毕业设计（论文）-皮带式固态不规则块状矿物连续称重机设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 编号： 毕业设计(论文)说明书题 目： 皮带式固态不规则块状矿物 连续称重机设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2016年6月3日31摘 要本次设计是关于皮带称重机的设计，在整个设计的过程中，首先先去了解了大量关于皮带秤设计的文献，在此基础上开始了本次设计。本文首先介绍了国内外电子皮带秤的发展状况以及趋势，并提及课题的来源和意义，然后由已知条件确定方案选择，本次设计的皮带称重原理是根据积分法的原则，在一段时间内利用传感器测出每个时间段的重量数据变化，之后根据皮带传动的速度将两者进行积分，从而就能够得出一段时间内连续运行的物料重量，达到连续称重的目的。在传动结构方面主要设计了整个皮带秤的支撑结构以及连接框架和槽型托辊。其次在空间允许的条件下对其尺寸进行的大概的确定，之后考虑与前工序球碎机、后工序分解池衔接，设计相应连接框架结构。并对其刚度进行了大概估算确保其结构的安全可靠，之后根据设计的实际情况设计了螺旋张紧装置，并对螺杆进行强度校核。考虑到安装的方便，还设计了V带的传动，用来连接减速电机与传动滚筒轴。在电机的选择上面结合其生产需要以及经济性的考虑按国家标准选择了合适的减速电机作为动力。整个设计过程中充分考虑了皮带电子秤有可能出现的问题，因此设计了防偏开关，保证在工作中的可靠性。关键词：皮带电子秤；传动滚筒；张紧装置Abstract This design is about the belt weighing machine design, in the whole design process, first of all, to understand a large number of belt scale design of the literature, on this basis to start the design. In this paper, we first introduce the domestic and foreign electronic belt scale development situation and trends of, and mentioned the source and significance of the subject, then from known conditions determine the scheme selection and the principle of the design of belt weighing is according to the principle of integral method, within a period of time using sensor measured each time the weight change data. After according to the speed of the belt transmission will both integral, so that it can be concluded that the weight of material within a period of time of continuous operation, so as to achieve the purpose of continuous weighing. In the transmission structure, the supporting structure of the entire belt scale and the connection frame and the groove type supporting roller are mainly designed. Secondly, the size of the space allowed to determine the size of the case, after considering the ball with the former process, after