可伸縮帶式傳輸機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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可伸縮帶式傳輸機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
早在20世紀(jì)60年代，就已出現(xiàn)帶式輸送機(jī)應(yīng)用于物品。從20世紀(jì)70年代至今，帶式輸送機(jī)已經(jīng)在礦物運(yùn)輸中逐步取代汽車運(yùn)輸,成為了散狀貨物的主要運(yùn)輸設(shè)備。帶式輸送機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域出的技術(shù)不斷推進(jìn)，擴(kuò)寬了帶式輸送機(jī)的應(yīng)用范圍。而可伸縮帶式傳輸機(jī)是應(yīng)用最為普遍，傳輸物料最為高效的一種傳輸機(jī)機(jī)型。它既有物料搬運(yùn)量大,輸送時(shí)間長(zhǎng),連續(xù)交通運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),也容易達(dá)到集中與自動(dòng)化的目標(biāo)。尤其在煤礦事業(yè)上的應(yīng)用廣泛,可伸縮履帶傳輸機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為煤礦開(kāi)采時(shí)必不可少的一種設(shè)備。其中主要內(nèi)容包括對(duì)于使用可移動(dòng)伸縮履帶式油料傳輸機(jī)的專用皮帶和油料傳送器產(chǎn)品種類的結(jié)構(gòu)選擇,傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),中間架和支撐架的結(jié)構(gòu)選擇與重量計(jì)算,張緊傳動(dòng)裝置的重量計(jì)算,傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)選擇,托輥和滾筒的結(jié)構(gòu)選擇與重量計(jì)算等,并且對(duì)可伸縮帶式傳輸機(jī)的整體結(jié)構(gòu)以及工作原理做出了概述?？缮炜s式皮帶傳輸機(jī)主要依靠滾筒傳動(dòng)時(shí)通過(guò)摩擦力來(lái)傳遞皮帶的運(yùn)動(dòng),并且還在其結(jié)構(gòu)上加上了存放帶式裝置,實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的伸縮功能，時(shí)輸送機(jī)能夠伸長(zhǎng)縮短，以達(dá)到不同輸送距離的目的，提高工作效率，減少工作人員所需的操作，具有一定的實(shí)踐價(jià)值。
關(guān)鍵詞：可伸縮；輸送帶；儲(chǔ)帶裝置；傳動(dòng)滾筒
Structure design of telescopic belt conveyer
Abstract
As early as the 1960s, belt conveyor has been used in goods. Since 1970s, belt conveyor has gradually replaced automobile transportation in mineral transportation and become the main transportation equipment of bulk goods. Belt conveyor technology in various fields continues to advance, expanding the application range of belt conveyor. The retractable belt conveyor is the most widely used and the most efficient one. It not only has the characteristics of large material handling capacity, long conveying time and continuous transportation, but also easy to achieve the goal of centralization and automation. Especially in the coal mine industry is widely used, telescopic crawler conveyor has developed into an essential equipment in coal mining. The main contents include the structure selection of the special belt and oil conveyor using the movable telescopic crawler oil conveyor, the structure design of the transmission device, the structure selection and weight calculation of the intermediate frame and support frame, the weight calculation of the tension transmission device, the structure selection of the transmission device, the structure selection and weight calculation of the idler and roller, etc, And the overall structure and working principle of the telescopic belt conveyor are summarized. The retractable belt conveyor mainly relies on the friction force to transfer the belt movement when the roller is driving, and the storage belt device is added to its structure to realize the retraction function of the structure. The conveyor can be extended and shortened to achieve the purpose of different conveying distances, improve the work efficiency and reduce the operation required by the staff, which has a certain practical value.
Key words：extensible；belt conveyor；Structure design；Parts design
目 錄
1 緒論 5
1.1 課題研究的目的和意義 5
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 5
1.3 可伸縮帶式傳輸機(jī)工作原理 6
2 技術(shù)任務(wù)書(shū) 8
2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 8
2.2 產(chǎn)品的應(yīng)用 8
2.3 可伸縮帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 8
3 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 9
3.1 輸送帶的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算 9
3.1.1 輸送帶的選擇 9
3.1.2 輸送帶帶寬的計(jì)算 9
3.1.3 單位輸送帶上物料的質(zhì)量 10
3.1.4 輸送能力的驗(yàn)算 11
3.1.5 牽引力的計(jì)算 11
3.2 滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.2.1 滾筒的選擇 12
