SMS型埋刮板输送机设计说明书

1 刮板的结构简介 埋刮板输送机的结构如下图所示，此埋刮板属于水平型，一般由头部、驱动装置、堵料探测器、卸料口、刮板链条、加料口、断链指示器、中间段、尾部来构成。埋刮板减少了对环境的污染，理减少物料的浪费，因此人们对封闭式输送技术越来越重视，埋刮板在各个物料运输企业中都的所运用 1。在散粮运输的行业里，埋刮板已经有了一系列的标准 2，但对于埋刮板最重要的是，对其进行改进和优化，使埋刮板发挥出最大的作用，以最少的材料和最合理的方案设计出来的埋刮板才是最为企业受用的，不 能死搬标准，要在现有的规范下实现设计的创新。 图 1普通埋刮板简图 计的目的与计划 本次主要是选择设计 散粮专用埋刮板，因为以前在公司了解和参与过此类产品的设计以及生产，所以对此埋刮板各方面的性能参数都是比较熟悉。通过查阅和收集相关资料，以及自身所学习的专业知识，相信能够设计出一台完整且优良的埋刮板输送机。通过此次的设计，自我实践能力和创新能力都能够有所长进，而且自己独立思考能力和解决问 题实战操作能力都会有所提升。 设计出来的埋刮板必需满足客户的要求、其参数是根据客户的需要来定的。现假定有 A 粮食公司，要求设计一台埋刮板，具体要求如下： （ 1）输送物料：小麦； （ 2）输送量：每小时 100t； （ 3）水平输送，即 00 ； 2 （ 4）输送距离： 30m。 根据文献可知 3：小麦的容重 3/75.0 。对于小麦的输送效 。 当输送机水平布置时，传动效率 1 =机备用系数 K= 小麦的容重小，颗粒小而且均匀，运输温度低，含水量少。因此就选用轻型埋刮板，还就选用密封性好的埋刮板输送机。根据文献以及对埋刮板设计经验，可以选用粮食机械专用的 列埋刮板 4。 送量 要求的输送量是 100t/h。埋刮板输送量公式 3 Q=3600*B*h*v*r*n （ 3 其中： Q 计算输送量， ； B 机槽宽度， m； h 机槽高度， m； v 刮板链条速度， m/s； 输送效率。 板链条速度 与输送效率选择 刮板链条速度参照常用埋刮链条速度表，如下表 3。 表 3常用埋刮链条速度表 注：单直线部分为各物料的速度范围；双直线部分为常用速度范围。 埋刮板常用输送效率表，如下表 3 。 表 3常用输送效率 注：表中直线表示输送效率范围；机槽宽度较大者，取较小值；反之取较大值。 3 小麦重量轻，输送性能好，容易输送，根据表 3表 3合实际经验，可确定刮板链条速度及输送效率。 取，刮板链条速度 v=送效率 = 刮板机型选择 根据公式 3知， Q=3600*B*h*以下为 埋刮板输送机主要技术参数表，表 3。 表 3埋刮板输送机主要技术参数表 机器型号 槽宽度 200 250 315 400 500 630 800 1000 名义承载深度(200 248 278 370 476 476 476 476 输送量(t/h) 1435 3072 50110 95240 200500 370630 6001000 9501300 最大输送距离(m) 80 80 80 80 80 80 80 80 电机功率 ( 11 15 22 37 90 160 185 250 要求的输送量为 100t/h，根据表 3的技术参数表，可选 埋刮板。机槽宽度 B=315槽高度 h=278 计算如下： Q=3600*00.5(t/h) 因此，此型号埋刮板满足要求。 板链条长度的计算 刮板链条长度计算公式为： L= D+2 3 (3其中， D 为链轮的直径， 输送距离。 查文献， 埋刮板输送机链轮的分度圆直径 D 为 。 算得刮板链条的长度 L= 板链条的选择与张力计算 刮板输送链条常见类型 国标规定的埋刮板输送机的输送链条主要有模锻刮板链条、套筒滚子链条和双板链三种 5。 