0404-滚筒式输送机设计【含PROE模型+CAD图+说明书】
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滚筒
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模型
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摘 要
滚筒输送机是现代最主要的散状物料输送设备之一。滚筒是滚筒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。滚筒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。
本设计简要介绍了辊子输送机的作用，在对辊子输送机特点和形式了解之后，对辊子输送机总体方案进行设计。总体方案确定后是各个零部件的设计，重点对辊子输送机的主要参数、链传动牵引力理论计算、辊子间距、辊子直径、支撑架、脚、轴承等零件进行设计，选择合适的动力源和合适的传动系统及速度控制系统，为合理地设计辊子输送机提供了依据。在总体方案和个零件的参数确定后，应用Pro/E软件对个零件建模和运动仿真。
关键字：作用；主要参数；设计；建模；仿真
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摘 要 滚筒输送机是现代最主要的散状物料输送设备之一。滚筒是滚筒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。滚筒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。 本设计简要介绍了辊子输送机的作用，在对 辊子输送机特点和形式了解之后，对辊子输送机总体方案进行设计。总体方案确定后是各个零部件的设计，重点对辊子输送机的主要参数、链传动牵引力理论计算、辊子间距、辊子直径、支撑架、脚、轴承等零件进行设计，选择合适的动力源和合适的传动系统及速度控制系统，为合理地设计辊子输送机提供了依据。在总体方案和个零件的参数确定后，应用 软件对个零件建模和运动仿真。 关键字 ：作用；主要参数；设计；建模；仿真 is of is in it is to is to of of to of At of to a to to of if be of of It is of is on of of a in to of in to of 目录 摘 要 . 1 . 2 目录 . 3 第一章 绪论 . 6 代辊子输送机的运行特性 . 6 代辊子输送机的 技术水平 . 6 动辊子研制成功 . 7 子机架的新发展 . 7 题的背景： . 8 题意义： . 8 第二章 总体方案的设计 . 9 子输送机特点及应用范围 . 9 构形式 . 9 动方式的选择 . 10 传动 . 10 传动 . 10 轮传动 . 10 出方式的选择 . 10 力式辊子输送机 . 10 力式辊子输送机 . 11 点控制式辊子输送机 . 11 子形式的选择 . 11 柱形辊子输送机 . 11 锥形辊子输送机 . 11 形辊子输送机 . 11 子支撑方式的选择 . 12 轴式辊子输送机 . 12 轴式辊子输送机 . 12 第三章 滚筒的设计 . 13 滚筒的长度和滚筒之间的间距的确定 . 13 滚筒直径的确定 . 13 滚筒厚度的确定 . 14 第四章 链条和链轮的选择和设计 . 16 链条的选择 . 16 链轮的选择 . 17 第五章 滚动轴承的选择与校核 . 20 轴承的选择 . 20 轴承的校核 . 22 第六章 胀套和键的选择 . 24 胀套的选择 . 24 键的选择与校核 . 26 第七章 电动机及变频器的选择； . 29 电动机功率的计算： . 29 动机额定转速的计算： . 