the process of decomposition of the pool, the design of the corresponding connection framework. And its rigidity is estimated to ensure the safety and reliability of the structure, and then according to the design of the actual situation of the design of the screw tensioning device, and the strength of the screw check. Taking into account the installation of the convenience, but also the design of the V belt drive, used to connect the reducer motor with the drive drum shaft. In the choice of the motor combined with its production needs and economic considerations in accordance with national standards to choose a suitable reduction motor as a driving force. In the whole design process, it is possible to make full consideration of the problems in the belt electronic scale. Therefore, the design of the anti deflection switch is designed to ensure the reliability of the electronic scale.Key words: belt electronic scale; transmission roller; tensioning devic目 录1绪论11.1电子皮带称研究意义及发展现状11.1.1电子皮带称研究意义11.1.2电子皮带秤的发展现状22 电子秤的设计与选择32.1电子秤工作原理32.2设备组成及功能：43皮带秤传动部分的设计方案及选择63.1传动皮带机设计方案63.2合理性方案的选择64皮带传动部分设计及其计算74.1皮带机设计计算84.1.1输送带的选择以及带宽的计算84.1.2电机的选择94.1.3 V带的设计计算104.1.4传动滚筒的设计计算124.1.5传动滚筒轴的设计计算164.1.6输送带不打滑的条件计算校核164.1.7输送带下垂度的计算校核184.1.8张紧装置的设计计算184.1.9支架危险点的计算校核214.2托辊的设计224.2.1托辊的作用跟类型224.2.2托辊的间距234.3联轴器的选择245控制系统PLC的设计26总结28谢 辞29参考文献30第 31 页 共 35 页全套图纸加扣 3012250582 1、绪论皮带电子秤和配料电子秤近年来在我们的国家应用在越来越多的行业中，特别是在一些煤炭和矿山企业中，为了减少企业成本和资源的浪费现象，很多的企业选择使用皮带电子秤对散装物料进行连续快速的自动称量。相比较于国外，我们国家目前在这一块还是属于发展阶段，虽然在工业上有很大需求，可是在计量精度和测量水平上都无法达到很好的水准，因此很多的小型企业在 产品初加工阶段，由于物料形状大小不规则，分选及原料配比多采用容积式估量计算，直接影响加工效率及成品质量。因此在选择皮带式电子称重机作为本次的毕业设计题目很好的了解我国目前在这个领域跟工业国家的差距，以及如何提高我们国家的技术水平。再则也能培养自己的机械设计能力，将自己在这四年中所学到的专业知识应用在本次毕业设计当中来。从而是自己的能力也知识水平有一个新的认识与检验，从而提升了我的计算和绘图设计能能力。为以后毕设工作中打好一个好的基础。1.1、电子皮带称研究意义及发展现状1.1.1、电子皮带称研究意义目前，电子皮带秤已经在各个领域得到了广泛的应用，特别是在工业生产这方面。