毕业设计（论文）-自动分拣系统带式输送机的动力与传动设计

自动分拣系统带式输送机的动力与传动设计自动分拣系统带式输送机的动力与传动设计系（部）专业学号学生姓名指导教师提交日期引言皮带输送机是由滚筒与皮带之间的摩擦连续输送机械，可以使材料从院子里穿过皮带输送机到物流园区，具有自动化程度高、装卸速度快、能耗低、节约资源的特点。目前已广泛应用于煤炭、化工、港口等行业。近年来，长距离、大带宽、大容量、高带速、集中控制的带式输送机已成为带式输送机发展的主流。自动分拣系统是物流中心、配送中心、配送中心的配套设施之一。系统运行的过程可以简单描述如下：物流中心每天会将各种货物以不同的运输方式发送，在短时间内将这些货物根据货物的品种，发货人将货物卸下、存储或发送位置参数的快速准确的分类，并将这些物品运送到指定地点；当需要将这些东西在存放处取出的时候还能快速地找到，运送到所需的地点大学四年，我们学习了机械相关的知识。设计是我们将这些知识灵活应用产生的作品。对所学的知识更加全面的认识。我们地设计、绘图等能力也有大地提升。

11.1带式输送机的出现帮助人们解决了在生活中许许多多的问题，节省了人们的体力劳动，大大的提高了工作的效率。其结构简单只需要合适的材料就可代替人们大量的搬运工作。主要的工作原理是利用滚筒与传送带之间的摩擦力。动力装置驱动滚筒，利用摩擦力使传送带进行转动。以至在传送带上的物品进行移动。自动分拣系统的出现，帮助人们挑选合适的物品。大大的提高了工作的效率，特别是在物流行业中，随着社会的发展，物品的运送出现网状的运送，而要把物品分拣出各地是提高效率的重要一环。因此，自动分拣系统与传送带的应用，是非常重要的。1.2带式输送机国内外发展趋势国内虽然我国具有先进的软启动技术和多机功率平衡技术，技术驱动的中，技术完全满足煤矿长距离输送机，但由于国内输送带技术不能赶上先进的国外，具有强大的有限，无法满足高强度皮带输送机发展的需要。因此，传送带驱动系统必须将输送机的动态载荷降到最低，控制输送带的动态张力，防止滚筒上的输送带，减少张力。因此，对输送机的制动要求较高，根据信息的最佳起动特性曲线应是“s形”，有必要进一步开发新的起动技术和自动张紧技术。国外国外的带式输送机技术发展的很快。功能的多元化、应用范围广。自身的技术条件与装备就有巨大的发展。在机电一体化上也有很大的突破性进展。强大的管理能力使得输送机的可靠性与使用性得以很大的提高。功率大、自动移动迅速、人工作业少、生产的效率高。技术条件要求也高。运量方面也遥遥领先国内的发展。使用寿命也长。1.31.托辊分单滚筒、双滚筒和多滚筒等。有平形托辊、槽形托辊、缓冲托辊、调心托辊。2.输送带常见的输送带分为橡胶带和塑料带两种。前者合适在环境温度-15~40℃之间工作。物品温度不易超过50℃。往上输送散粒料的倾角一般在12°~24°。后者拥有耐酸、碱等特点，但气候的适应性比较差，容易打滑和老化。3.滚筒有改向滚筒和驱动滚筒。前者主要改变输送带的方向。后者主要是驱动输送带的运动。张紧装置张紧装置是皮带机的重要组成。它在输送机工作过程中有着重要的作用。1.4带式输送机如何工作在输送机的两端有两个滚筒。一个是改向滚筒；一个是驱动滚筒。传送带首尾相接在两个滚筒之间。电机带动驱动滚筒，利用摩擦力使传送带运动进而带动在传送带上面的物品。当物品到达末端的时候，由于改向，货物从传送带上卸载。也可以利用装卸装置，提前将物品从传送带上卸下。图1-1带式输送机简图1-拉紧装置2-装载装置3-改向滚筒4-上托辊5-输送带6-下托辊7-机架8-清扫装置9-驱动装置

