带式输送机的整体设计方案毕业论文.doc

带式输送机的整体设计方案毕业论文目 录1 绪 论12 带式输送机概述22.1 带式输送机的应用22.2 带式输送机的分类22.3 带式输送机的发展状况32.4 带式输送机的工作原理42.5 带式输送机的结构和布置形式62.5.1 带式输送机的结构62.5.2 布置方式73 带式输送机的整体设计方案83.1 方案的确定83.2 工作原理104 带式输送机的设计计算124.1 设计参数124.2 根据实际输送量计算带宽124.3 运行阻力154.4 牵引力及运行功率184.5 输送带张力计算194.6 输送带强度验算214.7 滚筒直径的确定214.8电动机的选型234.9 液力偶合器的选型234.10减速器的设计计算244.10.1传动方案及传动件设计计算244.10.2 轴的设计304.10.3 轴承的选择354.10.4联轴器的选择364.10.5键联接的选择和验算374.10.6箱体的设计384.10.7减速器附件的设计384.10.8 润滑和密封394.11 制动器的选型及计算394.12 拉紧力计算424.12.1张紧行程424.12.2张紧力424.13 托辊的选取454.13.1 静载荷计算454.13.2 动载荷计算465 带式输送机的主要部件与功能475.1钢丝绳芯输送带475.2 拉紧装置485.3 托辊505.3.1 托辊的结构及分类505.3.2 托辊的选型535.4 清扫装置545.4.1 清扫器的作用545.4.2 清扫器的形式555.5 传动滚筒、改向滚筒565.5.1 传动滚筒的分类和改向滚筒的选取565.5.2 环形胀套575.6 制动装置575.6.1 制动装置的作用及种类575.6.2 制动装置的选型585.7 给料装置585.7.1 对给料装置的基本要求585.7.2 装料段拦板的布置及尺寸595.8 卸料装置59结 论62参考文献63英文原文63中文译文70致 谢77 1 绪 论带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。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，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。特别是近10年，长距离、大运量、高速度的带式输送机的出现，使其在矿山建设的井下巷道、矿井地表运输系统及露天采矿场、选矿厂中的应用又得到进一步推广。选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。原始参数：1）输送物料：煤2）物料特性：（1）块度：0200mm（2）散装密度：0.90t/m3（3）物料温度：403）工作环境：井下4）输送系统及相关尺寸：（1）长度L：800m （2）倾斜角：=14（3）最大运量:500t/h（4）速度:V=3.33m/s2 带式输送机概述2.1 带式输送机的应用带式输送机是连续运输机的一种，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。连续运输机可分为：（1）具有挠性牵引物件的输送机，如带式输送机，板式输送机，刮板输送机，斗式输送机、自动扶梯及架空索道等；（2）不具有挠性牵引物件的输送机，如螺旋输送机、振动输送机等；（3）管道输送机(流体输送)，如气力输送装置和液力输送管道。其中带式输送机是连续运输机中是使用最广泛的，带式输送机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材，粮食等各个部门。 2.2 带式输送机的分类带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点。其简介如下：2.3 带式输送机的发展状况目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门，近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。主要有：钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。