輸送帶畢業(yè)設計

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1、 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計 第V 頁 帶式輸送機設計 摘 要 本次畢業(yè)設計是關于礦用固定式帶式輸送機的設計。首先對膠帶輸送機作了簡單的概述；接著分析了帶式輸送機的選型原則及計算方法；然后根據(jù)這些設計準則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進行選型設計；接著對所選擇的輸送機皮帶的選擇計算，電機容量的選擇，滾筒的選擇計算，減速器及聯(lián)軸器的選擇，傳動軸的選擇計算及校核等部件。普通型帶式輸送機由六個主要部件組成：傳動裝置，機尾和導回裝置，中部機架，拉緊裝置以及膠帶。在膠帶輸送機的設計、制造以

2、及應用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內在設計制造帶式輸送機過程中存在著很多不足。本次帶式輸送機設計代表了設計的一般過程, 對今后的選型設計工作有一定的參考價值。 關鍵詞：帶式輸送機；皮帶校核；電機選用；傳動軸 Belt conveyer design Abstract This graduation design is about the design of the mine fixed belt conveyer. First on the belt con

3、veyor made simple overview; followed by analysis of the belt conveyor selection principle and the calculation method; then calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the given parameters requires selection of design; then on the belt conveyor selection calculat

4、ion, selection of the motor capacity calculation, selection of roller, reducer and coupling, drive shaft of the selection and calculation of checking components. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: transmission device, tail and return device, the middle part of the frame, tensione

5、r and belt. In the design, manufacture and application of belt conveyor, at present our country and the overseas advanced level compared to still have a large gap, the domestic in the design manufacturing conveyor process there are a lot of problems. This belt conveyer design represents the general

6、process of design, and has certain reference value for future design work.. Keywords: belt conveyor; belt checking; motor selection; drive shaft; 目 錄 1.緒論 1 1.1 選題背景 1 1.2 國內帶式輸送機發(fā)展情況 1 1.3 國外帶式輸送機發(fā)展情況 2 1.4 研究內容 3 2.整體方案設計 4 2.1方案對比 4 2.2 減速器選擇 6 2.3 聯(lián)軸器的選擇 6 2.4 液力耦合器

7、的選擇 7 2.5 布置方式的比較 8 3.電機容量的選擇計算 10 3.1初始設計參數(shù) 10 3.2初定設計參數(shù) 10 3.3 驅動力計算 10 4.輸送帶最大張力計算及校核 14 4.1 輸送帶張力計算 14 4.2 輸送帶垂度與強度校核 15 4.2.1輸送帶垂度校核 16 4.2.2 輸送帶強度校核 16 5.滾筒的選擇與計算 18 5.1滾筒合力 19 5.2 傳動滾筒的選擇和計算 19 5.2.1滾筒直徑 20 5.2.2滾筒長度 20 6.減速器及聯(lián)軸器的選擇 21 6.1減速器的選擇計算 21 6.2聯(lián)軸器的選擇計算 21 7.軸的設計計算

8、和校核及鍵的校核 23 7.1軸的尺寸設計 23 7.1.1輸入軸轉矩 23 7.1.2確定軸的最小直徑 23 7.1.3 軸的結構設計 23 7.2軸上力的計算 25 7.2.1求軸承的支反力 25 7.2.2求B點處彎矩 26 7.2.3按彎扭合成強度校核軸的強度 28 7.3 傳動軸軸承校核 28 7.3.1由前知軸承支反力 28 7.3.2軸承的當量動載荷 29 7.3.3計算軸承壽命 29 7.4傳動軸上鍵的強度校核 29 8.拉緊裝置的選擇及計算 31 9.清掃裝置 32 10.經(jīng)濟性分析 35 結 論 37 致 謝 38 參考文獻 39

