带式传送机的设计

常州机电职业技术学院
毕业设计（论文）
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移动带式输送机设计
摘要：带式输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续性运输设备，可输送矿石、煤炭等散装物料和包装好的成件物品。

由于它具有运输能力大，运输阻力小、耗电量低、运行平稳，在运输途中对物件的损伤小等优点，被广泛用于国民经济的各个部门。

在矿井巷道内采用带式输送机运送煤炭、矿石等物料，对建设现代化矿井有重要的作用。

本设计主要是对移动式输送机的设计。

设计包括带式输送机的前景、发展趋势、技术特点、运行原理、硬件选型、参数整定、电气控制、安全保护等几个方面组成。

本设计运用电气控制和现代测试技术解决了诸多输送机运行过程中出现的故障问题。

关键词：带式输送机；工作原理；硬件；可编程逻辑控制器PLC；触摸屏；
Design of belt conveyor
Abstract: belt conveyor is a continuous transportation equipment traction mechanism is composed of bearing conveyor belt as the transport of ore, coal and other bulk materials and goods packaging into good. Because it has large transport capacity, transport resistance is small, low power consumption, stable operation, advantages during transit of object damage etc., are widely used in various sectors of the national economy. In the transportation of coal mine roadway belt conveyor, ores and other materials, has an important role in the construction of modern mine. This design is mainly on the mobile conveyor belt conveyor design. Including the prospect of development trend, technical characteristics, operation principle, hardware selection Parameter setting, electrical control, safety protection and other aspects of the design. The design of the use of electrical control and modern testing technology to solve many of the problems occurred in the operation of the conveyor
Key words: Belt conveyor Working principle Hardware Programmable logic controller PLC Touch screen
目录
1绪论 (1)
1.1带式输送机发展趋势 (2)
1.2国内外带式输送机发展技术现状 (2)
1.3带式输送机的分类 (4)
1.4带式输送机的工作原理 (6)
2移动带式输送机的设计方案 (7)
2.1硬件选型及其相关参数整定 (8)
2.1.1电机的选择 (8)
2.1.2输送带的选择 (10)
2.1.3滚筒的选择 (13)
2.1.4托辊的选择 (13)
2.1.5张紧装置的要求 (14)
2.1.6制动装置选择 (15)
2.2电气控制 (16)
2.2.1可编辑逻辑控制器的选型 (17)
2.2.2模拟量扩展模块的选型 (18)
2.2.3变频器的选型 (19)
2.2.4人机界面的选型 (20)
2.2.5温度传感器的选择 (20)
2.2.6低压电器的选择 (22)
2.3程序控制部分 (23)
2.4安全保护 (25)
总结 (26)
致谢 (28)
参考文献 (29)
附录 (30)
1 绪论
带式输送机是一种以输送带作为动力牵引及物料承载机构的连续运输机械。

主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。

它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。

它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。

除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。

带式输送机的牵引力来自于驱动滚筒和缠绕在驱动筒上的输送带之间的摩擦力，当驱动滚筒在驱动装置的驱动下转动，输送带与驱动滚筒之间就会发生相对运动的趋势，进而产生摩擦力带动输送带及物料货载运行。

带式传送机因其具有输送能力大，投资费用相对较低的特点而广泛应用于港口、码头和煤矿井下的物料输送。

近年来，带式输送设备的技术发展迅速，尤其是长距离、大运量的带式输送机已成为发展的主要方向，同时，带式输送机中还应用了自动化监控技术，因而带式输送机运行的可靠性得到了极大的发展。

可以用于水平运输或倾斜运输，使用非常方便，广泛应用于现代化的各种工业企业中，如：矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中。

根据输送工艺要求，可以单台输送，也可多台组成或与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置型式的作业线需要。

带式输送机是由许多零部件和具有某些特殊功能的装置组成。

输送带、托辊、机架等是沿输送机全长布置的，驱动装置、拉紧装置、储带装置和清扫装置等也是输送机的重要组成部分，他们的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大。

随着带式输送机在国民经济各部门中日益广泛的应用，其结构简单、运行平稳可靠、能耗低，对环境污染小，便于集中控制和实现自动化、管理维护方便、在连续装载条件下可实现连续运输等许多优点，越来越被人们深刻认识，因而针对生产需求设计出通用带式输送机和各种各样的特种带式输送机。

