物料升降平台的设计.docx

物料升降平台的设计
第1章 绪 论
1.1 课题背景、目的以及意义
1)研究现状：
项目组成员经过两年多的密切协作、勤奋努力，创新研发了JHY-45型林木球果调制间、TSJ-2500物料输送系统、LZC-50型去翅精选联合机等四台重点设备，从根本上解决了营林机械化中种子处理部分的突出难点，项目组按照计划书的要求严格执行，由于人员稳定，分工明确，各尽其责，全面完成了《项目任务书》中规定的各项指标和要求 ，于2010年12月底申请项目验收。
2)选题目的和意义：
随着种子园、母树林结实期的到来，预处理的林木球果及其种子将大量增加，而这部分种子的价值已经不容许有任何浪费和损失，对于培育多年的种子园、母树林所产出的优良种子，要达到良种的储藏不变质和精良播种机械化作业对种子的严格要求，本成套设备的研制在种子加工过程中将起到工艺创新的作用。
装卸球果是最繁重的体力劳动，费时费工，整个种子生产车间使用本套设备能节省工时70%以上，而且该物料输送系统的研制与开发能够实现此设备在多领域的应用。随着国家对林木良种基地的大规模建设和投入，为改变以往机械设备性能落后、集成度低、能耗大、种子调制工艺落后的弊端，开发适合现代林木种子生产的成套机械设备是当今林业种苗生产中迫切解决的问题。
1.2物料升降平台简介
物料升降平台，是一种固定装置的机械输送设备，主要适用于粉状、颗粒状及小块物料的连续垂直提升，可广泛应用于各种规模的饲料厂、面粉厂、米厂、油厂、淀粉厂以及粮库、港口码头等的散装物料的提升。 　　
物料升降平台用来垂直提升经过破碎机的石灰石、煤、石膏、熟料、干粘土等块粒状物料以及生料、水泥、煤粉等粉状物料。根据料斗运行速度的快慢不同，物料升降平台可分为：离心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三种形式。离心式卸料的斗速较快，适用于输送粉状、粒状、小块状等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速较慢，适用于输送块状的，比重较大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。物料升降平台的牵引构件有环链、板链和胶带等几种。环链的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固，输送磨琢性大的物料时，链条的磨损较小，但其自重较大。板链结构比较牢固，自重较轻，适用于提升量大的，但铰接接头易被磨损，胶带的结构比较简单，但不适宜输送磨琢性大的物料，普通胶带物料温度不超过60°C，夹钢绳胶带允许物料温度达80°C，耐热胶带允许物料温度达120°C，环链、板链输送物料的温度可达250°C 。
特点
　1.驱动功率小,采用流入式喂料、诱导式卸料、大容量的料斗密集型布置，在物料提升时几乎无回料和挖料现象，因此无效功率少。 　　
2.提升范围广，这类提升机对物料的种类、特性要求少，不但能提升一般粉状、小颗粒状物料，而且可提升磨琢性较大的物料。密封性好，环境污染少。 　
　3.运行可靠性好，先进的设计原理和加工方法，保证了整机运行的可靠性，无故障时间超过2万小时。提升高度高.提升机运行平稳，因此可达到较高的提升高度。 　
　4.使用寿命长，提升机的喂料采取流入式，无需用斗挖料，材料之间很少发生挤压和碰撞现象。本机在设计时保证物料在喂料、卸料时少有撒落，减少了机械磨损。
1.3 国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果
物料升降平台是实现物料垂直输送的主要设备。由于它具有提升物料平稳，占地面积小，提升高度高，密封性良好，可输送粉状物料而不致飞扬等优点，被广泛用于粮油、饲料、酒精等加工企业。随着我国经济的发展，粮油、饲料等行业加工规模的日益扩大，对斗式提升机的要求也越来越高。为进一步提高产品质量，使提升机的设计更合理，性能更可靠，所以提出对提升机改造，并用于农业中。