9、 第 2 頁 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計 1.緒論 1.1 選題背景 帶式輸送機是由撓性輸送帶作為物料承載件和牽引件的連續(xù)輸送機械。根據(jù)摩擦傳動原理，由驅動滾筒帶動輸送帶。帶式輸送機具有輸送能力大、功耗小、構造簡單、對物料適應性強，應用范圍較為廣泛。其中皮帶式輸送機具有輸送量大、結構簡單、維修方便、部件標準化等優(yōu)點，廣泛應用于礦山、冶金、煤炭等行業(yè)，。用來輸送松散物料或成件物品，根據(jù)輸送工藝要求，可單臺輸送，也可多臺組成或與其它輸送設備組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)，以滿足不同布置型式的作業(yè)線需要 ,適用于輸送堆積密度小于1.67噸/立方米，易于掏取的粉狀

10、、粒狀、小塊狀的低磨琢性物料及袋裝物料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、糧食等。被送物料溫度小于60℃。其機長及裝配形式可根據(jù)用戶要求確定，傳動可用電滾筒，也可用帶驅動架的驅動裝置。帶式輸送機作為大宗散狀物料連續(xù)輸送設備，廣泛應用于大型露天煤礦、大型露天金屬礦、港口碼頭以及火電、鋼鐵、有色、建材、化工、糧食等行業(yè)，是現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代物流業(yè)不可或缺的重要技術裝備。 帶式輸送機發(fā)展較快帶寬已達3m，帶速達10m/s，輸送量（也稱生產(chǎn)量）達20000立方米，每小時輸送距離達500m-2000m，鋼絲芯膠帶的強度達60kn/cm 1.2 國內帶式輸送機發(fā)展情況 上世紀80年代初，我

11、國帶式輸送機行業(yè)只能生產(chǎn)TD75型帶式輸送機，因而配套棉帆布輸送帶即可滿足要求，但當時國家重點工程項目中帶式輸送機產(chǎn)品卻都是從國外進口。80年代中期，我國帶式輸送機行業(yè)開始引進國外先進技術和專用制造設備，設計制造水平有了質的提高，并逐漸替代進口產(chǎn)品。近年來，我國帶式輸送機總體上已經(jīng)達到國際先進水平，除滿足國內項目建設的需求外，已經(jīng)開始批量出口，其設計制造能力、產(chǎn)品性能和產(chǎn)品質量得到了國際市場的認可。而輸送帶作為承載和牽引構件，是帶式輸送機中的主要部件之一，因此必須滿足國內大型項目及國際更高標準的要求。 目前帶式輸送機發(fā)展的重點產(chǎn)品包括長距離、大運量、高帶速帶式輸送機，水平及空間曲線越野帶式

12、輸送機，露天礦用移置式帶式輸送機，大型下運帶式輸送機，自移機尾 第 41 頁 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計 可伸縮帶式輸送機，圓管帶式輸送機，大傾角上運帶式輸送機，鋼絲繩牽引帶式輸送機。重點研發(fā)的核心技術包括帶式輸送機動態(tài)分析設計技術，智能化可控驅動系統(tǒng)研發(fā)，物料轉載點新型耐磨材料研制，鋼結構優(yōu)化設計技術以及帶式輸送系統(tǒng)節(jié)能技術、環(huán)保技術和散料輸送系統(tǒng)集成及工程設計技術等。 據(jù)了解我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)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(chǎn)品開

13、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(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。我國帶式輸送機的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 1.3 國外帶式輸送機發(fā)展情況 根據(jù)網(wǎng)上所查資料：國外帶式輸送機技術的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個方面：一方面是帶式輸送機的功能多元化、

14、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了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、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。目前，在煤礦井下使用的帶式輸送機其關鍵技術與裝備有以下幾個特點： ⑴設備大型化。其主要技術參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn)300~500萬t以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。 ⑵應用動態(tài)分析技術和機電一體化、計算機監(jiān)控等高新技術，采用大功率軟起動與自動張緊技術，對輸送機進行動態(tài)監(jiān)測

