带式输送机(传动滚筒).doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）带式输送机设计（传动滚筒部分）摘 要带式输送机是用于散料输送的重要设备,滚简作为带式输送机的重要部件,其作用更是举足轻重。 通过了解滚筒的作用，及滚筒在当今社会的发展现状，对输送机的分类有所认识。结合任务书的要求，首先对输送带的带宽，及所需牵引力的计算和确定。查阅资料了解到滚筒的结构，及滚筒失效的常见原因和方式。并结合计算数据合理确定滚筒的直径。并结合所算数据对传动滚筒装置的组成件进行计算，并结合任务及相关要求进行校验。进而得到合理的设计尺寸。使设计得到较为准确的数据。 关键词: 传动滚筒 结钩 组成6 BELT CONVEYOR DESIGN(TRANSMISSION ROLLER PART)ABSTRACTBelt conveyor is an important equipment for powder conveying, roll Jane as an important part of a belt conveyor, its role is very important.By understanding the role of the drum, and roller in todays society, the development status of to recognize the classification of the conveyor. Combined with the requirements of the specification, first of all, the bandwidth of the conveyor belt, and the required traction calculation and determined. Check data to know the structure of the roller, and the common failure modes of the drum and the way. And combining with calculation data reasonably determine the diameter of the cylinder. And combined with the numerical data for calculation, transmission roller device of a calibrated and connecting with the requirements and related tasks. Reasonable design size is obtained. Make the design get more accurate data.KEY WORDS: transmission roller structur constitute目 录前 言1第1章 绪论21.1 滚筒在国民经济中的作用21.2 传动滚筒的发展状况31.3 结构与种类51.3.1 按驱动方式分51.3.2 按轴承内孔大小分51.3.3 按外形分61.3.4 特殊滚筒61.4 传动滚筒的研究目的和意义7第2章 带式输送机的设计计算82.1 已知原始数据及工作条件82.2 计算步骤92.2.1 带宽的确定:92.2.2 输送带宽度的核算112.3 运行阻力及牵引力112.3.1 附加特种阻力计算122.3.2牵引力13第3章 传动滚筒的结构设计143.1 滚筒失效形式与许用应力的确定143.1.1 传动滚筒的失效形式143.1.2 失效产生的原因143.1.3 滚筒许用应力的确定153.2 传动滚筒结构设163.2.1 传动滚筒最小直径的确定173.2.2 传动滚筒的直径验算17第4章 滚筒组成件194.1 滚筒覆盖胶194.2 传动滚筒轴直径的计算194.2.1 滚筒轴受力分析194.2.2 轴的强度校核214.3 确定轴承及转子作用力214.3.1 求轴承反力224.3.2 校核轴的强度224.3.3 精确校核轴的疲劳强度224.3.4 对轴端键强度进行验算244.4 轴承寿命的计算254.4.1 轴承的选用254.4.2 球左右轴承的支反力254.4.3 计算左右轴承寿命264.5 辐板厚度的确定264.6 滚筒轴与辐板间的力矩分配294.7 轮毂尺寸的确定30结 论32谢 辞33参考文献34前言带式输送机是用于散料输送的重要设备之一。