3.2.2 滾筒直徑的確定 13
3.2.3 滾筒的轉(zhuǎn)速 14
3.3 托輥的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
3.3.1 托輥的概述 15
3.3.2 托輥的結(jié)構(gòu)與種類 15
3.3.3 托輥垂度與間距的設(shè)計(jì)計(jì)算 16
3.3.4 輸送帶的最小拉力 17
3.3.5 托輥的靜載荷計(jì)算 17
3.3.6 托輥的動(dòng)載荷計(jì)算 18
3.3.7 計(jì)算托輥的槽形角 18
3.4 拉緊裝置及收放膠帶裝置的設(shè)計(jì) 20
3.4.1 拉緊裝置的概述 20
3.4.2 張緊力和行程的計(jì)算 21
3.4.3 提高張緊力的方法 22
3.4.4 收放裝置設(shè)計(jì) 22
3.5 輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 24
3.5.2 電機(jī)的選擇 24
3.5.3 減速器的計(jì)算與選用 25
3.6 機(jī)架設(shè)計(jì)計(jì)算 26
3.6.1 機(jī)頭卸料架的設(shè)計(jì) 26
3.6.2 中間架的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 26
3.7 主軸的設(shè)計(jì)與鍵的強(qiáng)度校核 28
3.7.1 主軸的設(shè)計(jì) 28
3.7.2 鍵的校核 32
4標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告 34
結(jié) 論 35
參 考 文 獻(xiàn) 36
致 謝 37
山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 課題研究的目的和意義
可伸縮式的帶式輸送傳輸機(jī)是多種帶式輸送傳輸機(jī)其中的一種普通輸送機(jī)類型,它的基本工作結(jié)構(gòu)就是將運(yùn)輸皮帶的兩個(gè)滾筒安裝在同一高度水平或者是不同高度的兩端輸送機(jī)架上,且輸送帶和滾筒的各種不同運(yùn)動(dòng)路線以及不同傾角等的情況下，能夠使輸送帶連續(xù)地向同一個(gè)方向進(jìn)行輸送運(yùn)動(dòng),使物料同傳輸帶一起被輸送到目的地。可拆卸伸縮履帶式物料傳輸機(jī)其他普通類型的履帶式物料輸送機(jī)設(shè)備相比,具有較為優(yōu)良的正常運(yùn)輸運(yùn)行性能,尤其是在連續(xù)正常運(yùn)輸?shù)那闆r下,能夠連續(xù)性地進(jìn)行正常運(yùn)輸,運(yùn)行平穩(wěn),生產(chǎn)管理效率高,工作可靠,且在正常運(yùn)輸工作時(shí)間和運(yùn)行期間噪音小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,能量小和損耗小,運(yùn)行時(shí)間及維護(hù)費(fèi)和成本低,易于用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控操作以及對(duì)各種計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行完全自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制等諸多優(yōu)點(diǎn)。
本次的設(shè)計(jì)是以此為基礎(chǔ),對(duì)可伸縮履帶式傳動(dòng)機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)深入的全面了解。對(duì)于可伸縮帶式傳動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并且針對(duì)其中關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算,對(duì)主要的承載結(jié)構(gòu)件也進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)計(jì)算與校驗(yàn)。通過(guò)對(duì)可伸縮式帶傳動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì),構(gòu)成了輸送機(jī)全方位系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)理念。達(dá)到了實(shí)際和理論有機(jī)結(jié)合。
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
20世紀(jì)80年代末，國(guó)內(nèi)的帶式傳輸機(jī)在各個(gè)不同的方面上都有了不小的進(jìn)展，帶式傳輸機(jī)的種類也在隨之逐漸增加。國(guó)家的”七五“與“九五”攻關(guān)項(xiàng)目，研發(fā)出了大傾角，長(zhǎng)距離的帶式傳輸機(jī)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白。而且“九五”重點(diǎn)攻克可伸縮帶式傳輸機(jī)，在帶速，運(yùn)量，運(yùn)距等參數(shù)與國(guó)外公司的著參數(shù)基本一致，標(biāo)志著我國(guó)的可伸縮帶式傳輸機(jī)的技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
國(guó)內(nèi)外商用帶式移動(dòng)輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及未來(lái)發(fā)展主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下三個(gè)主要方面:1)數(shù)控是商用帶式移動(dòng)輸送機(jī)的重要核心技術(shù),長(zhǎng)距離、高速大功率商用帶式移動(dòng)輸送機(jī)的一個(gè)重要設(shè)備關(guān)鍵技術(shù),但是重點(diǎn)在于對(duì)輸送動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)設(shè)計(jì),是直接影響大型商用帶式移動(dòng)輸送機(jī)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要核心技術(shù)；2）關(guān)鍵參數(shù)的進(jìn)步，在大運(yùn)量、帶寬、帶速與運(yùn)輸長(zhǎng)度等方面時(shí)決定帶式輸送機(jī)是否高產(chǎn)高效的主參數(shù)；3）輸送機(jī)的正常工作運(yùn)行可靠性與產(chǎn)品使用壽命,輸送帶的振動(dòng)耐受性與接頭處的振動(dòng)強(qiáng)度以及生產(chǎn)輸送帶式托輥機(jī)的使用壽命都已經(jīng)是一個(gè)直接影響生產(chǎn)輸送帶式承載物料的重要因素。
帶式鋼繩輸送機(jī)在國(guó)內(nèi)已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)運(yùn)輸行業(yè)與政府部門,尤其特別是在一些處于露天與地下與煤礦相隔離連接的特殊地方,帶式鋼繩輸送機(jī)更是其重要的一種輸送傳動(dòng)工具,主要輸送類型設(shè)備有采用鋼繩芯包夾帶式帶線輸送機(jī)、可以自由伸縮的芯帶式鋼繩輸送傳動(dòng)機(jī)和采用鋼繩芯帶牽引式橡膠帶帶式輸送機(jī)這幾種不同輸送類型的帶式輸送傳動(dòng)機(jī)。輸送機(jī)設(shè)備具有承載運(yùn)量大,運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。廣泛的用于煤炭的運(yùn)輸。
