高炉上料主皮带运输机设计毕业设计论文.doc

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1、高炉上料主皮带运输机设计摘 要本次毕业设计是关于1250高炉主上料装置的设计。首先进行充分的调研，包括设备的使用条件、环境条件，作好详细的资料调研收集，了解高炉炼铁的生产工艺过程，分析各种可能的方案，进行必要的可行性和必要性分析，根据要求设计出能满足炼铁工艺的要求，满足1250高炉炉顶上料的高炉上料装置，并且有较好的使用和维护性能。对设计的输送设备的主要零部件进行强度校核，主要标准件的选取进行充分的理论计算分析。最后设计出了能满足要求的带式输送机上料装置。关键词：高炉;皮带上料;驱动装置 The Main Belt Conveyor Design of Blast FurnaceAbstrac

2、tThis graduation design is about 1250 blast furnace design of the master device. First full investigation, including the use of the equipment conditions, environmental conditions, prepare detailed information research collection, understand the production technology of blast furnace ironmaking proce

3、ss, the analysis of various possible solutions, analyses the feasibility and necessity of necessary, according to the requirements designed to satisfy the requirement of ironmaking process, meet the 1250 blast furnace top feeding device of blast furnace, and has the better performance of operation a

4、nd maintenance. Conveying equipment of the main components of the design intensity, and the main standard parts selection of adequate theoretical calculation analysis. Finally designed can meet the requirements of belt conveyor feeding device.Key words：Blast furnace;Belt material;Actuating device目 录

5、1 绪 论11.1 带式运输机的发展11.2带式输送机的技术优势11.3带式输送机的种类31.4 高炉炼铁工艺41.5 高炉上料方式的选择51.6运输物料的特性71.7 设计上料装置的原始数据71.7.1计算运送量72 带式输送机主要参数的确定82.1皮带运料横截面积82.2带速计算92.3皮带型号选择及校核93 运行阻力、驱动功率、张力的计算113.1 驱动装置和驱动形式的选择113.2 运行阻力的计算153.3 驱动功率的计算173.4 皮带张力的计算174 带式输送机的主要零部件设计194.1 托辊的设计194.2 驱动装置的设计234.2.1 电动机的选择234.2.2 驱动滚筒的设计

6、244.2.3 减速器的选用294.2.4 联轴器的选用304.2.5 逆止器的选用324.3辅助装置的设计334.3.1清扫装置的设计334.3.2张紧装置的设计354.3.3机电保护装置365 带式输送机的运转维护知识37结 论38致 谢39参考文献40高炉上料主皮带运输机设计1 绪 论1.1 带式运输机的发展带式输送机现已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。主要有:钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。十多年来, 国产煤矿带式输送机从SDJ、SSJ、STJ、DT等系列定型发展到各种多功能特种带式输送机

7、系列, 如大倾角带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机, 大倾角、长运距带式输送机系列产品等, 并用动态分析、智能化控制技术等对关键设备进行了理论研究和产品开发, 研制成功了多种软起动和制动装置以及可编程电控装置。但和国外先进机型相比, 国内输送机机型一般较小,带速通常不超过4m / s, 普遍沿用静态设计法, 设备成本偏高, 运行的可靠性偏低。此外, 我国尚未形成元部件的大规模专业生产厂, 设计制造水平有待提高。固定带式输送机是目前煤矿使用量最多的一种机型, 主要用于水平或倾角小于18􀀂的场合。目前最大主参数分别为: 运量1000 4500t /h, 运距1

8、000 8000m, 带速2. 5 5. 6m / s, 带宽2200mm, 驱动总功率750 5550kW。国产输送机现在钢绳芯带最高用到ST5000, 整芯带用到PVG3150S, 高强度机械接头仍然需要进口。为了降低胶带强度要求和减小驱动装置尺寸, 通常采用中间直线摩擦驱动或中间卸载式驱动, 并采用软启动技术。现已开发出近10种软启动方式, 较好解决了大型输送机的启动问题。1.2带式输送机的技术优势（1）输送物料种类广泛 输送物料的范围可以从很细的各种粉状物料到大块的矿石、石块、煤或纸浆木料，以最小的落差输送精细筛分过的或易碎物料。由于橡胶输送带具有较高的抗腐蚀性，在输送强腐蚀性或强磨损

