食品提升机的设计

1食品提升机的设计 摘 要：本设计为一种新型食品包装自动输送线的专用设备食品提升机的设计。利用异型输送带的盛料和输送作用，结合常用带式提升机的输送原理，实现产品水平提升、输送的功能。该机设计输送精度高、运行平稳、制造成本低、实用性强、自动化程度高，极大地提高了工作效率。据此设计可用于不同承载对象的其它类食品提升机，降低机器设计难度，具有广泛的应用前景。关键词：减速器；改向滚筒；改向压轮；托辊2Design of Food ElevatorAbstract: A new type of special equipment for food packaging automatic transportation line elevator is designed in this paper. Special-shaped belt hoist realized the function of lifting and transporting prod-ucts by using special-shaped conveyor belt to load and transport materials,combined with the conveying prin-ciple of common belt hoist.This device had the advantages of high precision，smooth operation,low manufac-turing cost,high practicability,high automation and it will improve the efficiency greatly.This design can be used for the other types of food hoist carrying different load-bearing objects, and lower the difficulty of designing machine. So, it has a wide range of applicationsKey words：Reduction gear; Changes to the drum; Pressure roller; Supporting roller31 前言1.1 食品机械概述 食品机械指的是把食品原料加工成食品(或半成品)过程中所应用的机械设备和装置。目前，我国食品机械的发展任重而道远、空间广阔，究其主要原因是我国人民消费的食品大多是来自农业的未加工食品，每年因缺乏必要的食品加工机械使食品资源不能直接加工、贮藏、保鲜而造成的损失高达几十亿元，未能深加工综合利用而造成的资源浪费损失更高，因此我国食品机械具有广阔的市场前景。我国食品机械制造业的产品，能跟上国际先进水平的不少，但真正具有自主知识产权、具有技术创新的产品却是甚少。这里所说的“跟”字，是“跟进”甚至是仿制，而创新极少。所以，我国食品机械制造企业要从创新的角度，从自主知识产权的高度来开发新产品，开发出具有国际一流水平的先进设备，这样，才能真正实现国产食品机械制造业的提档升级。要实现国产食品机械制造业的提档升级，最重要最根本的一条，就是要提高该行业从业人员的综合素质。这个综合素质即思想素质和技术素质。思想素质包括思想观念、思维方式、决策水平和创新思想。2009 年 1 月 23 日，国家标准化管理委员会(SAC)发布了国家标准食品机械安全卫生 。标准规定了食品机械装备的材料选用、设计、制造、配置方面的安全卫生要求。本标准适用于食品机械装备，也适用于具有产品接触表面的液体、固体和半固体等食品包装机械。这样，食品包装机械的发展就有了更坚实的基础。基于全球性的食品安全日趋严峻，发达国家对食品机械安全生产技术的研究与应用十分重视，都是从食品机械的设计制造做起达到食品加工的安全卫生。实现方式有两条：一是制订完善的食品机械技术规范；二是按照这些技术规范严格组织食品机械的设计、制造和应用。在这些技术规范中，最主要的是食品机械的机械安全与卫生要求，其内容涵盖了食品机械的设计与制造、设备选型与配套、设备安装与验证等环节，这也是国际上食品机械研究、开发、制造的通行要求。其他国家食品机械制造业拟与国际实现接轨，必须符合这些安全卫生技术要求，它属于目前食品机械与国际接轨的基本条件。随着社会进步和经济发展,食品加工这一传统行业已经发生、正在发生而且还将发生巨大的变化。这种变化的突出特点包括:食品形式方便化,出现了以方便面为代表的各式各样的方便食品、方便调料;食品口味多样化,中式、西式、南甜北咸、东辣西酸;食品内容功能化,不只是传统意义上的吃饱、吃香,而是更为注重营养全面,有些还赋予食品特定的营养功能;食品生产工业化,包括加工操作的机械化、自动化和产品质4量的标准化。在这种变化中,食品加工机械与设备具有重要作用。食品加工机械化的意义主要体现在以下几个方面:（1）规范生产程序,保证产品质量,通过设定合理的操作程序,利用机械自动完成作业,因减少了传统生产过程中人的直接参与和操作的随意性,产品质量的均一性更好,卫生质量更高,这是保证产品的标准化这一现代食品工业的重要特征的主要手段。（2）降低生产成本,由于劳动生产率和产品质量的提高,加上利用机械可以更为充分合理地使用原料,降低了物耗,使得生产成本得以有效降低。