0442-槽形托辊带式输送机设计【全套6张CAD图+说明书】
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槽形托辊带式输送机设计
摘要：本文所设计的是槽形托辊带式输送机，其设计要求为：输送物料为原煤，输送量：500 吨/小时，输送长度：30 米,提升高度2.5米；堆积密度：900公斤/米3；物料在带面上的动堆积角为300，输送带速：2米/秒，上托辊槽形布置。设计中，其整体是一个倾斜的状态，上托辊都采用槽形布置；下（回程）托辊采用平行托辊。本输送机为向上运输物料，其倾斜角为3.80<150，所以采用小倾角设计。在设计带宽时，按照槽形布置来选择计算。在尾架的选取方面，采用螺旋拉紧装置尾架，使输送带能始终保持必要的张力。用Solidworks对连接轴进行有限元分析，得出其一般工作时的性能状态，并做出相应的调整。
目前，带式输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的气垫式带式输送机就是其中的一个。在带式输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。
关键词： 槽形托辊 带式输送机 输送带 有限元分析
- 内容简介：
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一、选题的依据及意义 ： 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。 带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输 设备，与其他运输设备 (如机车类 )相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。 带式输送机一般有两种基本形式 种形式的区别主要是上托辊形式不同，此次我选的是槽形 托辊 式输送机。 通过槽形 托辊带式输送机的设计不仅是对我们大学四年来所学的东西综合运用，零部件设计、强度分析、标准件的选用、 件的使用、编写技术文件、查阅文献等方面的训练，更是考察了我们的设计和动 手能力，令我们对所学的知识有更深一层的理解。相信这次毕设会令我受益匪浅。 二、国内外研究概况及展趋势（含文献综述）： 带式输送机是一种适应能力较强，应用广泛的输送机械，多用于块状和粒状的物料，也可用来输送单件物品。由于带式输送机能够经济而有效地输送物料，故不仅在小输送量和短距离内可以采用，而且在大输送量和长输送距离内也同样采用。 在工业生产中，带式输送机可用作生产机械设备之间构成连续生产的纽带，以实现生产环节的连续性和自动化，提高劳动生产率和减轻劳动强度。 带式输送机一般有两种基本形式 两种形式的区别主要是上托辊形式不同，带式输送机的基本位置形式有五种（ 1）水平输送机（ 2）倾斜输送机（ 3）先水平后倾斜输送机（ 4）先倾斜后水平输送机（ 5）水平 水平输送机，其它布置形式是以上五种形式的混合。 带式输送机的发展趋势为： 设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产 300500 万 t 以上高产高效集约化生产的需要。 应用 动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输 效率高。 采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。 新型、高可靠性关键元部件技术。如包含 在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国 产的 23） 400（ 600）工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达 3000 t/h 以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的 套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。 三、研究内容及实验方案： 1、 槽形 托辊带式输送机 的原始资料 (数据 )及设计技术要求 a）输送长 度为 30 米 ,提升高度 ； b）输送量 500 t/h, 输送物料为原煤； c）输送物料为比重 900 公斤 /米 3，物料在带面上的动堆积角为 300； d）输送带速： 2 米 /秒 ； 2、研究内容 运动及动力参数计算， 主要零部件的强度计算，主要零件、部件及总装配图绘制， 设计说明书的编写。 