DTQ1400型重型带式输送机头部清扫器的设计

江江阴阴职职业业技技术术学学院院 毕业设计说明书毕业设计说明书 课课 题：题： DTQ1400 型重型带式输送机头部清扫器的设 计 子课题子课题: : 同课题学生姓名同课题学生姓名: : 专专 业业 机机 电电 一一 体体 化化技技 术术 学学 生生 姓姓 名名 颜颜 彬彬 彬彬 班班 组组 0 0 8 8 机机 电电 ( ( 2 2 ) ) 班班 学学 号号 指指 导导 教教 师师 沙沙 印印 完完 成成 日日 期期 2 2 0 0 1 1 0 0 . . 1 1 2 2 . . 1 1 8 8 I DTQ1400 型重型带式输送机头部清扫器的设计 摘要 输送带清扫器，是带式输送机的一个重要的辅助设备。输送带输送的材料 往往带有粘性物质,如煤尘、泥浆、粉状物料,其中一部分会粘在输送带工作面 上,在卸料时不能完全卸掉,这时,粘着物料便进入输送带空行段的下托辊上,把 托辊弄脏并粘有这些附着物。使用清扫器有助于保护带式输送机,减少回程托辊 和滚筒的堵塞,减少回程胶带面上物料掉落导致的物流撒落问题。 本装置利用配重牵引钢丝绳反臂拉伸聚安脂橡胶刮板，作为第一道清扫装 置，另外在滚筒的下端还有一个金属刮板清扫装置，作为第二道清扫装置，两 道清扫装置同时工作保证了清扫效果。 通过大量理论研究和工况分析，本装置无论从安全性、技术性、实际测试 效果及经济性等各个方面，都具有明显的优势。对托辊、输送带等的使用寿命 都可以延长。 关键词：关键词： 输送带清扫器 聚安脂橡胶刮板 金属刮板 II DTQ1400 heavy belt type conveyer forehead cleaning design ABSTRACT The conveyor belt cleaning is a belt conveyers important supporting facility. The conveyor belt transports the material often has the adhesive, like coal dust, mud, powdery material, a part can stick in the conveyor belt working surface, when ex-dinning cannot download completely, by now, the coherence material then entered the conveyor belt white line section on the lower supporting roller, smears the supporting roller and sticks has these attachments. The use cleaning is helpful to the protection belt type conveyer, reduces the return roller and drums jamming, on the reduced return trip adhesive tape surface the material falls the physical distribution which causes to sprint the question. This installment stretches using the counterweight hauling steel wire counter-arm gathers the peaceful fat rubber scraper, takes the first cleaning installment, moreover also has a metal scraper cleaning installment in drums lower extremity, takes the second cleaning installment, two cleaning installments simultaneously worked have guaranteed the cleaning effect. Through massive fundamental research and operating mode analysis, this installment, regardless of from security, technical nature, and actual test effect