带式输送机毕业设计

毕 业 论 文题目 带式输送机 系别 机电工程系 专业 机电一体化 班级 09机电01班 姓名 学号 0902110159 指导教师 日期 2012年4月 设计任务书设计题目：带式输送机设计要求：一、了解带式输送机的种类，根据运输物料的性质和工作环境，选择水平式带式输送机二、对带式输送机的整体结构和原理进行分析三、对带式输送机的电动机、减速器等部件进行计算和选择四、对带式输送机的发展前景进行简单阐述设计进度要求：第一周：毕业论文题目的拟定第二周：毕业论文资料的采集第三周：拟定设计总体设计方案与设计思路第四周：对输送机的进行整体结构设计 第五周：带式输送机部件的选择和计算第五周：校核、修改、成文和定稿第七周 电子稿的输入和排版第八周 准备答辩 指导教师（签名）： I摘要本次毕业设计是关于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。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。目前，胶带输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的气垫式胶带输送机就是其中的一个。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，联轴器，主要部件。目录摘 要II1带式输送机概述11.1 带式输送机的应用11.2 带式输送机的分类11.3 各种带式输送机的特点21.4 带式输送机的发展状况31.5带式输送机的的结构和布置31.5.1 带式输送机的的结构31.5.2 布置方式42标准部件的选用62.1输送带的选择62.2输送量计算62.3选择传动形式和驱动装置62.4头部传动滚筒的选择72.5尾部改向滚筒选择72.6托辊的选择82.7其他部件的选用83输送机受力分析93.1圆周驱动力分析93.2 主要阻力计算93.2.1模拟摩擦系数103.2.2承载分支托辊组每米旋转质量的确定103.2.3回程分支托辊组每米长度旋转部分质量的确定103.2.4每米长度输送物料质量的确定103.2.5主要阻力113.3 附加特种阻力计算113.4 总阻力计算124电动机选用134.1电动机类型的确定134.2电动机容量的选择134.3确定电动机的转速134.4选择电机型号145减速器的选用155.1 传动装置的总传动比155.2 液力偶合器155.3 联轴器166张力计算186.1输送带张力计算186.2 输送带不打滑条件校核186.3 输送带下垂度校核19致 谢21参考文献22231带式输送机概述1.1 带式输送机的应用带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。连续运输机可分为：（1）具有挠性牵引物件的输送机，如带式输送机，板式输送机，刮板输送机，斗式输送机、自动扶梯及架空索道等；（2）不具有挠性牵引物件的输送机，如螺旋输送机、振动输送机等；（3）管道输送机(流体输送)，如气力输送装置和液力输送管道。其中带输送机是连续运输机中是使用最广泛的，带式输送机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材，粮食等各个部门。 1.2 带式输送机的分类带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点。其简介如下：1.3 各种带式输送机的特点（1）QD80轻型固定式带输送机 QD80轻型固定式带输送机与TD型相比，其带较薄、载荷也较轻，运距一般不超过100m，电机容量不超过22kw。（2） 它属于高强度带式输送机，其输送带的带芯中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里。（3）U形带式输送机 它又称为槽形带式输送机，其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由提高到使输送带成U形。这样一来输送带与物料间产生挤压，导致物料对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达25。（4）管形带式输送机 U形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机，因为输送带被卷成一个圆管，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。（5）气垫式带输送机 其输送带不是运行在托辊上的，而是在空气膜(气垫)上运行，省去了托辊，用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊，运动部件的减少，总的等效质量减少，阻力减小，效率提高，并且运行平稳，可提高带速。但一般其运送物料的块度不超过300mm。增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外，也可以改变输送带本身，把输送带的运载面做成垂直边的，并且带有横隔板。一般把垂直侧挡边作成波状，故称为波状带式输送机，这种机型适用于大倾角，倾角在30以上，最大可达90。（6）压带式带输送机 它是用一条辅助带对物料施加压力。这种输送机的主要优点是：输送物料的最大倾角可达90，运行速度可达6m/s，输送能力不随倾角的变化而变化，可实现松散物料和有毒物料的密闭输送。