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山東大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
第一章 概述…………………………………………………………………………………………1
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用……………………………………………………………………2
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的分類及特點(diǎn)……………………………………………………………3
第三節(jié) 帶式輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)……………………………………………………………4
第二章 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理…………………………………………………………5
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的工作原理………………………………………………………………5
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………7
第三節(jié) 布置方式 …………………………………………………………………………8
第三章 帶式輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)與選擇………………………………………………10
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的控制要求……………………………………………………………10
第二節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………………14
第三節(jié) 系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果……………………………………………………………………29
第四章 其它裝置的選用……………………………………………………………………31
第一節(jié) 制動(dòng)裝置……………………………………………………………………………31
第二節(jié) 改向裝置……………………………………………………………………………32
第三節(jié) 給料裝置……………………………………………………………………………32
第四節(jié) 卸料裝置……………………………………………………………………………34
第五節(jié) 清掃裝置……………………………………………………………………………35
第六節(jié) 頭部漏斗……………………………………………………………………………38
第七節(jié) 電氣及安全保護(hù)裝置………………………………………………………………38
結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………………………40
致謝…………………………………………………………………………………………………41
考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………………42
第一章 概 述
中國(guó)古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)的雛形；17世紀(jì)中，開始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。
1868年，在英國(guó)出現(xiàn)了帶式輸送機(jī)；1887年，在美國(guó)出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成部分。
帶式輸送機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置拉緊裝置輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。
帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。
在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場(chǎng)及選礦廠中，廣泛應(yīng)用帶式輸送機(jī)。它用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。
帶式輸送機(jī)自1795年被發(fā)明以來(lái)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山等各行各業(yè)廣泛采用。特別是第二次工業(yè)革命帶來(lái)了新材料、新技術(shù)的采用，使帶式輸送機(jī)的發(fā)展步入了一個(gè)新紀(jì)元。當(dāng)今，無(wú)論從輸送量、運(yùn)距、經(jīng)濟(jì)效益等各方面來(lái)衡量，它已經(jīng)可以同火車、汽車運(yùn)輸相抗衡，成為三足鼎立局面，并成為各國(guó)爭(zhēng)先發(fā)展的行業(yè)。它具有一下特點(diǎn)：
(1)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、托輥或無(wú)輥式部件、驅(qū)動(dòng)裝置、輸送帶等幾大件組成，僅有十多種部件，能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并可按需要進(jìn)行組合裝配、結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。
(2)、輸送物料范圍廣泛。帶式輸送機(jī)的輸送帶具有抗磨、耐酸堿、耐油、阻燃等各種性能，并耐高、低溫，可按需要進(jìn)行制造，因而能輸送各種散料、塊料、化學(xué)品、生熟料和混凝土。
(3)、輸送量大。運(yùn)量可從每小時(shí)幾公斤到幾千噸，而且是連續(xù)不間斷運(yùn)送，這是火車、汽車運(yùn)輸望塵莫及的。
(4)、運(yùn)距長(zhǎng)。單機(jī)長(zhǎng)度可達(dá)十幾公里一條，在國(guó)外已十分普及，中間無(wú)需任何轉(zhuǎn)載點(diǎn)。
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用
帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)的一種，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是固定式或運(yùn)移式起重運(yùn)輸機(jī)中主要類型之一，其運(yùn)輸特點(diǎn)是形成裝載點(diǎn)到裝載點(diǎn)之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運(yùn)動(dòng)來(lái)完成物流從裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)的輸送。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各企業(yè)中,連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是生產(chǎn)過(guò)程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線不可缺少的組成部分。
連續(xù)運(yùn)輸機(jī)可分為:
1.具有撓性牽引物件的輸送機(jī),如帶式輸送機(jī),板式輸送機(jī),刮板輸送機(jī),斗式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯及架空索道等;
2.不具有撓性牽引物件的輸送機(jī),如螺旋輸送機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)等;
3.管道輸送機(jī)(流體輸送),如氣力輸送裝置和液力輸送管道.
其中帶輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)中是使用最廣泛的, 帶式輸送機(jī)運(yùn)行可靠，輸送量大，輸送距離長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便，適應(yīng)于冶金煤炭，機(jī)械電力，輕工，建材，糧食等各個(gè)部門。
目前帶式輸送機(jī)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門,近年來(lái)在露天礦和地下礦的聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)中帶式輸送機(jī)又成為重要的組成部分.主要有:鋼繩芯帶式輸送機(jī)、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)和排棄場(chǎng)的連續(xù)輸送設(shè)施等。
這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大(可達(dá)30000t/h),適用范圍廣(可運(yùn)送礦石,煤炭,巖石和各種粉狀物料,特定條件下也可以運(yùn)人),安全可靠,自動(dòng)化程度高,設(shè)備維護(hù)檢修容易,爬坡能力大(可達(dá)16°),經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低,由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建投資。
目前,帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是:大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長(zhǎng)度和水平轉(zhuǎn)彎,合理使用膠帶張力,降低物料輸送能耗,清理膠帶的最佳方法等.我國(guó)已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機(jī)的定型設(shè)計(jì).鋼繩芯帶式輸送機(jī)的適用范圍：
1.適用于環(huán)境溫度一般為°°C;在寒冷地區(qū)驅(qū)動(dòng)站應(yīng)有采暖設(shè)施;
2.可做水平運(yùn)輸,傾斜向上不超過(guò) (16°)和向下()運(yùn)輸不超過(guò),也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸;運(yùn)輸距離長(zhǎng),單機(jī)輸送可達(dá)15km；
3.可露天鋪設(shè),運(yùn)輸線可設(shè)防護(hù)罩或設(shè)通廊；
4.輸送帶伸長(zhǎng)率為普通帶的1/5左右;其使用壽命比普通膠帶長(zhǎng);其成槽性好;運(yùn)輸距離大。
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的分類及特點(diǎn)
帶式輸送機(jī)分類方法有多種,按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類,一類是普通型帶式輸送機(jī),這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過(guò)程中,上帶呈槽形,下帶呈平形,輸送帶有托輥托起,輸送帶外表幾何形狀均為平面;另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī),各有各的輸送特點(diǎn).其簡(jiǎn)介如下:
1.QD80輕型固定式帶輸送機(jī) QD80輕型固定式帶輸送機(jī)與TDⅡ型相比,其帶較薄、載荷也較輕,運(yùn)距一般不超過(guò)100m,電機(jī)容量不超過(guò)22kw.
2. 它屬于高強(qiáng)度帶式輸送機(jī),其輸送帶的帶芯中有
平行的細(xì)鋼繩，一臺(tái)運(yùn)輸機(jī)運(yùn)距可達(dá)幾公里到幾十公里.
3.U形帶式輸送機(jī) 它又稱為槽形帶式輸送機(jī),其明顯特點(diǎn)是將普通帶式輸送機(jī)的槽形托輥角由提高到使輸送帶成U形.這樣一來(lái)輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓,導(dǎo)致物料對(duì)膠帶的摩擦力增大,從而輸送機(jī)的運(yùn)輸傾角可達(dá)25°.
4. 管形帶式輸送機(jī) U形帶式輸送帶進(jìn)一步的成槽,最后形成一個(gè)圓管狀,即為管形帶式輸送機(jī),因?yàn)檩斔蛶П痪沓梢粋€(gè)圓管,故可以實(shí)現(xiàn)閉密輸送物料,可明顯減輕粉狀物料對(duì)環(huán)境的污染,并且可以實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)行.
