公路铣刨机沥青输送部分装置的设计

1、毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 公路铣刨机沥青输送部分装置的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 课题来源于工厂。 选题依据：公路铣刨机是一个高效沥青路面维修养护的设备，它 的原理是采用滚动铣削的方式把沥青或者混凝土局部或整体破坏。 铣削下来的沥青然后经再生处理，就可以直接用于公路路面表层的 重新铺建。其主要用于公路、城市道路、机场、停车场等地方沥青混 凝土面层开挖和翻新；沥青公路路面油浪、拥包、车辙网纹的清理；水 泥路面的拉毛，面层错台铣平。随着公路建设突飞猛进，大规模的机 械养护时代就随之到来了。沥青输

2、送机构作为铣刨机最重要的一部 分，它主要作用是将铣刨的碎料传递出去，其结构的设计直接影响着 铣刨机的性能。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 熟练使用 UG 等三维设计软件，能够使用 UG 进行机械结构的设 计及出工程图； 掌握机械设计的基本思想和方法，通过这些方法来进行铣刨机的 结构的设计； 掌握铣刨机输送机构装置的结构以及工作原理； 熟练使用所学的知识，进行输送机构装置的设计； 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 92 班班 姓名姓名 黄俊胤 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2

3、013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名 年年 月月 日日 摘摘 要要 随着公路建设的突飞猛进，大规模的机械养护时代就随之到来了。公路铣刨机是路 面养护和再生设备的机种之一，现在正越来越引起道路养护专家,施工单位的关注。 铣刨机现在被广泛应用于公路,城市道路的养护，公路铣刨机是一种高效的沥青或混 凝土路面维修养护机械。铣刨机的原理是利用滚动铣削的方法把路面局部全部破坏。为 了减轻疲铣刨机的劳强

4、度，机器设有回收装置，是铣削的物料直接输送到运载卡车上。 皮带传动机构作为铣刨机最总要的一部分，它的主要作用是将铣刨的碎料传递出去，其 结构的设计直接影响着铣刨机的性能。 为了提高铣刨机的使用性能和工作可靠性,保证铣刨机具有较高的生产率和作业质量,使 铣刨机具备良好的经济效益,推动铣刨机性能的全面提升。本文对 4.3 米铣刨机的输送机 构进行了分析研究与设计。 本说明书与图纸配套使用。 关键词：铣刨机; 输料装置; 沥青 Abstract With the rapid construction of high-grade highways and municipal roads, large-

5、scale mechanized conservation era has arrived. As a conservation and renewable road equipment, one of the major aircraft machine is the milling work of asphalt road plane milling machine conservation experts and construction units concerned. Milling machines are widely used in highway and urban road

6、 maintenance，and it is one kind of highly effective asphalt coagulation earthen road pavement service machine.It iprinciple is broken the road surface partially or completely with the trundle milling the method,In order to reduce the Iabor intensity ,The machine has the recycling installment.Causes

7、the milling to transport directly from the millng rotor to delicers on the truck.It is a major function to transmit debirs of milling by the belt drive mechanism which is most important part of miling machines. In order to increase the operation Performance and reliability of milling machine , ensur

8、e the milling machine with higher productivity , operation quality and economic benefit ,increase the Performance of milling machine , the moving system of 2- meter milling machine have been discussed and designed in this paper. Supporting the use of these instructions with drawings. Keywords: milli

9、ng planer; transporting machine; belt 目目 录录 摘 要.III ABSTRACT.IV 1 绪论.1 1.1 路面铣刨机及其发展概况.1 1.1.1 路面铣刨机的分类.1 1.1.2 路面铣刨机的应用特点.2 1.1.3 路面铣刨机的主要结构及工作原理.3 1.1.4 国内外路面铣刨机发展概况.3 1.2 路面铣刨机设计的指导思想.4 1.3 路面铣刨机设计的设计原则.4 2 沥青输送装置的总体设计.4 2.1 输送机构的功能.4 2.2 输送机构总体设计的设计标准.4 2.3 输送机构的工作原理.4 2.4 输送机构总体设计主要需完成一下几项工作.4

10、3 输送机构的组成及功能分析.4 3.1 输料系统的主要功能部件.4 3.1.1 输送带.4 3.1.2 支撑托辊.4 3.1.3 张紧装置.4 3.1.4 驱动装置.4 3.1.5 集料系统的设计.4 3.1.6 改向装置.4 3.1.7 装料装置.4 3.1.8 卸料装置.4 3.1.9 清扫装置.4 3.1.10 防跑偏装置.4 3.1.11 机架结构.4 3.1.12 工字钢钢架的皮带传动机构有限元结果.4 3.2 带式输送机的设计流程.4 3.2.1 原始数据及工作条件的确定.4 3.2.2 带式输送机的设计计算.4 3.2.3 部件选型.4 3.2.4 撰写工程数据表.4 4 带式

11、输送机的设计计算理论和方法.4 4.1 带式输送机的基本功能参数.4 4.1.1 输送带最大的物料横截面积.4 4.1.2 最大输送能力 Q（t/h）的计算.4 4.1.3 输送带宽度校核.4 4.2 圆周驱动力与驱动圆周驱动力计算.4 4.2.1 主要阻力.4 H F 4.2.2 C 的取值.4 4.2.3 主要特种阻力.4 1s F 4.2.4 倾斜阻力.4 st F 4.3 驱动功率的计算.4 4.4 输送带张力.4 4.4.1 带式输送机的布置形式.4 4.4.2 输送带张紧力计算的一般流程.4 5 输送机构的选型方法与分析.4 5.1 托辊的选型.4 5.1.1 托辊的选型方法.4

