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瀟湘學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題 目
圓管式帶式輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計
作者姓名
陳軍軍
學(xué)號
1053010523
所學(xué)專業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻）
(一)研究的意義
帶式輸送機是連續(xù)運動的無端輸送帶輸送貨物的機械。它結(jié)構(gòu)簡單、造價低、運輸距離長，而且有很高的生產(chǎn)率。主要用于冶金、采礦、煤炭、電站、港口以及工業(yè)企業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，帶式輸送機在工業(yè)生產(chǎn)中重要性越來越大，是工業(yè)機械化的重要內(nèi)容。帶式輸送機是最重要的現(xiàn)代散狀物料輸送設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于電力、冶金、化工、煤礦、港口、建材、糧食等領(lǐng)域。因此，對帶式輸送機進行設(shè)計十分必要。由于組成帶式輸送機的基本部件有幾十種，每種又包括若干類型，加之不同的地形、工況、布置形式又有多種變化，使得帶式輸送機的設(shè)計任務(wù)相當(dāng)繁重，尤其部件的選型涉及較多的知識、經(jīng)驗與規(guī)則。隨著國內(nèi)外市場的迅速發(fā)展，帶式輸送
機市場的競爭也日趨激烈。為了適應(yīng)用戶要求，必須向新產(chǎn)品、多品種方向發(fā)展，因此，以往的設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需要，采用現(xiàn)代化的設(shè)計方法和CAD技術(shù)，增強競爭能力。并在課題的研究中將對帶式輸送機的基本設(shè)計思想進行較深入的研究，應(yīng)用現(xiàn)代的設(shè)計計算方法對帶式輸送機的設(shè)計理論進行分析，相信通過本課題的研究，必定會對帶式輸送機的設(shè)計提出新的理念，進一步完善設(shè)計結(jié)果。
（二）同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題
自20世紀60年代末以來，帶式輸送機進入了一個嶄新的發(fā)展階段，具體表現(xiàn)為：多品種，高速度，大功率，大運量，長運距等。
目前，帶式輸送方式是散料最可靠、最經(jīng)濟的輸送方式之一，帶式輸送機是冶金、礦山、水泥、碼頭、化工、糧食等行業(yè)最主要的運輸設(shè)備之一。并且運行可靠，易于實現(xiàn)自動化和集中控制，經(jīng)濟效益十分明顯。帶式輸送機運行維護費用遠遠低于公路汽運方式，而且只要生產(chǎn)時間超過5年，帶式輸送機輸送方式比公路汽運的總投資要小得多，所以在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，凡能實現(xiàn)帶式輸送機輸送的場合，一般都采用連續(xù)的帶式輸送機輸送。與其他設(shè)備相比，帶式輸送機有以下優(yōu)點：
（1）輸送物料種類廣泛；
（2）輸送能力范圍寬；
（3）輸送線路的適應(yīng)性強；
（4）靈活的裝卸料，可以靈活實現(xiàn)一點或多點受料或卸料；
（5）可靠性和安全性高；
（6）費用低
（三）未來發(fā)展趨勢
國外帶式輸送機技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在三個方面：
(1)帶式輸送機功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，如大傾角帶式輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機等各種機型；
(2)帶式輸送機本身的技術(shù)向長運距、大運量、高帶速等大型帶式輸送機方向發(fā)展；
(3)帶式輸送機本身關(guān)鍵零部件向高性能、高可靠性方向發(fā)展。在礦井下，由于受環(huán)境條件的限制，其帶式輸送機的技術(shù)指標要比地面用帶式輸送機的指標高。
2、 研究目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務(wù)要求進一步具體化）
本課題的側(cè)重點在于圓管帶式輸送機的結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算。首先對帶式輸送機的一些結(jié)構(gòu)進行分析，分析其現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)存在哪些弊端和不足，并從中得出比較合理的布置結(jié)構(gòu)。然后根據(jù)所得結(jié)果，進一步分析研究，得出最優(yōu)布置方案。其次給出實現(xiàn)平穩(wěn)可靠布置結(jié)構(gòu)。本文主要應(yīng)用機械原理設(shè)計的知識，首先應(yīng)用力學(xué)等基本知識對帶式輸送機的不同布置結(jié)構(gòu)進行分析和研究，并得出各自的特點；研究帶式輸送機的受力情況，爭取改進現(xiàn)有的圓管帶式輸送機的結(jié)構(gòu)或能創(chuàng)造性地提出一種新的布置結(jié)構(gòu)。
1、圓管帶式輸送機的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：
（1）輸送帶
（2）支承裝置
（3）主體結(jié)構(gòu)
（4）啟動系統(tǒng)
（5）驅(qū)動裝置
（6）機架
（7）滾筒
2、圓管帶式輸送機的主要技術(shù)參數(shù)與校驗：
（1）初步設(shè)計計算步驟
（2）逐點計算法
（3）多滾筒驅(qū)動公式
（4）圓管帶式輸送機的中間摩擦驅(qū)動方式
（5）可伸縮可升降的圓管帶式輸送機
（6）側(cè)壓力擠壓法
（7）過渡段長度公式
（8）圓管帶式輸送機盈利測試法
3、 特色與創(chuàng)新之處
對于圓管帶式輸送機最常見的問題—輸送帶在輸送段扭轉(zhuǎn)問題，進行了多視角的成因分析，并給出了多種糾偏方法，更結(jié)合人性化發(fā)展要求，在防扭轉(zhuǎn)智能控制方面做了一定的考慮，給圓管帶式輸送機走向更為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。
4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線
帶式輸送機是以輸送帶作牽引和承載構(gòu)件，通過承載物料的輸送帶的運動進行物料輸送的連續(xù)輸送設(shè)備。輸送帶繞經(jīng)傳動滾筒和尾部滾筒形成環(huán)形帶，上下輸送帶由托輥支承以限制輸送帶的撓曲垂度，拉緊裝置為輸送帶正常運行提供所需的張力。工作時驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動滾筒，通過傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力驅(qū)動輸送帶運行。帶式輸送機一般是在端部卸載，當(dāng)采用專門的卸載裝置時，也可在中間卸載。上段輸送帶利用槽形托輥組支承，稱為上分支或承載段或重段;
下段輸送帶由平托輥支承，稱為下分支或回程段或空段。原理上，輸送機上下分支都可用來完成輸送工作。帶式輸送機的主要結(jié)構(gòu)以及設(shè)計方法：
（1）輸送帶
圓管帶式輸送機的輸送帶有兩種類型：一種是平面形輸送帶，通過外力將其卷成管形輸送帶；另一種是半圓形的，硫化時有折線成型的輸送帶。這兩種輸送帶均為圓管式輸送帶。
（2）支承裝置
帶式輸送機以托輥為支承裝置，它是輸送機的主要部件之一，作用是支撐輸送帶，減小運行阻力，并使輸送帶的垂度不超過一定限度，以保證輸送帶的平穩(wěn)運行。托輥的總重約占整機重量的30%～50%。因為數(shù)量較多，托輥質(zhì)量的好壞直接影響輸送機的正常運行和運營費用。
（3）主體結(jié)構(gòu)
圓管帶式輸送機主體結(jié)構(gòu)可分為加料段、成圓裝置、彎弧段、垂直段、卸料段合回程段六大部分。
①加料段由料斗、機尾、調(diào)心托輥等組成
②成圓裝置由U型托輥組、成圓壓輥、托輥組成
③彎弧段一般由上彎弧段和下彎弧段組成
④垂直段由直線段托輥、機架等裝置組成
⑤卸料段由卸料滾筒、驅(qū)動裝置合清掃機器等組成
⑥回程段由回程輸送帶合拉緊裝置、機尾轉(zhuǎn)彎架等組成
（4）啟動系統(tǒng)
①采用國產(chǎn)開關(guān)磁阻調(diào)速電動機為最優(yōu)選
②次選變頻調(diào)速電機，采用具有自動識別參數(shù)的變頻器即KV2000系列變頻器，它有參數(shù)自動辨識的功能，同時也具有滑差補償?shù)墓δ?，因此低速與顯示的滑差將會一致，調(diào)速精度也很高，因為本產(chǎn)品在電源電壓變動和負載比率變動等發(fā)生時都會自動調(diào)整參數(shù)，以保證轉(zhuǎn)速精度。
（5）驅(qū)動裝置
驅(qū)動裝置包括驅(qū)動滾筒或電動滾筒、減速器合電動機、軟啟動器等。
①帶槽傳動滾筒合改向滾筒 為防止圓管輸送帶扭轉(zhuǎn)，傳動滾筒合改向滾筒均帶V槽。
②三環(huán)減速器和變速軸承減速器 一般選三環(huán)減速器或變速軸承減速，它具有部件少、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的特色，全為中國專利產(chǎn)品。
③變速傳動軸承減速器 變速傳動軸承減速器適用于中國移動式圓管帶式輸送機。
（6）機架
機架可分為4種：①矩形平板式機架；②TVBC型（上圓下矩式）③鋼砼型，鋼砼型機架造價最低，不可移動；④三角形機架，上面可以行駛檢修小車，不必另修檢修道。
（7）托輥
托輥是帶式輸送機的重要部件，種類多，數(shù)量大。它的作用是支撐輸送帶合物料重量。托輥運轉(zhuǎn)必須靈活可靠。減少輸送帶同托輥的摩擦力，對占輸送經(jīng)濟總成本25%以上的輸送帶的壽命起著關(guān)鍵作用。雖然托輥在帶式輸送機中是一個較小部件，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但制造出高質(zhì)量的托輥并非易事。
（7）滾筒