5.氣墊式帶輸送機(jī) 其輸送帶不是運(yùn)行在托輥上的,而是在空氣膜(氣墊)上運(yùn)行,省去了托輥,用不動(dòng)的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運(yùn)行的托輥,運(yùn)動(dòng)部件的減少,總的等效質(zhì)量減少,阻力減小,效率提高,并且運(yùn)行平穩(wěn),可提高帶速.但一般其運(yùn)送物料的塊度不超過(guò)300mm.增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強(qiáng)壓成槽形外,也可以改變輸送帶本身,把輸送帶的運(yùn)載面做成垂直邊的,并且?guī)в袡M隔板，一般把垂直側(cè)擋邊作成波狀,故稱為波狀帶式輸送機(jī),這種機(jī)型適用于大傾角,傾角在30°以上,最大可達(dá)90°.
6.壓帶式帶輸送機(jī) 它是用一條輔助帶對(duì)物料施加壓力.這種輸送機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是:輸送物料的最大傾角可達(dá)90°,運(yùn)行速度可達(dá)6m/s,輸送能力不隨傾角的變化而變化,可實(shí)現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送.其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。
7.鋼繩牽引帶式輸送機(jī) 它是無(wú)際繩運(yùn)輸與帶式運(yùn)輸相結(jié)合的產(chǎn)物,既具有鋼繩的高強(qiáng)度、牽引靈活的特點(diǎn),又具有帶式運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點(diǎn)。
第三節(jié) 帶式輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
首先是它運(yùn)行可靠。在許多需要連續(xù)運(yùn)行的重要的生產(chǎn)單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內(nèi)船舶裝卸等均采用帶式輸送機(jī)。如在這些場(chǎng)合停機(jī)，其損失是巨大的。必要時(shí)，帶式輸送機(jī)可以一班接一班地連續(xù)工作。
帶式輸送機(jī)動(dòng)力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無(wú)相對(duì)移動(dòng)，不僅使運(yùn)行阻力小(約為刮板輸送機(jī)的1／3-1／5)，而且對(duì)貨載的磨損和破碎均小，生產(chǎn)率高。這些均有利于降低生產(chǎn)成本。
帶式輸送機(jī)的輸送線路適應(yīng)性強(qiáng)又靈活。線路長(zhǎng)度根據(jù)需要而定．短則幾米，長(zhǎng)可達(dá)10km以上?？梢园惭b在小型隧道內(nèi)，也可以架設(shè)在地面交通混亂和危險(xiǎn)地區(qū)的上空。
根據(jù)工藝流程的要求，帶式輸送機(jī)能非常靈活地從一點(diǎn)或多點(diǎn)受料．也可以向多點(diǎn)或幾個(gè)區(qū)段卸料。當(dāng)同時(shí)在幾個(gè)點(diǎn)向輸送帶上加料(如選煤廠煤倉(cāng)下的輸送機(jī))或沿帶式輸送機(jī)長(zhǎng)度方向上的任一點(diǎn)通過(guò)均勻給料設(shè)備向輸送帶給料時(shí)，帶式輸送機(jī)就成為一條主要輸送干線。
帶式輸送機(jī)可以在貯煤場(chǎng)料堆下面的巷道里取料，需要時(shí)，還能把各堆不同的物料進(jìn)行混合。物料可簡(jiǎn)單地從輸送機(jī)頭部卸出，也可通過(guò)犁式卸料器或移動(dòng)卸料車在輸送帶長(zhǎng)度方向的任一點(diǎn)卸料。
第二章 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)
帶式輸送機(jī)又稱膠帶運(yùn)輸機(jī),其主要部件是輸送帶,亦稱為膠帶,輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu).帶式輸送機(jī)組成及工作原理如圖1-1所示 ,它主要包括一下幾個(gè)部分:輸送帶(通常稱為膠帶) 、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動(dòng)裝置、清掃裝置和卸料裝置等.
圖1-1 帶式輸送機(jī)簡(jiǎn)圖
1——張緊裝置 2——裝料裝置 3——犁形卸料器 4——槽形托輥
5——輸送帶 6——機(jī)架 7——傳動(dòng)滾筒 8——卸料器
9——清掃裝置 10——平行托輥 11——空段清掃器 12——減速器
輸送帶5繞經(jīng)傳動(dòng)滾筒7和機(jī)尾換向滾筒1形成一個(gè)無(wú)極的環(huán)形帶.輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上.拉緊裝置給輸送帶以正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的拉緊力.工作時(shí),傳動(dòng)滾筒通過(guò)它和輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行.物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上,形成連續(xù)運(yùn)動(dòng)的物流,在卸載點(diǎn)卸載.一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面,在機(jī)頭滾筒(在此,即是傳動(dòng)滾筒)卸載,利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。
普通型帶式輸送機(jī)的機(jī)身的上帶是用槽形托輥支撐,以增加物流斷面積,下帶為返回段(不承載的空帶)一般下托輥為平托輥.帶式輸送機(jī)可用于水平、傾斜和垂直運(yùn)輸.對(duì)于普通型帶式輸送機(jī)傾斜向上運(yùn)輸,其傾斜角不超過(guò)18°,向下運(yùn)輸不超過(guò)15°。
輸送帶是帶式輸送機(jī)部件中最昂貴和最易磨損的部件.當(dāng)輸送磨損性強(qiáng)的物料時(shí),如鐵礦石等,輸送帶的耐久性要顯著降低。
提高傳動(dòng)裝置的牽引力可以從以下三個(gè)方面考慮：
1.增大拉緊力。增加初張力可使輸送帶在傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的張力增加，此法提高牽引力雖然是可行的。但因增大必須相應(yīng)地增大輸送帶斷面，這樣導(dǎo)致傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸加大，是不經(jīng)濟(jì)的。故設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用。但在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于運(yùn)輸帶伸長(zhǎng)，張力減小，造成牽引力下降，可以利用拉緊裝置適當(dāng)?shù)卦龃蟪鯊埩?，從而增大，以提高牽引力?
2.增加圍包角對(duì)需要牽引力較大的場(chǎng)合，可采用雙滾筒傳動(dòng)，以增大圍包角。
3.增大摩擦系數(shù)其具體措施可在傳動(dòng)滾筒上覆蓋摩擦系數(shù)較大的襯墊，以增大摩擦系數(shù)。
通過(guò)對(duì)上述傳動(dòng)原理的闡述可以看出，增大圍包角是增大牽引力的有效方法。故在傳動(dòng)中擬采用這種方法。
第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的工作原理
帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護(hù)裝置等。
①輸送帶
常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過(guò)50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對(duì)于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于氣候的適應(yīng)性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。
②托輥
分單滾筒（膠帶對(duì)滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由2～5個(gè)輥?zhàn)咏M成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調(diào)心托輥用以調(diào)整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對(duì)帶的沖擊。
?、蹪L筒
分驅(qū)動(dòng)滾筒和改向滾筒。驅(qū)動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件。分單滾筒（膠帶對(duì)滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等。
?、軓埦o裝置
其作用是使輸送帶達(dá)到必要的張力，以免在驅(qū)動(dòng)滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內(nèi)。?
