φ2700×3600型球磨機上料系統(tǒng)設計【說明書+CAD】
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黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 V 頁
單位代碼 02
學 號 080105628
分 類 號 TD
密 級 秘密
畢業(yè)設計說明書
Φ2700×3600型球磨機上料系統(tǒng)設計
院（系）名稱
工學院機械系
專業(yè)名稱
機械設計制造及其自動化
學生姓名
李雙權
指導教師
閆存富
2012年 5 月 15 日
Φ2700×3600型球磨機上料系統(tǒng)設計
摘 要
本次畢業(yè)設計是關于球磨機上料系統(tǒng)的設計。首先對球磨機作了簡單的概述；接著分析了球磨機上料系統(tǒng)的選型原則及計算方法；然后根據(jù)這些設計準則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進行選型設計；接著對所選擇的球磨機上料系統(tǒng)的各主要零部件進行了校核。本文主要研究的是球磨機上料裝置的設計,上料裝置是球磨機中一個不可缺少的部分，上料部分的設計結(jié)構(gòu)直接影響著磨機的生產(chǎn)效率，因此它的結(jié)構(gòu)設計對磨機整體十分重要。
本次設計球磨機的上料系統(tǒng)采用帶式輸送機的上料系統(tǒng)。普通型帶式輸送機由六個主要部件組成：傳動裝置，機尾和導回裝置，中部機架，拉緊裝置以及膠帶等。對帶式輸送機進行簡單的介紹，分析帶式輸送機的選型原則和計算方法，根據(jù)已知參數(shù)進行設計，說明了輸送機的安裝與維護注意事項。目前，膠帶輸送機正朝著長距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展。在膠帶輸送機的設計、制造以及應用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設計制造帶式輸送機過程中存在著很多不足。
關鍵詞：球磨機，上料系統(tǒng)，帶式輸送機，選型設計，主要部件
Φ2700 x 3600 type ball mill feeding system design
Author：Li Shuangquan
Tutor：Yan Cunfu
Abstract
The graduation project is the design of feeding system on the ball mill. First a simple overview of the ball mill; and then analyze the ball mill feed system selection principles and methods of computation; based on these design criteria and calculation of the selection method for selection and design requirements in accordance with the given parameters; then the choice of ball mill the main components of the feeding system was calibrated. This paper studies the design of the feeding device in the ball mill, the feeding device is an indispensable part of the ball mill, on the material part of the design structure has a direct impact on the mill's production efficiency, so it is the structural design of the mill as a whole is very important .
The design of a ball mill feed system on the material of the belt conveyor system. Common type of belt conveyor consists of six main components: gear, tail and turn back on the device, the central rack, the tensioning device and the tape. Brief introduction on the belt conveyor, analysis of the principle of selection and method of calculation of the belt conveyor, according to the known parameters of the design, installation and maintenance of the conveyor precautions. At present, the belt conveyor is moving in the direction of the long-distance, high speed, low-friction. The belt conveyor design, manufacture and application of our country with foreign advanced level there is still a large gap between the country there are many deficiencies in the design and manufacture of belt conveyors process.
Key words:Ball mill, The feeding system, belt conveyor, Electrotype Design, main parts
目 錄
1 緒論 1
1.1球磨機概述 1
1.1.1 球磨機的簡介 1
1.1.2 球磨機工作的特點 1
1.2 球磨機的分類及性能 1
1.2.1 球磨機的種類 1
1.2.2 球磨機的優(yōu)缺點 2
1.3球磨機的上料系統(tǒng)帶式輸送機 3
2 帶式輸送機的概述 5
2.1帶式輸送機的工作原理 5
2.2帶式輸送機的分類 5
2.3帶式輸送機的發(fā)展狀況 6