9、性物料时维修费用比较低。带式输送机还可以输送碱性物料和一定温度热料，也可以运送成件物品。（2）输送能力范围宽带式输送机的输送能力还可以满足任何要求的输送任务，既有轻型带式输送机完成输送量较小的输送任务，又有大型带式输送机实现每小时数千吨甚至上万吨的输送任务。（3）输送线路的适应性强带式输送机可以适应坡度为30%35%的地形，而对于卡车运输来说仅能适应原有自然地形的坡度为6%8%。输送机线路可以适应地形，在空间和水平面上弯曲从而降低基建投资，并能避免在厂内和其他拥挤地区，以免受铁路、公路一级河流、山脉的干扰。带式输送机的运输线路是十分灵活的，线路长度可根据需要延长。（4）灵活的装卸料带式输送机可

10、根据工艺流程要求灵活地从一点或多点受料，也可以向多点或几个地区段卸料。（5）可靠性强带式输送机的可靠性已为所有工业领域中的使用经验所证实，它的运行极为可靠，在许多需要连续运行的重要生产单位，如在发电厂内煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送以及港口内船舶装卸散状物料等，都获得了广泛的应用。（6）安全性高带式输送机据哟很高的安全性，需要的生产人员很少，与其他运输方式相比发生事故的机会较少。不会因大块物料掉下来砸伤人员或由于大型笨重的车辆操纵失灵而引起事故。（7）费用低带式输送机系统运送每吨散状物料所需的劳动工时和能耗，在所有运输散状物料工具中通常是最低的。而且它所占用维修人员的时间少，较小零件的

11、维修和更换可以现场很快地完成，维修费用低。1.3带式输送机的种类带式输送机可以从不同的角度分类。(1)按承载能力分类轻型带式输送机：专门应用于轻型载荷的输送机。通用带式输送机：这是应用最广泛的带式输送机，其他类型带式输送机都是这种带式输送机的变形。钢绳芯带式输送机：应用于重型载荷的输送机。（2）按可否移动分类固定带式输送机：输送机安装在固定的地点，不需要移动。移动带式输送机：具有移动机构，如轮、履带。移置带式输送机：通过移动设备变换设备的位置。可伸缩带式输送机：通过储带装置改变输送机的长度。(3)按输送带的结构形式分类普通输送带带式输送机：输送带为平型，带芯为帆布或尼龙帆布或钢绳芯。钢绳牵引输

12、送机：用钢丝绳作为牵引机构，用带有耳边的输送带作为承载机构。压带式输送机：用两条闭环带，其中一条为承载带，另一条为压带。钢带输送机：输送带是钢带。网带输送机：输送带是网带。管状带式输送机：输送带围包成管状或用特殊结构输送带密闭输送物料。波状挡边带式输送机：输送带边上有挡边以增大物料的截面，倾斜角度大时，一般在横向设置挡板。花纹带式输送机：用花纹带以增大物料和输送带的摩擦，提高输送倾角。（4）按承载方式分类托辊式带式输送机：用托辊支撑输送带。气垫带式输送机：用气膜支撑输送带。另外还有磁性输送带、液垫带式输送机，它们共同的特点都是对输送带连续支撑。深槽型带式输送机：由于加大槽深，除用托辊支撑外，也

13、起到对物料的夹持作用，可增大输送倾角。（5）按输送机线路布置分类直线带式输送机：用于输送机纵向是直线，但是可在铅垂面上有凹凸变化曲线。平面弯曲带式输送机：可在平面上实现弯曲运行。空间弯曲带式输送机：可以在空间实现弯曲运行。（6）按驱动方式分类单滚筒驱动带式输送机。多滚筒驱动带式输送机。线摩擦带式输送机：用一个或多个输送带作为驱动体。磁性带式输送机：通过磁场作用驱动输送带。1.4 高炉炼铁工艺炼铁过程实质上是将铁从其自然形态矿石等含铁化合物中还原出来的过程。炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原 物质 CO、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。

