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1、机电一体化技术-带式输送机毕业设计-设计论文 毕 业 设 计学生姓名学 号系 部 机电信息工程系专 业机电一体化技术题 目带式输送机毕业设计胶带输送指导教师 姓 名 专业技术职称学位 姓 名 专业技术职称学位2012年6月摘 要本次毕业设计是关于粮用移动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各主要零部件进行了校核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
2、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关 键 词带式输送机上运选型设计AbstractThe design is a graduation project about the belt conveyor used in granary At first it is introduction about the belt conveyor Next it is the principles about choose component parts of belt conveyor After that
3、the belt conveyor abase on the principle is designed The ordinary belt conveyor consists of six main parts Drive Unit Jib or Delivery End Tail Ender Return End Intermediate Structure Loop Take-Up and Belt At last it is explanation about fix and safeguard of the belt conveyor Today long distance high
4、 speed low friction is the direction of belt conveyors development Air cushion belt conveyor is one of them At present we still fall far short of abroad advanced technology in design manufacture and using There are a lot of wastes in the design of belt conveyorKeywords belt conveyorupward transportl
5、ectotype design目 录1 绪论311 带式输送机的应用312 带式输送机的分类313 各种带式输送机的特点314 带式输送机的结构与工作原理415 带式输送机的发展与现状52 带式输送机的设计521 带式输送机主要技术参数的确定5211 带式输送机速度的选择5212 最大输送量的选择6213 倾角的确定6214 最大提升高度及物料容重的确定6215 带宽的计算6216 输送机的布置形式722 电动机功率的计算和电动机的选择823 最大张力的计算1024 输送带的选择1125 托辊的选择1226 驱动滚筒传动计算1527 张紧装置的选择与设计1928 机架的设计20结 论22致 谢
6、23参考文献241 绪论11 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
7、适应于冶金煤炭机械电力轻工建材粮食等各个部门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22k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
8、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
9、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6ms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图为带式输送机的结构简图它由输送带驱动装置托辊机架清扫器拉紧装置和制动装置等组成输送带绕经驱动滚筒和尾部改向滚筒形成无极的环形封闭带上下股输送带分别支承在上托辊和下托辊上拉紧装置保证
