毕业设计（论文）-带式喂料机的设计.doc

目录目录 1 前言.1 2 带式喂料机总体方案的设计.1 2.1 原始参数1 2.2 带式喂料机的基本部件2 2.3 喂料机的工作原理与机能2 2.4 总机型的选择.2 3 主要部件的设计选择.2 3.1 输送带的设计.2 3.2 传动滚筒（头轮）的选型.5 3.3 改向滚筒（尾轮）的选型.7 3.4 给料装置的设计.7 3.5 拉紧装置的选用.8 3.6 清扫装置的设计.9 3.7 托辊的设计选用.9 3.8 圆周驱动力.12 3.9 传动功率计算.17 3.10 电动机的选择.17 3.11 传动方案的分析选择.18 3.12 减速器的选择.20 3.13 v 型带传动的设计21 4 喂料机其他部件的设计和选型23 4.1 联轴器设计选用.23 5.2 控制电路的设计.24 5 结论26 6 致谢26 参考文献27 英文摘要27 1 带式喂料机的设计 摘要摘要：带式喂料机主要是以传送带运动为基本形式的喂料机械。本文在给定的原始数据的基础 上，进行了带式喂料机的总体结构设计、传动方案的论证分析；在此基础上,进行了驱动装置 中的电动机、联轴器、减速器等的设计选用；同时对带式喂料机的电控原理进行了相应的阐述。 关键词关键词；带式喂料机 电动机 联轴器 减速器 1 前言 喂料机是料仓装置的重要组成部分，通常安装在料仓或卸料漏斗的下方，安装生产流 程的需要均匀定量的向输送机或其他装置给料，犹如调节流量的阀门。喂料机是物料搬运 机械化和自动化中的辅助设备。按工作构件的运动方式，喂料机可分为 3 种：直线式； 回转式；往复式。而带式喂料机就属于直线式的，带式喂料机给料量大，结构简单， 适用于多种物料，故可较为普遍的使用。 2 带式喂料机总体方案的设计 带式喂料机是一种传统的排料设备，由于具有能承受仓压、运转平稳可靠、给料量容 易调节等优点，至今任然广泛的应用于煤炭、冶金、化工等部门。 2.1 原始参数 1、物料名称：石英砂 2.、物料容重：1.4 吨/米 3 3、工作方式：连续 4、处理能力 4 吨/小时 5、水平输送距离 3 米 6、物料粒径：20 目 2.2 带式喂料机的基本部件 带式喂料机主要由导料斗、输送带、驱动滚筒、改向滚筒、托辊、卸载装置、清扫装 置等部分构成。 2.3 喂料机的工作原理与机能 喂料机为使料仓能够顺利排出，料仓后壁倾角最好设计为 55-65 度。在沙石生产线中 可为破碎机连续平均地喂料避免破碎机受料口堵塞，一般用于疏松物料。 带式喂料机的工作原理：料仓内的物料经过联接段进入导料槽落在胶带上，胶带静止 时物料最终靠摩擦力停止运动，在出料口卸料形成一定角度的静止堆积；当驱动滚筒在外 2 动力的驱动下开始旋转时，带动胶带运动，胶带带动其上的物料导向出料口，运行中的胶 带在出料口卸料后转向回程，物料不断的从出料口排出，从而完成给料过程。 带式喂料机的机能特点：该机结构简朴，振动平稳，喂料平均，连续机能好，激振力 可调；随时改变和控制流量，操作便利；偏心块为激振源，噪音低，耗电少，调节性能好， 无冲料现象；若常用封锁式机身可防止粉尘污染。 2.4 总机型的选择 带式喂料机分为普通带式型，往复式带式型，甲带式型，还可以分为轻型，中型，重型。 从原始参数就可以看出此次设计的带式喂料机的处理能力不大，故选择轻型普通带式的机 型。见图 1， 图 1 3 主要部件的设计选择 3.1 输送带的设计 输送带是带式喂料机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以 在输送带的端部或中间部位把物料卸入导料槽中。输送带用旋转的托辊支撑，运行阻力较 小。带式喂料机可沿水平或倾斜线路布置输送带。使用光面输送带沿倾斜线路布置时，不 同物料的最大输送倾角是不同的，如下表 1 所示： 表 1 不同物料的最大运角 物料种类角度物料种类角度 石英砂 20 筛分后的石灰石 12 煤块 18 干沙 15 筛分后的焦炭 17 未筛分的石块 18 0-350矿石 16 水泥 20 0-200油田页岩 22 干松泥土 20 带式喂料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 3 力小，耗电量低；物料同输送机一起移动，物料破碎率小，且设备维护比较简单。 