摘要：本文中概述了带式输送机的应用范围，分析了其工作原理和主要性能。对带式输送机的各个组成部件进行了详细的分析和选用。在设计中对输送机的主要部件进行了受力计算。并用Solidworks对连接轴进行有限元分析，使其强度达到要求。其后还对输送机的主要部件的作了寿命分析。
本文所设计的是槽形托辊带式输送机，其设计要求为：输送物料为原煤，输送量：80 吨/小时，输送长度：30 米,提升高度2米；堆积密度：900公斤/米3；物料在带面上的动堆积角为，输送带速：1.2米/秒，上托辊槽形布置。设计中，其整体是一个倾斜的状态，上托辊都采用槽形布置；下（回程）托辊采用平行托辊。本输送机为向下运输物料，其倾斜角为3.80<150，所以采用小倾角设计。在设计带宽时，按照槽形布置来选择计算。在尾架的选取方面，采用螺旋拉紧装置尾架，使输送带能始终保持必要的张力。用Solidworks对连接轴进行有限元分析，得出其一般工作时的性能状态，并做出相应的调整。

关键词：槽形托辊带式输送机输送带有限元分析

指导老师签名：

The Design of Slotted Roller Belt Conveyor

Student name: zhangjinwei Class: 050313
Supervisor: fengliyao

Abstract: This paper provides an overview of the scope of application of belt conveyor, an analysis of its working principle and main performance. The detailed analysis and selection are carried out on the various components of the conveyor components. In the design of the conveyor of the main components of the stress is calculated. In the design bandwidth, the calculation is carried out in accordance with the layout. And Solidworks is used to do the finite element analysis on the connecting axis. Subsequently it also analysis the main conveyor components’ life.
What is designed in this paper is slotted roller belt conveyor, the design requirements are: transport of materials: coal, transport capacity: 80 tons / hour, transmission length: 30 meters, 2 meters high upgrade; Bulk Density: 900 kg / m3; materials in the dynamic accumulation of the surface with angle, conveyor speed: 1.2 m / s, on the trough roller arrangement. Design of a tilt the overall state of the idler trough arrangement used; under the (return) the use of parallel idler rollers. When the materials are transport down through the conveyor, the tilt angle is 3.80 <150, so take the use of small-angle design. As the selection of the tailstock, we take the use of Tailstock screw tensioning device so that the conveyor system can always maintain the necessary tension. And Solidworks is used to do the finite element analysis on the connecting axis, to meet the required strength.

Keywords: slotted roller belt conveyor
conveyor idlers Finite Element Analysis

Signature of supervisor：

目录
前言 ……………………………………………………………………………(6)
第一章带式输送机 ………………………………………………………(7)
1 带式输送机的概述……………………………………………………(7)
1.1带式输送机的应用…………………………………………………………(7)
1.2带式输送机的工作原理 …………………………………………………(8)
1.3带式输送机的性能 ………………………………………………………(8)
1.4带式输送机的种类…………………………………………………………(9)
1.4.1 按承载能力分类………………………………………………………(9)
1.4.2 按可否移动分类………………………………………………………(9)
1.4.3 按输送带的结构形式分类……………………………………………(9)
1.5通用带式输送机的结构组成………………………………………………(10)
1.6 带式输送机的典型布置…………………………………………………(10)
2 部件的选用………………………………………………………………(11)
2.1输送带………………………………………………………………………(11)
2.1.1 输送带的性能要求……………………………………………………(11)
2.2.2 输送带的选用…………………………………………………………(11)
2.2驱动装置…………………………………………………………………(14)
2.3传动滚筒……………………………………………………………………(15)
2.4托辊…………………………………………………………………………(16)
2.5机架…………………………………………………………………………(19)
2.6拉紧装置……………………………………………………………………(20)
2.6.1拉紧装置的作用…………………………………………………………(20)
2.6.2拉紧装置的结构形式……………………………………………………(20)
2.7 制动装置…………………………………………………………………(22)
2.7.1 逆止器…………………………………………………………………(22)
2.7.2 制动器…………………………………………………………………(23)
2.8 清扫器………………………………………………………………………(24)
2.8.1头部清扫器………………………………………………………………(24)
2.8.2 空段清扫器………………………………………………………………(25)
2.9 卸料装置及导料槽………………………………………………………(25)
2.9.1卸料装置………………………………………………………………(25)
2.9.2导料槽…………………………………………………………………(27)
第二章槽形托辊带式输送机的计算…………………………………(28)
1 原始数据及工作条件…………………………………………………(28)
2 输送带选择计算…………………………………………………………(28)
2.1带宽………………………………………………………………………(28)
2.2每米胶带重…………………………………………………………………(29)
2.3输送带几何长度 …………………………………………………………(29)
2.4输送带订货长度Ld（m）……………………………………………………(29)
3 输送能力的计算……………………………………………………………(30)
3.1输送带上物料流横截面面积S的计算………………………………………(30)
3.2.1重量生产率…………………………………………………………………(31)
3.2.2容积生产率…………………………………………………………………(31)
3.2.3件数生产率………………………………………………………………(31)
4 圆周驱动力和传动功率计算……………………………………………(32)
4.1圆周驱动力(N) Fu……………………………………………………………(32)
4.2主要阻力F …………………………………………………………………(32)
4.3主要特征阻力 ……………………………………………………………(33)
4.4附加特种阻力Fs ……………………………………………………………(33)
4.5倾斜阻力Fst…………………………………………………………………(34)
4.6传动功率计算…………………………………………………………………(34)
5 张力计算 ………………………………………………………………………(35)
5.1限制输送带下垂度的最小张力：……………………………………………(35)
5.2各特性点张力(N) ……………………………………………………………(35)
5.3输送带工作时不打滑需保持的最小张力……………………………………(35)
5.4输送带层数Z ………………………………………………………………(36)
5.5输送带的强度校核…………………………………………………………(36)
5.6传动滚筒轴的强度计算和校核……………………………………………(36)
5.6.1传动滚筒的载荷集度……………………………………………………(37)
5.6.2传动滚筒扭矩M …………………………………………………………(37)
5.6.3抗弯截面系数W…………………………………………………………(37)
5.6.4滚筒轴的弯曲强度………………………………………………………(38)
5.7传动滚筒轴承的寿命计算…………………………………………………(38)
6 托辊的选用计算…………………………………………………………(39)
7 拉紧行程S（m）…………………………………………………………(41)
第三章用solidworks对连接轴进行有限元分析………………(41)
第四章安装、试运行………………………………………………………(46)
1 安装…………………………………………………………………………(46)
1.1安装顺序……………………………………………………………………(46)
1.2安装注意事项………………………………………………………………(46)
2 试运转………………………………………………………………………(46)
2.1试运转前的检查……………………………………………………………(46)
2.2试运转期间的检查…………………………………………………………(46)
第五章带式输送机皮带跑偏问题……………………………………(47)
第六章安全操作和维护保养……………………………………………(51)
1 安全操作……………………………………………………………………(51)
2 维护保养……………………………………………………………………(51)
结论…………………………………………………………………………(53)
参考文献…………………………………………………………………………(54)
致谢…………………………………………………………………………(55)