32 电动机的查表选 择 . 32 变频器的选择 . 33 第八章 支撑架的设计及验算： . 34 第九章 脚的设计 . 36 第十章 三维模型及零件图、装配图 . 37 辊子的造型及生成零件图 . 37 支撑架的造型及零件图的生成 . 39 带座轴承的造型及装配图 . 40 链轮的三维模型及工程图 . 42 脚及各种 辅助的固定钢条的造型 . 43 总装配图、爆炸图和工程图 . 43 第十一章 运动仿真及其动画的生成 . 47 支撑板、脚和固定板的装配 . 47 带座轴承和辊子的装配 . 47 螺栓和挡柱 等零件的装配 . 48 仿真动画的生成 . 48 第十二章 控制系统设计 . 51 机的调速方法 . 51 通用变频器调速系统 . 52 总结与展望 . 54 参考文献 . 55 致谢 . 57 第一章 绪论 有关辊子输送机方面的理论研究 ,无论是国内国外均比较少见。但是在国外 ,各种结构形式的辊子输送机已经在生产中得到广泛应用。虽然没有得到较多的有关理论方面的资料 ,但是从现在可查到文献可以看出 ,前苏联、德国、美国、日本等工业发达国家在辊子输送机的研究方面有一定的进展。在辊子输送机结构设计方面 ,包括辊子输送机的辊子本身结构、辊子的安装固定结构、辊子的传动方式、实现物品 积放的结构方式、弯曲输送段的结构 ,以及类似回转台、传感控制器、转载装置、极限力矩联轴器等其它附件的结构设计 ,美国、德国、法国、英国前苏联等工业发达国家有许多专利发明。比如 ,德国研究发明了一种减少积放压力的结构 ,这在如何减少积放压力方面是相当杰出的。从现有的文献可知国内仅仅有几种比较老式的辊子输送机驱动传动结构形式 代辊子输送机的运行特性 (1) 具有直线输送、弯道输送、直角转运、机动运行或依靠重力输送的性能。 (2)可以借用升降台补足因 工艺和设备要求的高差 ,而使生产线路联成一体 ;也可用提升机将不同楼层的生产线联成一体 ,组成三维的生产线。 (3)工件在运行过程中可受控暂停 ,以便完成某道工序或等待进行下一道工序 ;也可定距积存和放行。 (4)在输送机上可以水平回转或反转 ,以校正工艺需求的工件姿态。 代辊子输送机的技术水平 (1) 运行平稳跳动性能 :可做到在 24m 长的辊子输送机上其辊面高差仅达 3同时有 5/9 的辊子承载 ;同速性 :可做到绝对同速。 （ 2） 对中性能跑偏量仅达 2/1000。 （ 3） 定位性能定位误差为 （ 4） 拼装性能全部采用活联接。可以适应工艺流程的变动很方便的改装。基本采用电动或配套液压组件。 （ 5） 可用微机全自动控制。 （ 6） 外观十分讲究。金属构件大量采用异形钢材或铝合金材 。 动辊子研制成功 由于高等级绝缘微型油浸式电机的问世 ,使外径小至 60辊子 ,也可依赖自身的动力 ,得到 s 的线速度。这种 油浸式电动辊子 ,其核心技术是从西德引进的。它的绝缘好 ,寿命长 ,允许温升高 ,噪音低 ,并采用新型密封胶密封和特殊防漏措施 ,因而可应用在低噪音要求或粉尘大、空气潮湿的场所。这种电动辊子由于 没有外露的驱动减速机构 ,在辊子输送机生产线上常用作过渡动力使用 (见图 1),也可作为短程输送的动力源。在一些复杂的生产线上使用相当普遍 (据称在咸阳显像管生产线上装有 399只电动辊子 )。国内售价不算贵 ,以价 60,L=600辊子为例 ,约 400元 /个。 图 1 电动辊子的应用场合 子机架的新发展 由于冷弯型钢和中空异形断面铝合金轧制型材的研制成功和大量生产 ,使中轻型辊子输送机机架的外观不仅十分美观 ,且使现场的安装十分方便。图 2 所示的铝合金机架断面 ,除辊子支承部位壁厚为 3其余均只有 个槽目可分别安装辊子轴头 ,支承链轮的 腿、中间支撑、护罩、电控线、控制元件等 ,其自重仅 m,但刚度却很好 (当支点距离为 心受压 6000挠度只有 1/1000)。