输送带毕业设计

辽宁科技大学本科生毕业设计 第V 页带式输送机设计 摘 要本次毕业设计是关于矿用固定式带式输送机的设计。首先对胶带输送机作了简单的概述；接着分析了带式输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机皮带的选择计算，电机容量的选择，滚筒的选择计算，减速器及联轴器的选择，传动轴的选择计算及校核等部件。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。在胶带输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。本次带式输送机设计代表了设计的一般过程, 对今后的选型设计工作有一定的参考价值。 关键词：带式输送机；皮带校核；电机选用；传动轴Belt conveyer designAbstract This graduation design is about the design of the mine fixed belt conveyer. First on the belt conveyor made simple overview; followed by analysis of the belt conveyor selection principle and the calculation method; then calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the given parameters requires selection of design; then on the belt conveyor selection calculation, selection of the motor capacity calculation, selection of roller, reducer and coupling, drive shaft of the selection and calculation of checking components. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: transmission device, tail and return device, the middle part of the frame, tensioner and belt. In the design, manufacture and application of belt conveyor, at present our country and the overseas advanced level compared to still have a large gap, the domestic in the design manufacturing conveyor process there are a lot of problems. This belt conveyer design represents the general process of design, and has certain reference value for future design work.Keywords: belt conveyor; belt checking; motor selection; drive shaft;目 录1.绪论11.1 选题背景11.2 国内带式输送机发展情况11.3 国外带式输送机发展情况21.4 研究内容32.整体方案设计42.1方案对比42.2 减速器选择62.3 联轴器的选择62.4 液力耦合器的选择72.5 布置方式的比较83.电机容量的选择计算103.1初始设计参数103.2初定设计参数103.3 驱动力计算104.输送带最大张力计算及校核144.1 输送带张力计算144.2 输送带垂度与强度校核154.2.1输送带垂度校核164.2.2 输送带强度校核165.滚筒的选择与计算185.1滚筒合力195.2 传动滚筒的选择和计算195.2.1滚筒直径205.2.2滚筒长度206.减速器及联轴器的选择216.1减速器的选择计算216.2联轴器的选择计算217.轴的设计计算和校核及键的校核237.1轴的尺寸设计237.1.1输入轴转矩237.1.2确定轴的最小直径237.1.3 轴的结构设计237.2轴上力的计算257.2.1求轴承的支反力257.2.2求B点处弯矩267.2.3按弯扭合成强度校核轴的强度287.3 传动轴轴承校核287.3.1由前知轴承支反力287.3.2轴承的当量动载荷297.3.3计算轴承寿命297.4传动轴上键的强度校核298.拉紧装置的选择及计算319.清扫装置3210.经济性分析35结 论37致 谢38参考文献39第 2 页辽宁科技大学本科生毕业设计1.