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第一章 前言 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(nóng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的帶式輸送機,各有各的輸送特點.其簡介如下: 1.3 各種帶式輸送機的特點 ⑴.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. ⑵. 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. ⑶.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°. ⑷. 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. ⑸.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(zhì)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(cè)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(jié)構(gòu)復雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。 ⑺.鋼繩牽引帶式輸送機 它是無際繩運輸與帶式運輸相結(jié)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。 1.4 帶式輸送機的發(fā)展狀況 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。 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(zhuǎn)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.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°°C;在寒冷地區(qū)驅(qū)動站應有采暖設施; (2)可做水平運輸,傾斜向上不超過 (16°)和向下()運輸不超過,也可以轉(zhuǎn)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。 1.5 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(gòu)和承載機構(gòu).帶式輸送機組成及工作原理如圖1-1所示 ,它主要包括一下幾個部分: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1-1 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——減速器 輸送帶5繞經(jīng)傳動滾筒7和機尾換向滾筒1形成一個無極的環(huán)形帶.輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上.拉緊裝置給輸送帶以正常運轉(zhuǎn)所需要的拉緊力.工作時,傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行.物料從裝載點裝到輸送帶上,形成連續(xù)運動的物流,在卸載點卸載.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。 普通型帶式輸送機的機身的上帶是用槽形托輥支撐,以增加物流斷面積,下帶為返回段(不承載的空帶)一般下托輥為平托輥.帶式輸送機可用于水平、傾斜和垂直運輸.對于普通型帶式輸送機傾斜向上運輸,其傾斜角不超過18°,向下運輸不超過15°。 輸送帶是帶式輸送機部件中最昂貴和最易磨損的部件.當輸送磨損性強的物料時,如鐵礦石等,輸送帶的耐久性要顯著降低。 提高傳動裝置的牽引力可以從以下三個方面考慮： （1）增大拉緊力。增加初張力可使輸送帶在傳動滾筒分離點的張力增加，此法提高牽引力雖然是可行的。但因增大必須相應地增大輸送帶斷面，這樣導致傳動裝置的結(jié)構(gòu)尺寸加大，是不經(jīng)濟的。故設計時不宜采用。但在運轉(zhuǎn)中由于運輸帶伸長，張力減小，造成牽引力下降，可以利用拉緊裝置適當?shù)卦龃蟪鯊埩?，從而增大，以提高牽引力? （2）增加圍包角對需要牽引力較大的場合，可采用雙滾筒傳動，以增大圍包角。 （3）增大摩擦系數(shù)其具體措施可在傳動滾筒上覆蓋摩擦系數(shù)較大的襯墊，以增大摩擦系數(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。故在傳動中擬采用這種方法。 1.6 帶式輸送機的結(jié)構(gòu)和布置形式 1.6.1 帶式輸送機的結(jié)構(gòu) 帶式輸送機主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護裝置等。 輸送帶是帶式輸送機的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運行，物料根據(jù)需要可以在輸送機的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運行阻力小。帶式輸送機可沿水平或傾斜線路布置。