机械毕业设计（论文）带式上料机设计【全套图纸】.doc

1.绪论高炉上料机用来把炉料运送到高炉炉顶，是高炉加料系统中的重要设备。高炉上料机主要有以下几种：斜桥式料车上料机和带式上料机。在过的一段时间里，斜桥式料车上料机曾被认为是比较完善的高炉上料设备，在国外得到了广泛的应用，在我国也被采用为标准上料设备。我国五十年代、六十年代建设的不同容积的高炉，除了个别例外，均采用料车上料机。全套图纸，加1538937061.1 带式上料机在高炉上料中的运用原料系统是指各种原料运入高炉车间到装入高炉的一系列设施。冶炼工艺包括：卸料、堆料和冶炼前的准备；运输到贮矿槽上；按高炉的需要配料、称量；装入料车或上料皮带经过炉顶装料装置装入高炉等。随着高炉容积的扩大，冶炼技术的进步，科学技术研究人员总结前人已有的经验，结合新的研究成果，对高炉上料系统和炉顶装料系统进行深入的研究，并开发出一系列适合高炉自身的先进设备。下面对所采集到的新旧技术设备作一综合比较。（1） 高炉上料方式应以满足总体布置要求和确保上料能力为前提来选择合 理的上料方式，对750500 级的高炉来说，料车上料与皮带上料均可能满足上料能力的要求，在这种情况下，若在总体布置与工艺布置上无优势，如无地形高差优势，无物料输送短捷优势，则宜采用料车上料方式，因此，在<<高炉冶炼工艺设计技术规定>>中也明确指出750级高炉采用料车上料，1200级到2000级的高炉可采用料车上料方式，也可采用皮带上料。最近几年，高炉大型化，容积达到30004000，用料车式上料机上料，已不能满足要求，广泛采用皮带运输机向大型高炉送料。（2） 料车运输是传统的上料方式，皮带运输代表着一种先进的物料运输方式。皮带上料机近几年发展迅速的原因有以下几点： A. 大型高炉有两个以上出铁口和出铁场，高炉附近的场地不足，要求将矿槽等设施移开高炉，过去认为是优点的胶带机现在成为优点了。 B. 对于大型高炉来说，日产10000t生铁以上，如用料车上料，要加大料车容积，加粗钢绳，扩大绳轮，则绳轮摩擦力增大，钢绳磨损加剧。不如用胶带机简单易行，安全可靠。 C. 节省投资，节省钢材。采用脱离带运输机代替价格昂贵的卷扬机和电机组，即减少设备质量，也简化控制系统。皮带较长，但可以用钢筋混凝土建造，高炉上料设备的不断改进和皮带机在冶炼工业方面的应用也越加广泛。近几年，首钢的加座高炉大修改建后，均改为皮带上料机，且由于高炉冶炼要求用工艺条件，主皮带机一般可采用双滚筒多驱动单元的设计和设计造型。胶带上料是高炉主要设备之一，其运行正常与否，直接影响高炉的生产。因此，在设计中必须考虑胶带运行可靠，操作简单方便，并有必要的安全措施和备用检修手段。高炉皮带上料机连续运行，且带料启动，为使炉料在皮带机上运行平稳，不出现撒料现象，皮带机的运行速度一般为25m/s较为适宜。电动机在启动、制动时加减速度要合理选择，满载启动加速度一般0.20.4m/，空载为0.40.6m/，此外，还要考虑胶带之间的摩擦力，由于存在拉力和应力，所以才有张力产生，一般高炉主皮带机都采用双滚筒多级驱动。近十年来，随着高炉容积的不断增大，要求上料机有较大的上料能力，料车上料机的矛盾和不适应性便越来越明显地暴露出来。例如，随着料车重量和钢绳负荷的增加，要加大钢丝绳直径。由于绳轮的惰性，使钢绳在不稳定运动期间的磨损增加。庞大的料车卷扬机和很深的料车坑使设备和基建费用昂贵。料车上料机的料仓位于高炉近旁，设计和操作都十分困难。因此，近年来国内新建设的大型高炉几乎都采用带式上料机。 带式输送机是以输送带做牵引和承载，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续输送设备。输送带绕经传动滚动和尾部滚筒形成无极环形带，上下输送带由托辊支撑以限制输送带的挠曲度，拉紧装置为输送带正常运行提供所需的张力。工作时驱动装置驱动传动滚筒，通过传动滚筒和输送带之间的摩擦力驱动输送带运行，物料装在输送带上和输送带一起运动。带式上料机一般是在端部卸载。