2.4 帶式輸送機的應用 6
2.5帶式輸送機的結(jié)構(gòu)和布置形式 7
2.5.1帶式輸送機的結(jié)構(gòu) 7
2.5.2 布置方式 7
3 帶式輸送機的設計計算 9
3.1 已知帶式輸送機的原始數(shù)據(jù) 9
3.2 帶式輸送機的計算 9
3.2.1輸送帶寬度的計算 9
3.2.2輸送帶寬度的核算 11
3.3 圓周驅(qū)動力 12
3.3.1 計算公式 12
3.3.2 主要阻力計算 13
3.3.3 主要特種阻力計算 14
3.3.4 附加特種阻力計算 15
3.3.5 傾斜阻力計算 16
3.4 輸送帶張力計算 17
3.4.1 輸送帶不打滑條件校核 17
3.4.2 輸送帶下垂度校核 18
3.5繩芯輸送帶強度校核計算 19
4 減速器的設計計算 20
4.1傳動方案的分析和擬定 20
4.2電動機的選擇 21
4.3傳動裝置運動和動力參數(shù)計算 24
4.3.1各軸轉(zhuǎn)速的計算 24
4.3.2各軸功率的計算 24
4.3.3各軸扭矩的計算 24
4.4傳動零件設計計算 25
4.4.1齒輪的設計計算 25
4.4.2齒輪的強度設計與校核 26
4.5軸的設計計算 30
4.5.1軸的選材 30
4.5.2高速軸的設計 30
4.5.3中速軸的設計 31
4.5.4低速軸的設計與強度校核 32
4.6滾動軸承的選擇與計算 34
4.7聯(lián)軸器的選擇 35
4.8鍵連接的選擇與計算 36
4.9潤滑方式、潤滑劑牌號及密封裝置的選擇 36
5 輸送帶部件的選用 38
5.1輸送帶 38
5.1.1 輸送帶的分類 38
5.1.2 輸送帶的連接 38
5.2 傳動滾筒 39
5.2.1傳動滾筒的作用和類型設計 39
5.2.2滾筒的結(jié)構(gòu)及其長度計 40
5.3 托輥 40
5.3.1 托輥的作用與類型 40
5.3.2 托輥的選型 43
5.3.2 托輥的校核 44
5.4 改向裝置 46
6 其他部件的選用 47
6.1機架與中間架 47
6.2 卸料裝置 47
6.3 清掃裝置 48
6.4頭部漏斗 49
6.5電氣及安全保護裝置 49
7 結(jié)論 50
致 謝 51
參考文獻 52
黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 19 頁
1 緒論
1.1球磨機概述
1.1.1 球磨機的簡介
球磨機是發(fā)電、選礦、化工和建材等許多工業(yè)部門廣泛采用的粉磨機械。球磨機能粉碎各種硬度的材料，在選礦場中被廣泛的用來細磨各種礦石；在發(fā)電廠用來制備煤粉；在水泥廠經(jīng)過破碎的原料、熟料和其它混合材料都需要在磨機中進行粉碎。
1.1.2 球磨機工作的特點
在建筑材料、冶金和化工生產(chǎn)中有大量經(jīng)過破碎到一定粒度的物料：如水泥原料里的石灰石、礦渣、石膏等，選礦場里的礦石顆粒，根據(jù)工藝要求，都還要進行細磨作業(yè)。
但是細磨作業(yè)的工作量是相當大的，這項繁重的工作，目前都是在球磨機里進行的?？墒乔蚰C的工作效率非常低（15%～30%），所以耗用的電能比較多，能量損失嚴重，碾磨中金屬的消耗量也比較大。為了降低生產(chǎn)成本，就必須在了解球磨機這些作業(yè)特點的前提下，根據(jù)物料的性質(zhì)（硬度、含水分多少），如物料粒度和出磨成品的細度要求，合理選擇粉磨工藝流程和細磨設備。而且對現(xiàn)有的設備進行與生產(chǎn)相適應的改進。
1.2 球磨機的分類及性能
1.2.1 球磨機的種類
球磨機主要的工作部分是回轉(zhuǎn)圓筒，一般是兩端支承，一端出料并由電動機經(jīng)過傳動裝置變速后帶動，另一端喂料。筒中裝有球、段、棒等研磨介質(zhì)，與物料一起被回轉(zhuǎn)筒體不斷帶起拋落沖擊、研磨將物料磨碎。球磨機具體類型很多，其差別在于所裝載的研磨介質(zhì)、進出料方法、傳動與支承方式的不同。
各種型式球磨機，現(xiàn)歸納如下：
1.按所裝研磨介質(zhì)的不同來分:
(1)球磨機：筒體內(nèi)裝鋼球或鋼段，這種磨機使用最普通。
(2)棒磨機：簡體內(nèi)裝鋼棒作為粗磨機介質(zhì)，這種磨機產(chǎn)品粒度均勻。
(3)礫磨機：用礫石、卵石、瓷球為研磨介質(zhì)，花崗巖、瓷料等襯板，用于生產(chǎn)白色或色彩水泥以及陶瓷工業(yè)用。
2.按筒體的形狀分:
(1)短筒形磨機：筒體長度與直徑之比L/D￡1.0～1.5（圖1.1中a、c），一般用于粗磨或一級磨。
(2)長筒形磨機：筒體長度和直徑之比L/D>1.5(圖1.1中b、d)，當L/D之值增加至3～7則稱為管磨機,管磨機內(nèi)部分隔為幾個倉，稱為倉式管磨機，這種磨機在水泥廠用的較多。
(3).圓錐形磨機。筒體仍為圓筒形，兩端蓋成圓錐形，其L/D=0.25～1.0，如圖1.1中（c）所示。
圖 1.1 球磨機按筒體形狀及卸料方式分類
1.2.2 球磨機的優(yōu)缺點
由于球磨機有許多優(yōu)點，所以在許多部門中受到重現(xiàn)，得到了廣泛的應用，它的主要特點如下：
1.優(yōu)點
(1)對于各種物料都能適應，能連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大，可滿足較大規(guī)模生產(chǎn)的需要。
(2)粉碎比大，可達到300以上，并易于調(diào)整產(chǎn)品的細度。
(3)可適度各種不同情況下工作，能干法生產(chǎn)，也可濕法生產(chǎn)，還可以把干燥的粉磨工序合并在一起同時進行。
(4)設備本身操作可靠，能夠長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)。
(5)維護管理簡單易進行。
(6)有很好的密封裝置，防止粉塵飛揚。
2.缺點
(1)工作效率低：
在生產(chǎn)水泥的過程中，用于粉碎作業(yè)的電量約占全廠的2/3，據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)一噸水泥的耗電量不低于70千瓦小時，但這部分電能的有效利用率卻很低，據(jù)分析，磨機輸入的功率用于粉碎物料(做有用功)的功率消耗只占一小部分，約5%～7%，而絕大部分電能消耗于其他方面，主要是轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎吐暷芏У簦@是一項很大的浪費。
(2)體型笨重：
大型磨機的總重量可大幾百噸以上，這樣一次性投資必然很大。
(3)配置昂貴：
由于磨機筒體轉(zhuǎn)速和很低(每分鐘15～25轉(zhuǎn))，如用普通電動機驅(qū)動，則需配置昂貴的減速裝置。
