【溫馨提示】====【1】設計包含CAD圖紙 和 DOC文檔，均可以在線預覽，所見即所得，，dwg后綴的文件為CAD圖，超高清，可編輯，無任何水印，，充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======【2】若題目上備注三維，則表示文件里包含三維源文件，由于三維組成零件數(shù)量較多，為保證預覽的簡潔性，店家將三維文件夾進行了打包。三維預覽圖，均為店主電腦打開軟件進行截圖的，保證能夠打開，下載后解壓即可。======【3】特價促銷，，拼團購買，，均有不同程度的打折優(yōu)惠，，詳情可咨詢QQ：1304139763 或者 414951605======【4】 題目最后的備注【SJ系列】為店主整理分類的代號，與課題內(nèi)容無關，請忽視
編號：（ ）字 號
本科生畢業(yè)設計
基于PLC控制的帶式輸送機自動張緊裝置
張飛 21040218
機械工程及自動化04-1班
題目：
姓名： 學號：
班級：
二〇〇八年六月
中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計任務書
學院 應用技術(shù)學院 專業(yè)年級 機自04級 學生姓名 張飛
任務下達日期： 2008 年 03 月 16日
畢業(yè)設計日期： 2008 年 03月 18日至 2008 年 06月 10日
畢業(yè)設計題目： 基于PLC控制的帶式輸送機自動張緊裝置
畢業(yè)設計專題題目：
畢業(yè)設計主要內(nèi)容和要求：
完成一個基于PLC控制的帶式輸送機自動張緊裝置的設計。輸送機的輸送能力為，輸送煤的密度為，最大煤塊尺寸為，運輸距離為，提升高度為，輸送機采用頭尾雙驅(qū)動。
具體要求如下：
1、要完成畢業(yè)設計圖紙3張零號圖紙；
2、按學校統(tǒng)一要求打印、裝訂設計說明書，說明書正文70頁左右；
3、中英文摘要400字；
4、參考文獻20篇左右。
院長簽字： 指導教師簽字：
中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計指導教師評閱書
指導教師評語（①基礎理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績： 指導教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計評閱教師評閱書
評閱教師評語（①選題的意義；②基礎理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學知識解決實際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績： 評閱教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計答辯及綜合成績
答 辯 情 況
提 出 問 題
回 答 問 題
正 確
基本
正確
有一般性錯誤
有原則性錯誤
沒有
回答
答辯委員會評語及建議成績：
答辯委員會主任簽字：
年 月 日
學院領導小組綜合評定成績：
學院領導小組負責人：
年 月 日
摘 要
本設計主要是帶式輸送機全自動液壓張緊裝置的設計。它是在吸收國、內(nèi)外輸送機張緊技術(shù)的基礎上，根據(jù)國內(nèi)帶式輸送機的運行特點及要求研制的。它采用比例控制技術(shù)及可靠性較高的可編程控制技術(shù)，可以對張緊力進行多點控制，根據(jù)不同工作情況隨時調(diào)節(jié)張緊力的大小。能最大程度的延長皮帶的壽命，大大節(jié)約了成本。在設計中，用一個動滑輪使液壓缸的行程減少了一半，避免使用行程較長的液壓缸，減少了制造液壓缸的難度。同時，系統(tǒng)中增加了若干個蓄能器，可以最大限度的吸收液壓沖擊，減小對皮帶的沖擊力提高膠帶的使用壽命。
本設計在總結(jié)其它常規(guī)皮帶張緊裝置的基礎上,設計了能夠滿足皮帶機的皮帶長度變化較大時的皮帶拉緊裝置。此裝置在皮帶機啟動階段,能提供足夠大的啟動張力；啟動完畢后, 又可使皮帶的張力恢復到額定值以維持皮帶機的正常運行。本文根據(jù)液壓自動張緊裝置的液壓原理,詳細闡述了自動張緊裝置的結(jié)構(gòu)組成、控制原理及功能特點,并闡明了控制系統(tǒng)的設計關鍵在于壓力值和最大拉力值的設定。
介紹了帶式輸送機運行系統(tǒng)要求,并運用PLC可編程控制技術(shù)對帶式輸送機的起動、制動和拉緊部分實時監(jiān)控,完全實現(xiàn)了帶式輸送機自動控制運行方式,構(gòu)成了一個高可靠性的設備運行控制系統(tǒng)。
關鍵詞：帶式輸送機； 自動液壓張緊裝置； 自動控制； 可編程控制PLC
ABSTRACT
This design is mainly about full automatic hydraulic tension station for belt conveyer. It is designed on the foundation of opening technology in and outside, according to the domestic operation characteristic of belt conveyer and requirement. The equipment is also made on domestic belt-type conveyer movement characteristic and requestment. It uses the proportional control technology and the reliable higher programmable control technology, It may carry on the multi-spots control to strict the strength, adjusts pressing the strength size as necessary according to the different working condition.It can be the greatest degree lengthen the leather belt the life, greatly saved the cost. In the design, It causes the hydraulic cylinder with a movable pulley the stroke to reduce one half, and avoides using a stroke longer hydraulic cylinder.In this way,it reduces difficulty of the hydraulic cylinder’s produce. At the same time, it increases certain accumulators in the system, and limits absorption hydraulic pressure impact,which reduces the leather belt impulse and enhances the adhesive tape’s life.
In this issue ,the belt conveyer device whose tension force varied greatly is desiged to satisfy the re2 quirement s of the st ressed belt in varied length. It s tersion is greater in starting state ,and smaller in normal state moving. In the basis of working principle of automatic hydraulic tensioning device , st ructure composing , cont rol principle and function characteristics of the device were int roduced in this paper. It also expounded the design key of the cont rol system is to set pressure value and maxim drawing value.
Introduces requirement of belt conveyer operating system. PLC is utilized to monitor the drive , brake and tension part of belt conveyer in real time and to realize autocontrol operating mode completely, constructing a control system with super reliability for equipment operation.
