带式输送机驱动装置设计.doc

1 引言
1．1 国内外带式输送机的发展状况
输送机是在一定线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完毕若干工艺操作，所以应用广泛。
17世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。1868年，在英国出现了带式输送机；1887年，美国出现了螺旋输送机；192023，瑞士出现了钢带式输送机；192023，英国和德国出现了惯性输送机[1]。
20世纪80年代末以来，我国的煤矿用带式输送机也有了很大的发展，对其关键技术的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，从定型的SDJ、SSJ、STJ、DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，如国家“七五”攻关项目—“大倾角带式输送机成套设备”、“九五”攻关项目—“高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机”等都填补了国内空白，开发了大倾角、长距离输送原煤的新型带式输送机系列产品，并对带式输送机的关键技术及其重要元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，研制成功了多种软启动和制动装置及以PLC为核心的可编程电控装置。但与国外相比（如表1-1），其机型一般都偏小，特别是带速通常均不超过4.5m/s，对高带速输送机及其动态设计与计算机监控等关键技术问题缺少实践经验，由于带速普遍较低，许多设计单位仍沿用以往的静态设计法，用加大带式输送机安全系数的方法来提高设计的可靠性，其结果不仅增大了设备成本，并且减少了设备运营的可靠性。
表1-1 国外目前带式输送机的重要技术指标[2]
重要技
术参数
300-500万吨高产高效矿井
顺槽可伸缩带式输送机
大巷与斜井固定带式输送机
国内
国外
国内
国外
运距m
2023-3000
2023-3000
>5000
>4500
带速m/s
3.5-4
2.4-2.5
4-5,最高可达8
3-5
输送量t/h
2500-3000
1500-3500
3000-5000
2023-3000
驱动功率kw
1200--2023
900-1600
1500-3000
1500-3000
目前，带式输送机的发展趋势是：大运送能力、大带宽、大倾角、增长单长度和水平转弯，合理使用胶带张力，减少物料输送能耗，清理胶带的最佳方法等。
1．2 带式输送机发展的技术前瞻
带式输送机大型化与高可靠性规定，对设计者和制造商提出了更高的规定，只有解决了带式输送机发展的关键技术，才干制造出高性能、高可靠性的大型带式输送机。其关键技术为[2]：
1．动态分析技术
就是建立带式输送机输送带在启动和停机过程中的动力学方程，求解带式输送机上不同点随时间推移所发生的变化，找出变化剧烈的张力波也许导致的破坏，这就是带式输送机的动态分析。
2．可控启动技术
大型带式输送机的启动，一定要有一个足够的启动时间，使启动加速度保持在允许范围内，运距越长、带速越高、输送量越大，启动时间就越长。因而必须对启动时间加以控制，可控启动时输送带张力波动极小，启动平稳。
3．下运制动技术
涉及三个技术关键，分别是制动能量大、制动平稳性规定高、在事故停电时规定系统迅速而安全地制动。
4.中间驱动技术
随着我国高产高效矿井的出现，煤矿井下用带式输送机已向大型化方向发展，但由于受到输送带强度与驱动装置的限制，井下使用的带式输送机单机长度还不允许无限制地加长。中间驱动就是把驱动功率的一部分放在输送机的中间段，使驱动功率分散开来，这样可以减少输送带的最大张力，减少输送带的强度，提高输送机的输送能力，减少征集成本。
5.高速托辊技术
托辊使带式输送机的重要部件，量大面广，在顺槽中使用的托辊一般采完一个工作面后，托辊损坏数量很大，经济损失相称严重。此外托辊的旋转阻力及输送机运营阻力大，功率消耗很大，因此提高托辊质量对减少能耗、节省费用、增长运营可靠性具有重大意义。
6.电控与监测自动化技术
国外大型带式输送机都已采用高档PLC可编程控制器，开发了先进的程序软件与综合电源继电器控制技术以及数据采集等完整的自动监控系统。这样可以实现输送机可控启（制）动、中间驱动、功率平衡、带速同步、自动张紧与机尾自移以及各种保护装置、通信与信号联络等综合功能的规定。
1.3 带式输送机概述
1.3.1 带式输送机的优缺陷
带式输送机的优点是输送物料种类广泛，运送能力大，输送路线的适应性强，灵活的装卸料，可靠性强、安全性高、费用低，工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机耗电量的1/3～1/5。因在运送过程中物料与输送带一起移动，故磨损小，物料破碎性小。由于结构简朴，既节省设备，又节省人力，故广泛应用于我国国民经济的许多工业部门。
带式输送机的缺陷是输送带成本高且易损坏，故与其他输送设备相比，初期投资高，且不适于运送有棱角的物料。
1.3.2 带式输送机的工作原理
带式输送机的机构示意图如下所示，
图2-1 带式输送机工作原理图
1. 驱动滚筒；2.清扫装置；3.托辊4.输送机5.机尾换向滚筒6.拉紧装置
输送带绕经驱动滚筒1和机尾换向滚筒5形成无极闭合带。上下两股输送带是由安装在机架上的托辊3支承着。拉紧装置的作用是给输送带正常运转所需要的张紧力。工作时，驱动滚筒通过它与输送带之间的摩擦力驱动输送带运营。货载装载输送带上并与其一起运营。带式输送机一般是运用上分支输送带输送货载的，并且在端部卸载。运用专门的卸载装置也可在中间卸载。
1.3.3 带式输送机的分类
带式输送机分类方法有多种,按运送物料的输送带结构可分为两大类；一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运送物料的过程中，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；另一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点，其分类图如下[4]：
TDII型固定式带式输送机
GD80轻型带式输送机
普通型 DX型钢绳芯带式输送机
U型带式输送机

