可伸缩式皮带输送机的设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上2016届 分 类 号:TH222 单位代码:10452毕业论文（设计）可伸缩式皮带输送机的设计姓 名 学 号 年 级 专 业机械设计制造及其自动化 系（院） 机械工程学院 指导教师 2016年4月10日专心-专注-专业摘 要本论文是可伸缩式皮带输送机的设计。此输送机是一种高运输效率，有效便捷，满足多种场合的需求的摩擦驱动连续运送方式。此皮带输送机利用抽屉原理，搭载最新款的电动滚筒可以源源不断提供动力，采用螺旋传送方式将下层皮带抽出以满足不同距离的输送要求，由于第二层在下面所以第二层可以不具有反转的要求，只有第一层可以来往运输，还在输送机的下面设计了轮子以方便输送机的

2、移动。倾斜动力源的设计来自于对农村运土三轮车车厢动力的模仿。本设计首先对皮带机作了简单的概述，然后指出设计方向，做出方案选择，然后对传动系统选型，最后进行设计计算。关键词：移动；伸缩机构；皮带输送机ABSTRACTThis paper is a telescopic belt conveyor design. This conveyor is a friction drive continuous shipping, transport efficiency and convenience to meet the needs of a variety of occasions. This us

3、es the latest conveyor roller can continue to provide electric power, use the drawer principle, the use of screw conveyors way out of the lower belt conveyor to meet the requirements of different distances, since the second layer is a second layer beneath it may not have anti- transfer request, only

4、 the first layer may contact transport, still below the conveyor wheels designed to facilitate the movement of the conveyor. It is used for horizontal or inclined transportation transport, easy to use. Tilt power source design from rural earthmoving tricycle car powered imitation. The design is firs

5、t made on the belt brief overview, then pointed out that the design direction to make the program selection.Key words: mobile; telescopic structure; belt conveyor 目 录1 绪论1.1 概述可伸缩式式皮带运输机是带式输送机的其中一种类型,它是一种通用且连续运输的机械。皮带运输机被广泛应用在轻工业的生产线上。皮带运输机既可以运送沙粒状物料,又可以运送块件或包件物品。带式输送机具有很强的适应性能，在工业制造上普遍应用。近年来，带式输送机在

6、别的产业部门表现出巨大的优越性和商业应用价值，尤其是在食品包装、物流、包装箱的的运输上。本论文的主要目的是解决工作人员在皮带机运输过程中更方便的操作，而且可以发挥皮带机更大的用处，可以适用于不同距离的场地运输，以及不同高度的操作。这虽然是一点小小的改进，但是却给工作人员带来了巨大的方便。本论文对于皮带机的改进之处主要有两点：一点是给皮带机设置了脚轮，给皮带机的移动带来了方便；另一点是给皮带机添加了伸缩机构，就是变速箱与伸缩杆的结合，可以适合不同场地的运作。然后对输送机整体进行了质量估计，以及对固定铰支座和液压缸进行了受力分析，最后对于伸长架的稳定性进行了设计计算，其他零部件采用的是传统设计，然

7、后通过作图软件把设计的以及减速器和其他零部件以及整体装配图画出来，虽然有一些不足，可是我对输送机的设计有了更深的理解，画图的技巧也有所提高。1.2 带式输送机的分类(1)依据输送机是否能够移动分类固定带式；移动带式；移置带式；可伸缩带式。(2)依据输送带的结构特征分类普通输送带带式输送机；网带输送机；管状带式输送机。(3)依据输送机的承栽方式分类托辊带式输送机；气垫带式输送机；深槽带式输送机。1.3 设计方向的选择考虑到传统的皮带输送机不能满足人们的更多要求，有移动不可伸缩型，有可以伸缩但不能移动型，有可以移动但只可水平方向运动型，也有可以移动能向上输送的机型。这些都不能很好的满足生产生活中的

8、需求，所以鉴于上述带式输送机的分类，我将移动、伸缩、倾斜三个优点集于一体，制作成既可以方便移动，又可以像抽屉式的伸缩以适合不同距离的工作要求，既可以水平又可以倾斜运输的可伸缩式皮带输送机。1.4 本论文的设计要求设计要求：适用于不同距离的、不同行业的装卸散料或单件重100公斤左右的货物。输送机长度为58米，提升高度为02米，输送能力为50t/h，运输速度为1m/s。2 输送带的设计2.1 输送带的设计与计算2.1.1 原始数据本款输送机主要用于不等距离的短途运输，能装卸散料或单件100公斤以下的成件物品，现在初定单件物品重50kg。输送机布置形式及主要尺寸：上层的输送带，电动滚筒安装在输送带的

