食品提升機(jī)的設(shè)計
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食品提升機(jī)的設(shè)計 學(xué) 生：
指導(dǎo)老師： （）
摘 要：本設(shè)計為一種新型食品包裝自動輸送線的專用設(shè)備食品提升機(jī)的設(shè)計。利用異型輸送帶的盛料和輸送作用，結(jié)合常用帶式提升機(jī)的輸送原理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品水平提升、輸送的功能。該機(jī)設(shè)計輸送精度高、運(yùn)行平穩(wěn)、制造成本低、實(shí)用性強(qiáng)、自動化程度高，極大地提高了工作效率。據(jù)此設(shè)計可用于不同承載對象的其它類食品提升機(jī)，降低機(jī)器設(shè)計難度，具有廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：減速器；改向滾筒；改向壓輪；托輥
Design of Food Elevator
(College of Engineer, Hunan Agricultural University,Changsha 410128, China)
Abstract: A new type of special equipment for food packaging automatic transportation line – elevator is designed in this paper. Special-shaped belt hoist realized the function of lifting and transporting prod-ucts by using special-shaped conveyor belt to load and transport materials,combined with the conveying prin-ciple of common belt hoist.This device had the advantages of high precision，smooth operation,low manufac-turing cost,high practicability,high automation and it will improve the efficiency greatly.This design can be used for the other types of food hoist carrying different load-bearing objects, and lower the difficulty of designing machine. So, it has a wide range of applications．
Key words：Reduction gear; Changes to the drum; Pressure roller; Supporting roller
1 前言
1.1 食品機(jī)械概述
食品機(jī)械指的是把食品原料加工成食品(或半成品)過程中所應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備和裝置。目前，我國食品機(jī)械的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)、空間廣闊，究其主要原因是我國人民消費(fèi)的食品大多是來自農(nóng)業(yè)的未加工食品，每年因缺乏必要的食品加工機(jī)械使食品資源不能直接加工、貯藏、保鮮而造成的損失高達(dá)幾十億元，未能深加工綜合利用而造成的資源浪費(fèi)損失更高，因此我國食品機(jī)械具有廣闊的市場前景。我國食品機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品，能跟上國際先進(jìn)水平的不少，但真正具有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)品卻是甚少。這里所說的“跟”字，是“跟進(jìn)”甚至是仿制，而創(chuàng)新極少。所以，我國食品機(jī)械制造企業(yè)要從創(chuàng)新的角度，從自主知識產(chǎn)權(quán)的高度來開發(fā)新產(chǎn)品，開發(fā)出具有國際一流水平的先進(jìn)設(shè)備，這樣，才能真正實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)食品機(jī)械制造業(yè)的提檔升級。
要實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)食品機(jī)械制造業(yè)的提檔升級，最重要最根本的一條，就是要提高該行業(yè)從業(yè)人員的綜合素質(zhì)。這個綜合素質(zhì)即思想素質(zhì)和技術(shù)素質(zhì)。思想素質(zhì)包括思想觀念、思維方式、決策水平和創(chuàng)新思想。2009年1月23日，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(SAC)發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)《食品機(jī)械安全衛(wèi)生》。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了食品機(jī)械裝備的材料選用、設(shè)計、制造、配置方面的安全衛(wèi)生要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于食品機(jī)械裝備，也適用于具有產(chǎn)品接觸表面的液體、固體和半固體等食品包裝機(jī)械。這樣，食品包裝機(jī)械的發(fā)展就有了更堅實(shí)的基礎(chǔ)。基于全球性的食品安全日趨嚴(yán)峻，發(fā)達(dá)國家對食品機(jī)械安全生產(chǎn)技術(shù)的研究與應(yīng)用十分重視，都是從食品機(jī)械的設(shè)計制造做起達(dá)到食品加工的安全衛(wèi)生。實(shí)現(xiàn)方式有兩條：一是制訂完善的食品機(jī)械技術(shù)規(guī)范；二是按照這些技術(shù)規(guī)范嚴(yán)格組織食品機(jī)械的設(shè)計、制造和應(yīng)用。在這些技術(shù)規(guī)范中，最主要的是食品機(jī)械的機(jī)械安全與衛(wèi)生要求，其內(nèi)容涵蓋了食品機(jī)械的設(shè)計與制造、設(shè)備選型與配套、設(shè)備安裝與驗證等環(huán)節(jié)，這也是國際上食品機(jī)械研究、開發(fā)、制造的通行要求。其他國家食品機(jī)械制造業(yè)擬與國際實(shí)現(xiàn)接軌，必須符合這些安全衛(wèi)生技術(shù)要求，它屬于目前食品機(jī)械與國際接軌的基本條件。
隨著社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,食品加工這一傳統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)發(fā)生、正在發(fā)生而且還將發(fā)生巨大的變化。這種變化的突出特點(diǎn)包括:食品形式方便化,出現(xiàn)了以方便面為代表的各式各樣的方便食品、方便調(diào)料;食品口味多樣化,中式、西式、南甜北咸、東辣西酸;食品內(nèi)容功能化,不只是傳統(tǒng)意義上的吃飽、吃香,而是更為注重營養(yǎng)全面,有些還賦予食品特定的營養(yǎng)功能;食品生產(chǎn)工業(yè)化,包括加工操作的機(jī)械化、自動化和產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化。在這種變化中,食品加工機(jī)械與設(shè)備具有重要作用。
食品加工機(jī)械化的意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
（1）規(guī)范生產(chǎn)程序,保證產(chǎn)品質(zhì)量,通過設(shè)定合理的操作程序,利用機(jī)械自動完成作業(yè),因減少了傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中人的直接參與和操作的隨意性,產(chǎn)品質(zhì)量的均一性更好,衛(wèi)生質(zhì)量更高,這是保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化這一現(xiàn)代食品工業(yè)的重要特征的主要手段。