带式输送机
管形带式输送机
气垫型输送机
特种结构 波状挡边带式输送机
钢绳牵引带式输送机
压带式带式输送机及其它类型。
图1-1 带式输送机的分类
1．4 驱动装置形式
驱动装置事实上是一种能量转换装置, 根据能量也许进行的转换方式, 带式输送机的驱动可以有下面的几种途径:
a) 电能→机械能: 电动机通过电力电子技术直接驱动。其重要形式为: 直流电动机调速方式、交流电动机软启动方式、交流电动机变频调速方式、差动变频无级调 速。
b) 电能→液体动能→流体摩擦→机械能: 液粘离合器驱动。
c) 电能→液体动能→机械能: 液力耦合器驱动。
d) 电能→液压能→机械能: 液压马达驱动。
根据设计参数和规定，综合考虑后，采用第一种途径。
驱动装置的作用是将电动机的动力传递给输送带，并带动它运动。
驱动装置是带式输送机的动力传递机构。一般由电动机、联轴器、制动器、减速器及驱动滚筒组成。
电动机：带式输送机用的电动机，有鼠笼式、绕线式异步电动机。在有防爆规定的场合，就采用矿用隔爆机。使用液力耦合器时，不需要具有高起动力矩的电动机，只要与耦合器匹配得当，就能得到接近电机最大力矩的起动力矩。
联轴器：按传动和结构上的需要，分别采用液力耦合器、柱梢联轴器、棒梢联轴器、齿轮联轴器或十字滑块联轴器。
减速器：带式输送机用的减速器，有圆柱齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮减速器的传动效率高，但是它规定电机轴与输送机轴平行，驱动装置占地宽度大，适合于在地面驱动；而井下使用时需要加宽峒室，若把电机布置在输送带下面，会给维护和更换导致困难。因此，用于采区巷道是，常采用圆锥-圆柱齿轮减速器。
驱动滚筒：驱动滚筒是依靠它与输送带之间的摩擦力带动输送带运营的部件。据挠性牵引构件的摩擦传动理论，输送带与滚筒之间的最大摩擦力，随摩擦系数和围包角的增大面增大。所以提高牵引力必须人这两方面入手。
根据不同的使用条件和工作规定，带式输送机的驱动方式，可分单电机单滚筒驱动单电机双滚筒驱动及多电机驱动多滚筒驱动几种。

2 运动方案的拟定
驱动装置是带式输送机的原动力部分，由电动机、减速器以及高（低）速联轴器、制动器和逆止器等组成。其型式的拟定按与传动滚筒和关系，驱动装置可分为分离式、半组合式和组合式三种[5]。其三种组合方式如下表所示：
表2-1 驱动装置的组成
类型
代号
功率范围/kw
驱动系统组成

