毕业设计（论文）-多层板连续排版方法及基于PLC控制系统设计.doc

毕业设计(论文)多层板连续排版方法及基于控制系统设计MULTILAYER PCB LAYOUT NETHOD WITH A CONTINUOUS CONTROL SYSTEM BASED ON PLC学生姓名学院名称专业名称指导教师20*年月日 徐州工程学院毕业设计(论文)摘 要胶合板的供不应求需要有连续生产的生产设备，能实现胶合板的连续大批量生产。实现可编程控制器控制的多层板连续排版方法是胶合板生产先期的一种新型设备。该设计的最终目标就是成功设计出一种基于PLC程序控制系统的胶合板连续排板的输送机设备。具体的完成了板材原料的输送结构与工作过程，完成了机械手的结构设计与计算，绘制了装配图和部分零件图，并实现了控制系统的设计。该设计的主要内容为：驱动装置，输送装置，移动预压装置，和板材切断装置。通过对以上装置的连接可实现：很大程度上降低劳动强度，节省人力，提高生产率并有效地保证产品的质量。关键词: 胶合板 ； 控制系统； 机械手； 输送Abstract, Plywood demand requires continuous production of production equipment, to achieve continuous high-volume production of plywood. Multilayer programmable controller to control the layout is a continuous advance of a new type of plywood production equipment complete the structure of delivery of raw materials with working process, key completing the structural design of the manipulator and calculation and draw assembly drawing and some parts drawing to finish the control system design.The main contents of the design are: drive design, transmission equipment design, mobile pre-press equipment design, and sheet metal cutting equipment design.By connecting the above devices effectively, realize that reduce labor intensity and labor saving at a large level, increase productivity, and effectively ensure the quality of the product.Keywords: plywood PLC control system mechanical hand conveyor equipmentI徐州工程学院毕业设计(论文)目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 序言11.2 该设计主要任务22 机械部分设计32.1机械传动装置设计32.1.1 带式输送传动装置原理与应用32.1.2 输送带的选择与计算42.1.3 托辊选择52.1.4 滚筒选择72.1.5 输送带牵引力82.1.6 带强度校核82.1.7 拉紧装置选择92.2 减速器设计102.2.1 减速器设计概述102.2.2 拟定传动方案132.2.3 电动机选择142.2.4 运动学与动力学计算142.2.5 圆柱齿轮传动设计与计算152.2.6 链传动设计192.2.7 轴的设计202.2.8 联轴器与轴承选择212.2.9 轴设计（以从动轴轴2为例）232.3 移动预压组机构的设计302.3.1 设计方案302.3.2 工作原理与计算312.3.3 结构设计要点323 PLC控制系统设计333.1 系统运动描述333.2 