15、與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動張力，設備運行性能好，運輸效率高。 ⑶采用多機驅動與中間驅動及其功率平衡、輸送機變向運行等技術，使輸送機單機運行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設備的通用性、互換性及其單元驅動的可靠性。 ⑷新型、高可靠性關鍵元部件技術。如包含CST等在內的各種先進的大功率驅動裝置與調速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機尾等。如英國FSW生產(chǎn)的FSW1200/（2~3）400（600）工作面順槽帶式輸送機就采用了液粘差速或變頻調速裝置，運輸能力達3000 t/h以上，它的機尾與新型轉載機（如美國久益公司生產(chǎn)的S500E）配

16、套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。 1.4 研究內容 首先了解帶式輸送機的基本知識，打好論文基礎。然后根據(jù)具體當時情況和給定的原始參數(shù)，對給定的狀態(tài)工況進行分析計算，設計系統(tǒng)整體方案如傳動方案的選擇，其他部件設計如電機的選擇，輸送帶的類型，驅動力大小，拉緊裝置的選擇及計算，滾筒的選擇計算，清掃器的選擇，設計出合適的系統(tǒng)，還要進行特性的研究，確保各處的安全系數(shù)大于預先設定的數(shù)值，保證系統(tǒng)可以符合要求安穩(wěn)正常的運行。 2.整體方案設計 2.1方案對比 本部分通過對驅動方案對的對比選擇合理

17、最優(yōu)的輸送機驅動方案。 圖2.1單電機驅動示意圖 圖2.2雙電機驅動示意圖 上下兩圖分別為單電機驅動皮帶輸送機，雙電機驅動皮帶輸送機。單電機驅動所需用功率不大，結構簡單，需求能源少，運輸平穩(wěn)，容易操作，不易出現(xiàn)問題。雙電機驅動優(yōu)點為運輸穩(wěn)定，可以運送較沉重貨物，不易出現(xiàn)皮帶打滑等不利于生產(chǎn)的現(xiàn)象，兩個電機可使皮帶有力的較緊，不容易發(fā)生事故。單電機缺點為驅動力小，容易出現(xiàn)皮帶松弛打滑現(xiàn)象。雙電機驅動缺點為消耗大，輸出沒有提高太多，經(jīng)常出現(xiàn)電流不平衡現(xiàn)象，不易操作。根據(jù)優(yōu)缺點比較，再根據(jù)實際情況分析判斷，采用消耗小，結構簡單，性價比高的單電機驅動為

18、本設計的驅動方案。 2.2 減速器選擇 圓柱齒輪減速器，是一種動力傳達機構，其利用齒輪的速度轉換器，將電機的回轉數(shù)減速到所要的回轉數(shù)，并得到較大轉矩的裝置。圓柱齒輪減速機是一種相對精密的機械，使用它的目的是降低轉速，增加轉矩。　圓柱齒輪減速器的齒輪采用滲碳、淬火、磨齒加工，承載能力高、噪聲低；主要用于帶式輸送機及各種運輸機械，也可用于其它通用機械的傳動機構中。它具有承載能力高、壽命長、體積小、效率高、重量輕等優(yōu)點，用于輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置的傳動裝置中。圓柱齒輪減速器廣泛應用于冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領域。 根據(jù)應用范圍及相關要

19、求，本設計中的減速器選擇為ZSY型二級硬齒面平行軸減速器。 2.3 聯(lián)軸器的選擇 本次驅動裝置的設計中，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，要從結構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

20、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。但由于構造簡單、成本低、可傳遞較大轉矩，故當轉速低、無沖

21、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)生相對轉動，故主動軸與從動軸的角速度

22、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速不得大于規(guī)定值。 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。由于中間滑塊的質量減小，又具有較高的極限轉速。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)軸器結構簡單，尺寸緊湊，適用于小功率、高轉速而無劇烈沖擊處。 根據(jù)各項參數(shù)表示選擇，本設計中選擇的聯(lián)軸器是十字滑塊聯(lián)軸器。十字滑塊聯(lián)軸器，即利用中間滑塊在其兩側半聯(lián)軸器

23、端面的相應徑向槽內滑動，以實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器聯(lián)接的聯(lián)軸器。它由兩個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組成。因凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉時兩軸間的相對位移。十字滑塊連軸器常用于一般電機，一般用于轉速250r/min的傳動，軸的剛度較大，且無劇烈沖擊處。符合本文設計的帶式輸送機。 2.4 液力耦合器的選擇 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，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，傳遞的紐矩與其轉數(shù)的平方

