带式输送机课程设计该怎么做？

带式输送机课程设计指导书

设计任务与目标

1 设计任务 设计一台用于指定物料（如：煤炭、矿石、砂石、谷物等）运输的带式输送机,具体要求包括：

• 输送物料： [块状煤炭]
• 物料特性：
  • 堆积密度 ρ (t/m³): [0.9 t/m³]
  • 粒度: [0-300mm]
  • 动堆积角 α (°): [30°]
  • 温度、湿度、腐蚀性等: [常温,干燥]
• 输送能力: Q (t/h): [500 t/h]
• 输送长度: L (m): [800 m]
• 输送倾角: β (°): [0°,水平输送]
• 工作环境： [露天,有粉尘]
• 驱动方式： [单滚筒驱动]

2 设计目标

1. 确定输送机的主要参数： 如带宽、带速、托辊间距、滚筒直径、张紧力、功率等。
2. 进行关键部件的选型与校核： 输送带、驱动装置、滚筒、托辊、张紧装置、机架等。
3. 绘制总装配图和主要零件图： 清晰表达输送机的结构、尺寸和装配关系。
4. 编写设计计算说明书： 详细记录设计思路、计算过程和选型依据。

设计步骤与内容

原始参数分析与确定

这是所有计算的基础，根据设计任务书,整理并明确以下参数：

• 输送量 Q
• 输送长度 L
• 输送倾角
• 物料堆积密度
• 物料动堆积角
• 工作环境系数等。

输送带速度与带宽的计算

1 初选带速 v 带速的选择需考虑输送量、物料粒度、输送距离和倾角。

• 原则： 输送量大、粒度小、距离长、倾角大时,可选较高带速。
• 参考范围：
  • 粒度小、磨琢性小：1.0 ~ 3.15 m/s
  • 粒度大、磨琢性大：1.0 ~ 2.0 m/s
  • 输送距离长、物料易扬尘：可选较低带速。
• 初步选定： v = 2.5 m/s (根据你的具体情况选择)

2 计算所需带宽 B 带宽的计算必须满足两个条件：输送能力和物料粒度。

a) 按输送能力计算带宽 B₁ 计算公式： $$ Q = K \cdot B^2 \cdot v \cdot k \cdot \rho $$

• Q: 输送量 (t/h)
• K: 断面系数，与物料动堆积角 有关,查表选取。
• B: 输送带宽度 (m)
• v: 带速 (m/s)
• k: 倾角系数，与倾角 有关,查表选取。
• 物料堆积密度 (t/m³)

将公式变形，求解 B₁： $$ B_1 = \sqrt{\frac{Q}{K \cdot v \cdot k \cdot \rho}} $$

b) 按物料粒度计算带宽 B₂ 为保证物料不撒落和输送带寿命,带宽必须大于最大粒度的若干倍。

• 未筛分物料： B₂ >= 2 \cdot d_{max} + 200 (mm)
• 已筛分物料： B₂ >= 3.3 \cdot d_{max} + 200 (mm)
  • d_max: 物料最大粒度 (mm)

c) 确定最终带宽 B 取 B₁ 和 B₂ 中的较大值，并根据国家标准（如 GB/T 10595-2009）选取最接近的标准带宽。

• 标准带宽系列： 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000 (mm)
• 最终选定： B = 1000 mm

运行阻力的计算

这是计算驱动功率和张紧力的核心,需要计算输送机各段的阻力。

1 主要阻力 由物料和输送带在托辊上移动产生。 $$ FH = f \cdot L \cdot g \cdot [q{RO} + q_{RU} + (2q_B + q_G) \cdot \cos\beta] $$

• f: 模拟摩擦系数，与工作条件和托辊轴承类型有关，一般取 0.02 ~ 0.03。
• L: 输送机长度 (m)
• g: 重力加速度 (9.81 m/s²)
• q_{RO}: 承载分支托辊旋转部分每米质量 (kg/m)
• q_{RU}: 回程分支托辊旋转部分每米质量 (kg/m)
• q_B: 输送带每米质量 (kg/m),根据所选带宽和层数查表或计算。
• q_G: 物料每米质量 (kg/m)，q_G = \frac{Q}{3.6v}

