输送机、码垛机的设计说明书(论文).doc

无锡职业技术学院毕业论文设计摘 要本次设计是关于输送机、码垛机的设计。首先对胶带输送机、码垛机作了简单的概述；接着分析了带式输送机、码垛机的选型及计算方法；然户根据这些设计准则与计算选型方法按照给定的参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机和码垛机各主要部件进行了校核。普通型带式输送机由三个主要部件组成：传动装置、拉紧装置及胶带；码垛机由推出机构、步进机和气压系统等组成。最后简单的说明了输送机和码垛机的安装与维护。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；码垛机是机、电一体化高新技术产品，中、低位码垛机可以满足中低产量的生产需要。 本次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;码垛机;选型设计;主要部件AbstractThis design is about conveyors, palletizers design. First, belt conveyor , stacking machine briefly outlined ; then analyzes the selection and calculation methods conveyor, stacking machines ; contingent households calculated based on these design criteria and selection process according to the given parameters required be the type design ; then on conveyors and palletizers all major components were selected check . Normal belt conveyor consists of three main components: gear, and belt tensioning device ; palletizer launched by the agency , stepping machines and pneumatic system components. Finally, a brief description of the installation and maintenance of conveyors and stacker machines. Currently, the belt conveyor is moving in the direction of long-distance, high-speed, low- friction development , in recent years the cushion belt conveyor is one of them . In the belt conveyor design, manufacture and application of Chinas current compared with foreign advanced level there is still a wide gap between the country there are many deficiencies in the design and manufacture of conveyor process ; palletizer is a mechanical, electrical integration high-tech products , the low stacking machine to meet the production needs of the low yield. This design represents a general process of design , selection of design work for the future has a certain reference value.Keywords belt conveyors； palletizers ； selection and design ； the main components目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1研究的目的和意义11.2本课题主要研究内容1 