機械畢業(yè)設計-帶式輸送機的設計【版本2】,版本2,機械,畢業(yè)設計,輸送,設計,版本 沈陽理工大學學士學位論文 摘　要 本設計為帶式輸送機的設計，以低制造成本、結構簡便、安全可靠為設計宗旨，在采用傳統(tǒng)的帶式輸送機的設計方法、設計數(shù)據(jù)的同時采用了部分先進的新型帶式輸送機的計算方法及計算數(shù)據(jù)。 本設計在托輥組選型設計部分，通過對帶式輸送機托輥組間距的合理確定及優(yōu)化布置，大大減少了托輥組用量。承載段托輥組由原來的1000組減少到400組，回程段也相應地由原來的500組減少到200組，極大地降低了制造成本、維護成本，簡化了結構，提高了運行的可靠性。 拉緊裝置設計部分，通過分析研究各種拉緊裝置的優(yōu)缺點來設計拉緊裝置。把重錘車式拉緊和絞車拉緊結合起來使用，在不提高成本的基礎上綜合了兩種拉緊方式的優(yōu)越性。 帶式輸送機驅動裝置配置過高是一種資源浪費，而配置過低又會嚴重影響輸送機壽命，所以選擇合理的驅動裝置、降低維修工作量和運營成本是選擇驅動裝置的關鍵。本設計綜合分析研究了幾種驅動裝置的優(yōu)缺點，合理選配了Y型電動機+調速型液力偶合器+減速器型驅動裝置。 了解和掌握帶式輸送機輸送帶跑偏原因及糾偏方法，對保證帶式輸送機的安全運行是非常重要的。本設計調偏裝置設計部分就以上問題分析了輸送帶跑偏的原因及調偏原理并提出了解決跑偏的有效措施。 關鍵詞：帶式輸送機；托輥間距；拉緊；驅動；調偏 Abstract This design is the design of the belt conveyer, concentrate on low manufacturing costs, simple structure and reliable design which have adopted enumerated data and the design method of advanced belt conveyers while adopting design data and the design method of the belt conveyer of tradition. Design in the part of bearing roller selecting , greatly reduced the quantity of bearing roller groups by the reasonably determine and optimization arrange of across block of bearing roller groups. The bearing groups from 1000 groups of original decreasing go to 400 groups, the section of return trip also goes to 200 groups correspondingly by 500 groups of original decreasing. In pull installation design part, select pull installation design by analysis advantages and shortcomings of various pull installation. Combine hammer vehicle pull installation to winch pull without increasing cost, as a result, synthesized the superities of both two. It’s a kind of resource waste to use high disposition of actuating device for belt conveyer, but low disposition would serious influence conveyer life, so select actuating device reasonably is very important. At last choose the motor of Y model + hydraulic coincidence ware of speed adjustment + gear reducer as actuating devices. Belt conveyer is a main transport equipment, analyses the reasons of conveyer belt off tracking, puts forward improving measures and precautions to ensure the safety operation of belt conveyer. KeyWords： belt conveyer, span, pull, actuating device, off tracking 目 錄 引 言 1 1　帶式輸送機概述 4 1.1 帶式輸送機的應用 4 1.2 帶式輸送機的分類 4 1.3 帶式輸送機的發(fā)展狀況 6 2 總體方案設計 8 2.1 布置方式 8 2.2 帶式輸送機的工作原理 9 2.3 傳動原理 10 2.4 傳動方案和總體設計 11 3　主要技術參數(shù)的設計計算 12 3.1 槽角的選取 12 3.2 膠帶運行阻力的計算 13 3.3.1 承載段的運行阻力 15 3.3.2 回空段的運行阻力 17 3.3.3 最小張力點 18 3.4 輸送帶上各點張力的計算 