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毕业设计 带式输送机系统设计,毕业设计,带式输送机系统设计,输送,系统,设计
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万方科技学院毕业设计 第76页1 绪论 带式输送机式是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备，可输送矿石、煤炭等散装物料和包装好的成件物品。由于它具有运输能力大、运输阻力小 耗电量低 运行平稳 在运输途中对物料的损伤小等优点，被广泛应用于国民经济的各个部门。在矿井巷道内采用带式输送机运送煤炭 矿石等物料，对建设现代化矿井有重要作用。1.1带式输送机的现状及发展 带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，具有输送距离长、运量大、连续运输等优点，而且运行可靠、易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备，随着我国高产高效矿井的出现，原有的带式输送机无论是主参数还是运行性能都已不能满足要求，必须向长距离、高带速、大运量、大功率的大型化方向发展，并要改善和提高运行性能，确保安全可靠。 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的提高，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耦合器和行星齿轮减速器。 1.2带式输送机的工作原理、适用条件及优缺点1.2.1带式输送机的工作原理带式输送机是由许多零部件和具有某些特殊功能的装置组成。输送带、托辊、机架等是沿输送机全长布置的，驱动装置、拉紧装置、储带装置和清扫装置等也是带式输送机的重要组成部分，它们的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大。带式输送机是以胶带作为牵引机构和承载机构的连续运输机械，所以也称胶带输送机。随着带式输送机在国民经济各部门中日益广泛的应用，其结构简单、运行平稳可靠、能耗低，对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便、在连续装载条件下可实现连续运输等许多优点，越来越被人们深刻理解和认识，因而针对生产需求设计出了通用带式输送机和各种各样的特种带式输送机。虽然它们结构各异，使用场合也不同，但是它们的工作原理基本是相同的，即大多属于以输送带兼作牵引机构和承载机构的连续运输机械，只有极个别的带式输送机（如钢丝绳牵引带式输送机）的输送机只作为承载机构。带式输送机的一般布置形式、主要组成部分和工作原理如图1.1所示。输送带4绕过驱动装置1的主动滚筒和机尾换向滚筒6形成一个环形带。 上下两股输送带分别支承在上、下托辊3上。拉紧装置5给输送带以正常运转所需的张紧力。工作时，驱动装置1的主动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。货载装在输送带上与输送带一起运动。带式输送机一般是利用上段输送带运送货载的，并且在端部卸载，也可利用专门的卸载装置在中间卸载。带式输送机的机身断面如图1.1中的截面图AA 所示。上部的输送带利用一组槽形上托辊支承，以增加输送带的承载断面积。下部输送带一般利用平形下托辊支承。带式输送机可用于水平或倾斜运输，但倾角受物料特性限制。在通常情况下，倾斜向上运输时的倾角不超过18，向下运输不超过15，运送附着性和粘结性大的物料时，倾角还可大一些。带式输送机的优点：是运输能力大，而工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机耗电量的1/31/5因在运输过程中，货载与胶带一起移动，故磨损小，货载的破碎性小。由于结构简单，既节省设备，又节省人力，故广泛应用于我国国民经济的许多工业部门。国内外的生产实践证明，带式输送机无论在运输能力方面，还是在经济指标方面，都是一种较先进的运输设备。带式输送机的缺点：是胶带成本高且易损坏，故与其它运输设备相比，初期投资高，又不适于运送又棱角的货载。随着煤炭科学技术的发展，虽然在国内的带式输送机转弯运行的研究有所进展，但总的看来，带式输送机对弯曲巷道的适应性还比较差。1.3带式输送机的分类目前，带式输送机已发展成为一个庞大的家族，不再只是常规的开式槽型和直线布置的带式输送机，而是根据使用条件和生产环境设计出了多种多样的机型。为了便于管理、选用和设计，可以按照结构特点、使用场合、运送物料特征和卸载方法等分为如下类型。（1）通用带式输送机是一种固定式带式输送机。其特点是托辊安装在固定的机架上，由型钢制成的机架固定在地板或地基上，整个机身成刚性结构。因此，它广泛用于要求设备服务年限长、地基平整稳定的场合，例如煤矿地面生产系统、选煤厂、井下主要运输大巷、港口、发电厂等生产地点。（2）可伸缩带式输送机的输送长度可以根据工作的需要随时缩短或加长。这种带式输送机主要是为满足煤矿井下综采工作面顺槽输送要求而设计的。可伸缩带式输送机中增设了一个储带装置，其作用是把带式输送机伸长前或缩短后的多余输送带暂时储存起来，以满足采煤工作面持续前进或后退的需要。这种带式输送机的机架与机架之间、托辊与机架之间的连接方式都采用插入式，用销钉固定，整个机架没有一个螺栓，拆装十分方便。（3）移动带式输送机是一种按整机设计并且整机可在不同地点使用的带式输送机。按移动的方式不同又可分为移动式和携带式两种。（4）钢绳芯带式输送机在结构形式上与通用带式输送机相同，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带。因此，它是一种强力型带式输送机，具有输送距离长、运输能力大、运行速度高、输送带成槽性好和寿命长等优点。 (5)钢绳牵引带式输送机是苏格兰工程师查尔汤姆森所创制。该机1949年完成设计，1951年制造完成第一台样机，1954年8月在苏格兰诺克平诺煤矿开始运行。它的优点在于牵引体与承载体是分开的，可以跨越长距离和大高差。其缺点是输送带成槽性差，影响物料截面积，钢丝绳裸露在外，不易防腐蚀，维护费用较高。因此，国外有些国家不提倡使用。我国自1967年起在煤矿开始使用，但总体用量不大。使用表明，当输送量超过500t/h、运距超过25km时，钢绳牵引带式输送机的机件投资和运费将少于钢绳芯带式输送机，即运距越长越有利。 (6)线摩擦带式输送机是在主机某位置的输送带下面加装一台或几台短的带式输送机（称之为辅机），主带借助重力或弹性力压在辅机的输送带（辅带）上，辅带可以通过摩擦力驱动主带，这样主带张力便可以大大降低而实现低强度输送带完成长距离或大运量输送。使用线摩擦带式输送机不仅可以从总体上减少输送线路中的转载点数，而且可以方便地对旧带式输送机进行加长改造，显著节省投资。 (7)平面弯曲带式输送机是一种在输送线路上可变向的带式输送机。它可以代替沿折线布置的、由多台单独的直线输送机串联而成的运输系统，沿复杂的空间折曲线路实现物料的连续运输。输送带在平面上转弯运行，可以大大简化物料运输系统，减少转载站的数目，降低基建工程量和投资。法国在这种带式输送机的研制和使用方面，具有国际领先水平。我国的煤矿也有数台正在运行，在设计和安装方面积累了一定的经验。 (8)大倾角带式输送机可以减少输送距离，降低巷道开拓量，减少设备投资。当倾角增大到90时，大倾角带式输送机就转变成了垂直输送的带式输送机。它不仅在结构上具有新的特点，而且在设计计算、物料截面形状和输送速度的确定等方面都有新的影响因素。垂直输送的带式输送机主要用于其他形式的输送机难以胜任的场合。表1-1为几种物料所允许的最大上运倾角。 表1-1 带式输送机的上运最大倾角物料名称最大倾角/（）物料名称最大倾角/（）块煤18湿精矿20原煤20干精矿18谷物18筛分后石灰石12025mm焦炭18干矿15030mm焦炭20湿沙230350mm焦炭16盐200120mm矿石18水泥20060mm矿石20块状干粘土15184080mm油母页岩18粉状干粘土22干松泥土20注：表中给出的最大倾角湿物料向上运输时的倾角，向下运输时最大倾角要减小 15% (9)气垫带式输送机的工作原理及其结构不同于前述的几种带式输送机，它不使用托辊支承输送带，而是以空气形成的气垫压力浮托起输送带。