毕业论文 (设 计)普通车床的PLC控制.doc

吉林工业职业技术学院 毕毕业业设设计计 论论文文 课题名称课题名称 普通车床的普通车床的 PLCPLC 控制控制 姓姓 名名 学学 号号 2828 系系 分院分院 化工机械系化工机械系 专专 业业机电设备维修与管理机电设备维修与管理 班班 级级机电机电 31223122 指导教师指导教师 企业指导教师企业指导教师 吉林工业职业技术学院 吉林工业职业技术学院毕业论文 设计 任务书毕业论文 设计 任务书 院 系 化工机械系 论文题目 普通车床的普通车床的 PLCPLC 控制控制 专 业 机电设备维修与管理 班 级 机电 3122 学 生 指导教师 具体要求 根据切削加工工艺 对电气控制提出下列要求 1 主电动机选用笼型异步电动机 采用降压起动 为调整车床位置 应能实现点动控制 2 主轴的正 反转由主电动机的正 反转控制实现 3 为实现快速停车 主电动机采用反接制动 4 主电动机 M1 冷却泵电动机 M2 移动电动机 M3 这 3 台电动机的 起动顺序依次为 M1 M2 M3 停机顺序为 M3 M2 M1 5 当暂停加工时 也可单独停下快移电动机和冷却泵电动机 6 3 台电动机都应有必要的短路和过载保护 任意一台电动机过载 所 有电动机均不能工作 7 应有急停按钮 防止起动或运行时发生意外 8 车床的工作状态由相应的指示灯指示 吉林工业职业技术学院 目 录 摘 要 前 言 第一章 绪论 1 1 1 机床的重要性与 PLC 的改造意义 1 1 2 CA6140 车床的主要结构及参数 2 第 二 章 可编程控制器的控制 4 2 1 可编程控制器 PLC 的简介 4 2 2 CA6104 车床的 PLC 改造控制要求 5 2 3 PLC 控制系统与电气系统的比较 6 2 4 PLC 改造电气系统的优缺点 7 2 5 PLC 的发展前景 8 2 6 继电器的线路分析 9 第 三 章 PLC 改造控制 CA6140 卧式车床的硬件选择 12 3 1 统计输入输出设备 12 3 2 PLC 的选择与设计步骤 13 3 3 系统元器件的选择 14 3 4 设计步骤 16 3 5 I O 分配表 18 3 6 PLC 的外部接连图 18 3 7 流程图 19 吉林工业职业技术学院 吉林工业职业技术学院 5 目目 录录 目 录 4 1 绪论 5 1 1 带式输送机的应用 6 1 2 带式输送机的分类 7 1 3 各种带式输送机的特点 8 1 4 带式输送机的结构与工作原理 9 1 5 带式输送机的发展与现状 10 2 带式输送机的设计 11 2 1 带式输送机主要技术参数的确定 12 2 1 1 带式输送机速度的选择 13 2 1 2 最大输送量的选择 14 2 1 3 倾角的确定 15 2 1 4 最大提升高度及物料容重的确定 16 2 1 5 带宽的计算 17 2 1 6 输送机的布置形式 18 2 2 电动机功率的计算和电动机的选择 19 2 2 1 传动滚筒轴功率的计算 20 2 2 2 电动机功率的计算 21 2 2 3 电机的选用 22 2 3 最大张力的计算 23 2 4 输送带的选择 24 2 4 1 输送带简介 25 2 4 2 输送带的分类 26 2 4 3 输送带的连接 27 2 4 5 输送带层数的计算 28 2 5 托辊的选择 28 2 6 驱动滚筒传动计算 29 2 7 张紧装置的选择与设计 30 2 8 机架的设计 31 2 9 制动装置的选择 33 2 9 1 制动装置的作用 33 2 9 2 制动装置的种类 33 2 9 3 制动装置的选型 34 2 10 电气及安全保护装置 34 总 结 35 致 谢 36 吉林工业职业技术学院 6 参考文献 37 附 录 37 附录 1 带式输送机整机总装配图 38 附录 2 车架 行走部分 图 39 附录 3 转轴零件图 40 附录 4 支座图纸 41 附录 5 张紧装置图纸 42 吉林工业职业技术学院 7 1 1 绪论绪论 1 11 1 带式输送机的应用带式输送机的应用 带式输送机是连续运输机的一种 连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要 类型之一 其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流 靠连续物料流的整体 运动来完成物流从装载点到卸载点的输送 在工业 农业 交通等各企业中 连续运输 机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分 连续运输机可分为 1 具有挠性牵引物件的输送机 如带式输送机 板式输送机 刮板输送机 斗式 输送机 自动扶梯及架空索道等 2 不具有挠性牵引物件的输送机 如螺旋输送机 振动输送机等 3 管道输送机 流体输送 如气力输送装置和液力输送管道 其中带输送机是连续运输机中是使用最广泛的 带式输送机运行可靠 输送量大 输送距离长 维护简便 适应于冶金煤炭 机械电力 轻工 建材 粮食等各个部门 1 21 2 带式输送机的分类带式输送机的分类 带式输送机分类方法有多种 按运输物料的输送带结构可分成两类 一类是普通型 带式输送机 这类带式输送机在输送带运输物料的过程中 上带呈槽形 下带呈平形 输送带有托辊托起 输送带外表几何形状均为平面 另外一类是特种结构的带式输送机 各有各的输送特点 其简介如下 1 31 3 各种带式输送机的特点各种带式输送机的特点 1 QD80 轻型固定式带输送机 QD80 轻型固定式带输送机与 TD 型相比 其带较 薄 载荷也较轻 运距一般不超过 100m 电机容量不超过 