（2）降低生產(chǎn)成本,由于勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量的提高,加上利用機(jī)械可以更為充分合理地使用原料,降低了物耗,使得生產(chǎn)成本得以有效降低。
（3）減輕了勞動強(qiáng)度,提高了勞動生產(chǎn)率,一個操作人員可以同時管理一臺或者幾臺,甚至一套具有高生產(chǎn)能力的設(shè)備。
（4）改善了勞動環(huán)境。
（5）能完成人力無法完成的作業(yè)[8]。
1.2 食品提升機(jī)簡介
提升機(jī)是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運(yùn)機(jī)械，又稱連續(xù)輸送機(jī)。輸送機(jī)可進(jìn)行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機(jī)輸送能力大，運(yùn)距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應(yīng)用十分廣泛。
中國古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)的雛形；17世紀(jì)中，開始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。1868年，在英國出現(xiàn)了帶式輸送機(jī)；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動化不可缺少的組成部分。
提升機(jī)一般按有無牽引件來進(jìn)行分類。具有牽引件的輸送機(jī)一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動裝置給輸送機(jī)以動力，一般由電動機(jī)、減速器和制動器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ膹埩痛苟?，以保證輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。
具有牽引件的輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運(yùn)動輸送物料。這類的輸送機(jī)種類繁多，主要有帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車式輸送機(jī)、自動扶梯、自動人行道、刮板輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、懸掛輸送機(jī)和架空索道等。
沒有牽引件的輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或往復(fù)運(yùn)動，或利用介質(zhì)在管道中的流動使物料向前輸送。例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥?zhàn)樱佔(zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動以輸送物料；螺旋輸送機(jī)的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以沿料槽推送物料；振動輸送機(jī)的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運(yùn)動以輸送置于其中的物料等。
未來提升機(jī)的將向著大型化發(fā)展、擴(kuò)大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。
大型化包括大輸送能力、大單機(jī)長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達(dá)440公里以上帶式輸送機(jī)的單機(jī)長度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國家正在探索長距離、大運(yùn)量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機(jī)結(jié)構(gòu)。擴(kuò)大輸送機(jī)的使用范圍，是指發(fā)展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團(tuán)、粘性物料的輸送機(jī)。
帶式輸送機(jī)由驅(qū)動裝置拉緊裝置輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中，廣泛應(yīng)用帶式輸送機(jī)。它用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。通用帶式輸送機(jī)由輸送帶、托輥、滾筒及驅(qū)動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。
（1）輸送帶
常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點(diǎn)，但對于氣候的適應(yīng)性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。
（2）托輥
分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒 （用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由2～5個輥?zhàn)咏M成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調(diào)心托輥用以調(diào)整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對帶的沖擊。
（3）滾筒
分驅(qū)動滾筒和改向滾筒。驅(qū)動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等。
（4）張緊裝置
其作用是使輸送帶達(dá)到必要的張力，以免在驅(qū)動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內(nèi)。
帶式輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢：首先是它運(yùn)行可靠。在許多需要連續(xù)運(yùn)行的重要的生產(chǎn)單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內(nèi)船舶裝卸等均采用帶式輸送機(jī)。如在這些場合停機(jī)，其損失是巨大的。必要時，帶式輸送機(jī)可以一班接一班地連續(xù)工作。
帶式提升機(jī)動力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無相對移動，不僅使運(yùn)行阻力小(約為刮板輸送機(jī)的1／3-1／5)，而且對貨載的磨損和破碎均小，生產(chǎn)率高。這些均有利于降低生產(chǎn)成本。
帶式提升機(jī)的輸送線路適應(yīng)性強(qiáng)又靈活。線路長度根據(jù)需要而定．短則幾米，長可達(dá)10km以上?？梢园惭b在小型隧道內(nèi)，也可以架設(shè)在地面交通混亂和危險地區(qū)的上空。
根據(jù)工藝流程的要求，帶式輸送機(jī)能非常靈活地從一點(diǎn)或多點(diǎn)受料．也可以向多點(diǎn)或幾個區(qū)段卸料。當(dāng)同時在幾個點(diǎn)向輸送帶上加料(如選煤廠煤倉下的輸送機(jī))或沿帶式輸送機(jī)長度方向上的任一點(diǎn)通過均勻給料設(shè)備向輸送帶給料時，帶式輸送機(jī)就成為一條主要輸送干線。
帶式提升機(jī)可以在貯煤場料堆下面的巷道里取料，需要時，還能把各堆不同的物料進(jìn)行混合。物料可簡單地從輸送機(jī)頭部卸出，也可通過犁式卸料器或移動卸料車在輸送帶長度方向的任一點(diǎn)卸料。
螺旋輸送機(jī)俗稱絞龍，適用于顆粒或粉狀物料的水平輸送，傾斜輸送，垂直輸送等形式。輸送距離根據(jù)畸形不同而不同，一般從2米到70米。