1.3课题的基本内容11.4研究方案及目标 11.5为完成课题所需的条件2第2章 带式输送机、码垛机的概述32.1带式输送机的应用32.2带式输送机的分类32.3带式输送机的机构与工作原理32.4带式输送机的发展与现状32.5码垛机的应用42.6码垛机的分类42.7码垛机的工作原理42.8码垛机的发展与现状42.9本章小结5第3章 带式输送机和码垛机的设计63.1 带式输送机设计的技术参数63.2 输送机带速的选择63.3 输送带宽度的计算选择63.4 圆周驱动力73.4.1计算公式83.4.2主要阻力计算83.4.3倾斜阻力计算93.5 传动功率计算103.5.1传动轴功率（PA）计算103.5.2电动机功率计算113.6输送带张力计算123.6.1输送带不打滑条件校核133.6.2输送带下垂度校核143.6.3各特性点张力计算143.6.4传动滚筒、改向滚筒合张力计算163.7传动滚筒最大扭矩计算163.8拉紧力计算173.9输送带强度校核计算173.10驱动装置的选用与设计173.10.1电机的选用173.10.2液力耦合器193.10.3联轴器193.11 码垛机的设计选型及介绍203.11.1电动机的计算选取203.12本章小结22第4章 输送带的计算选型234.1输送带的结构234.2覆盖胶的性能及适用情况254.3输送带的带芯254.4本章小结27第5章 输送机部件的选用285.1传动滚筒285.1.1传动滚筒的作用及类型285.1.2传动滚筒的选型及设计285.1.3传动滚筒的结构285.1.4传动滚筒的直径验算295.2托辊305.2.1托辊的作用与类型305.2.2托辊的选型315.2.3托辊的校核335.3制动装置345.3.1制动装置的作用345.3.2制动装置的种类345.3.3制动装置的选型355.4改向装置355.5拉紧装置365.5.1拉紧装置的作用365.5.2张紧装置在使用中应满足的要求365.5.3拉紧装置在过渡工况下的工作特点365.5.4拉紧装置布置式应遵循的原则375.5.5拉紧装置的种类及特点375.6码垛机设备的维护与保养385.7本章小结39结论40致谢41参考文献42附录144附录249- VI -第1章 绪 论1.1 研究的目的和意义整条烟喷码线及装箱机构的设计分为：整条烟的输送机、打码输送机、自动装箱机部分组成。适用于中小城市规模销售，做到喷码到户。该机械结构只适用于常见包装方式的整条烟。 该系统的研制，就是净化烟草行业的销售市场，有效地控制假冒伪劣烟充斥市场，更有效地保护消费者的利益，做到专买专卖。1.2 本课题主要研究内容根据市场和目前技术状况的分析以及对现有技术成果的分析、消化和吸收，以经济性、实用性和可靠性等原则，制定总体设计方案，采用优化设计的方法总体结构设计，在此基础上设计出输送机和码垛机。1.3 课题的基本内容根基市场和目前技术状况的分析以及对自身技术成果的分析、消化、和吸收，以经济性、实用性和可靠性等原则，制定总体设计方案，采用优化设计的方法总体结构设计，在此基础上设计出输送机和码垛机。1.4 研究方案及目标方案：理解输送机、码垛机的工作原理，广泛收集国内外相关资料，对各种主要研究成果进行整理分析并结合老师所给技术参数设计计算出各部件的外形尺寸。画出设计图，并对所设计的结构进行相应的校核。目标：设计出结构合理的输送机、码垛机结构，并对此基础上进行校核，使输送机、码垛机能接近合理结构。1.5 为完成课题所需的条件熟练掌握设计思路；了解并掌握校核各零件的计算公式；能快速准确的通过网络查阅所需材料；熟练应用CAD等制图软件及工具。第2章 带式输送机和码垛机的概述2.1 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。2.2 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为两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带输送物料的过程中，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。2.3 带式输送机的机构与工作原理带式输送机由输送带、驱动装置、托辊、机架、拉紧装置和制动装置等组成。输送带绕经驱动滚筒和改向滚筒形成环形封闭带。上下两股输送带分别支撑在上托辊和下托辊上。拉紧装置保证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输物料，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。