(4)生產(chǎn)成本高：
研磨體在沖擊和研磨物料的同時，本身也要受到磨剝，筒體內(nèi)的襯板等零件也被磨剝，因此在整個水泥生產(chǎn)過程中，粉碎作業(yè)（生料制備、磨水泥）所消耗的鐵板量是很多的，據(jù)分析，大約每生產(chǎn)一噸水泥的鋼鐵消耗為1公斤左右
1.3球磨機的上料系統(tǒng)帶式輸送機
帶式輸送機是連續(xù)運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業(yè)部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備相比，不僅具有長距離、大運量、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠,易于實現(xiàn)自動化、集中化控制,特別是對高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機已成為煤炭高效開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。特別是近10年，長距離、大運量、高速度的帶式輸送機的出現(xiàn)，使其在礦山建設的井下巷道、礦井地表運輸系統(tǒng)及露天采礦場、選礦廠中的應用又得到進一步推廣。所以本次設計選擇帶式輸送機作為球磨機上料系統(tǒng)的輸送裝置，能培養(yǎng)我們獨立解決工程實際問題的能力，通過這次畢業(yè)設計是對所學基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運用，也使我們的設計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓練。
2 帶式輸送機的概述
2.1帶式輸送機的工作原理
帶式輸送機又稱膠帶運輸機，其主要部件是輸送帶，亦稱為膠帶，輸送帶兼作牽引機構(gòu)和承載機構(gòu)。帶式輸送機組成及工作原理如圖2.1所示，它主要包括一下幾個部分：輸送帶(通常稱為膠帶)、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、清掃裝置和卸料裝置等。
圖2.1 帶式輸送機簡圖
輸送帶繞經(jīng)傳動滾筒和機尾換向滾筒形成一個無極的環(huán)形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。拉緊裝置給輸送帶以正常運轉(zhuǎn)所需要的拉緊力。工作時，傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行。物料從裝載點裝到輸送帶上，形成連續(xù)運動的物流，在卸載點卸載。一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面，在機頭滾筒(在此，即是傳動滾筒)卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。
普通型帶式輸送機的機身的上帶是用槽形托輥支撐，以增加物流斷面積，下帶為返回段(不承載的空帶)一般下托輥為平托輥。帶式輸送機可用于水平、傾斜和垂直運輸。對于普通型帶式輸送機傾斜向上運輸，其傾斜角不超過18°，向下運輸不超過15°。
2.2帶式輸送機的分類
帶式輸送機分類方法有多種，按運輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機，這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機，各有各的輸送特點。其簡介如下：
2.3帶式輸送機的發(fā)展狀況
目前帶式輸送機已廣泛應用于國民經(jīng)經(jīng)濟各個部門，近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合運輸系統(tǒng)中帶式輸送機又成為重要的組成部分。主要有：鋼繩芯帶式輸送機、鋼繩牽引膠帶輸送機和排棄場的連續(xù)輸送設施等。
這些輸送機的特點是輸送能力大(可達30000t/h)，適用范圍廣(可運送礦石，煤炭，巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運人)，安全可靠，自動化程度高，設備維護檢修容易，爬坡能力大(可達16°)，經(jīng)營費用低，由于縮短運輸距離可節(jié)省基建投資。
目前，帶式輸送機的發(fā)展趨勢是大運輸能力、大帶寬、大傾角等。增加單機長度和水平轉(zhuǎn)彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。
2.4 帶式輸送機的應用
帶式輸送機是連續(xù)運輸機的一種，連續(xù)運輸機是固定式或運移式起重運輸機中主要類型之一，其運輸特點是形成裝載點到裝載點之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運動來完成物流從裝載點到卸載點的輸送。連續(xù)運輸機可分為：（1）具有撓性牽引物件的輸送機，如帶式輸送機，板式輸送機，刮板輸送機，斗式輸送機、自動扶梯及架空索道等；
（2）不具有撓性牽引物件的輸送機，如螺旋輸送機、振動輸送機等；
（3）管道輸送機(流體輸送)，如氣力輸送裝置和液力輸送管道。
其中帶輸送機是連續(xù)運輸機中是使用最廣泛的，帶式輸送機運行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護簡便，適應于冶金煤炭，機械電力，輕工，建材，糧食等各個部門。
2.5帶式輸送機的結(jié)構(gòu)和布置形式
2.5.1帶式輸送機的結(jié)構(gòu)
帶式輸送機主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護裝置等。
帶式輸送機可沿水平或傾斜線路布置。輸送帶是帶式輸送機的承載構(gòu)件，用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運行阻力小。帶上的物料隨輸送帶一起運行，可以根據(jù)需要在輸送機的端部和中間部位裝卸。使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時，不同物料的最大運輸傾角是不同的，如下表2.1所示：
表2.1 不同物料的最大運角
物料種類
角度
物料種類
角度
煤塊
18°
篩分后的石灰石
12°
煤塊
20°
干沙
15°
篩分后的焦碳
17°
未篩分的石塊
18°
0—350mm礦石
16°
水泥
20°
