《小型带式输送机的结构设计》9800字（论文）

小型带式输送机的结构设计TOC\o"1-2"\h\u8966一绪论 120123二.带式输送机工作原理 2240152.1主要特点 276842.2结构组成 2268522.3布置方式 299762.4设计参数的拟定 233432.5带式输送机的应用 317539三.计算带式输送机 3166243.1确定带宽和类型 38923.2圆周驱动力 4296513.3计算输送带的张力 97305四．选用与设计驱动装置 1141384.1计算电动机的功率 1169604.2电机的选用 12314414.3设计传动方案 136464.4传动型式与驱动装置 13157554.5传动比的分配 1410854.6传动装置的运动和动力参数计算: 14159634.7滚子链传动设计计算 16176824.8齿轮的设计 19129634.9轴系零件的设计计算 2416896图6轴系设计图 2413354Fig6Shaftingdesigndrawing 2417303五．选用带式输送机部件 26203535.1计算传动滚筒 26310735.2托辊 28241555.3选择联轴器的 30259315.4拉紧装置 31219715.5机架 32162255.6润滑与密封 3212215六．结论 3331842参考文献 34一绪论输送机又被称为连续输送机，它能够实现在指定线路上对物料进行连续运输。它主要的运输方式包括水平、垂直、倾斜或者组合运输，但是路线通常是特定的。它能够适应远距离，大工作量且能够完成个别工艺过程，它有着非常广泛的应用。它不仅能够作为单台系统，也可以组成多台系统，且运输形式也是多种多样的，能够适合不同的作业要求。此外，其典型代表是带式输送机，这类机器的结构十分简单且运行稳定，低能耗和低污染，也方便维护和管理。并且它也是物料运输的一种理想工具，因此得到了广泛应用，尤其在矿山中。[1]二.带式输送机工作原理它的工作过程主要依靠摩擦完成，能够实现物料在制定路线上的运输，从供料点直接送到卸料点。同时，它不仅能够运输散料也可以运输成品。除了运输无聊外，他还被广泛用在生产线上和其他工艺配合使用，也就是实现流水线作业。[2]因此，它被广泛用在各类生产过程中。2.1主要特点它的优点非常多，比如安全且可靠，管理超简便，运行很平稳且安静，不会对物料带来损伤，且全长都可以被有效利用，功耗低等。2.2结构组成其主要结构有机带、张紧和传动装置。并且在机架上需要加装辊筒、托辊等，进而实现对皮带的驱动和支撑。[3]2.3布置方式皮带机的运输过程是依靠电机带动的，它和联轴器、减速器相连电动滚筒和其他驱动机构运转，并借助摩檫力实现运行。通常可以分为单点和多点驱动两种。前者多用在固定式的皮带机中，即将驱动装置安装在其全长的某一特定地方（一般是机头）。因为滚筒数量的不同，它又可以被分为单和双滚筒。而这种方式往往也不同，常见的有单电动机和多电动机驱动。前者较为常用，因此在没有特殊说明的情况下选择的都是这种形式。[4]2.4设计参数的拟定这种设计要求皮带机能够完成单向连续传输。并且负载小或者空载时，其所允许的误差仅为。并且经常工作在室内有灰尘的场景。如果按照两班倒的方式，每班，则其使用寿命长达10年（其中，每年按250个工作日计算），主要适合中小型工厂的中小批量生产。1.输送的物料：袋装面粉。2.物料的特性：宽度大小：。重量大小：。3.工作场景：室内。4.输送系统的尺寸：运输的距离：。运输的速度：。滚筒的直径：。2.5带式输送机的应用带式输送机是一种连续式输送机，也是固定式或移动式提升机的一种。它能能能够实现从装料点到卸料点之间的定向运输。此外它被广泛应用在功能交通等各企业，且能够配合装配线实现流水线生产。[5]连续运输机的分类：（1）有挠性的牵引物件。如板式、自动索道等。（2）没有挠性的牵引物件。如机等。（3）管道或流体输送。