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袋裝面粉輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（論文）
前言
帶式輸送機(jī)是最常用的固體物料的連續(xù)輸送機(jī)，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)中。
本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：帶式輸送機(jī)的應(yīng)用、分類、發(fā)展?fàn)顩r、工作原理、結(jié)構(gòu)、布置方式、及運(yùn)行阻力；帶式輸送機(jī)的主要零部件（如滾筒等）的常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算和主要零部件的強(qiáng)度校核，主要包括傳動(dòng)功率和輸送帶張力的計(jì)算和校核；驅(qū)動(dòng)裝置的選用；輸送機(jī)部件的選用，主要有輸送帶、傳動(dòng)滾筒、托輥、制動(dòng)裝置、該向裝置、拉緊裝置等。
本論文主要研究的是袋裝面粉輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于目前對(duì)于袋裝面粉輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還沒(méi)有成系統(tǒng)的完善的設(shè)計(jì)方法，并且國(guó)內(nèi)目前所擁有的的輸送機(jī)產(chǎn)品還存在不少的缺點(diǎn)，還沒(méi)有一個(gè)十分令人滿意的結(jié)構(gòu)，因此，本人只能借鑒國(guó)內(nèi)外的一些先進(jìn)機(jī)型，憑借自己在大學(xué)里的所學(xué)，運(yùn)用比較先進(jìn)的CAD和PRO/E軟件對(duì)帶式輸送機(jī)的功能原理和結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，并在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)的更加有合理性和經(jīng)濟(jì)性。
本設(shè)計(jì)以基本理論和設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，充分運(yùn)用參考書中的基本理論及設(shè)計(jì)方法；收集了具有代表性的設(shè)計(jì)用圖和設(shè)計(jì)用表。
1 帶式輸送機(jī)概述
1.1 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用
帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)的一種，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是固定式或運(yùn)移式起重運(yùn)輸機(jī)中主要類型之一，其運(yùn)輸特點(diǎn)是形成裝載點(diǎn)到裝載點(diǎn)之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運(yùn)動(dòng)來(lái)完成物流從裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)的輸送。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各企業(yè)中,連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是生產(chǎn)過(guò)程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線不可缺少的組成部分。
連續(xù)運(yùn)輸機(jī)可分為:
(1)具有撓性牽引物件的輸送機(jī),如帶式輸送機(jī),板式輸送機(jī),刮板輸送機(jī),斗式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯及架空索道等;
(2)不具有撓性牽引物件的輸送機(jī),如螺旋輸送機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)等;
(3)管道輸送機(jī)(流體輸送),如氣力輸送裝置和液力輸送管道.
其中帶輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)中是使用最廣泛的, 帶式輸送機(jī)運(yùn)行可靠，輸送量大，輸送距離長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便，適應(yīng)于冶金煤炭，機(jī)械電力，輕工，建材，糧食等各個(gè)部門。
1.2 帶式輸送機(jī)的分類
帶式輸送機(jī)分類方法有多種,按運(yùn)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(jī),這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過(guò)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(jī),各有各的輸送特點(diǎn).其簡(jiǎn)介如下:
1.3 各種帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)
1).QD80輕型固定式帶輸送機(jī) QD80輕型固定式帶輸送機(jī)與TDⅡ型相比,其帶較薄、載荷也較輕,運(yùn)距一般不超過(guò)100m,電機(jī)容量不超過(guò)22kw.
2). 它屬于高強(qiáng)度帶式輸送機(jī),其輸送帶的帶芯中有平行的細(xì)鋼繩，一臺(tái)運(yùn)輸機(jī)運(yùn)距可達(dá)幾公里到幾十公里.
3).U形帶式輸送機(jī) 它又稱為槽形帶式輸送機(jī),其明顯特點(diǎn)是將普通帶式輸送機(jī)的槽形托輥角由提高到使輸送帶成U形.這樣一來(lái)輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓,導(dǎo)致物料對(duì)膠帶的摩擦力增大,從而輸送機(jī)的運(yùn)輸傾角可達(dá)25°.
4). 管形帶式輸送機(jī) U形帶式輸送帶進(jìn)一步的成槽,最后形成一個(gè)圓管狀,即為管形帶式輸送機(jī),因?yàn)檩斔蛶П痪沓梢粋€(gè)圓管,故可以實(shí)現(xiàn)閉密輸送物料,可明顯減輕粉狀物料對(duì)環(huán)境的污染,并且可以實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)行.
5).氣墊式帶輸送機(jī) 其輸送帶不是運(yùn)行在托輥上的,而是在空氣膜(氣墊)上運(yùn)行,省去了托輥,用不動(dòng)的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運(yùn)行的托輥,運(yùn)動(dòng)部件的減少,總的等效質(zhì)量減少,阻力減小,效率提高,并且運(yùn)行平穩(wěn),可提高帶速.但一般其運(yùn)送物料的塊度不超過(guò)300mm.增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強(qiáng)壓成槽形外,也可以改變輸送帶本身,把輸送帶的運(yùn)載面做成垂直邊的,并且?guī)в袡M隔板，一般把垂直側(cè)擋邊作成波狀,故稱為波狀帶式輸送機(jī),這種機(jī)型適用于大傾角,傾角在30°以上,最大可達(dá)90°.
6).壓帶式帶輸送機(jī) 它是用一條輔助帶對(duì)物料施加壓力.這種輸送機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是:輸送物料的最大傾角可達(dá)90°,運(yùn)行速度可達(dá)6m/s,輸送能力不隨傾角的變化而變化,可實(shí)現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送.其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。
7).鋼繩牽引帶式輸送機(jī) 它是無(wú)際繩運(yùn)輸與帶式運(yùn)輸相結(jié)合的產(chǎn)物,既具有鋼繩的高強(qiáng)度、牽引靈活的特點(diǎn),又具有帶式運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點(diǎn)。
1.4 帶式輸送機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
目前帶式輸送機(jī)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門,近年來(lái)在露天礦和地下礦的聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)中帶式輸送機(jī)又成為重要的組成部分.主要有:鋼繩芯帶式輸送機(jī)、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)和排棄場(chǎng)的連續(xù)輸送設(shè)施等。
這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大(可達(dá)30000t/h),適用范圍廣(可運(yùn)送礦石,煤炭,巖石和各種粉狀物料,特定條件下也可以運(yùn)人),安全可靠,自動(dòng)化程度高,設(shè)備維護(hù)檢修容易,爬坡能力大(可達(dá)16°),經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低,由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建投資。
目前,帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是:大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長(zhǎng)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.我國(guó)已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機(jī)的定型設(shè)計(jì).鋼繩芯帶式輸送機(jī)的適用范圍：
1)適用于環(huán)境溫度一般為°°C;在寒冷地區(qū)驅(qū)動(dòng)站應(yīng)有采暖設(shè)施;
2)可做水平運(yùn)輸,傾斜向上不超過(guò) (16°)和向下()運(yùn)輸不超過(guò),也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸;運(yùn)輸距離長(zhǎng),單機(jī)輸送可達(dá)15km；
3)可露天鋪設(shè),運(yùn)輸線可設(shè)防護(hù)罩或設(shè)通廊；
4)輸送帶伸長(zhǎng)率為普通帶的1/5左右;其使用壽命比普通膠帶長(zhǎng);其成槽性好;運(yùn)輸距離大。
1.5 帶式輸送機(jī)的工作原理
帶式輸送機(jī)又稱膠帶運(yùn)輸機(jī),其主要部件是輸送帶,亦稱為膠帶,輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu).帶式輸送機(jī)組成及工作原理如圖1-1所示 ,它主要包括一下幾個(gè)部分:輸送帶(通常稱為膠帶) 、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動(dòng)裝置、清掃裝置和卸料裝置等.