12、5.2 输送带的选型计算.4 5.3 滚筒的选型.4 5.4 拉紧装置的选型.4 5.5 支架类装置的选型.4 6 结论与展望.4 6.1 结论.4 6.2 不足之处及未来展望.4 致谢.4 参考文献.4 附录 主要符号及意义.4 1 1 绪论绪论 1.1 路面铣刨机及其发展概况路面铣刨机及其发展概况 公路刨机是一种效率很高的沥青路面维修养护的设备，它的原理是利用滚动铣削的 方法把沥青混凝土路面局部或全部破坏。铣削下来的沥青碎料经再生处理后，可直接用 于路面表层重新铺建。它主要用于城市道路、公路、停车货场的沥青混凝土砼面层挖掘 和翻修公路油浪、网纹、车辙等的清理；公路路面面层错台铣平。随着公路

13、建设的突飞 猛进，大规模的机械化养护时代就之到来了。路面铣刨机是面养护和再生设备的主要机 种之一，他现在起道路养护专家和施工单位的关注。我国基础部门对路面铣刨机成套设 备的需求将会越来越迫切，需求量在未来来越多的。 1.1.1 路面铣刨机的分类路面铣刨机的分类 按照铣刨机的铣刨宽度可分为大,中,小三种类型的铣刨机，0.41.2 米的是小型； 1.12.0 米的是中型，2 米以上的是大型铣刨机。对于铣刨宽度小于等于 1 米的小型铣刨 机是以机械传动为主，机械式工作比较可靠、维修起来、传动效率比较高、制造成本相 对低，但其结构复杂、操作不是很轻便、作业效率比较低、牵引力比较小，适用于小面 积路面维

14、修、铣刨小型的沟槽等，铣刨机一般不带沥青回收装置。铣刨宽度在 1 米 2 以 上的中大型铣刨机一般采用液压传动，液压式结构比较紧凑、操作比较轻便、机动比较 灵活、牵引力比较较大，但制造成本比较高、维修比较难，适用于切削较深的中大规模 路面的养护。中国现在还停留在生产小型公路铣刨机，且以 0.5 米和 1.0 米两种规格比较 多，大中型铣刨机现在还是寥寥无几的。 按铣刨型式不同，可分为热铣和冷铣。热铣由于增加了加热装置而使结构比较复杂， 一般用于路面的再生作业。冷铣由于适用范围比较广，目前占据主导地位。冷铣式配置 功率比较大，刀具磨损比较快，切削料粒度比较均匀，可设置洒水装置喷水，它使用广 泛，

15、产品已成系列；按铣刨机按行走方式不同，可分为轮式和履带式。轮式机动性比较 好、转场比较方便，特别适合于中小型路面的作业。履带式多为铣削宽度 2000mm 以上 的大型铣刨机，有旧材料回收的装置，适用于大面积路面的再生工程；按铣刨鼓旋转方 向与行走方向不同，可分为逆铣和顺铣；按有无废料回收输送机，可分为输送式和无输 送式铣刨机；按铣刨鼓安装方式不同，可分为固定式和移动式铣刨机。 图 1.1 长沙湘江一桥施工 图 1.2 2m 履带式铣刨机 图 1.3 铣刨机的结构 1.1.2 路面铣刨机的应用特点路面铣刨机的应用特点 1.采用铣刨机来处理公路，可以很速度的处理公路路面病害，使公路的路面平整； 2

16、. 道路翻修采用铣削的方法可以与原路面的水平相对一致。铣削可以将坏的路面处 理了，由新沥青填补修补的空间，经压实后可以和原路面一样高，这可以防止立交桥路 面的载荷对桥体产生冲击载荷。 3. 保证新旧公路路面沥青的很好结合，提高寿命。采用铣削方法可以使边侧及底部 整齐、深度比较均匀，从而使翻修后新公路路面的使用寿命有很大的提高； 4. 有利于旧路面沥青的再生与利用。由于他可以控制切削深度，铣削的沥青不仅干 净且规则，可以不用破坏加工就可以再生利用，大大降低了施工成本，也是很环保的 1.1.3 路面铣刨机的主要结构及工作原理路面铣刨机的主要结构及工作原理 一般铣刨机由发动机及行星减速器、行走机构、

17、铣刨部分、输料装置等组成。 图 1.4 铣刨机的总体结构 1.动力系统 2.升降系统 3.传动系统 4.洒水系统 5.行走系统 6.液压系统 7.铣刨系统 8.转向系统 9.集料系统 10.车架系统 11.覆盖件系统 12.电气系统 1.1.4 国内外路面铣刨机发展概况国内外路面铣刨机发展概况 1) 路面铣刨机的发展水平和趋势 作为实现公路路面铣刨的设备,国外的铣刨机经历了由热铣到冷铣,由无集料到现在 的有自动集装置的发展过程。首台铣刨机出现在1971年的德国,这机器是由维特根(wirtgen)公 司开发的装有红外预加热系统的小型铣刨机,铣刨机的出现开创了道路养护施工的新纪元.一 直到20世纪

18、70年代期,整个欧洲己有一百多台这样的铣刨机在服役.十年后维特根公司又 开发了带直接收集旧料装置的小型冷铣刨机。 国外路面铣刨机在发展和工程应用上早已有一段历史,以维特根公司为代表，oadTech 公司、卡特彼勒公司产品也很好。刨机工作原理，使用工艺基本相同,装机功率相当。国 外的路面铣刨机技术已达到较高的技术水平,归纳起来有以下几个特点; (1) 底盘结构先进合理 铣刨机底盘是全刚性车架，液压行走结构,驱动，转向大都是液压的。 (2) 铣削功率得到充分发挥 液压功率调节器，可以根据材料的硬度和要铣削的深度来控制铣削轮的速度,自动调 节转速和行走速度,使其处于最大功率的状态,但是不会超负荷。