22.1设计原始参数本次设计输送机布置形式图2-1布置形式输送物料：盒装成品物料特性：1）单位重量:≤3Kg2）规格：，底部面积3）工作环境：屋内相关尺寸1）输送距离：L=10m2）传送带倾斜角：β=0°3）最大运输量：1200t/h2.2带宽设计本次设计需要运送的是形状规则物品，带宽应比物件的横向尺寸大50~100mm。因此取带宽B=800mm。2.3带速选择并且考虑到由于分拣系统技术的限制，带速的选择应考虑分拣系统的能力，由于本设计需要对物品进行分拣输送，要求传送带速度小于1.35m/s。带速不宜过快，因此选择带速为。2.4输送能力校核输送机最大输送能力公式为：（2.4-1）其中：为传送带速（m/s）；为运输量（t/h）；为物品堆积密度（kg/m3）；为在输送带上物品的最大堆积面积（m2）；为输送机的倾斜系数。物品线密度计算（1）倾斜系数表2-4倾斜系数k倾斜角(°)2468101214k1.000.990.980.970.950.930.91当加料均匀切输送带直线运行时。水平直线输送机的理论装料截面可以被充分利用，故本设计倾斜系数选择。（2）-在运行的输送带上物料的最大堆积面积（m2）（3）-物料堆积密度带入式2.4-1中，得最大运输能力故最大运输能力满足输送能力要求。2.5带式输送机力分析2.5.1传动滚筒圆周力分析传动滚筒上圆周驱动力是所有阻力之和。（2.5-1）式中：为主要阻力（N）；为特种附加阻力（N）；为附加阻力（N）；为特种主要阻力（N）；为倾斜阻力（N）。但长距离的输送机，明显的小于主要阻力。所以引入系数C作计算，则变为下面的公式：（2.5-2）表2-3系数CL500600700800900100015002000C1.201.171.141.121.101.091.061.05取。2.5.2主要阻力分析可以用模拟摩擦系数ƒ进行简化计算。即：(2.5-3）式中：为摩擦系数；L为输送机长度（m）；g为重力加速度，g=；为托辊每米长度旋转部分质量（承载）（）；为托辊每米长度旋转部分质量(回程）（）；为每米长输送带的质量（）；为每米长输送物料的质量（）；为输送机的倾角（°）。—摩擦系数阻力的计算中，摩擦洗漱直接影响主要阻力，按照标准设计制造的运输机通常选用=0.020。—托辊每米长度旋转部分质量（承载）（）计算公式：（2.5-4）式中：—托辊回转部分质量（kg）；—上托辊间距（m）。初步选定上托辊为DTⅡ2211，D=φ5，L=900,轴承为4G205；上托辊间距＝1000mm，托辊回转部分质量。则托辊（承载）每米长度质量为：—托辊每米长度旋转部分质量（回程）（）计算公式：（2.5-5）初步选定下托辊为DTⅡ2211，下托辊φ5，L=900,轴承为4G205，下托辊间距，下托辊槽角0°，托辊回转部分质量。托辊每米（回程）质量：—每米长输送带的质量（）初选输送带EP-200，层。查手册，EP-200输送带的每层质量为1.3，上胶厚，下胶厚。上覆盖胶质量为6.8，下覆盖胶质量3.4。—每米长输送物料的质量（）计算公式：（2.5-6）式中：为输送能力（）；为带速（m/s）；为物料堆积密度（kg/m3）。6)带入式中，得主要阻力：FH所以圆周驱动力为：2.6带式输送机传动功率的计算2.6.1传动轴功率计算由手册公式,得（2.6-1）式中：——传动滚筒轴所需功率（KW）；——圆周驱动力（KN）；v——带速（）。代入数据，得：2.6.2电动机功率计算通常驱动装置布置在输送机头部和尾部的滚筒上，目的是使输送机的输送带张力最小。由手册公式得驱动电机轴所需功率为：（2.6-2）式中:为传动效率，一般在0.85~0.95之间选取。取，得驱动电机轴所需功率为：通常，实际安装的电动机功率大于所需的功率。故选配电机型号为：YZR112M-6。

