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1 浙江科技学院毕业设计 2 空间输送机设计及运动仿真空间输送机设计及运动仿真 浙江科技学院机械学院 摘摘 要要 输送机在现代工业运输中起着非常大的作用 而带式输送机又是输送机里面运用中为 广泛的运输机械之一 带式输送机结构简单 运行平稳而且可靠 操作维护等方便 在连 续装载条件下可实现连续运输 是现代输送业中不可或缺的设备 本论文主要涉及了带式 输送机的机械设计和三维仿真部分 带式输送机的机械设计程序分两步 第一步是初步设计 主要是通过理论上的计算选 出合适的输送机部件 其中包括输送带的类型 材料 带宽的选择 滚筒的选择 托辊的 类型和托辊之间的间距的选择 电动机的选择 感应原件的选择 气压回路的选择等 第 二步施工设计 主要是根据初步设计选定的滚筒 托辊 输送带 驱动装置等对已选部件 的安装与布置图纸设计工作 最后 在机械设计的基础上 用 cad 软件完成零件图和装配图的绘制 用 solidworks 完成对机构的三维造型及运动仿真 关键字关键字 带式输送机 设计 三维造型 运动仿真 浙江科技学院毕业设计 3 Space Design and Simulation of Conveyor Abstract Conveyor transporter plays a important role in modern industry The conveyor belt is one of the most widely used transport machinering The structure of conveyor is simple Conveyor is stable and reliable when it is running Conveyor also has the advantage of easy operation and maintenance In continuous loading conditions conveyor can achieve a continuous transport Conveyor is an integral part of modern transportation equipment industry This paper deals with mechanical design of belt conveyor and three dimensional simulation Belt of the mechanical design process in two steps The first step is the preliminary design which mainly through theoretical calculations and choose the right conveyor components Including the type of conveyor belt material bandwidth choice the choice of roller roller type and the spacing between rollers choice motor selection induction of the original choice and the choices of pressure circuit The second step is construction design which is mainly selected based on preliminary design roller roller belt drive and finish the work of Installing the selected components and drawing Finally on the basis of mechanical design I use cad software to complete the drawingof parts and assembly drawings and complete dimensional modeling agencies and Simulation with solidworks Keywords Belt conveyor Design Dimensional Modeling Motion simulation 浙江科技学院毕业设计 4 目录 摘要 1 Abstract 2 目录 1 绪论 1 1 1 研究意义 1 1 2 国内外研究现状 2 1 3 本文研究内容及论文结构简介 3 2 带式输送机的施工设计 5 2 1 概述 5 2 2 带式输送机的初始设计 5 2 2 1 设计原始资料 5 2 2 2 带式输送机类型 5 2 2 3 输送带类型确定 5 2 2 4 输送线路初始设计 8 2 3 基本参数的确定计算 10 2 3 1 带宽 10 2 3 2 输送带带速确定 11 2 3 3 托辊和托辊间距 11 2 3 4 滚筒的确定 13 2 3 5 驱动装置及其位置 14 2 3 6 拉紧装置 15 2 4 数据的校核与机构的设计 17 2 4 1 带宽的校核与设计 17 2 4 2 传动滚筒的校核与设计 18 2 4 3 数托辊的校核设计 20 2 