19、(3) 装载功率大 新型铣刨机功率越来越大,生产效率提高。 (4)铣削深度较大 新型铣刨机铣削深度都超过300毫米。 (5)铣刨轮性能良好 冷铣刨机将铣刀固定在半圆形瓦片上。 (6)铣削物装载简单 后部挂装的沥青输送装置,快速收料,并将铣削下来的沥青装入汽车上,通过液压来调整 卸料高度,并可使传送带左右摆动40毫米到100毫米。 (7)技术先进 全轮驱动,机电液一体化,智能化故障诊断,精确自动找平衡系统。 (8) 容器大 水箱,柴油箱,燃油,水加注间隔比较长。 (9) 模块化 液压泵,液压阀,冷却系统都装置底架上,这样易于调整,检测和维修。 2)国内路面铣刨机的发展水平和趋势 我国对路面铣刨机

20、的研究从20世纪80年代开始,有较大的竞争优势,但是在品种规格、 技术水平及配套件上仍存在比较大的差距。 到目前为止,中国己经有徐州徐工集团,北方交通和西筑等企业可以生产制造铣刨宽 度为2米,最大铣刨深度为300毫米,并且达到了国际先进水平。 1.2 路面铣刨机设计的指导思想路面铣刨机设计的指导思想 高速公路随着路面龄期增加，由于行车载荷和自然环境因素，路面会渐渐出现一些 病害，严重影响行车速度和安全。由于路面铣刨机工作效率比较高、施工工比较艺简单、 铣削深度比较易于控制、操作方便比较活、机动性能比较好、铣削的旧料能直接回收利 用。显然，处理病害快速有效的方法就是使用路面铣刨机铣刨路面，来使路

21、面保持平整。 用铣刨机械铣刨损坏的旧铺层，再铺设新面层是最经济的现代化养护方法。 结合国内外路面铣刨机的发展概况，设计思想有以下几点： 1. 要向大型化方向发展； 2.考虑 实用性与先进性兼顾； 3. 充分利用发动机功率； 4. 简化操作，实现自动化控制，设备可靠； 5. 简化设备保养，合理润滑，充分防腐； 1.3 路面铣刨机设计的设计原则路面铣刨机设计的设计原则 根据以上的设计指导思想，可以确定以下的设计原则 1. 简化设计结构，选用标准件和成熟机构，尽可能结合现有设备，降低制造成 本，并保证性能和质量； 2. 配套件必须可靠，确保作业要求； 3. 操作简单，维修方便； 2 2 沥青输送装置

22、的总体设计沥青输送装置的总体设计 沥青输送装置的设计，就是根据其主要用途、作业条件、使用场合及生产情况等， 合理的选择，确定机型和各总成的结构型式、性能参数及整机尺寸，并能进行合理的 布置。这些组成和部件相互依赖又相互制约，因此，输送机构的性能不仅取决与每个 部件的好坏，而更重要的是取决于各总成性能之间的相互协调。各总成性能的相互协 调如何，主要取决于各总体参数及各总成部件的匹配情况及其布局的合理性。 2.1 输送机构的功能输送机构的功能 输送机构的作用就是将铣刨出来的沥青收集并输送带随行的运输车上或者可及的指 定位置，减少铣刨机的负载，提高铣刨机的整体效率。皮带传动机构作为铣刨机最重要 的一

23、部分，它主要作用是将铣刨的碎料传递出去，其结构的设计直接影响着铣刨机的性 能。其 UG 模型图如图 2.1 所示; 图 2.1 输送装置 UG 模型 2.2 输送机构总体设计的设计标准输送机构总体设计的设计标准 确定采用带式输送机来输送沥青后，面对的问题主要就是如何经济合理地设计出沥 青输送系统，一个好的设计标准需要选择出来。它的结果更切合实际. 关于沥青输送系统设计标准，国内外现在有很多种，如 ISO5048， CEMA 以及 GB/T17119-1997 等。 我国传统的设计标准还是比较保守的。选用的输送带安全系数大、运行阻力系比较 大，这会造成选用的电动机功率比较大。这个对于比较小的输送

24、机来说，问题并不是很 大，但是遇到大的输送机构的时候，就会遇到一些问题。例如，设计时选用 800W 的电 机，但是他正常消耗功率仅为 400kW 左右。 CEMA 标准中，提供了技术分析、数据资料.主动轮需要的张力 Te,包含提拉和下沉沥 青的阻力,输送沥青的摩擦力及加速沥青所需的力; (1)由上托辊和下托辊的摩擦力引起的张力 Tx： (2.1) txx KLKT 式中，L输送机的长度，m； Kx计算托辊摩擦阻力,输送带托辊间滑动力系数，N/m； Kt环境,温度校正的系数。 (2)沥青输送带挠曲的阻力时引起张力 Tyb： (2.2) yrycyb TTT 上托辊， (2.3) ktyyc WL

25、KT 下托辊， (2.4) tbyr KWLT015 . 0 式中，Tyc输送带经过上托辊,沥青输送带的挠曲阻力时引起张力，N； Tyr沥青输送带经过下托辊,输送带的挠曲力而引起的张力，N； Ky计算沥青输送带,负荷通过托辊时综合挠曲阻力的系数； Wb每米输送带的质量，kg/m。 (3)沥青输送带经过托辊,由沥青挠曲阻力引起的张力 Tym： (2.5) myym WLKT 式中， Wm输送带上每米物料的质量，kg/m； (4)提升负荷,下降负荷时所需的张力 Tm： (2.6) mm HWT 式中， H物料提升的高度，m。 (5)由驱动轮阻力而引起的张力 Tp、加速沥青所需要的张力 Tam 以及