四、目标、主要特色及工作进度 1、目标： 通过这次毕业设计，可以系统地把大学里的专业知识复习应用到实际设计和生产 去，提高自己的动手能力和创新能力，锻炼自己的自主能力和查阅资料的能力，以此提 高的综合素质来 适应社会发展的需求。 2、主要特色： 借助计算机将平 形托辊带式输送机 在工作状态时的整个阶段的工作情况展示出来，有助于我们更好地对设计产品进行改进。 3、工作进度： 工作进度： 1). 查阅相关资料，外文资料翻译（ 6000 字符以上） ，撰写开题报告 。 第 1 周 第 2 周 2)运动及动力参数计算 第 3 周 第 4 周 3)总装图设计 第 5 周 第 8 周 4). 主要零、部件强度及选用计算 第 9 周 第 11 周 5) 用 主要零件 进行有限元分析 第 12 周 6). 绘制零、部件图 第 13 周 第 16 周 7) 整理毕业论文 答辩准备 第 17 周 五、 参考文献 【 1】 孙桓等主编 北京 :高等教育出版社， 2001 【 2】 濮良贵等主编 北京 :高等教育出版社， 2001 【 3】 毛广卿主编 北京 :科学出版社， 2003 【 4】 徐灏主编 四版） 机械工业出版社 【 5】 范祖尧主编 北京 :机械工业出版社， 1996 【 6】 运输机械设计选用手册 编委会 北京 : 化学工业出版社 【 7】 E, of 980 槽形托辊带式输送机设计 摘要 ： 本文所设计的是槽形托辊带式输送机，其设计要求为：输送物料为原煤，输送量： 500 吨 /小时，输送长度： 30 米 ,提升高度 积密度： 900公斤 /米 3；物料在带面上的动堆积角为 300，输送带速： 2米 /秒，上托辊槽形布置。设计中，其整体是一个倾斜的状态，上托辊都采用槽形布置；下（回程）托辊采用平行托辊。本输送机为向上运输物料，其倾斜角为 50，所以采用小倾角设计。在设计带宽时，按照槽形布置来选择计算。在尾架的选取方面，采用螺旋拉紧装置尾架，使输送带能始终保持必要 的张力。用 连接轴进行有限元分析，得出其一般工作时的性能状态，并做出相应的调整。 目前，带式输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的气垫式带式输送机就是其中的一个。在带式输送机的设计、制造以及应用方面 ,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距 ,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。 关键词 ： 槽形托辊 带式输送机 输送带 有限元分析 is in is of 500 30 2.5 900 m 3; in of 0, 2 m / s, on of a of of up 150, so of As of we so is to do on to is of s is of At we of in a of in of 伪形的机械结构优化构形理论 007 年 1 月 10 日 收到 /接受 :2007 年 5 月 1 日 /在线发表 ： 2007 年 5 月 25 日 。 2007 年斯普林格出 版社伦敦有限 公司 摘要 这项工作提供了伪构形理论的一些应用程序，机械 结构的 形状优化技术 。在本文构形理论的发展中， 优化的主要目标是最终总势能的最小化 。其他目标 优化使用的机械结构优化通常被用来 限制或优化约束。在这里介绍二种应用：第一个是使用遗传算法与伪构形技术对一水滴形状优化和第二个是对一个液压锤后轴承的形状优化处理。 关键词 形状优化 结构 遗传算法 1 引言 本文介绍一种伪构形方法来达到物体 形状优化基于总势能的最小化。 我们将介绍减少 结构总势能寻找最优形状，这可能在某些情况下是个好主意。 该参考的构形理论可以以某种方式合理的理由解释如下。 据 1，在工程设计和自然性能中，形状和结构一直在演变为更好的性能；在工程设计中用到的目标和制约因素是从该几何相同的机制在自然流动系统中出现。 1开始设计和工程系统优化，并从自然系统中 发现了几何形式的确定原则。这种发现是新的构形理论的根据。优化配置注定是不完善的。该系统的不完善到处蔓延时，效果最差，使越来越多的内部点和硬件工作部件被压。看似普遍的几何形式团结工程与自然的流动系统。 1采用了一种新的理论，他毫不掩饰地说明，与热力学第二定律是相同的理论，因为一个简单的理论意图 预测地球上任何活着的几何形式。 