22kW 吉林工业职业技术学院 8 2 DX 型钢绳芯带式输送机 它属于高强度带式输送机 其输送带的带芯中有平 行的细钢绳 一台运输机运距可达几公里到几十公里 3 U 形带式输送机 它又称为槽形带式输送机 其明显特点是将普通带式输送机 的槽形托辊角由提高到使输送带成 U 形 这样一来输送带与物料间产生挤压 导致物料对胶带的摩擦力增大 从而输送机的运输倾角可达 25 4 管形带式输送机 U 形带式输送带进一步的成槽 最后形成一个圆管状 即为 管形带式输送机 因为输送带被卷成一个圆管 故可以实现闭密输送物料 可明显减轻 粉状物料对环境的污染 并且可以实现弯曲运行 5 气垫式带输送机 其输送带不是运行在托辊上的 而是在空气膜 气垫 上运 行 省去了托辊 用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊 运动部件 的减少 总的等效质量减少 阻力减小 效率提高 并且运行平稳 可提高带速 但一 般其运送物料的块度不超过 300mm 增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形 外 也可以改变输送带本身 把输送带的运载面做成垂直边的 并且带有横隔板 一般 把垂直侧挡边作成波状 故称为波状带式输送机 这种机型适用于大倾角 倾角在 30 以上 最大可达 90 6 压带式带输送机 它是用一条辅助带对物料施加压力 这种输送机的主要优 点是 输送物料的最大倾角可达 90 运行速度可达 6m s 输送能力不随倾角的变化而 变化 可实现松散物料和有毒物料的密闭输送 其主要缺点是结构复杂 输送带的磨损 增大和能耗较大 7 钢绳牵引带式输送机 它是无际绳运输与带式运输相结合的产物 既具有钢 绳的高强度 牵引灵活的特点 又具有带式运输的连续 柔性的优点 1 41 4 带式输送机的结构与工作原理带式输送机的结构与工作原理 图 1 1 带式输送机的结构 简图 吉林工业职业技术学院 9 图 1 1 为带式输送机的结构简图 图中 1 改向滚筒 2 输送带 3 上托辊组 4 下托辊组 5 导料槽 6 改向滚筒 7 万向轮 8 机架 9 机座 10 行走装置 它由输送带 驱动装置 托辊 机架 清扫器 拉紧装置和制动装置等组成 输送 带绕经驱动滚筒和尾部改向滚筒形成无极的环形封闭带 上 下两股输送带分别支承在 上托辊和下托辊上 拉紧装置保证输送带正常运转所需的张紧力 工作时 驱动滚筒通 过摩擦力驱动输送带运行 物料装在输送带上与输送带一同运动 通常利用上股输送带 运送物料 并在输送带绕过机头滚筒改变方向时卸载 必要时 可利用专门的卸载装置 在输送机中部任意点进行卸载 输送带绕经传动滚筒和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带 输送带的上 下两部 分都支承在托辊上 拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力 工作时 传动滚筒 通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行 物料从装载点装到输送带上 形成连续 运动的物流 在卸载点卸载 一般物料是装载到上带 承载段 的上面 在机头滚筒 在此 即是传动滚筒 卸载 利用专门的卸载装置也可在中间卸载 普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑 以增加物流断面积 下带为返 回段 不承载的空带 一般下托辊为平托辊 带式输送机可用于水平 倾斜和垂直运输 对于普通型带式输送机倾斜向上运输 其倾斜角不超过 18 向下运输不超过 15 1 51 5 带式输送机的发展与现状带式输送机的发展与现状 长距离 大运量 高速是带式输送机的最新发展方向 与其他运输设备 如机车类 相比 带式输送机不仅具有长距离 单机长度可达 5000 米 而且可以实现多机进行串联 搭接 运距可达 206km 大运量 连续运输的特点 而且运行可靠 易于实现自动化和 集中控制 经济效益十分明显 带式输送机运行维护费用远远低于公路汽运方式 而且 只要生产时间超过 5 年 带式输送机输送方式比公路汽运的总投资要小得多 所以在企 业的生产过程中 凡能实现带式输送机输送的场合 一般都采用连续的带式输送机输送 与其他设备相比 带式输送机有以下优点 1 输送物料种类广泛 2 输送能力范围宽 3 输送线路的适应性强 4 灵活的装卸料 可以灵活实现一点或多点受料或卸料 5 可靠性和安全性高 6 费用低 国外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早 主要用于港口 钢厂 水 泥厂 矿山等场合 带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续运输设备 特别是煤矿高 产高效现代化的大型矿井 带式输送机己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关 键设备 a 国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势 国外带式输送机技术的发展主要表现在三个方面 1 带式输送机功能多元化 应用 范围扩大化 如大倾角带式输送机 管状带式输送机 空间转弯带式输送机等各种机型 吉林工业职业技术学院 10 2 带式输送机本身的技术向长运距 大运量 高带速等大型带式输送机方向发展 3 带式输送机本身关键零部件向高性能 高可靠性方向发展 在煤矿井下 由于受环境条 件的限制 