系统电控设备及要求343.3 PLC I/O接口点数与分配344 液压剪板机设计354.1 基本参数与计算354.1.1 剪切力计算354.1.2 压料力计算364.1.3 剪切角的确定364.1.4 上刀片行程374.2 传动系统设计与计算374.2.1 技术要求374.2.2 负载与运动分析374.2.3 液压缸参数计算384.3 拟定液压系统图404.4 液压元件选择414.5 管道的设计424.5.1 油管选择424.5.2 确定油管尺寸424.6 密封和防尘434.6.1 密封方式选择434.6.2 防尘圈选择43结 论44致 谢45参考文献46471 绪论1.1 序言胶合板具有材质轻, 物理力学性能好，抗弯强度高, 容易加工等优点。被广泛用在家具、建筑、车辆上。随着国民经济发展，人民生活日渐提高，各行业对胶合板的需求与日俱增，常处于供不应求状态。胶合板近10年来，受市场和原料的影响，产量有起有伏，但总体上保持年均30%的增长速度。到2007年底，全国共有规模以上胶合板企业5000多家，生产能力为每年4000万立方米，生产原料以进口阔叶材和国产速生材为主，大部分企业集中在江苏、山东和河北省。我国胶合板产量和出口量在世界排名第一，2007年生产3561.6万立方米，进口30.6万立方米，出口878.2万立方米,出口额35.8亿美元，进、出口量分别比2006年提高5.76%和22.91%，主要出口国为美国、日本、英国和韩国。但是传统的胶合板生产工艺存在速度缓慢、效率低、原料浪费等现象，针对这些不足，我们必须致力于对胶合板生产设备的改进与生产工艺的改善，研发先进的生产设备，采用先进的生产工艺，使胶合板的生产效率得到提高，质量得到优化，使胶合板生产在逆境中不断壮大。胶合板的供不应求需要有连续生产的生产设备，能实现胶合板的连续大批量生产。实现可编程控制器控制的多层板连续排版方法是胶合板生产先期的一种新型设备。本次设计的胶合板生产系统能很大程度地降低劳动强度，节省人力，提高生产率并有效地保证产品的质量。随着国家加大了对森林资源的保护力度和多层板生产企业不断增加，原材料将更加紧缺，竞争更加激烈，迫切需要一种效率高，损耗小的排版方法。我国的连续排板电气控制系统普遍采用的是传统的继电器接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器接触器控制方式较难实现，所以,有必要对传统电气控制系统进行改进设计。PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。PLC，全称可编程逻辑控制器简，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。与单片机相比，它的输入/输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样可以大大节省用户的开发时间与生产成本。1.2 该设计主要任务多层板连续排版方法是胶合板生产先期的一种新型设备，主要由移动组、移动预压、测长系统、板材切断、运板转板、机械手动作、板材打垛等部分组成。本毕业设计主要要求为：根据板材原料的输送速度确定电动机的选择以及减速机构；根据移动预压要求确定预压滚筒尺寸与传送带厚度；合理选择测长系统，确定停转时间切断板材；完成机械手的结构设计与计算；合理选择运动轨迹并在规定时间内完成规定动作；绘制装配图和部分零件图；设计系统的控制原理图，并进行软件设计。2 机械部分设计2.1机械传动装置设计2.1.1 带式输送传动装置原理与应用伸缩胶带输送机与普通胶带输送机的工作原理一样，是以胶带作为牵引承载机的连续运输设备，它与普通胶带输送机相比增加了储带装置和收放胶带装置等，当游动小车向机尾一端移动时，胶带进入储带装置内，机尾回缩；反之则机尾延伸，因而使输送机具有可伸缩的性能。伸缩胶带输送机分为固定部分和非固定部分两大部分。固定部分由机头传动装置、储带装置、收放胶带装置等组成；非固定部分由无螺栓连接的快速可拆支架、机尾等组成。其中，机头传动装置由传动卷筒、减速器、液力联轴器、机架、卸载滚筒、清扫器组成，储带装置包括储带转向架、储带仓架、换向滚筒、托辊小车、游动小车、张紧装置、张紧绞车等。