虽然他们结构各异，使用场合也不同，但是它们的工作原理基本是相同的，即大多属于以输送带兼作牵引机构和承载机构的连续运输机械，只有极个别的带式输送机（如钢丝绳牵引带式输送机）的输送机只作承载结构，带式输送机的缺点：是胶带成本高且易损坏，故与其他运输设备相比，初期投资高，又不适于运送有棱角的货载。

随着煤炭科学技术的发展，虽然在国内的带式输送机转弯运行的研究有所进展，
但总的看来，带式输送机对弯曲巷道的适应性还比较差。

1.1 带式输送机发展趋势
随着自动化生产不断发展，普通带式输送机得到广泛应用。

由于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，输送线路一般为固定且输送能力大，运距长，还可在输送过程同时完成多种工艺操作，因此其应用十分广泛，未来输送机将大型化发展，扩大适用范围，实现物料自动分拣，降低能量消耗，减少污染。

目前世界上的输送机已向长距离、高带速、大输送量、高可靠性发展，我国在这方面还有很大的发展空间。

（1）继续向大型化发展。

大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。

带式输送机的单机长度已接近20km，并已出现若干台组成连接甲乙两地的“带式输送机”。

很多国家正在探索长距离，大输送量连续输送物料的更完善的输送机构。

（2）扩大输送机的适用范围。

发展能在高、低温条件下有腐蚀性、放射性和易燃性物质的环境中工作以及能输送炽热、易爆、易结团、黏性的物料输送机。

（3）使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。

如邮局使用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求。

（4）降低能耗。

降低能量消耗已成为输送技术邻域内科研工作的一个重要方面。

以将1t物料输送1km消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。

（5）减少输送在作业时所产生的粉尘、噪声和废气排放。

1.2 国内外带式输送机发展技术现状
我国普通带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可延伸普通带式输送机的关键元部件（如自移机尾、高效储带与张紧装置等）与国外有很大的差距。

我国普通带式输送机与国外带式输送机的差距主要表现在以下几个方面。

（1）装机功率。

我国工作顺槽可延伸带式输送机最大装机功率为4x250kW，国外产品可达到4x970kW，国产带式输送机的装机功率为国外产品的30%—40%，固定带式装机功率更大。

（2）运输能力。

我国带式输送机最大运输量为3000t·1
h ，国外已达
5500t·1
h-。

（3）输送长度。

我国带式输送机的最大输送长度为33.1km，单条带式输送长度最长为15km，国外带式输送机的输送长度可达145km，单条带式输送最长可达19.2km。

（4）最大输送宽度。

我国带式输送机最大输送带宽度为1400mm，国外最大为1830mm。

（5）输送带的抗拉强度。

我国生产的织物整芯阻燃输送带抗拉强度最高为2500N·1-
mm，国外为3150N·1
mm-。

钢丝绳芯阻燃输送带抗拉强度最高为4000N·1
mm-。

mm-,国外为7000N·1
（6）输送带接头强度。

我国输送带接头强度为母带的50%—60%，国外输送带接头强度为母带的70%—75%。

（7）带速。

由于受托辊转速的限制，我国带式输送机的带速为4m·1
s-，国外为5m·1
s-以上。

（8）工作顺槽运输长度。

我国带式输送机工作面顺槽运输长度为3000m，国外为7300m。

（9）高效储带与张紧装置。

我国带式输送机采用封闭式储带结构和绞车拉紧为主，张紧小车易脱轨。

输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不能自行移动，需人工推移，检修麻烦。

而国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大转矩、大行程自动张紧设备，托辊小车可自动随输送带伸缩到位。

输送带不易跑偏和脱轨。

（10）我国带式输送机机型品种少，功能单一，使用范围受限，不易充分发挥其效能。

应拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用。

另外，我国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角直至垂直提升等，应开发特殊型专用机种带式输送机。

具体控制系统方面有以下几个方面：
（1）驱动方式。

我国带式输送机采用调速型液力耦合器和硬齿面减速器，国外带式输送机传动方式多样，如BOSS系统和CST（软启动）可控传动系统等，控制精度较高。

（2）监控装置。

国外带式输送机已采用较高档的可编程程序控制器，并开发了先进的程序软件、综合电源继电器控制技术以及数据采集、处理、存储、故障诊断与查询等完整的自动监控系统。

我国带式输送机仅采用了中档可编程程序控制控制器来控制输送带的启动、正常运行、停机等工作过程，虽然能与可控启（制）支装置配合使用，实现可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置和故障诊断与查询等功能。

（3）输送机的保护装置。

国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新兴监测装置，如传动辊筒、变向辊筒及托辊组的温度监测系统、烟雾报警及自动消防灭火装置，纤维织物输送带纵撕裂及接头监测系统和防爆电子输送带秤自动计量系统。