其与料车式上料机比较，带式上料机的优点是：（1） 生产能力大，并且能实现大型高炉要求的大批量上料，皮带的极限速度为150r/min时，其供料能力可满足高炉日产2万吨的上料要求，而料车上料，料车的容积为32钢丝极限速度为180m/min，钢丝直径为60mm时，只能供应高炉日产1.2万吨的上料要求（计算时取矿比为1.6，焦比为0.45，给料机给料能力为4500t/h）。一般认为，当高炉日产超过40005000t生铁时，宜采用带式上料机。（2）设备和基建投资少。输送带式机可采用交流电机传动，不需要料车上料时那么庞大的料车卷扬机和很深的料坑（例如荷兰胡芬公司容积为4470的高炉，使用25的料车车上料，料车坑的深度达1.5m，土建和上料机的投资度很高）。高炉容积越大，带式上料机的这一优点越显突出。（3）由于带式上料机是高价结构，占用的地面面小，使高炉周围能有足够的面积配置炉前设备来清理铁渣，使用移动式机械来维护风口和修整铁沟，并且在炉前布置冲水渣设施成为可能，（4）改善了炉顶装料设备的共工作条件。对于双钟炉顶，在用料车上料，每上一车料，小钟必须开关一次，若一批料由四车组成，则在一批料中，小钟必须开关四次，炉顶设备动作的时间长。而皮带上料时，一批料料中焦炭和矿石均匀连续装入，小钟只开关两次。在高压操作时，有利于保护大钟，因而可以使料钟上下有压差的时间减少一半。当炉顶采用快速布料器，用料车时，倒料时间短，物料流集中，要求布料器有较高的转速，会带来炉顶设备和结构的振动和加速机械磨损。用皮带上料时，连续均匀投料，单位时间内的流量小，快速布料器的转速可以较低。 （5）操作和维护比较简单，便于实现自动控制，使用寿名长。据国外的使用经验，一条皮带可用五、六年。 但带式上料机必须要求装冷料。目前耐高温胶带一般耐温在120摄氏度以下，因此，热烧结矿必须冷却后才能运送。另外，必须严格控制炉料中不夹杂入铁块等金属，否则会造成皮带被刮伤和纵向撕裂的事故。1.2 带式上料机的发展带式输送机是重要的现代化散状装物料输送设备。随之国民经济的发展将被各行各业广泛采用如电力、冶金、化工、煤炭、矿山、港口、建材、粮食。目前，带式输送机的主要发展方向是设备大型化和新型结构的特殊带式输送机。特别是一些重要部件正向高效化、精密化、集成化发展，是整个机械更加优化。 2.带式上料机的设计与计算 2.1设计依据 在设计之前必须充分了解设备的要求，这些要求就是设计的依据。（1）运输量 料流均匀时能够直接绘出的运输量，当料流不均匀时可以考虑绘出料流量的基本统计数据。应该根据经济分析确定是否增设料仓，而不应该一味的增加输送机的设计运输量来满足不均匀料流的最大输送要求。（2）输送机线路的详细尺寸 包括最大长度，倾角及高度，直线段，曲线段的尺寸和连接尺寸等。（3）物料的性质 松散度、安息度、物料的粒度和最大块度情况（块度的均匀程度是否经筛分）、物料的湿度、磨损度、粘结度和摩擦系数。（4）工作条件和环境状况 露天式室内、环境温度、环保要求，移动式伸缩要求。（5）工作制度 每天的运转时间每年的工作天数、输送机的服务年限、要求等（6）给料和卸料方式 要具体情况及工作环境选择适当的方式。（7）设计要求 输送带的最大垂度要求，模拟摩擦阻力系数、输送带和滚筒的摩擦系数、输送带的安全系数。2.2 原始数据及工作条件2.2.1 高炉生成概况高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段。它的原料是富铁矿或人造富矿（烧结矿或球团矿）。由于富铁矿的蕴藏量逐渐减少，目前人造富矿的比例已占主要地位。燃料主要是焦炭，其次是煤粉、重油、天然气等、溶剂是石灰石。高炉冶炼是还原过程，把氧化铁还原成含有碳硅硫磷等杂质的生铁。它为炼钢厂提供炼钢生铁和合金生铁。也为机械制造厂提供铸造生铁。高炉生产的副厂品煤气，可以供给本厂和其它工厂的（烧结厂、练焦厂、炼钢厂和轧钢厂）作为有价值的燃料，也可以用来发电或城市取暖。高炉渣是制造水泥的好材料。一座有效容积为4000的高炉，日产量可达10000t的生铁，30005000t炉渣和17煤气，需要16500t原料、40005000t燃料。现代的大型炼铁厂往往具有总数10000以上的高炉容积，将近5座2000以上的高炉。