4 4 输送带许用张力校核 22 浙江科技学院毕业设计 5 2 4 5 输送机运行阻力校核 22 2 4 6 输送带强度 23 2 4 7 机架 封板的设计 25 2 4 8 传动轴和辅助轴 27 2 4 9 其它 28 2 5 气压回路 28 2 6 带式输送机的整体机构 30 3 总结 31 3 1 带式输送机运行中的主要问题 31 3 1 1 胶带跑偏问题 36 3 1 2 托辊运转问题 36 参考文献 38 致谢 38 附录 零件图 11 张 装配图 1 张 气压回路图 1 张 仿真 彩 图 3 张 浙江科技学院毕业设计 6 第一章第一章 绪论绪论 引言 输送机在现代工业运输中起着非常大的作用 而带式输送机又是输送机里面运用中为 广泛的运输机械之一 带式输送机结构简单 运行平稳而且可靠 操作维护等方便 在连 续装载条件下可实现连续运输 是现代输送业中不可或缺的设备 带式输送机是运输成件 货物与散装物料的理想工具 因此被广泛用于国民经济各部门 随着自动化程度的普及 带式输送机的应用也越来越广泛 输送机的历史悠久 中国古代的高转筒车和提水的翻车 是现代斗式提升机和刮板输 送机的雏形 输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械 又称连续输送机 输送机可进行水平 倾斜输送机 也可组成空间输送线路 输送线路一般是固定的 输送 机输送能力大 运距长 还可在输送过程中同时完成若干工艺操作 所以应用十分广泛 1 1 研究意义研究意义 带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械 应用它可以将物料在一定的 输送线上 从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程 它既可以进行碎 散物料的输送 也可以进行成件物品的输送 除进行纯粹的物料输送外 还可以与各工业 企业生产流程中的工艺过程的要求相配合 形成有节奏的流水作业运输线 所以带式输送 机广泛应用于现代化的各种工业企业中 在矿山的井下巷道 矿井地面运输系统 露天采 矿场及选矿厂中 广泛应用带式输送机 它用于水平运输或倾斜运输 使用非常方便 带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备 与其他运输设备 如机车类 相比 具 有输送距离长 运量大 连续输送等优点 而且运行可靠 易于实现自动化和集中化控制 尤其对高产高效矿井 带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备 带式输送机主要特点是机身可以很方便的伸缩 设有储带仓 机尾可随采煤工作面的 推进伸长或缩短 结构紧凑 可不设基础 直接在巷道底板上铺设 机架轻巧 拆装十分 方便 当输送能力和运距较大时 可配中间驱动装置来满足要求 根据输送工艺的要求 可以单机输送 也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料 带式输送机广泛地应用在冶金 煤炭 交通 水电 化工等部门 是因为它具有输送 浙江科技学院毕业设计 7 量大 结构简单 维修方便 成本低 通用性强等优点 带式输送机还应用于建材 电力 轻工 粮食 港口 船舶等部门 1 2 国内外研究现状国内外研究现状 中国古代的高转筒车和提水的翻车 是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形 17 世纪 中 开始应用架空索道输送散状物料 19 世纪中叶 各种现代结构的输送机相继出现 1868 年 在英国出现了带式输送机 1887 年 在美国出现了螺旋输送机 1905 年 在瑞士出 现了钢带式输送机 1906 年 在英国和德国出现了惯性输送机 此后 输送机受到机械制 造 电机 化工和冶金工业技术进步的影响 不断完善 逐步由完成车间内部的输送 发 展到完成在企业内部 企业之间甚至城市之间的物料搬运 成为物料搬运系统机械化和自 动化不可缺少的组成部分 70 年代开始 西方各国推广斜井带式输送机 德国鲁尔区 Haniel Prosper 煤矿使 用了当今规格最大的斜井带式输送机 其带宽为 1 4m 带速为 5 5m s 带强为 st7500N mm 整机传动功率为 2 3100kW 同步电机 电机转子直接固定在滚筒轴上 从而省去了减速器 同步机用交直交变频装置调速 起 制动过程非常平稳 起动时间可达 140s 制动时间达 40s 输送带保证寿命达 20 年 该机上 下分支输送带都运送物料 向上运媒 1800t h 下分支向下运矸石 1000t h 提高高度达 700 余米 经过一百年的发展 带式输送机已成为一个庞大的家族 不再是常规的开式槽型或直 线布置的带式输送机 而是针对生产需求设计出各种各样的特种带式输送机 例如 弯曲 型 线摩擦型 大倾角型 可伸缩型 吊挂型 管式 吊挂管式 波纹挡边式 气垫式 压带式 钢丝绳牵引式和钢带式等带式输送机 它们各有自己的独特优点 适用于某些特 殊场合 例如 管式和吊挂式输送机因其密封性好 适用于有环保要求或物料不应受外界 环境影响的场合 波纹挡边带式输送机可以做大倾角甚至垂直提升 因而在卸船和 竖井 提升中得到应用 压带式大倾角带式输送机于 50 年代在下挖式斗轮挖掘机上广泛应用 倾角可达 35 从而缩短斗轮臂架长度 目前国内外带式输送机正朝着长距离 