and efficient and so on each aspect has the obvious superiority. To the supporting roller, the conveyor belt and so on service life may lengthen. Key words: The conveyor belt cleaning；gathers the peaceful fat rubber scraper； the metal scraper 目录目录 III 摘要.I ABSTRACT.II 第一章 前言.1 第二章 清扫器结构及设计.3 2.1 DTQ1400 型清扫器总体设计.3 2.1.1 DTQ1400 型清扫器方案的确定 .3 2.1.2 设计原始参数.11 2.2 DTQ1400 型清扫器装配图说明.13 第三章 主要零部件的设计.15 3.1 橡胶刮板轴的设计 .15 3.1.1 橡胶刮板轴的结构设计.15 3.1.2 橡胶刮板轴的强度校核.15 3.2 连杆的设计 .19 3.2.1 连杆的结构设计.19 3.2.2 连杆的强度校核.20 3.3 压杆的设计 .23 3.3.1 压杆的结构设计.23 3.3.2 压杆的强度校核.24 3.4 压缩弹簧的设计 .25 3.4.1 压缩弹簧的结构设计.25 3.4.2 压缩弹簧的强度校核.26 3.5 其它零部件的设计 .28 3.5.1 定滑轮的结构设计.28 3.5.2 压缩弹簧固定柱.29 3.5.3 滑动轴承座.29 3.5.4 配重.30 第四章 安装与日常维护.31 IV 4.1 安装步骤 .31 4.2 日常维护 .31 参考文献.32 结语.33 致 谢.34 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 1 - 第一章 前言 清扫器可以分为刮板式、锟式、刷式、振动式、螺旋式、风动式和综合式。这 些清扫器对于粘性很大的物料的清扫还是不能取得很好的效果。寻求防止输送带和 运输机构结构元件脏污的新清扫方法和清扫装置具有重要的意义，目前国内已经进 入超声波、热气流（射线） 、真空侧和磁力等清扫方法的研究阶段。 然而由于地质条件和生产成本的制约，各种新型清扫装置都不能推广使用，目 前国内大多数输送机清扫器都采用合金橡胶清扫器，存在诸多问题。研究合理的清 扫装置为我国煤矿高效生产亟待进行。 国外广泛使用的是篦子式刮板清扫装置，这种清扫装置比普通的刮板清扫装置 效果好。原苏联曾设计了一种输送机式刮板清扫装置，用于 3m/s 以上的高带速，清 扫强粘性物料效果较好，其缺点是结构复杂，笨重。输送机式刷式清扫装置在美国、 德国、英国和日本都曾获得了专利权。德国曾研究了一种水力清扫装置，安装在卸 载滚筒附近，它结构简单，但需附设供水和排矿泥设备。西德卡连邦公司 1975 年曾 出产一种转轮式胶带清扫器，由于清扫器转动灵活，橡胶磨损后清扫器也能像新的 一样平稳运行，长期连续工作也不降低清扫效果，而且清扫器使用寿命长，不会发 生卷胶带事故。其缺点是不能安装在机头部。 目前，清扫器设计的发展趋势是使清扫器能满足专门的需要。有一种新型清扫器 采用的是倾斜设计以耐磨，刮刀采用的是弹性氨基甲酸乙脂刮刀，在清扫物料时可 保持一定的角度和压力。操作时，刮刀压紧皮带直到它倾斜，其压力可有效的清扫 皮带，并可使刮刀寿命延长。另一个发展是使刮刀的角度固定，刮削范围固定，并 保持清扫器效能。两个预清扫器和第二级清扫器都采取这种设计，使刮刀耐磨，并 使它以固定的角度压紧皮带刮削一定范围的物料。这种设计可有效的清扫任何阶段 的皮带并且耐磨。还有一种张力调节装置，采用的是一个强力橡胶偶合器提供清扫 压力。该装置对于保持刮刀的寿命作用不大。 反臂配重式双道清扫器是一种简单的清扫装置。可以被广泛应用于各种干燥松散 的物料和弱黏性松散物料的清扫。其工作机构采用一道橡胶刮板和一道金属刮板， 橡胶刮板装在连杆上，配重通过钢丝绳牵引连杆，产生拉力使得橡胶刮板压紧滚筒。 另一道金属刮板靠压缩弹簧的弹力来获得对皮带的压紧力，从而达到对物料的二次 第一章 前言 - 2 - 清扫，这样第一个刮板刮去主要的黏结物，第二个刮板对输送带进行细致的清扫。 反臂配重式双道清扫器不仅适用于低带速的滚筒，同样适用于高带速的滚筒。 输送带的清扫装置种类和方法各有不同的优缺点,而输送带常用于输送不同煤质 的煤, 为了把输送带清扫干净,最好是采用几种清扫器结合使用的清扫方案。 