24、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動電機與減速器之間，電動機帶動泵輪轉動，泵輪內的工作液體隨之旋轉，這時液體繞泵輪軸線一邊作旋轉運動，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，泵輪的機械能轉換成液體的動能，液體進去渦輪后，推動渦輪旋轉，液體被減速降壓，液體的動能轉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速大于渦流轉速，即而者之間存在轉速差． 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

25、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　　由于液力轉動的介質是液體，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）使多電機驅動的設備各臺電機負荷分配趨于均勻 本設計中選擇的液力耦合器是帶制動輪的液力耦合器。帶制動輪的液力耦合器為一種限距型的液力耦合器，可

26、以改善DT-II型帶式輸送機的起動性能。 2.5 布置方式的比較 圖2.3 單滾筒傳動布置方式示意圖 本設計為單滾筒傳動，所以備選方案有兩種。第一種結構簡單明了，并且設置一個增面滾筒增加輸送帶與滾筒接觸面積，增大摩擦力防止打滑。第二種結構復雜，設置多個滾筒來增加摩擦力，安全?？俊１容^兩種輸送帶布置方式，第一種比較適合于簡單，比較良好的工作環(huán)境，而第二種適合于比較艱苦的工作環(huán)境。就本文運送的物品而言，不需要如此多的摩擦力，所以選擇結構簡單，易于布置的方案1. 3.電機容量的選擇計算 3.1初始設計參數(shù) 輸送能力：

27、 3200 t/h 物料粒度：0～300mm 帶 速： 1 m/s 物料容量：2.0 t/m3 輸送機水平長度：9 m 傾斜角：β=0 3.2初定設計參數(shù) 帶寬B=1000mm，上托輥間距=500mm，下托輥間距=1750mm，上托輥槽角為β=45，下托輥槽角為零度，導料槽長4.5m。 3.3 驅動力計算 由文獻得公式 （3.1） 式中C----系數(shù) f----模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件及制造，安裝水平選取，參見表3.2 L---輸送機長度，m

28、 g---重力加速度，取g=9.81m/s ---承載分支托輥每米長旋轉部分質量，kg/m，見文獻[1]表2-70，表2-71 --回程分支托輥每米長旋轉部分質量，kg/m，見文獻[1]表2-70，表2-72 ---每米長輸送帶質量，kg/m --每米長輸送物料質量 --特種主要阻力，即托輥前傾摩擦阻力及導料槽摩擦阻力，N --特種附加阻力，即清掃器，卸料器及翻轉回程分支輸送帶的阻力，N H---輸送機卸料段和裝料段間的高度差，m 由文獻[1]表2-29 查得C=2.9 由文獻1表2

29、-30 查得f=0.022 由文獻[1]托輥標準表查得上托輥有槽形托輥4個，直徑133mm，L=380mm，軸承4G205，旋轉部分重量為6.3kg 緩沖托輥1個，直徑108mm，L=380mm，軸承4G305，旋轉部分為7.9kg 錐形托輥1個，直徑133mm，軸承4G305，旋轉部分為6.7kg 查得下托輥2個，直徑133mm，軸承4G205，旋轉部分為6.3kg 計算。初選輸送帶NN-250，Z=6層。 由文獻[1]表1-6查得NN-250輸送帶的每層質量1.32kg/m，上膠厚3.0mm，下膠厚1.5mm。每毫米厚膠料質量1.19kg/m。

30、計算。計算 式中---輸送能力， ---物料的松散程度，kg/ v----帶速，m/s 計算。 無前傾， 導料槽計算得 式中---物料和導料擋板間的摩擦系數(shù)， l-----裝有導料擋板的設備長度，m ----導料擋板內部寬度，m 式中 計算 輸送帶清掃器的摩擦阻力 式中A-------清掃器接觸面積，一個頭部清掃器和兩個空段清掃器， P---------輸送帶清掃器和輸送帶間的壓力(一般取) -------輸送帶和輸送帶清掃器間的摩擦系數(shù)，（） 無卸料器 將上述數(shù)值代入公式得