Key words：Belt-type conveyer； full automatic hydraulic tension station； automatic control； programmable control
目 錄
1 概述 1
1.1張緊裝置的作用 1
1.2張緊裝置的類型及其介紹 2
1.3液壓張緊裝置的基本介紹及其特點 2
1.3.1液壓張緊裝置的特點 2
1.3.2新型自動控制液壓張緊裝置的主要技術(shù)特點 3
1.3.3液壓傳動的特點 3
1.4帶式輸送機張緊裝置的PLC控制系統(tǒng)介紹 4
1.4.1 PLC的介紹 4
1.4.2帶式輸送機張緊裝置的控制原理 6
2 帶式輸送機的工作原理 9
2.1帶式輸送機的組成及工作原理 9
2.1.1帶式輸送機的組成 9
2.1.2帶式輸送機的工作原理 11
2.2帶式輸送機的驅(qū)動原理——摩擦傳動原理 11
2.2.1單滾筒驅(qū)動情況 12
2.2.2多滾筒驅(qū)動情況 16
3 帶式輸送機的選型設計計算 21
3.1設計參數(shù) 21
3.2帶式輸送機的機型選擇 21
3.3輸送帶的選擇設計 21
3.3.1選取帶速 21
3.3.2選擇帶寬 22
3.4運行阻力的計算 23
3.5輸送帶張力的計算 25
3.6校核 27
3.7張緊行程及張緊力的計算 28
3.7.1張緊行程 28
3.7.2張緊力 28
3.8機型布置 30
3.8.1布置原則 30
3.8.2布置形式 30
3.9滾筒的選擇 31
3.10電機、減速器的選型及有關驅(qū)動裝置部件的選用 33
3.10.2減速器的選型 33
3.10.3有關驅(qū)動裝置部件的選用 35
4 帶式輸送機的起動分析 37
4.1帶式輸送機的起動曲線 37
4.2起動時的動張力計算 39
4.3起動時間 42
5 張緊裝置選擇方案 43
5.1張緊裝置的類型 43
5.2方案比較與選擇 44
6 張緊裝置的設計 48
6.1張緊裝置組成 48
6.2主要技術(shù)問題 49
6.3張緊裝置參數(shù)的確定 49
6.3.1張緊力和張緊行程 50
6.3.2啟動加速度 50
6.3.3起動時間 50
6.4液壓站及有關元件的設計與選用 50
6.4.1液壓油缸的設計 50
6.4.2齒輪泵及電機 54
6.4.3蓄能器 54
6.4.4液壓油箱的設計 55
6.4.5電液比例溢流閥及其放大器 55
6.4.6電磁換向閥、單向閥 57
6.5機械結(jié)構(gòu)設計 57
6.5.1張緊車架 57
6.5.2滑輪 58
6.6注意事項與要求 58
6.6.1張緊裝置的振動 58
6.6.2設備使用要求 58
7 電控系統(tǒng) 59
7.1控制系統(tǒng)的硬件組成 59
7.1.1 PLC及擴展模塊 59
7.1.2測速傳感器 61
7.1.3壓力變送器 62
7.1.4 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置圖 64
7.2軟件設計 64
7.2.1思路及流程圖 65
7.2.2輸入輸出點地址分配 65
7.2.3參數(shù)設定 65
7.2.4帶式輸送機張緊裝置PLC程序 68
結(jié) 論 75
參考文獻 76
英文原文 77
中文譯文 99
致 謝 104
中國礦業(yè)大學2008屆本科生畢業(yè)設計 第106頁
1 概述
帶式輸送機俗稱“皮帶機”，是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶和化纖帶作為傳送物料和牽引工件的輸送機械，是連續(xù)式輸送機械中應用最廣泛的一種。帶式輸送機是由承載的輸送帶兼作牽引機構(gòu)的連續(xù)運輸設備，可輸送礦石、煤炭等散裝物料和包裝好的成件物品。它具有運輸能力大、運輸阻力小、耗電量低、運行平穩(wěn)、在運輸途中對物料的損傷小等優(yōu)點，被廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個部門，特別是在礦山生產(chǎn)運輸中起著重要的作用。
張緊裝置是帶式輸送機不可缺少的重要組成部分，隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟的飛速發(fā)展，生產(chǎn)自動也越來越占據(jù)了主導地位，也積極推動和響應了企業(yè)領域中的安全生產(chǎn)。PLC控制的自動張緊裝置可以實時的進行自動控制皮帶機的張力，并保護皮帶機，增加了皮帶機的運行壽命。同時，PLC還可以監(jiān)控皮帶機的各種運行狀態(tài)。
輸送機及張緊裝置基本的布置形式如圖1.1所示。
1、2—驅(qū)動滾筒 4 、5、6、7—改向滾筒 3—拉緊小車
圖1.1 輸送機及張緊裝置基本的布置形式
1.1張緊裝置的作用
張緊裝置使輸送帶具有足夠的張力，保證輸送帶和傳動滾筒之間產(chǎn)生摩擦力使輸送帶不打滑，并限制輸送帶在各托輥之間的垂度，使輸送帶正常運行。具體如下：
（1）可以保證輸送帶在驅(qū)動滾筒的奔離點具有適當?shù)膹埩?，防止輸送帶打滑?
（2）保證輸送帶與托輥接觸弧上具有必要張力，防止輸送帶在兩組托輥間松弛引起撒料和輸送帶的垂直拍打；
（3）補償輸送帶永久變形時的張力；
（4）補償在不同工況下輸送機的起動張力，包括輸送機的輕載和重載啟動，由于輸送機起動時的張緊力比正常運行時的張緊力大1. 4～1. 5 倍，所以在設計張緊裝置時還要考慮帶式輸送機的起動狀態(tài)；
（5）減小起、制動時，輸送帶中出現(xiàn)的動負荷；
（6）在輸送帶、傳動滾筒等部件維修時釋放輸送帶中的張緊力；
1.2張緊裝置的類型及其介紹
張緊裝置按結(jié)構(gòu)可分為重錘式張緊裝置、固定式張緊裝置和自動張緊裝置三大類。
（1）重錘式張緊裝置
它是利用重錘的重量產(chǎn)生張緊力，并保證輸送帶在各種工況下均有恒定的張緊力，可以自動補償由于溫度改變和磨損而引起的輸送帶的伸長變化，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護量小，是一種應用廣泛的較理想的張緊裝置。其缺點是占用空間大，工作中張緊力不能自動調(diào)整。這種張緊裝置包括垂直式張緊裝置(能利用走廊空間位置，便于布置，缺點是改向滾筒多，并且物料容易掉入輸送帶與張緊滾筒之間而損壞輸送帶)；車式張緊裝置(適應于距離較長，功率較大的輸送機，張緊行程有2m、3m、4m 三檔)。
（2）固定式張緊裝置
固定式張緊裝置的張緊滾筒在輸送機運轉(zhuǎn)過程中是固定的，其張緊行程的調(diào)整有手動和電動兩種方式。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作可靠；缺點是對輸送機運轉(zhuǎn)過程中由于輸送帶彈性變形和塑性伸長無法適時補償而導致張緊力下降，可能引起輸送帶在傳動滾筒上打滑。常見的固定式張緊裝置有螺旋式(適用于長度較短，功率較小的輸送機)、絞車—滑輪式張緊裝置(適用于大張緊力、長距離、大運量的輸送機，有電動式和手動式)。固定式張緊裝置一般情況下是不動作的，當膠帶產(chǎn)生塑性變形后，應重新調(diào)整其張緊位置。
（3）自動張緊裝置