圖1-1 帶式輸送機(jī)簡(jiǎn)圖
Belt Conveyor diagram of Figure 1-1
1——張緊裝置 2——裝料裝置 3——犁形卸料器 4——槽形托輥
5——輸送帶 6——機(jī)架 7——傳動(dòng)滾筒 8——卸料器
9——清掃裝置 10——平行托輥 11——空段清掃器 12——減速器
輸送帶5繞經(jīng)傳動(dòng)滾筒7和機(jī)尾換向滾筒1形成一個(gè)無(wú)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(yùn)轉(zhuǎn)所需要的拉緊力.工作時(shí),傳動(dòng)滾筒通過(guò)它和輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行.物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上,形成連續(xù)運(yùn)動(dòng)的物流,在卸載點(diǎn)卸載.一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面,在機(jī)頭滾筒(在此,即是傳動(dòng)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(jī)的機(jī)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(jī)可用于水平、傾斜和垂直運(yùn)輸.對(duì)于普通型帶式輸送機(jī)傾斜向上運(yùn)輸,其傾斜角不超過(guò)18°,向下運(yùn)輸不超過(guò)15°。
輸送帶是帶式輸送機(jī)部件中最昂貴和最易磨損的部件.當(dāng)輸送磨損性強(qiáng)的物料時(shí),如鐵礦石等,輸送帶的耐久性要顯著降低。
提高傳動(dòng)裝置的牽引力可以從以下三個(gè)方面考慮：
1）增大拉緊力。增加初張力可使輸送帶在傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的張力增加，此法提高牽引力雖然是可行的。但因增大必須相應(yīng)地增大輸送帶斷面，這樣導(dǎo)致傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸加大，是不經(jīng)濟(jì)的。故設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用。但在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于運(yùn)輸帶伸長(zhǎng)，張力減小，造成牽引力下降，可以利用拉緊裝置適當(dāng)?shù)卦龃蟪鯊埩?，從而增大，以提高牽引力?
2）增加圍包角對(duì)需要牽引力較大的場(chǎng)合，可采用雙滾筒傳動(dòng)，以增大圍包角。
3）增大摩擦系數(shù)其具體措施可在傳動(dòng)滾筒上覆蓋摩擦系數(shù)較大的襯墊，以增大摩擦系數(shù)。
通過(guò)對(duì)上述傳動(dòng)原理的闡述可以看出，增大圍包角是增大牽引力的有效方法。故在傳動(dòng)中擬采用這種方法。
1.6 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式
1.6.1 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)
帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)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(hù)裝置等。
輸送帶是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運(yùn)行，物料根據(jù)需要可以在輸送機(jī)的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運(yùn)行阻力小。帶式輸送機(jī)可沿水平或傾斜線路布置。使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時(shí)，不同物料的最大運(yùn)輸傾角是不同的，如下表1-1所示：
表1-1 不同物料的最大運(yùn)角
Table 1-1 different materials shipped the largest angle
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(yè)巖
22°
干 松 泥 土
20°
由于帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其具有優(yōu)良性能，主要表現(xiàn)在：運(yùn)輸能力大，且工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機(jī)的1/3到1/5；由于物料同輸送機(jī)一起移動(dòng)，同刮板輸送機(jī)比較，物料破碎率?。粠捷斔蜋C(jī)的單機(jī)運(yùn)距可以很長(zhǎng)，與刮板輸送機(jī)比較，在同樣運(yùn)輸能力及運(yùn)距條件下，其所需設(shè)備臺(tái)數(shù)少，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設(shè)備和人員，并且維護(hù)比較簡(jiǎn)單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設(shè)備比較，初期投資高且不適應(yīng)輸送有尖棱的物料。
輸送機(jī)年工作時(shí)間一般取4500~5500小時(shí)。當(dāng)二班工作和輸送剝離物，且輸送環(huán)節(jié)較多，宜取下限；當(dāng)三班工作和輸送環(huán)節(jié)少的礦石輸送，并有儲(chǔ)倉(cāng)時(shí)，取上限為宜。
1.6.2 布置方式
電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動(dòng)。帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按驅(qū)動(dòng)裝置可分為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式和多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式兩種。
通用固定式輸送帶輸送機(jī)多采用單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，即驅(qū)動(dòng)裝置集中的安裝在輸送機(jī)長(zhǎng)度的某一個(gè)位置處，一般放在機(jī)頭處。單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式按傳動(dòng)滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動(dòng)。對(duì)每個(gè)滾筒的驅(qū)動(dòng)又可分為單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。因單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式最常用，凡是沒(méi)有指明是多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式的，即為單驅(qū)動(dòng)方式，故一般對(duì)單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，“單點(diǎn)”兩字省略。
單筒、單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式最簡(jiǎn)單，在考慮驅(qū)動(dòng)方式時(shí)應(yīng)是首選方式。在大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的鋼繩芯膠帶輸送機(jī)中往往采用多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。帶式輸送機(jī)常見典型的布置方式如下圖1-2所示：
圖1-2 帶式輸送機(jī)典型布置方式
Figure 1-2 belt conveyor typical layout
1.6.3 運(yùn)行阻力的計(jì)算
輸送帶的張力包括有拉緊裝置所形成的初張力,克服各種阻力所需要的張力及由動(dòng)載荷所產(chǎn)生的張力。
運(yùn)行阻力分為直線段、曲線段及其他附加阻力,現(xiàn)分述如下.
1）如下圖所示,運(yùn)行阻力包括兩部分,一部分是摩擦阻力;一部分是由下滑力(自重分力)引起的阻力.有摩擦力引起的阻力總是為正,但由于下滑力引起的阻力在此段輸送帶向上運(yùn)行時(shí)為正,向下為負(fù)。
查1-2表（見通用機(jī)械設(shè)計(jì)）可知，
表1－2 膠帶參數(shù)
Table 1-2 tape parameters
縱向拉伸強(qiáng)度 N/mm
1000
鋼絲繩間距/mm
12
帶厚/mm
16
上覆蓋膠厚度/mm
6
下覆蓋膠厚度/mm
6
輸送帶質(zhì)量 kg/m
23.1
縱向拉伸強(qiáng)度=1000N/mm；輸送帶每米質(zhì)量。
承載段(或稱為重段)運(yùn)行阻力為
因?yàn)?