中间架由无螺栓连接的快速可拆支架，由H型支架、钢管、平托辊和挂钩式槽形托辊、V型托辊等组成，是机器的非固定部分，钢管可作为拆卸的机身，用柱销固装在钢管上，用小锤可以打动，挂钩式槽形托辊胶接式，槽形角30，用挂钩挂在钢管的柱销上，挂钩上制动的圆弧齿槽，托辊就是通过齿槽挂在柱销上的，可向前向后移动，以调节托辊位置控制胶带跑偏。带式输送传动装置的工作原理是：由挠性输送带作为物料承载件和牵引件的连续输送设备，根据摩擦传动的原理，由传动滚筒带动输送带进行物料的传递与运输。它结构简单，工作可靠，造价低廉，适用性强。特别对工作节拍没有严格要求、比较干燥的生产场所，可用于柔性或半柔性的自动包装线，输送带、盒、箱等产品或散粒、块状产品。带式输送装置一般由传动滚筒，改向滚筒，输送带，托辊，拉紧装置等组成。如下图2-1所示为输送装置原理图。挠性输送带2绕在上、下托辊之上，由传动滚筒驱动，拉紧装置6用于调节输送带的拉紧力，以保持输送带的输送能力。传动滚筒驱动输送带的能力与输送带在传动滚筒上的包角大小有关，包角大时传动能力大，而改向滚筒就用于增大传动包角。带式输送装置的各辊轴轴承都采用滚动轴承，以减小运转中的摩擦阻力和功率消耗7。图2-1 输送装置原理图1-传动滚筒；2-输送带；3-上托辊；4-传动滚筒；5-下托辊；6-拉紧装置2.1.2 输送带的选择与计算输送带又叫运输带，是用于皮带输送带中起承载和运送物料作用的橡胶与纤维、金属复合制品，或者是塑料和织物复合的制品。皮带输送机在农业、工矿企业和交通运输业中广泛用于输送各种固体块状和粉料状物料或成件物品，输送带能连续化、高效率、大倾角运输，输送带操作安全，输送带使用简便，维修容易，运费低廉，并能缩短运输距离， 降低工程造价，节省人力物力。输送带是带式输送机的牵引构件及承载构件，用于输送物料和传递动力,是带式输送机的重要组成部分，约占带式输送机总成本的30%40%左右。它贯穿输送机的全长，在设备检修中占很大比重。同时，输送带在带式输送机中既是货物的承载机构，又是带式输送机的牵引机构，因此，不仅需要足够的强度，而且还应具有耐磨、耐腐蚀的要求。输送带选择的合理与否直接影响带式输送机的投资、运行成本，更为重要的是将直接影响输送机的可靠、安全运行。输送带广泛应用于水泥、焦化、冶金、化工、钢铁等行业中输送距离较短、输送量较小的场合。本产品采用多层挂胶棉帆布作骨架，表面覆盖性能良好的橡胶材料，经硫化而制成1。2.1.2.1 输送带类型与选择输送带系列产品有普通棉帆布输送带、尼龙（NN）输送带(分为NN-100型、NN-150型、NN-200型、NN-250型、NN-300型、NN-350型、NN-400型)、聚酯（EP）带(分为EP-100型、EP-150型、EP-200型、EP-250型、EP-300型、EP-350型、EP-400型)、大倾角(波状挡边)输送带、裙边隔板输送带、环形输送带、花纹输送带由于运送物料不同和输送倾角大小不同，要求花纹形状和高度也不同。常用的花纹输送带品种如：人字形花纹输送带（人字输送带包括上凸、下凹人字输送带）、八字形花纹输送带、鱼骨花纹输送带、U形花纹输送带、圆柱形花纹输送带、麻点花纹输送带等，或根据用户要求设计、止水带、PVC或者PVG整芯阻燃带等；并能提供各种特殊性能的输送带（一般阻燃输送带、耐热输送带、耐灼烧输送带、高耐磨输送带、耐酸输送带、耐碱输送带、耐寒输送带、耐油输送带、耐高温输送带、高强力输送带及食品输送带、特氟龙输送带、不锈钢输送网带、链条输送网带、输送网带）3。自动包装机所用带式输送装置多为轻型或特轻载荷类型，要求传送带结构紧凑、轻巧，能连续化、高效率、大倾角运输，输送带操作安全，输送带使用简便，维修容易，运费低廉，并能缩短运输距离， 降低工程造价，节省人力物力。根据输送机类型、结构以及工况，考虑经济成本，此设计的输送带心层材料选用4层的棉帆布带。2.1.2.2 输送带宽度选择输送带的宽度的选择要根据实际的工作情况而定，如实际中输送木板的宽度或长度，实际工作情况下要保证输送木板的工作过程中不使木板脱离输送带而预留的安全宽度输送带，按所输送的木板的最大宽度，再加约10mm余量约定所需的输送带的宽度，因为所生产的胶合板宽度为1240mm，所以选用的输送带的宽度约为1250mm2.1.2.3 输送带运行速度选择输送带运行速度是输送机设计计算的重要参数，在输送量一定时，适当提高带速，可减少带宽。