0—200mm油田頁巖
22°
干松泥土
20°
帶式輸送機的結(jié)構(gòu)特點決定了其具有運輸能力大、工作阻力小、耗電量低的性能。同刮板輸送機比較，物料破碎率小；單機運距可以很長，其所需設備臺數(shù)少，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設備和人員，并且維護比較簡單。
2.5.2 布置方式
電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動或其他驅(qū)動機構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動機構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。帶式輸送機的驅(qū)動方式按驅(qū)動裝置可分為單點驅(qū)動方式和多點驅(qū)動方式兩種。
通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅(qū)動方式，即驅(qū)動裝置集中的安裝在輸送機長度的某一個位置處，一般放在機頭處。單點驅(qū)動方式按傳動滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動。對每個滾筒的驅(qū)動又可分為單電動機驅(qū)動和多電動機驅(qū)動。因單點驅(qū)動方式最常用，凡是沒有指明是多點驅(qū)動方式的，即為單驅(qū)動方式，故一般對單點驅(qū)動方式，“單點”兩字省略。
單筒、單電動機驅(qū)動方式最簡單，在考慮驅(qū)動方式時應是首選方式。在大運量、長距離的鋼繩芯膠帶輸送機中往往采用多電動機驅(qū)動。帶式輸送機常見典型的布置方式如下表2.2所示：
表2.2 帶式輸送機典型布置方式
水平運輸
單滾筒傳動
向上運輸
單滾筒凸弧
單滾筒凹弧
雙滾筒傳動
單滾筒凸凹弧
三滾筒傳動
雙滾筒
向上運輸
單滾筒
向下運輸
單滾筒
雙滾筒
3 帶式輸送機的設計計算
3.1 已知帶式輸送機的原始數(shù)據(jù)
1.帶式輸送機 L=14m；
2輸送物料：粒度0-100毫米，堆積密度，動堆積角；
3工作環(huán)境：露天;
4尾部給料，導料槽長1米。頭部有彈簧清掃器。
3.2 帶式輸送機的計算
3.2.1輸送帶寬度的計算
按給定的工作條件,取堆積角.
物料的堆積密度按
輸送機的工作傾角β=0°;
帶式輸送機的最大運輸能力計算公式為
（3.1）
式中：——輸送量（；
——帶速（；
——物料堆積密度（）；
在運行的輸送帶上物料的最大堆積面積()
K----輸送機的傾斜系數(shù)
帶速選擇原則：
(1)輸送量大、輸送帶較寬時，應選擇較高的帶速。
(2)較長的水平輸送機，應選擇較高的帶速；輸送機傾角愈大，輸送距離愈短，則帶速應愈低。
(3)物料易滾動、粒度大、磨琢性強的，或容易揚塵的以及環(huán)境衛(wèi)生條件要求較高的，宜選用較低帶速。
(4)一般用于給了或輸送粉塵量大時，帶速可取0.8m/s到1m/s；或根據(jù)物料特性和工藝要求決定。
(5)人工配料稱重時，帶速不應大于1.25m/s。
(6)采用犁式卸料器時，帶速不宜超過2.0m/s。
(7)采用卸料車時，帶速一般不宜超過2.5m/s；當輸送細碎物料或小塊料時，允許帶速為3.15m/s。
(8)有計量秤時，帶速應按自動計量秤的要求決定。
(9)輸送成品物件時，帶速一般小于1.25m/s。
帶速與帶寬、輸送能力、物料性質(zhì)、塊度和輸送機的線路傾角有關.當輸送機向上運輸時，傾角大，帶速應低；下運時，帶速更應低；水平運輸時，可選擇高帶速.帶速的確定還應考慮輸送機卸料裝置類型，當采用犁式卸料車時，帶速不宜超過3.15m/s.
輸送機的工作傾角=0°;
查表3.1,得k=1
表3.1傾斜系數(shù)k選用表
傾角(°)
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
k
1.00
0.99
0.98
0.97
0.95
0.93
0.91
0.89
0.85
0.81
按給頂?shù)墓ぷ鳁l件,取原煤的堆積角為30°;
物料的堆積密度為900;
考慮山上的工作條件取帶速為1.13m/s;
將個參數(shù)值代入式3.1得, 可得到為保證給頂?shù)倪\輸能力,帶上必須具有的的截面積
查表3.2, 輸送機的承載托輥槽角35°，物料的堆積角為30°時，帶寬為1000 mm的輸送帶上允許物料堆積的橫斷面積為0.1290，此值大于計算所需要的堆積橫斷面積,據(jù)此選用寬度為1000mm的輸送帶能滿足要求。
經(jīng)如上計算,確定選用帶寬B=1000mm,
表3.2槽形托輥物料斷面面積A
槽 角λ
帶寬B=500mm
帶寬 B=650mm
帶寬 B=800mm
帶寬B=1000mm
動堆積角ρ20°
動堆積角ρ30°
動堆積角ρ
20°
動堆積角ρ
30°
動堆積角ρ
20°
動堆積角ρ
30°
動堆積角ρ
20°
動堆積角ρ
30°
30°
0.0222
0.0266
0.0406
0.0484
0.0638
0.0763
0.1040
0.1240
35°
0.0236
0.0278
0.0433
0.0507
0.0678
0.0798
0.1110
0.1290
40°
0.0247
0.0287
0.0453
0.0523
0.0710
0.0822
0.1160
0.1340
45°
0.0256
0.0293
0.0469
0.0534
0.0736
0.0840
0.1200
0.1360
3.2.2輸送帶寬度的核算
輸送大塊散狀物料的輸送機，需要按下式核算，再查表3.3
（3.2）
式中——最大粒度，mm。
計算：
故，輸送帶寬滿足輸送要求
表3.3不同帶寬推薦的輸送物料的最大粒度mm
帶寬B
500
650
800
1000
1200
1400
粒度
篩分后
100
130
180
250
300
350
未篩分
150
200
300
400
500
600
3.3 圓周驅(qū)動力
3.3.1 計算公式
1）所有長度（包括L〈80m〉）
傳動滾筒上所需圓周驅(qū)動力為輸送機所有阻力之和，可用式（3.3）計算：
（3.3）
式中——主要阻力，N；
——附加阻力，N；
——特種主要阻力，N；
——特種附加阻力，N；
——傾斜阻力，N。
五種阻力中，、是所有輸送機都有的，其他三類阻力，根據(jù)輸送機側(cè)型及附件裝設情況定，由設計者選擇。
2）
對機長大于80m的帶式輸送機，附加阻力明顯的小于主要阻力，可用簡便的方式進行計算，不會出現(xiàn)嚴重錯誤。為此引入系數(shù)C作簡化計算，則公式變?yōu)橄旅娴男问剑?