绪论 1.1 选题背景 带式输送机是由挠性输送带作为物料承载件和牵引件的连续输送机械。根据摩擦传动原理，由驱动滚筒带动输送带。带式输送机具有输送能力大、功耗小、构造简单、对物料适应性强，应用范围较为广泛。其中皮带式输送机具有输送量大、结构简单、维修方便、部件标准化等优点，广泛应用于矿山、冶金、煤炭等行业，。用来输送松散物料或成件物品，根据输送工艺要求，可单台输送，也可多台组成或与其它输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置型式的作业线需要 ,适用于输送堆积密度小于1.67吨/立方米，易于掏取的粉状、粒状、小块状的低磨琢性物料及袋装物料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、粮食等。被送物料温度小于60。其机长及装配形式可根据用户要求确定，传动可用电滚筒，也可用带驱动架的驱动装置。带式输送机作为大宗散状物料连续输送设备，广泛应用于大型露天煤矿、大型露天金属矿、港口码头以及火电、钢铁、有色、建材、化工、粮食等行业，是现代工业和现代物流业不可或缺的重要技术装备。 带式输送机发展较快带宽已达3m，带速达10m/s，输送量（也称生产量）达20000立方米，每小时输送距离达500m-2000m，钢丝芯胶带的强度达60kn/cm1.2 国内带式输送机发展情况 上世纪80年代初，我国带式输送机行业只能生产TD75型带式输送机，因而配套棉帆布输送带即可满足要求，但当时国家重点工程项目中带式输送机产品却都是从国外进口。80年代中期，我国带式输送机行业开始引进国外先进技术和专用制造设备，设计制造水平有了质的提高，并逐渐替代进口产品。近年来，我国带式输送机总体上已经达到国际先进水平，除满足国内项目建设的需求外，已经开始批量出口，其设计制造能力、产品性能和产品质量得到了国际市场的认可。而输送带作为承载和牵引构件，是带式输送机中的主要部件之一，因此必须满足国内大型项目及国际更高标准的要求。 目前带式输送机发展的重点产品包括长距离、大运量、高带速带式输送机，水平及空间曲线越野带式输送机，露天矿用移置式带式输送机，大型下运带式输送机，自移机尾第 41 页辽宁科技大学本科生毕业设计可伸缩带式输送机，圆管带式输送机，大倾角上运带式输送机，钢丝绳牵引带式输送机。重点研发的核心技术包括带式输送机动态分析设计技术，智能化可控驱动系统研发，物料转载点新型耐磨材料研制，钢结构优化设计技术以及带式输送系统节能技术、环保技术和散料输送系统集成及工程设计技术等。 据了解我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发， 研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。1.3 国外带式输送机发展情况 根据网上所查资料：国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的带式输送机其关键技术与装备有以下几个特点： 设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300500万t以上高产高效集约化生产的需要。 应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。 采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。 新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/（23）400（600）工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3000 t/h以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。1.4 研究内容 首先了解带式输送机的基本知识，打好论文基础。然后根据具体当时情况和给定的原始参数，对给定的状态工况进行分析计算，设计系统整体方案如传动方案的选择，其他部件设计如电机的选择，输送带的类型，驱动力大小，拉紧装置的选择及计算，滚筒的选择计算，清扫器的选择，设计出合适的系统，还要进行特性的研究，确保各处的安全系数大于预先设定的数值，保证系统可以符合要求安稳正常的运行。2.整体方案设计2.1方案对比本部分通过对驱动方案对的对比选择合理最优的输送机驱动方案。 图2.1单电机驱动示意图 图2.2双电机驱动示意图 上下两图分别为单电机驱动皮带输送机，双电机驱动皮带输送机。单电机驱动所需用功率不大，结构简单，需求能源少，运输平稳，容易操作，不易出现问题。双电机驱动优点为运输稳定，可以运送较沉重货物，不易出现皮带打滑等不利于生产的现象，两个电机可使皮带有力的较紧，不容易发生事故。单电机缺点为驱动力小，容易出现皮带松弛打滑现象。