所以
式中
當(dāng)承載段向上運(yùn)行時(shí),下滑力是正;向上運(yùn)行時(shí),下滑力是負(fù)。
同樣,輸送帶回空段阻力為
式中
當(dāng)承載段向上運(yùn)行時(shí),回空段是向下運(yùn)行的,此時(shí),回空段向下滑力為負(fù);反之,回空段的下滑力為正。
同時(shí)選出托輥間距，=3m。 當(dāng)承載段向上運(yùn)行時(shí),回空段是向下運(yùn)行的,此時(shí),回空段向下滑力為負(fù);反之,回空段的下滑力為正。
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袋裝面粉輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（論文）
2 帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件
1）、要求皮帶輸送機(jī)連續(xù)單向傳動(dòng)，載荷變化不大，空載起動(dòng)，輸送帶速度允許誤差5%；
2）、室內(nèi)工作，有粉塵。兩班制工作，每班按7H計(jì)算，使用期限10(每年按250工作日算)年，在中小廠小批量生產(chǎn)；
3）、物料特性：寬度：400mm，每袋重量：50kg；
4）、輸送系統(tǒng)及相關(guān)尺寸：運(yùn)距：20m，運(yùn)輸速度：0.4m/s；
2.2 計(jì)算步驟
2.2.1 帶速和槽角的確定
按給定的工作條件,取原始的堆積角為20°。
帶式輸送機(jī)的最大運(yùn)輸能力計(jì)算公式為
式中：——輸送量（；
——帶速（；
——物流密度；
帶速選擇原則：
1)輸送量大、輸送帶較寬時(shí)，應(yīng)選擇較高的帶速。
2)較長(zhǎng)的水平輸送機(jī)，應(yīng)選擇較高的帶速；輸送機(jī)傾角愈大，輸送距離愈短，則帶速應(yīng)愈低。
3)物料易滾動(dòng)、粒度大、磨琢性強(qiáng)的，或容易揚(yáng)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(shí)，帶速可取0.8m/s~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(shí)，帶速不應(yīng)大于1.25m/s。
6)采用犁式卸料器時(shí)，帶速不宜超過(guò)2.0m/s。
7)采用卸料車時(shí)，帶速一般不宜超過(guò)2.5m/s；當(dāng)輸送細(xì)碎物料或小塊料時(shí)，允許帶速為3.15m/s。
(8)有計(jì)量秤時(shí)，帶速應(yīng)按自動(dòng)計(jì)量秤的要求決定。
(9)輸送成品物件時(shí)，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(jī)的線路傾角有關(guān).當(dāng)輸送機(jī)向上運(yùn)輸時(shí)，傾角大，帶速應(yīng)低；下運(yùn)時(shí)，帶速更應(yīng)低；水平運(yùn)輸時(shí)，可選擇高帶速.帶速的確定還應(yīng)考慮輸送機(jī)卸料裝置類型，當(dāng)采用犁式卸料車時(shí)，帶速不宜超過(guò)3.15m/s.
考慮室內(nèi)的工作條件取帶速為0.4 m/s; 故所選的槽形物料斷面面積 A=1.17m2, 選槽角=,動(dòng)積角=300。
試中 r------物流密度，t/;
------傾斜系數(shù)，對(duì)普通帶可在下表中查得;
q-------物流每米質(zhì)量，kg/m;
v ------速度，m/s;
表2-1 傾斜系數(shù) 表
Table 2-1 tilt coefficient table
傾角/（°）
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1
0.99
0.98
0.97
0.95
0.93
0.91
0.89
0.85
0.81
圖2-2 槽形托輥的帶上物料堆積截面
Figure 2-2 trough roller accumulation of material into the cross-section
查<<礦山運(yùn)輸機(jī)械>>表4-16
各種帶寬適用的最大塊度(mm)
Various bandwidth to the largest block of (mm)
帶寬
500
650
800
1000
1200
1400
1600
最大塊度
100
150
200
300
350
350
350
選帶寬1400mm
2.2.2承載段運(yùn)行阻力
1）由式
物流每米質(zhì)量
故可算得
=
表2-2 常用的托輥?zhàn)枇ο禂?shù)
Table 2-2 commonly used roller resistance coefficient
工 作 條 件
平行托輥Wk
槽型托輥wz
室內(nèi)清潔,干燥,無(wú)磨損性塵土
0.018
0.02
室內(nèi)潮濕,溫度正常,有少量磨損性塵土
0.025
0.03
室外工作,有大量磨損性塵土,污染摩檫表面
0.035
0.04
查表2-2得,=0.04代入表達(dá)試求得
=[（208.3+23.1+31.3）1000.04 +(208.3+23.1) 100] 9.81=75.327kN
2.2.3 空回段運(yùn)行阻力
表2-3 DX型托輥組轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量
Table 2-3 DX-roller group of the quality of rotation
托輥形式 800（帶寬B） 1000 1200 1400 1600 1800 2000
上托輥槽型 鑄鐵座 14 12 25 47 50 70 72
沖壓座 11 17 20
下托輥平型 鑄鐵座 12 17 20 39 42 61 65
沖壓座 11 15 18
查表2-2 得，帶入表達(dá)式求得
2.2.4 最小張力點(diǎn)
由上式計(jì)算可知，因空回段運(yùn)行阻力為負(fù)值，所以最小張力點(diǎn)是下圖中的3點(diǎn)。
2.2.5 輸送點(diǎn)上各點(diǎn)張力的計(jì)算
1）由懸垂度條件確定4點(diǎn)的張力
由式
2）由逐點(diǎn)計(jì)算法計(jì)算各點(diǎn)的張力，因?yàn)?
表2-4 分離點(diǎn)張力系數(shù)表
Table 2-4 separation tension coefficient table
軸承類型
近900 圍包角
近1800 圍包角
滑動(dòng)軸承
1.03-1.04
1.05-1.06
滾動(dòng)軸承
1.02-1.03
1.04-1.05
故有
2.2.6 用摩擦條件來(lái)驗(yàn)算傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)與相遇點(diǎn)張力的關(guān)系
設(shè)：為包角滾筒，每個(gè)滾筒與輸送帶的為包角為。由下表
表2-5 擦摩系數(shù)μ
Table 2-5 wipe Mount factor μ
光面,潮濕
光面,干燥
膠面,潮濕
膠面,干燥
橡膠接觸面
0.2
0.25
0.35
0.4
塑料接觸面
0.15
0.17
0.25
0.3
由表2-5選摩擦系數(shù)：μ=0.25，并取摩擦力備用 ，。
由式
式中 n--- 摩擦力備用系數(shù)，一般
--輸送帶與傳動(dòng)滾筒間的摩擦系數(shù)；
---輸送帶與兩個(gè)滾筒的為包角之和。
故摩擦條件滿足。
2.2.7 輸送帶的強(qiáng)度驗(yàn)算
1）輸送帶的計(jì)算安全系數(shù)
由式
。
2）輸送帶的許用安全系數(shù)
表2-6 基本安全系數(shù)與表
帶芯材料
工作條件
基本安全系數(shù)m0
彎曲伸長(zhǎng)系數(shù)cw
有利
3.2
織物芯帶
正常
3.5
1.5
不利
3.8
有利
2.8
剛繩芯帶
正常
3
1.8
有利
3.2
Table 2-6
safety factor and basic table
可知=3.0，=1.8，取=1.2，=0.95，得
3）輸送帶強(qiáng)度臉?biāo)?