带速带速选择选择 根据运输机械手册可知： 按给定的工作条件,取石英砂的堆积角为 20； 石英砂的堆积密度为 1400kg/m3; 输送机的工作倾角 =0; 带速选择原则： (1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。 (2)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。 (3)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)一般用于给料或输送粉尘量大时，带速可取 0.8m/s-1m/s；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 1.25m/s。 (6)采用卸料车时，带速一般不宜超过 2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带 速为 3.15m/s。 (7)输送成品物件时，带速一般小于 1.25m/s。 本次输送的是石英砂，根据原始参数选择带速=0.81m/s. 最大堆积面积最大堆积面积 带式输送机的最大运输能力计算公式为 ksvq6 . 3 式中：输送量（；q)/ht 带速（；v)/sm 物料堆积密度（） ； 3 /kg m 在运行的输送带上物料的最大堆积面积, ，见表 2；s 2 m -输送机的倾斜系数，水平时取 1k = =0.001 kv q s 6 . 3 1140081 . 0 6 . 3 4 2 m 4 表2 物料段横截面积 带宽 b=500mm带宽 b=650mm带宽 b=800mm带宽 b=1000mm 槽 角 动堆积 角 20 动堆积 角 30 动堆积 角 20 动堆积 角 30 动堆积 角 20 动堆积 角 30 动堆积 角 20 动堆积 角 30 300.02220.02660.04060.04840.06380.07630.10400.1240 350.02360.02780.04330.05070.06780.07980.11100.1290 400.02470.02870.04530.05230.07100.08220.11600.1340 450.02560.02930.04690.05340.07360.08400.12000.1360 查表, 输送机的承载托辊槽角 0，物料的堆积角为 20时，带宽为 500mm 的输送带 上允许物料堆积的横断面积为 0.0236，此值大于计算所需要的堆积横断面积,据此选用 2 m 宽度为 500mm 的输送带能满足要求。 输送带的选型输送带的选型 （1）尼龙输送带：尼龙是目前所用合成纤维中性能最好的品种之一，其结构经纬均为 锦纶编织，用途最广的品种，它最突出的优点是耐磨性好，强度高，耐疲劳性好，尼龙帆 布做成输送带体薄，强力高，耐冲击，成槽性好，层间粘合力大，屈挠性优异及使用寿命 成等特点，适用于中长距离，较高载量，高速条件下输送物料，广泛用于矿山，冶金，建 筑，港口等部门。 （2）钢丝绳芯输送带：适用于高强度、长距离、大运量场合下输送物料，在特殊情况 下，也适用高强度、短距离输送物料。 （3）阻燃型钢丝绳芯输送带：具有钢丝绳芯输送带的高强度、长距离、大运量场合下 输送物料的优点外，还具有阻燃、导静电性能，适合于阻燃、防爆场合下的物料输送，尤 其适合于煤矿井下物料输送。 （4）聚酯输送带：又称ep输送带，其抗拉体为经向涤纶，纬向锦纶交织成的帆布，其 性能是经向的低延伸率和纬向的优良成槽性能，耐水性好湿度强度不下降，不发生霉变， 聚酯的初始模量高，可取较低的安全系数，适用于中长距离较高载重，高速条件下输送物 料。 （5）全棉、涤棉输送带：全棉帆布结构经向和纬向均采用棉纤维纺织而成，延伸率较 低，机械卡接紧固性好，帆布与橡胶粘着性好，高温条件下变形较小，适合距离较短，输 送物量较小的场合使用。涤棉输送带是全棉输送带质量升级产品，其抗体采用径向涤棉混 纺纤维与纬向的棉纤维交织而成，综合物理机械性能明显优于全棉输送带，特别是带体更 薄，更轻，抗冲击性能大大改善，所以具有更好的使用性能，并节能减耗，为用户创更加 的经济效益，适用中短距离，载量中等条件下输送物料。 由于此次设计中所输送的物料量较小，距离较短，故选用全棉、涤棉输送带。