國(guó)內(nèi)外商用帶式移動(dòng)輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及未來(lái)發(fā)展主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下三個(gè)主要方面:1)數(shù)控是商用帶式移動(dòng)輸送機(jī)的重要核心技術(shù),長(zhǎng)距離、高速大功率商用帶式移動(dòng)輸送機(jī)的一個(gè)重要設(shè)備關(guān)鍵技術(shù),但是重點(diǎn)在于對(duì)輸送動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)設(shè)計(jì),是直接影響大型商用帶式移動(dòng)輸送機(jī)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要核心技術(shù)；2）關(guān)鍵參數(shù)的進(jìn)步，在大運(yùn)量、帶寬、帶速與運(yùn)輸長(zhǎng)度等方面時(shí)決定帶式輸送機(jī)是否高產(chǎn)高效的主參數(shù)；3）輸送機(jī)的連續(xù)工作運(yùn)行可靠性與連續(xù)使用壽命,輸送帶的拉力耐受性與承承抗拉力的強(qiáng)度以及在接頭處造成輸送帶的連續(xù)使用壽命等都可能是直接造成影響安裝到輸送帶式電力輸送機(jī)的重要因素。
1.3 可伸縮帶式傳輸機(jī)工作原理
伸縮履帶式輸送機(jī)的主要零部件有:驅(qū)動(dòng)裝置、清潔裝置、打磨裝置、存放裝置、倉(cāng)庫(kù)裝置、張緊裝置、托輥、尾架、頭部結(jié)構(gòu)、中間結(jié)構(gòu)、尾部改向裝置等。輸送帶的主要作用是承載物料的重量，通過(guò)摩擦力帶動(dòng)物料一起運(yùn)動(dòng)，卸料出可以在機(jī)尾出或者按需求在中部卸載,輸送帶輸送時(shí)需要使用旋轉(zhuǎn)式的托輥來(lái)支撐,運(yùn)行時(shí)阻力小,可沿著向水平或者向后傾斜的路線進(jìn)行布置。
輸送帶是由托輥承載及其它牽引部件牽引的運(yùn)輸構(gòu)件,帶式物料輸送機(jī)主要是對(duì)各種物料載體進(jìn)行不斷地運(yùn)輸，從而構(gòu)成的一種能夠連續(xù)運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備。其基本總體結(jié)構(gòu)工作原理設(shè)計(jì)如下圖按圖1-1所示,輸送帶從機(jī)尾處一直繞到卸載滾筒處，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)滾筒以及機(jī)身中部的儲(chǔ)帶倉(cāng)在繞回機(jī)尾形成一個(gè)循環(huán)，張緊裝置依靠拉動(dòng)移動(dòng)小車增加皮帶循環(huán)長(zhǎng)度來(lái)改變其張緊力。工作時(shí)物料依靠傳動(dòng)齒輪以及驅(qū)動(dòng)器和本裝置的傳動(dòng)齒輪以及驅(qū)動(dòng)器來(lái)傳動(dòng)輸送滾筒,依靠傳動(dòng)輸送帶與傳動(dòng)齒輪以及傳動(dòng)器在滾筒之間摩擦產(chǎn)生較大摩擦力時(shí)傳動(dòng)輸送帶停止運(yùn)行,物料在傳動(dòng)輸送帶上與傳動(dòng)齒輪共同移動(dòng)。
1-卸載滾筒；2-傳動(dòng)滾筒；3-儲(chǔ)帶倉(cāng)；4-尾部滾筒
圖1-1 可伸縮帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖
這種可以伸縮履帶式運(yùn)輸機(jī)一般都是在端部進(jìn)行卸載,但是當(dāng)使用特殊的卸載方法進(jìn)行卸載時(shí),也就是可以實(shí)現(xiàn)中間卸載。在結(jié)構(gòu)上相同于固定型帶式輸送電動(dòng)機(jī)上,又添加了一個(gè)伸縮式輸送電動(dòng)機(jī)。儲(chǔ)帶裝置是由收放裝置以及機(jī)尾改向裝置組成的。收放裝置是依靠一個(gè)卷帶設(shè)備將傳輸帶卷起來(lái)，卷成一卷再拿出便于下一次收傳輸，反之是放帶。這樣我們即可根據(jù)所需而自行改變輸送電動(dòng)機(jī)的位置。而且可伸縮履帶傳輸電動(dòng)機(jī)非分為水平式與傾斜型兩種。
2 技術(shù)任務(wù)書(shū)
2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)
本次設(shè)計(jì)是參考《礦山運(yùn)輸機(jī)械》、《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》、《國(guó)內(nèi)外煤礦帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展》等等的參考文獻(xiàn)的一次對(duì)可伸縮帶式傳輸機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，并且在紙上的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，由此做出的一次關(guān)于可伸縮的帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)。
2.2 產(chǎn)品的應(yīng)用
可伸縮履帶式傳動(dòng)機(jī)的工業(yè)應(yīng)用極其之廣,尤其是在煤炭、冶金等領(lǐng)域之中,可伸縮履帶式傳動(dòng)輸送機(jī)。可伸縮履帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)載各種物料的輸送機(jī)械中,是效率最高、使用范圍最廣的一種輸送機(jī)型,也是從煤礦或火力發(fā)電廠裝卸和運(yùn)送煤炭的重要交通運(yùn)輸裝置。它的特點(diǎn)是運(yùn)輸量大、能源消耗低、工作時(shí)間和阻力小、煤炭的拋灑速度低、破碎性小,因此煤炭利用率高進(jìn)而節(jié)約資源。這種可伸縮式帶傳動(dòng)機(jī)主要適應(yīng)于綜合性的機(jī)械化采煤工作面順槽運(yùn)輸。
2.3 可伸縮帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
可伸縮帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是根據(jù)任務(wù)書(shū)給定的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的，基礎(chǔ)參數(shù)如下：
輸送量Q：350T/h；
帶速V：2m/s；
動(dòng)堆積角θ：20°；
輸送長(zhǎng)度L：600m；
原煤最大塊度QMAX=200mm；
輸送機(jī)工作傾角β：0°；
原煤堆積密度γ：800kg/m3；
工作環(huán)境：井下、潮濕。
3 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)
3.1 輸送帶的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1.1 輸送帶的選擇
在可伸縮帶式傳輸機(jī)中，輸送帶起著不可代替的作用，在成本方面，占著總成本的百分之五十左右。在工作過(guò)程中，受著復(fù)雜的應(yīng)力，如彎曲應(yīng)力拉伸應(yīng)力等。此外在接觸面上，與物料直接接觸，會(huì)受到物料的沖擊力或者摩擦力等，所以輸送帶會(huì)出現(xiàn)磨損而導(dǎo)致工作失效。因此，要綜合所運(yùn)輸?shù)奈锪?，工作環(huán)境等方面的因素去選擇輸送帶的種類。輸送帶的選擇會(huì)直接影響到可伸縮帶式傳輸機(jī)的壽命與性能，還會(huì)影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)以及其他構(gòu)件，如滾筒，托輥等的設(shè)計(jì)選擇。
輸送帶外部用橡膠覆蓋，形成一層覆蓋層。對(duì)于需要與物料經(jīng)常接觸的上覆蓋層需要較厚橡膠層，因?yàn)槿菀资艿侥p與沖擊；而下覆蓋層較薄，是與下托輥接觸的層面，收到的摩擦力較小，而相對(duì)的擠壓力較大，因此下覆蓋層較薄。加厚側(cè)面橡膠層，可以減少輸送帶跑偏時(shí)與機(jī)架的磨損。要正確選擇輸送帶以減少磨損，以增加壽命。
因?yàn)榫伦鳂I(yè)時(shí)燃燒會(huì)導(dǎo)致爆炸，皮帶應(yīng)選擇阻燃的，所以材料選擇氯丁CR。因?yàn)檩斔偷奈锪蠒r(shí)煤炭，要求的強(qiáng)度較高，所以選用阻燃尼龍皮帶。