輸送帶是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運(yùn)行，物料根據(jù)需要可以在輸送機(jī)的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運(yùn)行阻力小。帶式輸送機(jī)可沿水平或傾斜線路布置。使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時(shí)，不同物料的最大運(yùn)輸傾角是不同的，如下表1所示：
表1 不同物料的最大運(yùn)角
物料種類
角 度
物料種類
角 度
煤 塊
18 °
篩分后的石灰石
12°
煤 塊
20 °
干 沙
15°
篩分后的焦碳
17 °
未篩分的石塊
18°
0—350mm礦石
16 °
水 泥
20°
0—200mm油田頁(yè)巖
22°
干 松 泥 土
20°
由于帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其具有優(yōu)良性能，主要表現(xiàn)在：運(yùn)輸能力大，且工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機(jī)的1/3到1/5；由于物料同輸送機(jī)一起移動(dòng)，同刮板輸送機(jī)比較，物料破碎率?。粠捷斔蜋C(jī)的單機(jī)運(yùn)距可以很長(zhǎng)，與刮板輸送機(jī)比較，在同樣運(yùn)輸能力及運(yùn)距條件下，其所需設(shè)備臺(tái)數(shù)少，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設(shè)備和人員，并且維護(hù)比較簡(jiǎn)單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設(shè)備比較，初期投資高且不適應(yīng)輸送有尖棱的物料。
輸送機(jī)年工作時(shí)間一般取4500~5500小時(shí)。當(dāng)二班工作和輸送剝離物，且輸送環(huán)節(jié)較多，宜取下限；當(dāng)三班工作和輸送環(huán)節(jié)少的礦石輸送，并有儲(chǔ)倉(cāng)時(shí)，取上限為宜。
第三節(jié) 布置方式
電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動(dòng)。帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按驅(qū)動(dòng)裝置可分為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式和多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式兩種。通用固定式輸送帶輸送機(jī)多采用單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，即驅(qū)動(dòng)裝置集中的安裝在輸送機(jī)長(zhǎng)度的某一個(gè)位置處，一般放在機(jī)頭處。單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式按傳動(dòng)滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動(dòng)。對(duì)每個(gè)滾筒的驅(qū)動(dòng)又可分為單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。因單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式最常用，凡是沒有指明是多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式的，即為單驅(qū)動(dòng)方式，故一般對(duì)單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，“單點(diǎn)”兩字省略。
單筒、單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式最簡(jiǎn)單，在考慮驅(qū)動(dòng)方式時(shí)應(yīng)是首選方式。在大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的鋼繩芯膠帶輸送機(jī)中往往采用多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。帶式輸送機(jī)常見典型的布置方式如下圖1-2所示：
圖1-2 輸送機(jī)典型布置方式
第三章 帶式輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)與選擇
第一節(jié) 帶式輸送機(jī)的控制要求
帶式輸送機(jī)的負(fù)載是一種典型的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，而且不可避免地要帶負(fù)荷起動(dòng)和制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性與負(fù)載的起動(dòng)要求不相適應(yīng)在帶式輸送機(jī)上比較突出，一方面為了保證必要的起動(dòng)力矩，電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流要比額定運(yùn)行時(shí)的電流大6～7倍，要保證電動(dòng)機(jī)不因電流的沖擊過(guò)熱而燒壞，電網(wǎng)不因大電流使電壓過(guò)分降低，這就要求電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要盡量快，即提高轉(zhuǎn)子的加速度，使起動(dòng)過(guò)程不超過(guò)3～5s。驅(qū)動(dòng)裝置是整個(gè)皮帶輸送機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，它由電動(dòng)機(jī)、偶合器，減速器 、聯(lián)軸器、傳動(dòng)滾筒組成。驅(qū)動(dòng)滾筒由一臺(tái)或兩臺(tái)電機(jī)通過(guò)各自的聯(lián)軸器、減速器、和鏈?zhǔn)铰?lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩給傳動(dòng)滾筒。
減速器有二級(jí)、三級(jí)及多級(jí)齒輪減速器，第一級(jí)為直齒圓錐齒輪減速傳動(dòng)，第二級(jí)為斜齒圓柱齒輪降速傳動(dòng)，聯(lián)接電機(jī)和減速器的連軸器有兩種，一是彈性聯(lián)軸器，一種是液力聯(lián)軸器。為此，減速器的錐齒輪也有兩種；用彈性聯(lián)軸器時(shí)，用第一種錐齒輪，軸頭為平鍵連接；用液力偶合器時(shí)，用第二種錐齒輪，軸頭為花鍵齒輪聯(lián)接。
傳動(dòng)滾筒采用焊接結(jié)構(gòu)，主軸承采用調(diào)心軸承，傳動(dòng)滾筒的機(jī)架與電機(jī)、減速器的機(jī)架均安裝在固定大底座上面，電動(dòng)機(jī)可安裝在機(jī)頭任一側(cè)。
在鋁電解陽(yáng)極生產(chǎn)過(guò)程中，皮帶輸送機(jī)被廣泛應(yīng)用于石油焦、瀝青和殘極等散裝物料輸送作業(yè)線上。由于設(shè)備故障、異常和生產(chǎn)工藝變化的隨機(jī)性，實(shí)際皮帶輸送料量變化很大：有時(shí)為4.2～6.1t/h；有時(shí)可達(dá)到18t/h以上。但老式皮帶輸送機(jī)通常設(shè)計(jì)為1種速度控制(如帶速為0.82m/s或1m/s)，其輸料能力最大為13t/h左右。因而難以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，經(jīng)常出現(xiàn)壓料或落料現(xiàn)象(因皮帶上堆料過(guò)高，皮帶在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)部分物料滑落在輸送機(jī)兩側(cè))。清掃落料需要耗費(fèi)大量人力，作業(yè)人員易被皮帶掛傷，存在著安全隱患，也會(huì)造成原料損失；另外，因設(shè)備大修或檢修，有時(shí)只有1臺(tái)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)，皮帶機(jī)實(shí)際輸送料量很小，皮帶長(zhǎng)期(2～90天)運(yùn)行在運(yùn)行在超低載狀態(tài)；其次每2個(gè)月一二期陽(yáng)極成型安排1次設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修(停產(chǎn)10～14天)。由于兩成型煅后焦原料倉(cāng)單臺(tái)爬坡皮帶輸送機(jī)最大輸送能力不足13.5t/h。當(dāng)3臺(tái)回轉(zhuǎn)窯同時(shí)生產(chǎn)時(shí)，其煅后焦只能用2條爬坡皮帶就近輸送、存貯。然后再通過(guò)車輛轉(zhuǎn)運(yùn)平衡物料。由于上述問題，提出了應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)皮帶走速調(diào)節(jié)，達(dá)到提高其輸送量，減少皮帶跑空現(xiàn)象，延長(zhǎng)皮帶使用壽命等目的。根據(jù)對(duì)設(shè)備點(diǎn)檢數(shù)據(jù)和維修備件材料消耗分析：改造前皮帶使用周期為16～19個(gè)月/條；改造后(相同材質(zhì)的皮帶)其使用壽命延長(zhǎng)至26～34個(gè)月/條。
一、電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)是輸送機(jī)的重要組成部分，應(yīng)遵循以下原則進(jìn)行選擇
功率的選擇：電動(dòng)機(jī)的功率不能選擇過(guò)小，否則難于啟動(dòng)或者勉強(qiáng)啟動(dòng)，使運(yùn)轉(zhuǎn)電流超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱以致燒損。電動(dòng)機(jī)的功率也不能選擇太大，否則不但浪費(fèi)投資，而且電動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷下運(yùn)行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費(fèi)。
應(yīng)采用防護(hù)式、封閉式防爆式：這種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，定子繞組等都裝在一個(gè)封閉的機(jī)殼內(nèi)，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，但它的密封不很嚴(yán)密，所以還不能在水中工作，“JO”系列電動(dòng)機(jī)屬于這種防護(hù)形式⑶電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型，功率以及使用地點(diǎn)的電壓來(lái)決定。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而決定，一般采用盡量高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)。
二、帶速的選擇
帶速是輸送機(jī)的重要參數(shù)，應(yīng)遵循以下原則進(jìn)行選擇：
1、 長(zhǎng)距離，大運(yùn)量，寬度大輸送機(jī)可選擇較高帶速；
2、傾角越大，運(yùn)距越短則帶速亦應(yīng)越?。?
