帶式給料機(jī)設(shè)計(jì)
帶式給料機(jī)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)
目錄
1.1 引言 2
1.2給料機(jī)國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2
1.2.1 給料機(jī)國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀 2
1.2.2 給料機(jī)的發(fā)展趨勢 3
3.1給料機(jī)總體設(shè)計(jì) 4
3.2各裝置的設(shè)計(jì) 5
3.2.1給料機(jī)與料倉連接裝置的設(shè)計(jì) 5
3.2.2導(dǎo)料裝置的設(shè)計(jì) 5
3.2.3輸送裝置的設(shè)計(jì) 6
5.1設(shè)計(jì)參數(shù) 6
5.2功率及張力計(jì)算 7
5.3校核膠帶安全系數(shù) 11
6.1參數(shù) 12
7.1滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
7.1.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 16
7.1.3滾筒鍵的校核 26
7.1.4軸承的校核 27
7.2軸承座的設(shè)計(jì) 28
8.1設(shè)計(jì)托輥的應(yīng)用 29
8.2設(shè)計(jì)方案 29
8.3托輥的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 29
9.1料槽中焊縫的校核 30
9.2螺栓連接的校核 31
10.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36
10.2受力分析 37
10.3角鋼的校核 37
1.緒論
1.1 引言
帶式給料機(jī)在礦山、碼頭、電廠、水泥廠等生產(chǎn)企業(yè)中，常常需要將各種破碎物料通過料斗、煤倉等轉(zhuǎn)運(yùn)輸送到干線輸送機(jī)或者貨運(yùn)設(shè)施上。帶式給料機(jī)則是通過底部小型的帶式輸送機(jī)的連續(xù)運(yùn)行來輸送物料，達(dá)到給料目的。帶式給料機(jī)運(yùn)行中，系統(tǒng)主要負(fù)荷均由滾動(dòng)軸承支撐，運(yùn)行阻力小， 設(shè)備所需驅(qū)動(dòng)功率小，系統(tǒng)各零部件工作壽命長。 帶式給料機(jī)的優(yōu)點(diǎn): 運(yùn)行功率小，能量消耗少，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好； 給料量大、穩(wěn)定，且調(diào)整方便； 運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小，保護(hù)環(huán)境； 磨損小，維修量小，使用壽命長； 零部件通用性強(qiáng)，安裝、維修簡便； 可替換現(xiàn)用的其它類型的給料機(jī)。 給料機(jī)可現(xiàn)場分體安裝，也可整體安裝。 分體安裝時(shí)，先將連接段安裝在煤倉口，再安裝導(dǎo)料槽，然后安 裝托架等其它部件。 整體安裝時(shí)，先將連接段安裝在煤倉口，再將其它部件全部組裝 好后，整體吊裝與連接段用螺栓連接。帶式給料機(jī)在輸送物料中起著重要的作用，它只會(huì)在此基礎(chǔ)上向更好的方向發(fā)展。
1.2給料機(jī)國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
1.2.1 給料機(jī)國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀
現(xiàn)有的帶式給料機(jī)克服了振動(dòng)給料機(jī)和往復(fù)式給料機(jī)的缺點(diǎn)，變間斷給料方式為連續(xù)給料方式。給料量動(dòng)態(tài)連續(xù)可變，給料系統(tǒng)更加穩(wěn)定、高效、節(jié)能、環(huán)保，已廣泛應(yīng)用于煤礦、冶金、建材等行業(yè)。但現(xiàn)有的帶式給料機(jī)主要存在膠帶易跑偏、檢修時(shí)防止物料從料斗中落下的閘門難以關(guān)閉及導(dǎo)料槽易磨損等幾方面問題。由于制造及安裝誤差，沿著帶寬，膠帶各處周長不等，滾筒之間、滾筒和托輥之間不平行，使膠帶跑偏，跑偏的膠帶如不及時(shí)得到調(diào)整，很容易損壞，一些生產(chǎn)效率，增加維護(hù)費(fèi)用。目前防膠帶跑偏有采用有的使用擋板擋住膠帶的措施，但擋板會(huì)使膠帶褶皺或翻邊，甚至撕裂或拉斷，有的采用在中間帶有一條凸臺(tái)的膠帶與帶有凹槽的滾筒和托輥配合防跑偏，但凸臺(tái)往往會(huì)從凹槽里跑出，一旦這種情況產(chǎn)生，凸臺(tái)就很難再進(jìn)去，膠帶很快就報(bào)廢，還有的采用在膠帶邊緣處設(shè)帶槽的防跑偏輪的措施，由于皮帶邊緣始終卡在防跑偏輪的槽中運(yùn)動(dòng)，造成皮帶邊緣磨損嚴(yán)重，需要用邊緣加強(qiáng)的膠帶，這樣膠帶的成本大大增加，這些措施都不太理想；給料機(jī)工作時(shí)，閘門位于料倉以外的軌道上，沒有閘門的那一部分軌道在料倉下，會(huì)被從料倉里落下的物料填滿，很難清理，需將閘門卸掉才好清理。目前給料機(jī)工作時(shí)，一般都是將閘門卸掉，需要檢修時(shí)，清理完軌道，才將閘門裝上，這樣既費(fèi)力，又費(fèi)時(shí)；由于運(yùn)送物料時(shí)，導(dǎo)料槽會(huì)受到物料的強(qiáng)力擠壓和大塊物料的沖擊，所以極易磨損?，F(xiàn)有給料機(jī)采用在導(dǎo)料槽的鋼板上加裝用耐磨材料Mn13制成的襯板來解決這一問題。而Mn13須經(jīng)水韌處理，再經(jīng)過沖擊后才具有好的耐磨性，所以用這種方法來改善導(dǎo)料槽的耐磨性，效果并不理想。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足和缺陷，需設(shè)計(jì)一種帶式給料機(jī)，托輥在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中占 有相當(dāng)重要的地位 ,其旋轉(zhuǎn)阻力 、使用壽命直接影響到輸送機(jī)的性能和驅(qū)動(dòng)功率的選取 。而托輥的性能又取決于托輥密封結(jié)構(gòu) ,良好的密封結(jié)構(gòu)對(duì)托輥乃至整個(gè)輸送機(jī)系統(tǒng)的性能起著至關(guān)重要的作用 。