滾筒分為傳動滾筒、改向滾筒合電動滾筒。傳動滾筒式傳遞帶式輸送機功率的圓柱形筒，而改向滾筒僅僅作為引導(dǎo)輸送帶改變方向的圓柱形筒。它不承擔(dān)轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡單。由于傳動滾筒和驅(qū)動裝置相連，它是帶式輸送機最重要的部件，驅(qū)動功率的大小，往往取決于傳動滾筒表面筒輸送帶之間的摩擦系數(shù)和輸送帶在該滾筒上的包角。
5、 擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備
1、硬件條件：個人電腦（繪圖，編輯用）
2、軟件條件：Windows7操作系統(tǒng)、Auto CAD 2014繪圖軟件、office
文件處理軟件、Pro/E繪圖軟件
6、參考文獻
［1］張鋮、新型圓管帶式輸送機設(shè)計手冊、2007-1-1
［2］宋偉剛等、圓管帶式輸送機的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)、水泥工程、2005［4］（42—47）
［3］宋偉剛等、帶式輸送機動力學(xué)及其計算機仿真的研究、機械工程學(xué)報、2003［9］（133—138）
［4］宋偉剛等、大型帶式輸送機合理可控起動曲線的研究、起重運輸機械、2002［8］（20－23)
［5］楊厚華等、圓管膠帶輸送機過渡段成形機理與托輥布置、貴州工學(xué)院院報、1992［3］（87—92）
［6］楊政、帶式輸送機輸送帶跑偏的分析及處理、科技情報開發(fā)與經(jīng)濟、2005［17］（260－261）
［7］張安寧等、圓管行膠帶輸送機等張力過渡段設(shè)計、礦山機械、1996［12］（1—12）
［8］周永洪等、圓管式帶式輸送機過渡段成形分析及程序設(shè)計、煤礦機械、2000［4］（10—12）
［9］范晉蕊、帶式輸送機輸送帶的跑偏及調(diào)整方法、機械工程與自動化、2004［6］（68—70）
［10］趙玉文等、帶式輸送機的現(xiàn)狀與發(fā)展、煤礦機械、2004［14］（1—3）
［11］郭永存等、帶式輸送機極限輸送傾角的分析、煤礦機械、1998［3］（19—20）
［12］賈軍華、帶式輸送機膠帶跑偏剖析及糾偏探討、化工礦物與加工、2004［5］（36—38）
［13］聶志萍等、帶式輸送機動態(tài)分析方法綜述、礦山機械、2002［9］（25—27）
［14］黃愛民等、帶式輸送機托輥晟大間距的確定、煤礦機械、1999［12］（18—19）
［15］魯紅等、帶式輸送機凸弧曲線摩擦驅(qū)動原理及計算、遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報、2004［14］（201－203）
［16］舒斯?jié)?、帶式輸送機豎向凹弧段曲率半徑的確定、江西煤炭科技、1999［4］（19—20）
［17］樊玉山、圓管形膠帶機過渡段的有關(guān)計算、礦山機械、1995［12］（14—16）
注：
1、開題報告是本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的一個重要組成部分。學(xué)生應(yīng)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書的要求和文獻調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。
2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著）
A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。
B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。
3、表中各項可加附頁。
8
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目
圓管帶式輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計
作者
陳軍軍
學(xué)院
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院
專業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)號
1053010523
指導(dǎo)教師
楊書儀
二〇一四 年 五 月 一 日
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
機電工程學(xué)院 測控技術(shù)與儀器 系（教研室）
系（教研室）主任: （簽名） 年 月 日
學(xué)生姓名: 陳軍軍 學(xué)號: 1053010523 專業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化
1 設(shè)計（論文）題目及專題： 圓管式帶式輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計
2 學(xué)生設(shè)計（論文）時間：自 2014 年 2 月 17 日開始至 2014 年 5 月 31 日止
3 設(shè)計（論文）所用資源和參考資料：
設(shè)計要求：管徑600mm，80％充填時截面積0.16m2，帶速3.5m/s，最大輸送能力2500m3/h，允許最大物料粒徑150-200mm。
4 設(shè)計（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：
1）帶式輸送機現(xiàn)狀綜述；
2）圓管式帶式輸送機工作原理及總體方案確定；
3）圓管式帶式輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計（輸送帶、托輥組結(jié)構(gòu)、框支架、特殊保障結(jié)構(gòu)等）；
4）結(jié)論。
5 提交設(shè)計（論文）形式（設(shè)計說明與圖紙或論文等）及要求：
1）設(shè)計圖紙：圓管式帶式輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖、零件圖，圖紙量要求2.5張0＃左右。
2）設(shè)計說明書要求打印，文字通順格式正確，論文不少于35頁。
6 發(fā)題時間： 2014 年 2 月 17 日
指導(dǎo)教師： 楊書儀 （簽名）
學(xué) 生： （簽名）
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)人評語
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻應(yīng)用，創(chuàng)新性，實用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價]
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
指導(dǎo)人評定成績：
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內(nèi)容與方法，實用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進行綜合評價]
評閱人： （簽名）
年 月 日
評閱人評定成績：
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號： 班級：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會下列材料：
1 設(shè)計（論文）說明書 共 頁
2 設(shè)計（論文）圖 紙 共 頁
3 指導(dǎo)人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會評語：
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的研究思路，設(shè)計（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設(shè)計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價]
答辯委員會主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
摘 要
隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展的要求，環(huán)保已成為當(dāng)今時代的一個日趨重要的問題。散狀物料輸送系統(tǒng)在工作過程總所產(chǎn)生的粉塵和撒料，既是對物料的浪費也是對環(huán)境的污染，為了減少輸送過過程中產(chǎn)生的污染，提倡環(huán)保和無公害化輸送散狀物料。目前各國工程技術(shù)人員研制出多種形式的封閉型帶式輸送機，圓管帶式輸送機是其中重要的一個分支。
圓管帶式輸送機主要由電動滾筒、聯(lián)軸器、改向滾筒、輸送帶、托輥、機架、拉緊裝置、清掃器與給料系統(tǒng)等組成。圓管帶式輸送機運輸量較大，并且采用更換機架的形式可以進行傾斜、垂直、轉(zhuǎn)彎等一系列普通帶式運輸機所不能完成的運輸方式。該型輸送機采用封閉式運輸可防止外部雜物混入輸送物料，也能防止物料遭受雨淋、日曬，并可實現(xiàn)承載段和回程段完全封閉輸送，原理上可以避免漏料、灑料等，可滿足環(huán)保要求。
關(guān)鍵詞：圓管帶式輸送機;封閉運輸;環(huán)保
ABSTRACT
With the development of modern production requirements，Environmental protection has become an increasingly important issue in today's world. Material conveying system and dust produced in the working process of the headquarter and material, Both of material waste and pollution to the environment. In order to reduce the transmission process of pollution, Promoting environmental protection and sanitary conveying material. As international engineering and technical personnel to develop various kinds of enclosed belt conveyors, Belt conveyor is one of important branches.