（3）减轻了劳动强度,提高了劳动生产率,一个操作人员可以同时管理一台或者几台,甚至一套具有高生产能力的设备。（4）改善了劳动环境。（5）能完成人力无法完成的作业 8。1.2 食品提升机简介提升机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形；17世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19 世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。1868 年，在英国出现了带式输送机；1887 年，在美国出现了螺旋输送机；1905 年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906 年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。提升机一般按有无牵引件来进行分类。具有牵引件的输送机一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力，可采用输送带、牵引链或钢丝绳；承载构件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驱动装置给输送机以动力，一般由电动机、减速器和制动器(停止器)等组成；张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件保持一定的张力和垂度，以保证输送机正常运转；支承件用以承托牵引件或承载构件，可采用托辊、滚轮等。 具有牵引件的输送机的结构特点是：被运送物料装在与牵引件连结在一起的承载构件内，或直接装在牵引件(如输送带)上，牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连，形成5包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路，利用牵引件的连续运动输送物料。这类的输送机种类繁多，主要有带式输送机、板式输送机、小车式输送机、自动扶梯、自动人行道、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式输送机、斗式提升机、悬挂输送机和架空索道等。没有牵引件的输送机的结构组成各不相同，用来输送物料的工作构件亦不相同。它们的结构特点是：利用工作构件的旋转运动或往复运动，或利用介质在管道中的流动使物料向前输送。例如，辊子输送机的工作构件为一系列辊子，辊子作旋转运动以输送物料；螺旋输送机的工作构件为螺旋，螺旋在料槽中作旋转运动以沿料槽推送物料；振动输送机的工作构件为料槽，料槽作往复运动以输送置于其中的物料等。未来提升机的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。 大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。水力输送装置的长度已达 440 公里以上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。扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、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、粘性物料的输送机。带式输送机由驱动装置拉紧装置输送带中部构架和托辊组成输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品。带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。它用于水平运输或倾斜运输。通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。（1）输送带常用的有橡胶带和塑料带两种。 橡胶带适用于工作环境温度-1540C 之间。物料温度不超过 50C。向上输送散粒料的倾角 1224。对于大倾角输送可用花纹橡胶带。塑料带具有耐油、酸、碱等优点，但对于气候的适应性差，易打滑和老化。带宽是带式输送机的主要技术参数。6（2）托辊分单滚筒（胶带对滚筒的包角为 210230） 、双滚筒（包角达 350）和多滚筒 （用于大功率）等。有槽形托辊、平形托辊、调心托辊、缓冲托辊。槽形托辊（由 25 个辊子组成）支承承载分支，用以输送散粒物料；调心托辊用以调整带的横向位置，避免跑偏；缓冲托辊装在受料处，以减小物料对带的冲击。（3）滚筒分驱动滚筒和改向滚筒。驱动滚筒是传递动力的主要部件。分单滚筒（胶带对滚筒的包角为 210230） 、双滚筒（包角达 350）和多滚筒（用于大功率）等。（4）张紧装置其作用是使输送带达到必要的张力，以免在驱动滚筒上打滑，并使输送带在托辊间的挠度保证在规定范围内。带式输送机的技术优势：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，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送，以及港口内船舶装卸等均采用带式输送机。