【JX570】带式输送机传动滚筒设计【6张CAD图纸+论文+开题报告+外文翻译】【机械毕业设计论文】【通过答辩】
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- 内容简介：
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河南理工大学万方科技学院 本科毕业设计（论文）中期检查表 指导教师： 王 得 胜 职称： 教 授 所在院（系）： 机械与动力工程学院 教研室（研究室） 机械设计教研室 题 目 带式输送机 传动滚筒设计 学生姓名 孔存阳 专业班级 08 机设 2 班 学号 0828070072 一、选题质量：（主要从以下四个方面填写： 1、选题是否符合专业培养目标，能否体现综合训练要求； 2、题目难 易程度； 3、题目工作量； 4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度） 所选 题目为 带式输送机 传动滚筒 设计，主要 涉及传动滚筒体 的设计， 传动滚筒轴设计等，该设计与该同学本科阶段所学专业知识联系紧密，符合专业培养目标，题目的难易程度与工作量都比较适中，该题目与日常生产、科研等实际结合程度非常大，在做该设计时，需要查阅各种资料，完成很多的难题。 通过这次设计的锻炼能够很大程度的锻炼学生的综合运用知识的能力，为以后在 这方面的创新打下结实的基础。 二、开题报告完成情况： 通过 调查和工厂实习，明确自己的课题设计方向与内容，在实习中通过对 带式 输送机 传动滚筒的 认真分析， 顺利完成 开题报告。 三、 阶段性成果： 1、 在资料的收集与整理过程中，对力学的基本发展史有初步了解，基本掌握部分力学原理。 2、 本次设计的实习报告与开题报告已经完成，设计方案及内容已经确定。 3、 部分零件的设计已经完成 。 四、存在主要问题： 1、 资料收集还不全面，一些理论与应用相结合的实践做的还不好。 2、因专业知识薄弱，部分零件分析部分有困难。 3局部 结构设计思路不是很清晰，缺乏经验。 五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语 指导教师： （签名） 年 月 日 河南理工大学万方科技学院 本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称 带式输送机传动滚筒设计 学生姓名 孔存阳 专业班级 08 机设 2 班 学号 0828070072 一、 选题的目的和意义： 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，耗能低，对环境污染小，便于集中控制和实现自动化，管理和维护方便，在连续装载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，其作用更是举足轻重。传动滚筒是一种驱动装置，它主要应用于固定式和移动式的带式输送机设备，它的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大。 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，如何改进滚筒结构、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筒一般采用近似公式进行设计计算，对于重型滚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。这样设计出来的滚筒和工程实际有一定的差距，它的安全性和 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决实际性的问题。不但浪费材料增加成本，还不能达到预期的目的，随着带式输送机的大型化，合理的设计制造出大型滚筒已成为带式输送机的关键问题。目前，我国设计的滚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。因此选择该课题的目的就在于对大型滚筒进行力学分析及设计，找到合理的设计计算方法。 二、 国内外研究综述： 随着国内外机械工业水平的不断发展，滚筒的结构、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，虽然多数大型滚筒采用铸焊结构，但焊接结构也有所增加。轮毂和主轴的联结方式也由键槽连接向胀套连接转变。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筒的各零部件时，常采用基于经典弹性力学理论导出的简单的经验公式。近年来，国内研究人员对于大直径滚筒的设计方法作了多方面的探索。东北工学院于升忠等人于 1980 年用有限元半解析法对一合拉力为 的双辐板结构滚筒进行了有限元分析。由于分析过程中忽略了输送带与驱动滚筒间摩擦力的作用， 因此结果与实际相差较大。因为输送带与滚筒之间的摩擦力是滚筒扭曲变形的重要因素。西安冶金建筑学院的陆鸿生选择新的力学模型，根据圆柱体弯曲的有矩理论，分别推导出传动滚筒和改向滚筒在外载荷作用下壳体内的位移、内力和应力的计算公式，为精确计算提供了理论依据，在一定程度上揭示了筒体直径、两辐板间距和拉力与应力之间的关系。存在的问题是其力学模型条件苛刻，将筒体与辐板分开考虑，这对计算结构准确性有较大的影响。因为辐板的形状、厚度对筒体的应力和变形有不可忽视的影响 4。 西安交通大学曾经运用 对驱动滚筒的刚度和强度进行了分析并得出 :摩擦力是滚筒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，在滚筒非临界状态下，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滚筒的整体稳定性；滚筒的径向最大变形在滚筒中部。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曾经做过强力滚筒的有限元分析，对滚筒各点的受力、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 英国安德森 梅沃公司顺槽可伸缩带式输送机传动滚筒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，从理论上对滚筒的常见破坏形式进行了研究，为进一步改进滚筒的受力状况，实现滚筒的标准化生产提供了必要的理论依据 5。