固定式带式输送机设计说明书

饭吧分吧发1.绪论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用于现代化的各种工业企业中。在矿山井下巷道、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。使用非常方便。1.1带式输送机的现状及发展趋势我国生产的带式输送机品种、类型较多，在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目实施，带式输送机的技术水平有了很大的提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力耦合器和行星齿轮减速器。1.2带式输送机的分类目前，带式输送机已发展成为一个庞大的家族，不再只是常规的开式槽型和直线布置的带式输送机，而是根据使用条件和生产环境设计出了多种多样的机型。为了便于管理、选用和设计，可以按照结构特点、使用场合、运送物料特征和卸载方法等分为如下类型。（1）通用带式输送机是一种固定式带式输送机。其特点是托辊安装在固定的机架上，由型钢制成的机架固定在地板或地基上，整个机身成刚性结构。因此，它广泛用于要求设备服务年限长、地基平整稳定的场合，例如煤矿地面生产系统、选煤厂、井下主要运输大巷、港口、发电厂等生产地点。（2）可伸缩带式输送机的输送长度可以根据工作的需要随时缩短或加长。这种带式输送机主要是为满足煤矿井下综采工作面顺槽输送要求而设计的。可伸缩带式输送机中增设了一个储带装置，其作用是把带式输送机伸长前或缩短后的多余输送带暂时储存起来，以满足采煤工作面持续前进或后退的需要。这种带式输送机的机架与机架之间、托辊与机架之间的连接方式都采用插入式，用销钉固定，整个机架没有一个螺栓，拆装十分方便。（3）移动带式输送机是一种按整机设计并且整机可在不同地点使用的带式输送机。按移动的方式不同又可分为移动式和携带式两种。（4）钢绳芯带式输送机在结构形式上与通用带式输送机相同，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带。因此，它是一种强力型带式输送机，具有输送距离长、运输能力大、运行速度高、输送带成槽性好和寿命长等优点。(5)钢绳牵引带式输送机是苏格兰工程师查尔·汤姆森所创制。该机1949年完成设计，1951年制造完成第一台样机，1954年8月在苏格兰诺克平诺煤矿开始运行。它的优点在于牵引体与承载体是分开的，可以跨越长距离和大高差。其缺点是输送带成槽性差，影响物料截面积，钢丝绳裸露在外，不易防腐蚀，维护费用较高。因此，国外有些国家不提倡使用。我国自1967年起在煤矿开始使用，但总体用量不大。使用表明，当输送量超过500t/h、运距超过2～5km时，钢绳牵引带式输送机的机件投资和运费将少于钢绳芯带式输送机，即运距越长越有利。(6)线摩擦带式输送机是在主机某位置的输送带下面加装一台或几台短的带式输送机（称之为辅机），主带借助重力或弹性力压在辅机的输送带（辅带）上，辅带可以通过摩擦力驱动主带，这样主带张力便可以大大降低而实现低强度输送带完成长距离或大运量输送。使用线摩擦带式输送机不仅可以从总体上减少输送线路中的转载点数，而且可以方便地对旧带式输送机进行加长改造，显著节省投资。(7)平面弯曲带式输送机是一种在输送线路上可变向的带式输送机。它可以代替沿折线布置的、由多台单独的直线输送机串联而成的运输系统，沿复杂的空间折曲线路实现物料的连续运输。输送带在平面上转弯运行，可以大大简化物料运输系统，减少转载站的数目，降低基建工程量和投资。法国在这种带式输送机的研制和使用方面，具有国际领先水平。我国的煤矿也有数台正在运行，在设计和安装方面积累了一定的经验。(8)大倾角带式输送机可以减少输送距离，降低巷道开拓量，减少设备投资。当倾角增大到90°时，大倾角带式输送机就转变成了垂直输送的带式输送机。它不仅在结构上具有新的特点，而且在设计计算、物料截面形状和输送速度的确定等方面都有新的影响因素。垂直输送的带式输送机主要用于其他形式的输送机难以胜任的场合。表1-1为几种物料所允许的最大上运倾角。表1-1带式输送机的上运最大倾角物料名称最大倾角/（°）物料名称最大倾角/（°）块煤18湿精矿20原煤20干精矿18谷物18筛分后石灰石120～25mm焦炭18干矿150～30mm焦炭20湿沙230～350mm焦炭16盐200～120mm矿石18水泥200～60mm矿石20块状干粘土15～1840～80mm油母页岩18粉状干粘土22干松泥土20注：表中给出的最大倾角湿物料向上运输时的倾角，向下运输时最大倾角要减小15%(9)气垫带式输送机的工作原理及其结构不同于前述的几种带式输送机，它不使用托辊支承输送带，而是以空气形成的气垫压力浮托起输送带。我国在气垫带式输送机研制方面起步较晚，但由于气垫带式输送机的技术经济效果显著，近年来也发展很快。与前述使用托辊的带式输送机相比，气垫带式输送机有如下优点：①、能耗少；②、维修费用低；③、制造成本低；④、运行稳定，工作可靠；⑤、输送能力高；⑥、污染少。（10）其他带式输送机在食用和轻工业等工业生产中，由于卫生和工作环境的要求，通常使用一种以薄钢带作为输送带的带式输送机，其耐热性比胶带好得多，但钢带的成槽性差，滚筒传递扭矩也很有限，因而不适用于长距离输送。还有一种以挠性网作为输送带的网带输送机，在技术性能上与钢带输送机相似，主要用于轻工业和有特殊要求的场合。另外，在输送铁磁性物料（例如铁矿石）时，常常使用被称为磁力摩擦式带式输送机，它实质上是具有磁铁的带式输送机，一般使用丝织物芯体输送带作为承载构件，在输送带的下面设置永久磁铁。磁铁把物料吸向输送带，由此提高了物料的稳定性，并为倾斜输送物料创造了条件。1.3带式输送机的工作原理、适用条件及优缺点1.3.1带式输送机的工作原理带式输送机是由许多零部件和具有某些特殊功能的装置组成。输送带、托辊、机架等是沿输送机全长布置的，驱动装置、拉紧装置、储带装置和清扫装置等也是带式输送机的重要组成部分，它们的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大。带式输送机是以胶带作为牵引机构和承载机构的连续运输机械，所以也称胶带输送机。随着带式输送机在国民经济各部门中日益广泛的应用，其结构简单、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、管理维护方便、在连续装载条件下可实现连续运输等许多优点，越来越被人们深刻理解和认识，因而针对生产需求设计出了通用带式输送机和各种各样的特种带式输送机。虽然它们结构各异，使用场合也不同，但是它们的工作原理基本是相同的，即大多属于以输送带兼作牵引机构和承载机构的连续运输机械，只有极个别的带式输送机（如钢丝绳牵引带式输送机）的输送机只作为承载机构。带式输送机的一般布置形式、主要组成部分和工作原理如图1.1所示。输送带4绕过驱动装置1的主动滚筒和机尾换向滚筒6形成一个环形带。上下两股输送带分别支承在上、下托辊3上。拉紧装置5给输送带以正常运转所需的张紧力。工作时，驱动装置1的主动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。货载装在输送带上与输送带一起运动。带式输送机一般是利用上段输送带运送货载的，并且在端部卸载，也可利用专门的卸载装置在中间卸载。带式输送机的机身断面如图1.1中的截面图A—A所示。上部的输送带利用一组槽形上托辊支承，以增加输送带的承载断面积。下部输送带一般利用平形下托辊支承。带式输送机可用于水平或倾斜运输，但倾角受物料特性限制。