基础理论
输送机分类与结构
输送机是一种连续运输机械，广泛应用于矿山、冶金、化工、电力、机械制造和交通运输等行业。根据工作原理和结构特点，输送机可分为以下几类：
- 带式输送机：以输送带作为牵引和承载构件的连续输送设备
- 链式输送机：以链条作为牵引构件的连续输送设备
- 螺旋输送机：利用旋转的螺旋叶片推动物料前进的输送设备
- 振动输送机：利用振动原理输送物料的设备
- 气力输送机：利用气流输送物料的设备
带式输送机结构图
带式输送机基本结构
主要组成部分
- 输送带
- 驱动装置（电机、减速器、联轴器等）
- 滚筒（驱动滚筒、改向滚筒）
- 托辊（上托辊、下托辊）
- 张紧装置
- 机架
- 清扫器
- 保护装置
工作原理
带式输送机是靠输送带与驱动滚筒之间的摩擦力来传递动力，从而实现物料输送的。驱动滚筒在电机的驱动下旋转，通过摩擦力带动输送带运动，输送带又通过摩擦力带动物料运动，从而实现物料的连续输送。
常见输送形式对比
| 输送形式 | 优点 | 缺点 | 适用场合 |
|---|---|---|---|
| 带式输送机 |
|
|
适用于输送散状物料，如煤炭、矿石、粮食等 |
| 链式输送机 |
|
|
适用于输送块状、颗粒状物料，如矿石、煤炭、垃圾等 |
| 螺旋输送机 |
|
|
适用于输送粉状、颗粒状物料，如面粉、水泥、煤粉等 |
| 振动输送机 |
|
|
适用于输送颗粒状、块状物料，如矿石、煤炭、食品等 |
| 气力输送机 |
|
|
适用于输送粉状、颗粒状物料，如面粉、水泥、煤粉、谷物等 |
选择输送形式的考虑因素
物料特性
- 物料的物理性质（粒度、湿度、粘度、温度等）
- 物料的化学性质（腐蚀性、易燃易爆性等）
- 物料的流动性
输送要求
- 输送量
- 输送距离
- 输送高度
- 输送速度
- 卸料方式
环境条件
- 温度
- 湿度
- 粉尘
- 腐蚀性气体
经济因素
- 设备投资
- 运行成本
- 维护成本
- 使用寿命
计算类（核心流量）
输送机功率计算
带式输送机的驱动功率是指驱动滚筒所需的轴功率，它是选择电机的重要依据。功率计算需要考虑多种因素，包括物料重量、输送带重量、摩擦阻力等。
基本计算公式
P = (F₁ × v) / (1000 × η)
其中：
- P – 驱动功率（kW）
- F₁ – 输送带运行总阻力（N）
- v – 输送带速度（m/s）
- η – 传动效率（通常取0.85-0.95）
输送带运行总阻力计算
F₁ = Fg + Ff + Fst + Fb + Fc
其中：
- Fg – 物料和输送带的重力分量（N）
- Ff – 托辊和滚筒的摩擦阻力（N）
- Fst – 输送带的弯曲阻力（N）
- Fb – 物料的加速阻力（N）
- Fc – 清扫器和其他阻力（N）
功率计算工具
功率计算的注意事项
- 计算时应考虑最恶劣的工况条件，如满载、最大倾斜角度等。
- 对于长距离输送机，应考虑输送带的弹性伸长和温度变化的影响。
- 对于多驱动滚筒的输送机，应考虑功率分配的不均匀性。
- 电机功率应留有一定的余量，通常取计算功率的1.1-1.2倍。
- 对于频繁启动的输送机，应考虑启动时的惯性力和冲击力。
滚筒直径计算
滚筒是带式输送机的重要组成部分，其直径的选择直接影响输送带的使用寿命和输送机的运行稳定性。滚筒直径过小会导致输送带弯曲应力过大，加速输送带的疲劳损坏。
滚筒最小直径计算公式
Dmin = C × δ
其中：
- Dmin – 滚筒最小直径（mm）
- C – 系数，根据输送带类型和层数确定
- δ – 输送带厚度（mm）
系数C的取值
| 输送带类型 | 层数 | 系数C |
|---|---|---|
| 普通输送带 | 2 | 90 |
| 3 | 108 | |