31、3.4 電機功率計算 計算 式中---傳動滾筒軸所需功率，kW ---圓周驅動力， v----帶速，m/s 式中 傳動滾筒及聯(lián)軸器效率0.98，液力耦合器效率0.96，二級減速器效率0.94。 選配電動機功率30kw，根據(jù)文獻選取電動機為Y250L-830,轉速為730r/min。 4.輸送帶最大張力計算及校核 4.1 輸送帶張力計算 輸送帶工作時不打滑需保持的最小張力 （4.1） 式中---滿載輸送機起動或制動時出現(xiàn)

32、的最大圓周驅動力，N -------傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù) -------傳動滾筒的圍包角，一般取 ------尤拉系數(shù) 求起動時傳動滾筒上最大圓周力 式中------起動系數(shù)， 圖4.1 輸送帶受力示意圖 由文獻[1]表2-33選取為0.40，圍包角為200， 通過文獻[1]表2-34查得尤拉系數(shù)為4.04 由,計算輸送機各點張力，忽略附加阻力，可得皮帶最后一點的張力

33、 則取，可得穩(wěn)定運行工況下 4.2 輸送帶垂度與強度校核 輸送帶在帶式輸送機中既是承載構件又是牽引構件（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

34、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。側邊覆蓋膠的作用是當輸送帶發(fā)生跑偏使側面與機架相碰時，保護帶芯不受機械損傷。 按輸送帶帶芯結構及材料不同，輸送帶被分成織物層芯和鋼絲繩芯兩大類。織物層芯又分為分層織物芯和整體織物層層芯兩類，且織物層芯的材質有棉，尼龍和維綸等。 本設計中選擇的是尼龍輸送帶 4.2.1輸送帶垂度校核 由文獻[1]獲得輸送帶最大下垂度公式 （4.2） 式中----兩組托輥間輸送帶的最大下垂度，m g-----重力加速度， a-----托輥間距，m

35、 -----物料質量， -----輸送帶質量， -----該處輸送帶張力，N 輸送帶許用的最大下垂度應滿足 則 輸送帶滿足最大下垂度限制，所以該輸送帶下垂度符合要求。 4.2.2 輸送帶強度校核 根據(jù)公式 （4.2） 其中Z------輸送帶層數(shù)； ---穩(wěn)定工況下輸送帶最大張力，N； n------穩(wěn)定工況下輸送帶靜安全系數(shù)； -----輸送帶縱向扯斷強度，N/（mm層）； B------帶寬，mm。 求 得

36、 則該輸送帶強度滿足輸送帶強度要求。 5.滾筒的選擇與計算 傳動滾筒是傳動動力的主要部件。作為單點驅動方式來講，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，其特點是結構緊湊，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。如雙滾筒傳動仍不需要牽引力需要，可采用多點驅動方式。 輸送機的傳動滾筒結構有鋼板焊接結構及鑄鋼或鑄鐵結構，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

37、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。 圖5.1 傳動滾筒示意圖 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構。單向出軸。 （

38、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。 輸送機的傳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

39、人字溝槽的橡膠層面，這種滾筒有方向性，不得反向運轉。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。 5.1滾筒合力 傳動滾筒合力計算： 5.2 傳動滾筒的選擇和計算 5.2.1滾筒直徑 通過文獻[1]根據(jù)參數(shù)選擇滾筒直徑為D=80

40、0mm 5.2.2 滾筒長度 已知帶寬為B=1000mm，而滾筒長度比帶寬略大，則滾筒長度為： B’=B+（100~200）=1200mm 6.減速器及聯(lián)軸器的選擇 6.1減速器的選擇計算 計算電機與滾筒之間的傳動比： 電機轉速通過文獻[4]查得730r/min 由公式v=2πnr 其中v為帶速mm/s n為轉速，r/min R為滾筒半徑，mm 其中v=1000mm/s=60000mm/min r=400mm π取3.14 則