在通常情况下，倾斜向上运输时的倾角不超过18°，向下运输不超过15°，运送附着性和粘结性大的物料时，倾角还可大一些。带式输送机的优点：是运输能力大，而工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机耗电量的1/3～1/5因在运输过程中，货载与胶带一起移动，故磨损小，货载的破碎性小。由于结构简单，既节省设备，又节省人力，故广泛应用于我国国民经济的许多工业部门。国内外的生产实践证明，带式输送机无论在运输能力方面，还是在经济指标方面，都是一种较先进的运输设备。带式输送机的缺点：是胶带成本高且易损坏，故与其它运输设备相比，初期投资高，又不适于运送又棱角的货载。随着煤炭科学技术的发展，虽然在国内的带式输送机转弯运行的研究有所进展，但总的看来，带式输送机对弯曲巷道的适应性还比较差。1.4带式输送机的布置形式带式输送机的布置的一般要求：在曲线段内，禁设给、卸料装置，各种给、卸料装置应设于水平段。拉紧装置一般布置在输送带张力最小处。输送机尽可能布置成直线，应避免单纯地按地形布置成大凹弧、深凹弧的形式在具体布置时应注意以下几点。①在曲线段内，不允许设给料和卸料装置。②给料和中途卸料点最好设在水平段上，但也可设在倾斜段上，设在倾斜段上时，中途卸料点的倾斜度不宜超过10°～12°，否则容易掉料。③若在水平段内均匀给料，并且转折处比较平滑，凸、凹段曲率半径适当，则表5-1中所列最大允许倾角还可增加10%左右。④当输送机需要由倾斜段转折为水平段时，其凸弧段最好用几个槽形托辊进行过渡，以防止物料散落。过渡的半径取(B为带宽)推荐最小值见表1-2，也可采用改向滚筒进行过渡。当由倾斜段转折为水平段并在短距离内安装卸料装置时，则应采用改向滚筒。表1-2、最小值名称带宽B/㎜5006508001000凸弧段最小半径/m凹弧段最小半径/m955127015701875⑤当输送机需要水平段转折为倾斜段时，其凹弧的曲率半径，一般应是输送带带无载荷时的张力与带子自重所形成的曲率半径，这样才不至于使带子在过渡段浮起。曲率半径按下式计算=5（+）/式中F—凹弧段输送带最大张力，kN;—每米长度上物料的质量，kg;—输送带每米长度质量,kg;—上托辊间距，m。⑥当输送机长度超过90m，或采用移动式滚筒卸料装置时，均需采用配重式拉紧装置。1.5倾角输送不同物料的倾角可按表1-3选取。表1-3最大允许倾角值物料名称堆积密度/运动时的自然堆积角最大允许倾角与H的近似比例湿新砂1.7～1.930°18°～22°3.1H～2.5H干新砂1.4～1.620°12°4.7H湿型旧砂1.1～1.325°21°2.6H干型旧砂1.1～1.220°18°3.1H铸铁型砂1.1～1.230°23°2.3H铸钢型砂1.2～1.430°24°2.2H废砂1.1～1.520°16°3.5H石灰石1.5～1.825°16°3.5H焦炭块0.4～0.535°18°3.1H碎煤0.8～0.930°18°3.1H块煤0.9～1.030°16°3.5H干黏土块1.0～1.535°16°3.5H平形带的最大倾角12°，当有卸载器时，卸干材料时倾角不大于10°，卸湿材料时倾角不大于12°输送机倾角大于12°时，其倾斜段必须用槽型托辊。安装带秤使得输送机倾角，在物料不下滑的前提下，倾角不到12°时仍能保持称重精度，要求精度较低时，倾角可放宽到18°另外带式输送机的布置还涉及平台、地沟和输送机到斗式提升机的转卸尺寸。1.6带式输送机的主要部件带式输送机虽然种类繁多，但其基本组成部分差别不大，只是具体结构有所不同。基本组成部分（参考图1.1）的功能简介如下。(1)驱动装置驱动装置的作用是将电动机的动力传送给输送带，并带动它运行。驱动装置由电动机、联轴器、减速器和驱动滚筒等部件组成。带式输送机使用的电动机有鼠笼式、绕线式异步电动机。在有防爆要求的场合，应采用防爆电动机。使用液力耦合器时，不需用具有高启动力矩的电动机，只要与耦合器配合得当，就能得到接近电动机最大力矩的启动力矩。带式输送机上使用的联轴器，按传动和结构上的需要，分别采用液力耦合器、柱销联轴器、棒销联轴器、齿轮联轴器、十字滑块联轴器或各种弹性联轴器等。带式输送机使用的减速器有圆柱齿轮减速器和圆锥—圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮减速器的传动效率高，但要求电动机轴与带式输送机线路垂直，驱动装置占地面积大，井下使用时需加宽硐室，若把电动机布置在输送带下面，会给维护和更换造成困难。因此，用于煤矿采区巷道的带式输送机应尽量采用圆锥—圆柱齿轮减速器，使电动机轴与输送机平行布置，以减小驱动装置的宽度。驱动滚筒是依靠它与输送带之间的摩擦力带动输送带动运行的部件。据挠性牵引构件的摩擦传动理论，输送带与滚筒之间的最大摩擦力随摩擦系数和围抱角的增大而增大，所以提高牵引力必须从这两方面入手。增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数的方法是将滚筒表面包覆一层具有高摩擦系数的材料，通常用橡胶。包胶的方法常用硫化法（铸胶）和冷粘法，也可采用螺栓在滚筒表面固定一层输送带的方法。包覆的橡胶外表面可做人字形槽纹、棱形槽纹或光面，其中人字形槽纹和棱形槽纹可以增大驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数，提高驱动效率。比较而言，人字形槽纹效果要好些，棱形槽纹次之。当滚筒或其表面的包覆材料与输送带之间潮湿或着水时，摩擦系数将急剧降低。而且包覆的橡胶越硬，摩擦系数越小。电动滚筒是将电动机和减速齿轮装在滚筒内的一种驱动装置。油冷式电动滚筒在滚筒空腔内装满润滑油，滚筒旋转时油液冲刷电动机外壳进行冷却，并润滑齿轮传动系统。电动滚筒的结构紧凑，带式输送机采用这种驱动装置能使整机体小轻便，但目前功率尚小。（2）清扫装置清扫装置是为卸载后的输送带清扫表面粘着物之用。最简单的清扫装置是刮板式清扫器，由重锤或弹簧使刮板紧压在输送带上。此外，还有旋转刷、指状弹性刮刀、水力冲刷、振动清扫等。采用哪种清扫装置，应视运送物料的粘性而定。（3）上、下托辊托辊是带式输送机的重要部件之一。它的作用是支承输送带，使输送带的垂度不超过限定值以减小运行阻力，保证带式输送机平稳运行。托辊沿输送机全长分布，数量很多，它的工作性能直接影响带式输送机的整机性能。托辊的全部质量约占整机的1/3，价值约占整机的20﹪～25﹪。为增大输送带的承载断面，将承载的输送带用短托辊组成槽形断面，这种托辊组称为槽形托辊组。槽形托辊组所使用的托辊数量有3个、4个、5个等，因而也使槽形端面的形状各异。对于空程段的输送带用一个长托辊支承，一般称为平形托辊组。有些输送带较宽的带式输送机，其空程段的输送带用2个托辊组成V形断面的托辊组支承，称为V形托辊组。采用V形托辊组对防止输送带跑偏有一定作用。（4）输送带输送带的作用是承载物料和运送物料。输送带贯穿带式输送机的全长（为机身长度的2倍多），用量大、价格高，约占整个带式输送机价值50﹪。为使输送带不但有足够的强度，而且能够耐磨损和腐蚀，输送带由芯体和覆盖层构成，芯体承受拉力，覆盖层起保护芯体的作用。芯体的材料有丝织物和钢丝绳2类。丝织物芯体有多层帆布粘合及整体编织2种。丝织物芯体的材质有棉、维纶和尼龙。整体编织芯体的输送带与多导粘合的相比，强度相同时整编芯体的厚度小、柔度好、耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂。整编芯体的输送带伸长率较高，使用时需要有较大的拉紧行程，钢丝绳芯体是由许多柔软的细钢丝绳相隔一定间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的强度高，抗冲击性和抗弯曲疲劳性能好；伸长率小，需要的拉紧行程小。