我国在气垫带式输送机研制方面起步较晚，但由于气垫带式输送机的技术经济效果显著，近年来也发展很快。与前述使用托辊的带式输送机相比，气垫带式输送机有如下优点：、能耗少；、维修费用低；、制造成本低；、运行稳定，工作可靠；、输送能力高；、污染少。（10）其他带式输送机在食用和轻工业等工业生产中，由于卫生和工作环境的要求，通常使用一种以薄钢带作为输送带的带式输送机，其耐热性比胶带好得多，但钢带的成槽性差，滚筒传递扭矩也很有限，因而不适用于长距离输送。还有一种以挠性网作为输送带的网带输送机，在技术性能上与钢带输送机相似，主要用于轻工业和有特殊要求的场合。另外，在输送铁磁性物料（例如铁矿石）时，常常使用被称为磁力摩擦式带式输送机，它实质上是具有磁铁的带式输送机，一般使用丝织物芯体输送带作为承载构件，在输送带的下面设置永久磁铁。磁铁把物料吸向输送带，由此提高了物料的稳定性，并为倾斜输送物料创造了条件。1.4带式输送机的布置形式带式输送机的布置的一般要求：在曲线段内，禁设给、卸料装置，各种给、卸料装置应设于水平段。拉紧装置一般布置在输送带张力最小处。输送机尽可能布置成直线，应避免单纯地按地形布置成大凹弧、深凹弧的形式在具体布置时应注意以下几点。在曲线段内，不允许设给料和卸料装置。给料和中途卸料点最好设在水平段上，但也可设在倾斜段上，设在倾斜段上时，中途卸料点的倾斜度不宜超过1012，否则容易掉料。若在水平段内均匀给料，并且转折处比较平滑，凸、凹段曲率半径适当，则表5-1中所列最大允许倾角还可增加10%左右。当输送机需要由倾斜段转折为水平段时，其凸弧段最好用几个槽形托辊进行过渡，以防止物料散落。过渡的半径取(B为带宽)推荐最小值见表1-2，也可采用改向滚筒进行过渡。当由倾斜段转折为水平段并在短距离内安装卸料装置时，则应采用改向滚筒。表1-2 、最小值名称带宽B/5006508001000凸弧段最小半径/m凹弧段最小半径/m955127015701875当输送机需要水平段转折为倾斜段时，其凹弧的曲率半径，一般应是输送带带无载荷时的张力与带子自重所形成的曲率半径，这样才不至于使带子在过渡段浮起。曲率半径按下式计算=5（+）/式中 F凹弧段输送带最大张力 ，kN; 每米长度上物料的质量，kg; 输送带每米长度质量,kg; 上托辊间距，m。当输送机长度超过90 m，或采用移动式滚筒卸料装置时，均需采用配重式拉紧装置。1.5倾角输送不同物料的倾角可按表1-3选取。表1-3 最大允许倾角值物料名称堆积密度/运动时的自然堆积角最大允许倾角与H的近似比例湿新砂1.71.93018223.1H2.5H干新砂1.41.620124.7H湿型旧砂1.11.325212.6H干型旧砂1.11.220183.1H铸铁型砂1.11.230232.3H铸钢型砂1.21.430242.2H废砂1.11.520163.5H石灰石1.51.825163.5H焦炭块0.40.535183.1H碎煤0.80.930183.1H块煤0.91.030163.5H干黏土块1.01.535163.5H 平形带的最大倾角12 ，当有卸载器时，卸干材料时倾角不大于10 ，卸湿材料时倾角不大于12 输送机倾角大于12时，其倾斜段必须用槽型托辊。 安装带秤使得输送机倾角，在物料不下滑的前提下，倾角不到12时仍能保持称重精度，要求精度较低时，倾角可放宽到18 另外带式输送机的布置还涉及平台、地沟和输送机到斗式提升机的转卸尺寸。1.6带式输送机的主要部件带式输送机虽然种类繁多，但其基本组成部分差别不大，只是具体结构有所不同。基本组成部分（参考图1.1）的功能简介如下。(1)驱动装置驱动装置的作用是将电动机的动力传送给输送带，并带动它运行。驱动装置由电动机、联轴器、减速器和驱动滚筒等部件组成。带式输送机使用的电动机有鼠笼式、绕线式异步电动机。在有防爆要求的场合，应采用防爆电动机。使用液力耦合器时，不需用具有高启动力矩的电动机，只要与耦合器配合得当，就能得到接近电动机最大力矩的启动力矩。带式输送机上使用的联轴器，按传动和结构上的需要，分别采用液力耦合器、柱销联轴器、棒销联轴器、齿轮联轴器、十字滑块联轴器或各种弹性联轴器等。带式输送机使用的减速器有圆柱齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮减速器的传动效率高，但要求电动机轴与带式输送机线路垂直，驱动装置占地面积大，井下使用时需加宽硐室，若把电动机布置在输送带下面，会给维护和更换造成困难。因此，用于煤矿采区巷道的带式输送机应尽量采用圆锥圆柱齿轮减速器，使电动机轴与输送机平行布置，以减小驱动装置的宽度。驱动滚筒是依靠它与输送带之间的摩擦力带动输送带动运行的部件。据挠性牵引构件的摩擦传动理论，输送带与滚筒之间的最大摩擦力随摩擦系数和围抱角的增大而增大，所以提高牵引力必须从这两方面入手。增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数的方法是将滚筒表面包覆一层具有高摩擦系数的材料，通常用橡胶。包胶的方法常用硫化法（铸胶）和冷粘法，也可采用螺栓在滚筒表面固定一层输送带的方法。包覆的橡胶外表面可做人字形槽纹、棱形槽纹或光面，其中人字形槽纹和棱形槽纹可以增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数，提高驱动效率。比较而言，人字形槽纹效果要好些，棱形槽纹次之。当滚筒或其表面的包覆材料与输送带之间潮湿或着水时，摩擦系数将急剧降低。而且包覆的橡胶越硬，摩擦系数越小。电动滚筒是将电动机和减速齿轮装在滚筒内的一种驱动装置。油冷式电动滚筒在滚筒空腔内装满润滑油，滚筒旋转时油液冲刷电动机外壳进行冷却，并润滑齿轮传动系统。电动滚筒的结构紧凑，带式输送机采用这种驱动装置能使整机体小轻便，但目前功率尚小。（2）清扫装置清扫装置是为卸载后的输送带清扫表面粘着物之用。最简单的清扫装置是刮板式清扫器，由重锤或弹簧使刮板紧压在输送带上。此外，还有旋转刷、指状弹性刮刀、水力冲刷、振动清扫等。采用哪种清扫装置，应视运送物料的粘性而定。（3）上、下托辊托辊是带式输送机的重要部件之一。它的作用是支承输送带，使输送带的垂度不超过限定值以减小运行阻力，保证带式输送机平稳运行。托辊沿输送机全长分布，数量很多，它的工作性能直接影响带式输送机的整机性能。托辊的全部质量约占整机的1/3，价值约占整机的2025。为增大输送带的承载断面，将承载的输送带用短托辊组成槽形断面，这种托辊组称为槽形托辊组。槽形托辊组所使用的托辊数量有3个、4个、5个等，因而也使槽形端面的形状各异。对于空程段的输送带用一个长托辊支承，一般称为平形托辊组。有些输送带较宽的带式输送机，其空程段的输送带用2个托辊组成V形断面的托辊组支承，称为V形托辊组。采用V形托辊组对防止输送带跑偏有一定作用。（4）输送带输送带的作用是承载物料和运送物料。输送带贯穿带式输送机的全长（为机身长度的2倍多），用量大、价格高，约占整个带式输送机价值50。为使输送带不但有足够的强度，而且能够耐磨损和腐蚀，输送带由芯体和覆盖层构成，芯体承受拉力，覆盖层起保护芯体的作用。芯体的材料有丝织物和钢丝绳2类。丝织物芯体有多层帆布粘合及整体编织2种。丝织物芯体的材质有棉、维纶和尼龙。整体编织芯体的输送带与多导粘合的相比，强度相同时整编芯体的厚度小、柔度好、耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂。整编芯体的输送带伸长率较高，使用时需要有较大的拉紧行程，钢丝绳芯体是由许多柔软的细钢丝绳相隔一定间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的强度高，抗冲击性和抗弯曲疲劳性能好；伸长率小，需要的拉紧行程小。同其他类型的输送带比较，钢丝绳芯输送带的厚度小，所需滚筒直径也小。（5）拉紧装置拉紧装置的作用是使输送带具有足够的张力，以保证驱动装置传递出应有的摩擦牵引力和使输送带的垂度保持在限定范围内。