对水平安装的输送机，可选择较高的带速，输送倾角越大带速应偏低，向上输送时带速可适当高些，向下输送时带速应低些。输送带是输送系统的关键设备，它的安全稳定运行直接影响到生产作业，在设计的过程中一定要防止跑偏现象的产生。输送带的跑偏是带式输送机的最常见故障，对其及时准确的处理是其安全稳定运行的保障。跑偏的现象和原因很多，要根据不同的跑偏现象和原因采取不同的调整方法，才能有效地解决问题。取皮带的传动速度为0.375m/s。2.1.2.4 输送带接头选择输送带从材质上可分为橡胶带，塑料带两大类，输送带的接头又可分为硫化热接、冷粘、机械扣等方法，现在以硫化热接为主，热接具有强度高，经久耐用的特点，采用硫化热接时，皮带硫化设备是必不可少的，首先要对输送带接头进行处理，如帆布、尼龙、聚酯等织物类橡胶输送带。输送带接头方法：带式输送机输送带的接头有搭铆接，皮带扣连接，硫化胶粘接及化学胶粘接等方式。所有的输送带必须接成环形才能使用，所以输送带接头的好坏直接影响输送带的使用寿命和输送线能否平稳顺畅地运行。 一般输送带接头常用方法有机械接头、冷粘接接头、热硫化接头等。输送带机械接头法：一般是指使用皮带扣接头，这种接头方法方便便捷，也比较经济，但是接头的效率低，容易损坏，对输送带产品的使用寿命有一定影响。 PVC和PVG整芯阻燃抗静电输送带接头中，一般8级带以下的产品都采用这种接头方法。输送带冷粘接头法：即采用冷粘粘合剂来进行接头。这种接头办法比机械接头的效率高，也比较经济，应该能够有比较好的接头效果，但是从实践来看，由于工艺条件比较难掌握，另外粘合剂的质量对接头的影响非常大，所以不是很稳定。输送带热硫化接头法：实践证明是最理想的一种接头方法，能够保证高的接头效率，同时也非常稳定，接头寿命也很长，容易掌握。但是存在工艺麻烦、费用高、接头时间长等缺点不同的连接方式接头效率不同。橡胶帆布带以优质硫化粘接最好，一般硫化粘接次之，皮带扣连接再次，搭接铆接最差。接头效率等于接头处最大破坏强度与输送带的极限强度的比值。为了此传送带有足够长的使用寿命，选用优质硫化粘接。2.1.3 托辊选择托辊是用于支承输送带及输送带上所承载的物品，保证输送带稳定运行的装置。它是整个输送装置中的重要部件, 使用数量多, 形式多样, 价格昂贵。托辊选择是否合理,影响带式输送机的使用、维修, 更会影响带式输送机使用寿命。托辊可分为：承载托辊、回程托辊。其中承载托辊分为：槽形托辊、缓冲托辊、调心托辊、平行上托辊等。回程托辊可分为：平行下托辊、螺旋托辊、V形托辊等。由于托辊的作用是支撑输送带和物料重量，所以托辊运转必须灵活可靠。减少输送带同托辊的摩擦力，对占输送机总成本25以上的输送带的寿命起着关键作用。虽然托辊在带式输送机中是一个较小部件，结构并不复杂，但制造出高质量的托辊并非易事。判断托辊好坏的标准有以下几条：托辊径向跳动量、托辊灵活度、轴向窜动量，托辊防尘性能、托辊防水性能、托辊轴向承载性能、托辊抗冲击性能、托辊使用寿命等。托辊轴承是深沟球轴承的一种，它可以根据用户的不同要求，量身打造。通过要求的标准，可做出不同的轴承游隙，如C3 、C4、 4G 等。KA轴承是一种托辊上常用的尼龙保持器轴承，尼龙保持器能有效地防止转动摩擦引起的静电，此托辊轴承多用于矿山输送设备。输送托辊辊子的直径与机带宽、带速和承载能力有关系, 与输送机长度和倾角无关。托辊直径与带宽的关系托辊辊径与长度应符合GB/T99021991 带式输送机托辊基本参数与尺寸的规定, 见表2-1（单位mm）表2-1托辊直径与带宽的关系托辊直径带宽500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 240063.5 76 89 108 133 159 194 219 在确定带速的情况下, 托辊辊子的转速不能太大。在同样寿命情况下, 转速大, 使用时间就短,转速小, 使用时间就长。但辊子的直径不能太大,辊子直径太大, 整个输送机不配套, 初期投资成本就高。一般规定: 辊子的转速不能超过600r/min。托辊直径与输送机带速的关系见表2-2。