移置带式输送机关键部件的设计与制造.doc

湘 潭 大 学本科生毕业论文题 目：移置带式输送机关键部件的设计与制造 学生姓名： 周 朝 阳 指导老师： * 学 院： 湘 潭 大 学 专业班级： 机械设计制造及其自动化2011级 完成时间： 2013年3月22日 目 录摘要引言 2一、移置式皮带机的结构特征 21.1头部装置31.2机身部分41.3尾部驱动站5二、机头及排土系统的基本设计计算52.1原始数据及工作条件52.2输送能力计算62.3上下分支张力62.4满足输送皮带机不打滑的条件62.5向上输送的滚筒圆周力，运行阻力和张力62.6运行阻力圆周力设计计算62.7电机功率的分配72.8设计布局主要内容8三、移置式皮带机钢结构的生产工艺93.1部件组装的模具制作93.2部件拼装工艺 103.3焊接工艺 10参考文献11结语11移置带式输送机关键部件的设计与制造 衡阳运输机械有限公司 周朝阳摘要: 本文介绍了移置带式输送机的结构特性和机头、排土系统的基本设计方法及钢结构的生产工艺。关键词：移置式带式输送机 引言移置式带式输送机是根椐采掘和排土工艺的需要而设计的一种新型带式输送机。用在露天采矿场和排土场工作面，根据作业需要可移设的散装物料搬运设备。常与斗轮挖掘机配合在采面或与排土机配合在排土场使用。该机无水泥基础来固定输送机，它可随采掘和排土机械设备改变工作面而改变其布置位置。一、移置式输送机的结构特征：移置式带式输送机一般根据采场（或排料场）工作面的推进，在不需拆卸机械、电气设备以及胶带的情况下，就可进行整条输送机的移动。同时也可延伸或缩短其长度。由于这种输送机在露天作业并经常移置，常要求其结构应适应当地气候和地面条件，设备无固定基础（头、尾部带锚固装置），并对地面的比压较小。移置式带式输送机基本构造由机头、机尾和中间机架三部分组成。机头分自行式与非自行式两类。机头由型钢焊接的机头架、驱动装置、拉紧装置等组成。机尾分为带有驱动装置、不带输送装置和带有拉紧装置三种。机尾拉紧装置为小车轨道式时，轨道固定在钢枕上，改向滚筒或驱动装置设在拉紧小车上。中间机架分带钢轨和不带钢轨两类。中间机架固定在滑橇式轨枕上，轨枕直接支撑在地面上。双轨式中间机架的双轨供受料车或卸料车行走。下面介绍某矿山的一条移置式带式输送机（工艺要求此机需要扇形移设）的结构特征。1.头部装置(头部驱动站)：1.1头部驱动站包括驱动系统（驱动电机，调速型液力偶合器，减速机，刚性联轴器等），头站钢结构，滚筒，卸料溜槽，托辊组，清扫装置，锚固装置，过渡桥和电气室。1.2.整个驱动站由浮动底座支撑。 浮动底座固定由钢锚固装置组成，其中浮动底座前为两组钢链牵引，每组2根中心成交角30度，后端也由两根链牵引，中心成交角45度。前后牵引钢链埋入地平面成角15度。整个浮动底座布局示意图如下： 1.3浮动底座固定拉紧力分析：受力分析可简化为平面汇交力系：F前 =2xT前 xcos30xcos15=2T前cos30cos15F后=2xT后xcos45xcos151.4.输送机在非稳定工况下：起动：制动：则：FA-F-F后maA (起动时) FB-F-F前=maB (制动时)式中：FA-起动过程中的滚筒圆周力； FB-制动时的滚筒圆周力； F-总的有效运动阻力（近似等于稳定工况下的运动阻力） F前-钢链前端拉力的合力； F后-钢链后端拉力的合力。1.5.头部驱动站(及尾部驱动站)钢结构设计应有足够大的支撑面，以使地面能够承受足够大的压力。2.机身部份： 机身部份主要由中间架、立柱、钢轨、滑橇式钢枕和悬挂式托辊组等组成。中间支架立柱焊接于横向布置的滑橇式空心钢枕上，全线的钢枕被标准钢轨串联,通过钢轨可对输送机进行搬运移动。拉紧装置布置在排土机卸料尾车上。机身部份示意图如下：3.机尾驱动站： 尾部驱动系统与头部驱动系统基本一致。 尾部受料站安装有尾部驱动系统，尾部滚筒，配耐磨衬板的受料系统，托辊组，清扫装置，锚固装置、旋转部分等。机尾驱动系统都装备在可转动的底座上,转动底座中心部位有一个孔通过。转动底座安装在一个固定底座上，固定底座上平面有一个的芯轴，芯轴大小根椐受力而定。转动底座可绕固定底座转动。固定底座周边设置拉链，牵引固定，锚固笼等。