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度不宜过大。
c.在密封部位设置防尘装置（防尘圈），以免尘土等污物侵入密封装置，从而减少磨粒磨损。
d.尽量减少密封间隙，选用硬度较高的材料，必要时加挡圈，以防间隙挤出。这一点对高压下的密封装置尤为重要。 4.3.2主要结构、零部件的设计与选取 （1）液压缸主要尺寸的确定 1）工作压力P的确定
工作压力可根据负载大小及机器的类型来初步确定，按表4-1?11?暂取液压缸工作压力为14Mpa
表4.1 液压设备常用的工作压力
设备 类型 磨床 机 床 组合龙门刨拉床 机床 床 2～8 8～10 农业机械液压机、重或中型工型机械、起程机械 10～16 重运输机 20～32 工作压力 0.8～2 3～5 F总?F?71683.37?20.9??159296.38N （4.1）
cm式中 ?—液压缸的机械效率,一般取0.9～0.97
cm2) 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定
图4-1 单活塞杆液压缸示意图
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因为活塞杆受拉,且d/D=0.3～0.5，在此取d/D=0.5,则 A???3d2?F总?159296.38 ?11378.3cm （4.2）
24p14?106d?4A.33??4?113783??69.51mm
取d=80mm D=160m 即 p1?159296.38?4???1602?802?=13.8MPa
由缸内径D=160mm，查手册11-6?5?取缸外径D1=180mm，
??180?1602?10 ??10D160?0.0625〈0.08
额定压力取16Mpa,即pn?16MPa
3) 缸筒壁厚计算 当
?DD?0.08时 ：??Pmax2???
选45#钢,???ss??353,n?1.5~2.5,????n?3531.5?235.3
Pmax?1.5pn?1.5?16?24MPa
??10mm?0.01m?24?0.162?235.3?0.00816m， 缸厚符合要求。
缸筒壁厚验算如下:
A) 液压缸的额定压力pn值应低于一定的极限值,保证工作安全
20.35?s?D21?D?D2?0.35?353??1802?1602?11802
43
4.3）
（山东科技大学学士学位论文
=25.93MPa?pn
满足要求
B) 为了避免钢筒在工作时发生塑性变形,液压缸的额定压力值应与塑性变形压力有一定的比例范围
pn??0.35~0.42?PPL
PPL?2.3?slgD1D?2.3?353?lg180 160 =41.53
即 0.4?PPL?0.4?41.53?16.612?pn 满足要求。 C) 缸筒径向变形?D值应在允许范围内,而不应超过密封件允许范围
22?DPT?D1?D?? ?D??v22??E?D1?D? （4.4）
E—弹性模量,取0.21?106MPa
?—材料的泊桑系数,0.3 pT?1.5Pn?24MPa
22?DPT?D1?D??D??v? 22??E?D1?D?22?0.16?24?0.18?0.16?? ?0.3 =6?22?0.21?10?0.18?0.16? =0.161mm
D) 为了确保液压缸的安全使用,缸筒的爆裂压力PE应大于耐压试验压力
PT
?B?598MPa
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PE?2.3?lgD1DB （4.5）
0.180.16 =2.3?598?lg
=70.4Mpa﹥PT 满足要求。 4）缸筒底部厚度计算
缸筒底部为平面时，其厚度?可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似计算
??0.433D0Pn??? （4.6）
16235.3 =0.433?0.16? =18.1mm 取δ=20mm
5）缸筒端部法兰厚度计算 h?4Fb
??ra?dL?????10?3 (4.7)
=
4?159296.38?0.014??0.18?0.01??235.3?10?3
=10.2mm
式中 F—法兰在缸筒最大内压下所承受的轴向力
ra—法兰外圆半径 dL—孔径
6）缸筒端部法兰用螺钉连接的强度计算 螺纹处的拉应力：
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??KF??10?6
=
41.25?159296.38dZ2?4?10?6
?0.01382?6 =221 Mpa