19 3.4.1 由逐點計算法計算各點的張力 19 3.4.2 用摩擦條件來驗算傳動滾筒分離點與相遇點張力的關系 20 3.5 輸送帶的強度驗算 21 3.5.1 輸送帶的計算安全系數(shù) 21 3.5.2 輸送帶的許用安全系數(shù) 22 3.5.3 傳動滾筒直徑的確定和滾筒強度的驗算 23 4 驅動裝置的選用與設計 26 4.1 電機的選用 26 4.2 減速器的選型與設計 27 4.2.1 傳動裝置的總傳動比及其分配 27 4.2.2 由運動學、動力學進行參數(shù)計算 28 4.2.3 減速器的選型校核 29 4.3 聯(lián)軸器的計算與選型 31 4.4 驅動滾筒的設計 33 4.4.1 驅動滾筒的功率 34 4.4.2 驅動滾筒軸徑的計算 34 4.4.3 滾筒軸的校核 36 5 托輥的設計 38 5.1 托輥的作用與類型 38 5.2 托輥間距 41 5.3 托輥的選型 41 6 制動裝置 42 6.1 制動裝置的作用 42 6.2制動裝置的選型 42 7 改向裝置 43 7.1 凸弧段曲率半徑R的計算 43 7.2 改向滾筒的選用 44 8 其他部件的選用 45 8.1 輸送帶 45 8.1.1 輸送帶的分類 45 8.1.2 輸送帶的連接 47 8.2 拉緊裝置 49 8.2.1 拉緊裝置的作用 49 8.2.2 拉緊裝置布置時應遵循的原則 49 8.2.3 拉緊裝置的選型 50 8.2 頭架尾架與中間架 50 8.3 卸料裝置 51 8.4 清 掃 裝 置 52 8.5 導料槽 53 結 論 54 致 謝 55 參考文獻 56 附錄A 57 Discussion about pull installation of belt conveyer 57 淺談帶式輸送機的拉緊裝置 66 V 引 言 帶式輸送機是用連續(xù)的無端輸送帶輸送貨物的機械，俗稱皮帶機。輸送帶根據(jù)摩擦傳動原理而運動，既是承載貨物的構件，又是傳遞牽引力的構件，其特點是：輸送能力大，爬坡能力強，操作簡單，安全可靠，自動化程度高，設備維修容易，廣泛應用于采礦、冶金、化工、鑄造、建材等行業(yè)的輸送和生產(chǎn)流水線以及水電站建設工地和港口等大宗散貨的輸送裝卸作業(yè)中，在我國的國民經(jīng)濟中占有重要的地位。今年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，帶式輸送機的發(fā)展趨勢有：大運輸能力，大帶寬，大傾角，增加單機長度和水平轉彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等，特別是大傾角的皮帶輸送機，在現(xiàn)實的生產(chǎn)中，變的越來越需要，國內外許多學者都投入到其研制過程中，雖然已經(jīng)出現(xiàn)了一批可以用于較大傾角的輸送機，不過技術還不夠完善、成熟，由于其工作的環(huán)境比較復雜 帶式輸送機具有以下特點： 1. 結構簡單。帶式輸送機的結構由傳動滾筒、改向滾筒、托輥或無輥式部 件、驅動裝置、輸送帶等幾大件組成，僅有十多種部件，能進行標準化生產(chǎn)，并可按需要進行組合裝配，結構十分簡單。 2. 輸送物料范圍廣泛。輸送物料的范圍可以從很細的各種粉狀物料到大塊 的礦石、石塊、煤或紙漿木料，以最小的落差輸送精細篩分過的或易碎的物料。由于橡膠輸送帶具有較高的抗腐蝕性，在輸送強腐蝕性或強磨損性物料時維修費用比較低。帶式輸送機還可以輸送堿性物料和一定溫度熱料，也可以運送成件物品。 3. 輸送量大。運量可以從每小時幾千克到幾千噸，而且是連續(xù)不間斷運送， 這是火車、汽車運輸望塵莫及的。 4. 運距長。單機長度可達十幾千米一條，在國外已十分普及，中間無需任 何轉載點。德國單機60km一條已經(jīng)出現(xiàn)。越野的帶式輸送機常使用中間摩擦驅動式，使輸送長度不受輸送帶強度的限制。 5. 對線路適應性強。帶式輸送機可以適應坡度為30o～35o的地形，而對于 卡車運輸來說僅能適應原有自然地形的坡度為6o～8o。輸送機線路可以適應地形，在空間和水平面上彎曲從而降低基建投資，并能避免在廠內和其它擁擠地區(qū)，以免受鐵路、公路以及河流、山脈的干擾。帶式輸送機的運輸路線是十分靈活的，線路長度可根據(jù)需要延長。另外，現(xiàn)代的帶式輸送機在越野敷設時，已從槽形發(fā)展到圓管形，它可以在水平及垂直面上轉彎，打破了槽形帶式輸送機不能轉彎的限制，因而能依山傍水，沿地形而走，可節(jié)省大量修隧道、橋梁的基建投資。 6. 裝卸料十分方便。帶式輸送機可根據(jù)工藝流程需要，可在任何點上進行 裝、卸料。圓管式帶式輸送機也是如此。還可以在回程段上裝、卸料，進行反向運輸。 7. 可靠性高。帶式輸送機的可靠性已為所有工業(yè)領域中的使用經(jīng)驗所證實， 它的運行極為可靠，在許多需要連續(xù)運行的重要生產(chǎn)單位，如在發(fā)電廠內煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送以及港口內船舶裝卸散狀物料等，都獲得了廣泛的應用。 8. 營運費低廉。帶式輸送機的磨損件僅為托輥和滾筒，輸送帶壽命長，自 動化程度高，使用人員很少，平均千米里不到1人，消耗的機油和電力業(yè)很少。 9. 基建投資省?；疖嚒⑵囕斔偷钠露榷继?，因此延長米大，修建的路 基長。而帶式輸送機一般可在20o以上，如用圓管式90o都能上去，又能水平轉彎，大大節(jié)省了基建投資?，F(xiàn)國外帶式輸送機每千米成本費為100萬～300萬美元，國內為人民幣500萬元，其中輸送帶占整機成本的30%～35%.。隨著化學工業(yè)的發(fā)展，輸送成本將進一步下降。 