其带式输送机的技术指标要比地面用带式输送机的指标为低 国外通常使用 的带式输送机的主要技术指标如表 1 1 所示 表 1 1 国外带式输送机的主要技术指标 国外 300 500 万 t a 高产高效矿井 主要参数 顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机 运距 m 2000 3000 3000 带速 m s 3 5 44 5 最高达 8 输送量 t h 2500 30003000 4000 驱动总功率 kw 1200 20001500 3000 最大达 10100 b 国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题 从 20 世纪 80 年代起 我国煤矿用带式输送机也有了很大发展 对带式输送机的关 键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果 输送机产品系列不断增多 从定型的 SDJ SSJ STJ DT 等系列发展到多功能 适应特种用途的各种带式输送机系列 但这一 阶段的发展大都基于我国 70 年代前后引进带式输送机的变形和改进 主体结构没有大的 变化 进入 90 年代后 随着煤矿现代化的发展和需要 我国对大倾角带式输送机 高产 高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距 大运量带式输送机及其关键技术 关键零 部件进行了理论研究和产品开发 应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术 研制成功了软启动和制动装置以及 PLC 控制为核心的防爆电控装置 随着我国煤矿高产 高效矿井的发展 煤矿井下带式输送机到目前己达到表 1 2 所示的主要技术指标 表 1 2 国内带式输送机的主要技术指标 主要参数 顺槽可伸缩带式 输送机 大巷与斜井固定式强力带式输送机 运距 m 2000 3000 4500 带速 m s 2 5 4 53 5 输送量 t h 1500 30002000 3000 驱动总功率 km 900 16001500 3000 从表 1 1 和表 1 2 的比较可以看出 我国煤矿高产高效矿井配套国产带式输送机的 水平基本达到了国际水平 目前 在带式输送机产品中 主要存在的问题但关键零部件 的可靠性水平还有待于进一步提高 在煤矿井下 由于煤层和井下地质结构等原因 有时不得不采用下运带式输送机 由于下运方式对制动技术 可靠性 安全性等要求较高 在矿井开拓及运输方式设计时 大都尽量避免下运运输方式 这也是目前下运带式输送机应用较少的原因 c 我国煤矿用带式输送机的发展 吉林工业职业技术学院 11 1 大型化 智能化 为了适应高产高效集约化生产的需要 带式输送机的运输能力要加大 控制自动化 水平要提高 长运距 高带速 大运量 大功率是带式输送机今后发展的必然趋势 在 今后的 10 年内 输送量要达到 4000 5000t h 带速要提高到 6m s 顺槽可伸缩输送机 头部集中驱动要达到 3000 米 对于固定强力带式输送机要达到 5000 米 单机驱动功率 1000 1500KW 输送带要达到 PVG3150 和 ST6000 以上 2 提高关键零部件的性能和可靠性 设备开机率的高低主要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性 而要提高关键零 部件的性能和可靠性 除了进一步完善和提高现有零部件的性能和可靠性外 还要不断 开发研究新的技术和零部件 如高性能可控软启动技术 动态分析与监控技术 高效储 带装置 快速自移机尾 高寿命托辊等 使带式输送机的性能进一步提高 3 扩大功能 一机多用化 带式输送机是一种理想的连续运输设备 但目前其效能还没有充分发挥 资源有所 浪费 如将带式输送机结构作适当修改 并采取一定的安全措施 就可拓展到运人 运 料或双向运输等功能 做到一机多用 使其发挥最大的经济效益 4 开发专用机种 中国煤矿的地质条件差异较大 在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求 如 弯曲 大倾角 25 直至垂直提升 长运距下运带式输送机等 而有些场合常规的带式 输送机是无法满足要求的 为了满足煤矿井下的某些特殊要求 应开发满足这些特殊要 求带式输送机 如波纹挡边输送机 管状带式输送机 平面转弯带式输送机 线摩擦多 驱动带式输送机 大倾角上运带式输送机 打倾角下运带式输送机等 吉林工业职业技术学院 12 2 2 带式输送机的设计带式输送机的设计 2 12 1 带式输送机主要技术参数的确定带式输送机主要技术参数的确定 2 1 12 1 1 带式输送机速度的选择带式输送机速度的选择 由 运输机械设计选用手册 推荐 带速选择原则 1 输送量大 输送带较宽时 应选择较高的带速 2 较长的水平输送机 应选择较高的带速 输送机倾角愈大 输送距离愈短 则带 速应愈低 3 物料易滚动 粒度大 磨琢性强的 或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的 宜选用较低带速 4 一般用于给了或输送粉尘量大时 带速可取 0 8m s 1m s 或根据物料特性和工 艺要求决定 5 人工配料称重时 带速不应大于 1 25m s 6 采用犁式卸料器时 带速不宜超过 2 0m s 7 采用卸料车时 带速一般不宜超过 2 5m s 当输送细碎物料或小块料时 允许带 速为 3 15m s 8 有计量秤时 带速应按自动计量秤的要求决定 