表2-2 托辊辊径与转速的关系（r/min）辊径mm带速 m/s0.8 1.0 1.25 1.6 2.0 2.5 3.15 4.0 5.0 6.589 172 215 268 344 429 537108 142 177 221 283 354 442 557133 144 180 230 287 359 453 575159 120 150 192 240 300 379 481 601194 123 158 197 246 310 394 492219 275 349 436 567已确定输送带宽度B=1250mm，且带速v=0.375m/s，再综合以上情况, 根据表2-1和表2-2, 选用托辊直径108mm。2.1.4 滚筒选择滚筒为圆柱形的零件，分驱动和从动辊。广泛应用于如圆网印花机、数码打印机，输送设备，造纸和包装机械等各类传动输送系统中。通常采用无缝钢管制成，也有视不同工艺需要采用诸如铝合金6061T5，304L/316L不锈钢，2205双相不锈钢，铸钢件，实心锻打合金钢芯为材料的。滚筒的生产主要有辊体初车、初校静平衡、轴头过盈装配焊接、精车和精校动平衡等工序组成。若对行为公差如圆度、圆柱度和直线度等要求在0.2mm以下的，则在精车后需要上外圆磨床或轧辊磨床磨削加工。对表面硬度有要求的，则需要增加热处理工序。滚筒成型后，出于防锈防腐、耐磨和支撑的需要，还需要表面处理或包覆如喷漆、镀锌、TEFLON喷涂、包橡胶、镀铬、陶瓷喷涂和氧化等工序。改向滚筒的作用是改变输送带的运行方向或增加输送带与传动滚筒间的围包角。增加围包角的作用是增加输送带与滚筒间的接触面，使输送带与滚筒间不打滑。改向滚筒包括尾部滚筒、增加传动滚筒围包角、增加尾部滚筒围包角及拉紧装置处的滚筒。改向滚筒和传动滚筒一样有钢板焊接结构和铸焊结构两种形式。滚筒表面有光钢面和光胶面两种。除较重要的场合选用光胶面滚筒外，一般采用光钢面滚筒。改向滚筒覆面有裸露光钢面和平滑胶面两种,按承载能力改向滚筒又可分轻型、中型和重型：轴承孔径分为50-100mm，轴与轮毂为单键联接的单幅板焊接筒体结构，单向出轴;120-180mm, 轴与轮毂为胀套联接;200-260mm，轴与轮毂为胀套联接，筒体为铸焊结构,有单向出轴和双向出轴两种。传动滚筒是将驱动装置的动力，通过摩擦力传递给输送带的部件。通常情况下，根据轴与轮毂之间的连接方式，传动滚筒有钢板焊接结构和铸焊结构两种形式。钢板焊接滚筒轴与轮毂之间采用键连接，能承受中小型载荷；铸焊滚筒轴与轮毂之间采用胀套连接，避免了由于键连接而削弱轴的强度，因此这种结构形式的滚筒可承受较大的负荷，且便于安装和拆卸。滚筒表面有光面和胶面两种形式，在功率不大，环境湿度小的情况下，可采用表面摩擦因数小的光面滚筒；在功率大，环境又潮湿，容易打滑的情况下采用表面摩擦因数大的胶面滚筒。胶面的作用是增大传动滚筒与输送带之间的摩擦力。胶面滚筒有铸胶和包胶两种工艺型式，铸胶滚筒胶面厚且耐磨，质量好，但工艺复杂，价格高；包胶滚筒工艺简单，成本低。胶面滚筒有光胶面、人字型沟槽和菱形沟槽三种型式。当采用人字型沟槽胶面滚筒时，应注意其方向性，人字型尖应朝向滚筒的转动方向，菱形胶面滚筒用于双向运输的输送机。用于重要场合的滚筒最好采用硫化橡胶覆面；当有阻燃、隔爆条件要求时，应采用相应措施。此处运送的产品较轻，所需的功率也不大，所以选用光面滚筒。传动滚筒是传递动力的主要部件,传动滚筒筒根据承载能力分轻型、中型和重型三种：轴承孔径分为80-100mm，轴与轮毂为单键联接的单幅板焊接筒体结构，单向出轴;120-180mm, 轴与轮毂为胀套联接;200-220mm，轴与轮毂为胀套联接，筒体为铸焊结构,有单向出轴和双向出轴两种。因为选用的棉帆布带层数Z=4，所以由上表2-4，可选用的滚筒最小滚筒直径为500mm，滚筒的长度为1250mm。确定轴的材料及热处理 材料选用45#刚，调质处理。表2-4各种帆布带最小传动滚筒直径层数型号345678CC-56、NN-10050050063080010001000NN-150、EP-100500500630800NN-120 NN-300EP-200 EP-30050063080010002.1.5 输送带牵引力 带正常运转时，带速不低于辊筒转速的95。如果辊筒与输送带的摩擦力不够，输送带就容易出现打滑的现象。引起辊筒与输送带摩擦力不够的原因很多，常见的有：张力不够、载荷启动、辊筒表面摩擦系数不够等。