其结构特别简单,运行平稳可靠,能耗低,对环境污染小,使于集中控制和实现自动化,管理和维护方使,在连续装載的条件下可实现连续运输, 因此,在国民经济各部门特别是煤炭和矿山运输系统中应用十分广泛。 由于其适用范围的不断扩大和对其需求量的不断增加,带式输送机的设计和制造技术也有了长足发展。传动滚筒作为带式输送机的重要部件,起作用更是举足轻重。众所周知，零部件的工作特性，对整机性能有重要影响,尤其对于些大型、长距离的输送要求，对滚筒的要求会更高，加之用户和使用环境的千变万化,带式输送机中的传动滚筒的设计不仅还会涉及其初步设计和等部件的选型设计,由现今都是通过增大零件外形来增大输送量，这样不仅耗费大量人力财力，得到的产品还不一定能满足要求。因此寻求一种合理的传动滚筒设计方法是一件很重的事，本设计结合当今中外对滚筒设计的方法进行合理分析，挑选、整合、校验得到满足用户需求，并且对零部件的设计进行优化,充分了解主要零部件的工作特性, 合理的进行造型设计和性能匹配。进而得到更佳的设计方案。 第1章 绪论1.1 滚筒在国民经济中的作用由于滚简具有结构紧凑,传动率高,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,安装维修方使等优点,并且适合在各种恶劣环境条件下工作,包括潮湿、泥、拧、粉尘多的环境,所以目前国内外已将电动滚筒广泛应用于采矿、冶炼、煤炭、交通、能源、根食、烟草、化工、建材、物流、航空、农林、印刷、商业等各个生产建设领域。滚筒在国民经济中的作用随着现代化工业的发展,传动演筒作为传动链已广泛应用于各种生产线中, 用来输送城建物品。进入20世纪70年代以后,传动接简的应用场所扩展的十分迅速。例如,锥形传动演简,使報道输送机转弯成为轻而易举的事。所以,飞机场、邮电局能用它来分拣行李物品、包裏等货物。西端直径达、中间直径小、类似双曲线形状的电动滚筒,可以应用于林场运送原木.经过专门设计,可以制成卷绕钢丝绳、电缆等柔性绳索的卷绕滾筒,并且可以在滚筒内部装上安全可靠的制动装置和防止逆转装置口经过特殊制造的传动滚筒,可以输送高温物料和高温钢胚。有的特殊传动滾筒可以在化纤加工过程中作为脱水轧辊使用。如果在滚筒体的圆柱面上焊接螺旋形叶片,还可以制成轻巧的螺旋输送机。此外,双速,三速或无级变速的电动滚筒已广泛应用与超级市场和技术精密型产品的生产线上。专门制造的制造的隔爆型传动滚筒可以用在易燃、易爆的环境中。总之,随者传动滚筒设计,制造技术的不断改进以及高新技术的引入,传动滚筒的应用范围越来越广泛，传动滚简在国民经济各个领域中的作用也越来越重要。随者科学技术的不断进步,其应用场所更是越来越广泛,其发展前景也相当可观。为了提高产品质量,重视提高产品的可靠性,不断开发研制新产品,开拓国内市场,设计出有高可靠性的产品,才能使用户放心大胆的使用,才能提高企业的声誉,企业的产品在国内,外市场上才能被人们信任,才能取得良好的经济效益和社会效益。1.2 传动滚筒的发展状况连续输送机械是物料搬运机械的重要组成部分,是其中的一大类别。带式输送机是连续输送机械中效率最高、应用范围最广泛的一种机型，是散料輸送的重要设备。带式输送机是以输送带作为率引构件和承载构件的一种连续输送设各。输送带上的物料随输送带一起运行，根据需要可以在输送机头部或中间部位卸料。输送带用托辊支撑, 运行阻力小。带式输送机可以沿水平或倾斜线路布置, 在输送原煤时,向上最大输送倾角一般为1718，向下最大输送倾角一般为l5l6当来用花纹输送带并采取其它相应措施上运倾角可高达2832下运倾角可达2528。当采取某些特殊措施或专用带式输送机时,可以实现更大的输送倾角甚至垂直提升。随者国民经济的飞速发展,矿山，建材、化工、粮食、电力、煤炭、对散状物料的输送提出了新的要求,长距离(指单机输送长度,国外最长达l5000m,国内最长为沈矿为海螺集团研制的10300m乎面转弯带式输送机)、大运量(高带速和大带宽) 和大倾角输送物料是其主要发展方向之一，同时提出无公害环保输送散状物料的要求。无论国外还是国内的建材及矿山行业,在这两种输送方案的对比选择后，还是较多的选择以长距离、大运量的带式输送机代替汽车运输的方案。其原因是采用汽车运输不仅要修建公路、购买汽车一次性投资大,而且日常的公路和汽车维修费用也很高。