自動張緊裝置是一種在輸送機工作過程中能按一定要求自動調(diào)節(jié)張緊力的張緊裝置。在現(xiàn)代化長距離的帶式輸送機中使用較多，它能使輸送帶具有合理的張力圖，自動補償輸送帶的彈性和塑性變形，是一種理想的張緊裝置。對長距離大運量的帶式輸送機，自動張緊裝置能保證輸送機有效的工作，避免輸送帶出現(xiàn)松弛、飄帶、跑偏、喘振等異常現(xiàn)象。
為了能夠更有效而又實時地控制皮帶機的張緊力，采取PLC控制與液壓張緊裝置相結(jié)合的自動張緊裝置系統(tǒng)。
1.3液壓張緊裝置的基本介紹及其特點
液壓張緊裝置主要通過液壓缸的伸縮來拉緊皮帶?，F(xiàn)在的液壓張緊裝置，一般是通過繼電器或者是PLC來控制液壓系統(tǒng)，從而進一步控制皮帶的張緊程度。它可以根據(jù)工作情況調(diào)整張緊力的大小，改善了皮帶的工作狀況，大大提高了皮帶的使用壽命。
1.3.1液壓張緊裝置的特點
(1) 可根據(jù)起動時張緊力和正常運行時張緊力的不同需要,調(diào)節(jié)輸送帶張力的大小(可以達到起動時張緊力比正常運行時大1. 4～1. 5 倍的要求) ,一旦調(diào)定后,按預定程序自動工作,保證輸送帶在理想狀態(tài)下工作；
(2)響應快,帶式輸送機起動時,輸送帶松邊突然松馳伸長,該裝置能立刻縮回油缸,及時補償輸送帶的伸長,對緊邊沖擊小,從而使起動時平穩(wěn)可靠,避免斷帶事故；
(3) 具有斷帶時自動停止帶式輸送機和打滑時自動增加張緊力等保護功能；
(4) 結(jié)構(gòu)緊湊,安裝空間??；
(5) 可與集控裝置連接,實現(xiàn)遠距離集中控制,還可實現(xiàn)微機控制；
(6) 便于根據(jù)工況的變化設定和調(diào)節(jié)張力。
1.3.2新型自動控制液壓張緊裝置的主要技術(shù)特點
(1)用動滑輪解決長行程的要求。由于在膠合接頭和安裝過程中都要求輸送帶有一定的松弛量，如用油缸直接張緊小車，則油缸行程太長。為此可以通過若干個動滑輪組拉住張緊小車，通過這種方法可以降低液壓缸的長度；但是，在減小液壓缸行程的同時，增大了液壓缸的拉力；
(2)設置蓄能器提高系統(tǒng)張力的穩(wěn)定性。在輸送機啟動過程中，構(gòu)成輸送帶動張緊力的彈性波有入射波、反射波和透射波三種。由于入射波與反射波的作用，輸送帶在傳動滾筒奔離點的力忽大忽小，成不穩(wěn)定狀態(tài)，輸送帶承受著沖擊載荷。為此在張緊裝置的液壓系統(tǒng)中設置若干個蓄能器，來抵消入射波與反射波對奔離點張緊力的影響；
(3)通過壓力傳感器及時監(jiān)控液壓缸的張緊狀態(tài)，根據(jù)情況改變張緊力的大小。這樣就可以大大改善皮帶的工作條件，提高皮帶的壽命。
1.3.3液壓傳動的特點
1.3.3.1優(yōu)點
（1）同其它傳動方式比較，傳動功率相同，液壓傳動裝置的重量輕、體積緊湊；
（2）級變速，調(diào)速范圍大；
（3）建的慣性小，能夠頻繁迅速換向；傳動工作平穩(wěn)；系統(tǒng)容易實現(xiàn)緩沖吸震，并能自動防止過載；
（4）電氣配合容易實現(xiàn)動作和操作自動化；與微電子技術(shù)和計算機配合，能實現(xiàn)各種自動控制工作；
（5）件已基本上系列化、通用化和標準化，利于CAD技術(shù)的應用，提高效率，降低成本。
1.3.3.2缺點
（1）易產(chǎn)生泄漏，污染環(huán)境；
（2）因有泄漏和彈性變形大，不易做到精確的定比傳動；
（3）系統(tǒng)內(nèi)混入空氣，會引起爬行、噪音和震動；
（4）適用的環(huán)境溫度比機械傳動小。
1.4帶式輸送機張緊裝置的PLC控制系統(tǒng)介紹
1.4.1 PLC的介紹
1.4.1.1 PLC的定義
PLC稱為可編程序控制器（Programmable Controller,英文縮寫為PC、后又稱為PLC），是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術(shù)、半導體集成技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。它面向控制過程、面向用戶、適應工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機器人和CAD/CAM）之一。PLC控制技術(shù)代表著當前程序控制的先進水平，PLC裝置已成為自動化系統(tǒng)的基本裝置。它使用可編程序的存儲器來存放指令，并實現(xiàn)邏輯運算、順序控制、計數(shù)、計時和算術(shù)運算功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。
1.4.1.2 PLC的功能
PLC在不斷地發(fā)展，其性能在不斷地完善、功能在不斷地增強。其主要功能有：
（1） 開關量邏輯控制
這是PLC的基本功能。PLC具有強大的邏輯運算能力，可以實現(xiàn)各種簡單和復雜的邏輯控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。
（2） 模擬量控制
在工業(yè)控制中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、速度等參數(shù)。而PLC中的微處理器CPU只能處理數(shù)字量。所以PLC中配置了A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，把現(xiàn)場輸入的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送CPU處理。而CPU處理的數(shù)字量結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量信號去控制相應的設備。
（3）閉環(huán)過程控制
運用PLC不僅可以對模擬量進行開環(huán)控制，而且還可以進行閉環(huán)控制。配置PID控制單元模塊，對控制過程中某一變量（電壓、溫度、速度等）進行PID控制。
（4）定時控制
PLC具有定時控制功能，它為用戶提供了若干個定時器。定時器的時間可以由用戶在編寫用戶程序時設定。
（5）計數(shù)控制
PLC具有計數(shù)控制功能，它為用戶提供了若干個計數(shù)器。計數(shù)器的計數(shù)值可以由用戶在編寫用戶程序時設定。
（6）順序（步進）控制
在工業(yè)控制中，選用PLC實現(xiàn)順序（步進）控制，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標準化語言—順序功能圖進行設計。
（7）數(shù)據(jù)處理
它不僅能進行數(shù)字運算（包括四則運算、函數(shù)運算、字邏輯運算等）和數(shù)據(jù)傳送，而且還能進行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等。
（8）通信和聯(lián)網(wǎng)
它既可以對遠程I/O進行控制，又能實現(xiàn)PLC與PLC、PLC與計算機之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。
1.4.1.3 PLC的特點