双电机驱动缺点为消耗大，输出没有提高太多，经常出现电流不平衡现象，不易操作。根据优缺点比较，再根据实际情况分析判断，采用消耗小，结构简单，性价比高的单电机驱动为本设计的驱动方案。2.2 减速器选择 圆柱齿轮减速器，是一种动力传达机构，其利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的装置。圆柱齿轮减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。圆柱齿轮减速器的齿轮采用渗碳、淬火、磨齿加工，承载能力高、噪声低；主要用于带式输送机及各种运输机械，也可用于其它通用机械的传动机构中。它具有承载能力高、寿命长、体积小、效率高、重量轻等优点，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置的传动装置中。圆柱齿轮减速器广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等领域。 根据应用范围及相关要求，本设计中的减速器选择为ZSY型二级硬齿面平行轴减速器。2.3 联轴器的选择 本次驱动装置的设计中，较多的采用联轴器，这里对其做简单介绍： 联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。 联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。 根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分文无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。刚性联轴器这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或碳钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时亦常采用。挠性联轴器(1)无弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有以下几种：1）十字滑块联轴器十字滑块联轴器由两国在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘所组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。这种联轴器零件的材料可用45钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。但在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。2）滑块联轴器这种联轴器与十字滑块联轴器相似，只是两边半联轴器上的沟槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小，又具有较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成，并在配制时加入少量的石墨或二硫化钼，以便在使用时可以自行润滑。这种联轴器结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。根据各项参数表示选择，本设计中选择的联轴器是十字滑块联轴器。十字滑块联轴器，即利用中间滑块在其两侧半联轴器端面的相应径向槽内滑动，以实现两半联轴器联接的联轴器。它由两个在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。十字滑块连轴器常用于一般电机，一般用于转速250r/min的传动，轴的刚度较大，且无剧烈冲击处。符合本文设计的带式输送机。2.4 液力耦合器的选择 液力传动与液压传动一样，都是以液体作为传递能量的介质，同属液体传动的范畴，二者的重要区别在于，液压传动是通过工作腔容积的变化，是液体压力能改变传递能量的；液力传动是利用旋转的叶轮工作，输入轴与输出轴为非刚性连接，通过液体动能的变化传递能量，传递的纽矩与其转数的平方成正比目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用液力偶合器，它安装在输送机的驱动电机与减速器之间，电动机带动泵轮转动，泵轮内的工作液体随之旋转，这时液体绕泵轮轴线一边作旋转运动，一边因液体受到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动，到外缘之后即进入涡轮中，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进去涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