带的技术参 5 数参见表3，表4： 表3：全棉、涤棉多层织物输送带的规格及技术参数 织物构造强度系列覆盖胶厚度（mm） 织物类 型 经纬 强 度 型 号 胶布 厚度 （mm/ p） 2层3层4层5层6层上覆盖 层 下覆盖 层 宽度 范围 mm 带 长 全棉 （cc） 棉棉 cc- 56 1.101121682242803362-80-0.45400- 2500 3 00 涤棉 （tc） 涤棉棉 tc- 70 1.01402102803504201.5-80-0.45400- 2500 3 00 表4：带的覆盖层性能 覆盖层级别拉伸强度mpa扯断伸长率%磨损量m 老化后的拉伸强度和扯断伸长率变化率% 轻型（l） 15 10 350 300 200 250 -30+30 故在此次设计中选择宽500mm的轻型cc-56输送带。 3.2 传动滚筒（头轮）的选型 传动滚筒是动力传动的主要部件，输送带借其与滚筒间的摩擦力而运行。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集中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简体结构。 （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，简体为铸焊结构。 带式喂料机的滚筒分为传动滚筒与改向滚筒两类，作为带式喂料机的动力传递装置与 输送带的改向装置，是重要的功能部件。一般来说，认为传动滚筒的尾包角是 180，即 传动滚筒的合张力为输送带两侧张力之和，改向滚筒根据其用途可分为 180尾部改向滚 筒、180中部改向浑筒、180头部探头滚筒、90改向滚筒和 45改向滚筒五种类型， 根据不同的喂料机布置形式，可以确定。 1）本系列传动滚筒为钢板焊接结构，采用滚筒轴承。 2）滚筒分为光面、包胶滚筒三种。在功率不大、环境温度小的情况下可采用光面滚筒。 在环境潮湿，功率又大，容易打滑的情况下应采用胶面滚筒。其中铸滚筒质量较好，胶层 厚而耐磨，推荐选用和生产铸胶滚筒。包胶滚筒也可以达到同样的使用性能。虽然使用寿 命较短，但现场可以自行更换胶面。 根据物料性质及本次设计输送机的工作环境可选用光面滚筒。 1）传动滚筒选型。传动滚筒作用是传递牵引力可以根据带宽、初选传动滚筒直径、在 传动滚筒表 5 中选择传动滚筒。 6 2）普通型橡胶输送带采用硫化接头时，转动滚筒直径与帆布层数之比 d/z125.采用 机械接头时 d/z100。 根据要选择滚筒直径为 500 毫米 表 5 带宽的传动滚筒直径 带宽 b（毫米） 500 650 800 1000 1200 1400 500 500 500 630 630 800 传动 630 630 800 800 1000 滚筒 800 1000 1000 1250 直径 d 1250 1400 传动滚筒长度的确定，查输送机械设计选用手册表 239 得表 6： 表6：其主要性能参数如下表所示： b 许用扭矩 knm 许用合力 kn d 5004.140500 轴承型号轴承座型号转动惯量 2 mkg 重量 kg 3520dtiiz12107.8432 再查表运输机械设计选用手册240可的滚筒长度为950。 传动滚筒的直径验算：p= bd p360 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0.4n/ 3 mm b带宽，1000 d传动滚筒直径，500 胶带在滚筒上的围包角，235 p传动滚筒牵引力，p=21921 所以p= bd p360 =0.09 25 . 0 23514 . 3 5001000 21921360 22 /4 . 0/mmnmmn 因此传动滚筒直径d合格。 3.3 改向滚筒（尾轮）的选型 7 1）改向滚筒分别作180、90及小于45改向用。改向滚筒一般用作尾部滚筒或垂 直拉紧装置滚筒，90改向滚筒一般用作垂直拉紧装置上方的改向滚筒；小与45改向滚 筒一般用作增面滚筒。 2）本系列改向滚筒为钢板焊接结构，采用滚动轴承。 3）传动滚筒与改向滚筒配套见表:7； 表 7： 传动滚筒与改向滚筒配套 带宽 b(毫米)传动滚筒直 径 180改向滚筒直 径 90该向筒直 径 。 