这些新型保护系统在国内基本处于空白。

而我国现有的打滑、堆煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水以及烟雾报警等装置的可靠性，灵敏度和寿命均较低。

1.3 带式输送机的分类
目前，带式输送机已发展成为一个庞大的家族，不再只是常规的开式槽型和直线布置的带式输送机，而是根据使用条件和生产环境设计出了多种多样的机型，为了便于管理、选用和设计，可以按照结构的特点，使用的场合、运送物料特征和卸载方法等分为以下类型：
（1）通用带式输送机是一种固定带式输送机。

其特点是托辊安装在固定的机架上，由型钢制成的机架固定在地板或地基上，整个机身成刚性结构。

因此，它广泛用于要求设备服务年限长、地基平整稳定的场合，例如煤矿地面生产系统，选煤厂、井下主要运输大巷、港口、发电厂等生产地点。

（2）可伸缩带式输送机的输送长度可以根据工作的需要随时缩短或加长。

这种带式输送机主要是为满足煤矿井下综采工作面顺槽输送要求面设计的。

可伸缩带式输送机中增设了一个储带装置，其作用是把带式输送机伸长前或缩短后的多余输送带暂时储存起来，已满足采煤工作面持续前进或后退的需要。

这种带式输送机的机架与机架之间、托辊与机架之间的连接方式都采用插入式，用销钉固定，整个机架没有一个螺栓，拆装十分方便。

（3）移动带式输送机是一种按整机设计并且整机可在不同地点使用的带式输送机。

按移动的方式不同又可分为移动式和携带式两种。

（4）钢绳芯带式输送机在结构形式上与通用带式输送机相同，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带。

因此，它是一种强力型带式输送机，具有输送距离长、运距能力大，运行速度高、输送带成槽性好喝寿命长等优点。

（5）钢绳牵引带式输送机是苏格兰工程师查尔·汤姆森所创制。

该机1949年完成设计。

1951年制造完成第一台样机，1954年8月在苏格兰诺克平诺煤矿开始运行。

它的优点在于牵引机与承载体是分开的，可以跨越长距离和大高差。

其缺点是输送带成槽性差，影响物料截面积，钢丝绳裸露在外，不易防腐蚀，维护费用较高。

因此，国外有些国家不提倡使用。

我国自1967年起在煤矿开始使用，但总体用量不大。

使用表明，当输送量超过500t/h，运距超过2-5km时，钢绳牵引带式输送机的机件投资和费用将少于钢绳芯带式输送机，即运距越长越有利。

（6）线摩擦带式输送机是在主机某位置的输送带下面加装一台或几台短的带式输送机（称之辅机），主带借助重力或弹性力压在辅机的输送带（辅带）上，辅带可以通过摩擦力驱动主带，这样主带张力便可以大大降低而实现低强度输送带完成长距离或大运量输送。

使用线摩擦带式输送机不仅可以从总体上减少输送线路中的转载点数，而且可以方便的对旧带式输送机进行改造，显著节省投资。

（7）平面弯曲带式输送机是一种在输送线路上可变向的带式输送机。

它可以代替沿折线布置的，由多台单独的直线输送机串联而成的运输系统，沿复杂的空间折曲线路实现物料的连续运输。

输送带在平面上弯曲运行，可以大大简化物料运输系统，减少转载站的数目，降低基建工程量和投资。

法国在这种带式输送机的研制和使用方面，具有国际领先水平。

我国的煤矿也有数台正在运行，在设计和安装方面积累了一定的经验。

（8）大倾角带式输送机可以减少输送距离，降低巷道开拓量，减少设备投
90时，大倾角带式输送机旧转变成了垂直输送的带式输送机。

资。

当倾角增大到0
它不仅在结构上具有新的特点，而且在设计计算、物料截面形状和输送速度的确定等方面都有新的影响因素，垂直输送带式输送机主要用于其他形式的输送机难以胜任的场合。