成本约 100元 /m,由于它成形后不须加工、涂漆、且可弯成弧段 ,因此其实际成本仅比钢架贵 5一 10%。 图 2 铝合金机架断面 题的背景： 在飞速发展的今天，工业化生产占着重要地位，任何机械产品都是经过一步步加工，一步步改善而成的。随着技术的发展，机械产品的加工也有了突飞猛进的发展，流水线的生产提高了加工效 率。由此，输送机也越来越重要了。输送机的产生不仅节省了运输时间，也节约了人力资源，大大提高了运输的效率。本次课程设计研究的是滚筒式输送机。滚筒输送机适用于各类箱、包、托盘等件货的输送，散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。能够输送单件重量很大的物料，或承受较大的冲击载荷，滚筒线之间易于衔接过滤，可用多条滚筒线及其它输送机或专机组成复杂的物流输送系统。 题意义： 输送机的产生不仅节省了运输时间，也节约了人力资源，大大提高了运输的效率。本设计以滚筒式输送机为例，对相关的机械机构进行设计 ，涉及工业工程涉及、机械制造等相关的知识，考察了学生对相关知识的运用。通过这次的毕业设计，也能让学生学到更多的知识，帮助他们在步入社会以后更多的适应工作岗位的要求。 第二章 总体方案的设计 子输送机 特点及应用范围 辊子输送机可以沿水平或较小的倾斜角度输送具有平底部件的成件物品 ,如板、棒、管、型材、托盘、箱类容品以及具有平底或直棱的各种工件。它具有结构简单、运转可靠、维护方 便、经济、节能等传统优点外，其突出的优点是与生产工艺过程有良好的相容性与配套性，以及功能的多样性，具体表现在： 布置灵活，容易分段和连接，可根据需要，由直线、圆弧、水平、倾斜、 分支、合流等区段以及辅助装置，组成开式、闭式、平面、立体等各种形式的输送线路。 功能多样，可以按重力式、动力式、积放式等多种输送方式输送或积存 物品，可以在输送过程中升降、移动、翻转物品，可以结合辅助装置，按直角、平行、上下等方式实现物品在辊子输送机之间或辊子输送机与其它输送设备之间的转运。 便于和工艺设备衔接配套，衔接方式简易紧凑，有时可以直接作为工艺设备的物料输入和输出段。辊子间的空隙部位便于布置各种装置和设备。 物品输送平稳，停靠精确，便于对输送过程中的物品进行加工、装配、试验、分拣、包装等各种工艺性操作，便于对输送过程实现自动控制。 构形式 无动力 链传动 (A) 按输出方式 动力式 带传动 齿轮传动 积放式 圆柱形 定轴式 (B) 按辊子形式 圆锥形 （ C）按辊子支撑方式 轮形 转轴式 动 方式 的选择 传动 承载能力大，通用性好，布置方便，对环境适应性强，可在经常接触 油、水及温度较高的地方工作，是最常用的一种动力式辊子输送机。在多尘环境中工作时链条容易磨损，高速运行时噪音较大。 链传动分单链传动和双链传动。单链传动结构布置紧凑，适用于轻载、低速、持续运行的场合。双链传动适用于载荷较大，速度较高，起、制动比较频繁的场合。 传动 运转平稳，噪音小，对环境污染少，允许高速运行，但不适宜在接触 油污的地方工作。 带传动分平带传动、 V 型带传动、 O 型带传动。平带传动承载能力较大， V 型带传动次之，O 型带最小。 V 带或 O 带传动均适宜于辊子输送机圆弧段。 O 带传动布置较为灵活。 轮传动 承载能力较大，传动精度高，使用寿命长，对环境适应性强，适用于重载，运行精度较高，起制动频繁，经常逆转的场合 因为货物质量为 ，需要根据需要调速，所以传动方式选为辊子对辊子链驱动的传动方式。 出方式的选择 力式辊子输送机 动力式辊子输送机本身有驱动装置 ,辊子转动呈主动状态 ,可以严格控制物品运行状态，按规定的速度精确、平稳、可靠地输送物品，便于实现输送过程的自动控制。按传动方式分为链传动、带传动、齿轮传动。 力式辊子输送机 限力式：辊子内部有轴向摩擦片或径向摩擦环，一般输送情况下起传递力矩的作用，物品受阻停止和积放情况下，因运行阻力矩超过限定的辊子力矩，结果使摩擦片（环）打滑，辊子与驱动装置间处于柔性连接状态。