毕业设计（论文）-链式提升机的设计（全套图纸）.pdf

I 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题 目 链式提升机设计 院 （系） 机械工程学院 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师 职称 2016 年 4 月 23 日 II 摘 要 本次毕业设计是关于链式提升机的设计，首先对链式提升机作了简单的概 述；接着分析了该提升机的方案布局及工作原理，然后根据这些设计准则按照给 定参数要求进行选型设计；接着对所选择的链条提升机各主要零部件进行了校 核。链式提升机由驱动机构，机架，机架，以及链传动，滚筒传动等几个部分组 成。目前，链式提升机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现 的气垫式链条提升机就是其中的一个。 在链式提升机的设计、 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,国内在设计制造链式提升机过程中 存在着很多不足。 本次设计是关于链式提升机设计，通过对传统的链式提升机的结构进行了 改进和优化，使得此种类型的倾斜提升机的使用范围更广泛，更加灵活，并且对 今后的选型设计工作有一定的参考价值。 关键词：链式提升机 驱动机构 结构 参考价值 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II ABSTRACT This graduation design is the optimization design of driving roller conveyor, first on the driving roller type conveyer is summarized; then analyzed the selection principle and calculating method of driving roller conveyor; then calculated based on these design criteria and abase is designed; then checked on the main parts selected conveyor. Is the drive roller conveyor consists of four main parts: driving device, tension device, middle rack, and the moving part. Finally, a simple description of the installation and maintenance of transport. At present, the drive roller conveyor is moving towards long distance, high speed, low friction direction, air cushion conveyor in recent years is one of the. In the design, driving roller type conveyer manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving . This design is the optimization design of driving roller conveyor, by comparing the control, structure driven roller conveyor for the traditional are improved and optimized, the applicable range of driving roller conveyor of the type of a broader, more flexible, and has certain reference value to the selection and design of the work. Keywords：Driving roller type conveyer optimal ;Crankshaft;Processing craft;Type selection design 目 录 摘要 . I ABSTRACT . II 一 课题研究的内容 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （一）链式提升机的发展概况 . 1 （二）链式提升机的应用 . 2 （三）链式提升机的发展方向 . 4 二 链式提升机的设计 . 