9、下部，中部安装托辊数根，尾部安装改向滚筒。下层的输送带同第一层的布置形式，这样的安装使得重心偏下，输送机更加稳固。第一层长5米是固定长度，第二层长3.5米，伸出后总长为8米，伸出后放下伸缩杆，可以撑起更多重量。输送带允许的最大倾角如表1所示。成件物品纸袋塑料袋麻袋纸箱不包装表1 成件物品倾斜输送许用角度1图1 运动简图工作环境：带式输送机工作一般不受温度的影响。可以在室内或室外工作，下雨天也可以使用，但是要保证使用完后的保养，对于在特殊环境下工作的带式输送机，应采取相应的保护措施。2.1.2 带速的确定可伸缩式皮带输送机的输送能力对带宽运行速度起决定性作用。根据我国带速标准化的规定，再与输送带

10、的带宽和所运物料得性质相结合来选取1，初步确定带速V=1m/s。2.1.3 带宽的设计计算表2 货载端面系数2动堆积角10°20°30°40°50°K槽型316385422458496平型67135172209247表3 运输机倾角系数2输送倾角03°5°10°15°20°C10.990.950.890.81（1）按输送能力确定带宽B11 （2-1）式中 ； (由表3-2得到)； ； （松散程度） （由表3得到）;计算得B1=680mm，所以选取带宽为680mm。（2）按运送货物的多少确定带宽B

11、2式中 得到最大运送货物件的横向尺寸。 综合考虑，我的带宽选择为800mm。2.1.4 输送带带型的选择一般条件下，输送带的带型选择的是分层带；在同等抗拉强度的情况下，优先选用尼龙、维纶帆布层带作为输送带的带型，因为该材料集带薄，带轻，柔软，成槽性好、耐水和耐腐蚀的优点于一身。输送带构成的一般机构包括带芯（骨架）和覆盖层。由各种织物或钢丝绳组成的带芯。带芯材料需要具备足够的强度跟刚度，因为在工作中的输送带，带芯几乎承受着全部负荷。本设计采用维纶帆布层带。2.1.5 输送带出现跑偏及解决办法带式输送机通常会出现输送带跑偏的现象。有很多种原因导致跑偏，其主要原因有较低的安装精度和日常维护

12、保养差。安装过程中，把头尾滚筒跟中间托辊安置在同一中心线上，使之能相互平行，从而保证输送带正常运行，不会出现输送带偏移的现象。同时要正确使用带子接头，两侧的周长也应该相等。正确处理输送带跑偏的方法有：认真检查带式输送机纵向中心线跟托辊横向中心线的不重合度。出现不重合度值高于3毫米的情况，通过改变托辊组两侧的长形安装孔位置对其进行修正调整3。通常方法是输送带向哪边跑，托辊组的哪一边向输送带前进的方向前移，或输送带另外一边后移。对头，尾机架安装轴承座的两平面的偏差大于1mm的情况，应调整两平面使其在同一平面内。2.2 滚筒的设计2.2.1 驱动滚筒的设计生产机械所需的功率决定的功率，通常使电动机在

13、额定功率下运行。本设计选用2个QDF风冷式电动机2，电动机功率为1.812kw选用N=2.2KW，名义转矩M=1500，滚筒直径D=320mm，参考质量为W=160Kg。风冷式电动机滚筒安装尺寸示意图如图2所示。图2 风冷式电动机滚筒安装尺寸示意图图3 改向滚筒示意图2.2.2 改向滚筒的选用通过改向电动滚筒来改变输送带的运行方向，通过压紧输送带使其增大与传动滚筒的包角3。本设计选用了2个改向滚筒，D=l64mm，L=900mm，M=45.5Kg。改向滚筒示意图如图3所示。2.3 托辊的选用输送带和物料一般都是托辊来支承的，通过减少输送带在运行过程中的阻力，从而保证输送带的垂度在技术规定的范围