2.4 带式输送机的发展与现状 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；另一方面是带式输送机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。我国生产制造的皮带输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，带式输送机的技术水平有了很大提高，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，研制成功了多种软件起动和制动装置以及PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力耦合器和行星齿轮减速器。2.5 码垛机的应用码垛机是机、电一体化高新技术产品，中、低位码垛机可以满足中低产量的生产需要。可按照要求的编组方式和层数，完成对料袋、胶块、箱体等各种产品的码垛。最优化的设计使得垛形紧密、整齐。2.6 码垛机的分类码垛机按智能化水平分为：机器人码垛机和机械式码垛2种。机械式码垛机可以分为：龙门式码垛码垛机、立柱式码垛机、机械臂式码垛机。码垛机按照行业分为：食品饮料行业码垛、水泥自动装车码垛机、工业品码垛机等。2.7 码垛机的工作原理平板上工件符合栈板要求的一层工件，平板及工件向前移动直至栈板垂直面。上方挡料杆下降，另三方定位挡杆起动夹紧，此时平板复位。各工件下降到栈板平面，栈板平面与平板底面相距10mm,栈板下降一个工件高度。往复上述直到栈板堆码达到设定要求。2.8 码垛机的发展与现状我国包装机械起步较晚，解放后轻工业开发了一批专用包装设备，为饮料厂、卷烟厂、火柴厂配套，尚未形成行业。80年代初，包装机械作为新兴的工业部门开始发展起来，经过近二十年的艰苦努力，一支从包装设备科研、设计、生产制造及教育管理的行业队伍已经形成，并初具规模，产品品种不断增加，产量迅速上升，技术水平逐年提高，作为包装机械工业在我国国民经济的崛起中正在不断发展完善。2.9 本章小结本章主要讲述了输送机、码垛机的分类和工作原理及发展和现状，对输送机、码垛机有了一定了解。第3章 带式输送机、码垛机的设计3.1 带式输送机设计的技术参数参数和工作条件（1） 输送物料：整条烟（2） 物料特性：1）块度：0-400mm 2）密度：0.9kgm 3）在输送带上堆积角：p=23 （3）工作环境：室内、干燥 （4）输送系统及相关尺寸：1）运距：10m 2）倾斜角：=163.2 输送机带速的选择输送带的带速很大程度上取决于所输送的物料的特性、所期望的输送能力和所采用的输送带的张力。块状易碎的物料会有带速的限制。当输送带和所输送的物料通过托辊时，较低的带速可以使易碎的物料在装料和卸料点处不会发生跳动和碎裂。本设计的输送物料为块状易碎物料，根据所需要的输送量计算得带速为1.6ms。3.3 输送带宽度的计算选择对于块状物料，输送带宽度按下式计算 （3-1） B输送带宽度，m； Q所需输送量，kgh；按最大输送量Q=50 kgh； 物料松散密度，kgm；取=0.75kgm； V输送带速度，ms；取V=1.6 ms； C倾角系数，由实用机械设计手册表13.3-14查得当输送机倾角=16时，倾角系数C=0.88； K装载系数，一般取K=0.8-0.9，在此去K=0.85； y断面系数，堆积角p=23，由运输机械设计选用手册表3-15查得y=0.12； 代入数据B=0.359m 此时取标注输送带宽度B=0.4m=400mm。3.4 圆周驱动力3.4.1 计算公式 传动滚筒上所需圆周驱动力Fu为输送机所有阻力之和，可用式（3-2）计算。Fu= FH +FN+Fs1+Fs2+Fst （3-2）式中 FH主要阻力，N； FN附加阻力，N； Fs1特种主要阻力，N； Fs2特种附加阻力，N； Fst倾斜阻力，N。五种阻力中，FH、FN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。