3.1.2 輸送帶帶寬的計(jì)算
第一步先計(jì)算輸送帶的帶寬。帶寬的計(jì)算需要靠物料的橫截面面積進(jìn)行計(jì)算，物料橫截面面積的計(jì)算需要運(yùn)輸量與單位長(zhǎng)度質(zhì)量之間的關(guān)系公式，如下。
輸送機(jī)傳輸量公式：
（3-1）
式中Q----運(yùn)輸量，單位t/h；
q----單位長(zhǎng)度上的物料質(zhì)量，單位kg/m；
v----物料的運(yùn)輸速度，大小為2m/s。
其中q的計(jì)算公式如下：
（3-2）
式中F----物料豎直方向上截面的截面積，單位m2；
γ----物料堆積密度，大小800kg/m3。
綜合兩個(gè)公式，并將F放置到公式的一邊：
= （3-3）
查詢《礦山運(yùn)輸機(jī)械》，當(dāng)托輥槽型角為30°且動(dòng)堆積角為20°的時(shí)候，選用800mm帶寬時(shí)最大物料截面積為0.06510m2，所以帶寬滿足要求。
3.1.3 單位輸送帶上物料的質(zhì)量
根據(jù)傳輸量公式并將q放置公式單獨(dú)一邊，帶入數(shù)值可得：
(3-4)
查詢《新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，在帶式輸送機(jī)中的上托輥每米機(jī)身24kg，每?jī)蓚€(gè)托輥間隔1.5m。下托輥同理重19kg間隔2m。而緩沖托輥為27.7kg，間隔為0.42m，過(guò)度托輥重21.3kg。
根據(jù)不同托輥質(zhì)量間距的選用，傳輸帶的選用NN-150，能夠在地下工作時(shí)減少靜電以及燃燒爆炸等，材質(zhì)為錦綸帆布。查閱《輸送機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，其扯斷強(qiáng)度δ=150N/mm·層，每層厚度為1.1mm，每層重量為1.15kg/m。輸送帶上膠厚度為3mm，下膠厚度為1.5mm。膠的重量度量為1.19kg/mm。皮帶厚度計(jì)算公式如下：
(3-5)
查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，每米傳輸帶的重量為8.03kg/m。
當(dāng)一米輸送帶內(nèi)托輥的質(zhì)量計(jì)算為：
= (3-6)
空段單位長(zhǎng)度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量為：
== (3-7)
單位長(zhǎng)度上分布緩沖托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量為：
(3-8)
3.1.4 輸送能力的驗(yàn)算
QO (3-9)
式中Q0---水平傳輸量t/h；
K----輸送機(jī)的傾角系數(shù)，查《礦山運(yùn)輸機(jī)械》表4-13,K=1；
F----物料橫斷面積F=0.06510m2；
v----帶速，v=2m/s2；
γ---物料松散密度，γ=800kg/m3。
由于Q0>Q,因此可以滿足所需傳輸量。
3.1.5 牽引力的計(jì)算
本次設(shè)計(jì)選定的數(shù)據(jù)為600m的運(yùn)輸長(zhǎng)度，根據(jù)《礦山運(yùn)輸機(jī)械》可以了解到，當(dāng)運(yùn)輸距離80m以上時(shí)，附加力很小，可用一個(gè)系數(shù)C，簡(jiǎn)化牽引力公式如下：
(3-10)
式中P----傳輸帶牽引力，單位N；
C----附加阻力系數(shù)，大小取1.17；
q----單位長(zhǎng)度的物料質(zhì)量，大小為48.61kg/m；
qB----輸送帶的重量，大小為8.03kg/m；
qu----空載時(shí)托輥旋轉(zhuǎn)部分重量，大小為6.33kg/m；
q0----空載時(shí)托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，大小分別是16kg/m；
L----運(yùn)輸距離，大小為600m；
g----重力加速度，大小9.8m/s2；
ω----皮帶上托輥的阻力系數(shù)，重段大小是0.03，空段大小是0.025。
分別代入計(jì)算，承載時(shí)產(chǎn)生牽引力：
(3-11)
空載時(shí)產(chǎn)生的牽引力：
(3-12)
3.2 滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1 滾筒的選擇
滾筒是一種可伸縮履帶式傳動(dòng)器的一個(gè)重要組成部分,其作用原理就是傳遞力矩。在輸送電動(dòng)機(jī)中,根據(jù)傳動(dòng)滾筒的功能大小,可以劃分為傳動(dòng)滾筒和改向滾筒兩類。傳動(dòng)滾筒的主要作用是傳遞力矩，而改向滾筒的作用是改變方向但是不能夠做到傳遞力矩，因此整個(gè)結(jié)構(gòu)也就相對(duì)簡(jiǎn)化。而這種傳動(dòng)滾筒則是直接與齒輪驅(qū)動(dòng)器或傳感器相連,需要向齒輪傳遞力矩,形成傳遞力矩的傳輸通道,結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。驅(qū)動(dòng)器和皮帶裝置的傳動(dòng)功率主要由兩個(gè)組成部分中的因素共同決定,一個(gè)因素就是齒輪驅(qū)動(dòng)滾筒和齒輪皮帶之間的傳動(dòng)摩擦阻力系數(shù),二個(gè)因素就是齒輪驅(qū)動(dòng)器和皮帶之間的傳動(dòng)包角等。
傳動(dòng)滾筒主要有許多種不同的分類方法,一般而言較為常用的分類方法主要是根據(jù)其驅(qū)動(dòng)模式和結(jié)構(gòu)外形異同而定。按照驅(qū)動(dòng)方法的不同可以將其分為外驅(qū)動(dòng)或內(nèi)驅(qū)動(dòng)兩種,外驅(qū)動(dòng)即是指驅(qū)動(dòng)器裝置位于滾筒的外部,驅(qū)動(dòng)器裝置經(jīng)過(guò)減速器機(jī)構(gòu)將其接入。內(nèi)驅(qū)動(dòng)即是一個(gè)驅(qū)動(dòng)器,它位于滾筒內(nèi)部,也稱為電動(dòng)滾筒,本設(shè)計(jì)選擇外驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)其外形來(lái)分類滾筒可以將其分為三類:1、人字型滾筒,其主要特點(diǎn)之一就是滾筒中間部位的半徑稍微超過(guò)了兩側(cè)滾筒的半徑,這樣就可以有效地控制和減少皮帶跑偏。其整個(gè)整體的結(jié)構(gòu)通常都是由鋼板進(jìn)行直接焊縫制作。2、片式滾筒,這種類型滾筒的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是由許多個(gè)齒輪和葉片組合構(gòu)成,可以做到清掃皮帶的功能。由片式滾筒可以延伸而產(chǎn)生的棒式滾筒與格柵式滾筒。3、槽型表面滾筒,這種類型的滾筒在保護(hù)層上有這許多類似形狀的圓槽,如菱形、人字型、直線型等等的形狀，可以做到增加接觸面摩擦力的功能，并且還可以具有一定的自我清理功能。本次設(shè)計(jì)選用的是菱形的護(hù)面。
3.2.2 滾筒直徑的確定
當(dāng)滾筒收到的彎矩一定時(shí)，滾筒直徑越大受力越小，疲勞極限越不容易達(dá)到。查閱《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可得公式：
(3-13)
D----滾筒的直徑，單位mm；
Cf---滾筒的計(jì)算系數(shù)，大小為100；
Z----輸送帶得帆布的層數(shù)，大小為3；
T----出從帶帆布得厚度，大小為1.1mm。
將數(shù)值代入公式，得：
(3-14)
由上面公式可以得知，滾筒若要滿足彎曲疲勞極限，則需要滿足滾筒直徑大于330mm，查閱手冊(cè)可以知道，傳動(dòng)滾筒得范圍為500到1000毫米，因此滾筒選擇與330mm最為接近的直徑，即為500mm。則卸載滾筒與機(jī)尾滾筒的取值大小分別為400mm和320mm。
滾筒由輻板、滾筒筒身以及輪轂構(gòu)成。各部分和軸的選材以及許用應(yīng)力如下：
滾筒-------45鋼無(wú)縫鋼管鋼，許用應(yīng)力46－50N/mm2;
輻板-------Q235鋼；
