带式输送机选型设计
目录
1设计方案 (1)
2带式输送机的设计计算 (1)
已知原始数据及工作条件 ........................................................ 错误!未定义书签。
计算步骤 (2)
带宽的确定: (2)
输送带宽度的核算............................................................... 错误!未定义书签。
圆周驱动力................................................................................ 错误!未定义书签。
计算公式 ............................................................................ 错误!未定义书签。
主要阻力计算 .................................................................... 错误!未定义书签。
主要特种阻力计算 ............................................................ 错误!未定义书签。
附加特种阻力计算 ............................................................ 错误!未定义书签。
倾斜阻力计算 .................................................................... 错误!未定义书签。
传动功率计算 .............................................................................. 错误!未定义书签。
P）计算 ................................................... 错误!未定义书签。
传动轴功率（
A
电动机功率计算 ................................................................ 错误!未定义书签。
输送带张力计算........................................................................ 错误!未定义书签。
输送带不打滑条件校核 .................................................... 错误!未定义书签。
输送带下垂度校核 ............................................................ 错误!未定义书签。
各特性点张力计算 ............................................................ 错误!未定义书签。
传动滚筒、改向滚筒合张力计算 ............................................ 错误!未定义书签。
传动滚筒合张力计算 ........................................................ 错误!未定义书签。
改向滚筒合张力计算 ........................................................ 错误!未定义书签。
初选滚筒.................................................................................... 错误!未定义书签。
传动滚筒最大扭矩计算 ............................................................ 错误!未定义书签。
拉紧力计算 .................................................................................. 错误!未定义书签。
绳芯输送带强度校核计算 (18)
3技术可行性分析 (18)
4经济可行性分析 (19)
5结论 (20)
带式输送机选型设计
1、设计方案
将现主平硐延伸与一水平皮带下山相连，在二水平皮带下山机头重新布置一条运输联络巷与一水平皮带下山搭接。
平硐、一水平皮带下山采用一条皮带，取消了原二水平皮带运输斜巷、+340煤仓、+347煤仓、+489煤仓。改造后巷道全长1783m，其中平硐+4‰，1111m,下山°，672米。
1-1皮带改造后示意图
2、带式输送机的设计计算
已知原始数据及工作条件
带式输送机的设计计算，应具有下列原始数据及工作条件资料
（1）物料的名称和输送能力：
（2）物料的性质：
粒度大小，最大粒度和粗度组成情况；
堆积密度；
动堆积角、静堆积角，温度、湿度、粒度和磨损性等。
（3）工作环境、露天、室内、干燥、潮湿和灰尘多少等；
（4）卸料方式和卸料装置形式；
（5）给料点数目和位置；
（6）输送机布置形式和尺寸，即输送机系统（单机或多机）综合布置形式、地形条件和供电情况。输送距离、上运或下运、提升高度、最大倾角等；
（7）装置布置形式，是否需要设置制动器。
原始参数和工作条件
（1）输送物料：煤
（2）物料特性：1）块度：0～300mm
2）散装密度：3m
3）在输送带上堆积角：ρ=20°
4）物料温度：<50℃
（3）工作环境：井下
（4）输送系统及相关尺寸：（1）运距：1783m
（2）倾斜角：其中平硐β=0 1111m°，皮带下山°，672m。β=0°
（3）最大运量:700t/h
（5）皮带采用双滚筒驱动，驱动滚筒围包角370° 初步确定输送机布置形式，如图2-1所示：
图2-1 传动系统图
计算步骤
、带宽的确定:
按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20° 原煤的堆积密度按900 kg/3m
输送机的工作倾角β=°
带式输送机的最大运输能力计算公式为
（）
式中：Q ——输送量（)/h t ；
v ——带速（)/s m ；
——物料堆积密度（3/kg m ）；
在运行的输送带上物料的最大堆积面积,
2m
K----输送机的倾斜系数 带速选择原则：
（1）输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。
（2）较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带速应愈低。
（3）物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的，宜选用较低带速。
（4）一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取s~1m/s ；或根据物料特性和工艺要求决定。
（5）人工配料称重时，带速不应大于s 。 （6）采用犁式卸料器时，带速不宜超过s 。
k sv Q
6 . 3
（7）采用卸料车时，带速一般不宜超过s ；当输送细碎物料或小块料时，允许带速为s 。
（8）有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。 （9）输送成品物件时，带速一般小于s 。
带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关.当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速.带速的确定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过s.