出作功它是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮的转速大于涡流转速，即而者之间存在转速差液力传动装置除煤矿机械使用外，还广泛用于各种军用车辆，建筑机械，工程机械，起重机械，载重汽车小轿车和舰艇上，它所以获得如此广泛的应用，原因是它具有以下多种优点：（1）能提高设备的使用寿命由于液力转动的介质是液体，输入轴与输出轴之间用非刚性连接，故能将外载荷突然骤增或骤减造成的冲击和振动消除或部分消除，转化为连续连续渐变载荷，从而延长机器的使用寿命这对处于恶劣条件下工作的煤矿机械具有这样意义（2）有良好的启动性能由于泵轮扭矩与其转速的平方成正比，故电动机启动时其负载很小，起动较快，冲击电流延续时间短，减少电机发热（3）良好的限矩保护性能（4）使多电机驱动的设备各台电机负荷分配趋于均匀本设计中选择的液力耦合器是带制动轮的液力耦合器。带制动轮的液力耦合器为一种限距型的液力耦合器，可以改善DT-II型带式输送机的起动性能。2.5 布置方式的比较图2.3 单滚筒传动布置方式示意图本设计为单滚筒传动，所以备选方案有两种。第一种结构简单明了，并且设置一个增面滚筒增加输送带与滚筒接触面积，增大摩擦力防止打滑。第二种结构复杂，设置多个滚筒来增加摩擦力，安全保靠。比较两种输送带布置方式，第一种比较适合于简单，比较良好的工作环境，而第二种适合于比较艰苦的工作环境。就本文运送的物品而言，不需要如此多的摩擦力，所以选择结构简单，易于布置的方案1.3.电机容量的选择计算3.1初始设计参数输送能力： 3200 t/h 物料粒度：0300mm带 速： 1 m/s 物料容量：2.0 t/m3输送机水平长度：9 m 倾斜角：=03.2初定设计参数 带宽B=1000mm，上托辊间距=500mm，下托辊间距=1750mm，上托辊槽角为=45，下托辊槽角为零度，导料槽长4.5m。3.3 驱动力计算由文献得公式 （3.1）式中C-系数 f-模拟摩擦系数，根据工作条件及制造，安装水平选取，参见表3.2 L-输送机长度，m g-重力加速度，取g=9.81m/s -承载分支托辊每米长旋转部分质量，kg/m，见文献1表2-70，表2-71 -回程分支托辊每米长旋转部分质量，kg/m，见文献1表2-70，表2-72 -每米长输送带质量，kg/m -每米长输送物料质量 -特种主要阻力，即托辊前倾摩擦阻力及导料槽摩擦阻力，N -特种附加阻力，即清扫器，卸料器及翻转回程分支输送带的阻力，N H-输送机卸料段和装料段间的高度差，m由文献1表2-29 查得C=2.9由文献1表2-30 查得f=0.022由文献1托辊标准表查得上托辊有槽形托辊4个，直径133mm，L=380mm，轴承4G205，旋转部分重量为6.3kg 缓冲托辊1个，直径108mm，L=380mm，轴承4G305，旋转部分为7.9kg锥形托辊1个，直径133mm，轴承4G305，旋转部分为6.7kg查得下托辊2个，直径133mm，轴承4G205，旋转部分为6.3kg计算。初选输送带NN-250，Z=6层。由文献1表1-6查得NN-250输送带的每层质量1.32kg/m，上胶厚3.0mm，下胶厚1.5mm。每毫米厚胶料质量1.19kg/m。计算。计算式中-输送能力， -物料的松散程度，kg/ v-带速，m/s计算。无前倾，导料槽计算得式中-物料和导料挡板间的摩擦系数， l-装有导料挡板的设备长度，m -导料挡板内部宽度，m式中计算输送带清扫器的摩擦阻力式中A-清扫器接触面积，一个头部清扫器和两个空段清扫器， P-输送带清扫器和输送带间的压力(一般取) -输送带和输送带清扫器间的摩擦系数，（）无卸料器 将上述数值代入公式得 3.4 电机功率计算计算 式中-传动滚筒轴所需功率，kW -圆周驱动力， v-带速，m/s 式中传动滚筒及联轴器效率0.98，液力耦合器效率0.96，二级减速器效率0.94。选配电动机功率30kw，根据文献选取电动机为Y250L-830,转速为730r/min。4.输送带最大张力计算及校核4.1 输送带张力计算 输送带工作时不打滑需保持的最小张力 （4.1） 式中-满载输送机起动或制动时出现的最大圆周驱动力，N -传动滚筒与输送带间的摩擦系数 -传动滚筒的围包角，一般取 -尤拉系数 求起动时传动滚筒上最大圆周力 式中-起动系数， 图4.1 输送带受力示意图由文献1表2-33选取为0.40，围包角为200，通过文献1表2-34查得尤拉系数为4.04 由,计算输送机各点张力，忽略附加阻力，可得皮带最后一点的张力 则取，可得稳定运行工况下 4.2 输送带垂度与强度校核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。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。