物料升降平台广泛用于垂直输送各种散状物料，国内物料升降平台的设计制造技术是50年代由前苏联引进的，直到80年代几乎没有大的发展。自80年代以后，随着国家改革开放和经济发展的需要，一些大型及重点工程项目从国外引进了一定数量的物料升降平台，从而促进了国内斗提机技术的发展。有关物料升降平台的部颁标准JB3926—85及按此标准设计的TD、TH及TB系列斗提机的相继问世，使我国斗提机技术水平向前迈了一大步， 但由于产品设计、原材料、加工工艺和制造水平等方面的原因，使产品在实际使用中技术性能、传递扭矩、寿命、可靠性和噪声等与国际先进水平相比仍存在相当大的差距。
物料升降平台按牵引形式主要分为胶带式、圆环链式和板链式三种，因经济条件、技术水平及使用习惯等原因，国内用户对圆环链式和胶带式斗提机需求量较大，这两种斗提机的技术发展受到较多的关注，而且有较为明显的发展。TH型是一种圆环链斗式物料升降平台，采用混合式或重力卸料，挖取式装料。牵引件用优质合金钢高度圆环链，中部机壳分单、双通道两种形式为机内重锤箱恒力自动张紧。链轮采用可换轮缘组合式结构。使用寿命长，轮缘更换工作简便。下部采用重力自动张紧装置，能保持恒定的张紧力，避免打滑或脱链，同时畚斗遇到偶然因素引起的卡壳现象时有一定的容让性，能够有效地保护下部轴等部件。该物料升降平台适用于输送堆积密度小于1.5t/m³易于掏取的粉状、粒状、小块状的底磨琢性物料，如煤、水泥、碎石、砂子、化肥、粮食等。TH型斗式提升机用于各种散状物料的垂直输送。适用于输送粉状、粒状、小块状物料，物料温度在250℃以下。
本项目主要针对物料输送系统中物料升降平台的升降平稳性及安全性方面进行了重点研究开发以及结构设计，零、部件的设计计算及其强度校核，并对提升部分进行优化，主要是提升方式与传送量进行设计与分析
1）对斗式提升机的工作原理进行深入研究，根据斗式提升机的工作能力和使用要求，设计出总体方案。
2）设计出合理的提升机结构和零件的强度，保证运行的稳定性。
3）设计出合理的驱动装置，保证运行的高效性。
第2章 课题介绍以及设计理论
2.1 传动方案的拟定原则
方案选择的原则：
1)经济高效 尽可能设计制造成本低廉，这样可以使本产品应用范围更广泛。在追求低成本的过程中更主要的是要保证设备的性能。高的性价比是设备在同类产品市场竞争中取胜的关键。
2)安全可靠 本设备在设计过程中要保证在运转过程中要保证操作者及附近人的安全，保证在任何情况下不会对人造成严重的伤害。
3)保证稳定性 保证在运行过程中的稳定性。稳定的设备是扩大产品适用范围，增加经济效益的关键。
4)操作简单 本设计中将电机轴与带轮连接，大小带轮进行减速，减速之后再传递到输送装置。
2.2 牵引方式、装卸料方式及选用
在带或链等挠性牵引件上，均匀地安装着若干畚斗用来连续运送物料的运输设备称为斗式提升机。
用途：主要用于垂直、倾斜连续输送散状物料。
优点：结构简单;占地面积小;提升高度大（一般12～20m，最高可达30～60m）;密封性好，不易产生粉尘。
缺点：畚斗和牵引件易磨损，对过载的敏感性大
物料升降平台的构件包括：牵引件、传动滚筒、张紧装置、畚斗、加料及卸料装置和驱动装置等组成。整个装置封闭在金属外壳内，一般传动滚筒和驱动装置放在提升机的上端，如图2.1所示。
类型：立式，倾斜式，此项目中的斗式提升机采用立式。
2.2.1 物料升降平台分类
按牵引件分类：
斗式提升机的牵引构件有环链、板链和胶带等几种。环链的结构和制造比较简单，与畚斗的连接也很牢固，输送磨琢性大的物料时，链条的磨损较小，但其自重较大。板链结构比较牢固，自重较轻，适用于提升量大的提升机，但铰接接头易被磨损，胶
带的结构比较简单，但不适宜输送磨琢性大的物料，普通胶带物料温度不超过60°C，
钢绳胶带允许物料温度达80°C，耐热胶带允许物料温度达120°C，环链、板链输送物
料的温度可达250°C。斗提机最广泛使用的是带式(TD)，环链式(TH)两种型式。用于输送散装水泥时大多采用深型畚斗。如TD型带式斗提机采用离心式卸料或混合式卸料适用于堆积密度小于1.5t/m³的粉状、粒状物料。TH环链斗提机采用混合式或重力式卸料用于输送堆和密度小于1.5t/m³的粉状、粒状物料。胶带：中小生产能力，中等提升高度，较轻料；链带：提升高度高，重物料。
本课题由于提升量不是很大，并且温度也在允许范围内，因此，使用胶带式牵引方式，如图2.1所示。