輸送原理：旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進(jìn)行螺旋輸送機(jī)輸送。使物料不與螺旋輸送機(jī)葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機(jī)機(jī)殼對物料的摩擦阻力。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上焊有螺旋葉片，葉片的面型根據(jù)輸送物料的不同有實(shí)體面型、帶式面型、葉片面型等型式。螺旋輸送機(jī)的螺旋軸在物料運(yùn)動方向的終端有止推軸承以隨物料給螺旋的軸向反力，在機(jī)長較長時，應(yīng)加中間吊掛軸承。
雙螺旋輸送機(jī)就是有兩根分別焊有旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送機(jī)。說白了，就是把兩個螺旋輸送機(jī)有機(jī)的結(jié)合在一起，組成一臺螺旋輸送機(jī)。
螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的旋向，決定了物料的輸送方向，但一般螺旋輸送機(jī)在設(shè)計時都是按照單項輸送來設(shè)計旋轉(zhuǎn)葉片的。當(dāng)反向輸送時，會大大降低輸送機(jī)的使用壽命。
斗式提升機(jī)??利用均勻固接于無端牽引構(gòu)件上的一系列料斗，豎向提升物料的連續(xù)輸送機(jī)械。
斗式提升機(jī)具有輸送量大，提升高度高，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，壽命長顯著優(yōu)點(diǎn)，其主要性能及參數(shù)符合JB3926----85《垂直斗式提升機(jī)》（該標(biāo)準(zhǔn)等效參照了國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)），牽引圓環(huán)鏈符合MT36----80《礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈》,本提升機(jī)適于輸送粉狀，粒狀及小塊狀的無磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、水泥、石塊、砂、粘土、礦石等，由于提升機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)是環(huán)行鏈條，因此允許輸送溫度較高的材料(物料溫度不超過250 ℃)。一般輸送高度最高可達(dá)40米。
散料輸送機(jī)械(如:帶式輸送機(jī)\螺旋輸送機(jī)\斗式提升機(jī)\大傾角輸送機(jī)等)。
物流輸送機(jī)械(如:流水線,流水線設(shè)備,輸送線,懸掛輸送線,升降機(jī),氣動升降機(jī),齒條式升降機(jī),剪叉式,升降機(jī),輥道輸送機(jī),升降機(jī))[21]。
1.3 食品提升機(jī)現(xiàn)狀
食品提升皮帶機(jī)是在帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。食品提升皮帶機(jī)與傳動的帶式輸送機(jī)一樣是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶和化纖帶等作為傳送物料和牽引工作的輸送機(jī)械，其特點(diǎn)是承載物料的輸送帶也是傳遞動力的牽引件，這與其他的輸送機(jī)械有著明顯的區(qū)別。
本次設(shè)計的食品提升機(jī)皮帶機(jī)是一種較小型的運(yùn)輸機(jī)械，其承載力要求較小，相對于其他的代收輸送機(jī)械的成本要求低，設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊。
食品提升皮帶機(jī)是帶式輸送機(jī)中的一種，而帶式輸送機(jī)已被電力、冶金、煤炭、化工、港口等各行各業(yè)廣泛采用。特別是近年來新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，使帶式輸送機(jī)的發(fā)展步入了一個快車道，其特點(diǎn)如下。
結(jié)構(gòu)簡單 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)由傳動滾筒、改向滾筒、托輥、驅(qū)動裝置、輸送帶等幾大件組成，僅有十多種部件，并能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，可按需要進(jìn)行組合配合，結(jié)構(gòu)身份簡單。
送物料范圍廣泛 帶式輸送機(jī)的輸送帶具有抗磨、耐酸堿、耐油、阻燃等各種性能，并耐高、低溫，可按需要進(jìn)行制造，因而能輸送各種散料、塊料、化學(xué)品、生熟料等食物品。
運(yùn)送量大 運(yùn)量可從每小時幾公斤到幾千噸，而且是連續(xù)不斷運(yùn)送，這是火車、汽車運(yùn)輸所不及的。
運(yùn)距長 單機(jī)長度可達(dá)十幾公里一條，在國外已十分普及，中間無須任何轉(zhuǎn)載點(diǎn)。德國單機(jī)60公里一條已經(jīng)出現(xiàn)。越野的帶式輸送機(jī)常使用中間摩擦驅(qū)動方式，使輸送帶長度不受輸送帶強(qiáng)度的限制。
對線路適應(yīng)性強(qiáng) 現(xiàn)代的帶式輸送機(jī)已從槽型發(fā)展到圓管形，它可在水平及垂直面上轉(zhuǎn)彎，打破了槽型帶式輸送機(jī)不能轉(zhuǎn)彎的限制。
裝卸料十分方便 帶式輸送機(jī)根據(jù)工藝流程需要，可在任何點(diǎn)上進(jìn)行裝、卸料。圓管式帶式輸送機(jī)也是如此，還可以再回程段上裝、卸料，進(jìn)行方向運(yùn)輸。
可靠性高 由于結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動部件自重輕，只要輸送帶不被撕破，壽命可長達(dá)十年之久，而金屬結(jié)構(gòu)部件，只要防銹好，幾十年也不壞。
維護(hù)費(fèi)用低 帶式輸送機(jī)的磨損件僅為托輥和滾筒，輸送帶壽命長，自動化程度高，使用人員很少，平均每公里不到一人，消耗的機(jī)油和電力也少。
能耗低、效率高 由于運(yùn)動部件自重輕，無效運(yùn)量少，在所有連續(xù)式和非連續(xù)式運(yùn)輸中，帶式輸送機(jī)耗能最低、效率最高。
維修費(fèi)少 帶式輸送機(jī)運(yùn)動部件僅為托輥和滾筒，因食品較輕，輸送帶耐磨。相比之下，汽車等運(yùn)輸工具磨損部件要多得多，且更換磨損部件也較為頻繁。
綜上所述，帶式輸送機(jī)的優(yōu)越性已十分明顯，它是國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。隨著制造業(yè)信息化的發(fā)展，大大縮短了帶式輸送機(jī)的設(shè)計、開發(fā)、制造和銷售的周期，使它更加具有競爭力。
2 提升機(jī)的設(shè)計原理和方案
2.1 提升機(jī)的設(shè)計原理
皮帶機(jī)的設(shè)計是按照所結(jié)合的要求和條件，首先確定主要組成部分由驅(qū)動裝置、傳動滾筒、改向滾筒、托輥及機(jī)架等幾大部分組成。
驅(qū)動裝置 驅(qū)動裝置是皮帶機(jī)動力的來源，它主要由電動機(jī)、減速器組成。
傳動滾筒 根據(jù)設(shè)計的特殊要求，在設(shè)計中采用了滾筒通過聯(lián)軸器與驅(qū)動裝置相連，從而傳遞動力。
改向滾筒、托輥 改向滾筒是引導(dǎo)輸送帶改變方向的圓柱形筒。托輥可以保證物料按帶的輸送方向輸運(yùn)食品。改向滾筒和托輥的結(jié)構(gòu)比較簡單。
機(jī)架 機(jī)架是承受驅(qū)動裝置、滾筒、托輥、輸送帶和物料的鋼結(jié)構(gòu)，可以承受沖擊、拉伸、壓縮和彎曲應(yīng)力。機(jī)架的結(jié)構(gòu)比較零散，它需要考慮到安裝位置的合理、布局的美觀、節(jié)省材料、占地面積小、安裝維修方便等要求，因此所設(shè)計的整個機(jī)架的結(jié)構(gòu)都采用焊接或用螺栓連接。
基本結(jié)構(gòu)見下圖所示：
1－漏斗 2－護(hù)罩 3－傳動滾筒 4－上部區(qū)段機(jī)架 5－改向滾筒 6－中間架 7－平行下托輥 8－平行上托輥 9－擋邊帶 10－壓帶輪組 11－下部區(qū)段機(jī)架 12－尾部改向滾筒 13－尾部拉緊裝置