3、粒度大，磨琢性大，易粉碎和易起塵的物料宜選用較低帶速；
4、采用卸料車卸料時(shí)帶速不宜超過(guò)2.5m/s，采用犁式卸料器卸料時(shí)，帶速不宜超過(guò)2m/s
5、輸送成件物品時(shí)，帶速不得超過(guò)1.25m/s
6、手選用帶式輸送機(jī)帶速一般為0.3m/s；
三、總體布置設(shè)計(jì)
概述：影響帶式輸送機(jī)總體布置的因素有：輸送機(jī)傾角，受料段和機(jī)尾長(zhǎng)度，卸料段，弧度段，過(guò)渡段，拉緊裝置型式和位置，驅(qū)動(dòng)裝置位置等。這些因素的變化都會(huì)帶來(lái)側(cè)向布置的變化，為突出側(cè)向布置對(duì)整機(jī)設(shè)計(jì)的重要性，并為計(jì)算機(jī)處理時(shí)簡(jiǎn)化輸入提供方便，本文將這些影響總體布置的因素歸并為側(cè)向設(shè)計(jì)問題來(lái)加以處理。
1、輸送機(jī)傾角：輸送機(jī)的輸送能力隨其傾角的提高而減小，因而盡量選用較小傾角，特別對(duì)于由多臺(tái)輸送機(jī)組成的輸送系統(tǒng)更是這樣。對(duì)于帶速超過(guò)2.5m/s的輸送機(jī)，為保證機(jī)尾不撒料，輸送機(jī)的最大傾角應(yīng)較規(guī)定值減小2°-4°，速度越高，傾角應(yīng)越小。輸送多種物料的輸送機(jī)的最大傾角，按最大傾角規(guī)定值最小的那種物料確定。槽角λ=45°的輸送機(jī)，其最大傾角可較一般輸送機(jī)提高2°-3°。同時(shí)采取特殊措施時(shí)除外下運(yùn)帶式輸送機(jī)的傾角應(yīng)較一般輸送機(jī)減少2°-4°。某些情況下，無(wú)論上運(yùn)或下運(yùn)輸送機(jī)的傾角可以提高到28°或更高。此時(shí)需要采取特殊措施，例如，降低帶速，提高拖輥槽角，改變側(cè)型以增加水平或較緩坡段等，并請(qǐng)教專家進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)評(píng)估，不應(yīng)貿(mào)然采取大傾角。
2、受料段和機(jī)尾長(zhǎng)度：受料段應(yīng)盡量設(shè)計(jì)為水平段，必須傾斜受料時(shí)，其傾角應(yīng)盡量小。物料落到輸送機(jī)的受料點(diǎn)，應(yīng)是輸送機(jī)正常成槽的地方，并使導(dǎo)料槽處在一種托輥槽角上，以確保受料順利，方便導(dǎo)料槽的密封。有條件時(shí)，受料段的槽角最好為45°，并在導(dǎo)料槽前后均配設(shè)過(guò)段，以更好地消除導(dǎo)料槽撒料的可能性。
3、卸料段：傾斜輸送機(jī)的卸料段最好設(shè)計(jì)成水平段，盡量不采用高式架和高式驅(qū)動(dòng)裝置架，以方便操作和維修，有利于輸送機(jī)頭部和轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。卸料段為水平的傾斜輸送機(jī)，其折點(diǎn)到頭部滾筒中心線的距離應(yīng)足夠，以保證所有過(guò)渡托輥均不在凹弧段上。帶速≥3.15 m/s的輸送機(jī)的卸料段一般應(yīng)設(shè)計(jì)為水平段。
4、拉緊裝置型式：三種拉緊方式中，應(yīng)優(yōu)先采用中部重錘拉緊裝置，并使其盡量靠近傳動(dòng)滾筒。螺旋拉緊裝置一般只用于無(wú)法采用其他拉緊方式的機(jī)長(zhǎng)小于30m的輸送機(jī)上，對(duì)于輕質(zhì)物料或運(yùn)量特小的輸送機(jī)，此值可延長(zhǎng)到50m。計(jì)算拉緊行程較大，在側(cè)型布置上有困難時(shí)，可采用雙行程中部重錘拉緊裝置，或同時(shí)采用倆種不同形式的拉緊裝置予以解決。車式重錘拉緊裝置可置于輸送機(jī)中部和尾部，條件允許時(shí)，應(yīng)盡量置于中部并靠近傳動(dòng)滾筒處，不得已時(shí)，才將車式重錘拉緊裝置置于輸送機(jī)尾部。長(zhǎng)距離輸送機(jī)選擇電動(dòng)絞車?yán)o裝置或液壓車式拉緊裝置時(shí)，總是將拉緊裝置設(shè)于輸送機(jī)中部并靠近中部傳動(dòng)滾筒。
5、過(guò)渡段：大運(yùn)量，長(zhǎng)距離，輸送帶張力大和重要的輸送機(jī)一般均應(yīng)設(shè)置過(guò)渡段。頭部滾筒中心線至第一組正常槽型托輥中心線的最小過(guò)渡段長(zhǎng)度。有條件時(shí)，設(shè)置了頭部過(guò)渡段的輸送機(jī)宜相應(yīng)設(shè)置尾部過(guò)渡段。應(yīng)在尾部改向滾筒槽角托輥間加設(shè)兩組30°、一組25°、一組20°、一組15°槽形托輥?zhàn)鳛檫^(guò)渡。
6、驅(qū)動(dòng)裝置位置：?jiǎn)螡L筒傳動(dòng)輸送機(jī)，其驅(qū)動(dòng)裝置一般設(shè)于頭部滾筒處。因工藝布置需要，或?yàn)榱司S修方便，或?yàn)榱瞬辉黾油顿Y，可考慮將驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)于中部或尾部。采用雙滾筒傳動(dòng)或多滾筒傳動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置位置則根據(jù)計(jì)算決定。
7、滾筒匹配：
表3 滾筒匹配
B
傳動(dòng)滾
筒直徑
180°尾部改
向滾筒直徑
180°中部改
向滾筒直徑
180°頭部改
向滾筒直徑
90°改向
滾筒直徑
＜45°改向
滾筒直徑
1200
1000
800
800
1000
630
500
8、托輥間距：托輥間距應(yīng)滿足輥?zhàn)映休d能力和輸送帶下垂度倆個(gè)條件。凸弧段托輥間距一般為承載分支托輥間距的1/2。受料段托輥間距一般為承載分支托輥間距的1/2-1/3 。因受力過(guò)大需加密托輥時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要，由設(shè)計(jì)者確定托輥間距。輸送質(zhì)量大于20㎏的成件物品時(shí)，托輥間距不應(yīng)大于物品長(zhǎng)度（沿輸送方向）的1/2；對(duì)于20㎏以下的成件物品，托輥間距可取1200mm
9、輸送帶： 輸送帶是帶式輸送機(jī)中的拽引構(gòu)件和承載構(gòu)件，是帶式輸送機(jī)最主要的部件，其價(jià)格一般占整機(jī)價(jià)格的30％-40％或以上。因而，選擇適用的輸送帶，降低輸送帶所承載的張力，保護(hù)輸送帶在使用中不被損傷，方便輸送帶的安裝以及更換和維修，延長(zhǎng)輸送帶的使用壽命等成為輸送機(jī)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。
⑴輸送帶規(guī)格和技術(shù)參數(shù)： 普通輸送帶的芯層和覆蓋膠可用多種材料制成，以適應(yīng)不同的工作條件。
⑵輸送帶的選用：①類型選擇：普通輸送帶一般多采用橡膠覆蓋層，其適用的環(huán)境溫度與輸送機(jī)一樣為-20-40℃。環(huán)境溫度低于-5℃時(shí)，不宜采用維綸帆布芯膠帶。環(huán)境溫度低于-15℃時(shí)，不宜采用普通棉帆布芯膠帶。在環(huán)境溫度低于-20℃條件下采用鋼絲芯膠帶時(shí)，應(yīng)采用耐寒型膠帶并與制造廠簽訂保證協(xié)議。普通橡膠輸送帶適用的輸送物料溫度一般為常溫。當(dāng)輸送物料溫度為80-200℃時(shí)，應(yīng)采用耐熱帶，我國(guó)生產(chǎn)的耐熱帶分三型，即1型100℃，2型125℃，3型150℃，而有的廠生產(chǎn)的特種耐熱帶其耐熱類型為1型130℃，2型160℃，3型200℃。煤礦井下輸送機(jī)，用作高爐帶式上料機(jī)的輸送機(jī)及其他有火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所使用的輸送機(jī)，用采用阻燃型難燃型輸送帶。輸送具有酸性，堿性和其他腐蝕性物料或含油物料時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的耐酸，耐堿，耐腐蝕或耐油橡膠帶或塑料帶。PVC類型的 塑料覆蓋層輸送帶在井下作業(yè)有很好的表現(xiàn)，但使用這種輸送帶時(shí)，輸送機(jī)傾角一般不大于13°采用特殊措施者除外。