高速度和大运量方向发展 单机运距已达 30 4km 多机串联运距最长达 208km 由 17 条带式输送机组成 最宽的带式输送机带宽为 4m 最大运输能力已达到 3 75 万 t h 最高带速达到 15m s 单条带式输送机的装机功率 达到 6 2000kW 我国生产的带式输送机最大带宽已达到 2m 带速已达到 2 m s 设计运 浙江科技学院毕业设计 8 输能力已达到 5 2 万 t h 最大运距为 3 7km 随着自动化生产不断发展 输送机械化得到广泛应用 由于输送机可进行水平倾斜和 垂直输送 也可组成空间输送线路 输送线路一般是固定的 输送机输送能力大 运距长 还可在输送过程中同时完成若干工艺操作 所以应用十分广泛 微来输送机将向着大型化 发展 扩大适用范围 无聊自动分拣 降低能量消耗 减少污染等方面发展 水利输送装置长度已达 440 公里以上 带式输送机的单机长度已近 15 公里 并已出 现由若干台组成联系甲乙两地的 带式输送道 不少国家正在探索长距离 大运量连续 输送物料的更完善的输送机结构 扩大输送机的适用范围 发展能在高温 低温条件下 有腐蚀 放射性 易燃性物质 的环境中工作的 以及能输送炽热 易爆 易结团 粘性的物料的输送机 使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求 如邮局所用的自动 分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要等 降低能量消耗以节约能源 已成为输 送技术领域内科研工作的一个重要方面 已将 1 吨物料输送 1 公里所消耗的能量作为输送 机选型的重要指标之一 如今 带式输送机已经是各行各业中不可或缺的设备 如图 1 1 和图 1 2 所示为带式 输送机在港口码头和在煤矿开采中的巨大作用 图 1 1 码头装船系统 图 1 2 煤矿连续开采系统 1 3 本文研究内容及论文结构本文研究内容及论文结构简介简介 本篇论文主要是对带式输送机的设计 题目的来源是生产实际 就是实习期间的 经验 由于实习期间对于该机构有了一定的了解 加上自己学校的知识学习 对该机 构有了全新的想法 在设计中参考实习经验和书本知识 设计一个全新的带式输送机 浙江科技学院毕业设计 9 新的带式输送机相比原有的带式输送机在结构和功能上面有了部分的改进 而且我将 通过绘制二维图和三维还有运动仿真模拟 是设计出来的成品更加形象化 具体化 本文就是为完成以上目标的 具体的展开各个过程 论文的结构大致为 1 确定带式输送机的零部件名称及其数量 确定各个零部件在整个机构中的位置 和对整个机构运行所起到的作用 2 对各个零部件的选择 包括对零件的型号和尺寸进行选择 选择的时候还要考 虑现实中的可实施性 耐久性还有经济性 3 参考 通用带式输送机设计 等书本 根据书本上的计算公式和一些图标对各 个选择的零部件数据进行校核 如果不满足要求 重新选择 直到所有零件都满足要 求 4 校核完毕之后 绘制 solidworks 三维零件图 并且对三维的零件图在装配件里 面进行组装 和 通过渲染插件对零件和装配图进行渲染 通过 animator 插件完成 运动仿真并录制录像 5 在三维图的基础上绘制 cad 二维零件图和装配图 对能进行三维导出二位的零 件进行导出 并且修改一些导出过程中的错误 浙江科技学院毕业设计 10 第二章第二章 带式输送机的施工设计带式输送机的施工设计 2 1 概述 带式输送机的设计通常包含初步设计和施工设计两个方面的内容 前者主要是通过理 论上的分析计算选出满足生产要求的输送机各部件 确定合理的运行参数 或者对确定的 部件参数进行验算 并完成输送线路的宏观设计 后者主要是根据初步设计完成输送机的 安装与布置图 2 2 带式输送机的初始设计 2 2 1 设计原始资料 设计运输能力 500t h 运输距离 2 5m 输送倾角 1 3 应用单位 铜板等加工 企业 2 2 2 带式输送机的类型 普通输送带带式输送机的输送带为平型 带芯为帆布或尼龙帆布或钢绳芯 式输送机 已成为整个生产环节中的重要设备之一 以尼龙帆布为输送带的材料的带式带输送机 成 本低 带结构先进 适应性强 阻力小 寿命长 维修方便 保护装置齐全 它运行可靠 在许多需要连续运行的重要的生产单位 如物流 生产中成件物品的输送 以及港口内船 舶装卸等均采用带式输送机 如在这些场合停机 其损失是巨大的 必要时 带式输送机 可以一班接一班地连续工作 而且这种输送机结构简单 活动性好 维护方便 运输单位 质量的能耗低 所以我采用这种输送机 这对中国现代化生产和发展有着非常积极的作用 2 2 3 输送带类型的确定 输送带是输送机的重要部件 要求它具有较高的强度和较好的挠性 其价格比较昂 贵 约占输送机总成本的 25 50 在类型确定上需考虑以下几点 煤矿井下必须使用阻燃输送带 并且尽量选用橡胶贴面 其次为橡塑贴面和塑料贴面 的阻燃输送带 在运输成件物品时要考虑输送带对物品的磨损 应该选择合适的输送带 在同等条件下 优先选择分层带 其次整体带芯带和钢绳芯带 浙江科技学院毕业设计 11 优先选用尼龙 维尼龙帆布层带 因在同样抗拉强度下 上述材料比棉帆布带体轻 带薄 柔软 成槽性好 耐水和耐腐蚀 覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性 给料冲击的大小 带速与机长 输 送带由带芯 骨架 和覆盖层组成 