许多构形理论的应用程序在机械流体中开发，特别是在优化流动 2。另一方面，据我们所知，在固体或结构力学中有一些应用实例。因此，我们至少有一半的参考文献 在流体动力学 论文引用（同作者），因为构形方法是先由同一作者发展，只有阿德里安 论文中提到流体动力学。构形理论基于所有自然的创作，整体最佳的理论相比，该控制的演变与自然系统适应。构形分配原则由不完善的地方以及尽可能把最小的规模扩到最大组成。总的宏观构形理论工程结构从基本结构组装开始，通过与自然的规则相一致最佳分布不完善。我们的目标是研究降低成本。 但是，从这里长期伪构形来看，机械结构优化的全局宏观解决方案已经成本降低，目标非常接近构形理论。那个构形理论是预测的理论，只有一 单一的原则，从优化所有上升。这篇文章的 题目同样适用于伪构形的步骤。伪构形理论单一的优化原则是最小化总势能。此外，在我们以下提出的例子中伪构形原则和遗传算法有相关性，其结果是我们的优化将非常接近自然 理论 。 本文的目是展示伪构形步骤用来适用力学结构，特别是对形状优化机械结构。其基本思想是非常简单：处于平衡状态的机械结构对应最小总势能。以同样 的方式，最佳的机械结构也必须符合最低限度总势能。这目标必须首先对其他的东西进行干预。正是这种构想，在这篇文章中发展。 两个例子将会在后面提到。 最小化总势能以优化一机械结构不是全新的的想法。已经有很多文件解决了这 一问题，使这一方法系统化。最优化的唯一目标是使能量最小化。 高斯林 11用一个简单的方法提出了 硬件 案件形式的有线网络团体和膜发现结构。该方法是根据基本的能源概念。剪应力变表达式是用来定义总势能。最后的能源形式是尽量减少使用鲍威尔算法。在菅野和大崎 12中，最低的互补能源原则是建立网络作为变量应力组件几何非线性弹性。为了显示总势能和能量互补之间的强对偶问题，这些问题的凸配方 被 进行调查，可嵌入到原始的二阶规划问题中。 13进行分析形成一个弹性固体的敏感性平衡问题。第一阶形中，域、边界积分和 总势能的第二阶形表达衍生物已经建立。在华纳 14中，最优设计问题是根据其自身的重量解决了一个弹性悬挂杆。他已经发现截面在一个均衡状态中总势能的面积最小化分布。在相类似的设计问题中，在相同的约束条件潜在最大的能量也已解决了。在文图拉 15中，边界条件控制的问题已经用网格方法解决。在文图拉 15中，在总势能功能的弹性固体问题中介绍移动最小化近似值了，广义的拉格朗日术语被添加到满足本质边界的条件中。 总的潜在能量最小化原理除了在一般有限元基础上制定，还找到一个未知的最佳目标结点因素 16。 2 所使用的方法 在本文的伪构形理论中，最优化的主要目标是尽量减少总势能。在优化机械结构里其他的物体通用被限制或优化约束。例如，一个东西可能在重量上有限制，或不超过其应力值。 在本文中这种想法是很简单的。机械结构通过两种参数类型来描述：已知的离散变量（例如，用有限元方法的自由度的位移）以及几何变量设计（例如参数，使人们有可能描述机械结构形状）。总潜力能在同一时间里通过一个确定隐含或明确的方式离散设计变量。因此，进行双重优化机械结构相比离散化设计变量，其目的是减少整体的总势能。显然，机械结构 的优化问题用下列方法处理： - 目标：减少总势能 - 变量的优化：同时确定离散变量（在结构力学的有限元法的传统用例），描述设计变量的形状结构 - 优化限制： - 重量或体积 - 位移或限制 - 压力 - 频率 机械结构的优化问题将用以下方法解决，如果需要的话需要在这些阶段中重申（按照问题的本质）： 第 1 阶段 最小化机械结构总势能和唯一的离散结构变量相比较（度的有 限元）。它的作用在这里作为一个优化不优化的限制。在此阶段唯一的限制是 纯粹 的机械原点，并涉及边界条件，适用于结构外部的作用。 在第一阶段，设计变量保持不变，根据设计变量 1 获得的隐含或明确表述的自由度（可以是变量，使人们有可能描述形状，以外形的优化为例子）。大家可以看到在下面部分的例子中，这些表现形式可以是有形或无形的， 且 这是适当的治疗后的情况。在案件 1 中用有限元计算方法，这一阶段 1 是在有限元计算的基础上，以获取机械结构的自由度。事实上，有限元，位移与节点、机械结构网格，获得了最小化总势能 16。 第 2 阶段中 机械结构自由度的表达根据设计前先获得的变量，然 后注入机械结构总势能（你会看到下面的部分中第二个例子它是如何影响自由度在隐含的职能设计变量的情况下）。然后得到一个表达式总的潜在能量，它依赖于（以明示或默示的形式）设计变量。 第 3 阶段 随后进行的第二次和新的最小化总势能通过前面的形式取得，但这次比设计变量同时遵循技术限制或优化约束的问题。