26、附属装置阻力 引起 的张力 Tac。 因此，有效张力 (2.7) acampymbbyx TTTHLKWWWKKKT)()015 . 0 ( kte 2.3 输送机构的工作原理输送机构的工作原理 图 2.2 为铣刨机沥青输送装置的 UG 模型图，从图中我们可以看出皮带在液压马达驱 动力作用下驱动主动轮.使皮带过上下托辊进行有规则的运动，为了使皮带不侧偏，我采 用防跑偏装置进行了限位，皮带机构依钢架结构进行支撑。 1.从动轮 2.防跑偏轮 3.下托辊 4.防护架 5.上托辊支架 6 方钢 7.上托辊 8.皮带 9.改向滚筒 图 2.2 铣刨机的输料系统 UG 模型 图 2.3 铣刨机输送系统结构

27、示意图 2.4 输送机构总体设计主要需完成一下几项工作输送机构总体设计主要需完成一下几项工作 1, 确定皮带型号确定皮带总体结构的尺寸； 2,确定皮带总体结构尺寸; 3,确定皮带机组成零部件，主要是驱动滚筒、改向滚筒； 4,与液压系统相结合，确定液压配件，主要有驱动泵、及它的连接件。 皮带可选用国产或进口的。但是目前国内皮带产品大多采用二次硫化制作皮带基层 上的的挡板，因此，基层与挡板之间容易出现挡板开裂，甚至挡板脱落的故障。国外产 品一般采用一次硫化成型技术，挡板与基层的结合比较牢固，不易出现上诉故障。其主 要参数表 2-1： 表 2-1 皮带参数 输送能力 630 3 m /h 输送长度1

28、0000mm 输送宽度2000mm 机架尺寸（长宽高） 100002500550 mm 3 3 输送机构的组成及功能分析输送机构的组成及功能分析 3.1 输料系统的主要功能部件输料系统的主要功能部件 3.1.1 输送带输送带 在输料系统中，输送带是承载构件，又也是牵引构件，他是用来运载铣刨沥青和传 递牵引力的。所以我在设计输料系统的时候，发现如何选择输送带是个很重要的问题。 在满足运送能力的前提下,我首先考虑保护输送带，要使之具有较长的寿命，至少保证 610 年。我在设计其他部件时，尽量减少输送带损坏，加装安全防护的措施。 常用的输送带现在主要有两种：织物芯胶带,钢绳芯胶带。对输送带主要要求是

29、：强 度高耐磨挠性好伸长率小和便于安装修理。可选用的带宽系列为（mm）： 5006508001000120014001600180020002200 等，本设计中选用 2000mm 的输送带作为熟料装置的皮带。 3.1.2 支撑托辊支撑托辊 输送带用托辊做为支撑装置，可以支撑输送带及带上的廖，减小带的垂度，使其能 稳定的运行。为了增大运量，防止废料向两边的散漏，支撑装置支撑我选用槽型。为了 减少托辊对带的运动阻力，我在托辊内安装滚动轴承。要注意托辊密封和与润滑，用来 保证托辊的转动灵活,还有延长它的寿命。为了使带在两支撑托辊之间的垂度不致过大， 支撑装置的间距可参照有关推荐数值确定，可见表 3

30、-1。 上托辊装置是由三个小辊子组成的槽型托辊.如图 3.1 所示。承载托辊类型：槽型托 辊槽型前倾托辊，下托辊由直辊子组成，托辊直径要根据输送带宽选取，见表 3-2； 表 3-1 托辊间距 堆积密度（tm ） 3 承载托辊间距（mm）回程托辊间距（mm） 1.6 12003000 1.610003000 图 3.1 槽型托辊简图 表 3-1 带宽对应的托辊直径（部分） 带宽 B（mm） 500650800100012001400 63.57689108108108 7689108133133133 托辊 直径 （mm） 89108133159159159 图 3.2 槽型托辊 UG 模型 3

31、.1.3 张紧装置张紧装置 张紧装置作用： 1）能保证输送带在主动轮的绕出端要具有一定的张力，使其所需的牵引力得以传递， 防止皮带打滑； 2）保证输送带张力不能低于一定值，防止皮带在上下托辊之间过分的松弛引起撒料， 增加运动阻力； 3）补偿带的塑形伸长，过渡状态下弹性伸长的变化； 4）提供必要的行程给输送带重新接头。 张紧装置的主要结构形式有,螺旋拉紧式和车式重锤拉紧式以及垂直重锤拉紧式三种。 螺旋拉紧装置一般只用于无法采用其他拉紧方式运输装置中。车式重锤拉紧装置一般布 置在运输装置尾部，它的缺点是张紧装置离驱动滚筒较远，对驱动滚筒绕出端的张紧作 用放映较比较慢。垂直重锤拉紧装置一般布置在输送