这些输送机的特点是输送能力大(可达3000t/h)，适用范围广(可运送矿石，煤炭，岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人)，安全可靠，自动化程度高，设备维护检修容易，爬坡能力大(可达16)，经营费用低，由于缩短运输距离可节省基建投资。目前，带式输送机的发展趋势是：大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料输送能耗，清理胶带的最佳方法等。我国已于1978年完成了钢绳芯带式输送机的定型设计。钢绳芯带式输送机的适用范围：（1）适用于环境温度一般为C；在寒冷地区驱动站应有采暖设施；（2）可做水平运输，倾斜向上(16)和向下()运输，也可以转弯运输；运输距离长，单机输送可达15km；（3）可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊；（4）输送带伸长率为普通带的1/5左右；其使用寿命比普通胶带长；其成槽性好；运输距离大。2.5 带式输送机的工作原理带式输送机又称胶带运输机，其主要部件是输送带，亦称为胶带，输送带兼作牵引机构和承载机构。带式输送机组成及工作原理如图2-1所示，它主要包括一下几个部分：输送带(通常称为胶带)、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。图2-1 带式输送机简图1-张紧装置 2-装料装置 3-犁形卸料器 4-槽形托辊 5-输送带 6-机架 7-传动滚筒 8-卸料器 9-清扫装置 10-平行托辊 11-空段清扫器 12-清扫器输送带5绕经传动滚筒2和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带。输送带的上、下两部分都支承在托辊上。拉紧装置1给输送带以正常运转所需要的拉紧力。工作时，传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到输送带上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载。一般物料是装载到上带(承载段)的上面，在机头滚筒(在此，即是传动滚筒)卸载，利用专门的卸载装置也可在中间卸载。普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑，以增加物流断面积，下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊。带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输。对于普通型带式输送机倾斜向上运输，其倾斜角不超过18，向下运输不超过12。输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件。当输送磨损性强的物料时，如铁矿石等，输送带的耐久性要显著降低。提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑：（1）增大拉紧力。增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力增加，此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大必须相应地增大输送带断面，这样导致传动装置的结构尺寸加大，是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，可以利用拉紧装置适当地增大初张力，从而增大，以提高牵引力。（2）增加围包角对需要牵引力较大的场合，可采用双滚筒传动，以增大围包角。（3）增大摩擦系数其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬垫，以增大摩擦系数。通过对上述传动原理的阐述可以看出，增大围包角是增大牵引力的简单而有效方法。故在传动设计中拟采用这种方法。