14、生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95以上。炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）燃料 、（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和

15、氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生 成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉生产工艺流程包括以下几个系统： 高炉本体； 上料设备系统； 装料设备系统； 送风设备系统； 煤气净化设备系统； 渣铁处理系统； 喷吹燃料系统。此次我们设计的就是1250高炉上

16、料装置。其上料工艺流程如图1.1所示:图1.1 高炉上料工艺流程1.5 高炉上料方式的选择20世纪60年代开始高炉迅速大型化，炉容增大到30005000m3，采用斜桥料车上料已不能满足生产要求。尤其在采用冷烧结矿以后，胶带寿命延长，能满足连续运转的要求，2500m3以上高炉多采用胶带运输机上料。1000m3以上、2500m3以下高炉结合地形、布置等条件，可选用胶带运输机或斜桥料车上料。1000m3以下高炉则仍以斜桥料车上料为主。目前我国中小高炉大都采用斜桥料车卷扬机上料。随着高炉容积不断增大，这种上料方式的问题越来越明显，例如随着料车容量和钢绳负荷增加，必须加大钢绳直径，增大斜桥总重，而且庞大

17、的料车卷扬机和很深的料车坑，是设备和基建费用大大增加，对于大容积高炉，用斜桥料车上料已不能满足要求，所以用皮带上料。故此次设计选用皮带上料。图1.2 带式输送机上料系统示意图 图1.3 斜桥料车上料系统示意图1.6运输物料的特性输送物料 混合矿 焦炭物料密度 1.65 0.5物料安息角 30 30工作环境：多尘、潮湿，-570。矿粉含铁量取601.7 设计上料装置的原始数据 高炉容积为1250立方米； 倾角不大于15； 两端高差约20米。1.7.1计算运送量焦比取0.6，高炉休风率取1.5%，有效容积系数取2查阅相关资料可知：高炉生铁年产量=高炉座数 年平均生产日 高炉有效容积系数 高炉有效容

18、积带入数据可得：高炉生铁年产量=t矿粉总质量焦炭总质量矿粉体积：V1=m3焦炭体积：V2=m3混合后物料体积：V3=V1+V2=924479+1065000=1989479m3每小时运送物料体积：V4=m32 带式输送机主要参数的确定2.1皮带运料横截面积：S1=S2=S=S1+S2 = 0.0693B2+B:皮带的带宽取800mm：物料堆积角图2.1 运料截面积的计算不同物料堆积角时S1,S2的值不同，查炼铁机械设备表3-11得2.2带速计算Q=3600SVCC1故：V式中：r：物料的堆积密度（矿粉取r=1.6t/m焦炭取0.5t/m）C：皮带的倾角系数（倾角为14，C=0.91）C1：考虑

19、料流不连续系数C1=0.72.3皮带型号选择及校核查阅资料得，高炉输送皮带选用夹钢绳芯的胶带根据设计参数可算出皮带运料长度为82.67m物料在带上的体积：V混合物料密度：故物料在输送带上的质量：皮带所受拉力： F初选800#钢丝绳带，带厚14mm皮带横截面积： 故所选皮带型号合适。装料皮带质量：m=0.8总质量：3 运行阻力、驱动功率、张力的计算3.1 驱动装置和驱动形式的选择驱动系统一般必须用到的设备有电动机、联轴器、减速器、制动器等。电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱

20、动方式和多点驱动方式两种。通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。带式输送机常见典型的布置方式如表3.1所示：表3.1 带式输送机常见布置方式皮带上料机的传动装置的形式可以是多种多样的，对高炉上料来