3.4.2 主要阻力计算输送机的主要阻力FH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（3-3）计算：FH=fLgqRO+qRU+（2qB+qG）cos （3-3）式中 f模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定； L输送机长度； g重力加速度，g=9.8ms；qRO承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kgm； qRO=G1a0其中G1承载分支每组托辊旋转部分重量，kg；a0承载分支托辊间距，m；托辊已经选好，已知G1=12.21kg计算qRO=12.211.2=10.18kgmqRU回程分支托辊组每米长度旋转部分重量，kgm； qRU= G2au其中G2回程分支每组托辊组旋转部分重量； au回程分支托辊间距，m G210.43kg qRU=10.433=3.48kgm qG每米长度输送物料质量，kgm； qG=Imv=Q3.6v=400（3.6x1.6）=69.44kgm qB每米长度输送带质量，kgm qB=11.5kgmFH=fLgqRO+qRU+（2qB+qG）cos =0.022x400x9.8x10.18+3.48+（2x11.5+69.44）xcos0 =9150.06Nf运行阻力系数，f值应根据表选取。取f=0.022.表3-1 阻力系数f 输送机工况f工作条件和设备良好、带速低、物料内摩擦较小0.02-0.023工作条件和设备一般、带速较高、物料内摩擦较大 0.025-0.030工作条件恶劣、多尘低温、湿度大、设备质量较差 0.035-0.0453.4.3 倾斜阻力计算倾斜阻力按下式计算：Fst= qGxgxH式中 H输送机受料点与卸料点间的高差，m；输送机向上提升时H为正，反之为负。 Fst= qGxgxH=0由式 Fu= cFH +FN+Fs1+Fs2+Fst （3-4） Fu=1.09x9150.06+0+2100+0=12073.57N C与输送机长度有关的系数，大于80m时，按式计算； C=（L+L0）L L0附加长度，一般在70m到100m之间； C系数，不小于1.02表3-2 系数C（装料系数在0.7-1.1范围内） L80100150200300400500600 C1.921.781.581.451.311.251.201.17 L70080090010001500200025005000 C1.141.121.101.091.061.051.041.033.5 传动功率计算3.5.1 传动轴功率（PA）计算传动滚筒轴功率（PA）按式（3-5）计算：PA= Fuv1000 （3-5）3.5.2 电动机功率计算 电动机功率Pm，按式（3-6）计算； 发电工况：Pm= PA （3-6）发电工况（下运）：Pm= PA （3-7）=12式中 传动效率，一般在0.85-0.95之间选取； 1联轴器效率； 每个机械式联轴器效率：1=0.98； 液力耦合器：1=0.96； 2减速器传动效率，按每级齿轮传动效率，为0.98计算； 二级减速机2=0.98x0.98=0.96 三级减速机2=0.98x0.98x0.98=0.94电压降系数，一般取0.90-0.95；”多机驱动功率不平衡系数，一般取0.90-0.95，单机驱动时”=1。根据计算出的Pm值，查电动机型谱，按就大不就小原则选定电动机功率。由式（3-5）PA=（12073.57x1.6）1000=19320w由式（3-6）Pm=19320（0.94x0.95x1）=21634.94w选电动机型号为Y200L-4.30KW3.6 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。3.6.1 输送带不打滑条件校核 圆周驱动力Fu通过摩擦传递到输送带上（见图3-1）图3-1 作用于输送带的张力为保证输送带工作时不打滑，需在回程带上保持最小张力应F2min计算：F2minFumax式中：输送机满载启动时或制动时出现的最大圆周驱动力，启动时Fumax=KAFu，启动系数KA=1.3-1.7,；对惯性小、起制动平稳的输送机可取较小值；否则，就应取最大值。传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见表3-3 表3-3 传动滚筒与输送带间的摩擦系数工作条件光面滚筒胶面滚筒 干态运行0.35-0.400.40-0.45清洁潮湿运行0.100.35污浊的湿态运行0.05-0.100.25-0.30取KA=1.5，由式Fumax=1.5x12073.57=18110.355N对常用：11 =0.67 该设计取=0.25；=210。 F2minFumax*1（1）=18110.355x0.67=12133.94N3.6.2 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Fmin，需按式（3-8）和（3-9）进行验算。