Belt conveyor mainly composed of electric drum, couplings, bend pulley, belt, roller, frame, tensioning device, cleaning device and feed system components. The bearing segment and return segment of this type of conveyor is complete closed transport. This characteristics can prevent transportation of materials from external debris. Meanwhile, it can prevent materials from rain and sun. So, in principle, this type of conveyor can avoid leakage, spilled materials, etc, and can meet the environmental requirements.
Keywords: Belt conveyor closed；Transport;；Environmental protection
- iv -
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
目錄
第一章 概述 1
1.1 .圓管帶式輸送機的結(jié)構(gòu)特色 1
1.2 圓管帶式輸送機的分類 2
1.3 圓管帶式輸送機的發(fā)展歷程 3
第二章 圓管帶式輸送機結(jié)構(gòu)布局及總體計算 4
2.1 圓管帶式輸送機結(jié)構(gòu)布局 4
2.1.1 結(jié)構(gòu)組成 4
2.1.2 線路設(shè)計 6
2.1.3 機架設(shè)計 6
2.2 圓管帶式輸送機總體計算 8
2.2.1 設(shè)計條件 8
2.2.2 輸送機橫截面積A的計算 8
2.2.3 輸送機功率的計算 9
2.2.4 張力計算 10
2.2.5 成圓損失 11
第三章 輸送帶選擇與設(shè)計 12
3.1 輸送帶的結(jié)構(gòu) 12
3.2 輸送帶的計算 12
3.2.1 輸送寬度計算 13
3.2.2 輸送帶工作張力 13
3.2.3 額定拉斷力 14
3.2.4 輸送帶安全系數(shù) 14
3.2.5 輸送帶疲勞強度安全系數(shù) 15
3.2.6 輸送帶層數(shù) 15
3.2.7 輸送帶下垂度 16
第四章 托輥及滾筒設(shè)計與選擇 18
4.1 托輥設(shè)計與選擇 18
4.1.1 緩沖托輥 18
4.1.2 成圓托輥 19
4.1.3 成圓段長度計算 19
4.1.4 輥子載荷計算 21
4.1.5托輥軸承選用 23
4.2 滾筒設(shè)計與選擇 25
4.2.1滾筒直徑計算 25
2.2.2改向滾筒外形尺寸 26
4.2.3電動滾筒選擇 26
第五章 拉緊裝置與清掃器的設(shè)計 28
8.1拉緊裝置 28
8.1.1 拉緊裝置的功能 28
8.1.2拉緊裝置的分類 28
8.2 清掃器 29
第六章 總結(jié) 31
參考文獻………………………………………………………………………… 32
致謝…………………………………………………………………………………… 33
第一章 概述
圓管帶式輸送機是眾多封閉型帶式輸送機中開發(fā)最早、發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的一種。圓管帶式輸送機最初是由日本管狀帶式輸送機株式會社1964年首先提出，并經(jīng)過十余年的研究和實驗，與1979年才進入實際應(yīng)用階段，并在之后一段時間在礦山、電廠、港口、化工、冶金及建材等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在美國、日本、德國等發(fā)達國家應(yīng)用更加普遍。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界范圍內(nèi)有超過800臺圓管帶式輸送機正在使用。
我國最早開始研制圓管帶式輸送機的單位是太原重型機械學(xué)院。國內(nèi)第一臺圓管帶式輸送機也是由太原重型機械學(xué)院設(shè)計，吉林市機械廠制造，用于吉林市化工廠。之后太原重型機械學(xué)院又與通化糧油機械廠共同研制了移動式圓管帶式輸送機。20世紀90年代，淮南么礦機械廠和自貢運輸總廠先后與日本普利司通公司驚醒技術(shù)合作，正式開始圓管帶式輸送機的生產(chǎn)。
1.1.圓管帶式輸送機的結(jié)構(gòu)特色
圓管帶式輸送機是在槽形帶式輸送機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類特種帶式輸送機，它是一種通過托輥組施加強制力將平型輸送帶導(dǎo)向成圓管狀，使輸送物料被密閉在圓管內(nèi)，從而在整個輸送線路中實現(xiàn)封閉輸送的設(shè)備。
圓管帶式輸送機的尾部通過裝料器給輸送機裝載，輸送帶經(jīng)過尾部滾筒后成為普通輸送帶的平形，用若干組過渡托輥將平形的輸送帶逐漸導(dǎo)向成封閉的圓形截面，從而實現(xiàn)密閉輸送物料。為了卸料，在輸送機的頭部仍然通過過渡托輥的導(dǎo)向，將圓形輸送帶導(dǎo)向成平形輸送帶在輸送機的頭部實現(xiàn)卸料。理論上，輸送機可以進行雙向輸送物料，但是通常需要增設(shè)輸送帶翻轉(zhuǎn)裝置。與其它密閉帶式輸送機和通用帶式輸送機相比，圓管帶式輸送機因其所特有的結(jié)構(gòu)形式，具有明顯的特點:
輸送物料種類廣泛：由于圓管帶式輸送機在輸送過程中不灑落、不飛揚、不泄露，散料、粉料、塊料、有粘性和無粘性物料，甚至冰、水均可以輸送；
輸送線路適應(yīng)性強：由于在輸送線路上輸送帶卷成圓管狀，是輸送機具有很強的垂直提升能力，可以沿地表修建管架，完成三維方向的轉(zhuǎn)彎能力的圓管帶式輸送機，非常適合越野輸送散料和小塊料；
裝卸料方便：可以在任何時間、任何地點裝卸料（包括輸送帶中途）；
運行可靠：開放式輸送機一般使用限制張緊輪等結(jié)構(gòu)保持輸送帶在托輥上運行，但當(dāng)遇到?jīng)_擊載荷或長期側(cè)向阻力時，極易出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，嚴重時甚至?xí)馆斔蛶撀?，而圓管帶式輸送機因其結(jié)構(gòu)原理決定，輸送帶不會在輸送過程中出現(xiàn)跑偏的現(xiàn)象
維修成本低：絕大多數(shù)零件可以在不停機的狀態(tài)下保養(yǎng)、更換，甚至輸送帶本身也可以在不停機的狀態(tài)下進行修補，促進產(chǎn)能提升，連續(xù)工作也減少了啟停間造成的浪費。
1.2圓管帶式輸送機的分類
除軟管型的輸送帶外,圓管帶式輸送機的主要特點是采用平的輸送帶，除輸送帶邊緣外，其他的和普通輸送帶幾乎完全相同。輸送帶邊緣的剛度減弱有利于輸送帶的搭接，輸送帶中部采用橫向增強的方式以提高形成圓管的剛度。圓管帶式輸送機型式主要有以下幾種：