槽形托辊带式输送机

II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：

1. 输送长度：30 米,提升高度2米；
2. 输送量：435 吨/小时, 输送物料为原煤，
3. 堆积密度：900公斤/米3；物料在带面上的动堆积角为450
4、输送带速：1.2米/秒
5、上托辊槽形布置。

III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：
1.开题报告（1周）2月16日～2月22日
2．外文资料翻译（不少于6000字符）（1周）2月23日～3月1日
3．运动及动力参数计算（2周）3月2日～3月15日
4．总装图设计（4周）3月16日～4月12日
5. 主要零、部件强度及选用计算（3周）4月13日～5月3日
6．用solidworks对连接轴进行有限元分析（2周）5月4日～5月17日
7. 绘制零、部件图（3周）5月18日～6月12日
8.毕业论文及答辩准备（1周）6月13日～6月19日

Ⅳ主要参考资料：
Ⅳ 、主要参考资料：
【1】孙桓等主编.机械原理.北京:高等教育出版社，2001
【2】濮良贵等主编.机械设计. 北京:高等教育出版社，2001
【3】《运输机械设计选用手册》编委会.运输机械设计选用手册. 北京:，化学工业出版社.1999
【4】毛广卿主编.粮食输送机械与应用. 北京: 科学出版社，2003
【5】范祖尧主编.现代机械设备设计手册. 北京:机械工业出版社，1996
【6】徐灏主编.机械设计手册（第四版）.北京.机械工业出版社.1991
【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.NewYork:McGraw-Hill Book Company,1980