1.2.2 給料機(jī)的發(fā)展趨勢
高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控給料機(jī)技術(shù)發(fā)展的總趨勢，近幾年來，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。主要表現(xiàn)在：
a.給料機(jī)復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控給料機(jī)技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù)合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合，車磨復(fù)合，成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高。“一臺(tái)給料機(jī)就是一個(gè)加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工給料機(jī)發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢烘干機(jī)。
b.智能化技術(shù)有新突破數(shù)控的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動(dòng)消除給料機(jī)震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了給料機(jī)的功能和品質(zhì)制砂機(jī)。
c.機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線進(jìn)一步縮短、效率更高。機(jī)器人與加工中心、車銑復(fù)合給料機(jī)、磨床、齒輪加工給料機(jī)、工具磨床、電加工給料機(jī)、鋸床、沖壓給料機(jī)、水切割給料機(jī)等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用磁選機(jī)。
d.精密加工技術(shù)有了新進(jìn)展數(shù)控金切給料機(jī)的加工精度已從原來的絲級(jí)（0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（0.001mm），有些品種已達(dá)到0.05μm左右。超精密數(shù)控給料機(jī)的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到0.05μm左右，形狀精度可達(dá)0.01μm左右烘干設(shè)備。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)（0.001μm）。通過給料機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、給料機(jī)零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高給料機(jī)加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代球磨機(jī)生產(chǎn)廠家。
2. 給料機(jī)系統(tǒng)簡介
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)給料機(jī)系統(tǒng)如下圖：
3.給料機(jī)機(jī)械裝置的總體設(shè)計(jì)
3.1給料機(jī)總體設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)給料機(jī)的功能，給料機(jī)必須包括：實(shí)現(xiàn)給料機(jī)與其他裝置連接的連接裝置；實(shí)現(xiàn)物料定向輸送、物料密封的導(dǎo)料裝置，實(shí)現(xiàn)物料連續(xù)運(yùn)輸?shù)妮斔脱b置。在三大裝置中，分別由各類小機(jī)構(gòu)組成，甲帶給料機(jī)的總體設(shè)計(jì)布局如下圖：
1、連接裝置 2、導(dǎo)料裝置 3、輸送裝置
3.2各裝置的設(shè)計(jì)
3.2.1給料機(jī)與料倉連接裝置的設(shè)計(jì)
給料機(jī)的連接裝置主要起到給料輸送裝置與料倉間的連接，連接裝置設(shè)計(jì)簡圖如下：
1、連接角鋼 2、連接料斗
件1連接角鋼分別與料倉、件2連接料斗通過螺栓連接，料斗尺寸可通過現(xiàn)場實(shí)際安裝要求進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
3.2.2導(dǎo)料裝置的設(shè)計(jì)
給料機(jī)的導(dǎo)料裝置起到引導(dǎo)物料前進(jìn)，張緊驅(qū)動(dòng)鏈條，密封物料不泄露的作用，導(dǎo)料裝置主要由閘門機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料槽裝置、壓輪裝置等機(jī)構(gòu)構(gòu)成，整體導(dǎo)料裝置設(shè)計(jì)簡圖如下：
1、閘門機(jī)構(gòu) 2、導(dǎo)料槽裝置 3、壓輪裝置