②帶寬：取1400 ，層數(shù)：3層 ，上膠厚：3 ，下膠厚：1.5
10、封閉外殼：封閉外殼式輸送機(jī)能夠防止外來(lái)污染，更可靠運(yùn)行的保障，其各部分尺寸按照各部件的運(yùn)行要求來(lái)加工
第二節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備拖動(dòng)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了異步電機(jī)低電流啟動(dòng)、調(diào)速等功能；提高了生產(chǎn)工藝控制精度，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、節(jié)約電能等益處。 通過(guò)對(duì)眾多廠家不同系列變頻器應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)、分析，結(jié)合本系統(tǒng)控制功能的要求，選擇ctv28系列(施耐德生產(chǎn))的變頻器較為適宜，此系列變頻器具有質(zhì)量高、性價(jià)低、抗干擾能力強(qiáng)、適合炭素惡劣環(huán)境使用、多參數(shù)控制等功能，十分適合較為復(fù)雜多變量控制系統(tǒng)。因此完全滿足皮帶輸送機(jī)根據(jù)皮帶重量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶走速控制要求。
一、系統(tǒng)配置
1.電動(dòng)機(jī)正反路線
圖2-1為異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路，從圖2-1（a）可知，按下SB2，正向接觸器KM1得電動(dòng)作，主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。按停止按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)停止。按下SB3，反向接觸器KM2得電動(dòng)作，其主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)子繞組與正轉(zhuǎn)時(shí)相比相序反了，則電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。
從主回路來(lái)看，如果KM1、KM2同時(shí)通電動(dòng)作，就會(huì)造成主回路短路。在線路圖2-1（a）中，如果按了SB2又按了SB3，就會(huì)造成上述事故。為此要求線路中必須設(shè)置聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。如圖2-1（b）所示，根據(jù)本章前面所講述過(guò)的互鎖的內(nèi)容，利用兩個(gè)接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)互鎖控制的方式將其中一個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)串入另一個(gè)接觸器的線圈電路中，則任何一個(gè)接觸器先通電后，即使按下相反方向的起動(dòng)按鈕，另一個(gè)接觸器也無(wú)法通電，這種方式稱為電氣聯(lián)鎖或電氣互鎖.
電動(dòng)機(jī)工作后才能起動(dòng)等等，都需要有類似的這種聯(lián)鎖控制。如果現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)在正轉(zhuǎn)，想要反轉(zhuǎn)，則線路2-1（b）必須先按停止按鈕SB1后，再按方向按鈕SB3才能實(shí)現(xiàn)，顯然操作不方便。線路圖2-1（c）利用復(fù)合按鈕就可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的直接轉(zhuǎn)換。很顯然采用復(fù)合按鈕，還可以起到聯(lián)鎖作用，這是由于按下復(fù)合按鈕SB2時(shí)，KM1可得電動(dòng)作，同時(shí)KM2回路被切斷。同理按下復(fù)合按鈕SB3時(shí)，KM2得電，同時(shí)KM1回路被切斷。這樣的互鎖叫機(jī)械互鎖。圖2-1（c）既有接觸器常閉觸點(diǎn)的電氣互鎖，也有復(fù)合按鈕常閉觸點(diǎn)的互鎖，即具有雙重互線。
2.動(dòng)力頭的自動(dòng)循環(huán)控制
圖2-2是動(dòng)力頭的行程控制線路，它也是由行程開關(guān)按行程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的。
控制線路完成了這樣一個(gè)工作循環(huán)：首先使動(dòng)力頭Ⅰ由位置b移到位置a停下；然后動(dòng)力頭Ⅱ由位置c移到位置d停下；接著使動(dòng)力頭Ⅰ和Ⅱ同時(shí)退回到原位置停下。
行程開關(guān)ST1、ST2、ST3、ST4分別裝在床身b、a、c、d處。電動(dòng)機(jī)M1帶動(dòng)動(dòng)力頭Ⅰ，電動(dòng)機(jī)M2帶動(dòng)動(dòng)力頭Ⅱ。動(dòng)力頭Ⅰ和Ⅱ在原位時(shí)分別壓下ST1和ST3。線路的工作過(guò)程如下：
按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1得電并自鎖，使電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭Ⅰ由原位b向a點(diǎn)前進(jìn)。
當(dāng)動(dòng)力頭到a點(diǎn)位置時(shí)，ST2行程開關(guān)被壓下，結(jié)果使KM1失電，動(dòng)力頭Ⅰ停止；同時(shí)使KM2得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭Ⅱ由原位c點(diǎn)向d點(diǎn)前進(jìn)。圖有個(gè)
當(dāng)動(dòng)力頭Ⅱ到達(dá)d點(diǎn)時(shí)，ST4被壓下，結(jié)果使KM2失電，與此同時(shí)KM3與KM4得電動(dòng)作并自鎖，電動(dòng)機(jī)M1與M2都反轉(zhuǎn)。使動(dòng)力頭Ⅰ與Ⅱ都向原位退回，當(dāng)退回到原位時(shí)，行程開關(guān)ST1、ST3分別被壓下，使KM3和KM4失電，兩個(gè)動(dòng)力頭都停在原位。
KM3和KM4接觸器的常開觸點(diǎn)，分別起自鎖作用，這樣能夠保障動(dòng)力頭Ⅰ和Ⅱ都確實(shí)退到原位。如果只用一個(gè)接觸器的觸點(diǎn)自鎖，那另一個(gè)動(dòng)力頭就可能到原位接觸器就已失點(diǎn)的情況。
3. 異步電機(jī)或電動(dòng)滾筒參數(shù)
(1).型號(hào)y160m—4、功率11kw、1460r/min、皮帶走速0.82m/s；
(2).型號(hào)jo2g42—6、功率4kw、 960r/min、皮帶走速1m/s。
4. 變頻器
因本地海拔超過(guò)2400余米，在選擇變頻器容量時(shí)應(yīng)考慮其降容因素影響，故留有足夠的余量；
(1).型號(hào)ctv-28hd23n4、15kw 20hp、33a、380v 50/60hz；
(2).型號(hào)ctv-28hd12n4、7.5kw、10hp、17a、380v 50/60hz。
5. 皮帶秤
(1).型號(hào)sm14(三組托輥懸浮式結(jié)構(gòu))：由sm14型全懸浮式稱重橋架、sm12c型測(cè)速傳感器、sm2301-d型數(shù)字轉(zhuǎn)換器、sm2301-d積算儀組成；
