的僵性阻力为
（2－8）
式中
于是，克服以上两种阻力所需要的圆周力为
（2－9）
用表示分力点张力系数，则
（2－10）
改向滚筒与输送带的分离点的张力是相遇点张力的倍，即
（2－11）
式中
传动系数见表2－2
轴承类型 近90°围包角 近180°围包角 滑动轴承 1.03~1.04 1.05~1.06 滚动轴承 1.02~1.03 1.04~1.05 表2－2 分离点张力系数表
(3)其他阻力
其他阻力包括受料区物料与输送带间的惯性阻力、犁式卸料器摩擦阻力和清扫器摩擦
力等.这些阻力在长距离运输机的阻力计算中可忽略。本设计中运输距离600m属于长距离范围，故其他阻力不再考虑。
2.2.2 逐点张力计算法
在讨论输送带的各段阻力计算方法后，需进一步确定输送带各点张力，输送带沿纵向长度方向上各点的张力是不同的，但不需要计算出各点的张力，只要计算一些特殊点的张力即可。最明显的是要找出最大与最小张力点，最小张力点必须要能保证输送带在两组托辊间的悬垂度不能太大，用最大张力点的张力来确定输送带的纵向拉伸强度。计算各点特殊点张力的方法叫做逐点计算法。如图2－3所示：
图2－3 逐点张力计算法示意图
（1）逐点计算法要点
①按输送带运行的方向定出一些特殊点，一般从主动滚筒的分离点开始，如图2－3中1点，即是传动滚筒与输送带的分离点，张力用S来表示，此时 。
②特殊点。特殊点是指各滚筒的分离点与相遇点，曲线段的进、出点，直线摩擦驱动的相遇点与分离点，装载位置的起点与终点等。图2－3中的1、2、3、4、5、6、7点，在这儿是以滚筒的相遇点和分离点来取的，其中2点处的滚筒，对输送带与滚筒的围包角较小，故可认为是一点，也就是说，在此，2点处滚筒对输送带的运行阻力可不计。要注意到的是，各点的序号是按输送带的运行方向依次来定的，此顺序不能打乱。
③在上述的规定下，就有后点(从顺序上来讲)的张力，等于其前一点的张力加上此两点间运行阻力的代数和，表达即
（2－12）
式中
用式（2－12），可逐点写出各点的张力表达式
（2－13）
由上式可知，最后可得到间的关系式，且均为未知数，再有一个关系式才能求解。
④按摩擦传动件找出的关系，
因为
所以
（2－14）
在具体计算中要求
式中 n——摩擦力备用系数，一般n=1.15～1.2；
μ——输送带与传动滚筒的摩擦系数，按表2－3选取；
θ——输送带与两个滚筒的围包角之和。
接触面类型 光面、潮湿 光面、干燥 胶面、潮湿 胶面、干燥 橡胶接触面 0.2 0.25 0.35 0.4 塑料接触面 0.15 0.17 0.25 0.3 表2－3 摩擦系数μ表
联立式2－13与式2－14，可求出之值。同时可算出其他各点的张力，这些张力值可保证输送带工作时不打滑。
⑤用承载段与回空处各最小的张力点，验算此处张力是否满足悬垂度条件，如果不满足，就要用悬垂度条件重新确定最小张力再依次点处的张力。再依次计算其他各点张力后，再用摩擦条件来验算，直到④、⑤两条件均满足为止。
当然应先找出最小张力点的位置，在计算中，因F2-3段阻力在β较较大时很可能为负，此时最小张力点在3点上，但若β角较小和F2-3段阻力均为正时，显然，回空段的分离点的张力为最小张力点。承载段的最小张力在4点，如果回空段最小张力点在分离点，可用此点的摩擦条件先定分离点的张力，最后用悬垂度条件来验算；若回空段的最小张力点在3点，则可用承载段的最小张力点4处的悬垂条件确定4点的张力，计算各点张力后，最后用摩擦条件来验算。
（2）输送带的悬垂度条件
为保证输送带运转平稳和物流的稳定，承载段与回空段输送带的悬垂度的最大值均为托辊组间距的千分之二十五。承载段满足最大允许悬垂度的最小张力为
式中
把值代入上式，可求得:
（2－15）
同理，可求得回空段输送带的最小张力为
（2－16）
式中 ——回空段两托辊间距，m。
2.3 运行阻力的计算
由分离点起，依次将特殊点设为1，2，3，……一直到相遇点为7点，如图 2－1中所示。
计算运行阻力时，首先，要初定输送带的种类和型号。在此，根据经验初定为钢丝绳芯输送带，选ST1600型的钢丝绳芯带。由于是大倾角运输，故选表面压花带。
查《运输机械设计选用手册（上）》表1－7，可知：该型号的胶带纵向拉伸强度，输送带每米质量。
（1）承载段运行阻力的计算
由式2－1承载段运行阻力为：
物流每米质量：
由《运输机械设计选用手册（上）》表2－42，选用上托辊型号为φ108，L＝315mm，轴承型号为4G205。
由《运输机械设计选用手册（上）》表2－70查得单个上托辊转动部分质量
故可算得承载段托辊每米质量为
kg/m
查表2－1，，代入表达式得：
(2)回空段运行阻力的计算
由式2－3得回空段运行阻力为：：
由《运输机械设计选用手册（上）》表2－50，选用下托辊型号为φ108，L＝950mm，轴承型号为4G205。
由《运输机械设计选用手册（上）》表2－70查得单个下托辊转动部分质量
故可算得回空段托辊每米质量为
kg/m
查表2－1，，代入表达式得：
(3)确定最小张力点
由以上计算可知，因回空段运行阻力为负值，所以最小张力点是图中第三点。
2.4 输运带上各点张力的计算
（1）由悬垂条件确定4点的张力
由式2－15，承载段最小张力应满足
故
（2）由逐点法计算各点张力
因为，又根据表2－2，选故有
（3）用摩擦条件验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系。
本设计初选包胶滚筒，滚筒与输运带的围包角为200?，由表2－3，选摩擦系数μ =0.35，并取摩擦力备用系数n=1.2。
由式2－14可算得允许的最大值为
故摩擦条件满足要求．
2.5 电动机功率的确定
电动机的功率按下式计算
（2－17）
式中
故
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－77，可选用一台250kw的电动机
2.6 电动机和减速器的选择
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－158，选用的电动机型号为
主要技术参数为：
配套使用的减速器型号为：
2.7 液力耦合器
液力耦合器置于驱动装置和带式输送机的减速器之间，它具有一般联轴器所没有的功能，将变速调节、力矩转换和制动三者功能集于一身，而且还具有软启动和过载保护功能。为改善传动品质和节省能耗，本设计采用液力耦合器代替传统机械式联轴器。
由《运输机械设计选用手册（上）》表1－46，选取液力耦合器型号为：
3 输送带
输送带最初是由传送带发展而来，早在1795年就已被发现，但它是帆布带。1858年出现了增强骨带，1868年出现了两层骨架的橡胶输送带，1892年才解决了橡胶输送带成槽能力，后来又发明了合成纤维，将棉与尼龙或聚酯纱合捻作经线，提高了输送带的成槽性合强度。随后发明了阻燃带。20世纪20年代后期又出现了芳纶带，使超长距离几十公里一台成为可能。
输送带的寿命由输送带的物料合使用条件决定，对输送带的要求是：
（1）具有足够的抗张强度和模量，伸长率低；
（2）强度和宽度要满足各行各业的需要；
（3）要有柔性，但伸长率有一定限制；
（4）承载的覆盖胶能满足冲击负荷的冲击和耐磨性好，耐疲劳性高。