如在这些场合停机，其损失是巨大的。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。带式提升机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小(约为刮板输送机的 13-15)，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。带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，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受料也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料(如选煤厂煤仓下的输送机)或沿带式输送机长度方向上的任一点通过均匀给料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。带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。物料可简单地从输送机头部卸出，也可通过犁式卸料器或移动卸料车在输送带长度方向的任一点卸料。螺旋输送机俗称绞龙，适用于颗粒或粉状物料的水平输送，倾斜输送，垂直输送等形式。输送距离根据畸形不同而不同，一般从 2 米到 70 米。输送原理：旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送。使物料不与螺旋7输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。结构特点：螺旋输送机旋转轴上焊有螺旋叶片，叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。双螺旋输送机就是有两根分别焊有旋转叶片的旋转轴的螺旋输送机。说白了，就是把两个螺旋输送机有机的结合在一起，组成一台螺旋输送机。螺旋输送机旋转轴的旋向，决定了物料的输送方向，但一般螺旋输送机在设计时都是按照单项输送来设计旋转叶片的。当反向输送时，会大大降低输送机的使用寿命。斗式提升机 利用均匀固接于无端牵引构件上的一系列料斗，竖向提升物料的连续输送机械。斗式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长显著优点，其主要性能及参数符合 JB3926-85垂直斗式提升机 （该标准等效参照了国际标准和国外先进标准） ，牵引圆环链符合 MT36-80矿用高强度圆环链,本提升机适于输送粉状，粒状及小块状的无磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、水泥、石块、砂、粘土、矿石等，由于提升机的牵引机构是环行链条，因此允许输送温度较高的材料(物料温度不超过 250 )。一般输送高度最高可达 40 米。散料输送机械(如:带式输送机螺旋输送机斗式提升机大倾角输送机等)。物流输送机械(如:流水线,流水线设备,输送线,悬挂输送线,升降机,气动升降机,齿条式升降机,剪叉式,升降机,辊道输送机,升降机) 21。1.3 食品提升机现状食品提升皮带机是在带式输送机的基础上发展起来的。食品提升皮带机与传动的带式输送机一样是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带等作为传送物料和牵引工作的输送机械，其特点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件，这与其他的输送机械有着明显的区别。本次设计的食品提升机皮带机是一种较小型的运输机械，其承载力要求较小，相对于其他的代收输送机械的成本要求低，设计结构紧凑。食品提升皮带机是带式输送机中的一种，而带式输送机已被电力、冶金、煤炭、化工、港口等各行各业广泛采用。特别是近年来新材料、新技术的应用，使带式输送机的发展步入了一个快车道，其特点如下。 结构简单 带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊、驱动装置、输送带8等几大件组成，仅有十多种部件，并能进行标准化生产，可按需要进行组合配合，结构身份简单。送物料范围广泛 带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高、低温，可按需要进行制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、生熟料等食物品。运送量大 运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不断运送，这是火车、汽车运输所不及的。运距长 单机长度可达十几公里一条，在国外已十分普及，中间无须任何转载点。德国单机 60 公里一条已经出现。越野的带式输送机常使用中间摩擦驱动方式，使输送带长度不受输送带强度的限制。对线路适应性强 现代的带式输送机已从槽型发展到圆管形，它可在水平及垂直面上转弯，打破了槽型带式输送机不能转弯的限制。