9 输送成品物件时 带速一般小于 1 25m s 带速与带宽 输送能力 物料性质 块度和输送机的线路倾角有关 当输送机向上运 输时 倾角大 带速应低 下运时 带速更应低 水平运输时 可选择高带速 带速的确 定还应考虑输送机卸料装置类型 当采用犁式卸料车时 带速不宜超过 3 15m s 考虑粮 仓的工作条件 取带速为 1 6m s 2 1 22 1 2 最大输送量的选择最大输送量的选择 根据目前大部分粮仓带式输送机的最大输送量的情况来看 一般为 50t h 此时我们 也取最大输送量为 50t h 2 1 32 1 3 倾角的确定倾角的确定 由 运输机械设计选用手册 表 2 4 各种散状物料的特性可知 谷物的松散密度为 0 7 0 85X103Kg m3 安息角为 24 运行的最大倾角为 16 2 1 42 1 4 最大提升高度及物料容重的确定最大提升高度及物料容重的确定 根据目前大部分粮仓的高度为 4 5m 左右 为使输送机能够顺利将谷物送往粮仓 输 送机的最大提升高度必须高于粮仓高度 为此我们取最大提升高度 H 5m 物料的容重我们以小麦计为 0 75t m3 吉林工业职业技术学院 13 2 1 52 1 5 带宽的计算带宽的计算 对于散状物料 输送带宽度按下式计算 2 1 3600 Q B yck B 输送带宽度 m Q 所需输送量 t h 按最大输送量 Q 50t h 计算 物料松散密度 t m3 以小麦为计算基准 取 0 75 t m3 V 输送带速度 m s 取 V 1 6m s C 倾角系数 由 实用机械设计手册 表 13 3 14 查得当输送机倾角 16 时 倾角系数 c 0 88 k 装载系数 一般取 k 0 8 0 9 在此我们取 k 0 85 y 断面系数 因小麦的静堆积角为 33 动堆积角 0 7X33 23 由 运输机 械设计选用手册 表 3 15 查得 y 0 12 代入数据 m 0 359m 50 3600 0 75 1 6 0 12 0 88 0 85 B 此时我们取标准输送带宽度 B 0 4m 400mm 2 1 62 1 6 输送机的布置形式输送机的布置形式 电动机通过联轴器 减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构 借助于滚筒或其他 驱动机构与输送带之间的摩擦力 使输送带运动 带式输送机的驱动方式按驱动装置可 分为单点驱动方式和多点驱动方式两种 通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式 即驱动装置集中的安装在输送机长 度的某一个位置处 一般放在机头处 单点驱动方式按传动滚筒的数目分 可分为单滚 筒和双滚筒驱动 对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动 因单点驱 动方式最常用 凡是没有指明是多点驱动方式的 即为单驱动方式 故一般对单点驱动 方式 单点 两字省略 单筒 单电动机驱动方式最简单 在考虑驱动方式时应是首选方式 在大运量 长 距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动 带式输送机常见典型的布置方式如 下表 2 1 所示 吉林工业职业技术学院 14 初步确定输送机布置形式 如图 2 1 所示 图 2 1 输送机布置形式 表 2 1 带式输送机典型布置方式 吉林工业职业技术学院 15 2 22 2 电动机功率的计算和电动机的选择电动机功率的计算和电动机的选择 2 2 12 2 1 传动滚筒轴功率的计算传动滚筒轴功率的计算 传动滚筒轴功率的计算公式为下式所示 2 2 0 1 6045 1 11 983 0 89 N NKKW 向上输送取 向下输送为 由于我们设计的输送机为向上运行的输送机 所以传动滚筒轴功率的计算公式为 2 3 0 0 00273 khzhf K L VK L QQH K 式中 空载运行功率系数 由于本输送机一般都是在含尘较多的室内外工作 由 k K 实用机械设计手册 表 13 3 19 取托辊的阻力系数 Ws 0 04 根据托辊阻力系数 Ws 用 插入法查 实用机械设计手册 表 13 3 16 得 空载运行功率系数 0 0106 k K 输送机水平投影长度 m h L 0 5 18 14 sinsin16 h H Lm 满载运行功率系数 由 实用机械设计手册 表 13 3 17 查得 z K z K 5 10 89 10 输送机垂直提升高度 H 为最大提升高度 H 5m H 附加功率系数 由 实用机械设计手册 表 13 3 18 取 1 5 f K f K 代入数据 5 0 0 0106 18 14 1 5 10 89 1018 14 50 0 00273 50 5 1 5 1 6045 NKW 2 2 22 2 2 电动机功率的计算电动机功率的计算 电动机功率的计算公式为 2 4 0 N NK 式中 N 电动机功率 传动滚筒轴的功率 0 N 吉林工业职业技术学院 16 传动总功率 因为本机传动采用三角带传动 取 0 89 K 电动机安全起动系数 满载起动 因 5KW 取 K 1 1 0 N 代入数据 0 1 6045 1 11 983 0 89 N NKKW 2 2 32 2 3 电机的选用电机的选用 电动机额定转速根据生产机械的要求而选定 一般情况下电动机的转速应该不低于 500r min 因为功率一定时 电动机的转速低 其尺寸愈大 价格愈贵 而效率低 若 电机的转速高 则极对数少 尺寸和重量小 价格也低 本设计皮带机所采用的电动机 的总功率为 1 983kw 所以需选用功率为 2 2kw 