辊子的阻力矩略高于正常输送时运行阻力矩。 点控制式辊子输送机 触点控制式：一般为带传动，当需要物品停止和积存时，停止器动作，通过物品对触点的的作用，控制机械或气动系统，使辊子和传动系统脱离。积存状态下物品间挤压力很小，需要时还可使物品保持一定距离。适于输送和积存易碎怕压物品，结构比较复杂。 所以根据使用要求 应该选择带有动力系统的输出形式。 子形式的选择 柱形辊子输送机 圆柱形辊子输送机通用性好，可以输送具有平直底部的各类物品，板、棒、管、托盘、箱类容器及餐有平底和直棱的工件。允许物品的宽度在较大范围内变动，一般作用在辊子输送机线路的直线段。也可以用作圆弧段。但物品在圆柱形辊子输送机圆弧段上运行时存在滑动和错位现象。为改善这种情况。多做双列布置。 锥形辊子输送机 圆锥形辊子输送机用于辊子输送机线路圆弧段，多与圆柱形辊子输送机直线段配套使用。可以避免物品在圆弧段运行时发生滑动 和错位现象，保持正常方位。制作成本高于圆柱形辊子输送机 形辊子输送机 轮形辊子输送机自重轻，运行阻力小。分边辊和多辊两类 边辊输送机：辊子沿机架两侧布置，输送机中间部位可布置其它设备。适用于输送底部刚性较大的物品。辊子无轮缘的边辊输送机要求物件宽大于轮间宽度，必要时设置水平导向 装置。有轮缘的边辊输送机具有导向作用，但对物品宽度尺寸有严格限制，多用于专用生产线中，输送宽度尺寸为一定规格箱、托盘及工件。 多辊输送机：结构轻便，可以作为辊子输送机直线段和圆弧段。适用于输送板、箱、托盘等平底物品。 所 以根据使用要求应该选择 轮形 辊子输送机 。 子支撑方式的选择 轴式辊子输送机 定轴式辊子输送机辊子绕定轴旋转，辊子转动部分自重轻，运行阻力小，辊子与机架整体装配性好，是通用的辊子支承形式 轴式辊子输送机 转轴式辊子输送机辊子连轴旋转，转轴支承在两端固定的轴承座内。转轴式辊子便于安装、调整、拆卸。多用于重载和运转精度要求高的场合，造价比定轴式高 。 货物质量偏大，所以选择转轴式的辊子。 第三 章 滚筒的设计 滚筒的长度和滚筒之间的间距的确定 滚筒长度 L： 式中 位 B为宽度欲量，一般取 B00本设计中要求传送的托盘为长 1200 1400矩形托盘，既 1400W ，取 B所以滚筒的长度为 1600L 。 滚筒直径的确定 滚筒直径 式中 p 为滚筒传递的功率； n 为滚筒的转速； 为滚筒许用扭切应力，选取 45 钢为滚筒材料，因滚筒是空管结构，所以需要适当降低 ，查机械设计手册得， 45 钢的许用扭切应力 ，本次计算中取为 。 下面求滚筒传递的功率和滚筒的转速： 原始数据 ：已知托盘和零件质量为 75 传动方式：链传动； 托盘的极限速度为 s； 查得滚筒上的面胶的动摩擦因数为 根据以上数据选择电机，选择步骤如下 ： 滚筒所受滑动摩擦力为 5 所需传送功率 P F V 3 7 5 0 . 5 W 1 8 7 箱子达到极限速度 s 时，链轮的转速为 ， m i n/ a 链轮滚筒 所以 ， 为了方便设计，取滚筒的直径为 滚筒厚度的确定 m 滚筒所受的最大切应力； 滚筒受到的最大弯矩； W 为空心滚筒的抗弯截面系数； 为材料的许用应力； 本设计中托盘的尺寸为 1 2 0 0 1 4 0 0m m m m ，输送机在传送托盘时，至少有三个滚筒支撑托盘，则每个滚筒的载荷系数为 式中 q 为每个滚筒的载荷系数； G 为托盘和工件的总重量，由前面可知 750G ； a 为托盘的边长，由前面可知 600a ； 所以 7 503 ，由图 10得 a x 4 0 0 4 0 04 1 6 . 6 7 N / 0图 3筒载荷分布示意图 为材料的许用应力， 。根据 699准规定，对于 45 钢 55 ，对静载下的材料安全系数可取 ，带入数据据计算得 M P an W 为空心滚筒的抗弯截面系数，对于圆环截面，由材料力学知识可得 )(1(32 43 n 式中 W 为空心滚筒的抗弯截面系数； 将上述结果带入公式得： )( 求得：n 取。 