带式输送机常用的拉紧装置有螺旋式、重力式和钢丝绳绞车式等几种，它们都是采用改变机尾换向滚筒与驱动装置的驱动滚筒之间中心距的方法来实现拉紧输送带的。一般而言，螺旋式拉紧装置只能用于拉紧行程小、要求结构紧凑的场合。重力式拉紧装置适用于固定安装的带式输送机，结构形式有多种，其特点是输送带伸长变形不影响拉紧力，但体积大、比较笨重。钢丝绳绞车式拉紧装置是用绞车代替重锤，靠牵引钢丝绳改变机尾滚筒与驱动滚筒之间的距离来张紧输送带。用这种方法实现输送带的张紧，在输送带伸长变形时需要开动绞车来调整输送带张力，否则张力下降。它的特点是调整拉紧力方便，可实现自动调整。在满载启动时，则开动绞车以增加输送带张力；在正常运转时，适当反转绞车使张力减小。驱动滚筒出现打滑现象，又可开动绞车增大拉紧力，使驱动滚筒摩擦牵引力增大，消除驱动滚筒打滑现象。（6）制动装置制动装置有逆止器和制动器。逆止器的作用是防止向上运输的带式输送机停车后输送带下滑。制动器的作用是保证向下运输的带式输送机可靠停车；在水平运输时，若要求准确停车，也应装设制动器。（7）装载装置装载装置也称给料装置，主要由漏斗和挡板等部件组成。常用的有强制式、自溜式和组合式3类。（8）机架机架包括机头架、机尾架和中间架等。它们的作用是安装带式输送机的机头、机尾、托辊组以及其他辅助装置等。常用机架也有几种不同的结构。煤矿井下使用的带式输送机，为了拆装方便，机头架、机尾架做成结构紧凑便于移置的构件，中间架采用便于拆装的结构。根据结构特点，有钢绳机架和型钢机架两种。按照安装方式不同，中间架又有落地式和绳架吊挂式之分，落地式机架又有固定式和可拆移式两种。用于地面和煤矿井下主要运输巷道的通用带式输送机的中间架多采用型钢焊接而成的固定式机架，而采区顺槽一般用可拆移式机架或吊挂式机架。可拆移式机架一般用型钢焊接成H型中间托架。将H型中间托架与两边的钢管采用插入式销钉固定联接，整个机架不用一个螺栓，避免了因螺栓生锈而造成的拆装不便。型钢机架也可采用吊挂式安装，但应用较少。 2 移动带式输送机的设计与计算2.1设计方案的确定DY移动式皮带机适用于建筑工地、矿山、工厂、仓库、采石场、车站、码头等工作场所，用来转载装车或堆积各种散碎及块状物料，如砂砾、矿砂、煤炭、谷物等。本机装有行走轮，可在工作场所移动，其高度可在规定高度内调节。操作方便、效率高。带式输送机的结构见下图所示：(下图所示驱动为电机减速器)2.2有关参数的确定设计参数：输送量：t/h输送机长度：L=10m输送物料：原煤松散密度：2.2.1输送带类型的选择 该胶带使用于码头，选择塑料输送带，整芯结构，整芯输送带工艺简单、生产率高、成本低、质量好，多广泛用于码头、矿山输煤。2.2.2带速的确定输送带的带宽B和它的运行速度v决定了带式输送机的输送能力。带速根据带宽和被运物料性质确定，我国带速已标准化，具体选取可参考TD75带式输送机设计选用手册，初步确定带速。2.2.3带宽的确定确定带宽要考虑所运物料的最大块度。按给定条件，又由查下列相关表，得输送机的倾斜系数，断面系数为420，速度系数为1.0，求输送带宽度B： B=100/（420*0.725*1.25*0.9*1）1/2=0.5373mm根据带宽标准，取带宽B=650mm。附表：B（毫米）1520253035槽形平形槽形平形槽形平形槽形平形槽形平形50060030010532013033517039021042025080010003351153601454001904352304702701200140035512538015042020045524050028568101214161820222425C1.00.960.940.920.900.880.850.810.760.740.72 注：为输送机倾角。V(米/秒)1.62.53.154.01.00.980.950.940.900.940.902.2.4带式输送机的驱动功率计算1、传动滚筒上所需轴功率N0的计算式中：传动滚筒轴功率（千瓦）；输送带及托辊传动部分运转功率（千瓦）；物料水平运输功率（千瓦）；物料垂直提升功率（千瓦）。当物料向上输送时取“+”，向下输送时取“”值；输送机水平投影长度（米）；输送机垂直提升高度（米）。当输送机采用卸料车时，应加卸料车提升高度。见表2-3-21空载运行功率系数。可根据托辊阻力系数（见表2-3-8）按表2-3-9选取；物料水平运输功率系数。可根据按表2-3-10选取；附加功率系数。可根据输送机水平长度和倾角按表2-3-11选取；卸料车功率系数。无卸料车时，取=1。当有卸料车时：对于光面滚筒取=1.16；对于胶面滚筒=1.11。犁式卸料器及导料槽长度超过3米的附加功率（千瓦）。见表2-3-12表2-3-8工 作 条 件槽型托辊阻力系数平行托辊阻力系数清洁，干燥0.0200.018少量尘埃，正常湿度0.0200.025大量尘埃，湿度大0.0400.035表2-3-9B(毫米)5006508001000120014000.0180.00610.00740.01000.01840.01910.02300.0200.00670.0820.01100.02530.02120.02550.0250.00840.01080.01370.01910.02650.03190.0300.01000.01240.01050.02990.03180.03830.0350.01170.01440.01920.02880.03710.04460.0400.01340.01650.02200.03060.04240.0510表2-3-100.0180.0200.0250.0300.0350.040表2-3-11（米)1530456010015020030030002.802.101.81.61.551.51.41.31.261.701.41.31.251.251.21.21.151.15121.451.251.251.21.21.151.151.141.14201.301.21.151.151.151.131.131.101.1表2-3-12带宽B(毫米)500650800100012001400千瓦卸料器0.3n0.4n0.5n1.0n-导料槽0.08L0.08L0.09L0.10L0.115L0.18L注：表中n为犁式卸料器个数；L为导料槽超过3米的长（度米），即L等于导料槽总长减3米。已知：=10m；v=1.25m/s；Q=100t/h；H=2.6m；=0.725t/m3；=150查表2-3-8得：/=0.03查表2-3-9得：=0.0124查表2-3-10得：=8.1710-5查表2-3-11得：=1.39 =1将以上数据代入公式中得： =(0.0124101.25+8.1710-51000+0.002731002.6) 1.39 =1.32KW2、电动滚筒功率计算：根据公式：N=K*/ =1.21.32/0.9=1.76KW对照机械设计手册，额定功率选用2.2KW,考虑实际应用环境的影响，此时电机的实际选用功率应乘以一定的功率储备系数K0，对于输送距离小于80米的，一般乘以1.5-2的系数，在此设计中按K0=2故：电动滚筒（电机）的实际选用功率为N=22.2=4.4KW根据功率标准选用功率为5.5KW2.2.5 、输送带最大张力计算及强度校核：（TD75手册）根据表29：表29输送机不打滑条件按不打滑条件按垂度条件按不打滑条件计算： Smax=-/V查表30：=1350查表30包 角光 面 滚 筒胶 面 滚 筒环 境干 燥环 境 潮 湿环 境 干 燥环 境 潮 湿176203135144191219142Smax=1351.32/1.25=142.56kg按垂度条件计算： Smax=*+*H+*查表31：=430 =9.0查表32：=82表 31B(毫米)500650800100012001400260430570880120016006.59.012.018.025.030.0表 32v(米/秒)0.81.01.251.62.02.53.154.0128102826451413326代入数据：Smax=4300.725+92.6+821.32 =443.39kg按保证承载段垂度条件计算所得输送带最大张力Smax=443.39kg查表33选用B=650mm，4层胶带的最大允许张力为1450kg，符合要求查表33Z(层)B(毫米)500650800100012001400橡胶带允许最大工作张力Smax（公斤）31050（840）41400（1120）1820（1450）2240（1790）52020（1650）2490（2030）3110（2550）3730（3050）62990（2440）3730（3050）4480（3660）5220（4270）74360（3360）5220（4280）6100（4090）84970（4070）5970（4880）6970（5700）96050（5040）7050（5870）106700（2560）7840（6530）118610（7160）129400（7820）注：括号内的数值为机械接头时的允许张力。