分离式
Y-DBY
2.2～315
Y电机-MLL联轴器-YOX耦合器-直交轴- 减速器-ZL联轴器
Y-ZLY
2.2～315
Y电机-MLL联轴器-YOX耦合器-平行轴-减速器-ZL联轴器
半组合式
YTH
2.2～250
Y电机-HL联轴器-减速滚筒
组合式
YⅡ
2.2～55
Y电机电动滚筒
分离式驱动装置有两种，在这两种分离式装置中，应优先选择Y-ZLY驱动装置；而Y-DBY合用于规定布置特别紧凑的地方。
半组合式驱动装置是只将减速齿轮副置于滚筒内部，电动机伸出在滚筒外面的驱动装置。它解决了电动滚筒散热条件差的问题。因而作业率可不受太大的限制。
组合式驱动装置是将电动机和减速器齿轮副装入滚筒内部与传动滚筒组合在一起的驱动装置。驱动装置不占空间，合用于短距离及较小功率的带式输送机上。但电动机在滚筒内部，散热条件差，因而电动滚筒不适合长期连续运转，也不适合在环境温度不大40C的场合使用[6]。
传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。综合考虑本题设计采用的为第一种分离式传动方案。其结构图如下:
图2-1 分离式驱动装置的结构图

3 电动机的设计
3．1 带式输送机驱动装置设计的原始数据
1. 驱动装置技术性能：
(1) 运送物料: 原煤
(2) 胶带速度: 2.5m/s
(3) 传动滚筒转速: 59.7r/min
(4) 物料堆积密度：= 800kg/m3
(5) 传动滚筒轴功率: 62.5kW
(6) 带式输送机倾角：α=100
(7) 输送带拉力 25KN
（8）设计运送生产率 Q=1500t/h
2. 使用情况：天天工作8小时，每年300天，5年。
3.2 选择电动机的类型
按工作规定和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。它具有高效、节能、振动小、噪声小和运营安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合国际标准。
3.3 选择电动机的容量
表3—1
类别
传动形式
效率
圆柱齿轮传动
很好跑合的6、7级精度（稀油润滑）
0.98-0.99
8级精度的一般齿轮传动（稀油润滑）
0.97
9级精度（稀油润滑）
0.96
加工齿的开式传动（干油润滑）
0.94-0.96
铸造齿的开式传动
0.90-0.93
圆锥齿轮传动
很好跑合的6、7级精度（稀油润滑）
0.97-0.98
8级精度的一般齿轮传动（稀油润滑）
0.94-0.97
加工齿的开式传动（干油润滑）
0.92-0.95
铸造齿的开式传动
0.88-0.92
蜗杆传动
有自锁性的普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）
0.40-0.45
单头普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）
0.70-0.75
双头普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）
0.75-0.82
三头和四头普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）
0.80-0.92
带传动
平带开式传动
0.98
V带传动
0.96
链传动
滚子链传动
0.396
齿形链传动
0.97
摩擦传动
平摩擦轮传动
0.85-0.92
卷绳轮传动
0.95
轴承（一对）
滚动轴承（球轴承取大值）
0.99-0.995
滑动轴承（液体摩擦取大值，润滑不良取小值）
0.97-0.995
联轴器

浮动联轴器（滑块联轴器等）
0.97-0.99
齿式联轴器
0.99
弹性联轴器
0.99-0.995
万向联轴器
0.95-0.98
减（变）速器
单级圆柱齿轮减速器
0.97-0.98
两级圆柱齿轮联轴器
0.95-0.96
单级NGW型行星齿轮减速器
0.95-0.98
单级圆锥齿轮减速器
0.95-0.96
两级圆锥—圆柱齿轮减速器
0.94-0.95
无级变速器
0.92-0.95
工作所需的功率： （1）
（2）
由上式（1），（2）可知:
式中——电动机的工作功率kw；
——工作机所需功率(指输入工作轴的功率)，kw；
——工作机的效率；
——输送带主轴牵引力N；
——输送带运营速度 m/s；
——电动机至工作机之间传动装置的总效率。

式中、、、、分别为齿轮传动、卷筒、轴承、联轴器的效率。
查表3—1得，=0.97、=0.96、=0.98、=0.99则：
=0.972×0.96×0.984×0.992=0.817
所以:
根据选取电动机的额定功率。
查《机械零件设计手册》取电动机的额定功率为=110kw
3．4 选择电动机的转速
由传动滚筒轴的转速,按二级斜齿圆柱减速器的传动比的合理范围=8:30,故电动机的转速范围为: =(477.6:1791)r/min。配合计算出的容量,可查出有两种合用的电动机型号, 其技术参数比较情况见下表：
表3-2 两种合用的电动机型号的参数