（1）可靠性高、抗干擾能力強
PLC能抑制諸如電噪聲、電源波動、振動、電磁干擾等的干擾，能抗1000V、1脈沖的干擾，能在高溫、高濕以及空氣中存有各種強腐蝕物質(zhì)粒子的惡劣環(huán)境下可靠地工作。PLC還采用了冗余技術(shù)等，進一步增強了PLC的可靠性。
（3） 通用性強、靈活性好、功能齊全
PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化、標準化，能方便靈活地組成大小不同、功能不同的控制系統(tǒng)，通用性強。由于可編程序控制功能齊全，幾乎可以滿足所有控制場合的需求。組成系統(tǒng)后，即使控制程序發(fā)生變化，只要修改軟件即可，增強了控制系統(tǒng)的柔性。
（4） 模塊化結(jié)構(gòu)
PLC內(nèi)部的各不部件都用電纜連接起來，系統(tǒng)的功能和規(guī)?？筛鶕?jù)用戶的實際需求自行配置，從而實現(xiàn)最佳的性價比。
（5） 安裝簡便、調(diào)試方便
只要把現(xiàn)場的I/O設備與PLC相應的I/O端子相連就完成了全部的安裝任務。調(diào)試的時候可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管和編程器提供的信息方便地進行測試、排錯和修改。
（6） 網(wǎng)絡通信
PLC提供標準通信接口，可以方便地進行網(wǎng)絡通信。
1.4.1.4 PLC的分類
按PLC的控制規(guī)模分類，PLC可分為小型機、中型機和大型機。通常小型機的控制點數(shù)小于256點，用戶程序存儲器容量小于8K。小型機常用于單機控制和小型控制場合，在通信網(wǎng)絡中常作從站。例如西門子公司的S7-200；中型機的控制點數(shù)在256—2048點范圍內(nèi)，用戶程序存儲器容量小于50K。常用于中型控制場合，在通信網(wǎng)絡中可作主站也可作從站。例如西門子公司的S7-300；大型機的控制點數(shù)在2048以上，用戶程序存儲器容量達到50K以上。常用于大型控制場合，在通信網(wǎng)絡中作從站。如西門子公司的S7-400。
PLC按結(jié)構(gòu)形式還可分為整體式、模塊式和疊裝式。
1.4.1.4 PLC的基本組成
從廣義上說，PLC也是一種工業(yè)控制計算機，只不過比一般的計算機具有更強的工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適用于控制要求的編程語言。所以PLC與計算機控制系統(tǒng)十分相似，也具有中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出I/O接口、電源等，如圖1.2所示。
圖1.2 可編程序控制器的基本組成
1.4.2帶式輸送機張緊裝置的控制原理
如圖1.3所示為帶式輸送機張緊裝置的PLC控制基本框圖，根據(jù)張緊裝置的控制需求和控制作用，目的只是對皮帶的張緊力大小而控制，若張緊裝置采取液壓張緊的話，PLC根據(jù)所識別的信號輸出相應的信號控制電液閥的流量，從而使液壓缸按照合適的大小去伸縮。
（1） 監(jiān)測輸入部分
根據(jù)以上所分析的帶式輸送機張緊裝置的作用可歸納出張緊裝置起作用的情況：一是皮帶輸送機在正常運轉(zhuǎn)的時候，由于皮帶的疲勞等各種原因的導致，使得皮帶變松，從而發(fā)生皮帶與驅(qū)動滾筒打滑的現(xiàn)象，這樣的話，大大降低了皮帶的使用壽命，也降低了皮帶輸送機的工作壽命；二是當皮帶機起動時，需要更大的起動張緊力，防止在起動時出現(xiàn)打滑而不能正常起動皮帶輸送機。為了使帶式輸送機能夠正常工作，并根據(jù)工作情況的分析，從而設計了如圖1.3所示的5個傳感器。
圖1.3 張緊裝置的PLC控制基本框圖
由于所設計的皮帶機運輸距離比較長，而且是頭尾雙驅(qū)動，頭尾的兩個驅(qū)動滾筒分別由兩臺電動機驅(qū)動，所以需要分別在各臺電機及其附近安置傳感器。
各傳感器的作用及安裝位置：
1號電機速度傳感器：測量1號電機所帶動的驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速，輸出的信號為數(shù)字脈沖，其數(shù)字脈沖的頻率與驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速成正比。將其安裝在1號電機所帶的動滾筒上；
2號電機速度傳感器：測量2號電機所帶動的驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速，其型號及原理與1號電機速度傳感器一樣，安放位置是在2號電機所帶動的滾筒上面；
1、2號電機附近帶速傳感器：主要目的是測量皮帶的線速度，但是由于考慮到其安裝困難和誤差比轉(zhuǎn)速傳感器大，所以將其安放在如圖1.1所示的拉緊滾筒3上，測量出改向滾筒的轉(zhuǎn)速，根據(jù)線速度和轉(zhuǎn)速的函數(shù)關系，則可得到皮帶的速度。當然這里還考慮到皮帶和改向滾筒是否發(fā)生打滑的現(xiàn)象，是否能精確測量出皮帶的速度的問題。，根據(jù)理論的推導和實踐的證明是不會發(fā)生打滑的，因為改向滾筒是不承受載荷的。
壓力傳感器：將其安裝在液壓張緊裝置液壓回路，通過測量液壓回路的壓力來計算皮帶張緊力的大小。其作用主要是在帶式輸送機起動時用，并保護皮帶的太大張緊力而縮短皮帶的壽命。
（2） 控制輸出
PLC根據(jù)識別到的輸入信號和后敘的軟件程序輸出相應的信號，去控制電液閥的流量大小，并控制各電機的起動。
（3）控制原理
當帶式輸送機起動時，起動力矩遠大于正常運轉(zhuǎn)時的力矩，起動張緊力也比正常運行時大，這就需要張緊裝置進行作用，使輸送機具有足夠的起動張緊力，PLC輸出信號控制張緊裝置使液壓缸伸出，在液壓回路安放的壓力傳感器檢測張緊力的大小，當達到起動時的張緊力時，張緊裝置停止工作并鎖緊到此時的狀態(tài)，在起動過程中，隨著速度的增加，張緊裝置作用的張緊力也減小，當達到運行狀態(tài)時，張緊裝置輸出運行時的張緊力。
在帶式輸送機正常運行狀態(tài)，由速度傳感器進行檢測滾筒和皮帶的速度是否同步。當兩個傳感器檢測到的速度大小不一致時，說明滾筒和皮帶發(fā)生了打滑，根據(jù)速度信號大小的比較，PLC輸出相應的信號，使張緊裝置作用，改變皮帶的張緊力，直到其不打滑為止。
2 帶式輸送機的工作原理
2.1帶式輸送機的組成及工作原理
2.1.1帶式輸送機的組成
1—張緊裝置； 2—裝載裝置； 3—換向滾筒； 4—上托輥
5—輸送帶； 6—下托輥； 7—機架； 8—清掃裝置； 9驅(qū)動裝置
圖2.1 帶式輸送機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
如圖2.1所示為帶式輸送機的基本組成,其各部分的功能作用如下:
(1) 驅(qū)動裝置
驅(qū)動裝置的作用是將電動機的動力傳送給輸送帶，并帶動它運行。驅(qū)動裝置由電動機、聯(lián)軸器、減速器和驅(qū)動滾筒等部件組成。
(2) 清掃裝置
清掃裝置是為卸載后的輸送帶清掃表面粘著物之用。最簡單的清掃裝置是刮板式清掃器，由重錘或彈簧使刮板緊壓在輸送帶上。此外，還有旋轉(zhuǎn)刷、指狀彈性刮刀、水力沖刷、振動清掃等。采用哪種清掃裝置，應視運送物料的粘性而定。