使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時，不同物料的最大運輸傾角是不同的，如下表1-1所示： 表1-1 不同物料的最大運角 物料種類 角 度 物料種類 角 度 煤 塊 18 ° 篩分后的石灰石 12° 煤 塊 20 ° 干 沙 15° 篩分后的焦碳 17 ° 未篩分的石塊 18° 0—350mm礦石 16 ° 水 泥 20° 0—200mm油田頁巖 22° 干 松 泥 土 20° 由于帶式輸送機的結(jié)構(gòu)特點決定了其具有優(yōu)良性能，主要表現(xiàn)在：運輸能力大，且工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機的1/3到1/5；由于物料同輸送機一起移動，同刮板輸送機比較，物料破碎率?。粠捷斔蜋C的單機運距可以很長，與刮板輸送機比較，在同樣運輸能力及運距條件下，其所需設備臺數(shù)少，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設備和人員，并且維護比較簡單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設備比較，初期投資高且不適應輸送有尖棱的物料。 輸送機年工作時間一般取4500~5500小時。當二班工作和輸送剝離物，且輸送環(huán)節(jié)較多，宜取下限；當三班工作和輸送環(huán)節(jié)少的礦石輸送，并有儲倉時，取上限為宜。 1.6.2 布置方式 電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動或其他驅(qū)動機構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動機構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。帶式輸送機的驅(qū)動方式按驅(qū)動裝置可分為單點驅(qū)動方式和多點驅(qū)動方式兩種。 通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅(qū)動方式，即驅(qū)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(qū)動方式按傳動滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動。對每個滾筒的驅(qū)動又可分為單電動機驅(qū)動和多電動機驅(qū)動。因單點驅(qū)動方式最常用，凡是沒有指明是多點驅(qū)動方式的，即為單驅(qū)動方式，故一般對單點驅(qū)動方式，“單點”兩字省略。 單筒、單電動機驅(qū)動方式最簡單，在考慮驅(qū)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(qū)動。帶式輸送機常見典型的布置方式如下圖1-2所示： 圖1-2 帶式輸送機典型布置方式 1.6.3 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。 查1-2表（見通用機械設計）可知， 表1－2　膠帶參數(shù) 縱向拉伸強度 N/mm 1000 鋼絲繩間距/mm 12 帶厚/mm 16 上覆蓋膠厚度/mm 6 下覆蓋膠厚度/mm 6 輸送帶質(zhì)量 kg/m 23.1 縱向拉伸強度=1000N/mm；輸送帶每米質(zhì)量。 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;向上運行時,下滑力是負。 同樣,輸送帶回空段阻力為 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。 同時選出托輥間距，=3m。 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。 第二章 帶式輸送機的設計計算 2.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件 (1) 運輸物料:原煤 (2) 膠帶速度:2.5m/s (3) 傳動滾筒轉(zhuǎn)速:59.7r/mi (4) 物料堆積密度：r= 800kg/ (5)傳動滾筒軸功率:62.5kW (6) 帶式輸送機傾角 =100 (7) 輸送帶拉力25KN 使用情況：每天工作8小時，每年300天，5年。 2.2 計算步驟 2.2.1 帶速和槽角的確定: 按給定的工作條件,取原煤的堆積角為20°。 帶式輸送機的最大運輸能力計算公式為 式中：——輸送量（； ——帶速（； ——物流密度； 帶速選擇原則： (1)輸送量大、輸送帶較寬時，應選擇較高的帶速。 (2)較長的水平輸送機，應選擇較高的帶速；輸送機傾角愈大，輸送距離愈短，則帶速應愈低。 (3)物料易滾動、粒度大、磨琢性強的，或容易揚塵的以及環(huán)境衛(wèi)生條件要求較高的，宜選用較低帶速。 (4)一般用于給了或輸送粉塵量大時，帶速可取0.8m/s~1m/s；或根據(jù)物料特性和工藝要求決定。 (5)人工配料稱重時，帶速不應大于1.25m/s。 (6)采用犁式卸料器時，帶速不宜超過2.0m/s。 (7)采用卸料車時，帶速一般不宜超過2.5m/s；當輸送細碎物料或小塊料時，允許帶速為3.15m/s。 (8)有計量秤時，帶速應按自動計量秤的要求決定。 (9)輸送成品物件時，帶速一般小于1.25m/s。 帶速與帶寬、輸送能力、物料性質(zhì)、塊度和輸送機的線路傾角有關(guān).當輸送機向上運輸時，傾角大，帶速應低；下運時，帶速更應低；水平運輸時，可選擇高帶速.帶速的確定還應考慮輸送機卸料裝置類型，當采用犁式卸料車時，帶速不宜超過3.15m/s. 考慮山上的工作條件取帶速為2 m/s; 故所選的槽形物料斷面面積 A=0.234m2, 選槽角=,動積角=300。 