（3.4）
式中——與輸送機長度有關的系數(shù)，在機長大于80m時，可按公式計算，或從表查取
（3.5）
式中——附加長度，一般在70m到100m之間；
——系數(shù)，不小于1.02。
查〈〈帶式輸送機設計手冊〉〉表3.5 既本說明書表3.4
表3.4系數(shù)C
L
80
100
150
200
300
400
500
600
C
1.92
1.78
1.58
1.45
1.31
1.25
1.20
1.17
L
700
800
900
1000
1500
2000
2500
5000
C
1.14
1.12
1.10
1.09
1.06
1.05
1.04
1.03
3.3.2 主要阻力計算
輸送機的主要阻力是物料及輸送帶移動和承載分支及回程分支托輥旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生阻力的總和?？捎檬剑?.6）計算：
（3.6）
式中——模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件及制造安裝水平?jīng)Q定，一般可按表查取。
——輸送機長度（頭尾滾筒中心距），m；
——重力加速度；
初步選定托輥為DTⅡ6204/C4，查表27，上托輥間距＝1.2m，下托輥間距 ＝3m，上托輥槽角35°，下托輥槽角０°。
——承載分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m，用式（3.7）計算
（3.7）
其中——承載分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分重量，kg；
——承載分支托輥間距，m；
托輥已經(jīng)選好，知
計算：
——回程分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，kg/m，用式（3.8）計算：
（3.8）
其中——回程分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量
——回程分支托輥間距，m；
計算：
——每米長度輸送物料質(zhì)量
——每米長度輸送帶質(zhì)量，kg/m，=9.2kg/m
運行阻力系數(shù)f值應根據(jù)表3.5選取。取=0.045。
表3.5 阻力系數(shù)f
輸送機工況
工作條件和設備質(zhì)量良好，帶速低，物料內(nèi)摩擦較小
0.02～0.023
工作條件和設備質(zhì)量一般，帶速較高，物料內(nèi)摩擦較大
0.025～0.030
工作條件惡劣、多塵低溫、濕度大，設備質(zhì)量較差，托輥成槽角大于35°
0.035～0.045
=0.045×14×9.8×[20.25+5.267+（2×9.2+86.037）×cos35°]=686N
3.3.3 主要特種阻力計算
主要特種阻力包括托輥前傾的摩擦阻力和被輸送物料與導料槽攔板間的摩擦阻力兩部分，按式（3.9）計算：
+ （ 3.9）
按式（2.10）或式（3.11）計算：
（1） 三個等長輥子的前傾上托輥時
（3.10）
（2） 二輥式前傾下托輥時
（3.11）
本輸送機沒有主要特種阻力，即=0
3.3.4 附加特種阻力計算
附加特種阻力包括輸送帶清掃器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，按下式計算：
（3.12）
（3.13）
（3.14）
式中——清掃器個數(shù)
A——一個清掃器和輸送帶接觸面積，，見表
——清掃器和輸送帶間的壓力，N/，一般取為3 N/；
——清掃器和輸送帶間的摩擦系數(shù)，一般取為0.5 0.7；
——刮板系數(shù)，一般取為1500 N/m。
表3.6導料槽欄板內(nèi)寬、刮板與輸送帶接觸面積
帶寬B
/mm
導料欄板內(nèi)寬
/m
刮板與輸送帶接觸面積A/m
頭部清掃器
空段清掃器
500
0.315
0.005
0.008
650
0.400
0.007
0.01
800
0.495
0.008
0.012
1000
0.610
0.01
0.015
1200
0.730
0.012
0.018
1400
0.850
0.014
0.021
查表3.6得 A=0.008m，取=10N/m，取=0.6，將數(shù)據(jù)帶入式（3.13）
則=0.008×10×0.6=480 N
擬設計的總圖中有一個清掃器,故=0
由式（3.12） 則 =1×480=480 N
3.3.5 傾斜阻力計算
傾斜阻力按下式計算：
（3.15）
式中：因為是本輸送機水平運輸，所有H=0
=0
由式
=1.12×686+0+480+0=1248.32N
3.4 輸送帶張力計算
輸送帶張力在整個長度上是變化的，影響因素很多，為保證輸送機上午正常運行，輸送帶張力必須滿足以下兩個條件：
（1）在任何負載情況下，作用在輸送帶上的張力應使得全部傳動滾筒上的圓周力是通過摩擦傳遞到輸送帶上，而輸送帶與滾筒間應保證不打滑；
（2）作用在輸送帶上的張力應足夠大，使輸送帶在兩組托輥間的垂度小于一定值。