0 f min0) (f 7 7）计算压轴力）计算压轴力 p f 压轴力的最小力为=2275.80.999=303.2n 2 sin)(2)( 1 min0min fzfp 8)8) v v 带轮的选定带轮的选定 v 带轮的结构形式与基准直径有关。当带轮基准直径为2.5d（d 为安装带轮的轴的 d d 直径，mm）时，可采用实心式；当300mm 时，可采用腹板式；当300mm，同时 d d d d mm 时，可采用孔板式；当300mm 时，可采用轮辐式。 11 100dd d d v 带轮的轮槽与所选用的 v 带的型号相对应，查表得 v 带轮的轮槽槽型为 =11.0；=2.75；=8.7； =150.3；=9；=7.5。 d b mina h minf he min f min 4 喂料机其他部件的设计和选型 4.1 联轴器设计选用 联轴器是用作轴与轴之间的联接，使它们一起回转并传递转矩，联轴器在工作中始终 把两轴联在一起，只有在机器停车后拆开联轴器，才能把两轴分离。例如，气轮机和发电 机的联接，起重机绞车上的电动机和减速器的联接以及减速器和滚筒的联接均属此类。 用联轴器联接的两个独立部件的轴，由于它们是分装在不同的部件上，同时在制造和 安装过程中不可避免地存在着误差，两轴线一般不能严格地处于同一直线上，因而出现相 对位置偏差。根据对各种位移偏差有无补偿能力，联轴器可以分为刚性的（无补偿能力） 和挠性的（有补偿能力）两大类，挠性联轴器，又可按其是否具有传递工作载荷的弹性元 件而分为有弹性元件和无弹性元件的两个类别，有弹性元件的挠性联轴器则具有缓冲减振 的能力。 刚性联轴器特点刚性联轴器特点 24 刚性联轴器的结构简单，价格也最为便宜，故应用很广。但由于它所联接的两轴间的 相对位移偏差没有补偿能力所以被联接的两部件在安装找正时调整时困难。由于相对位移 偏差是不可避免的，因而被联接的两轴上会产生或大或小的安装弯距，影响机器的运转质 量及轴、轴承等的工作寿命。因此这类联轴器只用于转速低，无冲击且两部件的基板（或 基础）固联的场合。常用的刚性联轴器有套筒式、凸缘式、夹壳式等。 挠性联轴器特点挠性联轴器特点 这类联轴器可以补偿径向、轴向或角度位移的安装偏差。当承载元件都由刚性材料制 造时，并无缓冲减振能力，由于补偿相对位置偏差，因而联轴器中不可避免地要有相对滑 动的接触面，因此应对联轴器进行润滑，以降低摩擦和磨损，提高联轴器的传动效率。 补偿两轴偏移的方法主要有两种：（1）利用联轴器工作间构成的动联接具有某一方向 或者几个方向的活动度来补偿；（2）利用联轴器中弹性元件的变形来补偿。用前一种方法 做成的就是无弹性元件挠性联轴器，用后一种方法做成的就是弹性联轴器。 1) 无弹性元件挠性联轴器 通常无弹性元件挠性联轴器可以分为牙嵌联轴器、齿式联轴器、滚子链联轴器、滑块 联轴器、万向联轴器。 2) 非金属弹性元件挠型联轴器 非金属弹性元件挠型联轴器可分为：弹性套筒联轴器、弹性柱销联轴器、弹性柱销齿 式联轴器、梅花形弹性联轴器。它的优点有：（1）具有弹性滞后特性，具有一定的消振能 力；（2）单位重量的非金属材料所能储存的能量比金属材料大许多倍，缓冲性能较好； （3）使联轴器结构简单，价格便宜等。但由于强度较低，故联轴器尺寸较不宜用于温度较 高场合。 滑块联轴器特点滑块联轴器特点 滑块联轴器又叫挠性爪型联轴器是十字滑块联轴器的另一种型式。滑块联轴器主要是 由两个半联轴器和中间方形滑块组成，半联轴器端面加宽凹槽，方形滑块嵌在两个半联轴 器的槽内，半联轴器分别用键与两轴联接并传递转矩，滑块在凹槽内滑动，以补偿被联接 两轴线的相对径向位移，也可补偿一定的相对角位移。 滑块联轴器如同十字滑块联轴器，旋转时会产生很大的离心力，为了减少离心力的影 响，中间滑块采用非金属材料制成，减轻重量，又有电绝缘性能，此时，联轴器传给轴的 附加径向约为 0.10.3 倍的圆周力。 滑块联轴器结构简单，径向尺寸小，具有一定的减振和缓冲性能，制造较复杂。为了 减少工作表面的磨损，滑块用尼龙 6 制成，尼龙滑块中添加少量石墨或二硫化钼，工作时 无需润滑。 综上，由于在联轴器中装有弹性元件，因而可以补偿两轴偏移和位移，因而具有缓和冲击 和吸收振动的能力。因而在频繁起动、受变载荷、高速运转、经常反向和两轴不便以严格 对中的地方。在此次设计中选择凸缘联轴器，型号 gy1，材料为灰铸钢或碳钢。 