10、输送带正常运转所需的张紧力工作时驱动滚筒通过摩擦力驱动输送带运行物料装在输送带上与输送带一同运动通常利用上股输送带运送物料并在输送带绕过机头滚筒改变方向时卸载必要时可利用专门的卸载装置在输送机中部任意点进行卸载输送带绕经传动滚筒和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带输送带的上下两部分都支承在托辊上拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力工作时传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行物料从装载点装到输送带上形成连续运动的物流在卸载点卸载一般物料是装载到上带 承载段 的上面在机头滚筒 在此即是传动滚筒 卸载利用专门的卸载装置也可在中间卸载普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑以增加物流断
11、面积下带为返回段 不承载的空带 一般下托辊为平托辊带式输送机可用于水平倾斜和垂直运输对于普通型带式输送机倾斜向上运输其倾斜角不超过18向下运输不超过15带速选择原则输送量大输送带较宽时应选择较高的带速较长的水平输送机应选择较高的带速输送机倾角愈大输送距离愈短则带速应愈低物料易滚动粒度大磨琢性强的或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的宜选用较低带速 4 一般用于给了或输送粉尘量大时带速可取08ms1ms或根据物料特性和工艺要求决定 5 人工配料称重时带速不应大于125ms 6 采用犁式卸料器时带速不宜超过20ms 7 采用卸料车时带速一般不宜超过25ms当输送细碎物料或小块料时允许带速为315m
12、s 8 有计量秤时带速应按自动计量秤的要求决定 9 输送成品物件时带速一般小于125ms带速与带宽输送能力物料性质块度和输送机的线路倾角有关当输送机向上运输时倾角大带速应低下运时带速更应低水平运输时可选择高带速带速的确定还应考虑输送机卸料装置类型当采用犁式卸料车时带速不宜超过315ms考虑的工作条件取带速为16ms 2-1B输送带宽度mQ所需输送量th按最大输送量Q 50th计算物料松散密度tm3以小麦为计算基准取 075 tm3V输送带速度ms取V 16msC倾角系数由 实用机械设计手册表133-14查得当输送机倾角 16时倾角系数c 088k装载系数一般取k 0809在此我们取k 085y
13、断面系数因小麦的静堆积角为33动堆积角 07X33 23由运输机械设计选用手册表3-15查得y 012代入数据 m 0359m此时我们取标准输送带宽度B 04m 400mm1216 输送机的布置形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带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种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因单点驱动方式最常用凡是
14、没有指明是多点驱动方式的即为单驱动方式故一般对单点驱动方式单点两字省略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在大运量长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动带式输送机常见典型的布置方式如表2所示表 带式输送机典型布置方式初步确定输送机布置形式如图1所示 2-2向上输送取向下输送为由于我们设计的输送机为向上运行的输送机所以传动滚筒轴功率的计算公式为 2-3式中空载运行功率系数由于本输送机一般都是在含尘较多的室内外工作由实用机械设计手册表133-19取托辊的阻力系数Ws 004根据托辊阻力系数Ws用插入法查实用机械设计手册表133-16得空载运行功率系数 00106输送机水平
15、投影长度m满载运行功率系数由实用机械设计手册表133-17查得 输送机垂直提升高度H为最大提升高度H 5m附加功率系数由实用机械设计手册表133-18取 15代入数据222 电动机功率的计算电动机功率的计算公式为 2-4式中N电动机功率 传动滚筒轴的功率传动总功率因为本机传动采用三角带传动取 089 K电动机安全起动系数满载起动因 5KW取K 11代入数据223 电机的选用电动机额定转速根据生产机械的要求而选定一般情况下电动机的转速不低500rmin因为功率一定时电动机的转速低其尺寸愈大价格愈贵而效率低若电机的转速高则极对数少尺寸和重量小价格也低本设计皮带机所采用的电动机的总功率为kw所以需选
16、用功率为kw的电机电动机主要性能参数型电动机主要性能参数拟采用型电动机该型电机转矩大性能良好可以满足要求它的主要性能参数如表电动机型号额定功率k满载转速rmin电流A效率功率因数起动电流额定电流起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩重量kg224523 最大张力的计算在单驱动的带式输送机中驱动滚筒的趋入点Sn的张力通常为输送带的最大张力见图2-2所示Sn与驱动轴功率的关系可按运输机械设计选用手册式2-5计算图2-2输送带张力图 2-5式中趋入点张力Ne自然对数的底 e 2718输送带与滚筒的摩擦系数输送带在滚筒上的包角rad当包角以度为单位时其对应的值见运输机械设计选用手册表3-21当我们采用包角