其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。（7）钢绳牵引带式输送机 它是无际绳运输与带式运输相结合的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。1.4 带式输送机的发展状况目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门，近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。主要有：钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。这些输送机的特点是输送能力大(可达30000t/h)，适用范围广(可运送矿石，煤炭，岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人)，安全可靠，自动化程度高，设备维护检修容易，爬坡能力大(可达16)，经营费用低，由于缩短运输距离可节省基建投资。目前，带式输送机的发展趋势是：大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料输送能耗，清理胶带的最佳方法等。我国已于1978年完成了钢绳芯带式输送机的定型设计。钢绳芯带式输送机的适用范围：（1）适用于环境温度一般为C；在寒冷地区驱动站应有采暖设施；（2）可做水平运输，倾斜向上(16)和向下()运输，也可以转弯运输；运输距离长，单机输送可达15km；（3）可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊；（4）输送带伸长率为普通带的1/5左右；其使用寿命比普通胶带长；其成槽性好；运输距离大。1.5带式输送机的的结构和布置1.5.1 带式输送机的的结构带式输送机又称胶带运输机带式输送机主要由以下部件组成：头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、安全保护装置等。图1.1带式输送机总体结构图输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在输送机的端部和中间部位卸下。输送带用旋转的托棍支撑，运行阻力小。带式输送机可沿水平或倾斜线路布置。=由于带式输送机的结构特点决定了其具有优良性能，主要表现在：运输能力大，且工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机的1/3到1/5；由于物料同输送机一起移动，同刮板输送机比较，物料破碎率小；带式输送机的单机运距可以很长，与刮板输送机比较，在同样运输能力及运距条件下，其所需设备台数少，转载环节少，节省设备和人员，并且维护比较简单。由于输送带成本高且易损坏，故与其它设备比较，初期投资高且不适应输送有尖棱的物料。输送机年工作时间一般取4500-5500小时。当二班工作和输送剥离物，且输送环节较多，宜取下限；当三班工作和输送环节少的矿石输送，并有储仓时，取上限为宜。1.5.2 布置方式电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。带式输送机常见典型的布置方式如下表1.1所示：此次选择DT(A)固定带式输送机作为设计类型。单电机驱动，机长10m，带宽500mm, 上托辊槽角为35，下托辊槽角为0。DT(A)固定带式输送机是通用系类产品，可广泛用于冶金、交通、电力、建材、化工、轻工、粮食和机械行业，输送密度为5002500/m3各种散状物料和成件物品。使用环境为-20到402。表1.1带式输送机典型布置方式水平运动单滚筒传动向上运动单滚筒凸弧单滚筒凹弧双滚筒传动单滚筒凸凹弧三滚筒传动双滚筒向下运动单滚筒向上运动单滚筒双滚筒2标准部件的选用2.1输送带的选择输送带的品种规格符合GB/T44901994运输带尺寸、GB/T79842001运输带 具有橡胶和塑料覆盖层的普通用途织物芯输送带的规定，见2-1表2表2-1输送带种类种类抗拉体强度/（N/mm*层）输送带宽度/mm400500650800100012001400帆布带CC-56尼龙袋NN-100NN-150由于本设计是小型设计输送机，初步选定为帆布带。俺给定的工作条件，输送机的工作倾角=0。根据设计要求带宽为B=500mm,NN-100型输送带，层数为3层。上胶3.0+下胶1.5，输送带质量5.025Kg/m。技术规格为纵向扯断强度100N/mm；每层带宽为1.0mm,截面积为0.0236m2。2.2输送量计算根据输送量的计算方法2： 式（2.1）=3.60.023622000=339.84t300t此输送带符合使用要求。2.3选择传动形式和驱动装置驱动装置是带式输送机的动力传递机构。一般由电动机、联轴器、减速器及驱动滚筒组成。根据不同的使用条件和工作要求，带式输送机的驱动方式，可分单电驱动机、多电驱动机、单滚筒驱动、双滚筒驱动和多滚筒驱动几种。由于此设计为小型带式输送机，采用水平输送，运输距离短，所以选用Y系列电机联轴器减速器的传动形式单电机单筒驱动，如下图图2-1传动方式2.4头部传动滚筒的选择传动滚筒的直径和长度符合GB/T9881991带式输送机滚筒基本参数和尺寸规定2，如表2-2表2-2带宽与传动滚筒的关系带宽B滚筒直径500630800100012501400光胶光胶光胶光胶光胶光胶500600800本设计选用直径为500mm的胶面滚动轴筒，与之匹配的轴承型号是35202.5尾部改向滚筒选择尾部改向滚筒，与500mm的传动滚筒匹配的尾部改向滚筒直径为400mm。