选输送带NN100，Z=4。查表1-6，NN100输送带的每层质量1.02，上胶厚mm，下胶厚mm，每毫米胶料质量为1.19。2.2.6辊子载荷的校核（1）静载计算承载分支托辊：=e(+)=0.81.2(28/2+4.7175)9.81=176式中：承载分支托辊静载荷，； e辊子载荷系数，查运输机械设计选用手册表2-35，得e=0.8； 承载分支托辊间距，, =1.0； 输送能力，； =100/3.6=28 每米长输送带的质量，；=4.7175；查表2-74，上辊89，L=240，轴承4G204，承载能力为2170，能满足要求。回程分支托辊：=e=0.6334.71759.81=87.5式中：回程分支托辊静载荷，； 回程分支托辊间距，；=2.4； e辊子载荷系数，查运输机械设计选用手册表2-35，得e=0.63；查表2-74，下辊89，L=750，轴承4G204，承载能力为1070，能满足要求。（2）动载计算承载分支=1761.01.061.1=2052170回程分支=87.51.01.1=96.251070式中：承载分支托辊动载荷，； 回程分支托辊动载荷，； 运行系数，查表2-36得：=1.0； 冲击系数，查表2-37得：=1.06； 工况系数，查表2-38得：=1.1；均满足要求。2.2.7拉紧行程的计算拉紧行程 =(0.015+0.001)10 =0.16式中：输送带弹性伸长率和永久伸长率，由输送带生产厂家给出，通常帆布带为0.010.015； 1拉紧后托辊间允许的垂度，一般取0.001；L输送机长度；取拉紧行程为0.3m（按2倍左右的拉紧安全系数取值）3 电动滚筒的设计计算 由于电动滚筒具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转平稳、工作可靠、密封性好、占据空间小、安装维修方便等优点并且适合在各种恶劣环境条件下工作，所以机头部采用电动滚筒作为驱动装置。根据电动机冷却方式的不同，电动滚筒可以分为三种基本类型：风冷式电动滚筒、油冷式电动滚筒、油浸式电动滚筒。这里采用油冷式电动滚筒，它是目前国内最常见的电动滚筒。电动滚筒内有一定的冷却油液，由于滚筒体不停地旋转，筒体上的刮油板将油液不停地浇到电动机和齿轮上，带走电动机和齿轮工作时产生的热量，把热量传递到滚筒体壁上，加速电动机散热，并对齿轮产生润滑作用。油冷式电动滚筒的关键是电动机内部不允许进入油液。减速器装置采用渐开线定轴圆柱齿轮传动结构。这种传动结构简单、性能可靠、制造容易、安装维修方便，同时又具有效率高、噪声低的优点。3.1电动滚筒中电动机的选型电动滚筒作为带式输送机的动力源，是它的主要用途。电动滚筒的工作特点是：（1） 长时间连续工作，因此要求电动机为连续工作制（S1）；（2） 带式输送机一旦停机，要求电动滚筒能够在有负荷情况下起动，因此要求电动机有较大的起动转矩，而且又要求电动机的起动电流不要太大。鉴于以上两点原因，选用笼形三相异步电动机作为电动滚筒的电动机最为合适。正确选择电动机额定功率的原则是：在电动机能够胜任机械负荷要求的前提下，最经济、最合理地决定电动机的功率。决定电动机的功率时，要考虑电动机的发热、允许过载能力和起动性能三个方面的因素。一般情况下，发热问题最重要。电动滚筒中电动机的使用场合很特殊，它安装在电动滚筒的筒体内部，所以电动滚筒电动机的散热条件优劣是极其重要的问题。从冷却方式来划分，电动滚筒所用的电动机可分为：自然冷却式、风冷式及油冷式。在油冷式电动机中，根据冷却油与电动机定子绕组的相对位置，又可以进一步分为直接油冷式电动机和间接油冷式电动机。间接油冷式电动机是目前电动滚筒中使用最普遍的电动机。由于电动机定子绕组与冷却油不直接接触，因此称这种冷却方式为间接油冷式。间接油冷式电动机用于滚筒体为全封闭的间接油冷式电动滚筒中。滚筒体内添加一定数量的冷却油，电动机壳体的下部浸泡在冷却油中。由于滚筒体内一部分空间被冷却油填充，定子绕组产生的热量一部分直接传导到冷却油中，再通过滚筒体传导到输送带及滚筒体外部，冷却效果较好。滚筒体内壁上焊有刮油板，当电动滚筒旋转时，刮油板可以把冷却油带起来。这样一方面可以使冷却油自身得到冷却，另一个作用是把冷却油浇到电动机壳体的上部及侧面，起到全方位冷却电动机的作用。这种电动机我国的统一型号为 YGY型。其为全封闭、油冷式、鼠笼型电动机，具有高效、节能、起动转矩大、性能好、噪声低等优点。根据第3章算出的电动机功率kW，选型为：YGY132M26A，其额定功率为5.5kW，额定转速为960r/min，额定电压为380V，额定频率为50，该电机其出线端接法为。其在电动滚筒内应为水平（轴向）安装，电动滚筒在使用中也要水平安装，以保证电机的正常冷却和散热。3.2电动滚筒齿轮传动机构计算3.2.1渐开线定轴齿轮传动简图渐开线定轴齿轮传动在电动滚筒中得到广泛应用，其两级传动的常用型式如图2.3。高速级为直齿轮，齿数分别为、，模数为的外啮合传动，、均为悬臂布置。低速级齿轮齿数分别为、，模数为的内啮合传动。 第一、二对齿轮的有效齿宽分别用、表示，齿轮中心距用a表示。3.2.2对齿轮传动提出的设计要求：（1）足够长的使用寿命 应在连续满负荷运转工作制下进行设计，即假定每天工作24h，每年工作300d，齿轮工作寿命要求不少于5年，或者不少于36000h，整机无故障工作时间应不少于15000h,为此应选用较优质的齿轮材料和合理的热处理工艺。（2）较小的噪声和合理的制造工艺 电动滚筒在满负荷运转时产生的噪声，应尽可能小于或者等于JB/T 733094中的规定值。齿轮精度取68中等精度等级，使用在一般场合的电动滚筒应达到GB 1009588渐开线圆柱齿轮精度中规定的8-7-7级精度，室内使用或要求特别低噪声的场合，常要求达到7-6-6级精度。（3）采用油池及飞溅润滑，润滑油常用N46、N68机械油或N150中负荷齿轮油。（4）优良的通用性 实际上电动滚筒的规格很多，为便于生产过程管理，必须考虑其通用性，要求达到：1）滚筒直径、模数、电机机座号三者都相同时，其内啮合传动的齿轮是通用的，仅根据传递功率P的大小调节齿宽；2）滚筒直径、带速、模数相同时，其外啮合传动的齿轮是通用的，也仅根据传递功率的大小调节齿宽；3）同一滚筒直径、齿轮中心距是相同的；4)滚筒直径、带速、电机机座号相同时，相应齿轮模数相同。3.2.3渐开线定轴齿轮传动几何计算几何计算已知条件名称代号单位电机功率PkW5.5带速1.25带宽Bmm650直径Dmm500齿轮副中心距mm130齿廓参数齿形角齿顶高系数顶隙系数2010.25油冷式电动机型号转速r/minYGY132M2-6A960(1) 电动滚筒第级齿轮传动几何计算计算过程列于下表：（a）电动滚筒第级齿轮传动几何计算代号项目名称计算公式单位计算结果总传动比=mm20.11第级传动比0.032i3.84第级传动比= 5.24模数估算值= ，设=153.58按强度计算值=12.1小齿轮转矩=54.74K综合系数3.4齿形系数2.4弯曲疲劳极限按表6-2取较小值340齿宽系数取最小值0.8；0.8估计值15按强度计算值mm2.35第 级模数圆整值mm3小轮齿数=圆整取值18大轮齿数=圆整取值70第 级估算值 = ，（=15）4按强度计算=12.1第 级小轮转矩=(取=0.95)272.35齿宽系数1.4按强度计算值= 12.1mm3.33第 