1、基本型
基本型圓管帶式輸送機是JPC（日本圓管輸送機，后被普利斯通收購）于20世紀70年代開發(fā)的，其形式是通過6個輥子構(gòu)成的等六邊形，將平的輸送帶導(dǎo)向在內(nèi)，使輸送帶在有部分搭接的情況下形成圓管,是目前應(yīng)用數(shù)量最多的一種機型。
2、雙面型
雙面型圓管帶式輸送機是由日本三水(Mit2sui)和德國Beumer/Cloth提出的，他們改進了基本型托輥在面板上的布置方式，把6個輥子分成兩組，每側(cè)布置3個，位置相互銜接。特別是在小直徑條件下，可以用較長的輥子，且避免輥子之間的干涉。目前這種機型應(yīng)用較多。
3、圓盤型
圓盤形圓管帶式輸送機是由Continental（大陸）公司生產(chǎn)，商品名為Rollgurt。圓盤可以繞輸送機中心旋轉(zhuǎn)，使最上面的水平輥子中部始終壓在圓管輸送帶的搭接區(qū)，通過圓盤橫向移動可對輸送帶的運行方向進行調(diào)整。該機型的輸送帶考慮了其邊緣及中部輸送帶的應(yīng)力，對鋼絲繩芯輸送帶通過邊緣加強、織物芯輸送帶在其中部加強。這種機型應(yīng)用較少。
4、軟管型
軟管型圓管帶式輸送機是日本吉野（Yoshi2no）橡膠公司和德國VSR公司于1987年生產(chǎn)的，商品名為Rondex。輸送帶采用一條特殊制造的圓膠管沿縱向切開，在輸送線路上自行成為圓管狀，從而可以采用導(dǎo)向力較小的四輥子結(jié)構(gòu)來導(dǎo)向形成圓管，減小了運行阻力和搭接長度，其無載分支采用3個可調(diào)輥子保持圓管狀。這種機型應(yīng)用較少。
5、夾邊型
夾邊型圓管帶式輸送機由日本東海（Tokai）公司提出。在采用5個輥子的同時，另外用兩個輥子夾持輸送帶邊緣。由于輸送機的上、下分支均在圓管的上方夾持輸送帶邊緣，所以需設(shè)置輸送帶翻轉(zhuǎn)裝置。應(yīng)用較少。由于形成管狀段的輸送帶截面相同，合理的管狀結(jié)構(gòu)為圓管。而基本型的改進只是為了更加易于調(diào)整，便于制造、安裝等，例如：圓盤型和雙面型結(jié)構(gòu)，以及Horak的托輥組面板專利。其目的在于形成圓管后不對物料產(chǎn)生擠壓作用，避免圓管運行時經(jīng)過托輥的碰撞而發(fā)生輸送帶爆裂問題。圓管帶式輸送機的充填率應(yīng)控制在75%以下，因此它不能在30°~ 40°或更大傾角下輸送散狀物料（此傾角大小與深槽型帶式輸送機類似），盡管在理論上當(dāng)保持穩(wěn)定的料流時可以垂直輸送,而實際情況幾乎是很難實現(xiàn)的。
1.3圓管帶式輸送機的發(fā)展歷程
圓管帶式輸送機輸送的物料品種涉及煤炭、糧食、水泥、預(yù)制混凝土、工業(yè)灰渣，肥料、礦石、木屑、油焦、印泥等多種散狀物料，服務(wù)行業(yè)涵蓋了水泥生產(chǎn)、礦山運輸、加工業(yè)原料輸送、電力設(shè)施供煤、垃圾處理等多種工業(yè)應(yīng)用。從1987年第一條圓管帶式輸送機誕生以來，圓管帶式輸送機已經(jīng)發(fā)展了27年。截至2004年底，全球已建設(shè)了，960余臺圓管帶式輸送機（其中德國的Koch公司有150臺左右），輸送能力50~4500t/h；總運輸長度達200km以上；管徑范圍100~700mm。世界范圍內(nèi)圓管輸送機的單機最大長度為5029m最大輸送量為4500t/h，最大管徑為700mm最大傾角30°最大轉(zhuǎn)彎角度90°，最多轉(zhuǎn)彎處數(shù)為12個，最大帶速4.7m/s。
20世紀80年代，我國第一臺圓管帶式輸送機,由太原重型機械學(xué)院設(shè)計、吉林市機械廠制造，用于吉林市化工廠，但是未能得到進一步發(fā)展。從20世紀80年代末開始引進日本的專利制造技術(shù)以來，我國的圓管帶式輸送機建設(shè)一直以來大部分采用同國外公司合作生產(chǎn)的方式。繼淮南煤礦機械廠之后，先后有四川自貢運輸機械廠、中國華電（工程）集團公司等單位同Bridgestone公司合作，負責(zé)中國地區(qū)的圓管帶式輸送機項目建設(shè)。最近，北京國家電力建設(shè)研究所等單位也與日本企業(yè)聯(lián)合，長沙重型與德國KOCH公司聯(lián)合開始圓管帶式輸送機技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品在中國的研發(fā)和應(yīng)用推廣工作。目前生產(chǎn)了大約30條圓管帶式輸送機。秦皇島港碼頭圓管帶式輸送機代表了當(dāng)今世界圓管帶式輸送機建設(shè)的水平?？梢?，國內(nèi)圓管帶式輸送機的制造已經(jīng)達到國際先進水平。所存在的問題是，缺乏獨立研究和設(shè)計能力，還沒有圓管帶式輸送機自主知識產(chǎn)權(quán)。
第二章 圓管帶式輸送機結(jié)構(gòu)布局及總體計算
2.1圓管帶式輸送機的結(jié)構(gòu)布局
2.1.1 結(jié)構(gòu)組成
圓管帶式輸送機是在通用帶式輸送機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型帶式輸送機，它靠摩擦驅(qū)動，并利輥組強制輸送帶卷成圓管形。物料從尾部加料漏斗處進入加料段，輸送帶由平形變?yōu)閁形，再經(jīng)過渡段逐漸變?yōu)閳A管形，把物料包住密閉運行。輸送到頭部過渡段時，圓管形輸送帶由U形漸漸展成平形，把物料卸掉。承載、回程分支輸送帶均可形成圓管運行，或使回程分支以平形運行。圓管帶式輸送機主體結(jié)構(gòu)可以分為六大部分：加料段、成圓裝置、彎弧段、垂直段、卸料段和回程段。整體示意圖如圖2-1。
圖2-1 圓管帶式輸送機整體示意圖
1.加料段由料斗、機尾、調(diào)心托輥等組成；
2.成圓裝置由U形托輥組、成圓壓輥、托輥組成，如圖2-2；
圖2-2 成圓裝置
3.在本設(shè)計中沒有對彎弧段和垂直段結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，在此不作詳細說明；
4.卸料段有卸料滾筒、驅(qū)動裝置和清掃器組成，如圖2-3：
圖2-3 卸料段
5.回程段有回程輸送帶和張緊裝置、機尾轉(zhuǎn)彎架等組成，如圖2-5；
圖2-4回程段
除六大主題結(jié)構(gòu)外，圓管帶式輸送機還包括機架、輸送帶、托輥和控制系統(tǒng)，在下文中詳細描述設(shè)計過程。
2.1.2 線路設(shè)計
圓管帶式輸送機可三維方向轉(zhuǎn)彎。線路由三種曲線段組成：垂直面的凹弧曲線段，垂直面的凸弧曲線段，水平面曲線段。
在垂直面的凹弧曲線段中，槽形輸送帶自身質(zhì)量和物料質(zhì)量會使輸送帶壓在托輥上，而在空載時則只有自重力，輸送帶張力會使輸送帶向上飄。而圓管機則被擋在六角托輥內(nèi)，在空載啟動時不飄帶。
在垂直面的凸弧曲線段中，帶重、物料重和輸送帶張力會加在托輥上，對于圓管機，輸送帶兩邊會自動壓在一起，可以不用上邊三個托輥。