1－Funned 2－Shield 3－Drive Roller 4－The Upper Section Frame 5－Redirection Roller
6－The Middle Frame 7－The Under Parallel Roller 8－The Upper Roller 9－Guard Band 10－Pressure Belt Wheel 11－The Lower Section 12－The Tail Redirection Roller 13－The Rear Tension Device
圖1 食品提升機(jī)
Figure 1 Food elevator
2.2 設(shè)計要求和方案
提升機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)工程物料向上運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械，能持續(xù)高效地輸送物料，電動機(jī)通過傳動裝置，帶動傳動滾筒的轉(zhuǎn)動，而傳動滾筒借助于滾筒與膠帶之間的摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)帶的傳動，進(jìn)而帶動物料按要求不停的向上運(yùn)輸。
設(shè)計意義：提升機(jī)在工程上的充分運(yùn)用能提高工程的生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度，為創(chuàng)造高的經(jīng)濟(jì)利潤提供了可靠的條件。
2.2.1設(shè)計要求
食品提升皮帶機(jī)設(shè)計要求：
（1）提升高度：1000mm。
（2）輸送量：3000塊/h。
（3）工步：50步/min。
具體要求如下：
（1）每走一工步：1.2s.。
（2）動停比：1/3。
（3）每個檔板間距：100mm。
（4）帶速為：0.5m/s。
（5）帶寬為：450mm。
（6）減速器要求：運(yùn)輸帶工作拉力 F=6KN。
滾筒直徑 D=300mm。
兩班制，載荷平穩(wěn)；工作年限10年（每年按300天計）。
確定方案
根據(jù)傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)的工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式，提出食品提升皮帶機(jī)的具體設(shè)計要求以及主要工作狀態(tài)，進(jìn)行食品提升皮帶機(jī)總體方案的設(shè)計，確定其主要組成部分，并對各部分所涉及的零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計和計算。
首先確定設(shè)計的幾個主要部分：皮帶組、改向滾筒、改向壓輪和托輥。
根據(jù)輸送介質(zhì)為食品，選用擋邊帶式輸送機(jī)，型號為DJ5050。運(yùn)用工程力學(xué)的知識和設(shè)計手冊對皮帶組的重要部分傳動滾筒和皮帶進(jìn)行了選取和設(shè)計計算。
改向滾筒部分的設(shè)計計算，主要對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，在滿足強(qiáng)度要求的條件下，對滾筒進(jìn)行了選型。并選取鋼絲繩芯為筒皮材料。
改向壓輪部分的設(shè)計計算，根據(jù)壓輪的受力情況，主要受徑向力。分析分體式壓輪與整體式壓輪的優(yōu)缺點(diǎn)，選取分體式改向壓輪?？紤]到壓輪與輸送帶的配合，進(jìn)行了輸送帶的跑偏處理。為保證輸送帶的張緊力，增添了拉緊裝置。
托輥部分的設(shè)計計算，根據(jù)上述部分的設(shè)計，綜合考慮選取平行托輥。對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，在滿足強(qiáng)度要求的條件下，選取托輥軸的直徑為?20mm。
最后考慮到本設(shè)計的安裝與維護(hù)，通過查找資料，進(jìn)行了食品提升皮帶機(jī)的安裝與維護(hù)的描述。
3 減速器結(jié)構(gòu)的計算
帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)由傳動滾筒、改向滾筒、托輥、驅(qū)動裝置、輸送帶等幾大件組成。而這一系列的組成部件都需要用一個合適的床底功率和傳動比來連接起來。所以減速器的設(shè)計是必須的。
由于考慮到所傳遞的功率和傳動比。在設(shè)計課題中采用的是二級圓柱齒輪減速器。
3.1 電動機(jī)的選擇
電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式
按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y132M-4系列籠型三相異步電動機(jī)。臥式封閉結(jié)構(gòu)。
電動機(jī)容量
電動機(jī)所需工作功率為
Pd=Pw/a=Fv/1000a KW
由電動機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動總效率為
h=h1h2h3h4h5h6h7h8
h1=0.98 h2=0.98 h3=0.97 h4=0.97 h5=0.97 h6=0.98 h7=0.98 h8=0.98
h= 0.98x0.98x0.97x0.97x0.97x0.98x0.98x0.98=0.825
電動機(jī)的輸出功率：
取
電動機(jī)的轉(zhuǎn)速
根據(jù)課程設(shè)計指導(dǎo)書表的推薦的傳動比合理范圍，取二級圓柱齒輪減速器傳動比i′=8～40，則從電動機(jī)到滾筒軸的總傳動比合理范圍為ia′= i′。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為
nd′=ia′nW =(8～40) 114.65=458.6-2866.25 r/min
單級圓柱齒輪傳動比范圍。則總傳動比范圍為 ，由于=114.65 r/min,
可得=1440/114.65=12.56。選電動機(jī)型號為Y132M-4
3.2 計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比[1]~[4]
3.2.1 總傳動比
（1）
代入數(shù)據(jù)得：
3.2.2 分配各級傳動比
由，為使V帶傳動的外部尺寸不致過大，取傳動比則
（2）
代入數(shù)據(jù)得：
兩級齒輪各傳動比
（3）
考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近取
3.3 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)
3.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速
I軸： r/min
II軸： r/min
III軸： r/min 滾筒軸：r/min
3.3.2 各軸的輸入功率
I軸： kW
II軸： kW
III軸： kW
滾筒軸： kW
3.3.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
I軸：
II軸：
III軸：
滾筒軸：
將上述結(jié)果匯總于下表1：
表1 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)
Table 1 Gearing kinematic and dynamic parameters
軸名
功率
(kW)
轉(zhuǎn)矩
()
轉(zhuǎn)速
(r/min)
傳動比
效率
I軸
4.89
97.29
480
3
0.96
II軸
4.70
378.71
118.52
3
0.96
III軸
4.51
1006.56
42.79
4.05
0.97
滾筒軸
4.38
1021.47
42.79
2.77
0.98
3.4 V帶的設(shè)計[1]~[4]
3.4.1 確定計算功率
由參考文獻(xiàn)[1]查得工作情況系數(shù)
（4）
代入數(shù)據(jù)得：kW
3.4.2 選擇帶型
根據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速由參考文獻(xiàn)[1]選定帶型為B型，其中
。
3.4.3 確定帶的基準(zhǔn)直徑和
（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，由參考文獻(xiàn)[4]選=125 mm