由此可见，选择输送带的骨架层成为带式输送机最关键的一步，对带式输送机的功能起着决定性的作用。
输送带的类型主要有四种：普通输送带、钢绳芯输送带、钢丝绳牵引输送带及档边带。
由于前面设计已经选择钢绳芯输送带，故下面主要介绍钢绳芯输送带的性能特点，其他三种不做赘述。
3.1 钢绳芯输送带
钢绳芯输送带主要用于强力带式输送机。它是以细钢丝绳做带芯外加覆盖胶而制成的新型输送带。它基本上可分为无布层（全胶型）和有布层两种。
目前我国生产的钢绳芯输送带技术规格见《运输机械设计选用手册（上）》表1－7。
在钢绳芯输送带中，钢丝绳的质量是决定输送带使用寿命长短的关键因素之一，必须具有以下特点：
（1）应具有较高的破断强度
钢芯强度高则输送带强度亦可增大。从另一角度来说，绳芯强度越高，所用绳之直径即可缩小，输送带可以做得薄些，以达到减小输送机尺寸，节约金属和橡胶的目的。
（2）绳芯与橡胶应具有较高的黏着力
这对于用硫化法接头具有重大意义。提高钢绳与橡胶之间黏着力的主要措施是在钢绳表面电镀黄铜及采用硬质橡胶等。
（3）应具有较高的耐疲劳强度
否则钢绳疲劳后，它与橡胶的黏着力即下降乃至完全分离。
（4）应具有较好的柔性
制造过程中采取预变形措施以消除钢绳中的残余应力，可使钢绳芯有较好的柔性而不松散。
输送带用的上、下覆盖胶目前多采用天然橡胶，国外有采用特殊耐磨和抗风化橡胶的胶带，如轮胎花纹橡胶的改良胶作为覆盖胶，以提高其使用寿命。输送带的中间胶用合成橡胶与天然胶的混合物。
钢绳芯输送带的接头也分机械接头和硫化接头。由于机械接头强度较低，一般不采用，而主要采用硫化法接头。
输送带中钢绳是纵向排列的，两根不相关连的钢绳，利用两者之间所夹橡胶做“媒介”进行加热、加压、硫化，使它们连接成一整体，这就是硫化接头法。实践证明，如果有足够的黏着力和黏着长度（即两根钢丝绳的搭接长度），接头处强度可以大大超过钢丝绳自身的破断强度。接头处的强度主要取决于硫化后的橡胶与钢绳之间的黏着力。钢绳芯带所承受的载荷就是靠这种黏着力来传递的。黏着力用钢绳从橡胶中拔出时所需的力除以钢绳的黏着面积来表示。
接头处的强度还与接头处钢绳排列的间隔有关。一般接头部分的钢绳有效间距大于0.4d（d为钢丝绳直径），不少于2mm。但当工作张力大且钢丝绳直径超过10mm时，有时不得不采用大于0.3d的有效间距。做硫化接头需要有一套硫化设备。
钢绳芯带与普通带相比较有以下优点：
（1）强度高
由于强度高，可使一台输送机的长度增大很多。目前国内钢绳芯输送带输送机一台长度达几公里、几十公里。
（2）伸长量小
钢绳芯带的伸长量约为帆布带伸长量的十分之一，因此拉紧装置行程可以减小，无论在设备费用和拉紧装置的安排上都是极为有利的。
钢绳芯的另一特点是纵向弹性高，因而张力传播速度快，起动和制动时不会出现浪涌现象。
（3）成槽性好
由于钢绳芯是沿输送带纵向排列的，而且只有一层，与托辊贴合紧密，可形成较大的槽角。近年来钢绳芯输送带的输送槽角多为35°，这样不仅可以增大运量，而且还可以防止输送带跑偏。
（4）抗冲击及抗弯曲疲劳性能好，使用寿命长
由于钢绳芯是以很细的钢丝捻成钢绳做带芯，它抗弯曲疲劳和耐冲击性都非常好。
（5）破损后容易修补
钢绳芯输送带一旦出现破损，破伤几乎不再扩大，修补也很容易。相反，帆布带损伤后，会由于水浸等原因而引起剥离，使帆布强度降低，严重时有全幅断裂的危险。
（6）接头寿命长
这种输送带由于采用硫化胶接，接头寿命很长，经验表明有的接头使用十余年尚未损坏。
（7）输送机的滚筒小
钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢绳，弯曲疲劳轻微，允许滚筒直径比用帆布输送带的小。
钢绳芯胶带虽然有很多优点，但也存在一些缺点：
（1）制造工艺要求高，必须保证各钢绳芯的张力均匀，否则输送带运转中由于张力不均而发生跑偏现象。
（2）由于输送带内无横向钢绳芯及帆布层，抗纵向撕裂的能力要比帆布输送带弱得多。所以，要求装载时必须保证没有带尖棱的物料，以避免纵向撕裂。
（3）易断丝。当滚筒表面与输送带之间卡进物料时，容易引起输送带钢绳芯的断丝。因此，要求有可靠的清扫装置。
3.2 输送带的强度验算
输送带强度应满足
（3－1）
式中
（3－2）
对钢绳芯带
（3－3）
式中
（3－4）
(1)输送带的计算安全系数
由式2－19，,本次设计中，对于钢绳芯带由式3－3得
故
(2)输送带允许安全系数
由《通用机械设计》15－5查得
,得
(3)输送带强度验算
因 ，故所选输送带能满足强度要求。
3.3 输送带的修复
橡胶输送带在使用过程中难免发生各种破损，例如运料过程中混入的各种条状利器，如电焊条、钢钎等，随时可能嵌入输送带造成纵向撕裂（尤其易发生在圆管形输送带和钢丝绳芯输送带上），或者使用机械皮带口脱落、托辊破损、钢丝绳芯外露以及下料档边破损等，致使输送带跑偏，均可造成输送带纵向撕裂。
使用橡胶修补剂修补上述缺陷是比较容易的，比硫化修补快而经济。橡胶修补剂为预聚基化合物，常温下是双组分液体，按比例混合后自硫化成聚氨酯橡胶，室温下固化成形，与输送带、金属体粘结良好，本体具有高弹性、高耐磨性和高韧性。
橡胶修补剂修补纵向撕裂的橡胶钢芯带十分有效，但不能作为粘结剂使用。对于输送带表面局部破损在直径不大于带宽的1/5时输送带仍有足够的整体强度，用修补液可以修补而不漏料。
修补工艺分为三步：
（1）表面处理
表面处理的目的是使修补剂同输送带骨架更好地粘结。将破口打磨粗糙成60°～90°坡口，并清净表面，这是修补成功的关键所在。操作上要根据破损情况，切割成不同的割坡口，如图3-1所示,最好用砂轮打磨，用清洗液（如丙酮之类）进行清洗后保洁。
图3－1 表面处理
（2）调胶修补
选用成液体状的修补剂，按比例将树脂和固化剂进行混合，搅拌均匀，涂抹在坡口中。一般固化时间为几分钟到十几分钟，必须在固化前完成修补工作，坡口应大一些，使修补剂能把未破损的覆盖胶粘上。
（3）养生固化
修补剂在坡口中发生自硫化，获得其理化性能和与基体的粘结效果，一般在常温下为几小时至几天，最初几小时为基本硫化，可达到完全固化的70％～80％程度，一天即24h可达到90％。环境温度升高，则固化时间显著缩短，放在冬季室外施工时需加保温或加温固化措施。
输送带的连接和修复可以采用剥层机、开口机、削边机、打磨机、烘胶机等机械化、自动化工具，国内均有生产。随着纳米技术的应用，发现了陶瓷MM-合成橡胶95，可以立即修复损坏的输送带；MM-SS钢陶瓷可以修复机架、滚筒等的裂缝。
3.4 输送带安全规范
国家在GB1 4784－93带式输送机安全规范中，对输送带部件做了明文规定，现将有关输送带的安全规范摘编如下：
（1）输送机必须按物料特性与输送量要求选用，不得超载使用，必须防止堵塞和溢料，保持输送畅通。
（2）输送带应有适合特定的载荷和输送物料特性的足够宽度。
（3）输送带必须有足够的强度，严禁以低强度代替高强度输送带。
（4）输送带芯体外露必须及时修补，如芯体锈蚀、断裂、断段、腐蚀，必须更换损坏区域。
（5）宜设输送带初期损坏检测装置和防跑偏装置。
（6）运行中输送带着火时，应先停机再灭火。
（7）安装输送带后，不允许用火、电焊机加工机架。