其中，模锻刮板链条由链杆与销轴组成，链 杆通过模锻或辊锻，再进行机加工制成。此种刮板链条具有结构简单、使用可靠、强度高、拆装方便。在相同强度和相同节距的条件小，其链条的重量最轻。套筒滚子链条主要由内外链板、销轴、滚子和衬套组成，内外链板是用冲压的方式加工而成的，其优点是转动自由，铰接处压力低，很好地降低了磨损，延长了使用寿命；主要缺点是 4 重量大，增大运行阻力。双板链的链杆是使用两块弯曲链板点焊而成，链板部分是用冲压的方式加工而成。主要优点是强度高、结构简单、使用平稳可靠、拆装方便。缺点是由于无法进行等强度计算，所以其重量最大。一般适合在输送量比较大 的埋刮板输送机中使用 5。 由于输送物料是小麦，质量较轻，而且埋刮板机型是 ，输送量适中，可以选择模锻刮板链条，即可满足要求。 板的常见类型 刮板是跟输送链条焊接在一起，构成刮板链，达到输送物料的目的。国标规定的刮板型号主要有以下几种 5， 6，如图 3示； 图 3见刮板型式 其中 ， (1)为 T 型刮板，是一块狭长的矩形钢板或角钢，板厚为 5 10轻型的埋刮板中比较常见。结构简单，生产和制造方 便。 (2)是 U 型刮板，用 20 25 的圆钢或 1818 2424 的方钢弯曲而成。输送能力比 T 型刮板强，用于机槽宽度较大的水平型埋刮板输送机中。 (3)是 O 型刮板，采用 14 22 的圆钢或 1414 2020 的方钢弯曲而成。它是一个封闭的刮板，所以刚性及强度最好，但生产制作起来比较困难，主要用于机槽宽度较大的各种垂直提升的埋刮板输送机中。 (4)是 L 型刮板，采用 1414 2020 的方钢弯曲而成。 L 型刮板不是成对出现，而是一件件单独焊在链杆上的，它只使用于 埋刮板输送机中。 根据输送的物料及埋刮板 的机型，应该选用 U 型刮板，查国标，选用 刮板正好适用于较轻型的埋刮板输送机。链条与刮板之间的连接均为电弧焊接，链条之间的连接为销轴连接。 板链张力计算及设计 所选用的刮板链条必须能够承受输送时的最大张力，即输送时链条的最大张力必须大于其许用载荷。所以应计算刮板链条的最大张力，并且校核所选用的刮板链条。 在文献中查得刮板链张力计算公式 3。 F=L1 gmvf+) (3mv= f= 1 n= 其中 F 刮板链条的最大张力， N; m 刮板链条每米质量， ； g 重力加速度，取 2/8.9 ； 输送长度，已知 30m； 物料每米质量， ， 0Q 计算输送量，0Q=100t/h； r 物料松散密度，已知 r=； v 刮板链条速度，已选 v=0.5 ； f 物料的内摩擦系数； 物料的外摩擦系数， 物料内摩擦角，即堆积角； 1 物料的外摩擦角； n 物料对机槽两侧的侧压系数， x 动力系数，当 时， 0.1x ，当 时，5.1x ； 输送物料的料层高度， m , Q 最大输送量，已求得 Q=h； h 承载机槽高度，已知 h= 下表，表 3，为 刮板链条的基本参数。 表 3刮板链条参数 6 型号 破断载荷 N 许用载荷， N 每米重量， 图号 15000 2 229000 表 3知，刮板每米重量 m=m, 求得 m; 参考文献，输送物料为小麦，可选物料内摩擦角 45 ，外摩擦角 311 ，所以 f=1， n=3。 根据公式求得 最终求得刮板链张力 F=35300N 刮板链条的校核： 所选用的刮板链条最大张力必需小于其许用载荷，参相关文献， ，其中 3。 F 为刮板链许用载荷 链条的使用系数， v 速度系数，当 时 v，当 时v= L 长度系数，当 01 时 L ，当 01 时 501 ； 输送机总长度， U 物料性能系数，对于磨损性、腐蚀性、附着性较小的且易压缩的物料 U；对于磨损性、腐蚀性、附着性其中之一较大的，且不易压缩的物料 U。 