目前高炉向大型发展后，世界上最大的炼铁厂具有四五座4000级的高炉（如日本福山厂）。这样的工厂，可以年生产铁13000kt左右。如果炼钢用的生铁比0.8（即80%），就可以年生产16000kt粗钢。现代高炉是长年不间断工作的，它的一代寿命（从开炉到大修或两次大修之间的工作日）一般为78年，个别高炉达20年，而休风或减风操作是很少的。某些先进高炉的平均年休风率在0.5%以下，这说明高炉具有高度的连续性。2.2.2 高炉生产的工艺的过程高炉生产的工艺过程包括以下几个环节：（1）备料 天然富矿和溶剂一般由铁路或船只运来，卸料机和皮带运输机系统把原料存放在贮矿场，在那里进行分级、混匀并合理的堆积，然后由取料机和皮带运输机系统运送到高炉车间装入仓料。如果是人造富矿（烧结矿和球团矿），分别由它们的生产厂（烧结厂）用铁路车辆或皮带运送到炼铁厂装入仓料。对于焦炭、则有练焦厂的贮焦塔通过运焦车或皮带运输机系统运送到炼铁厂装入焦碳仓。（2）上料 国外大部分高炉采用料车式上料系统。今后国内外大型高炉将更多的采用带式运输机上料系统。不论那一种上料方式，原料、燃料或熔剂都是案一并比例一批一批地有程序的装入高炉的，每批料的各种组成都要经过称量（由称量或称量漏斗进行），烧结矿和焦炭要经过筛分，按质按量卸入料车或带式上料机。上料机把原料送到炉顶，由炉顶装料设备按一定的工作制度装入炉喉。（3）冶炼 高；u冶炼是连续进行的。动力厂的鼓风机连续不断的把冷风送到炼铁厂，经热风炉加热到12001300，通过炉缸周围的风口送入高炉；同时在风口区加入各种喷吹燃料和富氧。焦炭和鼓入的热空气燃烧后产生大量的煤气和热量，使矿石源源不段的融化、还原。产生的铁水和熔渣贮存在高炉炉缸内，定期的出渣和出铁。（4）产品处理 对于设有渣口的普通高炉来说，出铁前，先从渣口放出炉渣，用渣罐车把炉渣运到粒化池进行粒化处理。也有许多高炉采用有炉前的冲水渣的办法。国外的高炉设有干渣坑，熔渣在那里烧成一块块干渣。10002000的普通高炉需要出铁89次。出铁时，用开口机打开出铁口，让铁水流入铁水罐车，在运送到炼钢车间（国内一般叫炼钢厂），或运到铸铁车间铸造成铁块。和铁水一起出来的熔渣经撒渣器和渣沟流入渣罐车，它与从渣口出来的上渣同样处理。每次出铁完毕后用泥泡把出铁口堵上。1000级的高炉一般有一个出铁口和两个出渣口。3000级的高炉一般有23个出铁口和2个出渣口目前4000级的高炉不自设出渣口，把铁口增加到4个。为了保护铁口，烘干铁泥，保保护炉缸内壁，几个铁口必须轮流工作。大高炉每天出铁1416次，因此，对于一座炉子来说，基本上可以连续出铁出渣；在铁口交替阶段，甚至有两个铁口出铁（渣）的状态。经高炉出来的煤气通过除尘器、洗涤塔、文氏管清洗除尘后，沿煤气管道输送到个用户出。经除尘器排出的炉尘经车辆运往烧结厂作为烧结原料。从洗涤塔和文氏管系统出来的污水导入沉淀池，回收起来的污泥块可以作为烧结原料。除上术主要生产过程外，还有辅助材料（如炮泥、沙子、耐火材料等）的卸料、贮料、运输和制备等。2.2.3 高炉车间的主要设备供料系统： 它包括贮矿槽、焦仓、称量车或称量漏斗、振动筛、给料机等。上料设备： 主要包括料车、斜桥和卷扬机（或皮带上料机）。装料设备： 主要包括受料漏斗、旋转布料器、大小钟料斗、大小钟平衡机和卷扬机（或大小钟液压驱动装置）、探尺及其卷扬机。高炉高压操作还有均压阀和均压f放撒阀和传动系统。无料钟炉顶有受料闸门、密封阀、料流调节阀、眼镜阀、溜槽及驱动装置等。辅助设备： 主要包括出铁口机、泥炮、渣铁处理设备、煤气除尘系统设备、送风系统等。2.2.4 高炉生产对机械设备的要求高炉生产是一个相当庞大而复杂的系统。它所使用的机械设备种类繁多，五花八门，并且在繁重的工作条件下工作，不仅要承受巨大的载荷，往往还伴随这高温、高压和多灰尘等不利因素，设备零件容易磨损和侵蚀，为了保护高炉的生产顺利进行，它对机械设备提出了越来越高的要求。（1） 满足生产工艺要求 工艺上的革新都是和设备上的改进分不开的。例如炉顶装料设备不仅要把大量的原料装入高炉，还要符合高炉布料和炉顶密封的工艺要求。当高炉采用高压操作以后，对于炉壳和管道以及炉顶设备都提出了新要求。