如气力和液力。其中，皮带机是使用最广泛的一种。它在运行中具有高度的可靠性和很大的运输能力，能够实现长距离的运输，并且方便开展维护工作。此外它被广泛应用在各大领域，包括机械传动、轻工业、建材等。三.计算带式输送机3.1确定带宽和类型3.1.1确定带宽结合设计条件，可以得到宽度要满足。因此，可以按下式（1）进行核算。（1）其中：最大宽度；：输送带的带宽。可得。3.1.2输送带的选择它既是皮带输送机的重要承重部件又是牵引部件（不包括钢丝绳牵引皮带输送机）。它不仅能够需要承重，而且还要有一定的抗拉强度。其组成部分包括皮带芯和覆盖层。其中，前者又被称为骨架，后者又被分为如下几个部分。前者材料通常是各种织物（棉、化纤，混纺等）或钢丝绳。它们被用作骨干层，并且需要承受运转过程中的所有负载，因此对刚度和强度有一定的要求。其中后者又分为如下几个方面：（1）覆盖胶。它可以避免出现机械损伤和其他物质影响。（2）上覆胶。其厚度通常较厚，并且起到重要的支撑作用，它和物料直接接触并且承受冲击和磨损。（3）下覆胶。它通常比较薄，而且能够减少运输过程中的阻力。（4）侧边覆胶。它可以防止发生打滑时因因因因为碰撞而带来不必要的机械损害的发生。[6]它的规格可以参考如下标准：《》、《—物芯输送带》和《普带》，[7]具体如表1所示：由于本设计是小型输送机，所以可以直接选择帆布带。同时结合其宽度的值为，然后查阅（以后简称手册）可以得到应当选择层，且重量为。3.2圆周驱动力3.2.1圆周驱动力计算公式（1）计算所有长度：当。因为滚筒上的是输送机所受到的所有阻力的和，所以，可以用下式（2）进行计算：（2）其中，如下阻力参数的单位均为。：特种的主要；：特种的附加；：倾斜的；：主要的；：附加的。并且、是全部都存在的，但是剩下的三类中，需要结合侧型和附件装设情况来定。（2）通过引入可以有效简化计算过程，因此，可以得到如下公式：（3）其中，：和度有关。如果长度时，那么就可以按照式（2-4）进行计算，或直接通过查表得到。（4）其中，：附加的长度，一般在之间取值；：系数，。通过查阅手册中的表3-5可以得到表2：表2系数CTab2CoefficientC是在移动过程中来自物料和输送带的那部分阻力，其本质上是承载和回程分支所受到的阻力的累加效果。因此可以进行如下计算：（5）：模拟摩擦系数。一般进行查表就能达到。但是，它的值还和实际工作条件、制造和安装的有关。：输送机的长度，也即是头滚筒到尾滚筒的中心距，单位：；：重力加速度。初选平行托辊的型号：。查手册中的表27可以得到上托和下托辊的间距分别为、。承载分支：：每米辊组的旋转部分的重量，具体可以由下式（6）进行计算：（6）其中，：每组的重量大小，；：托辊的间距，。结合所选的托辊可以得到。因此，（7）--每米输送物料质量；回程分支的各个参数如下：：辊组每米的旋转部分的重量的大小，单位。其中，：每组托的辊旋转部分的重量大小，。：托辊的间距，；：每米的输送带的质量，单位，。（8）运行阻力系数，其值可以从表3得到，因此取。表3阻力系数fTab3Resistancecoefficientf3.2.2主要特种阻力计算主要包括托辊前倾的和物料与导料槽拦板之间的，可以按照式（9）进行计算：（9）其中，可以通过（10）或（11）进行计算：对于三个等长的辊子，它们的前倾上托辊的计算结果如下：（10）对于二辊形式，其前倾的下托辊的计算如下：（11）因此，本设计不选在，即。3.2.3附加特种阻力计算主要来自清扫器的和来自卸料器的，因此可以按照按下式进行计算：（12）（13）（14）其中，以下各参数均针对清扫器和传输带之间展开：：清扫器的个数，包括头部和空段；：接触面积大小，，见表2-4；：压力，。通常取；：摩擦系数。通常取；：刮板系数，。通常取。：接触面积，其值可以通过表4查到，然后取，，可以带入下式（15）得到：（15）因为一共设计了两个清扫器，所以。则结合式（12）得到。