承载分支：F承mina0（qB+qG）g8（）adm （3-8）回程分支： F回minaD*qB*g8（）adm （3-9）式中（）adm允许最大垂度，一般0.01； a0承载上托辊间距（最小张力处）； aD回程下托辊间距（最小张力处）； 取（）adm=0.01得：F承min =1.2（11.5+69.44）x9.8(8*0.01)=11898.18N F回min=3x11.5x9.8(8*0.01)=4226.25N所以按垂度条件应满足F回min= F回min11898.18N3.6.3 各特性点张力计算为了确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，拉紧装置拉紧力和凸凹弧起始点张力等特性点张力，需逐点张力计算法，进行各特性点张力计算。图3-2 张力分布点图3.6.3.1 运行阻力的计算：由分离点起，依次将特殊点设为1、2、3、4、5、6，如图3-2所示。计算运行阻力时，首先要确定输送带的种类和型号。在前面我们已经选好了输送带，680S型输送带，纵向拉伸强度750Nmm；带厚8.5mm；输送带质量11.2kgm。1）承载段运行阻力，由式（3-10）：Fz=（q+q0+qz）Lwzcos+（q+q0）Lsing （3-10） =（69.44+11.5+10.18）*400*0.04*1x9.8 14287.616N2）回空段运行阻力，由式（3-11）：Fk=（q0+qk）Lwkcos（qk+q0）Lsing （3-11）F45=（11.5+3.48）*298*0.035*1 *9.8 =1531.17NF23=（11.5+3.48）*2*0.035*1 *9.8 =10.28N3）最小张力点：由以上计算可知，3点为最小张力点3.6.3.2 输送带上各点张力的计算1） 由悬垂度条件确定5点的张力承载段最小张力应满足F承min1.2（11.5+69.44）*9.8（8*0.01）=11898.18N2） 由逐点计算法计算各点的张力因为S6=11898.18N,根据表选CF=1.05故有S5=S6CF=11331.6NS4=S5S45=9800.43NS3=S4CF=9333.74NS2=S3S23=9323.46NS1=S6+Fz=26185.796NSY=S1=26185.796N用摩擦条件来验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系滚筒为包胶滚筒，围包角为210。选摩擦系数=0.25。并取摩擦力系数备用系数n=1.2. 由式（3-12）可算出允许SY的最大值为：SYmax=S1（1+） （3-12）=26185.796*1+（e0.25*2101801）1.2=33386.89SY 故摩擦条件满足。3.6.4 传动滚筒、改向滚筒合张力计算根据计算出的各特性点张力，计算各滚筒合张力。头部180改向滚筒的合张力： F改1=S1+S2=26185.796+9323.46=35509.256N 尾部180改向滚筒合张力： F改2=S5+S6=11331.6+11898.18=23229.78N3.7 传动滚筒最大扭矩计算 单驱动时，传动滚筒的最大扭矩Mmax按式（3-13）计算：Mmax= （3-13）式中 D传动滚筒的直径，mm；初选传动滚筒直径为80mm，则传动滚筒的最大扭矩为： Mmax=12.07*0.82=4.83KNm3.8 拉紧力计算拉紧装置拉紧力F0按式（3-14）计算F0=Si+Si+1 （3-14）式中Si拉紧滚筒趋入点张力，N；Si+1拉紧滚筒奔离点张力，N。由式（3-14）F0=S3+S4=9333.74+9800.43=19134.13KN3.9 输送带强度校核计算纵向拉伸强度Gx按式（3-15）计算Gx （3-15）式中 n1静安全系数，一般n1=-10。运行条件好，倾角好，强度低取小值；反之，取大值。输送带的最大张力Fmax=26185.796Nn1选为7，由式（3-15）Gx26185.796*71000=183.30Nmm可选输送带为680S即满足要求。3.10 驱动装置的选用与设计带式输送机的负载时一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷启动和制动。电动机的启动特性与负载的启动要求不相适应在带式输送机上比较输出，一方面为了保证必要的启动力矩，电动机启动时的电流要比额定的运行的电流大6-7倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的启动要尽量快，即提高转子的加速度，使启动过程不超过3-5s。