重锤张紧皮带运输机输送带的打滑 使用重锤张紧装置的皮带运输机在皮带打滑时可添加配重来解决，添加到皮带不打滑为止。但不应添加过多，以免使皮带承受不必要的过大张力而降低皮带的使用寿命。螺旋张紧或液压张紧输送带机的打滑 使用螺旋张紧或液压张紧的皮带运输机出现打滑时可调整张紧行程来增大张紧力。但是，有时张紧行程已不够，皮带出现了永久性变形，这时可将皮带截去一段重新进行硫化。在使用尼龙带或EP是要求张紧行程较长，当行程不够时也可重新硫化或加大张紧行程来解决。机械设计手册，按照胶合板自身的重量及生产工艺，取输送带的牵引力F为经验值2000N。2.1.6 带强度校核校核带输送带的强度，可用下式： 式（2.1） 式中 Z 带的帆布层数，此处为4；B 带宽，此处为1250mm； 一层1cm宽胶布带的保证强度，普通橡胶带（棉布带芯胶布）通常取 560N/cm；n 安全系数，查由参考文献得，此处为8。最大拉力，此处2000N 8 故说明强度可靠。2.1.7 拉紧装置选择输送带是输送系统的关键设备，它的安全稳定运行直接影响到生产作业。输送带的跑偏是带式输送机的最常见故障，对其及时准确的处理是其安全稳定运行的保障。跑偏的现象和原因很多，要根据不同的跑偏现象和原因采取不同的调整方法，才能有效地解决问题。此类故障的主要原因之一就是：承载托辊组安装位置与输送机中心线的垂直度误差较大,导致输送带在承载段向一则跑偏。拉紧装置给输送带一定的初始拉紧力，在运行中始终使输送带保持一定的拉紧程度，以免在驱动滚筒上打滑，并使输送带在拖辊间的挠度保证在规定的范围内。拉紧装置是带式输送机不可缺少的重要组成部分，它的性能好坏直接影响带式输送机整体的性能，拉紧装置的功能主要有以下几点：（1）保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力和驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机的正常运转，防止输送带打滑； （2）保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间的垂度，保证带式输送机正常运行； （3）补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，张紧力有变小趋势，需要拉紧装置来吸收由蠕变产生的伸长，维持输送机正常运行所需的最小张紧力； （4）为输送带重新接头做必要的行程准备。每部带式输送机都有若干个接头，可能在某一时间接头会出现问题，必须截头重做，拉紧装置为带式输送机准备了负荷以外的输送带，这样接头故障就可以通过放松拉紧装置重新接头来解决。常见的拉紧装置有重力拉紧装置、螺旋拉紧装置、固定绞车拉紧装置、自动拉紧装置等。各种拉紧装置的特点如下：（1）0 S+ / d3 a( P xA% X8 重力拉紧装置。重力拉紧装置是结构最简单，应用最广泛的一种拉紧装置。它是利用重锤来自动拉紧，由于重锤靠自重拉紧，所以它能保证拉紧力在各种工况下保持恒定不变，能自动补偿胶带的伸长。重力拉紧装置的特点是拉紧力不变，拉紧位移可变，它适用于固定式长距离运输机，机长500m 以上的中长距离输送机，需较大的拉紧行程，可将拉紧滚筒小车布置在输送机下部，通过布置在输送机一侧的重锤拉紧塔架实现重锤拉紧。（2）螺旋拉紧装置。螺旋拉紧装置结构简单，拉紧行程小，适用于短距离输送机，此拉紧装置所需的拉紧力一般通过丝杠手动调整，适用* P: p$ , F* _6 v于长度80m 以内的短距离输送机。对轻型物料和输送量特小的输送机，可适当延长。根据输送带张力，亦可采用液压缸作为动力。（3） ?* x3 ?) C8 B6 z K5 Z固定绞车拉紧装置。固定绞车拉紧装置是利用小型绞车来拉紧，绞车一般用蜗轮蜗杆减速器带动卷筒来缠绕钢绳，从而拉紧胶带。这种拉紧装置的优点是体积小，拉力大，可用于500m 以上中等长度以上的输送机。缺点是它只能根据所需要的拉紧力调定后产生固定的拉紧力，拉紧力不能自动调节，当绞车和控制系统出现问题时，对胶带机不能产生恒定的拉紧力或拉紧力失效，安全可靠性相对降低。（4）1 y! P* Q |; X) m2 2 / B! w2 B2 c/ r自动拉紧装置。自动拉紧装置不但能根据主动滚筒的牵引力来自动调整拉紧力，而且还能补偿胶带的伸长。