带式输送机输送散状物料是连续的物料流,生产效率高。量9800t/h。当然，增加输送带的宽度也可以提高输送量 (国外采用的最大带宽是3300mm)，但增加带宽使整机所有相关尺寸增大,增加了设各的总投资特别是输送带的成本要占整机成本的30-50%,而且距离越长,运量越大,所占的比例就越大口同时,大带宽需要相应的硫化设各(包括输送带接头的硫化),因此我国日前所采用的最大带宽为2200-2800mm。近年来，通过引进国外先进国家的带式输送机整套设各及技本, 以及国内广大科研人员的共同努力,可以说国内设计和制造的长距离、大运量带式输送机的水平已经可以满足国内市场的需求,但是一些关键技术尚需引起重视并加以深入研究和开发。到目前为止,沈矿集团为天津港设计的带式输送机最大輸送量达9800t/h;沈矿集团为海螺集团设计的单机最长达10.3km。向家坝水电站3l.1公里沙石料长距离大运量带式输送系统,由2.5公里到8.2公里共5条带式输送机组成的输送系统、带宽l.2m,带速4.5m/s,输送量3000t/h,带强度为ST4500。到目前为止,西班牙的西撒哈拉带式输送机线路是世界上最长的长距离输送机线路。该线路长达1ookm,用来将位于石质高原地区的布克拉露天矿的磷灰石矿石运往艾汾阿確海港。此线路于两年半内建成,并于1972年投入使用,整条线路由长为6.9l1.8km的l1台输送机组成输送机采用宽度为l000mm,强度为3150N/mm 的钢绳芯输送带,带速为4.5m/s。输送带的安全系数为6. 7-10澳大利亚恰那矿20km 地面带式输送机系统是代表现代带式输送机发展水平的一条输送线。该输送系统由一条长为l0.3km的平面转弯带式输送机和一条l0lkm。的直线长距离带式输送机构成。转弯带式输送机的曲率半径为9km,弧长为4km。两条输送机除线路参数外,其它参数相同,输送能力为2200t/h,带宽1050mn,输送带抗拉强度为3000N/mm,安全系数为5,拉紧装置为重锤拉紧。津巴布韦铜铁公司的l5.6km水平转弯越野带式输送机于l996 年投入使用,是世界上単机最长的带式输送机。输送量为干矿石500t/h(湿矿石600t/h),系统全长为15.6km,物料提升高度为90m。输送带采用桥石公司的钢绳芯输送带,抗拉强度为888N/mm,运行速度为4.251n/s,输送带的安全系数为5.8.当环境温度为0C时,安全系数降到5.5,当输送量增加到600t/h时,输送带安全系数降低到4.81。 国内外研究现状随者国内外机械工业水平的不断发展,滚简的结构、加工、安装等方面发生着日新月异的变化。由于焊接技术的不断发展，焊接强度的可靠性得到保证，虽然多数大型據筒采用铸焊结构,但焊接结构也有所增加。轮毂和主轴的联结方式由键槽连接。原来的辐板采用加强筋,现在直接用钢板制成。过去国内外在设计滚简的各零部件时,常釆用基于经典弹性力学理论导出的简单的经验公式。西安交通大学曾经运用SAP5对驱动滾简做有限元分析，对驱动滚筒的刚度和强度进行了分析并得出:摩擦力是滚简扭曲变形的重要团素；从应力与变形两个方面说明,辐板的加强筋,在滚简非临界状态下,对局部变形与筒体应力分布影响不大，只是在临界状态下能提高糠简的整体稳定性；滚简的径向最大变形在滚简中部。通过分析,对筒体厚度进行了优化,达到节省材料的目的。煤炭科学研究总院上海分院曽经做过强力滚简的有限元分析，对擦简各点的受力、 变形大小进行分析, 通过实验验证了有限元计算滚筒受力的可靠性。西安科技学院刘金依等人采用大型有限元分析软件ANSYS,对英国安德森一梅沃公司顺槽可伸缩带式输送机传动滚简的应力分布规律进行了计算,得出了应力分布图,并找到危险区域,从理论上对滚简的常见破坏形式进行了研究,为进一步改进滚简的受力状况,实现滚简的标准化生产提供了必要的理论依据。他们对滚筒的理论研究和试验结果对本课题有十分重要的参考价值和指导意。随着计算机技术的发展,有限元方法得到了长足的发展, 有限元应用也扩展到机械、电子等领域。事实证明对带式输送机滾筒进行有限元分析是十分合理和有效的。国外从20世纪60年代就已经开始对滚筒的设计计算方法、强度分析、合理的结构设计进行研究。关于这方面的研究从总体上分为商类: 第一类是Lang、Schrnolzi等对滚简用半解析法进行研究,第二类是Linder、Vodstrsi、Siva等使用了有限元方法。但绝大多数的研究人员都把:滚简看作各个零件的组合,而不是把滚筒当作一个整体来分析。