6 （一）链式提升机的方案布局图的确定 . 9 （二）链式提升机的工作原理 . 12 三 机械传动部分的选型计算 . 13 （一）驱动电机的选型计算 . 15 （二）链传动的选型计算 . 16 (三）机组缸组件中气缸的选型计算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （四）滚筒的选择及计算 . 19 1.链条提升机宽度的计算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （五）键的选型计算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 四 各重要组成部分的强度校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （一）传动轴强度的校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （二）轴承强度的校核 . 23 结 论 . 25 参考文献 . 26 致 谢 . 27 1 一 课题研究的内容 （一）链式提升机的发展概况 随着世界装备制造业向中国转移及我国链式提升机产品的技术进步， 中国成为 世界上最大的链式提升机产品研发和制造基地指日可待， 5 年后我国链式提升机全 球市场占有率将达到 50%左右。下游产业的发展和技术进步，要求为其配套的橡 胶链条提升机行业更快地与国际接轨，采用国际先进标准、不断提高产品质量、 开发低阻力节能型链条提升机、加强技术服务，成为下游产业的迫切要求。 链式提升机作为大宗物料连续输送设备，广泛应用于很多行业，是现代工业和 现代物流业不可或缺的重要技术装备。上世纪 80 年代初，我国链式提升机行业只 能生产 TD75 型链式提升机，因而配套棉帆布链条提升机即可满足要求，但当时国 家重点工程项目中链式提升机产品却都是从国外进口。80 年代中期，我国链式提 升机行业开始引进国外先进技术和专用制造设备，设计制造水平有了质的提高， 并逐渐替代进口产品。近年来，我国链式提升机总体上已经达到国际先进水平， 除满足国内项目建设的需求外，已经开始批量出口，其设计制造能力、产品性能 和产品质量得到了国际市场的认可。而链条提升机作为承载和牵引构件，是链式 提升机中的主要部件之一，因此必须满足国内大型项目及国际更高标准的要求。 目前链式提升机发展的重点产品包括长距离、大运量、高带速链式提升机，水平 及空间曲线越野链式提升机，露天矿用移置式链式提升机，大型下运链式提升机， 自移机尾可伸缩链式提升机，园管链式提升机，大倾角上运链式提升机，钢丝绳 牵引链式提升机。重点研发的核心技术包括链式提升机动态分析设计技术，智能 化可控驱动系统研发，物料转载点新型耐磨材料研制，钢结构优化设计技术以及 带式输送系统节能技术、环保技术和散料输送系统集成及工程设计技术等。 首先是它运行可靠。在许多需要连续运行的重要的生产单位，如木材加工厂 木板的输送，水泥袋的输送，以及港口内船舶装卸等均采用链式提升机。如在这 些场合停机，其损失是巨大的。必要时，链式提升机可以一班接一班地连续工作。 链式提升机动力消耗低。由于物料与链条提升机几乎无相对移动，不仅使运行阻 力小（约为刮板提升机的 1/3- 1/5），而且对货载的磨损和破碎均小，生产率高。 这些均有利于降低生产成本。链式提升机的输送线路适应性强又灵活。线路长度 根据需要而定短则几米，长可达 10km 以上。可以安装在小型隧道内，也可以架 设在地面交通混乱和危险地区的上空。根据工艺流程的要求，链式提升机能非常 2 灵活地从一点或多点受料也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向链 条提升机上加料（如选煤厂煤仓下的提升机）或沿链式提升机长度方向上的任一 点通过均匀给料设备向链条提升机给料时，链式提升机就成为一条主要输送干线。 链式提升机可以在贮煤场料堆下面的巷道里取料，需要时，还能把各堆不同的物 料进行混合。物料可简单地从提升机头部卸出，也可通过犁式卸料器或移动卸料 车在链条提升机长度方向的任一点卸料。 链式提升机，广泛应用于各行各业，物件的组装、检测、调试、包装及运输 等。线体输送可根据工艺要求选用：普通连续运行、节拍运行、变速运行等多种 控制方式；线体因地制宜选用：直线、弯道、斜坡等线体形式 输送设备包括：皮 带提升机也叫链式提升机或胶带提升机等，是组成有节奏的流水作业线所不可缺 少的经济型物流输送设备。皮带机按其输送能力可分为重型皮带机如矿用皮带提 升机，轻型皮带机如用在电子塑料，食品轻工，化工医药等行业。皮带提升机具 有输送能力强，输送距离远，结构简单易于维护，能方便地实行程序化控制和自 动化操作。运用链条提升机的连续或间歇运动来输送 100KG 以下的物品或粉状、 颗状物品，其运行高速、平稳，噪音低，并可以上下坡传送。 