導(dǎo)料裝置主要采用鋼板與各類型鋼焊接而成，保證焊接焊縫要求，導(dǎo)料裝置與連接裝置通過螺栓連接。件1閘門裝置可通過順、逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)控制閘門的進(jìn)出，形成料倉底部的密封。件3壓輪裝置通過彈簧可自行補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)鏈條形成的張緊伸長量，滿足驅(qū)動(dòng)鏈條的張緊要求。
3.2.3輸送裝置的設(shè)計(jì)
輸送裝置是整個(gè)給料機(jī)系統(tǒng)中最重要的部分，它是給料機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)給料的主要裝置，輸送裝置由驅(qū)動(dòng)裝置、底座、托輥架、張緊裝置、托輥、清掃裝置、滾筒等組成，各裝置的緊密配合實(shí)現(xiàn)給料機(jī)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，其設(shè)計(jì)簡圖如下：
4、給料機(jī)鋼結(jié)構(gòu)
給料機(jī)各表面的毛刺和銳邊應(yīng)鏟平、磨光，鐵屑、焊渣等應(yīng)清除干凈；
所有的鋼結(jié)構(gòu)、加工件（機(jī)架、支柱等所有金屬件）都對(duì)其表面進(jìn)行噴丸除銹，電弧噴鋅防腐預(yù)處理，達(dá)到Sa2-1/2級(jí)；鋼結(jié)構(gòu)采用焊接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件均滿足國家有關(guān)焊接標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)符合國家最新標(biāo)準(zhǔn)；鋼結(jié)構(gòu)表面涂兩道底漆，兩道面漆，面漆顏色根據(jù)用戶要求噴涂。
5.輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1設(shè)計(jì)參數(shù)
1) 運(yùn)輸量 Q=4400 t/h
2) 速度 V=1.5 m／s
3) 甲帶輸送帶帶寬 B=1.3 m
4) 上托輥間距 Ltz=0.3 m
5) 下托輥間距 Ltk=1.2 m
6) 物料容重 γ=1000 kg/m3
7) 膠帶帶強(qiáng) ST630
8) 托輥直徑 Φ159×1400,6205軸承
9) 輸送長度 L=2.6 m
查詢計(jì)算部分參數(shù)一覽表：
托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量G
25.82
㎏
膠帶每米長度質(zhì)量qo
19
kg/
每米物料重量qg
222.22
㎏
模擬摩擦系數(shù)f
0.025
重力加速度g
9.8
m/s2
5.2功率及張力計(jì)算
1） 加料段運(yùn)行阻力：
a） 在加料段和加速度段輸送物料和輸送帶間的慣性阻力和摩擦阻力F
N
b） 加速段被輸送物料與導(dǎo)料欄板間的摩擦阻力F2
=N
——物料與導(dǎo)料欄板間的摩擦系數(shù)（0.3~0.5），選擇0.4
——輸送能力（m3/s）
=
——加速段長度（m）
根據(jù)材料礦山機(jī)械第38卷2010年第23期
物料自重而引起的物料層與甲帶上表面之間的摩擦力
B——排料口寬度
h——為物料輸送高度
L——為物料在輸送方向上的長度
——為物料密度
g——為重力加速度
——為物料內(nèi)摩擦系數(shù)取0.6
料倉側(cè)壁與物料層之間的摩擦力為F
F=
——為側(cè)壓系數(shù)
為物料內(nèi)摩擦角
為物料與料倉之間的摩擦系數(shù)取0.6
甲帶上的物料隨甲帶一起向前運(yùn)動(dòng)，則有
=
其中
f1——為物料內(nèi)摩擦系數(shù)，f1=0.6
——為側(cè)壓系數(shù)為0.32
B ——為導(dǎo)料槽的寬度
f2——為物料與導(dǎo)欄板之間的摩擦系數(shù)0.6
考慮直筒煤倉倉壓對(duì)給料機(jī)功率的影響，給料機(jī)裝料部分設(shè)計(jì)成斜坡段（如圖3），以使煤倉倉壓作用于斜坡段上而不是直接作用于給煤機(jī)的輸送帶上。為使物料在斜坡段上能自由滾落至輸送機(jī)上，斜坡段傾角θ必須滿足
——物料與斜坡?lián)醢彘g的摩擦系數(shù)（0.5~0.7），選取0.6
本設(shè)計(jì)中斜坡段傾角為35度。
根據(jù)所選用系數(shù)，在給料槽口垂直向下的情況下，輸送機(jī)所能拖出的物料層厚度為
由物料安息角與斜坡段傾角進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后可知，給料機(jī)出料口截面高度H遠(yuǎn)大于，因此物料在加料口處不會(huì)出現(xiàn)死區(qū)現(xiàn)象。
2） 運(yùn)行阻力
a） 主要阻力F主
—模擬摩擦系數(shù)，=0.025
L—給料機(jī)長度，一般為2.6-3m，選取L=2.6 m
—物料在輸送帶上的線質(zhì)量，
--鋼絲繩芯輸送帶的線質(zhì)量和甲帶的線質(zhì)量，取ST630,
--托輥組的線質(zhì)量，選取普通托輥Φ159×1400，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量=25.46 kg
== kg
=
b)加速段外物料與導(dǎo)料欄板間的運(yùn)行阻力
= N
—加速段外導(dǎo)料欄板長度，根據(jù)幾何尺寸為
在整個(gè)給料機(jī)的運(yùn)行過程中，還存在著清掃器的摩擦阻力、膠帶繞過滾筒的阻力、滾筒軸承運(yùn)行阻力，但是由于這些阻力都較小，因此為簡便計(jì)算，可在總阻力乘以一個(gè)附加阻力系數(shù)c以代替上述阻力之和。
綜上所述，圓周力F：
——附加阻力系數(shù)，選取1.05
3） 功率計(jì)算
——功率備用系數(shù)，1.1~1.2,選取1.1