本设计中选择的是尼龙输送带4.2.1输送带垂度校核 由文献1获得输送带最大下垂度公式（4.2） 式中-两组托辊间输送带的最大下垂度，m g-重力加速度， a-托辊间距，m -物料质量， -输送带质量， -该处输送带张力，N输送带许用的最大下垂度应满足则 输送带满足最大下垂度限制，所以该输送带下垂度符合要求。4.2.2 输送带强度校核根据公式 （4.2） 其中Z-输送带层数； -稳定工况下输送带最大张力，N； n-稳定工况下输送带静安全系数； -输送带纵向扯断强度，N/（mm层）； B-带宽，mm。 求 得则该输送带强度满足输送带强度要求。5.滚筒的选择与计算 传动滚筒是传动动力的主要部件。作为单点驱动方式来讲，可分成单滚筒传动及双滚筒传动。单滚筒传动多用于功率不太大的输送机上，功率较大的输送机可采用双滚筒传动，其特点是结构紧凑，还可增加围包角以增加传动滚筒所能传递的牵引力。使用双滚筒传动时可以采用多电机分别传动，可以利用齿轮传动装置使两滚筒同速运转。如双滚筒传动仍不需要牵引力需要，可采用多点驱动方式。输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，新设计产品全部采用滚动轴承。传动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面磨擦系数小，所以一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上，铸（包）胶滚筒的主要优点是表面磨擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包）胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸（包）胶滚筒、人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。 图5.1 传动滚筒示意图 传动滚筒是传递动力的主要部件，它是依靠与输送带之间的摩擦力带动输送带运行的部件。传动滚筒根据承载能力分为轻型、中型和重型三种。同一种滚筒直径又有几种不同的轴径和中心跨距供选用。（1）轻型：轴承孔径80100。轴与轮毂为单键联接的单幅板焊接筒体结构。单向出轴。（2）中型：轴承孔径120180。轴与轮毂为胀套联接。（3）重型：轴承孔径200220。轴与轮毂为胀套联接，筒体为铸焊结构。有单向出轴和双向出轴两种。输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，驱动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上。铸（包）胶滚筒的主要优点是表面摩擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包）胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸（包）胶滚筒、人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。人字形沟槽铸（包）胶滚筒是为了增大摩擦系数，在钢制光面滚筒表面上，加一层带人字沟槽的橡胶层面，这种滚筒有方向性，不得反向运转。人字形沟槽铸（包）胶滚筒，沟槽能使水的薄膜中断，不积水，同时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里，由于这两种原因，即使在潮湿的场合工作，摩擦系数降低也很小。考虑到本设计的实际情况和输送机的工作环境：用于工厂生产，环境潮湿，功率消耗大，易打滑，所以我们选择这种滚筒。铸胶胶面厚且耐磨，质量好；而包胶胶皮易掉，螺钉头容易露出，刮伤皮带，使用寿命较短，比较二者选用铸胶滚筒。 5.1滚筒合力 传动滚筒合力计算： 5.2 传动滚筒的选择和计算5.2.1滚筒直径 通过文献1根据参数选择滚筒直径为D=800mm5.2.2 滚筒长度 已知带宽为B=1000mm，而滚筒长度比带宽略大，则滚筒长度为：B=B+（100200）=1200mm6.减速器及联轴器的选择6.1减速器的选择计算 计算电机与滚筒之间的传动比： 电机转速通过文献4查得730r/min 由公式v=2nr 其中v为带速mm/s n为转速，r/min R为滚筒半径，mm 其中v=1000mm/s=60000mm/min r=400mm 取3.14 则 传动比 则通过传动比查文献1表1-76查得ZSY224型减速器符合要求。6.2联轴器的选择计算 本设计中联轴器直接与传动滚筒连接，联轴器选取需要计算滚筒本身的转矩，通过计算滚筒本身的转矩在手册中选取合适的联轴器。滚筒本身的转矩通过公式滚筒本身功率为为30kw，其中取0.98，取0.94，取0.96则所以计算滚筒转矩由文献2查得K为1.5 由文献5选得联轴器为KL130。滑块联轴器又名金属滑块联轴器，其滑块呈圆环形，用钢或耐磨合金制成，适用于转速较低，传递转矩较大的传动。滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。金属滑块联轴器零件的材料可用45钢，工作表面需要进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。 因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。但在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。7.轴的设计计算和校核及键的校核7.1轴的尺寸设计 轴的尺寸通常通过轴上所在零件的尺寸大小所决定图7.1传动轴示意图7.1.1输入轴转矩 输入轴功率P=26.4kw7.1.2确定轴的最小直径选取轴的材料为45号钢正火回火，布氏硬度 HRC=100300 取A=100，可得轴的最小直径 mm根据结构设计可知轴段a是连接金属滑块连轴器的，其直径应与金属滑块联轴器的孔径配合，联轴器的孔径为110mm7.1.3 轴的结构设计 1)拟定装配方案2）按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段选择金属滑块联轴器型号为，则轴段的直径。长度为150mm轴段为了安装调心滚子轴承24124，则，长度为150mm轴段该轴段为轴承定位， 轴段为过渡段， 长度为92mm轴段该轴段安装传动滚筒接盘，取，长度为150mm轴段为定位接盘， 长度为880mm轴段安装传动滚筒接盘， 长度为150mm轴段过渡段， 长度为92mm轴段该轴段为轴承定位， 长度为56mm轴段安装轴承，长度为85mm（5）轴的强度校核 首先根据轴的结构作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位时从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，B截面的当量弯矩最大,且B截面受力相同。 下图为轴的结构示意图：7.2轴上力的计算下图为轴上受力位置示意图：图7.2 轴上受力位置及受力示意图7.2.1求轴承的支反力在H面内：力的平衡方程： 力矩的平衡方程： 由前知， AB=268 AC=1282 AD=1550由以上的条件可以求得： 在V面内：力平衡方程： 力矩的平衡方程： 其中 则经计算， 7.2.2求B点处弯矩在H面内： 在V面内： 合成弯矩: 扭矩 ： 则弯矩图如下所示：图7.3 传动轴的弯矩和扭矩图（ 注：以上各物理量的单位皆为：）7.2.3按弯扭合成强度校核轴的强度 当量弯矩：，取折合系数，则B点处当量弯矩： 方向为正 轴的材料为45号钢，正火回火处理；查表19.1-1得抗拉强度 许用疲劳应力 轴的计算应力为 其中：d=130mm计算结果表明该轴满足强度要求。7.3 传动轴轴承校核传动轴上的轴承为24124型调心滚子轴承，查手册，该轴承的主要性能参数为：7.3.1由前知轴承支反力 合成支反力： 7.3.2轴承的当量动载荷轴承工作时有中等冲击，由文献2查得载荷系数 ， 查文献2表13-5得 则当量动载荷 ，查表得 则当量动载荷 7.3.3计算轴承寿命因，故按计算，由文献2表13-4得。按公式得； （7.1）则该轴承满足设计要求。7.4传动轴上键的强度校核普通平键 静连接的校核公式 （7.2）式中T-传递的转矩，k-键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，此处h为键的高度，mmL-键的工作长度，mmd-轴的直径，mm则8.拉紧装置的选择及计算带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。为保证输送机正常稳定的运行，必须要满足驱动滚筒与输送带间的摩擦驱动力，这就需要输送带具有一定的拉紧力。在设计带式输送机时如何选用合适的拉紧装置是带式输送机设计的关键。1、 使输送带具有足够的初张力，保证输送带与驱动滚筒之间所必须的摩擦力，并且使摩擦力有一定的贮备，以满足传动滚筒的摩擦传动要求；2、 保证输送带最小张力点的张力，以满足输送带的垂度限制条件，保证输送机正常平稳地运行；3、满足输送带动张力引起的弹性伸长要求的拉紧行程；4、补偿输送带的永久伸长；5、为输送带接头提供必要的行程。重锤式拉紧装置(垂直重锤拉紧装置、重锤车式拉紧装置、)、固定式拉紧装置(螺旋拉紧装置、固定绞车拉紧装置)、自动拉紧装置(自动绞车拉紧装置、液压自动拉紧装置)本文采用重锤车式拉紧装置。（8.1）则拉紧力为通过拉紧力由文献1查得拉紧装置重量为491.4kg9.清扫装置输送机在运转过程中，不可避免的有部分颗粒和粉料粘在输送带表面，通过卸料装置后不能完全卸净，表面粘有物料的输送带工作面通过下托辊或改向滚筒时，由于物料的积聚而使其直径增大，加剧托辊和输送带的磨损，引起输送带跑偏。而且，不断掉落的物料还污染了场地环境。