方 案

电动机型号
额定功率

电动机转速

电动机重量

kw
同步转速
满载转速
1
Y315M2-6
110
1000
990
1110
2
Y315S-4
110
1500
1480
1000
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及减速器的传动比，可知方案2比较适合。因此选定电动机型号为Y315S-4,所选电动机的额定功率P =110kw，满载转速n=1480r/min 。

4 减速器的设计
4．1 计算总传动比并分派各级传动比

图4—1 运动简图
电动机拟定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比[7]。
4.1.1 计算总传动比
==24.79
4.1.2 分派各级传动比
拟定各级的传动比时,考虑到润滑条件,应使高、低档两个在齿轮的直径相近，所以低速级大齿轮略大些，推荐高带级传动比=(1.2:1.3)

4．2 运动参数的计算
4.2.1 计算各轴转速
=1480r/min
=1480/5.49=269.58r/min
=269.58/4.51=59.77r/min
4.2.2 各轴的功率和转矩
电动机轴输出功率和转矩
＝80kw
＝9550×＝9550×
轴Ⅰ的输入功率和转矩：
= ·= 80×0.99=79.2kw
＝9550×
＝9550×＝511.05
轴Ⅱ的输入功率和转矩：
= ·· = 79.2×0.97×0.98=75.29kw
＝9550×
＝9550×＝2667.18
轴Ⅲ的输入功率和转矩：
= ··=75.29×0.97×0.98=71.57kw
＝9550×
＝9550×＝11435.39
传动滚筒轴的输入功率和转矩：
= ···
=71.57×0.98×0.99×0.96=66.66kw
＝9550×
＝9550×＝10650.87
将以上各轴的转速，功率及转矩，列成表格
表4-1 各轴的转速，功率和转矩

参 数
轴 名
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
滚筒轴
转 速 r/min
1480
1480
269.58
59.77
59.77
功 率 kw
110
79.2
75.29
71.57
66.66
转 矩
516.21
511.05
2667.18
11435.39
10650.87
综合考虑传动比和额定功率，应当选取减速器，=24.79， 额定功率 =110kw。

5 驱动滚筒设计
5.1 输送带的选择
输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件（钢丝绳牵引带式输送机除外），它不仅要有承载能力，还要有足够的抗拉强度。输送带有带芯（骨架）和覆盖层组成，其中覆盖层又分为上覆盖胶，边条胶，下覆盖胶。
输送机的带芯重要是有各种织物（棉织物，各种化纤织物以及混纺织物等）或钢丝绳构成。它们是输送带的骨干层，几乎承载输送带工作时的所有负载[18]。因此，带芯材料必须有一定的强度和刚度。覆盖胶用来保护中间带芯不受机械损伤以及周边有害介质的影响。上覆盖胶层一般较厚，这是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损。下覆胶层是输送带与支撑托辊接触的一面，重要承受压力，为了减少输送带沿托辊运营时的压陷阻力，下覆盖胶的厚度一般较薄。侧边覆盖胶的作用是当输送带发生跑偏使侧面与机架相碰时，保护带芯不受机械损伤。
按输送带带芯结构及材料不同，输送带被提成织物层芯和钢丝绳芯两大类。织物层芯又分为分层织物芯和整体织物层层芯两类，且织物层芯的材质有棉，尼龙和维纶等。
为了方便制造和搬运，输送带的长度一般制成100米～200米，因此使用时必须根据需要进行连接。橡胶输送带的连接方法有机械接法与硫化胶接法两种。硫化胶接法又分为热硫化和冷硫化胶接法两种。
5.2 驱动滚筒的选择设计
驱动滚筒是传递动力的重要部件。根据不同的使用条件和工作规定，带式输送机的驱动方式，按单点驱动方式来讲，可分单滚筒驱动和双滚筒驱动。单滚筒传动多用于功率不大的输送机上，功率较大的输送机可以采用双滚筒传动，其特点是结构紧凑，还可以增长包角以增长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，也可以运用齿轮传动装置使双滚筒同速运转。如双滚筒传动仍不满足牵引力需要，可采用多点驱动方式。滚筒结构又分为钢板焊接滚筒(大型的)和铸造滚筒(小型的)。
驱动滚筒的作用是通过筒面和带面之间的摩擦驱动使输送带运动，同时改变输送带的运动方向。为了传递必要的牵引力，输送带与滚筒间必须具有足够的摩擦力。根据摩擦传动的理论，在设计或选择驱动装置时，可采用增长输送带与驱动滚筒问的摩擦和围包角的方法来保证获得必要的牵引力。采用单滚筒驱动时；围包角可达180°～240°；当采用双滚筒驱动时，围包角为360°～480°左右。用双滚筒传动能大大提高输送机的牵引力，所以经常被采用，特别是当运送长度比较长时，一般采用双滚筒驱动。
驱动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒和包胶面滚筒等。钢制光面滚筒的重要缺陷是表面摩擦系数小，所以一般用在周边环境湿度小的短距离运送机上[19-20]。包胶滚筒的重要优点是表面摩擦系数大，合用于环境湿度大，运距较长的输送机。而包胶的重要用途就是为了增大驱动滚筒与输送带间的摩擦系数，减小滚筒的磨损。当功率不大，环境湿度小的情况下，可选用光面滚筒；环境潮湿，功率又大，容易打滑的情况下，应选用胶面滚筒作为驱动滚筒。包胶滚筒按其表面形状又可分为光面包胶滚筒、人字形沟槽包胶滚筒和菱形包胶滚筒。
本设计采用人字形沟槽包胶滚筒。这种滚筒是为了增大摩擦系数，在钢制光面滚筒表面上，加上一层带人字形的橡胶层面制成。这种滚筒有滚筒方向性，使人字刻槽的尖端顺着输送方向，不得反向运转。方向如下图所示。人字形沟槽胶滚筒，沟槽能使水的薄膜中断，不积水，同时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里，由于这种因素，即使在潮湿的场合工作，摩擦系数减少也很小。而菱形胶表合用于可逆运转的输送机[8]。
两种人字形沟槽包胶滚筒如下图所示：