3减速器设计3.1减速器的选择这次设计用是蜗轮-蜗杆减速器，采用蜗杆传动，一级传动。3.2蜗轮蜗杆的设计3.2.1蜗轮蜗杆的材料选定蜗杆一般用碳钢或合金钢。高速和重载蜗杆传动，常用20CrMnTi20，12crni3A等。表面渗碳淬火后硬度达62。淬火以后需要磨；在中速蜗杆传动，常用的45、35simn等等，淬火HRC45~55和再磨面；通用蜗杆传动可用45钢调质处理，硬度为hrc220~250；低速度不重要的蜗杆传动，可以不热处理，或使用铸铁。常用铸造锡青铜、铝青铜、铸铁等作为蜗轮材料。滑动速度15~25m/s速度更高，而重要的蜗杆传动，蜗轮齿圈的材料可采用铸造锡青铜，常用的ZcuSn10pbl，其耐磨性、减摩、抗胶合性能和切削性能好，但价格贵并且强度低；滑动速度为6~10m/s的传输，可铸造铝青铜ZCuAl10Fe3等，强度高，价格低，但抗胶合能力差；滑动速度小于2m/s低速传输灰铸铁可以使用，如HT150、HT200等。本次设计蜗杆采用45号钢表面淬火，HRC在45~50；蜗轮采用ZCuSn10Pl。涡轮许用接触应力应力循环次数N,及许用弯曲应力基本许用弯曲应力及3.2.2确定传动比已知输送带宽为800，查《运输机械选用设计手册》表2－77选取传动滚筒的直径D为30，则工作转速为：已知电机转速为。则电机与滚筒之间的总传动比为：3.2.3传动装置运动参数双头蜗杆效率：取0.8联轴器效率：取0.98；滚动轴承效率：取0.99；滑轮组效率：取0.89；从减速器的高速轴开始各轴命名为Ⅰ轴（蜗杆）、Ⅱ轴（蜗轮轴）。第Ⅰ轴：第Ⅱ轴：2）Ⅰ、Ⅱ轴功率计算：电机输出额定功率p=0.8kw第Ⅰ轴（蜗杆轴）：第Ⅱ轴（涡轮轴）：3)Ⅰ、Ⅱ轴扭距计算第Ⅰ轴（蜗杆轴）：第Ⅱ轴（涡轮轴）：表3.2轴参数表轴n(r/min)P(KW)T(N·m)iⅠ轴（蜗杆轴）9400.787.915.50.98Ⅱ轴（涡轮轴）60.60.681073.2.4涡轮蜗杆主要参数设计1)接触疲劳强度设计应用赫兹公式，蜗轮齿面接触疲劳强度的校核：蜗杆头数蜗轮头数蜗轮转矩估取效率蜗轮转速则蜗轮转矩载荷系数：取，：载荷平稳，弹性系数故查表得：模数，，蜗杆的直径（分度圆）：蜗轮直径（分度圆）：蜗轮速度（圆周）：2）齿根弯曲疲劳强度的校核通常是把蜗轮近似当作斜齿圆柱齿轮来考虑，公式为：所以及弯曲疲劳强度足够。表3.2.4蜗轮蜗杆的主要尺寸名称蜗杆蜗轮中心距分度圆直径蜗杆轴面齿距齿顶高齿根高齿顶圆齿根圆蜗轮喉圆蜗杆螺旋长度蜗轮轮缘宽度3.3蜗杆轴设计1）计算轴上的作用力其中：,,蜗杆直径（分度圆）蜗轮直径（分度圆）圆周力蜗杆：蜗轮：轴向力蜗杆:蜗轮:径向力：2）估算轴直径查看机械手册：A=100所以最小为。3）结构设计图3.3蜗杆轴图eq\o\ac(○,1)段根据，并且与电动机输出轴的直径相配合来选择联轴器并确定轴Ⅰ段的轴颈。公称转矩。Y型轴孔长度，J、Z型轴孔长度。轴的长度比毂孔长度少短一点为。由轴径根据选择键。尺寸为，。eq\o\ac(○,2)段考虑到轴承端盖的大小和厚度，以及端盖的装拆，所以②段轴的长度为，此段要定位联轴器，所以轴的直径要大于，故取。eq\o\ac(○,3)段此段上装有深沟球轴承,考虑到轴承的便于装拆以及轴承端盖对轴承的定位，取要大于，且要符合标准轴承内径，故取。