（8）煤矿用阻燃带接头检验规范应按MT 318-92行业标准执行。其机接接头使用寿命不得低于10万转，胶粘接头使用寿命不得低于25万转。
4 滚筒
传动滚筒是传递动力的主要部件。作为单点驱动方式来讲，可分成单滚筒传动及双滚筒传动。单滚筒传动多用于功率不太大的输送机上，功率较大的输送机可采用双滚筒传动，其特点是结构紧凑，还可增加围包角以增加传动滚筒所能传递的牵引力。使用双滚筒传动时可以采用多电机分别传动，也可利用齿轮传动装置使两滚筒同速运装。如双滚筒传动仍不满足牵引力需要，可采用多点驱动方式。
输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，新设计产品全部采用滚动轴承。
传动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，所以一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上。铸（包）胶滚筒的主要优点是表面摩擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机。铸（包）胶滚筒按其表面形状又分为光面铸（包）胶滚筒，人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。
4.1 传动滚筒的分类
按驱动方式分，传动滚筒有：
（1）外驱方式
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连。
（2）内驱方式
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在筒内，称为齿轮滚筒，或称外装式减速滚筒，适用于大功率带式输送机。
按轴承内孔大小分，传动滚筒可分为：
（1）轻型
孔径在50～100mm。
（2）中型
孔径在120～180mm。
（3）重型
孔径在200～220mm。
这种分类对于改向滚筒也适用。
外面铸上一层橡胶的滚筒称为铸胶滚筒，用机械方法包上一层橡胶的滚筒称为包胶滚筒，什么也不包的滚筒称为光面滚筒。改向滚筒常为光面滚筒。
按外形分，传动滚筒可分为：
（1）鼓形滚筒
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）叶片式滚筒
滚筒由许多横向叶片组成，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。自然也可将圆柱形钢壳上开上横槽，也可起到自清扫作用。此类滚筒称为格栅滚筒。
（3）沟槽胶面滚筒
滚筒的护面常选用菱形和人字形。
按功能分，传动滚筒可分为：
（1）真空滚筒
为增大输送带同滚筒之间的摩擦力，在滚筒装有真空泵或外接真空泵，使输送带同滚筒包角之间成真空，增大摩擦力。但由于结构复杂，真空滚筒尚未得到推广。
（2）磁力滚筒
滚筒内装有磁铁。如输送带下层为磁性覆盖胶。根据异性相吸作用，能增大摩擦力。当使用普通输送带时，磁力滚筒就成为除铁滚筒。
（3）轮胎滚筒
滚筒外面由许多充气轮胎构成，轮胎表面带有沟槽，各轮胎充气压力不同时，也起到鼓形滚筒作用。
（4）陶瓷滚筒
滚筒护面由许多陶瓷片镶成，一方面可增大摩擦力，另一方面便于清扫。陶瓷片也可做成插板式，以便于更换。
4.2传动滚筒的选用与校核
在带式输送机设计中，正确选择滚筒的直径具有重要意义，输送带的使用条件随着滚筒直径的增大而得到改善。但是，在其他相同的情况下，滚筒直径增大，将使它的重量、驱动装置减速器的减速比、减速器的重量和尺寸都相应增大。因此，滚筒的直径不应大于为确保输送带正常使用条件所需的数值。由此可见，传动滚筒的直径影响到输送机整个驱动装置的造价及重量。
选择驱动滚筒的直径时，一般要考虑下列基本因素：
（1）输送带的厚度以及与输送带厚度有关的绕过滚筒时产生的弯曲应力；
（2）输送带所承受的包括拉应力和弯曲应力在内的总应力；
（3）输送带与滚筒面之间的最大或平均单位压力以及相应单位牵引力（即通过滚筒面单位面积传递的牵引力）；
（4）输送带承受弯曲载荷的循环次数与输送带的导绕方式及绕过滚筒的数目；
（5）输送机的类型及安装地点。
在现有的产品样本和标准中，滚筒直径的大小主要决定于：滚筒的用途（传动、张紧、改向等），输送机的使用地点（地面、进下），输送带的形式和层数，输送带的抗拉强度以及输送带许用强度的利用率，等等。
对传动滚筒来讲，设计主要考虑的因素是输送带在滚筒滑动弧表面上的平均压力（比压）和对输送带弯曲的影响。这两项在设计中，主要集中体现在对滚筒直径的确定上。
（1）考虑到比压与摩擦条件，传动滚筒的最小直径可由下式计算
（4－1）
式中
由第二章计算的结果，取＝0.25
则由式4－1
=177.59 kN
（2）对于钢绳芯带，其传动滚筒的直径主要考虑的是钢绳的弯曲。
（4－2）
式中 D——传动滚筒直径，mm；
D——钢芯带中钢绳的直径，mm。
查《运输机械设计选用手册（上）》表1－7得，d＝5.0mm
即
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－39，可选用直径为D＝800mm的传动滚筒，轴承型号为3524。
(3)验算滚筒的比压
比压要按照相遇点滚筒承受的比压来算，因此滚筒所承受的比压较大。按最不利的情况来考虑，设总的牵引力由两滚筒均分，各传递一半牵引力。
总的牵引力
故相遇点，其分离点所承受的拉力为
由公式
（4－3）
式中
得
即
故所设计的滚筒强度是足够的。不必再进行强度校核。
4.3 改向滚筒的选用
4.3.1 改向滚筒的选用
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－41：
头部卸载滚筒：选用φ800×L950，轴承型号为3524。
机尾滚筒：选用φ630×L950，轴承型号为3524。
改向滚筒：选用φ800×L950，轴承型号为3524
托带滚筒：选用φ400×L950，轴承型号为1316。
4.3.2 材料选用
筒皮选优质碳素钢或无缝钢管。碳素钢材质为Q235-A，[σ]＝56N/mm2；无缝钢管（焊接）的[σ]＝46~50N/mm2。
辐板采用钢板或铸钢结构。钢板的材质为Q235-A；铸钢的材质为ZG20Mn5V，[σ]＝56N/mm2。
轮毂材质选用ZG230~450，重型滚筒轮毂的材质为ZG20Mn5V。ZG230~450的许用应力[σ]＝54N/mm2，ZG20Mn5V的许用应力[σ]＝65N/mm2。
轴用45钢，经调质处理，许用应力[σ]＝40～66N/mm2。硬度HB=229~269。如强度不能满足要求，改用40Cr调质，许用应力[σ]＝50～75N/mm2。
4.4 轴承寿命校核
4.4.1 轴承的主要失效形式
(1)疲劳点蚀
在正常使用条件下，由于脉动循环接触应变力的反复作用，正如齿轮的齿面那样，滚动体内外圈滚道上出现的疲劳点蚀是轴承的常见失效形式。
(2)塑性变形
在过大的静载荷和冲击载荷的作用下，当滚动体和内外圈滚道表面接触处局部应力超过材料的屈服极限时，将会在接触处产生塑性变形的凹坑。这种情况多发生在低速重载情况。
(3)胶合
在载荷较大转速较高时，滚动体与底座滚道表面将产生胶合破坏.