| 4 | 125 | |
| 5 | 140 | |
| 6 | 150 | |
| 钢丝绳芯输送带 | – | 100 × 钢丝绳直径 |
滚筒直径计算工具
滚筒直径选择的注意事项
- 驱动滚筒的直径通常比改向滚筒大，以增加输送带与滚筒的接触面积，提高摩擦力。
- 对于长距离、大运量的输送机，应适当增大滚筒直径，以减小输送带的弯曲应力。
- 滚筒直径应标准化，常用的标准直径有：200、250、315、400、500、630、800、1000、1250 mm等。
- 滚筒直径与输送带速度有关，速度越高，要求滚筒直径越大。
- 对于特殊用途的输送机，如高温、耐磨、耐腐蚀等，应根据具体情况调整滚筒直径。
输送带张力计算
输送带张力是带式输送机设计中的重要参数，它直接影响输送带的使用寿命、驱动功率和张紧装置的选择。输送带张力计算需要考虑多种因素，包括物料重量、输送带重量、摩擦阻力、倾斜角度等。
输送带张力基本计算公式
F₁ = F₂ × e^(μ×α)
其中：
- F₁ – 输送带紧边张力（N）
- F₂ – 输送带松边张力（N）
- e – 自然对数的底（约等于2.718）
- μ – 输送带与滚筒之间的摩擦系数
- α – 输送带在驱动滚筒上的包角（rad）
输送带最小张力计算
Fmin = (q₀ + q₁) × L × g × f + q₁ × H × g
其中：
- Fmin – 输送带最小张力（N）
- q₀ – 输送带单位长度质量（kg/m）
- q₁ – 物料单位长度质量（kg/m）
- L – 输送距离（m）
- g – 重力加速度（9.81 m/s²）
- f – 摩擦系数
- H – 提升高度（m）
输送带张力计算工具
输送带张力计算的注意事项
- 输送带张力应满足最小张力要求，以保证输送带在托辊上的稳定性和输送带与滚筒的摩擦力。
- 输送带张力不应超过输送带的许用张力，以避免输送带过早损坏。
- 对于长距离输送机，应考虑输送带的弹性伸长和温度变化的影响。
- 对于多驱动滚筒的输送机，应考虑张力分配的不均匀性。
- 输送带张力应定期检查和调整，以保证输送机的正常运行。
启动扭矩计算
带式输送机的启动扭矩是指输送机启动时所需的扭矩，它是选择电机和减速器的重要依据。启动扭矩计算需要考虑多种因素，包括物料重量、输送带重量、摩擦阻力、惯性力等。
启动扭矩基本计算公式
Tst = Tn × Kst
其中：
- Tst – 启动扭矩（N·m）
- Tn – 正常运行扭矩（N·m）
- Kst – 启动系数（通常取1.5-3.0）
正常运行扭矩计算
Tn = (F₁ × D) / 2
其中：
- Tn – 正常运行扭矩（N·m）
- F₁ – 输送带紧边张力（N）
- D – 驱动滚筒直径（m）
启动扭矩计算工具
启动扭矩计算的注意事项
- 启动扭矩应考虑最恶劣的工况条件，如满载、最大倾斜角度等。
- 对于长距离、大运量的输送机，应考虑物料和输送带的惯性力。
- 启动系数的选择应根据输送机的类型、长度、物料特性等因素确定。
- 对于频繁启动的输送机，应考虑启动时的惯性力和冲击力。
- 电机和减速器的选择应满足启动扭矩的要求。
电机选型步骤
电机是带式输送机的动力源，其选型直接影响输送机的运行性能和能耗。电机选型需要考虑多种因素，包括驱动功率、启动扭矩、转速、工作制等。
电机选型基本步骤
- 计算输送机的驱动功率
- 确定电机的功率
- 确定电机的转速
- 确定电机的工作制
- 确定电机的防护等级
- 确定电机的冷却方式
- 选择电机的型号
电机功率确定
Pm = P × K₁ × K₂ × K₃
其中：
- Pm – 电机功率（kW）
- P – 驱动功率（kW）
- K₁ – 功率储备系数（通常取1.1-1.2）