32、带中部，如条件允许应尽量置于靠 近驱动点的位置，以保证对驱动滚筒绕出端的张力作用。 3.1.4 驱动装置驱动装置 输送机构的动力是液压系统提供的，集料液压系统由一个变量柱塞泵和两个 GMT 摆 线马达组成，原理图如图 3.3 所示： 图 3.3 集料液压系统原理图 铣刨不同的路面材料,由于路面材料的强度不同,生产的铣刨废料的量也就不同,为了提 高铣刨机在铣刨不同路面材料时经济性,本系统采用的是变量柱塞泵,可以根据不同的废料 收集率调整液压泵排量,能实现最佳经济性,由于集料皮带长度比较大,负载比较高,集料系 统启动和停止冲击比较大,本系统采用了摆线马达. 一级皮带机升降与刮板操纵。铣刨作业时,一

33、级皮带机和刮板时刻与地面接触,而且两 者需要对地面具有一定压紧力,保证废料的收集,因此需要两者的提升油缸处于浮动状态.但 是,这两者需要对地面的压紧力不能态大,保证一级皮带机的通过性能,保护刮刀的损坏,因 此,两者需要兼顾上述两个方面设定合理的溢流压力. 3.1.5 集料系统的设计集料系统的设计 集料系统的功能是将铣刨废料收集并运送到指定位置或着随行的运输车上. 集料系统的设计主要需完成一下几项工作: 1 确定一，二皮带的总体结构尺寸; 2 确定皮带型号; 3 确定一，二级皮带机组成零部件，主要有驱动滚筒，改向滚筒等; 4 与液压系统结合,确定液压配件，主要有驱动泵，摆线马达及其连接件 目前

34、4m 铣刨机一般采用 2000 输料皮带,皮带可选用我国生产的或进口的产品,但是 目前我国皮带产品多采用二次硫化来制作皮带基层上的挡板,因此,基层与挡板之间容易出 现挡板开裂,甚至挡板脱落等故障.国外国产品一般采用一次硫化成型技术,挡板与基层的结 合比较牢固,不容易出现故障. 另外还需要与洒水系统相结合确定一,二级皮带的冷却系统, 保证良好的灰尘压制和皮带冷却的作用,特别是皮带的冷却(铣刨废料以一定温度落在一级 皮带上),一级皮带布置在集料器内部,二级皮带布置在料斗内部,能够更好的压制废料由一 级皮带洒落到二级皮带引起的灰尘.如果布置不合理,将会导致严重的问题:铣刨转子刀头的 磨损加剧,大大缩

35、短铣刨刀头的使用寿命,缩短刀头的更换时间,大大提高了机器的运行成本;导 致皮带的早期磨损,缩短皮带的使用寿命. 3.1.6 改向装置改向装置 改向装置主要有改向滚筒,改向托辊.改向滚筒用于皮带机的分支,它用在输送带弯曲半 径较大的地方,或用在槽形皮带机的有载分支,使带条载改向处仍保持槽形的横截面,改向托 辊间距 l=(0.4 一 0.5)l 3.1.7 装料装置装料装置 装载装置的作用,对输送带条均匀的装载,并且防止沥青在运输的时候飞出到外面,并尽 量减少沥青对带条冲击或磨损.沥青输送机常用的装载机构主要有装料槽,漏斗,导板等,成 品使用导板,物料下滑到输送带上时,应尽可能减小法向分速度.尽量

36、靠近于带速切向的速度,为 减少输送带的磨损,料槽的后壁具有合适的倾斜, 3.1.8 卸料装置卸料装置 卸料装置就是把沥青输送带随行的汽车上的装置.主要就是防止沥青在卸载的时候飞 出到汽车或者指定地点以外的地方. 3.1.9 清扫装置清扫装置 清扫装置是清扫卸料后粘附在输送带上的多余的沥青.我们应在输送带机头部传动滚 筒处,尾部改向滚筒处.都装设清扫器,装在头部传动滚筒处一般我们装设弹簧清扫器,尾部 改向滚筒的我们一般采用刮板清扫器. 3.1.10 防跑偏装置防跑偏装置 (1)跑偏的危害; 跑偏的危害是很严重的.一旦跑偏机器会发生很大的错误.增加机器的负载.重则毁坏机 器. (2)跑偏的原因 输

37、送带跑偏的直接原因主要有两个。第一,输送带上的外力在横向上合力不为零;第二, 输送带径向的拉应力不均。 1) 输送带上的外力在横向上合力不为零。横向上的合力为,阻力为 Fx。如果 x F FxFx,输送带不发生偏移; 如果 Fx Fx,输送就会偏移。当偏移到一定的位置,使 Fx = Fx,这样就不会再发生偏移了。 (2) 输送带径向的拉应力不均。径向方向上的合力为 Fy ,横向方向上拉应力为 P。如 果拉应力 P 相同,如图 3.4( a),则不偏移;如果拉应力 P 不同,如 3.4 (b),则产生力矩 M ,只有向 一边发生偏移,产生另一个与 M 大小相同、方向是反方向的力矩 M来平衡力矩

38、M，如图 3.4（c） 。 图 3.4 输送带受到沿其宽度上分布的拉应力 (3)防跑偏处理方式 安装的时候要减少安装误差,可以一定量的避免跑偏.及时更换损坏的滚筒、托辊,保证 各滚筒、托辊和谐,转动灵活。 对运行中的跑偏,可以采取以下方法; 1）承载托辊组的调整 输送带在中段跑偏可通过调整托辊组位置来调整跑偏。在出厂时,托辊组的两侧安装 孔必须加工成长孔。 2）设置前倾托辊组 采用前倾托辊组,能防止输送带跑偏。 3）调整头部和尾部滚筒的位置 调整滚筒是一个很重要的方法。由于传动滚筒的调整长度是有限的,我们可以将传动 滚筒轴心线与输送带径向相垂直,这样一来就可以消除输送带松动引起的输送带跑偏。