(4)磨损
滚动轴承因密封不良导致灰尘或金属粉末进入，或者由于润滑不良，将产生干摩擦，都会引起零件表面的磨损。转速越高磨损越严重。
4.4.2 轴承寿命的计算准则
对于回转的滚动轴承，针对疲劳点蚀破坏，应进行寿命计算。
对于不转动，摆动或转速很低的轴承主要要求控制塑性变形，应作静张力计算。
对于高速轴承由于发热而造成的磨损，胶合常常是突出的矛盾，除进行寿命计算外，还要检验其极限转速。
4.4.3 轴承的寿命计算
由于本次设计采用的是回转滚动轴承，针对疲劳点蚀破坏，应进行寿命计算。
轴承寿命是指该轴承在一定的载荷和工作条件下运转，轴承中任意一零件出现疲劳点蚀前，一个座圈相对于另一个座圈所经历的总转数，或在一定的转速n下所经历的工作小时数h。
轴承寿命 （4－4）
式中 ——轴承内外圈的相对转数；
c——轴承的额定动载荷
——温度系数由下表4-1查得
——载荷系数；由下表4-2查得
ε——寿命指数；对于滚子轴承ε=10/3
P——滚动轴承的当量动载荷
轴承工作温度°c (120 125 150 175 200 225 250 300 350 温度系数f t 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.60 0.50 表4－1 温度系数
载荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击 强烈冲击 载荷系数f p 1.0 ~ 1.2 1.2 ~ 1.8 1.8 ~ 3.0 表4－2 载荷系数
滚动轴承寿命计算公式中的当量动载荷是一种假想载荷。在它的作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下(可能同时有径向载荷和轴向载荷)的寿命相同。对向心轴承为径向动载荷；对推力轴承为轴向当量动载荷。当量动载荷P与轴承实际载荷R，A之间的关系为：
式中
X——径向载荷，其值由表4-3查得；
Y——轴向载荷，其值由表4-3查得。
轴承类型 相对轴
向载荷
iA/Cor 单列轴承 双列轴承 e A/k(e A/k>e A/k(e A/k>e X Y X Y X Y X Y 深沟球轴承 0.014 1 0 0.56 2.30 1 0 0.56 2.30 0.19 0.028 1.99 1.99 0.22 0.056 1.71 1.71 0.26 0.084 1.55 1.55 0.28 0.11 1.45 1.45 0.30 0.17 1.31 1.31 0.34 0.28 1.15 1.15 0.38 0.42 1.04 1.04 0.42 0.56 1.00 1.00 0.44 角接触球轴承 a=15° 0.015 1 0 0.44 1.47 1 1.65 0.72 2.39 0.38 0.029 1.40 1.57 2.28 0.40 0.058 1.30 1.46 2.11 0.43 0.087 1.23 1.38 2.00 0.46 0.12 1.19 1.34 1.93 0.47 0.17 1.12 1.26 1.82 0.50 0.29 1.02 1.14 1.66 0.55 0.44 1.00 1.12 1.63 0.56 0.58 1.00 1.12 1.63 0.56 表4－3 轴承的轴向径向载荷系数
表4－3 注： 1.C o r 是轴承的额定静载荷，I是滚动体的列数，a是接触角。
2.对于深沟球轴承及a<15°的角接触球轴承，先根据算得的i A/Co r值查出对应的e值，然后再查出相应的Y值。
3.对于表中未列出的i A/Co r及a值，可按线形插值法求出相应的e， Y值。
本次设计所要校核的轴承是型号为3524的轴承双列向心轴承。
将v=2m/s，D=0.8m，P=167.93kN，C=1652.24 代入式4－4
得
=3.88×105h
对照下表4-4常用机器所要求的轴承寿命
使用场合 L'' h (h) 不经常使用的仪器和设备 500 短时间或间断使用，中断不至于引起严重后果 4000 ~ 8000 间断使用，中断后引起严重后果 8000 ~ 12000 每天工作8小时的机械 12000 ~ 20000 24小时连续工作的机械 40000 ~ 60000 表4-4 常用机器所要求的轴承最短寿命
经对比轴承使用寿命符合使用要求。
5 托辊和托辊组
托辊是带式输送机的重要部件，种类多、数量大。它占了一台带式输送机总成本的35％，承受70％以上的阻力，因此托辊的质量尤为重要。
托辊的作用是支撑输送带和物料重量。托辊运转必须灵活可靠，减少输送带同托辊的摩擦力，对占输送机总成本25％以上的输送带的寿命起着关键作用。
托辊组的结构在很大程度上决定了输送带和托辊所受载荷的大小与性质。
对托辊的基本要求是：使用可靠，回转阻力系数小，制造成本低，托辊表面必须光滑及径向跳动小等。
托辊按用途不同可分为承载托辊和专用托辊两种，承载托辊又可分作承载段和回空段两种，专用托辊包括过渡。调心和缓冲托辊数种。
5.1 托辊的选择与校核
托辊通常用无缝钢管制成外壳，其壁厚为0.1mm，轴为20～45钢制成，但也使用PVC管材、玻璃钢、橡胶、陶瓷管做外壳，后几种好处是耐腐蚀，不生锈，密度小，除玻璃钢外承载负荷比钢管低。还有用铸石、木材做托辊外壳的，运转效果也好。轴套和密封零件用高精度的冲压件制作。托辊轴承注入长效润滑油，保证修理前的使用期达到3年或18000h，与轴承的寿命相当。
轴承部件采取不同的密封级别。直径为89mm和108mm的托辊一般采用单列迷宫式密封；直径为133mm的托辊有两种密封形式，一种是单列迷宫式密封，适用于严重污染和含尘量很高的作业条件；直径为159mm的托辊具有双列冲制密封件，适用于带宽为800mm、1000mm及1200mm的重型输送机，以及带宽为1400mm、1600mm、1800mm和2000mm的标准型输送机。
影响托辊寿命的主要因素是托辊承受的载荷及输送带速度。托辊的设计就是，要保证在工作条件下托辊的寿命在3年以上。
5.1.1 托辊旋转部分的质量
托辊旋转部分的质量是计算惯性阻力的重要依据，在越野带式输送机设计中尤为重要。旋转部分的质量主要是由外壳和轴承座、轴承外圈。滚珠或滚柱和密封件、油脂等部分的质量组成。
ISO标准将承载带和回程带所用托辊旋转部分质量（kg/m）以下式表示：
单个托辊旋转部分的质量可查《运输机械设计选用手册（上）》表2－70得到
5.1.2 托辊的间距
当选择托辊间距时，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载料，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，特别是长距离槽形带式输送机的设计，托辊之间的垂度应予以限制。在稳定工况下必须限制在3％以下，带速越高，物料块度越大，则垂度应越小。
物料密度/（t/m3） 带宽B/mm 500 650 800 1000 1200 1400 ≤1.6 1200 1200 1200 ＞1.6 1200 1100 1100 表5－1 上托辊间距
上托辊间距可由表5－1选取。
下托辊间距一般可取为3m，对于强力带芯和带宽为1200mm或更大的输送带的托辊间距，应根据采用的下托辊额定负荷和垂度条件来确定。
受料处托辊间距视物料容量和块度而定，一般取为上托辊间距的1/2～1/3。生产经验证明，在确定加料段下面的托辊间距时，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型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。这个过渡距离由于槽形角度、输送带拉力和输送带形式以及端部滚筒顶面同槽型托辊槽底的相对位置不同而各有不同的数值。
5.1.3 托辊直径的选择
托辊直径的大小与带宽及被运送物料的松散比重和块度有关。被运物料的松散比重和块度越大，托辊的直径亦应越大。托辊直径增大，其重量也相应增大，但同时使胶带的运转条件改善，促使胶带的运行阻力系数减小。高速输送机用托辊的直径应适当增大，使托辊的转速和振动减小，以避免轴承过早地损坏。