41、 傳動比 則通過傳動比查文獻[1]表1-76查得ZSY224型減速器符合要求。 6.2聯(lián)軸器的選擇計算 本設計中聯(lián)軸器直接與傳動滾筒連接，聯(lián)軸器選取需要計算滾筒本身的轉矩，通過計算滾筒本身的轉矩在手冊中選取合適的聯(lián)軸器。 滾筒本身的轉矩通過公式 滾筒本身功率為 為30kw， 其中取0.98，取0.94，取0.96 則 所以 計算滾筒轉矩 由文獻[2]查得K為1.5 由文獻[5]選得聯(lián)軸器為KL130?；瑝K聯(lián)軸器又名金屬滑塊聯(lián)軸器，其滑塊呈圓環(huán)形，用鋼或耐磨合金制成，適用于轉速較低，傳遞轉矩較大的傳動?；瑝K聯(lián)軸器由兩個

42、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組成。因凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉時兩軸間的相對位移。金屬滑塊聯(lián)軸器零件的材料可用45鋼，工作表面需要進行熱處理，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。 7.軸的設計計算和校核及鍵的校核 7.1軸的尺寸設計 軸的尺寸通常通過軸上所在零件的尺

43、寸大小所決定 圖7.1傳動軸示意圖 7.1.1輸入軸轉矩 輸入軸功率P=26.4kw 7.1.2確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼正火回火，布氏硬度 HRC=100~300 取A=100，可得軸的最小直徑 mm 根據(jù)結構設計可知軸段a是連接金屬滑塊連軸器的，其直徑應與金屬滑塊聯(lián)軸器的孔徑配合，聯(lián)軸器的孔徑為110mm 7.1.3 軸的結構設計 1)擬定裝配方案 2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 軸段① 選擇金屬滑塊聯(lián)軸器型號為，則軸段①的直徑。長度為150mm 軸段② 為了安裝調心滾子軸承24124，則，長度為1

44、50mm 軸段③ 該軸段為軸承定位， 軸段④ 為過渡段， 長度為92mm 軸段⑤ 該軸段安裝傳動滾筒接盤，取，長度為150mm 軸段⑥ 為定位接盤，， 長度為880mm 軸段⑦安裝傳動滾筒接盤，， 長度為150mm 軸段⑧過渡段，， 長度為92mm 軸段⑨該軸段為軸承定位，， 長度為56mm 軸段⑩安裝軸承，，長度為85mm （5）軸的強度校核 首先根據(jù)軸的結構作出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位時從軸的結構圖和當量彎矩圖中可以看出，B截面的當量彎矩最大,且B截面受力相同。 下圖為軸的結構示意圖： 7.2軸上力的計算 下圖為軸上受力

45、位置示意圖： 圖7.2 軸上受力位置及受力示意圖 7.2.1求軸承的支反力 在H面內： 力的平衡方程： 力矩的平衡方程： 由前知， AB=268 AC=1282 AD=1550 由以上的條件可以求得： 在V面內： 力平衡方程： 力矩的平衡方程： 其中 則經(jīng)計算，

46、 7.2.2求B點處彎矩 在H面內： 在V面內： 合成彎矩: 扭矩 ： 則彎矩圖如下所示：圖7.3 傳動軸的彎矩和扭矩圖 （ 注：以上各物理量的單位皆為：） 7.2.3按彎扭合成強度校核軸的強度 當量彎矩： ，取折合系數(shù)， 則B點處當量彎矩：

47、 方向為正 軸的材料為45號鋼，正火回火處理；查表19.1-1得 抗拉強度 許用疲勞應力 軸的計算應力為 其中：d=130mm計算結果表明該軸滿足強度要求。 7.3 傳動軸軸承校核 傳動軸上的軸承為24124型調心滾子軸承，查手冊，該軸承的主要性能參數(shù)為： 7.3.1由前知軸承支反力 合成支反力： 　　　　　　　 　 　