(2).型號(hào)sm20—1(單托輥)：由sm20型杠桿式稱重橋架、sm2012c型測(cè)速傳感器、sm2001積算器組成。
二、控制原理與各部件選型計(jì)算過(guò)程
中長(zhǎng)距離的皮帶輸送機(jī)一般采用11kw普通三相交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)；短距離的輸送機(jī)采用4kw三相異步電動(dòng)滾筒拖動(dòng)。皮帶輸料機(jī)結(jié)構(gòu)和原理如圖1所示。由于皮帶輸送線上通常設(shè)有多個(gè)加料口。如我廠煅燒1#、2#、3#回轉(zhuǎn)窯(產(chǎn)能均為6t/h)煅后石油焦原料分別供給2個(gè)陽(yáng)極成型車間生產(chǎn)用料。雖然3臺(tái)回轉(zhuǎn)窯排料口通過(guò)短皮帶機(jī)與2個(gè)成型爬坡皮帶連通。但由于1臺(tái)爬坡皮帶輸送機(jī)原設(shè)計(jì)輸送料量為13.5t/h。若3臺(tái)窯同時(shí)給1個(gè)成型原料倉(cāng)上料，則1臺(tái)爬坡皮帶輸送機(jī)就不能及時(shí)將料輸送走。在實(shí)際中，通常啟動(dòng)2條爬坡皮帶同時(shí)向2個(gè)成型原料貯存?zhèn)}輸料。然后再用車輛轉(zhuǎn)運(yùn)。故每月要安排40余臺(tái)班次車輛平衡物料(轉(zhuǎn)運(yùn)成型原料倉(cāng)內(nèi)的石油焦)。
圖3 爬坡皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)與原理圖
針對(duì)生產(chǎn)中存在的上述問題，提出了變頻改造計(jì)劃，經(jīng)過(guò)在1條爬坡皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)改造試驗(yàn)，并使其工作在60hz條件下，在不同工況環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行，其電機(jī)溫度、電流等運(yùn)行參數(shù)均正常(不超過(guò)允許值)；在12hz條件下較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，15kw異步電機(jī)溫度較高(達(dá)到52℃左右)。
其系統(tǒng)控制原理為：變頻器通過(guò)外部電位器給定值與皮帶秤瞬時(shí)流量值相比較，作為皮帶輸送機(jī)控制變頻器最終給定值，實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)走速根據(jù)實(shí)際皮帶輸料量大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)和自動(dòng)控制，其控制系統(tǒng)原理如圖3所示；變頻器控制接線如圖4所示。
圖4 皮帶輸送機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)控制原理
圖5 變頻器接線圖
應(yīng)用變頻器控制皮帶走速功能，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)給料量采取不同的皮帶走速控制方式，達(dá)到了自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶的輸料能力。如3臺(tái)回轉(zhuǎn)窯同時(shí)生產(chǎn)時(shí)，1條爬坡皮帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在58hz以上就能滿足生產(chǎn)要求；2臺(tái)窯生產(chǎn)時(shí)，電機(jī)運(yùn)行在46hz左右；1臺(tái)窯生產(chǎn)時(shí)，電機(jī)工作在31hz左右；料量低于2.8t/h或空載時(shí)，電機(jī)運(yùn)行在15hz(此值只作為爬坡皮帶最低工作頻率；電動(dòng)輥筒最低工作頻率可以達(dá)到8hz以下)。變頻器改造后，提高了皮帶輸送機(jī)的輸送能力，使皮帶輸送機(jī)即能保證實(shí)際及時(shí)輸料目的，又實(shí)現(xiàn)了較為經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式工作。降低設(shè)備空耗和磨損，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；明顯地減少了一線操作人員的巡視、維護(hù)、作業(yè)等日常工作強(qiáng)度；由于輸送機(jī)的皮帶走速度由原來(lái)0.82m/s(電動(dòng)輥筒皮帶走速為1 m/s)提高到1.02 m/s (電動(dòng)輥筒為1.21m/s)，輸料量由原來(lái)14.5t/h增加到18.6t/h，備的工作能力提高了24%；每月減少平衡物料用車36臺(tái).次(費(fèi)用580元/臺(tái).次)；清料次數(shù)減少至9個(gè)班1次(改造前為每班1次)；清料量不足0.2t/次(改造前為0.3t/次左右)。1條爬坡皮帶就能完全承擔(dān)3臺(tái)回轉(zhuǎn)窯煅后焦輸送任務(wù)。
三、 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與調(diào)試
變頻調(diào)速系統(tǒng)安裝完成后，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，才能更加發(fā)揮其控制效果。本系統(tǒng)調(diào)試主要分為變頻器控制參數(shù)設(shè)置和皮帶秤系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。
由于ctv-28hd系列變頻器具有電機(jī)參數(shù)、信號(hào)輸入模式等有關(guān)參數(shù)設(shè)置，正確設(shè)置這些參數(shù)，才能使變頻器運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)。在通常情況下，變頻器停止或鎖定時(shí)，方可修改其控制參數(shù)；只有fet、sfr、nrd和sds等少數(shù)參數(shù)可在運(yùn)行中修改。
1. 變頻器控制功能激活
(1).連接(端接)po、pa即可激活變頻器的過(guò)流(ocf)、電機(jī)短路(scf)、外部故障(eef)、內(nèi)部故障(inf)等保護(hù)功能；
(2).設(shè)置opl為yes(電動(dòng)機(jī)缺相保護(hù)動(dòng)作激活)；
(3).設(shè)置電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)動(dòng)作電流ieh為0.7；
(4).設(shè)置電動(dòng)機(jī)缺相故障有效opl為yes；
(5).設(shè)置進(jìn)線電源缺相故障有效ipl為yes；
(6).設(shè)置最高輸出頻率bfr、電機(jī)銘牌頻率frs均為60hz。
2. 信號(hào)輸入設(shè)置
設(shè)置ai1、aic為信號(hào)輸入端：ai1—為給定輸入1；aic—為皮帶秤量信號(hào)輸入端。通過(guò)給定求和：即aic與ai1信號(hào)按照一定的比例求和后，作為變頻器的實(shí)際控制信號(hào)給定；
(1).設(shè)置變頻器頻率輸出上限hsp為60hz；
(2).設(shè)置變頻器頻率輸出下限lsp為15hz：根據(jù)表1數(shù)據(jù)分析，變頻器運(yùn)行頻率低于12hz，就會(huì)出現(xiàn)電機(jī)(普通異步電動(dòng)機(jī))溫度過(guò)高問題。因此將變頻器的輸出下限設(shè)置為15hz較為適宜；
(3).設(shè)置aic輸入的最小值crl為0ma；
(4).設(shè)置aic輸入的最大值crh為20ma；
(5).設(shè)置ao為ocr(輸出電機(jī)電流信號(hào))；