查暂选轴承的型号为6012，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。考虑到轴承的定位和挡环的宽度，取。eq\o\ac(○,4)段便于拆卸轴承内圈且要定位轴承，。取轴肩。eq\o\ac(○,5)段根据蜗轮的分度圆直径以及蜗杆的齿轮长度暂定。便于蜗杆的加工要小于圆弧面齿轮的分度圆直径。故取。eq\o\ac(○,6)段根据蜗轮蜗杆啮合传动取蜗杆，eq\o\ac(○,7)段此段与eq\o\ac(○,3)段考虑的相似，查暂选轴承的型号为22212，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。轴的长度等于轴承的宽度，所以，。轴承的右端采用圆螺母对轴承进行轴向定位，选用的圆螺母的螺纹规格。eq\o\ac(○,8)段该段轴的直径，用圆螺母进行轴向定位。3）确定轴承作用力的位置如图所示，先确定轴承支点的位置，查7014C轴承，起支点,因此轴的支承点到齿轮载荷作用点距离，，。图4.4轴的结构布置图4）绘制轴的弯矩图和扭矩图（1）求轴承反力H水平面：由图4.5(b)求轴承反力由得：解得：由解得：V垂直面：由图4.5（c）求轴承反力由得：解得由：解得（2）求齿宽中点处弯矩H水平面V垂直面合成弯矩M图4.5（d）扭矩图4.5（e）轴的弯矩图和扭矩图如下面所示：图4.5轴的计算简图5）按弯扭合成强度校核轴的强度当量弯矩，取折合系数=0.6,则齿宽中点处当量弯矩图4.5（f）轴的材料为45钢,调质处理，硬度HBS217～255，查得抗拉强度，屈服强度，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限。轴的御用弯曲应力轴的计算应力为：所以，该轴满足强度要求。6）确定危险截面：根据载荷较大及截面较小的原则，选取六轴左截面为危险截面（1）计算危险截面应力：截面右侧弯矩：截面上的扭矩：抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面上的弯曲应力：截面上的扭转剪应力：弯曲应力幅：弯曲平均应力：0扭转剪应力的应力幅与平均应力相等，即：（2）确定影响系数：轴的材料为40Cr，调质处理。查表得弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限。截面圆角处的有效应力集中系数、根据，查机械设计表8-9可得：尺寸系数、，根据轴的截面查图8-12的得，表面质量系数、根据和表面加工方法为精车，查图8-2，得材料弯曲、扭转的特性系数、取：=0.1=0.5，=0.05由上面参数可得：其中：查表得许用安全系数值为1.8，查得该轴安全，校核通过。3.4蜗轮轴设计（1）蜗轮轴系结构设计：轴段=1\*GB3①用于与自动罐笼门主动滑轮联结，根据要求选取轴径mm，长度50mm。选用型平键。轴段=2\*GB3②制出定位轴肩，取轴肩高度mm，根据轴承端盖的结构和端盖的装拆要求，选取轴段=2\*GB3②的长度mm。轴段=3\*GB3③用于安装滚动轴承，考虑轴承同时承受径向力和轴向力，选择圆锥滚子轴承。取轴段直径mm，选用30211型圆锥滚子轴承，尺寸，轴承的左端采用J型无骨架密封圈进行轴向定位，综合考虑轴承宽度与各种因素，确定轴段=3\*GB3③的长度mm。轴段=4\*GB3④上安装蜗轮，其直径为蜗轮的内径mm。轴段=4\*GB3④与蜗轮采用型平键联接，键的型号为，键的工作长度mm，轴段=4\*GB3④的长度mm。