带芯主要由各种织物 棉织物 各种化纤织物以及混 纺材料等 或钢丝绳构成 他们是输送带的骨架层 几乎承受输送带工作时全部负荷 因 此 带芯材料必须具有一定的强度和刚度 覆盖胶用以保护中间的带芯不受机械损伤以及 周围介质的有害影响 上覆盖胶层一般较厚 这是输送带的承载面 直接与物料接触并承 受物料的冲击和磨损 下覆盖胶是输送带与支撑托辊接触的一面 主要承受压力 为了减 少输送带眼托辊运行时的压陷阻力 下覆盖胶是输送带与支撑托辊接触的一面 主要承受 压力 为了减少输送带沿托辊运行时的压陷阻力 下覆盖胶的厚度一般较薄 侧边覆盖胶 的作用是当输送带发生跑偏是侧面和机架相碰时 保护其不受机械损伤 如图 2 1 所示为 一些输送带的结构形式 图 2 1 通用输送带的结构形式 1 输送带的分类 按使用的行业 汽车行业专用输送带 蓄电池专用输送带 速冻食品专用输送带 休闲食品专用输送 带 水产行业专用输送带 轮胎行业专用输送带 物流行业专用输送带 化工行业专用输 送带 冷冻食品专用输送带 食品输送带 微波输送带 爬坡输送带 大理石输送带 浙江科技学院毕业设计 12 瓦楞纸输送带 包装行业专用输送带 娱乐设施专用输送带 液体食品专用输送带 果蔬 专用输送带 蔬菜专用输送带 肉类专用输送带 矿山专用输送带 水泥厂专用输送带 服装厂专用输送带 玻璃厂专用输送带 注塑行业专用输送带等自动化生产线 按使用用途 防油输送带 防滑输送带 爬坡输送带 防酸碱输送防热输送带 防寒输送带 防燃 输送带 防腐蚀输送带 防潮输送带 防低温输送带 防高温输送带 耐油输送带 耐热 输送带 耐寒输送带 耐低温输送带 耐高温输送带 耐酸碱输送带 阻燃输送带 按材质 PVC 输送带 PU 输送带 聚乙烯输送带 塑料链板输送带 模块网输送带 聚丙烯 输送带 尼龙输送带 铁氟龙输送带 不锈钢输送带 按照耐热程度 耐热输送带 TI 型耐不大于 100 度 T2 型耐不大于 125 度 T3 型耐不大于 150 度 耐高温输送带 耐温能力不大于 200 度 耐烧灼输送带 金属网芯输送带 耐温 200 500 度 2 输送带的接头 所有的输送带必须接成环形才能使用 所以输送带接头的好坏直接影响输送带的使用寿命 和输送线能否平稳顺畅地运行 一般输送带接头常用方法有机械接头 冷粘接接头 热 硫化接头等 机械接头法 一般是指使用皮带扣接头 这种接头方法方便便捷 也比较经济 但是接头的效率低 容易损坏 对输送带产品的使用寿命有一定影响 PVC 和 PVG 整芯阻燃抗静电输送带接头 中 一般 8 级带以下的产品都采用这种接头方法 冷粘接头法 即采用冷粘粘合剂来进行接头 这种接头办法比机械接头的效率高 也比较经济 应 该能够有比较好的接头效果 但是从实践来看 由于工艺条件比较难掌握 另外粘合剂的 质量对接头的影响非常大 所以不是很稳定 热硫化接头法 浙江科技学院毕业设计 13 实践证明是最理想的一种接头方法 能够保证高的接头效率 同时也非常稳定 接头 寿命也很长 容易掌握 但是存在工艺麻烦 费用高 接头时间长等缺点 2 2 4 输送线路的初步设计 线路初步设计的任务是根据使用地点的具体情况 用户要求或输送机类型情况 进行 输送机的整体布置 主要内容包括驱动装置的型式 数量和安装位置的确定 拉紧装置的 形式和安装位置的确定 机头 机尾布置 装卸位置及形式 清扫装置的类型及位置的确 定等 最后根据这些内容画出输送机的布置简图 如表 2 1 所示为输送机的一些常用布置 方式 表 2 1 输送机的典型布置方式 水 平 运 输 单 滚 筒 传 动 向 上 运 输 单 滚 筒 凸 弧 双 滚 筒 传 动 单 滚 筒 凸 弧 单 滚 筒 凸 弧 三 滚 筒 传 动 双 滚 筒 向 下 运 输 单 滚 筒 向 上 运 输 单 滚 筒 双 滚 筒 如图 2 2 所示为我所要设计的输送带的布置简图 输送带为水平输送 有三条小型输 送带共同运行 既稳定又节省材料 还能节省空间用于日后的维护 浙江科技学院毕业设计 14 图 2 2 输送机布置简图 如表 2 2 所示为带式输送机的一些常用参数 如带宽 输送速度等 根据这些参数可 以选择合适的材料 表 2 2 皮带输送机技术参数 胶带宽度 Belt Width mm 输送长度 m 功率 Kw Belt Length m Power kW 输送速度 Belt Speed m s 输送量 Capacity t h 400 12 2 2 12 20 2 2 4 20 25 3 5 7 5 1 25 2 0 30 60 500 12 3 12 20 3 5 5 30 30 5 5 7 5 1 25 2 0 40 80 650 12 4 12 20 4 5 5 20 30 5 5 11 1 25 2 0 80 120 800 10 4 10 15 4 5 5 15 30 5 5 15 1 25 2 0 120 200 1000 10 5 5 10 20 5 5 11 20 40 11 22 1 25 2 0 200 320 1200 10 7 5 10 20 7 5 15 20 40 15 30 1 25 2 0 320 480 2 3 基本参数的确定计算 2 3 1 输送带带宽 B mm 的确定 浙江科技学院毕业设计 15 输送带带宽系列 300 400 500 650 800 1000 1200 1400 考虑到输送量 带速 物料 现场条件等 我选择 650mm 的带宽 但是 650mm 