我国现在各行各业都处在飞速发展的阶段，迫切需要链式提升机行业能够跟得上时 代的发展，工业的进步，需要迅速地开发出一系列各种各样的波状挡边提升机，从而来 满足矿山开采等地方的需要。波状挡边链式提升机的开发能力的大小取决于科研团队的 实力和研发的高度，所以这些都迫切需要那些有能力有技术的科研人员全身心地投入到 链式提升机的研发中来，积极努力地开发创新链式提升机，这对于当今社会的发展有着 不可替代的意义。 （二）链式提升机的应用 伴随着科学技术的发展，工业革命的紧迫感越来越明显，迫切需要我国链式提升机 行业能够向着高速，多元化的方向发展。其中，我国花费大量人力物力来对链式提升机 进行研究，和完善，制定了一系列针对链式提升机改进的策略，随着时代的发展，科学 的进步，链式提升机的发展将一如既往地进行，将会处在高速发展的阶段,其具体发展 趋势如下： 一、未来的几年，链式提升机将会朝着大倾角，远距离的方向发展，这样就能够多元化 地适应各个地方，场合的应用，将克服以前输送高度不够高，倾角不够的大的缺陷，从 而能够很好地应用在各个需要链式提升机的场合。 3 二、将会改善链式提升机的结构，使链式提升机能够在不同的场合，不同的环境下面使 用，例如耐高温，耐潮湿等等场合，都可以使用改进后的链式提升机，从而降低人工的 繁杂以及能够很好地提高生产效率。 三、将会式链式提升机输送的产品多元化，而不是单一的输送单一的产品，这样就能够 很好地满足各个行也的需求，也能够让带式输送的应用领域进一步扩大，满足各行各业 的需求，从而推动时代的发展和工业的进步。 四、降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。已将 1 吨物料输送 1 公里所消耗的能量作为提升机选型的重要指标之一。 五、减少各种提升机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。随着国内贸易活动的 不断增加，链式提升机因作为一种输送量大、运行费用低、使用范围广、结构简单、便 于维护、能耗较小、使用成本低的输送设备而会得到更宽广的应用范围，市场前景十分 看好。 可以用于水平运输或倾斜运输，使用非常方便，广泛应用于现代化的各种工业企业 中，如：纸箱制造厂的纸箱成型输送线中。根据输送工艺要求，可以单台输送，也可多 台组成或与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置形式的作业线需 要。链式提升机主要由多个端点滚筒及紧套其上的闭合链条提升机组成。带动链条提升 机转动的滚筒称为驱动滚筒（传动滚筒）；另一个仅在于改变链条提升机运动方向的滚 筒称为改向滚筒。驱动滚筒由电动机通过减速器驱动，链条提升机依靠驱动滚筒与链条 提升机之间的摩擦力拖动。驱动滚筒一般都装在卸料端，以增大牵引力，有利于拖动。 物料由喂料端喂入，落在转动的链条提升机上，依靠链条提升机摩擦带动运送到卸料端 卸出。 链式提升机已成为整个生产环节中的重要设备之一。结构先进，适应性强，阻 力小、寿命长、维修方便、保护装置齐全是链式提升机显著的特点。 在链式提升机运行前，首先要确认带式输送机设备、人员、被输送物品均处于安全 完好的状态；其次检查各运动部位正常无异物，检查所有电气线路是否正常，正常时才 能将皮带提升机投入运行。最后要检查供电电压与设备额定电压的差别不超过5%。 (三）链式提升机的发展方向 当今社会，机械设备的发展日新月异，迫切需要不断开发新的机型来满足不同工 况的要求，链式提升机的发展也是如此，现今发展方向大致可以归纳为： (1) 开发专用机型 驱动滚筒式链条提升机的应用场合很多，有时候受客观条件影响，在运输系统的 布置上经常会出现一些特殊要求，为了满足特殊要求，比如水平拐弯、大倾角（25） 4 直至垂直提升等,这些场合常规的链式提升机是无法胜任的。为了满足某些特殊要求， 应开发特殊型链式提升机,如弯曲链式提升机、大倾角或垂直提升提升机等。 (2) 提高元部件性能和可靠性 整体设备的性能和可靠性主要取决于元部件的性能和可靠性，我国现在的链式提 升机的元部件基本上都是各自厂家生产， 还没有出现专业化、 大规模的元部件生产厂家。 除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性,还要不断研究新的技术和开发新的 元部件。 (3) 扩大功能,一机多用链式提升机是一种理想的连续运输设备，并且目前还不能完全 发挥其全部作用。可以将链式提升机结构作适当修改,采取一定的安全施，就可拓展运 人、运料或双向运输等功能,做到一机多用,使其发挥最大经济效益。 