钢链视移置式输送机移置角度大小而设计。尾部驱动部份示意图如下：二、机头及排土系统的基本设计计算：2.1、原始数据及工作条件：a.1物料名称、最大粒度和粒度组成、温度、粘度、水分等。a.2物料松散密度（t/m3）a.3物料输送堆积角（）a.4输送量Q（t/h）及工作制度a.5输送距离L（m），上运高度H（m），倾斜角（）a.6给料点数目和位置、工作环境a.7卸料位置和形式a.8综合布置形式、地形条件和供电情况b、带速设计选择V带速 m/s2.2、输送能力计算Q=C.Qo式中： Q输送量，t/hC倾角系数（无量钢）物料松散密度t/m3Qo水平输送能力m3/h2.3、上下分支张力a.1上分支允许挠度下的张力S s=(q+qo)l28fg式中： s上托辊间输送带张力Nq 物料每米质量kg/mqo输送带每米质量kg/ml 上托辊间距f 挠度，推荐f=0.02lb.1下分支允许挠度下的张力ss=qol28f式中： qo输送带每米质量kg/ml 下托辊间距f 挠度，推荐f=0.02l2.4、满足输送机皮带不打滑条件S1S2eua 式中: S1绕入张力NS2绕出张力Nu 输送带与滚筒的摩擦系数a 输送机在滚筒上的包角radeua为尤拉公式，其中：e=2.71828 Fu=Fmax=S1-S2 S1= S2+Fu2.5、向上输送的滚筒圆周力、运行阻力和张力分布示意图：2.6、运行时总阻力、圆周力设计计算a.1总阻力：F=F1+F2+F3F 总阻力NF1上分支运行阻力F2下分支运行阻力F3物料提升阻力a.2圆周力Fu=Fa.3滚筒总轴功率Po=FuV1000(KW)a.4电动机计算总功率 Pm=K1Po (KW)2.7、电机功率分配P1:P2=2:1、2:2、1:1S1=S2+FuS3=S4=S2+F2-qoHgS4=S1-F1-F3-qoHg2.8、设计布局主要内容a.1上部（S1处）一套驱动装置总成a.2下部（S2处）一套驱动装置总成a.3中部一套自动张紧装置总成a.4（S1处）下部一套头部漏斗卸料装置总成a.5顶部一套卷扬机总成a.6顶部设置操作室总成a.7顶部设置“三控室”总成a.8高压柜a.9整个机体金属结构件总成a.10船形底座前后各一套a.11输送带总成机头、排土机构结构布局示意图：2.9、 船形底座受力分析4.1、动负荷计算a.1移动部分惯性力：Fa=(q+q+2q0)Lvt 惯性力矩：Ma=iz1miar滚轮a.2转动部分惯性力：F=i1mia Fa”=Fa1”+Fa2”+Fa” 转换到高轴上的慢性力矩 Ma=Far滚轮ia.3总惯性力矩 Ma=Ma+Ma Ma”2.10、受力图及计算mA=0 Q3L3-Q1L4+Ma-Q2(L4+L1-L2)-RB(L4+L1)=0mB=0 Q2L2+Q1L1+Ma+RA(L4+L1)+Q3(L3+L4+L1) =0l 求出支反力RA 与RBl 根据土质条件、压强大小确定船形体与地面接船面积l 根据总质量计算销轴直径式中：Q3上驱动轮重量 NL3重心与RA支点距离mQ1整个机体重量 NL4重心至RA支点距离m Q2三控部分控电箱重量NL2中心至RB距离 mMa总惯性力矩三、移置式样皮带机钢结构的生产工艺移置式皮带机的特有移动属性，要求“灵活”，但不易松动；容易拆装，但又要容易固定，这给产品部件的生产提出了较高的要求，对各个部件的连接孔和连接尺寸要求都非常严格。因此，要保证各部件间的连接配合尺寸的精准，编制和选择合理的生产工艺至关重要。3.1部件组装模具的制作。为满足移置式带式输送机零部件的可移动和易拆卸特点，保证产品总装和使用过程中的移动装配尺寸的准确性和安装的可靠性，所有零部件在生产过程中都必须进行预装。这里主要讨论四道主要工序的模具制作：3.1.1支腿模具：这道工序的模具制作难点在于支腿形状复杂，而且是三维变化的尺寸，模具除了要方便工件组装后的出模，同时要尽量多的固定支腿的关键尺寸，以保证组装出的支腿尺寸准确，为下一道与钢枕的组装工序提供方便。3.1.2中间架模具：结合移置式带式输送机的频繁拆装特点，中间架的模具制作应当满足：（1）托辊挂钩的横向和纵向的定位准确；（2）中间架与支腿的连接板四个孔的校准，同时应注意连接板的横纵定位；3.1.3滑撬形钢枕钢板U形槽的冲压模具：对于35m长，=6-8mm的钢板U形盒状冲压件很难做到一次性冲压完成时，可采用先折边后压形的工艺完成。