（2）驗算帶速
（5）
代入數(shù)據(jù)得：m/s
故帶的速度合適。
（3）計算從動帶輪的基準(zhǔn)直徑
mm根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]取=355mm
3.4.4 確定中心距a和帶輪的基準(zhǔn)長度
（1）初定中心距
（6）
代入數(shù)據(jù)得：mm
（7）
代入數(shù)據(jù)得：mm
初選中心距=600mm。
（2）計算所需帶輪的基準(zhǔn)長度
（8）
代入數(shù)據(jù)得：mm
由參考文獻(xiàn)[1]選帶輪的基準(zhǔn)長度 mm
（3）計算實(shí)際中心距
（9）
代入數(shù)據(jù)得：mm
考慮到帶輪的制造誤差，帶長誤差，帶的彈性及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要；中心距的變動范圍：
（10）
代入數(shù)據(jù)得：mm
（11）
代入數(shù)據(jù)得：mm
3.4.5 驗算小帶輪上包角
由 故主動帶輪包角適合。
3.4.6 確定帶的根數(shù)
由： （12）
由參考文獻(xiàn)[3]知：
取z=3根。
3.4.7 確定預(yù)緊力
（13）
由參考文獻(xiàn)[3]知kg/m
則N
3.4.8 計算帶傳動在軸上的力
由式（14）
（14）
代入數(shù)據(jù)得：N
3.4.9 誤差驗算
設(shè)計中給定的傳動比為，其變換范圍為：
實(shí)際設(shè)計的傳動比為： 故滿足誤差要求。
3.4.10 帶輪設(shè)計
由所引用參考文獻(xiàn)[3]查得：
mm; mm
則帶輪輪緣寬度：
mm=40mm。
大帶輪轂孔直徑由高速軸設(shè)計而定，mm。
大帶輪轂孔寬度：當(dāng)時，取mm。
3.5 齒輪傳動的設(shè)計計算及核算[1]~[4]
3.5.1選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)
因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料都采用40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，均用硬齒面。齒輪精度用7級，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取Z1=24 則Z2=95
3.5.2設(shè)計計算
（1）設(shè)計準(zhǔn)則，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。
（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計。
（15）
（3）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
1）試取
2)
3）計算解除疲勞許用應(yīng)力（失效概率1%，安全系數(shù)S=1）
（16）
4）試選，
5）
6）
（4）計算
1）計算小齒輪分度圓直徑
2）計算圓周速度
（17）
3）計算齒寬及模數(shù)
4）計算縱向重合度
5）計算載荷系數(shù)
查得
6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑
（18）
7）計算模數(shù)
（19）
3.5.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計
（1）確定計算參數(shù)
1）計算載荷系數(shù)
2）查參考文獻(xiàn)[2]得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
取彎曲疲勞壽命系數(shù)
3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
4）計算大小齒輪的并加以比較
（20）
（2）設(shè)計計算
3.5.4 幾何尺寸計算
（1）計算中心距
（21）
（2）算修正螺旋角
（22）
（3）計算大小齒輪的分度圓直徑
（23）
（4）齒寬
3.6 低速級減速齒輪設(shè)計（斜齒圓柱齒輪）[1]~[4]
3.6.1 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)
因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料采用40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，均用硬齒面。齒輪精度用7級，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取Z1=24則Z2=77
3.6.2 設(shè)計計算
（1）設(shè)計準(zhǔn)則，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。
（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計。
（3）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
1）試取?d=1
2）查得
3）計算解除疲勞許用應(yīng)力（失效概率1%，安全系數(shù)S=1）
4）查得
（2）計算
1）計算小齒輪分度圓直徑
2）計算圓周速度
3）計算齒寬及模數(shù)
4）計算縱向重合度
5）計算載荷系數(shù)
查參考文獻(xiàn)[2]得
6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑
7）計算模數(shù)
3.6.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計
（1）確定計算參數(shù)
1）計算載荷系數(shù)
2）由參考文獻(xiàn)[2]得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
取彎曲疲勞壽命系數(shù)
3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
4）計算大小齒輪的并加以比較
（2）設(shè)計計算
3.6.4 幾何尺寸計算
（1）計算中心距
（2）算修正螺旋角
（3）計算大小齒輪的分度圓直徑
（4）齒寬
總結(jié)
4 部件選型設(shè)計
皮帶輸送機(jī)選型計算有兩種情況：一種是為一定使用條件選用整機(jī)定型的成套設(shè)備，如可拆移動式輸送機(jī)；另一種是選擇計算各種標(biāo)準(zhǔn)部件，然后組成適用條件下膠帶輸送機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)部件包括膠帶、滾筒組件、傳動裝置、托輥組件、機(jī)架、拉緊裝置、制動裝置和清掃裝置等。本設(shè)計是按照后者進(jìn)行。
間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)是將主動件的均勻轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為時動時停的周期性運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。例如牛頭刨床工作臺的橫向進(jìn)給運(yùn)動，電影放映機(jī)的送片運(yùn)動等都用有間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)。常用的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)。
4.1 槽輪機(jī)構(gòu)
由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，又稱馬爾它機(jī)構(gòu)。它常被用來將主動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動。槽輪機(jī)構(gòu)有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種形式。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪和轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)向相反,而內(nèi)嚙合則相同?！?