但是，在清扫器使用中,要注重解决的有三个问题: 1、 清扫效果要好; 2、 清扫器更换方便,维护工作量要小; 3、 清扫下来的粉煤要有出路。 综上所述，清扫方法和清扫装置的研究还有很大的空间，具有非常重要的意义。 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 3 - 第二章 清扫器结构及设计 2.12.1 DTQDTQ14001400 型清扫器总体设计型清扫器总体设计 2.1.1 DTQ1400 型清扫器方案的确定 清扫胶带上粘结的煤粉。众所周知,从采掘工作面运出来的原煤都含有不同程度 的水分,很容易把细小的粉煤粘结在胶带表面。如果不把粘结在胶带上的粉煤清扫干 净,胶带在回空段(即底皮带),将把粉煤带入储带仓下以及整个底皮带下托辊中,一般 主要沉积在储带仓中。 造成的结果主要有: 1) 储带仓内积聚大量粉煤,使支撑托辊被埋,造成托辊无法运转,影响胶带使用 寿命; 2) 使胶带运行产生跑偏,造成挂边或者撕带事故; 3) 增加胶带运行阻力,增加费用; 4) 清煤量增加,增大了工人的劳动强度; 在清煤器使用中,要注重解决的有三个问题: 1) 清扫效果要好; 2) 清扫器更换方便,维护工作量要小; 3) 清扫下来的粉煤要有出路。 1、现状分析 1) 传统清煤器的结构、位置 1机头卸载滚筒 2双联驱动滚筒 3上胶带 4下胶带 5上托 辊 6下托辊 7清煤器下支点(固定在机架上) 8杠杆 2 9清煤器 10清煤器上支点(固定在机架上) 11弹簧 图 2-1 传统清煤器结构示意图 第二章 清扫器结构及设计 - 4 - 从图 2-1 可以看出,清煤器一般安装在滚筒后侧。清煤器是用两块夹板中间固定 一块胶带构成清煤器架,使用销轴和杠杆结构使清煤器胶带贴在回空胶带上进行清扫,用 弹簧的张力使清煤器与回空带之间产生一定压力,并能够使清煤器胶带磨损后进行压 力补偿。 2）传统清煤器的缺陷 a、清煤器由一道清扫胶带构成,而且由于底皮带是回空带,胶带在清煤器的压力 下上漂,清煤器压力不够,清扫效果较差。 b、清煤器在卸载滚筒后侧,根据安装条件一般要距离卸载滚筒 1m 多,清扫下的 煤需要加工一个小溜煤斗,把煤溜到下一部皮带上,但有时因井下空间高度不够,而无 法实现把清扫下来的煤溜走。 c、清煤器更换工作量较大,造成清煤器很容易磨损,而且更换周期也很短。 3）典型的皮带运输搭接方式 典型皮带运输搭接方式见图 2-2。 1一部皮带 2二部皮带 3二部皮带清煤器 4一部皮带机尾架 5一部皮带机尾护罩 图 2-2 典型皮带运输搭接方式示意图 从图 2-2 中看出,清煤器下的煤无法直接溜在一部皮带上,而根据煤矿安全规 程规定,所有设备的 35 运转部位都要加装防护装置(即护罩),所以一部皮带加装护 罩后,给二部皮带清煤器清扫下来的煤的溜走问题增加了难度。 2、解决问题的方法 针对以上问题,有两个解决办法：一是使清煤器前移,使清下来的煤直接溜在前 一部皮带上拉走;二是增加巷道高度,使前后两部皮带的转载点在一定范围内有充分 的高度。然后加工一个溜煤簸箕让清下来的煤通过簸箕溜入前一部皮带。但是有的 时候受井下空间限制和施工工艺的限制,增加巷道高度困难很大。 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 5 - 分析讨论的几种方案： 方案一方案一：采用全机械式清扫装置，具体结构有导杆，梁，清扫杆及弹簧组成。 设计理念是通过弹簧拉紧梁与杆，在弹簧与导杆的共同作用下保证 A 点位置不动。 随着清扫块的磨损，致使 A 点位置逐渐偏离安装位置，此时通过手动调节导杆位置 使 A 点保持最佳位置。 1杆 2可动铰链 3调节导杆 4调节齿条 5滑动铰链 6弹簧 7梁图 2-3 全机械式清扫器示意图 该方案的优点是： 1、结构简单，成本低廉，便于制造。 2、该机构采用了二次清扫使清扫效果更为彻底。 缺点与存在问题： 1、该机构约束较少致使机构的位置不确定尤其在设计时不易确定其具体位置， 不能实现清扫过程，甚至可能在使用过程中发生事故。 2、弹簧采用拉伸弹簧，增加了安装难度，不易实现方便安装的要求 方案二方案二：采用机械式滑动导杆机构，结构如图 2-5 所示： 第二章 清扫器结构及设计 - 6 - 1-导向槽 2导杆 3摆杆 4液压缸 5底座 图 2-4 机械式滑动导杆清扫器示意图 该方案的优点是： 1、安装方便，易于实现清扫功能。 2、由于摆杆加入，使得操作更为简单，大大减少了工人的工作量。 缺点与存在问题： 1、导向槽不易固定，需要设计一专门的机架来实现. 2、这种液压缸提供动力的方法会在产品运行过程中发生干涉，存在着安全隐患。 