(3) 上、下托輥
托輥是帶式輸送機的重要部件之一。它的作用是支承輸送帶，使輸送帶的垂度不超過限定值以減小運行阻力，保證帶式輸送機平穩(wěn)運行。托輥沿輸送機全長分布，數(shù)量很多，它的工作性能直接影響帶式輸送機的整機性能。托輥的全部質(zhì)量約占整機的1/3，價值約占整機的20﹪～25﹪。為增大輸送帶的承載斷面，將承載的輸送帶用短托輥組成槽形斷面，這種托輥組稱為槽形托輥組。槽形托輥組所使用的托輥數(shù)量有3個、4個、5個等，因而也使槽形端面的形狀各異。對于空程段的輸送帶用一個長托輥支承，一般稱為平形托輥組。有些輸送帶較寬的帶式輸送機，其空程段的輸送帶用2個托輥組成V形斷面的托輥組支承，稱為V形托輥組。采用V形托輥組對防止輸送帶跑偏有一定作用。
(4) 輸送帶
輸送帶的作用是承載物料和運送物料。輸送帶貫穿帶式輸送機的全長（為機身長度的2倍多），用量大、價格高，約占整個帶式輸送機價值50﹪。為使輸送帶不但有足夠的強度，而且能夠耐磨損和腐蝕，輸送帶由芯體和覆蓋層構(gòu)成，芯體承受拉力，覆蓋層起保護芯體的作用。芯體的材料有絲織物和鋼絲繩2類。絲織物芯體有多層帆布粘合及整體編織2種。絲織物芯體的材質(zhì)有棉、維綸和尼龍。整體編織芯體的輸送帶與多導粘合的相比，強度相同時整編芯體的厚度小、柔度好、耐沖擊性好，使用中不會發(fā)生層間剝裂。整編芯體的輸送帶伸長率較高，使用時需要有較大的拉緊行程，鋼絲繩芯體是由許多柔軟的細鋼絲繩相隔一定間距排列，用與鋼絲繩有良好粘合性的膠料粘合而成。鋼絲繩芯輸送帶的強度高，抗沖擊性和抗彎曲疲勞性能好；伸長率小，需要的拉緊行程小。同其他類型的輸送帶比較，鋼絲繩芯輸送帶的厚度小，所需滾筒直徑也小。
(5) 拉緊裝置
拉緊裝置的作用是使輸送帶具有足夠的張力，以保證驅(qū)動裝置傳遞出應有的摩擦牽引力和使輸送帶的垂度保持在限定范圍內(nèi)。帶式輸送機常用的拉緊裝置有螺旋式、重力式和鋼絲繩絞車式等幾種，它們都是采用改變機尾換向滾筒與驅(qū)動裝置的驅(qū)動滾筒之間中心距的方法來實現(xiàn)拉緊輸送帶的。一般而言，螺旋式拉緊裝置只能用于拉緊行程小、要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。重力式拉緊裝置適用于固定安裝的帶式輸送機，結(jié)構(gòu)形式有多種，其特點是輸送帶伸長變形不影響拉緊力，但體積大、比較笨重。鋼絲繩絞車式拉緊裝置是用絞車代替重錘，靠牽引鋼絲繩改變機尾滾筒與驅(qū)動滾筒之間的距離來張緊輸送帶。用這種方法實現(xiàn)輸送帶的張緊，在輸送帶伸長變形時需要開動絞車來調(diào)整輸送帶張力，否則張力下降。它的特點是調(diào)整拉緊力方便，可實現(xiàn)自動調(diào)整。在滿載啟動時，則開動絞車以增加輸送帶張力；在正常運轉(zhuǎn)時，適當反轉(zhuǎn)絞車使張力減小。驅(qū)動滾筒出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，又可開動絞車增大拉緊力，使驅(qū)動滾筒摩擦牽引力增大，消除驅(qū)動滾筒打滑現(xiàn)象。
(6) 制動裝置
制動裝置有逆止器和制動器。逆止器的作用是防止向上運輸?shù)膸捷斔蜋C停車后輸送帶下滑。制動器的作用是保證向下運輸?shù)膸捷斔蜋C可靠停車；在水平運輸時，若要求準確停車，也應裝設制動器。
(7) 裝載裝置
裝載裝置也稱給料裝置，主要由漏斗和擋板等部件組成。常用的有強制式、自溜式和組合式3類。
(8) 機架
機架包括機頭架、機尾架和中間架等。它們的作用是安裝帶式輸送機的機頭、機尾、托輥組以及其他輔助裝置等。常用機架也有幾種不同的結(jié)構(gòu)。煤礦井下使用的帶式輸送機，為了拆裝方便，機頭架、機尾架做成結(jié)構(gòu)緊湊便于移置的構(gòu)件，中間架采用便于拆裝的結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，有鋼繩機架和型鋼機架兩種。按照安裝方式不同，中間架又有落地式和繩架吊掛式之分，落地式機架又有固定式和可拆移式兩種。用于地面和煤礦井下主要運輸巷道的通用帶式輸送機的中間架多采用型鋼焊接而成的固定式機架，而采區(qū)順槽一般用可拆移式機架或吊掛式機架。可拆移式機架一般用型鋼焊接成H型中間托架。將H型中間托架與兩邊的鋼管采用插入式銷釘固定聯(lián)接，整個機架不用一個螺栓，避免了因螺栓生銹而造成的拆裝不便。型鋼機架也可采用吊掛式安裝，但應用較少。
2.1.2帶式輸送機的工作原理
如圖2—1所示,輸送帶4繞過驅(qū)動裝置1的主動滾筒和機尾換向滾筒6形成一個環(huán)形帶。上下兩股輸送帶分別支承在上、下托輥3上。拉緊裝置5給輸送帶以正常運轉(zhuǎn)所需的張緊力。工作時，驅(qū)動裝置1的主動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行。貨載裝在輸送帶上與輸送帶一起運動。帶式輸送機一般是利用上段輸送帶運送貨載的，并且在端部卸載，也可利用專門的卸載裝置在中間卸載。
帶式輸送機的機身斷面如圖2—1中的截面圖A—A 所示。上部的輸送帶利用一組槽形上托輥支承，以增加輸送帶的承載斷面積。下部輸送帶一般利用平形下托輥支承。
帶式輸送機可用于水平或傾斜運輸，但傾角受物料特性限制。在通常情況下，傾斜向上運輸時的傾角不超過18°，向下運輸不超過15°。帶式輸送機不宜運送有棱角的貨物，因為有棱角的物料易損壞輸送帶，降低帶式輸送機的使用壽命。帶式輸送機的運輸能力大，運行阻力小，運輸過程中物料一般不會破碎，因而特別適合輸送散料貨物。
2.2帶式輸送機的驅(qū)動原理——摩擦傳動原理
帶式輸送機的傳動裝置有許多形式，它們的區(qū)別在于：驅(qū)動滾筒的數(shù)量；傳動結(jié)構(gòu)的形式；各部件相互的布置；有無液力偶合器和制動裝置；電機的功率等。按照傳動滾筒的數(shù)量，驅(qū)動裝置可分為：單滾筒、多滾筒。同時為了增大驅(qū)動力，各組傳動滾筒還可附設導向滾筒。
帶式輸送機所需的牽引力是通過傳動滾筒與輸送帶接觸表面的摩擦，形成圓周力，由傳動滾筒傳遞到輸送帶，也就是說為了使輸送機運行，在輸送帶趨入和奔離傳動滾筒時，必須形成張力差。
2.2.1單滾筒驅(qū)動情況
圖2.2 單滾筒驅(qū)動帶式輸送機的傳動原理簡圖
圖2.3 傳動滾筒上帶的受力圖
如圖2.2為單滾筒驅(qū)動帶式輸送機的傳動原理簡圖。當傳動滾筒由電機帶動作順時針轉(zhuǎn)動時，利用它和輸送帶之間的摩擦力，帶動輸送帶一起運動。輸送機正常運行時輸送帶上各點的張力是不相等的。各點張力的大小決定于張緊力、輸送量、帶寬和帶速、機長及托輥結(jié)構(gòu)等。由逐點張力計算方法的原則可知，在圖示水平運輸?shù)那闆r下，輸送帶的張力從點2 經(jīng)過3、4 到點1 逐漸增加，而在輸送帶的主動段1—2 之間，張力卻逐漸減小。1、2 兩點的張力差就是傳動滾筒傳給輸送帶的摩擦力，也就是輸送機的驅(qū)動力。輸送帶在相遇點1 的張力和分離點2 的張力取決于兩方面：