4.1.1 槽輪機(jī)構(gòu)的組成及工作特點(diǎn)
（1）機(jī)構(gòu)組成 槽輪機(jī)構(gòu)是由主動撥盤、從動槽輪和機(jī)架等組成。
（2）工作特點(diǎn) 槽輪機(jī)構(gòu)可將主動撥盤的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)椴圯啎r動時停的間歇運(yùn)動，并具有結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、機(jī)械效率高，以及能較平穩(wěn)的、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位等優(yōu)點(diǎn)，但存在柔性沖擊的缺點(diǎn)，故常用于速度不太高的場合。
4.1.2 槽輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用
（1）槽輪機(jī)構(gòu)的類型
1) 普通型，有外槽輪機(jī)構(gòu)，內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)，槽條機(jī)構(gòu)
2) 特殊型
a) 不等臂多銷槽輪機(jī)構(gòu)
b) 球面槽輪機(jī)構(gòu)
c) 偏置式槽輪機(jī)構(gòu)，有偏置外槽輪機(jī)構(gòu)，偏置內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)兩種
d) 曲線式槽輪機(jī)構(gòu)，有曲線外槽輪機(jī)構(gòu)，曲線內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)兩種
（2）槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用
例1 蜂窩煤制機(jī)模盤轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)
例2 電影膠片抓片機(jī)構(gòu)
4.1.3 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)及運(yùn)動特性
（1）普通槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)
1)外槽輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動撥盤回轉(zhuǎn)一周時，槽輪的運(yùn)動時間與主動撥盤轉(zhuǎn)一周的總時間之比，稱為槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)，并以表示，即:
（24）
由于，故槽數(shù)。又因，故單銷槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪的運(yùn)動時間總是小于其靜止時間。
具有個均布圓銷的槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)為:
（25）
因，則有。
由此可知，槽數(shù)與圓銷數(shù)間的關(guān)系：
。
2)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)。 單銷內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)為：k=1/2+1/z
故k>0.5
（2）普通槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性
1)槽輪機(jī)構(gòu)的角速度及角加速度的最大值隨槽輪數(shù)的增多而減少；
2)當(dāng)圓銷開始進(jìn)入和離開徑向槽時，此兩瞬時有柔性沖擊，且隨槽數(shù)的減少而增大；
3)在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高時，或槽輪軸承慣性較大的情況下，就顯得更為突出。
4)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)與外槽輪機(jī)構(gòu)一樣，有加速度突變，且其值與外槽輪者相等，但當(dāng)時，角加速度值迅速下降并趨于零。
4.2 改向滾筒的設(shè)計
4.2.1 改向滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計
傳動滾筒是傳遞帶式輸送機(jī)功率的圓柱形筒，而改向滾筒是引導(dǎo)輸送帶改變方向的圓柱形筒。改向滾筒不傳遞轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡單，易于制造加工，且和輸送帶接觸時軸為空轉(zhuǎn)，所以摩擦力小，使用壽命長。
初步計算改向滾筒的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下：
（1）兩軸承座中心距為：
（26）
代入數(shù)據(jù)得：
式中 ——帶寬（） ——軸承寬度（）
（2）滾筒長度為：
（27）
代入數(shù)據(jù)得：
（3）筒皮的最大許用面壓，對于帆布帶芯，；對于鋼絲繩芯。
4.2.2 改向滾筒軸的強(qiáng)度校核
（1）根據(jù)工作條件選擇材料并初步確定軸的最小直徑
因為改向滾筒主要承受徑向力，不傳遞轉(zhuǎn)矩，故軸的最小直徑選18mm。即：。該軸無特殊要求，參考表2選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理，。
表2 軸常用的幾種材料的值
Table 2 The value of Axis’ commonly several materials
軸的材料
[τ]/Mpa
12～20
45
30～40
40～52
15～25
（2）改向滾筒軸的設(shè)計與校核
考慮到軸上零件的定位和裝配方便等要求，擬訂如圖2所示的裝配方案。因為軸主要起改向作用，只承受一定的徑向力，故初選一對6205型軸承：軸承內(nèi)孔直徑，即，軸承寬度；
滾筒套筒處軸的直徑；
軸的最大直徑d4=32mm；
軸的各軸段長度L1=8mm, L2=14mm,L3=17mm，L4=132mm（軸采用對稱布置）；
軸的總長L=214mm軸承和右端軸肩之間用螺母進(jìn)行軸向固定，軸承和軸用過盈配合周向固定。
（3）軸上受力計算
已知：，，