因m>[m]，故所選輸送帶滿足強(qiáng)度要求。
通過(guò)以上的計(jì)算結(jié)果可知，；故ST1000是滿足要。
表2-7 鋼絲繩輸送帶技術(shù)規(guī)格
Table 2-7 rope conveyor belt technical specifications
輸送帶型號(hào)
ST1000
鋼絲繩最大直徑/mm
4
縱向拉伸強(qiáng)度N/mm
1000
鋼絲繩間距/mm
12
帶厚/mm
16
上覆蓋膠厚度/mm
6
下覆蓋膠厚度/mm
6
輸送帶質(zhì)量kg/m2
23.1
表2-7可知,ST1000鋼繩芯帶中鋼繩直徑為。
2.2.8 傳動(dòng)滾筒直徑的確定和滾筒強(qiáng)度的驗(yàn)算
1）考慮到比壓及摩擦條件的滾筒最小直徑計(jì)算時(shí)，可兩滾筒分開算，以可一起來(lái)算。
由式
=
2）按鋼繩芯帶繩芯中的綱繩直徑與滾筒直徑的比值，由式：
要求 D150d=1504=600mm,可采用直徑為D=630mm的滾筒.
3) 驗(yàn)算滾筒的比壓
比壓要按相遇點(diǎn)滾筒承受的比壓來(lái)算，因此滾筒所承受的比壓較大。按最不利的情況來(lái)考慮，設(shè)總的牽引力由兩滾筒均分，各傳遞一半牽引力。
總的牽引力
=94.13-19.593=74.537kN。
其分離點(diǎn)所承受的拉力
。
由式
Mpa〈0.7Mpa
因?yàn)椤?.7Mpa，故通用設(shè)計(jì)的滾筒強(qiáng)度是足夠的，不必再進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。
2.2.9拉緊裝置
拉緊裝置行程
由式式中 ,ｌ――拉緊裝置行程，ｍ； Ｌ――輸送機(jī)長(zhǎng)度，ｍ;――輸送帶的彈性延伸率;――輸送帶的懸垂度率;
膠帶種類
彈性延伸率
懸垂度率
接頭長(zhǎng)度
面帆布帶
0.01
0.001
2
尼龍膠帶
0.02
0.01
2
鋼繩芯膠帶
0.0025
0.001
――輸送帶的接頭長(zhǎng)度，ｍ;
表2-8 常用輸送帶的延伸率與接頭長(zhǎng)度表
Table 2-8 commonly used conveyor belt and an extension of the length of joint table
表2-9 鋼繩芯帶接頭長(zhǎng)度 ｍｍ
Table 2-9 with steel cord connector length mm
型號(hào)
ST-630
ST-800
ST-1000
ST-1250
ST-1600
ST-2000
ST-2500
鋼繩直徑d
3
3.5
4
4.5
5
6
7.5
接頭長(zhǎng)度
600
650
700
1250
1350
1450
1550
查上表選＝0.0025, =0.001, =1.75m,代入上式得：l100(0.0025+0.001)+0.7+1=2.05m, 令l＝2.5ｍ。
2.2.10 電動(dòng)機(jī)功率和減速器的減速比
電動(dòng)機(jī)功率，由式
式中 ｋ――動(dòng)力系數(shù)，ｋ=1.151.2.
――減速器效率，--0.850.9.
按兩滾筒的功率為，可選用1臺(tái)Ｙ２－３５５L－６同步轉(zhuǎn)數(shù)為1000r/min的２5０kW的電動(dòng)機(jī)。由式。
式中 -----電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)數(shù)，一般取=1500r/min,1000r/min,750r/min;
Ｄ――傳動(dòng)滾筒的直徑，m.
---輸送帶的速度，m/s.
減速器的減速比為：
。
2.2.11 逆止力與電機(jī)軸的制動(dòng)力矩的計(jì)算
向上運(yùn)輸且傾角較大，停車時(shí)會(huì)出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，所需的逆止力，由式
電機(jī)軸上制動(dòng)力矩由式
式中
D—傳動(dòng)滾筒直徑；
K---安全制動(dòng)系數(shù)，K=1.25；
---電動(dòng)機(jī)到傳動(dòng)滾筒間的傳動(dòng)效率,=0.850.9；
i ----減速器的減速比。
。
3 驅(qū)動(dòng)裝置的選用
帶式輸送機(jī)的負(fù)載是一種典型的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，而且不可避免地要帶負(fù)荷起動(dòng)和制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性與負(fù)載的起動(dòng)要求不相適應(yīng)在帶式輸送機(jī)上比較突出，一方面為了保證必要的起動(dòng)力矩，電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流要比額定運(yùn)行時(shí)的電流大6～7倍，要保證電動(dòng)機(jī)不因電流的沖擊過(guò)熱而燒壞，電網(wǎng)不因大電流使電壓過(guò)分降低，這就要求電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要盡量快，即提高轉(zhuǎn)子的加速度，使起動(dòng)過(guò)程不超過(guò)3～5s。驅(qū)動(dòng)裝置是整個(gè)皮帶輸送機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，它由電動(dòng)機(jī)、偶合器，減速器 、聯(lián)軸器、傳動(dòng)滾筒組成。驅(qū)動(dòng)滾筒由一臺(tái)或兩臺(tái)電機(jī)通過(guò)各自的聯(lián)軸器、減速器、和鏈?zhǔn)铰?lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩給傳動(dòng)滾筒。
減速器有二級(jí)、三級(jí)及多級(jí)齒輪減速器，第一級(jí)為直齒圓錐齒輪減速傳動(dòng)，第二級(jí)為斜齒圓柱齒輪降速傳動(dòng)，聯(lián)接電機(jī)和減速器的連軸器有兩種，一是彈性聯(lián)軸器，一種是液力聯(lián)軸器。為此，減速器的錐齒輪也有兩種；用彈性聯(lián)軸器時(shí)，用第一種錐齒輪，軸頭為平鍵連接；用液力偶合器時(shí)，用第二種錐齒輪，軸頭為花鍵齒輪聯(lián)接。
傳動(dòng)滾筒采用焊接結(jié)構(gòu)，主軸承采用調(diào)心軸承，傳動(dòng)滾筒的機(jī)架與電機(jī)、減速器的機(jī)架均安裝在固定大底座上面，電動(dòng)機(jī)可安裝在機(jī)頭任一側(cè)。
3.1 電機(jī)的選用
電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定，一般情況下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不低于500r/min，因?yàn)楣β室欢〞r(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低，其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，而效率較低。若電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，則極對(duì)數(shù)少，尺寸和重量小，價(jià)格也低。本設(shè)計(jì)皮帶機(jī)所采用的電動(dòng)機(jī)的總功率為221kw，所以需選用功率為250kw的電機(jī)，擬采用Ｙ２－３５５L－６型電動(dòng)機(jī)，該型電機(jī)轉(zhuǎn)矩大，性能良好，可以滿足要求。
3.2 減速器的選用
本次設(shè)計(jì)選用 DCY 315-40型二級(jí)硬齒面圓錐-圓柱齒輪減速器,傳動(dòng)比為15.8
第一級(jí)為螺旋齒輪、第二級(jí)為斜齒和直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其展開簡(jiǎn)圖如下：
圖3－1 減速器示意圖
Figure 3-1 reducer diagram
電動(dòng)機(jī)和I軸之間，III軸和傳動(dòng)滾筒之間用的都是聯(lián)軸器，故傳動(dòng)比都是1。
3.2.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比
由以上電機(jī)選擇可知電機(jī)轉(zhuǎn)速則工作轉(zhuǎn)速=1000r/min,因減速器的標(biāo)準(zhǔn)減速比為=35.3,可求得r/min。
3.2.2 液力偶合器