一方面，它們?nèi)Q于輸送機的各個技術(shù)參數(shù)。當其它參數(shù)一定時，相遇點的張力隨負荷或輸送機長度的增加而增大。此時傳動滾筒所傳遞的驅(qū)動力也必須加大，才能滿足正常運行的需要。另一方面，傳動滾筒傳給輸送帶的驅(qū)動力是摩擦力，有一個限度，不能任意增大。當負荷和輸送機長度增加過多，使得傳動滾筒相遇點與分離點的張力差大于滾筒與輸送帶間的極限摩擦力時，輸送帶將在滾筒上打滑。要使輸送帶在滾筒上不打滑，相遇點張力與分離點張力必須保持一定的關系，即符合歐拉公式。
在建立牽引力和圍包角之間的關系時，為了使問題簡化，我們把輸送帶看作一種理想的撓性體，它可以任意撓曲，不受彎曲應力；同時，由于在滾筒上那一段輸送帶的質(zhì)量和慣性力同它所受的張力和摩擦力相比很小，可以忽略輸送帶本身重量和所受的慣性力。
如圖2.3 所示，設輸送帶在傳動滾筒上分離點2 的張力為；在相遇點1 的實際張力為，而其極限張力為；輸送帶圍包滾筒的弧所對的圓心角稱為圍包角，簡稱包角。在圍包弧內(nèi)，輸送帶任一點A的張力為；當有一微小增量時，輸送帶長度由A點變化到B點，即有一長度增量；在B點的張力為，即當有一微小增量時，張力增量為。
取AB這段長度的膠帶為隔離體，如圖2.3所示。當傳動滾筒順時針方向旋轉(zhuǎn)時，作用在該單元的力有：A點的張力T；B點的張力T+dT，與T成角；傳動滾筒對輸送帶的法向反力及摩擦力，為滾筒與膠帶間的摩擦系數(shù)。由于長度很短，如果又忽略膠帶的厚度，那么可以認為上述四個力為共點力系作用在長度的重中點。以該點為原點建立直角坐標系。在極限平衡狀態(tài)下，該單元體的受力平衡方程為：
由于很小，故，。因此上述方程組可簡化為：
略去二次微量項，解上述方程組，得
（2-1）
式2-1為一階常微分方程。解之可得出張力隨圍包角變化而變化的函數(shù)。在極限平衡狀態(tài)下，當圍包角由0增大到時，張力由增大到，利用這兩個邊界條件，對此微分方程兩邊定積分得
解上式得
即 （2-2）
式中：—自然對數(shù)的底數(shù)
—輸送帶與滾筒間的摩擦系數(shù)
—圍包角
同理，對于圍包弧上任意一點A的張力為：
（2-3）
式2-2、2-3就是撓性體摩擦傳動的歐拉公式，根據(jù)歐拉公式可繪制出膠帶的張力變化曲線，如圖2.4所示
圖2.4 傳動滾筒上的膠帶張力分布
相遇點張力隨負載的增加而增大，當負載增加過多時，就會出現(xiàn)相遇點張力與分離點張力之差大于傳動滾筒與膠帶間的極限摩擦力，膠帶將在滾筒上打滑而不能工作。若使膠帶不在滾筒上打滑，必須滿足如下條件
根據(jù)歐拉公式輸送帶與滾筒相遇點的張力和分離點的張力有下述關系
（2-4）
上式表示了一種傳遞驅(qū)動力的關系，即傳動滾筒所傳遞的驅(qū)動力為
（2-5）
式2-4明當彈性滑動角為時，輸送帶張力達到，在區(qū)間輸送帶張力不再變化，也就是沒有彈性伸長的變化，輸送帶在滾筒上不再有彈性滑動?？梢哉J為只有滑動弧才有摩擦力，從而傳遞驅(qū)動力。分析式2-5可知，當分離點張力保持不變時，隨著需要傳遞驅(qū)動力的增大，滑動弧和相遇點的張力也隨之增大?；瑒踊∽畲笾禐椋詾榉乐鼓z帶在滾筒上打滑，相遇點的最大張力必須滿足
（2-6）
因而，傳動滾筒可能傳遞的最大驅(qū)動力為
（2-7）
當運行阻力時，傳動滾筒傳遞驅(qū)動力的關系式2-5已不再成立，此時傳動滾筒靠摩擦已不能傳遞大于的驅(qū)動力。當驅(qū)動裝置可以提供驅(qū)動力時，輸送帶必然會在傳動滾筒上打滑，即輸送帶不能運動，而傳動滾筒仍然隨驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動。打滑時，摩擦生熱，嚴重時會將輸送帶燒壞。在帶式輸送機實際運行時，考慮到摩擦系數(shù)和運行阻力的變化，還有動載荷的影響等，應使驅(qū)動力有一定的裕量作為備用。故設計時采用
（2-8）
式中 ——傳動滾筒需要傳遞的驅(qū)動力，
——傳動滾筒可能傳動的最大驅(qū)動力，
——傳動滾筒傳遞驅(qū)動力的備用系數(shù)，
則，當包角和分離點張力一定時，傳動滾筒傳遞的驅(qū)動力為
（2-9）
當圍包角和傳動滾筒所需傳遞的驅(qū)動力一定時，分離點的張力為
（2-10）
由式2-9可見，增大驅(qū)動力可以從以下三個方面著手：
（1）增大張緊力，以實現(xiàn)增大輸送帶在分離點的張力。在設計時不宜采用，應在運轉(zhuǎn)時采用，以免使最大張力加大，帶式輸送機的結(jié)構(gòu)尺寸加大，從而增大制造成本。
（2）增加圍包角單滾筒驅(qū)動時圍包角為大約為200°～230°，雙滾筒驅(qū)動時可達450°～480°。驅(qū)動力會隨圍包角的增大而按指數(shù)規(guī)律加大。改措施一般在設計時采用，對帶式輸送機的成本影響較小。
（3）增加摩擦系數(shù)為增加摩擦系數(shù)，多采用在驅(qū)動滾筒表面包覆高摩擦材料，如橡膠、陶瓷襯墊或其他襯墊。這種方法在設計帶式輸送機時使用，對帶式輸送機的制造成本影響最小。
2.2.2多滾筒驅(qū)動情況
具有兩個及兩個以上傳動滾筒的驅(qū)動系統(tǒng)成為多滾筒驅(qū)動系統(tǒng)。將每臺電動機到與傳動滾筒相連的聯(lián)軸器之間所有傳動部件組成一個單元，成為驅(qū)動單元。在一個滾筒上可以設一個或兩個驅(qū)動單元。如果需要也有在輸送機的中部設置傳動滾筒并配有相應的驅(qū)動裝置。
這里僅研究頭尾雙滾筒傳動的情形。由于采用多滾筒傳動的輸送機一般都比較長，輸送機頭、尾傳動滾筒間會出現(xiàn)一些比較復雜的情況，有關頭尾多滾筒傳動的情況還有待于作大量的、更進一步的研究。
（1）多滾筒傳動各滾筒的驅(qū)動力的分配
在總功率確定后，需要解決如何分配兩個滾筒所傳遞的功率問題。確定各傳動滾筒驅(qū)動力(功率)的比例關系，叫做名義配比。
設計各傳動滾筒驅(qū)動力的分配比時要考慮的因素有：
1）各傳動滾筒傳遞驅(qū)動力的能力；
2）電動機功率與數(shù)量的分配；
3）配比是整數(shù)，以便于分配電動機；
4）輸送帶的張緊力。
（2）頭尾雙滾筒傳動的情況
如圖2.5為頭尾雙滾筒驅(qū)動輸送機的傳動簡圖，、、、分別為1、2滾筒相遇點和分離點的張力，則有
（2-11）
根據(jù)式2-9，各傳動滾筒傳遞的動力關系為
（2-12）
圖 2.5 頭尾雙滾筒驅(qū)動輸送機的傳動簡圖
（2-13）
（2-14）
從而有
則：傳動滾筒1和傳動滾筒2傳遞驅(qū)動力的比為
令，則
（2-16）
由式2-12和式2-14得
（2-17）
當，時，
在頭尾雙滾筒傳動中，兩個傳動滾筒布置的地點有一定的距離，其間輸送帶的阻力大到不可忽略的程度。與頭部雙滾筒的情況相比，采用頭尾雙滾筒驅(qū)動的好處是可以減小輸送帶的最大張力。
（3）雙滾筒分別傳動的功率匹配問題
兩滾筒傳動功率的分配，有按最小張力分配和按比例分配兩種方式
1）按最小張力分配
這是指傳遞一定的牽引力，輸送帶的張力最小。從式2-7可以看出，總的摩擦牽引力一定時，為使最小，在摩擦因數(shù)不變的條件下，要充分利用圍抱角。若兩滾筒的圍抱角分別為和，如圖2.6所示，兩滾筒分別能傳遞的最大牽引力為：
圖2.6 雙滾筒分別傳動時的膠帶變化曲線
（2-18）
（2-19）
當滾筒2的抱角充分利用時，則：
（2-20）
將式2-20代入式2-18中，得
（2-21）