，滾筒軸的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：
1) 徑向力： （28）
代入數(shù)據(jù)得：
圖 2 滾筒軸的結(jié)構(gòu)
Figure 2 Structure of the roller shaft
圖3 改向滾筒軸的校核
Figure 3 Chage axis calibration
2）垂直面支承力，截面C是的受力示意圖見圖3，則
3）求剪力QC和彎矩，截面C上的受力如圖4所示
圖4 截面C上的受力示意圖
Figure 4 Sketch of force on sections c
4）繪剪力圖與彎矩圖，如圖3（d）所示：
（4）校核軸的強(qiáng)度
危險剖面在軸中點(diǎn)C處
（29）
按表2，對于的碳鋼，承受對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力，因為，所以滿足強(qiáng)度要求。
表3 軸的許用應(yīng)力/MPa
Table 3 Shaft of allowable stress
材料
碳鋼
碳鋼
碳鋼
碳鋼
400
130
70
40
500
170
75
45
600
200
95
55
700
230
110
65
合金鋼
合金鋼
800
270
130
75
1000
330
150
90
彎曲剪應(yīng)力校核
（30）
代入數(shù)據(jù)得：
對于選用45鋼的軸，由表4-1可知，其彎曲剪應(yīng)力，其彎曲剪應(yīng)力因此滿足要求。
4.3 改向壓輪的設(shè)計
4.3.1 改向壓輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
改向壓輪是放在承載段或回程段轉(zhuǎn)彎處空邊上，應(yīng)盡量留出空隙，以防與膠帶橫隔板邊相摩擦。改向壓輪不但起壓信輸送帶，使其始終貼合在帶輪上的作用，而且還有使輸送帶保持張緊力的作用，也就是說它還起著張緊輪的作用。因此，改向壓輪在此設(shè)計中起著多重作用，是十分重要的部件之一。
改向壓輪的結(jié)構(gòu)示意圖5所示。
圖5 改向壓輪結(jié)構(gòu)
Figure 5 Bend wheel structure
1-輪輻 2-輪轂 3-輻板 4-皮帶
改向壓輪的安裝位置如圖6所示。
圖6 改向壓輪的安裝
Figure 6 Installation of tapped roller
改向壓輪在設(shè)計中注意以下幾點(diǎn)：
（1）改向壓輪的軸心到輸送帶的距離必須大于帶上橫隔板的高度，以防發(fā)生干涉、產(chǎn)生摩擦。
（2）改向壓輪的軸主要承受徑向力，不傳遞動力及轉(zhuǎn)矩，因此所設(shè)計的軸必須有一定的強(qiáng)度，防止軸的斷裂。
（3）當(dāng)帶傳遞動力時，改向壓輪與帶之間產(chǎn)生的摩擦力不能太大。
（4）改向壓力在輸送帶上的距離要適中。
4.3.2設(shè)計方案的比較與選擇
（1）整體式設(shè)計
改向壓輪的整體設(shè)計方案，如圖7所示。
這樣設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是；一體連接，兩端受力均勻，易于安裝。
缺點(diǎn)是：較分體式質(zhì)量大，不能調(diào)整兩輪間距，要求對中精度高
圖7 整體式改向壓輪設(shè)計方案
Figure 7 Integral tapped roller design
（2）分體式設(shè)計
改謝壓輪的分體式設(shè)計方案，如圖8所示。
其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，且方便調(diào)整間距，損壞一個更換一個，相對于一軸連接的而方不必整體更換。
缺點(diǎn)是：壓緊力不好控制，可以出現(xiàn)兩端受力不均勻的現(xiàn)象。
綜上所述，兩者相比，分體式設(shè)計方案更為合理，故本設(shè)計采用分體式改稿壓輪。
圖8 分體式改向壓輪設(shè)計方案[7]
Figure 8 Plan of Split tapped roller design
4.3.3 輸送帶的跑偏處置
輸送帶運(yùn)行時，可能由于拉力不足、物料偏心堆積，機(jī)架變形、托輥軸承缺陷、安裝不對中、接頭歪斜、拉力分布不均等，引起輸送帶跑偏。生產(chǎn)實(shí)踐證明，機(jī)頭、機(jī)尾不平行時輸送帶跑緊邊不跑松邊；安裝不平時，跑高處不跑低處；安裝下托輥不垂直時輸送帶跑后不跑前。一般以托輥的穩(wěn)定系數(shù)來衡量跑偏糾正的能力。[20]
一般來說，輸送帶的跑偏范圍不太大，可利用托輥進(jìn)行調(diào)整?？梢杂猛休佭M(jìn)行調(diào)整的方法有槽形調(diào)偏托輥、側(cè)托輥、兩節(jié)式“V”形托輥、螺旋側(cè)托輥等自動調(diào)節(jié)方法。
本次設(shè)計的食品提升皮帶機(jī)屬于小型食品輸送機(jī)，輸送的物料是很輕的糖果，利用以上方法不但會使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，而且會增加設(shè)計的成本，降低效率。因此，經(jīng)過比較選擇采用將改向壓輪與防跑偏設(shè)計相結(jié)合的方法，如圖9所示。
圖9 改向壓輪防跑偏設(shè)計圖[17]
Figure 9 Tapped roller misalignment-proof design
4.3.4 拉緊裝置
張緊裝置是帶式輸送機(jī)的重要組成部分。它的作用是保證輸送帶有足夠的張緊力、補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長、為輸送帶重新連接作必要的行程準(zhǔn)備等。
隨著運(yùn)輸能力的提高及巷道的延伸,長運(yùn)距大功率帶式輸送機(jī)對張緊裝置提出了更高的要求。重錘式、固定式等機(jī)械張緊裝置已難以適應(yīng)要求?？烧{(diào)張力、實(shí)時監(jiān)控、響應(yīng)快、安全可靠的自動張緊裝置便應(yīng)運(yùn)而生。
輸送帶是橡膠和纖維織品兩者復(fù)合而成的產(chǎn)品。垂錘拉緊裝置在運(yùn)行一段時間后自動下降一段距離，使輸送帶變長，這說明輸送帶發(fā)生了蠕變，在啟動、制動過程中也會發(fā)生蠕變現(xiàn)象，此時拉緊裝置就必須進(jìn)一步收緊才不會發(fā)生打沒現(xiàn)象。
由此可見，拉緊裝置是保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)不可少的重要部件，它的功能如下。