液力傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)一樣，都是以液體作為傳遞能量的介質(zhì)，同屬液體傳動(dòng)的范疇，二者的重要區(qū)別在于，液壓傳動(dòng)是通過(guò)工作腔容積的變化，是液體壓力能改變傳遞能量的；液力傳動(dòng)是利用旋轉(zhuǎn)的葉輪工作，輸入軸與輸出軸為非剛性連接，通過(guò)液體動(dòng)能的變化傳遞能量，傳遞的紐矩與其轉(zhuǎn)數(shù)的平方成正比．
目前，在帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，廣泛使用液力偶合器，它安裝在輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器之間，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)，泵輪內(nèi)的工作液體隨之旋轉(zhuǎn)，這時(shí)液體繞泵輪軸線一邊作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一邊因液體受到離心力而沿徑向葉片之間的通道向外流動(dòng)，到外緣之后即進(jìn)入渦輪中，泵輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的動(dòng)能，液體進(jìn)去渦輪后，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，液體被減速降壓，液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成渦輪的機(jī)械能而輸出作功．它是依靠液體環(huán)流運(yùn)動(dòng)傳遞能量的，而產(chǎn)生環(huán)流的先決條件是泵輪的轉(zhuǎn)速大于渦流轉(zhuǎn)速，即而者之間存在轉(zhuǎn)速差．
液力傳動(dòng)裝置除煤礦機(jī)械使用外，還廣泛用于各種軍用車輛，建筑機(jī)械，工程機(jī)械，起重機(jī)械，載重汽車．小轎車和艦艇上，它所以獲得如此廣泛的應(yīng)用，原因是它具有以下多種優(yōu)點(diǎn)：
1）能提高設(shè)備的使用壽命 由于液力轉(zhuǎn)動(dòng)的介質(zhì)是液體，輸入軸與輸出軸之間用非剛性連接，故能將外載荷突然驟增或驟減造成的沖擊和振動(dòng)消除或部分消除，轉(zhuǎn)化為連續(xù)連續(xù)漸變載荷，從而延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命．這對(duì)處于惡劣條件下工作的煤礦機(jī)械具有這樣意義．
2）有良好的啟動(dòng)性能 由于泵輪扭矩與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，故電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)其負(fù)載很小，起動(dòng)較快，沖擊電流延續(xù)時(shí)間短，減少電機(jī)發(fā)熱．
3）良好的限矩保護(hù)性能
4）使多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備各臺(tái)電機(jī)負(fù)荷分配趨于均勻
3.2.3 聯(lián)軸器
本次驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)中，較多的采用聯(lián)軸器，這里對(duì)其做簡(jiǎn)單介紹：
聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。它用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離；只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。
聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在著某種程度的相對(duì)位移。這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移的性能。
根據(jù)對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力（即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無(wú)補(bǔ)償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補(bǔ)償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分文無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個(gè)類別。
剛性聯(lián)軸器
這類聯(lián)軸器有套筒式、夾殼式和凸緣式等。凸緣聯(lián)軸器是把兩個(gè)帶有凸緣的半聯(lián)軸器聯(lián)成一體，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵或碳鋼，重載時(shí)或圓周速度大于30m/s時(shí)應(yīng)用鑄鋼或碳鋼。由于凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，對(duì)所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移缺乏補(bǔ)償能力，故對(duì)兩軸對(duì)中性的要求很高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移存在時(shí)，就會(huì)在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點(diǎn)。但由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無(wú)沖擊、軸的剛性大、對(duì)中性較好時(shí)亦常采用。
撓性聯(lián)軸器
1)無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器
這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無(wú)彈性元件，故不能緩沖減振。常用的有以下幾種：
1）十字滑塊聯(lián)軸器
十字滑塊聯(lián)軸器由兩國(guó)在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器和一個(gè)兩面帶有凸牙的中間盤所組成。因凸牙可在凹槽中滑動(dòng)，故可補(bǔ)償安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸間的相對(duì)位移。
這種聯(lián)軸器零件的材料可用45鋼，工作表面須進(jìn)行熱處理，以提高其硬度；要求較低時(shí)也可用Q275鋼，不進(jìn)行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時(shí)應(yīng)從中間盤的油孔中注油進(jìn)行潤(rùn)滑。
因?yàn)榘肼?lián)軸器與中間盤組成移動(dòng)副，不能發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的角速度應(yīng)相等。但在兩軸間有相對(duì)位移的情況下工作時(shí)，中間盤就會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，從而增大動(dòng)載荷及磨損。因此選用時(shí)應(yīng)注意其工作轉(zhuǎn)速不得大于規(guī)定值。
這種聯(lián)軸器一般用于轉(zhuǎn)速,軸的剛度較大，且無(wú)劇烈沖擊處。效率，這里為摩擦系數(shù)，一般取為0.12~0.25；為兩軸間徑向位移量，單位為；為軸徑，單位為。
2）滑塊聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器與十字滑塊聯(lián)軸器相似，只是兩邊半聯(lián)軸器上的溝槽很寬，并把原來(lái)的中間盤改為兩面不帶凸牙的方形滑塊，且通常用夾布膠木制成。由于中間滑塊的質(zhì)量減小，又具有較高的極限轉(zhuǎn)速。中間滑塊也可用尼龍6制成，并在配制時(shí)加入少量的石墨或二硫化鉬，以便在使用時(shí)可以自行潤(rùn)滑。
這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，適用于小功率、高轉(zhuǎn)速而無(wú)劇烈沖擊處。