式中 K—不变载荷 K=1.25～1.5 F—缸筒端部最大推力 d1—螺纹底径 d0—螺纹外径
螺栓材料选用45#钢,屈服应力 ??s??480MPa ??????s?n?4801.5?320MPa?? 满足要求。
7）缸筒端部焊接连接的强度计算 ??F?4?D21?d1??10?62??10?6 (4.8)
=
159296.38?4?0.182?0.1652??0.7
=55.99 Mpa ?—焊缝效率,取0.7 选取材料Q235, ?b=375 Mpa
?bn?3755?75
Mpa﹥55.99 Mpa
满足要求。
8）活塞杆的强度计算，LB?（10～15）d时,须考虑活塞杆的弯曲稳定性验算
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山东科技大学学士学位论文 摘要
胶带输送机是现代散状物料连续运输的主要设备。随着工业和技术的发展，采用大运量、长距离、高带速的大型胶带输送机进行散状物料输送已成为胶带输送机的发展主流。越来越多的工程技术人员对胶带输送机的设计方法进行了大量的研究。本文从胶带输送机的传动原理出发利用逐点计算法，对胶带输送机的张力进行计算。将以经济、可靠、维护方便为出发点，对胶带输送机进行设计计算，并根据计算数据对驱动装置、托辊、滚筒、输送带、拉紧装置以及其他辅助装置进行了优化性选型设计。驱动系统采用先进的液控软启动装置，及流行的液压自动拉紧系统。
关键词：胶带输送机； 选型； 设计
I
山东科技大学学士学位论文 ABSTRACT
Belt conveyor is the main component which is used to carry goods continued nowadays. With the development of the industry and technology ,adopting to lager—amount long—length high—speed, the design method of large belt conveyor which is used to carry goods continued has been mostly studied .According to the belt conveyor drive principle ,the paper uses point by point method to have a design ,and with the given facts ,magnize the model chose drive installment、roller roll belt pulling hydraulic .The drive installment adopts the advanced hydraulic soft drive system and hydraulic pull automatic system .
Key Words: Belt conveyor； Model chose； Design
II
山东科技大学学士学位论文 目 录
摘要 ............................................................................................... I ABSTRACT .................................................................................II 1 绪论 ........................................................................................... 1
1.1 胶带输送机特点 .......................................... 1 1.2 胶带输送机的环保性和经济性 .............................. 3
2 胶带输送机的应用及传动原理 .................................................. 5
2.1 带输送机的应用 .......................................... 5 2.2 胶带输送机摩擦传动原理 .................................. 5
3 胶带输送机设计参数计算........................................................ 11