10. 能耗低，效率高。由于運動部件自重輕，無效運量少，在所有連續(xù)式和 非連續(xù)式運輸中，帶式輸送機耗能最低、效率最高。 11. 維修費少。帶式輸送機運動部件僅是滾筒和托輥，輸送帶又十分耐磨。 相比之下，火車、汽車磨損部件要多得多，且更換磨損件也較為頻繁。 12. 應用領域廣闊，市場巨大。根據(jù)調查，我國現(xiàn)有帶式輸送機約200萬臺， 其中，鍋爐上煤約40萬臺；煤礦120萬臺；火力發(fā)電廠167座，每廠約3km，折合1萬臺；建材廠和水泥廠6千個，平均每廠50臺，共計30萬臺；港口碼頭約1萬臺，不包括卸船機和散貨裝船機等。 綜上所述，帶式輸送機的優(yōu)越性已十分明顯，它是國民經(jīng)濟中不可缺少的關鍵設備。加之國際互聯(lián)網(wǎng)絡化的實現(xiàn)，又大大縮短了帶式輸送機的設計、開發(fā)、制造、銷售的周期，使它更加具有競爭力。 1　帶式輸送機概述 1.1 帶式輸送機的應用 帶式輸送機是連續(xù)運輸機的一種，連續(xù)運輸機是固定式或運移式起重運輸機中主要類型之一，其運輸特點是形成裝載點到裝載點之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運動來完成物流從裝載點到卸載點的輸送。在工業(yè)、農業(yè)、交通等各企業(yè)中,連續(xù)運輸機是生產(chǎn)過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線不可缺少的組成部分。 連續(xù)運輸機可分為: （1）具有撓性牽引物件的輸送機,如帶式輸送機,板式輸送機,刮板輸送機,斗式輸送機、自動扶梯及架空索道等; （2）不具有撓性牽引物件的輸送機,如螺旋輸送機、振動輸送機等; （3）管道輸送機(流體輸送),如氣力輸送裝置和液力輸送管道. 其中帶輸送機是連續(xù)運輸機中是使用最廣泛的, 帶式輸送機運行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護簡便，適應于冶金煤炭，機械電力，輕工，建材，糧食等各個部門。 1.2 帶式輸送機的分類 帶式輸送機分類方法有多種,按運輸物料的輸送帶結構可分成兩類,一類是普通型帶式輸送機,這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中,上帶呈槽形,下帶呈平形,輸送帶有托輥托起,輸送帶外表幾何形狀均為平面;另外一類是特種結構的帶式輸送機,各有各的輸送特點.其簡介如下: （1）QD80輕型固定式帶輸送機 QD80輕型固定式帶輸送機與TDⅡ型相比,其帶較薄、載荷也較輕,運距一般不超過100m,電機容量不超過22kw. （2） 它屬于高強度帶式輸送機,其輸送帶的帶芯中有平行的細鋼繩，一臺運輸機運距可達幾公里到幾十公里. （3）U形帶式輸送機 它又稱為槽形帶式輸送機,其明顯特點是將普通帶式輸送機的槽形托輥角由提高到使輸送帶成U形.這樣一來輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓,導致物料對膠帶的摩擦力增大,從而輸送機的運輸傾角可達25. （4）管形帶式輸送機 U形帶式輸送帶進一步的成槽,最后形成一個圓管狀,即為管形帶式輸送機,因為輸送帶被卷成一個圓管,故可以實現(xiàn)閉密輸送物料,可明顯減輕粉狀物料對環(huán)境的污染,并且可以實現(xiàn)彎曲運行. （5）氣墊式帶輸送機 其輸送帶不是運行在托輥上的,而是在空氣膜(氣墊)上運行,省去了托輥,用不動的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運行的托輥,運動部件的減少,總的等效質量減少,阻力減小,效率提高,并且運行平穩(wěn),可提高帶速.但一般其運送物料的塊度不超過300mm.增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強壓成槽形外,也可以改變輸送帶本身,把輸送帶的運載面做成垂直邊的,并且?guī)в袡M隔板.一般把垂直側擋邊作成波狀,故稱為波狀帶式輸送機,這種機型適用于大傾角,傾角在30以上,最大可達90. （6）壓帶式帶輸送機 它是用一條輔助帶對物料施加壓力.這種輸送機的主要優(yōu)點是:輸送物料的最大傾角可達90,運行速度可達6m/s,輸送能力不隨傾角的變化而變化,可實現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送.其主要缺點是結構復雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大. （7）鋼繩牽引帶式輸送機 它是無際繩運輸與帶式運輸相結合的產(chǎn)物,既具有鋼繩的高強度、牽引靈活的特點,又具有帶式運輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點。 1.3 帶式輸送機的發(fā)展狀況 目前,帶式輸送機的發(fā)展趨勢是:大運輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機長度和水平轉彎,合理目前帶式輸送機已廣泛應用于國民經(jīng)經(jīng)濟各個部門,近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合運輸系統(tǒng)中帶式輸送機又成為重要的組成部分.主要有:鋼繩芯帶式輸送機、鋼繩牽引膠帶輸送機和排棄場的連續(xù)輸送設施等. 