3)十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器可以允許兩軸間有較大的夾角（夾角最大可達(dá)），而且在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，夾角發(fā)生改變?nèi)钥烧鲃?dòng)；但當(dāng)過(guò)大時(shí)，傳動(dòng)效率會(huì)顯著降低。這種聯(lián)軸器的缺點(diǎn)是：當(dāng)主動(dòng)軸角速度為常數(shù)時(shí)，從動(dòng)軸的角速度并不是常數(shù)，而是在一定范圍內(nèi)變化，因而在傳動(dòng)中將產(chǎn)生附加動(dòng)載荷。為了改善這種情況，常將十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器成隊(duì)使用。
這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，廣泛應(yīng)用于汽車、多頭鉆床等機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)中。小型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可按標(biāo)準(zhǔn)選用。
4）齒式聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高；但質(zhì)量較大，成本較高，在重型機(jī)械中廣泛使用。
5）滾子鏈聯(lián)軸器
滾子鏈聯(lián)軸器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，質(zhì)量小，裝拆方便，維修容易、價(jià)廉并具有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能，但因鏈條的套筒與其相配件間存在間隙，不宜用于逆向傳動(dòng)、起動(dòng)頻繁或立軸傳動(dòng)。同時(shí)由于受離心力影響也不宜用于高速傳動(dòng)。
(2)有彈性元件的撓性聯(lián)軸器
這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲(chǔ)存的能量愈多，則聯(lián)軸器的緩沖能力愈強(qiáng)；彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時(shí)零件間的摩擦功愈大，則聯(lián)軸器的減振能力愈好。
1）彈性套柱銷聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器的構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似，只是套有彈性套的柱銷代替了聯(lián)接螺栓。因?yàn)橥ㄟ^(guò)蛹狀的彈性套傳遞轉(zhuǎn)矩，故可緩沖減振。這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽命較短。他適用于聯(lián)接載荷平穩(wěn)、需正反轉(zhuǎn)或起動(dòng)頻繁的傳遞中小轉(zhuǎn)矩的軸。
2）彈性柱銷聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動(dòng)較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和起動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。
3）梅花形彈性聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形。裝配聯(lián)軸器時(shí)將梅花形彈性件的花瓣部分夾緊在兩半聯(lián)軸器端面凸齒交錯(cuò)插進(jìn)所形成的齒側(cè)空間，以便在聯(lián)軸器工作時(shí)起到緩沖減振的作用。
梅花形彈性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖如下：
圖3－2 梅花形彈性聯(lián)軸器
Figure 3-2 plum blossom-shaped flexible coupling
4 帶式輸送機(jī)部件的選用
4.1 輸送帶
輸送帶在帶式輸送機(jī)中既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件（鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)除外），它不僅要有承載能力，還要有足夠的抗拉強(qiáng)度。輸送帶有帶芯（骨架）和覆蓋層組成，其中覆蓋層又分為上覆蓋膠，邊條膠，下覆蓋膠。
輸送機(jī)的帶芯主要是有各種織物（棉織物，各種化纖織物以及混紡織物等）或鋼絲繩構(gòu)成。它們是輸送帶的骨干層，幾乎承載輸送帶工作時(shí)的全部負(fù)載。因此，帶芯材料必須有一定的強(qiáng)度和剛度。覆蓋膠用來(lái)保護(hù)中間帶芯不受機(jī)械損傷以及周圍有害介質(zhì)的影響。上覆蓋膠層一般較厚，這是輸送帶的承載面，直接與物料接觸并承受物料的沖擊和磨損。下覆膠層是輸送帶與支撐托輥接觸的一面，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運(yùn)行時(shí)的壓陷阻力，下覆蓋膠的厚度一般較薄。側(cè)邊覆蓋膠的作用是當(dāng)輸送帶發(fā)生跑偏使側(cè)面與機(jī)架相碰時(shí)，保護(hù)帶芯不受機(jī)械損傷。
4.1.1 輸送帶的分類
按輸送帶帶芯結(jié)構(gòu)及材料不同，輸送帶被分成織物層芯和鋼絲繩芯兩大類?？椢飳有居址譃榉謱涌椢镄竞驼w織物層層芯兩類，且織物層芯的材質(zhì)有棉，尼龍和維綸等。
整體編織織物層芯輸送帶與分層織物層芯輸送帶相比，在帶強(qiáng)度相同的情況下，整體輸送帶的厚度小，柔性好，耐沖擊性好，使用中不會(huì)發(fā)生層間剝裂，但伸長(zhǎng)率較高，在使用過(guò)程中，需要較大的拉緊行程。
鋼絲繩芯輸送帶是有許多柔軟的細(xì)鋼絲繩相隔一定的間距排列，用與鋼絲繩有良好粘合性的膠料粘合而成。鋼絲繩芯輸送帶的縱向拉伸強(qiáng)度高，抗彎曲性能好；伸長(zhǎng)率小，需要拉緊行程小。同其它輸送帶相比，在帶強(qiáng)度相同的前提下，鋼絲繩芯輸送帶的厚度小。
在鋼芯繩中,鋼絲繩的質(zhì)量是決定輸送帶使用壽命長(zhǎng)短的關(guān)鍵因素之一，必須具有以下特點(diǎn)：
1)應(yīng)具有較高的破斷強(qiáng)度。鋼芯強(qiáng)度高則輸送帶亦可增大，從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，繩芯強(qiáng)度越高，所用繩之直徑即可縮小，輸送帶可以做的薄些，已達(dá)到減小輸送機(jī)尺寸的目的。
2)繩芯與橡膠應(yīng)具有較高的黏著力。這對(duì)于用硫化接頭具有重大意義.提高鋼繩與橡膠之間黏著力的主要措施是在鋼繩表面電鍍黃銅及采用硬質(zhì)橡膠等。
3)應(yīng)具有較高的耐疲勞強(qiáng)度，否則鋼繩疲勞后，它與橡膠的黏著力即下降乃至完全分離。
4)應(yīng)具有較好的柔性.制造過(guò)程中采用預(yù)變形措施以消除鋼繩中的殘余應(yīng)力，可使鋼繩芯具有較好的柔性而不松散。
輸送帶上下覆蓋膠目前多采用天然橡膠,國(guó)外有采用耐磨和抗風(fēng)化的橡膠的膠帶，如輪胎花紋橡膠的改良膠作為覆蓋膠,以提高其使用壽命。輸送帶的中間用合成橡膠與天然膠的混合物。
鋼繩芯帶與普通帶相比較以下優(yōu)點(diǎn)：
1)強(qiáng)度高。由于強(qiáng)度高，可使1臺(tái)輸送機(jī)的長(zhǎng)度增大很多。目前國(guó)內(nèi)鋼繩芯輸送帶輸送機(jī)1臺(tái)長(zhǎng)度達(dá)幾公里、幾十公里。伸長(zhǎng)量小.鋼繩芯帶的伸長(zhǎng)量約為帆布帶伸長(zhǎng)量的十分之一，因此拉緊裝置縱向彈性高。這樣張力傳播速度快，起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象。
2)成槽性好。由于鋼繩芯是沿著輸送帶縱向排列的，而且只有一層，與托輥貼合緊密,可以形成較大的槽角。近年來(lái)鋼繩芯輸送帶輸送機(jī)的槽角多數(shù)為35o，這樣不僅可以增大運(yùn)量，而且可以防止輸送帶跑偏。
3)抗沖擊性及抗彎曲疲勞性好，使用壽命長(zhǎng)。由于鋼繩芯是以很細(xì)的鋼絲捻成鋼繩帶芯，它彎曲疲勞和耐沖擊性非常好。
4)破損后容易修補(bǔ)，鋼繩芯輸送帶一旦出現(xiàn)破損，破傷幾乎不再擴(kuò)大，修補(bǔ)也很容易。相反，帆布帶損傷后，會(huì)由于水浸等原因而引起剝離。使帆布帶強(qiáng)度降低。
5)接頭壽命長(zhǎng)。這種輸送帶由于采用硫化膠接，接頭壽命很長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)表明有的接頭使用十余年尚未損壞。
6)輸送機(jī)的滾筒小。鋼繩芯輸送帶由于帶芯是單層細(xì)鋼絲繩，彎曲疲勞輕微，允許滾筒直徑比用帆布輸送帶的。