方案三：方案三：双弹簧反臂清扫器 1-卸载滚筒 2-胶带 3-上支点(固定于巷道金属棚上) 4-弹簧(用单体柱复位弹簧)两根 5-杠杆臂(反臂)二个 6-双道清扫器 7-下支点(固定在机架上) 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 7 - 图 2-5 反臂清扫器示意图 清扫器直接安装在卸载滚筒处,使用杠杆臂反拉,用弹簧将清扫器拉紧。 清扫器做框式结构 1-M12-10 型螺栓 10 条; 2夹板; 3清煤皮; 4框架 图 2-6 框架结构清扫器 4、使用效果 由于清扫器安装在卸载滚筒上,清下来的煤直接上了皮带;清扫器作成框式结构, 使清扫器成为二道,清扫效果很明显;清扫器可以在两端凸出夹板,磨损后,反转一下 可以继续使用,两侧都磨损后再更换,减少更换清煤皮时间。使用反臂杠杆是为了安 装时,不占用两部皮带的搭接空间,减小巷道高度。清扫器可以压紧在滚筒上,接触压 力大,清扫效果非常好。 综上分析，可知方案三最符合设计要求，因此选择该方案，在方案三的基础上 我们对反臂清扫器做了如下改进： 第二章 清扫器结构及设计 - 8 - 1皮带 2滚筒 3定滑轮装置 4钢丝绳 5连杆 6橡胶刮板组件 7配重 8 对开式滑动轴承 9金属刮板组件 图 2-7 反臂配重式双道清扫器示意图 清扫器的结构组成 带式输送机反臂配重式双道清扫器是一种新型的清扫器，具有性能稳定、清扫 效果好、拆装方便的特点。 DTQ 型带式输送机清扫器包括定滑轮组、钢丝绳、连杆、橡胶刮板组件、配重、 对开式滑动轴承、金属刮板组件等部件，下面简要介绍各部件及其作用。 1、输送带 输送带是输送机的重要部件，在输送机中输送带的成本占整个设备成本的 ，一些特定的工作条件要求输送带具有耐磨、耐热、阻燃、耐油以及耐30%50%: 臭氧等特性。在输送机运转过程中，输送带所受的载荷是极复杂的，它除受纵向拉 伸应力外，还受经过滚筒和托辊的弯曲应力。大多数输送带的损坏表现为工作面层 和边缘磨损，受大块、尖利物料的冲击引起击穿、撕裂和剥离。在清扫器的设计中， 要选择合适的清扫块材料，尽量避免输送带的磨损。输送带不作为其零件做详细介 绍。 2、滚筒 滚筒组是带式输送机的重要部件，按在输送机中所起的作用，滚筒可以分为传 动滚筒和改向滚筒两大类。传动滚筒的作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上。 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 9 - 改向滚筒包括用于输送带在输送机端部的改向、增加传动滚筒包角的导向及拉紧装 置的导向。在此次清扫器的设计中，是针对重型带式输送机头部传动滚筒用，滚筒 的尺寸决定输送带的宽度和清扫器的宽度，对清扫器的设计有一定的指导性作用。 滚筒同样不作为清扫器零件做详细介绍。 3、定滑轮组 定滑轮组有三个滑轮组成，第一个起到换向作用，第二三滑轮起到了调距作用 使配重能够放置在合理的位置。 4、钢丝绳 钢丝绳是连接配重和连杆的重要元件。 5、连杆 连杆是连接钢丝绳、橡胶刮板、金属刮板的重要元件，起到了承上启下的作用。 6、橡胶刮板组件 橡胶刮板组件包括四块同样规格的橡胶刮板、橡胶刮板轴、刮板座、刮板座与 刮板轴的固定螺栓、橡胶刮板与刮板座的固定螺栓、橡胶刮板筋、橡胶刮板筋头部 螺母。橡胶刮板组件是整个清扫器的关键部件。 7、配重 橡胶刮板的压紧力由两组配重提供，每组配重包括四块单重为十公斤和两块单 重为五公斤的铸铁。 8、对开式滑动轴承 对开式滑动轴承比滚动轴承便于安装，给清扫器的装配过程带来方便，以及它 承受较大的力，而且它的工作部位不会经常的大角度活动，加注润滑剂也比较方便， 综合考虑各方面因素后决定使用对开式滑动轴承。 9、金属刮板组件 金属刮板组件包括一块材料为的耐磨钢、金属刮板座、金属刮板轴、压杆、13M 压缩弹簧、压缩弹簧轴、刮板座与刮板轴的固定螺栓、压杆与金属刮板轴的固定螺 栓。 设计原则： 1) A 点选择合适的位置，并保持 A 点位置的稳定性以确保清扫过程稳定； 2) 压紧力和清扫力不变，以确保良好的效果； 第二章 清扫器结构及设计 - 10 - 3) 设计结构简单合理、在清扫器工作中安全可靠，具有良好的可行性； 4) 安装与拆卸简单易行，方便施工； 5) 具有良好的经济性，各部分尺寸大小最小即可； A 点的位置确定如图所示 通过查阅大量资料和数据分析，角的确定： ，最优取 10 510 预定进行方案的设计5 图 2-8 清扫器力学简图 清扫器的受力分析： 在 A 点处，胶带对清扫块作用的切向力为 Ft，反之，清扫块对胶带的切向作 用力 Ft，其大小是决定清扫器清扫效果的关键因素之一。