21、说双滚筒驱动是比较适合的一种，布置形式如图3.1所示：图3.1 所设计的带式输送机布置形式如此布置的理由：由图可知，两个驱动滚筒,各由两台电动机，通过液力联轴器、减速器而带动。四台电动机中有一台为备用，不论哪台驱动装置发生故障，均可保证胶带继续运行。两个驱动滚筒的表面包着一层带沟的橡胶，目的在于增大及稳定驱动滚筒与胶带间的摩擦系数。液力耦合器装在电动机与减速器之间,用来均衡电动机负载和使胶带启动平稳及避免冲击。制动器用来防止胶带机带料停机时产生逆转，避免出现胶带与炉料的下滑。由皮带传动的理论可知： （3.1） （3.2）式中 皮带所传递的圆周力； 皮带紧边拉力； 皮带松边拉力； 皮带和驱动卷轴

22、间的摩擦系数； 皮带在驱动卷筒上的包角。图3.2 输送带张力理论图皮带松边拉力可认为与初拉力成正比，由于双滚筒驱动时，皮带和卷筒的包角远大于单卷筒驱动时的包角，在相同系统出力、提升高度、提升角度等外界因素条件下，多滚筒驱动时的初拉力可比单滚筒驱动时大为降低；同时，胶带张紧装置的平衡重量也大为减轻。因此多滚筒驱动的优点就是在相同负载条件下，大大提高胶带机的输送能力，故在较大功率的胶带输送机上，常采用多滚筒驱动。采用双滚筒驱动后，随之而来的是在两个驱动滚筒之间怎样分配功率（圆周力）更为合理。对于一台外界条件已定的双滚筒驱动的胶带输送机，有四种分配驱动功率的方案：最小张力法；等圆周力分配法；等驱动单

23、元法和圆周力任意分配法。通过分析可知：按最小张力法分配驱动功率，其胶带中的最大张力最小，因而所需要的装紧装置重锤重量也较小；按等圆周力分配法则最不利，在时，胶带的最大张力将增大12%14%，装紧装置重锤也要相应增加。最小张力法虽使胶带的最大张力最小，但是在高炉皮带上料机中则不宜采用。其原因是：此时两个驱动滚筒的驱动功率之比值为，即两个卷筒的功率相差达两倍以上，于是所选用的电动机型号、减速器中心距将不同。而实际上同一型号不同中心距的减速器即使名义传动比一样，可是实际传动比有时却不同；再加上不同型号的电动机之额定转速也不相同，会使两驱动滚筒的实际转速更大。因此，这种方案既要增加备品的品种、规格，又

24、难以保证两个滚筒的圆周线速度一致，从而对皮带的运行带来损害。采用最小张力法所获得的减少皮带张力与等驱动单元法（圆周力比值2:1）相比，所减少的数值比例较小仅占4%，故实用价值不大。等圆周力法的分配法，随能使驱动装置、传动部件标准化，便于制造，减少备品种类，但它的功率分配是1:1，偏离的值较多，因而使皮带中工作张力较大。等单元驱动法是等圆周力法的改进，使驱动滚筒传递圆周力的比值由等圆周力法的1:1变为较接近的2:1，从而达到既能减少皮带中的张力，又能保证驱动装置具有通用性，减少备品种类，便于维修。鉴于上述分析，在设计钢丝绳芯皮带上料机时，采用等单元驱动法较为合适。其传动装置配置形式如图3.3所示

25、： 12图3.3 所设计的传动装置配置形式1 驱动滚筒1（两个驱动电机）2 驱动滚筒2（一个驱动电机，一个备用电机）3.2 运行阻力的计算在稳定工况运行时需要的驱动力（运行阻力）综合了摩擦力、重力和质量的作用。输送机的功率消耗是运行阻力和运行速度的乘积，即： （3.3）将运行阻力细分,这些阻力的和等于从传动滚筒传递到输送带上的圆周力： （3.4）式中 主要阻力； 附加阻力； 特种主要阻力； 特种附加阻力； 倾斜阻力。运行阻力的计算:主要阻力:附加阻力:特种主要阻力:倾斜阻力f:平均摩擦系数，取0.02L:带式输送机长度83mg:重力加速度:承载托辊单位质量，17.9kg/m:回程托辊单位质量，