轴段=5\*GB3⑤是一段过渡轴，其选取直径mm，长度mm。轴段=7\*GB3⑦用于安装滚动轴承，考虑轴承同时承受径向力和轴向力，选择圆锥滚子轴承。取轴段直径mm，选用30211型圆锥滚子轴承，尺寸，轴承的左端采用轴套进行轴向定位。（2）蜗轮轴系强度的设计:以下是蜗轮轴受力简图：图5.6求蜗轮轴上的转矩N·mm求作用在蜗轮上的力蜗轮的分度圆直径为mm圆周力、径向力、轴向力的大小如下，方向如图4-3所示。NNN已知：mmmmmmN·mmNNN求解：，，，，，，解得：支反力N，N，N，N，N，弯矩和：水平面N·mm垂直面N·mmN·mm合成弯矩：N·mmN·mm扭矩：N·mm当量弯矩：N·mm式中：—弯矩和扭矩，N·mm，计算心轴时，取。—考虑弯矩和扭矩在轴截面引起的应力循环特性差异的系数。转轴的弯曲应力一般为对称循环变应力，而扭转剪应力常常不是对称循环变应力。对于单向转动的轴，考虑起动、停车及运转不均匀性的影响，通常将剪应力视为脉动循环变应力；对于双向转动的轴则将剪应力视为对称循环变应力。当剪应力为静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力时，分别。根据蜗杆轴的工作情况可以确定。N·mmN·mm根据上面的计算作出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图。如下图所示：（3）蜗轮轴强度校核：从轴当量弯矩图中可看出，截面的当量弯矩最大，是轴最危险截面。其当量弯矩为N·mm。校核轴的强度：轴的材料为45钢，调质处理。由表4-1，查得N/mm，则～，即～N/mm，取N/mm。轴的计算应力为：N/mm根据计算结果可知，该轴满足强度要求。3.5蜗杆轴上轴承的选择及强度校核左轴承：查机械零件设计手册查暂选轴承的型号为6012，轴承基本参数为，,；基本额定载荷为,;极限转速为右轴承：查机械零件设计手册查暂选轴承的型号为22212，轴承基本参数为，,,；基本额定载荷为,;极限转速为轴承受力分析如下图所示图3.5轴承受力分析1）计算轴上的作用力其中：,,蜗杆直径（分度圆）蜗轮直径（分度圆）圆周力：蜗杆圆周力：蜗轮圆周力：轴向力：蜗杆轴向力:蜗轮轴向力:径向力：2）轴承反力（1）水平反力由图3.5（b）求轴承反力由得：解得：由解得：（2）垂直支反力由图3.5（c）求轴承反力由得：解得：由解得：（3）合成支反力3）计算轴承派生轴向力由《机械设计》查轴承派生轴向力:4）计算轴承所受的轴向载荷因5）计算轴承的当量载荷查《机械设计》得载荷系数因相对轴向载荷查《机械设计》得：故因相对轴向载荷查《机械设计》得：故6）轴承寿命因,故应按计算。取温度系数所以每次更换轴承的时间为一年半3.6蜗轮轴上轴承的选择及强度校核左轴承：根据选轴承型号为32216，轴承大概参数为：,,,,,；基本额定载荷为：,；极限转速为：；计算系数：,,。右轴承：根据选轴承型号为32024，轴承大概参数为：,,,,,；基本额定载荷为：,；极限转速为：；计算系数：,,。轴承受力分析如下图所示图4.8轴承受力分析图1）计算轴承反力（1）水平支反力由图4.8(b)求轴承反力由得：解得：由得：解得：（2）垂直支反力由图4.8（c）求轴承反力由得：解得解得（3）合成支反力2）轴承派生轴向力3）计算轴承所受的轴向载荷因4）轴承的当量载荷载荷系数因查《机械设计》得：故因查《机械设计》表10.5得：故5）计算轴承寿命因,故应按计算。