試中 r------物流密度，t/; ------傾斜系數(shù)，對普通帶可在下表中查得; q-------物流每米質(zhì)量，kg/m; v ------速度，m/s; 表2-1 傾斜系數(shù) 表 傾角/（°） 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 0.85 0.81 圖2-2 槽形托輥的帶上物料堆積截面 查<<礦山運輸機械>>表4-16 各種帶寬適用的最大塊度(mm) 帶 寬 500 650 800 1000 1200 1400 1600 最大塊度 100 150 200 300 350 350 350 2.2.2承載段運行阻力 （1）由式 物流每米質(zhì)量 故可算得 = 表2-2 常用的托輥阻力系數(shù) 工 作 條 件 平行托輥Wk 槽型托輥wz 室內(nèi)清潔,干燥,無磨損性塵土 0.018 0.02 室內(nèi)潮濕,溫度正常,有少量磨損性塵土 0.025 0.03 室外工作,有大量磨損性塵土,污染摩檫表面 0.035 0.04 查表2-2得,=0.04代入表達試求得 =[（208.3+23.1+31.3）1000.04 +(208.3+23.1) 100] 9.81=75.327kN 2.2.3 空回段運行阻力 表2-3 DX型托輥組轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量 托輥形式 800（帶寬B） 1000 1200 1400 160 1800 2000 上托輥槽型 鑄鐵座 沖壓座 14 11 22 17 25 20 47 50 70 72 下托輥平型 鑄鐵座 沖壓座 12 11 17 15 20 18 39 42 61 65 查表2-2 得，帶入表達式求得 2.2.4最小張力點 由上式計算可知，因空回段運行阻力為負值。 2.2.5輸送點上各點張力的計算 （1）由懸垂度條件確定4點的張力 由式 （2）由逐點計算法計算各點的張力，因為S4=Szmin=16kN 由表2-4選Cf=105 表2-4 分離點張力系數(shù)表 軸承類型 近900 圍包角 近1800 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 故有 2.2.5用摩擦條件來驗算傳動滾筒分離點與相遇點張力的關(guān)系 設：為包角滾筒，每個滾筒與輸送帶的為包角為。由下表 表2-5　　擦摩系數(shù)μ 由表2-5選摩擦系數(shù)：μ=0.25，并取摩擦力備用 ，。 由式 式中 n--- 摩擦力備用系數(shù)，一般 --輸送帶與傳動滾筒間的摩擦系數(shù)； ---輸送帶與兩個滾筒的為包角之和。 故摩擦條件滿足。 光面,潮濕 光面,干燥 膠面,潮濕 膠面,干燥 橡膠接觸面 0.2 0.25 0.35 0.4 塑料接觸面 0.15 0.17 0.25 0.3 2.2.6輸送帶的強度驗算 （1）輸送帶的計算安全系數(shù) 由式 。 （2）輸送帶的許用安全系數(shù) 表2-6 基本安全系數(shù)與表 帶芯材料 工作條件 基本安全系數(shù)m0 彎曲伸長系數(shù)cw 有利 3.2 織物芯帶 正常 3.5 1.5 不利 3.8 有利 2.8 剛繩芯帶 正常 3 1.8 有利 3.2 可知=3.0，=1.8，取=1.2，=0.95，得 （3）輸送帶強度臉算 因m>[m]，故所選輸送帶滿足強度要求。 通過以上的計算結(jié)果可知，；故ST1000是滿足要。 表2-7　鋼絲繩輸送帶技術(shù)規(guī)格 輸送帶型號 ST1000 鋼絲繩最大直徑/mm 4 縱向拉伸強度N/mm 1000 鋼絲繩間距/mm 12 帶厚/mm 16 上覆蓋膠厚度/mm 6 下覆蓋膠厚度/mm 6 輸送帶質(zhì)量kg/m2 23.1 表2-7可知,ST1000鋼繩芯帶中鋼繩直徑為。 2.2.7傳動滾筒直徑的確定和滾筒強度的驗算 （1）考慮到比壓及摩擦條件的滾筒最小直徑計算時，可兩滾筒分開算，以可一起來算。 由式 = （2）按鋼繩芯帶繩芯中的綱繩直徑與滾筒直徑的比值，由式： 要求 D150d=1504=600mm,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 =94.13-19.593=74.537kN。 其分離點所承受的拉力 。 由式 Mpa〈0.7Mpa 因為〈0.7Mpa，故通用設計的滾筒強度是足夠的，不必再進行強度驗算。 2.2.8拉緊裝置 拉緊裝置行程 由式 式中　 ｌ――拉緊裝置行程，ｍ； 膠帶種類 彈性延伸率 懸垂度率 接頭長度 面帆布帶 0.01 0.001 2 尼龍膠帶 0.02 0.01 2 鋼繩芯膠帶 0.0025 0.001 表（2-9）值+1 　　　 Ｌ――輸送機長度，ｍ； 　　　 ――輸送帶的彈性延伸率; 　　　 ――輸送帶的懸垂度率; 　　　 ――輸送帶的接頭長度，ｍ; 2-8 常用輸送帶的延伸率與接頭長度表 2-9 鋼繩芯帶接頭長度?。恚? 型號 ST-630 ST-800 ST-1000 ST-1250 ST-1600 ST-2000 ST-2500 鋼繩直徑d 3 3.5 4 4.5 5 6 7.5 接頭長度 600 650 700 1250 1350 1450 1550 查上表選＝0.0025, =0.001, 　=1.75m,代入上式得： l100(0.0025+0.001)+0.7+1=2.05m, 令l＝2.5ｍ。 2.2.9電動機功率和減速器的減速比 電動機功率，由式 　　　 式中　ｋ――動力系數(shù)，ｋ=1.151.2. ――減速器效率，--0.850.9. 按兩滾筒的功率為，可選用1臺Ｙ２－３５５L－６同步轉(zhuǎn)數(shù)為1000r/min的２5０kW的電動機。由式。 式中 -----電動機的同步轉(zhuǎn)數(shù)，一般取=1500r/min,1000r/min,750r/min; 　　 Ｄ――傳動滾筒的直徑，m. 　　 ---輸送帶的速度，m/s. 減速器的減速比為： 　　 。 2.2.10逆止力與電機軸的制動力矩的計算 向上運輸且傾角較大，停車時會出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，所需的逆止力，由式 電機軸上制動力矩由式 式中 D—傳動滾筒直徑； K---安全制動系數(shù)，K=1.25； ---電動機到傳動滾筒間的傳動效率,=0.850.9； i ----減速器的減速比。 