尽管也有一些有限元法已经把滚筒当成整体来考虑,但迄今为止还没有关于滚简受到非对称载荷系统的研究。1.3 结构与种类1.3.1 按驱动方式分 1.外驱动式即驱动装置放在传动滚筒外面,減速器直接同传动滚筒轴相2.内驱动式即将驱动装置全部放在传动滚筒内,此种方式又称为电动滾1.3.2 按轴承内孔大小分1.轻型 孔径在50-100mm 軽型滚简的结构是轴与轮1設之间采用过盈配合(或配单键) , 辐板与筒体焊接, 其中轮裁与轴采用键连接的结构用于传动滚简 。2.中型孔径在l20-180mm;中型滚筒的结构是轴与轮裁用胀套连接,辐板与简体焊接。3.重型孔径在200220mm重型滚筒的结构是轴与轮裁采用胀套连接, 这种结构的壤简是筒体的一部分、 辐板、 轮裁特成一体的接盘与简体的另一部分焊接而成, 也就是铸焊滚筒 。4.工程级滚简 工程级滚筒是指为満足特殊载荷条件而经过特殊设计的滚简。高张力输送带由于其强度高、延伸性低的特点,而使这些滚筒的受力情况比使用一般织物芯层输送带的滚简要高的多 。 启动、 制动及其它动力载荷直接的传通给滚简 。 当涉及到高张力时, 據简的同心度及:滚简与输送机的准确对中是十分重要的。 这种分类对于改向滚筒也同样适用 。 外面包上一层橡胶的滚筒称为包胶滚筒,包胶方式可采用硫化和冷粘的方法,镶嵌陶瓷的滚筒称为陶瓷滚筒,付么也不包的滚筒称为光面滚简 。1.3.3 按外形分1.鼓形滚简 用钢板卷国焊接而成,滚简中间部分直径大于商边约几毫米目的是防止输送带跑偏, 但是加工工艺复杂, 因此很少使用。2.叶片式、滚简滚简由许多横向叶片组成, 目的使于清洁输送带, 此类、滾筒又称为自清扫滚筒。如果将叶片改为圆柱棒,称为棒式滚筒,也可起到自清扫作用 。3.沟槽胶面滚简滚筒的胶面上开菱形、人字形、直线形、环形、梯形,则分别称为菱形护面、人字形护面等各种保护面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数便于排出黏住的物料。传动滚筒的表面常常选用菱形和人字形。1.3.4 特殊滚筒(1 )真空滚简 为增大输送带同滚简之间的摩據力, 在滚简装有真空乗或外接真空泵,使输送带同滚筒包角之间成真空,增大摩標力。但由于结构复杂,真空滚简尚未得到推广。(2)磁力滚筒滚筒内装有磁铁,如输送带下层为磁性覆盖胶,根据异性相吸作用,能增大摩標力。当使用普通输送带时,磁力滚筒就成为除铁滚简。(3)轮胎滾筒滾筒外面由许多充气轮胎构成,轮胎表面带有沟槽。各种轮胎充气压力不同时, 也起到鼓形滾筒作用 。(4)陶瓷滾筒滚筒护面有许多陶瓷片镶成,一方面可增大摩擦力,另一方面便于清扫。陶瓷片也可做成插板式,以便于更換。滚简包胶的主要优点就是表面摩擦系数大, 包胶是在滚简的表面上用冷粘或硫化一层橡胶。 包胶滚简按其表面形状又可分为:光面包胶滚筒、人字形沟槽包胶滾简和菱形包胶滚筒。1.4 传动滚筒的研究目的和意义为了适应高产高效集约化生产的需要,带式输送机的输送能力要加大,带式输送机大型化与高可靠性要求,对设计者和制造者提出了更高的要求, 只有解决了带式输送机发展的关键技术,.才能制造出高性能、 高可靠性的大型带式输送机 。 作为带式输送机重要传动部件的:滚筒,能否安全稳定的运行,在整个输送系统中处于举足轻重的地位。滚筒的失效会给人身安全和整个系统带来严重的后果,使企业遭受巨大的经济损失。特别是在复杂恶劣的工矿下,如何改进滚简结构、提高工效、延长寿命, 一直是科研人员所关注的课题。目前,在国内对于中小型滚简一般采用近似公式进行设计计算, 对于重型據筒近似公式已不再适用,这就使得设计计算具有较大的盲目性 。这样设计出来的滚简和工程实际有一定的差距, 它的安金性和可靠性难以保证。一旦发现问题,通常是采用增大尺寸的方法来解决，但是这样做并没有解決实际性的问题。不但浪费材料增加成本,还不能达到預期的目的, 随者带式输送机的大型化,合理的设计制造出大型滾简已成为带式输送机的关键问题。目前,我国设计的滾筒尽管可以满足生产需求,但是由于缺乏研究, 相同规格的滚筒与国外相比多消耗材料,使产品缺乏竞争力。选择该课题的目的就在于对传动滚筒进行分析及设计,找到合理的设计方案,使滚筒的设计更加准确、高效、简洁、方便。