39、3.1.11 机架结构机架结构 机架包括三种类型:滚筒支架,中间架及支腿和拉紧装置架,用于支承上述各部件,输送 机的机架采用各种型钢焊接而成. (1)钢架结构的选型钢架结构的选型 铣刨机皮带传动机构有限元分析 本文皮带长度 2.41 m，皮带速度 4 m/s，所以皮带走一程的时间是 2.41/40.6025 s，皮带送料的功率为 290 J/h0.0806 J/s，则皮带送出质量 0.08060.6200096.67 kg，则沥青的平均重力为 96.679.8947.33 N。 (2)ALGOR 软件介绍软件介绍 ALGOR 作为一个工程仿真软件，可以应用机械运动仿真当中。帮助我检验在各种真

40、实状态下输送装置的运行情况，提高我的设计效率. (3) 公路铣刨机沥青传动机构有限元建模公路铣刨机沥青传动机构有限元建模 铣刨机沥青输送机构的有限元模型 1 1 通过在 PRO/E 下建立沥青输送机构的模型，存储为 igs 后.然后再将其插入 ALGOR，选取 BRICK 单元,再划分网格，材料模型我们选取的是线弹性模型，然后划分 铣刨机沥青传动机构的有限元模型如图 3.5 所示。 图 3.5 沥青输送几何模型 边界处理,加载 2 更具现实工况加载自由度,沥青的运输量. 方钢钢架的沥青传动机构有限元结论 3 1. 方钢钢架的沥青传动机构分布从图 3.6 可看出，方钢钢架的沥青传动机构分布不 均

41、，皮带在输送沥青过程中所承受的合力通过皮带,托辊传到钢架，致使钢架的受力分布 在支撑部位， MISEmax 值靠近 10 N/mm 。 2 图 3.6 采用方钢的沥青传动机构 2. 方钢钢架的沥青传动机构,节点图 从图 3.5 我们 可以看到使用方钢作为钢架的沥青传输送机构节点位移分布呈现除不 均匀的现象， 3.1.12 使用工字钢的钢架的沥青输送机构有限元使用工字钢的钢架的沥青输送机构有限元的结论的结论 1 使用工字钢钢钢架的力传动机构的 MISE 分布 从图 3.6 我们可以看到使用方钢钢架沥青输送装置 MISE 分布也出现不均的现象， 但我们从钢架这里来看的话.会发现应力分布要比方钢要均

42、一些，最大值不到 4.8 N/ mm 。 2 2 使用工字钢的钢架的沥青传动装置节点位移从图 3.7 我们可看出使用工字钢的钢 架沥青传动装置节点分布,呈现不均的现象，最大的节点位移,出现在钢架部分，其值为将 近 0.02 mm。 图 3.7 采用方钢的钢架的沥青传动机构的节点位移分布 图 3.8 采用方钢的钢架的沥青传动机构 的 MISE 分布 图 3.9 采用工字钢的钢架的沥青输送传动机构节点的位移分布 3 结论 从表 3-1 可以得出采用工字钢的结构的沥青输送机构更为合理。本文采用工字钢结 构皮带传动机构。 表 3-1 皮带传动机构两种钢架数据 皮带传动机构应力最大值/（N/ ） 2 m

43、m 应力最大值节点位移最大值/mm 工字钢支架 方钢支架 4. 9. 2.e-005 3.e0005 0. 0. 3.2 带式输送机的设计流程带式输送机的设计流程 带式输送机结构复杂,影响运行的因素较多,对带式输送机进行设计主要有以下几个步 骤： 3.2.1 原始数据及工作条件的确定原始数据及工作条件的确定 包括如下资料: 1)物料名称及输送能力; 2)物料的性质: 3)工作环境: 4)卸料方式,卸料装置的形式; 3.2.2 带式输送机的设计计算带式输送机的设计计算 输送能力,输送带宽度，圆周驱动力，输送带张力，逆止力计算和逆止器的选择，电 动机功率和驱动装置组合，输送带选择计算，拉紧参数计算

44、，凹凸弧段尺寸和启动制动 计算等; 3.2.3 部件选型部件选型 根据计算参数选择带式输送机的功能部件,包括输送带，驱动装置，传动滚筒，托辊， 拉紧装置，机架，导料槽及辅助设备等部件的选择; 3.2.4 撰写工程数据表撰写工程数据表 包括计算书明书，设备选型表，统计统计表与工程报价单等文档。 4 4 带式输送机的设计计算理论和方法带式输送机的设计计算理论和方法 4.1 带式输送机的基本功能参数带式输送机的基本功能参数 带速（m/s）和带宽（mm）,输送能力（t/h） 4.1.1 沥青输送带最大的物料横截面积沥青输送带最大的物料横截面积 为了保证输送带上的沥青不散落，考虑如图 4.1 所示最大物

45、料横截面 S 图 4.1 输送带截面图 S= (4.1) sin 2 )13( cos 2 )3( 3 6 cos33 2 blb l tg lbl 式 4.1 中，b-输送带宽度，B2m 时，b=0.9B-0.05m，B2m 时，b=B-0.25m： L3-中间棍托辊长度， -堆积角度： 4.1.2 最大沥青输送能力最大沥青输送能力 Q（t/h）的计算）的计算 我们确定带宽之后，就可以计算皮带的最大的输送能力理论的值： Q3.6vkpS (4.2) 式 4.2 中，v-初给速度，m/s： P-物料密度，kg/m ： 3 S-折减系数： K-输送面积折减的系数： k 的取值与输送机的倾角成反比