。 第三章 驅(qū)動裝置的選用 帶式輸送機的負載是一種典型的恒轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的加速度，使起動過程不超過3～5s。驅(qū)動裝置是整個皮帶輸送機的動力來源，它由電動機、偶合器，減速器 、聯(lián)軸器、傳動滾筒組成。驅(qū)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，主軸承采用調(diào)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(cè)。 3.1 電機的選用 電動機額定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速不低于500r/min，因為功率一定時，電動機的轉(zhuǎn)速低，其尺寸愈大，價格愈貴，而效率較低。若電機的轉(zhuǎn)速高，則極對數(shù)少，尺寸和重量小，價格也低。本設計皮帶機所采 用的電動機的總功率為221kw，所以需選用功率為250kw的電機， 擬采用Ｙ２－３５５L－６型電動機，該型電機轉(zhuǎn)矩大，性能良好，可以滿足要求。 3.2 減速器的選用 本次設計選用 DCY 315-40型二級硬齒面圓錐-圓柱齒輪減速器,傳動比為15.8 第一級為螺旋齒輪、第二級為斜齒和直齒圓柱齒輪傳動，其展開簡圖如下： 圖3－1 減速器示意圖 電動機和I軸之間，III軸和傳動滾筒之間用的都是聯(lián)軸器，故傳動比都是1。 3.2.1傳動裝置的總傳動比 由以上電機選擇可知電機轉(zhuǎn)速則工作轉(zhuǎn)速=1000r/min,因減速器的標準減速比為=35.3,可求得r/min。 3.2.2 液力偶合器 液力傳動與液壓傳動一樣，都是以液體作為傳遞能量的介質(zhì)，同屬液體傳動的范疇，二者的重要區(qū)別在于，液壓傳動是通過工作腔容積的變化，是液體壓力能改變傳遞能量的；液力傳動是利用旋轉(zhuǎn)的葉輪工作，輸入軸與輸出軸為非剛性連接，通過液體動能的變化傳遞能量，傳遞的紐矩與其轉(zhuǎn)數(shù)的平方成正比． 目前，在帶式輸送機的傳動系統(tǒng)中，廣泛使用液力偶合器，它安裝在輸送機的驅(qū)動電機與減速器之間，電動機帶動泵輪轉(zhuǎn)動，泵輪內(nèi)的工作液體隨之旋轉(zhuǎn)，這時液體繞泵輪軸線一邊作旋轉(zhuǎn)運動，一邊因液體受到離心力而沿徑向葉片之間的通道向外流動，到外緣之后即進入渦輪中，泵輪的機械能轉(zhuǎn)換成液體的動能，液體進去渦輪后，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，液體被減速降壓，液體的動能轉(zhuǎn)換成渦輪的機械能而輸出作功．它是依靠液體環(huán)流運動傳遞能量的，而產(chǎn)生環(huán)流的先決條件是泵輪的轉(zhuǎn)速大于渦流轉(zhuǎn)速，即而者之間存在轉(zhuǎn)速差． 液力傳動裝置除煤礦機械使用外，還廣泛用于各種軍用車輛，建筑機械，工程機械，起重機械，載重汽車．小轎車和艦艇上，它所以獲得如此廣泛的應用，原因是它具有以下多種優(yōu)點： （1）能提高設備的使用壽命　　由于液力轉(zhuǎn)動的介質(zhì)是液體，輸入軸與輸出軸之間用非剛性連接，故能將外載荷突然驟增或驟減造成的沖擊和振動消除或部分消除，轉(zhuǎn)化為連續(xù)連續(xù)漸變載荷，從而延長機器的使用壽命．這對處于惡劣條件下工作的煤礦機械具有這樣意義． （2）有良好的啟動性能　　由于泵輪扭矩與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，故電動機啟動時其負載很小，起動較快，沖擊電流延續(xù)時間短，減少電機發(fā)熱． 　（3）良好的限矩保護性能　 （4）使多電機驅(qū)動的設備各臺電機負荷分配趨于均勻 3.2.2 聯(lián)軸器 本次驅(qū)動裝置的設計中，較多的采用聯(lián)軸器，這里對其做簡單介紹： 聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件。它用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉(zhuǎn)時兩軸不能分離；只有在機器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴格的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設計聯(lián)軸器時，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應一定范圍的相對位移的性能。 根據(jù)對各種相對位移有無補償能力（即能否在發(fā)生相對位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無補償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分文無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個類別。 剛性聯(lián)軸器 這類聯(lián)軸器有套筒式、夾殼式和凸緣式等。凸緣聯(lián)軸器是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器聯(lián)成一體，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵或碳鋼，重載時或圓周速度大于30m/s時應用鑄鋼或碳鋼。由于凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，對所聯(lián)兩軸的相對位移缺乏補償能力，故對兩軸對中性的要求很高。