的带宽 平均分成三条等宽的输送带 其它参数的确定 如表 2 3 所示为织物输送带的规格及技术参数 参考表 2 确定一些基本参数 抗拉体 材料为尼龙帆布 输送带型号为 NN 150 扯断强度为 150N mm 每层质量为 1 1kg 3 m 每 层厚度为 1 12mm 伸长率 定负荷 为 1 5 2 0 带宽范围为 650mm 1600mm 层数范围 为 3 6 表 2 3 织物输送带的规格及技术参数 输送 带型 号 扯断强 度 N m3 每层 厚度 mm 伸长率 定 向负荷 带宽范 围 mm 层 数 范 围 覆盖胶 厚度 质 量 mm kg m2 抗拉 体材 料 上 下 棉帆 布 CC 5 6 56 1 5 1 36 1 5 2 3 8 1 5 1 7 0 1 5 1 7 尼龙 帆布 NN 1 00 100 1 1 02 1 5 2 2 4 3 0 3 4 0 NN 1 50 150 1 1 1 12 1 5 2 3 6 NN 2 00 200 1 2 1 22 1 5 2 3 6 4 5 NN 2 50 250 1 3 1 32 1 5 2 3 6 NN 3 00 300 1 4 1 42 1 5 2 3 6 5 1 聚酯 帆布 EP 1 00 100 1 2 1 22 1 5 2 4 6 0 6 8 3 0 3 40 EP 2 00 200 1 3 1 32 1 5 3 6 EP 3 00 300 1 5 1 52 1 5 3 6 8 0 9 5 0 2 3 2 输送带带速 v m s 确定 随着带速的增加可提高输送机的输送量 在相同输送量时 提高带速也可减小单位长 浙江科技学院毕业设计 16 度负载 即可减小所需输送带的强度 也可减小输送带带宽 从而降低了输送机的成本 但是带速增加太大 在装料处和安装清扫器处将使输送带的磨损加速 且增加了脆性材料 的破碎程度 根据带速的确定原则 输送成件物品时 带速不得超过 1 25m s 所以我选用的输送带 的带速为 1 25m s 如表 2 4 所示为一些常用的带速与带宽和带速之间的一些联系 表 2 4 与带宽和物料特性有关的常用带速 m s 物料特性 无聊种类 带宽 500 650 800 1000 1200 1400 磨琢性小 品质不会因 粉化而降低 原煤 砂 泥土 原盐等 0 8 2 5 1 0 3 15 1 5 5 0 中等磨琢性 中小粒度 150mm 以下 矿石 石渣 钢 渣等 0 6 2 5 1 0 2 5 1 0 4 0 磨琢性大 粒度大 350mm 以下 矿石 石渣 钢 渣等 0 8 1 6 1 0 2 5 1 0 3 15 磨琢性 易碎 烧结矿 焦炭等 0 8 1 6 0 8 2 0 0 8 2 0 磨琢性小 品质会因粉 化而降低 谷物 化肥 无 烟碳等 0 8 2 0 0 8 2 5 0 8 3 15 2 3 3托辊和托辊的间距 托辊是带式输送机的重要部件 种类多 数量大 它占了一台带式输送机总成本的 35 托辊 承受了 70 以上的阻力 因此托辊的质量尤为重要 托辊是用来支承输送带和输送 带上的物料 减少输送带的运行阻力 保证输送带的垂度不超过技术规定 使输送带沿预 定的方向平稳地运行 托辊运转必须灵活可靠 减少输送带同托辊的摩擦力 对占输送机 总成本 25 以上的输送带的寿命起着关键作用 通常采用槽形托辊 槽形托辊一般由 3 个 或 3 个以上托辊组成 虽然托辊在带式输送机中是一个较小部件 结构并不复杂 但制造 出高质量的托辊并非易事 判断托辊好坏的标准有以下几条 托辊径向跳动量 托辊灵活 度 轴向窜动量 如图 3 所示为托辊的结构剖面图 1 为管体 2 为轴承座 3 为油封 4 为轴 5 为挡圈 6 外密封圈 7 为内密封圈 8 为向心球轴承 9 为后密封圈 托辊径向跳动量对胶带输送机的影响 在国家规定的跳动量的范围内 可以保持胶带机平稳运行 否则就会使得胶带输送机 胶带共振跳动 造成物料抛洒 污染环境 在带速越高的情况下越显得径向跳动量小的好 处 我国国家标准规定量为 0 7 毫米 日本 JIS 标准规定的量为 0 5 毫米 浙江科技学院毕业设计 17 托辊灵活度对胶带输送机的影响 在胶带输送机运行过程中 托辊的灵活度显得非常的重要 如果托辊灵活度不好 旋 转阻力系数高的时候 整个胶带输送机系统就得付出更大的动力 消耗更多的电力 有时 还会造成胶带撕裂 电机烧毁的情况 更严重的时候可以引起火灾 所以 选用旋转阻力 系数低 最好低于 0 020 的托辊是胶带输送机设计 选型的重要内容 如图 2 3 所示为托辊的横向截面图 图 2 3 托辊的结构 托辊直径 d mm 系列 76 89 108 133 159 如表 2 5 所示为不同托辊直径所允许的带速值 表 2 5 不同托辊直径允许的带速值 辊径 mm 带速 v m s 0 8 1 1 25 1 6 2 2 5 3 1 5 3 5 4 4 5 5 5 6 6 3 7 1 89 108 133 159 194 219 为了保证轴承的寿命 通常要求其转速 n 550 600 r min 考虑现实需要 我选择托辊的直径 89mm 浙江科技学院毕业设计 18 托辊的间距 托辊组的数量多 不仅要消耗可观的投资 而且随着托辊数量的增多 输送机的运行 阻力也随之增大 从而使输送带的规格 电动机容量加大 因此 如何才能在保证输送机 运行可靠性和寿命的前提下 选择适当的托辊间距以减少整机的托辊数量 是降低带式输 送机运营费用的重要途径之一 