图5-1 左向人字形包胶滚筒和右向人字形包胶滚筒的结构示意图
5.3 滚筒尺寸的拟定
输送带的宽度直接影响，原煤的输送生产率[9]。由带式输送机的输送能力公式：
易知：满足运送生产率规定的最小输送带宽度

式中 —输送带宽度，m；
—带速，m/s；
—物料散集密度，t/m3；
—输送量，t/h；
—物料的断面系数，值与物料的堆积角值有关，可由表5—1查得；
—输送机倾角系数，即考虑倾斜运送时运送能力的减小而设的系数，其值见表5—2。
表5—1 物料断面系数表
动堆积角
10°
20°
25°
30°
35°

槽形
316
385
422
458
466
平形
67
135
172
209
247
表5—2 输送机倾角系数表
α
0°~ 7°
8°~ 15°
16°~ 20°

1.0
0.95~0.9
0.9~0.8
表5—3 各种物料散集密度及物料堆积角
货载名称

货载名称

煤
0.8~1.0
30°
石灰岩
1.6~2.0
25°
煤渣
0.6~0.9
35°
砂
1.6
30°
焦炭
0.5~0.7
35°
黏土
1.8~2.0
35°
黄铁矿
2.0
25°
碎石
1.8
20°
设计中，带式输送机采用的是槽形托辊；由原始数据可知，运送的是原煤，输送机的倾角为10°。故从表5—3查得=30°；从表5—1中查得=458；从表5—2中查得=0.95—0.9，取=0.92。
代入数据： =m=1.33m
查表选取带宽=1.4m=1400mm
在标准设计中，带宽与滚筒直径也有一定比例关系，所以用上式计算的滚筒直径，然后在系列标准中圆整成相近的标准直径，带宽B与驱动滚筒标准直径的关系如下表所示[22]：
表5-4 带宽与驱动滚筒标准直径的关系
胶带宽度mm
650
800
1000
1200
1400

驱动滚筒
标准直径D(mm)
630
630
800
800
1000
-
800
1000
1000
1250
-
-
-
1250
1400
滚筒长度应比输送带宽度B大些，一般取为=+（100～200） mm
故滚筒长度=（1400+200）mm =1600 mm
由表5—4选取驱动滚筒的标准直径D=1000mm
本系列传动滚筒设计时,已考虑了输送机启制动时出现的尖峰载荷,因而传动滚筒只需按稳定工况算出的扭矩和合力来选择即可。
由总体方案的设计部分可知，传动滚筒的圆周合力为：