在水平面曲線段中，對于槽形帶式機和圓管帶式機都需用托輥導(dǎo)向。前者需要大的曲率半徑和特別設(shè)計的機架，普通越野槽形帶式輸送機用幾百米轉(zhuǎn)彎半徑，大大超過圓管帶式輸送機。
本設(shè)計的目的是進行顆粒狀的輸送，目的是進行清潔快速的連續(xù)輸送，故只設(shè)計成一個水平的輸送機，如圖2-5所示。
圖2-5水平式輸送機
2.1.3 機架設(shè)計
帶式輸送機的運輸線選定后，就要研究它的空間布置要求。有通廊式和室內(nèi)布置式兩大類。
1、通廊式
通廊式分封密式、半封密式及露天式。
單輸送機主要通行側(cè)凈寬不小于1.2m，非主要通行側(cè)凈寬不小于0.7m。
雙輸送機主要通行倆凈寬不小于1.0m．非通行側(cè)凈寬不小于0.7m。
地上封閉通廊的凈空高度不小于2.2m。
地下通廊的凈空高度不小于2.2m。
通天式通廊也按上述規(guī)定，兩邊欄桿高度大于1m。
2、室內(nèi)布置式（垂直式圓管機）
驅(qū)動裝置在裝有起吊設(shè)備時室內(nèi)高度不小于3m。起吊工字梁底到設(shè)備起吊后的最太高度雖有不同，但不應(yīng)小于0. 3～0. 5m的空間；機頭、機尾滾筒同樓板面間最小空隙大于0. 2m；承載輸送帶距地面高度約為帶寬值，具體數(shù)值如下：帶寬B= 500～800mm時，高度H=800～l000mm，帶寬B= 1000～1400mm時，高度H=1000～1200mm。各驅(qū)動裝置的聯(lián)軸器，機頭滾筒均應(yīng)設(shè)有安全防護罩，不得外露。露天布置長達數(shù)公里的鋼管式支架應(yīng)設(shè)有膨脹節(jié)。如用連續(xù)支架則應(yīng)留有膨脹接頭。機頭、機尾必須設(shè)有清掃裝置，長距離應(yīng)設(shè)回程殷的翻帶裝置，使輸送帶清潔面同托輥接觸。沿線應(yīng)設(shè)緊急停車拉線開關(guān)或報警停車裝置。用于煤曠井下的輸送帶必須是阻燃型輸送帶，并裝設(shè)輸送帶打滑、跑偏、斷裂等保護或警告設(shè)備。向上或向下運輸機的傾角大于56以上應(yīng)裝設(shè)制動設(shè)備，防止逆運轉(zhuǎn)和超速運行心線路設(shè)計必須留有拉緊設(shè)備空間，輸送帶拉緊裝置運動必須靈活。
圓管帶式輸送機的機架沿地形起伏鋪設(shè)，按機架斷面圖形，機架形式大致分為矩形、三角形、上圓形下矩形等類，其中矩形機架按托輥數(shù)目，可分為一輥式、二輥式、三輥式、六輥式及上六下一式。
本設(shè)計采用六輥式，板式機架如圖2-6所示。
圖2-6板式機架
2.2 圓管帶式輸送機總體計算
2.2.1 設(shè)計條件
本次設(shè)計的圓管帶式輸送機主要是對顆粒狀物料進行運輸，該設(shè)計的要求為：
輸送機管徑：D=600mm；
80%填充時截面積0.16m2；
輸送方式：水平運輸（即：垂直段）
帶速：；
輸送機的輸送量：
2.2.2 輸送機橫截面積A計算
橫截面積A，帶速v和管徑D三者之間的關(guān)系如下公式（依據(jù)參考文獻1）：
（2-1）
（2-2）
（2-3）
式中：
——裝料系數(shù)，0. 95～1；
——按體積計算的輸送量，；
——圓管帶式輸送機輸送物料質(zhì)量（即輸送機生產(chǎn)能力），；
——圓管帶式輸送機截面積，；
——圓管帶式輸送機帶速，m/s；
——圓管帶式輸送機的管徑，m；
——物料的堆積密度，；
根據(jù)輸送機運行的平穩(wěn)性等情況可以先假設(shè)帶速為：，由查表可知此顆粒狀物料的堆積密度為：。
2.2.3 輸送機功率的計算
初步設(shè)計用圓管帶式輸送機，驅(qū)動功率P計算如下。
總功率
(2-4)
式中：
——圓管帶式輸送機空載功率，kW；
——圓管帶式輸送機重載功率，kW；
——-圓管帶式輸送機垂直提升功率，kW；
(2-5)
(2-6)
(2-7)
式中：
——圓管帶式輸送機估計的阻力倍數(shù)，≤30°時，；
f ——模擬摩擦系數(shù)，可取f=0.02；
Y——承載分支與回程分支托輥旋轉(zhuǎn)質(zhì)量及輸送帶質(zhì)量之和，；
L——圓管帶式輸送機裝料和卸料兩端滾筒水平中心距，m；
——圓管帶式輸送機附加長度，
H——圓管帶式輸送機兩端滾筒中心距垂直高度，m；
Q——圓管帶式輸送機輸送量，t/h；
——物料質(zhì)量，kg/m，。
根據(jù)公式3-5，可以計算空載功率為：
根據(jù)公式3-6，可以計算機重載功率為：
該輸送機輸送方式為水平輸送，那么。
那么該輸送機的總功率為：
考慮到機械損失等情況，可以定P=18kW
2.2.4 張力計算
有效張力計算:
有效張力Fu為傳動滾筒上所需圓周驅(qū)動力，根據(jù)式(3-4)得出的P可以算出Fu：
(2-8)
那么有效張力Fu的大小為：
最大張力計算:
最大張力T1 的計算公式有：
（2-9）
（2-10）
（2-11）
2.2.5 成圓損失
圓管輸送帶由平變圓或由圓變平，都會增加能量損失，與輸送帶機成圓后的管徑有關(guān)。見表2-7成圓損失Fc，其數(shù)值為國外測量值，每改變一次計算一回Fc。
管徑
/mm
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
900
/in
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
36
Fc/N
227
272
318
368
408
454
544
588
680
816
907
表2-7成圓損失Fc
第三章 輸送帶選擇與設(shè)計
輸送帶最初是由傳送帶發(fā)展而來的，早在1795年就已被發(fā)現(xiàn)，但它是帆布帶。1858年出現(xiàn)了增強骨架，1868年叉出現(xiàn)了兩層骨架的橡膠輸送帶，1892年才解決了橡膠輸送帶成槽能力，后來叉發(fā)明了合成纖維，將棉與尼龍或聚酯紗合捻作經(jīng)線，提高了輸送帶的成槽性和強度。隨后又發(fā)明了阻燃帶和鋼絲繩芯帶。20世紀70年代又出現(xiàn)了芳綸帶，使超長距離（幾十千米）輸送成為可能。輸送帶的壽命由輸送的物料和使用條件決定。
輸送帶的設(shè)計由設(shè)備裝置的幾何形狀如槽形、圓管形等和要輸送的材料、使用的條件來決定甲要達到的基本條件是：
①要有足夠的抗張強度和彈性模量，最大負荷下產(chǎn)生的運轉(zhuǎn)伸長率低；
②要有好的負荷支撐，如圓管輸送帶有足夠?qū)挾?，以滿足運輸物料時所需要的體積；
③柔性要好，縱向繞過滾筒小半徑轉(zhuǎn)彎和橫向成圓形時要柔軟；
④尺寸穩(wěn)定性好，使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；
⑤承載面的覆蓋腔要能承受加料時的沖擊，非工作面的覆蓋膠要耐磨；
⑥帶芯和帶層之間有足夠的黏臺力，不脫層；
⑦耐撕裂性好和耐老化時間長；
⑧用冷粘法和硫化法使帶能接合成環(huán)形；
⑨強度和寬度要滿足各行各業(yè)的需要；
3.1 輸送帶的結(jié)構(gòu)
輸送帶的結(jié)構(gòu)最為簡易，由橡膠制成覆蓋層，纖維帆布或鋼絲繩制成帶芯骨架層，用粘接劑制成隔離層（擦布膠）．將帶芯粘合在一起即成。普通輸送帶就是由這三部分組成。鋼絲繩芯取代纖維布芯便成鋼絲繩芯輸送帶。