3.2.4倾斜阻力计算的计算：（16）其中：考虑到输送机的水平运输特点，因此可得所有（17）由下式（18）得（18）3.3计算输送带的张力它的大小会随着传送带的长度而发生变化，并且会受到各种因素的影响。因此为了确保白天运行，就要达到如下条件：（1）不管负载怎么变，该值都要能够满足所有圆周力的需求，并通过摩擦传送到传送带上，进而确保不打滑。（2）它它它的大小要足够大，能够确保垂度小于某个特定的值。3.3.1不打滑条件的校核为了保证不打滑，就需要在回程带上施加（19）：满载启动或者制动过程中，圆周力所出现的最大值。启动过程中，其值为。又因为，这里取为，所以，（20）图1输送带受力分析图Fig2Forceanalysisdiagramofconveyorbelt：摩擦系数（滚筒和输送带之间的）。查表5可得。表5摩擦系数μTab5Frictioncoefficientμ：包围角和（输送带和所有滚筒之间）。：尤拉系数，查手册中的表38可求得（21）（22）（23）3.3.2输送带下垂度校核为了限制垂度值（输送带和两组托辊间），需要在输送带的任何一个点施加。承载分支的力的计算：（24）回程分支的力的计算：（25）其中，：是垂度允许的最大值，一般。并且在最小张力处的参数如下：：承载分支的上托辊的间距；：回程分支的下托辊的间距。。。四．选用与设计驱动装置4.1计算电动机的功率滚筒的可以按照式（26）进行计算：（26）：它的功率大小；：传输带的拉力大小；：带速的大小。因此，可以按照公式（27）进行计算：QUOTEPM=PAη（27因此，为了得到，首先要知道它的总效率的大小。而的值可以由公式计算得到，结合机械设计手册可以得到上述效率的对应的部件和取值如下：其中：弹性联轴器。；：闭式齿轮传动（假设其精度为8级）。；：滚动轴承。；：开式滚子链传动。；：滚筒。。所以：（28）因此结合式（2-15）可以得到：（29）结合功率特点和经济性，查找手册后，本文选择为电机的额定功率为。4.2电机的选用（1）选择电动机结合电源和运行需要，最终选择系列的。（2）选择和是两种常用的同步转速值。（3）确定型号根据功率和转速的选择结果可以确定所选用的类型应该为和型。然后结合和就可以得到它的总传动比，具体如表6所示：表6电动机比较Tab6Motorcomparison结合上表和方案一可以发现所选用的电机运转速度快，价格低，但是它的传动比比较大，因此为了配合这一需求，它的结构在设计时，就要变得更加紧凑。所以本文选用的是方案2，即。结合手册则可以得到，外伸的轴的直径为，伸出部分的长度为。4.3设计传动方案结合前面的设计条件可以确定具体的传动方案，因此可以得到滚筒的转速为：（30）其中v为运输速度。D为滚筒直径。如果电机的同步转速为或，那么可以得到传动装置的。结合该值和图1的三种方案可以进行如下分析：（a）的外形尺寸更大。在（b）中，不仅轮速更快，而且尺寸更小，并且结构更加紧凑。在（c）中，减速器变得更小，但是因为采用的是开式齿轮，它的驱动力也很小并且中心距也很短，也有可能出现干涉。从紧凑性来看，应选择（b）。但是尺寸要求不是高时，也可用（a）。但是当较大时，（c）更合适。因此，本文选择（b）。减速器带传动(b)减速器链传动(c)减速器齿轮传动图2传动方案图Fig1Transmissionschemediagram4.4传动型式与驱动装置该装置是该机构的重要动力来源。它通常包括电器和驱动辊。其具体驱动方式可以按照使用条件和工作要求分为单电机，多电机驱动，单滚筒，双滚筒驱动和多滚筒驱动。[8]具体如表7所示：表7驱动方式Tab7Drivingmode因此，本设计采用是传统型的驱动装置，其主要组成包括：Y电机+联轴器+减速器。4.5传动比的分配结合机械课程设计，可以查到对于链传动而言，它的传动比可以设置为，因此本文取。