随着当今社会生产的不断发展提升，以及科学技术的日新月异，在社会生活和生产中对其要求也越来越高。在平时的工业生产过程中，不仅仅对电子皮带称的称重器要求越来越准确，从而满足工业生产中对产品质量的高要求，而且也还需要提高生产的效率，这就需要尽可能的缩短对工业生产中的物料的运输输送以及称重环节的时间。特别是在比如矿石运输、水泥以及化工生产等行业中需要对散装的物料进行连续的运输以及称重。这样不仅仅需要对散装的物料进行输送，并且在进行物料的运输输送过程中还要求对物料做连续的称重，从而确保在生产过程中原材料跟配料的比例达到我们生产所需要的要求，使最终的产品的质量得到有效的提升。因此就会出现在生产物料的运输与称重的问题，在输送的过程中如何保证称重的精度和如何保证设备能无故障的运行多少时间的问题。特别是在矿石生产的行业中，其原料与配料的比例将会直接影响到最终产品的质量。所以说，要是在称重的过程中要是出现问题或者称重精度不高的现象使得配料的比例不正确，轻则导致物料以及能源的浪费，重则就可能会对整个产品的质量和生产效率造成不可估量的影响。特别是在一些重要的生产岗位的配料出现失误将有可能导致无法预计的生产事故，给企业以及个人造成损失。对于一些不需要配料比的地方，只是对物料进行运输称重的行业比如煤炭码头的输送煤的皮带秤，如果这个时候皮带称的精度不够或者出现问题就可能导致企业财产的损失以及信誉的损坏。所以说对于在生产中的产品质量和生产效率来说配料速度的快慢和物料称重精度的高低将会有着重大的影响。因此我们应该对配料过程中的质量以及产量的控制都要有给予足够的重视。皮带式称重机是目前在短距离中对散装物料进行称重以及运输的重要手段，他不但能够对所需要的物料进行运输，还能够对物料进行连续的称重。这样的称重方式即能够对物料以及配料进行合理的控制，而且也能大大的节约人力成本，对工作效率也是有一个质的提高。现在主流的皮带式称重机就是将电子称跟皮带式输送机相结合，从而能够我们所传输的物料能在传输输送的过程中通过电子皮带秤来进行动态连续的称重。在一些大公司的生产过程中还结合了先进的控制系统使物料在输送以及称重的同时还实现了自动配料的系统。这样的系统能够按照提前设定的配置比例，通过流量调节器来使得系统中的输入物料的瞬时流量都能在一个可控制的范围内。这样就可以控制物料中的原料的百分比。这样在生产中也能实现自动化和智能化的管理模式。采用电子皮带秤作为不仅仅能够有效的节约企业生产成本，提升企业的生率，节约能源，还能够提高企业产品的质量，减轻工人的劳动强度。所以就目前而言对电子皮带称的研究与设计在整个工业生产中都有着积极的意义1.1.2、电子皮带秤的发展现状在皮带电子称的领域中，发达国家在很早以前就开始了研究，特别在科技很发达的欧美国家以及日本等亚洲发达国家。这些国家在很早之前就已经建立了专门的实验机构用来对散装物料进行动态称重的分析研究。在上述的国家中政府和科技工作者都对物料的动态称重技术进行可深入的研究和重视，从事这方面的科研工作人员和学者也越来越多，他们在皮带称的研究或与之相关的专利有一百多项之多。这其中的很多专利对于称重技术的动态稳定性的分析和应用的提高都做出来卓越的贡献。在广大的科技工作者和现场工程师的多年努力下，目前的动态称重技术的准确性和数据的检测手法都有了一个质的提高。像欧洲的瑞典、德国等工业发达国家在皮带称的维护技术上有着出色的成就，其技术水平都是达到了世界领先的水平，这些国家还把电子皮带秤作为了散装物料进出口贸易所使用的公平称。而在美国等国家已经有了专门从事对散装物料运输称重的服务公司，在整个皮带电子称领域已经现成一条完整的产业链。由于这些国家的技术整体水平都很高，所以他们所开发生产出来的电子皮带称的可靠性相比与国内的产品要高。我们国家对于皮带电子称的设计从上世纪50年代就已经开始了，到了六十年代的后期，我们国家也能够独立开发生产出带有电子传感器的皮带称，可以由于当时的传感器的工艺水平和电子技术等方面都比较落后，因此在使用的过程中，这种开发出来的皮带电子称的准确性和稳定性都比较差。可是随着我国工业水平的提高以及行业发展的需要我国目前在电子称技术方面也达到了一个先进的水平，在未来随着工业产品质量要求的严苛，电子称方面的发展也将越来越先进。