这种方法按问题的本质可以使用或多或少的设备。这点很明显，例如，如果离散变量按照设计变量可以表示为一明确的方式，在 2 到 3 个阶段是可以立即设置的，并无迭代。 如果离散变量不能按照设计变量明确的方式表达 ，或者如果结构拓扑不是固定的，或者如果行为不是线性的，这将有必要通过分阶段进行 1 至 3 连续迭代。这将在下面部分的例子中提到，一会我们会看到战略的场合，可以采用一种类型为这些迭代。总结，伪构形的步骤，主要目的只是尽量减少潜在总能源，其他可能的目标是限制或优化约束。 在我们的例子中使用的最优化方法是遗传算法（遗传算法），如 17。，我们也可以找到很多书籍有典型类似的教学价值，例如在 18中。这种方法是非常先进方便于我们的伪构形方法。撰文已在天然气方面广泛地开展了工作，关于这一主题出版的期刊被誉为期刊 19由于天然气问题在社会结构力学上还比较新，在这里我们提供的一些细节正是使用这里的算法 多点交叉使用，而不是一单点交叉。在甄选计划上，每年的使用完全是随机生成。在我们的例子中，几代人是等同的衔接使用。我们提供例子的结果是不断地通过使用不同的遗传算法。一个比较标准的遗传算法已经被证明是我们足够的榜样。 3 范例 尽管潜在的能源可能是一个好的举措对于一些优化问题，势能不是赋予形成水滴的能量，也没有定义锤子的最佳形状，这就是为什么势能不是唯一的、客观的，但最优化问题是多目标的和用公式明确表示的两个例子的目标函数。 1：对一滴水形状优化 第一个测试例子是对下降的水滴形状优化（图 1）。这个问题是等同于抵抗坦克的膜理论计算。其目的是看看伪构形理论给出了大自然的优化设计。 用的方法 该一水滴几何的定义是：产生的轴对称壳薄线。此行描述于连续直线或圆形段描述在特定意义和输 入数据定义点上的坐标和半径值。初始数据是一个由直线段连接结点的集合。 每一个结点是确定它两个圆柱坐标上（ R， z），和真正的 R 代表的半径圆相切的两个交叉直线段的这一点。另一台计算机的计算给出任何边界的坐标点，特别是切点必须界定圆弧长度。 水式设计描述了三个弧圆如图 1 所示。 通过有限元方法采用三节点抛物原理运用基尔霍夫壳体理论分析。自动网格生成器建立每个直线或圆形段的有限元网格 ，它们被视为宏观有限元。 我们的目标是获得一个水滴形状形成最低总势能（这是主要目标）和平等的抵抗坦克（这是 唯一约束或限制的问题）。 事实上，为了水滴的问题，目标是多对象的，两个目标（ 低总额的势能和 等于电阻）的合并多目标： 1 + 马塞兰指出，在总势能的减少中约束或限制的问题被考虑进去，在 19中。 果 在水滴外形设计中描述了三个弧圆（图 1），他们的中心和半径是设计变量。因此，有 9 个设计变量，其中： 圆 1;2 为圆 2; 3为圆 3 。在遗传算法中，其中每个设计变量通过 3 个二进制数 字编码 . 所有这些二进制数字编码是端到端地形成 27 个二进制数字的染色体长度。 运行了 30 个，一个数字对 50 代，一个穿越的概率为 突变概率为 对应的染色体最优解是 100 100 011 011 010 011 100 011 101 这给出了图 1 的解决方案。其中： - 18， 17， - - - - - 21 这是 关于 一水滴的外形非常接近自然的最佳解决方案。通过三个圆的弧模式的水滴模型并非十全十美。但是，构形理论用于优化不完善的地方，并发现最接近自然的解决办法。因此，构形原则包括 尽 可能的分配不完善的地方。 2：轴对称结构的形状优化 在这一部分，呈现了液压锤后轴承传统的最优化影响。相对于较少的周期操作轴承问题（图 2）渐渐体现出来。 对于轴对称结构，分析是通过有限元方法进行的，遗传算法优化的过程中的特殊字符一直用来缓解计算和节省计算机的时间。首先，由 于只是一个结构几个部分必须经常修改，子结构的概念是用来单独 “固定 ”和 “移动 ”的部分。固定部分计算两次：第一次是开始，第二次是结尾的优化过程。只有这些缩减刚度矩阵的子结构被添加到移动部分的矩阵。 与此相关的部分，自动发电机创建作为每个子结构的网格宏观有限元。这些宏量元素不是 三角（六节点）或四边形（ 8 个节点）。根据那些著名的技术，同样的细分用于父的空间，以获取网本身，这显然是出于作出相同类型的元素。在这个网优化控制过程，一个的离散如有必要可以重新选择。 总之，优化问题如下： 总的目标函 数 最小化潜在能源。需要注意的另一重要 目标（冯米塞斯沿等高线的移动相当于最小应力的最大值）是这里作为问题的约束。这第二个目标是要实现液压锤的后轴承最小化。 设计变量 设计变量是半径为 r，宽 X 附近的半径（图 2）。 