——傳動(dòng)裝置效率，選取0.95
選取防爆電機(jī)為15 kw，型號(hào)為160L-4
4） 膠帶運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)條件
——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，1.1~1.2,選取1.2
——傳動(dòng)系數(shù)，本系數(shù)可查表取0.839，計(jì)算公式如下：
——傳動(dòng)滾筒與膠帶的摩擦系數(shù)，取0.25
——滾筒圍包角，取
5） 垂度條件
a) 承載分支垂度條件
回空分支垂度條件
N
由垂度條件推出傳動(dòng)滾筒奔離點(diǎn)處膠帶張力為：
——上分支運(yùn)行阻力
=
比較垂度條件與傳動(dòng)條件可知由傳動(dòng)條件決定膠帶機(jī)張力。膠帶給料機(jī)膠帶最大張力點(diǎn)處張力為傳動(dòng)滾筒奔入點(diǎn)張力
5.3校核膠帶安全系數(shù)
1） 膠帶計(jì)算安全系數(shù)m
——膠帶額定拉斷力
2） 膠帶需用安全系數(shù)
——附加玩去伸長折算系數(shù)，查詢?nèi)?.8
——膠帶接頭效率，查詢?nèi)?.85
——膠帶基本安全系數(shù)，查詢?nèi)?.2
比較a、b項(xiàng)，，因此，選取膠帶符合要求。
6.傳動(dòng)滾子鏈的設(shè)計(jì)與計(jì)算
本給料機(jī)采用單排滾子鏈傳動(dòng)形式，由于采用大減速比減速器，因此選用大小鏈輪傳動(dòng)比i=1的傳動(dòng)形式。
6.1參數(shù)
1) 傳遞功率：P=15 kw
2) 大小鏈輪轉(zhuǎn)速：n=72 r/min
3) 載荷性質(zhì)：輕微沖擊、重載
6.2鏈條選擇及受力計(jì)算
1） 各計(jì)算結(jié)果見下表：
計(jì) 算 項(xiàng) 目
單位
公 式
結(jié)果
說 明
傳動(dòng)比i
i=1
1
小鏈輪齒數(shù)
=25
25
大鏈輪齒數(shù)
=25
25
設(shè)計(jì)功率
Kw
=
16.5
—工況系數(shù)，選取1.1
特定條件下單排鏈條傳動(dòng)的功率
Kw
15.7
—小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，取1.05
—排數(shù)系數(shù)，取1
鏈條節(jié)距
mm
根據(jù)與n選取鏈條
28A
P=44.45
初定中心距
mm
根據(jù)安裝要求選取
622
考慮結(jié)構(gòu)緊湊初定中心距取=14p
以節(jié)距計(jì)的初定中心距
節(jié)
14
鏈條節(jié)數(shù)
節(jié)
53
鏈條長度
m
2.35
計(jì)算中心距
mm
620.43
實(shí)際中心距
mm
619.18
鏈條速度
m/s
1.33
有效圓周力
N
12406
作用在軸上的力
N
13646.6
—軸的載荷系數(shù)，取1.2
2） 滾子鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算
——鏈條極限拉伸載荷，查表可得28A號(hào)鏈條為169000 N
——有效圓周力12406 N
——需用安全系數(shù)，
由上可知型號(hào)28A滾子鏈滿足運(yùn)行要求。
6.3.鏈輪的尺寸計(jì)算
大小鏈輪的齒數(shù)
滾子鏈鏈輪的主要尺寸
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式
結(jié)果
分度圓直徑
d=354.6mm
齒頂圓直徑
370.8mm
384.7mm
齒根圓直徑
齒高
確定的最大軸凸緣直徑
注：根據(jù)28A鏈號(hào)查表，
滾子鏈鏈輪的齒槽形狀
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式
最小齒槽形狀
最大齒槽形狀
尺側(cè)圓弧半徑
=82.30
=163.58
滾子定位圓弧半徑
=12.83
=13.03
滾子定位角
=136.4
=116.4
注：根據(jù)28A鏈號(hào)查表，
7.滾筒及其附件的設(shè)計(jì)與校核
7.1滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)給料機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)滾筒結(jié)構(gòu)如下圖所示：
1.軸承座 2.軸 3.筒體 4.軸承
7.1.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核
1） 簡化成簡支梁形式入下圖：
2） 滾筒受力分析可得：
鏈輪作用在滾筒軸上的力：F=13646.6 N
滾筒傳遞扭矩
滾筒滾筒上所受膠帶張力15248.52+7314.02=22562.54 N
集中力
由滾筒以上受力情況可求：
支反力-3484.54 N F=12400.48 N
各點(diǎn)彎矩大小：
，
各點(diǎn)計(jì)算彎矩大小：
596895 N.mm
畫出彎矩圖、扭矩圖及彎扭合成圖如下：
3. 軸徑設(shè)計(jì)
(1).初步確定軸的最小直徑
選擇材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，取
于是得
（2） 軸段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1) 段右側(cè)需一軸肩故取又因此段軸上有軸承故Ⅱ-Ⅲ段軸直徑d=80mm
2) 初步選擇滾動(dòng)軸承 因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用還要求能夠調(diào)節(jié)同軸度因此選用調(diào)心滾子軸承其基本尺寸為mm
右端調(diào)心球軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，取 Ⅲ-Ⅳ段軸的直徑d=92mm