表
查DT Ⅱ（A ）型带式输送机设计手册（表2-1）(此后凡未注明均为该书)得k= 按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20°; 原煤的堆积密度为900kg/3
m ;
考虑上山运输工作条件取带速为s;
将个参数值代入上式, 可得到为保证给顶的运输能力,带上必须具有的的截面积
2
0.09503.6 3.6900 2.50.91Q Q
S m vk ρ=
=
=???
表2-2
查表2-2, 1000 mm 的输送带上允许物料堆积的横断面积为2
m ，此值大于计算所需要的堆积横断面积,据此选用宽度为1000mm 的输送带能满足要求。
经如上计算,初选带宽B=1000mm,3150型钢丝绳芯输送带输送带。 技术规格：
表2-3 St3150型钢丝绳芯输送带输送带 输送大块散状物料的输送机，需要按（）式核算，再查表2-4
2200B α≥+ （） 式中α——最大粒度，mm 。
表
故，输送带宽满足输送要求。 圆周驱动力 计算公式
1）所有长度（包括L 〈80m 〉）
传动滚筒上所需圆周驱动力U F 为输送机所有阻力之和，可用式（）计算：
12U H N S S St F F F F F F =++++ （）
式中H F ——主要阻力，N ；
N F ——附加阻力，N ； 1S F ——特种主要阻力，N ； 2S F ——特种附加阻力，N ；
St F ——倾斜阻力，N 。
五种阻力中，H F 、N F 是所有输送机都有的，其他三类阻力，根据输送机类型及附件装设情况定，由设计者选择。 2）80L m ≥
对机长大于80m 的带式输送机，附加阻力N F 明显的小于主要阻力，可用简便的方式进行计算，不会出现严重错误。为此引入系数C 作简化计算，则公式变为下面的形式：
12U H S S St F CF F F F =+++ （）
式中C ——与输送机长度有关的系数，在机长大于80m 时，可按式（）计算，或从表查取
L L C L += （） 式中0L ——附加长度，一般在70m 到100m 之间；
——系数，不小于。
C 查〈〈DT Ⅱ（A ）型带式输送机设计手册〉〉表3-5 既本说明书表2-5 表2-5系数C
输送机的主要阻力H F 是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托辊旋转所产生阻力的总和。可用式（）计算：
[(2)cos ]H RO RU B G F fLg q q q q δ=+++ （）
式中f ——模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定，一般可按表查取。 L ——输送机长度（头尾滚筒中心距），m ； g ——重力加速度； 初步选定托辊：
表
表
上托辊间距0a ＝，下托辊间距u a ＝3m ，上托辊槽角35°，下托辊槽角0°
RO q ——承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m ，用式（）计算
1
RO G q a =
（） 其中1G ——承载分支每组托辊旋转部分重量，kg ；
0a ——承载分支托辊间距，m ；
托辊已经选好，知 112.21G kg =
计算：10RO G q a =
=12.211.2
= kg/m RU q ——回程分支托辊组每米长度旋转部分质量，kg/m ，用式（）计算： 2
RU U
G q a =
（） 其中2G ——回程分支每组托辊旋转部分质量
U a ——回程分支托辊间距，m ；
210.43G =kg
计算：2RU U G q a =
=10.433
=m G q ——每米长度输送物料质量
3.6m
G I Q q υ
υ
=
=
=
700
77.783.6 2.5
=?kg/m
B q ——每米长度输送带质量，kg/m ，B q =42kg/m
1[(2)cos ]H RO RU B G F fLg q q q q δ=+++
=×1111××[++（2×42+）×cos0°]+ ×672××[++（2×42+）×°]=57303+33902=91205N
f 运行阻力系数f 值应根据表2-8选取。取f =。
主要特种阻力1S F 包括托辊前倾的摩擦阻力F ε和被输送物料与导料槽拦板间的摩擦阻力gl F 两部分，按式（）计算：
Sl F F ε=+gl F （） F ε按式（）或式（计算：
三个等长辊子的前倾上托辊时
0()cos sin B G F C L q q g εεεμδε=+ （） 二辊式前倾下托辊时
0cos cos sin B F L q g ξεμλδε= （）
式中：F ε —重载段等长三托辊前倾摩擦阻力