2.6 带式输送机的结构和布置形式 2.6.1 带式输送机的结构带式输送机主要由以下部件组成：头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、安全保护装置等。输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在输送机的端部和中间部位卸下。输送带用旋转的托棍支撑，运行阻力小。带式输送机可沿水平或倾斜线路布置。使用光面输送带沿倾斜线路布置时，不同物料的最大运输倾角是不同的，如下表2-1所示：表2-1 不同物料的最大运角物料种类角度物料种类角度煤块18筛分后的石灰石12干松泥土20干沙15筛分后的焦碳17未筛分的石块180350mm矿石16水泥200200mm油田页岩22由于带式输送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，且工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机的1/3到1/5；由于物料同输送机一起移动，同刮板输送机比较，物料破碎率小；带式输送机的单机运距可以很长，与刮板输送机比较，在同样运输能力及运距条件下，其所需设备台数少，转载环节少，节省设备和人员，并且维护比较简单。由于输送带成本高且易损坏，故与其它设备比较，初期投资高且不适应输送有尖棱的物料。输送机年工作时间一般取4500-5500小时。当二班工作和输送剥离物，且输送环节较多，宜取下限；当三班工作和输送环节少的矿石输送，并有储仓时，取上限为宜。2.6.2 布置方式电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。带式输送机常见典型的布置方式如下表2-2所示：3 带式输送机的整体设计方案3.1 方案的确定随着现代化大型煤矿矿井的发展，煤矿井下用带式输送机在向大功率、大运量、长距离方向发展，本设计为型钢丝绳芯式带式输送机，与普通带式输送机相比其特点如下：.单机运输距离长。带式输送机的运输长度主要取决于胶带的抗拉强度。普通胶带受其抗拉强度的限制，不能满足长距离运输的要求，而钢丝绳芯胶带的拉伸强度大，抗冲击好，寿命长，使用伸长小，成槽性好，耐曲挠性好，适于长距离运输。运输能力大。钢绳芯胶带内的钢绳柔软且为纵向排列，放在托辊上的成槽性好，因此它的生产率高，运输能力大。只要适当的提高带速，增大带宽，生产率将会急剧上升。.经济效果好。钢绳芯胶带输送机比汽车、火车的爬坡能力大，故能缩短运输距离，减少基建工程量和投资，缩短施工时间。.结构简单。.使用寿命长。钢绳芯胶带为单层结构，故柔软，弹性好，耐冲击，弯曲疲劳小，工作时更能适应在托辊上运行。同时因为单机长度长，在同样使用年限中胶带受冲击，受弯曲次数少，因此使用寿命长，一般可达十年左右。.运行速度大。在运输量相同的条件下，可减小带宽，节省投资。带式输送机按外形分为平行和槽形带式输送机、夹带式输送机、波纹挡边斗式、波纹挡边袋式、吊装式蛋管形、固定式圆管形。按驱动方式分为有辊式、无辊式、直线驱动方式。本设计采用固定槽形带式输送机，并且全程输送带全由托辊支撑运转。带式输送机从整体看，有头部驱动、头尾驱动和多驱动三种类型。由于本设计用于井下向上运输，选择头部驱动，并且由设计参数可知本输送机比较长，所以选择头部双滚筒驱动即两部电动机、液力偶合器、减速器、联轴器等。也就是两个滚筒各用一台电动机，称之为双滚筒分别驱动。双滚筒驱动功率分配的原则有张力最小分配和比例分配两种。 （a） （b） （c）图3-1 驱动装置布置示意图a头部驱动：b头尾驱动：c多驱动张力最小分配是指传递一定的牵引力，输送带的张力最小。按照此原则分配的优点是，传递一定的牵引力时，使输送带张力最小，有利于输送带运行，但缺点是很难选到合适的电动机，且两滚筒所用的电动机功率不同、减速器不同、设计和使用不便。比例分配是按比例将总功率分到两个滚筒上，通常采用1：1和2：1两种。按照2：1分配是将相遇点一侧的滚筒1的功率按两倍于滚筒2分配，按这种方法分配的优点是滚筒即可使用相同的电动机、减速器及有关设备，又可充分发挥滚筒1的摩擦牵引力。传递同样牵引力时，所需输送带的张力大。缺点是滚筒1需要两套电动机和减速器，占地面积大。按照1：1分配是两滚筒功率相同，各为总功率的0.5，这种分配的优点是电动机、减速器及有关设备完全一样，运转维护方便。