26、5.3kg/m:输送带单位质量，16.4kg/m:物料单位质量，81.8kg/m：输送机倾角带入数据计算：附加阻力的总和用附加阻力系数来表示，附加阻力系数的定义为： 系数C查带式输送机实用技术表10-7，由输送机长度为83m，可知C=1.9带入数据可得：特种主要阻力:托辊前倾阻力：输送物料与导料板之间的摩擦阻力:槽角的槽型系数，槽角为取0.4：承载托辊和输送带之间的摩擦系数，取0.6:装有前倾托辊的设备长度为83m：前倾角，l:装有导料板的设备长度为3m：倾角，=带入数据得：,故：倾斜阻力H:物料提升高度，20m综上所得，可算出3.3 驱动功率的计算驱动功率表示为： （3.15）式中 运行阻力

27、（驱动力），为24196N； 带速，为1.3m/s。代入 3.4 皮带张力的计算由于采用等单元驱动法，采用的每套驱动装置都是相同的，但每个驱动滚筒可根据需要布置一套或二套驱动装置。如果在卷筒I上布置二套驱动装置，卷筒II上布置一套驱动装置，使驱动滚筒传递圆周力的比值由等圆周力法的1:1变成2:1，则胶带的紧边张紧力计算如下： （3.16） （3.17） （3.18） （3.19）因, , 则 即 （3.20）当 及 时， 4 带式输送机的主要零部件设计4.1 托辊的设计托辊是带式输送机的输送带及货载的支承装置。托辊随输送带的运行而转动，以减小输送机的运行阻力。托辊质量的好坏取决带式输送机的使用

28、效果，特别是输送带的使用寿命。而托辊的维修费用成为带式输送机运营费用的重要组成部分。所以要求托辊：结构合理，经久耐用，回转阻力系数小，密封可靠，灰尘、煤粉不能进入轴承，从而使输送机运转阻力小、节省能源、延长使用寿命。托辊分钢托辊和塑料托辊两种。钢托辊多由无缝钢管制成。托辊辊子直径与输送带宽度有关。我们选择了钢托辊托辊按用途又可分为槽形托辊、平形托辊、缓冲托辊和调心托辊，因为本机输送物料主要为铁矿石、焦炭，所以我们选择不易让物料撒落的槽。如图4.1、4.2所示。图4.1 槽型上托辊和平行托辊图4.2 缓冲托辊对于承载托辊：我们选择30大槽角槽型托辊。由新型带式输送机运输机械设计手册5表8-44查

29、询得，上托辊的参数如下表，带宽BDL轴承型号AEHPQd质量Kg800893154G20410901150142.5245350170130M1221.5表4.1上托辊参数表中的数据所表示的对象见下图：图4.3槽型托辊组承载托辊回转部分质量，查询带式运输机实用技术，详情见下表：带宽轴径轴承型号一节辊二节棍三节棍回转部分质量单个托辊质量回转部分质量单个托辊质量回转部分质量单个托辊质量800202046.79.24.96.22.73.6表4.2 托辊回转部分质量对于回程托辊，一般采用平行托辊，查新型带式运输机设计手册具体参数如下表：带宽DL轴承AEPQd质量800899504G20510901142144.514590M1215表4.3 回程托辊参数示意图如下所示：图4.3 回程托辊示意图托辊的布置设计：垂度：ISO 5048-1989中规定，最大垂度为0.5%2% DZN 22101-2002中规定， 0.1% DI II手册推荐值为0.1% 最后垂度取3%托辊间距的计算:A=1.3B=1040mm,故上托辊间距取1.2m,下托辊取3m.托辊轴承的校核:则Tmin =4.2a0(qB+qG)g 垂度公式