C ε—槽型系数取 0u —承载托辊与输送带的摩擦系数取 L ε
—装有前倾托辊的区段长度
ε—前倾角
()'10.40.411114277.789.8cos0sin1234479F N ε=???+???=o o ()'20.40.46724277.789.8cos12.5sin1232645F N ε=???+???=o o
12447926457124Sa F F F N εε=+=+=
主要特种阻力1712407124S gl F F F N ε=+=+= 附加特种阻力计算
附加特种阻力2S F 包括输送带清扫器摩擦阻力r F 和卸料器摩擦阻力a F 等部分，按下式计算：
23S r a F n F F =?+ （） 3r F A P μ=?? （） 2a F B k =? （）
式中3n ——清扫器个数，包括头部清扫器和空段清扫器； A ——一个清扫器和输送带接触面积，2m ，见表
p ——清扫器和输送带间的压力，N/2m ，一般取为34410~1010?? N/2m ；
3μ——清扫器和输送带间的摩擦系数，一般取为~；
2k ——刮板系数，一般取为1500 N/m 。
表
查表2-9 得 A=2，取p =10410?N/m 2，取3μ=，将数据带入式（） 则r F =×10410?×=600N
拟设计有两个头部清扫器和四个空段清扫器（一个空段清扫器相当于个清扫器）
a F =0
由式（） 则 2S F =8×600=4800N 倾斜阻力计算
倾斜阻力按下式计算：
St G F q g H =?? （）
式中： H=146
77.789.8146111288St G F q g H =??=??=
由式（）12U H S S St F CF F F F =+++
U F =×91205+7124+4800+111288
=218977 N 传动功率计算
传动轴功率（A P ）计算
传动滚筒轴功率（A P ）按式（）计算：
1000
U A F P υ
?=
（） 电动机功率计算
电动机功率M P ，按式（）计算：
'"
A
M P P ηηη
=
（）
式中η——传动效率，一般在~之间选取；
'η——电压降系数，一般取~。
"η——多电机功率不平衡系数，一般取"0.900.95η=:，单驱动时，"1η=。 根据计算出的M P 值，查电动机型谱，按就大不就小原则选定电动机功率。 由式（）218977 2.5
5471000
A P kW ?==
由式（）
547
6730.950.950.95
M P KW =
=??
根据带式输送机的布置要求，传动系统采用双滚筒三电机模式运作，则每台电动机的功率为： 673
2243kW kW = 选择三台250KW 的电动机。 输送带张力计算
输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证输送机正常运行，输送带张力必须满足以下两个条件：
（1）在任何负载情况下，作用在输送带上的张力应使得全部传动滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上，而输送带与滚筒间应保证不打滑；
（2）作用在输送带上的张力应足够大，使输送带在两组托辊间的垂度小于一定
图2-2作用于输送带的张力
如图4所示，输送带在传动滚简松边的最小张力应满足的要求。
2min max U F CF ≥传动滚筒传递的最大圆周力max a F K F =。动载荷系数
1.2 1.7a K =-；对惯性小、起制动平稳的输送机可取较小值;否则，就应取较大值。
取a K =
——传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见表2-10 表2-10传动滚筒与输送带间的摩擦系数
取A K =，由式 max U F =×218977=328466N 根据条件，双滚筒传动该设计取u=；?=370o 。 对常用C=
11e μ?-=1
6.951
-= 2min max U F CF ≥=?=55182N
输送带下垂度校核
为了限制输送带在两组托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的最小张力
min F ，需按式（）和（）进行验算。
承载分支0min ()8B G adm a q q g
F h a +≥
?? ???承
回程分支0min 8B adm
a q g
F h a ??≥
?? ???回 （） 式中adm
h a ??
???——允许最大垂度，一般≤；
0a ——承载上托辊间距（最小张力处）；
u a ——回程下托辊间距（最小张力处）。
取adm
h a ?
?
