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中國地質大學長城學院
本 科 畢 業(yè) 設 計
題目 帶式輸送機傳動裝置設計
系 別 工程技術系
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學生姓名 紀珊珊
學 號 05208302
指導教師 李紀剛
職 稱 副教授
2012年5月6日
摘 要
帶式輸送機在煤礦中是目前最理想的運輸工具，其距離、大運量、連續(xù)運輸、運行可靠、易于實現自動化和集中控制的特點，是其他機械設備無法比擬的，因此，發(fā)展帶式輸送機實現煤礦現代化生產,提升煤礦的經濟效益和生產效率，降低作業(yè)的危險，進而使我國經濟迅速健康發(fā)展具有重要的意義。
帶式輸送機是最重要的現代散狀物料輸送設備,它廣泛應用于電力、糧食、冶金、煤炭、礦山、港口、建材等領域。近年來，帶式輸送機因為它所擁有的輸送料類廣泛、輸送能力范圍寬、輸送路線的適應性強以及靈活的裝卸料和可靠性強費用低的特點，已經在某些領域逐漸開始取代汽車、機車運輸，成為散料運輸的主要裝備，在社會經濟結構中扮演越來越重要的角色。
本次畢業(yè)設計是設計的帶式輸送機傳動裝置，首先選擇電動機，然后通過二級齒輪傳動進行減速，帶傳動，它具有緩沖、吸振、運行平穩(wěn)、噪聲小、過載保護等優(yōu)點。兩級齒輪減速，齒輪傳動可用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準確，使用壽命長，工作安全可靠等特點。通過對V帶，齒輪，軸，軸承，聯軸器的計算校核，按照任務完成傳動裝置的設計
關鍵詞：帶式輸送機； 減速器； 齒輪； 傳動裝置
ABSTRACT
Belt conveyors in the mine is currently the best means of transport, distance, large capacity, continuous transport, and reliable operation, easy automation and centralized control features unmatched by other machinery and equipment, therefore, the development zone conveyor coal modern production, improve economic efficiency and productivity of coal mines, to reduce the risk of operations, thereby enabling China's rapid economic and healthy development of great significance.
The belt conveyor is the most important modern bulk material handling equipment, it is widely used in electricity, food, metallurgy, coal, mining, ports, building materials and other fields. In recent years, the belt conveyor, the delivery of the material class it has a wide range of wide range of transmission capacity, transmission line of adaptable and flexible loading and unloading, reliability and low cost characteristics, in some areas, gradually began to replace automobile, motorcycle transport, bulk material transport equipment, play an increasingly important role in the socio-economic structure.
The graduation project is the design of belt conveyor gear, gear reducer, coupling, etc. design, first select the motor deceleration, and then through the two-gear drive, belt drive, it has a buffer, absorber, running stable, the noise is small, overload protection and other advantages. Two gear reducer, gear drive can be used to pass between any two axes of movement and power, and power range, high transmission efficiency, transmission than accurate, long life, safe and reliable. V belt, gear, shaft, bearings, couplings calculation check, in accordance with the tasks to complete the design of the gear