设计参数：生产线许用最大空间450012002000mm；粗碾后萤石矿粒度三维最大尺寸50mm；计量系统输入、输出高差800mm；生产线萤石分解池输入效率150kg/min；计量精度3%；2、 电子秤的设计与选择2.1、电子秤工作原理图2-1皮带电子秤工作原理皮带电子秤的基本原理就是在矿石物料经过皮带称重采样的效区域时，称重传感器就会对矿石物料的重量进行检测采样最后将其转换成电信号的形式，之后再进过滤波调理电路处理后，由AD转换器进行分析，从而转换成数字称重的信号。与此同时，速度传感器也会检测出速度脉冲电信号，并且通过脉冲整形电路处理把速度脉冲信号转化成微控制器可以识别出来的计数脉冲信号。最后微处理器再对以上两组信号进行计算和处理，就能够得出电子皮带秤所需的各种参数，之后微控制器再把所得的计量参数再与系统之前的设定的条件作为一比较，从而完成最后对物料的称重计算。所谓的连续称重就是我们生产所需要的物料是在皮带上面连续传动的，并且在连续不段的传动过程中对物料进行每一时间段的数值采集，最后将这采集到的数据进行计算从而得出一段时间内所运输的物料的重量。因此，整个称重过程是跟运输过程是同时进行的。在这整个称重过程中我们主要就是对皮带的传送速度，矿石经过称重区域的实时称重信号。本此设计所使用的方法是积分法：就是将单位长度ds上的矿物分布密度W（kg/m），以及所使用皮带当前的传送速度v(t)(m/s)，他们两者相乘的到的数据就是我们所需要的物料瞬时流量q(t): （2-1）当皮带在经过时间t的传送后，物料的总重量就为W（kg）: （2-2）可是在实际的情况中我们还是需要考虑皮带的自身的重量的，因此我们还需要在计算中把皮带的重量分离出来，也就是我们平常经常说的去皮，通过去皮后的计算公式为: （2-3）式中的z为皮带机的重量。通过以上的计算公式就可以得出连续的称重重量。2.2、设备组成及功能：电子皮带秤的主要组成部分及功能如下：图2-2 设备组成图本次设计的皮带秤主要由称重桥架，称重传感器，皮带速度测速装置，测速传感器，积算器等这五个大部组成。（1）称重桥架（称重吊架）将来自皮带载荷的力传给载荷传感器。根据皮带秤的精度要求不同，标准型秤架分为四种：ICS-14型：四组称重托辊，四只称重传感器，全悬浮式秤架ICS-17型：四组称重托辊，二只称重传感器，杠杆式秤架ICS-20型：一组称重托辊，一只称重传感器，杠杆式秤架ICS-30型：一组称重托辊，一只称重传感器，悬浮式秤架(2) 称重传感器将重力转换为积算器可以接受的形式并将其传递给积算器。皮带秤所使用的传感器为拉式电子应变片式传感器，传感器安装处于受拉状态，受侧向力影响小，标准配置为进口称重传感器，也可根据要求配置国产称重传感器，工作原理就是电阻应变片在受到机械外力的作用下其电阻也发生相应的变化。 其中表示的是传感器应变片的电阻率，为称重传感器电阻应变片的长度，s是称重传感器的电阻应变片横截面积。(3) 皮带速度检测装置皮带速度检测装置有三种形式：测速滚筒型、测速滚轮型、尾部滚筒型。本词设计采用的是尾部滚筒型，皮带尾部传动滚筒接触，并将皮带速度传递给测速传感器。(4) 测速传感器将皮带速度转换为积算器可以接受的形式并将其传送给积算器。根据使用的速度范围设计初步采用的是60-12EN编码器型测速传感器，具有精度高，可靠性好，适用于长期运行的工作环境等特点。(5) 积算器计算通过皮带输送机的物料总重，并且显示和记录这些数值，积算器还显示物料的流量。图2-3称重皮带积算器3、皮带秤传动部分的设计方案及选择3.1、传动皮带机设计方案方案一：在这个方案中首先在托辊上的选择是选择平行的托辊，这样的选择便安装，且受力更加的均匀，传感器所接受到的数据也比较准确，从而确保采集到的数据的准确性，其次对于称架的安装是一个好的选择，整个支撑结构采用的刚才选择的是方钢材，可以很好的在结构连接方面简单，其次就是对电动机的选择，采用的是三项异步电机，这种电机的最大优势是运行稳定、可靠，结构简单并且还容易拆装、维修、保养等一些好处。在控制方面选择用单片机控制，单片机控制精度高可以使称重的误差降低到最小。并且在皮带中间部位安装防偏装置，在机架尾部安装清扫装置。在张紧装置的选择为自动式张紧装置，自动式张紧装置是一种在带式输送机工作过程中能按一定要求自动调节张紧力的张紧装置，使用最多的场合就是在现代化长距离输送机中。它在使用的过程中能够使输送带保持一个合理的张力，他相对而言是一种比较理想的张紧装置。