而按稳定工况计算出的转矩为：
=66.66KW
＝9550×
=9550×＝10650.87
故该滚筒选择满足规定。
其结构尺寸如下图所示[10]：

图5-2 传动滚筒的结构尺寸安装图
由DT(Ⅱ)输送机设计手册[22]查得安装尺寸如表5—5所示：
表5—5
B
D/mm
许用应力/KN
轴承型号
重要尺寸/mm
A
L

d
K
1400
1000
27
22232
2050
1600
1125
150
250
重要尺寸/mm
M
N
Q
P
H
h

B

200
105
520
640
200
60
158
36
M30

图5-4 传动滚筒的三维模型

5.4 驱动滚筒轴的设计
5.4.1 驱动滚筒轴的结构设计
计算最小轴径：
筒的输入功率和转速
=66.66kw
＝
选取驱动滚筒轴的材料为45钢，调质解决。查表知：考虑弯矩影响的设计系数为=118，于是轴的最小直径为：
=118=122.7mm，
滚筒轴的结构尺寸如下图所示：

图5-5 滚筒轴的结构尺寸

图5-6滚筒轴的三维模型
5.4.2 滚筒轴的校核
由于只受扭转力的作用，故只校核轴的强度和刚度。
(1)强度校核
由强度校核条件：
===15.78Mpa
——轴的扭转剪应力,Mpa；
T ——轴所受的扭矩，N.mm；
WT ——轴的抗扭截面模量，对于实心轴，WT =0.2d3；
P——轴所传递的功率，KW；
n——轴的转速，r/m3；
d——轴的截面直径,mm；
[]——许用扭转剪应力，Mpa；
由于轴承的材料为45钢，查机械零件表15-3得，轴的材料的许用扭转剪切应力为25～45
由于<[]，所以符合规定。
(2) 刚度校核
由刚度条件得：
=5.73×=5.73×=0.46(/m)
T——轴所受的扭矩,N.mm
G——轴的材料剪切弹性模量，对于钢材，G=8.1104Mpa
Ip——轴的截面的极惯性矩,mm4，对于轴Ip =
由于传动滚筒为一般的传动轴，因此=0.5～1(/m)
故轴的刚度合格。
5.4.3 滚筒的周向定位
对于零件的周向定位，一般的方法是采用键、螺钉等进行，这就不同限度的削弱了轴强度，基于此，本设计采用胀套定位，运用锥面原理，通过调整锥面轴向位移，达成径向膨胀[21-22]。
优点及特性：
a)制造和安装简朴。安装胀套的轴和孔不像过盈配合那样规定高精度的制造公差，安装胀套也无需加热，冷却或使用加压设备，只须将螺钉按规定扭矩值宁紧即可。
b)有良好地互换性，且拆卸方便。拆卸时，先松开压紧螺钉，再用顶出螺钉顶出卸载，即可拆除联接状态，将胀套与联结零件分离。
c)胀套联接可以承受重负载。其结构可作成各种样式，为适应安装负载规定，一个胀套不够用时，还可多个串联使用。
d)胀套联接是一种精密无间隙、无键的联接。可靠的消除了键传动所导致的应力集中档弊病。具有定位方便快捷、使用寿命长、不易腐蚀等优点。在工作中无相对滑动，不会磨损。
e)胀紧联接在轴向安装时，不需轴向任何固定就可以调整其轴向所需位置尺寸及零件相对位置。
f)胀紧联结套可以在-30~200温度范围之间工作，并可以根据工作环境和介质的不同，选择多种不同的材料[12]。
以上特点填补了键联接的许多局限性之处，该产品是取代键的最佳选择，相对于键联结，可以保证无间隙，使用寿命极长。

6 联轴器的设计
6.1 高速联轴器
在减速器高速轴与电动机之间，由于转速较高，且有轻微的冲击振动；输送机功率在110KW以内的高速轴一般采用弹性柱梢联轴器[23]，这种联轴器传递转矩的能力很大，结构简朴，安装制造方便，耐久性好，弹性柱梢有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移[13]。
计算选型如下：
选择时应满足如下的强度条件
计算转矩：=（）
——电动机系数，查机械手册得=0.25
——工作机类型系数，查机械手册得=1.2
=1.45511.05=766.57
由联轴器的计算和轴的设计计算，选联轴器
其公称许用转矩1250，许用转速为4700r/min ，故满足规定。
其结构尺寸如下表所示
表6-1 联轴器的结构尺寸
型号
公称转矩
(Nm)
许用转速
(r/min)
轴孔直径
、
mm
轴孔长度mm
D mm
Y型
、、Z型
L
L