（9）气垫带式输送机的工作原理及其结构不同于前述的几种输送机，它不使用托辊支撑输送带，而是以空气形成的气垫浮托起输送带。

我国在气垫带式输
送机研制方面起步较晚，但由于气垫带式输送机的技术经济效果显著，近年来也发展的很快。

与前述使用托辊的带式输送机相比，气垫带式输送机有如下优点：①能耗少；②维修费用低；③制造成本低；④运行稳定，工作可靠；⑤输送能力高；⑥污染少。

（10）其他形式的输送机。

在食用和轻工业等工业生产中，由于卫生和工作环境的要求，通常采用一种以薄钢带作为输送带的带式输送机，其耐热性比胶带好的多，但钢带输送的成槽性差，滚筒传递扭矩也很有限，因而不适用于长距离输送，还有一种以挠性网作为输送带的网带输送机，在技术性能上与钢带输送机相似，主要用于轻工业和有特殊要求的场合。

另外，在输送铁磁性物料（例如铁矿石）时，常常使用被称为磁力摩擦式带式输送机，它实质上是具有磁铁的带式输送机，一般使用丝织物芯体输送带作为承载构件，在输送带的下面设置永久磁铁。

磁铁把物料吸向输送带，由此提高了物料的稳定性，并为倾斜输送物料创造了条件。

带式输送机是使用最普遍的一种输送机，与其他类型的输送机相比，具有优良性能，在连续装载的情况下能连续运输，生产效率高，运行平稳可靠，输送连续均匀，工作过程中噪声小，结构简单，能量消耗小，运行维护费用低，维修方便，易于实现自动控制及远程操作等优点。

1.4 带式输送机的工作原理
带式输送机是以运输作为牵引和承载部件的连续输送机械，运输带绕经传动滚筒和各导向滚筒，由拉紧装置是以适当的张紧力，工作时在驱动装置的驱动下，通过传动滚筒与运输带之间的摩擦力使运输带运行。

物料被连续地加载于运输带上，并随运输带一起运行从而实现对物料的输送。

带式输送机的传动系统基本由电动机、液力联轴节、减速器、卸载滚筒、传动滚筒、联动齿轮、导向滚筒、游动滚筒、输送带、机尾滚筒组成。

普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑，以增加物流断面积，下带为返回段（不承载的空带）一般下托辊为平托辊。

带式输送机可用于水平、倾
18，向斜和垂直运输。

对于普通型带式输送机倾斜向上运输，其倾斜角不超过0 15。

下运输不超过0
输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件，当输送磨损性强的物料时，如铁矿石等。

输送带的耐久性要显著降低。

提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑；
（1）增大拉紧力。

增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力增加。

此法提高牵引力虽然是可行的。

但因增大必须相应地输送带断面，这样导致传动装置的结构尺寸加大，是不经济的。

故设计时不宜采用。

但在运转中由于运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，可以利用拉紧装置适当地增大初张力，从而增大，以提高牵引力。

（2）增加围包角对需要牵引力较大的场合，可采用双滚筒传动，以增大围包角。

（3）增大摩擦系数其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬垫，以增大摩擦系数。

通过对上述传动原理的阐述可以看出，增大围包角是增大牵引力的有效方法。

故在传动
中拟采用这种方法。

带式输送机事故不仅仅指设备本身发生的故障、失效和破损，而且包含产生不良后果的事故。

带式输送机发生的事故主要有火灾事故、胶带跑偏事故、胶带撕裂事故等。

2 移动带式输送机的设计方案
带式输送机的主要特点如下：
①可得到连续地运搬、运转圆滑、噪音少、效率高。

②输送机之任意位置可以装卸货物。

③设备费用低廉，但搬运量相当大。

④搬运中途之人手少，可减少人工费用。

⑤作业信赖度高、故障少、保养检修容易、保养费用低。

⑥一般散装货物可以在坡度0
18范围内安全输送；如加特殊装置，可提高坡度为0
40。

下面如图移动式输送机结构简图:移动带式输送机工作时由电动机带动—液力联轴节—减速器—传动滚筒—皮带—游动滚筒—导向滚筒—机尾滚筒—卸载滚筒形成一个环形带从而可以达到连续运输货物的目的。

物料从装载点装载到输送带上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载，一般物料是装载到上带（承载段）的上面。

在机头滚筒（在此，即是传动滚筒）卸载，利用专门的卸载装置也可在中间卸载。

图1 移动式输送机结构简图
1改向滚筒2输送带3上托辊组4下托辊组5倒料槽6改向滚筒
7万向轮8机架9机座10车轮
2.1 硬件选型及其相关参数整定
2.1.1电机的选择
本设计采用变频驱动。

变频器驱动的原理：电动机采用变频器调速后，电动机轴承与负载之恋，电动机不再由电网直接供电，改由变频器供电，变频器通过改变电动机的供电频率改变电机转速，频率可在0—50ZHZ范围内调整，可以实现相当宽的频率调整范围内无极调速，在全系统内具有优异的效率和功率因素特性。