装卸料十分方便 带式输送机根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料。圆管式带式输送机也是如此，还可以再回程段上装、卸料，进行方向运输。可靠性高 由于结构简单，运动部件自重轻，只要输送带不被撕破，寿命可长达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好，几十年也不坏。维护费用低 带式输送机的磨损件仅为托辊和滚筒，输送带寿命长，自动化程度高，使用人员很少，平均每公里不到一人，消耗的机油和电力也少。能耗低、效率高 由于运动部件自重轻，无效运量少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低、效率最高。维修费少 带式输送机运动部件仅为托辊和滚筒，因食品较轻，输送带耐磨。相比之下，汽车等运输工具磨损部件要多得多，且更换磨损部件也较为频繁。综上所述，带式输送机的优越性已十分明显，它是国民经济中不可缺少的关键设备。随着制造业信息化的发展，大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造和销售的周期，使它更加具有竞争力。2 提升机的设计原理和方案2.1 提升机的设计原理皮带机的设计是按照所结合的要求和条件，首先确定主要组成部分由驱动装置、传动滚筒、改向滚筒、托辊及机架等几大部分组成。驱动装置 驱动装置是皮带机动力的来源，它主要由电动机、减速器组成。传动滚筒 根据设计的特殊要求，在设计中采用了滚筒通过联轴器与驱动装置相9连，从而传递动力。改向滚筒、托辊 改向滚筒是引导输送带改变方向的圆柱形筒。托辊可以保证物料按带的输送方向输运食品。改向滚筒和托辊的结构比较简单。机架 机架是承受驱动装置、滚筒、托辊、输送带和物料的钢结构，可以承受冲击、拉伸、压缩和弯曲应力。机架的结构比较零散，它需要考虑到安装位置的合理、布局的美观、节省材料、占地面积小、安装维修方便等要求，因此所设计的整个机架的结构都采用焊接或用螺栓连接。基本结构见下图所示：1漏斗 2护罩 3传动滚筒 4上部区段机架 5改向滚筒 6中间架 7平行下托辊 8平行上托辊 9挡边带 10压带轮组 11下部区段机架 12尾部改向滚筒 13尾部拉紧装置 1Funned 2Shield 3Drive Roller 4The Upper Section Frame 5Redirection Roller6The Middle Frame 7The Under Parallel Roller 8The Upper Roller 9Guard Band 10Pressure Belt Wheel 11The Lower Section 12The Tail Redirection Roller 13The Rear Tension Device图1 食品提升机Figure 1 Food elevator2.2 设计要求和方案提升机是一种实现工程物料向上运输的机械，能持续高效地输送物料，电动机通过传动装置，带动传动滚筒的转动，而传动滚筒借助于滚筒与胶带之间的摩擦力，从而实现带的传动，进而带动物料按要求不停的向上运输。设计意义：提升机在工程上的充分运用能提高工程的生产率，减轻工人的劳动强度，为创造高的经济利润提供了可靠的条件。2.2.1 设计要求食品提升皮带机设计要求：（1）提升高度：1000mm。（2）输送量：3000 块/h。10（3）工步：50 步/min。具体要求如下：（1）每走一工步：1.2s.。（2）动停比：1/3。（3）每个档板间距：100mm。（4）带速为：0.5m/s。（5）带宽为：450mm。（6）减速器要求：运输带工作拉力 F=6KN。滚筒直径 D=300mm。两班制，载荷平稳；工作年限 10 年（每年按 300 天计） 。确定方案根据传统带式输送机的工作特点和结构形式，提出食品提升皮带机的具体设计要求以及主要工作状态，进行食品提升皮带机总体方案的设计，确定其主要组成部分，并对各部分所涉及的零部件进行详细设计和计算。首先确定设计的几个主要部分：皮带组、改向滚筒、改向压轮和托辊。根据输送介质为食品，选用挡边带式输送机，型号为 DJ5050。运用工程力学的知识和设计手册对皮带组的重要部分传动滚筒和皮带进行了选取和设计计算。改向滚筒部分的设计计算，主要对轴进行强度校核，在满足强度要求的条件下，对滚筒进行了选型 m320。并选取钢丝绳芯为筒皮材料。改向压轮部分的设计计算，根据压轮的受力情况，主要受径向力。分析分体式压轮与整体式压轮的优缺点，选取分体式改向压轮。考虑到压轮与输送带的配合，进行了输送带的跑偏处理。为保证输送带的张紧力，增添了拉紧装置。托辊部分的设计计算，根据上述部分的设计，综合考虑选取平行托辊。对轴进行强度校核，在满足强度要求的条件下，选取托辊轴的直径为20mm。最后考虑到本设计的安装与维护，通过查找资料，进行了食品提升皮带机的安装与维护的描述。3 减速器结构的计算带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊、驱动装置、输送带等几大件组成。而这一系列的组成部件都需要用一个合适的床底功率和传动比来连接起来。所以减速器的设计是必须的。由于考虑到所传递的功率和传动比。在设计课题中采用的是二级圆柱齿轮减速器。