- K₂ – 启动系数（通常取1.0-1.5）
- K₃ – 环境系数（通常取1.0-1.2）
电机选型工具
电机选型的注意事项
- 电机功率应留有一定的余量，以满足启动和过载的要求。
- 电机的转速应根据输送带速度和驱动滚筒直径确定。
- 电机的工作制应根据输送机的工作特点确定，如连续工作制、短时工作制、断续周期工作制等。
- 电机的防护等级应根据使用环境确定，如室内、室外、潮湿、多尘等。
- 电机的冷却方式应根据使用环境和功率大小确定，如自扇冷、他扇冷、水冷等。
- 电机的选择应考虑节能要求，优先选择高效电机。
结构设计
滚筒结构设计
滚筒是带式输送机的重要组成部分，它的主要作用是支撑输送带并传递动力。滚筒的结构设计直接影响输送机的运行稳定性和使用寿命。
滚筒的基本结构
- 滚筒体：通常由无缝钢管制成，表面可根据需要进行处理，如包胶、铸胶等。
- 轴：通常由45号钢制成，通过轴承与滚筒体连接。
- 轴承座：支撑滚筒体和轴，通常由铸铁或钢板焊接而成。
- 密封装置：防止灰尘、水分等进入轴承，延长轴承使用寿命。
滚筒结构图
滚筒的类型
按用途分类
- 驱动滚筒：传递动力，带动输送带运动
- 改向滚筒：改变输送带的运动方向
- 张紧滚筒：用于张紧输送带
- 压带滚筒：防止输送带跑偏
按结构分类
- 光面滚筒：表面光滑，摩擦力小
- 包胶滚筒：表面包有橡胶，摩擦力大
- 铸胶滚筒：表面铸有橡胶，摩擦力大
- 陶瓷滚筒：表面覆盖陶瓷，耐磨性能好
滚筒设计的关键参数
| 参数 | 说明 | 影响因素 |
|---|---|---|
| 滚筒直径 | 滚筒的外径，直接影响输送带的弯曲应力和使用寿命 | 输送带类型、层数、厚度、速度 |
| 滚筒长度 | 滚筒的轴向长度，应略大于输送带的宽度 | 输送带宽度、物料特性 |
| 滚筒壁厚 | 滚筒体的壁厚，影响滚筒的强度和刚度 | 滚筒直径、负载、转速 |
| 轴径 | 滚筒轴的直径，影响轴的强度和刚度 | 负载、轴承类型、转速 |
| 表面处理 | 滚筒表面的处理方式，影响摩擦力和耐磨性 | 使用环境、物料特性、摩擦力要求 |
滚筒设计的注意事项
- 滚筒直径应根据输送带类型、层数和厚度确定，以保证输送带的使用寿命。
- 滚筒长度应略大于输送带宽度，以防止输送带跑偏。
- 滚筒的强度和刚度应满足负载要求，避免变形过大。
- 滚筒表面应根据使用环境和物料特性选择合适的处理方式，以提高摩擦力和耐磨性。
- 滚筒的轴承应选择合适的类型和规格，以保证使用寿命。
- 滚筒的密封装置应选择合适的类型，以防止灰尘、水分等进入轴承。
轴承选型
轴承是带式输送机的重要组成部分，它的主要作用是支撑旋转部件，减少摩擦，提高效率。轴承的选型直接影响输送机的运行稳定性和使用寿命。
带式输送机常用轴承类型
- 深沟球轴承：适用于高速、轻载的场合，如托辊轴承。
- 调心滚子轴承：适用于重载、有冲击的场合，如滚筒轴承。
- 圆柱滚子轴承：适用于高速、重载的场合，如减速器轴承。
- 圆锥滚子轴承：适用于同时承受径向和轴向载荷的场合，如电机轴承。
轴承选型的关键参数
| 参数 | 说明 | 选择依据 |
|---|---|---|
| 载荷 | 轴承承受的载荷大小和方向 | 输送机的负载、输送带张力、物料特性 |
| 转速 | 轴承的工作转速 | 输送带速度、滚筒直径、减速器速比 |
| 工作温度 | 轴承的工作环境温度 | 使用环境、物料温度、摩擦生热 |
| 润滑方式 | 轴承的润滑方式 | 转速、工作温度、维护要求 |
| 密封方式 | 轴承的密封方式 | 使用环境、防尘、防水要求 |
轴承选型工具
轴承选型的注意事项
- 轴承的载荷应包括径向载荷和轴向载荷，应根据实际情况选择合适的轴承类型。
- 轴承的转速应考虑最高转速和工作转速，避免超过轴承的极限转速。