3) 由于滾筒安裝膠帶和甲帶寬度決定此段長度應(yīng)略小于膠帶和甲帶寬度故取l=1000mm而此段軸直徑要起到軸向定位的作用則Ⅳ-Ⅴ段軸的直徑為d=100mm
4) 軸承端蓋的寬度為:
5) 軸上零件的周向定位
鏈輪與軸的周向定位采用普通平鍵連接根據(jù)Ⅰ-Ⅱ段軸頸決定此鍵的基本尺寸為鍵槽用銑刀加工，同時(shí)為保證鏈輪與軸配合有良好的對(duì)中性故選擇鏈輪與軸的配合為調(diào)心球軸承與軸的周向定位由過渡配合來保證此處選用軸的直徑尺寸為m6
6) 根據(jù)彎扭矩合成圖可知，軸的危險(xiǎn)截面會(huì)出現(xiàn)在C處作用面，設(shè)計(jì)此處的軸的軸徑為100，圓角為R2 ，帶鍵槽，根據(jù)軸肩，鍵槽對(duì)軸的補(bǔ)償 ，設(shè)計(jì)軸如下圖示：
(3) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強(qiáng)度，根據(jù)軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為：
故安全
( 4) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
根據(jù)以上彎扭合成圖以及軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們可以分析得出，軸的危險(xiǎn)斷面出現(xiàn)在c點(diǎn)所處的作用面前的軸肩處，此應(yīng)力集中較為嚴(yán)重，按疲勞強(qiáng)度條件對(duì)其進(jìn)行精確校核：
截面C左側(cè)的彎矩
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的彎扭切應(yīng)力
軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理查表15-1得
截面上軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按表3-2查；
經(jīng)插值后可查的
由附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)
故有效應(yīng)力集中系數(shù)為
由附圖3-2的尺寸系數(shù)由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按磨削加工由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理即 按式3-12及式3-12a 得綜合系數(shù)為
由 取
取
于是計(jì)算安全系數(shù)值按式
3.422
故可知其安全
截面C右側(cè)
抗彎截面系數(shù)W按表15-4的公式計(jì)算:
按抗扭截面系數(shù):
彎矩 :
截面上的彎曲應(yīng)力為:
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：
過盈配合處的
軸按磨削加工由附圖3-4表面質(zhì)量系數(shù)為：
故得綜合系數(shù)為
故軸在截面右側(cè)的安全系數(shù)為：
故該軸在截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的
因此由上計(jì)算可知，本軸設(shè)計(jì)滿足要求。
3） 軸的扭轉(zhuǎn)剛度的校核
對(duì)于本軸的剛度要求，主要體現(xiàn)在安裝向心滾子軸承處的軸段，本軸段軸徑為
d=100mm，因此對(duì)此處進(jìn)行校如下：
——每米軸長允許的扭轉(zhuǎn)角，對(duì)于一般傳動(dòng)可以選取0.5~1（o）/m
由上可知，軸的扭轉(zhuǎn)剛度符合設(shè)計(jì)要求。
4） 軸的撓度與偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算校核
a） 鏈輪拉力F在a、b及軸伸段引起的撓度及偏轉(zhuǎn)角為：
b）
式中
——外伸端長度，本滾筒為110mm，
——集中載荷作用在離支承距離，為129.5mm
——支點(diǎn)間距，為1579mm
——階梯軸當(dāng)量直徑
——軸長，1838 mm
、——軸上第i段的長度和直徑
=-0.0001rad
b) 集中力F1與F2所引起的轉(zhuǎn)角與繞度為：
-0.0001rad -0.0002 rad
0.0002 rad 0.0001 rad
-0.0002rad -0.0001 rad
0.044mm
4 mm 4 mm
綜合以上三個(gè)合力所形成的合撓度與轉(zhuǎn)角為：
-0.0003 rad
0.0003 rad
-0.0003 rad
mm
查表可得一般傳動(dòng)軸允許撓度為，因此該軸偏轉(zhuǎn)角與撓度均符合設(shè)計(jì)要求
7.1.2筒體的設(shè)計(jì)與校核
筒體在所受扭矩與輸送機(jī)拉力的情況下將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)與彎曲，因此為滿足設(shè)計(jì)要求，我們對(duì)其進(jìn)行必要的校核。
1） 筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)膠帶張力及傳動(dòng)要求，筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖
2） 筒體的受力分析及校核
筒體所受扭矩 T=994790 N.mm
筒體表面承受膠帶拉力所產(chǎn)生的均布載荷 q= 22562.54N
a） 筒體在扭轉(zhuǎn)作用力下的強(qiáng)度校核
由于筒體的直徑遠(yuǎn)大于軸，滾筒的抗彎截面模量與抗扭截面模量遠(yuǎn)大于軸，據(jù)此判斷我們可以得出，滾筒上筒體的強(qiáng)度與剛度滿足設(shè)計(jì)與運(yùn)行要求。