制约因素 制约因素是建立在这样的在几何方式上，只允许有微小的变化是。它们考虑到技术的限制。他们包括编码设计变量。另外，重要的制约因素是，米塞斯沿等高线的移动的最大值不能超过一定的值。约束被考虑到总势能的降落中，在 19说明。 所有这些二进制数字终端 到终端地形成八个二进制数字的染色体长度。 行的 12 个，数的 30 代，交叉概率 为 及变异概率为 最优解对应的染色体 1101 1000 图 2 给出了解决方案。其中： = X = 在这种产品的形状自动优化中，只需简单地把形状修改小，这比计算更难预测（半径增加外，减少宽度），大大提高了机械轴承的耐久性：过压力正在减少50。 4 讨论 本文件中的两个例子可以证明伪构形理论。第一个是对轴对称膜下降形外 壳形状优化（水滴）。这种结构是用纯的张力。果不其然，尽量减少这种结构的总势能，所有可能的变量导致的形状是完全和调和十分相似的。但是，第二个例子事实证明，制定最低的能源不仅可以 工作在最简单的情况下，纯粹的张力结构还能弯曲，剪切或更为复杂的结构扭转应力。这个条件是为了增加这一问题次要目标（通常用于形状优化）的限制或优化约束。 然而，在伪形构形理论声明中，最大限度地减少所有可能的变量的机械结构中的总势能， 这不完全能达到的。自然和机械也不是都如此简单，多年研究的大自然设计结构表明，即使在最简单的实 例中，多重标准，以复杂的方式工作。因此，有必要添加其他标准或优化问题的制约是显而易见的。最小化总势能只是一个总的原则在优化的过程启动。 5 结论 一个有趣的方法引入了形状优化的机械结构。在这个文件阐述的伪构行理论中，优化的主要目标是最小化总势能。 其他的目标通常使用的形状 优化这里使用了限制或优化 限制。 它给我们的例子很好的效果。 参考文献 1、 从工程到自然形状和结构 剑桥大学出版社 ,剑桥大学 ,主编 2、 伪构形理论的 网络的路径冷却机 J0:799. 主编 3、 自然如何形成 52英格 119(10):90主编 4、 树状 构形 网络空间分布的电力 能源 转化管理 44:867 ,2003)主编 5、 对流体几何内部的优化 热能转化 120:357. A, 主编 6、 碟状区域 构形 设计 的 冷却传导 J5:1643, 主编 7、 天然裂缝模式 的构形 理论形成快速冷却 J反式 41:1945 , , 毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目： 30 米 槽 形托辊带式输送机 设计 业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 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。 本输送机用于 碎散物料的 上行 输送。 1. 输送长度： 30 米 ,提升高度 ； 2. 输送量： 500 吨 /小时 , 输送物料为原煤； 3. 堆积密度： 900 公斤 /米 3；物料在带面上的动堆积角为 300； 4、输送带速： 2 米 /秒 业设计 (论文 )工作内容及完成时间： 1. 查阅相关资料，外文资料翻译（ 6000 字符以上） ，撰写开题报告 。 第 1 周 第 2 周 2运动及动力参数计算 第 3 周 第 4 周 3总装图设计 第 5 周 第 8 周 4. 主要零、部件强度及选用计算 第 9 周 第 11 周 5用 主要零件 进行有限元分析 第 12 周 6绘制零、部件图 第 13 周 第 16 周 7. 整理毕业论文及答辩准备 第 17 周 、主 要参考资料： 【 1】孙桓等主编 北京 :高等教育出版社， 2001 【 2】濮良贵等主编 北京 :高等教育出版社， 2001 【 3】 运输机械设计选用手册编委会 北京 : ， 化学工业出版社 【 4】 毛广卿主编 北京 : 科学出版社， 2003 【 5】 范祖尧 主编 北京 :机械工业出版社 ， 1996 【 6】 徐灏主编 四版） 机械工业出版社 7】 E, of 980 1 槽形托辊带式输送机设计 摘要 ： 本文所设计的是槽形托辊带式输送机，其设计要求为：输送物料为原煤，输送量： 500吨 /小时，输送长度： 30 米 ,提升高度 积密度： 900公斤 /米 3；物料在带面上的动堆积角为 300，输送带速： 2米 /秒，上托辊槽形布置。设计中，其整体是一个倾斜的状态，上托辊都采用槽形布置；下（回程）托辊采用平行托辊。