113.1 电动机的选择电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y132M-4 系列笼型三相异步电动机。卧式封闭结构。电动机容量电动机所需工作功率为Pd=Pw/a=Fv/1000 a KW 由电动机至运输带的传动总效率为 h=h1h2h3h4h5h6h7h8h1=0.98 h2=0.98 h3=0.97 h4=0.97 h5=0.97 h6=0.98 h7=0.98 h8=0.98h= 0.98x0.98x0.97x0.97x0.97x0.98x0.98x0.98=0.825 电动机的输出功率： 取67.230.85WdaKwP7.3dwP电动机的转速根据课程设计指导书表的推荐的传动比合理范围，取二级圆柱齿轮减速器传动比i=840，则从电动机到滚筒轴的总传动比合理范围为 ia= i。故电动机转速的可选范围为nd=ianW =(840) 114.65=458.6-2866.25 r/min单级圆柱齿轮传动比范围 631i。则总传动比范围为 369i ，由于w=114.65 r/min, inwd可得 ai=1440/114.65=12.56。选电动机型号为 Y132M-43.2 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 143.2.1 总传动比 iwmni （1）代入数据得： 32.56.410i3.2.2 分配各级传动比由 带齿 ii，为使 V 带传动的外部尺寸不致过大，取传动比 3带i则 12带齿 i （2）代入数据得： 72.1齿i两级齿轮各传动比 齿齿齿 ii （3）考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近取 05.472.14.1齿齿 ii齿齿3.3 传动装置的运动和动力参数3.3.1 各轴的转速I 轴： 480311带inmr/minII 轴： 52.1.2齿 r/minIII 轴： 793齿i r/min 滚筒轴： 79.423n滚 r/min3.3.2 各轴的输入功率I 轴： 8.46.095101 pkWII 轴： 70.9322 kWIII 轴： 51.73 kW滚筒轴： 38.4.805435p滚 kW3.3.3 各轴的输入转矩I 轴： mN29.7.9011 nPT II 轴： 138510422 III 轴： 6.5533 滚筒轴： 47029990wn滚 将上述结果汇总于下表 1：表 1 传动装置的运动和动力参数Table 1 Gearing kinematic and dynamic parameters轴名功率 P(kW)转矩 T( mN)转速 n(r/min)传动比 i效率I 轴 4.89 97.29 480 3 0.96II 轴 4.70 378.71 118.52 3 0.96III 轴 4.51 1006.56 42.79 4.05 0.97滚筒轴 4.38 1021.47 42.79 2.77 0.98133.4 V 带的设计 143.4.1 确定计算功率 caP由参考文献1查得工作情况系数 1.AK（4）mcaP代入数据得： kW05.61.caP3.4.2 选择带型根据计算功率 和小带轮转速 由参考文献1选定带型为 B 型，其中ca1n。m40251d3.4.3 确定带的基准直径 和12（1）初选小带轮的基准直径 ，由参考文献4选 =125 mm1d 1d（2）验算带速 V（5）601nd代入数据得： m/s 42.9601425故带的速度合适。smsm60.95（3）计算从动带轮的基准直径 2dmm 根据参考文献4取 =355mm375112 di 2d3.4.4 确定中心距 a 和带轮的基准长度 dL（1）初定中心距 0（6）217.0da代入数据得： mm365127.0a（7）210d代入数据得： mm90初选中心距 =600mm。a14（2）计算所需带轮的基准长度 dL（8）020421221adadd 代入数据得： mm .97653562dL由参考文献1选带轮的基准长度 mm20dL（3）计算实际中心距 a（9）20da代入数据得： mm 612.9706a考虑到带轮的制造误差，带长误差，带的弹性及因带的松弛而产生的补充张紧的需要；中心距的变动范围：（10）dLa015.min代入数据得： mm 582mina（11）d3.max代入数据得： mm 67max3.4.5 验算小带轮上包角由 故主动带轮包角适合。12047.583.18012ad3.4.6 确定带的根数由： （12）laArca kpKpz 0由参考文献3知： 925.0;45.0;16.2;98. al kwpk取 z=3 根。69845/56z3.4.7 确定预紧力 0F（13）2min0.25qvzkpFac由参考文献3知 kg/m18.g15则 N85.1342.98042.935.062min0 F3.4.8 计算带传动在轴上的力 pF由式（14）（14）2sin10zP代入数据得： N7.834.15sin8.32PF3.4.9 误差验算设计中给定的传动比为 ，其变换范围为：带i15.38.2%513513实际设计的传动比为： 故满足误差要求。