同其他类型的输送带比较，钢丝绳芯输送带的厚度小，所需滚筒直径也小。（5）拉紧装置拉紧装置的作用是使输送带具有足够的张力，以保证驱动装置传递出应有的摩擦牵引力和使输送带的垂度保持在限定范围内。带式输送机常用的拉紧装置有螺旋式、重力式和钢丝绳绞车式等几种，它们都是采用改变机尾换向滚筒与驱动装置的驱动滚筒之间中心距的方法来实现拉紧输送带的。一般而言，螺旋式拉紧装置只能用于拉紧行程小、要求结构紧凑的场合。重力式拉紧装置适用于固定安装的带式输送机，结构形式有多种，其特点是输送带伸长变形不影响拉紧力，但体积大、比较笨重。钢丝绳绞车式拉紧装置是用绞车代替重锤，靠牵引钢丝绳改变机尾滚筒与驱动滚筒之间的距离来张紧输送带。用这种方法实现输送带的张紧，在输送带伸长变形时需要开动绞车来调整输送带张力，否则张力下降。它的特点是调整拉紧力方便，可实现自动调整。在满载启动时，则开动绞车以增加输送带张力；在正常运转时，适当反转绞车使张力减小。驱动滚筒出现打滑现象，又可开动绞车增大拉紧力，使驱动滚筒摩擦牵引力增大，消除驱动滚筒打滑现象。（6）制动装置制动装置有逆止器和制动器。逆止器的作用是防止向上运输的带式输送机停车后输送带下滑。制动器的作用是保证向下运输的带式输送机可靠停车；在水平运输时，若要求准确停车，也应装设制动器。（7）装载装置装载装置也称给料装置，主要由漏斗和挡板等部件组成。常用的有强制式、自溜式和组合式3类。（8）机架机架包括机头架、机尾架和中间架等。它们的作用是安装带式输送机的机头、机尾、托辊组以及其他辅助装置等。常用机架也有几种不同的结构。煤矿井下使用的带式输送机，为了拆装方便，机头架、机尾架做成结构紧凑便于移置的构件，中间架采用便于拆装的结构。根据结构特点，有钢绳机架和型钢机架两种。按照安装方式不同，中间架又有落地式和绳架吊挂式之分，落地式机架又有固定式和可拆移式两种。用于地面和煤矿井下主要运输巷道的通用带式输送机的中间架多采用型钢焊接而成的固定式机架，而采区顺槽一般用可拆移式机架或吊挂式机架。可拆移式机架一般用型钢焊接成H型中间托架。将H型中间托架与两边的钢管采用插入式销钉固定联接，整个机架不用一个螺栓，避免了因螺栓生锈而造成的拆装不便。型钢机架也可采用吊挂式安装，但应用较少。2固定式带式输送机的设计与计算2.1设计方案的确定DTⅡ型固定式带式输送机适用于建筑、矿山、工厂、采石场、码头等工作场所，用来转载装车或堆积各种散碎块状物料，如沙砾、矿砂、煤炭、谷物等等。本机与一般固定式带式输送机大体相同，采用双滚筒驱动，机尾部设有液压自动拉紧装置。操作方便，效率较高。带式输送机结构如下图：2.2有关参数的确定设计参数：输送量：Q=2000t/h输送机长度：L=1000m输送物料：原煤松散密度：γ=0.9带速：v=4m/s输送机倾角：β=2°2.2.1输送带类型的选择输送带是输送机中的曳引构件和承载构件。本输送机采用普通型输送带。抗拉体（芯层）有棉帆布、尼龙帆布、聚酯帆布和钢丝绳芯（本机选用钢丝绳芯）。钢丝绳芯输送带的运行条件好，倾角小，强度低可取小值，繁殖则取大值。对可靠性要求高，如载人或高炉上料苏红宋代应适当高于上述数值。ST4000以上输送带接头的疲劳强度不随静强度按比例提高，其安全系数应由橡胶厂提供。2.2.2带宽的确定确定带宽要考虑所运物料的最大块度。按给定调教Q=2000t/h，v=4m/s，又由β=2°，物料的松散度γ=0.9，可先求出物料堆积面积A，式中v——输送带与星速度m/sQ——带式输送机输送量t/hρ——输送物料的密集散度k——动堆积角和成槽角的函数，查机械设计选用手册上册表2-28取k=1.0查运输机械设计选用手册，上册表1-3可选出槽角α=35°，堆积角φ=10°，带宽b=1400mm。2.2.3带式输送机的圆周力及阻力的计算总圆周力的计算公式如下式中——主要阻力——特种主要阻力——特种附加阻力——倾斜阻力——附加阻力C——附加阻力系数。查运输机械设计选用手册表2-29取系数C=1.09——模拟摩擦系数。查运输机械设计选用手册表2-30取=0.025L——输送机长度（头尾滚筒中心距）——承载分支和回程分支每米输送带的质量——每米输送物料的质量——输送机承载分支每米机长托辊旋转部分质量——输送机回程分支每米机长托辊旋转部分质量H——输送机卸料段和装料段德高差m当倾角大于18°时输送机载荷、必须乘以cosδ。输送机承载分支每米机长托辊旋转部分质量计算按公式式中——一组上托辊回转部分质量（查矿山运输机械设计黄万吉编表1-26）——上托辊间距（矿上运输机械设计表1-8）可得：输送机回程分支每米机长托辊旋转部分质量计算按公式：式中——一组下托辊回转部分质量（查矿山运输机械设计黄万吉编表1-26）——下托辊间距一般取3m可得按矿山运输机械设计表1-27选取GX4000每米质量为66.5kg/m货载每米质量计算按公式：倾斜阻力计算按公式：特种主要阻力计算按公式：按重载段为等长的三托辊，前倾角ε=2°计算式中——托辊倾角系数——摩擦阻力系数由于不设桾板=0特种主要阻力计算按公式：式中——导料槽阻力——卸料槽阻力则可按公式：式中A——清扫器与输送带的接触面积；——接触点压强——摩擦阻力系数可按公式：式中B——输送带宽度——载荷分布系数则特种主要阻力则总圆周力为：2.2.4各点张力的计算按启动时工况求出、，取n=1.3，α==300°，μ=0.4输送机布置如图：v正常运行时，各点的张力计算如下：空段阻力，忽略各传动部分长度，则重段阻力可按以下公式计算：则2.2.5校核垂度垂度校核必须分别校核重段垂度和空段垂度，两者都要找出最小张力点。由各点的张力计算值可知，垂度的最小张力点在位置5，空段在位置4，则重段垂度所需要的最小张力为：（校核通过）空段垂度所需要的最小张力为：（校核通过）2.2.6校核胶带安全系数校核满足条件，通过。2.2.7电动机功率的确定输送机所需功率计算按公式：故采用双滚筒驱动，选用2x400kw的电动机。2.2.8拉紧力的计算固定式带式输送机装有拉紧装置，其拉紧力的计算公式为：=58748.39N式中——拉紧滚筒奔离点张力——拉紧滚筒趋入点张力2.2.9输送带层数计算输送带层数可按公式：（层）查运输机械设计选用手册表2-16取10层，与初选相同。2.2.10托辊的选择和校核（1）托辊的选择查运输机械选用手册上册表2-42，选用槽形前倾托辊（35°）.带宽为1400mm的输送机科选择辊子尺寸为D108、132、169三种，L=530，轴承4G305或者4G306，外形尺寸A=1740，E=1800，P=280，Q=220，d=M16。；同样选出缓冲托辊，平行下托辊。装载处必须选用缓冲托辊，在重载分支每10组放一组调心托辊，空载段每6-10组放一组调心托辊。（2）辊子的校核①静载计算承载分支托辊：=e(+)=0.8×1.2×(555.56/4+66.5)×9.81=1934.28式中：—承载分支托辊静载荷，；e—辊子载荷系数，查《运输机械设计选用手册》表2-35，得e=0.8；—承载分支托辊间距，,=1.0；—输送能力，；=555.56—每米长输送带的质量，；=66.5；查表2-74，上辊φ169，L=530，轴承4G306，能满足要求。回程分支托辊：=e=0.63×3×66.5×9.81=1232.97式中：—回程分支托辊静载荷，；—回程分支托辊间距，；=3；e—辊子载荷系数，查《运输机械设计选用手册》表2-35，得e=0.63；查表2-74，下辊φ108，L=1600，轴承4G306，能满足要求。