故而得到本文所设计的减速器的总的传动比：（31）对于双级圆柱齿轮而言，它的高速级的传动比的值可以用如下关系式求得（32）而它的低速级的则可以用如下关系式求得（33）4.6传动装置的运动和动力参数计算:（1）各轴的转速计算：对于电机轴而言，器转数等于，即（34）对于高速轴，可得：（35）对于低速轴，可得：（36）对于卷筒：（37）（2）对于每个轴，它们的输出功率分别为：（38）（39）（40）（41）（3）对于每个轴，它们的输入转矩分别为：（42）（43）（44）（45）将上述极端结果汇总后放入表8，以便查用：表8各轴参数表Tab8Parametertableofeachaxis4.7滚子链传动设计计算（1）链轮齿数的选择结合传动比式。查找机械设计书可得如果，那么就推荐，因此当并且载荷的最大允许量为的时候，可以得到它的转速要满足，所以，结合表9可以得到，（按要求取奇数）。表9齿数的选择Tab9Selectionoftoothnumber图3链轮设计图Fig3Sprocketdesigndrawing（2）确定通常情况下，，且，因此初步选定，那么=（46）这里取为偶数。（3）确定结合书中的图5-26可以得到，当按照最小链轮转速对工作点机械估计时，它将出现在曲线顶点的左边。通过查表9-16可以得到；9-13查得以及。因此，由于这里采用单排链，通过查表5-13可得。所以，在实际工作条件下的传动比如下：（47）结合小链轮的转速和功率以及书中的图9-11可以确定要选择，并且。（4）链长和实际中心距的确定（48）（49）中心距的减少量：。实际的中心距：。因此将其取为。（5）链速的验算（50）链传动一般链速为≦15m/s。因此，符合设计要求。（6）轴上的压力的确定（51）因为其处于工作平稳状态，所以可以将压轴力的系数取为。因此，可以得到轴上的压力的大小为：（52）（7）结合链速，和它的节距以及书中的图5-27可以确定润滑方式应当选为油浴或飞溅。（8）链轮的结构设计设计结果：滚子链的型号选择为，。链轮的齿数分别为，：中心距的大小：。压轴力的大小：。4.8齿轮的设计4.8.1高速级圆柱直齿的设计图4高速级齿轮设计图Fig4Designdrawingofhighspeedgear（1）确定精度等级和齿数、选择材料以及热处理方法因为它所需要传递的功率并不是太大，所以大、小齿轮的材料可以分别选择经过调质处理的钢和。且它们的齿面的硬度要满足。在确定精度等级时选择8级精度，且精糙度满足。此外，大小齿轮的齿数分别为和。（2）许用应力的确定根据齿数比：。结合循环次数的计算公式：（53）其中，：循环次数。以下参数对于齿轮而言：：转速，单位；：每转一周在同一齿面上的啮合次数。：工作寿命。（54）（55）查图6-16，可得,。查表6-17，可得。（56）（57）（3）齿面的接触疲劳强度的验算工作转矩的计算：（58）（59）（4）载荷系数的确定查表6-2可得，结合8级精度要求，可得。又因为齿面是硬齿面且为非对称布置形式，所以可得和。因此，载荷系数。然后取则可得小齿轮和大齿轮的直径为。查图6-12，可得，查表6.3，可得。又因为齿数较少，所以。（60）（61）（5）齿根的弯曲疲劳强度的验算查表6-4可得，，。如果变大时，就要为取大值。当小时，取为小值，本文将其取为。（62）（63）因此，它们的弯曲疲劳强度符合设计要求。4.8.2低速级圆柱直尺齿轮设计图5低速级齿轮设计图Fig5Designdrawingoflowspeedgear（1）确定许用应力大、小齿轮的齿数分别为，。查图6-14，可得，查6-15，可得。查表6.5，可得，。且齿数比满足。齿轮的循环次数N的计算公式为：（64）其中，：循环次数。以下参数对于齿轮而言：：转速，单位；：每转一周在同一齿面上的啮合次数；：工作寿命。（65）（66）查图6-16，可得,。查表6-17，可得。（67）（68）（2）齿面的接触疲劳强度的验算工作转矩的计算：（69）（70）载荷系数的确定查表6-2，可得。