一般来讲要把托辊的转速限制在450r/min～500r/min以内。为了达到此目的现将各种标准带速下最小托辊直径列在表5－2中
带速/ms-1 2.0 2.5 3.15 4.0 5.0 托辊最小直径/mm 89 108 133 159 159 表5－2 托辊最小直径表
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－42可以选用上托辊的直径。
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－50可以选用下托辊的直径。
在本说明书2.3节中，为了计算驱动功率，已经选择上托辊型号为φ108，L＝315mm，轴承型号为4G205；下托辊型号为φ108，L＝315mm，轴承型号为4G205。
5.1.4 校核辊子载荷
（1）静载计算
①承载分支
（5－1）
式中
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－35，取e＝0.8
本设计中，由表5－1，取＝1.2m
由式5－1
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－74
上托辊φ108，L＝315mm，轴承型号4G205的辊子承载能力为2.35kN，能满足要求
②回程分支
（5－2）
式中
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－35，取e＝1
本设计中，取＝3m
由式5－2
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－74
下托辊φ108，L＝315mm，轴承型号4G205的辊子承载能力为1530N，能满足要求
（2）静载计算
①承载分支
（5－3）
式中
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－36得，
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－37得，
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－36得，
由式5－3得
①回程分支
（5－4）
式中
由式5－4得
由上计算可知，选择的托辊均能满足要求
5.2 托辊组
（1）刚性承载托辊组
安装在刚性托辊架上的三个等长托辊组是最常用的，不过一般只适用于普通带式运输机，槽型托辊角在45°以下。因本机为大倾角运输机，必须保证物料对胶带的侧压力较采用普通槽型托辊时增加1.45倍以上，才不致使物料在向上运输时产生下滑。因此需要使用更深槽角的槽型托辊。本设计采用的是60°槽角，选用的承载托辊组为大倾角输送机专用的四节深槽型托辊组。四个托辊前后分两排布置，两个侧托辊水平角度为60°，两个中间托辊水平角度为25°，如图5－1。
图5－1 刚性承载托辊组
近代的输送机通常采用托辊轴为通心轴的托辊，轴承布置在托辊外壳的里面。托辊轴的两端由支架的托座支撑。
（2）回程托辊组
一般带式输送机的回空段采用平托辊支撑
（3）调心托辊组
输送带运行时可能由于张力不足、物料偏心堆积、机架变形、托辊轴承缺陷、风载荷作用以及张力分布不均，引起输送带跑偏。
实践上采用多种不同形式的调心托辊组，作为输送带承载分支调心只用。常用的调心托辊组有一个支承辊子的托架，该托架装在近似垂直于输送带的中心枢轴上。该装置能使承载辊相对于输送机的中心偏斜，当输送带沿着这些偏斜的辊子运动时，偏斜辊子迫使偏移的输送带回到输送机中心线上来，这时偏斜辊子又被推回到正常位置。
在本设计中，承载段每隔10组设置一组调心托辊；回空段每隔6组设置一组调心托辊。
（4）缓冲托辊组
缓冲托辊组主要用在装载点，以减轻输送带的冲击应力。缓冲托辊组通常用3～5个（有时更多）带有衬胶套的托辊组成，侧托辊的槽角可达60°。考虑到托辊承受的载荷较大，应采用允许负荷更大的滚动轴承，绞接点零件应增强。
本设计中，缓冲托辊直径要大于其他托辊直径一个级别。
6 拉紧装置
输送带是橡胶和纤维织品两者复合而成的制品，在应用中的重锤拉紧装置，在运行一段时间后，重锤会自动下降一段距离，使输送带变长。这说明输送带发生了蠕变，在启动、制动过程中也会发生蠕变现象。此时拉紧装置就必须进一步收紧才不会发生打滑现象。
由此可见，拉紧装置是保证带式输送机正常运转必不可少的重要部件，它的功能有：
（1）使输送带在传动滚筒上形成正压力，靠摩擦力将传动滚筒的圆周力传递出来。
（2）限制输送带在托辊间的垂度，防止输送带在托辊间距内过分松弛而丧失槽形，引起物料和输送带跑偏，增加运行阻力。
（3）补偿输送带的弹性伸长和线粘性伸长。时间长了输送带会自动伸长，而且在过度工况下发生永久伸长。同时，在启动、制动时输送带自动收紧，可免除机组振动。
（4）为重连接头提供必要的行程。
（5）在长距离带式输送机中，拉紧装置对其拉力产生重大影响。
6.1 拉紧装置概述
6.1.1 拉紧装置的分类
拉紧装置的可分为固定式拉紧装置和自动式拉紧装置两大类；
（1）固定式拉紧装置
固定式拉紧装置分重力拉紧装置和刚性拉紧装置。重锤式、水箱式都属于重力拉紧装置。重力式拉紧装置始终使输送带初拉力保持恒定，在启动制动时会产生上下振动，但惯性力很快消失。刚性拉紧装置有螺旋拉紧、手动或电动拉紧装置等几种，它们的拉紧力是固定不变的，不能自动调整。在安装后，拉紧一次可运行一段时间，但还要收紧一次，以消除蠕变。
（2）自动式拉紧装置
带式输送机是恒定转矩的，因此输送带拉力是固定的，自动测力拉紧装置以拉紧力作为反馈信号随着时间变化设定拉力，进行比较，并随时调整拉紧装置的改向滚筒的位移。如启动时会自动加大拉紧力，运转时恢复恒定拉力，对延长输送带寿命十分有利。
6.1.2 常见的拉紧装置
常见的拉紧装置有以下几种：
（1）螺旋式拉紧装置
拉紧滚筒的轴承座安装在带有螺母的滑动架上，滑动架可在尾架的导轨上移动。当旋转螺杆时，可使滑动架带动拉紧滚筒一同前进或后退，以调节输送带的张力。螺旋式拉紧装置结构简单，但是拉紧力的大小不易掌握，工作过程中拉紧力不能保持恒定，一般用于机长小于80m、功率较小的输送机。
（2）车式拉紧装置
拉紧滚筒固定在小车上，通过重锤的重力牵引小车，从而达到张紧输送带的作用。这种拉紧装置的优点是拉紧力恒定，能自动补偿输送带的伸长，适用于长距离固定式带式输送机。
（3）垂直式拉紧装置
利用重锤重力可使拉紧滚筒沿垂直导轨移动产生拉紧力，它能保证输送带在各种运动状态下有很定的牵引力，可以自动补偿输送带的伸长，适用于长距离固定式带式输送机。其缺点是需要有足够的空间放置拉紧滚筒、重锤和要保证拉紧所需的行程，因此在空间受限的条件下无法使用。
（5）钢丝绳绞筒式拉紧装置
利用钢丝缠绕在绞筒上，将输送带拉紧。一般绞筒都是经过涡轮减速器来带动。这种方式在带式输送机上广泛地使用。
6.2 拉紧装置的计算
拉紧滚筒应布置在输送带张力最小的区段上，尤其是对较长的输送机，更要注意到这点。一般是放在传动滚筒后或机尾部分，但若回空段各点张力差别不大，应以安放方便等条件来确定拉紧滚筒的位置。
在布置拉紧装置时，要保证绕入和绕出拉紧滚筒的输送带要与拉紧滚筒的行程线平行，并且施加的拉紧力要在拉紧滚筒轴的轴心线所在的平面中。
6.2.1拉紧装置行程
拉紧装置行程即是拉紧滚筒的行程。它与输送机的长度、输送带的延伸率和输送机的启动、制动方式等因素有关。在此，按下式计算
（6－1）
式中
查表6－1，和表6－2，选得：
代入式6－1得:
令
胶带种类 弹性延伸率ε 悬垂度率εt 接头长度ln/m 棉帆布胶带 0.01 0.001 2 尼龙胶带 0.02 0.001 2 钢绳芯胶带 0.0025 0.001 表6－2值＋1 表6－1 常用输送带的延伸率与接头长度