普通輸送帶具有光滑表面，由覆蓋層、帶芯層、隔離層組成。
①覆蓋層 分為上膠層和下膠層，分別粘在帶芯層外邊，由使用條件決定是否要用耐油、耐磨、耐寒、耐燃、耐熱和耐臭氧的橡膠配方。
②帶芯層 它是輸送帶的骨架，承受載荷的主體，根據(jù)帶強選擇棉帆布、尼龍布、聚酷布、芳綸布、鋼絲繩或非金屬纖維繩，帶芯可制成單層、多層。
③隔離層 又名擦布膠，用于粘接帶芯，視帶芯不同而配方不同。
覆蓋膠的最小厚度同物料塊大小、每小時沖擊循環(huán)次數(shù)有關(guān)，可將物料分為A、B、C、D四類。A類為無磨損性的，如石灰、術(shù)炭、木片、含瀝青煤和糧食；B類為磨損性的，如鹽、無煙煤、磷酸鹽石、石灰石等；C類為強磨損性的，如渣、銅礦石、石板、煤灰渣；D類為特強磨損性的，如石英石、地基廢料、玻璃碎塊和鐵屑。
圓管式輸送帶產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求如下：
①為使輸送帶運行時呈圓管狀，圓管帶本身具有適當(dāng)?shù)臋M向剛性，可保證良好的管狀保持性和密封性。
②帶體具有良好的彈性和縱向柔韌性，使帶能反復(fù)、長期地經(jīng)受劇烈的彎曲和收縮。
③圓管帶具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能。圓管帶運輸物料時，其帶體拉伸，覆蓋膠長期受日光照射及風(fēng)吹雨淋。因此，要求外覆蓋膠具有較高的耐候、耐臭氧、耐紫外線、耐屈撓龜裂等性能，而內(nèi)覆蓋膠則應(yīng)具有優(yōu)良的耐磨性能。
④輸送帶如選剛度大的，必須大半徑轉(zhuǎn)彎；剛度小的，必須小半徑轉(zhuǎn)彎；工廠內(nèi)能使用。
3.2 輸送帶的計算
3.2.1 輸送帶寬度計算
輸送帶兩邊的搭接長度推薦值為管徑的1/2左右，則帶寬與管徑的關(guān)系為：
（3-1）
式中：
——輸送帶的寬度，mm；
——圓管輸送帶名義管徑，mm，這里指其外徑，或者指正多邊形托輥組內(nèi)切圓的直徑。目的是在圓管輸送帶的名義管徑不變的情況下，當(dāng)選用不同厚度的輸送帶時，可保證圓管帶式輸送機的結(jié)構(gòu)不變，易于標準化通用化。
通過上式計算輸送帶的帶寬為：
根據(jù)輸送帶的國家標準GB7984-1987，圓整可得B=2200mm。
3.2.2 輸送帶工作張力
最大工作張力計算公式：
（3-2）
式中：
——輸送帶帶寬，mm；
——輸送帶帶強，查表可得，=40N/mm。
最大工作張力：
3.2.3 額定拉斷力
輸送帶額定拉斷力計算式為：
（3-3）
式中：
——輸送帶額定拉斷力，kN；
——輸送帶在運行中所受的最大靜張力，kN；
——送帶的安全系數(shù)。
額定拉斷力為：
3.2.4 輸送帶安全系數(shù)
輸送帶的安全系數(shù)應(yīng)根據(jù)輸送帶類型／接頭效率／輸送啟動和制動性能等因素確定，其計算式為：
（3-4）
式中：
——輸送帶的安全系數(shù)；
——輸送帶的基本安全系數(shù)，查表可得：=3.5；
——動載荷系數(shù)， =1.1～1.7。對慣性小、啟動平穩(wěn)的輸送機可取 =1. 2～1.3，否則取大值；對設(shè)有可控啟動和制動的輸送機可取小值；
——輸送帶彎曲伸長附加折算系數(shù)，查表可得： =1.5；
——輸送帶接頭效率，，查表可得：=0.7。
那么輸送帶的安全系數(shù)為：
3.2.5 輸送帶疲勞強度安全系數(shù)
輸送帶疲勞強度安全系數(shù)：
（3-5）
則：
式中：
——輸送帶最小額定破斷強度；
——具有安全系數(shù)的輸送帶疲勞強度；
—— 輸送帶疲勞強度與額定破斷強度的比值，一般取0.45～0. 55；
——圓管輸送帶最大邊緣張力。
最小安全系數(shù)：
最大安全系數(shù)：
3.2.6 輸送帶層數(shù)
①織物帶芯的輸送帶層數(shù)i，計算如下：
（3-6）
式中：
——穩(wěn)定至況下的輸送帶最大張力，N
B——輸送帶寬度，mm；
——輸送帶每層縱向扯斷強度，N/(mm?層)；
n——安全系數(shù)，行n=10～12。
②鋼絲繩輸送帶扯斷強度計算如下：
（3-7）
式中：
——靜安全系數(shù)， =7 ~9。
根據(jù)上式計算可得，輸送帶層數(shù)：
圓整可得：i=2
輸送帶扯斷強度：
3.2.7 輸送帶下垂度
圓管帶式輸送機回程帶為槽形，自然有槽角，按槽角45°計算，據(jù)BEHREN試驗，用2200mm (86.6in)寬帶式輸送機，托輥間距l(xiāng)000mm (3.3ft)，加負荷為77.7～96. 8kgf/m(600～700lbf/ft)時，輸送帶和物料彎曲度損失占托輥滾動損失數(shù)為：
槽角45°、下垂度3%時，高張力區(qū)塌陷損失占37%，輸送帶和物料彎曲度損失占63%；
槽角45°、下垂度0.2%時，低張力區(qū)塌陷損失占76%，輸送帶和物料彎曲度損失占24%。
例如，只有20%負荷時，各種損失占托輥滾動損失數(shù)為：
槽角45°、下垂度0.7%時，低張力區(qū)塌陷損失占44%，輸送帶和物料彎曲度損失占56%；
槽角45°、下垂度0. 04%時，高張力區(qū)塌陷損失占91%，輸送帶和物料彎曲度損失占9%。
可見減少下垂度，能減少輸送帶和物料彎曲度損失，輸送帶在兩組托輥間的下垂度愈小愈好，因此輸送帶剛度大，不能小半徑轉(zhuǎn)彎。
兩托輥之間的張力F應(yīng)滿足下列公式要求：
承載帶
(3-8)
回程帶
(3-9)
式中：
——圓管帶式輸送機允許最大下垂度，大約≤0.01；
——承載帶上最小張力點托輥間距，；
——回程帶上最小張力點托輥間距，按槽形帶式輸送機選用。
根據(jù)以上公式可以計算兩托輥間的張力：
承載帶：
回程帶：
第四章 托輥及滾筒設(shè)計與選擇
4.1 托輥設(shè)計與選擇
圓形托輥的組成形式有：一輥式、二輥式，三輥式、四輥式、六輥式、八輥式和十二輥式，而前三后三輥為一組，用得較多。過渡段用平托輥、槽形托輥。由過渡段進入圓管形要經(jīng)過成圓裝置，它們均由標準的DT-Ⅱ型托輥組
一輥式，中間為一弧形主輥，兩邊用壓輥封住，成為最簡易的托輥，垂直轉(zhuǎn)彎時立放，水平轉(zhuǎn)彎時平放，布置十分方便。
二輥式，回程帶為平形，其支架為上圓下矩形，或用上三角下矩形，僅適用于低速1～1.5m/s。
三輥式，最簡單的三輥式，用于垂直彎弧段，上面無需壓輥。圖5-6b為前后兩個三輥為一組，成對配用。
四輥式，用吊掛彈簧吸收了搬動，運轉(zhuǎn)幾乎無聲，缺點是有托輥組間隙大，改用無縫托輥即成。
六輥式 ，前三后三輥式，第一個調(diào)節(jié)輥，可以調(diào)節(jié)輸送帶扭轉(zhuǎn)。
多輥式，多輥式有8輥式、12輥式，再多的未發(fā)現(xiàn)。大直徑圓管機選12輥或8輥才比較經(jīng)濟。
4.1.1 緩沖托輥