又如现代高炉都要喷吹燃料，必须有相应的新设备需要研究。（2） 要有高度的可靠性 高炉生产线上的机械一般是有固定的单一的用途。如果一台机械（不论是上料机或炉顶装料设备或堵铁口的泥炮）发生事故，就会引起整个高炉的休风甚至停炉。因此要求各种机械设备必须安全可靠，动作灵活准确，有足够的强度、刚度和稳定性等。（3） 要提高寿命并易于维修 冶金设备的许多零件往往不是因为强度不够，而是由于磨损而报废。特别是高炉生产，各种原燃料对金属的磨损的很大，加上高温高压煤气的吹刷作用，零件的磨损和寿命问题更加突出。机械设备不仅要耐磨损，并且损坏后要容易修理，在平时要易于检查和维护。（4） 要易于实现自动化 所设计的机械要易于实现自动化。例如整个上料系统，各种原料要按不同配比从仓料出来，进行筛分和称量，组成批料，经上料机运到炉顶，在有炉顶装料设备进行布料入炉，全部自动控制，别的系统也是如此。目前，世界上先进的钢铁厂，从原料卸货堆放开始，一直到成品出厂记录都有几台计算器自动控制和管理。（5） 设备的定型化和标准化 设备的定型化和标准化对于设计、制造和维修设备都有很大的好处。对于已经试验成功的设备，都应该搞标准设计。在各制造工厂和设计部门互相交流经验，取得一致意见的基础上，在一段时间内，高炉建造应该按规定的系列配套进行。应该指出，设备的标准化并不妨碍设备进行改进和采用新的设备。实际上，国内外高炉设备一直处在变动和发展当中。标准化并不等于一劳永逸，同样要对设备不断改进或进新的标准化工作。2.2.5 具体分析（1）带式输送机的使用地点在炼铁厂，工作环境恶劣。（2）带式输送机的布置形式（如图1-1）所示，其传动装置的布置考虑到炉顶的环境较差，为了便于维修，带式上料机的传动装置都配置在地面上。由于运输量大，采用双卷筒传动，以减少传动皮带的初拉力，因为皮带传动的负荷拉力为： F=式中 带的初拉力 皮带和驱动卷筒的摩擦系数 皮带在驱动卷筒上的工作包角图2.1带式上料机示意图1-贮焦槽；2-焦炭集中漏斗；3-碎焦槽 ；4-贮矿槽；5-烧结矿集中漏斗；6-小粒矿槽；7-上料胶带运输机；8-胶带机张紧装置；9-胶带机传动机构；10-高炉；双卷筒驱动时的工作包角大于单卷筒驱动时的工作包角，故在传递相同圆周力的情况下，皮带的初拉力可减少。（3）带式输送机的运输距离231500毫米（由于场地的限制）；升程45000毫米；升角，采用向上运输形式。（4）冶炼铁用的原材料，主要有铁矿石、锰矿石、含铁废料及溶剂。随着钢铁工作的发展，矿物资源中的富铁矿已日趋枯竭，贫铁资源相继被开发与利用，制成铁精矿，进而生成人造富矿。人造富矿已成为现代钢铁冶金的主要原料。根据原料条件及加工方法不同，人造富矿有烧结矿及球团矿两种。A、烧结矿将铁精矿或富矿粉配入一定数量的固体燃料和熔剂，经烧结而成的块状炉料。它和球团矿并称为人造富矿。烧结矿分为酸性烧结矿、自溶性烧结矿、熔剂性烧结矿和高碱度烧结矿等4种。酸性烧结矿的碱度低于高炉炉渣的碱度，在入高炉冶炼时需要加入一定数量的熔剂；自熔性烧结矿的碱度等于高炉炉渣的碱度，在入高炉冶炼时单独用这种烧结矿不需另加熔剂，但炉料中仍需加入一定量熔剂以满足其它炉料如冶金焦、天然铁矿石等造渣的需要；熔剂性烧结矿的碱度高于高炉炉渣的碱度，一般为1.21.5在高炉单独使用该矿冶炼时，不需另加熔剂；高碱度烧结的碱度一般大于1.6，在高炉冶炼时可代替全部熔剂，常与富铁矿、酸性球团矿或酸性烧结矿配合使用。20世纪50年代以后很少使用酸性烧结矿，主要使用熔剂性或高碱度烧结矿。高碱度烧结矿的性能比其它几种都好，故发展很快，高炉炉料中天然富铁矿配比较高时，用高碱度烧结矿取代炉料的熔剂可以大幅降低高炉焦炭的消耗。B、球团矿将细粒度的铁精矿配入少量的球团黏结剂，经过造球与焙烧制成的球状炉料，它和烧结矿并称为人造富矿。主要作为高炉炼铁的原料，也可以作为直接还原铁及熔融还原铁的原料，在炼钢时可作为氧化剂及冷却剂的使用。类别 球团矿按化学成分主要有酸性球团矿和自熔性球团矿两大类。酸性球团矿的主要矿物为赤铁矿，脉石成分以酸性的 为主，含碱性物质CaO、MgO极少；自熔性球团的主要矿物为赤铁矿，脉石成分除 还有较多的的 CaO，碱度（CaO/ ）一般在0.81.2之间。