由《机械设计》取温度系数所以满足强度要求。3.9减速器箱体的设计（1）箱座壁厚：式子：所以取=20mm（2）箱盖壁厚：对于蜗轮蜗杆减速器（蜗杆在上：；蜗杆在下：）式子：所以取mm（3）箱盖凸缘厚度：式子：=所以取mm（4）箱座凸缘厚度：式子：=所以取mm（5）箱座底凸缘厚度：式子：=所以取mm（6）轴承凸台距离：以便于扳手的基本操作为准。（7）轴承凸台半径：mm（8）地脚螺钉与数目:==mm所以取mm(9)定位销的直径：式子：==所以取mm（10）箱盖与箱座连接螺栓的直径：式子：==所以取mm（11）轴承旁连接螺栓直径:式子：==mm所以取mm(12)视孔盖螺钉直径：式子：==所以取mm（13）连接螺栓间距：所以取mm（14）到箱壁距离：由表11-2查得：，（15）到凸缘的距离：由表11-2查得：，（16）外箱壁到轴承座：mm（17）蜗轮外圆与箱壁:取mm（18）蜗轮毂端面与箱壁:(19)轴承端盖：mm（20）轴承旁连接螺栓距离：（21）箱盖和箱座肋厚：mm所以取mm，mm

4分拣系统输送机的故障分析与维护1故障原因及解决方法1.1产生故障原因虽然分拣系统传送机给人们提高了工作效率，节省了不少的人力资源。但是随着时间的流逝，还会出现多多少少的问题。主要原因可能出现在零件的磨损，电器的不稳定情况，物品的过载，外界不稳定因素等情况。工人将物品放在传送带上面的时候，此时物品对带的压力比较大，由于每天工作的时间也比较长，就会出现皮带的扩张，传动滚筒的变形，托辊的变形。加上电机一直在转动，产生振动，会导致螺母的松动1.2故障解决方法当传送带出现异响时，检查各个托辊及滚筒，是否需要润滑;减速器出现异响时，检查位置是否便宜，若位置正常，则打开箱体检查问题；电机发热时，是否启动过于频繁，电机散热是否正常，是否长时间超负荷运转；分拣出现问题的时候，检查信号机是否有故障，数据连接线是否连接正常，PLc程序是否有问题；推手不运作，检查箱体里面是否有卡顿问题。2日常维护每日维护可以延长使用寿命，每次运作前应检查：皮带是否有松弛。传动轮有无损坏。检查电机是否能够正常工作，运行是否平稳。各紧件是否有松动，是否有零件磨损。运输机白勺传送带是否松弛。需要润滑的地方有没有进行润滑

5日常的使用本次设计的大致样子如下：1工作原理：物品在右端放置，随着传送带的运动，物品会经过检测装置，在检测装置中，会检测物品的相关信息，在运动到推杆前。根据得到的信息，产生一个信号，这个信号就决定着推杆是否会运动，物品是继续在传送带上运动，还是前往副传送带就在于推杆是否运动。2使用空间这次主要是真对物流行业设计，包裹物品的分类。

结语本次设计主要是根据有关国标进行的设计。严格按照设计地标准进行。本设计主要时根据《DTⅡ型固定式带式输送机设计手册》设计的，在设计过程中发现我们在课堂上学的知识是远远不够的，在课堂上我们没有学过带式输送机，于是我就去河南济源钢铁有限公司参观了带式输送机，这才对带式输送机有了初步的了解。所以仅仅知道课本上的知识远不能满足我们对知识的渴望，还需要现实生活中经验的积累，而此次的设计我就从中得到了许多经验。设计的主要成果为：(1)熟练的了解并掌握运输机各部分结构、原理和功能，知晓了国内外白勺发展现状。(2)运输机再工作中会出现的问题，并针对问题进行了解和解决。(3)对制图软件AUTOcad更加熟练的掌握，再今后工作中带来了更大的帮助。(4)让我懂得了一个道理，无论在什么样的工作的环境中，团结合作是非常重要的，一分好的作品，是需要不断的了解深入，对不了解，不清楚