型号 ST-630 ST-800 ST-1000 ST-1250 ST-1600 钢绳直径d 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 接头长度ln 600 650 700 1250 1350 型号 ST-2000 ST-2500 ST-3150 ST-4000 ST-4500 钢绳直径d 6.0 7.5 8.1 8.6 9.1 接头长度ln 1450 1550 1750 2950 3250 表6－2 钢绳芯带接头长度 mm
6.2.2 拉紧力与拉紧装置
因最小张力点在机尾，故可把机尾滚筒又作为拉紧滚筒，采用车式拉紧装置。由于输送机倾角较大，可只用拉紧小车作为拉紧装置。此时所需要的拉紧装置的总质量为
式中
所以
拉紧装置对输送机的过渡工况有很大影响。根据对输送机启动和制动时动力过程的研究，得到几点关于拉紧装置在过过渡工况下的工作特点的结论:
(1)为使输送带分离点张力保持恒定，一般情况下需要用“理想”的拉紧装置，这种拉紧装置应能以很大的、按规律变化的速度移动。除了由于要在相当大的速度下保持张力恒定所引起的困难以外，还需要知道速度的变化规律。拉紧装置的运动，在很大程度上与输送机质量对驱动装置质量折算质量的比值有关。随着此比值的减少拉紧装置的移动速度也减小。
(2)拉紧装置的移动速度随着输送机启动时间增长而减小。
(3)对于固定拉紧装置的输送机，输送带分离点必须有很大的预张力，以防止启动时输送带打滑。
(4)对于大功率输送机，应延长启动过程，以便降低动载荷并改善拉紧装置的工况(减小行程及其电动机功率)。
7 制动装置
对于倾斜输送物料的带式输送机，其平均倾角大于4°时，当满载停车时会发生上运物料时带的逆转和下运物料时带的顺滑现象，从而引起物料的堆积、飞车等事故，所以应设置制动装置。
7.1 制动器的分类
带式输送机制动器的种类较多，根据输送机的技术性能和具体使用条件（如功率大小，安装倾角等），可选用不同形式的制动器。常用的有带式逆止器、滚柱逆止器、液压电磁闸瓦制动器和盘形制动器等。
（1）带式逆止器
适用于倾角≤18°向上运输的带式输送机，当倾斜输送机停车时，在负载重力作用下，输送带逆转时将制动胶带带入滚筒与输送带之间，将滚筒卡住，输送带即被制动。带式逆止器结构简单、造价便宜。其缺点是制动时输送带要先逆转一段距离，造成机尾受载处堵塞溢料。头部滚筒直径越大，逆转距离越长，因此对功率较大的输送机不宜采用。带式逆止器已经系列化，可参考轻型带式输送机的有关系列标准。
（2）滚柱逆止器
滚柱逆止器也是用于向上运输的带式输送机，在输送机正常工作时，滚柱在切口的最宽处，不会妨碍星轮的运转，当输送机停车时，在负载重力的作用下输送带带动星轮反转，滚柱处在固定圈与星轮切口的狭窄处，滚柱被卡住，输送带被制动。这种制动器制动迅速，平稳可靠，并且已经系列化生产，可参考DTⅡ型系列标准，按减速器选配。所允许的扭矩一般不超过20kN·m。但因其是安装在减速器的输出轴长，故适用于输送机的驱动电机容量较小的场合，功率范围为10kW～55kW。
（3）液压推杆制动器
液压推杆制动器对于向上或向下输送的带式输送机均可使用，安装在高速轴上，动作迅速可靠，带式输送机一般都装配有此种制动器。
（4）盘形制动器
盘形制动器利用液压油通过油缸推动闸瓦沿轴向压向制动盘，使其产生摩擦而制动。每套制动器有四个油缸，由一套液压系统统一控制。这种制动器多用于大功率长距离强力带式输送机及钢绳牵引带式输送机，安装在高速轴上。这种制动器的特点是制动力矩大，散热性能好，油压可以调整，再工作中制动力矩可无极调节。
7.2 制动力的计算
输送机向上运输时，在停车时需防止输送带的反向倒退，此时的制动一般称为逆止，必须设置逆止装置和制动装置。传动滚筒所需的逆止力（制动力）应按输送机的最不利逆止工况计算。
即
（7－1）
式中
其中
又
则
式7－1中
故
电动轴上的最大制动力矩
式中
所以
查《运输机械设计选用手册（上）》表1－86，选择制动器型号为
查《运输机械设计选用手册（上）》表1－90，选择逆止器型号为
8 清扫装置
输送带输送的物料往往带有粘性物质，如煤尘、泥浆、粉状物料，其中一部分会粘在输送带工作面上，在卸料时不能卸掉，这时，粘着物料便会进入回空段的下托辊上，把托辊弄脏并粘有这些附着物。物料进入托辊壳体内，从而增大轴承座上的径向载荷和轴向载荷，使轴承快速磨损，托辊壳体粘上物料会撕裂和拉毛输送带的面胶，加速输送带磨损损坏。如果，粘着物进入机尾改向滚筒，就会粘在滚筒表面上，越粘越多，附着力也＝越来越大，结果是造成输送带跑偏，增加输送带磨损，酿成严重后果。输送带上残留的物料还会加大对滚筒的摩擦力，有时会引起输送带面胶和滚筒包胶层的撕裂。如果清扫装置良好，对托辊、输送带等的使用寿命都可以延长。由此可见，清扫器在带式输送机上有着不可忽视的作用。在运行中，如果想人为清除机尾滚筒附着物，往往容易发生严重人身伤亡事故。因此，为保证带式输送机正常运转，在进入增面轮之间，必须将输送带上的附着物清扫干净。
8.1 清扫器的形式
输送带清扫器有各种形式，选用一种适用于所有物料的清扫器是比较困难的。因为物料的含水量粘性和粒度等因素随时变化，也因为这些因素决定着清扫器的效率，所以每种物料的清扫需要单独考虑。即使清扫器安装以后，清扫时还需要进行调整，以适应物料的性能。有时需要使用一个以上的输送带清扫器。
使用硫化或冷粘接头的输送带，清扫输送带是十分方便的，输送带工作面冷全面筒清扫器刮板接触，效果十分理想。但安装不当的机械接头会截住清扫器，使之产生跳动和振动。凹入的机械接头能使这个问题减到最小。
提高清扫能力的措施有很多，总的思路是使清扫器经久耐磨，具有较高弹性，清扫效果好，避免输送带受损，延长其使用寿命。
（1）单刮板式或多刮板式清扫器
刮板清扫器是利用一块或几块刮板借助于重锤或弹簧拉力与输送带工作面保持接触以清除输送带面上的粘着物料。单刮板清扫器是由一块横跨输送带整个宽度的刮板构成的。多刮板清扫器是由横跨输送带整个宽度的两块或两块以上相互平形的刮板构成的。
刮板式清扫器的刮板可用一种材质制作。多刮板清扫器有时采用几种材质制成，以便改善清扫效果，如橡胶刮板、ABS刮板、UPE刮板，也可联合使用。
输送带割条不能用做刮板清扫器的刮板，因为输送机输送的小颗粒物料会嵌入刮板的织物层内，从而引起输送带覆盖胶的严重磨损。橡胶刮板清扫器的刮板应由内无织物或无纤维加强的橡胶制成。
刮板可分为：
①横跨输送带的刮板
当用来与凸面滚筒上的输送带接触时，刮板按照滚筒和输送带的形状磨损。为了达到最有效的清扫作用，刮板通常是做成可以调整的。
②分段刮板
刮板按照滚筒的凸面做成两段，这种形式的刮板不需要一个跑合阶段来磨损刮板，以使其与凸面滚筒上输送带的形状相适应。这种刮板从安装时就能有效地清扫输送带。
③铰接刮板
这种结构系由一组装在绕枢轴转动的动臂上的短刮板组成。刮板依靠弹簧力来保持其与输送带工作面接触。这些刮板是相互重叠的形式布置的，因此输送带整个宽度均能得到清扫。这种形式的输送带清扫器必须经常检查和调整，使刮板绕枢轴自由转动并与输送带保持良好的接触。
（2）旋转式输送带清扫器
旋转式清扫器系由动力驱动的主轴或管制及装在它上面的硬毛刷或尼龙刷组成的。这些硬毛刷或尼龙刷的转速要比输送带带速要大些，最好为逆向运转。
旋转式硬毛刷输送带清扫器分为：
①低速旋转刷清扫器
低速旋转刷以120～180m/min的圆周速度工作，清扫干的粒状物料效率最高。因为转速较低，刷子磨损较小，所以寿命较长。
②高速旋转刷清扫器
高速旋转刷以360～350m/min的圆周速度工作，清扫潮湿的粒状物料效率最高。高速使物料产生离心力，从硬毛刷上甩出。
硬毛刷或尼龙刷也可用刮板，称为旋转式刮板清扫器。其橡皮刮板与轴平行布置或呈螺旋状布置在轴上。这些橡皮刮板具有拭清或刮擦的作用。这种旋转式刮板清扫器也有两种形式：
①低速旋转刮板清扫器
旋转刮板的圆周速度为360m/min，它既可用来清扫干的，也可用来清扫湿的物料。因转速较低，橡皮刮板的寿命较长。
②低速旋转刮板清扫器
旋转刮板的圆周速度大于430m/min，这种高速旋转刮板清扫器适合清扫输送湿而粘的物料的输送带。这种物料可能会粘结并积聚在硬毛刷上。