托辊不等距设计是在不影响输送机性能的前提下把托辊间距加大 因而就要求当增大 托辊间距时 必须保证带式输送机托辊仍能导向输送带 不允许出现跑偏 输送带槽角必 须报纸不变 不允许漏料 考虑到设计的是小型带式输送机 而且输送的是成件物品 为了保证输送品完好无损 所以我采用的托辊间距是 500mm 2 3 4 滚筒的确定 滚筒为圆柱形的零件 分驱动和从动辊 广泛应用于如圆网印花机 数码打印机 输 送设备 造纸和包装机械等各类传动输送系统中 通常采用无缝钢管制成 也有视不同工 艺需要采用诸如铝合金 6061T5 304L 316L 不锈钢 2205 双相不锈钢 铸钢件 实心锻打 合金钢芯为材料的 如图 2 4 所示为滚筒的的图和剖面的结构图 图 2 4 滚筒组的结构组图 滚筒的选择 1 滚筒的长度选择 不同宽度的货物应选适合宽度的滚筒 一般情况下采用 输送物 50mm 2 滚筒的壁厚及轴径选择 按照输送物的重量平均分配到接触的滚筒上 计算出每支滚 筒的所需承重 从而确定滚筒的壁厚及轴径 3 滚筒材料及表面处理 根据输送环境的不同 确定滚筒所采用的材质和表面处理 碳 钢镀锌 不锈钢 发黑还是包胶 浙江科技学院毕业设计 19 4 选择滚筒的安装方式 根据整体输送机的具体要求 选择滚筒的安装方式 弹簧压入 式 内牙轴式 全扁榫式 通轴销孔式等 输送带许用比压的滚筒直径 D aB 360 21 P TT 2 1 式中 P 输送带许用压 织物带 P 0 4MPa A 输送带围包角 rad 1 T 输送带紧边张力 N 2 T 输送带松边张力 N 滚筒直径 D mm 系列 200 350 315 400 500 630 800 1000 1250 1400 1600 滚筒一般与带宽结合选取 主要在输送机长度的基础上考虑强度和刚度 输送带的厚 度或钢丝绳直径 考虑实际情况 我采用直径 D mm 为 200 的滚筒 2 3 5 驱动装置及其位置 驱动装置的作用是在带式输送机正常运行时提供牵引力或制动力 它主要由传动滚 筒 减速器 联轴器 电动机 软启动等组成 有倾斜段的带式输送机还设有制动器和停 止器 驱动装置按驱动滚筒的数目分为单滚筒驱动和双滚筒驱动及多滚筒驱动 每个滚筒 可配置一台或两台电机 带式输送机的驱动装置常用鼠笼式电动机 它具有结构紧凑 工作可靠 线路实现自 动化方便等优点 可视鼠笼式电动机与减速器之间采用刚性联轴器时 启动电流大 启动 力矩无法控制 胶带产生动张力 引起胶带在滚筒上打滑 所以仅限于长度小于 100 300m 驱动功率小于 80 160km 的输送机 电动机和减速器之间才能允许采用刚性联轴器 联轴器是用作轴与轴之间的联接 使他们一起回转并传递转矩 联轴器在工作中始终 把两轴联在一起 只有在机器停车后拆开联轴器 才能把两轴分离 用联轴器联接的两个 独立部件的轴 由于它们是分装在不同的部件上 同时在制造和安装过程中不可避免地存 在着误差 两轴线一般不能严格地处于同一直线上 因而出现相对偏差 根据对各种位移 偏差有无补偿能力 联轴器可分为刚性的和挠性的两大类 挠性联轴器又课按其是否具有 浙江科技学院毕业设计 20 传递工作载荷的弹性元件而分为有弹性元件和无弹性元件两大类 有弹性元件的挠性联轴 器则具有缓冲减振的能力 新系列 YD75 型带式输送机和现代大型带式输送机除了采用平行出轴减速箱以外 采 用垂直出轴减速箱 垂直出轴减速箱有整机结构紧凑 布置更加合理 降低工程造价等有 点 驱动装置位置的原则 1 尽量等功率设计选型 2 避免 S 形双滚筒传动 以避免物料 落入输送带与传动滚筒表面之间 导致驱动能力下降 从而引起事故 综合考虑各种因素 我选择把电动机放在头部 具体型号我选择 Y160M 4 具体参数如 表 2 6 所示 表 2 6 三种电动机及其参数 方案号 电动机的 型号 额定功率 KW 同步 转速 满载转 速 总传 动比 外伸 轴径 轴外伸 长度 1 Y132M 4 7 5 1500 1440 37 7 38 80 2 Y160M 4 11 1500 1460 25 1 38 80 3 Y180M 4 18 5 1500 1480 23 5 45 90 2 3 6 拉紧装置 在带式输送机的总体布置时 选择合适的拉紧装置 确定合理的安装位置 是保证输 送机正常运转 起动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的重要条件 通常确定拉紧装置 的位置时须考虑以下三点 1 拉紧装置应尽量安装在靠近传动滚筒的空载分支上 以利于起动和制动时不产生打滑 现象 对运距较短的输送带可布置在机尾部 并将机尾部的改向滚筒为拉紧滚筒 2 拉紧装置应尽可能布置在输送带张力最小处 这样可减小拉紧力 3 应尽可能使输送带在拉紧滚筒的绕入和绕出分支方向与滚筒位移线平行 且施加的拉 紧力要通过滚筒中心 按拉紧装置的原理不同 常用的拉紧装置有以下几种 重锤拉紧装置 重锤拉紧装置应用十分普通 它是利用重锤的重量产生拉紧力 并 保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力 可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起输送 带的伸长变化 重锤拉紧装置在结构上简单 工作上可靠 维护量小 是一种较理想的拉 浙江科技学院毕业设计 21 紧装置 它的缺点是占用空间较大 工作拉紧力不能自动调整 