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、耦合器、减速器、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。减速器有二级、三级及多级齿轮减速器，第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二、三级为斜齿圆柱齿轮减速传动，联接电机和减速器的联轴器有两种，一是弹性联轴器，一种是液力耦合器。为此，减速器的锥齿轮也有两种：用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力耦合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮连接。传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机头任一侧。3.10.1 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，其尺寸越大，价格越贵，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21.6kw，所以需选用功率为30kw的电动机。拟采用Y200L-4型电动机，该型电机转矩较大，性能良好，可以满足要求。 查带式输送机设计手册，它的主要性能参数如下表：表3-4 Y200L-4型电动机主要性能参数 电动机型号 额定功率kw满载转速rmin电流A效率功率因素cosY200L-430147056.892.20.87启动电流额定电流启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩重量kg 7.0 2.0 2.2 2553.10.2 液力耦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，传递的扭矩与其转速的平方成正比。目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用液力耦合器。液力传动装置广泛应用于煤矿机械，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。次设计选用的YOD400，输入转速为1470rmin，效率达0.96，启动系数为1.3-1.7。3.10.3 联轴器本次驱动装置的设计中，较多的采用联轴器，这里对其简单介绍：联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴连接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将连接拆开后两轴才能分离。联轴器所连接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度的变化的影响等，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连接的功能），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的挠性联轴器两个类别。3.11 码垛机的设计选型及介绍本章将详细分析系统中各个组成硬件的原理与特点，并根据货物存储系统的实际工作环境，选择适合本系统的设备型号以及参数，完成码垛机单元的硬件设计。3.11.1 电动机的计算选取3.11.1.1 码垛机的已知参数作为整个码垛机系统的运动速度驱动者，电动机的合适选取十分重要。针对该立体仓库的实际工作情况，设计的码垛机系统应当满足以下参数要求： 工作台的质量：m1=40kg； 工件质量：m2=0.5kg； 最高速度：Vmax=0.012ms； 加速时间：t1=0.2s 减速时间：t2=0.2s 丝杆导程：P=5mm 阻力：f=20N 摩擦系数：=0.1-0.33.11.1.2 根据已知参数对电动机的选型计算 先求加速度：a=Vmaxt1=0.06ms 垂直方向轴向力计算： 上升加速时Fa1=（m1+m2）g+（m1+m2）a+f =（40+0.5）x9.8+（40+0.5）x0.06+20=419.33N上升匀速时Fa2=（m1+m2）g+f =（40+0.5）x9.8+20=416.9N上升减速时Fa3=（m1+m2）g-（m1+m2）a+f =（40+0.5）x9.8-（40+0.5）x0.06+20=414.47N下降加速时Fa4=（m1+m2）g-（m1+m2）a-f =（40+0.5）x9.8-（40+0.5）x0.06-20=374.47N下降匀速时Fa5=（m1+m2）g-f =（40+0.5）x9.8-20=376.9N下降减速时Fa6=（m1+m2）g+（m1+m2）a-f =（40+0.5）x9.8+（40+0.5）x0.06-20=379.33N水平运动时Fa7=（m1+m2）g+（m1+m2）a+f =0.2x（40+0.5）x9.8+（40+0.5）x0.06+20=101.81N通过计算分析可以清楚的发现，码垛机垂直方向的较水平方向的力要大，因此只要按照垂直方向的上升加速时的力Fa1计算转矩选取电动机，就可以满足其它运动对于电动机转矩的要求。