緩沖托輥用于帶式輸送機受料處減緩落料對輸送帶的沖擊，主要針對洗煤廠、焦化廠、化工廠等腐蝕性環(huán)境而研制的一類托輥，它本身具有的韌性是普通金屬的10倍以上，壽命為傳統(tǒng)柱鞋的五倍,耐腐蝕阻燃，抗靜電，自重輕等特點，廣泛用于礦山開采。托輥輥體專用的高分子材料，其機械性能類似于青銅，具有很好的耐磨性，而且具有良好的自潤滑性能，不傷皮帶。緩沖托輥防腐性能優(yōu)越。輥體及密封件都用高分子材料制作，耐腐蝕。在腐蝕性場合使用，使用壽命可達到普通托輥的5倍以上。
緩沖托輥重量輕，旋轉(zhuǎn)慣性小。托輥專用高分子材料重量輕，比重是鋼材的七分之一，用這種材料制成的托輥，重量是普通托輥的二分之一左右，旋轉(zhuǎn)慣性小，托輥與皮帶之間的摩擦小。
緩沖托輥安裝在輸送機受料段的下方,減小落料時物料對輸送帶的沖擊，以延長輸送帶的使用壽命，緩沖托輥的間距一般100-600毫米。
4.1.2 成圓托輥
成圓段托輥組的布置如圖4-1所示。成圓托輥的間距一般為300~500mm，均為槽形托輥，其槽角由不同的斷面逐步增加，分為15°、20°、30°、45°等，可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整，以期它們能起到對輸送帶導(dǎo)向和約束的作用。在第二斷面處設(shè)置一組五托輥組，其中最上方的2個托輥的傾角應(yīng)根據(jù)輸送帶兩邊的搭接方向分別取60°和55°左右，用于壓低一邊的輸送帶，使其順利地搭接過渡成圓管形，并減少其邊緣部分的磨損。有時還可在第一個多邊形托輥組第二斷面前設(shè)置一個壓帶托輥，同樣是用來壓低輸送帶的一邊，使其正確搭接并封閉輸送帶。在第三斷面，除采用標準六邊形托輥組以外，還可由12個托輥組成十二邊形，實際上是在支承板兩側(cè)各形成正六邊形，相互錯開30°的角度，十二邊形托輥組成的圓管形比標準六邊形托輥組更接近圓形，可在密封處承受很高的載荷壓力。當(dāng)被輸送物料的粒度較大時，在過渡段區(qū)間內(nèi)應(yīng)有意讓輸送帶上的物料上下抖動，同時從左右兩側(cè)對圓管輸送帶進行推擠，使物料塊的長徑方向與圓管輸送帶的運行方向一致，從而使其較順利地進入圓管輸送帶內(nèi)。對輸送帶推擠是通過在過渡段區(qū)間內(nèi)輸送帶的兩側(cè)設(shè)置相互錯開的垂直托輥來實現(xiàn)，但也要防止輸送帶向左右方向被推出(跑偏)。當(dāng)被輸送物料的長徑大于圓管輸送帶的名義管徑時，應(yīng)該修正充填系數(shù)或者增大圓管輸送帶的名義管徑，這時要重新匹配帶速，以保證達到所要求的輸送量。
圓管輸送帶的頭部過渡段有時也需要設(shè)置壓帶托輥。
圖4-1 成圓托輥組的布置
4.1.3 成圓段長度計算
現(xiàn)作如下假設(shè)：
（1）膠帶在D-D截面內(nèi)卷成圓管形，和兩點固定；
（2）在張S1和S2作用下膠帶不下垂。由圖7-3a得。
（4-1）
（4-2）
式中：
——過渡段內(nèi)滾筒上表面母線中點至D-D管截面最高點的距離，m；
——過渡段長度，m；
h——滾筒上表面距D-D截面六邊形托輥組底部托輥上表面的高度，m。
將上面兩式帶入可得：
（4-3）
式中：
——過度段內(nèi)膠帶邊緣拉應(yīng)變；
——膠帶底部拉應(yīng)變。
當(dāng)管狀帶式輸送機管徑較大時，過渡段長度較大，可設(shè)置六組托輥，見圖4-2。第一組為三節(jié)槽形托輥，其中側(cè)托輥的傾角為，距滾筒中心的距離應(yīng)滿足下式
（4-4）
圖4-2成圓段托輥布置
取=500mm，即托輥間距為500mm
4.1.4輥子載荷計算
托輥載荷計算：
承載分支托輥：
其中e由輥子載荷系數(shù)表查得。
回程分支托輥：
驗算托輥載荷：
承載帶托輥靜載荷：
（4-5）
回程帶托輥靜載荷：
（4-6）
式中：
——承載帶托輥靜載荷，N；
——回程帶托輥靜載荷，N；
——托輥靜載荷系數(shù)，六角形取=1.6；
——輸送能力，kg/s；
——帶速，m/s；
——承載帶托輥間距，m；
——回程帶托輥間距，m；
承載帶托輥動載荷：
（4-7）
回程帶托輥動載荷：
（4-8）
式中：
——工況系數(shù)，正常工作取=1.0；
——運行系數(shù)，每天運行時間9~16h，=1.1；
——沖擊系數(shù)，=1.0。
根據(jù)上式計算可得，
承載帶托輥靜載荷：
回程帶托輥靜載荷：
4.1.5 托輥軸承選用
滾動軸承是標準件，常用的滾動軸承已制定了國家標準，在圓管機設(shè)計中只需根據(jù)工作條件選用合適的滾動軸承類型和型號進行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計即可。
滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架和防塵蓋組成。內(nèi)圈裝在軸頸上（在推力軸承中稱為軸圈），配合較緊；外圈裝在機座或零件的軸承孔內(nèi)，通常配合較松。內(nèi)外圈上有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈相對旋轉(zhuǎn)時，滾動體將沿滾道滾動．滾動體是實現(xiàn)滾動摩擦的滾動元件，除自轉(zhuǎn)外，還繞軸線公轉(zhuǎn)。形狀有球形、圓柱形、錐柱形、滾針、鼓形等，保持架的作用是把滾動體均勻地隔開。
軸承的選定與安裝：
軸承的選擇
滾動軸承的種類、類型及尺寸是多種多樣的。為使托輥裝置發(fā)揮出預(yù)期的性能，選擇最適宜的軸承是至關(guān)重要的。為選定軸承，需要分析諸多要因，從各個角度迸行研究、評價有關(guān)選擇軸承的程序，一般順序如下。
①掌握托輥裝置和軸承的使用條件等。
②明確對軸承的要求。
③選定軸承的類型。
④選定軸承配置方式。
⑤選定軸承尺寸。
⑥選定軸承規(guī)格。
⑦選定軸承的安裝方法。
一般軸承的選定按照以下進行。
固定端軸承 深溝球軸承、組合角接觸球軸承雙列角接觸球軸承、調(diào)心球軸承帶擋邊圓柱滾子軸承（NUP型、NH型），雙列滾子軸承、調(diào)心滾子軸承。
自由端軸承 分離型：圓柱滾子軸承（NUP型、NH型）；非分離型：深溝球軸承、組合角接觸球軸承（背面組合）、雙列角接觸軸承、調(diào)心球軸承、雙列圓錐滾子軸承(3700型)、調(diào)心滾子軸承。
不分固定與自由端 深溝球軸承、角接觸球軸承、調(diào)心球軸承、圓柱滾子軸承（NJ型、NF型）、圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承。
軸承的安裝
軸承安裝的好壞，將影響到軸承的精度、壽命和性能。按如下操作順序進行軸承安裝。
①清洗軸承及相關(guān)零件，對已經(jīng)脂潤滑的軸承及雙側(cè)具有油封或防塵蓋、密封圈的軸承，安裝前無需清洗。
②檢查相關(guān)零件的尺寸及精加工情況。
③軸承的安裝應(yīng)根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)、尺寸大小和軸承部件的配合性質(zhì)而定，壓力應(yīng)直接加在緊配合的套圈端面上，不得通過滾動體傳遞壓力。
軸承安裝一般采用如下方法。