412di3.4.10 带轮设计由所引用参考文献3查得：mm; mm3.012e18f则带轮轮缘宽度：mm=40mm。82fzB大带轮毂孔直径由高速轴设计而定， mm。301d大带轮毂孔宽度 ：当 时，取 mm。LB5.14BL3.5 齿轮传动的设计计算及核算 143.5.1 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数因传递功率不大，转速不高，材料都采用 40Cr，并经调质及表面淬火，均用硬齿面。齿轮精度用 7 级，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取 Z1=24 则 Z2=95 3.5.2 设计计算（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计。2311tZHEKtTudd（15）167.12895043/TNm（3）确定公式内的各计算数值1）试取 d2) 210HLimiMPa3）计算解除疲劳许用应力（失效概率 1%，安全系数 S=1）（16）12.900.514507.2HNLimiKaSPMa4）试选 ，1.6tK.43HZ5） 1212078,.596） .3/89.ETNmPa（4）计算1）计算小齿轮分度圆直径 1td3.1td2）计算圆周速度1.43.02.36/6061tnVms（17）3）计算齿宽及模数 1.8325.048cos.1cos.72.5.7.048/.dtntntbmZhmb4）计算纵向重合度 1.3tan.30.824tan1.52dZ5）计算载荷系数171.,.295,1.,295.1.725vHBHAAKK查得 .7FB6）按实际的载荷系数校正算得的分度圆直径（18）3311.25.46.78tkd7）计算模数（19）1cos.1cos.264nmmz3.5.3 按齿根弯曲强度设计（1）确定计算参数1）计算载荷系数1.217.692AvFkk2）查参考文献2得齿轮的弯曲疲劳强度极限 1260FEMPa取弯曲疲劳寿命系数 120.85,.,.4FNFNkS3）计算弯曲疲劳许用应力1226.37.640.85.FNEKMPaS4）计算大小齿轮的 并加以比较FaSY12.6580.1337.74FaSFY（20）（2）设计计算 231.7450.8cos140.3.4m2.6nm 181122m46.78coscos24.60Z95nnd取 标 准 值取 分 度 圆 直 径取 则3.5.4 几何尺寸计算（1）计算中心距12z4a12.64coscs3mn圆 整（21）（2）算修正螺旋角12arcos4.96nZM（22）（3）计算大小齿轮的分度圆直径12n49.68cosm.Zd（23）（4）齿宽d12b49.687.45,0mB3.6 低速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮） 143.6.1 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数因传递功率不大，转速不高，材料采用 40Cr，并经调质及表面淬火，均用硬齿面。齿轮精度用 7 级，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取 Z1=24 则 Z2=77 3.6.2 设计计算（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计。2311tZHEKtTudd26.7950504/TNm19（3）确定公式内的各计算数值1）试取d=12）查得 1210HLimiMPa3）计算解除疲劳许用应力（失效概率 1%，安全系数 S=1）12.90.510457.2NLiHimKSPaM4）查得 120.78,.5,0.851.63（2）计算1）计算小齿轮分度圆直径 1td49.027tdm2）计算圆周速度 13.49.027364.50.9/601tnVms3）计算齿宽及模数 1.cos49027cos41.9822.5.8.63/6dtntntbmZhmb4）计算纵向重合度 10.8tan0.38.24tan1.52dZ5）计算载荷系数.2,.95,.,1.2951.740vHBHFAAKKK查参考文献2得 .7FB6）按实际的载荷系数校正算得的分度圆直径331 1.4049.25.6tkd207）计算模数1cos50.417cos2.038ndmmz3.6.3 按齿根弯曲强度设计（1）确定计算参数1）计算载荷系数1.2.17.0AvFkk2）由参考文献2得齿轮的弯曲疲劳强度极限 1260FEMPa取弯曲疲劳寿命系数 120.85,.,.4FNFNkS3）计算弯曲疲劳许用应力1226.37.40.8.29FNEKMPaS4）计算大小齿轮的 并加以比较FaSY12.65180.337.42.12FaSaSFY（2）设计计算231.7450.8cos40.13.975m21.6nm 112m.7cos504cos24.60Z3nnd取 标 准 值取 分 度 圆 直 径取 则3.6.4 几何尺寸计算（1）计算中心距12z51a5.0coscos4mn m圆 整（2）算修正螺旋角2112arcos5.09nZMa（3）计算大小齿轮的分度圆直径12n7.cosm3.0dZ（4）齿宽 d12b8.561.2, mB总结 12nZ493512高 速 级 ， ，低 速 级 ， ，4 部件选型设计皮带输送机选型计算有两种情况：一种是为一定使用条件选用整机定型的成套设备，如可拆移动式输送机；另一种是选择计算各种标准部件，然后组成适用条件下胶带输送机。