輪轂-------ZG20Mn5v，許用應(yīng)力66N/mm2；
軸----------40Cr，許用應(yīng)力50－75N/mm2。
滾筒和軸是通過(guò)鍵傳遞動(dòng)力，并且滾筒的便面需要增加膠處理，膠處理能夠增加滾筒表面的摩擦系數(shù)，使皮帶能夠穩(wěn)定的高效的傳動(dòng)，本次設(shè)計(jì)所選用的是菱形包膠。
滾筒和軸之間采用的是軸承支撐。由于傳動(dòng)皮帶的寬度為800mm,并且軸承的中心距需要比帶寬大350mm到900mm，滾筒的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖見(jiàn)下圖3-1所示。
圖3-1 主滾筒結(jié)構(gòu)圖
3.2.3 滾筒的轉(zhuǎn)速
查閱《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可得公式：
(3-15)
V----輸送帶的速度，大小為2m/s；
n----滾筒轉(zhuǎn)速；
D----滾筒直徑。
為了簡(jiǎn)便公式書(shū)寫，帶入一個(gè)系數(shù)Ψ其關(guān)系式如下：
V=n (3-16)
的值根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，查詢得0.00586，綜合兩個(gè)公式并帶入數(shù)值得：
(3-17)
滾筒內(nèi)部?jī)煞逯g的間距：
(3-18)
滾筒長(zhǎng)度L為：
（100～200）=800+150=950mm (3-19)
3.3 托輥的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1 托輥的概述
托輥傳動(dòng)機(jī)是真?zhèn)€傳輸電動(dòng)機(jī)中最主要的一個(gè)傳動(dòng)構(gòu)件,它的主要功能和用處是在輸送機(jī)工作時(shí)支撐著輸送帶,確保了承載質(zhì)量好的輸送帶可以把垂直和撓度都控制在合理的范圍之內(nèi),保證整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
在進(jìn)行設(shè)計(jì)托輥時(shí)就需要從其總體布置的各個(gè)方面和構(gòu)造上進(jìn)行綜合考慮,一方面我們需要盡力降低所需維護(hù)與修理,另一方面我們還需要做到便于安裝與維護(hù)保養(yǎng)。在實(shí)際的工作當(dāng)中,減少了托輥旋轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)慣量和阻力系數(shù),能夠大大提高傳輸電機(jī)總體運(yùn)行距離而正常工作時(shí)的穩(wěn)定性。
3.3.2 托輥的結(jié)構(gòu)與種類
隨著傳輸機(jī)的新型構(gòu)造以及功能的不斷更新,托輥的整體結(jié)構(gòu)以及安裝方式也在不斷地進(jìn)行著更新與發(fā)展。托輥在設(shè)計(jì)的實(shí)際中,設(shè)計(jì)主要目的是為了需要參考回轉(zhuǎn)阻力較小,加工成本相對(duì)較低,承重力較強(qiáng)。托輥的基本構(gòu)造主要由回轉(zhuǎn)體、軸、傳動(dòng)機(jī)械支架、軸承座和傳動(dòng)蜜蜂等構(gòu)件所組成,軸承通常安裝在內(nèi)部,軸的兩頭經(jīng)過(guò)支架托住。
托輥的種類通常分為普通托輥以及專業(yè)托輥。其中普通托輥的主要作用是在傳輸機(jī)在正常工作時(shí)作為上下托輥，在傳輸過(guò)程中用于載重與傳輸。而專業(yè)托輥的主要作用是傳輸帶之間的過(guò)渡以及防止其偏離。
托輥一般是一組一組的裝配。其中上托輥通常是由互相平行的兩個(gè)托輥組成，或者由三個(gè)槽型的托輥組成。中間托輥表現(xiàn)為相互水平的形態(tài)，而兩側(cè)托輥表現(xiàn)為有一定的角度。通常角度為30°到45°。在構(gòu)造上通常用到的就是三個(gè)托輥長(zhǎng)度一樣。
緩沖托輥通常要裝配在傳輸機(jī)的上料的部分，它具有一定的保護(hù)作用，通常緩沖托輥的上面都會(huì)觸及有彈性圓盤，用于緩沖在正常工作時(shí)遇到的沖擊，通常的構(gòu)造上會(huì)由三到五個(gè)托輥構(gòu)成。
緩沖托輥安裝在傳動(dòng)機(jī)的接收處以英語(yǔ)來(lái)保護(hù)皮帶。緩沖式托輥中的各種輥?zhàn)泳怯蓭в幸欢障兜膹椥詧A盤組成。緩沖式托輥的標(biāo)準(zhǔn)載重與普通托輥相同。在輸送帶運(yùn)動(dòng)質(zhì)量大以及形狀較小的情況下,有時(shí)可能會(huì)因?yàn)樾枰趥鬏攷险麠l線裝配一個(gè)緩沖式托輥。緩沖式托輥一般是由三至五個(gè)托輥組合而構(gòu)成。
3.3.3 托輥垂度與間距的設(shè)計(jì)計(jì)算
托輥在選擇具體的型號(hào)的時(shí)候，需要綜合考慮輸送量以及使用壽命。
查詢《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可得知皮帶在承載貨物的時(shí)候，垂度計(jì)算公式：
(3-20)
同查詢得，皮帶回程時(shí)（即不載貨物時(shí)），垂度的計(jì)算公式：
(3-21)
在式中h------皮帶在豎直方向上的位移，單位m；
a0-----上托輥之間的距離，單位m；
Au-----下托輥之間的距離，單位m；
g------重力加速度，大小取9.8m/s2；
Tmin---皮帶上最小的拉力，單位KN；
qa-----單位距離上皮帶在承載物料時(shí)的重量，單位kg/m；
qb----單位距離上皮帶未承載物料時(shí)的重量，單位kg/m。
其中qa與qb之間的關(guān)系式之前已經(jīng)算出，查閱文獻(xiàn)可知上托輥垂度一般定為2%～5%之間，本次設(shè)計(jì)取3.5%，代入上面式子可得：
(3-22)
根據(jù)皮帶豎直方向位移的計(jì)算，取上托輥間距為1.5mm。
下托輥的垂度取值5%可得：
(3-23)
同理可得下托輥間距取值為3.0m。
3.3.4 輸送帶的最小拉力
同上步計(jì)算皮帶垂度的公式，將Tmin放到等式的一邊，可知其與垂度與承受到的重力有關(guān)，公式如下：
(3-24)
式中h-----上下托輥的數(shù)值距離，單位m；
ao-----上托輥之間的間隔，單位m；
g------重力加速度，大小為9.8m/s2；
qa----承載時(shí)單位距離上的重量，單位是kg/m，大小已知。
將已知數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)代入上式可得：
/1.31
(3-25)
3.3.5 托輥的靜載荷計(jì)算
根據(jù)《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》托輥的靜載荷計(jì)算公式如下：
(3-26)
式中P0----承載分支托輥的靜載荷，單位N；
e------托輥的載荷系數(shù)；
q------單位長(zhǎng)度上輸送帶的質(zhì)量，大小48.61kg/m；
Im-----傳輸機(jī)的運(yùn)輸能力，即Q=350t/h；
v------物料的運(yùn)輸速度，大小2m/s；
ao-----上托輥的間距，大小1.5m。
將已知數(shù)值帶入式子可得：
(3-27)
同理空載時(shí)的靜載荷可有如下公式算得：
(3-28)
3.3.6 托輥的動(dòng)載荷計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，托輥的動(dòng)載荷的計(jì)算同靜載荷，分為兩個(gè)階段：，
承載分支
(3-29)
回程分支
(3-30)
式中fs-----運(yùn)行系數(shù)，大小為1.1；
fd-----沖擊系數(shù)，大小為1.06；
fa-----工況系數(shù)，大小為1.1。
3.3.7 計(jì)算托輥的槽形角
托輥的槽型角時(shí)托輥續(xù)訂的一個(gè)重要參數(shù)，托輥的槽型角決定著物料是否能穩(wěn)定的放置在皮帶上，直接性的影響著傳輸機(jī)的運(yùn)輸能力如下圖4-1可存放貨物的最大寬度為B，圖中時(shí)為0.8B，則載貨量為S1+S2，且中間托輥的寬度為0.4B，則總載貨量計(jì)算公式如下：
圖 4-1貨載斷面積圖
(3-31)
(3-32)