图2.1 物料升降平台
2.2.2 物料升降平台的装载和卸载
按卸载方式分类：
物料升降平台可分为：离心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三种形式。离心式卸料的斗速较快，适用于输送粉状、粒状、小块状等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速较慢，适用于输送块状的，比重较大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。
物料升降平台的装载方式有三种，即挖取式装载（见图2.2）、注入式装载（见图2.3）和混合式装载。注入式装载要求散料以微小建度均匀地落入畚斗中，形成比较稳定的料流，装料口下部应有一定的高度，采用该方式装载时一般畚斗布置较密；畚斗在牵引件上布置较稀时多采用挖取式装载，只能用于输送粉状或小颗粒流动性良好物料的
场合，斗速运行速度在2m/s以下，介于两者之间采用混合式装载。

图2.2 挖取式装载 图2.3注入式装载

本课题中使用挖取式装载。
卸载方式有离心式、重力式及混合式三种。
离心式卸料畚斗的运行速度较高，通常取为1～2m/s。如欲保持这种卸载必须正确选择驱动轮的转速和直径，以及卸料口的位置。其优点是：在一定的畚斗速度下驱动轮尺寸为最小；卸料位置较高，各畚斗之间的距离可以减小，并可提高卸料管高度，当卸料高度一定时，提升机的高度就可减小；缺点是：畚斗的填充系数较小，对所提升的物料有一定的要求，只适用于流动性好的粉状、粒状、小块状物料。
重力式卸载使用于卸载块状、半磨琢性或磨琢性大的物料，畚斗运行速度为0.4～0.8m/s左右，需配用带导向槽的畚斗。其优点是：畚斗装填良好，畚斗尺寸与极距的大小无关。因此允许在较大的畚斗运行速度之下应用大容积的畚斗；主要缺点是：物料抛出位置较低，故必须增加提升机机头的高度。
物料在畚斗的内壁之间被抛卸出去，这种卸载方式称为离心—重力式卸载。常用于卸载流动性不良的粉状物料及含水分物料。畚斗的运动速度为0.6~0.8m/s范围，常用链条做牵引构件。
畚斗的形式是承载部件，按照形式分为：a：深斗，适用于流动性好、干燥物料；b：浅斗（多用）潮湿、流动差物料；c：三角形斗定向自流式卸料。
本项目中根据提升的物料的特性，初步选择浅斗，如图2.4所示。
2.3 常用物料升降平台选用及相关计算
（一）目前国内常用的物料升降平台均为垂直式，较新型符合标准TB3926-85的有TD型、TH型，它们的主要特征、用途及型号见表2-1。

图2.4 三种斗的形式
表2-1 TD、TH、TB型物料升降平台特征、型号表
型式
TD型
TH型
TB型
结构特征
采用橡胶带作牵引构件
采用锻造的环形链条作为牵引构件
采用板式套筒滚子链条作为牵引构件