（2）动载计算承载分支′==176×1.0×1.06×1.1=205＜1934.28回程分支’==87.5×1.0×1.1=96.25＜1232.97式中：′—承载分支托辊动载荷，；’—回程分支托辊动载荷，；—运行系数，查表2-36得：=1.0；—冲击系数，查表2-37得：=1.06；—工况系数，查表2-38得：=1.1；均满足要求。2.3传动装置的设计与计算带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免的地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在在时输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大6-7倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转自的加速度，使起动过程不超过3-5s。驱动装置是整个带式输送机的动力来源，它由电动机‘液力耦合器、制动器’减速器、联轴器以及传动滚筒组成。传动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器等传递转矩给传动滚筒。减速器有二级‘三级及多级齿轮减速器，矿用减速器第一级多为弧齿圆锥齿轮减速传动，第二级为斜齿圆柱齿轮减速传动，联接电机和减速器的联轴器有两种，一种是弹性联轴器，一种是液力耦合器。为此减速器的锥齿轮也有两种：用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力耦合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键联接。传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在任一侧。由于在矿下，故选用减速为卧式；行星传动虽然结构紧凑，但是成本高，故不作考虑；采用圆锥圆柱齿轮减速传动，与滚筒配合起来结构较为紧凑，且加工比较方便，故采用此传动方案。根据工作机构，滚筒的直径（1000）及转速n计算：准备选用1500r/min的Y系列电动机，因此初步的总传动比i=1500/76.43=19.63，查机械设计课程设计表5-1选定三级圆锥圆柱齿轮减速器。为了加工方便采用水平剖分式。由于功率较大，减速器承受轴向力和径向力都很大，所以轴承选取深沟球轴承。电动机与输入轴之间采用液力耦合器（YOXⅡ），滚筒与输出轴之间采用弹性联轴器。方案如图所示：2.3.1电动机的选择电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低于500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，加个越贵，而效率较低，若点击的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，加个也低。本设计带式输送机所采用的电动机的总功率为683kw，所以需选用功率为400kw的电动机。拟采用YRKK4005-4型电动机，额定电压6kV可满足要求。2.3.2总传动比及分配⑴已知点击满载转速n及工作机的转速n’可求出总传动比为：则三级传动比分配为：=2.4则满足条件。⑵传动装置各运动参数的计算从减速器的高速轴开始各轴的命名为Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴。各轴转速计算第Ⅰ轴转速第Ⅱ轴转速第Ⅲ轴转速第Ⅳ轴转速式中n——电动机的转速，r/min——电动机至第I轴传动比——第I轴至第II轴传动比，第II轴至第III轴传动比，第III轴至第IV轴传动比。②各轴功率计算第Ⅰ轴功率第Ⅱ轴功率第Ⅲ轴功率第Ⅳ轴功率式中——联轴器或者带传动效率——轴承效率——齿轮或蜗杆传动效率③各轴扭矩计算第Ⅰ轴扭矩第Ⅱ轴扭矩第Ⅲ轴扭矩第Ⅳ轴扭矩④各轴转速、功率、扭矩列表如下：轴号转速n（r/min）输出功率P（kw）输出扭矩T（Nm）传动比i效率η电机轴1500340.692170.8910.94I1500320.522040.6410.92II625295.264511.572.40.92III208.33271.9912468.223.00.92IV76.43250.5631295.422.70.92滚筒76.43245.5530669.5110.982.3.3液力耦合器液力传动与液压传动一样，都是以液体佐为传递能力的介质，同属液体传动的范畴，二者的重要区别在于，液压传动是通过工作腔容积的变化，是液体压力能改变传递能量的；液力传动是利用旋转的叶轮工作，输入轴与输出轴为非刚性连接，通过液体动能的变化传递能量，传递的扭矩与其转数的平方成正比。目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用的液力耦合器，它安装在输送机的驱动电机与减速器之间、电动机带动泵轮转动，泵轮内的工作液体随之旋转，这时液体绕泵轮轴线一边作旋转运动，一边因液体收到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动，到外缘之后即进入涡轮中，泵轮的接卸能转换成液体的动能，液体进去涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出做功，它是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮的转速大于涡流转速，即二者之间存在转速差。液力传动装置除煤矿机械使用外，还广泛用于各种军用车辆、建筑机械、工程机械、起重机械、载重汽车、小轿车和舰艇上，它所以获得如此广泛的应用，原因是它具有以下多种优点：⑴能提高设备的使用寿命由于液力转动的介质是液体，输入轴与输出轴之间用非刚性连接，故能将外载荷突然骤增或者骤减造成的冲击和振动消除或者部分消除，转化为连续渐变载荷，从而延长机械的使用寿命，这对处于恶劣条件下工作的煤矿机械具有这样的意义。⑵有良好的启动性能由于泵轮扭矩与其转速的平方成正比，故电动机启动时其负载很小，启动较快，冲击电流延续时间短，减少电机发热。⑶良好的限矩保护性能。⑷使多电机驱动的设备各台电机负荷分配趋于均匀。2.3.4联轴器联轴器时机械传动中常用的部件，它用来把两根轴联接在一起，机械运转时两轴不能分离，只有在机械停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器所连接的两轴，由于只在及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移，这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。刚性联轴器这类联轴器有套筒式。夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器连成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或碳钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对锁连两轴的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时亦常采用。挠性联轴器(1)无弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有以下几种：1）十字滑块联轴器十字滑块联轴器由两国在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘所组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。