14、内，确保输送带平稳的运行在预定的方向上。托辊是带式输送机上的重要零部件，日常检查、维修和更换的的主要对象就是托辊。托辊的可靠性和寿命对输送机的功效起着很大的作用。2.3.1 平行上托辊图4 平行上托辊示意图2.3.2 平行下托辊图5 平行下托辊示意图本设计论文的托辊布置为上托辊间距为350mm，主机架14个，伸长架8个，上托辊共22个。下托辊为5个，主机架3个，伸长架2个。3 伸缩机构的设计3.1 轨道的设计对于第二层输送带的伸缩设计首先要设计好轨道，此轨道主要起支撑作用，在第二层支架下面安装上合适的辊轮，使之正好能平稳的在输送带上运行。在伸缩机架下安装上一定数量的脚轮用以支撑伸缩输送带的空载

15、及负载。设计的为2个轨道，每个轨道长3.5米，共长7米，用Q235的钢4，其密度，轨道厚度可设计为10mm，宽50mm，质量约为M=27.475Kg。3.2 螺母螺杆的设计滚珠丝杠具备高效率的传动比，摩擦也相对比较小，而且滚珠丝杠的摩擦角比螺旋角还要小，所以一般不会出现自锁的情况5。若要自锁还需加制动装置，设计起来比较繁琐。蜗轮蜗杆机构不能在水平范围内做往复直线运动，同时当伸长机架伸出时会对蜗轮蜗杆变位造成咬合不均匀的现象，所以这里我选择了螺母螺杆传动装置1。螺母螺杆传动示意图如下：图6 螺母螺杆传动示意图3.3 螺旋传动的计算在螺旋传动中，螺杆主要受转矩跟轴向拉力的负荷。这些外力力会磨损螺杆

16、螺母任务外表面，致使螺杆外部发生形变以及螺母牙发生的断裂5；当出现螺杆的长经比较大的情况时，导致螺杆出现受力不均发生形变致使失稳。因此，对滑动螺旋传动的耐磨性、强度、刚度、稳定性这四个方面进行设计计算。3.3.1 耐磨性计算磨损是滑动螺旋传动常见的失效形式，一般对螺杆的直径和螺母轴向长度依据耐磨性来计算。在传动运行过程中，螺纹磨损的速度直接取决于工作表面的压力。所受轴向力N。定N，最高转速r/min。从工艺实用性方面来考虑，对耐磨的螺纹和比较高的使用寿命有一定的要求，所以一般会对螺纹工作表面的压力进行限制，通常不会超过给定的许用压力，即 （3-1）式中 p螺纹工作表面上的平均压强；p许用压强，

17、。通过查表可得许用压强p=710,取p=7；轴向载荷；螺纹中径；h螺纹工作高度；n螺纹工作圈数，H为螺母高度，t为螺距。螺纹中径： （3-2）式中 螺纹形式系数，梯形螺纹=0.8；螺母长度L与螺纹中径之比，剖分式螺母=2.53.5，取=2.5。查GB5796-86，取，公称直径，外螺纹小径，螺距。螺母高度：螺纹工作高度：所以螺纹工作表面的压强，校验合格。3.3.2 强度计算(1)螺杆强度计算。螺杆在轴向力载荷下产生正应力，扭转矩的作用下产生切应力7。由第四强度理论对螺杆进行强度校核计算： （3-4）式中 应力；许用应力；螺纹内径；轴向载荷；T转矩，一般为摩擦力矩。(2)螺旋传动的转矩为： （3

18、-5）T所以当量应力:(3)强度条件查阅相关资料可知，45钢调质处理后由计算可得，螺纹强度满足条件。(4)螺纹强度计算螺纹强度包括螺杆螺纹强度和螺母螺纹强度两种类型，通常情况下，螺杆的强度比螺母高很多8，因此只要对螺母螺纹牙强度进行计算即可。螺母材料选用青铜。螺纹牙底宽度，梯形螺纹只验算螺母剪切应力， （3-6）其中，旋合圈数。符合要求。所以，青铜螺母的，校验满足强度。弯曲应力只验算螺母如图7所示。图7 螺母螺纹圈的受力由强度计算结果得出，校验也满足强度要求。3.3.3 螺杆的刚度计算在轴向载荷和转矩T的作用下，螺杆将产生变形，进而使螺距发生变化，从而螺旋传动精度受到影响8。在设计时应把刚度校