洛阳理工学院毕业设计（论文）第2章 带式输送机的设计计算2.1 已知原始数据及工作条件带式输送机的设计计算，应依据下列原始数据：1）输送物料：石灰石2）物料特性： 1）块度：0100mm2）散装密度：1.6kg/3）在输送带上堆积角：=20 3）工作环境：多尘和潮湿 4）输送系统及相关尺寸： （1） 运距：30m（2） 倾斜角：=6（3） 最大运量:300t/h（4） 带速v=1.25m/s（5） 头部单滚筒驱动并卸载尾部卸料 （6） 装料处设长2m的导料栏板初步确定输送机布置形式如图2-1：图2-12.2 计算步骤2.2.1 带宽的确定:按给定的工作条件,取石灰石的堆积角为20。原煤的堆积密度按。输送机的工作倾角=6输送机的运转带速带式输送机的最大运输能力计算公式为 （2-1）式中： 输送量（； 带速（； 物料堆积密度（）； 在运行的输送带上物料的最大堆积面积, K-输送机的倾斜系数表2-1倾斜系数k选用表倾角()2468101214161820k1.000.990.980.970.950.930.910.890.850.81输送机的工作倾角=6查带式输送机选用手册（表2-1）k可取0.98按给顶的工作条件,取石灰石的堆积角为20；石灰石的堆积密度为；取带速为1.25m/s；将参数值代入上式,即可得知截面积S：图2-2 槽形托辊的带上物料堆积截面表2-2槽形托辊物料断面面积A槽角()带宽B=500mm带宽 B=650mm带宽 B=800mm带宽B=1000mm动堆积角20动堆积角30动堆积角20动堆积角30动堆积角20动堆积角30动堆积角20动堆积角30300.02220.02660.04060.04840.06380.07630.10400.1240350.02360.02780.04330.05070.06780.07980.11100.1290400.02470.02870.04530.05230.07100.08220.11600.1340450.02560.02930.04690.05340.07360.08400.12000.1360查表2-2, 输送机的承载托辊槽角35，物料的堆积角为20时，带宽为650mm的输送带上允许物料堆积的横断面积为0.0433，因此选用宽度为650mm的输送带能满足要求。经过计算,故确定带宽B=650mm。输送带的技术规格：纵向拉伸强度630N/mm；带厚13mm；输送带质量9.2Kg/m；钢丝绳最大直径3.0mm钢丝绳间距10mm上覆盖胶厚度5mm。2.2.2 输送带宽度的核算输送大块散状物料的输送机，需要按（2-2）式核算，再查表2-3 （2-2）式中最大粒度，mm。（条件给出100mm）表2-3不同带宽推荐的输送物料的最大粒度mm带宽B500650800100012001400粒度筛分后100130180250300350未筛分150200300400500600计算：mm故，B=650输送带宽满足输送要求。2.3 运行阻力及牵引力参照类似带式输送机，取，向下运输阻力系数取。 （2-3）则 为简化计算略去附加阻力：式中单位长输送带上装运物料量 kg/m重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量 kg/m.空段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量 kg/m.g重力加速度 m/s运输阻力系数。按逐点法进行计算，标号如式所示：取，胶面滚筒空气潮湿取，摩擦备用系数取n=1.2,按摩擦牵引力条件：按重段输送带垂度需求，重段最小张力应为 Lg重段托辊间距按照有关带式输送机取，代入得N 因重段最小张力按摩擦牵引力条件仅为4467N，以此为准计算各 点张力：由此而得26344.4N即皮带上的最大张力=26344.4N2.3.1 附加特种阻力计算 附加特种阻力包括输送带清扫器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，按下式计算： （2-4） （2-5） 式中清扫器个数，包括头部清扫器和空段清扫器；A一个清扫器和输送带接触面积，； 清扫器和输送带间的压力，N/，一般取为3 N/；清扫器和输送带间的摩擦系数，一般取为0.50.7；刮板系数，一般取为1500 N/m。