槽形托辊带式输送机

内容简介：: 毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目：槽形托辊带式输送机业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 1. 输送长度： 30 米 ,提升高度 2 米； 2. 输送量： 435 吨 /小时 , 输送物料为原煤， 3. 堆积密度： 900 公斤 /米3；物料在带面上的动堆积角为 450 4、输送带速： /秒 5、上托辊槽形布置。业设计 (论文 )工作内容及完成时间：（ 1 周） 2 月 16 日 2 月 22 日 2外文资料翻译（不少于 6000 字符）（ 1 周） 2 月 23 日 3 月 1 日 3 运动及动力参数计算（ 2 周） 3 月 2 日 3 月 15 日 4总装图设计（ 4 周） 3 月 16 日 4 月 12 日 5. 主要零、部件强度及选用计算（ 3 周） 4 月 13 日 5 月 3 日 6 用连接轴进行有限元分析（ 2 周） 5 月 4 日 5 月 17 日 7. 绘制零、部件图（ 3 周） 5 月 18 日 6 月 12 日及答辩准备（ 1 周） 6 月 13 日 6 月 19 日主要参考资料：、主要参考资料：【 1】孙桓等主编北京 :高等教育出版社， 2001 【 2】濮良贵等主编北京 :高等教育出版社， 2001 【 3】运输机械设计选用手册编委会北京 : ，化学工业出版社【 4】毛广卿主编北京 : 科学出版社， 2003 【 5】范祖尧主编北京 :机械工业出版社， 1996 【 6】徐灏主编四版）机械工业出版社 7】 E, of 980 航空与机械学院机械设计制造及其自动化专业类 050313 班学生（签名）：张锦卫日期：自 2009 年 2 月 16 日至 2009 年 6 月 19 日指导教师（签名）：封立耀助理指导教师 (并指出所负责的部分 )：机械设计系（室）主任（签名）：附注 :任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名：日期：导师签名：日期： 78, 4, 1986981 by . S. 0637 . 9, 1980 of to of is by of is to at a so is an of 0% in of a is an in of to is on of 1) or on 2) on of to on on 2on 2), on of is as a in of of a In we a of to in in We of As a a we to by of to in by ur is on of an a a an we of to A be We of to in to a of We to be of of is to be to of to is on is on is to be to to to in in a to we is is to In we An t to of to of to t of a a of of of At of at on to to as a of is to of by of 8). of of as a of is 1 of on At of of of is It is to on of As is of to to as on a in 9). to as as at by at In as as or 10 in of to of in 10. . of of , a (of to is is x 103 m/ of of If is to of %; if is in up 1%. If of to to 0% 0% in 7% of of in of in is in of is is is it is to of in of as a of is 2. In us a by of or of we of We r. in by a . R. (1973) 8 (1981) 2. P., B. & R. S. (1977) A 14,20943. F. L. & B. (1975) J. 43, 224. B., R. S., A. & P. (1977) A 15, 20865. M. (1979) A 19, 127212776. P., A., B. & R. S. (1980) A 21, 21157. D., I. & J. (1978) J. 69, 38988. & M. C. (1971) 9. A., (1970) D). 10. C. F. (1966) 1, 1582, 19 全国。美国卷 . 78，第 4 页。 1986 1981 年 4 月应用的物理学有限时间热力学：优化活塞行动改进的发动机性能 (奥托循环或优化热引擎或最优控制 ) R. S. 化学系和詹姆斯法朗克研究所，芝加哥大学，芝加哥，伊利诺伊州 60637 由 1980 年 12 月 29 日摘要：利用有限时间热力学方法发现奥托循环的优先时间路径及摩擦和热渗漏。最优性由工作的最大化定义每个周期 ; 系统被控制在一个固定的内，因此便能获得最大动力。结果是每一个常规近正弦的发动机改善了大约 10%的效率 (第二定律效率 )。有限时间热力学是引伸常规热力学相关原则上横跨主题的整个间距，从最抽象的水平到广泛的应用。方法是根据广义热力学潜力的创立 (1)为包含时间或对在限制之中的条件估计在系统之内 (2)和在产生对应于那些广义潜力的极值的最佳路径的计算。迄今为止，有限时间热力学的工作集中于较为理想化的模型 (2存在性定理(2)，且全部集中在抽象方面。这项工作是希望作为一个步骤连接在实用的有限时间热力学方面涌现了的抽象热力学概念，工程学方面的课题，一台实用机器的设计的原则。在这个报告中，我们用接近理想的奥多周期来研究内燃机模型，但由于频率限制使得在实际的发动机中是以二主要损失的形式存在。我们通过 “ 控制 ” 时间改善活塞运动来优化发动机的性能。