這些輸送機的特點是輸送能力大(可達30000t/h),適用范圍廣(可運送礦石,煤炭,巖石和各種粉狀物料,特定條件下也可以運人),安全可靠,自動化程度高,設備維護檢修容易,爬坡能力大(可達16),經(jīng)營費用低，由于縮短運輸距離可節(jié)省基建投資。 使用膠帶張力,降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。我國已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機的定型設計。鋼繩芯帶式輸送機的適用范圍： （1）適用于環(huán)境溫度一般為度;在寒冷地區(qū)驅動站應有采暖設施； （2）可做水平運輸,傾斜向上(16)和向下()運輸,也可以轉彎運輸;運輸距離長,單機輸送可達15km； （3）可露天鋪設,運輸線可設防護罩或設通廊； （4） 輸送帶伸長率為普通帶的1/5左右;其使用壽命比普通膠帶長;其成槽性好;運輸距離大 2 總體方案設計 機械產(chǎn)品的方案設計首先確定它的工作原理方案，再確定機械運動方案。機械系統(tǒng)的工作原理和機械傳動方案的優(yōu)劣是決定產(chǎn)品性能、成本，關系到產(chǎn)品水平及競爭力的關鍵所在。因此機械系統(tǒng)的運動方案設計階段是機械產(chǎn)品設計中最重要的設計階段，是機械產(chǎn)品至關重要的環(huán)節(jié)。在此階段完成的草圖和總體布置，不僅確定了整機的布置形式和重要尺寸，而且也確定了各種部件的基本型號和特性參數(shù)。 2.1 布置方式 電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉動或其他驅動機構，借助于滾筒或其他驅動機構與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。帶式輸送機的驅動方式按驅動裝置可分為單點驅動方式和多點驅動方式兩種。 通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅動方式，即驅動裝置集中的安裝在輸送機長度的某一個位置處，一般放在機頭處。單點驅動方式按傳動滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅動。對每個滾筒的驅動又可分為單電動機驅動和多電動機驅動。因單點驅動方式最常用，凡是沒有指明是多點驅動方式的，即為單驅動方式，故一般對單點驅動方式，“單點”兩字省略。 單筒、單電動機驅動方式最簡單，在考慮驅動方式時應是首選方式。在大運量、長距離的鋼繩芯膠帶輸送機中往往采用多電動機驅動。 2.2 帶式輸送機的工作原理 帶式輸送機又稱膠帶運輸機,其主要部件是輸送帶,亦稱為膠帶,輸送帶兼作牽引機構和承載機構.帶式輸送機組成及工作原理如圖2-1所示 ,它主要包括以下幾個部分：減速器、電動機、輸送帶(通常稱為膠帶) 、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動裝置、清掃裝置和卸料裝置等. 圖2-1 帶式輸送機簡圖 1——張緊裝置 2——裝料裝置 3——犁形卸料器 4——槽形托輥 5——輸送帶 6——機架 7——傳動滾筒 8——卸料器 9——清掃裝置 10——平行托輥 11——空段清掃器 12——清掃器 輸送帶繞1經(jīng)頭驅動滾筒和尾部拉緊裝置的滾筒3，形成一個無極的環(huán)形封閉帶，輸送帶上分支（有載分支）支撐在槽型托輥上（上托輥），下分支（無載分支）支撐在平托輥上，拉緊裝置給輸送帶一保證正常運轉所需要的張力。工作時驅動滾筒通過摩擦力驅動輸送帶運行，物料經(jīng)裝載裝置加到輸送帶上，隨膠帶一起運動到頭部卸載裝置卸載，利用專門的卸載裝置在輸送機中部任意點卸載。一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面,在機頭滾筒(在此,即是傳動滾筒)卸載,利用專門的卸載裝置也可在中間卸載. 2.3 傳動原理 在進行總體方案設計前，首先簡要地闡述皮帶運輸機的傳動原理，下圖表示輸送機的傳動原理。 如圖，要克服阻力使膠帶運動起來，必須使膠帶在傳動滾筒相遇點2的張力大于分離點1的張力。這兩點張力差就是傳動滾筒所傳給膠帶的摩擦力，也就是膠帶輸送機的牽引力。 圖2-2傳動原理圖 提高傳動裝置的牽引力可以從以下三個方面考慮： （1）增加拉緊力 增加初張力可以使膠帶在傳動滾筒分離點的張力增加。此法提高牽引力雖然可以， 但是增大S1必須相應的增大皮帶截面，這樣會增大傳動裝置的結構尺寸，不經(jīng)濟，故在設計中不采用此法。 （2）增加圍包角 （3）增加摩擦系數(shù) 通過對上述傳動原理的闡述可以看出，增大圍包角是增大牽引力的有效方法。故在傳動中擬采用雙滾筒驅動，以增加圍包角。單滾筒驅動圍包角只能取到200～300，雙滾筒可以達到450～480。故在設計中為增大圍包角采用雙滾筒驅動，初定圍包角450。 2.4 傳動方案和總體設計 由于我們所設計的皮帶運輸機運輸量大，工作環(huán)境為露天地面，為減小設計尺寸，且提高運輸能力，決定采用兩臺電動機，分別驅動雙滾筒。按照皮帶運輸機的一般工作原理可得到總體的傳動方案。