3.4.1 輸送帶不打滑條件校核
圓周驅(qū)動力通過摩擦傳遞到輸送帶上（見圖3.1）
圖3.1作用于輸送帶的張力
如圖所示，輸送帶在傳動滾簡松邊的最小張力應滿足的要求。
（3.16）
傳動滾筒傳遞的最大圓周力。動載荷系數(shù)；對慣性小、起制動平穩(wěn)的輸送機可取較小值;否則，就應取較大值。取1.5
——傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)，見表3.7
表3.7 傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)
工作條件
光面滾筒
膠面滾筒
清潔干燥
0.25～0.03
0.40
環(huán)境潮濕
0.10～0.15
0.25～0.35
潮濕粘污
0.05
0.20
取=1.5，由式 =1.5×18137.44N=1872.48N
對常用C==1.97
該設計取=0.05；=470。
=1.971872.48=3688.79N
3.4.2 輸送帶下垂度校核
為了限制輸送帶在兩組托輥間的下垂度，作用在輸送帶上任意一點的最小張力，需按式（3.17）和（3.18）進行驗算。
承載分支 (3.17)
回程分支 （3.18）
式中——允許最大垂度，一般0.01；
——承載上托輥間距（最小張力處）；
——回程下托輥間距（最小張力處）。
取=0.01 由式（3.17）和（3.18）得：
N
3.5繩芯輸送帶強度校核計算
繩芯要求的縱向拉伸強度按式（3.19）計算；
（3.19）
式中——靜安全系數(shù)，一般=710。運行條件好，傾角好，強度低取小值；反之，取大值。
輸送帶的最大張力3600 N
選為7,由公式 N/mm可知
可選輸送帶為680S,即滿足要求。
黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 53 頁
4 減速器的設計計算
選擇的運動簡圖如圖4.1
圖4.1
1 電動機 2 聯(lián)軸器 3兩級圓柱援助齒輪減速器 4聯(lián)軸器 5輸送帶
帶式輸送機由電動機驅(qū)動。電動機1通過聯(lián)軸器2將動力傳入二級圓柱斜齒輪減速器3，在通過聯(lián)軸器4，將動力傳至輸送機滾筒5，帶動輸送帶6工作。
輸送帶有效拉力F=3600N
輸送機滾筒轉(zhuǎn)速n=60r/min （允許誤差±5%）
輸送機滾筒直徑D=360mm
減速器設計壽命為10年（250天/年）。
工作條件：兩班制（15h/天），常溫下連續(xù)工作；空載起動，工作載荷平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)；三相交流電源，電壓為380/220伏。
4.1傳動方案的分析和擬定
設計帶式輸送機傳動裝置，二級斜齒圓柱齒輪減速器，為了提高高速軸的剛度，應是齒輪遠離輸入端，為了便于浸油潤滑，軸需水平排放。采用。方案簡圖4.2
輸出端
輸入端
圖4.2
4.2電動機的選擇
1） 工作機所需功率
= (4.1)
代入式(4.1)數(shù)據(jù)得 。
(4.2)
2） 電動機的輸出功率
(4.3)
(4.4)
(4.5)
查表4.1可知
表4.1 傳動效率
類別
傳動形式
效率
圓柱齒輪傳動
很好跑合的6、7級精度（稀油潤滑）
0.98-0.99
8級精度的一般齒輪傳動（稀油潤滑）
0.97
9級精度（稀油潤滑）
0.96
加工齒的開式傳動（干油潤滑）
0.94-0.96
鑄造齒的開式傳動
0.90-0.93
圓錐齒輪傳動
很好跑合的6、7級精度（稀油潤滑）
0.97-0.98
8級精度的一般齒輪傳動（稀油潤滑）
0.94-0.97
加工齒的開式傳動（干油潤滑）
0.92-0.95
鑄造齒的開式傳動
0.88-0.92
蝸桿傳動
有自鎖性的普通圓柱蝸桿傳動（稀油潤滑）
0.40-0.45
單頭普通圓柱蝸桿傳動（稀油潤滑）
0.70-0.75
雙頭普通圓柱蝸桿傳動（稀油潤滑）
0.75-0.82
三頭和四頭普通圓柱蝸桿傳動（稀油潤滑）
0.80-0.92
帶傳動
平帶開式傳動
0.98
V帶傳動
0.96
鏈傳動
滾子鏈傳動
0.396
齒形鏈傳動
0.97
摩擦傳動
平摩擦輪傳動
0.85-0.92
卷繩輪傳動
0.95
軸承（一對）
滾動軸承（球軸承取大值）
0.99-0.995
滑動軸承（液體摩擦取大值，潤滑不良取小值）
0.97-0.995
聯(lián)軸器
浮動聯(lián)軸器（滑塊聯(lián)軸器等）
0.97-0.99
齒式聯(lián)軸器
0.99
彈性聯(lián)軸器
0.99-0.995
萬向聯(lián)軸器
0.95-0.98
減（變）速器
單級圓柱齒輪減速器
0.97-0.98
兩級圓柱齒輪聯(lián)軸器
0.95-0.96
單級NGW型行星齒輪減速器
0.95-0.98
單級圓錐齒輪減速器
0.95-0.96
兩級圓錐—圓柱齒輪減速器
0.94-0.95
無級變速器
0.92-0.95
帶入數(shù)據(jù)得