其中，压形模具是关键，在制作时，应该考虑下列因素：（1）应当考虑其压形后的扭转变形。（2）模具设计和制作时应考虑板材受压后的反弹余量，同时要注意压形的充分和彻底，保证钢枕内部结构筋板拼装方便。3.1.4滑撬形钢枕和支腿组装的模具：实际上这是一个移置式带式输送机中部结构的整体预装模具。制作模具也应该做好下列几个方面的工作：（1）以整机装配要求为背景，模拟布置。（2）保证好支腿的三维空间倾斜度。（3）考虑到部件的出模方便，模具的出模空间应尽量放大。（4）模具的定位和加固，应做到不易变形和走位。3.2部件拼装工艺。3.2.1关键工序注意事项。3.2.1.1.下料，下料之前应该计算并计划好各种料子的余量空间，特别是筋板和带有斜度的支腿型材料子，应当考虑好后期拼装的方便和预留焊缝位置，余量要求参照项目图纸的生产技术要求.否则会增加后期的拼装工序和焊接工序准备工作的工作量，影响制作的美观度。3.2.1.2拼装。（1）支腿的拼装借助已经制作好的模具变得比较容易，但仍然要注意保证其高度尺寸、托辊支架尺寸和两个倾斜端的尺寸，拼装偏差不能超过1-3mm。（2）中间架的拼装是在事先做好的模具基础上进行的，因此拼装的过程变得简单，但托辊挂钩的定位尺寸、中间架与支腿间的连接板螺栓预装和定位仍然是制作过程中应当重视的关键项。（3）滑撬形钢枕的拼装是一道关键的工序，首先要控制好梯形体钢枕形状的规范性，防止变形扭曲，并严格按照图纸要求的高度尺寸进行拼装。其次是保证钢枕靠近两端的重轨压铁支座位置的准确性。还应当注意拼装点焊的牢固性，只有牢固的点焊才能承受重大几百公斤的自重而不易产生焊接前吊装和转运的变形或走位。（4） 滑橇钢枕支腿的拼装（滑撬形钢枕和支腿之间的拼接和组装） 。这是整个中部钢结构的主要拼装工序，也是移置式皮带机中部钢结构产品出厂前的预装工序。在这道工序中要注意几个关键点，保证装配位置和尺寸的准确性。a.随时检验模具的尺寸是否移位和松动，避免产品组装尺寸不准确。b.保证支腿与钢枕之间的垂直度和在皮带机运转线性方向倾斜度的准确性，这样可保证皮带机整体安装后工作受力方向的准确性，防止其受力不好而产生震动和移位现象。c.支腿上端连接板和中间架之间的预装连接应做到易装易拆，不能过于牵强，便于用户安装使用和维护拆卸时方便快捷。3.3、焊接工艺。应从以下几个关键点控制。3.3.1焊接前，开好破口，做焊缝熔池周围的清洁工作，防止焊缝内部产生气孔和夹渣等缺陷的发生，保证焊缝的强度达到设计技术要求。.同时，施焊还应按照设计技术要求，达到规定的焊缝高度要求，并满足产品的外观质量。3.3.2钢结构件中不能出现花焊，每条焊缝必须是全焊。3.3.3盒状滑橇钢枕的焊接，这是移置式皮带机中部钢结构所有零部件中最难把握的焊接。焊接时，采取对称焊接法和适度火焰加热反矫正法，消除焊接应力，防止由于焊接应力过大而产生弯曲和扭曲，减少钢枕不合格品的发生。结 语移置式带式输送机正被广泛应用于钢铁、矿山和煤炭等行业。由于我们国家的皮带机行业对这种移置式皮带机的核心技术的掌握落后于国外，因此本土技术和生产尚处于起步或完善阶段。通过对移置式带式输送机特征的理论分析，对移置式带式输送机头部、排土系统进行基本设计计算及对移置式皮带机钢结构生产工艺跟进，比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平、实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，实现了理论和实践的有机结合。在近四个月的毕业设计过程中，经过资料的收集、方案的选择和论证，到分析计算，再到工程图纸的绘制以及毕业设计论文的撰写等各个环节，我对大学四本科阶段的知识有了一个整体的深层次的理解，同时对工程的理解更加深刻和准确，为以后的设计研究打下了良好的基础。参考文献： 1北京起重运输机械研究所著：DT-型固定带式输送机设计选型手册 ，冶金工业出版社2003年版。 2火力发电厂运煤设计技术规定 （DLGJ1-93）3火力发电厂运煤设计 4散状物料带