的电机 因为我们采用一级减速运行 故应选择转速比较小的 6 级电机 而 Y 系列电动机是 一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机 安装尺寸和功率等级符合 IEC 标准 外壳防护等级为 IP44 冷却方法为 IC411 连续工作制 S1 适用于驱动无特殊要求 的机械设备 如机床 泵 风机 压缩机 搅拌机 运输机械 农业机械 食品机械等 电动机主要性能参数如表 2 2 表 2 2 Y 型电动机主要性能参数 堵转转矩堵转转矩 堵转电流堵转电流 最大转矩最大转矩额定额定 功率功率 额定额定 电流电流 转速转速 效率效率 功率功率 因数因数 额定转矩额定转矩 额定电流额定电流 额定转矩额定转矩 重量重量 型型 号号 kWkWA Ar minr min COS COS 倍倍倍倍倍倍 kgkg Y90S 6Y90S 60 752 391072 50 72 05 52 221 Y90L 6Y90L 61 13 291073 50 72 05 52 224 Y100L 6Y100L 61 5494077 50 72 06 02 235 Y112M 6Y112M 62 25 694080 50 72 06 02 245 Y132S 6Y132S 637 296083 00 82 06 52 266 Y132M1 6Y132M1 649 496084 00 82 06 52 275 Y132M2 6Y132M2 65 512 696085 30 82 06 52 285 Y160M 6Y160M 67 51797086 00 82 06 52 0116 Y160L 6Y160L 61124 697087 00 82 06 52 0139 Y180M 6Y180M 61531 497089 50 81 86 52 0182 拟采用 Y112M 6 型电动机 该型电机转矩大 性能良好 可以满足要求 它的主要性能参数如表 2 3 吉林工业职业技术学院 17 表 2 3 Y112M 6 型电动机主要性能参数 满载 电动机型号额定功率 kW 转速 r min电流 A效率 功率因数 Y112M 62 29406 080 50 7 起动电流 额定电流起动转矩 额定转矩最大转矩 额定转矩重量 kg 5 62 02 245 2 2 3 3 最大张力的计算最大张力的计算 在单驱动的带式输送机中 驱动滚筒的趋入点 Sn 的张力 通常为输送带的最大张力 见图 2 2 所示 Sn 与驱动轴功率的关系可按 运输机械设计选用手册 式 2 5 计算 0 N 图 2 2 输送带张力图 2 5 0 1000 1 n N e S V e 式中 趋入点张力 N n S e 自然对数的底 e 2 718 输送带与滚筒的摩擦系数 输送带在滚筒上的包角 rad 当包角以度为单位时 其对应的值见 运输机械设计选用手册 表 3 21 当 e 我们采用包角 180 时 滚筒表面同时也为胶面 由于此运输机的工作环境比较干燥 吉林工业职业技术学院 18 所以 0 35 则 3 00 e 所以 1000 1 152 3 1417 5 1 6 3 00 1 n SN 2 42 4 输送带的选择输送带的选择 2 4 12 4 1 输送带简介输送带简介 输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件 钢丝绳牵引带式输送机除外 它不仅要有承载能力 还要有足够的抗拉强度 输送带有带芯 骨架 和覆盖层组成 其中覆盖层又分为上覆盖胶 边条胶 下覆盖胶 输送机的带芯主要是有各种织物 棉织物 各种化纤织物以及混纺织物等 或钢丝 绳构成 它们是输送带的骨干层 几乎承载输送带工作时的全部负载 因此 带芯材料 必须有一定的强度和刚度 覆盖胶用来保护中间带芯不受机械损伤以及周围有害介质的 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 下覆胶层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 跑偏使侧面与机架相碰时 保护带芯不受机械损伤 2 4 22 4 2 输送带的分类输送带的分类 按输送带带芯结构及材料不同 输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类 织物层 芯又分为分层织物芯和整体织物层层芯两类 且织物层芯的材质有棉 尼龙和维纶等 整体编织织物层芯输送带与分层织物层芯输送带相比 在带强度相同的情况下 整 体输送带的厚度小 柔性好 耐冲击性好 使用中不会发生层间剥裂 但伸长率较高 在使用过程中 需要较大的拉紧行程 钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列 用与钢丝绳有良好 粘合性的胶料粘合而成 钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高 抗弯曲性能好 伸长率小 需要拉紧行程小 同其它输送带相比 在带强度相同的前提下 钢丝绳芯输送带的厚度 小 在钢芯绳中 钢丝绳的质量是决定输送带使用寿命长短的关键因素之一 必须具有以 下特点 1 应具有较高的破断强度 钢芯强度高则输送带亦可增大 从另一个角度来说 绳 芯强度越高 所用绳之直径即可缩小 输送带可以做的薄些 已达到减小输送机尺寸的 目的 2 绳芯与橡胶应具有较高的黏着力 这对于用硫化接头具有重大意义 提高钢绳与 橡胶之间黏着力的主要措施是在钢绳表面电镀黄铜及采用硬质橡胶等 3 应具有较高的耐疲劳强度 否则钢绳疲劳后 