當兩軸有相對位移存在時，就會在機件內(nèi)引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點。但由于構(gòu)造簡單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，故當轉(zhuǎn)速低、無沖擊、軸的剛性大、對中性較好時亦常采用。 撓性聯(lián)軸器 (1)無彈性元件的撓性聯(lián)軸器 這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補償兩軸的相對位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。常用的有以下幾種： 1）十字滑塊聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器由兩國在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器和一個兩面帶有凸牙的中間盤所組成。因凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉(zhuǎn)時兩軸間的相對位移。 這種聯(lián)軸器零件的材料可用45鋼，工作表面須進行熱處理，以提高其硬度；要求較低時也可用Q275鋼，不進行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時應從中間盤的油孔中注油進行潤滑。 因為半聯(lián)軸器與中間盤組成移動副，不能發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，故主動軸與從動軸的角速度應相等。但在兩軸間有相對位移的情況下工作時，中間盤就會產(chǎn)生很大的離心力，從而增大動載荷及磨損。因此選用時應注意其工作轉(zhuǎn)速不得大于規(guī)定值。 這種聯(lián)軸器一般用于轉(zhuǎn)速,軸的剛度較大，且無劇烈沖擊處。效率，這里為摩擦系數(shù)，一般取為0.12~0.25；為兩軸間徑向位移量，單位為；為軸徑，單位為。 2）滑塊聯(lián)軸器 這種聯(lián)軸器與十字滑塊聯(lián)軸器相似，只是兩邊半聯(lián)軸器上的溝槽很寬，并把原來的中間盤改為兩面不帶凸牙的方形滑塊，且通常用夾布膠木制成。由于中間滑塊的質(zhì)量減小，又具有較高的極限轉(zhuǎn)速。中間滑塊也可用尼龍6制成，并在配制時加入少量的石墨或二硫化鉬，以便在使用時可以自行潤滑。 這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，適用于小功率、高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊處。 3)十字軸式萬向聯(lián)軸器 這種聯(lián)軸器可以允許兩軸間有較大的夾角（夾角最大可達），而且在機器運轉(zhuǎn)時，夾角發(fā)生改變?nèi)钥烧鲃樱坏斶^大時，傳動效率會顯著降低。這種聯(lián)軸器的缺點是：當主動軸角速度為常數(shù)時，從動軸的角速度并不是常數(shù)，而是在一定范圍內(nèi)變化，因而在傳動中將產(chǎn)生附加動載荷。為了改善這種情況，常將十字軸式萬向聯(lián)軸器成隊使用。 這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊，維護方便，廣泛應用于汽車、多頭鉆床等機器的傳動系統(tǒng)中。小型十字軸式萬向聯(lián)軸器已標準化，設計時可按標準選用。 4）齒式聯(lián)軸器 這種聯(lián)軸器能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高；但質(zhì)量較大，成本較高，在重型機械中廣泛使用。 5）滾子鏈聯(lián)軸器 滾子鏈聯(lián)軸器的特點是結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，質(zhì)量小，裝拆方便，維修容易、價廉并具有一定的補償性能和緩沖性能，但因鏈條的套筒與其相配件間存在間隙，不宜用于逆向傳動、起動頻繁或立軸傳動。同時由于受離心力影響也不宜用于高速傳動。 (2)有彈性元件的撓性聯(lián)軸器 這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲存的能量愈多，則聯(lián)軸器的緩沖能力愈強；彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時零件間的摩擦功愈大，則聯(lián)軸器的減振能力愈好。 1）彈性套柱銷聯(lián)軸器 這種聯(lián)軸器的構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似，只是套有彈性套的柱銷代替了聯(lián)接螺栓。因為通過蛹狀的彈性套傳遞轉(zhuǎn)矩，故可緩沖減振。這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽命較短。他適用于聯(lián)接載荷平穩(wěn)、需正反轉(zhuǎn)或起動頻繁的傳遞中小轉(zhuǎn)矩的軸。 2）彈性柱銷聯(lián)軸器 這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)更為簡單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和起動頻繁的場合。 3）梅花形彈性聯(lián)軸器 這種聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形。