因此本设计采用双滚筒分别驱动，并且按照等功率驱动单元法进行1：1分配。其传动系统图如下：3.2 工作原理型钢丝绳芯式带式输送机属于高强度带式输送机，适用于散状物料大运量和长距离的输送，可输送松散密度的物料。其工作原理如图3-2所示，其主要组成部分是：胶带，托辊，传动滚筒，拉紧装置，制动器及头尾清扫装置。输送带绕经头部双滚筒驱动、改向滚筒、拉紧滚筒、导料滚筒连接成封闭环形，用张紧装置将它们张紧，在驱动装置的驱动下，靠胶带与驱动滚筒之间的摩擦力，使输送机连续运转，从而达到将货物由一个地方运到另一个地方的目的。图3-2 钢丝绳芯带式输送机工作原理图1胶带；2传动滚筒；3换向滚筒；4托辊；5拉紧装置型钢丝绳芯式带式输送机是大运量、倾角较大、长距离、胶带张力很大的矿山首选，主要用于平巷、斜井。根据我的设计参数以及应用范围本设计采用两套传动装置，其作用是将电动机的转矩传给胶带，使胶带连续运行的装置，由电动机、传动滚筒、液力偶合器、减速器和联轴器等组成。由于本设计是长距离、大功率、高带速的输送机，满足电动机无载起动，输送带的加、减速度特性任意可调，能满足频繁起动的需要，过载保护，并且各电动机的负荷均衡。图3-3 机头部图3-3位机头部，包括电动机、液力偶合器、减速器、联轴器、传动滚筒等，其中液力偶合器置于电动机和减速器之间，用键连接，联轴器置于减速器和传动滚筒之间用键连接起来。是通过电动机的输出轴将其动力通过液力偶合器传递给减速器输入轴，用弹性柱销齿式联轴器将减速器输出轴与传动滚筒的输入轴连接起来，靠滚筒与输送带的摩擦传递牵引力，将电动机的动力传递给胶带，由于输送带式挠性牵引构件，滚筒驱动的带式输送机依靠输送带与滚筒间的摩擦传递牵引力。为增大滚筒的摩擦牵引力可以从以下三个方面着手：加大输送带的拉紧力，以增大输送带在驱动滚筒分离点的张力。增加围包角。增加摩擦系数，在驱动滚筒表面包覆高摩擦材料。图3-4 机身部图3-4为 机身部由中间架和托辊组成，中间架是刚性的具有斜撑的支腿组成。托辊是承托输送带，使输送带的垂度不超过限定值，保证输送机平稳运行并且通过尾部张紧装置将其拉紧把物料从一个地方运到另一个地方，中间机身每十组设置组正常槽形托辊，组槽形前倾托辊，一组锥形上调心托辊，防止跑偏。图3-5 机尾部图3-5为机尾部，尾部接料处布置缓冲托辊，起缓冲作用以减少对输送带的压力，保护输送带，延长其使用寿命。尾部用重载车拉紧利用自身重力和重物进行拉紧，接收物料将物料运到头部导料滚筒将物料卸下。头部安装重锤清扫器，尾部安装回程清扫器将输送带清扫干净，延长输送带、滚筒等的使用寿命。本设计为大运量、长距离、输送带张力大，所以在头部和尾部均放置过渡段，过渡段就是布置过渡托辊的地方，本文选用过渡托辊。4 带式输送机的设计计算4.1 设计参数本系统设计的基本参数为：输送机的额定输送能力为Q=500t/h，运行速度V=3.33m/s，输送机长度的型钢丝绳芯带式输送机的结构设计。4.2 根据实际输送量计算带宽选取输送带带宽考虑采区上山的工作条件，为保证给定的运输能力，输送带上必需具有的最大堆积横截面积 （4-1）式中 输送量，()；物料松散密度,( )，见表4-1，本设计取；运行速度，（）；倾角系数，见表4-2，选倾角为。表4-1 各种散状物料的特性物料名称松散密度安息角运行方向最大倾斜角原煤表4-2 倾角系数输送机倾角倾角系数则最大堆积横截面积物料的动堆积角一般是安息角的，由原煤的安息角为（由表4-1查取），所以动堆积角，本设计取，选取输送机的承载托辊槽角为。由表三选出带宽为的输送带上所以允许物料堆积的横截面积为，见表4-3所示，此值大于计算所需的堆积横截面积，据此选用宽度为的输送带能满足需要。表4-3 平形和三节托辊槽形输送带上最大截面积F() 带宽堆积角槽角 查表4-4，带宽为的输送带，能适用于运送最大块度为200mm的原煤。表4-4 部分带宽适用的最大块度()带宽最大块度胶带宽度的计算 （4-2）式中 带宽，（）；货载断面系数，它与带面上的物料动堆积角有关，见表4-5。表4-5 货载断面系数 动堆积角槽形平形则胶带宽度 0.6327m考虑矿井的增产的能力，货载块度及胶带的性能,选用带宽为的胶带合适。胶带宽度算出后选择标准宽度应进行块度校核见表4-6。