LX3
1250
4700
30，32，35，38
82
60
82
240
40，42，45，48
112
84
112
mm
Bmm
Smm
转动惯量(kg㎡)
质量kg
160
36
2.5
0.026
8

6.2 低速联轴器
在低速级与工作机之间，其转矩很大，且有一定的冲击振动，减速器输出轴与工作机轴间又有一定的轴向和径向位移，所以此处选择弹性齿式联轴器。
这种联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒和两个带有外齿的内套筒组成。两个内套筒分别用键与两轴连接，两个外套筒用螺栓连成一体，依靠内外齿相啮合以传递转矩。由于外齿的齿顶制成椭球面，且保证与内齿啮合后具有适当的顶隙和侧隙，故在传动时，套筒可有轴向和径向位移以及角位移。但为了减少磨损，应对齿面进行润滑。这类联轴器能传递很大的转矩，长允许有较大的偏移量，安装精度规定不高；成本较高，在重型机械广泛应用。
计算选型如下：
选择时应满足如下的强度条件
计算转矩：=（）Nm
电动机系数，=0.25
工作机类型系数，=1.25
=1. 511435.39=17153.09Nm
由联轴器的计算和轴的设计计算，选 ZL8型联轴器。
公称许用转矩25000Nm
许用转速2300r/min，故满足规定。
其结构尺寸如下表所示：
表6-2 ZL8型联轴器的结构尺寸
型号
公称转矩
(Nm)
许用转速
(r/min)
轴孔直径
、
mm
轴孔长度mm
D mm
Y型
型
L
L
ZL8
16000
2500
140
212
167
300
150
252
202
mm
Bmm
Smm
转动惯量(kg㎡)
质量kg
190
128
6
0.798
90.626
0.800
82.060
7 制动装置
7.1 制动装置的作用
对于倾斜输送物料的带式输送机，平均倾角大于4°时，为了防止因满载停机发生上运物料的倒转或下运物料的顺滑现象，从而引起物料的堆积、飞车等事故，所以就应增设逆止或制动装置。制动器是用于机器或机构减速使其停止的装置，有时也能用调节或限制机构的运营速度，它是保证机构或机器安全正常的重要部件。
7.2 制动装置的种类
带式输送机的逆止和制动装置的种类较多，视输送机的具体使用条件采用不同形式的逆止或制动器。常用的有带式逆止器、滚柱逆止器、液压电磁闸瓦制动器、盘形制动器和液压推杆制动器等几种。本设计采用液压推杆制动器 。
这种制动器对向上、水平或向下运送的带式输送机均可采用。其工作频率快，制动平衡，且制动力矩可调，寿命长等优点。因此多用于大功率、长距离的输送机上。安装在紧靠减速器的输入轴(高速轴)上，作为因断电停机和紧急刹车之用，合用于对停机时间有规定的场合。
7.3 制动器的选型
制动器的选择要考虑以下几点[14]：
a)机械运转运转状况，计算轴上的负载转矩，并要有一定的安全储备。
b)应充足注意制动器的任务，根据各自不同的任务来选择，支持制动器的制动转矩，必须有足够储备，即保证一定的安全系数，对于安全性有高度规定的机构需要装设双重制动器。
c)制动器就能保证良好的散热功能，防止对人身、机械及环境导致危害[11]。