???= 由式（）得： min F 承≥
1.277.78)9.8
80.01
?+??（42=17608 N
min F 回3429.8
1543580.01
??≥=? N
各特性点张力计算
为了确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，拉紧装置拉紧力和凸凹弧起始点张力等特性点张力，需逐点张力计算法，进行各特性点张力计算。
图2-3 张力分布点图 (1)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6点，如图2-3所示。 计算运行阻力时，首先要确定输送带的种类和型号。在前面我们已经选好了输送带，st3150型钢丝绳芯输送带，纵向拉伸强度3150N/mm ；带厚25mm;输送带质量42Kg/m.
承载段运行阻力 重段阻力 ()()cos sin G zh B RO
F q q f Lg q
Lfg ββ=+++（）
由式（）得：
()()14277.780.03cos0sin011119.810.17511110.039.8142448zh F N
=+???+???+???=()()24277.780.03cos12.5sin12.56729.810.1756720.039.8195846zh F N
=+???+???+???=12238294zh zh zh F F F N =+=
空段阻力 cos sin k B Ru B F q Lfg q Lfg q Lg ββ=+-（） 由式（）得：
14211110.039.8cos0 3.4811110.039.84211119.8sin 014856K F N
=?????+???-????=2426720.039.8cos12.5 3.486720.039.8426729.8sin12.551077K F N =?????+???-????=-
1236221K K K F F F N
=+=-
(2)输送带上各点张力的计算
根据不打滑条件，传动滚筒奔离点的最小张力为55182N 。 令1S =55182N ，据此计算各点张力如表2-10
1S =2S =55182N 3S =2S =57389N
4S =3S +K F =45955N-36221N=21168N 5S =4S =22015N
65F 260309zh S S N =+=
传动滚筒合张力计算 根据工况要求
1、功率配比1:1时
12218977
10948922
U U U F F F N ====
6112109489U S S F N
--==
2222612
2.85
109489()1686721 2.851U e S F N
e μ?μ?-===--
161216867210948959183U S S F N
-=-=-=
第一滚筒合张力：
1661264636168672433308F S S N
-=+=+=
第二滚筒合张力：
261116867259183227855F S S N
-=+=+=
2、功率配比1:2时
12189777299233U U F F N
=== 22221897714598533
U U F F N ?===
6112145985U S S F N
--==
2222
612
2.85
145985()2248961 2.851U e S F N e μ?μ?-===--
161222489614598578911U S S F N
-=-=-= 第一滚筒合张力：
1661285974224896510870F S S N
-=+=+=
第二滚筒合张力：
261122489678911303807F S S N
-=+=+=
3、功率配比2:1时 12221897714598533U U F F N
?=== 22189777299233
U U F F N ===
611272992U S S F N
--==
2222
612
2.85
72992()1124471 2.851U e S F N e μ?μ?-===--
16121124477299239455U S S F N
-=-=-= 第一滚筒合张力：
1661255902112447368349F S S N
-=+=+=
第二滚筒合张力：
261111244751107163554F S S N
-=+=+=
综合以上三种情况1:2驱动时，各特性点张力最大
第一滚筒合张力： 1max 511F kN
=
第二滚筒合张力： 2max 304F
kN =
按三种驱动工况计算出各特性点张力列于表2-11 改向滚筒合张力计算
根据计算出的各特性点张力,1:2双驱动时，各特性点张力最大，即据此计算出各滚筒合张力，确定滚筒型号。 头部180o 改向滚筒的合张力:
F 改1=23S S +=78911+82067=160978N 尾部180o 改向滚筒的合张力:
F 改2=45S S +=45846+47680=93526N
初选滚筒