对于原煤：可见所选带宽合适。表4-6 各种带宽适用的最大块度（）带宽最大块度输送能力的验算=3.69000.0513.330.91500.7t/h500t/h满足输送量的要求,通过计算,验证了所选带宽合适。4.3 运行阻力1.主要阻力 （4-3）式中 单位长度输送带上装运的物料量, （）；单位长度输送带的质量，（），见表4-7；重段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，（）； 空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，（）； 输送机长度，（）； 重力加速度，（），取； 输送带在托辊上运行的阻力系数，见表4-8； 输送机的工作倾角。其中，由表4-8选取，由表4-9可以选用ST3150型钢丝绳芯输送带且。单位长度输送带上装运的物料量=41.67kg/s （4-4）重段、空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量、如下: （4-5） （4-6）式中 重段托辊组的间距，（），见表4-9；重段托辊组旋转部分的质量，（），见表4-10；空段托辊组旋转部分的质量，（），见表4-10；空段托辊组的间距，（），见表4-10。则运行阻力 表4-7 输送带质量输送带强度， 3150钢绳直径， 8.1上下覆盖胶厚，8+8带宽 输送带每米质量42表4-8 阻力系数机型水平及上运型工作条件室内清洁干燥,设备质量良好湿度正常,灰尘不大,设备质量一般灰尘较多,输送摩擦较大的物料,设备质量较差湿度大,尘大,寒冷,使用条件恶劣,设备质量较差阻力系数表4-9 上托辊间距物料密度带宽间距表4-10 托辊转动部分质量带宽托辊质量、上托辊铸铁座下托辊铸铁座上托辊间距上托辊转动部分质量下托辊间距下托辊转动部分质量2.附加阻力对于长距离的带式输送机，附加阻力明显小于主要阻力，采用将主要阻力乘一个大于的系数来计入附加阻力的计算，以简化运行阻力的计算，见表4-11。表4-11 计入附加阻力的系数值3.主要特种阻力 主要特种阻力包括：由于槽形托辊的两侧辊向前倾斜引起的摩擦阻力；在输送带的重段沿线设有导料拦板时，物料与拦板之间的摩擦阻力。托辊前倾的摩擦阻力 （4-7）式中槽形系数，取；承载托辊与输送带间的摩擦系数，取；装有前倾托辊的区段长度，()；侧辊轴线相对于与输送带纵轴线垂直的平面的前倾角，取。则 =0.40.3 800(41.67+42) 9.8cos14sin123 =1843.88N由于不设裙板，主要特种阻力 =1843.88+0 =1843.88N （4-8）4.附加特种阻力清扫器的摩擦阻力包括头部和尾部摩擦阻力之和，其中头部约为，尾部约为，所以为 N （4-9）犁式卸料器的摩擦阻力 （4-10）式中 输送带宽,()；犁式卸料器的阻力系数，一般为； （4-11）附加特种阻力等于清扫器和犁式卸料器的摩擦阻力之和即： （4-12）5.倾斜阻力倾斜阻力是在倾斜安装的输送机上，物料提升上运要克服的重力即： （4-13）4.4 牵引力及运行功率驱动滚筒上所需的牵引力是所有运行阻力之和 18 （4-14） 带式输送机所需运行功率带式输送机驱动滚筒上所需的运行功率，取决于牵引力和输送带的速度，即 =114687.503.33/1000*0.85=449 KW （4-15） 电动机功率 （4-16）式中 电动机功率，()；电动机功率系数，采用鼠笼型电动机时，多机驱动，取；电动机起动方式系数，一般选取为；传动滚筒轴功率，()。则电动机功率为： =583.7KW （4-17）根据电动机所需功率选取两台功率为的型鼠笼式隔爆电动机。其铭牌数据见表4-12。表4-12 YB系列隔爆型三相异步电动机技术数据（6000V、50HZ）同步转速型号功率电流转速效率功率因数 堵转转矩/额定转矩堵转电流/额定电流最大转矩/额定转矩重量38.74.5 输送带张力计算本设计输送机的工作系统如图4-1所示。图4-1 输送机工作系统图限制输送带下垂度的最小张力承载分支： （4-18）式中 输送带最大允许垂度，取。:重段两托辊间距。回程分支： （4-19）式中 输送带最大允许垂度，取。：回空段两托辊间距。