结果，没有进行一项详细的工程学研究，我们能够通过受活塞的时间路径的影响和优化活塞行动获得效率的改善的估计来了解是怎么损失的。模型我们的模型是基于标准的四冲程奥托循环。这包括进气冲程、压缩冲程、作功冲程和排气冲程。我们在这里简要地描述这个模型和发现优化活塞行动的使用方法及基本特点。在别处将给一个详细的介绍。我们假设，压缩比、空燃比、燃油消耗率和时间全部是固定的。这些制约因素有两个目的。首先，他们利用减少优化问题来找到活塞运动。并且，他们保证在这分析没考虑的性能准则与那些是为一个实用的发动机做比较的。放松这些限制中的任一个可能进一步改善性能。我们采取的损失是热渗漏和摩擦。这两个是依靠效率来影响系统的时间反应。热泄漏假设是圆筒的瞬间表面和与在工作流体和墙壁之间的温差比例 (即，牛顿热耗 )。由于这个温度区别最大是在作功冲程，热渗漏是只包含在这个冲程中。摩擦力与活塞速度成正比，对应于润滑良好的金属表面；因此，摩擦损失也直接与速度正方形有关。这些损失在所有冲程中是不同样的。高压在作功冲程使它的摩擦系数高于在其他冲程。进气冲程得益于。我们优选的作用是确定每循环的最大功率。由于燃料消费和周期是固定的，这也与最大化效率和平均功率是等效的。在寻找优选的活塞行程时，我们首先分离了有能量和无能量的冲程。非特指，但确定的时间 t 是指作功冲程中无能量冲程剩下的时间。循环的两个部分优选以一个限制时间和然后结合找到每循环的总工作量。时间程后来变化了，并且这个过程会被重覆，直到净工作量达到最大值。采取一个简单形式来描述无能量冲程的最佳活塞运动。在每个冲程的大多数时间，由于摩擦损失与速度的二次方成比例，最宜的运动依赖于速度常数。在冲程的末期，活塞以允许的最大效率加速并且减速。由于摩擦损失在进气冲程较高，与其他两个相比，这个最佳的解决办法是把更多的时间分配到这个冲程。活塞速度与作用时间的关系显示在图 1中。由于热泄漏的出现，作功冲程更难优选。问题是通过使用最优控制理论的变化技术解决的 (8)。利用实际情况的非线性的微分方程产生活塞的运动方程式。这些都是实际数值。整个循环运动的结果显示在图 1上。图 1 活塞速度与作用时间的关系，从作功冲程开始。最大允许的加速度是 2 x 104 m/ 活塞行动的不对称的形状在作功冲程中的摩擦和热泄漏损失之间交替出现。在冲程初气体是热的，能产生高效率，并且散热率高。在作功冲程中得益于活塞速度高。这个冲程被选出，气体冷却率和热泄漏相对于摩擦损失减少。结果，当作功冲程进行时，最佳路径的移动速度更低。解决的办法在加速度和上首先获得了极大的加速度然后迅速减速。后者情况以 “ 收费公路 ” 解决方案在其他环境下产生一个交叉结果 (9)。在这些速度之间以最高效率进行加速和减速，使系统尽量的在它的最佳的向前和向后速度操作下尽可能延长。这样，系统花费同样多时间尽可能沿它的最佳路径移动。结果计算的参量从参考 10中获取，在给定的摩擦系数下，通过参考 10中的变量调整摩擦损失的大小。那些参量在表 1中给出。一些典型的情况下的计算结果见表 2，但在一个标准近正弦运动下，他们与常规奥托循环的发动机相比有同一压缩比。为了优化发动机使第一列的常规发动机最大值，活塞加速度被限制在 5 x 10 m3/得有效利用率 (有用功与可逆功的比率，也称第二定律效率 )稍微提高。如果发动机的活塞允许有 4个时间的加速度，有效率将增加 9%；如果加速度是不受强制的，有效率比以前将增加 11%。表 1 发动机参数 * 发动机参数：压缩比 =8 在最小容积的活塞位置 =1厘米位移 = 7 缸直径 (b) = 缸容量 (v) = 400 期 (t) = 3600转每分钟热力学参量：压缩冲程作功冲程最初的温度 333K 2795K 摩尔气体定热容量容量缸壁温度 (T) = 600 K 可逆循环的动能 ( 可逆的能力 ()= 瓦损失条件：摩擦系数 (a) = 12.9 kg/泄漏系数 (K)= 1305 千克 / (度 /每循环的时间损耗和摩擦损失的能量 = 50 J *参量数据根据参考书目 10. 表 2 结果 (所有能量单位用焦耳 ) 在作功冲程上所用的时间；功冲程完成的工作量；每循环的净工作量；擦损失的能量；作中的热泄漏损失的能量； Q，热泄漏；作功冲程结束时的温度；，有效利用率。这些改善是显而易见的，但不是最有利的。如果传统发动机的总损失是保持大约固定的常数，但是减少高于 80%的热耗和低于 60%的摩擦损失，有效利用率获得提高，到达传统发动机有效利用率的 17%以上。当润滑油流过发动机的最高温度附近时，在这个分析过程中的改善的主要来源是热耗的减少。这就是为什么在较大的摩擦力下改善发动机的热泄漏和降低摩擦损失比发动机使用更好的绝缘材料要好，。最后，在相应时间内为优化发动机和为它的传统对应部分，它是指导研究活塞运动的最佳路径的方法。活塞的位置和作用时间的关系显示在图 2上在结束时，让我们强调在这工作中说明了一个热力学的系统非传统的优化被方法。而不是控制热效率、热容量、传热、摩擦系数、冷却水温度，或者热力发动机的其他通常参量，我们控制了发动机容量时间路径。我们感谢士为我们做到有用的评论和建议。我们的部分经费由育基金提供。图 2 在作功、排气、进气和压缩冲程中优化的 ( )和传统的 ( )活塞运动比较；最佳路径的最大加速度被限制在 2 x 104 m3/考文献 1. R. (1973) 8 (1981) 2. P., B. & R. S. (1977) A 14,20943. F. L. & B. (1975) J. 43, 224. B., R. S., A. & P. (1977) A 15, 20865. M. (1979) A 19, 127212776. P., A., B. & R. S. (1980) A 21, 21157. D., I. & J. (1978) J. 69, 38988. & M. C. (1971) 9. A., (1970) D). 