旋转刷子和旋转刮板清扫器的运动方向应使刷子或刮板周边的运动方向与输送带运动方向相反。
旋转刷和螺旋形的旋转刮板清扫器可由附近的头部滚筒传动轴通过链条来驱动，或者用单独的驱动装置来驱动。
（3）螺旋式清扫器
所谓螺旋式清扫器主要是其转动部分为螺旋状刮刀，这种清扫装置能在条件恶劣的情况下工作，如肮脏粘稠的湿粘土、矿粉等，清扫效果很好。
（4）自动补偿式旋转式清扫器
这种清扫装置的目的在于使压在输送带上的清扫刷子的磨损获得自动补偿。刷子装在固定导轨和滚筒之间。其中一个转轴与摇杆连接，摇杆上固定着配重，配重的重力在压向滚筒的刷子的轴上产生转矩，这时重轴和转轴之间的力矩迫使刷子压向输送带表面。刷子按其清扫边缘的磨损程度自动往上移动，自动补偿磨损。
（5）喷水器和刮水器
在某些清扫却有困难的地方，可使用高压喷水器作为输送带的清扫装置。高压喷水是通过装有控制阀的喷嘴直接向输送带工作面喷射。橡胶刮水器安装在喷水器的后面，以便在喷水冲洗输送带后再将输送带拭清，橡胶刮水器像一个橡胶擦将剩下的水刮掉。
尽管这种清扫方法对某些物料是十分有效的，但是它有两个缺点，一是必须采取措施来处理冲洗水，二是严寒的天气会使整个系统不能工作。
8.2 清扫器的安装位置
输送带清扫器安装位置应使从输送带上清扫下来的物料能落入卸料溜槽内或能收集起来进行处理，一般弹簧或配重的单刮板或多刮板清扫器应安装在输送带刚离开滚筒之后的位置上，卸料溜槽的结构往往决定着清扫器的具体位置。铰接刮板清扫器安装在输送带刚离开滚筒之后输送带的空载段上。
旋转刮板清扫器通常安装在输送带与滚筒脱离接触点的后面，旋转刷子清扫器的安装位置要求相同。然而，如果由于溜槽结构、增面轮位置等原因而有必要的话，旋转刷可安装在输送带与滚筒仍在接触的地方，以便将输送带清扫。
8.3 空载段输送带的清扫
除圆管式输送带外，即使槽形带式输送机是精心设计的，在加料点和沿输送带长度的任何地方也都可能发生输送带撒料现象。如果发生撒料的现象，撒出的物料可能落到输送带空载段上，而被夹在输送带与中部滚筒中间，从而引起输送带的损坏或跑偏。
这种清扫器安装在空载段输送带上侧，紧靠在尾部滚筒的前方，用来清扫撒在空载段输送带上的任何物料，从而防止撒出的物料夹在输送带与尾部滚筒的前方，用来清扫撒在空载段输送带上的任何物料，从而防止撒出的物料夹在输送带与尾部滚筒之间，这种刮板清扫器呈V形，有一个 60°夹角，V形刮板的顶点应指向输送带，刮板清扫器应布置在尾部滚筒和其前面的第一个下托辊之间，并要安放在输送带的上面，除UPE刮板外，全用玻璃钢制成。
9 给料装置
9.1 对给料装置的基本要求
带式输送机装载和转载物料是最重要、最复杂的运输作业之一。研究证明，在广泛应用的中距离输送机上（长度在260m以内），输送带的使用期限主要取决于给料装置的机结构合理与否。为了减轻输送带的磨损，对给料装置提出了一系列要求：
物料给到输送带上的速度快慢和方向应与带速近似一致，对准输送带中心给料，保证物料均匀的给到输送带上；
在装料点不允许有物料堆积和撒料现象，应在给料装置内部而不是在输送带上形成物流；
在装料设施后面尽量避免设置紧接输送带的挡板，尽量减少物料的落差，特别是要防止大块物料从很高处直接下落到输送带上。
当被输送物料的物理机械性质变化或使用条件改变时，要有可能调节物料的速度，具有良好的通过性能，特别是当输送强黏性物料时保证不堵塞，结构紧凑，工作可靠、耐磨性好等等。
运输夹杂大块的物料时，给料装置要有可能先将细料和粉料卸到输送带上形成垫层，然后再装块矿石，防止大块矿石直接冲击输送带。当输送磨损性强、棱角锐利的大块物料时，输送机的受料段最好布置成水平的。当输送机在倾斜段装料时，物料在达到带速之前容易产生紊流，为了防止撒料，必须设置高而长的栏板。
给料漏斗的宽度应不大于输送带宽度的2/3。另一方面，为防止漏斗堵塞，其宽度应采取如下值：当输送筛分过的物料时应不小于最大块尺寸的2.5～3倍，当运输未筛分过的物料时可取最大块尺寸的2倍。
9.2 装料段栏板的布置及尺寸
当物料在离开给料漏斗达到带速之前，必须用栏板使其保持在输送带上。实际上，栏板就是给料漏斗的侧板沿输送机方向的延长段。
当运输大块坚硬矿石时，栏板下缘与输送带之间的缝隙应沿输送带运行方向均匀地增大。这样挤在栏板下面的块料随着输送带向前运动，容易从栏板下面被带出，因此可避免输送带被划破。
为了防止块状物料堵塞在栏板之间，通常将两块栏板不是相互平行放置，而是向前扩张布置。后栏板的下缘做成弧形，而不是直线。
布置中间装料点的栏板时，必须考虑前面装料点给到输送带上的物料能顺利通过。当各中间装料点的距离较近时，为了避免撒料，最好布置连续的栏板。
为了防止粉矿从栏板下缘与运动输送带的缝隙滑出，需在栏板外侧镶一条厚8mm～16mm的密封用硬橡胶带，或将托辊组侧托辊的倾角增大到45°，有时达60°。这时仅用金属挡板导流就能形成稳定的物流。
栏板的长度随物料给到输送带上的速度贺带速之差的增大而增大。栏板之间的最大间距通常取槽形输送带宽度的2/3。当输送流动性好的物料时，最好将栏板的间距减小到槽形输送带宽度的1/2。
9.3 装料点的缓冲
带式输送机装载块度特别是比重大的矿石时，输送带受很大的冲击力作用。在这种情况下，输送带面层可能被划破，甚至击穿，引起输送带早期报废。理论分析证明，输送带受冲击载荷的大小主要与下列因素有关，即装料点的高度、矿石块的质量及其棱角的形状、托辊的质量、输送带的横向弹性模量以及托辊衬垫的弹性模量，等等。在装料点采用缓冲悬挂托辊组，能大大减轻输送带的动载荷，减少输送带损坏的几率。提出一下几点建议供设计。运输大块物料的输送带输送机装料点时参考：
（1）输送带所受的动载荷随着相互冲击物体质量的减小而减小。在矿石块质量给定的情况下，只要减轻参与冲击作用的托辊组的质量，就可使动载荷减小。借助缓冲装置使使托辊组与输送机机架隔离，亦即采用悬挂托辊组，是减轻动载荷的一种有效方法。将悬挂托辊组各托辊之间做成弹性连接，可进一步减轻输送带的动载荷。
（2）当采用悬挂托辊组时，借增多托辊数量和改变几何形状以减小托辊组的折算质量，以及降低给料高度，同样能够减轻输送带的动载荷。
（3）给缓冲托辊加衬，是减轻输送带动载荷的极其有效的方法。同时托辊衬垫的弹性模量应大大低于输送带的弹性模量，而且衬垫应具有足够大的厚度（3cm～5cm）。
（4）在不显著增大托辊组重量的条件下，应尽量增大托辊的直径，运输大块坚硬物料的输送带应比普通输送带具有更厚的上、下覆盖胶。
（5）装料点托辊组间距应在0.4m～0.6m范围内。给料漏斗的安装位置必须保证物料块落到两组托辊之间，而不是落在某一组托辊上。
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10 电器保护装置
现代技术的发展对带式输送机提出新的要求是输送距离大、运量大、速度高，还要适用于向下运输。对于长距离大型带式输送机必须设置各种电器保护装置，这不仅保证工作人员的安全，而且对于延长设备的使用寿命、提高运输系统的经济效益都起着十分重要的作用。
目前带式输送机主要的保护装置有输送带跑偏保护装置、速度打滑装置、拉力保护装置及电机的接地、短路、断相过载等保护装置，下面对这些装置的特点分别做介绍。
10.1 输送带跑偏保护装置
常用的各种带式输送机（除钢绳牵引带式输送机和圆管式带式输送机外）都可能出现输送带跑偏事故，特别是在物料偏载时或在安装输送机地段的地形起伏变化很大时，更容易产生跑偏现象。因此，在输送机的机头、机尾以及易出现跑偏的地方应使用保护装置。
目前在国内外带式输送机的电控系统中，较多地使用开关式跑偏保护装置。
图10－1 PT1型开关式跑偏保护装置示意图
1——输送带；2——侧托辊；3——侧立辊；4——杠杆
5——压杆；6——压缩弹簧；7——行程开关
图10－1是国产PT1型开关式跑偏保护装置示意图。它由托辊式拉力弹簧和行程开关等组成。它被设置在机架的两端，且靠近上层输送带的地方。当输送带跑偏时，托辊的位置发生变化，在其下部的行程开关即起作用；当跑偏消失时，拉力弹簧使托辊自动回复原位。跑偏动作装置有两档。 第一档（偏20°）位置做报警用（当出现轻度或瞬间跑偏时发出报警信号）；只有在严重跑偏并且时间较长时才通过第二档（偏35°），使输送机系统停止运转。