所以滚筒的厚度为 。 700 700 第四章 链条和链轮的选择和设计 链条的选择 表 4A 系列滚子链的基本参数和尺寸 (1243链 号 节距 p (排距 滚子外径 d1(内链节内宽b1(销轴直径 d2(内链板高 度 h2(单排极限拉伸 载荷 单排每米质量 q(kg/m) 08A 0A 2A 6A 0A 4A 8A 2A 0A 8A 照用途不同，链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。本设计为牵引链 ，且本设计中要输送的 托盘与零件的重量和最大不超过 750N。 所以托盘与滚筒的摩擦力 式中 为面胶的动摩擦因数，经查表可知 = 为托盘与工件的重量，取为 750N； 所以1 57 ，查表 4知，承载能力上 08A 链条就可以满足要求，所以选择链号为 08A 的链条。此传动为轻载，所以单排链条就可满足要求。 牵引链的失效形式：牵引链的主要失效形式为链条铰链的销轴与套筒之间承受较大的压力且又有相对滑动，故在承压面上将产生磨损。磨损使链条节距增加，极易产生跳齿和脱链；链传动在启动、制动、反转或重复冲击载荷作用下，链条、销轴、套筒发生疲劳断裂。所以要润滑， 良好的润滑能减小链传动的摩擦和磨损，能缓和冲击、帮助散热，是链传动正常 工的必要条件，链条在工作一定时期后，要注意加润滑油。 链轮的选择 在传动机械中，链轮的重要性是无法取代的，一个链轮的好坏直接决定了机械的性能和寿命，已经选择节距为 08A 的链带动链轮来带动滚筒转动，考虑到多边形效应，为了保证链轮和链条有充分的啮合，又不使链轮的直径过大时整个结构变大，所以选择 16 齿的链轮，根据表 4准来设计链轮。 表 4传动用短节距精密滚子链轮参数 俗称 节距 P 滚子直 径 d 齿数 z 分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 大轮毂直径宽 B 单排 2、 3排 4排以上 3/8 1 9 80 8 9 41 1/2（ 8 60 135 6 1 47 5/8 5 34 105 0 09 79 3/4 5 61 126 7 12 78 链轮结构如图 4示。 图 4轮结构图 表 4链轮的材料 材 料 热 处 理 齿 面 硬 度 应 用 范 围 15、 20 渗碳淬火、回火 50 60z 25有冲击载荷的链轮 35 正 火 16 200z 25的主、从动链轮 45、 5045火、回火 40 50剧烈冲击振动和要求耐磨的主、从动链 轮 1520碳淬火、回火 55 60z 50的从动链轮及外形复杂或强度要求一般的链轮 夹布胶木 a/a/ Y X Y 深沟球轴承 0 以当量动载荷 125 1125 1a 轴承的转速 260 式中 为轴承的转速； 为滚筒的线速度，前面已经指出， =s； 为滚筒的半径， r=30 所以轴承的转速 m 计算所需轴承的轴向基本额定动载荷值 /16 )1060( nf 式中 为轴承的转速，由上面计算可知m rn m ； 上面计算可知25； 表 10 表 10得0.1 表 80000； 为寿命系数，对于滚子轴承310； 表 5荷系数 表 5度系数 轴承工作温度 /C 100 125 150 200 250 300 温度系数 1 5承的预期寿命 参考值 使用场合 经常使用的仪器和设备 短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果 间断使用，终端会引起严重后果 每天 8 小时工作的机械 24 小时连续工作的机械 500 40008000
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