此设计中，刮板链速度 v 取 s，所以取v=01 ，L ； 由于输送物料小麦磨损性、腐蚀性、附着性都较小，取 U。 算得： F =42360N。 而刮板链许用载荷 F=58000N，所以 。即所选刮板链条能够承受 7 工作时的 实际载荷，满足条件。 动机的选择 机功率选择 查文献可知电动机功率计算公式 3 11000 (3 P 输送机所需电动机计算功率， K 电动机功率备用系数，当输送机水平布置时，电机备用系数K= 驱动轮圆周力。水平埋刮板中，此设计中 F=35300N。 v 刮板链条速度，此设计中 v=0.5 ； 1 驱动装置传动效率。输送机水平布置时，传动效率1 = 根据公式 3算得电动机 P，而且必须满足电机功率小于所选电动机的额定功率，即 由上面的已知条件，可求得 P=W 动机型号的选择 此埋刮板上的电动机应选用封闭型的， 结合市面上能够购买的额定值的电机，参考文献，应选用 Y 系列封闭式三相异步电动机，此种电机防护等级为 却方法为 用于驱动无特殊要求的各种机械设备 7。其结构为全封闭式，以防止物料及其它杂物进入电机内部。 进一步筛选，选择 电机。其额定功率为 22速为 970r/定电流为 44A。 速器的设计 由于电机转速为 970r/实际链轮的转速为低转速，所以应在电机与传动链轮中间装上减速器。 先计算传动链轮的实际转速，即为刮板链条的速度 v=s。已知链轮直径为 链轮线速度换为转速为 27r/ 因此电机跟链轮之间的传动比为120 ， 2n 为电动机的转速； 算得， 0n=36 二级圆柱齿轮减速器的一般 简 图 ， 如图 3示： 8 图 3速器传动简图 对于如图所示的减速器，现需设计各齿轮参数，并且校核各齿轮的强度；设计各轴的参数，并校核其强度。 上面已经选定埋刮板所需电机，其功率 P=22速 n=970r/要求的输出转速0n=27r/ 因此可确定总的传动比 i=970/27=总传动比 i=36。由于有两级齿轮，传动比分配为 12i =6，34i=6。分配传动比之后，齿轮 1 和齿轮 3 的模数、齿数可以是一样的；齿轮 2 和齿轮 4 的模数、齿数也可以是一样的。 轮各参数的设计 1、 齿轮材料选择与许用应力确定 常用齿轮材料一般多采用锻件或轧制钢材 8，本次设计的齿轮选用 45#钢。45#钢的力学性能如下表所示： 表 3 45#钢的力学性能 热处理方式 硬度 触疲劳极限 弯曲疲劳极限 正火 156217 350400 280340 调质 197286 550620 410480 由上表可见，小齿轮选用 45#钢调质， 1=5801=450齿轮选用 45#钢正火， 2=3802=310 参考文献，可求得许用接触应力 8 1H =26 (3 1F =355(3 2H =346（ 2F =249（ 其中， 齿轮传动的安全系数，查文献可知 。 2、齿轮结构参数设计 根据齿面的接触疲劳强度设计参数，先计算小齿轮上的转矩： T=10510 （ N (3因此，根据齿面接触疲劳强可知，小齿轮分度圆直径应满足 8， 9 3 21 )(12(3其中 i 为齿轮传动比。参考文献，对于一般减速器，其齿轮应按 7 级精度制造 10。由于减速机的驱动部分是电动机，按照相关文献的规定，其载荷系数 宽系数d取 于标准齿轮，区域系数 性系数 查文献，可取 9。 求得 取小齿轮齿数 391z ，则， 23412 模数 标准模数系列表（ 13579可知，最佳选择是第一系列，模数 m=2宽 b=1大齿轮 2b =85，根据文献的相关规定，小齿轮的齿宽适当增大 8，取 1b =90以，可具体确定齿轮的各参数： 1d = 1782d = 2468 3、验算轮齿的弯曲强度 由文献查得对应齿数的齿形系数1应的应力修正系数19。 