表2-4导料槽栏板内宽、刮板与输送带接触面积带宽B/mm导料栏板内宽/m刮板与输送带接触面积A/m头部清扫器空段清扫器5000.3150.0050.0086500.4000.0070.018000.4950.0080.01210000.6100.010.01512000.7300.0120.01814000.8500.0140.021 查表2-4得 A=0.007m，取=10N/m，取=0.6，将数据带入式（2-5）则=0.007100.6=420 N拟设计中有一个头部清扫器和一个空段清扫器（一个空段清扫器相当于1.5个清扫器）=0由式（2-4） 则 =2.5420=1050N2.3.2牵引力牵引力 传动效率，一般在0.850.95之间选取；联轴器效率: 每个机械式联轴器效率：=0.98发电运转功率选择三相异步电动机查机械设计课程设计手册，选取Y200L2-2，功率37kw。12第3章 传动滚筒的结构设计传动滚筒是带式输送机系统中比较关键的部件，目前国内外对于大型传动滚筒的计算方法均不够全面，给设计造成了困难。本章收集整理了国内外带式输送机传动滚筒设计的有关资料，结合实际设计使用经验，对滚筒结构的设计计算方法进行了分析研究，修正了有关计算公式，提出一套比较完整的滚筒设计方法，为以后做进一步研究提供了设计依据。3.1 滚筒失效形式与许用应力的确定3.1.1 传动滚筒的失效形式(1)裂纹 裂纹易出现在辐板与轮毂以及辐板与筒体的焊接处；铸焊结构滚筒的接盘与筒体焊接处13。(2)局部变形过大 此种情况多数是筒体的中部塌陷。(3)压裂 滚筒长期受较大比压作用下，很容易使滚筒压裂破坏，裂缝往往是从一侧辐板焊接处沿轴向无规则开裂至另一侧焊接辐板处。(4)胀套连接螺栓被剪断或弯曲变形过大。3.1.2 失效产生的原因滚筒失效的原因有很多种，具体包括：理论计算不足；结构设计不合理，造成过渡部分刚度相差过大；使用不当，如过载以及加速过大等；原材料有缺陷，如内部裂纹等；焊接工艺不当，如焊条或焊接参数选用不当，焊接处清洗不净，焊缝处未焊透以及焊后不进行热处理或热处理不当，造成焊接残余应力过大等。1.裂纹产生原因 (1)圆周焊缝拘束应力过大 辐板与轮毂、辐板与筒体连接处焊缝均为圆周封闭焊缝，焊接过程中产生的应力，焊接结束后随温度降低，焊缝收缩，径向残余应力不断加大，超过焊缝抗拉极限，焊缝中间或焊趾热影响区附近产生沿圆周方向裂纹。(2)轮毂、筒体与辐板材料不一致 传动滚筒结构中，轮毂材质常ZG230450 或ZG20Mn5V。筒体一般为优质碳素钢或无缝钢管。辐板采用钢板或铸钢结构，Q235-A或ZG20Mn5V。铸件成份得不到保证，常出现碳含量高及其他有害元素超标的情况。辐板材料为钢板，如焊接工艺措施不到位，焊缝可能出现裂纹。(3)焊缝有明显的应力集中 由于焊接接头形式、坡口形式、熔透情况、焊缝截面形状等原因可能使焊缝处于较大的应力集中区域，而应力集中是降低焊接接头和结构疲劳强度的主要原因。应力集中的存在有可能导致滚筒在焊接制造中产生裂纹或在使用中裂纹扩展。(4)焊接工艺参数选择不当或操作者熟练程度不够 焊接工艺参数直接影响到焊接过程的连续性、稳定性，从而对裂纹的产生起到一定的作用。在手工或半自动电弧焊接中几乎所有焊接缺陷的产生都与焊工的操作水平有关。2消除措施（1）优化筒体焊接结构设计为减小应力集中，焊缝表面最好为凹面，向母材表面应圆滑过渡。接头和坡口形式根据实际情况选择；辐板上开合适的减轻孔能有效的降低焊缝处的约束应力，同时还可提高辐板的刚性。开口数量一般在3 个以上。铸焊结构能有效的解决辐板与筒体及轮毂连接焊缝的裂纹问题；（2）优化滚筒焊接工艺轮毂、辐板和筒体的材料不一致时，可在较硬的含碳量高的轮毂表面堆焊过渡层；选用抗烈性较好的碱性焊条。工艺上通常采用预热工件或对称同时施焊等措施；焊后整体加热失效处理或局部加热缓慢冷却的方法能有效去除残余应力。（3）加强检验手段，射线或超声波探伤。此外，加强操作者的技术培训，提高操作技能，也是防止滚筒裂纹的重要环节。3.1.3 滚筒许用应力的确定筒体的材料通常是Q235-A 钢，铸造接盘多用ZG20Mn5V, Q235-A 钢的厚度在20mm40mm 时， MPa， =400MPa。从理论上分析可知筒体和接盘所受的应力是变化的，且实践证明多数滚筒的失效都是在没有明显变形的情况下造成裂纹。设计计算时，都是按照静强度的方法来计算，或按照与疲劳强度等效的静强度计算。安全系数是一个比较复杂的问题。它主要取决于下列几种因素：（1）原材料的稳定情况，包括材料性质，原材料尺寸变化，制造工艺的稳定性等。（2）计算的精确度，包括外载荷，以及应力计算的精确程度。（3）零件的重要程度。根据滚筒的具体情况，其原材料和制造工艺都比较稳定，计算精度为中等，又是属于比较重要的零部件，根据经验可把安全系数取为1.51.8。