46、，见表 4-1 利用二次插值法对 K 进行处理，以保证 Q 值得准确性从表中查到位于紧邻的倾角， 1 2 输送机倾斜折减系数 k1，k2：用二次插值法计算倾斜角所对应的 k 值为： K=k1+ (4.3)）（ 1 12 - - 1k-2k 或 k=k2- (4.4)）（ - - 1k-2k 2 12 表 4-1 倾角 （ ） 2468101214161820 K1.000.990.980.970.950.930.910.890.850.81 4.1.3 输送带宽度校核输送带宽度校核 考虑输送的物料为散料的形式,需要考虑物料的最大粒度如果所运物料的粒度与带宽相 比过分大时,由于输送机振动;物料可

47、能会飞出;从而导致设备损坏。输送带宽度和物料最大 颗粒之间要满足: B2+200 (4.5) 式 4.5 中,一物料最大颗粒,mm; B-带宽,mm. 4.2 圆周驱动力和驱动圆周驱动力的计算圆周驱动力和驱动圆周驱动力的计算 沥青输送机运转的时候,皮带沿输送机运行所有阻力与驱动滚筒牵引力一样大; (4.6) 21uSSSH FFFCFF 式 4.6 中,一主要的阻力,N; H F C 一与沥青输送装置长度相关系数 一特种的主要阻力,N; 1S F 一倾斜的阻力,N; S F 一特种附加的阻力,N; 2S F 4.2.1 主要阻力主要阻力 H F 沥青输送机主要阻力就是沥青及皮带移动与承载分支,

48、回程托辊旋转时所产生的阻 力的总和 =flg (4.7) H F)qq2(qq GBRURO 式 4.7 中,f 一摩擦系数,f 的取值可见表 4-2； L-输送机头尾中心距，m： -承载单支托辊组每米长度的旋转质量，kg/m； RO q -回程单支托辊组每米长度的旋转质量，kg/m； RU q -每米长度输送带物料的质量，kg/m； G q 表 4-2 安装情况工作条件f 工作环境较好0.02 工作环境一般0.02 水平，向上倾斜 工作环境不好很差0.023-0.03 4.2.2 C 的取值的取值 图 4-3 表示 C 与 L 的函数关系。这张图表明了当沥青输送机构长度小于 80 米情况 的

49、时候，就可以取 C 的可靠值，并要大概满足一次线性的关系， C 使用简化公式进行计 算， L 与 C 值的关系如下表 4-3 所示；根据表中的数值，可以使用二次插值法对 C 进行 计算； 输送机的长度 L，在表中查到 L1，L2 对应数值 C1，C2，并满足 L1LL2.则 L 相对的 C 值为； C=C1+ (4.8) 1( 12 12 LL LL CC 或 C=C2- (4.9)22( 12 12 L LL CC 图 4.2 输送机长度与系数 C 的关系 表 4-3 L 与 C 的关系表 L（m）80100150200300400500 C1.921.781.581.451.311.251

50、.2 L（m ） 600700800900100015002000 c21.11.091.061.05 4.2.3 主要特种阻力主要特种阻力 1s F ,包括托辊前倾摩擦的阻力,沥青与导料槽栏之板间的摩擦力; 1s F (4.10) gl FFFST 式 4.10 中； 一前上托辊和前下托辊摩擦力的和,N; F 一沥青与导料板之间的摩擦力,N; gl F 二辊式前倾下的托辊摩擦阻力之的和 S F 二辊式前倾的下托辊; sincoscosgq 10B LF (4.11) 式 4.11 中， 输送机的最小倾角； 1 -托辊前倾角度,弧度; -下托辊角,槽角托辊

51、侧的辊轴线与水平线之间夹角和弧度; 沥青和导料板间摩擦力 gl F = (4.12) gl F 2 1 2 2 2 bv gllv 式 4.12 中; 一槽形的系数,30=04,35=043,40=05; C 一托辊和输送带间之摩擦系数; 0 一物料和导料板间之摩擦系数; 2 l 一导料板的长度,m; 一导料板的宽度,m; 1 b 包括输送带清扫器摩擦的阻力,犁式卸料器摩擦阻力。 2S F a F (4.13) FFnF rS 32 (4.14) 3 ApFr (4.15) 2 BKFa 式中； n-清扫器额个数 p-清扫器与输送间的压力，N/； 2 m A- 一个清扫器与输送带之间的接触面积

52、； 2 m -清扫器与输送带之间的摩擦的系数; 3 一刮板的系数; 2 k 4.2.4 倾斜阻力倾斜阻力 st F 当沥青输送机构需要提升沥青到一定高度时候;需要消耗功,而提升重物所要克服的功 就是倾斜阻力: (4.16)HF Gg q st 式 4.16 中，H-输送机受料点与卸料点间的高差,m； g-重力加速度，m/。 2 s 4.3 驱动功率的计算驱动功率的计算 理论上的传动滚筒轴功率理论上的传动滚筒轴功率 Pa（Kw）可用下式表示；）可用下式表示； Pa= (4.17) 1000 VFU 式中,Fu 一圆周驱动力,N; v-带速，m/s。 实际需要的功率可定会比理论的功率要大一点;电机

53、发出的功率应该得经过高速联轴 器和减速机和低速联轴器的连接部件传递到传动滚筒.传递功率取决于部件传递的效率;实 际需要的电机功率经过修正应为: (4.18) 11 1 A AI P P 式 4.18 中， （-联轴器效率，）； 21 1 94 . 0 - 2 减速器传动效率取 -电压降系数； 1 -多机驱动功率不平衡系数。 11 4.4 输送带张力输送带张力 4.4.1 带式输送机的布置形式 带式输送机的布置形式，在设计带式输送机时,要根据输送机的尺寸，传动滚筒的数 量，拉紧装置结构和卸料方式以及安装地点的要求,采用最简单的布置形式。 4.4.2 输送带张紧力计算的一般流程输送带张紧力计算的一