清扫力过大，会将胶带铲 裂，对胶带的安全造成威胁；清扫力过小，胶带上的粘结物刮不掉，清扫效果不好。 清扫块对胶带的压紧力，也就是在接触点法线方向的作用力如图所示，胶带对 清扫块的法向作用力 FN，清扫块对胶带的压紧力 FN。根据虎克摩擦定律，压紧力 的大小直接决定了清扫力的大小。因而，压紧力是决定清扫器清扫效果的核心参数 A O Ft FN F M D 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 11 - 基本数据： 清扫力： ：（100200）公斤， 取 100 公斤 即 T F1000 T F 压强： ：（2630）kPa, 取 30kPa。P (2-1) 3 F30 100.02 1.4840npspaN Ft =100kg 10=1000N = 22 t FFnF 705600 10000001306N 清扫块对胶带的压紧力Fn 胶带对清扫块作用的切向力Ft 切向力和压紧力的合力F (2-2) 840 arctanarctan0.6432.6 1306 n F a F 取 a33 于的夹角 a FtF 2.1.2 设计原始参数 表 2-1 皮带机主要参数表 带宽滚筒直径滚筒长托辊直径 1400 2.5 0 1400 1600133 输送机倾角=，直线布置9 胶带运行速度 V=2.25/m s 成槽角 V=35 机头罩宽度=1700mm，清扫器宽=1440mm，轴长 2010mm ，皮带厚 20mm 1 L 2 L 落煤倾角的确定： 图 2-9 煤料下料倾角示意图 第二章 清扫器结构及设计 - 12 - 落煤倾角影响到了清扫器的摆放角度和位置，我们设计小组经过多次分析讨论 最终确定落煤倾角在。 3545:之间 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 13 - 2.22.2 DTQDTQ14001400 型清扫器装配图说明型清扫器装配图说明 第二章 清扫器结构及设计计 - 14 - 在进行设计、装配、调整、检验、安装，使用和维修时都需要装配图。它是设 计部门提交给生产部门的重要技术文件。在设计（或测绘）机器时，首先要绘制装 配图，然后再拆画零件图。装配图表达出机器（或部件）的工作原理，性能要求， 零件的装配关系和零件的主要结构形状，以及在装配、检验、安装时所需要的尺寸 数据和技术要求。 图中已经把清扫器的内部和外部的结构形状和零件的主要结构表示清楚。装配图 以表达机器的装配关系为中心。 图中： 橡胶刮板与刮板座为基孔制配合，配合关系为； H8 f8 橡胶刮板轴与连杆为基轴制配合，配合关系为； G8 h8 金属刮板轴与连杆为基轴制配合，配合关系为； G7 h7 金属刮板轴与轴瓦为基轴制配合，配合关系为； 7 h6 F 金属刮板轴与压杆为基轴制配合，配合关系为； G7 h6 轴瓦与轴承座为基轴制配合，配合关系为。 G7 h6 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 15 - 第三章 主要零部件的设计 3.13.1 橡胶刮板轴的设计橡胶刮板轴的设计 3.1.1 橡胶刮板轴的结构设计 图 3-1 为橡胶刮板轴的结构示意图。它是通过固定螺栓连接清扫块、橡胶刮板 座、连杆，利用橡胶刮板轴可以对清扫块给予更好的稳定，使粘附在输送带下的物 料脱落，从而达到清扫的目的。预选橡胶刮板轴的材料为 45 号钢，总长为 2010mm，外径为 42mm、内径为 22mm 的钢管，在距钢管两端 24mm 处分别有两个 M16 的螺纹孔，在橡胶刮板轴上有分别有四个内径为 20mm 的螺栓孔。 图 3-1 橡胶刮板轴示意图 3.1.2 橡胶刮板轴的强度校核 清扫块的重量： L=22cm b=35.6cm h=3cm =1.3 m=v =Lbh =22 35.6 3 1.3=3054.48g 又 橡胶刮板有四块 3 m=3054.48 4=12217.92 1012kg 橡胶刮板重为12Kg 又 橡胶刮板座重 8.9Kg 第三章 主要零部件的设计 - 16 - 橡胶刮板轴所受合力： 1306120891515FNNNN 滚筒对橡胶刮板的切向力+橡胶刮板重+橡胶刮板座重F 刮板轴受到的均布载荷 ： q=1515N 14401.05N/mm 由静力平衡方程 (3-1)0,0 AD MM 得 RARD FFF RARD F=FF215152757.5 N FN 以刮板轴的左边为坐标原点，选取坐标系如图 3-2 所示。