这种联轴器零件的材料可用45钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。但在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。这种联轴器一般用于转速,轴的刚度较大，且无剧烈冲击处。效率，这里为摩擦系数，一般取为0.12~0.25；为两轴间径向位移量，单位为；为轴径，单位为。2）滑块联轴器这种联轴器与十字滑块联轴器相似，只是两边半联轴器上的沟槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小，又具有较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成，并在配制时加入少量的石墨或二硫化钼，以便在使用时可以自行润滑。这种联轴器结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。3)十字轴式万向联轴器这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角（夹角最大可达），而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动；但当过大时，传动效率会显著降低。这种联轴器的缺点是：当主动轴角速度为常数时，从动轴的角速度并不是常数，而是在一定范围内变化，因而在传动中将产生附加动载荷。为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器成队使用。这种联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。小型十字轴式万向联轴器已标准化，设计时可按标准选用。4）齿式联轴器这种联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高；但质量较大，成本较高，在重型机械中广泛使用。5）滚子链联轴器滚子链联轴器的特点是结构简单，尺寸紧凑，质量小，装拆方便，维修容易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能，但因链条的套筒与其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动、起动频繁或立轴传动。同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。(2)有弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储存的能量愈多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈好。1）弹性套柱销联轴器这种联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因为通过蛹状的弹性套传递转矩，故可缓冲减振。这种联轴器制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。他适用于联接载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中小转矩的轴。2）弹性柱销联轴器这种联轴器与弹性套柱销联轴器很相似，但传递转矩的能力很大，结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁的场合。（3）梅花形弹性联轴器这种联轴器的半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形。装配联轴器时将梅花形弹性件的花瓣部分夹紧在两半联轴器端面凸齿交错插进所形成的齿侧空间，以便在联轴器工作时起到缓冲减振的作用。2.3.5传动件的设计计算1.齿轮的设计计算（1）圆锥齿轮的设计计算由于本带式输送机用于矿下，故减速器的锥齿轮轮多采用弧齿锥齿轮。选择齿轮材料，确定许用应力由机械设计表6-2选小齿轮20CrMnMo渗碳淬火低温回火HRC=60HRC大齿轮40Cr调质处理HBS=260HBS需用接触应力由机械设计式6-6，=1500接触疲劳极限查图6-4接触强度寿命系数应力循环次数N由式6-7查图6-5得接触强度最小安全系数则许用弯曲应力由式6-12，弯曲疲劳极限查图6-7，双向传动乘0.7弯曲强度寿命系数查图6-8弯曲强度尺寸系数查图6-9弯曲强度度最小安全系数齿面接触疲劳强度设计计算按初步设计及机械设计手册第五版第三卷表14-3-26节点区双对齿啮合设计选定齿数z和模数m最少齿数的选择，查机械设计手册表14-3-74，选=16，则，取=39选择变位系数本设计属于非零正传动，。由于受壳体体积限制，采用Δr式中的“小式”。用4个独立的设计变量作为优化设计的主体。目标函数可选为节点区经常存在双对齿参加啮合，实现既增大强度，有所小体积的效果。取（参看机械设计手册图14-3-21）。本带式输送机的螺旋角，取，；。切向变位无现成的封闭图可借用，只能估算，由于使小齿轮齿顶趋于变尖，可用切向正交变位使之加厚，取。由另一条件确定，即弯曲强度平衡，或保持标准齿全高，即，可得。按新齿形制进行几何计算轴交角Σ=90°齿数比u=节锥角分度圆大端端面模数m，设传统（零传动）的分度圆模数为，则对结构，/；对结构，=7.81x1.017.8881齿形角可任意选用，这里选=20°螺旋角（旋向）也可任意设计，这里设计为=12°齿顶高系数=1顶隙系数=0.2齿宽b，一般为R/4-R/3，则b=50mm径向变位系数从优化设计得出，也可以从径向变位封闭图得出（参看机械设计手册图14-3-21a）取节点区双对齿啮合特性曲线齿高变动系数σ可为任意值，当σ>0时，齿高削短；当σ<0时，齿高加长；当σ=0时，齿高不变，这里取σ=0当量齿轮齿数节锥与分锥的比值，当=0时，中点当量齿轮分度圆压力角中间当量齿轮啮合角切向变位系数之和从优化设计得出，也可以从切向变位封闭如得出（参看机械设计手册图14-3-21b），按=0及补偿小齿轮尖顶得：分度圆直径d，节锥距中点锥距齿全高h分圆齿顶高，分圆齿根高，节圆齿根高，节圆齿顶高，节锥齿根角，根锥角，顶锥角，顶圆直径，冠顶距，强度验算按6.2节进行。可按国标GB/T10062-1988公式验算。也可按美国标准ANSI/AGMA2003-A86公式验算，齿面接触强度验算如下：由机械设计手册表14-3-29计算压扁接触应力节点区域系数——查图14-3-27或按下式计算。=2.4弹性系数，由表14-1-95查得，钢对钢，重合度系数，由表14-3-30螺旋角系数有效宽度锥齿轮系数=0.85使用系数=1.5齿宽中点分锥上的圆周力N动载系数由式14-3-2，即=NK+1=1.013齿向载荷分配系数=1.5×1.1=1.65润滑剂系数。由机械设计手册图14-1-88，速度系数=0.97粗糙度系数温度系数取为1.尺寸系数取为1最小安全系数。当失效概率为1%时，=1极限应力值。