Keywords: belt conveyor; reducer; gear;transmission device
目 錄
1 前言 1
1.1 概述 1
1.2 題目的選取 1
2 帶式輸送機的總體設計 2
2.1 帶式輸送機總體結構的方案設計 2
2.1.1 帶式輸送機的原理 2
2.1.2 帶式輸送機的結構選擇與設計 2
2.1.3 托輥選擇和校核 4
2.1.4 初選輸送帶 5
3 驅動裝置的結構的選擇與設計 5
3.1傳動方案分析 5
3.2電動機的選擇計算 6
3.3電動機容量計算 6
3.4確定電動機轉速 6
3.5確定傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比 7
3.5.1 分配傳動比 7
3.5.2計算傳動裝置的運動及動力參數 7
3.6帶傳動的設計計算 8
3.6.1確定計算功率 8
3.6.2選擇V帶的帶型 8
3.6.3確定帶輪基準直徑并驗算帶速v: 8
3.6.4確定V帶中心距a和基準長度 8
3.7．各齒輪的設計計算 9
3.7.1高速級減速齒輪設計 9
3.8軸、鍵、軸承的設計計算 12
4減速機機體的設計計算 17
5潤滑與密封 17
5.1潤滑方式的選擇 17
5.2潤滑劑的選擇 17
5.3密封方式的選擇 17
6減速器附件的設計′′ 18
7總結 19
參考文獻 20
致 謝 21
中國地質大學長城學院2012屆畢業(yè)設計
1 前言
1.1 概述
帶式輸送機廣泛應用于電力、糧食、冶金、煤炭、礦山、港口、建材等領域。近年來，帶式輸送機因為它所擁有的輸送料類廣泛、輸送能力范圍寬、輸送路線的適應性強以及靈活的裝卸料和可靠性強費用低的特點，已經在某些領域逐漸開始取代汽車、機車運輸，成為散料運輸的主要裝備，在社會經濟結構中扮演越來越重要的角色。特別是電動滾筒驅動的帶式輸送機在糧庫的散料輸送過程中更加有無可比擬的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?，因此我們開拓思維、努力創(chuàng)新并結合自己原有的知識和現有的資料對其進行創(chuàng)新完善。在此過程中檢驗自己的創(chuàng)新能力使其應用的范圍更加廣泛，在國民經濟的各個領域起到更加重要的作用。
帶式輸送機其遠距離、大運量、連續(xù)運輸、運行可靠、易于實現自動化和集中控制的特點，是其他機械設備無法比擬的，因此，發(fā)展帶式輸送機實現煤礦現代化生產,提升煤礦的經濟效益和生產效率，降低作業(yè)的危險，進而使我國經濟迅速健康發(fā)展具有重要的意義。
然而，帶式輸送機在運行中也存在著一些問題，比如打滑現象，造成打滑的主要原因有初張力太小、傳動滾筒與輸送帶之間的摩擦力不夠造成打滑、尾部滾筒軸承損壞不轉或上下托輥軸承損壞不轉的太多、啟動速度太快、輸送帶的負荷過大，超過電機能力也會打滑；另外，還有輸送帶的跑偏，這是帶式輸送機運行過程中最常見的故障之一，其主要原因是安裝精度低和日常的維護保養(yǎng)差。本課題將會針對這些問題進行研究、分析并最終解決它。
國外帶式輸送機技術的現狀： 國外帶式輸送機技術的發(fā)展很快，其主要表現在2個方面：一方面是帶式輸送機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉彎帶式輸送機等各種機型；另一方面是帶式輸送機本身的技術與裝備有高帶速等大型帶式輸送機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術是開發(fā)應用于了帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術，提高了帶式輸送機的運行性能和可靠性。
國內帶式輸送機技術的現狀：我國生產制造的帶式輸送機的品種、類型較多。通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施，帶式輸送機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產品開發(fā)都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內空白，并對帶式輸送機的減低關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅動系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。
1.2 題目的選取