5.2 控制电路的设计 25 该线路能实现对电动机的起动，停止的自动控制，并且具有必要的保护，如短路保护、 过载保护、零压保护。在图所示的电气控制线路中，三相交流异步电动机和由其拖动的机 械运动系统为控制对象，通过由控制器、熔断器、热继电器和按钮所组成的控制装置对控 制对象进行控制。控制装置根据生产工艺过程对控制对象所提出的基本要求实现其控制作 用。 （见图 2） 。 起动电动机，合上闸刀开关 qs，按下起动按钮 sb2，接触器 km 的吸引线圈得电，其主 触点 km 闭合，电动机起动。由于接触器的常开触点 km 并联于起动按钮，而且这时已经闭 合，因此当松手断开起动按钮后，吸引线圈 km 通过其辅助常开触点可以继续保持通电，维 持其吸合状态，故电动机不会停止。这个并联接于起动按钮的辅助常开触点通常称为自锁 触点。此控制电路称为自锁电路。使电机停转:按停止按钮 sb1,接触器 km 的吸引线圈失电 释放,所有 km 常开触点断开。km 主触点断开，电动机失电停转；km 辅助触点断开，消除自 锁电路。 图 2 电气控制总图 26 5 结论 这次设计中，主要采用了计算和对比，通过计算的结果对所要的零件进行分析和选择。 在分析中考虑了各种的可能以及会遇到的问题，然后查阅了大量的书籍，并且从各类书籍 中参考了各种资料以及表格甚至直接引用到设计中。带式喂料机设计适应高速发展的工业 要求。带式喂料机的主要结构是皮带，电动滚筒，托辊，联轴器，电动机，减速器等，它 的设计难点是通过计算和实际考虑来确定各种设备的型号，以满足工业运输的要求。 第一，设计前准备工作尤为重要。这个阶段包括资料的准备，方案的选定以及其它一 些物品的准备等。要借的资料尽量借全，此外要经常跑图书馆去查数据和相关资料。要准 备多套方案，再经过认真的比较、挑选、和指导老师探讨各方案的优缺点，以及相应的改 进措施，最终形成一个较完美的设计方案。这个方案要运行可靠、成本低廉、生产率高、 发展前景好等优点。要经常翻阅杂志，查看各厂家的产品，找寻相关技术资料。 第二，具体的设计阶段 确定好方案之后，就进入了具体的设计阶段。这个阶段需要 极大的耐心和细心，要有一股钻研精神。先应根据方案确定整体设备，然后再拆分设备成 各个部分（如拆成带式喂料机、滑块联轴器等部分） ， 当然也要设计具体的零部件：电动滚筒，该向滚筒，托辊，联轴器，电动机，减速器。 首先根据物料的性质以及运输能力选择带及相应带的参数，然后再具体的选择带传动的零 件：电动滚筒，该向滚筒，托辊 我此次设计的带式喂料机是一种实用也很方便的喂料机。其输送不大，没有特殊要求。 其中也有很有不尽人意的地方，希望大家批评指正，提出宝贵的意见。 6 致谢 这次设计中，得到了许多人的帮忙，尤其是李立和老师的指导，他在我设计中给予了 各种建议，并且在我遇到各种问题能够抽出时间耐心的给我讲解，在此我很感激他。再次 就是要感谢我的同学们，他们在我遇到困难时能够帮我想解决的办法，并且也在我遇到错 误自己没有发现，而他们帮我指出，使我避免了出现了更多的错误，少走了不少的弯路。 并且他们也是在自己设计未做完的情况下抽出时间给我以帮助，我也很感激他们。 27 参考文献 1 机械工程手册、电机工程手册编辑委员会.机械工程手册机械产品（二）m.机械工业出版社. 1982 年 8 月.56-78 2 范祖尧等.现代机械设备设计手册非标准机械设备设计m.机械工业出版社.2000 年 6 月.89-126 3 唐金松.简明机械设计手册（第二版）m.上海科学技术出版社.2002 年 6 月.247-264 4 北京起重机机械研究所、武汉丰凡科技开发有限责任公司.dt(a)型带式输送机机械设计手册m. 冶金工业出版社.2003 年 8 月.156-198 5 机械工业部设计单位联合设计组.zjt1a-96 带式输送机设计选用手册m.黄河水利出版社.1998 年 10 月.49-77 6 机械化运输设计手册编委会.机械化运输设计手册m.机械工业出版社.1997 年 5 月.263-285 7 张钺.新型带式输送机设计手册m.冶金工业出版社.2001 年 2 月.133-155 8运输机械设计选用手册编组委.运输机械设计选用手册（上、下）m.化学工业出版社.1999 年 1 月.823-849 9 毋虎城.矿山运输与提升设备m.煤炭工业出版设.2004 年 5 月.56-78 10 上海煤矿机械研究所.煤矿机械设