3.1 数计算 ................................................. 11 3.2.的计算与选型 ........................................... 17 3.3 传动装置的选型设计 ..................................... 22 3.4.助装置的选型设计 ....................................... 25 3.5.辅助和配套设备配置方式 ................................. 30
4 液压拉紧系统的设计 ............................................................. 31
4.1胶带输送机拉紧装置的主要作用............................ 31 4.2拉紧装置的发展现状...................................... 32 4.3 液压系统的设计和液压控制元件的选择 ..................... 34 4.4液压站的设计............................................ 50
经济技术分析报告....................................................................... 60
III
山东科技大学学士学位论文 总结 ............................................................................................. 61 参考资料...................................................................................... 62 致谢辞 ......................................................................................... 63 附录 ............................................................................................. 64
IV
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1 绪论
矿井开采是整个国家乃至世界的工业基础，而其产品运输又是最重要的工序之一，它的成本直接关系到工业各部门。所以，世界各国都在不断的改革矿井运输问题。大型矿井采用的运输方式有自卸汽车运输、铁路运输和胶带运送机运输等。其中，胶带运送机运输可谓目前是先进的矿井开采新工艺。本次设计的主要内容即胶带输送机。
由于胶带输送机比较经济，操作安全、可靠，具有多方面的适应性及生产能力实际上不受限制等优点，因此在散状物料搬运作业中处于特殊优越的地位。此外，由于胶带输送机能完成使物料在各个工序之间连续流动的工作，因此具有多种工艺功能。近来，由于胶带输送机符合环保要求，因此比其他的输送方法更优先被用户选用。
同其他输送方法相比，胶带输送机的主要特点是需要的劳动力少和能耗低。它在完成厂内部散状物料输送方面的各种功能可能比其他的搬运方法好或更有创造性。具有如可靠、安全以及输送每吨物料的费用低等优点。
1.1 胶带输送机特点
1.1.1多种物料的输送
物料范围可以从很细的各种粉状化学物质到大块的矿石、石块、煤或纸浆木料。由于橡胶输送带具有较高的抗腐蚀性和耐磨性，在输送强腐蚀性或强磨损性的物料时维修费用比较低。 1.1.2输送能力范围广
胶带输送机可根据需要以小时计或日计的连续工作，没有装料、卸料或空回程的时间损失。由于胶带输送机的加料和卸料是自动化的，因此不
1
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采用较多。空心杆多用于d/D比值较大或杆体内有位置传感器等场合。
2）活塞杆材料和技术要求
一般用45钢调质处理。但对只承受推力的单作用活塞杆和活塞，则不必进行调质处理。对活塞杆通常要求淬火，淬火深度一般为0.5～1㎜，或活塞杆直径每毫米淬深0.03㎜。活塞杆通常要在导向套中滑动，一般采用H8/h7或H8/f7的配合。太紧了，摩擦力大；太松了，容易引起卡滞现象和单边磨损。其圆度和圆柱度公差不大于直径公差的一半。安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差不大于0.01㎜，是为了保证活塞杆外圆与活塞外圆的同轴度，以避免活塞与缸筒、活塞杆与导向套的卡滞现象。安装活塞的轴肩端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于0.04㎜/100㎜，以保证活塞安装不产生歪斜。