卸载特征
采用离心式或混合式方式卸料
采用重力式或混合式方式卸料
采用重力式卸料
适用输送物料
松散密度ｐ＜1.5t/m³的粉状、粒状、小块状的无磨琢性、半磨琢性物料
松散密度ｐ＜1.5t/m³的粉状、粒状、小块状的无磨琢性、半磨琢性物料
松散密度ｐ＜2t/m³的中、大块状的磨琢性物料

适用温度
被输送物料温度不得超过60℃，如采用耐热橡胶带时温度不超过200℃
被输送物料温度不得超过250℃
被输送物料温度不得超过250℃

型号
TD100、TD160、TD250、TD315、TD400、TD500、TD630
TH315、TH400、TH500、TH630、TH800、TH1000
TB250、TB315、TB400、TB500、TB630、TB800、TB1000
提升高度
约在4～40mm范围内
约在4.5～40mm范围内
约在5～50mm范围内
输送量
4～238m³/h
35～185m³/h
20～563m³/h
（二）TD型物料升降平台型式　　
(1) 传动装置TD型斗提机的传动装置有两种形式。分别配有YZ型减速器或ZQ(YY)型减速器。YZ型轴装减速器直接套装在主轴轴头上，省去了传动平台、联轴器等，使结构紧凑，重量轻，而且其内部带有异型辊逆止器，逆止可靠。该减速器噪声低，运转平稳，并随主轴浮动，可消除安装应力。　　
(2) TD型斗提机备有四种畚斗Q型（浅斗）、H型（弧底斗）、Zd型（中深斗）、Sd型（深斗）。
（三）常用斗提机功率计算
1、轴功率的近似计算：
P0 = （2.1）
式中：P0—— 轴功率（千瓦）；
Q—— 斗提机的输送量（吨/小时）；
H—— 提升高度（米）；
v—— 提升速度（米/秒）；
K1、K2—— 系数。具体见表2-2
表2-2 物料升降平台参数表
输送能力
Q
（吨/小时）
牵引构件型式
带式
单链式
双链式
畚斗型式
深斗和
浅斗
三角斗
深斗和
浅斗
三角斗
深斗和
浅斗
三角斗
系数K1
<10
0.6
-
1.1
-
-
-
10-25
0.5
-
0.8
1.10
1.2
-
25-50
0.45
0.6
0.6
0.83
1.0
-
50-100
0.4
0.55
0.5
0.70
0.8
1.10
>100
0.35
0.5
-
-
0.6
0.90
系数K3
2.5
2.00
1.5
1.25
1.5
1.25
系数K2
1.6
1.10
1.3
0.80
1.3
0.80
2、电动机功率计算：
P = （2.2）
式中：N—— 电动机功率（千瓦）；
N0—— 轴功率（千瓦）；
η1—— 减速机传动效率，对ZQ型减速机η1=0.94；
η2—— 三角皮带或开式齿轮传动效率，对三角皮带η2=0.96，对开式齿轮 η2=0.93；
K'—— 功率备用系数。与高度H有关，当：H<10米时，K'=1.45；10<H<20 米时，
K'=1.25；H>20米时，K'=1.15。
2.4 物料升降平台的主要部件
物料升降平台的主要部件有：驱动装置、畚斗、牵引构件、底座和中间罩壳等。
驱动装置由电动机、减速机、逆止器或制动器及联轴器组成，驱动主轴上装有滚筒或链轮。大提升高度的斗提机采用液力偶合器，小提升高度时采用弹性联轴器。使用轴装式减速机可省去联轴器，简化安装工作，维修时装卸方便。
畚斗通常分为浅斗、深斗和有导向槽的尖棱面斗。浅斗前壁斜度大深度小，适用于运送潮湿的和流散性不良的物料。深斗前壁斜度小而深度大，适用于运送干燥的流散性好的散粒物料。有导向侧边的夹角形畚斗前面畚斗的两导向侧边即为后面畚斗的卸载导槽，它适用于运送沉重的块状物料及有磨损性的物料。 散装水泥由于流动性好且干燥，用深斗较合适，卸载时，物料在畚斗中的表面按对数螺线分布，设计离心卸料的畚斗时往往在畚斗底部打若干个气孔，使物料装载时有较高的填充量，并且卸料时更完全。
牵引构件为一封闭的绕性构件，多为环链、板链或胶带。
张紧装置有螺杆式与重锤式两种。带式物料升降平台的张紧滚筒一般制成鼠笼式壳体，以防散料粘集于滚筒上。
物料升降平台可采用整体机壳，也可上升分支和下降分支分别设置机壳。后者可防止两分支上下运动时在机壳空气扰动。在机壳上部设有收尘法兰和窥视孔。在底部设有料位指示，以便物料堆积时自动报警。胶带提升机还需设置防滑防偏监控及速度监测器。
2.5 物料升降平台工作原理
物料升降平台的原理：如图2.3所示，固接着一系列畚斗的牵引构件（环链、链轮）