根据输送机的长度和使用 场合的不同 重锤拉紧装置的具体结构形式也有所不同 如重锤垂直拉紧装置和重锤车式 拉紧装置 它们适用于固定长距离带式输送机上 固定式拉紧装置 固定式拉紧装置的拉紧滚筒在输送机运转过程中位置是固定的 其拉紧行程的调整有手动和电动两种方式 其优点是结构简单紧凑 对污染不敏感 工作 可靠 缺点是输送机运转过程中由于输送带的弹性变形和塑性伸长引起张力降低 可能导 致输送带在传动滚筒上打滑 常用的结构类型有螺旋拉紧装置 拉紧行程短 拉紧力小 故适用于机长小于 80m 的短距离带式输送机上 和钢绳绞车拉紧装置 利用钢丝绳缠绕在 绞筒上 将输送带拉紧 等 自动拉紧装置 自动拉紧装置是一种在输送机工作中能按一定的要求自动调节拉紧 力的拉紧装置 在现代长距离带式输送机中使用较多 它使输送带具有合理的张力图 自 动补偿输送带的弹性变形和塑性变形 它的缺点是结构复杂 外形尺寸大 对污染较敏感 及需要辅助装置 根据需要采用固定是拉紧装置 综合考虑各种因素 采用螺旋拉紧装置 机架的选择 考虑到通用性和经济 这款机架采用普通的材料 该机架的主要功能是起到支撑作用 上机架与下机架的分开 不仅不会影响到它的可靠性 而且还能够实现空间上的竖直升降 应为输送机应用的环境高度可能不同 这就避免了重新定制机架的麻烦 而且在日后的调 整维护中也更加方便 选择增加底座是为了保证输送带能够在水平面内工作 应为在生产或安装过程中可能 出现的失误会影响到它的平整性 所以底座就十分必要 它既能保证输送机的可调整性 而且还能是输送机的重量更加均匀的受向地面 从而确保输送机的稳定性 2 4 数据的校核与机构的设计 2 4 1带宽校核和设计 输送带的宽度对决定承载物的种类和体积非常重要 带宽直接决定了输送机的使用范 围 因为数据都是按规定选取 而且这个输送机设计目的是为了运输板料 所以在校核带 宽的时候 物料最大颗粒尺寸选取为 650 3mm 当块状物料的尺寸大于这个尺寸的时候输送 浙江科技学院毕业设计 22 机将无法承载 对于未筛选物料 按公式校核 B 2 1 a 0 2 2 2 B 650mm 2 1 a 0 2 0 6333m 633 3mm 故满足条件 满足设计运输能力的带宽 B1 B1 1 1 vkc Q 3600 0 05 2 3 1 1 1 89 8 25 1 600 120 0 05 0 2026m 式中 Q 设计运输能力 t h B1 满足设计运输能力的输送带宽度 m K 物料断面系数 见表 2 7 v 输送带运行速度 m s 物料的散状密度 t m3 c 倾角系数 见表 2 8 表 2 7 物料断面系数 动堆积角 10 20 30 40 50 K 槽型 316 385 422 458 496 平型 67 135 172 209 247 表 2 8 倾角系数 输送 倾角 0 3 5 10 15 20 c 1 0 99 0 95 0 89 0 81 浙江科技学院毕业设计 23 图 2 5 输送带的三维造型图和二维 cad 图 如图 2 5 所示为输送带的三维造型图 输送带采用尼龙材料 还有是二维 cad 图 这 个输送带是采用三条输送带一起运动来实现功能的 这样既节省了材料 而且空出空间可 用于日后的维护保养 2 4 2 传动滚筒的校核与设计 传动滚筒是直接施力道输送带上的机构 传动滚筒非常重要 它直接影响了输送机的 运行速度 它连接电机和输送带 影响输送带的使用寿命 使用效率 影响电机的工作效 率 传动滚筒的材料也很重要 太重的话会影响输送效率 太轻的话会影响输送时传递的 力的大小 滚筒直径应根据输送带带芯的类型 张力等因素确定 并应符合如下规定 1 传动滚筒 传动滚筒最小直径 D D 0 C B d 2 4 式中 D D 传动滚筒直径 mm 0 C 计算系数 尼龙织物芯输送带 取 90 棉织物芯输送带 取 80 聚酯织物芯输送带 取 108 钢丝绳芯输送带 取 145 B d 输送带的织物芯层的厚度或钢丝绳直径 mm 浙江科技学院毕业设计 24 一直 0 C 90 B d 3x1 12 3 36mm 故 D D 0 C B d 90 x3 36 302 4mm 所以带宽选择选用 650mm 满足要求 D D BP TT 21 2 5 式中 P 输送带许用压力 MPa 无资料 钢丝绳芯输送带 可取 0 6MPa 织物芯输送带 可取 0 4MPa B 输送带宽度 mm T 稳定输送下的压力 N D D BP TT 21 650 4 0 200315 19 8 滚筒的载荷条件 应符合如下条件 对运量大 提升高度大 布置复杂的重要输送机 应按各种工况中最不利的载荷条件选择传动滚筒 对重要的大张力输送机 应取各种工况 中的最大值 所以 滚筒直径满足要求 a b 图 2 6 滚筒 如图 9 a 所示为滚筒的三维造型图和滚筒在机构中的位置 图 2 6 所示为滚筒的二维 cad 图的局部 滚筒采用的是 ABS 树脂材料 浙江科技学院毕业设计 25 2 4 3 托辊的校核与设计 托辊间最小绕度允许的输送带最小张力 作用在输送带上任意一点的最小张力 min rc T应满足如下公式 承载分支 minc T max 8 lh gqql mBc 2 6 回程分支 minr T max 8lh gql Br 2 7 式中 c l 承载分支托辊组间距 m r l 回程分支托辊组间距 m B q 单位长度输送带的质量 kg m m q 单位长度输送带的质量 kg m g 重力加速度 g 9 81m 