10. C. F. (1966) 1, 1582, 19 毕业设计（论文）题目：槽形托辊带式输送机设计学院：航空与机械工程学院专业名称：机械设计制造及其自动化班级学号： 05031321 学生姓名：张锦卫指导教师：封立耀二年六月南昌航空大学学士学位论文（开题报告） - 1 - 一、选题的依据及意义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 (如机车类 )相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。带式输送机广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门，是因为它具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点。槽型托辊带式输送机是属带式输送机的一个类型。其相对于平行托辊带式输送机来说更具有优点，特别在煤矿的运用中，其载荷更大、运行更平稳可靠等特点！煤现在作为世界上最主要的能源之一。对煤矿的采掘中带式输送机仍有十分重要的作用！还有的就是国家的其他部门对带式输送机运用也是十分广泛。所以我觉得现在对带式输送机，特别是槽型托辊带式输送机的研究设计还是十分的有必要的！二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述） 1）国外带式输送机技术的现状 1. 带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型。 2. 带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。 2）国内带式输送机技术的现状型都较多。南昌航空大学学士学位论文（开题报告） - 2 - 但其技术相对国外还是落后 ,特别是输送机的寿命和性能方面。 3. 带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。 3）总的发展趋向型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。带式输送机的单机长度已近 15 公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的带式输送道。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。展能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性的物料的输送机。邮局所用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求等。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输送机选型的重要指标之一。声和排放的废气。三、研究内容及实验方案托辊带式输送机的结构组成。优化传统的机械结构。送机的功率要求进行计算，使输送机能达到所要求动力的性能。再分析对托辊的选用和其他各种参数的计算并校核计算结果。连接轴进行有限元分析、并绘制零、部件图。使其最终能达到使用要求！南昌航空大学学士学位论文（开题报告） - 3 - 四、目标与主要特色及工作进度 1）目标毕业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 1. 输送长度： 30 米 ,提升高度 2 米； 2. 输送量： 80 吨 /小时 , 输送物料为原煤， 3. 堆积密度： 900 公斤 /米 3；物料在带面上的动堆积角为 450 4、输送带速： /秒 5、上托辊槽形布置。 2）主要特色辊带式输送机来说，槽型托辊带式输送机更为复杂。在些此主要是对槽型托辊的设计和其材料的选用能在很大程度上影响整体输送机的性能。使其整体性能比以前的工作机有个较大的提高。将对产品的制造成本作为考虑重点，尽量节约制造成本。南昌航空大学学士学位论文（开题报告） - 4 - 3）工作进度 2 月 16 日 2 月 22 日 2外文资料翻译（不少于 6000 字符） 2 月 23 日 3 月 1 日 3运动及动力参数计算 3 月 2 日 3 月 15 日 4总装图设计 3 月 16 日 4 月 12 日 5. 主要零、部件强度及选用计算 4 月 13 日 5 月 3 日 6用连接轴进行有限元分析 5 月 4 日 5 月 17 日 7. 绘制零、部件图 5 月 18 日 6 月 12 日及答辩准备 6 月 13 日 6 月 19 日南昌航空大学学士学位论文（开题报告） - 5 - 五、参考文献【 1】孙桓等主编北京 :高等教育出版社， 2001 【 2】濮良贵等主编北京 :高等教育出版社， 2001 【 3】运输机械设计选用手册编委会北京 :化学工业出版社 4】毛广卿主编北京 : 科学出版社， 2003 【 5】范祖尧主编北京 :机械工业出版社， 1996 【 6】徐灏主编四版）机械工业出版社 7】 E, of 980 【 8】洪致育、林良明主编：连续运输机，机械工业出版社，北京， 1982。槽形托辊带式输送机设计学生姓名：张锦卫班级： 050313 指导老师：封立耀摘要：本文中概述了带式输送机的应用范围，分析了其工作原理和主要性能。对带式输送机的各个组成部件进行了详细的分析和选用。在设计中对输送机的主要部件进行了受力计算。并用连接轴进行有限元分析，使其强度达到要求。其后还对输送机的主要部件的作了寿命分析。本文所设计的是槽形托辊带式输送机，其设计要求为：输送物料为原煤，输送量： 80 吨 /小时，输送长度： 30 米 ,提升高度 2 米；堆积密度： 900 公斤 /米 3；物料在带面上的动堆积角为 045 ，输送带速： /秒，上托辊槽形布置。设计中，其整体是一个倾斜的状态，上托辊都采用槽形布置；下（回程）托辊采用平行托辊。本输送机为向下运输物料，其倾斜角为 50，所以采用小倾角设计。在设计带宽时，按照槽形布置来选择计算。在尾架的选取方面，采用螺旋拉紧装置尾架，使输送带能始终保持必要的张力。用连接轴进行有限元分析，得出其一般工作时的性能状态，并做出相应的调整。