图2.3 物料升降平台
环绕在物料升降平台的头轮与底轮之间构成闭合轮廓。驱动装置与头轮相连，使斗式提升机获得动力并驱动运转。张紧装置与底轮相连，使牵引构件获得必要的初张力，以保证正常运转。物料从升机的底部供入，通过一系列畚斗向上提升至头部，并在该处实现卸载，从而实现在竖直方向提内运送物料。斗式提升机的畚斗和牵引构件等走行部分以及头轮、底轮等安装在全密封的罩壳之内。综合此次设计的提升高度与台时产量等要求，本提升机选用混合或重力方式卸料，掏取式装料，选用Zd型（中深斗）畚斗，牵引件为低合金高强度圆环链，经适当的热处理后，具有很高的抗拉强度和耐磨性，使用寿命长，采用了组装式链轮。有轮体、轮缘用高强度螺栓联接而成。在链轮磨损到一定程度后，可拧下螺栓，拆换轮缘，更换方便，且节约拆料、降低了维修费；下部采用了重锤杠杆式张紧装置，即可实现自动张紧。一次安装后不需调整，又可以保持恒定的张紧力，从而保证机器的正常运转，避免了打滑或脱链.
2.6 物料升降平台设计方案总览
通过本章的讨论，将此项目中的各部分设计方案汇总成下表2-3，这些方案将在以下的章节中逐步完善。
表2-3 物料升降平台方案设计总览
装载方式
掏取式
卸载方式
重力式，混合式
牵引件
橡胶带
畚斗
Sh型深型畚斗
驱动轮
焊接式滚筒
驱动轴
光轴
轴承
带座球面滚子轴承
电机
待计算

2.7 本章小结
本章主要叙述了物料升降平台的工作原理，确定了设计的基本方案。阐述了斗式提升机的分类，初步确定了本课题中物料升降平台的装载和卸载方式。并且列举了一些计算物料升降平台功率和其它相关参数的方法。对物料升降平台的主要部件也进行了列举。基本确定了提升机的设计方案，并且进行了汇总。
第3章 物料升降平台主要参数确定及主要结构设计
3.1 电动机功率的确定
电机功率
（3.1）
式中:P ——电动机功率（kW）；
P0—— 轴功率（kW）；
—— 总效率，根据文献3，并且为三角带传动，取大约为0.7
代入式（3.1）计算得：