為了充分利用圍抱角，應按式2-19和2-21求得的牽引力計算和配備兩個滾筒所需要的電動機功率。按圖2.6所示的圍包方式，一般情況下
代入式2-19和2-21得：
（2-22）
（2-23）
由
（2-24）
得
（2-25）
式2-25是傳遞一定的摩擦牽引力時，按式3-22和3-23配備兩滾筒電機時，輸送帶分離點應有的最小張力。
按最小張力分配的優(yōu)點是：傳遞一定的牽引力時，輸送帶張力最小，有利于輸送帶運行。缺點是很難選到合適的電動機，且兩滾筒所用的電動機功率不同，減速器不同，設計和使用都不便。
2）按比例分配
這是按比例將總功率分到兩個滾筒上，通常采用按1：1和2：1兩種分配方式。
<1> 按1：1分配
以這種方式分配時，可設兩滾筒功率相同，各為總功率的一半。其優(yōu)點是電機、減速器及有關設備完全一樣，運轉(zhuǎn)維護方便，因此采用較多。缺點是不能充分利用相遇點一側(cè)的滾筒1所能傳遞的摩擦牽引力，因而需要加大輸送帶的張力。
按1：1分配，兩滾筒傳遞的總牽引力為：
（2-26）
（2-27）
比較式2-25和2-27，因，當兩滾筒所傳遞的總牽引力相同，即時，。這就是說為傳遞同樣的牽引力，采用1：1分配，需要加大分離點的張力，即需要將輸送帶的張力加大。
<2> 按2：1分配
這是將相遇點一側(cè)的滾筒1的功率按兩倍于滾筒2分配。這種方式的優(yōu)點是：兩滾筒既可使用相同的電機、減速器及有關設備，又可充分發(fā)揮滾筒1的摩擦牽引力。傳遞同樣牽引力時，所需輸送帶的張力比按1：1分配小的多。缺點是：滾筒1需要兩套電機和減速器，占地面積大。
由式2-22和2-23可知，當兩個滾筒的圍抱角，如摩擦因數(shù)，按張力最小分配方法計算可得：，相當于按2：1的功率分配，此時兩個滾筒的摩擦牽引力已接近充分發(fā)揮。如圍抱角和摩擦因數(shù)不是上述數(shù)值，按2：1分配電機功率時，輸送帶張力要大一些，但比按1：1分配所需要張力要小得多。設計時，應按實際條件的摩擦因數(shù)合理調(diào)整圍抱角，使兩滾筒所傳遞的牽引力比值接近2：1。
3 帶式輸送機的選型設計計算
3.1設計參數(shù)
皮帶機的輸送能力：； 提升高度：
煤的密度： 最大煤塊尺寸：
運輸距離： 頭尾雙驅(qū)動
3.2帶式輸送機的機型選擇
帶式輸送機有通用、輕型、移動、鋼絲繩芯、大傾角等多種帶式輸送機。其中鋼絲繩芯帶式輸送機是一種強力型帶式輸送機，具有輸送距離長、運輸距離大、運行速度高、輸送帶成槽性好和壽命長等優(yōu)點。如表3-1為鋼絲繩芯DX型帶式輸送機規(guī)格。
表3-1 鋼絲繩芯DX帶式輸送機規(guī)格
帶寬
產(chǎn)品代號
輸送帶強度GX
帶速
800
1000
1250
1600
2000
2500
3000
3500
輸送帶許用最大張力
2.5
3.15
4
800
DX3
64
80
100
128
160
200
240
280
√√
√√√
—
1000
DX4
80
100
125
160
200
250
300
350
√√
√√√
—
1200
DX5
—
120
150
192
240
300
360
420
√√
√
√√
1400
DX6
—
—
175
224
280
350
420
490
√
√√
1600
DX7
—
—
—
256
320
400
480
560
√
1800
DX8
—
—
—
288
360
450
540
630
2000
DX9
—
—
—
—
400
500
600
700
3.3輸送帶的選擇設計
3.3.1選取帶速
帶速選擇原則:
表3-2不同性質(zhì)的物料選用帶速的推薦值
物料名稱
帶速
2
2.5
3.15
4
5
原煤（濕）、濕砂、剝離層(無太大塊)
√
√
√
√
√
煤(小塊)、土、砂、細碎石
√
√
√
√
—
礦石、細碎巖石、大塊煤
√
√
√
—
—
（1）可按表3-1及表3-2選擇；
（2）水平輸送、物料塊度小而潮濕的、琢磨性小的、環(huán)境衛(wèi)生條件要求不高的，可選用較高帶速；
（3）上運或下運輸送、物料易滾動、塊度大、琢磨性大的、環(huán)境衛(wèi)生條件要求高的，宜用較低帶速；
（4）選用較高帶速是提高運輸能力、降低帶寬的有效措施，但要進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較來確定。
由運輸距離，提升高度,得傾角，接近于水平輸送。，故選擇較高帶速，取
3.3.2選擇帶寬
帶寬的確定主要取決于以下兩方面的要求
（1）物料塊度要求
對于未篩分得物料，有
式中 ——帶寬
——物料中最大塊度尺寸 ，
代入得：
（2）輸送能力要求
按給定條件，，，經(jīng)查表3-3可得，將其代入下式，則可求出物料斷面積為
表3-3輸送機的傾斜系數(shù)
傾角/（°）
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1.00
0.99
0.98
0.97
0.95
0.93
0.91
0.89
0.85
根據(jù)運送的物料名稱和帶速及物料密度等因素，查《帶式輸送機設計手冊》可得物料的堆積角；同時取托輥槽角。按托輥槽角，堆積角，并結(jié)合物料的斷面積查《帶式輸送機設計手冊》可得帶寬。
為了增大運送余量，并結(jié)合帶寬、帶速與運送能力的匹配關系，同時查表3-4，取帶寬
表3-4 各種帶寬使用的最大塊度
帶寬/
500
650
800
1000
1200
1400
最大塊度/
150
150
200
300
350
350
帶寬/
1600
1800
2000
2200
2400
最大塊度/
350
350
350
350
350
預選用的GX800型鋼繩芯輸送帶，輸送帶參數(shù)如下：
帶芯強度： 鋼繩直徑：
鋼繩破斷張力： 膠帶面質(zhì)量：
膠帶線質(zhì)量：
3.4運行阻力的計算
運行時的總阻力：
（3-1）
式中： ——與輸送機長度有關的系數(shù)，在機長大于時，可從表3-5
查得。
——主要阻力，
——特種主要阻力，
——特種附加阻力，
——傾斜阻力，
表3-5 系數(shù)與輸送機長度的關系
/
80
100
150
200
300
400
500
600
1．92
1．78
1．58
1．45
1．31
1．25
1．20
1．17
/
700
800
900
1000
1500
2000
2500
5000
1．14
1．12
1．10
1．09
1．06
1．05
1．04
1．03
（3-2）
式中：——模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件及制造安裝水平?jīng)Q定，可按表3-6查得，取
——輸送機長度，
——重力加速度，
——承載分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量，
——回程分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量，
——每米長度輸送帶重量，
——每米長度輸送物料重量，
——輸送機的傾角，
選取上托輥間距，下托輥間距，查表可得：
每米物料重量：
將以上數(shù)據(jù)代入式3-2中得：
表3-6模擬摩擦系數(shù)
安裝情況
工作條件
水平、向上傾斜及向下傾斜的電動工況