擬定 如下線路布置的傳動方案： （1——尾部滾筒 2——改向滾筒 3——驅動滾筒 4——頭部滾筒） 3　主要技術參數(shù)的設計計算 3.1 槽角的選取 表3-1 傾斜系數(shù)選用表 傾角(°) 4 6 8 0.99 0.98 0.97 表3-2槽形托輥物料斷面面積A（10）（帶寬B=800mm） 20° 25° 30° 35° 40° 0 279 344 402 454 50 10 405 466 518 564 603 20 535 591 638 678 71 30 671 722 763 798 822 由已知條件，并查手冊得： 物料堆積密度=1.26t/ 按小時輸送量確定： 有表3-1得 =6°時，Cst=0.98 圖3-2 槽形托輥的帶上物料堆積截面 故所選的槽形物料截面面積： 在時，對應表3-2中所列四種槽角，A均大于0.068，在此選槽角=40，此時A=0.071， 實際=3600x0.071x1.6x1.26x0.98=521t/h>500t/h 3.2 膠帶運行阻力的計算 輸送帶的張力包括有拉緊裝置所形成的初張力,克服各種阻力所需要的張力及由動載荷所產(chǎn)生的張力。 運行阻力分為直線段、曲線段及其他附加阻力,現(xiàn)分述如下. （1）如下圖所示,運行阻力包括兩部分,一部分是摩擦阻力;一部分是由下滑力(自重分力)引起的阻力.有摩擦力引起的阻力總是為正,但由于下滑力引起的阻力在此段輸送帶向上運行時為正,向下為負. 圖3-3 運行阻力示意圖 承載段(或稱為重段)運行阻力為 因為 所以 式中： 當承載段向上運行時,下滑力是正;向下運行時,下滑力是負. 同樣,輸送帶回空段阻力為 （3.1） 式中 當承載段向上運行時,回空段是向下運行的,此時,回空段向下滑力為負;反之,回空段的下滑力為正。 如圖3-1由分離點起,依次將特殊點設為1、2、3。。。。，一直到相遇點為7點，計算運行阻力時，首先，要初定輸送帶的種類和型號，在此，初選定為鋼繩芯帶，選ST1000的鋼繩芯帶,查表得縱向拉伸強度Gx=1000N/mm，輸送帶每米質量為qo=23.1kg/m 3.3.1 承載段的運行阻力 由以上所述得： 又有 =3.6qv 得： 物流每米質量為 表3-3每組托輥轉動部分質量m＇、m＂ 托輥形式 650 800 1000 1200 鑄鐵座 12 14 22 25 沖壓座 9 11 17 20 鑄鐵座 10 12 17 20 沖壓座 9 11 15 18 表3-4常用的托輥阻力系數(shù) 工作條件 平行托輥 槽形托輥 室內清潔、干燥、無磨損性塵土 0.018 0.02 空氣濕度、溫度正常，有少量磨損性塵土 0.025 0.03 室外，有大量磨損性塵土，污染摩擦表面 0.035 0.04 由表3-3得Gtz=14，同時選出托輥間距=1.2m 所以 查表3-4選=0.04，代入Fz 得 ： =[（86.8+23.1+11.67）×400×0.04× +（86.8+23.1）×400×]9.81 =64.055KN 受料區(qū)的慣性阻力 =4.360KN 犁式卸料器的阻力 其中： C2為常數(shù)，當B=800mm時，C2=350N 故： =0.435KN 3.3.2 回空段的運行阻力 由： 查表3-3得Gtk=12，選取=3m 則： 查表3-4得=0.035，代入Fk 得： = 363.172—929.624=—5.557KN 4××9.81 =—0.0577KN =（23.1+4）130.0359.81 =0.12KN 表3-5清掃器阻力表 帶寬B 種類 800 1000 1200 彈簧清掃器 760 1540 1540 空段清掃器 160 200 230 清掃器摩擦阻力： Fr=F空段+F彈簧 查表3-5得： Fr=760+160=920N=0.92KN 3.3.3 最小張力點 膠帶張力的計算示意圖見圖3-1 根據(jù)簡圖可以求出各點的張力： 因為： Fk =F1～2+F2～3+Fr+F6～7 = 0.12+（—5.557）+0.92+（—0.0577） = —4.5747KN＜0 所以： 3點的張力最小 3.4 輸送帶上各點張力的計算 在討論輸送帶各段的阻力計算后，為求所需要的牽引力，進而計算電機的功率，選取減速器、聯(lián)軸器的類型，以及利用懸垂度條件對膠帶強度進行校核，確定拉緊裝置的拉緊力等，都需要先計算出膠帶張力。 在進行膠帶張力計算時是采用逐點計算法，逐點計算法就是沿著膠帶運行方向，輸送帶上任意點的張力Si+1等于前一點的張力Si與這兩點之間的運行阻力之和。 逐點計算法的步驟：首先從驅動滾筒的繞出點開始，將輸送帶的輪廓分為相互銜接的若干區(qū)段，在這個區(qū)段的連接點上注明標號，然后依次求出各點的張力。 3.4.1 由逐點計算法計算各點的張力 表3-6 分離點張力系數(shù)Cf 軸承類型 近90圍包角 近180圍包角 滑動軸承 1.03～1.04 1.05～1.06 滾動軸承 1.02～1.03 1.04～1.05 因為S4=6.433KN，又根據(jù)表3-6選Cf=1.05，故有S3==6.127KN S2=S3—F23—F空=11.084KN Sl=S1=S2—F12=11.084—0.12=10.964KN S5=S4+Fba+Fb+Fz=75.283KN S6=S5Cf=79.047KN Sy=S7=S6+F67+Fr=79.91KN 3.4.2 用摩擦條件來驗算傳動滾筒分離點與相遇點張力的關系 表3-7摩擦系數(shù)表 光面、潮濕 光面、干燥 膠面、潮濕 膠面、干燥 像膠接觸面 0.2 0.25 0.35 0.4 塑料接觸面 0.15 0.17 0.25 0.3 設：為包膠滾筒，每個滾筒與輸送帶的圍包角為=225。由表3-7選摩擦系數(shù)=0.35。并取摩擦力備用系數(shù)n=1.2。 按摩擦傳動件找出Sy與S1的關系，因為 Sy—S1= 所以 可算得允許Sy的最大值為 =10.964（1+） =144.392KN＞79.047KN 故摩擦條件滿足。 