输送机滚筒直径，应根据输送带带芯类型、张力等因素确定 传动滚筒最小直径： D=0B C d ?（）
D ——传动滚筒直径（mm ）
0C ——计算系数（钢丝绳芯输送带取145） B d ——输送带钢丝绳直径（mm ）
D=01458.11175B C d ?=?=
所以初选传动滚筒直径为1250mm 查表2-12改向滚筒直径为1000mm
注：A —传动滚筒；B —改向滚筒（180o ）；C —改向滚筒(<180o ) 传动滚筒最大扭矩计算
单驱动时,传动滚筒的最大扭矩max M 按式（）计算：
max 2000
U F D
M ?=
（） 式中D ——传动滚筒的直径（mm ）。 双驱动时,传动滚筒的最大扭矩max M 按式（）计算：
12max max ()2000
U U F F D
M ?=
（）
初选传动滚筒直径为1250mm,则传动滚筒的最大扭矩为: 12max ()U U F F =146KN
max 146 1.25
91.25/2
M kN m ?=
= 查DT Ⅱ（A ）型带式输送机设计手册，没有符合要求的滚筒，需特殊订货。 拉紧力计算
拉紧装置拉紧力0F 按式（）计算
01i i F S S +=+ （）
式中i S ——拉紧滚筒趋入点张力（N ）；
1i S +——拉紧滚筒奔离点张力（N ）。
由式（）
045F S S =+=45846+47680=93526N
查〈〈DT Ⅱ（A ）型带式输送机设计手册〉〉初步选定电动绞车拉紧装置。 钢丝绳芯输送带强度校核计算
绳芯要求的纵向拉伸强度X G 按式（）计算；
max 1
X F n G B
?≥
（） 式中1n ——静安全系数，一般1n =7:10。运行条件好，倾角好，强度低取小值；反之，取大值。
输送带的最大张力max 121897778911297888U F F S N =+=+=
1n 选为9,由式（）
2978889
2681/1000
X G N mm ?≥
=
可选输送带St3150,即满足要求
3、技术可行性分析
1. 简化了运输系统，煤炭运输变得顺畅，取消了185斜皮带，同时减少了340煤仓、347煤仓、489煤仓等中间环节。
改造前的运输路线：三水平皮带下山→二水平皮带下山→340煤仓→185运输斜巷→347煤仓→一水平皮带下山→489煤仓→主平硐皮带→地面。
改造后的运输路线：三水平皮带下山→二水平皮带下山→一水平皮带下山→主平硐皮带→地面。
有效的减小了矿井的通风阻力，降低了入风风速，提高了入风质量，减小了通风阻力
3.掘进施工的煤炭运输及辅助运输方便，可使用综掘机掘进；
4. 改善一水平皮带下山现状。可以解决一水平皮带下山机头通风系统不合理，温度高、煤尘大；造成电机过热和防尘效果不好等问题,以及一水平皮带下山396片口往下巷道变形严重，通风阻力大，检修皮带和清皮带困难问题。
5. 提高煤质和块煤率。皮带改造后，取消了3个煤仓，能大大的提高块煤率，同时减少了煤仓中的水分混入，有助于提高煤质。
通过上述分析一采区主运输系统改造在技术上是可行的。
4、经济可行性分析
1. 优化了人员岗位，减少了劳动支出。皮带改造后每班可减少5个岗位，加上维修设备及清皮带2人，总计22名人员，按2013年我矿辅助队人员平均工资5000元计算，可结余工资万元/年。
2. 减少了设备，做到了节能降耗。改造后可减少3台给煤机、一条皮带，降低了运输电耗，按每天工作16小时，一年360天计算，原运输系统使用的电量为万度；改造后预计使用的新皮带的功率为640KW，工作状况不变，使用的电量为万度，预计节电万度。按每度电价元计算，每年可节约电费万元。另外有很多隐性效益，减少了设备配件及租赁费，减低了设备故障率，减少了清眼工作，减少了维护工作量等，改造后减小矿井通风阻力，降低了一部分通风电耗。
3. 提高块煤率，取得了经济效益。改造后取消了3个煤仓，提高了块煤率。经煤质科实测，由340皮带到主平硐皮带块煤率平均损失为17%，保守估计改造后按块煤率提高15%计算，年产190万吨原煤，每年可多出块煤万吨，按我矿2013年块煤平均售价432元计算，营业收入可达12312万元。如果块煤变为原煤，按我矿2013年原煤综合售价为280元/吨计算，万吨的营业收入为7980万元，块煤损失后变原煤的利润差为4332万元。
通过上述分析一采区主运输系统改造在经济上是可行的。
5、结论
本次设计为普通DTII型带式传送机，DTII皮带输送机输送能力大、结构简单、投资费用相对较低及维护方便。通过本次设计可以实现将原料从低处运到高处，而且结构设计的稳固，经过综合分析，对一采区主运输系统改造工程是合理的。提高煤质、块率，同时对于矿井节能降耗和经济效益等方面具有重大意义。
参考文献
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[2] 洪晓华.矿井运输提升[M].中国矿业大学出版社.2005年7月.
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