b） 本滾筒筒體采用卷制后焊接成型，因此，我們必須校核滾筒上焊縫是否滿足設(shè)計(jì)與運(yùn)行要求。筒體上焊縫接口形式如下圖：
在均布載荷、扭矩以及卷制滾筒時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)位誤差的作用下，焊縫將產(chǎn)生拉壓應(yīng)力及剪應(yīng)力，為簡化計(jì)算過程我們可以認(rèn)為作用在滾筒上的合力全部作用在焊縫上，由此所計(jì)算出的結(jié)果將大大的高于實(shí)際使用中的拉力及壓力所形成的對(duì)焊縫的應(yīng)力，
MPa=152 MPa
式中：
——作用在滾筒上的合力
——筒體厚度為15mm
L——為焊縫長度970mm
——對(duì)接焊縫的需用拉應(yīng)力，查表可得Q235-A材料為152MPa由上可知，筒皮上焊縫滿足設(shè)計(jì)要求。
選用Q235A鋼板用作滾筒體材料，并取，對(duì)于Q235A鋼，
根據(jù)材料，滾筒的厚度
取
其中p---作用在滾筒的功率，為15kw
V---帶速1.5m/s
L——滾筒長度l=1400mm
--許用應(yīng)力
——焊縫長度，為970mm
——對(duì)接焊縫的需用拉壓應(yīng)力，查表可得Q235-A材料為152 MPa
由上可知，筒皮上焊縫滿足設(shè)計(jì)要求。
7.1.3滾筒鍵的校核
本滾筒筒體與軸的連接、軸與鏈輪的連接均采用普通平鍵鏈接方式，由于筒體與軸連接出的軸徑大于鏈輪與軸的連接段，同時(shí)前者平鍵長度要長于后者，且受力相等，因此我們僅需對(duì)軸與鏈輪連接處的平鍵進(jìn)行校核即可。
鍵的型號(hào)為GB/T1096-1979鍵C ，材料為鋼由表6-2查的許用擠壓應(yīng)力=取其平均值得=110Mpa 105.26Mpa
式中：
——轉(zhuǎn)矩 N.mm
——軸的直徑 mm
——鍵與輪轂的接觸高度，mm，平鍵
——鍵的工作長度，mm，C型鍵
=100-10=90mm
——鍵的寬度與高度
——鍵的許用擠壓應(yīng)力與剪應(yīng)力，分別為100~120MPa，90MPa，輕微沖擊
由上可知，所選用平鍵滿足設(shè)計(jì)要求。
7.1.4軸承的校核
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們初步選擇調(diào)心球軸承，軸承型號(hào)為
GB/T 288-1994 1316
式中：
——基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值 N
——指數(shù)，球軸承，值為3
——當(dāng)量動(dòng)載荷，N，由于本滾筒只受徑向載荷作用，因此：
式中：
——軸向載荷
——徑向載荷， 大小為支反力
由受力分析可知，此軸承只承受徑向載荷
滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 N
N
式中
----載荷系數(shù)，根據(jù)載荷性質(zhì)為輕微沖擊，取=1.5
因按軸承2的受力計(jì)算軸的壽命
由以上校核可知，選用軸承滿足設(shè)計(jì)要求。
7.2軸承座的設(shè)計(jì)
根據(jù)調(diào)心球軸承，軸承型號(hào)為GB/T 288-1994 1316 設(shè)計(jì)軸承座，考慮軸承座安裝在槽鋼上，設(shè)計(jì)圖如下
8.托輥的設(shè)計(jì)
8.1設(shè)計(jì)托輥的應(yīng)用
當(dāng)前使用的帶式給料機(jī)，主要包括傳動(dòng)滾筒、改向滾筒 、托輥或無輥式部件 、驅(qū)動(dòng)裝置 、輸送帶等幾大件組成 。托輥是帶式輸送機(jī)上用量最多 、分布最廣的組件 , 同時(shí)托輥也是帶式輸送機(jī)上出現(xiàn)故障率最高的組件 ,其失效形式一般均為軸承損壞而不能靈活旋轉(zhuǎn) 。因此 ,良好托 輥密封結(jié)構(gòu)和密封形式的設(shè)計(jì)是提高托輥壽命的關(guān)鍵 ,是降低整機(jī)故障率 、降低維護(hù)成本的關(guān)鍵 。
8.2設(shè)計(jì)方案
托輥的性能取決于托輥密封結(jié)構(gòu)。為了保證密封的可靠性 ,減少或者彌補(bǔ)因軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)而造成的唇緣與軸頸產(chǎn)生的局部間隙 ,在油封唇緣的上方,加裝一個(gè)彈簧 。
8.3托輥的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
如圖示
9.焊接件與緊固件的設(shè)計(jì)與校核
給料機(jī)多采用焊接連接方式與螺栓連接方式，對(duì)于某些較危險(xiǎn)的焊縫我們對(duì)其進(jìn)行必要的校核，由給料機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和焊縫形式我們可以分析得出，連接裝置中連接角鋼于鋼板間的焊縫由于連接料口尺寸較大，焊縫較長，在滿足焊縫質(zhì)量要求的情況下，足夠滿足給料機(jī)的自重與物料重量所形成的拉力要求，因此無需進(jìn)行校核。料槽中的多條焊縫雖然較長，但是由于承受的是物料重量與給料機(jī)自重說形成的彎矩，因此選取其中一條焊縫對(duì)其進(jìn)行校核。
9.1料槽中焊縫的校核
128.8 MPa=152 MPa
式中：
——給料機(jī)自重及物料重量對(duì)焊縫所形成的彎矩，對(duì)于單條焊縫為：
p——給料機(jī)自重及物料重量之和，為保證焊縫的安全增加20%的富余量
735590.4N
——給料機(jī)重量，為36000 N
——滿載時(shí)物料重量，為576992 N
——作用力矩焊縫的距離，為70mm
——焊接板厚度，為15mm
——焊縫長度，為3810mm
由上式可以得出，焊縫滿足設(shè)計(jì)要求，也進(jìn)一步證實(shí)連接裝置中的焊縫滿足要求的假設(shè)是成立的。
9.2螺栓連接的校核