它与橡胶的黏着力即下降乃至完全 分离 吉林工业职业技术学院 19 4 应具有较好的柔性 制造过程中采用预变形措施以消除钢绳中的残余应力 可使 钢绳芯具有较好的柔性而不松散 输送带上下覆盖胶目前多采用天然橡胶 国外有采用耐磨和抗风化的橡胶的胶带 如 轮胎花纹橡胶的改良胶作为覆盖胶 以提高其使用寿命 输送带的中间用合成橡胶与天然 胶的混合物 钢绳芯带与普通带相比较以下优点 1 强度高 由于强度高 可使 1 台输送机的长度增大很多 目前国内钢绳芯输送带 输送机 1 台长度达几公里 几十公里 伸长量小 钢绳芯带的伸长量约为帆布带伸长量的 十分之一 因此拉紧装置纵向弹性高 这样张力传播速度快 起动和制动时不会出现浪 涌现象 2 成槽性好 由于钢绳芯是沿着输送带纵向排列的 而且只有一层 与托辊贴合紧 密 可以形成较大的槽角 近年来钢绳芯输送带输送机的槽角多数为 35 这样不仅可以 增大运量 而且可以防止输送带跑偏 3 抗冲击性及抗弯曲疲劳性好 使用寿命长 由于钢绳芯是以很细的钢丝捻成钢绳 带芯 它弯曲疲劳和耐冲击性非常好 4 破损后容易修补 钢绳芯输送带一旦出现破损 破伤几乎不再扩大 修补也很容 易 相反 帆布带损伤后 会由于水浸等原因而引起剥离 使帆布带强度降低 5 接头寿命长 这种输送带由于采用硫化胶接 接头寿命很长 经验表明有的接头 使用十余年尚未损坏 6 输送机的滚筒小 钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢丝绳 弯曲疲劳轻微 允许 滚筒直径比用帆布输送带的 钢绳芯输送带也存在一些缺点 1 制造工艺要求高 必须保证各钢绳芯的张力均匀 否则输送带运转中由于张力不 均而发生跑偏现象 2 由于输送带内无横向钢绳芯及帆布层 抗纵向撕裂的能力要避免纵向撕裂 3 易断丝 当滚筒表面与输送带之间卡进物料时 容易引起输送带钢绳芯的断丝 因此 要求要有可靠的清扫装置 2 4 32 4 3 输送带的连接输送带的连接 为了方便制造和搬运 输送带的长度一般制成 100 200 米 因此使用时必须根据需 要进行连接 橡胶输送带的连接方法有机械接法与硫化胶接法两种 硫化胶接法又分为 热硫化和冷硫化胶接法两种 塑料输送带则有机械接法和塑化接法两种 1 机械接头 机械接头是一种可拆卸的接头 它对带芯有损伤 接头强度效率低 只有 25 60 使用寿命短 并且接头通过滚筒表面时 对滚筒表面有损害 常用于短距或移动式 带式输送机上 织物层芯输送带常采用的机械接头形式有胶接活页式 铆钉固定的夹板 式和钩状卡子式 但钢丝绳芯输送带一般不采用机械接头方式 2 硫化 塑化 接头 吉林工业职业技术学院 20 硫化 塑化 接头是一种不可拆卸的接头形式 它具有承受拉力大 使用寿命长 对滚筒表面不产生损害 接头效率高达 60 95 的优点 但存在接头工艺复杂的缺点 对于分层织物层芯输送带在硫化前 将其端部按帆布层数切成阶梯状 然后将两个 端头相互很好的粘合 用专用的硫化设备加压加热并保持一定的时间即可完成 其强度 为原来强度的 i 1 i 100 其中 i 为帆布层数 此带式输送机选用了较小直径的滚筒和较大的托辊槽角 35 为此 我们选用了 带芯薄 重量轻 强度高 成槽性好的薄型橡胶输送带与之配套 2 4 52 4 5 输送带层数的计算输送带层数的计算 输送带层数按 运输机械设计选用手册 式 2 6 计算 2 6 n S n Z B 式中 Z 输送带带芯层数 层 最大工作张力 N 1417 5N n S n S 安全系数 一般多层带取 n 8 10 减层带取 n 9 11 在此 我们取 n 10 n B 输送带宽度 mm B 400mm 带芯径向扯断强力 N mm 层 见 运输机械设计选用手册 表 3 3 此时我们选用因价格低 质量好而被业内人士普遍使用的维纶帆布芯 每层厚度为 0 6mm 则径向扯断强度 70 N mm 层 代入数据 输送带层数 1417 5 10 0 506 400 700 Z 即输送带层数为 1 层即可 2 52 5 托辊的选择托辊的选择 托辊是带式输送机的输送带及货载的支承装置 托辊随输送带的运行而转动 以减 小输送机的运行阻力 托辊质量的好坏取决带式输送机的使用效果 特别是输送带的使 用寿命 而托辊的维修费用成为带式输送机运营费用的重要组成部分 所以要求托辊 结构合理 经久耐用 回转阻力系数小 密封可靠 灰尘 煤粉不能进入轴承 从而使 输送机运转阻力小 节省能源 延长使用寿命 托辊分钢托辊和塑料托辊两种 钢托辊多由无缝钢管制成 托辊辊子直径与输送带 宽度有关 通用固定式输送机标准设计中 带宽 B 为 800mm 以下的输送机 选用托辊直 径为 60mm 带宽 1000 1400mm 选用辊子直径为 108mm 吉林工业职业技术学院 21 托辊按用途又可分为槽形托辊 平形托辊 缓冲托辊和调心托辊 如图 2 3 2 4 所 示 因为本机输送物料主要为小麦等散状物料 所以我们选择不易让物料撒落的槽型上 托辊和平行下托辊 对于上托辊 我们选择 35 大槽角槽型托辊 托辊间距 由 运输机械设计手册 表 2 24 推荐 本机托辊间距为 1200mm 头部滚筒中心线至 第一槽型托辊的最小过渡距离为 A 运输机械设计手册 表 2 25 推荐 过渡距离 A 1 3B 520mm 输送带的最大下垂度为 2 7 max 0 h 8 GB g qqa F 式中 两组托辊间输送带的最大下垂度 m max h 物料质量 kg m 20kg m G q G q 该处输送带张力 N 取 1400N 0 F 0 F 输送带质量 kg m 10 5kg m B q B q g 重力加速度 g 9 81k m 图 2 