19、核的计算考虑在内，把螺距的改变限制在许用的范围内。（1）在轴向力作用下，螺距的变量。 （3-7）螺杆螺纹截面面积 （3-8）式中，t螺距；E材料的杨氏模量，查表得E=；d2梯形螺纹按螺纹中径。常用材料的杨氏模量、切变模量和泊松比如表4，得：所以表4 常用材料的杨氏模量、切变模量和泊松比3序号材料杨氏模量EGpa切变模量GGpa泊松比1镍铬钢、合金钢20679.380.250.32碳钢196206790.240.283铸34球墨铸铁1401545灰铸铁、白口铸铁113157440.230.27（2）螺杆受扭矩T时，螺杆在1个螺距长度上产生的扭转角为 由此而引起的一个螺距

20、的变量为 （3-9）螺杆螺纹的极惯性矩 （3-10）式中，G材料的剪切杨氏模量，对于钢Mpa；梯形螺纹按螺纹中径。当扭矩的方向与螺旋方向相反时取“+”号，扭矩的方向与螺旋方向相同时取“-”号。所以（3）一个螺距总的变化量为 （3-11）（4）螺杆的单位长度变形量为而故，所以螺杆安全。3.3.4 稳定性计算对于较大柔度的受压螺杆，在工作时，螺杆可能由于失稳而产生侧向挠曲的情况，因此对螺杆进行稳定性的校核9，根据欧拉公式有 （3-12）式中，螺杆失稳时的临界轴向载荷；螺杆的最大轴向载荷；k安全系数，一般k=2.54；E螺杆材料的拉压弹性模量，对钢；J螺杆截面的惯性矩，对于梯形螺纹应按中径计算，；螺

21、杆的工作长度，一般取螺杆支承点间的距离；长度系数，与螺杆支承情况有关。设计螺杆支撑把一端固定，另一端移动，此时，所以校验符合要求。3.4 动力计算螺旋传动中的驱动功率 （3-13）式中，主动件上的转矩，；主动件上的转速，；移动键的轴向力，；移动件的线速度，；从动力源到螺旋传动主动件的机械效率，取；螺旋传动的正行程效率，。3.5 螺杆轴承的选用螺杆在工作过程中，轴向力不可避免的会产生，一般选用不受或者受轴向力影响比较小的轴承。通过比较选取螺杆直径为42mm的角接触轴承标准件10。对螺杆装配轴承的部分来说，把轴颈直径设计为40mm，选择轴承号7008C，孔径40mm，轴承大径68mm，宽15mm，

22、a=14.7，基本额定动载荷，脂润滑极限转速80000r/min，油润滑极限转速11000r/min，重量W0.18Kg。3.5.1 已知数据已知大齿轮上的圆周力径向力大齿轮上的作用力齿轮轴的轴径为40mm，轴速为n=400r/min，一般需要轴承的使用寿命比较大，不能超荷使用，单次最长用时，可用28000次，如果按每天10小时的工作时间，每小时伸缩一次，一年3600次，可用7.8年。可靠性90。螺杆实际轴向力3.5.2 寿命计算图8 螺杆轴受力分析图轴向力为，径向力为，圆周力为，由力和力矩的平衡条件， （3-14）有 （3-15）有轴承作用反力线性插值求，计算附加力比较和，寿命计算，由计算可

23、得，满足条件。3.6 轴承座根据设计要求，一般选取标准件的轴承座比较合适。对于小齿轮轴承的选择，可以取轴承较小件作为小齿轮的轴承，轴承座可以自己设计计算并使用。对于螺杆轴承座的选用，可以选择标准件的轴承座11。查GB/T7813-1987,选用SN型，代号SN208,重量为W=2.6Kg。3.7 传动键的选用传动键的挤压压强一般选取普通型圆头平键来进行验算。轴径d=40mm，大齿轮齿宽B=40mm。查机械设计手册，由轴径d=40mm，查得键的截面尺寸，查GB/T1567-200312，齿轮宽选取B=40mm，选取键的长度L=36mm，键的工作长度l=L-b=36-12=24mm。3.8 螺母螺