输送带工作时不打滑需保持的最小张力 （4-20）由于采用双滚筒驱动假设滚筒用足，按照分配，每个传动滚筒受到最大的力的一半。 （4-21） （：动 载 荷 系 数 ） （4-22） （4-23） （4-24）式中 下分支运行阻力，()。 （4-25）则 所以令来确定各点张力： （4-23）满足条件。其中、为增面滚筒的张力点，张力损失忽略不计。4.6 输送带强度验算 选用的ST3150型输送带的拉断强度为,带宽为，安全系数为： =14.710 （4-26）由于输送带是钢丝绳芯，其安全系数为，即所选带型合适，满足张力要求。4.7 滚筒直径的确定根据经验公式 （4-27）其中 D滚筒直径,()；钢丝绳直径,()。 所以选D=1400mm的包胶滚筒。通过表格4-13如下：4-13 钢丝绳芯胶带用滚筒直径胶带强度滚筒直径钢绳直径7.58.1再次验证直径为1400mm的传动滚筒合适。滚筒长度 传动滚筒是传递带式输送机功率的圆柱形筒，是靠摩擦向输送带传递牵引力的滚筒，是传递动力的主要部件。按驱动方式分为外驱动式，即驱动装置放在传动滚筒外面，减速器直接同传动滚筒输入轴相联和内驱动式，即将驱动装置全部放在传动滚筒内，又称电动滚筒。按轴承内孔大小来分，传动滚筒可分为轻型，（孔径在）；中型，（孔径在）；和重型，（孔径在）；按外形分，传动滚筒可分为：鼓形滚筒，用钢板卷圆焊接而成，中间部分筒径大于两边筒径约几毫米，目的是防止输送带跑偏。叶片式滚筒是由许多横向叶片组成，目的是便于清洁输送带。沟槽胶面滚筒，滚筒的护面开上菱形、人字形、直线形、环形、梯形。本设计选用人字形包胶滚筒（即用机械方法包上一层橡胶）（见图4-1、4-2所示），其目的是增大摩擦系数和便于排出粘着物料。图4-1人字形包胶滚筒图4-2传动筒滚结构图4.8电动机的选型带式输送机常用的电动机，有鼠笼式、绕线式异步电动机。本设计为井下运输，有防爆的要求所以采用矿用隔爆电动机，通过式（4-17）计算，本设计选用系列鼠笼式电动机，其型号为。4.9 液力偶合器的选型1.液力偶合器的优点液力偶合器，置于驱动装置和带式输送机的减速器之间，它具有一般联轴器所没有的功能，将变速调节和力矩转换功能集于一身，而且还具有软启动和过载保护功能。带式输送机使用液力偶合器的好处是：.改善启动特性。带式输送机在启动时需要大的启动力矩来克服系统的静阻力矩和获得系统的加速度。带式输送机启动是拉力很大，往往超过允许输送带拉力。为此希望启动是缓慢加速，减少压力。使用液力偶合器便可通过对工作腔延时充液，是转速缓慢上升。.带式输送机在满载时启动，可利用电动机的启动力矩。.过载保护可靠。当带式输送机因装料过多或被物料卡死而不能运转时，液力偶合器便发生打滑。电动机虽正常运转，但带式输送机已停止工作。.节约能耗。使用液力偶合器后，可选电动机的安装功率接近带式输送机所需功率。.可以通过液力偶合器的油量是中间摩擦时和多驱动式带式输送机的各电动机功率平衡。.中间摩擦式带式输送机为多点驱动工作方式。各电动机按顺序启动必须配有液力偶合器，否则会烧毁电动机。.使用调速液力偶合器可实现无极调速，以减轻振动。2. 液力偶合器的选型根据电动机的输入转速和传递功率本设计选用型液力偶合器，其主要参数见表4-14。表4-14 YOX650型液力偶合器主要参数型号输入转速传递功率范围启动系数充油量， 转动惯量主动件从动件充油量效率输入轴孔输出轴孔重量外形尺寸kgDL4.10减速器的设计计算4.10.1传动方案及传动件设计计算带式输送机用的减速器，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，但是它要求电动机轴与输送机垂直，驱动装置占地宽度大，所以本设计采用圆锥-圆柱齿轮减速器，因为这种减速器具有承载能力大、传递效率高、噪声低、体积小、寿命长，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置，使电动机与输送机平行布置，以减小驱动装置的宽度，机构运动简图如下图：图4-31、传动比的确定传动滚筒的角速度=4.757rad/s （4-28）其中 带速,（）； 传动滚筒的半径,（）。