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义。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滚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两类：第一类是 67等对滚筒用半解析法进行研究；第二类是 89等使用了有限元方法。但绝大多数的研究人员都把滚筒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筒受到非对称载荷系统的研究。 三、 毕业设计（论文）所用的主要技术与方法： 1. 图书馆查阅相关资料 。 2. 在网上查阅相关资料。 3. 在工厂的实践毕业实习 。 4. 四、 主要参考文献与资料获得情况： 1 于励民 王得胜 刘钢华编著 2003 2 濮良贵 纪名刚编著 . 机械设计 . 高等教育出版社 2007 3 孙桓 陈作模 葛文杰主编 . 机械原理 . 高等教育出版社 2006 4 孔庆华 刘传绍 主编 . 极限配合与测量技术基础 . 同济大学出版社 2002 5 刘金依 煤矿机械 2001 6 徐灏主编 . 机械设计手册 . 机械工业出版 社 1991 7 辛一行主编 . 现代机械设备设计手册 . 机械工业出版社 2000 8 顾崇衔 主编 . 机械制造工艺学 . 陕西科学技术出版社 1999 9 耿跃海 起重运输机械 2002 毕业设计（论文）进度安排（按周说明）： 第一，二周：确定题目，收集相关资料； 第三周：确定设计方案，进行结构设计； 第四周：带式输送机传动滚筒结构； 第五周：带式输送机传动滚筒的选择和计算； 第六周：机构尺寸参数的确定； 第七周：传动滚筒的设计； 第八周：轴的设计； 第九周：主要零部件的设计； 第十周：设计基本完成； 第十一，二周：进行结构设计审查，修改设计图纸； 第十二，三周：设计图基本完成，设计书编写完成； 第十四，五周：修改完善，准备毕业答辩。 五、 指导教师审批意见： 指导教师： （签名） 年 月 日 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 附录： 外文资料与中文翻译 外文资料： G. as in as as in as In of of of of of as a of in of of 1. of of of is To of be on of of be to of If of is in of of is on of to of 1. is is of be of or of If is as 1, of be to of is to 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 of of as is by or in of by or is to be so as to of of It is in to of of is or is in is to be it is is of on of of of of is a of of at in of be to of If is of is to of if is of at be if is of at be at be or at of is of 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 2. is to It is to of or of of is a of of of on of be to of to it is is or is of be so as to of is to of of is to of of at on at a on of in of at be of on of In is to so as to at of be to If is be In of of is as as of of by be In it is of , be to 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4 of of on 3. of of of of is of of be it be to of of be by be on of is on of In it be is at of is at is at be as as 2. on on is a in is on at at as If on of of be of is in be of be by at of at is of is At in of In of so as to of be of at is as as in in to If is to of in or in to is of 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 5 of in is is is is to 3. is it or of be to is be by in is of of is so as to is of of at is of so as to to in is to of is of in of or it is by is of If is of or is in in to of of of is If is in be If is be 4. of of of of at of is of is as of as of of in at at it is to If is of of in is If is be or of be 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 6 of is be on of so as to on If in a a of be in to In of 45 is of in on is or of of In in of so it to in of so it be be of so as to it an on of of of 5. of of to of It be in is is on If be on or be to on of in of on of of of of of is of a of be be by of is to is of be to be in in a 6. of of at of on at of in of at in of be 4. 