由机械设计手册图14-1-8220CrMnMo，齿面硬度58-62HRC时，按MQ取值，用上述数据代入满足齿根弯曲强度验算如下（由表14-3-37计算）齿根弯曲应力齿向载荷分布系数=1.65齿向载荷分配系数=1.4有小宽度=42.5最小安全系数取1应力修正系数=2锥齿轮系数=1中间法向模数齿廓系数，应力修正系数由图14-3-28可分别查出2.03,2.09，2.03,2.14重合度系数螺旋角系数小轮计算齿根应力大轮计算齿根应力小轮许用齿根应力大陆许用齿根应力均满足条件（2）第二级圆柱齿轮的设计计算1）选择齿轮材料，确定许用应力由机械设计表6.2选小齿轮20CrMnMo渗碳淬火低温回火HRC=60HRC大齿轮40Cr调质HBS=260HBS需用接触应力由机械设计式6-6，=1500接触疲劳极限查图6-4接触强度寿命系数应力循环次数N由式6-7查图6-5得接触强度最小安全系数则许用弯曲应力由式6-12，弯曲疲劳极限查图6-7，双向传动乘0.7弯曲强度寿命系数查图6-8弯曲强度尺寸系数查图6-9弯曲强度度最小安全系数齿面接触疲劳强度设计计算确定赤露传动精度等级，按v=（0.0163-0.022）n估取圆周速度v=9m/s参考机械设计丨表6.7、表6.8选取，II公差组7级。小轮分度圆直径，由式6-15得齿宽系数=0.8查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数=31在推荐值20-40中选大齿轮数齿数比u传动比误差小轮转矩初定螺旋角载荷系数K使用系数，查表6.3动载系数，由推荐值1.05-1.4齿间载荷分配系数，由推荐值1.0-1.2齿向载荷分布系数由推荐值1.0-1.2载荷系数材料弹性系数节点区域系数查图6-3（=12°，）重合度系数螺旋角系数故法向模数取标准中心距分度圆螺旋角分度圆直径圆周速度齿宽取整大轮齿宽小轮齿宽齿根弯曲疲劳强度校核计算由式6-16当量齿数齿形系数查表6.5小轮大轮应力修正系数查表6.5小轮大轮不变位时，端面啮合角端面模数重合度重合度系数螺旋角系数由推荐值0.85-0.92故齿轮其他主要尺寸的计算大轮分度圆直径根圆直径顶圆直径2.轴设计计算计算作用在齿轮上的力转矩输入轴上小齿轮分度圆直径圆周力径向力轴向力各力方向如校核部分的图所示初步估算轴的直径选取40Cr作为轴的材料，调质处理由机械设计式8-2计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响，查表8.6取A=105则输入轴的结构设计确定轴的结构方案高速轴采取齿轮轴结构，小齿轮为弧齿锥齿轮，材料20CrMnMo。轴承可从轴的右端装入，通过轴间定位。右端轴与液力耦合器相连，并装入制动器。左右轴承均采用轴承端盖。采用单列深沟球轴承和液力耦合器。轴的结构如上图所示。确定各轴段直径和长度段根据圆整（按GB5014-85），并由和选择液力耦合器的型号为YOXII4005-4，比毂孔长度短1-4mm作为①段长度，轴段选用矩形花键，承载能力高，定心性及导向性好，但制造困难，成本较高。适用于载荷较大的对定心精度要求高的滑动性连接或固定连接。②段为使轴承定位，轴肩高度，且符合标准的密封内径（JB/ZQ4606-86）。取端盖宽度20mm，外端装入套杯以便于拆卸。③段为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径。查GB/T276-1994暂选深沟球轴承6416。轴承润滑方式采用吸油润滑，减速器箱体应有油沟。④段装有轴承，应比③段轴径小，通过轴肩定位。长度应略短于轴承。⑤段装有轴承端盖，宽度为20mm⑥段为齿轮部分，结构设计参见齿轮结构设计计算部分轴I上零件的固定轴I为输入轴，右端与液力耦合器连接，因此采用矩形花键连接，查GB/T1144-2001，选用矩形花键10x72x78x12可满足要求，液力耦合器与轴的配合为，球轴承与轴的轴向固定是过度配合来保证的绘制轴的弯矩图和扭矩图求轴承的反力H水平面，V垂直面，求齿宽中点处弯矩H水平面V垂直面，合成弯矩M扭矩T按弯扭合成强度校核轴的强度弯矩当量，取折合系数，则齿宽中点处当量弯矩轴的材料为40Cr，调质处理。由机械设计书表8.2查得，由表8.7查得材料的许用应力由式8-4得轴的计算应力为对于重要的轴，应按下述步骤进行疲劳强度的精确校核。精确校核轴的疲劳强度键槽：液力耦合器与轴周向固定采用矩形花键联接，按GB/T1144-2001齿轮处的键为：配合：参见机械设计手册精加工方法：参加机械设计手册选择危险截面选择其中应力较大、应力集中较严重的截面：计算危险截面的工作应力截面弯矩：截面扭矩：抗弯截面系数：抗扭截面系数截面上弯曲应力截面上扭剪应力弯曲应力幅弯曲平均应力扭切应力确定轴的材料机械性能查机械设计表8.2，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限。，=0.05材料特性系数：确定综合影响系数、配合处综合影响系数、，根据，，由表8.9插值计算得：，键槽处有效应力集中系数、，根据由表8.10插值计算得，尺寸系数、，根据d由图8-12查得：，表面状况系数，根据，表面加工方法查图8-2得：同一截面如有两个以上的应力集中源，取其中较大的综合影响系数来计算安全系数，故安配合处取综合影响系数、计算安全系数由表8.13取需用安全系数由式8-6疲劳强度安全轴的计算简体如下：输出轴的结构设计计算作用在齿轮上的力转矩输出轴上大齿轮分度圆直径圆周力径向力轴向力各力方向如校核部分的图所示初步估算轴的直径选取40Cr作为轴的材料，调质处理由机械设计式8-2计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响，查表8.6取A=105则（1）确定轴的结构方案输出轴与联轴器联，轴承可从两边装入，采用套筒定位。轴段与低速大齿轮采用平键连接，轴承可根据轴的受力情况选用深沟球轴承，轴的结构如下图所示。（2）确定各轴段直径和长度①段根据圆整（按GB5014-85），选择合适的轴径及长度，此段装有轴承及轴承端盖，采用套筒定位，结构简单，轴段轴承部分可精加工，其余部分可粗加工。②段此段采取平键与圆柱大齿轮联接，配合采用基孔制过渡配合，可满足装拆条件，根据齿轮受力及GB/T1096-2003选择键：45x125③段为过渡轴段，轴肩要高于②段，以便大齿轮的定位④段此段为光轴，加工可采用粗加工，轴肩处定位轴承⑤段此段装入另一侧的轴承，并装入轴承端盖来定位，此段与外联轴器连接，采用平键连接（3）轴I上零件的固定轴I为输入轴，右端与液力耦合器连接，因此采用矩形花键连接，查GB/T1144-2001，选用矩形花键10x72x78x12可满足要求，液力耦合器与轴的配合为，球轴承与轴的轴向固定是过度配合来保证的（4）绘制轴的弯矩图和扭矩图求轴承的反力H水平面，V垂直面，求齿宽中点处弯矩H水平面V垂直面，合成弯矩M，扭矩T轴的计算简图如下：轴承的选择及校核3.1承的主要失效形式(1)疲劳点蚀在正常使用条件下，由于脉动循环接触应变力的反复作用，正如齿轮的齿面那样，滚动体内外圈滚道上出现的疲劳点蚀是轴承的常见失效形式。(2)塑性变形在过大的静载荷和冲击载荷的作用下，当滚动体和内外圈滚道表面接触处局部应力超过材料的屈服极限时，将会在接触处产生塑性变形的凹坑。这种情况多发生在低速重载情况。(3)胶合在载荷较大转速较高时，滚动体与底座滚道表面将产生胶合破坏.(4)磨损滚动轴承因密封不良导致灰尘或金属粉末进入，或者由于润滑不良，将产生干摩擦，都会引起零件表面的磨损。转速越高磨损越严重。3.2轴承寿命的计算准则对于回转的滚动轴承，针对疲劳点蚀破坏，应进行寿命计算。对于不转动，摆动或转速很低的轴承主要要求控制塑性变形，应作静张力计算。对于高速轴承由于发热而造成的磨损，胶合常常是突出的矛盾，除进行寿命计算外，还要检验其极限转速。3.3轴承的寿命计算轴承寿命是指该轴承在一定的载荷和工作条件下运转，轴承中任意一零件出现疲劳点蚀前，一个座圈相对于另一个座圈所经历的总转数，或在一定的转速n下所经历的工作小时数h。