一种矿用钢丝皮带折叠机设计

一种矿用钢丝皮带折叠机设计

吴非凡，赵达，高震，关汉祥

上海工程技术大学

摘要：本文主要介绍了一种矿用钢丝皮带折叠机，包括对钢丝皮带折叠机模块细分、各模块能的简单介绍以及各模块的设计过程。折叠机共有三个模块分别为皮带输送模块、皮带折叠模块、已折叠皮带的升降模块，涉及到蜗轮蜗杆、丝杠升降机、圆柱导轨等的选型、设计以及组合使用过程。

关键词：矿用钢丝皮带，折叠机，设计

1概述

1.1 设计背景及意义

1.1.1设计背景

输送带是带式输送机主要部件，随着国民经济的飞速发展，输送带在煤炭、矿山等行业的应用越来越广泛,主要用于大规模连续化运输，运输物料为块状、粉状、糊状和成件物品等[1]。

带式输送机具有输送能力强、输送距离远、结构简单、易于维护等特点，其运行高速、平稳，噪声低，可实现上下坡传送，是煤矿井下主要运输设备[2,3,4]。钢丝绳芯输送带由钢丝绳、芯胶、覆盖层和边胶构成，其拉伸强度大、使用伸长小、寿命长、成槽性好、耐曲挠性好，适用于长距离、大运程、高速度的物料运输,常用作带式输送机的牵引和运载构件。

1.1.2设计意义

本课题将设计一种（钢丝）皮带折叠机，以便于矿工省时、省力、安全、高效地进行钢丝皮带的折叠，从而解决实际生产中的现实问题。

1.2课题现状及趋势

高产高效矿井原煤运输系统普遍采用带式输送机,且向大型化与自动化方向发展,某些技术已进入当今世界高新技术领域。当前，为便于钢丝输送带通过矿用电梯运送以及井下的安全使用，矿工们只能利用地面车间的行吊，先将钢丝皮带折叠成手风琴样式，再运送至巷道使用，但该方式原始落后，既需要较多人力，又不太安全。

在现有矿山机械中，尚未发现能实现钢丝皮带折叠的产品。但在其它国民生产领域，发现可实现相应折叠功能的机构或机械。例如，黄繁昌针对船用皮带架设计了一种含液压顶和连杆机构的折叠机构。南通互联智造智能工业有限公司开发了一种全自动折叠机折叠机构。

矿用钢丝传送带的主要规格有宽度800-2800mm，钢丝绳最大公称直径3.0-11.3mm，由钢丝绳拉伸强度大，得出不便于通过相似的机器来达到矿用钢丝输送带折叠机的标准。

2设计方案

2.1 设计方案的确定

钢丝皮带折叠机由三个部分组成：物料输送模块、物料折叠模块、物料升降模块；

2.1.1物料输送模块

模块功能简述：本模块是将抬起的钢丝皮带以平稳的速度传送到折叠部分。

模块分析：钢丝皮带展开长度后本身有一定长度，而且钢丝皮带长宽各有不同，需要考虑进口能完美匹配所有类型的钢丝皮带，并且要有一定的速度传输给折叠部分，因此选用上下辊桶式传输。

模块进一步分析：从先前的初步分析要考虑到运输过程有皮带偏斜的风险，会导致运输时阻力变大或者卡死，因此对于皮带偏斜问题打算通过限制入口大小，因为机器本身只对钢丝皮带有要求，所以只针对钢丝皮带可以做大小限制，来保证在运输过程中减少侧歪的问题。

模块设计思路：考虑运用上下辊筒式运输，因为只针对钢丝皮带，所以可以在上下，以及入口做限制，可以确保钢丝皮带每次都可以相同的速度，相同的位置运输到折叠部分。

2.1.2物料升降模块

模块功能简述：通过丝杠升降机将电机的旋转运动转变为已折叠钢丝皮带的升降运动。

主要部件：丝杆升降机、蜗轮蜗杆传动、电机。

模块分析：丝杠升降机具有高精度、运动平稳、高刚性、同步性好、运动平稳等优点；相比于液压传动而言，丝杠升降机系统维修保养较简单，只需要进行一般的润滑和防尘，故障率低，不需要考虑同步问题。

丝杠升降机选型：考虑到已折叠好的钢丝皮带距离地面的高度不宜过高，同时为了运输的方便，选用螺母升降型机构，

丝杠升降机联动使用：选用四台联动H型组合。

优点：刚性好、精确定位、同步性高、体积小、重量轻、噪音小、安装方便、使用灵活、结构简单、易维护、传动轴向力大、成本低、安装方便。

2.2总体设计结果

图1立体结构示意图

1-机架；2-辊子；3-限位口；4-蜗轮蜗杆；5-装载板；6-丝杆；7-联轴器；8-异步电机；9-蜗轮蜗杆；10-丝杆丝杠；11-圆柱轨道；12-滑块；13-漏斗。

如图1所示，钢丝皮带从机架1左侧入口处进入，通过辊子2运输至限位口3，通过限位口运送至漏斗13入口，漏斗13下方连接滑块12，由异步电机8驱动蜗轮蜗杆9，再由蜗轮蜗杆9和蜗轮蜗杆10形成传动配合，带动滑块12在圆柱轨道11上左右滑动，实现钢丝皮带的折叠。已折叠好的钢丝皮带放置于装载平台5上，通过蜗轮蜗杆4与联轴器7组合使用将电机的圆周运动传递给丝杆6。通过丝杠升降机的功能，将丝杆6的旋转运动转化为载荷平台5的直线运动，完成已折叠钢丝皮带的升降作用。

3 总结

针对钢丝皮带的抗弯曲能力强，采用上下辊筒式运输，钢丝皮带输送过程中的偏斜问题通过限制入口大小解决，为了解决钢丝皮带的折叠问题，采用直线模组进行往复循环运动来实现。考虑到四根支柱的同步下降问题，采用丝杆螺母升降机。最后通过这些解决方案，完整的实现了钢丝皮带的折叠功能，且完成了矿用钢丝皮带折叠机的机械设计。

参考文献

[1]沈耿亮,李明.输送带用织物和骨架材料发展趋势[J].橡胶工业,2016,63(06):376-380.

[2]输送带“十四五”目标:长距离、高带速、大运量、节能环保[J].中国橡胶, 2021,37(11):30-34.

[3]李世成.钢丝绳芯输送带剥皮机结构设计及动力学仿真研究[D].太原:太原理工大学, 2021.

[4]谢进，做清.煤矿钢丝绳芯输送带检测系统[J].工矿自动化，2021,47(增刊1):69-71.