48、 7.3.2軸承的當量動載荷 軸承工作時有中等沖擊，由文獻[2]查得載荷系數(shù) ， 查文獻[2]表13-5得 則當量動載荷 ，查表得 則當量動載荷 7.3.3計算軸承壽命 因，故按計算，由文獻[2]表13-4得。 按公式得； （7.1） 則該軸承滿足設計要求。 7.4傳動軸上鍵的強度校核 普通平鍵 靜連接的校核公式 （7.2） 式中T---傳遞的轉矩， k----鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h

49、，此處h為鍵的高度，mm L----鍵的工作長度，mm d----軸的直徑，mm 則 8.拉緊裝置的選擇及計算 帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續(xù)方式運輸物料的機械。為保證輸送機正常穩(wěn)定的運行，必須要滿足驅動滾筒與輸送帶間的摩擦驅動力，這就需要輸送帶具有一定的拉緊力。在設計帶式輸送機時如何選用合適的拉緊裝置是帶式輸送機設計的關鍵。 1、 使輸送帶具有足夠的初張力，保證輸送帶與驅動滾筒之間所必須的摩擦力，并且使摩擦力有一定的貯備，以滿足傳動滾筒的摩擦傳動要求； 2、 保證輸送帶最小張力點的張力，以滿足輸送帶的垂度限

50、制條件，保證輸送機正常平穩(wěn)地運行； 3、滿足輸送帶動張力引起的彈性伸長要求的拉緊行程； 4、補償輸送帶的永久伸長； 5、為輸送帶接頭提供必要的行程。 重錘式拉緊裝置(垂直重錘拉緊裝置、重錘車式拉緊裝置、)、固定式拉緊裝置(螺旋拉緊裝置、固定絞車拉緊裝置)、自動拉緊裝置(自動絞車拉緊裝置、液壓自動拉緊裝置) 本文采用重錘車式拉緊裝置。 （8.1） 則拉緊力為 通過拉緊力由文獻[1]查得拉緊裝置重量為491.4kg 9.清掃裝置 輸送機在運轉過程中，不可避免的有部分顆粒和粉料粘在輸送帶表面，通過卸料裝置后不能完全卸凈，表面粘有物料的輸送帶工作面通過下托輥或改向滾筒時

51、，由于物料的積聚而使其直徑增大，加劇托輥和輸送帶的磨損，引起輸送帶跑偏。而且，不斷掉落的物料還污染了場地環(huán)境。因此，清掃粘結在輸送帶表面的物料，對于提高輸送帶的壽命和保證輸送帶的正常工作具有重要意義。 常用的清掃裝置是彈簧刮板清掃器，如圖所示： 圖9.1 彈簧清掃器 1－刮板 2－彈簧 彈簧清掃器一般裝在頭部滾筒的頭部滾筒的下方，使輸送帶進入無載分支前，先將大部分黏附物清掃掉。彈簧壓力的大小根據(jù)不同物料的粘性進行調節(jié)，同時保證彈簧的工作行程為20mm。 橡膠合金清掃器是一種新型清掃裝置，其結

52、構如下圖 圖9.2 橡膠合金清掃器 3－清掃板 4－金屬連板 5－緩沖器 6－調整桿 7－調整螺栓 8－支架 9－軸桿 它由清掃板3，金屬連板4，橡膠緩沖器5，調整桿6，調節(jié)螺栓7，支架8及軸桿9組成。當調節(jié)調整螺栓7時，使調整桿逆時針旋轉，通過軸桿帶動清掃板轉動并緊貼在輸送帶上產(chǎn)生一定的壓力。 這種清掃器的優(yōu)點是： （1）刮板與輸送帶摩擦面積小，減少對輸送帶的磨損，提高了輸送帶的使用壽命。 （2） 清掃板上鑲有耐磨硬質合金，壽命長。 （3） 清掃器是由數(shù)塊清掃板組成，如若輸送帶表面局部黏附的黏結物沒