(6).設(shè)置ao為電動(dòng)機(jī)電流有效值(輸入代碼ocr)；
(7).設(shè)置aor為4(模擬輸出信號(hào)為4-20 ma)；
(8).設(shè)置加減速斜坡時(shí)間參數(shù)rcc為6s；
(9).設(shè)置dec為10s(從0到額定頻率的變換范圍，確保dec的值與負(fù)載比不要太小)。
3. 其它參數(shù)設(shè)定
(1).控制功能pic設(shè)置為no(修正值為正，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高)；
(2).aic信號(hào)給定斜率xfb設(shè)定值為25；
(3).極低速度時(shí)優(yōu)化力矩ufr設(shè)置為45；
(4).其余參數(shù)可默認(rèn)為出廠設(shè)定值。
四、給定參數(shù)確定
電位器給定作為控制信號(hào)1由變頻器的ai1輸入；皮帶秤的瞬時(shí)流量信號(hào)(0~20ma)作為控制信號(hào)2由變頻器的aic輸入。通過(guò)變頻器的程序處理(比例、合成)，作為變頻器的最終控制信號(hào)。其主要設(shè)置方法如下：
1. 確定給定1信號(hào)的范圍。首先斷開皮帶秤信號(hào)，將aic和com兩個(gè)端子短接， 調(diào)整給定1電位器至最小(一般為0ω)，啟動(dòng)變頻器運(yùn)行(帶載)，緩慢增加給定電位器電阻至變頻器工作在60hz；在調(diào)試過(guò)程中應(yīng)多選擇幾個(gè)工作點(diǎn)，以便準(zhǔn)確地獲得系統(tǒng)控制曲線；實(shí)際驗(yàn)證時(shí)，要在不同給料量條件下進(jìn)行測(cè)試。最大輸料能力的確定是以實(shí)際最大負(fù)載(如我廠以3臺(tái)窯滿負(fù)荷生產(chǎn)煅后焦)時(shí)，其能及時(shí)輸送為原則，測(cè)取系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)。
2.確定皮帶秤控制信號(hào)比例關(guān)系。將皮帶稱輸出信號(hào)接入變頻器，連續(xù)、均勻地給料(皮帶秤信號(hào)變化量不超過(guò)0.1ma，則可認(rèn)為給料恒定)，記錄給料量、變頻器輸出(頻率)、電機(jī)溫度等參數(shù)值。分析數(shù)據(jù)，則可驗(yàn)證其設(shè)定值的大小是否合理?；蚋鶕?jù)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，采取相應(yīng)的對(duì)策(增加或減小)調(diào)整其比例系數(shù)。本系統(tǒng)最終確定其皮帶秤信號(hào)的比率為85(輸入信號(hào)合成關(guān)系為ai1×1+aic×85%)。另外若給定值修正不理想，可通過(guò)改變皮帶秤的pid參數(shù)(一般是改變比例常數(shù))，也可獲得匹配的參數(shù)修正值。
3.最高頻率確定。當(dāng)3臺(tái)回轉(zhuǎn)窯滿負(fù)荷正常生產(chǎn)時(shí)，其1條爬坡皮帶輸料量必須達(dá)到18.4t/h(±0.2)，才能保證皮帶不會(huì)出現(xiàn)壓料現(xiàn)象，此時(shí)變頻器輸出必須超過(guò)58hz以上。由于這一頻率超出工頻不多，又電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1460r/min(4極)，其工作在58hz時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速不超過(guò)1740r/min，根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)，其小幅度的超頻運(yùn)行完全可以。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間超頻(60hz)運(yùn)行，其電機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均正常。
4.最低頻率確定。由于皮帶輸送機(jī)采用普通異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其工作頻率低于15 hz時(shí)，電機(jī)溫度迅速升高，雖然實(shí)際中，這洪超低速運(yùn)行現(xiàn)象較少，但對(duì)于拖動(dòng)系統(tǒng)的安全性和可靠性要求，應(yīng)盡可能地避免，為此將系統(tǒng)的最低頻率定為15hz。
圖6 輸送機(jī)的布置簡(jiǎn)圖
5.原始數(shù)據(jù)
帶速： V=1.6m/s 機(jī)長(zhǎng)L=45m，
提升高度：H=12.9m ,傾角:β= 16° ,最大輸送量：Qmax =318t/h
輸送物料：干熄煤 靜堆積角為a=40 ° 動(dòng)堆積角β=25° 容重： ρ =400 kg/m3
6.初定參數(shù)
上托輥槽角為35°，中間部分直徑159mm,輸送帶上膠厚4.5mm,下膠厚1.5mm。
（1）.核算輸送能力
Q=3.6SVKρ
由a=40 °,查表得S=0.2354 m2
傾角β= 16°，查表得K=0.89
Q=3.6*0.2354*1.6*0.89*400=482.7﹥318（滿足要求）
(2).核算輸送帶的寬度
B=
Qmax =159t/h，ρ =400 kg/m3 V=1.6m/s
查表得斷面系數(shù)K=420
查表得C=0.88，
查表得ξ=1.0。
數(shù)據(jù)代入得
B==1.159m
取輸送帶倆側(cè)空邊100mm
考慮到過(guò)載等多重因素輸送帶寬度為1400mm
(3).計(jì)算圓周驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)功率
主要阻力FH
FH=fLg(qRO+qRU+2q B+qG) cos δ，
查表得 f=0.03(多塵，潮濕)
有表得 G2=25.68 kg（采用V型托輥直徑為189mm，前傾角度為1.42°）
由于上托輥在設(shè)計(jì)手冊(cè)上沒有說(shuō)明。所以用SOLIDWORKS仿真出來(lái)按照材料為鋼的密度為7900kg/m3得出其質(zhì)量為73.4kg
則上托輥組旋轉(zhuǎn)部分每米重量：
取上托輥間距為a0=1.2m，下托輥間距為3m.
q RO = =73.4/1.2kg/m=61.17 kg/m
下托輥組旋轉(zhuǎn)部分每米重量：
q RU =32.54/3kg/m =10.85 kg/m
qG=Q/3.6V=318/3.6*1.6 kg/m =55.2kg/m
查表得:q B=19kg/m，
L=45/ cos 16=46.8m
則：
FH=0.03*46.8*9.81*[61.17+10.85+（2*19+55.2）cos 16]=0.03*46.8*9.81*161.6
=2225.9N
(4).主要特征阻力FS1
Fs1= Fε+FqL
承載托輥前傾阻力:
Fε=Cεμ0Ln ( q B + q G ) g cos δsinε
Cε槽型系數(shù)35°槽角時(shí)取為0.43，
μ0托輥和輸送帶摩擦系數(shù)一般取0.3~0.4，
ε下托輥前傾角度1.42°
代入數(shù)據(jù)的：
Fε=[0.43*0.3*（19+55.2）*46.8*9.81*cos16°*sin1.42°]=104.7N
式中l(wèi)為導(dǎo)料槽擋板長(zhǎng)度，3m
b1導(dǎo)料槽兩攔板間寬度 查表得b1=0.85
輸送料上允許的最大物料面積S
S1=
=[0.65+(1.159-0.65)cos350]2tg250/6
=0.0885
S2=
=[0.65+(1.159-0.65)cos350/2][(1.159-0.65)sin350/2]
=0.8585*0.146
=0.1253
S=S1+S2=0.0885+0.1253=0.2138
K1=
式中δ輸送機(jī)在運(yùn)行方向的傾角16 0，
θ被輸送物料的運(yùn)行堆積角250。
代入上式得K1==0.93.