级模数圆整值mm4小轮齿数=圆整取值15齿圈齿数=圆整取值80实际传动比=20.74实际带速1.24速度误差=()%-0.08分度圆螺旋角()0（b）电动滚筒第级减速齿轮几何计算代号项目名称计算公式单位计算结果a分度圆直径分度圆直径中心距=a=两侧均用高变位，取=0.35，=0.35mm5421088齿顶高=(+)=()4.051.95齿根高=(+)=(+)2.74.8齿高=+=+6.756.75齿顶圆直径=+2=+262214齿根圆直径=2=248.6200.4基圆直径=cos=cos50.74197.34齿宽齿宽 =0.8=+(510)4550（2）电动滚筒第级齿轮传动几何计算代号项目名称计算公式单位计算结果分度圆直径分度圆直径中心距=()mm60320130的减小量齿顶高=()=(+)=()0.046245.22.62齿根高=(+)= (+)3.86.2、齿高=+=+9.08.82齿顶圆直径=+2=270.4314.76齿根圆直径=2=+252.4332.4基圆直径=cos=cos56.38300.7齿宽齿宽=(1.21.4)=+108090 3.2.4齿轮疲劳强度校核计算1、外啮合（第级）传动齿轮疲劳强度校核计算（1）外啮合（第一级）传动接触应力的校核齿轮材料为；40cr表面淬火-代号项目名称计算公式单位计算结果Pn电机功率电机转速Kwr/min5.5960，小轮分度圆直径法向模数小轮宽度Mm54250大小齿轮齿数分度圆螺旋角()18/700纵向重合度0小轮节点圆周速度动载系数=1+0.093m/s2.711.03齿向分布系数=1.17+1.1+0.47b2.14齿顶压力角 =arccos =arccos()31.3321.87端面重合度=(tan tan20)+(tan tan20)1.66总重合度 = +1.66齿间载荷分布系数=0.6451.07YY=(+)(+)=4.88(0.71Y)202.46节点区域系数=0.00833(8)2.53弹性系数=/mm189.9重合度系数=0.88螺旋角系数= 1名义切向力=N2026第级传动比3.84=(b)N/m0.78=(u+1) u=KHKH1.262.36=/mm422.79计算接触应力=/mm643.89外啮合齿轮传动许用接触应力计算SHminZN 最小安全系数寿命系数按Ne5107 (Ne轮齿的当量循环次数)11ZL润滑剂系数按电动滚筒设计与选用手册表6-100.93ZV速度系数按表6-11用内插法选取定0.935ZR 粗糙度系数按表6-12，=130mm，=1170,Rz=3.21.02ZW 齿面硬化系数高速级全为硬齿面齿轮1ZX尺寸系数1接触疲劳极限按表6-91190=ZNZLZVZR ZWZX0.906许用接触应力=(SHmin)1078.14则=643.89 =1078.14所以，外啮合齿轮接触疲劳强度校核通过。（2）外啮合传动齿根弯曲应力的校核代号项目名称计算公式单位计算结果Kv KA 动载系数使用系数见表6-7=1+0.09311hb1齿高齿宽Mm6.7550N齿间载荷分布系数幂指数齿间载荷分布系数齿间载荷分布系数=1.17+1.1+0.47bN=()N=2.140.8721.07YFa齿形系数按表6-5查取小轮 大轮2.572.17YSa 应力修正系数按表6-6查取小轮 大轮1.611.78重合度系数=0.25+0.750.70螺旋角系数=1（120）1Ft名义切向力Ft=N2026b齿宽mm50m法向模数mm3=FtbN/m13.5= KAKv2.202.9 = N/m86.13YST应力修正系数YST=2.02.0YNT寿命系数YNT=1.01.0圆角敏感系数按表6-7查取1.0RZ齿根表面平均粗糙度um3.2表面状态系数=1.6740.529（RZ+1）0.11.063Yx尺寸系数因为51.0弯曲疲劳极限按表6-2，40cr表面淬火350SFlim最小安全系数1.4=YSTYNTYx2.216=SFlimN/m250许用弯曲应力N/m531.5则=86.13=531.5所以，外啮合传动齿轮弯曲疲劳强度校核通过。2、内啮合（第级传动）传动齿轮疲劳强度校核（1）内啮合（第级传动）传动齿轮接触应力的校核 齿轮材料：小轮（轴齿轮）用40cr，表面淬火 大轮（内齿轮）用45号钢，调质处理小轮分度圆直径=60mm齿宽=90mm第级传动比=5.24小轮、大轮齿数比=1580变位系数=1齿顶圆直径 =70.4mm =314.76mm基圆直径 =56.38mm =300.7mm第级小轮分度圆上名义切向力：Ft2=Ft1=20265.240.76 =7262N小齿轮转速：=250 r/min小轮节点圆周速度：=785 mm/s =0.79m/s使用系数KA=1动载系数Kv=1+0.093=1+0.093 =1.011齿间载荷分布系数=1+0.11（0.2）=1+0.11（0.2）=1.143齿顶压力角=arccos=arccos=36.79 =arccos=arccos=17.19端面重合度：=(tantan20) (tantan20) =1.61齿间载荷分配系数=0.645 =0.6451.61=1.038Y=()()=0 =4.88(0.71Y)2 =2.4节点区域系数：=0.00833(8)=2.53弹性系数：=189.9重合度系数=0.89螺旋角系数=1= =1.34=11.0111.1431.038=1.20=(1)=(5.241)5.24=0.81=2.53189.90.891=427.60接触应力 = 427.60=488寿命系数ZN 按Ne5107 ZN=1 (Ne轮齿的当量循环次数)最小安全系数SHmin=1润滑剂系数ZL 按表6-10取小轮ZL1=0.93 大轮ZL2=1.232速度系数ZV 按表6-11用内插法选取定，小轮ZV1=0.94 大轮ZV1=0.90粗糙度系数ZR 按表6-12，选取：小轮ZR1=1.02 大轮ZR2=1.01齿面工作硬化系数ZW 小轮为硬齿面齿轮 ZW=1 大轮为软齿面齿轮 ZW=1.2（HB130）17001.2（240130）1700 1.135HB大齿轮齿面布氏硬度，一般130HB400按中等，HB240。接触强度计算的尺寸系数ZX 大小轮一致，一般取ZX=1接触疲劳极限 按表6-9选取小轮=1190大轮=580小轮=ZNZLZVZR ZWZX=10.930.941.0211=0.89大轮= ZNZLZVZR ZWZX =11.2320.901.011.1351=1.27许用接触应力=(SHmin) 小轮=11900.89=1059大轮=5801.27=737=488 =737所以，内啮合齿轮接触疲劳强度校核通过。（2）内啮合传动齿根弯曲应力的校核使用系数KA KA=1动载系数Kv 见表6-7，=1+0.093=1+0.093 =1.011齿宽b3=90mm齿高h=9.0mm齿间载荷分布系数=1.17+1.1+0.47b =1.17+1.1+0.4790 =1.143幂指数N=0.90齿间载荷分布系数=()N=1.1430.90=1.13齿间载荷分配系数=0.645=0.6451.611.038齿形系数YFa 按表6-5查取小轮 YFa1=2.5 大轮 YFa2=2.055应力修正系数YSa 按表6-6查取小轮 YSa1=1.605 大轮 YSa2=2.458重合度系数=0.25+0.75=0.25+0.751.61=0.72螺旋角系数=1（120）=1法向模数=4mm名义切向力Ft2=7262 N= Ft2b=7262（904）=20.17= KAKv=11.0111.131.038=1.19=YFaYSaY 小轮=2.51.6050.721=2.889 大轮=2.0552.4580.721=3.64 = 小轮 =20.171.192.889=69.34 大轮=20.171.193.64=87.37 应力修正系数YST=2.0寿命系数YNT=1.0圆角敏感系数 按表6-7查取 小轮=0.99 大轮=1.02表面状态系数YRreiT=1.6740.529（RZ+1）0.1 =1.6740.529（3.2+1）0.1 =1.063尺寸系数YX 因为5，YX=1.0弯曲疲劳极限 按表6-2查取小轮40cr表面淬火，=350 大轮45号钢调质处理，=220最小安全系数SFlim=1.4=YSTYNTYRreiT YX 小轮=2.01.00.991.0631=2.105 大轮 =2.01.01.021.0631=2.169=SFlim 小轮=3501.4=250 大轮=2201.4=157许用弯曲应力= 小轮=2502.105=526 大轮=1572.169=341=69.34=526=87.37=341所以，内啮合传动齿轮弯曲疲劳强度校核通过。