根据轮齿弯曲强度的验算公式 12111 2 = 1F (3112212Y = 2F (3因此，此齿轮是满足齿根弯曲强度条件的。 4、齿轮圆周速度的验证 v=100060 11 m/s） 查相关文献，齿轮传动精度等级 8可知，齿轮的圆周速度在规定的范围内，即选用的 7 级精度是合适的。 参照 文献，可绘出齿轮 2 的零件图 11， 12，如图 3示： 10 图 3轮 2 的零件图 轴的参数设计 减速器中一共有三根轴，分别编号为轴 1，轴 2，轴 3，如图 3示。轴的材料为 45#钢， 45#钢的力学性能如下表 3表 3示。 表 345#钢的力学性能 毛坯直径 (热处理 硬度 ( 抗拉强度 b 屈服点 s 曲疲劳强度 转疲劳强 200 调质 170 650 360 300 155 100 正火 170 600 300 275 140 表 345#钢的许用剪切应力 和 C 值 轴的材料 45 /N 040 C 118107 注：当弯矩相对较小或只受转矩时， 取较大值， C 取较小值；反之 取较小值 ， 1、确定最小轴径 8， 33 4 5 (3求得最小轴径 d 上有键槽，应增大 5%，即 d 由减速器的基本结 构可知，最小轴径应该是与联轴器相连接轴的部分。参考相关文献 ,根据联轴器型号，对应高速转轴的联轴器内径是 5013，因此， 11 选择最小轴径 d=50 2、轴上零部件的选择 参考文献，轴承选择 深沟球轴承 6012号，其内径为 60径 95度 2014。 轴的结构从联轴器部分，其直径依次增大 5段直径皆可确定。 齿轮 1 距右边机壳距离为 90轮 3 距左边机壳的距离为 90间轴两齿轮的距离设计为 20此，各轴每段的长度皆可确定。 3、各轴的结构结构图 图 3轴 1 的结构图 图 3轴 2 的结构图 图 3轴 3 的结构图 4、轴强度检核 在此减速器中轴 1 为高速转轴，校核轴 1 的强度。 参考文献 ,可画出轴上的受力简图、弯矩图以及扭矩图 15，如图 3示： 12 图 3轴 1 的受力简图、弯矩图以及扭矩图 分析小齿轮上的受力： 在齿廓节点处，若略去摩擦力，则轮齿间相互作用的总压力为法向力方向为轮齿的啮合线，个分力，如图 3示，参考文献 ,各力的计算公式为 10： 2 (3 (3其中， T 为小齿轮上的转矩，即电动机提供的转矩 T， 1d 为小齿轮的分度圆直径， 1d =78 为分度圆压力角，对于标准齿轮的 = 020 ，因此可求得： mm 10 N中各分力可求，在垂直面，由 0 知， 03 75， 35， 40 求得 水平面内，由 0 0 求得垂直面和水平面的弯矩 1M 和 2M ： 1M = FNM = FN此，合成弯矩 ： 52221 矩 ： T= 51 dF t N图 3知 ， 截面 B 为危险截面，参考相关文献 ,按第三强度理论，计算应力15 22 4 其中，由弯矩产生的弯曲应力 是对称循环变应力，而 由扭矩所产生的扭转切应力 常常不是对称循环变应力。为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数 ，则计算公式变为： 22 )(4 式中的弯曲应力为对称循环应力。当扭转切应力为静应力时，取 =扭转切应力为脉动循环变应力时，取 =扭转切应力为对称循环变应力时，则取 =1。在此处，扭转切应力是静应力，所以取取 = 对于直径为 d 的圆轴，弯曲应力为 ,扭转切应力 ,将 和 代入式中，则轴的弯扭合成强度条件为 2220)()2(4)( (3其中， W 为轴的抗弯截面系数，对于圆轴抗弯计算公式为： 33 (3其中， d 为轴截面的直径，此处 d=78 由上面的已知条件可求得 0=查表 3 45#钢的力学性能可知 ,0 1 ，故所设计的轴满足强度要求。 