鋼繩芯輸送帶也存在一些缺點(diǎn):
1)制造工藝要求高，必須保證各鋼繩芯的張力均勻，否則輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)中由于張力不均而發(fā)生跑偏現(xiàn)象。
2)由于輸送帶內(nèi)無(wú)橫向鋼繩芯及帆布層，抗縱向撕裂的能力要避免縱向撕裂。
3)易斷絲。當(dāng)滾筒表面與輸送帶之間卡進(jìn)物料時(shí)，容易引起輸送帶鋼繩芯的斷絲。因此,要求要有可靠的清掃裝置。
4.1.2 輸送帶的連接
為了方便制造和搬運(yùn)，輸送帶的長(zhǎng)度一般制成100—200米，因此使用時(shí)必須根據(jù)需要進(jìn)行連接。橡膠輸送帶的連接方法有機(jī)械接法與硫化膠接法兩種。硫化膠接法又分為熱硫化和冷硫化膠接法兩種。塑料輸送帶則有機(jī)械接法和塑化接法兩種。
1)機(jī)械接頭
機(jī)械接頭是一種可拆卸的接頭。它對(duì)帶芯有損傷，接頭強(qiáng)度效率低，只有25%—60%，使用壽命短，并且接頭通過(guò)滾筒表面時(shí)，對(duì)滾筒表面有損害，常用于短距或移動(dòng)式帶式輸送機(jī)上?？椢飳有据斔蛶С２捎玫臋C(jī)械接頭形式有膠接活頁(yè)式，鉚釘固定的夾板式和鉤狀卡子式，但鋼絲繩芯輸送帶一般不采用機(jī)械接頭方式。
2)硫化（塑化）接頭
硫化（塑化）接頭是一種不可拆卸的接頭形式。它具有承受拉力大，
使用壽命長(zhǎng)，對(duì)滾筒表面不產(chǎn)生損害，接頭效率高達(dá)60%—95%的優(yōu)點(diǎn)，但存在接頭工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)。
對(duì)于分層織物層芯輸送帶在硫化前，將其端部按帆布層數(shù)切成階梯狀，如下圖4-1所示：
圖4-1 分層織物層芯輸送帶的硫化接頭
Figure 4-1 layered fabric of the core belt of curing joints
然后將兩個(gè)端頭相互很好的粘合，用專用的硫化設(shè)備加壓加熱并保持一定的時(shí)間即可完成。其強(qiáng)度為原來(lái)強(qiáng)度的(i-1)/i3100%。其中i為帆布層數(shù)。
4.2 傳動(dòng)滾筒
4.2.1 傳動(dòng)滾筒的作用及類型
傳動(dòng)滾筒是傳動(dòng)動(dòng)力的主要部件。作為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)講，可分成單滾筒傳動(dòng)及雙滾筒傳動(dòng)。單滾筒傳動(dòng)多用于功率不太大的輸送機(jī)上，功率較大的輸送機(jī)可采用雙滾筒傳動(dòng)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，還可增加圍包角以增加傳動(dòng)滾筒所能傳遞的牽引力。使用雙滾筒傳動(dòng)時(shí)可以采用多電機(jī)分別傳動(dòng)，可以利用齒輪傳動(dòng)裝置使兩滾筒同速運(yùn)轉(zhuǎn)。如雙滾筒傳動(dòng)仍不需要牽引力需要，可采用多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式。
輸送機(jī)的傳動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)有鋼板焊接結(jié)構(gòu)及鑄鋼或鑄鐵結(jié)構(gòu)，新設(shè)計(jì)產(chǎn)品全部采用滾動(dòng)軸承。傳動(dòng)滾筒的表面形式有鋼制光面滾筒、鑄（包）膠滾筒等，鋼制光面滾筒主要缺點(diǎn)是表面磨擦系數(shù)小，所以一般用在周圍環(huán)境濕度小的短距離輸送機(jī)上，鑄（包）膠滾筒的主要優(yōu)點(diǎn)是表面磨擦系數(shù)大，適用于環(huán)境濕度大、運(yùn)距長(zhǎng)的輸送機(jī)，鑄（包）膠滾筒按其表面形狀又可分為光面鑄（包）膠滾筒、人字形溝槽鑄（包）膠滾筒和菱形鑄（包）膠滾筒。
4.2.2 傳動(dòng)滾筒的選型及設(shè)計(jì)
傳動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件，它是依靠與輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行的部件。傳動(dòng)滾筒根據(jù)承載能力分為輕型、中型和重型三種。同一種滾筒直徑又有幾種不同的軸徑和中心跨距供選用。
1）.輕型：軸承孔徑80~100㎜。軸與輪轂為單鍵聯(lián)接的單幅板焊接筒體結(jié)構(gòu)。單向出軸。
2）中型：軸承孔徑120~180㎜。軸與輪轂為脹套聯(lián)接。
3）重型：軸承孔徑200~220㎜。軸與輪轂為脹套聯(lián)接，筒體為鑄焊結(jié)構(gòu)。有單向出軸和雙向出軸兩種。
輸送機(jī)的傳動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)有鋼板焊接結(jié)構(gòu)及鑄鋼或鑄鐵結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)滾筒的表面形式有鋼制光面滾筒、鑄（包）膠滾筒等，鋼制光面滾筒主要缺點(diǎn)是表面摩擦系數(shù)小，一般用在周圍環(huán)境濕度小的短距離輸送機(jī)上。鑄（包）膠滾筒的主要優(yōu)點(diǎn)是表面摩擦系數(shù)大，適用于環(huán)境濕度大、運(yùn)距長(zhǎng)的輸送機(jī)，鑄（包）膠滾筒按其表面形狀又可分為光面鑄（包）膠滾筒、人字形溝槽鑄（包）膠滾筒和菱形鑄（包）膠滾筒。
人字形溝槽鑄（包）膠滾筒是為了增大摩擦系數(shù)，在鋼制光面滾筒表面上，加一層帶人字溝槽的橡膠層面，這種滾筒有方向性，不得反向運(yùn)轉(zhuǎn)。人字形溝槽鑄（包）膠滾筒，溝槽能使水的薄膜中斷，不積水，同時(shí)輸送帶與滾筒接觸時(shí)，輸送帶表面能擠壓到溝槽里，由于這兩種原因，即使在潮濕的場(chǎng)合工作，摩擦系數(shù)降低也很小?？紤]到本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況和輸送機(jī)的工作環(huán)境：用于工廠生產(chǎn)，環(huán)境潮濕，功率消耗大，易打滑，所以我們選擇這種滾筒。鑄膠膠面厚且耐磨，質(zhì)量好；而包膠膠皮易掉，螺釘頭容易露出，刮傷皮帶，使用壽命較短，比較二者選用鑄膠滾筒。
4.2.3 傳動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)
其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-1所示：
圖4-1驅(qū)動(dòng)滾筒示意圖
Figure 4-1-driven drum diagram
4.2.4 傳動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)
1）求軸上的功率
若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)）=0.97，則
則軸的角轉(zhuǎn)速
2）軸的最小直徑的確定
式中
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，選取=112。于是 得
3）滾筒體厚度的計(jì)算
選Q235A鋼板用作電動(dòng)滾筒體材料，并取。對(duì)于Q235A剛，=235N/，則=58.75N/。
式中 p—功率，kW; --帶速，m/s;
l—筒長(zhǎng)，mm, R=; --許用應(yīng)力，N/。
表4-1 型帶式輸送機(jī)寬度與筒長(zhǎng)對(duì)應(yīng)表
Table 4-1-long belt conveyor width and extinguishers correspondence tables
輸送帶寬度
800
1000
1200
1400
電動(dòng)滾筒長(zhǎng)度
950
1150
1400
1600
由表4-1可知 滾筒長(zhǎng)度l=1600mm,
4) 電動(dòng)滾筒筒體強(qiáng)度的校核
已知 功率P=228.2kW,帶速筒長(zhǎng)l=1600mm,直徑D=630mm，
筒體厚度t=60.5mm,材料為Q235鋼板。
由式 --圓周驅(qū)動(dòng)力；
由式
，
代入得
=2=224200N， ==114100N；
，--為滾筒所受轉(zhuǎn)矩；
設(shè)輸送帶平均張力F沿滾筒長(zhǎng)度L均勻地分布在滾筒上，則滾筒單位長(zhǎng)度上
受的力
因
此中 W--抗彎截面模數(shù)，
對(duì)于內(nèi)徑d，外徑為D的電動(dòng)滾筒，其抗彎截面模數(shù)應(yīng)按圓柱殼理論選?。?