①壓入配合 軸承內(nèi)圈與軸采用過盈配合，外圈與軸承座孔是較松的配合時，可用壓力機將軸承先壓裝在軸上，然后將軸連同軸承一起裝入軸承座孔內(nèi)，壓裝時在軸承內(nèi)圈端面上，墊上一軟金屬材料做的裝配套管（銅或軟鋼），裝配套管的內(nèi)徑應(yīng)比軸頸直徑略大，外徑直徑應(yīng)比軸承內(nèi)圈擋邊略小，以免壓在保持架上。軸承外圈與軸承座孔緊配合，內(nèi)圈與軸為較松配合時，可將軸承先壓人軸承座孔內(nèi)，這時裝配套管的外徑應(yīng)略小于座孔的直徑。如果軸承套圈與軸及座孔都是緊配合時，安裝時內(nèi)圄和外圈要同時壓^軸和座孔，裝配套管的結(jié)構(gòu)應(yīng)能同時區(qū)緊軸承內(nèi)圈和外圈的端面。
②加熱配合是通過加熱軸承或軸承座，利用熱膨脹將緊配合轉(zhuǎn)變?yōu)槌扰浜系陌惭b方法，是一種常用和省力的安裝方法。此法適于過盈量較大的軸承的安裝，熱裝前把軸承或可分離型軸承的套圈放人油箱中均勻加熱80- 100℃，然后從油中取出盡快裝到軸上。為防止冷卻盾內(nèi)圈端面和軸肩貼合不緊，軸承冷卻后可以再進行軸向緊固。軸承外圈與輕金屬制的軸承座緊配音時，采用加熱軸承座的熱裝方法，可以避免配臺面受到擦傷日用油箱加熱軸承時，在距箱底一定距離處應(yīng)有一網(wǎng)柵，或者用鉤子吊著軸承，軸承不能救到箱底上，以防沉下雜質(zhì)進入軸承內(nèi)，要均勻加熱，油箱中必須有溫度計，嚴格控制油溫不得超過100℃，以防止發(fā)生回火效應(yīng)，使套圈的硬度降低。
軸承的拆卸與清洗：
定期檢查或更換托輥時，需要拆卸軸承。通常軸和軸承箱幾乎都要繼續(xù)使用，軸承也往往要繼續(xù)使用。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮到拆卸軸承時，不致?lián)p傷軸承、軸、軸承箱及其他零部件，同時還要準備適當(dāng)?shù)牟鹦豆ぞ?。拆卸靜配合的套圈時，只能將拉力加在該套圈上，不得通過滾動體拉拔套圈。
將軸承拆下檢查時，先用攝影等方法做好外觀記錄。另外，要確認剩余潤滑劑的量并對潤滑劑采樣，然后再清洗軸承。
①軸承的清洗分粗洗和精洗進行，在使用的容器底部放上金屬網(wǎng)架。
②粗洗時，在油中用刷子等清除潤滑脂或黏著物。不能在油中轉(zhuǎn)動軸承，否則會因異物等損傷滾動面。
③部分精洗時，在油中慢慢轉(zhuǎn)動軸承，必須仔細地進行。通常使用的清洗劑為中性不含水的柴油或煤油，根據(jù)需要有時也使用溫性堿液等。不論使用哪種清洗劑，都要經(jīng)常過濾，保持油清潔。清洗后，立即在軸承上涂布防銹油或防銹脂。
④為了判斷拆下的軸承能否重新使用，要著重檢查其尺寸精度，旋轉(zhuǎn)精度，內(nèi)部游隙以及配合面，滾道面，滾動面，保持架和密封圈等。對檢查結(jié)果進行判斷，判斷的標準根據(jù)托輥性能和重要程度以及檢查周期等而有所不同。如有軸承零部件的斷裂和缺陷，滾道面或滾動面的剝離損傷，軸承不得重新使用，必須更換。
4.2 滾筒設(shè)計與選擇
傳動滾筒是傳遞帶式輸送機功率的圓柱形簡，而改向滾筒僅作為引導(dǎo)輸送帶改變方向的圓柱形筒。它不承擔(dān)轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡單。由于傳動滾筒和驅(qū)動裝置相連，它是帶式輸送機最重要的部件，驅(qū)動功率的大小，往往取決于傳動滾筒表面同輸送帶之間的摩擦系數(shù)和輸送帶在該滾筒上的包角。本畢業(yè)設(shè)計中著重對改向滾筒進行設(shè)計，傳動滾筒不作太多強調(diào)。
4.2.1 滾筒直徑計算
按ISO標準，滾筒已規(guī)格化。
滾筒直徑與輸送帶的彎曲疲勞極限成反比，滾筒直徑愈大愈有利，依帶層厚度而定。滾筒直徑表達式如下：
式中：
——滾筒因子，查表可得：=85；
i——帶層教；
t——每層芯體厚度，mm;
D——滾筒直徑，mm。
滾筒直徑：
圓整后：
4.2.2 改向滾筒外形尺寸
改向滾筒的結(jié)構(gòu)見圖4-3：
圖4-3 改向滾筒的結(jié)構(gòu)
4.2.3 電動滾筒選擇
電動滾筒主要用做短距離固定式和移動式圓管帶式輸送機的驅(qū)動裝置，電動機和減速機構(gòu)內(nèi)置于滾筒內(nèi)，較傳統(tǒng)的電動機、聯(lián)軸器、減速器置于滾筒外的開式驅(qū)動裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、安裝方便等優(yōu)點，適合在粉塵及潮濕泥濘等各種環(huán)境下工作。隨著電動滾筒的廣泛應(yīng)用，叉形成一種將電動機外置，減速機構(gòu)內(nèi)置的結(jié)構(gòu)形式，妥善地解決了大功率，小尺寸電動滾筒電動機的散熱問題，并使維護和維修更加方便。
為了滿足不同場合的需要，電動滾筒傳動機構(gòu)便出現(xiàn)了多種形式，主要有：
①漸開線齒輪平行軸定軸傳動機構(gòu)；
②漸開線行星齒輪傳動；
③差動輪系機構(gòu)；
④接線針輪行星傳動；
⑤諧波齒輪傳動；
⑥變速軸承傳動；
⑦活齒減速器傳動；
⑧開關(guān)磁阻調(diào)速傳動。
盡管電動滾筒的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但是主要零部件基本相同。除前面簡述的電機和傳動機構(gòu)外，主要還有滾筒體、右軸、左軸、端益、支座等主要零件以及軸承、密封罔、緊固件等標準件。
電動滾筒功率計算：
電動滾筒驅(qū)動功率通常按輸送機水平運送負荷所需的功率和輸送機提升負荷時所需的功率?？刹捎孟铝泄竭M行計算：
（4-9）
式中：
P——電動滾筒的軸功率，kW；
C——輸送帶、軸承等處的影響系數(shù)；
f——托輥的模擬摩擦系數(shù)，平托輥f =0.025～0.030；
L——電動滾筒與改向滾筒中心距的水平投影，m；
Y——輸送帶、托輥、改向滾筒等旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量及物料重，；
——輸送量，t/h，；
H——輸送高度，m；
B——帶寬，mm。
根據(jù)以上公式計算可得所需電動滾筒的功率為：2.2kW；
據(jù)基本參數(shù)可以選擇電動滾筒的型號為：FDB-0.5-1100-1800
名義直徑：1100mm，滾筒長度：1800mm，滾筒表面線速度：0.5m/s，功率：2.2kW
電動滾筒轉(zhuǎn)矩的計算：
（4-10）
式中：
M——轉(zhuǎn)矩，N?m；
D——滾筒直徑，m；
P——傳動功率，kW；
注意事項：
①每天連續(xù)工作超過8h．電機功率提高一級。
②包膠滾筒，電機功率應(yīng)提高一級。
第五章 拉緊裝置與清掃器的設(shè)計
5.1拉緊裝置
5.1.1 拉緊裝置的功能
拉緊裝置是保證帶式輸送機正常運轉(zhuǎn)必不可少的重要部件，它的功能有以下四點：
①使輸送帶在傳動滾筒上形成正壓力，靠摩擦力將傳動滾筒的圓周力傳遞出來；
②限制輸送帶在托輥間的垂度，防止輸送帶在托輥間距內(nèi)過分松弛而喪失槽形，引起輸送帶跑偏，增加運行阻力；
③補償輸送帶的彈性伸長和塑性伸長；
④為再次連接接頭提供必要的行程。
5.1.2拉緊裝置的分類
(1)應(yīng)力式
凡利用重力拉