这种装置不仅仅能保证输送机有效的工作，还能够避免输送带出现松弛、喘振、飘带跑偏等异常现象。方案二：在这个方案中首先对整个机架材料的选择为槽钢，这种钢材刚度好重量相对轻，其次对驱动装置的选择为减速电机，这种电机的一个好处就是不需要再安装减速器，电机直接可以通过连轴器与主传动滚筒连接，相对与整个称重机来说结构简单。在机架尾部选择安装清扫装置。在托辊的选择上将槽型托辊作为本次设计的要求，这种槽型托辊的特点就是：受用寿命长以及强度强的特点。张紧装置初步考虑为固定式张紧装置，这种张紧装置的原理是张紧滚筒可以左右移动并且改变张紧力，可是运行过程中始终不变，张紧力随这设备的张力的变化而发生变化的张紧装置，而其中螺旋张紧装置在固定式张紧装置中应用的最为广泛。从动传动滚筒的轴承座安装在滑块上，而滑块可在导轨上左右滑动。通过旋转调节螺杆，螺杆带动滑块一起前进和后退，最终达到张紧和放松输送带的功能。在控制方面选择使用PLC为本次设计的控制系统。3.2、合理性方案的选择在考虑到本次设计主要是为矿石的称重皮带机，因此要考虑以下问题的存在：1、 设备所处的环境：称重机是在室外的，且工作环境特别的恶劣，因此在控制要是选择使用单片机控制的方法就很容易在长期的使用过程中设备失效甚至损坏，成本也高，可靠性不好。因此在控制方面选择方案二中的PLC控制。2、 设备所运输的是矿石这类物质:要考虑到在运输过程总中要保证不能落料，而选择方案一种的平行托辊的话很容易在运输中有落料现象的出现，因此选择方案二中的槽型托辊作为设计需求。3、 稳定性与经济性要求：在支架的选择中要是选择方案一中的方钢经济性不高，而选择槽钢的话既能保证整个设备支撑的稳定性也比较经济实惠。所以选择方案二中的槽钢作为机架结构钢材。而在张紧装置的选择上如果选择方案一中的自动张紧装置的在恶劣的环境下稳定性不高并且不经济，因此使用方案二中的固定式张紧装置，结构简单稳定性好且经济实惠。4、 安装方便要求：选择方案一中的三相异步电机就还需要安装一套减速装置，考虑到设备的整体安装问题，且经济性问题，因此选择方案二中的减速电机，在安装中可以直接将减速电机通过联轴器连接在主传动滚筒的轴上就可以了，安装简单方便且省钱。综合以上的种种考虑，在合理性的方案选择中，最终将方案二作为设计方案。4、皮带传动部分设计及其计算本此设计的皮带输送机主要部件有：机架、驱动装置、传动滚筒、槽型托辊、进出料口、螺旋张紧装置，以及安全保护装置等。图4-1皮带秤传动部分传动输送装置主要是减速电机通过联轴器与主传动滚筒连接，借助传动滚筒与皮带之间的摩擦力，从而是皮带运动，而称重装置安装在传动输送装置中的托辊的下面。当我们所需要的物料通过皮带运输到称重装置处时就能检测感应到重量的变化，最终达到我们设计称重的目的，因此设计皮带转动部分是整个系统的关键所在。已知原始数据为：生产线许用最大空间450012002000mm；粗碾后萤石矿粒度三维最大尺寸50mm；计量系统输入、输出高差800mm；生产线萤石分解池输入效率150kg/min；4.1、皮带机设计计算4.1.1、输送带的选择以及带宽的计算 本次选用的皮带产品结构：本次选用的皮带采用多层挂胶棉帆布作骨架，表面覆盖着橡胶材料，经过硫化工艺而制成。1.皮带的带宽设计：在设计皮带运输机的时候必须要根据工作需要以及设计要求进行皮带的带宽设计。在输送矿石类的散装物料的时候必须要根据下面的公式来进行计算： (4-1) 公式中的既为输送物料的最带粒度，在本次设计中允许的最大物料粒度为50，因此可以得出：=250+200=300 表4-1：不同的皮带宽度所对应的物料粒度 带宽B 500 650 7509001001200物料的粒度筛分先 110 140 160300350 400筛分后 130 210 250 260 400 500因为我们设计的皮带机所处的工作环境恶劣，为了保证其运行的可靠性，因此在选取皮带的宽度的时候尽量在保证设计要求的同时取大一点，可是如果选择的皮带过宽所需要的传动滚筒尺寸也需要跟大，在考虑到本次设计要求中对整个尺寸的要求，并且在考虑可靠性与经济性并存的要求的前提下最后选取的皮带宽度为B=650。2.根据不同的使用环境和要求，皮带类型的输送带可以用很多种规格和型号， 根据运输量的大小按宽度分为：B-200 B-300 B-400 B-500 B-650 B-800 B-900 B-1000 B-1200 B-1400 B1-600 B-1800 B-2000等常用型号（B代表皮带宽度），根据表（4-1）的给出的数据可以知道，我们可以选择B650的型号为我们的皮带机的皮带。