因此，清扫粘结在输送带表面的物料，对于提高输送带的寿命和保证输送带的正常工作具有重要意义。 常用的清扫装置是弹簧刮板清扫器，如图所示： 图9.1 弹簧清扫器 1刮板 2弹簧弹簧清扫器一般装在头部滚筒的头部滚筒的下方，使输送带进入无载分支前，先将大部分黏附物清扫掉。弹簧压力的大小根据不同物料的粘性进行调节，同时保证弹簧的工作行程为20mm。橡胶合金清扫器是一种新型清扫装置，其结构如下图 图9.2 橡胶合金清扫器 3清扫板 4金属连板 5缓冲器 6调整杆 7调整螺栓 8支架 9轴杆它由清扫板3，金属连板4，橡胶缓冲器5，调整杆6，调节螺栓7，支架8及轴杆9组成。当调节调整螺栓7时，使调整杆逆时针旋转，通过轴杆带动清扫板转动并紧贴在输送带上产生一定的压力。这种清扫器的优点是： （1）刮板与输送带摩擦面积小，减少对输送带的磨损，提高了输送带的使用寿命。（2） 清扫板上镶有耐磨硬质合金，寿命长。（3） 清扫器是由数块清扫板组成，如若输送带表面局部黏附的黏结物没被清扫掉时，清扫板跳动不影响其他清扫板工作。橡胶清扫器有H型和P型两种，可以分别安装在输送机的不同位置上构成复式清扫装置，所以清扫效果好。对于长距离的带式输送机，近年来出现了输送带翻转清扫法。输送带无载分支在离开头部滚筒后旋转，在进入尾部滚筒之前再往回旋转，恢复原状。采取输送带翻转清扫法能避免弄脏托辊和沿输送机线路撤落黏结物，减轻输送带和托辊的磨损，使下托辊的使用寿命大约增加一倍左右，减少输送带运行阻力，传动功率也相应减少。 此外，在靠近机尾换向滚筒处也安装清扫装置，一般为犁形清扫器，使刮板紧贴输送带的内表面（即回空股输送带的上表面）。清扫装置对双滚筒尤为重要。因为输送带装煤的上表面要与传动滚筒接触，若清扫不净，会使输送带受到损坏或由于煤粉杂质粘结滚筒表面，使输送带过快磨损，对于钢芯绳带则会使钢绳芯断丝。在多电机传动的输送带上，若清扫不净造成两个传动滚筒直径的差异，从而可能造成电机功率分配不均，甚至发生事故。 因为本设计的输送机功率不是太大，距离也不是很远，故采用弹簧清扫装置。10. 经济性分析往年带式输送机投资大约在3000万到4500万，本次设计将初期投资暂定为5000万元。初期投资大约5000万，预计平均每年收益600万元，投资贷款年利率为3%，现金流量图如图10.1，分析项目是否可行。图10.1 现金流量图 为了求的值，可列出等式取，即结果为正值，由现值函数规律可知值随i的增加而减少，为使净现值为零或负值，用试算，即用可见，内部收益率必然在之间，代入线性内插法计算公式求得 因为，故该方案在经济上可行。结 论带式输送机是最常用的固体物料的连续输送机，广泛应用于国民经济的各行各业中。本设计的内容包括：带式输送机的应用、分类、发展状况、结构、布置方式、及运行阻力；带式输送机的主要零部件（如滚筒等）的常规设计计算和主要零部件的强度校核，主要包括传动功率和输送带张力的计算和校核；驱动装置的选用；输送机部件的选用，主要有输送带、传动滚筒、拉紧装置等。通过本次设计将我大学四年所学的知识融会贯通，更加深入了解和知晓了我原来对知识和材料把握的不足，明白了即使即将离开大学走向社会，我还依旧只是个学生，我要学习和了解的东西还有很多，这次设计我受益匪浅，不仅从知识面，把握程度，还有对今后道路的理解。根据本次设计我看到了我国带式输送机将来要走的路，如何进一步提高带式输送机的性能，减小损耗还有待进一步研究。总的来说，本次设计基本达到目的。致 谢本次设计我是由张晓君老师指导，张老师孜孜不倦的教学态度，深厚的知识积累令我感悟良多。在设计过程中曾多次得到张老师的耐心辅导，尤其是我对设计的不理解，老师都细心地指导我，谢谢张老师。其中还有诸多同学的帮助，只言片语难以表达我的感谢之情，谢谢老师和同学们！参考文献【1】 运输机械设计选用手册编辑委员会编.运输机械设计选用手册M.北京:化学工业出版社.1999.1【2】 濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计（第九版）M.北京:高等教育出版社.2013.5【3】 成大先.机械设计手册第一卷（第五版）M.北京：化学工业出版社，2008【4】 成大先.机械设计手册第二卷（第五版）M.北京：化学工业出版社，2008【5】 成大先.机械设计手册第三卷（第五版）M.北京：化学工业出版社，2008【6】 成大先.机械设计手册第四卷（第五版）M.北京：化学工业出版社，2008【7】 成大先.机械设计手册第五卷（第五版）M.北京：化学工业出版社，2008【8】 Zhang Yuan.Computer Simulation on Continuous Model of Belt Conveyor Dynamic Analysis R.Shanghai,China;Proceedings of the First International Conference on Mechanical Engineering.2000