裝配聯(lián)軸器時將梅花形彈性件的花瓣部分夾緊在兩半聯(lián)軸器端面凸齒交錯插進所形成的齒側(cè)空間，以便在聯(lián)軸器工作時起到緩沖減振的作用。 最終設計的驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)圖如下： 第四章 帶式輸送機部件的選用 4.1 輸 送 帶 輸送帶在帶式輸送機中既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件（鋼絲繩牽引帶式輸送機除外），它不僅要有承載能力，還要有足夠的抗拉強度。輸送帶有帶芯（骨架）和覆蓋層組成，其中覆蓋層又分為上覆蓋膠，邊條膠，下覆蓋膠。 輸送機的帶芯主要是有各種織物（棉織物，各種化纖織物以及混紡織物等）或鋼絲繩構(gòu)成。它們是輸送帶的骨干層，幾乎承載輸送帶工作時的全部負載。因此，帶芯材料必須有一定的強度和剛度。覆蓋膠用來保護中間帶芯不受機械損傷以及周圍有害介質(zhì)的影響。上覆蓋膠層一般較厚，這是輸送帶的承載面，直接與物料接觸并承受物料的沖擊和磨損。下覆膠層是輸送帶與支撐托輥接觸的一面，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運行時的壓陷阻力，下覆蓋膠的厚度一般較薄。側(cè)邊覆蓋膠的作用是當輸送帶發(fā)生跑偏使側(cè)面與機架相碰時，保護帶芯不受機械損傷。 4.1.1 輸送帶的分類： 按輸送帶帶芯結(jié)構(gòu)及材料不同，輸送帶被分成織物層芯和鋼絲繩芯兩大類?？椢飳有居址譃榉謱涌椢镄竞驼w織物層層芯兩類，且織物層芯的材質(zhì)有棉，尼龍和維綸等。 整體編織織物層芯輸送帶與分層織物層芯輸送帶相比，在帶強度相同的情況下，整體輸送帶的厚度小，柔性好，耐沖擊性好，使用中不會發(fā)生層間剝裂，但伸長率較高，在使用過程中，需要較大的拉緊行程。 鋼絲繩芯輸送帶是有許多柔軟的細鋼絲繩相隔一定的間距排列，用與鋼絲繩有良好粘合性的膠料粘合而成。鋼絲繩芯輸送帶的縱向拉伸強度高，抗彎曲性能好；伸長率小，需要拉緊行程小。同其它輸送帶相比，在帶強度相同的前提下，鋼絲繩芯輸送帶的厚度小。 在鋼芯繩中,鋼絲繩的質(zhì)量是決定輸送帶使用壽命長短的關(guān)鍵因素之一，必須具有以下特點： (1)應具有較高的破斷強度。鋼芯強度高則輸送帶亦可增大，從另一個角度來說，繩芯強度越高，所用繩之直徑即可縮小，輸送帶可以做的薄些，已達到減小輸送機尺寸的目的。 (2)繩芯與橡膠應具有較高的黏著力。這對于用硫化接頭具有重大意義.提高鋼繩與橡膠之間黏著力的主要措施是在鋼繩表面電鍍黃銅及采用硬質(zhì)橡膠等。 (3)應具有較高的耐疲勞強度，否則鋼繩疲勞后，它與橡膠的黏著力即下降乃至完全分離。 (4)應具有較好的柔性.制造過程中采用預變形措施以消除鋼繩中的殘余應力，可使鋼繩芯具有較好的柔性而不松散。 輸送帶上下覆蓋膠目前多采用天然橡膠,國外有采用耐磨和抗風化的橡膠的膠帶，如輪胎花紋橡膠的改良膠作為覆蓋膠,以提高其使用壽命。輸送帶的中間用合成橡膠與天然膠的混合物。 鋼繩芯帶與普通帶相比較以下優(yōu)點： (1)強度高。由于強度高，可使1臺輸送機的長度增大很多。目前國內(nèi)鋼繩芯輸送帶輸送機1臺長度達幾公里、幾十公里。伸長量小.鋼繩芯帶的伸長量約為帆布帶伸長量的十分之一，因此拉緊裝置縱向彈性高。這樣張力傳播速度快，起動和制動時不會出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象。 (2)成槽性好。由于鋼繩芯是沿著輸送帶縱向排列的，而且只有一層，與托輥貼合緊密,可以形成較大的槽角。近年來鋼繩芯輸送帶輸送機的槽角多數(shù)為35o，這樣不僅可以增大運量，而且可以防止輸送帶跑偏。 (3)抗沖擊性及抗彎曲疲勞性好，使用壽命長。由于鋼繩芯是以很細的鋼絲捻成鋼繩帶芯，它彎曲疲勞和耐沖擊性非常好。 (4)破損后容易修補，鋼繩芯輸送帶一旦出現(xiàn)破損，破傷幾乎不再擴大，修補也很容易。相反，帆布帶損傷后，會由于水浸等原因而引起剝離。使帆布帶強度降低。 (5)接頭壽命長。這種輸送帶由于采用硫化膠接，接頭壽命很長，經(jīng)驗表明有的接頭使用十余年尚未損壞。 (6)輸送機的滾筒小。鋼繩芯輸送帶由于帶芯是單層細鋼絲繩，彎曲疲勞輕微，允許滾筒直徑比用帆布輸送帶的。 鋼繩芯輸送帶也存在一些缺點: (1)制造工藝要求高，必須保證各鋼繩芯的張力均勻，否則輸送帶運轉(zhuǎn)中由于張力不均而發(fā)生跑偏現(xiàn)象。 (2)由于輸送帶內(nèi)無橫向鋼繩芯及帆布層，抗縱向撕裂的能力要避免縱向撕裂。 (3)易斷絲。當滾筒表面與輸送帶之間卡進物料時，容易引起輸送帶鋼繩芯的斷絲。因此,要求要有可靠的清掃裝置。 4.1.2 輸送帶的連接 為了方便制造和搬運，輸送帶的長度一般制成100—200米，因此使用時必須根據(jù)需要進行連接。橡膠輸送帶的連接方法有機械接法與硫化膠接法兩種。硫化膠接法又分為熱硫化和冷硫化膠接法兩種。塑料輸送帶則有機械接法和塑化接法兩種。 (1)機械接頭 機械接頭是一種可拆卸的接頭。它對帶芯有損傷，接頭強度效率低，只有25%—60%，使用壽命短，并且接頭通過滾筒表面時，對滾筒表面有損害，常用于短距或移動式帶式輸送機上?？椢飳有据斔蛶С２捎玫臋C械接頭形式有膠接活頁式，鉚釘固定的夾板式和鉤狀卡子式，但鋼絲繩芯輸送帶一般不采用機械接頭方式。 (2)硫化（塑化）接頭 硫化（塑化）接頭是一種不可拆卸的接頭形式。它具有承受拉力大， 使用壽命長，對滾筒表面不產(chǎn)生損害，接頭效率高達60%—95%的優(yōu)點，但存在接頭工藝復雜的缺點。 對于分層織物層芯輸送帶在硫化前，將其端部按帆布層數(shù)切成階梯狀，如下圖4-1所示： 圖4-1 分層織物層芯輸送帶的硫化接頭 然后將兩個端頭相互很好的粘合，用專用的硫化設備加壓加熱并保持一定的時間即可完成。其強度為原來強度的(i-1)/i3100%。其中i為帆布層數(shù)。 4.2 傳動滾筒 4.2.1 傳動滾筒的作用及類型 傳動滾筒是傳動動力的主要部件。作為單點驅(qū)動方式來講，可分成單滾筒傳動及雙滾筒傳動。