3.5 輸送帶的強度驗算 3.5.1 輸送帶的計算安全系數(shù) Sn ——輸送帶的額定拉斷力，N； 對鋼繩芯帶 Sn=BGx Gx——縱向拉伸強度，N/mm； Smax——輸送帶上最大張力點的張力，N； 由 Smax=S7=79.047KN Sn=BGx=8001000=800KN 得 ： ==10.12 3.5.2 輸送帶的許用安全系數(shù) 表3-8 基本安全系數(shù)mo與Cw表 帶芯材料 工作條件 基本安全系數(shù)mo 彎曲伸長系數(shù)Cw 有利 3.2 正常 3.5 不利 3.8 有利 2.8 正常 3.0 不利 3.2 [m]= （3.2） mo——基本安全系數(shù)，列在表3-8中； Cw——附加彎曲伸長折算系數(shù)，列在表3-8中； ——動載菏系數(shù)，一般取1.21.5； ——輸送帶接頭效率。 由表3-8，選取mo=3，Cw=1.8；取=1.2， =0.85 代入 得： [m]==7.624KN 在此，因: m=10.12[m]=7.624 故: 所選的輸送帶能滿足強度要求. 3.5.3 傳動滾筒直徑的確定和滾筒強度的驗算 ①考慮到比壓及摸擦條件的滾筒最小直徑 計算時,可兩滾筒分開算,也可兩滾筒按一體來算. 由 （3.3） 式中: wo-----輸送機的牽引力,N; Sy-----相遇點的張力,N; S1-----分離點的張力,N; B-----輸送帶寬度,mm; [p]-----輸送帶允許的比壓,鋼繩芯為0.7,其他普通帶為0.4mpa; ------圍包角,rad; ---------摩擦系數(shù)。 故由已知條件可得: =89.622KN ②按鋼繩芯帶繩芯中的鋼繩直徑與滾筒直徑的比值 由 式中 D--------傳動滾筒直徑,mm; d--------鋼芯帶中鋼繩的直徑,mm; 由查表得鋼芯帶中鋼繩的直徑 d=4mm 得 D≥150d=1504=600mm 故 可采用直徑為 D=630mm的滾筒 ③驗算滾筒的比壓 比壓要按相遇點滾筒所承受的比壓來算,因此滾筒所承受的比壓較大.按最不利的情況來考慮,設總的牽引力由兩滾筒均分,各傳遞一半牽引力. 總的牽引力 Wo=S7(Sy)-S1(Sl)=79.91--10.964=68.946KN 故相遇點S7,其分離點所承受的拉力為 S1=79.91—68.946/2=45.437KN 由 式中 ----- 輸送帶作用在傳動滾筒滑動弧表面的平均壓力,mpa; D ----- 滾筒直徑,mm; 故 =0.18mpa 由于 pcp=0.18mpa<[p]=0.7mpa 所以通用設計的滾筒強度是足夠的,不必再進行強度驗算. 4 驅動裝置的選用與設計 帶式輸送機的負載是一種典型的恒轉矩負載，而且不可避免地要帶負荷起動和制動。電動機的起動特性與負載的起動要求不相適應在帶式輸送機上比較突出，一方面為了保證必要的起動力矩，電機起動時的電流要比額定運行時的電流大6～7倍，要保證電動機不因電流的沖擊過熱而燒壞，電網(wǎng)不因大電流使電壓過分降低，這就要求電動機的起動要盡量快，即提高轉子的加速度，使起動過程不超過3～5s。驅動裝置是整個皮帶輸送機的動力來源，它由電動機、減速器 、聯(lián)軸器、傳動滾筒組成。驅動滾筒由一臺或兩臺電機通過各自的聯(lián)軸器、減速器、和鏈式聯(lián)軸器傳遞轉矩給傳動滾筒。 減速器有二級、三級及多級齒輪減速器，第一級為直齒圓錐齒輪減速傳動，第二、三級為斜齒圓柱齒輪降速傳動，聯(lián)接電機和減速器的連軸器有兩種，一是彈性聯(lián)軸器，一種是液力聯(lián)軸器。為此，減速器的錐齒輪也有兩種；用彈性聯(lián)軸器時，用第一種錐齒輪，軸頭為平鍵連接；用液力偶合器時，用第二種錐齒輪，軸頭為花鍵齒輪聯(lián)接。 傳動滾筒采用焊接結構，主軸承采用調心軸承，傳動滾筒的機架與電機、減速器的機架均安裝在固定大底座上面，電動機可安裝在機頭任一側。 4.1 電機的選用 電動機額定轉速根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定，一般情況下電動機的轉速不低于500r/min，因為功率一定時，電動機的轉速低，其尺寸愈大，價格愈貴，而效率較低。若電機的轉速高，則極對數(shù)少，尺寸和重量小，價格也低。本設計皮帶機所需電動機的總功率為77.869kw，所以需選用功率為90kw的電機，擬采用型電動機YB280M—4，該型電機轉矩大，性能良好，可以滿足要求。查《機械設計師手冊》，它的主要性能參數(shù)如下表： 功率/KW 轉速/rmin 效率（%） 堵轉轉矩 額定轉矩 最大轉矩——額定轉矩 質量/kg 90 1480 93.5 1.9 2.2 780 4.2 減速器的選型與設計 4.2.1 傳動裝置的總傳動比及其分配 由于輸送帶的寬度B=800，查表選取傳動滾筒的直徑D=630，則工作機的轉速： 已知電動機轉速nm=1480r/min，有以上計算知 總傳動比 i=30.91 由于為了節(jié)省空間，電動機和輸送機平行布置，所以要采用圓錐—圓柱齒輪減速器，并擬定采用三級齒輪減速。第一級為直齒圓錐齒輪減速傳動，第二、三級為斜齒圓柱齒輪傳動。其展開圖如下： 圖4-1 三級齒輪減速器展開圖 電動機和I軸之間，IV軸和傳動滾筒之間用的都是聯(lián)軸器，故傳動比都是1。 I軸和II軸之間用錐齒輪傳動，為了便于加工，使大圓錐齒輪尺寸不致過大，應使，取，II軸與III軸，III軸與IV軸之間均用斜齒輪圓柱齒輪傳動， =2.6 4.2.2 由運動學、動力學進行參數(shù)計算 ① 各軸的轉速： ②.各軸的功率： ③.各軸的扭矩： 4.2.3 減速器的選型校核 減速器的承載能力受機械強度和熱平衡許用功率兩方面限制。因此，選用減速器時必須對這兩個功率進行校核。 首先，按減速器機械強度許用公稱功率p選用，如果減速器的實用輸入轉矩和承載能力表中三檔轉速中的轉速相對誤差超過4％，則應按實用轉速驗算減速器的公稱功率選用，然后校核減速器熱平衡的許用功率。 ①.減速器許用公稱功率校核： 載荷為重型載荷，查《減速器設計選用手冊》表4-20，得工作機械工況系數(shù)f＝1.5，則： kw 查《減速器設計選用手冊》表4-5，選用DCY315-31.5，其許用輸入功率為,在轉速為1500r/min時為195kw， = 195 kw > 135 kw, 滿足要求。 ②.起動轉矩校核 查《減速器設計選用手冊》得： ， 式中： ——啟動轉矩或最大輸入轉矩。 查表取 =905 ， —— 轉速， —— 許用輸入功率。 則： =< 故：轉矩滿足要求。 ③.熱效應驗算： 應滿足下列關系： ——減速器熱功率，取155kw， ——環(huán)境溫度系數(shù)，查表4-21取0.89， ——功率利用系數(shù)，查表1-49取0.79。 則 kw90 kw， 故： 滿足要求。 4.3 聯(lián)軸器的計算與選型 本設計采取液力聯(lián)軸器，它可以聯(lián)結兩個傳動軸，能夠保護動力系統(tǒng)免于過載損壞，還可以用于空載啟動原動機，還能做離合器、無極調速器等使用。 液力聯(lián)軸器由泵輪、渦輪、外殼和輸入軸及輸出軸等組成。泵輪與外殼通過螺栓固定連接，其作用是防止工作液體外溢。輸入軸（與泵輪固定的連接）與輸出軸（與渦輪固定連接）分別與動力機和工作機相連接。泵輪與渦輪均具有徑向直葉片的葉輪。由泵輪和渦輪具有葉片的凹腔部分所形成的圓環(huán)狀空腔稱為工作腔，供工作液體在其中循環(huán)流動，傳遞動力進行工作。工作腔的最大直徑稱為有效直徑，是液力偶合器的特征尺寸——規(guī)格大小的標志尺寸。 液力偶合器安裝在動力機與工作機之間，當泵輪被動力機帶動運轉時，工作腔中的液體隨泵輪做圓周運動，同時又在離心慣性力作用下沿葉片間通道向外流動，即對泵做相對運動。液體質點相對于葉輪的運動狀態(tài)由葉輪和葉片形狀決定。由于葉片為徑向直葉片，假設葉片數(shù)目無窮多，厚度無限薄，則液體質點從泵輪半徑較小的流道進口處被加速，并被拋向半徑較大的流道出口處。從而液體質點的動量矩增大，即泵輪從動力機吸收機械能并轉化為液體能。在 泵輪出口處液流以較高的速度和壓強沖向渦輪葉片，并沿著葉片表面與工作腔外環(huán)所構成的流道做向心流動。液流對渦輪葉片的沖擊減小了自身的速度和壓強，使液體質點的動量矩降低，釋放的液體能推動渦輪（即工作機）旋轉做功（渦輪將液體能轉化為機械能）。液流的液體能釋放減小后，在其后的液流的推動下，由渦輪外緣（渦輪流道入口）流向內緣（渦輪流道出口）,并流入泵輪，開始下一個能量轉化的循環(huán)流動。如果沒有環(huán)流運動。就沒有能量的傳遞。 表4－1YL——450A型液力聯(lián)軸器各項技術特征 泵輪轉速/r 1500 傳遞功率/KW 55～110 輸出方式及規(guī)格 漸開線花鍵INT 60Z3.5m30p5H 重量/Kg 89 額定滑差S*% 3～3.5 液力偶合器有很多優(yōu)點：隔離紐振，防護動力過載，均勻多臺原動機間的負荷分配，空載啟動，離合方便，實現(xiàn)無極調速，無磨損，易散熱以及可撓性聯(lián)結。但它也存在著諸多的缺點:其效率低，有功率損失，對于功率大于100KW的偶合器，除本體外，還有一套冷卻供油系統(tǒng)和若干輔助設備，消耗部分輔助功率，當原動機轉速較低時，偶合器的尺寸重量較大等。 4.4 驅動滾筒的設計 驅動滾筒是傳遞動力的主要部件，它是依靠與輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行的部件。傳動滾筒根據(jù)承載能力分為輕型、中型和重型三種。同一種滾筒直徑又有幾種不同的軸徑和中心跨距供選用。 ①.輕型：軸承孔徑80~100㎜。軸與輪轂為單鍵聯(lián)接的單幅板焊接筒體結構。單向出軸。 ②.中型：軸承孔徑120~180㎜。軸與輪轂為脹套聯(lián)接。 ③.重型：軸承孔徑200~220㎜。軸與輪轂為脹套聯(lián)接，筒體為鑄焊結構。有單向出軸和雙向出軸兩種。 輸送機的驅動滾筒結構有鋼板焊接結構及鑄鋼或鑄鐵結構，驅動滾筒的表面形式有鋼制光面滾筒、鑄（包）膠滾筒等，鋼制光面滾筒主要缺點是表面摩擦系數(shù)小，一般用在周圍環(huán)境濕度小的短距離輸送機上。鑄（包）膠滾筒的主要優(yōu)點是表面摩擦系數(shù)大，適用于環(huán)境濕度大、運距長的輸送機，鑄（包）膠滾筒按其表面形狀又可分為光面鑄（包）膠滾筒、人字形溝槽鑄（包）膠滾筒和菱形鑄（包）膠滾筒。 人字形溝槽鑄（包）膠滾筒是為了增大摩擦系數(shù)，在鋼制光面滾筒表面上，加一層帶人字溝槽的橡膠層面，這種滾筒有方向性，不得反向運轉。與菱形鑄（包）膠滾筒相比，由于本設計的輸送機主要用于戶外作業(yè)的環(huán)境之下，故選菱形鑄（包）膠滾筒。 4.4.1 驅動滾筒的功率 設驅動滾筒的軸為Ⅴ軸，減速器輸出軸為Ⅵ軸，則驅動滾筒軸的轉速為nv，功率為pv，則有： p5＝p4? ， n5＝n4＝nw ， 式中： ——低速聯(lián)軸器的傳動效率，＝0.99； nw——工作機轉速； P5 = 73.430.99 = 72.70KW ＝14635.01N.m 4.4.2 驅動滾筒軸徑的計算 ①計算最小軸徑 選取驅動滾筒軸的材料為45＃鋼，調質處理。查表知：考慮彎矩影響的設計系數(shù)A=107，于是軸的最小直徑dmin，可有下式求得： dmin＝ 式中： A——考慮力彎矩影響的設計系數(shù) P5——第Ⅴ軸的功率； n5——第Ⅴ軸的轉速； 則： ＝123.26mm 因減速器輸出軸與驅動滾筒的軸之間需要安裝一聯(lián)軸器，故需要結合聯(lián)軸器的軸徑后在確定驅動滾筒的軸徑。 ③滾筒最小軸徑的選取 結合聯(lián)軸器的軸徑后可選驅動滾筒的軸徑d＝130mm，即為安裝聯(lián)軸器的輸出軸的直徑。 查《機械設計手冊》第四版，第二卷，本設計選取滾子鏈聯(lián)軸器GL14型聯(lián)軸器與減速器輸出軸端相連，滾子鏈聯(lián)軸器具有結構簡單，維護方便，更換快可在高溫、潮濕、多塵土的條件下工作。 由聯(lián)軸器計算轉矩： 式中： T——傳遞的名義轉矩，既減速器輸出軸的轉矩； TH——聯(lián)軸器的額定轉矩； K——聯(lián)軸器的工況系數(shù)，查《機械設計手冊》，取K＝1.25 4.4.3 滾筒軸的校核 由于軸只受扭轉力的作用，故只校核軸的強度和剛度 ①強度校核 由強度校核條件： 式中： ——剪切應力，N； ——轉矩，N?M; ——抗扭截面模量，＝Ip/(D/2)， ＝; 代入數(shù)據(jù) ＝4.3 因此，＝＝33.01mpa 由于軸材料為45＃，其許用剪應力為＝100mpa，＜，故強度符合要求。 ②剛度校核 由剛度條件可知 T——軸所受的扭矩，N?mm； G——軸的材料的剪切彈性模量，mpa，G＝8.1 ——軸截面的極慣性矩，。 ＝0.359（/m） 由于傳動滾筒軸屬于一般的傳動軸，因此＝0.5～1（/m） 由＜ 故：可知軸的剛度合格 5 托輥的設計 5.1 托輥的作用與類型 （一）作用 托輥是決定帶式輸送機的使用效果，特別是輸送帶使用壽命的最重要部件之一。托輥組的結構在很大程度上決定了輸送帶和托輥所受承載的大小與性質。對托輥的基本要求是：結構合理，經(jīng)久耐用，密封裝置防塵性能和防水性能好，使用可靠。軸承保證良好的潤滑，自重較輕，回轉阻力系數(shù)小，制造成本低，托輥表面必須光滑等。 支承托輥的作用是支承輸送帶及帶上的物料，減小帶條的垂度，保證帶條平穩(wěn)運行，在有載分支形成槽形斷面，可以增大運輸量和防止物料的兩側撒漏。一臺輸送機的托輥數(shù)量很多，托輥質量的好壞，對輸送機的運行阻力、輸送帶的壽命、能量消耗及維修、運行費用等影響很大。 （二）類型 托輥可分為槽形托輥、平行托輥、緩沖托輥和調心托輥等； 圖4-4 槽形托輥 槽形托輥(圖l 7．3—抽)用于輸送散粒物料的帶式輸送機上分支，使輸送帶成槽形，以便增大輸送能力和防止物料向兩邊灑漏。目前國內Ⅱ系列由三個輥子組成的槽形托輥槽角為或，增大槽角可加大載貨的橫斷面積相防止輸送帶跑偏，但使膠帶彎折，對輸送帶的壽命不利。為降低膠帶邊緣的附加應力，在傳動滾筒與第一組槽形托輥之間可采取槽角為、、的過渡托輥使膠帶逐步成槽。 平形托輥由一個平直的輥子構成，用于輸送件貨。 其結構簡圖如下： 圖4-5 平行托輥 緩沖托輥用于帶式輸送機的受料處，以便減少物料對輸送帶的沖擊，有橡膠圈式和彈簧板式等。其結構簡圖如下： 圖4-6 緩沖托輥 a)橡膠圈式 b)彈簧板式 調心托輥用來調整輸送帶的橫向位置，使它保持正常運行。調心托輥形式很多，輸送散粒物料最簡單的是采用槽形前傾托輥。如圖l 7．8-7所示．借助兩個側托輥朝膠帶運行方向前傾一定角度(一般約)而對跑偏的輸送帶起復位作用。這種方法簡單，但會使阻力增大約10％。其它還有錐形、V形、反V形等多種調心托輥，可按需選用。 圖4-7 側托輥前傾的調心托輥 托輥直徑與帶寬、物料松散密度和帶速有關。隨著這些參數(shù)的增大，托輥直徑相應增大。帶式輸送機有載分支最常用的是由剛性的、定軸式的三節(jié)托輥組成的槽形托輥。一般帶式輸送機的槽角為，如果槽角由增大到，則在同樣帶寬條件下物料橫斷面積增大20％，運輸量可提高13％，帶式輸送機的無載分支常采用平形托輥。帶式輸送機的裝載處由于物料對托輥的沖擊，易引起托輥軸承的損壞，常采用緩沖托輥組。 托輥密封結構的好壞直接影響托輥阻力系數(shù)的大小和托輥的壽命。托輥的轉動阻力不僅與速度、軸承及其密封有關，而且與潤滑脂的選擇也有很大關系。潤滑脂除起潤滑作用外，還起密封作用。 5.2 托輥間距 托輥間距的布置應遵循膠帶在托輥間所產(chǎn)生的撓度盡可能小的原則。膠帶在托輥間的撓度值一般不超過托輥間距的2.5％。在裝載處的上托輥間距應小一些，一般的間距為300～600mm，而且必須選用緩沖托輥，下托輥間距可取2500～3000mm，或取為上托輥間距的兩倍。 在有載分支頭部、尾部應各設置一組過渡托輥，以減小頭、尾過渡段膠帶邊緣的應力，從而減少膠帶邊緣的損壞。過渡托輥的槽角為與兩種，端部滾筒中心線與過渡托輥之間的距離一般不大于800～1000mm。 帶式輸送機在運轉過程中，經(jīng)常出現(xiàn)膠帶跑偏現(xiàn)象，即膠帶運行中心線偏離輸送機的的縱向幾何中心線。為防止和克服膠帶跑偏現(xiàn)象，常用的方法是采用不同形式的調心托輥，在有載分支每隔10組槽形托輥放置一組調心托輥，下分支每隔6~10組平型托輥放置一組調心托輥。。 5.3 托輥的選型 槽形托輥用于輸送散粒物料的帶式輸送機的上分支，最常用的由三個棍子組成的槽形托輥。由原始尺寸B＝800mm查《運輸機械設計選用手冊》表2－50，取托輥直徑D為108mm。 在輸送機的受料處，為了減少物料對輸送帶的沖擊，減少運行阻力，擬采用緩沖托輥；結構型式為橡膠圈式，托輥直徑選為108mm。 托輥的間距設計由帶寬B＝800mm，取上托輥間距為1200mm，下托輥間距為3000mm。 6 制動裝置 6.1 制動裝置的作用 對于傾斜輸送物料的帶式輸送機，其平均傾角大于4度時，當滿載停車時會發(fā)生上運物料時帶的逆轉和下運物料時帶的順滑現(xiàn)象，從而引起物料的堆積、飛車等事故，所以應設置制動裝置。制動器是用于機器或機構減速使其停止的裝置，有時也能用作調節(jié)或限制機構的運行速度，它是保證機構或機器安全正常工作的重要部件。 6.2 制動裝置的選型 制