本输送机为向上运输物料，其倾斜角为 100% 30%30% 滚筒组别 滚筒组别 滚筒组别 A B C A B C A B C 500 500 400 315 400 315 250 315 315 250 630 800 1000 1250 1600 630 800 1000 1250 1600 500 630 800 1000 1250 400 500 630 800 1000 500 630 800 1000 1250 400 500 630 800 1000 315 400 500 630 800 400 500 630 800 1000 400 500 630 800 1000 315 400 500 630 800 注： 180 度）； F 亦满足不打滑条件 : 1+2410+2910N （ （ 经两者进行比较，输送带的最小张力为 传动滚筒轴功率 传动滚筒轴功率 U /1000 (对于 L80m 的带式输送机，实在无条件直接计算出 根据式 （ 行简易计算 。 (式中 分运转功率 ， m； m； 根据 w按表 3 根据 w按表 3 0 据输送机水平投影长度 输送机倾角，按表 3取为 41 卸料车时 ， ； Pm 部分的附加功率 ， 表 3 得 根据算出来的 计算出 得 A*1000/ = 传动滚筒的最大扭矩（ 式（ 算： UD/2000 (式中 30 000=m 根据带宽 B=1000大扭矩 m 和合力 查表 6终选择传动滚筒型号为 电动机功率和驱动装置组合 电动机功率 式（ 算： 电动工况： A/( ) (发电工况（下运）： ( ) ( = 1 2 (式中 般在 1 每个机械式联轴器 : 1= 2每级齿轮传动效率为 般取 般取 电机驱动时 =1. =k* 26=中： k=送带选择计算 42 物芯输送带层数 棉、尼龙、聚酯等织物芯输送带层数（ Z）按下式计算 Z=n/B (式中： 定工作情况下输送带静安全系数 ,n=1012; 送带纵向扯断强度 =100，见带式运输机设计手册表4 稳定工况下输 送带最大张力 u+4410=000/100= Z=3. 查表 3Z=35,符合要求。 送带厚度 棉、尼龙和聚酯等织物芯带厚度 式（ 算 (式中 表 4得 表 4得 型号为 Z=3 层，上胶层厚 =胶层厚 =强 300N/m。可查询表 4 平方米数和总质量 送带几何长度 输送带几何长度 =中 d 630见带式运输机设计手册表 2 =630见带式运输机设计手册 表 2 25m。 送带订货总长度 织物芯带 Z+ (式中 （ b +B /1000 （ 式中： b b =450 表 3（ 3+ 43 送带订货平方米数 织物芯输送带订货平方米数 算： Z+(D (000x3+(1.5输送带总质量 输送带总质量 算： D (带式输送机承载分支，回程分支托辊的选用取决于带宽、带速、托辊间距及辊子的静载 荷、动载荷等各种参数，计算后按辊子承载能力进行校核。 辊径与带宽、带速有关，辊径与带速的关系见运输机械设计选用手册表2 托辊寿命取决于轴承的失效寿命。因此，托辊的承载能力与轴承寿命有关，选用时应按带速、输送机的生产能力确定载荷，然后按辊子的承载能力表（见运输机械设计选用手册表 2选择轴承。 辊子载荷计算如一下。 承载分支托辊： 式中 载分支托辊静载荷， N； 载分支托辊间距， m ； 子载荷系数，见带式输送机设计手册表 4e= 速， m/s； 米长输送带质量， kg/m； 送能力， kg/s。 44 回程分支托辊： 可得 （ +12） *u=*12* 承载分支托辊： 回程分支托辊： 式中 载分支托辊动载荷， N； 程分支托辊动载荷， N； 行系数，见带式输送机设计手册表 4= 击系数，见带式输送机设计手册表 4= 况系数，见带式输送机设计手册表 4= 可得 =算后取静载荷、动载荷两者之中较大值来选择辊子，使其承载能力大于或等于计算值，这样就可保证辊子轴承寿命高于 30000h，转角小于 10。 查表 4知，可选用托辊直径 108度 380辊子。对应的轴承是 6205/送带的强度校核 输送带的抗拉强度取决于带宽和芯层层数。由下面的公式可计算出输送带可承受的最大张力 ： F = （ 45 F 输送带工作时所承受的最大张力 (N)； B 输送带带宽 100000 m 安全系数 12； 输送带芯层 经向扯断力，即极限强度 3000（ N/ 所以 F = 1002=75000N =12500N 由此可知， F = 10976N F = 75000N （ 满足设计的强度要求。 对传动滚筒轴进行受力分析，如下图： 图 2动滚筒轴进行受力分析 动滚筒的载荷集度 由材料了力学的知识可知道： 载荷集度 q = F / L （ = 10976 / = 21952N/m 46 式中： 00 L 与滚筒的长度 630比，不是一个很小的范围，所以不能简化成一个集中力来计算。