由8级精度，可取，结合硬齿面特点和非对称布置形式，可得和。载荷系数K==。取。则齿轮的直径分别为。查图6-12，可得，查表6.3，可得。又因为齿数较少，所以。（71）（72）(3)齿根的弯曲疲劳强度的验算查表6-4得，，。取。（73）（74）因此，它们符合设计要求。4.9轴系零件的设计计算图6轴系设计图Fig6Shaftingdesigndrawing1.选择轴的材料其所使用的通常碳钢和合金钢。然而大多数的钢制轴坯都是通过轧制或锻造得到的，甚至直接采用圆钢。然而碳钢的价格要比合金钢的价格低的多，并且不容易受到应力集中的影响而被广泛地使用。同时，它的耐磨性和抗疲劳性可以热处理和化学热处理来改善。[9]因此，本文采取这种材料。材料选择结果：选择经过调质处理但是没有进行强化处理钢材。同时其硬度也要满足。2.轴的初步计算（1）轴的直径的初步确定：查表11.3，结合其材料为钢，所以取和,那么可以得到它的直径：（75）对于高速轴：,,,可得：（76）因此，进行取整可得对于低速轴：，可得：（77）因此，进行取整可得。（2）轴的结构设计考虑到电机需要外伸，因此，它的轴颈估算中，高速轴的外伸直径要满足，因此，可取。由于需要安装齿轮，所以该处的要增加，所以。轴承初步选为，它的宽度为，因此轴环要取为。对于低速轴，上述参数分别取为、。（3）分析低速轴=3\*ROMANIII的受力情况该轴所需要传递的转矩为，因此，可以计算出、、：结合计算结果绘制出如下弯矩和扭矩图：五．选用带式输送机部件5.1计算传动滚筒5.1.1传动滚筒的作用及类型作为动力传递部分的核心成员，在单点驱动形式中，它又被可以分为单和双滚筒驱动。其中，前者多用于功率较小的输送机上，后者则适合大功率场合，它具有结构紧凑和牵引力可调，具体方式是增加包角。该驱动方式在使用中也可以利用多电机和齿轮传动实现同步运转。如果它仍不能满足要求，则可以采用多点驱动。[10]它的材料通常是铸钢或铸铁，并且都会采用滚动轴承。其表面通常是钢制的并且会增加涂层。其优点在于能够有效增加摩擦系数，并且可以用在湿度较高和运输距离较长的情况下。5.1.2传动滚筒结构它的组成部分主要是滚筒和轴承，可以实现传递动力。具体结构示意图如图8所示：图8滚筒结构简图Fig8Drumstructurediagram其长度的值可以查表10得到，其主要的性能参数如下表所示：表10传动滚筒参数表Tab10Parametertableofdrivingroller然后查可以得到其长度为。或者结合经验公式：在已知，直径=的情况下，确保其长度要比皮带的宽度略大，因此，一般取：。可以得到，该值和查表结果是一致。5.1.3验算传动滚筒的直径从以往的实验结果来看，对于滚动系统的摩擦系数而言，它的大小和单位面积上的压力直接相关。对于压力较高的区域，该值会随着压力的变大而减小。因此，通常选择平均压力进行计算。式中：皮带与滚筒之间的平均压力，对于织物芯，胶带推荐不大于；带宽，已知；传动滚筒直径，；胶带在滚筒上的围包角，235°；传动滚筒牵引力，。因此，25.2托辊5.2.1托辊的作用它直接决定了传输效果，尤其是它对使用寿命的影响是不能忽略的。它的结构在很大程度上决定了机构的尺寸和承载能力。因此，要求它的结构设计要合理，并且安全可靠，经久耐用，且有着很好的防尘和防水性能好。此外，轴承的润滑性较好，非常轻便，并且回转过程中的阻力非常小。此外，它的成本很低，表面也十分光滑。它的功能是对传送带和物料进行支撑，从而降低它的垂度以确保平稳运行。一般情况下会在有载分支的地方设置槽形断面，这样有利于加大摩檫力防止侧漏。通常一台机器会有很多这种部件组成，它们的好坏会影响传输时的阻力，寿命以及能量耗散、维护难度等。最常见的是将三个等长的辊组安装在刚性托辊架上。一般要将其布置在同一平面上，或者其中两个需要倾斜，并将中间的和旁边的错开排布。后一种类型布置方式的优点在于它们都是相互接触的，这样比较方便进行润滑。