17、180时滚筒表面同时也为胶面由于此运输机的工作环境比较干燥所以 035则 300所以24 输送带的选择241 输送带简介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
18、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 输送带的连接为了方便制造和搬运输送带的长度一般制成100200米因此使用时必须根据需要进行连接橡胶输送带的连接方法有机械接法与硫化胶接法两种硫化胶接法又分为热硫化和冷硫化胶接法两种塑料输送带则有机械接法和塑化接法两种 机械接头机械接头是一种可拆卸的接头它对带芯有损伤接头强度效率低只有2560使用寿命短并且接头通过滚筒表面时对滚筒表面有损害常用于短距或移动式带式输送机上织物层芯输送带常采用的机械接头形式有胶接活页式铆钉固定的夹板式和钩状卡子式
19、但钢丝绳芯输送带一般不采用机械接头方式硫化塑化接头硫化塑化接头是一种不可拆卸的接头形式它具有承受拉力大使用寿命长对滚筒表面不产生损害接头效率高达6095的优点但存在接头工艺复杂的缺点对于分层织物层芯输送带在硫化前将其端部按帆布层数切成阶梯状 然后将两个端头相互很好的粘合用专用的硫化设备加压加热并保持一定的时间即可完成其强度为原来强度的 i-1 i100其中i为帆布层数 2-6式中Z输送带带芯层数层最大工作张力N 14175N安全系数一般多层带取n 810减层带取n 911在此我们取n 10B输送带宽度mmB 400mm带芯径向扯断强力N mm层 见运输机械设计选用手册表3-3此时我们选用因价格
20、低质量好而被业内人士普遍使用的维纶帆布芯每层厚度为06mm则径向扯断强度 70 N mm层 代入数据输送带层数即输送带层数为1层即可25 托辊的选择托辊是带式输送机的输送带及货载的支承装置托辊随输送带的运行而转动以减小输送机的运行阻力托辊质量的好坏取决带式输送机的使用效果特别是输送带的使用寿命而托辊的维修费用成为带式输送机运营费用的重要组成部分所以要求托辊结构合理经久耐用回转阻力系数小密封可靠灰尘煤粉不能进入轴承从而使输送机运转阻力小节省能源延长使用寿命托辊分钢托辊和塑料托辊两种钢托辊多由无缝钢管制成托辊辊子直径与输送带宽度有关通用固定式输送机标准设计中带宽B为800mm以下的输送机选用托辊直
21、径为mm带宽10001400mm选用辊子直径为108mm托辊按用途又可分为槽形托辊形托辊缓冲托辊和调心托辊如图所示 图2-4缓冲托辊因为本机输送物料主要为小麦等散状物料所以我们选择不易让物料撒落的槽型上托辊和平行下托辊对于上托辊我们选择35大槽角槽型托辊托辊间距由运输机械设计手册表2-24推荐本机托辊间距为1200mm头部滚筒中心线至第一槽型托辊的最小过渡距离为A运输机械设计手册表2-25推荐过渡距离A 13B 520mm输送带的最大下垂度为 2-7式中两组托辊间输送带的最大下垂度m物料质量kgm 20kgm 该处输送带张力N取 1400N输送带质量kgm 105kgmg重力加速度g 981k
22、ma托辊间距ma 12m代入数据由运输机械设计手册表2-74推荐辊子轴承选用4G204系列2上托辊的校核所选用的上托辊为槽形托辊其结构简图如下 槽形托辊结构简图1承载分支的校核 2-8式中承载分支托辊静载荷N承载分支托辊间距m辊子载荷系数查运输机械设计选用手册表2-35选 08带速ms已知 16ms每米长输送带质量kgm已知 92kgm输送能力kgm 2-9式中三节托辊槽型输送带上最大截面积m3带速ms已知 16ms倾斜系数物料松散密度kgm3由运输机械设计选用手册表1-3查得s 01110m2由运输机械设计选用手册表2-28查得 096带入上式得 15345kgs则查表2-74得上托辊直径为
23、89mm长度为315mm轴承型号为4G204承载能力为4400N大于所计算的故满足要求滚筒可分驱动滚筒和改向滚筒两种驱动滚筒的作用是通过筒面和带面之间的摩擦驱动使输送带运动同时改变输送带的运动方向只改变输送带运动方向而不传递动力称为改向滚筒 如尾部滚筒垂直拉紧滚筒等 图2-6驱动滚筒结构示意图由运输机械设计手册表3-22选传动滚筒直径为240许用扭矩500Nm滚筒宽度L 480mm已知传动功率为22电机转速也即主动轮转速rmin驱动滚筒直径为要求输送带线速度为ms驱动滚筒转速也即从动轮转速为 21273rmin选择三角带传动选择B型三角带小带轮直径D1 100mm从动轮直径圆整到标准值 750