活塞杆外圆粗糙度R a值一般为0.1～0.3um。太光滑了，表面形不成油膜，反而不利于润滑。为了提高耐磨性和防锈性，活塞杆表面需进行镀铬处理，镀层厚度0.03～0.05㎜，并进行抛光和磨削加工。对于工作环境恶劣、撞击机会较多的情况，工作表面需先经过高频淬火后在镀铬。用于低载荷（如低速度、低工作压力和良好工作环境条件时，可不作表面处理。
活塞杆内部的卡环槽、螺纹和缓冲装置也要保证与轴线的同心，特别是缓冲柱塞最好与活塞杆做成一体。卡环槽取动配合公差，螺纹则取较紧的配合。 4.密封装置
（1）密封装置的作用是防止压力工作介质的泄漏和阻止外界灰尘、污垢和异物的侵入。液压系统或元件中，工作介质的内泄漏，会迅速降低容积效率，恶化设备的技术性能，甚至被迫停止工作；工作介质的外泄漏，导致工作介质的浪费、污染环境、造成不安全因素，严重时可引起机械操作失灵及车间设备人身事故。污染异物侵入系统中，会加剧运动副的磨损，
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会增加系统的内、外泄漏。密封是保证液压系统正常工作的关键之一。
根据与密封部位相联系的工作零件的状态可将密封分为静密封和动密封两大类。液压缸常用的主要密封件多为自封式中的唇形密封和压紧形密封。
密封装置的基本要求：
1）密封的可靠性 在一定的压力范围和温度区间内，必须有良好的密封性能，保证不漏或少漏，当工作压力温度波动时，其密封性能应能保证。
2）寿命长 使用寿命长，实际意味着密封件的耐磨性好，磨损小，而且磨损后在一定程度上能够自动补偿；对工作介质有较好的相容性，与匹配的工作零件不产生腐蚀或划伤。
3）小而稳定的摩擦系数 为避免出现运动件卡死或运动不均匀现象，要求密封件的阻力要小，即摩擦系数要小而稳定，特别是静摩擦系数与动摩擦系数的差值要小。
4）制造简单、装拆方便、成本低廉
密封材料种类繁多，常用的密封材料目前以橡胶居多，其次还有用于管接头和各类螺纹堵头静密封的液态密封胶。可由液压设计手册根据使用要求来选取。
对密封件材料的一般要求：
1）对工作介质有良好的适应性和稳定性，难溶解、难软化和硬化体积变化小（不易膨胀或收缩）；压缩复原性好，永久变形小。
2）良好的温度适应性（耐热和耐寒）及吸振性。 3）适当的机械强度和硬度，受工作介质的影响小。 4）摩擦系数小，耐磨性好。 5）材料密实。
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6）与密封面贴合的柔软性和弹性好。 7）对密封表面和工作介质的稳定性好。 8）耐臭氧性和耐老化性好。 9）加工工艺性好，价格低廉。 （2）密封的基本原理及设计要点
在各类密封中（间隙密封除外）都是利用密封件，使零件接合面间的间隙控制在需要密封的液体能通过的最小间隙之下。该最小间隙取决于液体的压力、粘度、分子量等。对于接触式动密封中的挤压密封，是通过压紧力（由预压缩力和液体压力产生）所得的密封件与结合面之间的接触压力（随液体压力增加而增高），使动密封圈在密封面上磨合，以阻塞泄漏通道，达到自密封。 设计要点：
1）根据密封设备（部件）的使用条件和要求（如负载情况、工作压力及速度大小和变化情况、使用环境及对密封性能的具体要求等），正确选择密封件及与之匹配的密封结构形式。
2）根据所用的工作介质的种类和使用质量，合理选用密封件材料。 3）对于多尘埃和杂质环境中所使用的密封装置，还应根据对防尘的要求，合理选用与主密封相匹配的防尘密封件。
4）设计和选用密封装置及密封件时，应尽可能符合国家有关标准的规定。
（3）静密封装置
静密封是靠封闭接和面之间的间隙以阻塞泄漏通道来实现密封的。静密封装置通常是将密封件（材料）置于压力容器（如液压蓄能器、液压缸）或管路的法兰面。阀类的接合面及其它可能引起泄漏的固定平面或其它接合面（如各种螺纹）之间。通过螺栓或其它紧固方法连接而成。静密封装
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置常用的密封件（或材料）有O形橡胶密封圈及密封胶、密封带等，它们的特点可参考液压设计手册，根据条件选用。静密封用O形圈的密封机理及密封结构设计