2 附加阻力 包括物料加速、物料与导料槽、输送带与清扫器等产生的阻力。 $$ FS = F{gl} + F{l} + F{St} + F_{Gr} $$

• F_{gl}：加速阻力，F_{gl} = q_G \cdot v^2
• F_{l}：导料槽阻力，F_{l} = \frac{\mu_2 \cdot l \cdot q_G^2 \cdot g}{b_1^2}
• F_{St}：清扫器阻力，F_{St} = p \cdot A \cdot n
• F_{Gr}：卸料器阻力，若为卸料车，需计算。 （以上公式中的参数含义请查阅设计手册）

3 倾斜阻力 由物料和输送带在倾斜段提升重力产生。 $$ F_{St} = g \cdot q_G \cdot H $$

• H: 输送机提升高度 (m)，H = L \cdot \sin\beta

4 总阻力 $$ F_u = F_H + FS + F{St} $$

输送带张力与张紧力的计算

1 输送带各点张力 采用“逐点计算法”求解输送带上各特征点的张力（S1, S2, S3, S4...），从驱动滚筒分离点 S2 开始，沿输送带运行方向,依次计算各点张力。

• 分离点张力 S2： S2
• 相遇点张力 S1： S1 = S2 + F_u
• 其他点张力（如 S3, S4）： 根据滚筒阻力或改向阻力计算，S3 = S2 - F_{滚筒}

2 输送带不打滑校核 为保证驱动滚筒与输送带之间不打滑，必须满足 欧拉公式： $$ S_1 \geq S_2 \cdot e^{\mu \alpha} $$

• 滚筒与输送带间的摩擦系数,取决于包角和表面状况。
• 滚筒包角 (rad)，对于单滚筒驱动，α ≈ 3.14 (180°)。
• e: 自然对数的底，约 2.718。

3 输送带强度校核 为保证输送带不被拉断，需满足： $$ S_{max} \leq [S] = B \cdot i \cdot \frac{\sigma}{n} $$

• S_max: 输送带上最大张力（通常为 S1）(N)
• [S]: 输送带允许最大张力 (N)
• B: 输送带宽度 (mm)
• i: 输送带帆布层数
• 帆布径向扯断强度 (N/mm/层),查表。
• n: 安全系数，与接头方式和输送机长度有关，一般取 8 ~ 12。

4 垂度校核 为防止输送带在托辊间过度下垂,需满足：

• 承载分支垂度： h_c \leq 0.01 \cdot l_t
• 回程分支垂度： h_r \leq 0.02 \cdot l_u 垂度计算公式： $$ h = \frac{(q_G + q_B) \cdot g \cdot l_t^2}{8 \cdot S_i} $$
• S_i: 计算垂度点的张力（承载分支为 S3，回程分支为 S4）(N)
• l_t, l_u: 分别为承载和回程分支托辊间距 (m)

5 张紧力计算 张紧装置（如螺旋张紧或车式张紧）提供的张紧力 F_T 应满足： $$ F_T \approx S_3 + S_4 $$ （这是理想状态,实际还需考虑安装余量）

驱动功率与电机选型

1 驱动滚筒轴功率 P_A $$ P_A = \frac{F_u \cdot v}{1000} $$ 单位：kW

2 所需电机功率 P_M 考虑传动效率和启动系数。 $$ P_M = K_A \cdot \frac{P_A}{\eta} $$

• K_A: 启动系数，一般取 1.0 ~ 1.2。
• 传动效率，包括减速器、联轴器等，一般取 0.85 ~ 0.92。

3 电机选型 根据计算出的 P_M 和输送机的工作环境（如是否防爆），选择合适的电机型号，通常选择 Y 系列三相异步电机。

驱动滚筒与改向滚筒选型

• 驱动滚筒：
  • 直径： 根据输送带层数和帆布强度确定，D_{驱动} \geq (125 \sim 150) \cdot i。
  • 宽度： B_{滚筒} = B + (100 \sim 200) mm。
  • 扭矩： T = \frac{F_u \cdot D_{驱动}}{2000} N·m,用于校核滚筒轴的强度。
• 改向滚筒：
  • 用于改变输送带方向，如尾部、增面、拉紧滚筒等。
  • 直径： 根据包角和用途选择，D_{改向} \geq (100 \sim 125) \cdot i。
  • 宽度： 与驱动滚筒类似。