8 带式输送机驱动装置特性分析
驱动装置是带式输送机的核心部件，属于系统的动力部件，其性能对于带式输送机的运送能力、运送成本、胶带最大张力的控制以及输送机运营的稳定性和安全性的控制方面，都是至关重要的。性能稳定、性价比高、功能完善、技术先进，是现代大型带式输送机动力装置必然的规定。而对于我国这样的国家，性能稳定、性价比高应当优先于后两项指标。
8.1 大功率带式输送机对驱动装置的规定
驱动装置是影响输送机动态特性的重要因素。大功率带式输送机在正常运营，特别是在较不稳定的起制动状况时，动张力与静张力迭加，引起胶带在驱动滚筒处的张力重新分布并导致不稳定的运营[24-25]。此外，还引起拉紧装置载荷的显著增大和重锤式拉紧装置位移的增长。这是由于胶带是弹性体，在外界扰动力(驱动力、制动力和运营阻力等)的作用下，沿胶带纵向产生振动的缘故。这是带式输送机动力学现象最重要的部分之一。如何减小其胶带的张力及其张力变化以减少冲击，对于完善输送机的运营性能和提高运送能力非常重要。而减小胶带张力及其变化于动力装置的性能有很大关系。驱动力过大、起动过快都会引起过大的胶带张力，从而影响到系统的所有元部件。抱负的驱动装置必须具有以下条件。
(1) 起动控制，即对起动加速度和起动时间的精确控制(可控起动)，或至少能满足空载或轻载起动(软起动)。
(2) 频繁起动和多机驱动的功率平衡。
(3) 停车安全。
(4) 安全可靠，维护方便，经济高效。
8.2 起动控制
驱动装置必须连续地对胶带加速而不受负载的影响，起动时间应足够长，加速度值应控制在0.1-0.3以内，以防止撤料、滚料(特别是大倾角带式输送机)、胶带在滚筒上打滑以及拉紧装置的过度位移。胶带是粘弹性体而不是刚性体，因此规定起动输送机不能产生较大的胶带动张力(这种动张力甚至也许在胶带中引起共振)，传统的电机加减速器直接起动的方式早已不能满足大功率、长距离带式输送机的起动规定。
8.3 制动控制
停车时驱动装置若能保持足够长的停车时间和平缓的减速曲线，将使停车时产生的张力波保持在安全范围内。对于长距离、大弹性模量的带式输送机来说，停车制动时比加速更具危险性，控制更困难。分析表白，胶带内部储存的应力能在停车使所产生的特殊动应力比驱动系统在加速时所产生的动应力要大得多。这就规定对长距离带式输送机必须用动态分析法来彻底的研究，诸如起动断电、紧急停车等工况所带来的危害[26]。
正常停车曲线的形状也许不像起动曲线那样至关重要，但是最佳在驱动输入端安装飞轮，从而延长停车时间。在大多数情况下，驱动装置的惯性必须始终加在输送机上，以避免过快地停车。
在紧急停车时，使用与加速曲线类似地可控制地减速方法是必要的。停车时间要延长到满足安全系数的规定。
在实际中，只要延长加减速时间，就可以减少胶带安全系数，意味着减少胶带成本和输送机总价格(因胶带占输送机总价35%-45%左右)。所以选择合适的驱动装置，就减少高至几百万元的设备投资。由此可见，选择最佳的驱动和制动装置所带来的经济效益是很可观的。
8.4 过载保护
所有带式输送机的零部件都必须防止过载，由于驱动装置可以将过大力矩传递到胶带上，胶带上的冲击载荷也可对减速器和电动机的机械部件产生严重的影响[27-28]。起动加载过多的输送机，对电动机过载能力的规定较高，可以用可调整最大力矩限制装置如限矩型液力偶合器来排除输送机偶尔起动和运营加载过多的也许性，能消除胶带上重要的瞬间冲击动应力及其对减速器和电动机的影响。
8.5 多机驱动时的负载平衡
大功率带式输送机通常采用多机驱动的方式，由于电机特性的差异，以及驱动滚筒直径的微小变化都也许导致各驱动单元的功率不平衡，严重的可导致电机过载而烧毁。国外大功率带式输送机通常采用串联式PID(比例、积分、微分)控制回路，从而控制驱动装置的速度和输出力矩，快速准确地进行功率平衡。国内限于技术经济条件通常采用技术较为成熟的液力偶合器(限矩型或调速型)来控制电机的功率均衡。
8.6 驱动装置的其他规定
大功率带式输送机的驱动装置还应当具有延长电机绝缘材料的寿命，减少对电机的技术规定以及低速验带、故障自我诊断、对电网污染小等性能。此外，驱动装置也应允许在不断电动机时停车(当停车时间很短并允许的情况下)，这将尽也许地减少冲击电流。国外研究表白，电动机损坏有37%与高峰值冲击电流引起的绝缘损坏有关。
为了减少电动系统的应