載貨量:
(3-33)
一已知?jiǎng)佣逊e角ρ=20°，可得：
(3-34)
] (3-35)
令=0得：
(3-36)
計(jì)算可得：
(3-37)
則：
根據(jù)計(jì)算的結(jié)果可以看到，動(dòng)堆積角為20°，托輥的槽角為30°，此時(shí)結(jié)構(gòu)能夠承載的貨物量最大。且之前選擇的帶寬為800mm，所以選擇托輥的軸承型號(hào)為204，基本尺寸是內(nèi)徑20mm，厚度13mm。
3.4 拉緊裝置及收放膠帶裝置的設(shè)計(jì)
3.4.1 拉緊裝置的概述
這種帶式傳動(dòng)器在工況下需要有一定的預(yù)緊力,以便于保證傳動(dòng)帶能夠穩(wěn)定地進(jìn)行。在滾筒傳輸機(jī)當(dāng)中,預(yù)緊力主要是通過(guò)傳動(dòng)拉緊設(shè)備所需要提供的,它的主要功能和作用有兩點(diǎn):1、確保傳輸帶在滾筒再正常運(yùn)行時(shí)哦的分離地方具有足夠的預(yù)緊力,以便于滿足彼此之間摩擦力的要求;2、確保傳輸帶在高速工作時(shí)具有足夠的預(yù)緊力,保證了傳輸帶垂直和撓度控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi);3、用于彌補(bǔ)傳輸帶因受到的拉力而造成的彈性延申,以及傳輸帶永久拉伸的重量;4、構(gòu)造傳輸帶接頭。
對(duì)于運(yùn)輸距離比較長(zhǎng)的傳輸機(jī)，需要對(duì)在不同工作狀況下張緊力進(jìn)行綜合考察，通過(guò)有效的變換，提高傳輸帶的壽命。在傳輸機(jī)的啟動(dòng)與停止過(guò)程中需要不同的預(yù)緊力，在傳輸物料的時(shí)候也需要不同的預(yù)緊力，所以需要張緊裝置去控制調(diào)整預(yù)緊力。
張緊裝置依據(jù)構(gòu)造形式以及用處分成三種方式，重錘式、自動(dòng)拉進(jìn)式以及固定式。下面對(duì)三種拉緊裝置各自概述。
重錘式拉緊裝置。這個(gè)是最為簡(jiǎn)潔、用處最為廣泛的一種拉緊裝置，它的預(yù)緊力在一定情況下式保持為一定值的。
固定式拉緊裝置。它能夠在傳輸機(jī)非工作時(shí)對(duì)預(yù)緊力進(jìn)行調(diào)試與改正。正常工作時(shí)則不予以調(diào)試與改正。拉緊的形狀有絞車和螺旋確定的方式。
自動(dòng)絞車?yán)o裝置。它是當(dāng)下體型較大的帶式傳輸機(jī)應(yīng)用較多的一種拉緊裝置，能夠做到自動(dòng)調(diào)節(jié)預(yù)緊力，但是整個(gè)構(gòu)造以及對(duì)于盡力的調(diào)整控制較為繁瑣。
在帶式傳輸機(jī)之中，張緊裝置的構(gòu)造要合理，保證在啟動(dòng)與停止的時(shí)候不會(huì)打滑，所以拉緊裝置在整體構(gòu)造上要綜合考察以下幾個(gè)元素：1、張緊裝置要盡力在裝配在張力較小的地方；2、需要考慮張緊裝置所能夠作用到的區(qū)域，如果作用不到則可以增加拉緊裝置的數(shù)量；3、張緊裝置需要裝配在傳動(dòng)裝置的邊上；4、使用任何種類的張緊裝置都需要使張緊裝置進(jìn)入與皮帶駛出的位移線和滾筒的位移軌跡相互平行。
3.4.2 張緊力和行程的計(jì)算
張緊力在空載時(shí)或者是承載不同重量的物料時(shí)是不同的，張緊力時(shí)皮帶傳輸中必不可少的一種力，本次設(shè)計(jì)選用電動(dòng)絞車?yán)o，拉緊裝置的最大拉緊力的計(jì)算公式如下：
(3-38)
根據(jù)《輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，當(dāng)帶寬為800mm，并且要滿足30KN的拉緊力時(shí)，拉近杠四需要滿足拉力的強(qiáng)度校核，查閱手冊(cè)選擇14mm直徑的鋼絲作為拉緊鋼絲，拉緊行程為17m。拉緊速度為0.01m/s，絞車的牽引力為5KN，滑輪的直徑為200mm。鋼絲繩選擇型號(hào)為6×19-14-155-1。
拉緊裝置需要電機(jī)提供相應(yīng)的動(dòng)力，其公式如下：
(3-39)
根據(jù)礦山機(jī)械的選擇BJO2-41-4型電機(jī)，電機(jī)的功率為4KW。
因?yàn)槲矬w在受到軸向拉力的時(shí)候都會(huì)有一定的彈性變形，所以在正常工作或者是最大牽引力的時(shí)候皮帶的長(zhǎng)度會(huì)大于停機(jī)時(shí)皮帶的長(zhǎng)度，因此需要確定拉近小車所在的位移范圍，所以計(jì)算其工作行程如下式：
=（~） (3-40)
系數(shù)取值為0.03
(3-41)
3.4.3 提高張緊力的方法
適合的張緊力是帶式傳輸機(jī)在正常工作時(shí)必不可少的需要考慮的一個(gè)重要因素，在實(shí)際上設(shè)計(jì)時(shí)，怎樣在某些情況與形狀下增加張緊力也是必不可少的要考慮的因素。提高張緊力的方式有三種：1、增加張緊力。直截了當(dāng)?shù)脑龃髲埦o力是最簡(jiǎn)單的，與此同時(shí)這樣也是弊處最大的一種方式，過(guò)于龐大的張緊力對(duì)傳輸帶的抗拉與抗壓強(qiáng)度的要求更高，但是傳輸帶的費(fèi)用在整體中占到了百分之五十左右，較高強(qiáng)度的傳輸帶會(huì)出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，使之在經(jīng)濟(jì)方面不夠?qū)嵱谩?、增加包角。包角是皮帶與托輥之間所接觸時(shí)的弧線所對(duì)的圓心角，增大包角能夠適當(dāng)?shù)販p少所需的張緊力，也可以增大托輥與與皮帶之間所產(chǎn)生的摩擦力，以用來(lái)滿足工作所需的大驅(qū)動(dòng)力。3、增加阻力系數(shù)。通過(guò)在托輥以及滾筒上面增加額外的各種類型的形狀，增大傳輸帶與滾筒或托輥的阻力系數(shù)，以用來(lái)提高正常工作所需張緊力。
在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，所用到的是雙滾筒驅(qū)動(dòng)，采用增大包角的形式去適應(yīng)所需的拉緊力，并且在滾筒之上額外附加菱形的包角，以用來(lái)適應(yīng)工作所需的阻力系數(shù)。
3.4.4 收放裝置設(shè)計(jì)
收放器主要作用是對(duì)傳輸帶的存儲(chǔ)與放出,它裝配于儲(chǔ)帶倉(cāng)的后部,具有一個(gè)能夠?qū)⑵Ь砥饋?lái)的構(gòu)件。當(dāng)儲(chǔ)帶倉(cāng)之中的傳輸帶達(dá)到一定的量,然后還依靠卷帶器放出傳輸帶,放出之后重復(fù)之前步驟繼續(xù)卷帶儲(chǔ)帶。收放器的主要零部件有:卷帶器機(jī)架、驅(qū)動(dòng)裝置、減速裝置、卷筒、移動(dòng)架、移動(dòng)車以及自動(dòng)調(diào)解托輥等構(gòu)成。他的具體構(gòu)造見(jiàn)下圖5-2所示。
由上下圖中我們可以清楚看到。移動(dòng)式車輛頂針式移動(dòng)小車主要由三個(gè)部分共同結(jié)合組成,分別為車輛頂針架、小型的車輛內(nèi)部框架以及兩個(gè)移動(dòng)車輪所組合構(gòu)成,是整個(gè)移動(dòng)小車輛中收放移動(dòng)設(shè)備的主要框架。它主要的工作目的就是通過(guò)利用電動(dòng)輸送小車將裝在膠帶上的卷筒從大量紙張中自動(dòng)取出并快速放入輸送到每個(gè)卷帶卷筒所在地的指定位置,同時(shí)將已經(jīng)完整卷好的大量紙張從膠帶卷筒中拖拉了卷帶出來(lái)。收放式減速裝置的傳動(dòng)軸承軸和支撐軸均端于四軸減速機(jī)動(dòng)力輸出的主軸。所以當(dāng)我們臨時(shí)需要對(duì)皮帶小車自動(dòng)進(jìn)行卷筒皮帶的收放工作時(shí),需要首先將皮帶小車自行推到自動(dòng)收放的皮帶框架內(nèi),用皮帶銷子自動(dòng)固定好皮帶小車的各個(gè)移動(dòng)架,然后再手動(dòng)操作皮帶小車的移動(dòng)手柄,能夠直接讓皮帶小車和自動(dòng)減速器軸上的固定物和金屬物直接通過(guò)進(jìn)入移動(dòng)到皮帶卷筒的移動(dòng)轉(zhuǎn)盤和卷軸內(nèi)。這時(shí)候就是通過(guò)與移動(dòng)頂針的相互作用和移動(dòng)離合器相互作用結(jié)合,能夠有效促使移動(dòng)卷筒上的移動(dòng)膠卷卷帶頭和移動(dòng)傳遞電纜到移動(dòng)膠帶上的移動(dòng)電纜頭相連接。