如表2-3传动滚筒与改向滚筒的关系带宽传动滚筒直径约180尾部改向滚筒直5005004005005004006305002.6托辊的选择本系列配置的托辊可分为承载托辊（槽型）和回程托辊（平行）两类6。承载托辊初选为DTGP1103，回程托辊初选为DTGP1211，缓冲托辊初选为DTGH1103。上托辊间距为1m,下托辊间距为2m。上托辊槽角为35，下托辊槽角为0。2.7其他部件的选用由于本次为小型输送机，机长较短，功率较小，故选用螺旋拉紧装置；采用固定落地式机架，角钢焊接7。该输送机设计为水平运输，不需要制动装置，只选择空段清扫器、头部清扫器和头部漏斗。3输送机受力分析3.1圆周驱动力分析1）圆周驱动力分析 传动滚筒上所需圆周驱动力为所有阻力之和3，即： 式（3.1）式中主要阻力，N；附加阻力，N；特种主要阻力，托辊前倾摩擦阻力和导料槽摩擦阻力，N；特种附加阻力，清扫器、卸料器和翻转回程前输送带阻力，N；倾斜阻力，N。=qGHg五种阻力中，、是所有输送机都有的，其他三类阻力，根据输送机侧型及附件装设情况定，由设计者选择。3.2 主要阻力计算输送机的主要阻力是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托辊旋转所产生阻力的总和。可用式（3-2）计算： 式（3.2）式中模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定，一般可按表查取。输送机长度（头尾滚筒中心距），m；重力加速度；承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m，用式（3.3）计算 运行阻力系数f值应根据表3-5选取。取=0.0453.2.1模拟摩擦系数模拟摩擦系数，根据工作条件及制造、安装水平选取，见下表表3-1模拟摩擦系数f输送机工况工作条件和设备质量良好，带速低，物料内摩擦较小0.020.023工作条件和设备质量一般，带速较高，物料内摩擦较大0.0250.030工作条件恶劣、多尘低温、湿度大，设备质量较差，托辊成槽角大于350.0350.045由于工作条件为室外，多尘土，带速为2.0m/s所以此处f选用为0.035。3.2.2承载分支托辊组每米旋转质量的确定 式（3.3）其中承载分支每组托辊旋转部分重量，kg；承载分支托辊间距，m；托辊已经选好，知L=200时G1=15.3 kg计算：=15.3/1=15.3 kg/m3.2.3回程分支托辊组每米长度旋转部分质量的确定回程分支托辊组每米长度旋转部分质量，kg/m，用式（3.4）计算： 式（3.4）其中回程分支每组托辊旋转部分质量回程分支托辊间距，2m；=10.4kg计算：=10.4/2=5.2 kg/m3.2.4每米长度输送物料质量的确定每米长度输送物料质量 式（3.5）=339.84/(3.6x2)=47.2kg/m3.2.5主要阻力=268N3.3 附加特种阻力计算附加特种阻力包括输送带清扫器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，按下式计算： 式（3.6） 式（3.7） 式（3.8）式中清扫器个数，包括头部清扫器和空段清扫器；A一个清扫器和输送带接触面积，见表2清扫器和输送带间的压力，N/，一般取为310410104N/；u清扫器和输送带间的摩擦系数，一般取为0.50.7刮板系数，一般取为1500 N/m。表3-2导料槽栏板内宽、刮板与输送带接触面积带宽B/mm导料栏板内宽/m刮板与输送带接触面积A/m头部清扫器空段清扫器5000.3150.0050.0086500.4000.0070.018000.4950.0080.01210000.6100.010.01512000.7300.0120.01814000.8500.0140.021查表3-7得 A=0.006m，取=8104N/m，取=0.6，将数据带入式（3 -7）则=0.00681040.6=288N拟设计的总图中有两个清扫器和一个空段清扫器（一个空段清扫器相当于1.5个清扫器）=0由式（3-6） 则 =3.5288+0=1008N3.4 总阻力计算本设计没有附加阻力=0，本设计没有特种阻力=0.因为是本输送机水平运输，所有H=0=0由式（2.4-2）=268+1008=1276N 4电动机选用4.1电动机类型的确定按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三厢异步电动机4。4.2电动机容量的选择工作所需功率4： 式(4.1) 式(4.2)所以 式(4.3)由电动机至工作机之间传动装置的总效率4： 式(4.4)式中1、2、3、4分别是齿轮传动、卷筒、轴承、联轴器的效率其中=0.97、=0.96、=0.98、=0.99.