4.1.2、电机的选择作为整个皮带机的动力输出装置，必须要保证足够的动力输出，以及也要确保整个设备的可靠性与经济性的综合考虑要求。因此本次设计选择R系列的减速电机作为动力输出装置。R系列减速电机的最大优点就是该系列同轴式斜齿轮减速机结合国际技术要求制造，科技含量高，因为不要在需要安装减速器，所以相对来说节省空间，并且也可靠耐用。其次就是性能也相较于其他电机也优越，节省能源，电机的减速机的效率也高达95%以上。图4-2 R系列减速电机本次设计选用的减速电机型号是R系列的减速电机，其具体数据如下表所示：表4-2 R系列减速电机参数表根据本章第二节的设计计算最终选择R107为本次设计的减速电机，输出功率为3.5kw。转速为1440r/min,经过减速后输出轴的转速为n=489r/min1、 计算传动滚筒轴的圆周驱动力： （4-2）公式中的是皮带机的主要阻力；C是阻力系数，根据皮带长度查表选取。表4-3系数C与皮带长度对应表L4610204080C2.011.991.971.931.871.56L100150200300400600C1.441.351.231.201.151.02根据本次设计要求初步选取C=1.97 （4-3)公式中f是模拟摩擦系数，根据安装条件选取，一般选取为0.20.95之间；L是两个滚筒的中心距；g是重力加速度，取g=10；每米皮带长度方向的物料质量； (4-4)Q是皮带机的输送能力，根据已知数据可以知道Q=9000kg/h；皮带机的输送速度，v=1.15m/s=21.7kg/m (4-5)是每米输送带的质量25kg/m；=1529N （4-6)3013 则皮带机传送的功率为：=3.46kw (4-7)由4-7可以知道P3.5kw，电动机功率适合由本章节关于传动滚筒轴的设计可以知道输出轴的转矩为： =369.69N.m3000N.m (4-8)公式是传动滚筒轴的圆周驱动力；D是传动滚筒轴的直径。由4-8可以知道转矩校核符合要求。因此本次选用的电动机符合设计要求。4.1.3、V带的设计计算由前一节可以知道，电动机的功率为3.5kw，经减速后输出轴的转速为n为489r/min，带轮的传动比图4-3带轮图 1.确定计算功率。由机械设计手册可以查表选取=1.1,因此有： =1.13.5=3.85kw （4-9）2.选择V带的类型 根据，小带轮转速n，根据机械设计课本图8-11选用B型。3.初步选取带轮的基准直径，并验算其带轮的速度（1） 由机械设计课本表8-7和8-9，初步选取小带轮的基准直径为=200表4-3 V带轮的最小基准直径槽型YZABCDE/205075125200355500表4-4 普通V型带轮基准直径系列带型基准直径d/A758595106118125140160180B125150180200224280400560600C200224236250280300315630710（2） 验算小带轮的带速： =5.12m/s （4-10）由计算数据可以知道带速5m/sv30m/s，因此此带速合适。（3） 计算大带轮的基准直径： =2002.8=560 （4-11）4. 确定V带轮的中心距a和基准长度(1)由公式4-5确定带轮的中心距： （4-12）初步可以确定中心距为a=540。（2） 由公式4-6可以计算带基准长度 =2227 （4-13）查机械设计课本表8-2可以选取带的基准长度为2300。5. 验算小带轮上的包角。 = （4-14）6. 计算单根V带的额定功率：根据小带轮的基准直径，以及转速查表的=1.85kw：表4-5 单根v带的基本额定功率带型带轮直径 小带轮转速n/(r/min)4007008009501200145016002400 B2001.852.973.314.505.135.466.136.472242.173.473.864.425.265.966.327.012502.504.004.465.106.046.827.207.86由小带轮转速以及带轮传动比和B型带，可以选取kw。