此外为了改善球团矿的高温冶炼性能，在球团原料中添加橄榄石、白云石、煤或预还原处理，分别获得橄榄石球团矿、白云石球团矿、多空球团矿和预还原球团矿。球团矿按期固结方式可以分为焙烧固结团球和冷固球团矿。前者在高温（12001300）以 的再结晶与晶粒长的是球团矿具有很高的强度，后者以各种黏结剂把铁精矿固结起来，如水玻璃、腐殖酸钠、纸浆废液、膨润土等，或者以细磨的高炉水渣、皮特兰水泥、消石灰等形成水化硅酸盐的微晶，使球团矿具有一定的强度。世界上90以上的球团矿是高温焙烧固结的。性能 球团矿的强度高（单个球的抗压强度达2000N上），转鼓指数可达95（ISO标准），可以长期贮存和长途运输，它的粒度均匀（一般在912.5mm）颗粒间隙度大，透气性好。球团矿的气孔率高（20以上），且多为均匀分布的开口微气孔，加之主要矿物为赤铁矿，故还原性好。球团矿在氧化气氛下焙烧，因而兼有除硫作用，一般球团矿含硫很低。由于球团矿不是依靠液相来结固的，可以使用含铁量很高的铁精矿作为原料，生产出品为高、杂质少的优质人造富矿。冶金工厂有大量的含废铁，其中炉尘、氧化铁皮和钢渣可作为烧结矿的原料。燃料主要是焦炭，其次是煤粉、重油、天然气等。熔剂是钢铁冶金必须的辅助材料，常用的碱性熔剂有石灰石，石灰，活性石灰、白云石；酸性熔剂有石英石、中性熔剂有萤石。此次设计主要运输人造富矿最大堆比重为2.2t/，物料最大块度为330mm；物料的最高温度小于120，运送量1800t/h，物料的堆积角20°，物料落到皮带上的速度为1.3m/s2.3 输送能力及相关参数输送带最初是由传送带发展而来的，早在1795年已被发展，但它是帆布带。1858年，出现了增强骨架，1868年，发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，将棉与尼龙式聚酯纱合捻作经线，提高了输送带的成槽性和强度。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。带市输送机得输送带是输送机得重要部件，在输送机得成本占整个设备成本的30%-50%。在运转过程中，输送带所受的载荷是极复杂的，除纵向的拉伸应力外，还受经过滚筒和托辊的弯曲应力。大多数输送带的损坏表现为工作面层和边缘磨损，受大块尖利物料的冲击引起击穿，撕裂和剥离。合理选择输送带，对输送机得设计十分重要。对输送带的要求（1）要有足够的抗拉伸强度和弹性模量，以达到所要求的距离内输送材料所需要的传输功率以及在负荷状态下允许最低装载所产生的运转伸长率。（2）要有良好的负荷支撑及足够的宽度，以满足运输物料时所需要的类型和体积。（3）要有柔性，目的在于长度方向上能围绕滚筒弯曲，如果需要的话，希望在横向形成槽型。（4）要有尺寸稳定性，使输送带运转的平稳（5）承载面的覆盖胶要经受得起承载物体的负荷冲击，并且能帮助恢复弹性，传动时，覆盖胶能与滚筒有足够的摩擦力。（6）各分组之间有良好的粘合力，避免脱层。（7）耐撕裂性能好，耐损伤。（8）能联接成环形。根据市面产品的调查，以及提高托辊槽型角，可增大带式输送机得运输量得理论，优选槽角为45°。2.3.1 带宽B的确定根据理论公式 （21）式中物料的运行速度，m/s 散料堆积密度，m/s 堆积系数，系数（表2-1） 表2-1堆积角系数表槽角堆积角槽角堆积角10°20°30°10°20°30°0°（平行带）0.02920.05910.090630°0.12840.14880.175720°0.09630.12450.153845°0.14850.16890.1915由已知得Q=1800吨/时，堆积角为20°，槽角为45°，=1.3 m/s, =2.2吨/米3，入式（21）得 为符合国标取1200mm。根据物料最大块度选择带宽如下表2-2 表2-2 带宽与块度的关系带宽5006508001000120014001600-2400松散密度/Kg·m3块度100150200300330350350500-2500由原始数据知物最大块度为3300mm，经两种选择方式综合，选取带宽为1200mm2.3.2带速的确定带速的确定选择合适的带速，需要视输送物料的性质、输送量和采用输送带的抗拉强度而定。