则：=0.970.960.980.99=0.817所以：=3.25KW 式(4.5)根据Pd选取电动机的额定功率使=(11.3)4由查表的电动机的额定功率为=4KW4.3确定电动机的转速卷筒轴的工作转速为：=(601000V)/d 4 式(4.6) =(6010002)/3.14500 =76.4r/min4.4选择电机型号按照推荐的合理传动比范围，二级圆柱齿轮传动比为840，故电动机的转速范围为=（840）76.4r/min=611.23056r/min配合查出的容量，由查表得两种使用的电动机型号，其技术参数比较情况如4-1表4表4-1电动机型号和基本参数方案电动机型号额定功率电动机转速r/minKw同步转速满载转速1Y132M1-6410009602Y112M-44150014403Y112M-2430002890综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比，可知方案1比较适合。因此选用电动机型号为Y132M1-6，所选电动机的额定功率为P=4KW,满载转速为960r/min。5减速器的选用5.1 传动装置的总传动比已知电机转速为960 r/min ，=76.4r/min，则电机与滚筒之间的总传动比为：=960/76.4=12.57本次设计选用二级圆柱齿轮减速器,传动比为25，可传递30KW功率。展开式传动比分配4：取=3.94 =3.145.2 液力偶合器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，液压传动是同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2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。3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。4良好的限矩保护性能5使多电机驱动的设备各台电机负荷分配趋于均匀本次设计选用的YOD400，输入转速为1470rmin，效率达0.96，起动系数为1.31.7。5.3 联轴器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为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2）滑块联轴器3)十字轴式万向联轴器4）齿式联轴器5）滚子链联轴器（2）有弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储存的能量愈多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈好。1）弹性套柱销联轴器2）弹性柱销联轴器3）梅花形弹性联轴器由于滚轴载荷变化大，选择具有所联两轴的相对位移缺乏补偿能力。本次选用凸缘联轴器。6张力计算6.1输送带张力计算输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证输送机上午正常运行，输送带张力必须满足以下两个条件：（1）在任何负载情况下，作用在输送带上的张力应使得全部传动滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上，而输送带与滚筒间应保证不打滑；（2）作用在输送带上的张力应足够大，使输送带在两组托辊间的垂度小于一定值2。6.2 输送带不打滑条件校核 圆周驱动力通过摩擦传递到输送带上（见图6-1）图6.1作用于输送带的张力为保证输送带不打滑，输送带在传动滚简松边的最小张力应满足式 式(6.1)传动滚筒传递的最大圆周力 式(6.2)动载荷系数；对惯性小、起制动平稳的输送机可取较小值;否则，就应取较大值。取1.5是表示传动滚筒与输送带之间的摩擦系数，该输送带设计取=0.4见表6-1表6-1 传动滚筒与输送带间的摩擦系数2工作条件光面滚筒胶面滚筒清洁干燥0.250.030.40环境潮湿0.100.150.250.35潮湿粘污0.050.20取=1.5，由式 =1.51276=1914N查表求=1.42。=3.041914/3.04630N6.3 输送带下垂度校核为了限制输送带在两组托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的最小张力，需对进行验算2。承载分支 式(6.3)回程分支 式（6.4）式中允许最大垂度，一般0.01；承载上托辊间距（最小张力处）；回程下托辊间距（最小张力处）。取=0.01 由式（6.3）、式（6.4）得：1.0（5.02+51）9.8/(80.01)=6862.5N 2.05.29.8/(80.01)=1229.9N致谢本文是在王德春老师的指导下完成的，在论文期间，王老师在论文设计中给予悉心指导，在学习生活上给予大力支持和帮助；尤其是在王老师严谨的科学研究精神，惜字如金的工作态度深深的影响着我，使我受益匪浅。在此由衷感谢，并致以崇高的敬意。同时也感谢所有支持、关心和帮助过我的各个老师、亲人、朋友和同学，由于本人水平有限、时间的仓促，论文难免有不足和错误之处，恳请各位教师点评、指正，在此表示感谢。参考文献1宋伟刚，邓永胜现代带式输送机的设计方法J物流技术与应用，20002张钺新型带式输送机设计手册M.冶金工业出版社，20013陈立德机械设计基础课程设计M.高等教育出版社，20064荣耀，付铁，杨梦辰机械设计基础第二版M北京理工大学出版社，20065DT(A)型带式输送机机械设计手册M.冶金工业出版社.20036GB/T9881991，带式输送机滚筒基本参数与尺寸S中国标准出版社，19917王西平，姜卫东，王永本带式输送机三角形支架的设计计算J煤炭工程，2004 毕业设计意见表指导教师意见： 教师签字： 年 月 日 评阅人意见： 评阅人签字： 年 月 日答辩委员会意见： 成 绩 评 定：答辩组组长签字： 年 月 日