T=FmaxP2=419.33x5x0.0012x0.9=0.371N*m通过表3-5可选BS57HB41-02型步进电动机表3-5 步进电机型号具体参数 型号步距角（）保持转矩（N*m）额定电流（A）相电阻（）相电感（mH）转子惯量（g*mm）BS42HB33-011.80.160.954.22.538BS42HB38-011.80.261.23.33.254BS42HB47-011.80.3171.23.32.868BS57HB41-021.80.392.21.41.4131BS57HB51-031.80.723.00.740.92753.12 本章小结通过对各部分部件的选用及计算与校核，得出的结论完全符合且满足各项安全指标。从而进一步确保了本次设计的准确性与合理性。第4章 输送带的计算选型4.1 输送带的结构输送带最初是由传送带发展而来，早在1795年就已被发现，但它是帆布带。1858年出现了增强骨架，1868年出现了两层骨架的橡胶输送带，1892年才解决了橡胶输送带成槽能力，后来又发明了合成纤维，将棉布与尼龙或聚酯纱合捻作经线，提高了输送带的成槽性和强度。随后发明了阻燃带。20世纪20年代后期又出现了芳纶带，使超长距离几十千米一台成为可能。输送带的寿命由输送的物料和使用条件决定，对输送带的要求是：1. 要有足够的拉伸强度和弹性模量，以达到在所要求的距离内输送材料所需要的输出功率以及在负荷状态下允许最低装载所产生的运转伸长率。2. 要有良好的负荷支撑及足够的宽度，以满足运输物料时所需要的类型和体积。3. 要有柔性，目的在于在长度方向上能围绕滚筒弯曲，如果需要的话，希望在横向形成槽形。4. 要有尺寸稳定性，使输送带运转时平稳。5. 承载面的覆盖胶要经受的起承载物体的负载冲击，并且能帮助恢复弹性，传动时，覆盖胶能与滚筒有足够的摩擦力。6. 各组分之间有良好的粘合力，避免脱层。7. 耐撕裂性能好，耐损伤。8. 能连接成环形。由此可见，选择输送带的骨架层成为带式输送机最关键的一步，对带式输送机的功能起着决定性作用。输送带的结构最为简易，它由橡胶制成的覆盖胶，包裹在带芯骨架的上下两面，用隔离层粘接物，将覆盖胶与带芯粘合在一起。普通输送带就是由这三部分组成，见图4-1图4-1 普通输送带结构 a-帆布带芯 b-钢丝带芯 1-覆盖胶 2-带芯 3-隔离层粘接物1. 覆盖层。分为上胶层和下胶层，分别粘在带芯层外边，由使用条件决定是否要用耐油、耐磨、耐寒、耐燃、耐热和耐臭氧的橡胶配方。2. 带芯层。它是输送带的骨架，承受载荷的主体，根据带强选择棉帆布、尼龙布、聚酯纱、芳纶布、钢丝绳芯，带芯可制成单层、多层。3. 隔离层。用于粘接带芯，视带芯不同而配方不同。4.2 覆盖胶的性能及适用情况：覆盖胶的各种适用情况1. 普通耐磨带选天然橡胶聚氨酯橡胶或如丁苯胶混炼而成。2. 耐较高温度（130）时选氯丁基和三元乙丙橡胶，最高在200以下适用。3. 耐燃带使用氯丁二烯、丁苯橡胶和天然橡胶混炼而成还要加上阻燃剂。4. 耐油带使用氯丁二烯和丁苯橡胶，如果和聚乙烯并用，能抗氧老化。5. 耐酸碱带使用氯丁胶或丁基橡胶。输送带的覆盖胶除具有上述各橡胶配方外，还可以制成各种各样形式的表面结构，如凸形花纹、凹形或圆形孔、人字油槽等，这些都属于特殊胶带范围。橡胶的选择决定了覆盖胶的性质和骨架结合能力。4.3 输送带的带芯由于橡胶弹性大，弹性模量较低、输送带的带芯易在外力作用下产生变形，因此要用纺织材料或金属材料作骨架。要求其材料强度高、伸长率适当、耐曲挠、耐疲劳、耐热好、收湿性小和同橡胶结合性好。1. 各种纤维性能比较棉纤维的基本特性是湿强度较高，干强度较低，与橡胶粘接性好，耐油性较差，耐疲劳性较差，弹性差，纤维较粗。它是输送带中强度最低的一种。人造纤维又名粘胶纤维，与棉纤维相比，它强度高，耐热导热性好，生热少，耐疲劳，初始弹性模量较高，尺寸稳定性好，但吸湿性大，因而吸湿强度下降较大。 