查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊）》p30: 選電動機型號為 Y132s-4和Y132M2-6。
3）電機轉(zhuǎn)速選擇
已知卷筒60 r/min，所需電機轉(zhuǎn)速n，n=480～1500 r/min，該范圍內(nèi)有1000 r/min和1500 r/min。兩種方案參數(shù)如表4.2可知。
表4.2 電機參數(shù)對比
方案
電動機型號
額定功率P（kW）
同步轉(zhuǎn)速r/min
滿載轉(zhuǎn)速r/min
電動機重量（kg）
參考價格
1
Y132s-4
5.5
1500
1440
68
1.41
2
Y132M2-6
5.5
1000
960
84
1.61
由方案一和方案二比較得，方案一電動機的質(zhì)量較輕且價格比較便宜，并且能夠滿足傳動的需要，故從經(jīng)濟和使用性能方面選擇方案一，即Y132s-4的電機。
4)分配傳動比
(4.6)
(4.7)
(4.8)
(4.9)
代入數(shù)據(jù)得：
取 。
代入數(shù)據(jù)得 。
4.3傳動裝置運動和動力參數(shù)計算
4.3.1各軸轉(zhuǎn)速的計算
4.3.2各軸功率的計算
4.3.3各軸扭矩的計算
代入數(shù)據(jù)得：
代入數(shù)據(jù)得：
代入數(shù)據(jù)得：
4.4傳動零件設計計算
4.4.1齒輪的設計計算
選材 ： 查《機械設計基礎》p222 表11.8
因為一級齒輪為中速中載，所以選高速軸齒輪的材料為 40Cr鋼，調(diào)質(zhì)260HBS。
因為小齒輪要比大齒輪硬度高30～50HBS，所以中速軸大齒輪的材料為45鋼 調(diào)質(zhì) 230HBS。
因為中速軸的小齒輪為低速中載，所以選材為為45鋼，調(diào)質(zhì) 240HBS。
同樣小齒輪要比大齒輪硬度高30～50HBS，所以低速軸大齒輪的材料為 45鋼，正火 210 HBS 。
查《機械設計基礎》p251 表11.21
因為是標準系列減速器中的齒輪，所以選各齒輪精度為7級。
因為各齒輪硬度小于350HBS,是閉合式軟齒面，所以齒面點蝕是主要的失效形式。
齒數(shù)設計：取高速軸齒輪齒數(shù)為 ， 則中速軸大齒輪的齒數(shù)
圓整 z2=151
，
中速軸齒數(shù) ，
則 圓整 。
同理可計算 。
4.4.2齒輪的強度設計與校核
查《機械設計基礎》p250 表11.19 ， 因為齒輪是軟齒面對稱布置，所以取 。
初選螺旋角
查《機械設計基礎》p227 表11.11 ，因為齒輪材料是鍛鋼，所以取彈性系數(shù) 。
查《機械設計基礎》p223 圖11.23 ，根據(jù)硬度，查取許用接觸應力：
， ， ，。
查《機械設計基礎》p224 表11.9 ，因為是軟齒面，所以取安全系數(shù)。
應力循環(huán)次數(shù)N 的計算：
查《機械設計基礎》p225 圖 11.26 ，根據(jù)應力循環(huán)次數(shù)和材料以及熱處理方式，查取接觸疲勞壽命系數(shù)：
， ， 。
齒面接觸疲勞許用應力：
(4.10)
代入數(shù)據(jù)得:
① 初算齒輪分度圓直徑：
(4.11)
② 法面模數(shù) :
(4.12)
查《機械設計基礎》p226 表11.10 ，因為原動機是電動機且所受載荷是均勻、輕微沖擊，所以取載荷系數(shù)K=1.2。
代入數(shù)據(jù) 得：
查《機械設計基礎》p201 表11.3， 取。
查《機械設計基礎》p201 表11.3， 取
③ 精算齒輪分度圓直徑：
(4.13)
代入數(shù)據(jù)得：
③中心距的計算：
取
與相差不大，不必重新計算。
同理可算出 取
與相差不大，不必重新計算。
④ 齒面寬的計算：
取，
⑤ 同理， 取
按齒根彎曲疲勞強度校核：
同理， ，
查《機械設計基礎》p229 表11.12 ，根據(jù)齒輪的齒數(shù)，查取標準外齒輪的齒形系數(shù)：
, , ,
查《機械設計基礎》p230 表11.13 ，根據(jù)齒輪的齒數(shù)，查取標準外齒輪的應力修正系數(shù)：
, , ,
查《機械設計基礎》p224 圖11.24 ，根據(jù)齒輪的硬度，查取齒輪的彎曲疲勞極限 ：
查《機械設計基礎》p224 表11.9 ，因為齒輪是軟齒面，所以查取安全系數(shù) SF=1.4。
查《機械設計基礎》p225 圖11.25 ，根據(jù)齒輪的應力循環(huán)次數(shù)和熱加工工藝，查取彎曲疲勞壽命系數(shù)：
計算齒根彎曲疲勞許用應力
(4.14)
代入數(shù)據(jù)得：
⑥ 校核齒根彎曲疲勞應力：
(4.15)
代入數(shù)據(jù)得：
⑦ 檢驗齒輪圓周速率：
,滿足7級精度要求。
綜上所述，齒輪設計參數(shù)如下：
齒輪軸
腹板式
實體式
腹板式
， ， ，
4.5軸的設計計算
4.5.1軸的選材
因為是一般用軸，所以選材料為45鋼 ，調(diào)質(zhì)。
查《機械設計基礎》p333 表16.1 ，查取бB=637Mpa。