- 轴承的工作温度应考虑环境温度和摩擦生热，选择合适的润滑脂和密封方式。
- 轴承的润滑方式应根据转速、工作温度和维护要求选择，如脂润滑、油润滑等。
- 轴承的密封方式应根据使用环境选择，如接触式密封、非接触式密封等。
- 轴承的使用寿命应满足输送机的设计要求，通常取5000-10000小时。
张紧装置设计
张紧装置是带式输送机的重要组成部分，它的主要作用是保持输送带的张力，保证输送带与驱动滚筒之间的摩擦力，防止输送带打滑。张紧装置的设计直接影响输送机的运行稳定性和使用寿命。
张紧装置的类型
- 螺旋张紧装置：通过旋转螺杆来张紧输送带，适用于短距离、小功率的输送机。
- 重锤张紧装置：通过重锤的重力来张紧输送带，适用于中长距离、大功率的输送机。
- 液压张紧装置：通过液压缸来张紧输送带，适用于长距离、大功率的输送机。
- 电动张紧装置：通过电动机和减速器来张紧输送带，适用于长距离、大功率的输送机。
张紧装置的特点比较
| 类型 | 优点 | 缺点 | 适用场合 |
|---|---|---|---|
| 螺旋张紧装置 |
|
|
短距离、小功率的输送机 |
| 重锤张紧装置 |
|
|
中长距离、大功率的输送机 |
| 液压张紧装置 |
|
|
长距离、大功率的输送机 |
| 电动张紧装置 |
|
|
长距离、大功率的输送机 |
张紧力计算
Ft = Fmin + Fst
其中：
- Ft – 张紧力（N）
- Fmin – 输送带最小张力（N）
- Fst – 输送带启动时的附加张力（N）
张紧装置设计的注意事项
- 张紧装置的位置应根据输送机的长度、布置方式和使用环境确定，通常设置在输送机的尾部或中部。
- 张紧装置的行程应考虑输送带的弹性伸长、温度变化和磨损等因素，通常取输送带长度的1-2%。
- 张紧力应满足输送带最小张力的要求，以保证输送带在托辊上的稳定性和输送带与滚筒的摩擦力。
- 张紧装置应具有足够的强度和刚度，以承受张紧力的作用。
- 张紧装置应便于调整和维护，以保证输送机的正常运行。
- 对于长距离输送机，应考虑采用自动张紧装置，以适应输送带的弹性伸长和温度变化。
故障分析
跑偏原因
输送带跑偏是带式输送机最常见的故障之一，它不仅影响输送机的正常运行，还会加速输送带的磨损，缩短输送带的使用寿命。输送带跑偏的原因很多，主要包括以下几个方面：
设备原因
- 滚筒不平行：驱动滚筒和改向滚筒不平行，导致输送带在运行过程中向一侧偏移。
- 托辊不平行：上托辊和下托辊不平行，导致输送带在运行过程中向一侧偏移。
- 滚筒表面磨损不均：滚筒表面磨损不均匀，导致输送带在运行过程中向一侧偏移。
- 输送带接头不正：输送带接头不平整或不垂直，导致输送带在运行过程中向一侧偏移。
- 机架变形：机架变形，导致滚筒和托辊不平行，从而引起输送带跑偏。
操作原因
- 物料装载不均：物料装载不均匀，导致输送带在运行过程中向一侧偏移。
- 输送带张力不足：输送带张力不足，导致输送带在运行过程中不稳定，容易跑偏。
- 输送带速度过快：输送带速度过快，导致输送带在运行过程中不稳定，容易跑偏。
- 环境因素：风、雨、雪等环境因素可能导致输送带跑偏。
跑偏的危害
- 加速输送带的磨损，缩短输送带的使用寿命。
- 导致物料洒落，影响输送效率和环境清洁。
- 增加输送带的运行阻力，增加能耗。
- 可能导致输送带撕裂，造成严重的设备事故。
- 增加设备维护成本。
跑偏的防治措施
预防措施
- 保证滚筒和托辊的安装精度，确保它们平行。
- 定期检查和调整输送带的张力，确保张力适中。
- 保证物料装载均匀，避免物料偏向一侧。
- 定期检查和维护滚筒和托辊，及时更换磨损严重的部件。
- 安装调心托辊和跑偏开关，及时发现和纠正跑偏。
纠正措施