因此
式中 R—?dú)ぃL筒）的平均半徑，mm; t—?dú)?滾筒)的厚度，mm;
則 正應(yīng)力
根據(jù)第四強(qiáng)度理論，合成彎矩可以寫成：
計(jì)算強(qiáng)度校核通過(guò)。
4.2.5 傳動(dòng)滾筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1）求軸上的功率
傳動(dòng)滾筒軸的設(shè)計(jì)因滾筒材料為Q235A剛，其密度為，與滾筒的直徑D=630mm,厚度t=40mm,可求得滾筒質(zhì)量為m=886kg.
若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)）=0.97，則
則軸的角轉(zhuǎn)速
2）軸的最小直徑的確定
式中
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，選取=112。于是 得
3）傳動(dòng)滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）擬定軸上的零件方案，現(xiàn)選用下圖 4-1的裝配方案。
圖4－2 傳動(dòng)滾筒軸受力圖
Figure 4-2 transmission shaft by trying to drum
2) 根據(jù)定位和裝配的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度，軸的左邊部分如下圖所示。
圖4－3 傳動(dòng)滾筒軸左部分圖
Figure 4-3 left drive shaft of the drum map
3) 軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器與軸的定位均采用平鍵聯(lián)結(jié)，滾動(dòng)軸承與軸的
周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
4) 確定軸上圓角和倒角尺寸
取周端倒角為，各軸肩處的圓角半徑為R2。
5) 求軸上的載荷
軸的受力簡(jiǎn)圖如4-1所示，軸在水平方向的受力如圖所示，
圖4－4 軸水平方向力矩圖
Figure 4-4 horizontal axis torque map
由M（A）=0，可求得，上圖可知 =71883N
軸在垂直方向的受力如圖所示，
圖4－5 軸垂直方向力矩圖
Figure 4-5 vertical axis torque map
由M（A）=0，可求得，
扭矩圖為
圖4－6 軸的扭矩圖
Figure 4-6 axis of torque map
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面E是軸的危險(xiǎn)截面。
4）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（即危險(xiǎn)截面E）的強(qiáng)度。根據(jù)式
式中 --------軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為MPa；
M-----軸所受的彎矩，單位為，。
T-----軸所受的扭矩，單位為，。
W----軸的抗彎截面系數(shù)，單位為，對(duì)沒(méi)鍵槽的
由式 W=
---許用彎曲應(yīng)力，對(duì)也選定的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，。
因有，因此，此軸安全。
4.3 托輥
4.3.1 托輥的作用與類型
1）作用
托輥是決定帶式輸送機(jī)的使用效果，特別是輸送帶使用壽命的最重要部件之一。托輥組的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了輸送帶和托輥所受承載的大小與性質(zhì)。對(duì)托輥的基本要求是：結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)久耐用，密封裝置防塵性能和防水性能好，使用可靠。軸承保證良好的潤(rùn)滑，自重較輕，回轉(zhuǎn)阻力系數(shù)小，制造成本低，托輥表面必須光滑等。
支承托輥的作用是支承輸送帶及帶上的物料，減小帶條的垂度，保證帶條平穩(wěn)運(yùn)行，在有載分支形成槽形斷面，可以增大運(yùn)輸量和防止物料的兩側(cè)撒漏。一臺(tái)輸送機(jī)的托輥數(shù)量很多，托輥質(zhì)量的好壞，對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)行阻力、輸送帶的壽命、能量消耗及維修、運(yùn)行費(fèi)用等影響很大。
安裝在剛性托輥架上的三個(gè)等長(zhǎng)托輥組是最常見的，三個(gè)托輥一般布置在同一個(gè)平面內(nèi)，兩個(gè)側(cè)托輥向前傾；亦可將中間托輥和側(cè)托輥錯(cuò)開布置。后一種形式托輥組的優(yōu)點(diǎn)是能接觸到每一個(gè)托輥，便于潤(rùn)滑；缺點(diǎn)是托輥組支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大，并且輸送帶運(yùn)行阻力大約增加10％。因此實(shí)際上主要采用三個(gè)托輥布置在同一平面內(nèi)的托輥組。
2）類型
托輥可分為槽形托輥、平行托輥、緩沖托輥和調(diào)心托輥等；
圖4-7 槽形托輥
Figure 4-7 trough roller
槽形托輥(圖l 7．3—抽)用于輸送散粒物料的帶式輸送機(jī)上分支，使輸送帶成槽形，以便增大輸送能力和防止物料向兩邊灑漏。目前國(guó)內(nèi)Ⅱ系列由三個(gè)輥?zhàn)咏M成的槽形托輥槽角為或，增大槽角可加大載貨的橫斷面積相防止輸送帶跑偏，但使膠帶彎折，對(duì)輸送帶的壽命不利。為降低膠帶邊緣的附加應(yīng)力，在傳動(dòng)滾筒與第一組槽形托輥之間可采取槽角為、、的過(guò)渡托輥使膠帶逐步成槽。
平形托輥由一個(gè)平直的輥?zhàn)訕?gòu)成，用于輸送件貨。
其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：
圖4-8 平行托輥
Figure 4-8 parallel roller
緩沖托輥用于帶式輸送機(jī)的受料處，以便減少物料對(duì)輸送帶的沖擊，有橡膠圈式和彈簧板式等。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：
圖4-9 緩沖托輥
Figure 4-9 buffer roller
a)橡膠圈式 b)彈簧板式
調(diào)心托輥用來(lái)調(diào)整輸送帶的橫向位置，使它保持正常運(yùn)行。調(diào)心托輥形式很多，輸送散粒物料最簡(jiǎn)單的是采用槽形前傾托輥。如圖l 7．8-7所示．借助兩個(gè)側(cè)托輥朝膠帶運(yùn)行方向前傾一定角度(一般約)而對(duì)跑偏的輸送帶起復(fù)位作用。這種方法簡(jiǎn)單，但會(huì)使阻力增大約10％。其它還有錐形、V形、反V形等多種調(diào)心托輥，可按需選用。
圖4-10 側(cè)托輥前傾的調(diào)心托輥
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