电动机轴的角速度 （4-29）其中 电动机轴的转数,（）； 总传动比 （4-30）计算各级传动比： 直齿圆锥齿轮（高速级）传动比i12=0.25i=6.585 斜齿圆柱齿轮（低速级）传动比i23=4实际总传动比 i实=i12i23=6.5854=26.34 因为i=i实i=00.05,故传动比满足要求。2、运动和动力参数计算（各轴标号见上图）（1）轴0（电动机轴） P0=Pr=315kw n0=1480r/min T0=9550315/1480=2032.6Nm（2）轴1（高速轴）P1=P012=315096099=299.376kw n1=n0=1480r/min T1=9550P1/n1=9550299.376/1480=1931.78Nm（3）轴2（中间轴） P2=P135=299.3760.980.95=278.72kw n2=n1/i12=14806.585=224.75r/min T2=9550P2/n2=9550278.72/224.75=11843.27Nm（4）轴3（低速轴） P3=P234=278.720.980.97=264.95kw n3=n2/i23=224.754=56.19r/min T3=9550P3/n3=9550264.95/56.19=45030.65Nm（5）轴4（运输机主轴） P4=P3123=264.950.960.990.98=246.77kw n4=n3=56.19r/min T4=9550P4/n4=9550246.77/56.19=45000.06Nm由实用机械设计手册（吴相宪等主编，中国矿业大学出版社）表1-2查得：滚筒效率1=0.96； 弹性联轴器效率2=0.99； 滚动轴承效率3=0.98； 圆柱齿轮传动效率4=0.97； 圆锥齿轮传动效率5=0.95；1、闭式直齿圆锥齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料，确定许用应力 由机械设计手册（东南大学出版社，程志红）表6.2选小齿轮材料选用40Cr，调质处理，HBS=241286,接触疲劳强度极限Hlim1=1100 N/mm2,齿轮弯曲疲劳极限:Flim1=600 N/mm2 大齿轮材料选用40Cr，表面淬火，HRC=4855Hlim2=1000N/mm2, Flim2=500 N/mm2查机械设计手册（东南大学出版社，程志红）取接触强度计算的最小安全系数SH=1.3，弯曲强度计算的最小安全系数SF=2.4,则 H1=Hlim1/SH=846.2 N/mm2 F1=Flim1/SF=250 N/mm2 H2=Hlim2/SH=769.2 N/mm2 F2=Flim2/SF=208.3 N/mm2（2）按齿面接触强度设计小齿轮的大端模数 取齿数Z1=25，则Z2=Z1i12=256.585=164.625,取Z2=165 实际齿数比=Z2/Z1=6.6 分锥角1= arctan=arctan=8.616 2= arctan=arctan=81.384 取载荷系数K=1.5 由机械设计手册（第3卷，机械工业出版社）表16.4-26de1=1951=1951=165.74 大端模数m=de1/Z1=5.52 查参考文献3表16.4-3，取m=6（3）齿轮参数计算 大端分度圆直径d=zm=150 d=zm=1656=990 齿顶圆直径=150+26cos8.616=161.86 990+26cos81.384=991.798 齿根圆直径=150-2.46cos8.616=135.763 =990-2.46cos81.384=987.843 取齿宽系数 外锥距150/2sin8.616=500.629 齿宽175.22,取b=175 中点模数4.95 中点分度圆直径123.75 816.75 当量齿数25.285,166.883 当量齿轮分度圆直径125.162 5452.06 当量齿轮顶圆直径135.062 5461.96 当量齿轮根圆直径117.614 5123.26 当量齿轮传动中心距2788.611 当量齿轮基圆齿距14.606 啮合线长度=24.655 端面重合度1.688 齿中部接触线长度=171.984（4）验算齿面接触疲劳强度 由机械设计基础（黄华梁、彭文生主编，高等教育出版社）式5-49得： 材料弹性系数，重合度系数，代入各值可得：小齿轮:=667.945MPa 大齿轮: =250.552MPa 故齿轮的齿面接触疲劳强度满足要求。