轴承寿命 式中——轴承内外圈的相对转数；c——轴承的额定动载荷——温度系数由下表3-1查得——载荷系数；由下表3-2查得ε——寿命指数；对于滚子轴承ε=10/3，球轴承为3P——滚动轴承的当量动载荷轴承工作温度°c120125150175200225250300350温度系数ft1.000.950.900.850.800.750.700.600.50表3-1温度系数载荷性质无冲击或轻微冲击中等冲击强烈冲击载荷系数fp1.0~1.21.2~1.81.8~3.0表3-2载荷系数滚动轴承寿命计算公式中的当量动载荷是一种假想载荷。在它的作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下(可能同时有径向载荷和轴向载荷)的寿命相同。对向心轴承为径向动载荷；对推力轴承为轴向当量动载荷。当量动载荷P与轴承实际载荷R，A之间的关系为：式中X——径向载荷，其值由表3-3查得Y——轴向载荷，其值由表3-3查得。轴承类型相对轴向载荷iA/Cor单列轴承双列轴承eA/keA/k>eA/keA/k>eXYXYXYXY深沟球轴承0.014100.562.30100.562.300.190.0281.991.990.220.0561.711.710.260.0841.551.550.280.111.451.450.300.171.311.310.340.280.421.041.040.420.561.001.000.44角接触球轴承a=15°0.015100.441.4711.650.722.390.380.0291.401.572.280.400.0581.301.462.110.430.0871.231.382.000.441.930.461.820.500.291.021.141.660.550.441.001.121.630.560.581.001.121.630.56表3-3轴承的轴向径向载荷系数注：1.Cor是轴承的额定静载荷，I是滚动体的列数，a是接触角。2.对于深沟球轴承及a<15°的角接触球轴承，先根据算得的iA/Cor值查出对应的e值，然后再查出相应的Y值。3.对于表中未列出的iA/Cor及a值，可按线形插值法求出相应的e，Y值。本次设计所要校核的轴承是型号为6416单列深沟球轴承将数据代入式中得对照下表常用机器所要求的轴承寿命使用场合L'h(h)不经常使用的仪器和设备500短时间或间断使用，中断不至于引起严重后果4000~8000间断使用，中断后引起严重后果8000~12000每天工作8小时的机械12000~2000024小时连续工作的机械40000~60000常用机器所要求的轴承最短寿命经对比轴承使用寿命符合使用要求。4.键的强度校核（1）花键联接强度的校核输入轴由于和液力耦合器相连，所以采用矩形花键连接的方式。花键联接的主要失效形式是齿面压溃（静连接）和磨损（动联接），一般需进行联接的挤压强度或耐磨性的条件计算。假设压力在各齿的工作长度上均匀分布，各齿压力的合理N作用在平均直径处则花键联接的去昂度计算式为：静联接动联接式中，——齿间载荷分配不均匀系数，一般取0.7~0.8；——花键的齿数；——花键齿侧面的工作高度。对矩形花键，其中D和d分别为花键轴的外径和内径，c为齿顶的倒圆半径，对渐开线花键，其中m为模数；——花键的平均直径。对矩形花键，对渐开线花键，其中d为分度圆直径；——齿的工作长度；——许用挤压应力，见机械设计表3.4；——许用压强，见机械设计表3.4.查得，，，，代入式中得：计算结果满足使用条件。（2）普通平键的强度校核因除输入轴采用矩形花键联接外，其余都用普通平键联接，这里只校核输出轴的平键。一般平键的选用步骤如下：根据轴径d，查键的便准，得到间的截面尺寸根据轮毂宽度B，查键的标准，在键长度系列中选择适当的键长L验算其强度，若发现强度不足时，可利用适当增大键的工作长度或改用双键等方法，知道满足强度条件为止。平键连接可能的失效形式有：静联接时，键、轴槽和轮毂槽中较弱零件的工作面可能被压溃；动联接时，工作面出现过度磨损；键被剪断。实际上，平键联接最易发生的失效形式通常是压溃和磨损，一般不会发生键被剪断的现象（除非有严重过载）。一次，平键联接的强度计算一般只需进行挤压强度或耐磨性计算。假设载荷为均匀分布，由机械设计书图3-1可得平键联接的强度计算式为：挤压强度条件耐磨性条件式中，T——转矩d——轴径h——键的高度l——键的工作长度；对A型键；对B型键；对C型键，其中为键的长度，b为键的宽度；——许用挤压应力，见机械设计表3.2；——许用压强，见机械设计表3.2.查得T=31295420，d=170，h=22，l=160代入式中计算结果满足强度条件5.箱体及其附件的结构设计1）减速器箱体的结构设计箱体采用剖分式结构，剖分面通过轴心。下面对箱体进行具体设计：具体相关尺寸见表3。（1）确定箱体的尺寸与形状箱体的尺寸直接影响它的刚度。首先要确定合理的箱体壁厚δ。根据经验公式：，可取。为了保证结合面连接处的局部刚度与接触刚度，箱盖与箱座连接部分都有较厚的连接壁缘，箱座底面凸缘厚度设计得更厚些。（2）合理设计肋板在轴承座孔与箱底接合面处设置加强肋，减少了侧壁的弯曲变形。（3）合理选择材料因为铸铁易切削，抗压性能好，并具有一定的吸振性，且减速器的受载不大，所以箱体可用灰铸铁制成。2）减速器附件的结构设计（1）检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查要开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。（2）放油螺塞放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附近形成册坑，以便于油污的汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处加封油圈密封。（3）油标油标用来指示油面高度，将它设置在便于检查及油面较稳定之处。（4）通气器通气器用于通气，使箱内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高，内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。将通气器设置在检查孔上，其里面还有过滤网可减少灰尘进入。（5）起吊装置起吊装置用于拆卸及搬运减速器。减速器箱盖上设有吊孔，箱座凸缘下面设有吊耳，它们就组成了起吊装置。（6）起盖螺钉为便于起盖，在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，可先拧动此螺钉顶起箱盖。采用M24的螺钉。（7）定位销在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度。6.传动滚筒及改向滚筒的选择1）传动滚筒的分类按驱动方式分，传动滚筒有：（1）外驱方式即驱动装置放在传动滚筒外面，减速器直接同传动滚筒输入轴相连。（2）内驱方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。如果仅将减速器装入在筒内，称为齿轮滚筒，或称外装式减速滚筒，适用于大功率带式输送机。按轴承内孔大小分，传动滚筒可分为：（1）轻型孔径在50～100mm。（2）中型孔径在120～180mm。（3）重型孔径在200～220mm。这种分类对于改向滚筒也适用。外面铸上一层橡胶的滚筒称为铸胶滚筒，用机械方法包上一层橡胶的滚筒称为包胶滚筒，什么也不包的滚筒称为光面滚筒。改向滚筒常为光面滚筒。按外形分，传动滚筒可分为：（1）鼓形滚筒用钢板卷圆焊接而成，中间部分筒径大于两边筒径约几毫米，目的是防止输送带跑偏。（2）叶片式滚筒滚筒由许多横向叶片组成，目的是便于清洁输送带，此类滚筒又称为自清扫滚筒。