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 7 or of of of in a of at of in on is so is to or of of in a of is to of at of of at of is to 0 at of of or is at At be or of so as to of be at of at be as as of in is he at in in as at of 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 8 of is At it to on of at be it is by of in at of is or to of is by or is to by or is at is at 2 at is at 2 If to in is to of at 2 is at in no of or be of in of is of by at If is on is be at by in it is at to or by 7. of of of is in it be by be be in to to in of of of of or be to is in or At a of be re is or is by of be at 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 9 of of of a of it is to in of be We be of 中文翻译： 悬臂皮带输送机常见故障分析及处理 伊 . 基 . 劳德维加克斯，代尔夫特科技大学，荷兰 带式输送机作为连续散装物料的机械已广泛用于世界，发电厂，冶金工业，食品工业以及散装物料的输送，如装船机斗轮堆料机。在采购，设计，制造，安装和运行这种设备，一些新用户还不熟悉他们。从过去几年的经验和用户的观点和意见中 ，对这种设备常见故障原因和处理方法进行了分析和描述。 1 皮带输送机皮带跑偏处理：在操作中，皮带输送机皮带跑偏是 常见的故障。为了解决这种类型的故障，重点应放在安装尺寸精度和日常维护。有几种原因，应根据不同 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 i 摘要 带式输送机是用于散料输送的重要设备，适用于矿山机械。传动滚筒作为带式输送机的重要部件，其作用更是举足轻重。 滚筒是带式输送机的主要传部件，它的作用有两个：一是传递动力，二是改变输送带运行方向。带式输送机滚筒的设计质量，关系到整个输送机系统的性能、安全性和可靠性。目前，国内滚筒的设计一般采用近似公式，对于中小型滚筒已经能够满足工程需求，但对于大型滚筒这种设计方法其结果与工程实际有一定的差距，它的安全性和可靠性难以保障。由于缺乏精确的计算方法，如果盲目的增大安全系数，会使结构尺寸变大，重量增加，强 度得不到显著的提高同时又增加了成本。 本设计首先对带式输送机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，完善并统一了设计计算内容，对带式输送机传动滚筒进行了严谨的数学推导，在大量的参考了国内该部分的相关教材和资料的基础上，结合了一定的实践而编写的。 由于传动滚筒的适用范围不断扩大，对其需求量也不断增加。故对滚筒设计有一定的必要性。在对滚筒设计中要充分了解主要部件的工作特性，合理进行选型设计和性能匹配。 关键字： 带式输送机 传动滚筒 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 is as an of is is a of is to 2 it is to to At of to a it is to of of if at of of of to in a of in of on of of be By of of is on So In of to of of 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 I 目录 前 言 . 1 第一章 绪论 . 2 滚筒在国民经济中的作用 . 2 传动滚筒的发展状况 . 3 国内外研究现状 . 5 构与种类 . 6 驱动方式分 . 6 轴承内孔大小分 . 6 外形分 . 7 殊滚筒 . 7 传动滚筒的研究目的和意义 . 8 第二章 传动滚筒的设计 . 10 动滚筒的选择及其传动理论 . 10 动滚筒直径的确定 . 12 筒的性能特点及其选用 . 14 传动滚筒的设计 . 15 传动滚筒筒壳内外表面的应力 . 15 传动滚筒接盘应力 . 17 传动滚筒结构参数的设计 . 19 滚筒通体外径 D 与厚度 t 之间的关系 . 19 传动滚筒的轴径 d、筒壳厚度 h、接盘辐板厚度 t、接盘支点 1l 等参数关系 . 21 计变量 . 21 弯扭矩计算 . 23 求最大当量弯矩 . 24 轴的强度校核 . 24 接盘内应力的计算 . 24 边界约束条件确定的参数关系 . 24 各段轴径之间的参数关系 . 25 滚筒体 的最大直径为 D 与最小直径 1D 之间的参数关系 . 25 滚筒体总长度与滚筒体 L 的中部圆柱部分的长度 b 的关系 . 25 第三章 典型传动滚筒的设计 . 26 滚筒体 . 26 轴的设计 . 31 轴的材料的选择 . 31 轴径的初步估算 . 31 轴的结构设计 . 32 滚筒胀套连接的选择与校核 . 33 胀套连接的常见问题 . 33 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 胀套的选择 . 34 胀套的校核 . 35 接盘的设计与 计算 . 37 支座的选择 . 38 支座的选型 . 38 支座的材料选择 . 38 支座的结构设计 . 38 轴承的选则和寿命的校核 . 39 轴承的选择 . 39 滚筒轴承寿命的校核 . 40 基本额定寿命 . 40 基本额定动载荷和轴承寿命的计算 . 41 计算轴承支反力 1 2. 41 轴承寿命的计算 . 41 键的选择与校核 . 42 键连接的选择 . 42 联接的强度计算 . 42 总 结 . 