（5）校核齿轮弯曲疲劳强度 由机械设计（东南大学出版社）式6-10得： 查机械设计表6.5得式中小齿轮齿形系数=2.62，应力修正系数=1.59；重合度系数=0.25+0.75/1.688=0.698所以=106.99MPa=137.5MPa即齿轮的弯曲强度也满足要求。2、闭式斜齿圆柱齿轮传动的设计计算（1）选择材料，确定齿轮的疲劳极限应力由机械设计手册（东南大学出版社，程志红）表6.2选小齿轮材料选用40Cr，调质处理，HBS=241286接触疲劳强度极限Hlim1=1100 N/mm2, 齿轮弯曲疲劳极限Flim1=600 N/mm2 大齿轮材料选用40Cr，表面淬火，HRC=4855 Hlim2=1000N/mm2, Flim2=500 N/mm2（2）按接触强度，初步确定中心距，并初选主要参数 由参考文献3表16.2-33 式中：小齿轮传递的转矩=11843.27Nm 载荷系数取K=1.5 齿宽系数取=0.35 齿数比暂取=4 许用接触应力： 按机械设计手册（东南大学出版社，程志红）表16.2-46取最小安全系数=1.25，按大齿轮计算： =800MPa将以上数据代入计算中心距的公式得： =644.162 圆整为 按经验公式=(0.0070.002)645=1.294.515 取=4 初取=12,cos12=0.978 取=63，=463=252 精求螺旋角：, 所以=1238 =4.095 =4.09563=257.985 齿宽=0.35645=225.75（3）校核齿面接触疲劳强度按机械设计基础（黄华梁、彭文生主编）中式5-39 和式5-37 分别计算齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度，经计算知满足强度要求。（4）主要几何尺寸 =4 =4.095 =63 =252 =1238 634.095=257.985 =2524.095=1031.94 =257.985+23=263.985 =1031.94+23=1037.94 =0.5(257.985+1031.94)=644.9625 =0.35644.9625=225.74 取=225mm4.10.2 轴的设计1、减速器高速轴1的设计（1）选择材料选40Cr合金钢，调质处理，查设计基础12-1得材料的力学性能数据为：=750MPa =118MPa =69MPa。（2）初步估算轴径由于材料为40Cr合金钢，查机械设计手册表19.3-2选取A=110，则得： =64.57mm 考虑装联轴器加键需将其轴径增加4%5%，故取轴的最小直径为70mm。（3）轴的结构设计 如图4-4所示，主要尺寸已标出.图4-4高速轴（4）轴上受力分析（如图4-5所示） 齿轮上的作用力圆周力：=147183.24N径向力：=52965.76N轴向力：=8025.45N 求轴承的支反力 水平面上支反力： 垂直面上支反力：=88582.33N =211648.26N（5）画弯矩图（如图4-5） 剖面B处弯矩： 水平面上弯矩:=47834.553Nm 垂直方向弯矩： =15448.244Nm 合成弯矩=50267.19 Nm剖面C处弯矩：=2059.77Nm图4-5高速轴受力分析简图（6）画转矩图（如图4-5） 1931.78Nm（7）计算当量弯矩 因单向回转，视转矩为脉动循环，则=0.585 剖面B处当量弯矩=26987.36Nm 剖面C处当量弯矩7258.69Nm（8）判断危险剖面并验算强度 剖面B处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，故剖面B为危险剖面 =MPa=65.63MPa69MPa 剖面C处直径最小，为危险剖面 39.87MPaMPa 所以该轴强度满足要求。2、减速器中间轴2的设计（1）选择材料（同轴1）（2）初步估算轴径 =118.2 考虑安装齿轮加键，故取轴的最小直径为130（3）轴的结构设计 如图4-6所示，主要尺寸已标出。图4-6中间轴（4）轴上受力分析（如图4-7） 齿轮2上的作用力 齿轮2的受力与齿轮1大小相等，方向如图4所示: 圆周力：=147183.24N 径向力：52965.76N 轴向力：8025.45N齿轮3上的作用力 圆