14 轮轴的设计 对于埋刮板输送机而言，一共需要 2 根轴，即连接链轮的 2 根轴。一根头轮轴，一根尾轮轴。头轮轴不仅需要连接链轮，而且还需要连接减速器，提供转动动力，既随转矩，又承受弯矩。尾部链轮上的轴只承受弯矩，而且结构不需要连接减速器，相对于头轮轴要简单。所以先设计头部链轮的轴，尾轮轴只需要去掉连接减速器的轴部分即可。 的选材 埋刮板用轴一般都选用碳素钢，应用最广泛的是 45#钢。所以，选用 45#钢来制 造埋刮板用轴。 45#钢的力学性能及许用剪切应力 和 C 值可由表 3表 3得。 径的确定 根据扭转强度条件来确定头轮轴的最小直径，参照相关文献，一般转轴的强度条件为 8： 33 4 5 其中， P 为转轴的功率；上面已算得功率为 22 n 为转速；已求得转速为 27r/ 所以可求得轴的直径 d 最小值为 整后为 100虑到此轴上将会有两个键槽（轴向分布），应该在最小直径上加大 5%，即初 始轴径应选用 105 的结构设计 头轮轴应该连接减速器和链轮，轴上还要连接有两个轴承，轴承分别固定在两侧机壳上面。轴的最小直径为 105知选用的机槽宽度为 315所以可以确定轴的结构和各尺寸。 电机、联轴器、减速器、链轮之间的连接示意图大致如下图 3示 图 3动部分连接示意图 在此之前先确定链轮尺寸、轴承的选择以及联轴器的选择。 1、 联轴器的选择 联轴器是连接减速器和电机之间以及减速器和链轮轴之间的重要部分，参照相关文献 ，以及埋刮板的设计经验，一般选用的联轴器为弹性套柱销联轴器。 15 这种联轴器工作时转矩是通过主动轴上的键、半联轴器、弹性柱销、另一半联轴器及键而传到从动轴上去的 13。 它的传递转矩能力很大，结构简单，安装、制造方便，耐久性好，弹性柱销有一定的缓冲和吸振能力，允许被连接的两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，使用温度一般在 +70 度的范围内 13。比较适合用于埋刮板输送机上。 2、轴承的选择 轴承是各种机器中广泛应用的部件之一，主要是依靠元件间的流动接触来支承转动零件，轴承大都已经标准化 8。对于埋刮板输送机一般选用深沟球轴承，参考相关文献可知，深沟球轴承主要承受径向载荷。深沟球轴承的当量摩擦系数最小，在高转速时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内、外圈轴线偏斜量 8 10o 其基本额定动载荷为 1。其生产价格最低 14。 在设计的时候，应在轴的最小直径 105增加 5此选择的深沟球轴承的内径为 110询相关文献， 最佳选用为深沟球轴承 6222。其内径为 110径为 200度为 20润滑转速为 3000r/润滑转速为 3800r/本 额定静载荷 144向基本额定静载荷 11714。 选定轴承后应校核其额定静载荷 参考相关文献，对于滚动轴承而言，额定静载荷的计算公式为 8： C=3其中 C 是轴承额 定静载荷； 轴承所承受的径向载荷； S 是安全因数，由文献查得 S=3； 轴承的径向基本额定静载荷。 此处，在两侧机壳上装有两个轴承，因此每个轴承所随的径向载荷为 F/2，即， F/2=14250N 。 由上面的已知条件可求得 C=17100N17000N。即，轴 承满足条件。 3、链轮的设计 链轮的设计应按照刮板链条的节距来确定其齿数，上面已经查得 埋刮板输送机链轮的分度圆直径 D 为 前面的设计中选用的链条为 模锻刮板链条，参照相关文献 ， 埋刮板输送机对应的模锻短板链条节距L 为 685。 