1）密封机理 O形密封圈装入密封沟槽后，其截面受到压缩变形，由此产生的反弹力给被密封面和沟槽底面以初始的压缩应力P1而起密封作用，此种密封作用称预密封作用。当有压力液体进入沟槽时，液压力将O形圈压至沟槽一侧，封闭密封间隙，此时O形圈的接触应力增加到P2（P2=P1+P，P为液体压力）。只要O形圈存在初始压缩应力，在理论上无论压力P多大都能实现无泄漏密封。
2）密封结构设计的注意事项
a.O形圈的尺寸系列及公差、规格适用范围的选择，均应符合GB3452.1－82的规定 ，参考液压设计手册选用。
b.密封沟槽设计，应按GB3452.1－88的规定进行。
c.O形圈装在沟槽里，截面受到压缩。截面压缩率的大小直接影响O形圈的密封性能和寿命。截面压缩率过小，密封性不好；反之，会造成装配困难和过大永久变形，缩短其使用寿命。压缩率的大小与密封形式及工作压力的大小有关。各种密封沟槽深度的极限值及对应的压缩率变化范围可参考液压设计手册，工作压力大时取大值。
d.在静密封中，密封间隙过大将会损坏O形圈。密封间隙的大小与O形圈的截面之间、胶料硬度及工作压力有关，O形圈的密封间隙推荐值可查表。如果由于结构设计、加工工艺等原因不能减小间隙，则可通过加设挡圈的方法来解决。
（4）往复运动密封装置
液压元件中相互运动的两零件表面间必须具有间隙，以减小零件磨损，故会产生泄漏。动密封一方面能将泄漏量控制得很小，另一方面可防
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止尘埃、空气、水分等侵入工作介质内部。
动密封的分类见表，其中接触式密封是靠密封件与被密封零件表面相接触来实现密封的。非接触式密封是利用间隙的阻力作用实现密封的。在动密封中，以接触式自封型密封应用最多。
往复运动密封装置中常用的密封件有O形圈和唇形密封圈（含各种标准唇形密封圈以及由这些形状演变而来的唇形密封件）。这些密封件一般用于液压缸活塞和活塞杆的动密封。
往复运动密封用O形圈的密封机理及性能：
1）密封机理：O形密封圈在往复运动过程中，除了自密封作用外，由于压力的作用和液体分子与金属表面相互作用的结果，油液中所含的“极性分子”便在金属表面形成一个坚固的边界层油膜，且对轴产生很大的附着力。该油膜始终存在于密封件与往复运动轴之间。此油膜从泄漏角度上看是有害的，但它对运动密封面的再润滑却异常重要。当往复运动的轴外伸时，轴上的油膜与轴一起拉出，当轴缩回时，由于密封件的擦拭作用，该油膜便被密封件阻留在外。随着往复运动次数的增多，阻留在密封件外面的液体增多，最后形成油滴从轴上滴落下来，这就是往复运动密封装置的泄漏。
2）密封结构：O形密封圈的尺寸系列及动密封沟槽尺寸，参考液压设计手册。
3）常见故障及防治措施：O形圈在往复运动密封中的常见故障是磨损与挤伤，为此可采取如下措施，以提高密封性能。
a.提高滑动表面的材质硬度和加工质量。为此可在液压缸活塞杆表面镀硬铬；滑动表面粗糙度一般控制在Ra0.2um～Ra0.05um
b.合理确定工作零件的运动速度。一般而言，密封部位在同一表面粗糙度下，工作零件运动速度越大，泄漏量也越大。因此，工作零件运动速
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头部清扫器装设与输送机头部卸料滚筒处，用以清扫输送带工作面上粘附的物料，并使其落入头部漏斗当中。
①重锤刮板式清扫器，是被系列设计采用的标准型头部清扫器。它采用重锤杠杆是清扫刮板紧贴输送带，更是与输送磨蚀性小的、较干燥的不会粘附到输送带上的物料的输送机使用。
②硬质合金重锤刮板式清扫器。它是重锤刮板式清扫器的改进型，且可制成双刮板式，以提高清扫效果。
此外，还有一种橡胶弹簧合金刮板式清扫器，俗称合金橡胶清扫器。 2）空段清扫器
空段清扫器用于清除落到输送带下分支非工作面上的杂物以保护改向滚筒和输送带。
需要装空段清扫器的地方是尾部改向滚筒前和垂直拉紧装置第一个90度改向滚筒前两处。安装时，需使清扫器刮板的犁尖对着输送带的运动方向，以便件杂物刮到输送机两侧的地面上。 3.4.5机架
1）滚筒支架
滚筒支架用于安装传动滚筒和改向滚筒，承受输送带的张力。根据其用途主要有四种类型，其高度是用于输送机倾角0～18度。
（1） 头部传动滚筒架：用于头部传动和头部卸料的输送机，使用带宽
500～1400mm一般设有作为曾面轮的改向滚筒，传动滚筒围包角
190?～210?，本次设计选用包角为205?。
（2） 尾部改向滚筒支架：用于拉紧装置设与中部的输送机，适用于
500～1400mm，并有保护罩，一般可装设作为曾面轮的改向滚筒。
（3） 头部改向滚筒支架亦即探头滚筒支架：用于传动滚筒设于中部、头
部滚筒近作改向和卸料的输送机，使用带宽800～1400mm 。