45 致 谢 . 47 参考文献 . 48 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 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，便于集中控制和 实现自动化，管理和维护方便，在连续装载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，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零部件的选型设计，并且还越来越多地涉及零部件的设计，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 。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 第一章 绪论 传动滚筒是一种驱动装置，它主要应用于固定式和移动式的带式输送机设备，也是带式输送机的重要组成部分，它的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大。本章先介绍传动滚筒在国民经济中的作用，然后是滚筒的发展状况。 滚筒在国民经济中的作用 由于滚筒具有结构紧凑，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，安装维修方便等优点，并且适合在各种恶劣环境条件下工作，包括潮湿、泥泞、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、粮食、烟草、化工、建材、邮电、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，传动滚筒作为传动链已广泛应用于各种生产线中的辊子输送机和辊道输送机，用来输送城建物品。进入20世纪 70年代以后，传动滚筒的应用场所扩展的十分迅速。例如，锥形传动滚筒，使辊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、包裹等货物。两端直径达、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 等柔性绳索的卷绕滚筒，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。经过特殊制造的传动滚筒，可以输送高温物料和高温钢胚。有的特殊传动滚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。专门制造的隔爆型传动滚筒可以用在易燃、易爆的环境中。近年来，还有人试图将微型电动滚筒应用到旅游服务行业。例如，宾馆、饭店中的擦鞋机，窗帘卷帘机等等。总之，随着传动滚筒设计，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，传动滚筒在国民经济各个领域中的作用也越来越重要。 随着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 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 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。 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，是散料输送的重要设备。带式输送机是以输送带作为牵引构件和承载构件的一种连续输送设备。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1。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 17 18 ，向下最大输送倾角一般为15 16。当采用花纹输送带并采取其它相应措施上运倾角可高达 28 32，下运倾角可达 25 28。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。 随着国民经济的飞速发展，矿山、建材、化工、港口、粮食、电力、煤炭等部门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15000m，国内最长为沈矿为海螺集团研制的 10300m 平面转弯带式输送机）、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 2，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。 目前，国外最大带速已达 12m/s。国内的最大带速达 s，最大输送量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3300但增加带宽使整机所有相关尺寸增大，增加了设备的总投资。特别是输送带的成本要占整机成本的 3050%，而且距离越长，运量越大，所占的比例就 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4 越大。同时，大带宽需要相应的硫化设备（包括输送带接头的硫化），因此我国目前所采用的最大带宽为 22002800年来，通过引进国外先进国家的带式输送机整套设备及技术，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。国内投入使用的部分长距离、大运量的典型带式输送机如表 示。到目前为止，沈矿集团为天津港设计的带式输送机最大输送量达 9800t/h；家坝水电站 里沙石料长距离大运量带式输送系统，由 里到 里共 5 条带式输送机组成的输送系统。带宽 速 s,输送量 3000t/h，带强 国外长距离带式输送机的应用。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 100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雍海港。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 11 台输送机组成。输送机采用宽度为 1000度为 3150N/钢绳芯输送带，带速为 s。输送带的安全系数为 0。