3 槽型上托辊和平行托辊 图 2 4 缓冲托辊 吉林工业职业技术学院 22 a 托辊间距 m a 1 2m 代入数据 max 9 81 20 10 5 1 2 h0 032 8 1400 m 由 运输机械设计手册 表 2 74 推荐 辊子轴承选用 4G204 系列 上托辊的校核 所选用的上托辊为槽形托辊 35 其结构简图 2 5 如下 1 承载分支的校核 2 8 00 m B I peaqg v 式中 承载分支托辊静载荷 N 0 p 承载分支托辊间距 m 0 a 辊子载荷系数 查 运输机械设计选用手册 表 2 35 选 0 8 e e 带速 m s 已知 1 6m s v v 每米长输送带质量 kg m 已知 9 2kg m B q B q 输送能力 kg m m I 2 9 m Isvk 式中 三节托辊槽型输送带上最大截面积 m3 s 带速 m s 已知 1 6m s v v 图 2 5 槽形托辊结构简图 吉林工业职业技术学院 23 倾斜系数 k 物料松散密度 kg m3 由 运输机械设计选用手册 表 1 3 查得 s 0 1110m2 由 运输机械设计选用手册 表 2 28 查得 0 96 k 带入上式得 153 45kg s0 1110 1 6 0 96 900 m I 则 0 153 45 0 8 1 2 9 2 9 81988 8 1 6 pN 查表 2 74 得 上托辊直径为 89mm 长度为 315mm 轴承型号为 4G204 承载能力为 4400N 大于所计算的 故满足要求 2 动载计算 承载分支托辊的动载荷 2 10 00sda ppfff 式中 承载分支托辊动载荷 N 运行系数 查表 2 36 取 1 2 冲击系数 查表 2 37 取 1 04 工况系数 查表 2 38 取 1 00 则 p0 988 8 1 2 1 04 1 00 故承载分支托辊满足动载要求 2 62 6 驱动滚筒传动计算驱动滚筒传动计算 滚筒可分驱动滚筒和改向滚筒两种 驱动滚筒的作用是通过筒面和带面之间的摩擦 驱动使输送带运动 同时改变输送带的运动方向 只改变输送带运动方向而不传递动力 称为改向滚筒 如尾部滚筒 垂直拉紧滚筒等 驱动滚筒是带式输送机的关键部件 其作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上 根据滚筒的承载不同 可将滚筒分为轻型滚筒 中型滚筒 重型滚筒 轻型滚筒为焊接 结构 即辐板与筒皮焊接 轮毂与轴采用键连接 中型滚筒与重型滚筒为铸焊结构 即 辐板与轮毂采用整体铸造形式 让后与筒皮焊接 轮毂与轴采用胀套连接 胀套连接的 优点是 定位准确 传递扭矩大 易于拆装 避免轴向的攒动等 传动滚筒表面都覆盖 吉林工业职业技术学院 24 橡胶或陶瓷以增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数 由于中型滚筒和重型滚筒承载重 设计计算不合理 容易造成滚筒断轴等事故的发生 因此 本机采用轻型滚筒 驱动滚筒结构示意图如图 2 6 所示 由 运输机械设计手册 表 3 22 选传动滚筒直径为240 许用扭矩 500N m 滚筒 宽度 L 480mm 已知传动功率为 2 2 电机转速也即主动轮转速 r min 驱动滚筒直 径为 要求输送带线速度为 m s 驱动滚筒转速也即从动轮转速为 2 127 3r min 选择三角带传动 1 选择 B 型三角带 2 小带轮直径 D1 100mm 3 从动轮直径 1 2 2 940 100100738 4 127 3 N Dmm N 圆整到标准值 750mm 2 D 4 实际传动比 2 11 2 1 1 D i D 打滑率 取 0 02 750 7 653 1 0 02 100 i 5 验算三角传动胶带速度 V 图 2 6 驱动滚筒结构示意图 吉林工业职业技术学院 25 11 3 14 100 940 4 92 60 100060 1000 D N Vm s 6 初选中心距 A 2 0 95 750712 5AKDmm 考虑传动布置要求 初定 800mm A 7 三角带长度 L 2 21 21 2 24 DD LADD A 2 750 100 2 800 750 100 24 800 2752 5mm 取标准值 L 2800mm 8 三角带挠性次数 21000v L 2 4 92 1000 2800 3 514 次 秒 40 次 秒 合宜 9 实际中心距 2 LL AA 28002752 5 800 2 823 75 10 小带轮的接触角 00 21 18060 DD A 00 750 100 18060 823 75 132 66 120 可用 11 需要三角带根数 0 N z NFK 1 983 0 9 0 92 1 2 39 N 传动功率 1 983kW 吉林工业职业技术学院 26 N 单根三角带允许传动的功率 0 9 F 接触角影响的修正系数 0 92 K 受工作影响的工作系数 1 0 取 3 根 12 作用在轴上的力 三角带传动 作用在轴上的力按下式计算 2 12 0 2sin 2 QZS 2 3 165 0 916 906 84N 单根三角带拉力 查表 165N 0 S 0 S 13 传动轴 驱动滚筒轴径 的计算 传动轴轴径的计算公式如下 2 13 3 1000 n N dC 额 3 1000 2 2 12 127 3 31 03mm 14 轴的强度校核 采用 45 钢 调质处理 机械性能为 抗拉强度 580MPa 屈服点 290MPa 弯 b s 曲疲劳极限 235MPa 扭转疲劳极限 135MPa 许用静应力 238MPa 许用疲劳 1 1 1p 应力 