如果将叶片改为圆钢棒，称为棒式滚筒。自然也可将圆柱形钢壳上开上横槽，也可起到自清扫作用。此类滚筒称为格栅滚筒。（3）沟槽胶面滚筒滚筒的护面常选用菱形和人字形。按功能分，传动滚筒可分为：（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）陶瓷滚筒滚筒护面由许多陶瓷片镶成，一方面可增大摩擦力，另一方面便于清扫。陶瓷片也可做成插板式，以便于更换。2）传动滚筒的选用在带式输送机设计中，正确选择滚筒的直径具有重要意义，输送带的使用条件随着滚筒直径的增大而得到改善。但是，在其他相同的情况下，滚筒直径增大，将使它的重量、驱动装置减速器的减速比、减速器的重量和尺寸都相应增大。因此，滚筒的直径不应大于为确保输送带正常使用条件所需的数值。由此可见，传动滚筒的直径影响到输送机整个驱动装置的造价及重量。选择驱动滚筒的直径时，一般要考虑下列基本因素：（1）输送带的厚度以及与输送带厚度有关的绕过滚筒时产生的弯曲应力；（2）输送带所承受的包括拉应力和弯曲应力在内的总应力；（3）输送带与滚筒面之间的最大或平均单位压力以及相应单位牵引力（即通过滚筒面单位面积传递的牵引力）；（4）输送带承受弯曲载荷的循环次数与输送带的导绕方式及绕过滚筒的数目；（5）输送机的类型及安装地点。在现有的产品样本和标准中，滚筒直径的大小主要决定于：滚筒的用途（传动、张紧、改向等），输送机的使用地点（地面、进下），输送带的形式和层数，输送带的抗拉强度以及输送带许用强度的利用率，等等。对传动滚筒来讲，设计主要考虑的因素是输送带在滚筒滑动弧表面上的平均压力（比压）和对输送带弯曲的影响。这两项在设计中，主要集中体现在对滚筒直径的确定上。（1）考虑到比压与摩擦条件，传动滚筒的最小直径可由下式计算式中由第2章计算的结果，取＝0.25则由式4－1=101.00kN（2）对于钢绳芯带，其传动滚筒的直径主要考虑的是钢绳的弯曲。（4－2）式中D——传动滚筒直径，mm；d——钢芯带中钢绳的直径，mm。查《运输机械设计选用手册（上）》表1－7得，d＝6.0mm即查《运输机械设计选用手册（上）》表2－39，可选用直径为D＝1000mm的传动滚筒，轴承型号为3532。(3)验算滚筒的比压比压要按照相遇点滚筒承受的比压来算，因此滚筒所承受的比压较大。按最不利的情况来考虑，设总的牵引力由两滚筒均分，各传递一半牵引力。总的牵引力故相遇点，其分离点所承受的拉力为由公式（4－3）式中得即故所设计的滚筒强度是足够的。不必再进行强度校核。3）改向滚筒的选用查《运输机械设计选用手册（上）》表2－41卸载滚筒：选用φ1000×L1600，轴承型号为3552。机尾滚筒：选用φ800×L1600，轴承型号为3540。改向滚筒：选用φ1000×L1600，轴承型号为35524）材料选用筒皮选优质碳素钢或无缝钢管。碳素钢材质为Q235-A，[σ]＝56N/mm2；无缝钢管（焊接）的[σ]＝46~50N/mm2。辐板采用钢板或铸钢结构。钢板的材质为Q235-A；铸钢的材质为ZG20Mn5V，[σ]＝56N/mm2。轮毂材质选用ZG230~450，重型滚筒轮毂的材质为ZG20Mn5V。ZG230~450的许用应力[σ]＝54N/mm2，ZG20Mn5V的许用应力[σ]＝65N/mm2。轴用45钢，经调质处理，许用应力[σ]＝40～66N/mm2。硬度HB=229~269。如强度不能满足要求，改用40Cr调质，许用应力[σ]＝50～75N/mm2。7.拉紧装置的选择拉紧装置是保证带式输送机正常工作的重要部件，在确保输送机最小初拉力满足挠度要求的条件下，输送带在驱动滚筒相遇点和分离点的张力比应为定值，为此要求启动时拉紧力与工作时额定拉紧力的比值k为1.4～1.5，允许波动范围为±10﹪；正常工作过程中k为0.9～1.1。当输送机的结构、起动和制动方式及拉紧装置的安装位置确定后，拉紧装置的特性就取决于其自身的性能。实际上，拉紧装置的作用除保证承载分支最小张力点所必需的张力，使其挠度在规定的范围内；保证输送带在传动滚筒分离点的张力，在起动和制动及正常运转时，使输送带与传动滚筒之间有足够的摩擦力而不致打滑外，还具有弥补输送带塑性变形及起动和制动过程中张力变化而引起的输送带长度变化；为输送带重新接头及修补提供必要行程；输送机检修时放松输送带等作用。拉紧装置在整机中的位置很重要，它距传动滚筒越近，响应速度就越快，性能就越好。拉紧装置位置确定的原则为：尽可能布置在输送带张力最小处；电动机作电动运行时，拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的松边；电动机作发电运行时，拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的入（紧）边；尽可能减少输送带的弯曲次数。在本次设计时，把拉紧装置设在了机尾部，并设在了驱动滚筒的松边。对拉紧装置的要求：响应速度快，工作可靠；拉紧滚筒上输送带的包角180°，并与滚筒位移平行，施加的拉紧力应通过滚筒中心，以免张力由于其位置不同而变化；不能出现死区，即拉紧滚筒作反方向移动时不至于产生张力突然变化。尤其机尾有低谷的高垂度输送机，制动时在低谷处会由于垂度过大而引起输送带的折叠和严重变形，从而导致落料。拉紧装置的可分为固定式拉紧装置和自动式拉紧装置两大类；（1）固定式拉紧装置固定式拉紧装置分重力拉紧装置和刚性拉紧装置。重锤式、水箱式都属于重力拉紧装置。重力式拉紧装置始终使输送带初拉力保持恒定，在启动制动时会产生上下振动，但惯性力很快消失。刚性拉紧装置有螺旋拉紧、手动或电动拉紧装置等几种，它们的拉紧力是固定不变的，不能自动调整。在安装后，拉紧一次可运行一段时间，但还要收紧一次，以消除蠕变。（2）自动式拉紧装置带式输送机是恒定转矩的，因此输送带拉力是固定的，自动测力拉紧装置以拉紧力作为反馈信号随着时间变化设定拉力，进行比较，并随时调整拉紧装置的改向滚筒的位移。如启动时会自动加大拉紧力，运转时恢复恒定拉力，对延长输送带寿命十分有利。常见的拉紧装置有以下几种：（1）螺旋式拉紧装置拉紧滚筒的轴承座安装在带有螺母的滑动架上，滑动架可在尾架的导轨上移动。当旋转螺杆时，可使滑动架带动拉紧滚筒一同前进或后退，以调节输送带的张力。螺旋式拉紧装置结构简单，但是拉紧力的大小不易掌握，工作过程中拉紧力不能保持恒定，一般用于机长小于80m、功率较小的输送机。（2）车式拉紧装置拉紧滚筒固定在小车上，通过重锤的重力牵引小车，从而达到张紧输送带的作用。这种拉紧装置的优点是拉紧力恒定，能自动补偿输送带的伸长，适用于长距离固定式带式输送机。（3）垂直式拉紧装置利用重锤重力可使拉紧滚筒沿垂直导轨移动产生拉紧力，它能保证输送带在各种运动状态下有很定的牵引力，可以自动补偿输送带的伸长，适用于长距离固定式带式输送机。其缺点是需要有足够的空间放置拉紧滚筒、重锤和要保证拉紧所需的行程，因此在空间受限的条件下无法使用。（5）钢丝绳绞筒式拉紧装置利用钢丝缠绕在绞筒上，将输送带拉紧。一般绞筒都是经过涡轮减速器来带动。这种方式在带式输送机上广泛地使用。本设计拉紧装置为液压小车自动拉紧装置，适用于长距离，大运量的带式输送机，拉紧行程为36m。8.机架的选择机架包括机头架、机尾架、中间架等。机架的主要作用一是承载，输送机各部的载荷及自重，最终全部由机架承担。二是联接各部件，如传动装置，托辊装置及其它各组件在机架上预留位置，使各组成部分能够有序有效地发挥作用。常用机架也用几种不同的结构。机架按照主体结构型式可以划分为钢架结构和绳架结构。按照承载方式可以分为吊挂式和落地式。它是输送机分类的一个重要依据。目前使用的输送机其机架主要有两种类型，一是绳架吊挂式；二是钢架落地式。近