本次畢業(yè)設計的任務是帶式輸送機傳動裝置設計。要求輸送機總長60米，帶寬800mm,輸送物料60公斤每米，傳輸速度0--1米每秒可調，在設計中通過計算和考慮實際情況選擇合適的結構及參數，從而達到設計要求，同時盡可能的降低成本，這也是一個綜合運用所學專業(yè)知識的過程。畢業(yè)設計是對四年大學所學知識的一個總結，也是走上工作崗位前的一次訓練。
2 帶式輸送機的總體設計
2.1 帶式輸送機總體結構的方案設計
2.1.1 帶式輸送機的原理
帶式輸送機主要由兩個端點滾筒及緊套其上的閉合輸送帶組成。帶動輸送帶轉動的滾筒稱為驅動滾筒（傳動滾筒）；另一個僅在于改變輸送帶運動方向的滾筒稱為改向滾筒。驅動滾筒由電動機通過減速器驅動，輸送帶依靠驅動滾筒與輸送帶之間的摩擦力拖動。驅動滾筒一般都裝在卸料端，以增大牽引力，有利于拖動。物料由喂料端喂入，落在轉動的輸送帶上，依靠輸送帶摩擦帶動運送袋卸料端卸出。帶式輸送機結構原理及其組成部分如圖1所示：
圖1 帶式輸送機原理及組成部分圖
2.1.2 帶式輸送機的結構選擇與設計
通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。
a托輥和輸送帶
托輥的結構：帶式輸送機的托輥有槽形、平行托輥、調心托輥和緩沖托輥。槽形托輥支承承載分支，用以輸送散粒物料，一般由3個托輥組成，呈槽形，用以承托載貨輸送帶。調心托輥用以調整帶的橫向位置，避免跑偏。平行托輥為平形，用以承托回空輸送帶。緩沖托輥裝在機尾受料處，以減小物料對輸送帶的沖擊，托輥上套有膠圈或在托輥體上直接硫化一層橡膠。
輸送帶：
常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點，但對于氣候的適應性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機的主要技術參數。輸送帶的結構最為簡易，它由橡膠制成的覆蓋膠，包裹在帶芯骨架的上下兩面，用隔離層黏接物，將覆蓋膠和帶芯粘合在一起。用戶可根據帶式輸送機的輸送高度、物料的種類、容量、輸送量、輸送長度等諸因素通過計算確定輸送機的布局以及所選用的膠帶寬度、帆布層數和膠帶厚度。本設計依據《煤礦安全規(guī)程》（1992年版）第115條中規(guī)定“膠帶輸送機應采用阻燃帶”。所以覆蓋膠選耐燃帶材料是氯丁二烯、丁苯橡膠和天然橡膠混煉而成的材料，還要加上阻燃劑。本設計帶芯選鋼絲繩芯。
b滾筒
分驅動滾筒和改向滾筒。滾筒是帶式輸送機(皮帶機)的主要傳力部件,由筒皮及接盤焊接而成。一般情況下,外徑在320mm以下的皮帶機滾筒用無縫鋼管作為筒皮,外徑超過320mm的采用鋼板卷制后對口焊接形成筒皮,稱為焊接滾筒;有的鑄鋼接盤與筒皮焊接后作為筒體的一部分,即鑄焊結構滾筒
驅動滾筒：是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等
c驅動裝置
對于帶式輸送機驅動滾筒位置的選擇，應有如下要求：努力使膠帶所受張力最小，并力求所需的牽引力和張緊力較小，這樣可使膠帶和拉緊裝置的尺寸、重量最小，并減小運行阻力、降低能量消耗、減小膠帶和改向滾筒的磨損。通常，驅動裝置布置在輸送機的機頭和機尾的若干滾筒上。在上運輸送機上，如果沒有安裝中間驅動，則通過將全部驅動裝置布置在頭部而得到最小輸送帶張力。本設計依據前人的設計經驗選擇驅動裝置布置在頭部的布置形式。
d張緊裝置
根據帶式輸送機摩擦傳動原理可知，為了保證帶式輸送機正常運轉，必須使輸送帶在傳動滾筒的分離點處具有一定的張力，該張力的大小由張緊裝置來調節(jié)。因此，對張緊裝置的要求是能測出輸送帶張力并能自動調節(jié)張力的大小，以保持輸送帶在傳動滾筒分離點處具有合適的預緊力。張緊裝置的作用是使輸送帶達到必要的張力，以免在驅動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內?？梢圆捎靡簤簭埦o裝置。
e機尾部
機尾結構的選擇：
①機尾由支柱、導軌、機尾滾筒、機尾架等部件組成。
②支柱即是機尾的支架，又是機尾移動時的滑行裝置。
③機尾滾筒與機頭卸載滾筒結構相似，有時直徑較小。滾筒軸的位置可借頂在滾筒軸承座上的調整螺栓進行調節(jié)，從而調節(jié)輸送帶的跑偏現象。
④導軌下部用螺柱固定在支柱上，端部用柱銷與另一節(jié)導軌鉸接，以適應底板的高低不平。
⑤為了緩沖貨載對輸送帶的沖擊，在機尾架上采用套有膠圈的槽形托輥，而且托輥的間距較小。
f清掃器
板式清掃器安設在帶式輸送機機頭卸載滾筒下部的機頭架上，用以對卸載后殘留、粘集在輸送帶承載面的煤粉和污物進行清掃。板式清掃器又可分為彈簧式清掃器和重砣式清掃器，這兩種清掃器結構簡單，在各型帶式輸送機上得到廣泛應用。本設計依據具體情況分析選用板式清掃器。
g制動裝置
對于傾斜輸送物料的帶式輸送機，其平均傾角大于4度時，為防止有載停車時發(fā)生逆轉（上運時）或順滑（下運時）現象應設置制動器。本設計可選帶式逆止器。
h卸料裝置
帶式輸送機可采用端部滾筒卸料，也可以在中間任意點利用卸料小車或卸料擋板卸料。采用端部滾筒卸料不會產生附加阻力，適合于卸料點固定的場合。卸載小車可沿著導軌在輸送機縱向方向內移動，物料經卸料小車的上滾筒拋出，經導料漏斗向輸送機一側或兩側卸料。卸料擋板為平擋板或V型擋板，他不但可以適合在平托輥的輸送機上卸件貨，也可以向一側或兩側卸散貨。本設計采用滾筒卸料。
h保護裝置