又因为小带轮的包角为141度，查表可以知道表4-6 包角修正系数带轮包 角1801751651551451401301251201.000.990.980.960.950.940.890.880.86 查机械设计课本选去为0.99，于是可以的出： =（1.85+0.22）0.940.99=1.92kw (4-15) 计算所需V带的根数： = （4-16) 最后选取V带的根数为2根 。 4.1.4、传动滚筒的设计计算其结构如下所示：图4-4传动滚筒的结构示意图因为本此设计所选用的电动机为型号为R系列减速电机中的R107，P=3.5KW,。1、 求传动滚筒轴上的功率P,转速n,转矩T,联轴器传动效率 ,减速电机减速器每级齿传动的效率为=0.97，则:P=3.50.990.970.97=3.26kw (4-17) 2、 通过计算确定传动滚筒的轴的最小直径：由公式可以知道： （4-18) 其中公式中的P表示轴的传递功率，单位是KW；n表示的是传动滚筒轴的转速，单位是r/min；是轴的内外劲比，一般在设计中我们取=0.5或者0.6之间的数值；在上式中 在本次设计中轴的材料我们选择的Cr，因此可知=80。通过上面的公式就可以确定出轴的最小直径为：d=48。 (4-19)3、 对传动滚筒的厚度设计计算通过参考对其他关于皮带机的设计要求，本次设计将Q235钢板作为滚筒的材料，并且取 对于Q235钢材，一般取=235N/,因此可以得出=58.75N/。对传动滚筒的厚度由下面的公式可得： (4-20)其中公式（5-6）中的p为功率，单位是KW;v是输送皮带的速度，单位是，m/s；L是滚筒的长度，单位是，是许用应力。由DTII型皮带输送机的皮带宽度与滚筒的长度对应表格可以知道：表4-7带宽与滚筒对应表输送带宽650800100012001300滚筒的长度700950115013501500有上述表4-7可以知道：滚筒的长度可以选取为700，则通过公式计算可以知道 (4-21) =25.83 对传动滚筒筒体的强度的计算校核由上面所的到的数据可以知道功率P=3.26kw，皮带运动的速度是v=1.15m/s,滚筒的长度是700，直径是250,滚筒的厚度是25.83，材料是Q235钢板。根据4.1.2节可以知道：=3013N 通过就能计算紧边拉力,以及松边拉力。紧边拉力的计算： (4-22)公式（4-16）中的u，分别表示的是输送带跟皮带传动滚筒的摩擦系数以及传动滚筒的包角，在本次设计中各自取数值为0.2，3.5rad。由此可以计算出2.0又由公式： (4-23)代入可以得出：=6626.N =3013.N 最后得出平均张力F的数值为： (4-24)K的取值为1.05，最后计算可以知道F=4569.N。计算传动滚筒所受的转矩M:=369.69N.m (4-25)现在我们假设平均张力在传动滚筒上是均匀的分布的，因此既可以将滚筒的抗弯截面模数按照圆柱壳的理论来计算，因此可以通过公式： (4-26)又由公式：,可以的出： （4-27) （4-28)式中的公式R为滚筒的平均半径，单位是mm，t是滚筒的厚度，单位是；代入数据可以得出传动滚筒的正应力是： 根据课本知识第四强度理论，合成弯矩可以计算为： （4-29)公式（5-16）中的为在弯矩作用下的正应力，单位是N/mm是表示扭转作用下的剪切应力，单位是是表示为许用应力，根据第四强度的理论，我们可以取 （4-30)根据我们所选的材料是Q235钢材，通过查表我们可以知道Q235钢材的=56，那么他的许用应力即为 =37.33MPa则有：=17.82=37.33 （4-31)通过上式的计算可以知道强度校核通过。4.1.5、传动滚筒轴的设计计算根据上一节的计算我们知道了本次设计的轴的最小直径是：d=48 最后取值为50。1、 对轴的扭转强度进行强度校核计算。本此设计的轴是用于传动滚筒，主要是扭矩的，所以在进行校核的时候只要考虑其扭转强度就可以了。轴的扭转强度的校核条件是： （4-32)公式中的表示的是扭转切应力，单位MPa;T是传动滚筒轴的扭矩，单位N.mm；是轴的抗弯截面系数，单位；N为传动轴的转速；单位r/min；P为轴所传递的功率，单位kw;是轴材料的许用扭转切应力；具体数值可查下表选取。d是轴的直径，单位mm；表4-8 轴材料与许用切应力对应表轴的材料Q235、20Q237、354540Cr/MPa152520352545355514912613511212610311297有上一节我们可以知道轴的直径为50，传递的功率是3.26kw,转速由V带设计可以知道跟大皮带轮的转速相同，为124r/min，轴的材料选用的是Q235,是1525所以就有：=16.23MPa因此轴的设计符合要求。