送输粉状物料时，为防止灰尘飞扬，应尽量选低速，但使用圆管式带式输送机时速度可以高一些，含水分的粉料可以更高一些。脆性物料因抖动会破碎，运送玻璃器皿时则应让速度更慢一些。物料密度大的但槽角锋利的可选中等带速。带速过高使输送带覆盖胶导向槽板，溜槽等过度磨损。增大带速可以减少输送带拉力，增大输送量，是比较经济的。只要由此带来的经济效益能抵消可能出现的输送带磨损加剧，物料破碎，阻力损失，大块料对托辊的冲击、托辊、滚筒使用寿命等缺点时，不能选高速度。由带速根据带宽和被送物料性质确定，我国已标准化，且从原始数据知物料为磨损性大，粒度适中的特点表2-3带宽与速度的关系带宽/mm5006008001000120014001600-2400带速/mm1.251.251.51.561.63.514.5再查手册表2-3得，取1.6m/s2.3.3托辊组的确定托辊是带式输送机的重要部件，种类多，数量大。托辊是用来支承输送带和输送带上的物料，减少输送带的运行阻力，保证输送带的垂度不超过技术规定，使输送带沿预定方向平稳地运行。带式输送机上的主要部件是托辊，其成本占输送机总成本的25%-30%，总重约占总机重量的30%-40%；承受70%以上的阻力，因此托辊的质量尤为重要。它是日常主要管理、维护和更换的对象。托辊运转必须灵活可靠，减少输送带同托辊的摩擦力，对占输送机总成本的25%以上的输送带的寿命起着关键作用。因此，它的可靠性喝寿命决定着输送机的功效。托辊使用寿命短会增加输送机的维修费用；转动不灵活会增加输送机的功耗；堵转的托辊会磨损昂贵的输送带，甚至可导致矿井瓦斯、煤尘爆炸的严重事故。通常托辊的预期使用寿命大约在25万h，但在恶劣的工作条件下，如煤矿井下工作，它的实际使用寿命低于预期的使用寿命。外形如图（22）托辊按其用途的不同主要分为承载托辊（又称上托辊）、回程托辊（又称下托辊）、缓冲托辊与调心托辊。托辊的结构与具体的布置形式主要决定于输送机的类型与所运物料的性质。虽然托辊在带式输送机中是一个较小件，结构并不复杂，但制造出高质量的托辊并非易事。A、根据一些生产托辊的厂家建议，托辊转速应小于60r/min，为了避免过大的振动，且由经验公式 （22）式中：d托辊直径 托辊允许的转速，r/min 由上面可知v =1.6m/s代入（2-2）且根据选用大直径棍子的优点及不减小运时的托辊阻力，减小托辊的旋转速度，从而减小由于托辊制造质量引起的动载荷 根据D=126mm，手册表8-26，知D=133mm，L=465mm，轴承YEZ360S-4， A=1540mm， E=1600mm H1=190.5mm，H=360mm，H2=592mm， d1为M16B.对托辊间距的要求托辊间距要遵守的限制条件有当输送带以正常负荷启动时，应保持垂度的最大值不超过3%，（ISO规定为0.5%-2%）当有载输送带处在停机状态时，应保持垂度的最大值不超过4.5%。托辊间距不能超过槽形托辊正常间距的2倍。上托辊由间距表（2-4）选取 表2-4承载托辊间距参考表（m）松散物料堆积密度t/带宽（mm）400500650800100012001400160020000.81.51.41.31.30.811.61.41.31.21.21.6121.41.31.21.22.12.51.31.21.11.02.51.21.21.11.11.0下托辊间距一般取为3m，对于强力带芯和宽为1200mm或更大的输送带的托辊间距，应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形托辊的问题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。这个间距距离出槽角度，输送带拉力和输送带形式以及端部滚筒顶面同槽形，托辊槽底得相对位置不同而各有不同的数值。当端部滚筒顶面等于槽形托辊的1/2槽深时，推荐的最小过渡距离查手册表8-45。