3.2.5电动滚筒渐开线圆柱齿轮精度 电动滚筒渐开线圆柱齿轮精度等级，常用级 8-7-7、级7-7-7、级7-6-6，其中“：表示所取得齿厚极限偏差。 电动滚筒渐开线圆柱齿轮的常用齿厚上、下偏差的英文字母依次为F、G、H、J、K、L,以F=-4为基数，每往后一个字母增加一个“-2“，直至K=-12,但L=-16 在此以齿轮为例介绍：Z2齿轮计算：mmmmmm-mmmmmmmmmmm跨测齿数式中，啮合角于是： 8.6公法线长度=32.86 齿距极限偏差 = =13.09齿向公差公法线平均长度极限偏差（查表）得： ，齿厚极限偏差= = =-2473.3电动滚筒中其他主要零部件设计计算3.3.1滚筒体的设计电动滚筒的滚筒体有两个作用：一是用来支撑并拖动输送带运动，或者直接支撑并输送成件物料。二是作为壳体保护内部的电动机和传动装置。这两个作用都要求滚筒体坚固。滚筒体的形状绝大多数为圆柱体。滚筒体的直径D=500mm。制造滚筒体的材料一般为普通碳钢。直径较大的电动滚筒，其滚筒体通常采用Q235A钢板卷制、焊接，然后进行机加工。而直径较小的滚筒体则采用无缝钢管直接加工。这是因为小直径的滚筒体不容易卷制得很圆，而且小直径滚筒体的壁厚较薄，也不容易焊接。采用无缝钢管加工小直径滚筒体则十分方便，并且节省钢材。常用的热轧无缝钢管材料为10号钢或20号钢。具有某些特殊用途的滚筒体可以用铸铁、铝合金或不锈钢等材料制造。本设计中电动滚筒的滚筒体的材料为：Q235A钢板卷制、焊接，然后进行机加工。为了提高滚筒体表面的摩擦系数，以降低输送带的拉力，可在金属滚筒体外表面覆盖包层材料橡胶。橡胶包层的制作方法有铸胶和冷粘胶板两种工艺。由于铸胶需要一套庞大的专用设备，在高温条件下进行硫化，工艺较为复杂。而且所铸胶层厚度较厚，一般在20 mm以上。铸胶胶层的耐磨性不如冷粘胶板的耐磨性，所以电动滚筒的橡胶包层采用铸胶工艺的越来越少。新兴起的冷粘胶板工艺是在20世纪80年代开始应用于电动滚筒上。由于方法简单，便于掌握和操作，各电动滚筒生产厂家可以自己粘贴，不需要专用设备。常用的粘结剂有氯丁酚醛胶黏剂和聚异氰酸酯胶黏剂。粘贴胶板时要用力加压，在常温下加压67h即可。冷粘胶板的厚度一般为612mm，耐磨性好，扯离强度大。冷粘胶板的表面可以是平的，也可以在胶板表面压出花纹。常用的胶板花纹有菱形、人字形和板条形三种。另外，滚筒体内壁沿滚筒体轴线方向焊有直线型刮油板，数量为26片不等，随滚筒体直径的增大而增多。当电动滚筒旋转时，刮油板也随之旋转，刮油板可以将滚筒体内的润滑油舀起来，浇在电动机的上部，冷却电动机，同时也冷却润滑油本身。它是细长的矩形薄板条，形状简单、加工方便，但是舀油量很少。电动滚筒和带式输送机的传动滚筒在结构上不一样，前者轴一般不旋转只起支承和承受反力矩作用，后者轴旋转并传递驱动力，因此两种滚筒的滚筒体失效的机制与首先破坏的部位也不相同。传动滚筒的疲劳破坏往往由焊缝的疲劳破坏引起的，裂缝由辐板与筒皮的交会处的焊缝开始逐渐发展而成，以大约45角伸向滚筒边缘，最终达到筒体的外表面。电动滚筒的筒体失效主要是磨损破坏，有的筒体磨穿孔也还在使用。根据以上情况，电动滚筒多采用薄筒皮结构，必要时，筒体表面再加所需要的各种覆盖包覆层，减少输送带的直接磨损，提高筒体的使用寿命。滚筒体厚度的计算如下：t =86.71 =86.71=2mm实际使用值t =6mm 式中，P功率，kW； 带速，m/s； 筒长，mm； D筒径，mm，R=D/2=250mm；滚筒体强度校核：圆周驱动力Fu=1000=10001056 N紧边张力F1=2Fu=210562112 N松边张力F2=Fu=1056 N平均张力F1.575Fu=1.5751056=1663.2 N扭矩M3 Fu1056=264 N弯矩Mmax 0.125F0.1251663.20.6=125 N正应力5.0935.093 4.93 剪切应力：2.5472.547 2.12 则： = = 6.15许用应力=4=58.75，对于Q235A钢，235 。因此计算强度校核通过。再按中长壳理论，允许的临界载荷及， = = =200 = Z= =723则 KS=0.85Z0.75=0.8510280.7510945.1，滚筒是安全的。3.3.2左、右法兰轴（前、后轴）的设计左法兰轴（后轴）系指一端与电动机定子壳体联接，另一端与支座联接的轴。通过支座固定在输送机的机架上。左轴与右轴共同支撑电动滚筒自身的重量，共同承受电动机的反转矩。由于左轴一端与电动机定子壳体联接，所以它是不旋转的。左轴通常借助于法兰盘与定子壳体联接，左轴与法兰轴之间的联接方式，可以用平键，也可以用焊接方式。当电动滚筒的功率较小时，而且传递转矩也很小时，法兰盘与左轴可以铸为一体。 左轴采用空心轴，中间的孔是电动机引出线的通道。因为左轴直接与电动机定子壳体联接，电动机的引出线从左轴引出比从右轴引出更方便，可以不必绕过传动装置。 为了便于电动滚筒的安装，左轴和右轴的轴头形式通常是一致的，也就是说相对于滚筒体左右是对称的，对于固定式右轴这一点很容易得到满足。分体式和焊接式左轴的材料为45号钢，铸造式左轴的材料为QT5007球墨铸铁或HT200灰口铸铁。分体式左轴的加工工艺简单，焊接式与铸造式左轴的加工工艺较为复杂。 以保证电动滚筒的对称性和简化生产，左法兰轴（后轴）完全按右法兰轴取相同的断面尺寸和材质。对于左法兰轴不另行计算和校核。右法兰轴系指一端与传动装置联接而另一端固定在支座上的轴。右轴借助于支座固定在输送机的机架上，它是支撑电动滚筒本身自重及承受输送带拉力的主要零件。由于电动滚筒的传动形式不同，右轴有固定式与旋转式两种。右轴与传动装置的固定部分联接时，如与渐开线齿轮传动的齿轮箱体联接时，右轴是固定不旋转的。为了保障滚筒体旋转，在滚筒体的端盖与右轴之间装用轴承。右轴与传动装置联接方式，可以采用平键联接，也可以采用焊接方式，也有的电动滚筒其右轴与齿轮箱体铸造成一体。用平键联接的分体右轴便于加工，与齿轮箱体焊接或铸造为一体的右轴加工工艺比较复杂。电动滚筒的右轴可以是实心的，也可以是空心的。采用空心的右轴，中间的孔是用来穿过电动机的引出线。空心的右轴只用在小功率电动滚筒中，电动机的功率一般不超过3kW，较大功率电动滚筒的右轴都是实心的。分体式和焊接式的右轴材料多为45号钢，它的承载能力大，但成本较高。与齿轮箱体铸造为一体的前轴，它的材料为QT5007球墨铸铁。它的成本较低，但是承载能力低，传递功率及转矩小，铸造式右轴传递功率目前为22kW，功率再大电动滚筒的右轴都采用45号钢，而且是焊接式，这样可以简化电动滚筒的结构。本设计中右轴采用实心固定式，即固定不旋转。右轴与传动装置联接方式，采用平键联接。右轴在电动滚筒壳体外部与支座联接的那一部分，为了防止锈蚀，通常采用涂漆或电镀的方法。而且采用铸造式的右轴，材料为球铁QT40015。右轴材料为：球铁，QT40015，1145，140已知：P=5.5kW，=1.25，B=650，D=500，电机转速=960，=54，=32，=1000，=125，=125，=40，=45，=45，=140=+，=64，=15，=84，（为轴承宽度）将左、右法兰轴与电机联接成一个组件，按简支梁进行受力分析和计算，如图2.4。受力分析：为齿圈作用在轴上之反力矩，是通过齿轮传递到a、b支点而产生的，左法兰轴轴头与支座无键联接，故不受扭矩作用，它的轴头按右法兰轴断面尺寸而无需核算。、为由内齿圈作用在齿轮上的径向分力与齿轮作用在齿轮的径向分力，所求出的a、b两支点沿垂直方向的支座反力。、为由、齿轮的切向分力所求出的a、b两支点沿水平方向的支座反力。G0为左右法兰轴、电机、齿轮等的质量，可以估算得到，作用点按L/2处考虑。G为滚筒体、左、右端盖、内齿圈等旋转部分质量，并按总重4考虑油重。F为滚筒上平均输送带张力。、为支点A、B沿垂直方向的支座反力。、为支点A、B沿水平方向的支座反力。Ft1、Ft2、Ft3、Ft4为齿轮、的圆周力。Fr1、Fr2、Fr3、Fr4为齿轮、的径向力。