手動(dòng)皮帶收放器通常裝配著有螺桿,通過(guò)它可以使移動(dòng)的橫狀梁架做在縱向做運(yùn)動(dòng),從而做到對(duì)皮帶的放松與拉緊。對(duì)于可伸縮帶式傳輸機(jī)總共有三個(gè)攪拌,三個(gè)當(dāng)中的兩個(gè)裝配在在卷帶器內(nèi),另外一個(gè)裝配在傳動(dòng)滾筒的放出皮帶的地方。在收放器上裝配有自動(dòng)調(diào)節(jié)托輥,主要目的是減少在收入與放出皮帶的過(guò)程中皮帶出現(xiàn)的跑偏現(xiàn)象。
1-手動(dòng)膠帶夾板；2-調(diào)心托輥；3-卷帶裝置架；4-移動(dòng)頂針小車；5-電動(dòng)機(jī)；6-膠帶卷筒
圖5-2 收放膠帶裝置
收放裝置需要?jiǎng)恿?，通過(guò)上方對(duì)收放裝置的設(shè)計(jì)，并查閱《新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》計(jì)算其功率：
(3-42)
式中P'-----收放裝置電機(jī)功率，單位KW；
Q- -----運(yùn)輸量，大小為350t/h；
L-----物料的運(yùn)輸距離，大小為600m；
L0----長(zhǎng)度系數(shù)，取值為50m。
將數(shù)值帶入式子可得：
(3-43)
根據(jù)《礦山機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選JBY4－4T2型電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率PW=4KW。
3.5 輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
3.5.1 傳動(dòng)裝置的概述
帶式傳輸機(jī)是一種運(yùn)輸距離很長(zhǎng)的一種運(yùn)輸設(shè)備，因此其動(dòng)力傳輸需要穩(wěn)定的裝置去傳遞動(dòng)力，所以傳動(dòng)裝置時(shí)傳輸集中的重要組成構(gòu)建，并且根據(jù)不同的特殊需求或者是特殊工況可以將其安裝在傳輸機(jī)的頭部或者是尾部。
3.5.2 電機(jī)的選擇
查閱《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，軸功率的計(jì)算公式公式如下：
(3-44)
式中P0----軸功率，單位KW;
P- ----驅(qū)動(dòng)滾筒所需拉力，大小19390KN；
v-----帶速，大小2m/s2。
將已知數(shù)值帶入式子得：
(3-45)
則電機(jī)的計(jì)算功率式子如下：
(3-46)
式中PM----電機(jī)得功率，單位KW;
K1----電機(jī)功率系數(shù)，大小取1.4；
K2----電機(jī)啟動(dòng)方式系數(shù)，大小取1；
P0----軸所需功率，單位KW。
根據(jù)電機(jī)的功率決定選擇電機(jī)的型號(hào)為YBS-40-4，采用兩臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)的方式。所選電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1470r/min，額定功率為40KW，電壓380/660V。
3.5.3 減速器的計(jì)算與選用
減速器的選用需要先計(jì)算傳動(dòng)比，首先需要計(jì)算傳動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)速：
(3-47)
式中n1----傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，單位r/min；
v-----物料得傳輸速度，大小為2m/s；
π----常數(shù)，大小取3.14；
r-----傳動(dòng)滾筒得半徑，大小為250mm。
將已知數(shù)值代入式子中可得：
(3-48)
計(jì)算電機(jī)到傳動(dòng)軸的傳動(dòng)比：
(3-49)
從上面式子的電機(jī)傳動(dòng)軸的傳動(dòng)比以及傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速等基本參數(shù)中考慮，本次設(shè)計(jì)選擇JS40型減速機(jī)，下圖時(shí)其構(gòu)造。
圖6-1 減速器外型尺寸結(jié)構(gòu)示意圖
他采用的是三級(jí)減速機(jī)，i1=2.6364，i2=2.386，i3=2.933，則i總=18.499。減速機(jī)采用的是飛濺潤(rùn)滑，自然冷卻。
3.6 機(jī)架設(shè)計(jì)計(jì)算
3.6.1 機(jī)頭卸料架的設(shè)計(jì)
機(jī)架是承受整個(gè)傳輸機(jī)重量的部件，尤其是在機(jī)頭卸料架的部分承受著沖擊力壓應(yīng)力等，需要足夠的強(qiáng)度確保物料能夠穩(wěn)定卸載，機(jī)架可分為剛性與柔性兩種，柔性是指著有繩索承受著傳輸機(jī)的重量，優(yōu)點(diǎn)是不怕潮濕的地面的影響，但是不易于拆卸。剛性機(jī)架是用槽鋼和鋼管并用，便于拆裝。他的主要結(jié)構(gòu)示意圖如下圖7-1所示。
圖7-1 機(jī)頭卸料支架示意圖
3.6.2 中間架的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
中間架是由兩邊的架腿以及中間的縱向梁構(gòu)成的，架腿是承受整個(gè)機(jī)構(gòu)重量的部件，固定在地面上，縱向梁是承載上托輥以及上面的傳輸帶和物料的構(gòu)件，且縱梁上面有放置上托輥的鞍座，在放置上托輥鞍座的下方焊接一個(gè)橫梁加強(qiáng)其承載能力，再在其下方焊接下托輥勇于承受空載時(shí)的傳輸帶的重量。中間架的示意圖如下：
圖7-2 中間架示意圖
根據(jù)輸送機(jī)工作中的主要受力，對(duì)其進(jìn)行受力分析，首先計(jì)算每個(gè)之間支腿所承受的力Q1，計(jì)算公式如下：
(3-50)
式中Q1----每條腿收到的壓力，單位KN；
qG----物料單位質(zhì)量，大小為48.61kg/m；
qB----傳輸帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，大小8.03kg/m；
q0----上托輥單位長(zhǎng)度質(zhì)量，大小16kg/m；
qK---中間架單位長(zhǎng)度質(zhì)量，大小查表為46.13kg/m；
g----重力加速度，大小為9.8m/s2；
a----托輥間距，大小為3m。
帶入已知數(shù)值可得：
(3-51)
在傳輸帶工作中可能會(huì)出現(xiàn)傳輸帶跑偏的現(xiàn)象，且會(huì)因此產(chǎn)生一定的彎矩，T1大小為5584.4N.mm,其計(jì)算公式如下：
(3-52)
鋼管的最大彎距為：
=2409，7×0.75 (3-53)
根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，選擇鋼管的外徑為60mm，內(nèi)徑為53mm。則其抗彎截面模量計(jì)算結(jié)果如下：
(3-54)
計(jì)算鋼管所承受的彎曲應(yīng)力，計(jì)算公式如下：
(3-55)
Q235鋼已知其抗拉強(qiáng)度為380到470MPa。大于算出的彎曲應(yīng)力，因此Q235鋼滿足要求。
3.7 主軸的設(shè)計(jì)與鍵的強(qiáng)度校核
3.7.1 主軸的設(shè)計(jì)
(3-56)
式中P3----傳動(dòng)軸功率，單位KW；
P----電機(jī)功率，大小為40KW；
η----減速器傳遞效率，大小取0.95。
帶入數(shù)值可得：
= (3-57)
傳動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)速為：
(3-58)
其扭矩為：
(3-59)
通過(guò)計(jì)算軸的材質(zhì)選擇40Cr。查表15-3《機(jī)械設(shè)計(jì)》，A0=112，計(jì)算傳動(dòng)軸的最小直徑可得：
(3-60)