托辊选型

• 托辊类型： 承载分支常用槽形托辊组（三节）,回程分支用平形托辊。
• 托辊间距：
  • 承载分支 l_t： 受物料载荷和垂度限制，一般取 1.0 ~ 1.5 m,在受料处应加密。
  • 回程分支 l_u： 受输送带自重和张紧力限制，一般取 2.0 ~ 3.0 m。
• 托辊直径： 根据带宽和载荷选择，常用 89mm, 108mm, 133mm 等。
• 托辊载荷校核： 计算单个托辊承受的最大载荷,确保其承载能力大于该载荷。

张紧装置选型

根据输送机长度和结构,选择合适的张紧装置：

• 螺旋张紧： 适用于短距离、功率小的输送机。
• 车式重锤张紧： 适用于长距离、功率大的输送机,张紧力恒定。
• 垂直重锤张紧： 适用于空间受限的情况。

制动装置选型

对于倾角大于 4° 的上运输送机，必须设置制动器，以防止停车时物料下滑，常用带式逆止器、滚柱逆止器或液压盘式制动器。

图纸绘制

课程设计通常要求绘制 1-2 张 A0 或 A1 号图纸。

1 总装配图 这是最重要的图纸,要求：

• 视图完整： 通常采用主视图（表达纵向结构）、侧视图（表达局部细节，如头部、尾部驱动）和必要的局部剖视图。
• 表达清晰： 绘出输送机的所有主要部件：机架、驱动装置、滚筒、托辊、输送带、张紧装置、清扫器、卸料器、导料槽等。
• 尺寸标注： 标注总长度、总高度、滚筒中心距、带宽、主要部件的定位尺寸和外形尺寸。
• 技术特性表： 在图纸右上角或左上角列出输送机的主要技术参数（如 Q, L, β, B, v, P_M 等）。
• 零件明细表： 列出图中所有非标准件和标准件的名称、数量、材料、规格等。
• 技术要求： 提出安装、调试、使用和维护的要求。

2 主要部件图

• 驱动装置装配图： 绘出电机、减速器、联轴器、驱动滚筒的装配关系。
• 机架零件图： 绘出头部、尾部或中间机架的零件图，标注详细尺寸、公差和形位公差。

设计计算说明书编写

说明书是设计思想的体现，要求条理清晰、计算准确、图文并茂。

说明书结构建议：

1. 封面： 设计题目、学生信息、指导教师、日期。
2. 目录。
3. 设计任务书： 概述设计内容和主要结果。
4. 前言/引言： 介绍带式输送机的应用背景、设计意义和本次设计的主要内容。
5. 总体方案设计： 阐述设计思路、主要参数的初步确定。
6. 详细计算过程：
   • 带宽与带速计算
   • 运行阻力计算
   • 输送带张力计算与校核（不打滑、强度、垂度）
   • 驱动功率计算与电机选型
   • 滚筒选型与计算
   • 托辊选型与计算
   • 张紧装置选型
   • 制动装置选型
   • 其他部件（如清扫器、卸料器）的简要选型说明
7. 主要结论： 列出最终确定的所有核心参数（B, v, P_M, 电机型号, 滚筒规格, 托辊间距等）。
8. 参考文献： 列出设计中参考的书籍、手册、标准等。
9. 致谢。
10. 附录（可选）： 如详细的计算草稿、重要数据表格等。

注意事项

• 标准优先： 所有选型（带宽、滚筒、托辊等）应尽量采用国家标准或行业标准。
• 手册是关键： 《运输机械设计选用手册》、《DTII(A)型固定式带式输送机设计手册》等是设计的必备工具书。
• 单位统一： 全部计算过程务必使用统一的国际单位制（SI）。
• 逻辑清晰： 计算过程要写明公式、代入数据、计算结果,并进行必要的文字说明。
• 安全第一： 在校核计算中，安全系数的选取要合理,确保设备运行安全。

祝你课程设计顺利！

标签： 参数计算 结构设计