计算如下：（1）输入扭矩：=9550=9550=54.71 N第级减速齿轮传递的扭矩：=3.8454.71210 N=500=5001100 N齿轮、 的圆周力、： 2026 N齿轮、 的径向力、：tan20=2026tan20=737 N 齿轮、 的圆周力、：= 6984 N齿轮、 的径向力、：= tan20=6984tan20=2542 N a、b 支点水平方向反力、： N Na、b 支点垂直方向反力、： N N输送带的平均张力F=1.575=6930 NA、B支点垂直方向反力、： =1166 N=-101 NA、B 支点水平方向反力、： = =3277 N=1197 N（2）右法兰轴承受弯矩和扭矩的作用其轴头力矩计算为：右法兰轴受力分析如图2.5。垂直方向弯矩： N N 水平方向弯矩： N N合成弯矩： N N计算弯矩： N N式中，校正系数，按脉动循环应力，取0.6按脉动循环应力用弯矩合成强度计算法兰轴断面直径:=mm，圆整值为=60 mm=1.04mm，圆整值为=58 mm，实际取值=65 mm，=60mm（3）右法兰轴危险断面安全系数S校核：（如图2.5） 如图=65mm，=60 mm=1166140=163.24 N=3277.43140=458.84 N= =487 N由表7-7以插值法求得：=2.108 =1.667 由表7-6查得：Z=27.5，ZD =55 N N由表7-7以插值法求得：=2.97 =2.28由于其为直径带一个键槽的圆柱轴，所以 N N式中，材料的弯曲疲劳极限，球铁QT40015的=145； Z、ZD 轴在计算截面的抗弯和抗扭截面模数，； 疲劳强度的许用安全系数，一般在1.51.8，电动滚筒中=1.7； 扭转时平均应力折合为应力幅的等效系数，球铁取=0.05； 从标准试件的疲劳极限到零件的疲劳极限的换算系数；3.3.3中间齿轮轴的设计中间齿轮轴受力示意图如图2.6。中间齿轮轴的材料为40cr钢， ,335已知：P=5.5kW，=1.25，B=500，D=500，电机转速=960，=40，=22，=18，=105，=90，=0.5。引用前面=737 N，=2542 N，=2026 N，=6984 N（1）a、b 支点水平方向反力、：NNa、b 支点垂直方向反力、：NN垂直方向弯矩： N N水平方向弯矩： N N合成弯矩： N N 计算弯矩： N N式中 校正系数，按对称循环应力，取=1；按对称循环应力用弯矩合成强度计算法兰轴断面直径:=，圆整值为=40。=1.04，圆整值为=35，实际取值。（2）中间齿轮轴危险断面安全系数S校核（如图2.7）：由表7-7以插值法求得：=2.592 =1.942 Z=，ZD =2 Z =28.95=17.9 N N由表7-7以插值法求得：=2.475 =1.9由于其为直径带一个键槽的圆柱轴，所以 N N式中：材料的弯曲疲劳极限，40cr钢的=335； Z、ZD 轴在计算截面的抗弯和抗扭截面模数，； 疲劳强度的许用安全系数，一般在1.51.8，电动滚筒=1.7； 扭转时平均应力折合为应力幅的等效系数，40cr钢取=0.15； 从标准试件的疲劳极限到零件的疲劳极限的换算系数；3.3.4高速齿轮轴的设计高速齿轮与齿轮轴联接方式采用圆柱孔圆柱轴。其受力图如图2.8。（1）齿轮的切向反力和径向反力： N N作用在轮上的合力： R= N弯矩： N合成弯矩： N轴径：圆整取=25式中：校正系数，按对称循环应力，取=1； 输入扭矩，N； 许用弯曲应力，40cr钢调质处理取=70；（2）高速齿轮轴与齿轮的键联接计算：根据=25mm，GB109679标准选。键联接的许用比压和许用剪应力为：（查表7-18），则键长为计算取值。键的剪切应力：（3）高速齿轮轴危险断面-疲劳强度安全系数S校核计算（如图2.8）：由表7-7以插值法求得：=2.025 =1.619由于其为直径带一个键槽的圆柱轴，所以 N N式中：材料的弯曲疲劳极限，40cr钢的=335； Z、ZD 轴在计算截面的抗弯和抗扭截面模数，； 疲劳强度的许用安全系数，一般在1.51.8，电动滚筒中取=1.7； 扭转时平均应力折合为应力幅的等效系数，40cr钢取=0.15； 从标准试件的疲劳极限到零件的疲劳极限的换算系数；3.3.5紧固件的计算（1）滚筒右端盖联接螺栓计算 按铰制孔螺栓联接，各螺栓所受切向力均等： =398.55 N 式中：Z螺栓数量； r联接螺栓所在圆半径； 各螺栓的预紧力： N（取） 螺栓的公称应力面积： 式中：螺栓的许用拉应力，一般=，按不控制预紧力的安全系数n=43，取n=4； 按4.8级查电动滚筒设计与选用手册表7-14，=80螺栓的公称直径： (t为螺距)校核螺栓的复合强度：N/mm2 所以，螺栓安全可用。（2）内齿圈联接螺纹 内齿圈联接螺栓的布置和受力情况与滚筒端盖相似，只是联接螺栓所在圆的半径比端盖的小。取齿圈螺栓公称直径端盖螺栓公称直径, =12mm。（3）右法兰轴与电机端盖联接螺栓 右法兰轴联接受力图如图2.9。螺栓所受切向力：=92 N式中：Z螺栓数量； r联接螺栓所在圆半径；预紧力： N倾覆力矩引起的接合面对称轴最远的螺栓组承受的最大工作载荷： N单个螺栓承受的最大轴向拉力： N螺栓公称应力面积： 式中：许用应力，取螺栓公称直径：（4）左、右法兰轴轴承的轴承盖的计算：轴承外径D=120mm 3.3.6键联接的计算（1）右法兰轴与支座的键联接根据=60mm，GB109679标准选。键联接的许用比压和许用剪应力为：（查表7-18），则键长：mm计算取值mm。键的剪切应力：=120（2）中间齿轮轴与齿轮的键联接计算：根据=40mm，GB109679标准选。键联接的许用比压和许用剪应力为：（查表7-18），则键长：计算取值。键的剪切应力：3.3.7轴承选择与计算（1）法兰轴与端盖的轴承寿命计算：根据mm，实用机械设计手册查取深沟球轴承，轴承型号为213，mm，mm，mm，径向基本额定动负荷N。 当量动负荷：N式中，F输送带的平均张力，见前面F=6930 N； G电动滚筒绕轴旋转部分质量，见前面G=640 N；寿命系数轴承使用寿命式中，速度系数，由查表7-2得=0.8606； 寿命指数，对球轴承=3；（2）中间齿轮轴与端盖的轴承寿命计算：根据b点轴径，实用机械设计手册查取圆柱滚子轴承，轴承型号为32209E，径向基本额定动负荷N；a点轴径，查取圆柱滚子轴承，轴承型号为32207E， ，径向基本额定动负荷N。支点a、b垂直和水平方向分力： N N寿命系数： N N轴承使用寿命： h h式中：速度系数，由查表72，得=0.546； 寿命指数，对滚子轴承=；3.3.8端盖的设计端盖即装在滚筒体两端的壳盖。端盖与滚筒体之间采用螺钉联接，与滚筒体构成电动滚筒的旋转壳体。端盖分为右端盖和左端盖，或称前端盖和后端盖，它们分别与右轴和左轴相对应。端盖是电动机将动力传递到滚筒体的中介零件。右端盖上固定有齿轮或齿圈，动力就是通过右端盖上的齿轮或齿圈传递到滚筒体上。总之，右端盖与传动装置的输出部分联接，用以传递动力。因右轴是固定式的，左、右端盖与固定轴之间均为轴承室，分别装有滚动轴承。轴承起着支撑端盖与滚筒体旋转的作用，承受着相当大的径向力。 端盖采用密封式，以防止滚筒体内的润滑油外漏。每个端盖有两处需要密封，一处是端盖与滚筒体联接处的结合面，此处可以采用纸垫或密封胶进行密封；另一处是固定轴与滚动轴承处的旋转密封，这里可以采用骨架式密封圈进行密封。 端盖的材料采用HT200灰口铸铁，铸件中一定不能有砂眼等缺陷，以免降低材料的强度或造成渗漏油。端盖的机加工一般在普通车床上进行，直径较大的电动滚筒，端盖的直径很大，在立式车床上加工更为方便。端盖与滚筒体配合处的止口尺寸一般采用较松的配合，加工端盖时一定要保证止口处与轴承室的同轴度，否则影响电动滚筒的顺利安装和正常运转。3.3.9接线盒的设计 电源线通过接线盒与电动滚筒中电动机的引出线连接。对于三相电动机来说，功率等于或小于3kW的电动滚筒，采用Y形接线方式时，电压为380V，采用形接线方式时，电压为220V。当电动机功率等于或大于4kW时，采用形接线方式，电压为380V，采用Y形接线方式，电压为660V。对于单相电动机或功率小于1kW的三相电动机，有时为了安装方便，不使用接线盒，电动机的引出线直接与电源线联接。采用形接线方式，额定电压为380V，额定频率为50。