- 调整滚筒的位置，使滚筒平行。
- 调整托辊的位置，使托辊平行。
- 调整输送带的张力，确保张力适中。
- 调整物料装载位置，确保物料装载均匀。
- 使用调心托辊和跑偏开关，自动纠正跑偏。
打滑原因
输送带打滑是带式输送机常见的故障之一，它不仅影响输送机的正常运行，还会加速输送带和滚筒的磨损，缩短它们的使用寿命。输送带打滑的原因很多，主要包括以下几个方面：
输送带张力不足
- 张紧装置故障：张紧装置故障，导致输送带张力不足。
- 输送带伸长：输送带长期使用后伸长，导致张力不足。
- 张紧力调整不当：张紧力调整不当，导致张力不足。
摩擦力不足
- 滚筒表面磨损：滚筒表面磨损，导致摩擦力减小。
- 滚筒表面潮湿或有油污：滚筒表面潮湿或有油污，导致摩擦力减小。
- 输送带表面磨损：输送带表面磨损，导致摩擦力减小。
- 输送带表面潮湿或有油污：输送带表面潮湿或有油污，导致摩擦力减小。
负载过大
- 物料过多：输送物料过多，超过输送机的设计能力。
- 物料卡住：物料在输送过程中卡住，导致负载突然增大。
- 输送带与托辊之间的摩擦阻力增大：输送带与托辊之间的摩擦阻力增大，导致负载增大。
打滑的危害
- 影响输送机的正常运行，降低输送效率。
- 加速输送带和滚筒的磨损，缩短它们的使用寿命。
- 可能导致输送带过热，甚至引起火灾。
- 增加设备维护成本。
打滑的防治措施
预防措施
- 定期检查和调整输送带的张力，确保张力适中。
- 定期检查和维护张紧装置，确保其正常工作。
- 定期清理滚筒和输送带表面，保持其清洁干燥。
- 合理控制物料装载量，避免超载。
- 安装打滑检测装置，及时发现和处理打滑问题。
纠正措施
- 调整张紧装置，增加输送带的张力。
- 清理滚筒和输送带表面，去除油污和水分。
- 更换磨损严重的滚筒和输送带。
- 减少物料装载量，避免超载。
- 检查和清理输送机，去除卡住的物料。
皮带撕裂分析
输送带撕裂是带式输送机严重的故障之一，它不仅影响输送机的正常运行，还会造成重大的经济损失。输送带撕裂的原因很多，主要包括以下几个方面：
物料原因
- 物料中混入尖锐物体：物料中混入尖锐物体，如金属块、石块等，可能刺穿输送带。
- 物料粒度不均匀：物料粒度不均匀，大块物料可能冲击输送带，导致输送带撕裂。
- 物料温度过高：物料温度过高，可能导致输送带老化、脆化，容易撕裂。
设备原因
- 滚筒或托辊表面有尖锐物体：滚筒或托辊表面有尖锐物体，如焊渣、毛刺等，可能划伤输送带。
- 清扫器安装不当：清扫器安装不当，可能划伤输送带。
- 输送带跑偏严重：输送带跑偏严重，可能导致输送带边缘与机架摩擦，导致输送带撕裂。
- 输送带接头质量差：输送带接头质量差，可能导致接头处撕裂。
操作原因
- 超载运行：输送机超载运行，可能导致输送带张力过大，容易撕裂。
- 启动和制动过于频繁：启动和制动过于频繁，可能导致输送带疲劳损伤，容易撕裂。
- 维护不当：维护不当，如未及时清理滚筒和托辊表面的尖锐物体，可能导致输送带撕裂。
皮带撕裂的危害
- 影响输送机的正常运行，导致生产中断。
- 造成重大的经济损失，需要更换输送带。
- 可能导致物料洒落，影响环境清洁。
- 增加设备维护成本。
皮带撕裂的防治措施
预防措施
- 加强物料管理，避免尖锐物体混入物料。
- 定期检查和维护滚筒、托辊和清扫器，确保其表面光滑。
- 安装输送带撕裂检测装置，及时发现和处理撕裂问题。
- 合理控制物料装载量，避免超载。
- 选择质量好的输送带和接头，确保其强度和耐久性。
处理措施
- 发现输送带撕裂时，应立即停机，避免撕裂扩大。
- 根据撕裂的严重程度，决定是否需要更换输送带。
- 对于轻微撕裂，可以采用修补的方法进行处理。
- 分析撕裂原因，采取相应的措施，避免类似问题再次发生。