目前，我国各厂家常取Q235-A 的许用应力=140MPa，安全系数都在1.51.8 之间。亦可以取材料的脉动疲劳极限为(0.520.56) ，安全系数为1.5。这样计算出的许用应力与上述相近。但考虑到滚筒在成形或安装时，会有局部凹陷的现象，故有人建议按上述方法计算出滚筒厚度后再加上2mm3mm。滚筒的焊缝的许用应力至今无统一认识，设计中可以参照滚筒母材的许用应力或参照结构设计规范选取。在滚筒上焊缝截面的变化处均有应力集中，焊接处如不经退火也会有残余应力存在。未经处理的焊缝中心的残余应力，其值可达到屈服极限，当它与工作应力叠加时，造成平均应力增加。这样就大大降低许用疲劳强度。消除的办法是用退火、振动和锤击，以及火焰烘烤等，另外也可以采用预热法。为了减少滚筒接盘与筒体焊接处的应力，在保证轮毂有足够强度的情况下，可以适当减小轮毂直径和提高轴的直径，为此宜采用较紧的胀套连接将轮毂压装在轴上。3.2 传动滚筒结构设滚筒结构图3.2-13.2.1 传动滚筒最小直径的确定在带式输送机的设计中，选择滚筒的主要指标的是滚筒直径。选用大直径的滚筒对输送带使用有利。但是，当滚筒直径增大后，传动滚筒的质量、驱动装置减速器的减速比、减速器的质量和尺寸都需要相应增大。选择滚筒直径主要考虑以下因素：（1）输送带绕过滚筒时输送带的弯曲应力；（2）输送带发生弯曲的频次（与导绕方式、绕过滚筒的数目、运距和 速度有关）；（3）输送带与滚筒面间的最大或平均比压；（4）输送带许用强度利用率（简称为RMBT，它是输送带最大张力与 送带许用张力之比的百分数）；（5）输送机的安装地点和使用条件（例如：地面、井下、露天、移动 固定等）；（6）包胶和包胶的变形量。滚筒直径D 由下式确定： （3-1）式中：C与输送带芯层材质挠性有关的系数（见表） d输送带芯层厚度或钢丝绳芯直径，mm系数C表3.2-1材质棉聚酰胺棉/聚酰胺棉/聚酯人造丝钢丝绳芯系数C80909098118145D=1453=435mm3.2.2 传动滚筒的直径验算大量实验表明，传动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单位压力有较大关系，在单位压力较大的区域摩擦系数随压力的增大而减小，所以传动滚筒的直径应按平均压力进行验算。 （3-2）P胶带与滚筒之间的平均压力对于钢丝绳芯胶带推荐不大于0.71B-传送带宽650mmD-滚筒半径500mm-传送带与滚筒之间的包角度数120故此设计合格17第4章 滚筒组成件4.1 滚筒覆盖胶覆盖胶的类型。 覆盖胶可采用冷贴或热硫化方法制作，热硫化分 胶和面胶，底胶厚度2-4mm。一般要求覆盖胶均采用热硫化方法实 现。覆盖胶厚度。 覆盖胶厚度查表4-1表4-1 覆盖胶厚度覆盖胶类型滚筒直径40010001000覆盖胶厚度/mm传动滚筒组1115改向滚筒组1012 覆盖胶的结构及尺寸。传动滚筒除特殊要求外，一般均要求覆盖为包胶结构，胶面开有八字形沟槽或菱形沟槽，改向滚筒覆盖层光面包胶。由于考虑排泥及驱动系数提高因素，胶面沟槽走向角一般取1201404.2 传动滚筒轴直径的计算4.2.1 滚筒轴受力分析简图见图3.3-1。图4-1（1）按疲劳强度（寿命）计算 （4-1） 式中 轴承中心到轮毂中心（胀套）的距离； 轮毂和轴采用焊接连接方式时， =0；P 作用在轴上的载荷， ；W 抗弯截面模量，；M 合力产生的扭矩，；Wn 抗扭截面模量， ； 许用应力， ；其中 考虑特征系数和应力集中后的疲劳极限； 疲劳安全系数；根据上式，滚筒轴直径d 为： （4-2） （2）按刚度计算（挠度法） （4-3） 式中 f 轴弯曲产生的挠度，取 ； 两轴承中心线间距；E 材料弹性模量；I 轴惯性矩， 根据上式，滚筒轴直径为： （4-4） 由以上两式求出滚筒轴直径，取其中较大值为设计值。据 式中P轴传递的功率为91kw轴的转速为1500r/minA需用扭转系数选用轴的材料为40Cr，取A=107则。考虑到结构上的需要，取最小直径为55mm。4.2.2 轴的强度校核1.确定轴的结构方案：轴从轮毂左端穿入，转子和右轴承从轴的右端装入，转子靠轴套向左端定住轴肩定位，左端装入轴承闷盖使左轴承得到轴向固定。半联轴器从轴的右端装入靠左端螺母定位。半联轴器和轴采用普通平键得到周向固定，因为该轴的轴向力几乎为零所以采用单列向心球轴承（6016 GB/T 2761994）透盖上选用橡胶密封圈（GB/T 3452.1-2005),轴的结构2.