工作環(huán)境良好、制造、安裝良好，帶速低，物料內(nèi)摩擦因數(shù)小
0.02
按標準設計制造、調(diào)整好、物料內(nèi)摩擦因數(shù)中等
0.022
多塵、低溫、過載、高帶速、安裝不良、托輥質(zhì)量差，物料內(nèi)摩擦因數(shù)大
0.023～0.03
向下傾斜
設計、制造正常，處于發(fā)電工況時
0.012～0.016
（3-3）
式中：——托輥前傾的摩擦阻力，
——物料與導料攔板間的摩擦阻力，由于不設導料攔板，所以
（3-4）
式中：——槽型系數(shù)，槽角時，
——托輥和輸送帶之間的摩擦系數(shù)，一般取0.3～0.4
——裝有前傾托輥的輸送機長度，
——托輥前傾角度，查《帶式輸送機設計手冊》，則可得
代入式3-4得：
將、代入式3-3可得：
（3-5）
式中：——輸送帶和清掃器的接觸面積，
——輸送帶和清掃器間的壓力，一般取
之間
——送帶和清掃器間的摩擦因數(shù)，取0.5～0.7
——輸送帶寬度，
——犁式卸料器阻力系數(shù)，一般為
代入式3-5可得：
（3-6）
式中：——輸送機的提升高度，
代入式3-6可得：
將、、、、代入式3-1中，可得：
運行時傳動滾筒的總圓周驅(qū)動力為：
3.5輸送帶張力的計算
如圖3.1輸送機的布置形式，各點的張力如圖所示。
取兩滾筒的圍抱角，摩擦因數(shù)按表3-7取。兩滾筒的功率配比按1：1分配，則兩滾筒的圓周力分別為：
圖3.1 輸送機的布置示意圖
根據(jù)摩擦傳動原理，設第二滾筒的值用足，有
（3-7）
（3-8）
將相應的數(shù)值代入式3-7和式3-8中，可得：
表3-7驅(qū)動滾筒和膠帶之間的摩擦因數(shù)
運行條件
光滑裸露的鋼滾筒
帶“人”字形溝槽的橡膠覆蓋面
帶“人”字形溝槽的聚胺基酸酯覆蓋面
帶“人”字形溝槽的陶瓷覆蓋面
干態(tài)運行
0.35～0.4
0.4～0.45
0.35～0.4
0.4～0.45
清潔濕態(tài)運行
0.1
0.35
0.35
0.35～0.4
污濁濕態(tài)運行
0.05～0.1
0.25～0.3
0.2
0.35
重段阻力：
空段阻力，忽略傳動長度，則
則
3.6校核
（1）垂度校核
垂度校核必須分別校核重段垂度和空段垂度，兩者都要找出最小張力點，必須滿足最小張力大于各垂度所需要的最小張力。
重段垂度所需要的最小張力為
(3-9)
式中：—輸送帶最大允許懸垂度，一般取
上分支托輥間距，代入式3-9得
通過
空段垂度所需要的最小張力為
(3-10)
下分支托輥間距，代入式3-10得
通過
（2）采用自動張緊裝置，張緊力可調(diào)，不需要校核起動情況。同時滿足
（3）最大張力，小于表3-1中許用值，通過。
（4）校核輸送帶安全系數(shù)
(3-11)
式中：—輸送帶強度，取
代入式3-11得：
則輸送帶安全系數(shù)通過
3.7張緊行程及張緊力的計算
3.7.1張緊行程
張緊行程的總行程包括安裝行程和工作行程。安裝行程由設計者根據(jù)張緊裝置結(jié)構(gòu)并考慮輸送帶接頭所需行程在設計時確定。工作行程是指張緊滾筒的位移，它與輸送機的起動和制動方式、頻率、輸送帶的延伸特性有關，可按下式計算：
(3-12)
式中：—輸送機的長度，
—張緊工作行程，
—輸送帶彈性伸長率和永久伸長率，由輸送帶廠家給出，通常鋼繩芯為0.0025
—張緊后托輥間允許的垂率，一般取0.001
將以上數(shù)據(jù)代入式3-12得
3.7.2張緊力
帶式輸送機在起動時的牽引力比正常運行時要大，兩者的比值叫做起動系數(shù)。起動時張緊裝置的張緊力和正常運行時也不同，兩者的比值叫做張緊力比。顯然，合理的張緊力比對帶式輸送機運行的可靠性和經(jīng)濟性有很大影響，而且，張緊力比與起動系數(shù)的關系如何，與運行工況及驅(qū)動裝置相對位置關系如何，都是選型設計中應明確的問題。
（1）起動系數(shù)
若起動時的牽引力為，正常運行時的牽引力為，則起動系數(shù)
正常運行時的牽引力為總圓周力，而起動時的牽引力為運行總阻力與起動慣性總阻力之和,即
而
式中: —起動慣性總阻力，
—起動加速度，
—重力加速度，
—旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性系數(shù)，
可見，存在以下關系式：
即
（3-13）
由式3-13可計算出不同運距、不同加速度下的起動系數(shù)，有以下結(jié)論：
1）運距，加速度越大，起動系數(shù)越大；
2）通常水平運輸取，則運距時，加速度；運距時，；
3）當加速度時，要保證，則水平運距只能是，所以長距離水平運輸時，加速度不能太大；
水平運輸時，起動加速度一般取。加速度過大，會引起輸送機喘振，運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，傳動滾筒處輸送帶打滑，電機過載太大。加速度過小，起動時間長，也會損壞電動機。
綜合考慮，取加速度，起動系數(shù)左右。
（2）張緊力比
起動時所需的張緊力與正常運行所需的張緊力之比即為張緊力比
下面討論起動系數(shù)與拉緊力比之間的關系：
（3-14）
式中，、分別為起動時輸送帶相遇點和奔離點的張力。
（3-15）
（3-16）
式中：、分別為起動和正常運行時的摩擦力備用系數(shù)。
將以上幾式簡化得：
（3-17）
水平和上運時，，則。取，則取 左右。
則可得到以下結(jié)論：
張緊裝置布置在輸送帶張力最小處，實際布置形式見圖3-2。正常運行時的張緊力為
起動時，使張緊力與額定工作拉力的比值為1.3，起動時所需張緊力為
3.8機型布置
3.8.1布置原則
（1）采用多傳動滾筒的功率配比是根據(jù)等驅(qū)動功率單元法任意分配；
（2）雙傳動滾筒不采用S型布置，以延長輸送帶和包膠滾筒的使用壽命，且避免物料粘到傳動滾筒上影響功率的平衡；
（3）張緊裝置一般布置在輸送帶張力的最小處。若水平輸送機采用多電機分別起動時，張緊裝置應設在先起動的傳動滾筒一側(cè)。盡可能使輸送帶張緊滾筒的繞入和繞出分支方向與滾筒位移線平行，且施加的張緊力要通過滾筒中心。
（4）輸送機盡量布置成直線型，避免有過大的凸弧、深凹弧的布置形式，以利于正常運行。
3.8.2布置形式
由上面的計算結(jié)果，圖3.1中張力的值最小，可將張緊裝置布置于此處。采用二電機分別起動，可使機頭電機先起動。布置形式見圖3.2。
3.9滾筒的選擇
改向滾筒及傳動滾筒與帶強、帶寬的組合見表3-8
1、2—驅(qū)動滾筒 4 、5、6、7—改向滾筒 3—拉緊小車
圖3.2 輸送機及張緊裝置基本的布置形式
表3-8 滾筒組合(部分)
帶寬
使用張力百分數(shù)
﹪
包角
°
輸送帶強度，
650
800
1000
1250
傳動滾筒直徑
改向滾筒直徑，
100
180
800
800
30
500
500
50
180
630
800
30
400
400
30
180
500
630
30
400
400
選帶寬，帶強，使用張力百分數(shù)不到30﹪，圖3.2 中，改向滾筒3、5、6、7 的包角＞180°，改向滾筒4的包角約為30°。因此，選擇傳動滾筒的直徑，改向滾筒3、5、6、7直徑，改向滾筒4的直徑。
對于傳動滾筒1，其傳遞的扭矩為：
所受的合力為：
對于傳動滾筒2，其傳遞的扭矩為：