2.3.4带型确定由于炉型提升的高度比较大，倾角又不能太大，所以皮带要拉得很长，必须采用高强度的皮带。过去常用厚度为25mm的帆布夹层胶带，运来已被高强度的夹钢丝绳芯胶带所代替。钢丝芯带式输送机在结构形式上相同于通用带式输送机，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯胶带。因此，它是一种强力型带式输送机，具有输送距离长、运输能力大、运行速度高、输送带成槽性好和寿命长等优点。但其最大缺点是因钢丝绳芯输送带的芯体无横丝，故横向强度低易造成纵向撕裂。在大型矿井的主要平巷、斜井和地面生产系统往往会遇到大运量、长距离情况，如果采用普通型带式输送机运输，由于受到输送带强度的限制而只能采用多台串联的运行方式，这就造成了设备数量多，物料转载次数多，因而带来设备投资高，运转效率低，事故率升高，粉煤比重上升以及维护人员增多等后果。采用钢绳芯带式输送机可以有效地解决这类问题。该种带式输送机已经定型为DX系列。钢绳牵引带式输送机从1951年起在英语国家得到应用。它的优点在于牵引体与承载体是分开的，可以跨越长距离和大高差。但缺点是输送带成槽性差，影响输送截面积，钢丝绳裸露露在外面，不易防腐蚀，维护费用高。因此，国外一些国家不提倡使用。我国自1967年起在煤矿开始使用，但总体用量不高。根据研究表明，当输送量超过500t/h，运距超过25km时，钢绳牵引带式运输机的基建投资和运费将少于钢绳芯带式输送机，即运距越长越有利。 （2-3）夹钢丝带芯胶带夹钢绳芯胶带是用钢丝绳作为胶带的芯体，如图（2-3）同普通胶带相比，有以下优点：抗拉强度高。因为它主要是以钢丝绳来承受拉力。以一米宽的胶带为例，普通帆布夹层胶带的最大拉力不到700KN，而夹钢绳芯胶带可以达2500KN，甚至更大。寿命长。目前国内运转了几年的这种类型的胶带情况都比较好。据国内资料介绍，这种胶带可使用6-7年，寿命比帆布胶带长2-3倍。带体柔软，成槽性好。适用于大槽角的皮带，而且可以减少驱动卷筒的直径。伸长率小。一般帆布胶带伸长率为1.3%，尼龙胶带为2.0%-3.0%。维尼龙胶带为1.0%-1.7%，而钢绳芯胶带的伸长率为0.2%左右。抗冲击能力强。由于夹钢绳芯胶带所用的钢绳芯胶带沿横向无骨架，故这种胶带有横向强度小的缺点，使用时要注意防止胶带纵向撕裂。国内目前使用的钢丝绳规格有两种，其中最常用的是7×7×7的单丝为0.25，根据带宽的1200mm查手册 表3-7选择GX-1600型，厚度7+7钢丝绳直径6.75mm，带芯强度2000N·cm2.3.5滚筒参数的确定滚筒是带式输送机的重要部件。按其结构与作用的不同分为传动（驱动）滚筒、电动滚筒、外装式电动滚筒和改向滚筒，滚筒见图（2-4）滚筒按传动功能分为传动滚筒，改向滚筒和拉紧滚筒。传动滚筒是依靠它与输送带之间的摩擦力带动输送带的部分。传动滚筒有钢制光面滚筒、包胶滚筒和陶瓷滚筒等。钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，所以一般常用于短距离输送机中。包胶滚筒主要优点是表面摩擦系数大，适用于长距离大型带式输送机。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。光面包胶滚筒制作工艺相对简单，易满足技术要求，正常工作条件下摩擦系数大，能减少物料黏结，但在潮湿场合，由于表面无沟槽致使无法截断水膜，因而摩擦系数显著下降。（2-4）滚筒简图为了增大摩擦系数，在光面钢制滚筒表面上，冷粘或硫化一层人字形沟槽的橡胶板，为使这层橡胶板粘得牢靠，必须先在滚筒表面挂上一层很薄的衬胶（一般小于2mm），然后再把人字形沟槽橡胶冷粘或硫化在衬胶上。这种带人字形沟槽滚筒，由于有沟槽存在，能使表面水薄膜中断，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。由于这两种原因，即使在潮湿的条件下，摩擦系数也降低不大。但是，此种滚筒具有方向性，不能反向运转。改向滚筒有钢制光面滚筒和光面包胶滚筒。包胶的目的是为了减少物料在起表面的黏结以防输送带的跑偏与磨损。滚筒的轴承有布置在内侧与外侧两种形式。