2 链式提升机的设计 （一）链式提升机的方案布局图的确定 链式提升机通过三相电机带动链轮传动驱动主动滚筒带动整个提升机运转，主要由 驱动装置，主动滚筒，被动滚筒，过渡滚筒，机组缸，链轮传动装置以及机架等等部分 组成，本次设计的链式提升机的方案布局图与结构如下图 2- 1 所示： 5 图 2-1 链式提升机方案布局图 (二）链式提升机的工作原理 驱动装置是整个链条提升机的核心部分，通过电机带动链条传动从而带动主动滚筒 转动，主动滚筒与链条提升机在链条连接的作用下带动链条提升机运行，从而带动链条 提升机上面的物料运行。整条链条提升机通过张紧滚筒预紧，通过过渡滚筒保证链条提 升机始终往一个方向运行。其中，机架以及支腿起到了支撑和加固输送线的作用。 3 机械传动部分的选型计算 （一）驱动电机的选型计算 已知整个提升机的总重量 150KG,其他重量 50KG，我们取总重量为 200Kg，物品移 动速度为 12r/min。即： 6 mm s G = mg = 200 10 = 2000N V = 1 - 2m/min = 16.6 - 33.3/ 具体的电机设计计算如下: 1、确定运行时间 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 2 400 /min 0.005 电机 = Vl nr PB 3.负载转矩 0.3 10 200 0.005 1.73 . 220.9 = B gMP TLN m 式中： 4.电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36.=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据，我们选用电机型号为 160BL-A，此无电机厂家为机电产品。根 据电机的特性曲线以及参数表如下： 7 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表， 我们选用电机型号 160BL-4030H1-LK-B， 电机额定功率为 0.37KW，额定转矩为 7.62N.m，最大转矩为 9N.m， 额定转速为 3000r/min。电机大致图如下： 8 外形尺寸 292x232，电机输出轴径为 24mm。 （二）链传动的选型计算 已知 p=0.37KW，小链轮的转速 n1=720r/min，传动比 i=2.8，载荷平稳，两 班工作制，两链轮中心距 a=500600mm 范围，中心距可调，两轮中心连线与水 平面夹角近于 35o，小链轮孔径。 计算： （1）小链轮齿数 z1 z1=29- 2i=29- 2*2.8=23.4 取整数 z1=23 i 12 23 34 45 56 6 z1 3127 2725 2523 2321 2117 1715 优先选用齿数：17，19，21，23，25，38，57，76， 95，114 z1、z2 取奇数，则链条节数为偶数时，可使链条和链轮轮齿磨损均匀。在高速 或有冲击载荷的情况下，小链轮齿最小应有 25 齿。 （2）大链轮齿数 z2 9 Z2=iz1=2.8*23=64.4 取整 z2=65 （3）实际传动比 i= （4）设计功率 工况系数，查表 5.4- 3， （5）单排链条传递功率，查表 5.4- 4 和 5.4- 5，齿数系数，排数系 数=1 =8.13kw （6）链节距 p 根据，n1=720r/min，查图 5.4- 1 功率曲线和 n1 确定的点，应在所选型号 链的功率曲线下方附近（不超过直线）。结果为 10A，节距 p=15.875mm， （7）验算小链轮轴直径 查 5.4- 7 链轮中心孔最大许用直径 （8）初定中心距 为优，无张紧轮时取 i 4 4 0.2z1（i+1）p 0.33z1(i- 1)p （9）确定链条节数 =115.3 取 10 （10）链条长度 （11）计算（理论）中心距 当时， 当时， 根据，查表 5.4- 9，若有必要可使用插值。 (12)实际中心距 a ，一般 (13)链速 (14)有效圆周率 (15)作用在轴上的力 F 水平或倾斜的传动 接近垂直的传动 工况系数，见表 5.4- 3 F=1.212283.1=2739.7N (16)润滑方式。 (17)链条标记：10A- 1- 116 GB 1243- 1997 1 表示排数，116 表示节数 11 (18)链轮的几何尺寸 滚子直径 p=15.875mm 1）分度圆直径 小链轮，大链轮 2）齿顶圆 ， 对于三圆弧- 直线齿形 小链轮齿顶圆=124.072mm，取整 124mm 大链轮齿顶圆=336.773mm，取整 337mm 3）齿根圆直径 小链轮齿根圆直径= 116.585- 10.16=106.425mm，取 106.43mm 大链轮齿根圆直径= 328.584- 10.16=318.424mm，取 318.42 mm 4)节距多变形以上的齿高=0.2715.875=4.286mm（对于三圆弧- 直线齿 形） 5)最大齿根距 奇数齿 12 偶数齿 小链轮=106.153mm 