集中力 F 作用于轴的 中点，轴在 AB、BC 和 CD 段的剪力或弯矩不能用同一方程来表示，应分段考虑。 在 AB 段内取距原点为 x 的任意截面，截面以左只有外力，根据剪力和弯矩的 RA F 计算方法和符号规则，求得这一截面上的和分别为 S FM 图 3-2 坐标系 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 17 - 图 3-3 力学简图 (3-2) ( ) F757.5 S xRD FN (3-3) / S XRD MFX757.5NX (0 Xa) （） 这就是在 AC 段内的剪力方程和弯矩方程。如在 BC、CD 段内取为 X 的任意截 面，则截面上的剪力和弯矩分别是 BC 段： (3-4) (S)XRA F=F-q(x-261) (261xb) (3-5) 2 1 ()2 (261) XRA MF Xq X (261xb) CD 段： (3-6) (S)XRA F=-F= -757.5N (3-7) () (L) XRA MFXX261)（0 依照剪力方程和弯矩方程，分段作剪力图和弯矩图如图 3-3。从图中看图刮板轴的全 部长度，最大剪力为 ，最大弯矩为 S F757.5 mas Nmax470.9/MN m 第三章 主要零部件的设计 - 18 - 。max470.9/MN m 由于脆性材料制成的构件，在拉力作用下，当变形很小时就会突然断裂。塑性 材料制成的构件，在拉断之前先已不能正常工作。刮板轴属于受压杆，当刮板轴出 现失效时，它只是发生了塑性变形，不会造成使清扫器更大的损坏，但还是不能保 证正常的工作，所以选刮板轴的材料为 45 号刚以保证其强度。 查表得刮板轴的，由于塑性材料的安全系数，所以首353 s Mpa1.22.5 s n : 选。2 s n 已知： 取 (3-8)353 s Mpa2 s n 对塑性材料， 弯曲 (3-9) 353 176.5 2 s s Mpa n 横力弯曲时，弯矩随截面位置变化。一般情况下，最大正应力发生于弯矩 max 最大的截面上，且离中性轴最远处。 于是由公式得： y Z M I (3-10) maxmax max z My I 但公式表明，正应力不仅与 M 有关，而且与有关，亦即与截面的形 y Z M I z y I 状和尺寸有关。对截面为某些形状的梁或变截面梁进行强度校核时，不应只注意弯 矩为最大值的截面。 引用记号 (3-11) max z I W y 由公式可以改写成 maxmax max z My I max max M W W 称为抗弯截面系数。它与截面的几何形状有关，单位为。 3 m 若截面是直径为 d 的圆形，则 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 19 - (3-12) 43 64 2232 z Idd W dd 钢管可以看作是直径为 D 的实心圆减去直径为 d 的圆，即可求得 44 44 () 323232 P Dd IDd 求出最大弯曲正应力后，弯曲的强度条件为 max max M W 所以 (3-13) 44 44 3.14(4232 ) ()202443.65 3232 P IDdmm (3-14) 443 max ()4820.08 3242 PP P II IDdWmm y = (3-15) max max M W 22 9 695.979 144.39176.5 4820.08 10 N mmN mm 可见，最大的正应力不超过许用应力，所以轴的结构合理，满足工作要求。 3.23.2 连杆的设计连杆的设计 3.2.1 连杆的结构设计 图 3-4 为连杆的结构示意图。连杆是连接钢丝绳、橡胶刮板、橡胶刮板轴、橡 胶刮板座金属刮板、金属刮板轴、金属刮板座的重要元件，起到了承上启下的作用。 预选连杆料为，整体铸造，连杆外形为矩形，左端是内径为 15m 的孔，ZG270500 这一端是用来连接钢丝绳，如图所示连杆中部连接橡胶刮板轴的铸造孔的直径为 42mm，截面外圆直径为 80mm，上部固定螺栓孔为 M16。连杆右端如图所示，连接金 属刮板轴的铸造孔的直径为 51mm，截面外圆直径为 80mm。 第三章 主要零部件的设计 - 20 - 图 3-4 连杆示意图 3.2.2 连杆的强度校核 F Ft FT Fo2 o2 o1 图 3-5 连杆受力图 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 21 - FT Fo2 o2 FN o M 图 3-6 连杆力学简图 已知 757.5 N FN 1000 t FN 1306120891515/2757.5FNNNNN 杆与中心线的夹角为，于的夹角为34F t F33 根据三角形的勾股定理得： 30 60 取连杆为研究对象。