标准部件包括胶带、滚筒组件、传动装置、托辊组件、机架、拉紧装置、制动装置和清扫装置等。本设计是按照后者进行。间歇运动机构是将主动件的均匀转动转换为时动时停的周期性运动的机构。例如牛头刨床工作台的横向进给运动，电影放映机的送片运动等都用有间歇运动机构。常用的间歇运动机构有棘轮机构和槽轮机构。4.1 槽轮机构由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构，又称马尔它机构。它常被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。槽轮机构有外啮合和内啮合两种形式。外啮合槽轮机构的槽轮和转臂转向相反,而内啮合则相同。 4.1.1 槽轮机构的组成及工作特点（1）机构组成 槽轮机构是由主动拨盘、从动槽轮和机架等组成。（2）工作特点 槽轮机构可将主动拨盘的等速回转运动转变为槽轮时动时停的间歇运动，并具有结构简单、外形尺寸小、机械效率高，以及能较平稳的、间歇地进行转位等优点，但存在柔性冲击的缺点，故常用于速度不太高的场合。4.1.2 槽轮机构的类型及应用（1）槽轮机构的类型1) 普通型，有外槽轮机构，内槽轮机构，槽条机构2) 特殊型22a) 不等臂多销槽轮机构b) 球面槽轮机构c) 偏置式槽轮机构，有偏置外槽轮机构，偏置内槽轮机构两种d) 曲线式槽轮机构，有曲线外槽轮机构，曲线内槽轮机构两种（2）槽轮机构的应用例 1 蜂窝煤制机模盘转位机构例 2 电影胶片抓片机构4.1.3 槽轮机构的运动系数及运动特性（1）普通槽轮机构的运动系数1)外槽轮机构。当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间 与主动拨盘转一周的dt总时间 之比，称为槽轮机构的运动系数，并以 表示，即: t k（24）ztkd12由于 ，故槽数 。又因 ，故单销槽轮机构的槽轮的运动时间总是0k3z5.0小于其静止时间。具有 个均布圆销的槽轮机构的运动系数 为:nkzn12（25）因 ，则有 。1k2zn由此可知，槽数与圆销数间的关系：;61,3n4z;,5。217nz2)内槽轮机构。 单销内槽轮机构的运动系数为：k=1/2+1/z故 k0.5（2）普通槽轮机构的运动特性1)槽轮机构的角速度及角加速度的最大值随槽轮数 的增多而减少；z2)当圆销开始进入和离开径向槽时，此两瞬时有柔性冲击，且随槽数 的减少而z增大；3)在机构运转速度较高时，或槽轮轴承惯性较大的情况下，就显得更为突出。4)内槽轮机构与外槽轮机构一样，有加速度突变，且其值与外槽轮者相等，但当23时，角加速度值迅速下降并趋于零。04.2 改向滚筒的设计4.2.1 改向滚筒的结构设计传动滚筒是传递带式输送机功率的圆柱形筒，而改向滚筒是引导输送带改变方向的圆柱形筒。改向滚筒不传递转矩，结构比较简单，易于制造加工，且和输送带接触时轴为空转，所以摩擦力小，使用寿命长。初步计算改向滚筒的结构尺寸参数如下：（1）两轴承座中心距 为：A（26）205BM代入数据得： m17021式中 带宽（ ） 轴承宽度（ ）（2）滚筒长度 为：L（27）105代入数据得： 105（3）筒皮的最大许用面压 ，对于帆布带芯， ；对于钢丝绳芯P2mN4.0P。2mN6.0P4.2.2 改向滚筒轴的强度校核（1）根据工作条件选择材料并初步确定轴的最小直径因为改向滚筒主要承受径向力，不传递转矩，故轴的最小直径选 18mm。即：。该轴无特殊要求，参考表 2 选取 45 钢，调质处理， 。8mind MPa650表 2 轴常用的几种材料的值Table 2 The value of Axis commonly several materials轴的材料 /Mpa235Q0122045 3040rC4SiMn4052TNr9181525（2）改向滚筒轴的设计与校核考虑到轴上零件的定位和装配方便等要求，拟订如图 2 所示的装配方案。因为轴24主要起改向作用，只承受一定的径向力，故初选一对 6205 型轴承：轴承内孔直径，即 ，轴承宽度 ；m25d25dm24B滚筒套筒处轴的直径 ；43轴的最大直径 d4=32mm；轴的各轴段长度 L1=8mm, L2=14mm,L3=17mm，L 4=132mm（轴采用对称布置） ；轴的总长 L=214mm 轴承和右端轴肩之间用螺母进行轴向固定，轴承和轴用过盈配合周向固定。（3）轴上受力计算已知： ， ，3mkg108.7钢 322 m107.8.016.43hrV，滚筒轴的结构如图 4-1 所示：.03Vm1) 径向力： gmFr 滚带滚带 45cos45cos（28）代入数据得： N1.03.1cs06.rF图 2 滚筒轴的结构Figure 2 Structure of the roller shaft25图 3 改向滚筒轴的校核Figure 3 Chage axis calibration2）垂直面支承力，截面 C 是的受力示意图见图 3，则N17.24.rAFR.B3）求剪力 QC 和弯矩 ，截面 C 上的受力如图 4 所示M图 4 截面 C 上的受力示意图Figure 4 Sketch of force on sections cN1.7ARQ03CMm58.AC4）绘剪力图与弯矩图，如图 3（d）所示： N17.ACRM（4）校核轴的强度危险剖面在轴中点 C 处（29）MPa16.032.58WC按表 2，对于 的碳钢，承受对称循环变应力时的许用应力B，因为 ，所以满足强度要求。