帶式輸送機的保護裝置主要有防跑偏保護裝置，打滑、低速、滿倉、斷帶保護裝置，煙霧保護裝置。防跑偏保護裝置可設置前傾側托輥、采用雙錐形滾筒、也可采用自動校正機尾滾筒、還可采用KFP-127/1A型防跑偏開關、也有用BMO-1000型帶式輸送機防跑偏保護裝置。
2.1.3 托輥選擇和校核
本設計依據表查得帶寬為800mm的輸送機，平托輥長950mm，托輥直徑D在范圍89~133mm內,可在89，108，133三個尺寸中選用，本設計選用直徑D為108mm。軸承可選用4G205或4G305，軸承座可選用沖壓座。本設計尾部滾筒中心線距緩沖托輥可選用1274mm，機頭部滾筒中心線距第一組托輥距離可選600mm。托輥間距的布置應保證膠帶在托輥間所產生的撓度盡可能的小，膠帶在托輥間的撓度值一般不超過托輥間距的25%，帶式輸送機上托輥的間距從表查得，根據散狀物料堆積密度為可取上托輥間距為1300mm。在裝載處的托輥間距應密集一些，一般取間距為300-600mm,本設計取450mm.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2倍，本設計取2600mm。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組平行托輥放置一組調心托輥。
本設計預選的電動卷筒為焊接結構的光面驅動滾筒，滾筒寬度要比b大些，一般按下式計算L=b+100，輸送帶帶寬800mm時，滾筒寬1150mm。支架寬度參考前人的設計尺寸初選1586mm。
根據初選的上托輥直徑D=133mm和上托輥長L=380mm從表8-5[3]查得托輥的承載能力為2.74kN。計算托輥實際承受載荷P=792.556N遠遠小于托輥的承載能力2.74 kN，所以校核合格?？梢赃x用初選型號的托輥。
2.1.4 初選輸送帶
考慮到井下運輸的特殊條件及工作環(huán)境，查表4-2[4]初選鋼絲繩芯輸送帶：規(guī)格ST2000，縱向拉伸強度2000N/mm，鋼絲繩最大直徑6.0mm，鋼絲繩間距12mm，帶厚20mm，每平方米質量34kg/m2,上覆蓋膠厚度8mm,下覆蓋膠厚度6mm.
3 驅動裝置的結構的選擇與設計
3.1傳動方案分析
傳動方案：電機→帶傳動→兩級圓柱齒輪（直齒）減速器→工作機
要求：工作壽命為8年，每年300個工作日，每日工作16小時
減速器類型選擇：選用展開式兩級圓柱齒輪減速器
方案分析：結構簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠離轉矩輸入端，這樣，軸在轉矩作用下產生的扭轉變形和軸在彎矩作用下產生的彎曲變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現象?？傮w傳動簡圖如圖2
圖2 傳動裝置總體傳動簡圖
輔助件有:觀察孔蓋,油標和油尺,放油螺塞,通氣孔,吊環(huán)螺釘,吊耳和吊鉤,定位銷,啟蓋螺釘,軸承套,密封圈等。
3.2電動機的選擇計算
按工作條件和要求選用一般用途的Y系列三相異步電動機，臥式封閉。
3.3電動機容量計算
電動機所需的工作效率為：
（3-1）
電動機功率;-工作機所需功率;
工作機所需要功率為：
（3-2）
,v=2m/s
得出
V帶傳動效率，
滾動軸承傳動效率，
閉式齒輪傳動效率,
聯軸器效率，
傳動滾筒效率，
則減速器傳動的總效率：
所需電動機功率為：
選擇的電動機的額定功率要略大于P，由Y系列三相異步電動機技術數據,選擇電動機額定為11KW。
3.4確定電動機轉速
工作機轉速：
其中：
V---輸送帶的速度（m/s）
D---提升機鼓輪的直徑（mm）
根據、，查閱相關手冊得到符合這一范圍的同步轉速有750 r/min，1000 r/min，1500 r/min和3000r/min，由于750 r/min型電動機的尺寸過大，重量較重，且價格高，故不可取，而3000r/min價格高，轉速高,也不可取。所以在1000 r/min與1500 r/min兩種同步轉速中選取，見表一：
表一 電動機的選擇
電動機型號
額定功率（KW）
同步轉速n（r/min）
滿載轉速n（r/min）
Y160M-4
11
1500
1440
綜合考慮總傳動比，結構尺寸及成本，選擇Y160Ｍ-4型封閉式三相異步電動機。
3.5確定傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比
3.5.1 分配傳動比
總傳動比為：
取帶傳動比為，則圓柱直齒輪高級速傳動比和低級速傳動比的乘積為。因為，經計算得
3.5.2計算傳動裝置的運動及動力參數
（1）計算各軸轉速：
（2）計算各軸的輸入功率：
（3）計算各軸的輸出轉矩：
3.6帶傳動的設計計算
3.6.1確定計算功率
由表8-7（P156,《機械設計》第八版 高等教育出版社）查得工作情況系數=1.2，故
==1.2×11=13.2kW （3-3）
3.6.2選擇V帶的帶型
根據=13.2kW和小帶輪轉速查表可知，選用A型V帶。
3.6.3確定帶輪基準直徑并驗算帶速v:
（1）初選小帶輪直徑，小帶輪直徑=75mm,根據基準直徑系列初選，初選
（2）驗算帶速v:
因為5m/s
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