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（4） 中部传动滚筒支架：专用于中部设有传动滚筒的输送机，使用带宽
800～1400mm，本支架可安装传动滚筒和作为曾面轮的改向滚筒各一个。成对使用并对称安装时，也可用于中部双滚筒传动，围包角α≥200°。
此外，为满足某些特殊侧行的输送机使用，本系列还配设了可适于中部的改向滚筒吊架，使用带宽500～1400mm。
本系列滚筒支架的滚筒直径范围是500～1400mm ,其使用的输送带的强度范围：
CC-56棉帆布输送带3～10层 NN-100～300尼龙输送带3～6层 EP-100～300聚酯输送带3～6层 钢丝绳心带≤St2000
超出此范围时，须核算相关支架强度和地脚螺栓强度，或重新设计滚筒支架。
传动滚筒架的选择：头部支架一般选择01机架,图号为DTⅡ03J0111616, 中心高度1100mm。
改向滚筒架的选择：尾部机架一般选择02机架,图号为DTⅡ03J0121514, 中心高度1185mm。 3.4.6中间架及支腿
为确保中间架的刚度，本系列中间架增加了横梁，使中间架构成为一个整体，设计为6000mm标准段和3000～6000mm非标准段两种。
标准支腿有带斜撑和不带斜撑两种结构，用于受料段的支腿应全部带斜撑，其他部分为两种型式的支腿交错布置。支腿与中间梁的连接全部采用螺栓，以方便运输和安装。非标准中间架支腿均为带斜撑。
倾斜段选用80对L=6000mm的中间支架,凸弧段选用一对L=6000mm
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的中间架,水平段选用两对L=6000mm和一对L=3000㎜的中间架。 3.4.7拉紧装置架 （1）螺旋拉紧装置架
按角度范围分为5种，有设计者根据输送机倾角选择合适的螺旋拉紧装置支架。
（2）垂直拉紧装置架
本系列支架按总高度5000mm进行设计。超出此范围时，需对支架强度和刚度进行校核。必要时，需要新设计。 （3）车式拉紧装置架
本系列有标准型和带滑轮两种结构。其中，带滑轮的车式拉紧装置架是专为利用输送机周围的建构筑物，通过滑轮支持重锤的场合下使用的。而标准型车式拉紧装置架则需通过改向滑轮及塔架等来悬挂重锤，或用于绞车式重锤拉紧装置。
本次设计选用车式拉紧装置架。 3.4.8头部漏斗
头部漏斗用于将输送机头部卸下的物料导入后续设备中、料仓内或下一台输送机上，防止物料飞溅和粉尘逸出。本系列头部漏斗有4种主要型式，是和带速2.5m/s以下的输送机使用，带速3.15m/s以上的输送机用头部漏斗需特殊设计。
带调节挡板的漏斗设有挡料板。它有三个悬挂位置，并可用操纵杆手动调节其角度。带料试车时，根据带速以及料流是否对中和顺畅等情况，调节器角度或更换其悬挂位置，并最终予以固定。
除进料仓的头部漏斗外，其余3种漏斗下部均设计为法兰口。从法兰口到后续设备或输送机间的溜槽有设计者自行设计。
对于头部漏斗的选择 B=800mm D=800mm ，图号DTⅡ03J22262, 中心
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高度1650mm。
3.5.辅助和配套设备配置方式
为了确保系统正常运转，满足一些系统作业的特殊要求，在系统的某些输送机上，经常会装设一些配套设备。这些配套设备主要有：除水装置、除铁除杂物装置、防雨罩和防风装置、电子称和核子称、取物装置、防除尘装置、输送带水洗装置和输送带翻转装置等。 （1）输送带除水装置
输送带除水装置是为除去露天水平输送机上的雨积水而设的，有电动、手动等多种形式。在系统开车前，先放下除水装置，再开动该输送机，使雨水从输送带两侧流下。
除水装置一般设于露天输送机水平段末端，靠近凹弧段的地方。 （2）除铁、除杂物装置
除铁装置的作用是将运输物料中零碎的金属杂物除去，以保护系统中的重要胶带输送机或破碎、筛分设备等工艺作业设备不被损坏。 除铁装置一般由两级金属探测器和除铁器组成。其中，除铁器作用区间的承载托辊应为无磁性托辊。
除杂物装置的作用是将运输物料中的木棍等杂物除去，以防止漏斗堵塞，故它一般装设于系统最前端的输送机上。
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4 液压拉紧系统的设计
拉紧装置是胶带输送机重要的组成部分 ,它的性能好坏直接影响胶带输送机整机的工作性能。以下介绍胶带输送机拉紧装置的发展现状及其发展趋势。
4.1 胶带输送机拉紧装置的主要作用
胶带输送机在启动、运行、制动等工作过程中 ,输送带会由于拉力和惯性的作用发生蠕变 ,能够导致输送带变长松弛而无法工作。输送带拉紧装置是保证输送带具有一定拉紧力、不发生打滑现象而正常工作的重要组件。概括起来 ,拉紧装置在胶带输送机中具有以下一些作用:
(1) 保证胶带输送机驱动滚筒分离点的足够张力 ,防止输送带打滑 ,从而将驱动装置传递的摩擦牵引力传递给输送带 ,以带动输送机的正常运转。
(2) 保证承载分支最小张力点的必须张力 ,限制输送带在托辊之间的垂度 ,防止物料垂直跳动对托辊形成冲击而导致电机能量的损失及物料的洒落现象。
(3) 补偿输送带过度工况时产生的塑性变形 ,吸收蠕变产生的伸长变化 ,维持输送机正常运行所需的最小拉紧力 ,从而保证胶带输送机的正常运行。
(4) 胶带输送机输送带有若干个接头 ,拉紧装置为胶带输送机储备了负荷以外的运输带余量 ,当输送带接头出现问题时可以通过放松拉紧装置重新接头排除故障。
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4.2 拉紧装置的发展现状
拉紧装置直接影响胶带输送机的整机性能。目前胶带输送机常用的拉紧装置主要分为固定拉紧装置、重锤拉紧装置和液压拉紧装置 3种。 4.2. 1 固定拉紧装置
固定拉紧装置的特点是拉紧滚筒在运转过程中的位置保持不变 ,拉紧力不能自动进行调节 ,只有在停车状态 ,才能对拉紧装置的拉紧力和拉紧行程进行调整。固定拉紧装置的优点是拉紧滚筒位置固定 ,不需要人工操作或控制 ,结构简单紧凑,操作维护方便 ,一般用于小型胶带输送机。固定拉紧装置又分为螺旋拉紧装置和固定绞车拉紧装置。拉紧滚筒的轴承座安装在活动架上 ,活动架可在导轨上滑动。旋转调节螺杆 ,螺母带动活动架一起前进和后退 ,达到拉紧和放松输送带的目的。固定绞车拉紧装置由绞车、拉紧钢丝绳、滑轮、拉紧小车等组成 ,通过绞车卷进、放出钢丝绳来调节输送带所需的拉紧力。 4.2. 2 重锤拉紧装置
重锤拉紧装置是靠重锤的重力将输送带拉紧,拉紧力的大小依靠增加或减少重锤重量来调节。重锤拉紧装置又分为重载车式拉紧装置和重锤式拉紧装置。重载车式拉紧装置是将重物由钢丝绳通过定滑轮与滑动小车相连 ,将拉紧滚筒固定在滑动小车上 ,由重物拉动滑动小车对输送带产生拉紧力重锤拉紧装置是通过用钢丝绳悬挂起来的重锤使输送机的拉紧车产生拉紧力。
重锤拉紧装置的优点是可以通过重锤的位移迅速吸收输送带的弹性伸长,动态响应快 ,结构简单 ,且重锤拉紧力是基本恒定的 ,仅在输送机起动和停车时产生很小的惯性力 ,因而安全可靠性比较高 ,在胶带输送机中使用最为广泛。它的缺点是: ①拉紧力始终保持不变 ,不能随胶带输送机
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起动、稳定运行所需的不同张力进行调节 ,在稳定运行过程中输送带始终处于过张紧状态 ,影响输送带的使用寿命;②较为笨重 ,需要的工作空间大 特别是拉紧力较大时 ,维修较为费工费时。 4.2.3 液压拉紧装置 （1）普通型液压拉紧装置
通过液压油缸或绞车的快速位移来吸收输送带的弹性伸长 ,分为液压绞车拉紧、液压油缸拉紧、液压油缸与固定绞车组合拉紧 3种。液压绞车拉紧装置是通过液压马达动作 ,使拉紧绞车卷进和松开输送带来自动调节输送带的拉紧力;液压油缸拉紧装置由蓄能站、液压泵站、拉紧油缸、电控箱和附件五大部分组成 ,通过液压站压力使油缸产生伸缩来调节胶带输送机的拉紧力。液压拉紧装置的优点是结构紧凑 ,易于实现远距离控制 ,可以根据输送机在启动和正常运行工况下对输送带张力的不同要求调节输送带拉紧力 ,控制响应速度快 ,能够在驱动滚筒与输送带产生滑动时自动增加拉紧力。缺点是不能随输送带上载荷的变化自动进行拉紧力调节。
（2）阶段式拉紧装置，阶段式拉紧装置的主要技术特点是:
1) 可以根据输送机在启动和运行工况下对输送带张力的不同要求来调节皮带拉紧力 一般起动时的张紧力比稳定运行时大 1. 4～1. 5倍 ,皮带不会始终处于起动时的张紧状态 ,从而延长了输送带的使用寿命。
2) 胶带输送机起动时 ,输送带的松边会突然松驰伸长,此时拉紧油缸在蓄能站的作用下 ,能立刻收缩活塞杆 ,及时补偿输送带的伸长量,减少输送带松边对紧边的冲击 ,起到保护输送带的作用 ,并保持输送机起动的可靠与平稳。
3) 可简单地实现直线运动和回转运动 ,其布置也具有很大的灵活性。
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4) 由于其元件实现了系列化、标准化、通用化 ,容易设计制造和推广使用。
5) 可以由流动着的油液带走因功率损失等原因产生的热量,避免局部温升现象。