Pa601b bC1表 3 轴的许用应力/MPaTable 3 Shaft of allowable stress26材料 Bb1b0b1400 130 70 40500 170 75 45600 200 95 55碳钢碳钢碳钢碳钢 700 230 110 65800 270 130 75合金钢合金钢 1000 330 150 90弯曲剪应力校核2*34RQbISzC（30）代入数据得： MPa01.614.372C对于选用 45 钢的轴，由表 4-1 可知，其弯曲剪应力，其弯曲剪应力因此 满足要求。MPa35TTC4.3 改向压轮的设计4.3.1 改向压轮的结构设计改向压轮是放在承载段或回程段转弯处空边上，应尽量留出空隙，以防与胶带横隔板边相摩擦。改向压轮不但起压信输送带，使其始终贴合在带轮上的作用，而且还有使输送带保持张紧力的作用，也就是说它还起着张紧轮的作用。因此，改向压轮在此设计中起着多重作用，是十分重要的部件之一。改向压轮的结构示意图 5 所示。图 5 改向压轮结构Figure 5 Bend wheel structure1-轮辐 2-轮毂 3-辐板 4-皮带改向压轮的安装位置如图 6 所示。27图 6 改向压轮的安装Figure 6 Installation of tapped roller 改向压轮在设计中注意以下几点：（1）改向压轮的轴心到输送带的距离必须大于带上横隔板的高度，以防发生干涉、产生摩擦。（2）改向压轮的轴主要承受径向力，不传递动力及转矩，因此所设计的轴必须有一定的强度，防止轴的断裂。（3）当带传递动力时，改向压轮与带之间产生的摩擦力不能太大。（4）改向压力在输送带上的距离要适中。4.3.2 设计方案的比较与选择（1）整体式设计改向压轮的整体设计方案，如图 7 所示。这样设计的优点是；一体连接，两端受力均匀，易于安装。缺点是：较分体式质量大，不能调整两轮间距，要求对中精度高图 7 整体式改向压轮设计方案Figure 7 Integral tapped roller design（2）分体式设计改谢压轮的分体式设计方案，如图 8 所示。其优点是：结构简单，便于安装，且方便调整间距，损坏一个更换一个，相对于一轴连接的而方不必整体更换。缺点是：压紧力不好控制，可以出现两端受力不均匀的现象。综上所述，两者相比，分体式设计方案更为合理，故本设计采用分体式改稿压轮。28图 8 分体式改向压轮设计方案 7Figure 8 Plan of Split tapped roller design4.3.3 输送带的跑偏处置输送带运行时，可能由于拉力不足、物料偏心堆积，机架变形、托辊轴承缺陷、安装不对中、接头歪斜、拉力分布不均等，引起输送带跑偏。生产实践证明，机头、机尾不平行时输送带跑紧边不跑松边；安装不平时，跑高处不跑低处；安装下托辊不垂直时输送带跑后不跑前。一般以托辊的稳定系数来衡量跑偏纠正的能力。 20一般来说，输送带的跑偏范围不太大，可利用托辊进行调整。可以用托辊进行调整的方法有槽形调偏托辊、侧托辊、两节式“V”形托辊、螺旋侧托辊等自动调节方法。本次设计的食品提升皮带机属于小型食品输送机，输送的物料是很轻的糖果，利用以上方法不但会使结构变得复杂，而且会增加设计的成本，降低效率。因此，经过比较选择采用将改向压轮与防跑偏设计相结合的方法，如图 9 所示。图 9 改向压轮防跑偏设计图 17Figure 9 Tapped roller misalignment-proof design4.3.4 拉紧装置张紧装置是带式输送机的重要组成部分。它的作用是保证输送带有足够的张紧力、补偿输送带的弹性伸长、为输送带重新连接作必要的行程准备等。随着运输能力的提高及巷道的延伸,长运距大功率带式输送机对张紧装置提出了更高的要求。重锤式、固定式等机械张紧装置已难以适应要求。可调张力、实时监控、响应快、安全可靠的自动张紧装置便应运而生。输送带是橡胶和纤维织品两者复合而成的产品。垂锤拉紧装置在运行一段时间后29自动下降一段距离，使输送带变长，这说明输送带发生了蠕变，在启动、制动过程中也会发生蠕变现象，此时拉紧装置就必须进一步收紧才不会发生打没现象。由此可见，拉紧装置是保证带式输送机正常运转不可少的重要部件，它的功能如下。（1）输送带在传动滚筒上形成压力，靠摩擦力将传动滚筒的圆周力传递出来。（2）控制输送带在托辊间的垂度，防止输送带在托辊间距内过分松弛而丧失槽形，引起物料和输送带跑偏，增加运行阻力。（3）补偿输送带的弹性伸长，时间长了输送带会自动伸长，而且在过度工况下发生永久伸长。同时在启运、制动时输送带自动收紧，可免除机组振动。（4）为重连接头提代必要的行程。（5）在长距离带式输送机中，拉紧装置对其拉力产生重大影响。拉紧装置可分为固定拉紧装置和自动拉紧装置两大类。1）固定拉紧装置 固定拉紧装置分重力拉紧装置和刚性拉紧装置