包括自动式电动绞车或自动式液压拉紧装置，可根据输送机启动、运行、制动运行工况的不同要求，自动调整输送带拉紧力和响应张紧滚筒的位置变化要求，宜用于布置复杂的大型输送机。因为这里的输送装置长度为20m，长度较小对照上述拉紧装置，所以选用螺旋拉紧装置比较合适。螺旋张紧行程有500mm、800mm、1000mm三种，此处选取500mm的张紧装置。2.2 减速器设计2.2.1 减速器设计概述2.2.1.1 减速器型式与应用减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。20世纪7080年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。 其主要类型：齿轮减速器；蜗杆减速器；齿轮蜗杆减速器；行星齿轮减速器。一般的减速器有斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等2。1、圆柱齿轮减速器单级、二级、二级以上二级；布置形式：展开式、分流式、同轴式。2、圆锥齿轮减速器用于输入轴和输出轴位置成相交的场合。3、蜗杆减速器主要用于传动比i10的场合，传动比较大时结构紧凑，其缺点是效率低。目前广泛应用阿基米德蜗杆减速器。4、齿轮蜗杆减速器若齿轮传动在高速级，则结构紧凑；若蜗杆传动在高速级，则效率较高。5、行星齿轮减速器传动效率高，传动比范围广，传动功率12W50000KW，体积和重量小。2.2.1.2 减速器的基本结构减速器主要由箱体、轴系部件（传动件、轴及轴承组合）及其附件组成。1、齿轮、轴及轴承组合齿轮、轴和轴承组成典型的轴系部件，是减速器的重要组成部分，设计时应特别注意它们之间的相互影响。齿轮的设计对轴的强度、刚度及轴承的寿命影响很大。原则上齿轮相对支撑应尽可能对称布置，这对减小载荷集中是有利的；高速轴和低速轴上的齿轮布置应远离输入、输出端，以便在弯曲和扭转变形的综合作用下，有利于缓和载荷集中；多级传动的中间轴，其上若采用斜齿轮传动，且一轮为主动，另一轮为从动，两轮旋向应相同，这样轴向力可以抵消一部分，这对轴承的设计是有利的。减速器常采用滚动轴承。应根据载荷的大小和方向及其他性能要求，选择合适的轴承型号。同一轴上的轴承应尽量成对使用，这对轴系部件的受力以及提高轴承孔的加工精度都是有利的。设计时还需要注意轴承的润滑和箱内齿轮润滑的匹配以及轴承的寿命与减速器设计寿命的匹配问题。减速器的轴为转轴，起着支承齿轮、承受弯矩、传递转矩和对轴上零件进行轴向定位的作用，因此轴必须有足够的强度和刚度以及合理的结构形状。轴的形状应力求简单，以减缓应力集中。在结构允许的情况下，应尽量减小支承间的跨距，增加轴承和支座的刚度轴的悬臂端应尽可能短。2、箱体箱体是减速器中结构和受力最复杂的零件，目前尚无完整的理论设计方法。因此，一般是在满足强度、刚度的前提下，同时考虑结构紧凑、制造方便、质量轻及使用方便等方面要求，作经验设计。箱体通常做成沿轴心线水平剖分的形式，以便于轴承部件的装拆。上箱盖和下箱盖用螺栓联接成一体，轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时所需的扳手空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近应加支撑助。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座片面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。3、附件为了保证减速器的正常工作，除了应对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计予以足够的重视外，还应考虑到位减速器注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修十箱盖余箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。4、减速器的润滑与密封减速器中的传动件和轴承需要良好的润滑。其主要目的是减少摩擦、磨损和提高传动效率，并同时起冷却和散热作用。另外润滑油还可以防止零件锈蚀、降低减速器噪声和减小振动。