作用于杆上的力有集中载荷、矩为 M 的力偶，金属刮板 N F 座对杆的约束力和钢丝绳对杆的拉力，这些力组成一平面平行力系如图 3-6。 02 F T F 根据平面平行力系的平衡 取坐标系 Oxy, , (3-16)0 y F 0() 0 F M 02 0 TN FFF 1 T1 F LFL 2 第三章 主要零部件的设计 - 22 - 由得 (3-17) 2 TT cos30cos300.54409 N FFFN 即得出 1 02 757.5409348.5 NT FFFNN 连杆剪力弯矩校核计算： 沿杆的方向为 Y 轴，沿杆的垂直方向为 X 轴，建立坐标系。如图下 求得这一截面上的静力平衡方程 02 sin60sin60sin600 TN FFF 1 02 cos60cos60cos600 TN FFF 2 由方程 可知支反力 1 2 ， (3-18) 02 0M Fsin60sin600.54354.2 RBTN FFN ， (3-19)0 B M 0202sin60 sin600.46301.8 R FFFN 图 3-7 力学简图 以连杆的左端为坐标原点，选取坐标系如图 3-7 所示。集中力 F 作用于 A 点， 在杆的 BA 和 o2两端内的剪力或弯矩不能用同一方程来表示，应分段考虑。在 BA 段 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 23 - 内取原点为 X 的任意截面，截面以左只有外力，根据剪力和弯矩的计算方法和符FRB 号规则，求得这一截面上的和分别为FsM (3-20)F () RB s XF00.46)X（ (3-21)( ) RA M xF X00.46)X（ 这就是在 BA 段内的剪力方程和弯矩方程。同样在 Ao2截面右侧任意取 X，则截 面上的剪力和弯矩是 (3-22) 2 F () Ro s XF00.54)X（ (3-23) 2 ( ) Ro M xFX00.54)X（ 依照剪力方程和弯矩方程，分段作剪力图和弯矩图。从图中看出，沿杆的全部 长度，最大剪力为，最大弯矩为。 max 354.2 S FNmax162.9MN m 由于连杆承受的是交变载荷，在清扫器中不仅起到了连接两个清扫器的作用， 而且也起到了清扫器的清扫效果。经过查表和数据分析，连杆应该用铸钢铸出，设 定连杆截面为矩形，整体铸造，所以选连杆材料为。 ZG270500 3.33.3 压杆的设计压杆的设计 3.3.1 压杆的结构设计 图 3-8 为压杆的结构示意图。压缩弹簧直接与压杆相连，压杆和金属刮板轴通 过螺栓连接，金属刮板座和金属刮板轴也通过螺栓连接，这样压缩弹簧的弹力通过 压杆直接传递给金属刮板座，来达到驱动第二道清扫刮板的作用。压杆作为一个重 要的连接零件，有一定的强度要求，所以我们选择强度较高的灰口铸铁 HT350 铸造， 长 235mm 宽 45mm，于金属刮板轴相配合的孔的内径为 45mm，外径为 70mm，A 点 M16 的螺栓孔，并且在压杆的背部留有筋板，完全满足了使用要求。如图所示的尺寸经 过校核都满足了要求。 第三章 主要零部件的设计 - 24 - 图 3-8 压杆示意图 3.3.2 压杆的强度校核 图 3-9 压杆的受力分析图 作弯矩如图 3-9 所示，最大弯矩在截面 A 上。求得 A 点弯矩为： 其中 AB100mmC175mm，A 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 25 - A MF cos13 AC-Gcos13 AB 压弹 得 A M20.4N m 选矩形截面为研究对象进行弯曲强度校核 引用记号 (3-24) max z I W y 由公式可以改写成 maxmax max z My I (3-25) max max M W W 称为抗弯截面系数。它与截面的几何形状有关，单位为。 3 m 若截面是高为 h、宽为 b 的矩形，则 (3-26) 2 Iz W 26 bh h 求出最大弯曲正应力后，弯曲的强度条件为 , 查表得 max max M W 340Mpa 1122 b10mmh20mmb10mmh45mm， 22 6 11 1 b h20 10 W0.3 10 cm 66 22 6 22 1 b h45 10 W0.75 10 cm 66 666 12 W=WW0.75 100.3 101.05 10 cm max max 6 20.4N m 19.4Mpa340Mpa 1.05 10 M W 可见，最大的正应力不超过许用应力，所以轴的结构合理，满足工作要求。 