确定轴各段直径和长度：1）段，根据结构需要，可取，此处为安装左轴承处。选用单列向心球轴承GB2761994，型号为6016，其宽度22mm。左轴承右端由轴肩固定，左端通过闷盖轴向固定，左轴端和轴承内圈由挡板固定，考虑结构需要22mm。2）段，由于所选轴承的安装尺寸D=80mm所以取。3）主要起轴向和周向定位作用，可以分别确定为。4)段，平键的有效长度取50mm。由所确定的渐开线平键参数可得：5)段，此处不安装右轴承，考虑结构需要，可取6)段，平键采用。另外，各轴肩处圆角半径均相同取，既满足定位面接触高度的要求，又小于孔倒角高度要求。配合和精加工方法参考现有设计图纸或设计手册等。4.3 确定轴承及转子作用力4.3.1 求轴承反力图4-2轴承的扭矩由于两轴承处仅承受轴自身及转子的重量，而这一部分与扭矩相比很小，所以可忽略不计，扭矩如图4.3-1所示。4.3.2 校核轴的强度 （4-1）式中当量弯矩，此处直接取扭矩进行校核。W轴的抗弯刨面系数，。此设计中因此查表的，调质处理查表的，转动轴以为许用，安全。4.3.3 精确校核轴的疲劳强度（1）按疲劳强度对平键截面进行精确校核，查表得，花健抗扭断面模数： （4-2）带入各数据得：截面上扭转剪应力为： 取为 （4-3）因此。查得平键轴的有效应力集中系数；平键轴的尺寸系数，轴没有经过表面强化处理。考虑各种因素的综合系数值为：材料的折算系数取材料的剪切疲劳极限。轴所受的载荷为脉动循环变盈利，故由此可算得轴的安全系数为：大于材料的许用安全系数,满足强度需求。（2）平键的联接强度验算：安挤压强度条件对平键的联接强度进行验算，即需要平键满足 （4-4）平键的工作长度取；则平键联接的需用挤压应力按ZL104的硬度HB=70由以上可得满足需求。4.3.4 对轴端键强度进行验算安挤压强度条件（4-5）案剪切强度条件 （4-6）式中D轴直径cm.k为键高.对该C型键即为键的工作长度。本设计中满足要求。4.4 轴承寿命的计算4.4.1 轴承的选用选用6016（GB2761997）轴承有关参数如下：查有关手册，的密度为，铸铝的密度为。4.4.2 球左右轴承的支反力由于该轴只传递扭矩，所以轴承所承受的力仅由轴自身及轴上附件所提供，而轴上附件的重量与轴自身相比很小，故可略去图4-3轴承图取向上的方向为正，向下为负。表4-2球左右轴承的支反力合计R左131.0718.63-0.87-2.1246.71R右13.4632.338.429.2753.48由于转子处于两轴承中间则：。4.4.3 计算左右轴承寿命对于滚动轴承，由机械设计手册得:式中：轴承内外圈的相对转速额定动载荷当量动载荷寿命指数，对球轴承则：（小时）；（小时）。4.5 辐板厚度的确定辐板厚度的计算公式为： （4-7） 式中 h 辐板厚度； 辐板处滚筒轴的转角， =1/1000rad； 轴承到轮毂间距； K 与半径比率有关的无因次系数， （4-8） 其中 R 内外径比率系数， ； 辐板内径，即轮毂外径； 辐板外径，即筒体内径，如图4.5-1 所示。图 4-4等截面辐板上式是焊接结构滚筒辐板等厚时，确定了转角 后，根据材料力学及弹性力学的有关知识推导出来的。当滚筒为铸焊结构时，上式所确定的辐板厚度，可以看作辐板中径截面厚度。为了确定转角 ，必须首先确定轴和辐板的力矩分配系数X ， X 的具体计算将在下一节中详述。X 一般在0.10.4 内取值，对于焊接结构滚筒，直径小于1000mm，辐板为刚性， X =0.30.4；对于铸焊结构滚筒，直径大于1000mm，辐板为柔性时，X =0.150.25。 （4-9） 辐板的厚度确定是一项比较复杂的工作，按式（3-9）求出辐板厚度后，还必须进行应力分析，才能最终确定。等厚度辐板危险应力点在辐板内径上。对辐板来说，径向应力和周向应力就是主应力（在极坐标下），可由下式得出： （4-10） （4-11） 式中 （4-12） （4-13）而 (r, ) 是极坐标下辐板中心面位移表达式：经分析当 =0 或 时， 、 为最大值，此时，辐板的主应力为： （4-14） 校核辐板强度时，只需校核即可。根据弹性力学理论，辐板在弯曲力矩 的作用下，其转角 可以表达为： （4-15） 式中 G 辐板弯曲刚度，； 材料的泊松比。将式（3-15）带入（3-14）可得： （4-16）因，最大主应力在辐板内径上，即发生在 ， = 0 的位置上。为了确定 最大时的相应辐板厚度h ，由式