仅作为引导输送带改变方向的圆形滚筒。改向滚筒不承担转矩，结构简单，拉紧滚筒与改向滚筒作用相似，但可以上下移动。传动滚筒与驱动装置相联，是带式输送机的重要部件，驱动功率大小取决于传动滚筒表面输送带之间的摩擦系数和输送带在该滚筒上的包角。在带式输送机的设计中，正确合理地选择滚筒直径具有很大的意义。如果直径增大可改善输送带的使用条件，但在其他条件相同之下，直径增大会使其重量、驱动装置、减速器的传动比和质量相应提高。因此，滚筒直径尽量不要大于确保输送带正常使用条件所需的数值。1、根据挠曲强度理论知 D最小= yt (2-3)式中： y与输送带材质有关系数按表2-5 t输送带与滚筒表面接触胶厚mm 表2-5输送带材质系数带芯材料棉帆布聚酰脂棉/聚酰脂棉/酰脂聚脂人造丝芳纶钢绳芯传动滚筒80909010810811890-100140拉紧滚筒64729287879580116改向滚筒4854546565716087查表得Y值 Y1=140；Y2=116；Y3=87且由带型知：t=7mm，代入（2-3）式得 D1=980mm,D2=812mm,D3=609mm2、根据传动滚筒表面压强理论 （24）式中：接触压强，对钢丝绳取0.6MPa Fmax=n （25）代入上式：Fmax=27×20=540kN 每根钢丝绳的破断拉力 n钢丝绳根数 综与带宽B，查表2-6B/mm500650800100012001400D/mm500500630500630800630800100063080010001250630800100012501400选得驱动滚筒直径1000mm；改向滚筒直径800mm；拉紧滚筒800mm3、滚筒长度L: L=B+(100200)=1200+200=1400mm4、两轴承中心距A地计算： A=B+(350900) D=5001600 A=B+(5001050) D=18003000式中：B带宽，mm由带宽1200mm，得A=1850mmm5、 材料选用筒皮选优质碳素钢或无缝钢管。碳素的材质为Q235-A，=56N/mm2；无缝钢管的=4650N/mm2轴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，=65 N/mm2综上所述，结合D=990mm，选用轮材质用ZG230-450，无缝钢管的许用应力= 54 N/mm2 ，。6、滚筒的厚度滚筒的厚度取决于滚筒的直径、筒体长度、输送带张力、制动时的磨损等因素。关于筒壳的计算十分困难并且计算值偏小。而且考虑到耐磨损和易于制造，筒壳的厚度一般都取的较厚。一般大型带式输送机等的筒壳已标准化。根据已知D=1000mm,L=1400mm，选t=20mm,经手册查得。在确定筒壳的厚度后，对筒壳的强度进行验算。由于筒壳受法向切向载荷，并且载荷的变化沿滚筒圆周方向。筒皮面压力计算公式为 （2-6）式中：T滚筒受到的合成拉力 D滚筒直径 L两辐板中心距 T筒皮厚度 筒皮许用面压由前述知：t=20mm， T=218324.706， B=1200mm,D=1000mm， =4066N/ mm2将上述数据代入公式（2-6）得： 符合要求。7、输送量Q 由上述知带宽B=1200mm,堆积角为=20º，槽角=45º，查手册表3-17知A=0.1760m2 又因为倾角=11º，知n=0.89且从原始数据中知：=2200kg/m2 ；v=1.6 m/s代入公式：Q=3.6nv=3.6×2200×1.6×0.89×0.1760=2000t/h由上可知带式输送机的最大输送能力是由输送带上物料的最大截面积、带速及设备倾斜系数决定。2.4运行阻力带式输送机的运行阻力由以下几种阻力组成：主要阻力Fa、附加阻力FN、特种主要阻力Fs1，特种附加阻力Fs2。这四种阻力不是每一种带式输送机都有，如特种阻力Fs1，Fs2只出现在某些设备中。2.4.1主要阻力主要阻力包括：托辊旋转阻力和输送带的前进阻力。托辊旋转阻力是由托辊轴承和密封间的摩擦力产生的；输送带的前进阻力是由于输送带在托辊上反复被压凹陷，以及输送带和经过托辊时反复弯曲变形产生的 计算方法如下：