單滾筒傳動多用于功率不太大的輸送機上，功率較大的輸送機可采用雙滾筒傳動，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，還可增加圍包角以增加傳動滾筒所能傳遞的牽引力。使用雙滾筒傳動時可以采用多電機分別傳動，可以利用齒輪傳動裝置使兩滾筒同速運轉(zhuǎn)。如雙滾筒傳動仍不需要牽引力需要，可采用多點驅(qū)動方式。 輸送機的傳動滾筒結(jié)構(gòu)有鋼板焊接結(jié)構(gòu)及鑄鋼或鑄鐵結(jié)構(gòu)，新設計產(chǎn)品全部采用滾動軸承。傳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磨擦系數(shù)小，所以一般用在周圍環(huán)境濕度小的短距離輸送機上，鑄（包）膠滾筒的主要優(yōu)點是表面磨擦系數(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。 4..2.2 傳動滾筒的選型及設計 傳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(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)。有單向出軸和雙向出軸兩種。 輸送機的傳動滾筒結(jié)構(gòu)有鋼板焊接結(jié)構(gòu)及鑄鋼或鑄鐵結(jié)構(gòu)，驅(qū)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(zhuǎn)。人字形溝槽鑄（包）膠滾筒，溝槽能使水的薄膜中斷，不積水，同時輸送帶與滾筒接觸時，輸送帶表面能擠壓到溝槽里，由于這兩種原因，即使在潮濕的場合工作，摩擦系數(shù)降低也很小。考慮到本設計的實際情況和輸送機的工作環(huán)境：用于工廠生產(chǎn)，環(huán)境潮濕，功率消耗大，易打滑，所以我們選擇這種滾筒。鑄膠膠面厚且耐磨，質(zhì)量好；而包膠膠皮易掉，螺釘頭容易露出，刮傷皮帶，使用壽命較短，比較二者選用鑄膠滾筒。 4.2.3傳動滾筒結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-1所示： 圖4-1驅(qū)動滾筒示意圖 4.2.4傳動滾筒的設計 （1）求軸上的功率 若取每級齒輪傳動的效率（包括軸承效率在內(nèi)）=0.97，則 則軸的角轉(zhuǎn)速 （2）軸的最小直徑的確定 式中 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，選取=112。于是 得 （3）滾筒體厚度的計算 選Q235A鋼板用作電動滾筒體材料，并取。對于Q235A剛，=235N/，則=58.75N/。 式中 p—功率，kW; --帶速，m/s; l—筒長，mm, R=; --許用應力，N/。 表4-1　型帶式輸送機寬度與筒長對應表 輸送帶寬度 800 1000 1200 1400 電動滾筒長度 950 1150 1400 1600 由表4-1可知 滾筒長度l=1600mm, (4) 電動滾筒筒體強度的校核 已知 功率P=228.2kW,帶速筒長l=1600mm,直徑D=630mm， 筒體厚度t=60.5mm,材料為Q235鋼板。 由式 --圓周驅(qū)動力； 由式 ， 代入得 =2=224200N， ==114100N； ，--為滾筒所受轉(zhuǎn)矩； 設輸送帶平均張力F沿滾筒長度L均勻地分布在滾筒上，則滾筒單位長度上 受的力 因 此中 W--抗彎截面模數(shù)， 對于內(nèi)徑d，外徑為D的電動滾筒，其抗彎截面模數(shù)應按圓柱殼理論選?。? 因此 式中 R—殼（滾筒）的平均半徑，mm; t—殼(滾筒)的厚度，mm; 則 正應力 根據(jù)第四強度理論，合成彎矩可以寫成： 　　 計算強度校核通過。 4.2.5傳動滾筒軸的設計計算 （1）求軸上的功率 傳動滾筒軸的設計因滾筒材料為Q235A剛，其密度為，與滾筒的直徑D=630mm,厚度t=40mm,可求得滾筒質(zhì)量為m=886kg. 若取每級齒輪傳動的效率（包括軸承效率在內(nèi)）=0.97，則 則軸的角轉(zhuǎn)速 （2）軸的最小直徑的確定 式中 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，選取=112。于是 得 （3）傳動滾筒軸的結(jié)構(gòu)設計 1）擬定軸上的零件方案，現(xiàn)選用下圖 4-1的裝配方案。 圖4－2 傳動滾筒軸受力圖 2) 根據(jù)定位和裝配的要求確定軸的各段直徑和長度，軸的左邊部分如下圖所示。 圖4－3 傳動滾筒軸左部分圖 3) 軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器與軸的定位均采用平鍵聯(lián)結(jié)，滾動軸承與軸的 周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 4) 確定軸上圓角和倒角尺寸 取周端倒角為，各軸肩處的圓角半徑為R2。 5) 求軸上的載荷 軸的受力簡圖如4-1所示，軸在水平方向的受力如圖所示， 圖4－4 軸水平方向力矩圖 由M（A）=0，可求得，上圖可知 =71883N 軸在垂直方向的受力如圖所示， 圖4－5 軸垂直方向力矩圖 由M（A）=0，可求得， 扭矩圖為， 圖4－6 軸的扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面E是軸的危險截面。 （4）按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面E）的強度。根據(jù)式 式中 --------軸的計算應力，單位為MPa； M-----軸所受的彎矩，單位為，。 T-----軸所受的扭矩，單位為，。 