减速器密封的主要目的是防止润滑剂漏出减速器箱体，同时防止灰尘、水分及杂物进入箱体。（1）减速器的润滑1）传动件的润滑 圆周速度v 在1215m/s的齿轮减速器、圆周速度v 为10m/s的蜗杆减速器以及圆周速度v=10m/s的行星齿轮减速器广泛采用浸油润滑。为避免传动件转动时激起沉淀在箱底的沉积物，齿轮减速器和蜗杆减速器的齿顶圆离箱底内表面的距离应不小于3050mm，行星齿轮减速器应不小于58mm。2）滚动轴承的润滑 滚动轴承主要采用飞溅润滑、刮板润滑和油浴润滑，以及油脂润滑，并尽可能利用传动条件的润滑方法来实现。对齿轮减速器，当浸油齿轮的圆周速度（减速器中只要有一个浸油齿轮的圆周速度）v 在1.5 -2m/s时，滚动轴承多采用飞溅润滑；当v在1.5-2m/s时，则常用油脂润滑。3）润滑剂的选用原则 胶合板排板设备的减速装置应尽可能选用润滑油润滑。在不便采用油润滑时，可使用润滑脂润滑。选用具体的润滑剂牌号时需考虑一下几个方面：工作载荷 运动速度 工作温度 工作表面状态 传动类型。（2）减速器的密封减速器的密封主要指箱盖和箱座结合面的密封；轴承盖和箱体之间的密封、轴承透盖通孔与轴之间的密封以及各接触面的密封等。箱盖和箱座剖分面的密封只允许涂密封油漆或水玻璃，不允许使用其他任何填料。轴承盖与箱体之间的密封通常采用调整垫片，调整垫片材料多用08F，并成组使用。5、减速器的使用与维护减速器的合理使用和维护需考虑以下问题：（1）减速器安装完毕后，应检查出轴转动是否灵活。之后进行空载荷试验。在运行平稳、无冲击振动、紧固件不松动、密封处的接合面处不漏油情况下，按有关规定进行负载试验。（2）采用油池润滑，加入润滑油量应在油标的最高和最低油位之间，并经常检查油量是否满足使用要求。2.2.2 拟定传动方案该设计原始参数与要求：设计一台带式运输机中使用的单级斜齿圆柱齿轮减速器，运输带传递的有效圆周力F=2000N，运输带速度V=0.375m/s，输送带长为20m，滚筒的计算直径D=500mm，原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时间8年，每年按300天计，单班工作（每班8小时）5。根据本设计要求拟定如下几种传动方案，见图2-1（a）、（b）、（c）：图2-1传动方案(a) 图示将电动机直接与两级圆柱齿轮减速器相连，圆柱齿轮易于加工，常被人采用，但该减速器宽度尺寸较大。(b) 图示第一级为带传动，第二级为圆柱齿轮传动，该方案带传动能缓冲，吸震，过载时起安全保护作用，但结构上宽度与长度尺寸都较大，且不宜在恶劣的环境下工作。(c) 图所示第一级为圆柱齿轮传动，第二级为链传动，该减速器结构简单，成本较低。综合考虑本设计要求，为使减速器结构简单，降低成本，所以选择（C）方案。2.2.3 电动机选择电动机传动装置效率： 式（2.2） 式中 弹性柱销联轴器的效率 一对滚动轴承效率 一对圆柱斜齿轮效率 链传动效率运输带带轮转速 电动机所需功率 确定电动机型号：电动机型号为Y90L6 其相关参数如下：额定功率P=1.1kw 电动机满载转速 nm=910r/min 电动机伸出直径 D=24mm2.2.4 运动学与动力学计算2.2.4.1 传动比及其相关计算 总传动比: 式（2.3） 为链传动传动比 为一对圆柱斜齿轮的传动比 考虑带皮带传输速度为0.375m/s，很小，所以取icd=10，则 各轴转速计算： 各轴转矩计算： 各轴转速、转矩、功率列表如表2-1 表2-1各轴转速、转矩、功率列表轴号功率p(kw)转速n（r/min）转矩T（Nm）11.08991011.4321.04614469.430.99414.4659.22.2.5 圆柱齿轮传动设计与计算2.2.5.1 齿轮材料选择轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理，这是建立可靠的强度计算方法的依据，是提高齿轮承载能力，延长齿轮寿命的理论基础；发展以圆弧齿廓为代表的新齿形；研究新型的齿轮材料和制造齿轮的新工艺； 研究齿轮的弹性变形、制造和安装误差以及温度场的分布，进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力。摩擦、润滑理论和润滑技术是 齿轮