（1）輸送帶在傳動滾筒上形成壓力，靠摩擦力將傳動滾筒的圓周力傳遞出來。
（2）控制輸送帶在托輥間的垂度，防止輸送帶在托輥間距內(nèi)過分松弛而喪失槽形，引起物料和輸送帶跑偏，增加運(yùn)行阻力。
（3）補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長，時間長了輸送帶會自動伸長，而且在過度工況下發(fā)生永久伸長。同時在啟運(yùn)、制動時輸送帶自動收緊，可免除機(jī)組振動。
（4）為重連接頭提代必要的行程。
（5）在長距離帶式輸送機(jī)中，拉緊裝置對其拉力產(chǎn)生重大影響。拉緊裝置可分為固定拉緊裝置和自動拉緊裝置兩大類。
1）固定拉緊裝置 固定拉緊裝置分重力拉緊裝置和剛性拉緊裝置。重錘式、水箱式都屬于重力拉緊裝置，重力拉緊裝置始終使輸送帶初拉力保持恒定，在啟動、制動時會產(chǎn)生上下振動，但慣性力很快消失。剛性拉緊裝置有螺旋拉緊、手動或電動拉緊裝置等幾種，它們的拉緊力是固定不變的，不能自動調(diào)整，在安裝后，拉緊一次可運(yùn)行一段時間，但還要收緊一次，以消除蠕變。固定拉緊裝置的類型如下。
①螺旋式張緊裝置 螺旋式張緊裝置利用人力旋轉(zhuǎn)螺桿來調(diào)節(jié)輸送帶的張力，它的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但張緊力大小不易掌握，工作過程中，張緊力不能保持恒定。
②小車重錘式張緊裝置 小車重錘式張緊裝置是把緊滾筒裝置在一個可尾架上移動的小車上，由重錘通過滑輪拉緊小車，它的結(jié)構(gòu)也較簡單，可保持恒定的張緊力。其大小決宇重錘的重量，小車重錘式張緊裝置外形尺寸大，占地多，質(zhì)量大，適用于長度、功率較大的輸送機(jī)，尤其是在傾斜輸送機(jī)上。
③垂直重錘式張緊裝置 垂直重錘式張緊裝置可利用輸送機(jī)走廊下面的空間位置，并分布在下分支膠帶張力最小的地方，因而可減輕重錘的質(zhì)量。其缺點(diǎn)是要增加改向滾輪的數(shù)目，增加輸送帶的彎曲次數(shù)，而且物料易掉入輸送帶與滾筒之間而損傷輸送帶。
2）自動拉緊裝置 帶式輸送機(jī)是恒定轉(zhuǎn)矩的，因此輸送帶拉力是固定的，自動測力拉緊裝置以拉緊力為反饋信號隨時間變化設(shè)定拉力，進(jìn)行比較，并隨時間調(diào)整裝置的改向滾筒位移。如啟動時會自動加大拉緊力，運(yùn)轉(zhuǎn)時恢復(fù)恒定拉力，對延長輸送帶壽命十分有利。
自動拉緊裝置有兩種形式：電動式和液壓式
因本設(shè)計為輕載糖果皮帶機(jī)，且?guī)蜑橥烬X型帶，無打滑現(xiàn)象，故考慮到結(jié)構(gòu)及成本問題，可不采用拉緊裝置。
4.4 托輥的設(shè)計
托輥是皮帶機(jī)的重要部件，種類多，數(shù)量大。托輥占了一臺皮帶機(jī)總成本的35%，承受70%以上的阻力，歷此托輥的質(zhì)量尤為重要。
托輥的作用是支撐輸送帶和物料重量。托輥運(yùn)轉(zhuǎn)必須靈活可靠，減少輸送帶同托輥的摩擦力，對占輸送機(jī)總成本25%以上的輸送帶的壽命影響較大。雖然托輥在皮帶機(jī)中是一個較小的部件，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但制造出高質(zhì)量的托輥并非易事。
4.4.1 托輥的類型
（1）平行類
1）平行上托輥組
2）平行下托輥組
①平行梳型下托輥組
②螺旋型下托輥組
③彈簧型下托輥組
④鑄膠螺旋型下平行托輥
（2）V形類
兩輥至V形布置多用于下托輥，用于上托輥的較少。V形下托輥其每根托輥的傾斜角約為。這些托輥可以是吊環(huán)懸掛結(jié)構(gòu)，也可以是剛性結(jié)構(gòu)，V形下托輥具有對輸送帶的對中作用，同時由于其承受的載荷額定值增大，因此允許較大的托輥間距。V形下托輥可采用鋼輥式、橡膠圓盤梳型結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場經(jīng)驗表明，橡膠圓盤磨損較快，鋼輥比橡膠圓盤結(jié)構(gòu)優(yōu)越。用于凹弧段的反V形托輥，裝在回程段上。
V形托輥類包括：V形托輥組，V形前傾托輥組、V形梳形托輥組、反V形托輥組幾類。
（3）槽型類
（4）三輥圓柱式托輥組
三輥圓柱式托輥組用于上托輥，槽角、、、和，其中還有前傾角托輥和緩沖托輥。
（5）側(cè)錐型托輥組
（6）前置式槽型托輥組
（7）調(diào)心托輥組
（8）懸掛式托輥組
（9）翻帶托輥組
托輥的設(shè)計要求如下：
1）托輥能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，即托輥筒必須是空套在托輥軸上。
2）托輥軸必須有一定的強(qiáng)度以承受彎矩。
3）托輥結(jié)構(gòu)必須簡單，托輥的質(zhì)量不能過大。
4）從托輥的經(jīng)濟(jì)性方面考慮采用最優(yōu)化設(shè)計。
4.4.2 托輥的設(shè)計計算
（1）根據(jù)工作條件選擇材料，并初步確定軸的最小直徑
因為托輥主要承受徑向力，不傳遞轉(zhuǎn)矩，故軸的最小直徑選，即，該軸無特殊要求，參考表4-1選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
考慮到軸上零件的定位和裝配方便等要求，擬訂如圖10所示的托輥部件圖。因為軸主要起改向作用，只承受一定的徑向力，故初選一對6203型軸承。
圖10 托輥部件圖
Figure 10 Roller parts diagram
軸承內(nèi)孔直徑，即
軸承寬度
托輥套筒處軸的直徑
軸的各軸段長度，，，（軸采用對稱布置）
軸的總長
軸承和右端軸肩之間用螺母進(jìn)行軸向固定，軸承和軸用過盈配合周向固定。
（3）軸上受力計算
1）徑向力
2）垂直面支撐力
由圖11可知，
圖11 托輥軸的強(qiáng)度校核
Figure 11 strength check of supporting roller
3）求截面C上的剪力Qc和彎矩Mc，截面C上的受力
再由
4）繪制剪力圖與彎矩圖 見圖11，則：
5）校核軸的強(qiáng)度
危險剖面在軸中點(diǎn)C處
（31）
代入數(shù)據(jù)得：
對于的碳鋼，承受對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力，
因此，滿足強(qiáng)度要求。
彎曲剪應(yīng)力校核
（32）
代入數(shù)據(jù)
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