本設(shè)計(jì)中大量采用螺栓連接方式，對(duì)其中重要螺栓連接進(jìn)行必要的校核是應(yīng)該的，
因此，下面我們將對(duì)給料機(jī)中幾處重要的螺栓連接進(jìn)行校核。
1） 連接裝置中連接槽鋼與料口的螺栓組連接的設(shè)計(jì)與校核
A. 螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求，螺栓組中螺栓設(shè)計(jì)數(shù)Z=20，對(duì)稱布局，采用（GB5780-2000，C級(jí)）M20螺栓，螺栓性能等級(jí)為8.8級(jí)。
B. 螺栓組受力分析
由上面焊縫校核中我們可以獲知，螺栓組連接的所受合力為P=735590.4N，此處螺栓組連接存在兩種工作狀態(tài)的可能，當(dāng)安裝精度較高時(shí)，螺栓僅承受預(yù)緊力的作用，當(dāng)安裝精度很差時(shí)，處于松連接狀態(tài)（此時(shí)并不影響給料機(jī)的工作狀態(tài)）情況下，螺栓僅承受剪切力的作用。因此我們分別對(duì)這兩種工作狀態(tài)下的螺栓組進(jìn)行校核
a） 僅受預(yù)緊力作用的螺栓組校核
由設(shè)計(jì)可知，本螺栓組共Z=20個(gè)M20（GB5780-2000，C級(jí)）級(jí)螺栓組成。因此每個(gè)螺栓所受工作載荷為
36779.52 N
螺栓的預(yù)緊力為：
478133.76 N
式中：
——螺栓預(yù)緊力，N
——可靠性系數(shù)，取1.3
——摩擦面數(shù)量，取1
——摩擦面間摩擦系數(shù)，查表取0.1
螺栓受力校核：
243.7 MPa
式中：
——螺栓的計(jì)算應(yīng)力
——螺栓的許用應(yīng)力，8.8級(jí)螺栓計(jì)算可得
533~376 MPa
式中：
——螺栓材料的屈服極限，8.8級(jí)中碳鋼螺栓為640 MP
校核螺栓所需的預(yù)緊力是否合適：
120576~140672 N
式中：
——螺栓危險(xiǎn)截面的面積
mm2
要求的預(yù)緊力51375.48N遠(yuǎn)小于上述值，因此滿足要求。
從另一方面，根據(jù)GB3098.1-82 要求可知，8.8級(jí)M20螺栓的保證載荷為147000N，相比較本螺栓組中單個(gè)螺栓所承受的預(yù)緊力=478133.76N有足夠的富余量，因此設(shè)計(jì)中的螺栓組符合要求。
擰緊力矩的計(jì)算：
308252.88 N.mm
723465 N.mm
式中：
——擰緊力矩系數(shù)，查表取0.3
由上述計(jì)算可知，扳手?jǐn)Q緊力矩為308252N.mm，最大擰緊力矩為723465 N.mm，如超過此力矩螺栓將被破壞。
b） 僅受剪切力作用的螺栓組的校核
6.81 MPa188 MPa
式中：
——螺栓桿與孔壁的擠壓應(yīng)力
——螺栓桿與孔壁擠壓的最小高度，由設(shè)計(jì)可知為29 mm
——螺栓或孔壁材料許用的擠壓應(yīng)力，Q235材料為188 MPa，螺栓
螺栓桿的剪切強(qiáng)度校核：
12.58 MPa155 MPa
式中：
——螺栓所受剪切應(yīng)力
——螺栓材料許用剪切應(yīng)力查表可得為155MPa
由以上校核可知，不論在預(yù)緊或者剪切情況下，螺栓組均滿足設(shè)計(jì)要求。
2） 滾筒固定螺栓組的設(shè)計(jì)與校核
A. 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由給料機(jī)結(jié)構(gòu)與滾筒軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知，滾筒螺栓設(shè)計(jì)數(shù)為Z=4，對(duì)稱布局，采用（GB5780-2000，C級(jí)）M24螺栓，螺栓性能等級(jí)為8.8級(jí)。
B. 螺栓組受力分析
為保證給料機(jī)中輸送裝置的穩(wěn)定性，因保證滾筒安裝固定不移動(dòng)，因此采用螺栓預(yù)緊安裝方式，螺栓僅受預(yù)緊力作用，螺栓組所受外力為滾筒合力，由上述計(jì)算可得為27306.68 N，單個(gè)螺栓所受外力為F=6826.67 N
螺栓的預(yù)緊力為：
88746.7N
式中：
——螺栓預(yù)緊力，N
——可靠性系數(shù)，取1.3
——摩擦面數(shù)量，取1
——摩擦面間摩擦系數(shù)，查表取0.1
螺栓受力校核：
196.27 MPa
式中：
——螺栓的計(jì)算應(yīng)力
——螺栓的許用應(yīng)力，8.8級(jí)螺栓計(jì)算可得
533~376 MPa
式中：
——螺栓材料的屈服極限，8.8級(jí)中碳鋼螺栓為640 MP
C. 校核螺栓所需的預(yù)緊力是否合適：
173629~202567 N
式中：
——螺栓危險(xiǎn)截面的面積
mm2
要求的預(yù)緊力88746.7N遠(yuǎn)小于上述值，因此滿足要求。
D. 擰緊力矩的計(jì)算：
638976.24 N.mm
1250128N.mm
式中：
——擰緊力矩系數(shù)，查表取0.3
由上述計(jì)算可知，扳手?jǐn)Q緊力矩為638976.24 N.mm，最大擰緊力矩為1250128N.mm，
如超過此力矩螺栓將被破壞。
由上述校核可知，滾筒螺栓組設(shè)計(jì)滿足要求。
3） 料槽與輸送裝置螺栓組連接的設(shè)計(jì)與校核
A. 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由給料機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知，料槽與輸送裝置螺栓組連接的設(shè)計(jì)數(shù)為Z=4，對(duì)稱布局，采用（GB5780-2000，C級(jí)）M30螺栓，螺栓性能等級(jí)為8.8級(jí)。
B. 螺栓組受力分析