变频驱动方式启动时，通过变频电机的低速启动，带动带式输送机低速启动，这样带式输送机的启动过程中形成的张力很小，对皮带不造成冲击，选择皮带时大大降低了成本，还可以实现了满载启动的工况，启动电流还很小，不会影响系
统的其他设备的正常运行。

对于系统的功率因数，变频调速可以在范围很宽的转速范围内保持高功率因素运行。

高压变频装置电子线路复杂，但目前技术娴熟，在单元故障时可以不停机连续运行，可靠性高，检修维护方便。

变频调速的频率改变反应速度快，能够达到以系统允许的最高速度进行调节，在大运力的场所，输送距离较长，运量较大，大部分情况是多动力驱动，变频调速便能解决精准调速的问题。

最后，变频器调速相对其它方式投资相对较低。

设计中采用笼型异步电机。

三相笼型异步电动机的转差率大致为5%—10%，此外，假定额定频率为50HZ ，转差率为6%，如欲计算2极和4极电动机的转速N ，则可按下式计算：
2极电动机
同步转速
分转极数频率）（/80002
50
1201200=⨯=⨯=N
2820)100
61(3000)1001(=-=-
=S N N e 4极电动机
分转极数频率/15004
50
1201200=⨯=⨯=
N
分转/1410)100
6
1(1500)1001(0=-=-
=S N N 此外，在选定电动机时，所需的转矩与（输出功率）/（转速）成正比。

电动机启动转矩及最大转矩的大小是以相当于满载转矩的百分之几来表示的，如果知道了铭牌上所示的额定功率[千瓦]及额定转速[转/分]，那么满载转矩可按下式计算：
根据式][瓦ωT P =可得到
)
60/(21000n P
P T πω
=
=
即
满载转矩=
]
/[260
][1000分转满载转速瓦额定输出功率⨯⨯⨯π
所以，在电动机输出功率相同的情况下，极数越少则转速越高，同时转矩越
小。

因此，满足调速要求，选择4极电动机。

2.1.2输送带的选择
本设计的输送机选择橡皮带。

带式输送机所使用的橡皮带，是以帆布等的心材布雨面垫布橡料，而将此三明治形橡皮叠敷，经裁切所需要的宽度后加强大的压力及散度，施加硫处理的材料为心材，再将表裹两面，左右两侧以耐磨性橡皮为面完成橡皮带。

心布材布保持，而搬运物料所产生的摩擦、水分等所产生的阻害，由橡皮部份保护，因此表面的橡皮比较裹面的橡皮较厚。

最近，除棉织帆布外有尼龙或人造特殊心材布的橡皮带，其强度较原来棉织帆布强，且伸长率亦较少，亲和性较优。

由《中国工程师手册 机械类 下·第21篇 起重与运输设备》中，查的，如表1所示强度为破坏强度。

实际使用时，其容许应力Ókg/m/ply 的安全系数为10-16，一般使用12.棉织布依照市面上习惯有28、32、36、402/oz yd 等分类。

普通橡皮带采取282/oz yd ，特殊用途有使用30、32、36、402/oz yd 帆布。

本设计橡皮带选择282/oz yd 。

下面是橡皮带的自身宽度和输送速度的参照对比表，如表2：（搬运货物的种类与标准速度比较表）
橡皮带的速度要决定橡皮带的速度须考虑下面各项因素：
（1）输送的货物 块炭、焦炭等由导槽放出时容易破碎，碎石因有锐利尖角容易损坏橡皮带，故其速度不能太高。

粉体货物如果速度太高容易飞散，故最高速度受限。

表2 输送物的标准速度及最高输送速度
表3 输送货物与标准速度的关系
（2）橡皮带的宽度宽度较宽的橡皮带较宽度狭小的橡皮带可以获得高速而安定的保障。

相关参照如表4：
表4 橡皮带宽度与最大速度的关系
（3）橡皮带倾斜如橡皮带的倾斜角度提高依照表5，须将皮带速度降低；同时，最大倾斜角度视材料的种类而不同。

（Vd=倾斜橡皮带的速度；Vn=水平橡皮带的速度）
表5 速度与最大倾斜度的关系
如果将橡皮带上面加槽纹或横纹，则其最高倾斜度可提高至30度左右。

有一种橡皮带，上加装小链槽可提高倾斜度40度。

（4）橡皮带的宽度与速度的选定先依搬运货物的粒度大小选定橡皮带的。