但是其缺点是它们的结构十分复杂且重量很大，这就会使得运行过程中得阻力增加。因此，通常将其布置在同一平面上5.2.1托辊的类型目前，主流的形式包括槽、平行、缓冲和自调心托辊。由于该机器用的是平行辊，因此这里仅对其进行介绍。平辊通常由两端的直辊和轴承组成，用于运输货物。结构图如图9所示。其主要形式包括槽形、平行、缓冲和调心托辊等。但是，在本文中主要介绍平行托辊。[11]它的结构是在平直的辊子的两端加上轴承，然后对件货进行输送，结构简图如图9所示：图9平行托辊Fig9Parallelidler5.2.2托辊的选型皮带跑偏问题通常会导致众多故障的出现，包括设备的停机，材料的洒落，机架的堵塞，皮带的边缘被撕裂，磨损等。这也会对设备的使用寿命和运输效果带来严重影响，也会带来巨大的经济损失。因此，要重点关注设计和分析带皮跑偏发生的原因，并提出相应的防偏方法。（1）打滑的主要原因它在运行中有可能会由于各种偏心力的影响而出现打滑的情况出现。这主要是因为卸料点的偏心供应，安装和制造过程存在误差，风干扰和出现蛇形等。出现跑偏问题时，不仅回对导致人力资源，材料和资源的浪费，还会对胶带边缘带来磨损。[12]（2）更改辊组的结构，以防止跑偏跑偏会导致摩檫力的不断变化。因此，为了更好的解决这一问题，可以对其结构进行改进。主要的改进方法包括如下几种：前倾、挂托辊组。在本设计中，主要针对平行托辊进行改进。结合原有的尺寸查找中的表2－42可以得到上平行托辊的型号应当选为，直径大小为，下托辊也采用同种托辊。它们的参数符合的规定，具体如表11所示：间距主要由带宽决定，因此，取上、下托辊的值为和。表11托辊技术规格表Tab11Technicalspecificationsheetofidler5.3选择联轴器的这里主要用到是联轴器，现在对其进行如下说明：它是机械传动中一种常用的零件，可以将两个轴连接在一起，并且不能将它们分开，仅在停止且连接断开后才能分开。由于制造和安装错误，就会因为变形和温度的影响，这也会导致它们没有办法精准对接且会出现偏移。这就要求在设计过程中，要从结构出发实现宽范围的相对位移。在选择联轴器用于将电机轴连接到减速器高速轴的时，通常选用惯性矩较小和具有弹性的联轴器，这样有利于减小负载和缓和冲击。本文根据实际工作条件，选择弹性套销联轴器。它能够补偿两个轴的相对偏差和减小振动，并且具有缓冲能力，它的结构更加简单且容易制造，此外，它并不需要润滑，且维护方便、径向尺寸也很大。它主要用在底座刚性好、精度高、冲击载荷大等场合，但是不能用在高速和低速重型场合下。当其用在输出轴与作业设备之间时，考虑到轴的速度较慢而需要传递较大的扭矩。并且它们不在同一个基座上，因此需要补偿更大的偏移。所以，这里通常使用刚性联轴器，本文最终选择鼓齿联轴器。它具有轴偏移校正性能低，但是无法缓冲或减少振动。但是，它的外形尺寸是很小的，但是要承担的理论扭矩却很大，并且需要对其进行润滑和密封处理。但是当精度较低时，就会出现噪声增加的情况。但是，它的光洁度很差且价格更高，且主要用于低速和高负载条件下连接两条同轴线。[13]图10鼓形齿式联轴器Fig10Drumgearcoupling5.4拉紧装置在本设计中，拉紧靠的是调紧块和丝杆，并用固定片进行联接。同时，通过调节可以对松紧度进行控制，具体结构如图11所示：图11丝杆结构图Fig11Structuraldrawingofscrewrod功能：确保传送带和驱动辊之间有足够的摩擦力并使其具有足够的张力，从而防止打滑，并限制垂度使其能够正常运行。[14]在选材方面，使用镀锌处理的碳钢。5.5机架它的主要形式有式两种，其中后者又被分为移动式和固定式（一般工程更常用）两种。根据功能，可以将其分为及驱动设备架。其中，机身的高度要满足。在选材上，主要用的是折板。加工过程是利用方管进行结构件的焊接，并对表面进行喷塑处理，每个部分通过焊接连在一