因此，可求出链轮的齿数为 D/L=15。 考虑轴肩的影响，链轮上的内径在轴承内径上增大 10 120板式，单排铸造。 需计算链轮轮毂尺寸，查文献可知。 轮毂厚度计算公式为： H=0/6+此算得链轮的轮毂厚度为 335。 轮毂直径计算公式为 H。求得轮毂直径为 185 16 轮毂 长度计算公式为 4H。求得轮毂的长度为 131 因此，传动轴各参数皆可确定，其结构如下图 3示 , 图 3链轮轴的结构图 轮轴强度的校核 1、绘制轴的受力简图，如下图 3示， 图 3轮轴的受力简图 图 3，轴受到刮板链条的拉力 F,机壳两侧轴承的支承力，分别为2F,以及减速机提供的转矩 T。 2、 画出轴的弯矩图 图 3轮轴的弯矩图 已知 离即是机槽的宽度， 15,15/2 因此，弯矩 M=F*|5560（ Nm）。 17 3、画出扭矩图 图 3轮轴的扭矩图 计算外力偶矩的公式为： m 9 5 49 r (3已知，电机的功率为 22入轴的转速为 27r/得，扭矩 T=7781（ Nm）。 4、 危险截面强度校核 由图可见，截面 C 为危险截面，其弯矩 M=5560（ Nm） ，扭矩 T=7781（ Nm）。 根据文献规定，按第三强度理论计算应力 15 ()2(4)( 33 其中， D 为轴截面的直径，此处 D=120 由上面的已知条件可求得 =查表 3 45#钢的力学性能可知，当直径在 10000间的时候，45#钢的 疲劳强 度 1 =272以 1 。所设计的轴满足条件。 4 埋刮板的安装调试等问题 厂前对设备的要求 埋刮板的各零件，为了延长使用寿命，防止生锈，应在各 零件上都进行喷漆，根据客户公司的要求对机壳等零件喷上相应的油漆。 在出厂前应在需要组装的各零件上依次标上组装的代号，方便整个输送机的组装。 刮板的安装 安装之前先对机器各个零部件进行分类和检查，并且妥善保管各部件。安装时必须有专业技术人员在场，根据所标记的代号，依次顺序安装，先装机壳部分，再装刮板链条部分。 在开始装配前，先用水平仪等工具确定安装的水平基准面，安装过程中始终要以水平度、垂直度或者是安装平面为安装基准，而且整机的直线度要控制在一定的范围内。因为机壳为标准矩形，可选定其外壳为安装基准和测 量的基准。参照文献 ,各部分的直线度应该满足相应的规定，如下表 4示 3， 表 4刮板的安装直线度 18 输送机总长度（ m） 直线度公差（ C、 10 8 4 1030 10 6 3050 12 8 50 14 10 埋刮板输送机机头部分是受力较大的部分，安装时必须牢固地焊接在安装支架上以便固定。 埋刮板的每段机壳之间的连接必须平整，而且要在同一条直线上，保证一定的水平度和垂直度。连接处的缝 隙必须满足相应的要求。 对于埋刮板中的传动轴、从动轴必须水平安装，并且相互平行，头轮与尾轮中心线必需对齐，否则将影响刮板链条的运行。 安装好链轮后，再装上刮板链条，链条的松紧度要合适，并且要根据链轮的转动方向区分链条的方向，再将整条链条调试好。 最后将电动机、联轴器和减速器装在传动轴上。 在各部分安装完成之后，清理多余的零件和工具，清理埋刮板内部的各铁屑和杂物等，然后在各轴承零件上加上足够的润滑剂，准备试车运转。 车运行 所谓试车既是埋刮板的空载运转的实验，对于埋刮板，在安装完成之后不能立即投入使用 ，应该有一段时间的空载运转。所以，在检查安装合格之后，先进行试车。 开启电源，空载运转，注意观察各零件的运动，如有运转不合格的地方，应停止试车，并且对其进行改正直到合格。埋刮板空载运转的时候不应有明显刮碰的声音，刮板链条的运动应该是连续稳定的，链轮与链条的啮合要良好。