虽然阶段式拉紧装置可以在胶带输送机启动与稳定运行两种工况间自动调节张力,解决了输送带转为稳定运行后的过张力问题,但其缺点是不能对输送机运行过程中皮带负载的变化进行动态调节。而在胶带输送机的实际运行中 ,皮带所需的张紧值相差甚大 ,拉紧装置经常处于要么张紧力不足、要么过张紧的状态。调查显示,阶段式液压张紧装置很难满足大型胶带输送机的运行要求。
4.3 液压系统的设计和液压控制元件的选择
4.3.1 液压缸的结构组成
液压缸主要部件包括：缸筒、活塞、活塞杆、密封圈、防尘圈等。 1.缸筒
缸筒结构有八类，在液压传动手册中列出了采用的较多的16种结构。通常根据缸筒与端盖的连接型式选用，而连接型式又取决于额定工作压力、用途和使用环境等因素。缸筒计算主要有：缸筒内径、缸筒壁厚、缸筒连接螺纹。
（1）对缸筒的要求：
1）足够的强度。能够长期承受最高压力及短期的动态试验压力而不致产生永久变形。
2）有足够的刚度能承受活塞的侧向力和安装的反作用力而不致产生弯曲。
3）内表面与活塞密封件及导向环在摩擦力作用下，能长期工作而磨损
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少，尺寸公差等级和形为公差等级足以保证活塞密封件的密封性。
4）需要焊接的各缸筒还要有良好的焊接性，以便在焊上法兰或管接头后不至于产生裂纹或过大的变形。 （2）缸筒材料：
缸筒的材料一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒，还要求有良好的焊接性能。目前，普遍采用的钢筒材料是热轧或冷拔无缝钢管，近年来由专业厂提供内圆已经过珩磨和外圆精加工的高精度冷拔无缝钢管，按所需长度切割下料，再根据与端盖连接型式的要求在两端进行加工，就可清洗装配。 （3）缸筒加工要求：
1）缸筒内径可选用H8、H9或H10配合。内径的表面粗糙度：当活塞选用橡胶密封件密封时，取Ra为0.4～0.1?m；当活塞选用活塞环密封时,取Ra为0.4～0.2?m。且均需珩磨。
2）缸筒内径的圆度和圆柱度可选取8级或9级精度。 3）缸筒端面的垂直度可选取7级精度。
4）缸筒端部用螺纹连接时,螺纹应选用6级精度的细牙螺纹。 5）当液压缸的安装方式为耳环型时,后端盖的耳环孔径的中心对缸筒内孔轴线的垂直度可选取9级精度。
总之，缸筒是液压缸的主要零部件。它与缸盖、油口等零件构成密封的空腔用以容纳压力油液，同时它还是活塞运动的轨道。设计液压缸的同时，应该正确的确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效行程，同时它还必须具有一定的强度足以承受液压力、负载力和额外的冲击力；缸筒的内表面应具有合适的配合公差等级、表面粗糙度和形位公差等级，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。 2.活塞
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由于活塞在压力的作用下沿缸筒往复运动,因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄漏，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。液压力的大小与活塞的有效面积有关，活塞的外径应与缸筒的内径一致。所以设计活塞时，主要任务是确定活塞的结构型式。
根据密封装置型式来选用活塞的结构型式（密封装置按工作条件选定）。通常分为整体式活塞和组合式活塞两类。整体式活塞在活塞圆周上开槽，安置密封圈，结构简单。但给活塞的加工带来困难，密封圈安装时也容易拉伤和扭曲。组合式活塞结构多样，主要由密封型式决定。组合式活塞大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长。随着耐磨的导向环大量的使用，多数密封圈与导向环联合使用，大大降低了使用成本。 1）活塞与活塞杆的连接
活塞与活塞杆的连接有多种型式，所有型式均需锁紧措施，以防工作时由于往复运动而松开。同时在活塞和活塞杆之间设置静密封。主要型式有卡环式、轴套式和螺母型。 2）活塞的密封
活塞的密封选用准则取决于压力、速度、温度和工作介质等因素。 3）活塞材料
无导向环活塞：用高强度铸铁HT200～300或球墨铸铁
有导向环活塞：用优质碳素钢20号、35号及45号钢，有的在外径套尼龙（PA）或聚乙烯PTPE+玻璃纤维和聚三氟氯乙烯材料制成的支撑环。装配式活塞外环可用锡青铜。 3.活塞杆
1）结构,活塞杆的杆体有实心杆和空心杆两种结构。实心杆加工简单,
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