此處的螺栓連接僅需保證兩者之間的穩(wěn)定性，因此螺栓可采用不預(yù)緊方式，螺栓僅受外力拉伸作用，螺栓組所受外力為輸送裝置說產(chǎn)生的重力以及物料重量所產(chǎn)生的重力，由上述計(jì)算可得為42736.58 N，考慮物料對(duì)輸送裝置的沖擊作用，我們可以適當(dāng)放大此處螺栓所受的外力，此處選擇20%的余量，因此單個(gè)螺栓所受外力為F=12820.97 N
螺栓受力校核：
18.14 MPa
式中：
——螺栓的許用應(yīng)力，8.8級(jí)螺栓計(jì)算可得
533~376 MPa
式中：
——螺栓材料的屈服極限，8.8級(jí)中碳鋼螺栓為640 MP
由上述校核可知，滾筒螺栓組設(shè)計(jì)滿足要求。
10.托輥架的設(shè)計(jì)校核
10.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該給料機(jī)采用可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)式調(diào)心托輥架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖：
1、擋輥裝置 2、可旋轉(zhuǎn)托輥支座 3、底座
上圖中，序號(hào)2可旋轉(zhuǎn)托輥支座由角鋼L100×100×10 Q235-A材料焊接而成，序號(hào)3底座由槽鋼[14b Q235-A材料焊接而成，因此我們對(duì)其分別進(jìn)行校核。
10.2受力分析
由給料機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知，整個(gè)運(yùn)輸裝置由7組調(diào)心托輥架組成，其所受外力為物料重量對(duì)其產(chǎn)生的重力，由上述計(jì)算可知，物料重量所產(chǎn)生的重力為F合=21666.58N，考慮物料在加載過程中所產(chǎn)生的沖擊作用，我們適當(dāng)加大其富余量，此處選擇為10%，由此可計(jì)算出每組調(diào)心托輥說承受外力為F=3404.7N。物料所產(chǎn)生的外力對(duì)角鋼與槽鋼說形成的彎矩大小為M=2638679N.mm
10.3角鋼的校核
MPa
式中：
——角鋼的抗彎截面系數(shù)，可查表為40.26 cm3
——角鋼材料的需用應(yīng)力，Q235材料為240 MPa
因此角鋼材料滿足設(shè)計(jì)要求。
10.4槽鋼的校核
MPa
式中：
——槽鋼的抗彎截面系數(shù)，可查表為14.1 cm3
——角鋼材料的需用應(yīng)力，Q235材料為240 MPa
因此槽鋼材料符合設(shè)計(jì)要求。
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技術(shù)，針對(duì)具體應(yīng)用問題，進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和解決問題的能力，拓展學(xué)生的知識(shí)面，練習(xí)和掌握新而實(shí)用的開發(fā)技術(shù)，為畢業(yè)做好技術(shù)準(zhǔn)備。
我本次的設(shè)計(jì)是對(duì)托輥進(jìn)行改進(jìn)：由于拋落的煤塊，特別是大塊堅(jiān)硬煤巖對(duì)膠帶的沖擊，使得膠帶承受很大的連續(xù)性或脈動(dòng)的沖擊，壽命下降，另外也使得托輥維修加大，還有，由于井下的使用條件及運(yùn)輸要求，想改變拋落高度、帶式輸送機(jī)的線速度、煤炭自身的重量等都受到多方面的限制。因此就需要我們從緩沖托輥的角度來考慮拋落沖擊所造成的負(fù)面影響。為此，在滿足實(shí)際運(yùn)輸要求的情況下，有必要對(duì)拋落位置下方的托輥進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)讓我們熟練掌握了輸送機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)、原理和功能，了解了國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀；掌握了輸送機(jī)在使用過程經(jīng)常出現(xiàn)的問題，并在設(shè)計(jì)中針對(duì)問題做了適當(dāng)?shù)慕鉀Q。
致 謝
歷時(shí)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成。在此期間，完成了大學(xué)課程的學(xué)習(xí)，使個(gè)人理論水平和實(shí)際操作能力得到了飛躍，從而加強(qiáng)了個(gè)人在設(shè)計(jì)，分析，實(shí)踐操作中的能力和使專業(yè)知識(shí)得到充分鞏固和加強(qiáng)。
這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以順利完成，我的指導(dǎo)老師給予了很多專業(yè)幫助，指導(dǎo)老師非常關(guān)心我選擇的開題報(bào)告，指出了開題的方向，幫助分析了該開題的可行性以及實(shí)踐中可能出現(xiàn)的問題和注意事項(xiàng)。在選擇課程時(shí)，我指出了我需要關(guān)注的知識(shí)范圍，并幫助我分析相應(yīng)知識(shí)困難的原理，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利進(jìn)行。
同時(shí)，我也要感謝大學(xué)四年所有教過和傳輸知識(shí)的老師，他們也幫了我很大的忙,他們的許多想法和建議都激勵(lì)著我,提前致謝！
還有那些在中國工業(yè)制造網(wǎng)和中國機(jī)械技術(shù)協(xié)會(huì)的默默貢獻(xiàn)的朋友，雖然不知道名字，在此也一并致謝！
由于個(gè)人的時(shí)間，知識(shí)和能力有限，論文中會(huì)出現(xiàn)一些疏乎或錯(cuò)誤是在所難免，在此歡迎各位老師提出批評(píng)和糾正并表示感謝！
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