24、杆装置布置输送机的伸缩装置的螺母螺杆在设计过程中有以下要求：满足使伸长架做往复运动的要求，满足输送带正常运转。螺杆在设计过程中，应该在螺杆前后两端设计有行程开关，用来防止螺母行程越位13。一般可以选择电机和液压马达作为螺杆的驱动装置，本次设计选取电机比较合适。图9 螺旋运动机构示意图3.9 连接螺母和伸长架的螺栓选择图10 螺栓杆联接示意图连接螺母和伸长架的螺栓选取用铰制孔螺栓连接16，螺栓一般会受横向力，本设计用四个M16的铰制孔螺栓，功能等级为4.6。已知轴向力为F=6000N，单个螺栓所受力为设，验算螺栓挤压强度， （3-16）螺栓剪切强度， （3-17）式中 所受工作剪力，； 抗剪面直

25、径，； 抗剪面数目； 杆与孔壁接触受力的最小轴向长度，； 材料的许用剪切应力，；材料和被连接件中弱者的许用挤压应力，。查M16的铰制孔用螺栓光杆直径，查螺栓公称屈服极限，查挤压安全系数，许用挤压应力查剪切安全系数，许用挤压剪切应力校核安全，设计可用。4 驱动装置的设计与选型4.1 电动机的选择一般工作情况下，选用三相交流异步电动机作为功率输出。最常用的电动机为Y系列鼠笼式三相异步交流电动机13，其效率高，工作可靠，结构简单，维护方便，价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。故采用此系列电动机。普通的三相异步电动机拥有较高的转速，因为在螺杆设计中所需的转速为400r/min

26、，所以需要进行降速处理以达到设计要求17。在齿轮减速传动过程中，两齿轮相互接触面的传递力恒定，设大小齿轮直径分别为、，齿数分别为、，传动比,小齿轮传递的计算转矩，齿轮传递圆周力,齿轮模数。根据传递原理，有，假设选用原动机转速为1000r/min, 原动机功率：查电动机相关型号，选取，名义转速，型号Y90L-6。4.2 减速器的选型对传动比比较低的减速器，一般采用直齿圆柱齿轮的一级减速装置。根据已知条件：，传动比，工作时间，根据JB/T8853-2001可以选择减速器的型号14为：ZDY 80-2.5-1。4.3 联轴器的选型根据电动机的型号可知电机轴的直径为24mm，根据减速器的型号可知减速器

27、输入轴直径为28mm，输出轴直径为32mm，螺杆两段直径可以选择38mm。因此，两个联轴器可以选择同一型号为GCLD1 JB/T8853-2001。5 关于机架的设计5.1 机架的设计要求可伸缩式带式输送机的机架，应满足带式输送机的工作要求，安装与调整相连接间的部件；对部件的布置跟载荷要求决定输送机机架的结构，一般具有美观的造型，用量比较适合。带式输送机头架、尾架型式，应采用三角形结构型式的头架，对型钢焊接结构适合作为小型带式输送机头架；对于那些运输比较困难的场地，应该采用组合式的机架；可伸缩式带式输送机头架应该采用车辆运输整体驮运式型式跟滑撬式结构的头架15。中间架的结构，对于带式输送机固定

28、不动，中间架应该采用固定式；对于在恶劣的工作条件下的带式输送机，应该采用吊挂式或者绳架式型式的方式18；对于伸缩式带式输送机而言，应该采用滑撬式的中间架，这样的结构设计应该就满足了水平移动的要求。5.2 机架的材料选择选用Q235，容易制造、成型，焊接性能好。图11 机架形式与零件布置由图示可知，主机架高度 H>驱动滚筒直径+改向滚筒直径+上托辊高度，初步设定主机架高度为650mm，边长为150mm。伸长架高度应大于改向滚筒的直径，定,边长。机架厚度可设为10m。5.3 输送机支撑架形式支撑整体输送机的支架上把支架的一头采用铰支，另一头采用液压缸形式的设计。通过数据计算把固定铰支和液压缸