查《機械設計基礎》p342 表16.3 ，因為材料是碳素鋼，所以取許用彎曲應力
[б-1b]=60Mpa。
查《機械設計基礎》p341 表16.2 ， 因為是45鋼，所以查取[τ]=30～40Mpa ， C=118～107。
4.5.2高速軸的設計
按純扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑（最小軸徑）：
(4.16)
考慮到軸的最小處要安裝聯(lián)軸器，增大。 故d1取
查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊）》p38 聯(lián)軸器 可知：Tn=63>36,
取d1=22mm。選聯(lián)軸器型號為：TL6 , 軸承為:7205C，因為軸兩端要安裝軸承，所以取dmin=25mm，其具體參數(shù)如圖4.3：
圖4.3
該高速軸是齒輪軸自左到右軸頸依次為Φ25mm，Φ31mm，Φ45mm，Φ31mm，Φ25mm，Φ22mm
自左到右長度為17mm，106.5mm，47mm，16.5mm，45.5mm，50mm
4.5.3中速軸的設計
取 選用軸承 7207C 具體參數(shù)如圖4.4：
圖4.4
中速軸的軸頸自左到右依次為Φ35mm，Φ40mm，Φ45mm，Φ40mm，Φ35mm
自左到右各段的長度為39mm，74mm，15mm，41mm，49mm
4.5.4低速軸的設計與強度校核
考慮最小直徑要裝聯(lián)軸器，開鍵槽，要增大。 故d3取
查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊）》p37 表2-6，選聯(lián)軸器型號為LT8 ，J型。 d=60mm L=112mm, 選軸承型號為7212C 。
圓周力：
軸向力：
徑向力：
： 解之得:
: 解之得：
：
:
軸力如圖4.5所示截面1，截面2為危險截面
截面1的當量彎矩
截面2的當量彎矩
校核危險截面：
(4.17)
代入數(shù)據(jù)得：
(4.18)
代入數(shù)據(jù)得：,因此,該軸滿足剛度條件。
圖4.5
4.6滾動軸承的選擇與計算
選軸承的型號為：因為高速軸最小端軸徑是22mm，所以選軸承的內(nèi)徑取成國標的25mm， 即軸承型號為7205C ；因為初算中速軸時的最小軸徑為32mm，所以取成國標選軸承的內(nèi)徑為35mm，型號為 7207C ；因為在低速軸初算最小軸徑是52mm，考慮到要與聯(lián)軸器相連且載荷比較大（803N·m），所以選低速軸軸承的內(nèi)徑略大些，為60mm，所以型號為7212C。
低速軸軸承的壽命校核
在低速軸的剛度校核中，算得：FA=2.5 kN ，F(xiàn)B=-0.44 kN ，F(xiàn)1=3.54 kN
F2= 1.91 kN
查《機械設計基礎》p372 表17.7，因為是向心角接觸球軸承7000C且α=15。，所以取Fs=0.4Fr。
Fs1=0.4Fr1=1.75 kN Fs2=0.4Fr2=0.79 kN
受力如圖4.6
圖4.6
因為FA + Fs2=3.25kN> Fs1=1.75 kN ,所以1端受壓，2端放松，所以 Fa1=FA+FS2=2.5+0.79=3.29kN
Fa2= FS2=0.79 kN
查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊）》p454 表D-2
取7212C的Cor=48.5kN Cr=61.0 kN
,
查得 e1=0.46 ，e2=0.38
查《機械設計基礎》p380 表17.10 ，因為α=15。，根據(jù)e值和的值的大小情況，查取當量動載荷
查《機械設計基礎》p381 表17.11 ，因為是輕微沖擊載荷，所以取載荷系數(shù) 。
當量動載荷P:
代入數(shù)據(jù)得：
取 P1 校核壽命
因為滾動體是球，所以取
(4.19)
代入數(shù)據(jù)得：, 所以滿足壽命要求。
4.7聯(lián)軸器的選擇
1）輸入軸聯(lián)軸器的選擇： 電動機與減速器高速軸連接用的聯(lián)軸器，一般選用彈性可移式聯(lián)軸器，如彈性套柱銷聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，結(jié)構(gòu)更為簡單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力。
電動機軸徑38mm，軸頸長80mm。減速器輸入軸軸徑22mm，軸頸長50mm。所以可選LT6聯(lián)軸器。
2）輸出軸聯(lián)軸器的選擇：減速器輸出軸軸徑45mm，軸頸長72mm。所以可選LT8聯(lián)軸器。
4.8鍵連接的選擇與計算
查《機械設計基礎》p133 表8.1及p134 表8.2 ，因為鍵的材料是鋼且載荷性質(zhì)是輕微中載，所以查取許用擠壓應力[бjy]=100Mp
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