关键词：槽形托辊带式输送机输送带有限元分析指导老师签名： 050313 an of of of an of on of In of of of is In is in is to do on it is in is of 80 30 2 900 in of 1.2 m / s, on of a of of 150, so of As of we so is to do on to of 南昌航空大学学士学位论文 - 1 - 槽形托辊带式输送机设计学生姓名：张锦卫班级： 050313 指导老师：封立耀摘要：本文中概述了带式输送机的应用范围，分析了其工作原理和主要性能。对带式输送机的各个组成部件进行了详细的分析和选用。在设计中对输送机的主要部件进行了受力计算。并用连接轴进行有限元分析，使其强度达到要求。其后还对输送机的主要部件的作了寿命分析。本文所设计的是槽形托辊带式输送机，其设计要求为：输送物料为原煤，输送量： 80 吨 /小时，输送长度： 30 米 ,提升高度 2 米；堆积密度： 900 公斤 /米 3；物料在带面上的动堆积角为 045 ，输送带速： /秒，上托辊槽形布置。设计中，其整体是一个倾斜的状态，上托辊都采用槽形布置；下（回程）托辊采用平行托辊。本输送机为向下运输物料，其倾斜角为 100% 30% 30% 滚筒组别滚筒组别滚筒组别 A B C A B C A B C 500 500 400 315 400 315 250 315 315 250 630 800 1000 1250 1600 630 800 1000 1250 1600 500 630 800 1000 1250 400 500 630 800 1000 500 630 800 1000 1250 400 500 630 800 1000 315 400 500 630 800 400 500 630 800 1000 400 500 630 800 1000 315 400 500 630 800 注： 180 度）； F 亦满足不打滑条件 : 1+2845 N （ 2=188 1 N （ F 输送带满载启动或制动时出现的最大驱动圆周力 U =4740 N 其中传动滚筒和胶带之间的摩擦系数，取包角，取 185 ；则 e = F 11724 N 经两者进行比较，输送带的最小张力为 1881N 南昌航空大学学士学位论文 - 36 - 全部滚筒、托辊、驱动装置安装后均应转动灵活。重型缓冲托辊安装时，应按图纸要求，保证弹簧的预紧力。输送带接头时，应将拉紧滚筒放在最前方的位置，并尽量拉紧输送带。 Z n/（ B ）（式中：定工作情况下输送带静安全系数 ,n=14 送带纵向扯断强度 =100 ，见运输机械设计选用手册表 1 稳定工况下输送带最大张力 u+937 N （ Z n/（ B ） =定层数，取 Z 3 输送带的抗拉强度取决于带宽和芯层层数。由下面的公式可计算出输送带可承受的最大张力： = .（输送带工作时所承受的最大张力 (N)； B 输送带带宽 5000 m 安全系数 12；输送带芯层经向扯断力，即极限强度（ N/ 所以 .=5031000/12 =12500N 由此可知， 5937N = 12500N （满足设计的强度要求。对传动滚筒轴进行受力分析，如下图：南昌航空大学学士学位论文 - 37 - 图 2动滚筒的载荷集度由材料了力学的知识可知道：载荷集度 q = F L （ = 5937 / = 11874N/m 式中： 00 80是一个很小的范围，所以不能简化成一个集中力来计算。否则，计算的结果将出现较大的误差。动滚筒扭矩 Nm） 480 ) =118741/2 （ =筒规格： 5050，许用扭矩为 2.5 kNm ，满足要求，见运输机械设计选用手册表 2 弯截面系数 W 截面是直径 W= (= /32 = 0 -5 中：南昌航空大学学士学位论文 - 38 - 筒轴的弯曲强度对轴的强度校核，主要要求出最大的弯矩正应力，弯曲的强度条件为： WM （所以 WM =0 = 式中： 1 均为 m 所以满足弯曲的强度条件。为了对轴承的定期维修，所以对轴承的寿命计算是很必要的。轴承的寿命与所受载荷的大小有关，工作载荷越大，引起的接触应力也就越大，因而在发生点蚀破坏前所能经受的应力变化次数也就越少，亦即寿命也就越短。所谓轴承的基本额定动载荷，就是使轴承的基本额定寿命恰好为 610 转时，轴承所能承受的载荷值。下图 2载荷图 2与基本额定寿命10南昌航空大学学士学位论文 - 39 - 图 2由于设计所用的轴承不受到轴向力的作用，如图 2所以（ =1/2 5937 = 荷系数机械设计课本表 13 所以，轴承的当量动载荷 P= = （传动滚筒的转速 n =2=r/s （综合上述的计算，可以计算出轴承的寿命 366010 = 361 0 6 1 8 0 06 0 1 . 2 7 4 4 5 2 . 7 5 =0 7 h 式中： 1800 有了轴承的寿命，维修人员就可以参照来安排对输送机的维修。并且要注意轴承的润滑。 6 托辊的选用计算带式输送机承载分支，回程分支托辊的选用取决于带宽、带速、托辊间距及辊子的静载荷、动载荷等各种参数，计算后按辊子承载能力进行校核。辊径与带宽、带速有关，辊径与带速的关系见运输机械设计选用手册表 2 托辊寿命取决于轴承的失效寿命。因此，托辊的承载能力与轴承寿命有关，选用时应按带速、输送机的生产能力确定载荷，然后按辊子的承载能力表（见运输机械设计选用手册表 2选择轴承。辊子载荷计算如一下。南昌航空大学学士学位论文 - 40 - 承载分支托辊：式中 0载分支托辊静载荷， N； 0载分支托辊间距， m ；子载荷系数，见运输机械设计选用手册表 2e= 速， m/s；米长输送带质量， kg/m；送能力， kg/s。回程分支托辊：可得承载分支托辊：回程分支托辊：式中 0载分支托辊动载荷， N；程分支托辊动载荷， N；行系数，见运输机械设计选用手册表 2 击系数，见运输机械设计选用手册表 2 况系数，见运输机械设计选用手册表 2 可得 0P=；。计算后取静载荷、动载荷两者之中较大值来选择辊子，使其承载能力大于或等于计算值，这样就可保证辊子轴承寿命高于 30000h，转角小于 10 。 