2 s h l max 输送带允许的最大垂度 通常 h l max 0 01 a b 图 2 7 托辊 浙江科技学院毕业设计 26 如图 2 7 a 所示是托辊的三维造型图和二维 cad 图 托辊间距 托辊的间距很重要 托辊是起辅助作用的 间距直接关系到运行时输送机的平整性和 稳定性 稳定性对输送机来讲是非常重要的 托辊间距的选择应考虑物料性质 输送带的重度及运行阻力等条件的影响 承载分支 托辊间距可参考表2 9选取 缓冲托辊间距一般为承载托辊间距的0 3 0 5倍 约为0 3 0 6m 回程托辊间距可按 2 3 m 考虑或取为承载托辊间距的 2 倍 表 2 9 承载托辊间距参考表 m 松散物料堆积 密度 t m 带宽 mm 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 2000 2 5 1 2 1 2 1 1 1 1 1 0 表 2 10 F 托辊回转部分质量 kg 托辊形式 带宽 mm 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 槽形承载 托辊 铸铁座 11 12 14 22 25 47 50 72 77 冲压座 8 9 11 17 20 回程托辊 V 形托辊 铸铁座 8 10 12 17 20 39 V 42 V 61 V 65 V 冲压座 7 9 11 15 18 托辊 直径 mm 89 108 133 159 轴承型 号 204 305 406 407 Bs 67 2 2 8 式中 s 滚筒与第一组托辊之间的距离 m 浙江科技学院毕业设计 27 托辊的成槽角 rad B 输送带宽度 m 2 67 B 2 67 pi 180 0 65 15 0 45435m 故满足要求 托辊在输送机的位置如图 2 8 所示 图 2 8 为输送机三维造型图的局部 图 11 2 4 4 输送带许用张力校核 钢丝绳芯带 m B d eS 2 9 式中 Se 输送带许用张力 N d 带芯拉断强度 N mm B 输送带宽度 mm m 输送带安全系数 取钢丝绳芯带 m 11 m B d eS 3150 650 11 2047500 2 4 5 输送机运行的阻力校核 输送机运行的总阻力包括 主要阻力 H F 附加阻力 N F 主要特种阻力 1S F 附加特种 阻力 2S F 倾斜阻力 St F 主要阻力 H F H F fL RO q RU q 2 B q G q cos g 2 11 浙江科技学院毕业设计 28 G q v Q 6 3 2 12 式中 H F 主要阻力 N F 模拟摩擦系数 根据输送机工作和安装条件 按照表 2 11 所示 选 用 f 0 02 L 输送机长度 头尾滚筒的中心距 m RO q 输送机承载分支每米机长托辊旋转部分的质量 kg m RU q 输送机回程分支每米机长托辊旋转部分的质量 kg m B q 每米输送带的质量 kg m G q 输送带上每米物料的质量 kg m g 重力加速度 9 81m s 表 2 11 模拟摩擦系数 f 安装情况 工作条件 f 水平 向上输送 及向 下输送的电动 情况 工作环境良好 制造 安装良好 带速 5m s 物料的内摩擦角 中等以下 托辊槽角 30 环境温度不低于20 0 02 工作环境较好 制造 安装好 物料的内摩擦角 中等 托辊槽 角大于30 0 022 工作环境多尘 带速 5m s 物料的内摩擦角大 环境温度低 0 023 0 03 向下输送 制造 安装正常 电动机为发电运行工况 0 012 2 4 6 输送带的强度 织物芯输送带 n iB max T 2 13 式中 i 输送带带芯的层数 max T 稳定工况下输送带最大张力 N n 稳定工况下输送带安全系数 间表 2 12 B 带宽 mm 浙江科技学院毕业设计 29 输送带纵向扯断强度 N mm 层 可由输送带样本查的或有输送带生产厂家提 供 表 2 12 各种芯层的安全系数 芯层材料 安全系数 备注 棉帆布 8 9 层数少 接头效率低可大于上限值 尼龙 聚酯帆布 10 12 使用条件恶劣及要求特别安全时应大于上限值 钢绳芯 7 9 运行条件好 倾角小 强度低可取小值 反之取 大值 对可靠性要求高 如用载人或高炉上料等 应大 于上限值 5 7 对输送机采取可控制软启 制动措施并经动态分 析时 n iB max T 10 1506506XX 5850N 计算各直线区段阻力 承载段 sincos qqq W dtd Z qqgL 式 2 14 9 8 2 500 88 89 42 14 17 0 04 cos89 88 89 42 sin89 3206 805N 其中 0 04 回程段 sincos qqq W dtd Z gL 9 8 2 500 42 14 17 0 035cos89 42 sin89 1029N 0 035 式中 W Z 承载分支直线运行阻力 N WK 回程分支直线运行阻力 N g 重力加速度 m s L 输送长度 m 输送倾角 输送带在承载分支运行的阻力系数 见表 5 浙江科技学院毕业设计 30 输送带在回程分支运行的阻力系数 见表 2 13 表 2 13 输送带沿托辊运行的阻力系数 工作条件 槽形 平行 滚动轴承 含油轴承 滚动轴承 含油轴承 清洁 干燥 0 02 0 04 0 018 0 034 少量尘埃 正常湿度 0 03 0 05 0 025 0 040 大量尘埃 湿度大 0 04 0 06