29、安装在准确的位置，依据前面设计要求所计算的数据，皮带输送机变幅度不能超过15°，如果根据计算数据选取不出规格型号的液压缸，征求商家意见，向有关厂家订购。对固定铰支座的设计，需要让输送架在一小范围内转动即满足要求，设计结构简单，通过一个光轴通过铰支座来实现，依据计算结果，确定定轴直径为40mm。图12 铰支座示意图5.4 固定铰支座和液压缸受力分析和安装位置设计图13 计算示意图依据QD80轻型输送机的标准进行设计，一般带式输送机离开地面的高度根据设计要求选定的10，本次可伸缩式皮带输送机的设计选取输送机离地面高 度为500mm。建立坐标轴，把固定铰支座安装位置跟输送机尾端之间的距离设

30、为 x轴，当输送机达到变幅值最大即变幅值为15度时，为了确保在输送过程中的安全，输送机的尾端不能与地面有接触，由几何关系知xsin5<500 （5-1）即选取x轴上坐标为1800mm,选取y轴上坐标为2000mm,通过计算分析液压缸和固定铰支的受力情况，在计算过程中仅在水平输送这一限定范围内考虑。输送机整体受力大致可以分为两种情况，其中一种情况是输送机按照原有的长度进行输送，假设输送机在中心点处出现受力集中的现象，简化受力图。受力图如图所示图14 输送机受力示意图另一种情况是把输送机的伸长提高到最大长度 8m如图18所示。图15 输送机受力示意图5.5 伸长架稳定性计算在实际应用中，需要

31、考虑伸长架可能会出现的完全伸长或完全缩回的现象，在这两个极限状态下伸长架会出现的状况及螺杆联接的稳定性如何，需进行计算得出。悬臂梁模型18。图16 伸长架受力示意图由上面伸长架受力图所示，在输送机静止未开动运转时，皮带只受静止的张紧力，伸长架所受拉力为F，一般在运算过程中，将它等同于螺母所受拉力。已知伸长架上的总重G=3257.185N皮带的静止张紧力由力矩平衡，算出F=134N，校核是安全的。5.6 液压缸的选择通过计算在理输送机尾部3.8米处的位置安装液压缸，在完全变幅后的伸长高度为0.984米，假设把液压缸的长度设计为0.5米，把液压缸的许用行程设计为0.484米。根据设计要求输送机的底

32、部安装脚轮，这样就可以把输送机的整体位置抬高16，一般对定液压缸要求是许用行程设定为0.5米，推力设定为12KN，压力设定为11.5KN。5.7 水平移动装置在输送机的下面设计了三个轮子以方便输送机水平方向的移动。倾斜动力源的设计来自于对农村运土三轮车车厢动力的模仿，以方便输送机运往不同的地方进行作业。6 总装配的设计本次设计的可伸缩式皮带输送机可以满足多种场合所需要的摩擦驱动连续运送方式。该皮带输送机利用抽屉原理使第二层输送带可以来回伸缩，输送能力大大提高。该装置搭载最新款的电动滚筒可以源源不断提供动力，保证输送机在短时超载情况下，仍然能够保证输送带的正常运转。且该装置采用螺旋传送方式，可以

33、将下层皮带抽出以满足不同距离的输送要求。在一般情况下，短距离输送货物时采用第一层输送带即可满足要求，通过驱动滚筒带动输送带运行。当远距离输送时，通过手动开关控制第二层输送带补充输送距离。在第一层输送带下方设有轨道，由电动机控制变速箱与伸缩杆，通过丝杠实现往复运动以达到第二层输送带伸缩的目的。由于第二层输送带设计在装置下方，而且它的输送过程只能是前进的方向，所以第二层输送带不具有反转功能，只有第一层输送带可以进行往复运输，这样就能有效地增大输送机的输送能力，而且在输送机的下方设计了三个轮子以方便输送机的移动，倾斜动力源的设计来自于对农村运土三轮车车厢动力的模仿，方便输送机的托运。可伸缩式皮带输送机总装图：参 考 文 献1 运输机械设计选用手册编委会. 运输机械设计选用手册M. 北京:化学工业出版社，19992 张钺. 新型带式输送机设计手册M. 北京: 冶金工业出版社，20013 现代机械传动手册编委会. 现代机械传动手册M. 北京: 机械工业出版社，19954 机械工程手册、电子工程手册编委会. 机械工程手册M. 北京: 机械工业出版社，19825 徐灏.机械设计手册(第 2 版)M. 北京: 机械工业出版社，2