3.43.4 压缩弹簧的设计压缩弹簧的设计 3.4.1 压缩弹簧的结构设计 在压缩弹簧的选型中，考虑到由于载荷不大，一般用途弹簧足以满足要求，故 选用 C 级碳素弹簧钢丝，一种普通的圆柱螺旋弹簧。自由高度为 120mm、弹簧外径 第三章 主要零部件的设计 - 26 - 43mm、弹簧内径 33mm，螺距为 11.35mm。如图 图 3-10 弹簧结构示意图 3.4.2 压缩弹簧的强度校核 由于载荷不大，一般用途弹簧足以满足要求，故选用 C 级碳素弹簧钢丝，不经 常工作，属于类弹簧。 （查机械设计手册第三卷） 普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：外径、中径 D、内径、节距 t、螺 2 D 1 D 旋升角及弹簧丝直径。它们的关系为d arctan t D 对圆柱螺旋压缩弹簧，式中弹簧的螺旋升角一般应在范围内选取。弹59: 簧的旋向可以是右旋或左旋，但无特殊要求时，一般都用右旋。 1. 选择材料 由于载荷不大，一般用途弹簧，故选用 C 级碳素弹簧钢丝，不经常工作，属于 C 类弹簧。 2. 确定弹簧钢丝的直径 根据式 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 27 - (3-27) max 1.6 FKC d 式中 弹簧丝许用剪切应力，MPa； 弹簧的最大工作载荷，N。 max F 因为弹簧外径 ，按系列值取 D38mm，因为式中又和直径 d 有 2 16Dmm 关，因此要采用试算法。 初选弹簧直径 d=5mm，；旋绕比 C，符合推1470 b MPa38 57.6D d 荐值。 补偿系数 410.6154 7.6 10.615 1.19 444 7.647.6 C K CC 查表得 0.50.5 1470570 b MPaMPa 弹簧丝直径 max 1.6 FKC d 128.6 1.19 7.6 1.62 570 mmmm 显然取符合强度条件。5dmm 弹簧外径符合设计要求。 2 (385)43DDdmmmm 弹簧内径 1 (385)33DDdmmmm 3. 确定弹簧圈数 查表取弹簧切变模量 4 7.9 10GMPa 由式 弹簧刚度为 (3-28) maxmin 180 120 12 5 FFF cN mmN mm 有效圈数 n圈 (3-29) 3 8 Gd C n 4 7.9 105 10.17 8 12 7.6 由表按系列值取 n10 圈 支承圈数由表取 圈 2 2n 总圈数 圈 12 10212nnn 第三章 主要零部件的设计 - 28 - 3.53.5 其它零部件的设计其它零部件的设计 3.5.1 定滑轮的结构设计 定滑轮是整个设计中最重要部分，它使钢丝绳上的力改变了方向，从而更好 的连接配重，达到更好的清扫效果。 定滑轮采用材料是 Q235，外径为 110mm、内径为 16mm、其他结构尺寸参考零件具 体说 图 3-11 定滑轮的结构示意图 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 29 - 3.5.2 压缩弹簧固定柱 图 3-12 压缩弹簧固定柱示意图 如图所示压缩弹簧固定柱，材料为 45 钢，压缩弹簧固定柱长为 70mm。详细参数参考零件图。 3.5.3 滑动轴承座 图 3-13 对开式二螺柱正滑动轴承的轴承座 H滑动轴承座 第三章 主要零部件的设计 - 30 - 2轴承座螺柱数 050轴承内径/mm 1 1123 d=45D=55D65B55b4050 20,100,175,110,145,83, mmmmmmmmmmhmm Hmm Hmm Lmm Lmm Lmm Lmm ， 3.5.4 配重 橡胶刮板的压紧力由两组配重提供，每组配重包括四块单重为十公斤和两块单重 为五公斤的铸铁。 江阴职业技术学院毕业设计说明书 - 31 - 第四章 安装与日常维护 4.14.1 安装步骤安装步骤 1、找出皮带与皮带轮相切之点，将 DTQ1400 型清扫器安装于此点下方安装 范围内且与安装皮带面之垂直线成 33夹角。 2、安装前，根据金属刮板轴的尺寸位置，在输送机机头罩上开安装孔，并在机 头罩两侧焊接角钢。 3、.按尺寸要求在工字钢上焊接横梁，并固定定滑轮组。 4、.在角钢上正确安装轴承座，准确核对其高度 H，U 型孔一侧轴承座暂时不 紧固