否则，计算的结果将出现较大的误差。 动滚筒扭矩 M （ Nm） M = =9480 (=118741/2（ =筒 规格： 用扭矩为 6kNm ，满足要求，见带式运输机设计手册表 6 弯截面系数 W 截面是直径 d 的抗弯截面系数 W= (=32 = 中： 筒轴的弯曲强度 对轴的强度校核，主要要求出最大的弯矩正应力，弯曲的强度条件为： （ 所以 =2069= 所以满足弯曲的强度条件。 47 为了对轴承的定期维修，所以对轴承的寿命计算是很必要的。轴承的寿命与所受载荷的大小有关，工作载荷越大，引起的接触应力也就越大，因而在发生点蚀破坏前所能经受的应力变化次数也就越少，亦即寿命也就越短。所谓轴承的基本额定动载荷，就是使轴承的基本额定寿命恰好为 转时，轴承所能承受的载荷值。下图 2载荷 P 与基本额定寿命 之间的关系。 图 2荷 P 与基本额定寿命 之间的关系 图 2承受力分析 由于设计所用的轴承不受到轴向力的作用，如图 2以 （ =1/25937 =荷系数 f 的选用，查机械设计课本表 13选 f 为 所以，轴承的当量动载荷 P= f = （ 48 传动滚筒的转速 n = = =r/s （ 综合上述的计算，可以计算出轴承的寿命 （ = =07 h 式中： C 取 61800 有了轴承的寿命，维修人员就可以参照来安排对输送机的维修。并且要注意轴承的润滑。 输送机代号 ： 电机型号 : 电机功率 :15 驱动装置组合号： 41 减速机： 用 连接轴进行有限元分析 有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元，有限元分析是将物体划分成有限个单元，这些单元之间通过有限个节点相互连接，单元看作是不可变形的刚体，单元之间的力通过节点传递，然后利用能量原理建立各 单元矩阵；在输入材料特性、载荷和约束等边界条件后，利用计算机进行物体变形、应力和温度场等力学特性的计算，最后对计算结果进行分析，显示变形后物体的形状及应力分布图。 ( 一种用于分析工程设计的数字方法。 于其通用性和适合使用计算机来实现，因此已被公认为标准的分析方法。 模型划分为许多称作单元的简单小块形状，从而有效地用许多需要同时解决的小问题来替代一个复杂问题。 49 零件的 型 划分为小块 (单元 )的模型 单元共享被称为节的共同点，将模型划分为小块的过程称为网格化。对于所有可能的支持情形和载荷情形，每个单元的行为都是非常清楚的，有限元素方法使用具有不同形状的单元。单元中任意一点的响应都是从单元节处的响应插入的，每个节均由许多参数完整描述，具体取决于所用的分析类型和单元。例如，节的温度完整描述了节在热分析中的响应。对于结构分析，节的响应通常由三个平移和三个旋转操作完整描述，这些就称作自由度 (使用 行分析就称作有限元素分析 ( 四面单元。红点代表节。单元的边线可以是曲线，也可以是直线 该软件会生成控制每个单元的行为的方程式，其中考虑了每个单元与其它单元之间的联系，这些方程式将响应与已知的材料属性、约束和载荷相关联，接下来，该程序将这些方程式组织成一大组需同时求解的代数方程式，然后求解未知量。例如，在应力分析中，解算器找到每个节上的位移，然后该程序计算 应变，并最终计算出应力。 一个与 全集成的设计分析系统，它提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析。借着快速解算器的强有力支持，使得您能够使用个人计算机快速解决大型问题。 供了多种捆绑包，可满足您的分析需要，它节省了搜索最佳设计所需的时间和精力，可大大缩短产品上市时间。 进行分析所需的步骤取决于算例类型。可以执行以下步骤来完成算例： 50 1、 生成 算例并定义其分析类型和选项。网格定义了可供使用的单元类型。 2、如果需要，请为算例 定义参数 。参数可以是模型尺寸、材料属性、力值或任何其它输入。 3、定义 材料属性 。如果在 统中定义了材料属性，则不需要执行这一步 ,疲劳算例和优化算例使用参考的算例来获得材料定义。 4、 指定约束和载荷 。您可以使用 参数 而非数值。疲劳算例和优化算例使用参考的算例来获得约束和载荷。掉落测试算例不允许定义在 设定过程之外指定的约束和载荷。 5、对于使用曲面的外壳网格，请使用外壳。 6、对于横梁网格（结构构件）算例，请定义横梁。 7、对于混合的网格算例，请定义外壳和实体。 8、定义 全局 、 零部件 和 局部 接触设定。您也可以使用 查找相触面组 功能查找接触面。 9、 网格化 模型，以便将模型划分为许多称作单元的小块。