53、被清掃掉時，清掃板跳動不影響其他清掃板工作。 橡膠清掃器有H型和P型兩種，可以分別安裝在輸送機的不同位置上構成復式清掃裝置，所以清掃效果好。 對于長距離的帶式輸送機，近年來出現(xiàn)了輸送帶翻轉清掃法。輸送帶無載分支在離開頭部滾筒后旋轉，在進入尾部滾筒之前再往回旋轉，恢復原狀。采取輸送帶翻轉清掃法能避免弄臟托輥和沿輸送機線路撤落黏結物，減輕輸送帶和托輥的磨損，使下托輥的使用壽命大約增加一倍左右，減少輸送帶運行阻力，傳動功率也相應減少。 此外，在靠近機尾換向滾筒處也安裝清掃裝置，一般為犁形清掃器，使刮板緊貼輸送帶的內表面（即回空股輸送帶的上表面）。清掃裝置對雙滾筒尤為重要。因為輸送帶裝煤的上表

54、面要與傳動滾筒接觸，若清掃不凈，會使輸送帶受到損壞或由于煤粉雜質粘結滾筒表面，使輸送帶過快磨損，對于鋼芯繩帶則會使鋼繩芯斷絲。在多電機傳動的輸送帶上，若清掃不凈造成兩個傳動滾筒直徑的差異，從而可能造成電機功率分配不均，甚至發(fā)生事故。 因為本設計的輸送機功率不是太大，距離也不是很遠，故采用彈簧清掃裝置。 10. 經(jīng)濟性分析 往年帶式輸送機投資大約在3000萬到4500萬，本次設計將初期投資暫定為5000萬元。 初期投資大約5000萬，預計平均每年收益600萬元，投資貸款年利率為3%，現(xiàn)金流量圖如圖10.1，分析

55、項目是否可行。 圖10.1 現(xiàn)金流量圖 為了求的值，可列出等式 取，即 結果為正值，由現(xiàn)值函數(shù)規(guī)律可知值隨i的增加而減少，為使凈現(xiàn)值為零或負值，用試算，即 用 可見，內部收益率必然在之間，代入線性內插法計算公式求得 因為，，故該方案在經(jīng)濟上可行。 結 論 帶式輸送機是最常用的固體物料的連續(xù)輸送機，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)中。 本設計的內容包括：帶式輸送機的應用、分類、發(fā)展狀況、結構、布置方式、及運行阻力；帶式輸送機的

56、主要零部件（如滾筒等）的常規(guī)設計計算和主要零部件的強度校核，主要包括傳動功率和輸送帶張力的計算和校核；驅動裝置的選用；輸送機部件的選用，主要有輸送帶、傳動滾筒、拉緊裝置等。 通過本次設計將我大學四年所學的知識融會貫通，更加深入了解和知曉了我原來對知識和材料把握的不足，明白了即使即將離開大學走向社會，我還依舊只是個學生，我要學習和了解的東西還有很多，這次設計我受益匪淺，不僅從知識面，把握程度，還有對今后道路的理解。根據(jù)本次設計我看到了我國帶式輸送機將來要走的路，如何進一步提高帶式輸送機的性能，減小損耗還有待進一步研究。總的來說，本次設計基本達到目的。

57、 致 謝 本次設計我是由張曉君老師指導，張老師孜孜不倦的教學態(tài)度，深厚的知識積累令我感悟良多。在設計過程中曾多次得到張老師的耐心輔導，尤其是我對設計的不理解，老師都細心地指導我，謝謝張老師。 其中還有諸多同學的幫助，只言片語難以表達我的感謝之情，謝謝老師和同學們！ 參考文獻 【1】 《運輸機械設計選用手冊》編輯委員會編.運輸機械設計選用手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社.1999.1 【2】 濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計（第九版）[M].北京:高等教育出版社.2013.5 【3】

58、 成大先.機械設計手冊第一卷（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008 【4】 成大先.機械設計手冊第二卷（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008 【5】 成大先.機械設計手冊第三卷（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008 【6】 成大先.機械設計手冊第四卷（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008 【7】 成大先.機械設計手冊第五卷（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008 【8】 Zhang Yuan.Computer Simulation on Continuous Model of Belt Conveyor Dynamic Analysis [R].Shanghai,China;Proceedings of the First International Conference on Mechanical Engineering.2000