10.2 速度保护装置
输送机在运行中如果输送带与滚筒的线速度不一致，就会发生摩擦而降低带式输送机的使用寿命，对于有较大倾角的下运机，如物料超过原设计规定或制动力矩不足时，会使输送带的转动速度增加，甚至造成飞车事故，这对工作人员和设备的安全都是十分不利的。为此，带式输送机应装设速度保护装置。
目前国内通用的速度保护装置是一种速度继电器，其工作原理是利用永久磁铁心产生磁矩，从而拨动微动开关输出信号，当输送带速度降到低于正常速度70％时，拨不动微动开关，无信号输出，带式输送机停机。
速度保护装置可分为速度传感器和电器线路两部分。
10.3 拉力保护装置
带式输送机在不同的运动阶段对输送机的拉力有不同的要求。例如启动时，为了延长输送带的使用寿命，必须装设拉力保护装置（或称拉力自动调节装置）。重锤式调节装置结构简单，但它的调节范围有限，目前较理想的方法是利用电器自动控制输送带放松和拉紧。
目前国内外常用的拉力保护装置有两种：
（1）干簧式拉力自动调整装置
干簧式拉力自动调整装置的工作原理是将输送带的拉力转换成干簧管触电的通断，从而实现其拉紧电动机正转或反转，使输送带拉紧或放松。它的电器线路简单，维修方便。
（2）电阻应变式拉力自动调整装置
电阻应变式拉力自动调整装置是利用电阻应变片作为拉力传感器的。它由拉力传感器、恒流器、电压放大器、拉力指示器、比较器和执行器等几个部分组成。
11 关于大倾角带式输送机
槽型托辊的改进的探讨
11.1 大倾角带式输送机的托辊装置
与普通带式输送机的区别
大倾角带式输送机与普通带式输送机最主要的区别在于采用了4 节深槽型托辊装置。4 节深槽托辊装置如图11－1 所示。其中中间两节托辊与水平的夹角为25°, 其余两节为60°。输送带被4 节承载托辊围成了近似半圆的断面, 从而增大了物料与输送带之间的摩擦力, 减少了物料的散落, 对输送带的跑偏有一定的纠正作用。
11－1 4节深槽形托辊装置
传统的3 辊圆柱式托辊组的槽形角一般为30 °。适当提高托辊的槽形角可增大带式输送机的运输量。国内外资料显示, 增大槽形角是带式输送机的发展方向。带式输送机货载横截面如图2 所示。设货载宽为0. 8 B , 中间托辊长为0. 4 B 。横截面积S 为S 1 与S 2之和。
11－2 带式输送机载货横截面
当动堆积角时，横截面S取得最大值：
由此可得：
从上述推导可知, 当物料的动堆积角为30°时, 最优的托辊组槽形角为
53°。此时物料的断面积最大, 即带式输送机在此槽形角时有最大的运输量。大倾角带式输送机槽形角为60°, 其运输量接近最大值。
11.2 大倾角带式输送机托辊存在的问题
据在生产现场了解到，目前的使用中，深槽形带式输送机相比普通带式输送机，存在的主要问题是胶带易从中间断裂。由于胶带在带式输送机制作成本中占有较大比重，高者多达50%，因此带式输送机胶带的断裂对煤矿的损失较大。
大倾角带式输送机4 节深槽型托辊装置横截面胶带受力分析如图11－1 所示。在重力G、托辊支撑力N 1、N 2、N 3、N 4 的作用下，胶带弯曲如图11－1 所示。与普通带式输送机相比较，大倾角深槽托辊横截面上胶带弯曲半径较小。在横截面胶带上表面中点P 处弯曲半径最小，形成“尖点”。从图11－1 中可以看出，上胶带支撑于深槽槽型托辊之上，而下胶带则支撑于平托辊之上，胶带运行过程中经过机头机尾时由弯变平、由平变弯的过程中承受交变载荷的作用，易引起疲劳。再加上在运输矸石之类带有尖角的载荷作用P 点时应力集中易形成微观裂纹。微观裂纹在交变载荷的作用下逐步扩大，从而导致胶带开裂。
11.3 解决问题的措施
通过与普通带式输送机相比, 决定在中间加一节平托辊，如图11－3，以增大胶带的弯曲半径。
图11－3 改进后的深槽型托辊装置
理论上来说，有助于缓解胶带的断裂。具体效果有待于生产实践的考验，且实施该方案的经济性有待详细论证。
12 产品使用维护说明书
主要技术特征参数
运输长度 600米 输送量 200吨/小时 带速 2米/秒 传动滚筒直径 800毫米 倾角 21度 胶带 型号 ST1600 纵向拉伸强度 1600N/mm 每米质量 27kg/m 电动机 型号 Y355－39－4 功率 250kw 电压 380V 转速 1483r/min 效率 93.9 减速器 型号 ZSY560-40 公称传动比 40i 公称转速 1500r/min 公称输入功率 930kw 液力耦合器 型号 YCTCK560 输入转速 1500r/min 传递功率范围 148～295kw
一、用途
本带式运输机主要用在井下、顺槽及集中运输巷道中输送煤炭。
二、结构概述
（1）机头传动装置
机头部分由传动滚筒、减速器、液力耦合器、机架、卸载端、头部清扫器等组成。机头传动装置是整个输送机的驱动装置，由一台电机通过液力耦合器和减速器将动力传递给传动滚筒。
（2）传动滚筒
传动滚筒为焊接结构，外径为(800毫米，滚筒表面有冷注橡胶和硫化橡胶两种。
（3）机架
机架是由侧板及底架组成的焊接结构，电动机、减速器、液力联轴器等装置可根据现场使用要求，安装在机架的右侧板或左侧板上。
（4）卸载端
卸载端是由在机头最前部外伸的卸载架和安装在卸载架上的滚筒组成。卸载滚筒外径为(800毫米，安装的轴线位置可调节，以调正胶带在机头部的跑偏。卸载端的后部还安装有一个外径为(400毫米的改向滚筒，以改变胶带运行方向。
（5）头部清扫器
头部清扫器分重清扫器和犁式清扫器二种，以清扫胶带正反面的粘煤。
（6）胶带张紧装置
胶带张紧装置设在机尾部，为小车拉紧装置。可及时调节胶带的张紧程度。
（7）机身
机身结构为管架式，用60的钢管和“H”支架纵向连接，整个输送机浮放在巷道底板上，无螺栓连接，安装拆卸方便。
（8）机尾
机尾由机尾架、缓冲托辊、进料斗、罩子和改向滚筒等组成。安装机尾找正，向后移动机尾，张紧皮带，然后将机尾固定。
三、试运转和调整
试运前的准备工作：
（1）检查安装的零部件是否完整，位置是否正确，是否符合安全质量标准。
（2）各部位润滑注油。
（3）触动起动按钮，观察两传动滚筒运转方向是否正确，无其它现象方可开机试运转。
输送机安装后在运转中发现皮带跑偏是一种常见现象，上下托辊前后都可以调偏，机头、机尾滚筒丝杆可以调头、尾滚筒跑偏，因而在试运转中调整皮带跑偏非常方便。
四、运转维护中的注意事项
（1）必须保护运输机运行良好和环境卫生清洁，保证电动机和减速器散热条件良好。机头、机身、机尾底座等部分的浮煤必须及时清除，确保设备正常运转。
（2）尽量避免在短时间内频繁启动运输机，在正常情况下运输机应空载启动。
（3）不允许发生皮带沿传动滚筒打滑现象，如有发现应立即张紧皮带。
（4）发现皮带跑偏应及时调正，以免损坏皮带。
（5）对皮带清扫器应经常检查，磨损后应及时更换。不允许皮带滚筒表面粘附碎煤和煤粉。
（6）传动滚筒、改向滚筒、张紧滚筒、机尾滚筒、减速机、平行齿轮要定期加油，以延长设备寿命。
（7）输送机在运行中要详细检查，如发现损坏部分应立即更换。
致 谢
本次设计有幸得到了刘伟老师的尽心指导，以及焦作市新立康运输机械有限公司陈小和总工程师的大力支持。并且在河南工业大学学习和生活的三年中，得到了众多老师的教导以及很多同学的帮助，使我在大学中学到了丰富的基础知识和专业知识，为本次设计以及今后的工作生活打下了坚实的基础。
在此，对河南工业大学以及机电工程学院的各位领导和老师表示衷心感谢并致以崇高的敬意；对本次设计的指导老师刘老师和陈总工程师表示最诚挚的谢意！
最后，由衷地向所有关心和帮助过我的人表示感谢！
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运输机械选用设计手册（上册）
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毕业设计（论文）
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