00()m e a q gu u BP e a q g02 2 . 2 20 . 8 1 . 2 ( 7 . 5 5 ) 9 . 8 2 4 5 . 21 . 2 1 3 7 . 5 5 9 . 8 2 2 1 . 9u 00s d f f fu u s f f南昌航空大学学士学位论文 - 41 - 7 拉紧行程 S（ m） S（ h+00=m 输送机代号： 5050 电机型号 : 电机功率 : 驱动装置组合号： 41 减速机：三章用连接轴进行有限元分析有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元，有限元分析是将物体划分成有限个单元，这些单元之间通过有限个节点相互连接，单元看作是不可变形的刚体，单元之间的力通过节点传递，然后利用能量原理建立各单元矩阵；在输入材料特性、载荷和约束等边界条件后，利用计算机进行物体变形、应力和温度场等力学特性的计算，最后对计算结果进行分析，显示变形后物体的形状及应力分布图。软件采用了有限元素方法 ( 一种用于分析工程设计的数字方法。于其通用性和适合使用计算机来实现，因此已被公认为标准的分析方法。模型划分为许多称作单元的简单小块形状，从而有效地用许多需要同时解决的小问题来替代一个复杂问题。零件的型划分为小块 (单元 )的模型单元共享被称为节的共同点，将模型划分为小块的过程称为网格化。对于所有可能的支持情形和载荷情形，每个单元的行为都是非常清楚的，有限元素方法使用具有不同形状的单元。单元中任意一点的响应都是从单元节处的响应插入的，每个节均由许多参数完整描述，具体取决于所用的分析类型和单元。例如，节的温度完整描述了节在热分析中的响应。对于结构分析，节的响应通常由三个平移和三个旋转操作完整南昌航空大学学士学位论文 - 42 - 描述，这些就称作自由度 (使用行分析就称作有限元素分析 ( 四面单元。红点代表节。单元的边线可以是曲线，也可以是直线该软件会生成控制每个单元的行为的方程式，其中考虑了每个单元与其它单元之间的联系，这些方程式将响应与已知的材料属性、约束和载荷相关联，接下来，该程序将这些方程式组织成一大组需同时求解的代数方程式，然后求解未知量。例如，在应力分析中，解算器找到每个节上的位移，然后该程序计算应变，并最终计算出应力。一个与全集成的设计分析系统，它提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析。得您能够使用个人计算机快速解决大型问题。种捆绑包，可满足您的分析需要，它节省了搜索最佳设计所需的时间和精力，可大大缩短产品上市时间。进行分析所需的步骤取决于算例类型。可以执行以下步骤来完成算例： 1、生成算例并定义其分析类型和选项。网格定义了可供使用的单元类型。 2、如果需要，请为算例定义参数。参数可以是模型尺寸、材料属性、力值或任何其它输入。 3、定义材料属性。如果在统中定义了材料属性，则不需要执行这一步 ,疲劳算例和优化算例使用参考的算例来获得材料定义。 4、指定约束和载荷。您可以使用参数而非数值。疲劳算例和优化算例使用参考的算例来获得约束和载荷。掉落测试算例不允许定义在设定过程之外指定的约束和载荷。 5、对于使用曲面的外壳网格，请使用外壳。 6、对于横梁网格（结构构件）算例，请定义横梁。 7、对于混合的网格算例，请定义外壳和实体。 8、定义全局、零部件和局部接触设定。您也可以使用查找相触面组功能查找接触面。 9、网格化模型，以便将模型划分为许多称作单元的小块。疲劳算例和优化算例南昌航空大学学士学位论文 - 43 - 使用参考算例中的网格。 10、如果需要，可以定义多达 100 个设计情形。 11、运行算例或设计情形。 12、查看结果。下面以头轴为例来描述在螺旋输送机的设计过程中的有限元分析（静态）过程： 1、定义算例类型为静态 2、定义材料属性为普通碳钢 3、定义约束类型为固定，部位如轴承对它的约束 4、划分网格 5、定义输入扭矩和反作用扭矩为、单击运行按钮让其进行分析分析结果如下：图 3限元静态分析结果应力分布图 1 南昌航空大学学士学位论文 - 44 - 图 3限元静态分析结果应力分布图 2 图 3限元静态分析结果位移分布图 1 南昌航空大学学士学位论文 - 45 - 图 3限元静态分析结果位移分布图 2 从上图可以看出，在轴上各点处的应力基本一样，而在靠近轴肩处应力变得较大，这是应力集中的结果。通过应力图 3轴的有键槽端到有螺栓孔端的应力基本是呈直线增大趋势，有键槽端最小，轴肩处最大。通过应变图 3知，从左轴端位移最大，其次是两轴承之间。南昌航空大学学士学位论文 - 46 - 第四章安装、试运行 1、安装安装前应根据验收规则进行验收，并熟悉安装技术要求和输送机图纸要求。安装技术要求见机械设备安装工程施工及验收规范一般是：划中心线安装机架（头架中间架尾架）安装下托辊及改向滚筒将输送带放在下托辊上安装上托辊安装拉紧装置，传动滚筒和驱动装置将输送带绕过头尾滚筒输送带接头张紧输送带安装清扫器、带式逆止器、导料槽及罩壳等。安装调心托辊时，应使挡轮位于胶带运行方向上辊子的后方。弹簧清扫器，空段清扫器，带式逆止器按照安装总图规定的位置进行焊接。弹簧清扫器与机架焊接时要保证压簧的工作行程有 20毫米以上，并使清扫下来的物料能落入漏斗。各种物料的易清扫性不同，应视具体情况调整压簧的松紧来改变刮板对输送带的压力，达到既能清扫粘着物又不导致阻力过大的程度。安装垂直拉紧装置时，可在上部两个改向滚筒间用钢板遮盖，以防止物料拉落在拉紧滚筒里损坏输送带。导料槽与输送带间压力应适当。 2、试运转新安装的输送机在正式投入使用前应进行 2小时空载及 8小时负载试运转，试运转前，除一般检查输送机的安装是否符合安装技术要求外，尚需检查：电动滚筒内应按规定加够润滑油；清扫器、清扫器诸部件的限位器安装情况 ;电气信号及控制装置的布置及接线正确性；点动电动机，观察滚筒转动方向是否正。在输送机运转期间应检查输送机各运转部位应无明显杂音；各轴承无异常温升各滚筒、托辊的转动及紧固情况；清扫器的清扫效果；调心托辊的灵活性及效果；输送带的松紧程度；各电气设备按钮应灵敏可靠；测定带速、空载功率、满载功率。