4.1.6、输送带不打滑的条件计算校核皮带机在工作时圆周驱动力通过摩擦力进而传递到输送带上面去：作用在输送带上的张力如图所示：图4-4 滚筒受力图根据上面的图示我们知道，输送带在输送是，作用在传动滚筒上的紧边和松边最小张力都应该满足如下要求即： （4-33)其中表示的是传动滚筒传递的最大圆周力。又由： （4-34)是动载荷系数，一般在设计中=1.2-1.7之间。本次设计对动载荷系数我们选取=1.3。因此我们可以计算出:N 对与系数C我们有： （4-35)表示为传动滚筒与输送皮带的摩擦系数，根据下表选选取数值：工作条件光面滚筒胶面滚筒干燥清洁0.250.030.40潮湿的环境0.100.150.250.35粘污且潮湿0.050.20表4-8滚筒不同条件下的摩擦系数本次设计选取的=0.4，=。=0.328 因此可以得出最后数据为：=4306.90.328=1412.6N 4.1.7、输送带下垂度的计算校核为了保证皮带在输送运动的过程中安全运行，我们必须要限制输送带在相邻两个托辊间的下垂度，因此在输送带上的任意点的最小张力就需要进行如下的验算校核。承载分支的校核： （4-36) 承载的相邻的两组托辊之间的间距，取250为重力加速度，可以取10在每米长度方向上堆积的物料质量，=21.7kg/m （4-37)表示的是每米长度输送带质量,根据选取的皮带我们可以取=12kg/m是皮带的允许的最大垂直度，一般取1.1 既可以得出： =9375N （4-38)4.1.8、张紧装置的设计计算本次对皮带称重机的结合实际需求选用的张紧装置为螺旋张紧装置，此装置常用于短距离输送机中。张紧滚筒与滑块安装在活动架上，滑块可在导轨上左右滑动。通过旋转调节螺杆，螺杆带动滑块一起前进和后退，达到张紧和放松输送带的目的。因此在设计的时候就需要保证螺杆的强度与直径能到到工作要求，因此需要对螺杆进行计算校核，达到设计需要。图4-4螺旋张紧装置示意图1、 对螺杆直径的计算，因为螺杆所受到的工作力为拉力F,因此螺杆的危险截面的拉伸强度条件为： （4-39） 及最小直径为： （4-40） 其中公式中的：F为螺杆工作是的拉力，单位N表示的是螺杆的危险截面的直径，单位是所对应的是张紧螺杆材料的许用拉应力，单位是MPa螺杆的扭转切应力为： （4-41）在设计中对于普通的钢制螺杆，一般取：，=1.04到1.08之间，因此可以知道得出： （4-42）最后根据第四强度理论可以知道： （4-43）又因为的计算公式为 （4-44）式中的是张紧螺杆的材料屈服极限；S表示的是安全系数；本次设计选择的螺杆材料为Q235，性能等级为4.6，通过查表4-9可以的出材料的屈服极限=230MPa,查表S=1.5.因此可以的出螺杆的许用应力应该是： =160MPa （4-45）表4-9屈服强度对应表性能等级4.64.85.65.86.8屈服强度/MPa230320300400480由上一节计算可以知道所受的力F=6626N,因此就可以根据上面的公式得出最后螺杆的最小直径为： =48.4 (4-46)最后取整的502、 对拉紧螺杆的稳定性分析：对于一些螺杆长度比较长的，工作拉力比较大，当螺杆的轴向力太大的时候就有可能让螺杆突然发生侧向的弯曲使得其丧失稳定性。因此需要对其稳定性来进行校核计算，确保其能正常工作，螺杆的稳定性条件是： (4-47)公式中的表示是工作螺杆的计算稳定性安全系数。表示的是工作螺杆的稳定性安全系数。结合我们设计的拉紧螺杆的工作需要取=3.5到5.0之间。表示的是螺杆的临界载荷。根据欧拉公式我们可以计算出临界载荷，既： (4-48)公式中的E工作螺杆的材料的拉压弹性模量单位是MPa,一帮取数值E=。I就是螺杆的危险截面的惯性力矩， (4-49)是螺杆的工作长度。表示的是螺杆的长度系数根据下表选取=0.5表4-10长度系数表端部支承情况长度系数端部支承情况长度系数两端固定0.50两端不完全固定0.75一端固定，一端不完全固定0.60两端铰支1.00一端铰支，一端不完全固定0.70一端固定，一端自由2.00因此可以计算出： =4.23 (4-50)从以上数据可以得出最终的结果满足要求。4.1.9、支架危险点的计算