W----軸的抗彎截面系數(shù)，單位為，對沒鍵槽的 由式 W= ---許用彎曲應力，對也選定的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，。 因有，因此，此軸安全。 4.3 托 輥 4.3.1 托輥的作用與類型 （1）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(jié)構(gòu)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(zhì)。對托輥的基本要求是：結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(cè)撒漏。一臺輸送機的托輥數(shù)量很多，托輥質(zhì)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。 安裝在剛性托輥架上的三個等長托輥組是最常見的，三個托輥一般布置在同一個平面內(nèi)，兩個側(cè)托輥向前傾；亦可將中間托輥和側(cè)托輥錯開布置。后一種形式托輥組的優(yōu)點是能接觸到每一個托輥，便于潤滑；缺點是托輥組支架結(jié)構(gòu)復雜、重量大，并且輸送帶運行阻力大約增加10％。因此實際上主要采用三個托輥布置在同一平面內(nèi)的托輥組。 （2）類型 托輥可分為槽形托輥、平行托輥、緩沖托輥和調(diào)心托輥等； 圖4-7 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(nèi)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(gòu)成，用于輸送件貨。 其結(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖4-8 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(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖4-9 緩沖托輥 a)橡膠圈式 b)彈簧板式 調(diào)心托輥用來調(diào)整輸送帶的橫向位置，使它保持正常運行。調(diào)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(cè)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(diào)心托輥，可按需選用。 圖4-10 側(cè)托輥前傾的調(diào)心托輥 托輥直徑與帶寬、物料松散密度和帶速有關(guān)。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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動阻力不僅與速度、軸承及其密封有關(guān)，而且與潤滑脂的選擇也有很大關(guān)系。潤滑脂除起潤滑作用外，還起密封作用。 （3）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(zhuǎn)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(diào)心托輥，在有載分支每隔10組槽形托輥放置一組調(diào)心托輥，下分支每隔6~10組平型托輥放置一組調(diào)心托輥。最簡單的調(diào)心托輥是上分支采用前傾式槽形托輥，下分支采用V型前傾式托輥，前傾托輥的兩個側(cè)托輥朝膠帶運行方向前傾。由于托輥有前傾角，則膠帶運行速度和托輥周圍速度之間相差一個角度，因而托輥相對膠帶就有一個相對速度;使托輥有沿軸向產(chǎn)生相對運動的趨勢，但是，托輥受托輥架的限制不能運動，于是兩側(cè)托輥相對膠帶就產(chǎn)生一個向內(nèi)的橫向摩擦力。當膠帶位于正中央時，膠帶兩側(cè)受力平衡。當膠帶偏向一側(cè)時，該側(cè)膠帶和托輥所受正壓力增加，則膠帶所受到的橫向摩擦力大于另一側(cè)，因而使膠帶又回復到正中位置。這種托輥防跑偏簡單可靠，但由于膠帶運行時存在附加滑動摩擦力，增加了膠帶的磨損，前傾托輥只能用于膠帶單向運行。 另外還有一種回轉(zhuǎn)式調(diào)心托輥，槽形調(diào)心托輥用于有載分支，其防跑偏原理與前傾托輥相同。當膠帶跑偏時，膠帶的一側(cè)壓在立擋輥上，給擋輥以正壓力和摩擦力，從而使托輥架繞垂直軸回轉(zhuǎn)一角度，這時膠帶受到一個與跑偏方向相反的摩擦力，使膠帶向輸送機中心線移動，從而糾正跑偏現(xiàn)象。這種調(diào)心托輥在固定型帶式輸送機上應用的很多。 4.3.2 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＝1400mm查《運輸機械設計選用手冊》表2－42，取托輥為DTⅡ04C0122, 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 DTⅡ04C0723緩沖托輥；結(jié)構(gòu)型式為彈簧板式，托輥直徑選為108mm。 下托輥采用DTⅡ03C2123 ,托輥直徑為108 mm。 托輥的間距設計由帶寬B＝1000mm，取上托輥間距為1200mm，下托輥間距為3000mm。 表4-2 托輥技術(shù)規(guī)格表 托輥直徑mm 托輥軸徑mm 軸承型號 托輥長度mm 托輥軸外伸長mm 旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量kg 托輥質(zhì)量kg 89 20 4G204 200 14 2.08 2.79 250 2.15 2.98 315 2.58 3.58 465 3.87 5.24 600 4.78 6.48 750 5.79 7.87 25 4G205 950 17 7.23 11.21 108 25 4G2