3.3.10支座的设计 支座的上端支撑并固定着电动滚筒的左轴和右轴，支座的下端借助于螺栓固定在机架上。这样支座便将电动滚筒牢牢固定住。对于固定式右轴的电动滚筒，支座的结构很简单，借助平键与左、右轴联接，两支座相同，左右对称，便于电动滚筒安装。 支座的材料采用QT40015球墨铸铁。3.3.11电动滚筒的润滑油冷式电动滚筒的传动减速装置的润滑及电动机的冷却都使用同一种润滑油。润滑油的主要质量指标为：黏度、闪点、倾点、氧化安定性、抗擦伤力、承载能力、腐蚀试验和杂质等。黏度是大多数油品划分牌号的依据，表示油分子受作用力的影响，分子间发生相对位移时所产生的内摩擦阻力，其大小依油分子内聚力大小来决定。黏度通常分为绝对黏度和条件黏度。绝对黏度又分为动力黏度和运动黏度两种；条件黏度又分为恩氏黏度、雷氏黏度和赛氏黏度三种。国际上常用的为动力黏度、运动黏度和恩氏黏度，而运动黏度又用得最多。闪点的高低表示油品在高温下的安全性。闪点低，含轻质馏分多，易挥发，不宜在高温下使用。电动滚筒使用的润滑油腔滑，开口闪点一般不低于180。倾点表示油品的低温流动性。有些标准中称为凝固点，它是在试验条件下将油冷却失去流动性时的最高温度。电动滚筒用的润滑油，倾点一般高于10。抗氧化安定性是指油品在95，保持312小时，然后测量其100时运动黏度的增长百分数。增长的百分数越小，油的抗氧化变质能力越好。抗擦伤能力和承载能力是考核齿轮油的主要指标之一，实际也是考核油的极压性。它是在高温、重负荷下，形成边界润滑时，表示边界油膜的强度、厚度、能承受擦伤和挤压的能力。有增加油的黏度和油性都不能提高这些能力，只有在油中添加极压抗磨添加剂才可以解决。国内外在齿油中规定的腐蚀性试验，分1213小时或1003小时的铜片腐蚀试验和15号钢按SY2674规定进行的防锈试验。机械杂质是一切外来的悬浮或沉淀在油中的不溶物，如灰尘、砂子、金属微粒等的存在会破坏油膜，增加磨损，甚至增加油的导电性。电动滚筒的电动机轴承及端盖轴承等采用润滑脂润滑。电动滚筒润滑脂的主要质量指标为：滴点为润滑脂受热熔化后，开始滴下第一点的温度。选择润滑脂时，首先要求其滴点至少比最高工作温度高出2030。因为若使用用滴点接近工作温度的润滑脂，则易变质、流失。当润滑脂的液相损失达5060时，润滑脂的润滑作用就会失效。针入度以称为穿入度，它表示润滑脂的软硬程度。针入度越大，则稠度越小；针入度越小，则稠度越大。常用润滑脂的针入度为200300，如果针入度超过400，即失去塑性成为流体，此时就不成其为润滑脂了。电动滚筒中润滑脂的针入度一般在200295之间，也就是2号或3号。润滑脂的成分：（1）皂分：电动滚筒常用的钙-钠基润滑脂或锂基润滑脂均为皂润滑脂。（2）水分：水分在润滑脂中存在的形式有两种。一种是结合水，是稳定剂，也是润滑脂中不可缺少的组成部分。另一种是游离水，被吸附或夹杂于润滑脂中，是有害成分。它会降低润滑脂的机械安定性和化学安定性，而引起腐蚀。（3）机械杂质：润滑脂中所含不溶于乙醇-苯混合液、热蒸馏水或盐酸的物质，称为机械杂质。这类物质极易引起严重的机械磨损。润滑脂中不允许有机械杂质存在。3.3.12电动滚筒的密封材料、密封件每个端盖有两处需要密封：一处是端盖与滚筒体联接处的结合面采用纸垫或密封胶进行密封；另一处是固定轴与滚动轴承处的旋转密封，这里采用骨架式密封圈进行密封。电动机外壳与端盖的密封采用密封胶或O形密封圈密封。接线盒出线口采用橡胶防尘圈密封。表1 电动滚筒的密封部位和常用和密封材料类型电动滚筒类型结合面的静密封旋转轴的动密封筒体与端盖、透盖电动机外壳与端盖接线盒出线口滚筒端盖与轴电动机轴与端盖油冷式密封胶或纸垫密封胶或O形密封圈橡胶防尘圈油封骨架式密封圈3.3.13改向滚筒的设计改向滚筒用于改变输送带的运行方向或增加输送带与驱动滚筒间的围包角，应在不增加带式输送机机头部和机尾部有关部件结构尺寸下，尽量取较大直径，以便减少输送带工作过程中弯曲应力和弯曲次数，提高输送带的使用寿命。通常按照下面的经验公式计算：=0.65500=325mm（针对短距离输送）式中：尾部换向滚筒的直径，mm； 驱动滚筒的直径，mm；此皮带机的改向滚筒取320mm（改向滚筒标准直径）；改向滚筒的具体参数详见图纸。4 拉紧装置的选用、机架设计与行走轮组4.1拉紧装置选用拉紧装置是保证带式输送机正常工作的重要部件，在确保输送机最小初拉力满足挠度要求的条件下，输送带在驱动滚筒相遇点和分离点的张力比应为定值，为此要求启动时拉紧力与工作时额定拉紧力的比值k为1.41.5，允许波动范围为10；正常工作过程中k为0.91.1。当输送机的结构、起动和制动方式及拉紧装置的安装位置确定后，拉紧装置的特性就取决于其自身的性能。实际上，拉紧装置的作用除保证承载分支最小张力点所必需的张力，使其挠度在规定的范围内；保证输送带在传动滚筒分离点的张力，在起动和制动及正常运转时，使输送带与传动滚筒之间有足够的摩擦力而不致打滑外，还具有弥补输送带塑性变形及起动和制动过程中张力变化而引起的输送带长度变化；为输送带重新接头及修补提供必要行程；输送机检修时放松输送带等作用。拉紧装置在整机中的位置很重要，它距传动滚筒越近，响应速度就越快，性能就越好。拉紧装置位置确定的原则为：尽可能布置在输送带张力最小处；电动机作电动运行时，拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的松边；电动机作发电运行时，拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的入（紧）边；尽可能减少输送带的弯曲次数。在本次设计时，把拉紧装置设在了机头部，并设在了驱动滚筒的松边。对拉紧装置的要求：响应速度快，工作可靠；拉紧滚筒上输送带的包角180，并与滚筒位移平行，施加的拉紧力应通过滚筒中心，以免张力由于其位置不同而变化；不能出现死区，即拉紧滚筒作反方向移动时不至于产生张力突然变化。尤其机尾有低谷的高垂度输送机，制动时在低谷处会由于垂度过大而引起输送带的折叠和严重变形，从而导致落料。本设计拉紧装置螺旋张紧装置，即为螺旋丝杆张紧，根据输送机械相关标准，对于小机型小功率的皮带机最适宜采用螺旋张紧，螺旋张紧装置的优点在与方便调节，节省空间，调节效果好。4.2机架的设计 机架包括机头架、机尾架、中间架等。机架的主要作用一是承载，输送机各部的载荷及自重，最终全部由机架承担。二是联接各部件，如传动装置，托辊装置及其它各组件在机架上预留位置，使各组成部分能够有序有效地发挥作用。常用机架也用几种不同的结构。机架按照主体结构型式可以划分为钢架结构和绳架结构。按照承载方式可以分为吊挂式和落地式。它是输送机分类的一个重要依据。目前使用的输送机其机架主要有两种类型，一是绳架吊挂式；二是钢架落地式。近年来，绳架吊挂式皮带机得到了广泛的应用。4.3 行走轮组采用车轮与行走机架相组合，具体见图纸。5 带式输送机的安装及典型故障分析5.1安装要求（1）机头、机尾、驱动装置等重要部位的垫铁组的位置和规格应符合设备通用安装技术要求； （2）紧固件、基础螺栓及基础二次灌浆等应符合设备通用安装技术要求； （3）联轴器、减速器以及轴承的装配应符合设备通用安装技术要求； （4）电气接地装置的安装和测试应符合电气设备通用技术要求；（5）带式输送机两侧应设人行道，经常行人侧的人行道宽度不小于1.0m另一侧不小于0.6m 人行道的坡度大于7时，应设踏步。固定式带式输送机中间架安装时应按出厂顺序号排列，不得错位。 （6）传动滚筒、导向滚筒、卸载滚筒安装后应转动灵活，必须符合下列要求 其宽度中心线与输送机纵向中心线重合度不超过2/1000； 其轴心线与输送机纵向中心线重合度不超过2mm; 其轴的水平度不超过0.3/1000。 （7）托辊安装后应转动灵活，必须符合下列要求： 上下托辊的水平度不应超过2/1000；托辊横向中心线对输送机纵向中心线重合度允许偏差3mm;托辊辊子上表面应位于同一平面上（水平面或倾斜面）或者在一个公共半径的弧面上（输送机凹弧段或凸弧段上的托辊），其相邻三组托辊辊子上表面的高低差不得超过2mm；（8）输送带接头时，应将张紧滚筒放在最前方位置，并尽量拉紧输送带；输送带卡子接头应卡接牢固，
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