南昌航空大学学士学位论文 - 47 - 第五章带式输送机皮带跑偏问题带式输送机是输送系统的主要设备，它的安全稳定运行直接影响到原料供应。而胶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。本文是根据多年现场实践，从使用者角度出发，利用力学原理分析与说明此类故障的原因及处理方法。 (1)承载托辊组安装位置与输送机中心线的垂直度误差较大 ,导致胶带在承载段向一则跑偏。如下图带向前运行时给托辊一个向前的牵引力个牵引力分解为使托辊转动的分力一个横向分力个横向分力使托辊轴向窜动，由于托辊支架的固定托辊是无法轴向窜动的，它必然就会对胶带产生一个反作用力使胶带向另一侧移动，从而导致了跑偏。图 5 承载托辊组安装时受力分析搞清楚了承载托辊组安装偏斜时的受力情况，就不难理解胶带跑偏的原因了，调整的方法也就明了了，第一种方法就是在制造时托辊组的两侧安装孔都加工成长孔，以便进行调整。具体调整方法见图 5体方法是皮带偏向哪一侧，托辊组的哪一侧朝皮带前进方向前移，或另外一侧后移。如图 5带向上方向跑偏则托辊组的下位处应当向左移动，托辊组的上位处向右移动。图 5 承载托辊组的调整方法南昌航空大学学士学位论文 - 48 - 第二种方法是安装调心托辊组，调心托辊组有多种类型如中间转轴式、四连杆式、立辊式等，其原理是采用阻挡或托辊在水平面内方向转动阻挡或产生横向推力使皮带自动向心达到调整皮带跑偏的目的，其受力情况和承载托辊组偏斜受力情况相同。一般在带式输送机总长度较短时或带式输送机双向运行时采用此方法比较合理，原因是较短带式输送机更容易跑偏并且不容易调整。而长带式输送机最好不采用此方法，因为调心托辊组的使用会对胶带的使用寿命产生一定的影响。 (2)头部驱动滚筒或尾部改向滚筒的轴线与输送机中心线不垂直，造成胶带在头部滚筒或尾部改向滚筒处跑偏。如下图 5筒偏斜时，胶带在滚筒两侧的松紧度不一致，沿宽度方向上所受的牵引力递增或递减趋势，这样就会使胶带附加一个向递减方向的移动力致胶带向松侧跑偏，即所谓的 “ 跑松不跑紧 ” 。图 5滚筒处跑偏的受力与调整方法其调整方法为：对于头部滚筒如胶带向滚筒的右侧跑偏，则右侧的轴承座应当向前移动，胶带向滚筒的左侧跑偏，则左侧的轴承座应当向前移动，相对应的也可将左侧轴承座后移或右侧轴承座后移。尾部滚筒的调整方法与头部滚筒刚好相反。经过反复调整直到胶带调到较理想的位置。在调整驱动或改向滚筒前最好准确安装其位置。(3)滚筒外表面加工误差、粘料或磨损不均造成直径大小不一，胶带会向直径较大的一侧跑偏。即所谓的 “ 跑大不跑小 ” 。其受力情况如图 5带的牵引力 y，在分力带产生偏移。南昌航空大学学士学位论文 - 49 - 图 5滚筒直径大小不一的受力情况对于这种情况，解决的方法就是清理干净滚筒表面粘料，加工误差和磨损不均的就要更换下来重新加工包胶处理。 (4)转载点处落料位置不正对造成胶带跑偏，转载点处物料的落料位置对胶带的跑偏有非常大的影响，尤其在上条输送机与本条输送机在水平面的投影成垂直时影响更大。通常应当考虑转载点处上下两条皮带机的相对高度。相对高度越低，物料的水平速度分量越大，对下层皮带的侧向冲击力时物料也很难居中。使在胶带横断面上的物料偏斜，冲击力果物料偏到右侧，则皮带向左侧跑偏，反之亦然。图 5 落料点不正时受力情况对于这种情况下的跑偏，在设计过程中应尽可能地加大两条输送机的相对高度。在受空间限制的带式输送机的上下漏斗、导料槽等件的形式与尺寸更应认真考虑。一般导料槽的的宽度应为皮带宽度的五分之三左右比较合适。为减少或避免皮带跑偏可增加挡料板阻挡物料，改变物料的下落方向和位置。 (5)胶带本身的的问题，如胶带使用时间长，产生老化变形、边缘磨损，或者胶带损坏后重新制作的接头中心不正，这些都会使胶带两侧边所受拉力不一致而导致跑偏。这种情况胶带全长上会向一侧跑偏，最大跑偏在不正的接头处，处理的方法只有对中心不正的胶接头重新制作，胶带老化变形的给予更换处理。 (6)输送机的张紧装置使胶带的张紧力不够，胶带无载时或少量载荷时不跑偏，当载荷稍大时就会出现跑偏现象。张紧装置是保证胶带始终保持足够的张紧力的有效装置，张紧力不够，胶带的稳定性就很差，受外力干扰的影响南昌航空大学学士学位论文 - 50 - 就越大，严重时还会产生打滑现象。对于使用重锤张紧装置的带式运输机可添加配重来解决，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。对于使用螺旋张紧或液压张紧的带式运输机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胶接。 (7)对于设计有凹段的带式输送机，如凹段的曲率半径过小，在启动时如果皮带上没有物料，在凹段区间处皮带就会弹起，遇到大风天气时还会将皮带吹偏，因此，最好在皮带运输机的凹段处增设压带轮来避免皮带的弹起或被风吹偏。斗轮堆取料机的下层穿过式胶带在尾车堆料状态时就会产生一个很大的凹段，此处最容易发生跑偏。如下层输送机有机架下沉，更会加剧胶带的腾空范围，极易跑偏。因此，在设计阶段应尽可能地采用较大的凹段曲率半径来避免此类情况的发生。 (8)双向运行皮带运输机跑偏的调整，双向运行的皮带运输机皮带跑偏的调整比单向皮带运输机跑偏的调整相对要困难许多，在具体调整时应先调整某一个方向，然后调整另外一个方向。调整时要仔细观察皮带运动方向与跑偏趋势的关系，逐个进行调整。重点应放在驱动滚筒和改向滚筒的调整上，其次是托辊的调整与物料的落料点的调整。同时应注意皮带在硫化接头时应使皮带断面长度方向上的受力均匀 ,两侧的受力尽可能地相等。南昌航空大学学士学位论文 - 51 - 第六章安全操作和维护保养 1 安全操作必须尽量降低落料高度以减少物料的冲击，当落料高度超过时，在设计导料槽和给料漏斗时应使物料不直接冲击到输送带面上，输送混有大块物料的物品时，应在物料达到输送带之前经过特别的倾斜的栅格让粉状和小块物料经过栅格先落到输送带上，而大块物料则沿着栅格滚到已

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