聚酰胺纤维，俗称尼龙，输送带常采用尼龙6和尼龙66两种，与棉纤维和人造纤维相比，强度高出1.5-1.8倍，吸湿性较低，变形大，收缩性大，尺寸稳定性差，与橡胶结合性差。聚酯纤维，俗称涤纶，强度高但比尼龙稍低，伸长性较低，弹性好，耐热性好，耐疲劳性好，尺寸稳定性好，但耐磨性次于尼龙，与橡胶结合性也差，但它综合了人造纤维和尼龙的性能。芳族聚酰胺，俗称芳纶，有合成钢丝之称。它具有合成纤维和钢丝的优点，相对密度小，耐化学腐蚀性好的特点，但价格较贵。综上所述，芳纶、尼龙、聚酯都有良好的耐疲劳性，高的强度和重量比，特别适用于强度范围很宽的输送带，经过定型和浸渍以后，他们在工作负荷下，能同橡胶很好的粘合，伸长率都低，但聚酯的高弹性模量正好用于设计深槽形输送带的经线，聚酯伸长率小于1，而尼龙是2-2.5。2. 编织方法对强度的影响用尼龙作为纬线编织的平纹或牛津织物的带芯，对抗冲击性、耐撕裂性，成槽性都很好，相对密度也小，制造成低径向收缩的带芯结构，能改进其抗拉性能，带强度可达700KNm。在带长度不变的情况下，弹性模量越高，过渡段就越长；弹性模量越小，过渡段就越短。维纶芯及尼龙芯输送带质量好、价格低。本设计要求带式输送机的适应温度为-15-40，工作温度低于-5，不宜采用维纶芯胶带，综合考虑各种带的性能及价格后初步决定采用尼龙带或棉帆布带。4.4本章小结本章主要讲述输送带的结构及选择，选择合适的输送带使输送机、码垛机能正常的运转。第5章 输送机部件的选用5.1 传动滚筒5.1.1 传动滚筒的作用及类型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。双滚筒传动亦可采用多点驱动方式。5.1.2 传动滚筒的选型及设计传动滚筒式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。 轻型：轴承孔径80-100mm。轴与轮毂为单键连接的单幅板焊接筒体结构。单向出轴。 中型：轴承孔径120-180mm。轴与轮毂为胀套联结。 重型：轴承孔径200-220mm。轴与轮毂为胀套联结，简体为铸焊结构。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，新设计产品全部采用滚筒轴承。传动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，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。 比较选用钢制光面滚筒5.1.3 传动滚筒的结构其结构示意图如图所示图5-1 驱动滚筒结构示意图 传动滚筒长度的确定。查带式输送机设计手册表6-1得： 其主要性能参数如下表5-1所示：表5-1 传动滚筒参数表Bmm许用扭矩KN*m许用合力KNDmm1200750800轴承型号代号转动惯量kg*m重量kg222208080.125618 再查表8-6可得出滚筒长度为1200mm。5.1.4 传动滚筒的直径验算大量实验表明，传动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单位压力有较大的关系，在单位压力较大的区域摩擦系数随压力的增大而减小，所以传动滚筒的直径应按平均压力进行验算。P= (5-1)式中 P胶带与滚筒之间的平均压力，对于织物芯，胶带推荐不大于0.4B带宽，已知B=400mmD传动滚筒直径，800mma胶带在滚筒上的围包角，210p传动滚筒引力，p=26185.795N所以P=360*26185.795（400*800*3.14*210*0.25） =0.071Nmm0.4Nmm因此传动滚筒直径D合格。5.2 托辊5.2.1 托辊的作用与类型 作用托辊是决定带式输送机的使用效果，特别是输送带使用寿命的最重要部件之一。托辊组的结构在很大程度上决定了输送带和托辊所受承载的大小与性质。对托辊的基本要求是：结构合理，经久耐用，密封装置防尘性能和防水性能好，使用可靠。轴承保证良好的润滑，自重较轻，回转阻力系数小，制造成本低，托辊表面必须光滑等。支承托辊的作用是支承输送带及带上的物料，减小带条的垂度，保证带条平稳运行，在有载分支形成槽形断面，可以增大运输量和防止物料的撒漏。一台输送机的托辊数量很多，托辊质量的好坏，对输送机的运行阻力、输送带的寿命、能量消耗及维修、运行费用等影响很大。 类型托辊可分为槽型托辊、平行托辊、缓冲托辊和调心托辊等。 托辊间距托辊间距的布置应遵循胶带在托辊间所产生的挠度尽可能小的原则。胶带在托辊间的挠度值一般不超过托辊间距的2.5%。在装载处的上托辊间距应小一些，一般的间距为300-600mm，而且必须选用缓冲托辊，下托辊间距可取2500-300