澳大利亚恰那矿 20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 平面转弯带式输送机和一条 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 9长为 4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 1050送带抗拉强度为 3000N/全系数为 5，拉紧装置为重锤拉紧。津巴布韦钢铁公司的 平转弯越野带式输送机于 1996 年投入使用，是世界上单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 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/行速度为 s，输送带的安全系数为 环境温度为 0时，安全系数降到 输送量增加到 600t/h 时，输送带安全系数降低到 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 5 国内外研究现状 随着国内外机械工业水平的不断发展，滚筒的结构、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，虽然多数大型滚筒采用铸焊结构，但焊接结构也有所增加 。轮毂和主轴的联结方式也由键槽连接向胀套连接转变。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筒的各零部件时，常采用基于经典弹性力学理论导出的简单的经验公式。近年来，国内研究人员对于大直径滚筒的设计方法作了多方面的探索。东北工学院于升忠等人于 1980 年用有限元半解析法对一合拉力为 的双辐板结构滚筒进行了有限元分析。由于分析过程中忽略了输送带与驱动滚筒间摩擦力的作用，因此结果与实际相差较大。因为输送带与滚筒之间的摩擦力是滚筒扭曲变形的重要因素。西安冶金建筑学院的陆鸿生选择新的力学 模型，根据圆柱体弯曲的有矩理论，分别推导出传动滚筒和改向滚筒在外载荷作用下壳体内的位移、内力和应力的计算公式，为精确计算提供了理论依据，在一定程度上揭示了筒体直径、两辐板间距和拉力与应力之间的关系。存在的问题是其力学模型条件苛刻，将筒体与辐板分开考虑，这对计算结构准确性有较大的影响。因为辐板的形状、厚度对筒体的应力和变形有不可忽视的影响 4。 西安交通大学曾经运用 驱动滚筒的刚度和强度进行了分析并得出 :摩擦力是滚筒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， 在滚筒非临界状态下，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滚筒的整体稳定性；滚筒的径向最大变形在滚筒中部。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曾经做过强力滚筒的有限元分析，对滚筒各点的受力、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 英国安德森 梅沃公司顺槽可伸缩带式输送机传动滚筒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，从理论上对滚筒的常见破坏形式进行了 研究，为进一步改进滚筒的受力状况，实现滚筒的标准化生产提供了必要的理论依据 5。他们对滚 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 6 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义。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滚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两类：第一类是 对滚筒用半解析法进行研究；第二类是 、使用了有限元方法。但绝大多数的研究人员都把滚筒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筒受到非对称载荷系统的研究。 构与种类 带式输送机滚筒有很多种类型，主要有如下几种分类 : 驱动方式分 （ 1）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轴相连。 （ 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滚筒。 轴承内孔大小分 （ 1）轻型 孔径在 50100型滚筒的结构是轴与轮毂之间采用过盈配合（或配单键），辐板与筒体焊接，其中轮毂与轴采用键连接的结构用于传动滚筒。 （ 2）中型 孔径在 120180型滚筒的结构是轴与轮毂用胀套连接，辐板与筒体焊接。 （ 3）重型 孔径在 200220型滚筒的结构是轴与轮毂采用胀套连接，这种结构的滚筒是筒体的一部分、辐板、轮毂铸成一体的接盘与筒体的另一部分焊接而成，也就是铸焊滚筒。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 7 （ 4）工程级滚筒 工程级滚筒是指为满足特殊载荷条件而经过特殊设计的滚筒。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筒要高的多。启动、制动及其它动力载荷直接的传递给滚筒。当涉及到高张力时，滚筒的同心度及滚筒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；什么也不包的滚筒称为光面滚筒。 外形分 （ 1）鼓形滚筒 用钢板卷圆焊接而成，滚筒中间部分直径大于两边约几毫米，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 式滚筒 滚筒由许多横向叶片组成，目的便于清洁输送带，此类滚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）沟槽胶面滚筒 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、人字形护面等各种护面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系 数和便于排出粘着物料。