54、般流程 输送带不打滑条件与分析 带式输送机是靠皮带和皮带轮之间的摩擦力来传递运动与力的，在安装带传动 时，必须将带张紧，由于张紧力存在，带与带轮的接粗表面上产生了正压力。当带传动 开始工作时，带与带轮的接触表面就产生了相应的紧边和松边，设紧边的张力为 F1，松 边为 F2，则两边的压力差为; F-F1-F2 (4.19) 由于输送机在非常稳定的情况下，带条除受静张力作用外，还受速度变化引起的附 加张力和静张力叠加，可能引起带条在驱动滚筒上打滑，这种是绝对不允许的，因为这 会造成带条的下覆面胶层与滚筒覆面之间的强烈摩擦，发热而损坏，更主要的是会滚筒 与带条之间的摩擦系数降低，以造

55、成运输机不仅难于继续传动，而且破坏正常传动。为 了防止这种情况发生需要在圆周驱动力前乘以一个系数 k，即 K=F1-F2 (4.20) u F 根据柔体摩擦的理论;输送带的紧边和松边拉力之间的关系可用欧拉公式表示为: F1=F2x (4.21) e 式中,一传动滚筒与输送带间的摩擦系数; 一输送带在所有传动滚筒上的围包角。 综合上面两式可得: F1=k (4.22) 1-e 1 U F 因此,为防止输送带的打滑, 需在回程带上保持的最小张力应大于 F1，即输送带最小 张力应按下式计算； mm2 F (4.23) mm2 F 1-e 1 umax F 表 4-4 传动滚筒和橡胶带之间的摩擦系数

56、滚筒覆盖面 运行条件 光滑裸露的滚筒带人字形沟槽的橡 胶覆盖面 带人字形沟槽的聚 氨酯覆盖面 带人字形陶瓷的橡 胶覆盖面 干态运行0.3750.4250.3750.425 清洁潮湿运行0.100.350.350.375 污浊的湿态运行0.0750.2750.200.35 式中, 一沥青输送装置在满载情况下启动,制动时出现的最大圆周力, maxU F 启动时=KaFu，启动系数 Ka=1.3-1.7; maxU F 一主动轮与皮带间的摩擦系数,见表 3 一 4; 一皮带在所有传动托辊上的尾包角, 一般选择 190一 200之间; 输送带下垂度条件分析 在沥青输送带自重与沥青的作用

57、下;输送带在托辊之间有一定的垂度;输送带的最大悬 垂度不能大于 0.01为了限制沥青输送带在两组托辊之间的下垂度, 需按下式计算。 min F 承载分支最小张力 (4.24) min F 08 . 0 gqqa0）（ GB 回程分支最小张力 (4.25) min F 08 . 0 gqa BU 式中,一承载上托辊间距(最小张力处); 0 a -回程分支最张力处。 n a 特征点张力计算特征点张力计算 为了确定沥青输送带作用改向滚筒的张力,要按逐点张力计算的方法来进行个特 征点张力计算。 逐点张力计算法的步骤:从驱动滚筒绕出点开始,将输送机线路轮廓划分为相互衔 接的若干区段,可以

58、依次求出各点的张力。 (1)逐点张力计算的通式 已知输送带第 i 一 1 点张力时,沿输送带运行方向上第 i 点的张力 S,值为: 1T S (4.26)FSS 1 - tt 式中,F 一 i 至 i 一 1 点之间各阻力之和。 根据对输送带所受阻力来分析,可推导出 S,的计算通式: (4.27)( 32111 - tttststSN FFFFSS 实际上只能包括阻力的一小部分 t F 为了优化计算,沥青输送带经过改向滚筒弯曲阻力,改向滚筒的弯曲阻力之和 W 可表示为: W=（k-1） (4.28) 1t S 式中一改向滚筒张力； 1t S K-改向滚的筒阻力系数。 在计算顺序计算各点张力时,

59、也可表示为: (4.29) 1 - tt KSS (2)逐点张力的计算步骤 1)首先取二者之间的大值为； mm2 F 2)令=S1，进行逐点张力计算; mm2 F 5 5 输送机构的选型方法与分析输送机构的选型方法与分析 5.1 托辊的选型托辊的选型 5.1.1 托辊的选型方法托辊的选型方法 1，根据带宽，托辊直径，托辊槽角等已知条件从数据库中选择满足上述条件额 托辊轴承； 2，计算轴承的承载能力，与数据库中提取的额定轴承承载能力表 5-1 进行比较。 托辊一般要满足两个条件；1）辊子转速要求，不超过最高转速的要求；2）辊子静载荷 和动载荷要求，不超过理论最大载荷，以保证托辊轴承使用寿命。 表

60、 5-1 辊子承载能力（部分） 6204/C46205/C4轴承 辊径（mm） 带速（m/s） 辊长（mm） 7689108133 1.252.342.472.89250 72.66 1.252.422.8822.9731 1.62.272.662.76 （1） 辊子的转速限制辊子的转速限制 托辊的转速越大，托辊轴承的磨损就越大，所产生的热效应容易一起变形的 产生，因此规定托辊的转速不大于 600r/min，带速（v）与托辊的转速关系如 下； 1 (5.1) d/v100 辊子作为运动旋转的部件，需要计算动，静载荷保证其载荷最大值在托辊可 承受的载荷的区间内。 1）静载荷计