式中dmin----傳動(dòng)軸最小直徑，單位mm；
A0-----常數(shù)系數(shù)，大小為112；
P3-----傳動(dòng)軸的功率，大小38KW；
n3----傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，大小79.679r/min。
根據(jù)上述算出的傳動(dòng)軸最小直徑，再根據(jù)工作需求確定的各段基本尺寸如下圖8-1所示。
圖8-1主軸的結(jié)構(gòu)尺寸
為了保證能夠有效確保整個(gè)傳動(dòng)軸在正常安裝時(shí)仍然能夠保持具有一定的傳動(dòng)固態(tài),因此我們就可能需要多加精心設(shè)計(jì)一些傳動(dòng)軸承保護(hù)套件或者也就是傳動(dòng)軸肩。在本次全國(guó)大學(xué)生藝術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)競(jìng)賽中的兩個(gè)主軸上,需要分別安裝一個(gè)新的主滾筒,所以我們?cè)谥髦鬏S的左和右端分別重新設(shè)計(jì)了一個(gè)高于主軸的旋肩,對(duì)滾筒的旋轉(zhuǎn)方向分別進(jìn)行了精確定位,右端則主要是分別采用了沒(méi)有彈性材料遮擋的線圈。因?yàn)檎麄€(gè)滾筒和它的腹板都主要是通過(guò)安裝焊接件的方式進(jìn)行裝配焊接到整個(gè)一體的,因此他們的焊接長(zhǎng)短間距可以直接依靠滾筒的腹板大小尺寸來(lái)進(jìn)行判斷。初步設(shè)計(jì)篩選該段線路軸線的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度一般應(yīng)為950mm。
軸承在正常運(yùn)行工作時(shí),需要同時(shí)分別承擔(dān)著各種旋轉(zhuǎn)徑向和非軸法向的滾動(dòng)負(fù)載,所以我們首先需要根據(jù)自己需要選定的兩種軸承型號(hào)大小,就這樣需要對(duì)它進(jìn)行一個(gè)綜合地分析考慮這兩個(gè)軸承方面的滾動(dòng)承載能力,本次我們根據(jù)選定的兩種軸承大小采用了一種雙列式可調(diào)薪式的滾子滾動(dòng)軸承,型號(hào)大小分別為3520,軸承的內(nèi)徑分別為100mm。
滾筒汽車輪轂與傳動(dòng)軸之間的自動(dòng)徑向平衡定位系統(tǒng)主要就是采用同軸平鍵方式定位,該裝置方式的主要特點(diǎn)之一是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝容易、成本低。按照各種軸的尺寸大小和軸承直徑要求可以分別選擇各種軸的固定尺寸以及《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中所要選擇的固定軸承和軸,其軸的尺寸大小分別為32mm×18mm,工作時(shí)固定軸承和軸的固定長(zhǎng)度分別為120mm。為了能夠保證在正常工作時(shí)滾筒滾動(dòng)輪轂額外的滾動(dòng)圓筒圓圈能夠與滾動(dòng)軸相互地連接并且滾筒能夠同時(shí)與軸保持一個(gè)較好的滾動(dòng)圓圈的角度,所以在滾動(dòng)輪轂與滾筒軸的連接安裝時(shí)角度公差最多時(shí)其選擇值為h6/k7。軸承與過(guò)渡軸的自動(dòng)定位分別為手動(dòng)選擇軸和過(guò)渡軸并相互配合,公差約限制為m/h6。按照主軸設(shè)計(jì)規(guī)范手冊(cè),軸上的所有同心倒角都必須可以直接選擇2×45°,各個(gè)同心圓角的旋轉(zhuǎn)半徑都可以選為2mm。
下面我們應(yīng)該會(huì)仔細(xì)計(jì)算一個(gè)傳動(dòng)軸心所承擔(dān)的壓力載荷。首先需要依據(jù)傳動(dòng)軸的基本傳動(dòng)結(jié)構(gòu),畫出該傳動(dòng)軸的主要內(nèi)部受力傳動(dòng)參數(shù)并詳見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的整個(gè)運(yùn)動(dòng)載荷受力以及其它的支撐點(diǎn)我們常?？梢郧宄厍逦吹?在旋轉(zhuǎn)軸與整個(gè)輪轂受力相互配合的特定位置上,它是一個(gè)轉(zhuǎn)軸能夠同時(shí)承受運(yùn)動(dòng)載荷最高的支撐點(diǎn),也就是危險(xiǎn)的轉(zhuǎn)軸橫向斜截面。
圖8-2 軸彎矩圖
計(jì)算危險(xiǎn)截面所承受的扭矩，
(3-61)
計(jì)算在軸的端點(diǎn)所承受的扭矩，計(jì)算公式如下。
(3-62)
式中FA----滾筒承受的重力；
L----滾筒長(zhǎng)度，大小950mm。
帶入已知數(shù)值可得：
(3-63)
校驗(yàn)危險(xiǎn)截面強(qiáng)度，公式如下：
(3-64)
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得所軸的抗彎應(yīng)力[σ-1]=70MPa，所以強(qiáng)度足夠。
3.7.2 鍵的校核
鍵在輪轂和主軸之間傳遞動(dòng)力，受到剪切力以及壓力的作用。對(duì)于壓力和剪切力的作用，要分別進(jìn)行強(qiáng)度校核。
之前已經(jīng)選擇了鍵的尺寸我32mm×18mm，工作長(zhǎng)度是120mm。根據(jù)選擇的平鍵的形式，擠壓校核的公式如下：
≤ (3-65)
式中P----結(jié)構(gòu)最薄弱處許用壓力，單位MPa；
T- ---鍵上的轉(zhuǎn)矩，單位N·mm；
D----軸的直徑，大小為500mm；
K----鍵和輪轂的重合高度，單位mm；
L----鍵的工作長(zhǎng)度，大小為120mm；
δpp---擠壓許用應(yīng)力，查表可知為125-150MPa。
首先計(jì)算作用在鍵上的轉(zhuǎn)矩，計(jì)算如下：
× (3-66)
代入已知數(shù)值可得：
（3-67)
可以看出P<δPP，滿足強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)合理。
然后計(jì)算鍵所承受的剪切強(qiáng)度進(jìn)行校核：
(3-68)
代入已知數(shù)值可得可得：
(3-69)
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查詢得到τP=120MPa，所以所選擇的鍵滿足使用要求。
然后校核軸的花鍵的強(qiáng)度。軸端選擇花鍵連接承受較大的載荷特別是沖擊載荷。選擇的花鍵型號(hào)為10×92×98×11。根據(jù)許用壓強(qiáng)進(jìn)行校核，校核的公式為。
(3-70)
式中P----花鍵的許用壓強(qiáng)，單位N·mm；
T----許用力矩，單位是N·mm；
----花鍵各齒間不均勻系數(shù)，取值范圍為0.7到0.8之間；
Z----花鍵的齒數(shù)；
H----表示花鍵的工作高度，單位是mm；
D----花鍵的外徑，單位mm；
d----花鍵的內(nèi)徑，單位mm；
C----花鍵的倒角，大小取0.4mm；
l----花鍵的平均工作長(zhǎng)度，大小取76mm；
dm---表示花鍵的平均直徑，單位mm。
將已知數(shù)值代入式子可得：
(3-71)
帶入各個(gè)參數(shù)計(jì)算可以得到：
(3-72)
花鍵的許用壓強(qiáng)[P]=30~60MPa?？梢钥闯鯬≤[P]，因此花鍵的選擇滿足強(qiáng)度要求,設(shè)計(jì)合理。
4 使用說(shuō)明書(shū)
4.1 操作說(shuō)明書(shū)
本文擬設(shè)計(jì)的可伸縮帶式傳輸機(jī)在實(shí)際操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照操作說(shuō)明書(shū)使用，避免造成安全問(wèn)題。具體操作步驟如下：
（1） 首先做好準(zhǔn)備工作，檢查各部分零件狀況，再進(jìn)行空載工作；
（2） 等空載工作無(wú)誤后進(jìn)行負(fù)載工作；
（3） 運(yùn)輸結(jié)束后再進(jìn)行一段時(shí)間的空載工作。
4.2 注意事項(xiàng)
為保證本機(jī)器能
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