传动滚筒胶面常选用菱形和人字形。 殊滚筒 （ 1）真空滚筒 为增大输送带同滚筒之间的摩擦力，在滚筒装有真空泵或外接真空泵，使输送带同滚筒包角之间成真空，增大摩擦力。但由于结构复杂，真 空滚筒尚未得到推 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，能增大摩擦力。当使用普通输送带时，磁力滚筒就成为除铁滚筒。 （ 3）轮胎滚筒 滚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，也起到鼓形滚筒作用。 （ 4）陶瓷滚筒 滚筒护面有许多陶瓷片镶成，一方面可增大摩擦力，另一方 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 8 面便于清扫。陶瓷片也可做成插板式，以便于更换。滚筒包胶的主要优点就是表面摩擦系数大，包胶是在滚筒的表面上用冷粘或硫化一层橡胶。包胶滚筒按其表面形状又可分为：光面包胶滚筒、人字形沟槽包胶滚筒和菱形 包胶滚筒。 胀套连接结构是国际上广泛应用于重型载荷下机械连接的一种先进基础部件。胀套的结构如图 1 1 所示，其原理是：当旋转紧定螺钉时，前压环和后压环相互靠近，迫使带张口的外环胀大，内环缩小，从而使轴和轮毂形成过盈配合，达到连接的目的。采用胀套连接的优点是：容易实现高精度的定位，可传递大扭矩和轴向力；可连接不可焊材料；可从外部安装拆卸，并可重复使用；降低了孔和轴的加工精度和加工费用。 图 1 1 胀套结构 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，如何改进滚筒结构、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筒一般采用 近似公式进行设计计算，对于重型滚筒近似公式已不再适用，这就使 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 9 得设计计算具有较大的盲目性。这样设计出来的滚筒和工程实际有一定的差距，它的安全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决实际性的问题。不但浪费材料增加成本，还不能达到预期的目的，随着带式输送机的大型化，合理的设计制造出大型滚筒已成为带式输送机的关键问题。目前，我国设计的滚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力 学分析及设计，找到合理的设计计算方法，使滚筒的设计更加简洁方便。对传动滚筒进行分析，从而为设计计算提供有力的参考。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 10 第二章 传动滚筒的设计 动滚筒的选择及其传动理论 传动滚筒按照其不同结构可分为钢制光面滚筒、包胶滚筒、陶瓷滚筒、电动滚筒等。 当假设输送带是一种理想的挠性体，可以任意挠曲，不受弯曲应力；忽略输送带的质量所产生的重力和惯性力时，输送带与滚筒绕入端的张力 边张力）和绕出端 的张力 边张力），按欧拉公式有如下关系： 出入 上式表示了一种传递驱动力的关系，即传动滚筒所传递的圆周驱动力为： )11()1( 入出出入式中 输送带与滚筒间的摩擦系数； 滚筒与输送 带有相对弹性滑动弧对应的圆心角， 100 300一般接盘的材料采用 r 540表 16 1机械工程设计手册查的： 540)(36622 022 接盘中的径向弯矩，单位为 轴上 为轴上在该点的弯矩也是由接盘引起的。 边界约束条件确定的参数关系 11 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 25 各段轴径之间的参数关系 已知轴的最小直径为轴端处，设它的大小为 d，装轴承处的轴的直径为 1d ，装账套处的轴的直径为 2d ，装滚筒处的轴的直径为3d，由于滚筒轴各段存在台阶，切部分处有键存在的键槽，为了达到轴传递的使用要求有经验公式来估算轴的直径把轴径增大 10% 故得： 滚筒体的最大直径为 D 与最小直径 1D 之间的参数关系 根据实验经验，滚筒体中部最大直径 果 1/于这个数值，滚筒体的导向能力则不明显。如果 1/于这个数值，则输送带的附加张力过大，输送带不能完全紧贴在滚筒体上，而且输送带的使用寿命也会降低。故 D=D 滚筒体总长度与滚筒体 有关经验表明，当滚筒体中的圆柱部分的长度为滚筒体的总长度的 1/3 时，输送带内部的应力分布最均匀，滚筒体的导向能力最明显。两个背椎与圆柱体组成的筒体： （ a） b=1/2L ,a=1/4L (b) b=1/3L ， a=1/3L 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 26 第三章 典型传动滚筒的设计 本次毕业设计的传动滚筒的主要部件有滚筒体、端盖 、支座、账套、接盘及轴承、密封圈、紧固件等标准件。下面将对其工作原理和结构进行分别简述。 滚筒体 传动滚筒的筒体有两个作用。一个用来支撑并拖动输送带运动，或者直接支撑并输送成件物料。二是作为壳体保护内部部件和传动装置。这两个作用都要求滚筒体坚固。滚筒体的形状绝大多数为圆柱体。例如，用于辊子输送机上的滚筒和用于长距离带式输送机上的大功率传动滚筒的筒体都是圆柱体（图 3 1） 图 3 1 圆柱形滚筒体 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 27 图 3 2 腰鼓形滚筒体 对于移动性带式输送机和短距离固定式带式输送机，传动滚筒通常做成腰鼓形（图 3 2）。由于滚筒体中部鼓起，输送带内部便会产生横向附加张力，可以防止输送带跑边。有试验资料表明，滚筒体的导向能力与滚筒体中部鼓起的高度有关。一般来说，鼓起高度越大，导向能力越强。前提是，在工作工程中输送带应当紧贴在滚筒体上。由于轻型输送机的输送带较薄，所以滚筒体中部的鼓起高度不宜过大。 腰鼓形滚筒体一般需要在数控车床上加工，可能达到理想的圆弧表面。为了便于在普通车床上加工，可以将滚筒体设 计成中间为圆柱体，两端为截锥体。这种滚筒体的外形近似于腰鼓形，也可以防止输送带跑偏，使加工方便多了。有试验资料表明，滚筒体的导向能力也最明显。 在这里顺便提一下，滚筒体长度与输送带宽度之间的关系。输
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