165MPa 1p 初选轴径 取36 按疲劳强度安全系数校核 a 仅考虑弯矩作用时的安全系数 2 14 1 am S K b 仅考虑扭矩作用时的安全系数 2 15 1 am S K 吉林工业职业技术学院 27 弯曲时的有效应力集中系数 1 52 K 扭转时的有效应力集中系数 1 57 K 轴表面质量系数 0 9 弯曲时的尺寸影响系数 0 6 扭转时的尺寸影响系数 0 6 材料拉伸的平均应力折算系数 0 34 材料扭转的平均应力折算系数 0 21 d 36mm 处的抗弯截面模数cm3 33 3 14 3 6 4 57812 3232 d Z 抗扭截面模数 cm3 3 29 15624 16 P d ZZ 对称循环弯曲应力的应力幅MPa 141 75 30 96 4 57812 a M Z 脉动循环扭转应力的应力幅 MPa 500 27 3 22 9 15624 a P T Z 脉动循环扭转应力平均应力27 3MPa ma 仅考虑弯矩作用时的安全系数 1 am S K 235 2 697 1 52 30 960 34 0 0 9 0 6 仅考虑扭矩作用时的安全系数 1 am S K 135 1 586 1 57 27 30 21 27 3 0 9 0 6 安全系数 2222 2 697 1 586 1 367 2 6971 586 S S S SS 根据 运输机械设计选用手册 滚筒轴的许用安全系数 1 2 所以 滚筒 P S P S 吉林工业职业技术学院 28 强度满足要求 由于对于36 找不到相配套的滚筒 所以我们取轴径为60 2 72 7 张紧装置的选择与设计张紧装置的选择与设计 拉紧装置是带式输送机必不可少的部件 具有以下四个主要作用 1 保证输送带有足够的张力 防止打滑 2 保证输送带各点的张力不低于一定值 以防止输送带在托辊间因过分松弛而引起 撒料和增加运动阻力 3 补偿带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化 4 为输送带重新接头提供必要的行程 张紧装置在使用中应满足的要求 1 布置输送机正常运行时 输送带在驱动滚筒的分离点具有一定的恒张力 以防输 送带打滑 2 布置输送机在启动和停机时 输送带在驱动滚筒的分离点具有一定恒张力 比值 一般取 1 3 1 7 可以通过设计计算不小于启动系数进行确定 3 保证输送带承载分支和回空分支最小张力处的输送带下垂度不应超过标准规定值 GB T17119 1997 规定 输送带下垂度为两组托辊间距的 1 100 而 MT T467 1996 规定为 1 50 4 补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸缩的变化 5 为输送带接头提供必要的张紧行程 6 在工况过渡过程中 应能将输送带中出现的动力效应减至最小限度 以防损坏输 送机 拉紧装置布置时应遵循的原则 带式输送机拉紧装置的位置的合理布置 对输送机正常运转 启动和制动 以及拉 紧装置的设计 性能及成本的影响都十分大 一般情况下拉紧装置的布置应遵循以下原 则 1 为降低拉紧装置的成本 使其张紧力最小 一般张紧装置尽可能布置在输送带张 力最小处 2 长运距水平输送机和坡度在 5 以下的倾斜输送机 拉紧装置一般布置在驱动滚 筒的空载侧 张力最小处 3 距离较短的输送机和坡度在 6 以上的倾斜输送机拉紧装置一般布置在输送机机 尾 并尽可能将输送机局部滚筒作拉紧滚筒 4 拉紧装置的布置位置还要考虑输送机的具体安装布置形式 使拉紧装置便于安装 维护 常用的张紧装置有螺旋调节式和重锤式两种 螺旋式张紧调节装置张紧滚筒两端的轴承座安装在带有螺母的滑架上 滑架可以在尾架 上移动 转动尾架上的螺杆 可使滚筒前后移动 以调节输送带的张力如图所示 螺扦 的螺纹应能自锁 防止松动 具有结构简单紧凑的优点 缺点是工作过程中 张紧力不 吉林工业职业技术学院 29 能保持恒定 且螺旋容易振松 重锤式张紧调节装置如图 2 8 所示 滚筒 1 安装在框架 2 上 重锤 3 吊挂在框架上 框架沿导轨上下移动 利用重锤的重力使输送带经常处于张紧状态 该装置适用于长度 较大 大于 100m 的输送机或输送机末端位置受到限制的情况 这种拉紧装置一般适合装 设在驱动滚筒近处或利用输送机走廊下面的空间 图 2 8 重锤式张紧调节装置 缺点是改向滚筒多 而且物料容易落入输送带与张紧滚筒之间 从而损坏输送带 由于本机输送宽度为 400mm 输送距离为 18 14m 并且为可移动输送机 所以我们 选用螺旋式张紧调节装置 2 82 8 机架的设计机架的设计 机架是支承滚筒及承受输送带张力的装置 带式输送机机架有落地式和绳架吊挂式两种结构 落地式机架又有固定式和移动式 两种 粮仓主要采用移动落地式机架 带式输送机的机架是用角钢和槽钢焊接而成的结构件 按照机架的用途 可分为头 架 尾架 中间架和驱动装置架 吉林工业职业技术学院 30 1 机架有四种结构如图 2 9 所示 可满足带宽 500 1400 倾角 0 18 围 包角 190 210 多种形式的典型布置 并能与漏斗配套使用 图 2 9 机 架 a 01 机架 用于 0 18 倾角的头部传动及头部卸料滚筒 选用时应标注角度 b 02 机架 用于 0 18 倾角的尾部改向滚筒或中间卸料的传动滚筒 c 03 机架 用于 0 18 倾角的头部探头滚筒或头部卸料传动滚筒 围包角小于或 等于 180 d 04 机架 用于传动滚筒设在下分支的机架 可用于单滚筒传动 也可以用于双滚 筒传动 两组机架配套使用 围包角大于或等于 200 e 01 02 机架适于带宽 500 1400mm 03 04 机架适