疲劳算例和优化算例使用参考算例中的网格。 10、如果需要，可以定义多达 100 个 设计情形 。 11、 运行 算例或设计情形。 12、 查看 结果。 下面以头轴为例来描述在螺旋输送机的设计过程中的有限元分析（静态）过程： 1、 定义算例类型为静态 2、 定义材料属性为普通碳钢 3、 定义约束类型为固定，部位如轴承对它的约束 4、 划分网格 5、 定义输入扭矩和反作用扭矩为 、 单击运行按钮让其进行分析 分析结果如下： 51 图 3限元静态分析结果应力分布图 1 图 3限元静态分析结果应力分布图 2 52 图 3限元静态分析结果位移分布图 1 图 3限元静态分析结果位移分布图 2 从上图可以看出，在轴上各点处的应力基本一样，而 在靠近轴肩处应力变得较大，这是应力集中的结果。通过应力图 3知，从轴的有键槽端到有螺栓孔端的应力基本是呈直线增大趋势，有键槽端最小，轴肩处最大。通过应变图 3左轴端位移最大，其次是两轴承之间。 53 5 带式输送机皮带跑偏问题 带式输送机 是输送 系统 的主要 设备 ，它的安全稳定运行直接影响到原料供应。而胶带的跑偏是 带式输送机 的最常见故障，对其及时准确的处理是其安全稳定运行的保障。跑偏的现象和原因很多，要根据不同的跑偏现象和原因采取不同的调整方法，才能有效地解决问题。本文是根据多年现场实践，从使用者 角度出发，利用力学 原理 分析与说明此类故障的原因及处理方法。 (1)承载 托辊 组安装位置与 输送机 中心线的垂直度误差较大 ,导致胶带在承载段向一则跑偏。示，胶带向前运行时给 托辊 一个向前的牵引力 个牵引力分解为使 托辊 转动的分力 一个横向分力 个横向分力使 托辊 轴向窜动，由于 托辊支架的固定 托辊 是无法轴向窜动的，它必然就会对胶带产生一个反作用力 使胶带向另一侧移动，从而导致了跑偏。 图 5 承载托辊组安装时受力分析 搞清楚了承载托辊组安装偏斜时的受力情况，就不难理解胶带跑偏的原因了，调整的方法也就明了了，第一种方法就是在制造时托辊组的两侧安装孔都加工成长孔，以便进行调整。具体调整方法见图 5体方法是 皮带 偏向哪一侧，托辊组的哪一侧朝 皮带 前进方向前移，或另外一侧后移。如图 5示 皮带 向上方向跑偏则托辊组的下位处应当向左移动，托辊组的上位处向右移动。 54 图 5 承载托辊组的调整方法 第二种方法是安装调心托辊组，调心托辊组有多种类型如中间转轴式、四连杆式、立辊式等，其原理是采用阻挡或托辊在水平面内 方向转动阻挡或产生横向推力使皮带自动向心达到调整皮带跑偏的目的，其受力情况和承载托辊组偏斜受力情况相同。一般在带式输送机总长度较短 时或带式输送机双向运行时采用此方法比较合理，原因是较短带式输送机更容易跑偏并且不容易调整。而长带式输送机最好不采用此方法，因为调心托辊组的使用会对胶带的使用寿命产生一定的影响。 (2)头部驱动滚筒或尾部改向滚筒的轴线与输送机中心线不垂直，造成胶带在头部滚筒或尾部改向滚筒处跑偏。如下图 5示，滚筒偏斜时，胶带在滚筒两侧的松紧度不一致，沿宽度方向上所受的牵引力 就不一致，成递增或递减趋势，这样就会使胶带附加一个向递减方向的移动力 致胶带向松侧跑偏，即所谓的 “跑松不跑紧 ”。 图 5滚筒处跑偏的受力与调整方法 其调整方法为：对于头部滚筒如胶带向滚筒的右侧跑偏，则右侧的轴承座应当向前移动，胶带向滚筒的左侧跑偏，则左侧的轴承座应当向前移动，相对应的也可将左侧轴承座后移或右侧轴承座后移。尾部滚筒的调整方法与头部滚筒刚好相反。经过反复调整直到胶带调到较理想的位置。在调整驱动或 改向滚筒前最好准确安装其位置。 (3)滚筒外表面加工误差、粘料或磨损不均造成直径大小不一，胶带会向直径较大的一侧跑偏。即所谓的 “跑大不跑小 ”。其受力情况如图 5示：胶带的牵引力 生一个向直径大侧的移动分力 分力 作用下，胶带产生偏移。 55 图 5滚筒直径大小不一的受 力情况 对于这种情况，解决的方法就是清理干净滚筒表面粘料，加工误差和磨损不均的就要更换下来重新加工包胶处理。 (4)转载点处落料位置不正对造成胶带跑偏，转载点处物料的落料位置对胶带的跑偏有非常大的影响，尤其在上条输送机与本条输送机在水平面的投影成垂直时影响更大。通常应当考虑转载点处上下两条 皮带机 的相对高度。相对高度越低，物料的水平速度分量越大，对下层皮带的侧向冲击力 越大，同时物料也很难居中。使在胶带横断面上的物料偏斜，冲击力 水平分力 终导致皮带跑偏。如果物料偏到右侧，则皮带向左侧跑偏，反之亦
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