大链轮=318.328mm 6)轴凸缘直径 小链轮=99.045mm 大链轮=311.746mm 7)轮毂厚度 h ，孔的直径 d 150 K 3.2 4.8 6.4 9.5 小链轮=14.232，取整 14mm 大链轮=22.7858，取整数 22mm 8)轮毂长度 l l=3.3h 小链轮 l=3.314=46.2mm，取整 46mm 大链轮 l=3.322=72.6mm，取整 72mm 9)轮毂直径， 小链轮=68mm 大链轮=104mm 13 10)齿宽 单排 单排=0.959.4=8.93mm 11)齿侧半径 12)倒角宽 ，取 2.1mm 13)倒角深 h=0.5p=0.515.875=7.9375mm 14)齿侧凸缘圆角半径=0.635mm (19)链轮公差 1)齿根圆直径和量柱测量距极限偏差 项 目 极限偏差 孔径 H8 齿顶圆 h11 齿根圆直径极限偏差 h11 齿宽 h14 量柱测量距极限偏 差 h11 14 小链轮齿根圆直径= 116.585- 10.16=106.425mm，取 106.43mm 大链轮齿根圆直径= 328.584- 10.16=318.424mm，取 318.42 mm ， 小链轮量柱测量距 大链轮量柱测量距 2)径向圆跳动 小链轮径向圆跳动=min0.0008df+0.008,0.76=0.0008 106.43+0.008=0.093144 端面跳动=min0.0009df+0.008,1.14 (三）机组缸组件中气缸的选型计算 根据系统工况可知，本倾斜提升机上面的气缸是用来出料的，当产品到了出料的 位置，光电传感器感应高了产品的到来，就会反馈信号给中控系统，PLC 控制系统通过 电磁阀控制该圆筒气缸动作，产品在推板的作用下出料。根据已知条件可知： 已知链式提升机上面产品重量以及其他零部件的总重量为 30KG（采用预估算法）， 根据公式 F=P*S=0.5(取气压 0.6Mpa）*S,可得 S=31.5mm。式中： F 是所需要的输出力； P 是系统压力； S 就是活塞面积； n 是安全系数，一般气缸水平使用取 0.7，垂直使用取 0.5； 于是算出气缸缸径为 63mm，行程根据实际情况我们选择 250，所以我们选择 AIRTAC63X150 不锈钢圆筒气缸。 （四）滚筒的选择及计算 求轴上的功率 P3 和转速 N3 与转矩 T3，若取没级齿轮的传动效率（包括轴承效率在 内）=0.97，则： P3=250X0.97=228.2KW. 则轴的角转速 A=N2x2x3.14/60=6.63rad/s. 首先，我们选择 Q235 钢板作为我们制作滚筒的材料，并取Q-4Q,对于 Q235A 钢， 15 Q=235N/MM2.则 T=86.71XP/VR2X0.0338W 式中，P=功率，KW.V=带速度 M/S R=滚筒半径。W 代表滚筒长度，查表，经计算可知， 滚筒长度 W=970。 1. 链条提升机宽度的确定 根据公式，B=SQRT(Q/（k*v*c*）我们可知： 已知：Q=100t/h； 端面系数 k=360； 物料容重 =0.90t/m3； 皮带速度 v=1.5m/s； 倾角系数 c=0.91； 速度系数 =1.00； 将以上各数值代入计算式，得：B=0.521m 根据计算和设计经验，选取 B= 970mm 的宽度，满足系统工况要求。 （五）键的选型计算 键联结是通过键实现轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩。其中有类型也 可以实现轴向固定和传递轴向力，有些类型并能实现轴向动联结，于在圆锥筛的轴上主 要通过键来实现传递转矩和轴向固定所以，只需选用常见的普通平键，键的类型可根据 使用要求、工作条件和联结的结构特点表 5-3-15 选定，键的长度根据轴毂的长度从标 准中选取，键的 bh 根据径来确定。轴和带轮的联结，d=70mm, 参考资料 2P5-194 表 5-3-18 (GB/T1095-1979)选用 B2012，B1811 和 B128 的普通 A 型平键，键长分别 为 90 ，70 ，30 。 四 各重要组成部分的强度校核 (一）传动轴强度的校核 轴的强度计算一般可分为三种： 1）按扭转强度或刚度计算；2）按弯扭合成强度计算；3）精确强度校核计算。 当轴的支撑位置和轴所受的载荷大小、方向、作用点及载荷种类均已确定，支撑反 力及弯矩可求得时，可按照弯曲或者弯扭合成强度进行轴的强度计算。作用在轴上的载 16 荷一般按集中载荷考虑， 如本设计中的带传动对轴的力， 其作用点取在轮缘宽度的中点。 计算时，通常把轴当作置于铰链支座上的双支点梁，一般轴的支点近似取为轴承宽度中 点。 由于本设计所用轴主要是受弯曲强度，很少的扭转强度，是根据扭转强度设计，应 校核轴的弯曲强度，首先分析轴的受力，左端受的是圆锥筛的重力，右端是带轮对轴的 力，中间是轴承座的