K=1-S1*（1-K1）/S
= 1-0.0885*(1-0.93)/0.2138
=1-0.0290
=0.971
IV=S*v*k
=0.2138*1.6*0.971
=0.3321
=0.7*0.33212*400*9.81*3/1.62*0.852
=491.4N
則：
FS1 =Fε0+ Fg L=104.7+491.4=596.1N
(5).附加特殊阻力
FS2=n3*Fr+Fa
Fr=APμ3
查表得A=0.014.取P=10*104
μ3取為0.6,則：
Fr=APμ3
=0.014*10*104*0.6N
=840N，F(xiàn)a=0
Fs2= 5Fr= 4200 N
式中，n3=5,包括2個(gè)清掃器和2個(gè)空段清掃器（1個(gè)空段清掃器相當(dāng)于1.5個(gè)清掃器）。
(6).傾斜阻力Fst：
Fst=qGHg
=55.2*9.81*12.9
=6986 N
(7).圓周驅(qū)動(dòng)力FU：
FU=C FH + Fst+FS1+FS2
=2225.9+596.1+4200+6986
=14001 N
(8).傳動(dòng)功率計(jì)算
傳動(dòng)滾筒軸功率PA為：
PA=Fu*v/1000=14001*1.6/1000=22.41kw
電動(dòng)機(jī)功率PM為：
PM= PA /η
=22.41/（0.88*0.95*1.0）
=26.8KW
式中：η=η1η2=0.96*0.98*0.94=0.88
取功率增大系數(shù)為1.4，則：
電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率P=1.4* PM=1.3*26.8=34.84kw
由表選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y225S-4，轉(zhuǎn)速為1500r/m，滿載轉(zhuǎn)速為1480，N=37kw。
7.張力計(jì)算
（1）.輸送機(jī)不打滑校核
輸送帶不打滑的條件為：
F2（S1）min=FU2max/(eμφ-1)
式中：FU2max =KAFU = 1.5*14001=21001.5 N
根據(jù)給定條件，第一傳動(dòng)滾筒圍包角φ190°，傳動(dòng)滾筒與輸送帶間摩擦系數(shù)：μ= 0.35
查表得尤拉系數(shù)：eμφ=3.18
則：
F2（S1）min =FU2max/(eμφ-1)
= 21001.5/(3.18-1) N
= 9633.7N
(2).輸送帶下垂度校核
承載分支最小張力Fmin為：
h/a =0.01
F承min =a0(qB +qG )g/8(h/a)max
= 1.2×(19+55.2) ×9.81/(8×0.01)
= 10918.5 N
回程分支最小張力Fmin為：
F回min =aU qBg/8(h/a)max
= 3×19 ×9.81/(8×0.01)
= 6989.6 N
(3).傳動(dòng)滾筒合力Fn
Fn= Fu+2S1=21001.5+2*9633.7 N
=40268.93N
=40.27KN
根據(jù)Fn查表初選傳動(dòng)滾筒直徑D=800，
輸送機(jī)代號(hào)10080.1，許用合力73kN。
傳動(dòng)滾筒扭矩:
Mmax=FUmax*D/2000
=21001.5*0.8/2000kN*m
=8.4KN<12 kN*m
初選規(guī)格滿足要求，輸送機(jī)代號(hào)為10080.1.質(zhì)量962kg.
根據(jù)輸送機(jī)代號(hào)和電動(dòng)機(jī)功率，查表驅(qū)動(dòng)裝置選擇表得：驅(qū)動(dòng)裝置組合號(hào)為463。根據(jù)組合號(hào)查表驅(qū)動(dòng)裝置組合表可知驅(qū)動(dòng)裝置各部件型號(hào)，再?gòu)谋眚?qū)動(dòng)裝置與傳動(dòng)滾筒組合表可查得低速連軸器型號(hào)及尺寸L。
(4).特性點(diǎn)張力
根據(jù)不打滑條件，傳動(dòng)滾筒奔離點(diǎn)最小張力為9633.7N.
令S1=9633.7N> F回min亦滿足空載邊垂度條件
S2=S1+2Fr
=9633.7+2*840N
=11313.7N
S3=1.02*S2
=1.02*11313.7 N
=11540 N
S4=S3+f*Li*g*( q RU+qb)+1.5*Fr
=11540+0.03*45*9.81（10.85+19）+1.5*840 N
=13195.3N
S5=1.02*S4
=1.02*13195.3N
=13459.2N
S6=S5=13459.2N
S7=1.04S6
=1.04*13459.2N
=13997.6 N>10918.5N
滿足承載邊保證下垂最小張力要求。
8.拉緊裝置計(jì)算
拉緊力
F0=S6+S7
=13459.2N+13997.6N
=27456.8N=27.5kN
考慮結(jié)構(gòu)緊湊的問題采用螺旋拉緊裝置。改向滾筒100B206，查表改向滾筒型譜Gk2=971kg.
9.輸送帶選擇計(jì)算
初選輸送帶為NN-100
由式Z=Fmax*n/B*δ
=23634.7*12/（1400*100）
=2.03
Fmax= FU+S1
=14001+9633.7
=23634.7N
確定Z=3層
核算傳動(dòng)滾筒直徑：
D=CZdBl
=90*3*0.7mm
=189mm<630mm
C系數(shù)棉80，尼龍芯90，聚酯芯108。
dBl織物芯帶每層厚度0.7mm。
系統(tǒng)投入運(yùn)行后，為降低系統(tǒng)因傳感器、積算器等控制器的信號(hào)波動(dòng)引起變頻器頻繁工作在加、減速調(diào)節(jié)現(xiàn)象(這會(huì)造成電機(jī)、變頻器運(yùn)行溫度較高問題)，可采用延長(zhǎng)積算器信號(hào)采樣周期和增大pi積分常數(shù)等措施，就能顯著地提高變頻器的穩(wěn)定性。另外采取在變頻器的aic端假裝高頻過(guò)濾器，也可改善系統(tǒng)的波動(dòng)干擾問題；加速時(shí)間設(shè)定為4—7s較為適宜：加速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，當(dāng)皮帶料量突然較大幅度地增加時(shí)皮帶不能及時(shí)升速，造成壓料現(xiàn)象；加速時(shí)間太短，由于皮帶負(fù)載時(shí)慣性很大，會(huì)使皮帶出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。這種設(shè)置雖降低了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性，但卻能提高皮帶輸料機(jī)的正常工作穩(wěn)定性。
第三節(jié) 系統(tǒng)運(yùn)行效果
皮帶輸送機(jī)采用ctv-28ud變頻器調(diào)速控制，能使輸料機(jī)拖動(dòng)電機(jī)工作在15～60hz范圍內(nèi)，皮帶走速實(shí)現(xiàn)了0.3m/s～1.2m/s的較大范圍調(diào)速控制。2005～2007年，證明，這種小范圍內(nèi)的增加電機(jī)最高運(yùn)行頻率，是完全可行的，其改造效果良好：皮帶輸送能力提高了32.6%(如爬坡皮帶輸料機(jī)的輸料量由原來(lái)13.2t/h提高到18.6t/h)；皮帶使用壽命延長(zhǎng)43%；由于大幅減少了皮帶跑空現(xiàn)象，其皮帶輸送機(jī)月耗電降低約9%左右；輸送機(jī)維修費(fèi)用降低47%左右。另外在改造工程中，還具有如下幾點(diǎn)好處：
1.沒有復(fù)雜的外部控制電路設(shè)計(jì)，調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作，系統(tǒng)易實(shí)現(xiàn)；
2.通過(guò)變頻器、皮帶秤功能數(shù)據(jù)修改，就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制各項(xiàng)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整；
3.只需購(gòu)置變頻器；電機(jī)、皮帶稱(包括控制儀)、操作柜等可利用原有的設(shè)施，改造成本低；
4.變頻器控制柜是安裝在操作室內(nèi)，其控制系統(tǒng)關(guān)鍵部件變頻器每4～6個(gè)月才需清灰一次，系統(tǒng)維護(hù)工作量少。
變頻調(diào)速技術(shù)的廣泛應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的節(jié)能控制，提高生產(chǎn)工藝精度，節(jié)約電能，改善一線工作環(huán)境。應(yīng)用變頻器對(duì)皮帶輸料機(jī)控制改造，實(shí)現(xiàn)了皮帶輸料機(jī)走速按照實(shí)際物料的進(jìn)料量