24、mm实际传动比 2-11 打滑率 取002验算三角传动胶带速度V初选中心距A考虑传动布置要求初定 800mm三角带长度L 27525mm取标准值L 2800mm三角带挠性次数 3514次秒 40次秒 合宜实际中心距小带轮的接触角13266120可用需要三角带根数N传动功率1983kWN单根三角带允许传动的功率09F接触角影响的修正系数092K受工作影响的工作系数10取3根作用在轴上的力三角带传动作用在轴上的力按下式计算 2-12 单根三角带拉力查表165N传动轴驱动滚筒轴径的计算传动轴轴径的计算公式如下 3103mm轴的强度校核采用45钢调质处理机械性能为抗拉强度 580MPa屈服点 290M
25、Pa弯曲疲劳极限 235MPa扭转疲劳极限 135MPa许用静应力 238MPa许用疲劳应力 165MPa初选轴径取36按疲劳强度安全系数校核a仅考虑弯矩作用时的安全系数 2-14 b仅考虑扭矩作用时的安全系数 2-15 弯曲时的有效应力集中系数 152扭转时的有效应力集中系数 157轴表面质量系数 09弯曲时的尺寸影响系数 06扭转时的尺寸影响系数 06材料拉伸的平均应力折算系数 034材料扭转的平均应力折算系数 021d 36mm处的抗弯截面模数cm3抗扭截面模数 cm3对称循环弯曲应力的应力幅MPa脉动循环扭转应力的应力幅 MPa脉动循环扭转应力平均应力273MPa仅考虑弯矩作用时的安全
26、系数仅考虑扭矩作用时的安全系数安全系数根据运输机械设计选用手册滚筒轴的许用安全系数 12所以滚筒强度满足要求由于对于36找不到相配套的滚筒所以我们取轴径为6027 张紧装置的选择与设计拉紧装置是带式输送机必不可少的部件具有以下四个主要作用保证输送带有足够的张力防止打滑保证输送带各点的张力不低于一定值以防止输送带在托辊间因过分松弛而引起撒料和增加运动阻力补偿带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化为输送带重新接头提供必要的行程张紧装置在使用中应满足的要求布置输送机正常运行时输送带在驱动滚筒的分离点具有一定的恒张力以防输送带打滑布置输送机在启动和停机时输送带在驱动滚筒的分离点具有一定恒张力比值一般取
27、1317可以通过设计计算不小于启动系数进行确定保证输送带承载分支和回空分支最小张力处的输送带下垂度不应超过标准规定值GBT171191997规定输送带下垂度为两组托辊间距的1100而MTT4671996规定为150补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下弹性伸缩的变化为输送带接头提供必要的张紧行程在工况过渡过程中应能将输送带中出现的动力效应减至最小限度以防损坏输送机拉紧装置布置时应遵循的原则带式输送机拉紧装置的位置的合理布置对输送机正常运转启动和制动以及拉紧装置的设计性能及成本的影响都十分大一般情况下拉紧装置的布置应遵循以下原则为降低拉紧装置的成本使其张紧力最小一般张紧装置尽可能布置在输送带张力最小处
28、 长运距水平输送机和坡度在5以下的倾斜输送机拉紧装置一般布置在驱动滚筒的空载侧张力最小处距离较短的输送机和坡度在6以上的倾斜输送机拉紧装置一般布置在输送机机尾并尽可能将输送机局部滚筒作拉紧滚筒拉紧装置的布置位置还要考虑输送机的具体安装布置形式使拉紧装置便于安装维护张紧滚筒两端的轴承座安装在带有螺母的滑架上滑架可以在尾架上移动转动尾架上的螺杆可使滚筒前后移动以调节输送带的张力螺扦的螺纹应能自锁防止松动具有结构简单紧凑的优点缺点是工作过程中张紧力不能保持恒定滚筒安装在框架上重锤吊挂在框架上框架沿导轨上下移动利用重锤的重力使输送带经常处于张紧状态该装置适用于长度较大 大于100m 的输送机或输送机末
29、端位置受到限制的情况这种拉紧装置一般适合装设在驱动滚筒近处或利用输送机走廊下面的空间缺点是改向滚筒多而且物料容易落入输送带与张紧滚筒之间从而损坏输送带28 机架的设计机架支承滚筒及承受输送带张力的装置带式输送机机架有落地式和绳架吊挂式两种结构落地式机架又有固定式和移动式两种主要采用落地式机架带式输送机的机架是用角钢和槽钢焊接而成的结构件按照机架的用途可分为头架尾架中间架和驱动装置架机架有四种结构如图所示可满足带宽5001400倾角围包角多种形式的典型布置并能与漏斗配套使用图 机 架01机架用于倾角的头部传动及头部卸料滚筒选用时应标注角度b02机架用于倾角的尾部改向滚筒或中间卸料的传动滚筒c03机架用于倾角的头部探头滚筒或头部卸料传动滚筒围包角小于或等于d04机架用于传动滚筒设在下分支的机架可用于单滚筒传动也可以用于双滚筒传动两组机架配套使用 围包角大于或等于e0102机架适于带宽5001400mm0304机架适于带宽8001400mm本系列机架适用于输送带强度范围CC-56棉帆布38层NN-100300尼龙带及EP-100300聚酯带36层钢绳芯带ST2000以下滚筒直径范围5001000mm中间架用于安装托辊标准长度为6000mm