3.2 电动机的选择
表3-1 Y型电动机主要性能参数

型 号

额定
功率

额定
电流

转速

效率

功率因数
堵转转矩
堵转
电流
最大
转矩

重量
额定转矩
额定
电流
额定
转矩
kW
A
r/min
%
cos
倍
倍
倍
kg
Y90S-6
0.75
2.3
910
72.5
0.7
2.0
5.5
2.2
21
Y90L-6
1.1
3.2
910
73.5
0.7
2.0
5.5
2.2
24
Y100L-6
1.5
4
940
77.5
0.7
2.0
6.0
2.2
35
Y112M-6
2.2
5.6
940
80.5
0.7
2.0
6.0
2.2
45
Y132S-6
3
7.2
960
83.0
0.8
2.0
6.5
2.2
66
Y132M1-6
4
9.4
960
84.0
0.8
2.0
6.5
2.2
75
Y132M2-6
5.5
12.6
960
85.3
0.8
2.0
6.5
2.2
85
Y160M-6
7.5
17
970
86.0
0.8
2.0
6.5
2.0
116
Y160L-6
11
24.6
970
87.0
0.8
2.0
6.5
2.0
139
Y180M-6
15
31.4
970
89.5
0.8
1.8
6.5
2.0
182
Y型电动机的主要性能参数见表3-1。
按已知工作要求和条件选用要求电机功率P＝0.75kW，转速n=910r/min左右，参照文献[1]中电动机的类型及其应用特点，拟选用Y90S-6型电动机。输出轴直径Φ24，中心高160mm，工作转速910 r/min。该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。
型 号：Y90S-6
额定功率: 0.75 KW
同步转速: 910 r/min
满载时；功率因数: cosφ=0.7
额定电流: 2.3A
额定转矩（堵转转矩）：2.0 N·m
额定转矩（最大转矩）：5.5 N·m
转动惯量:
净 重: 21

图3.1 电动机的外形及安装尺寸
Y90S-6电动机的外形及安装尺寸如表3-2所示：
表3-2 Y90S-6外形尺寸及安装尺寸
A
B
C
D
E
F
G
H
K
AB
AC
AD
HD
BB
L
140
125
56
24
50
8
20
90
10
180
175
1160
170
155
310
3.3 最大张力的计算
在单驱动的带式输送机中，驱动滚筒的趋入点Sn的张力，通常为输送带的最大张力， Sn与驱动轴功率的关系可按文献3式2.5计算
（3.2）
—— 趋入点张力，N；
e—— 自然对数的底，e=2.718；
—— 输送带与滚筒的摩擦系数；
—— 输送带在滚筒上的包角，rad；
当包角以度为单位时，其对应的值见文献3表3-21,当我们采用包角=180°时，滚筒表面同时也为胶面，由于此运输机的工作环境比较干燥，所以=0.35，则=3.00。
所以
3.4 计算传动比
电动机的满载转速和工作机的转速nw可得传动装置的总传动比为：
(3.2)
初定工作机的转速为
代入式(3.2)得：
根据工况，使用带轮进行减速，因此初步确定带轮的传动比
3.5 带轮设计
3.5.1 定V带的型号和带轮直径
工作情况系数:由文献2表11-5取
计算功率：
选带型号：由文献2图11.6选择A型带
小带轮直径：由文献2表11.6取：
大带轮直径：由文献二式11.5
（设）
取337.5mm
大带轮转速：
3.5.2 计算带长

初取中心距：
带长：
由文献2图11.4取基准带长
3.5.3 求中心距和包角
中心距：由文献2式11.3

小轮包角：由文献2式11.4

3.5.4 求带根数
带速：

传动比
求带根数，由文献2表11.8得
由文献2表11.7知
由文献2表11.12知
由文献2表11.10知
由文献2式11.22知

取z=2
3.5.5 求轴上载荷
张紧力：

轴上载荷：

3.5.6 带轮结构

图3.2 小带轮的结构

图3.3 大带轮
3.6 传送畚斗带系统的设计

图3.4 畚斗带
畚斗带是斗提机的牵引构件，其作用是承载、传递动力。要求强度高、挠性好、延伸率小、重量轻。常用的有帆布带、橡胶带两种。帆布带是用棉纱编织而成的，主要适用于输送量和提升高度不大、物料和工作环境较干燥的斗提机；橡胶带由若干层帆布带和橡胶经硫化胶结而成，用于输送量和提升高度较大的提升机。
3.6.1 输送带的简介
输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件（钢丝绳牵引带式输送机除外），它不仅要有承载能力，还要有足够的抗拉强度。输送带有带芯（骨架）和覆盖层组成，其中覆盖层又分为上覆盖胶，边条胶，下覆盖胶。
输送机的带芯主要是有各种织物（棉织物，各种化纤织物以及混纺织物等）或钢丝绳构成。它们是输送带的骨干层，几乎承载输送带工作时的全部负载。因此，带芯材料必须有一定的强度和刚度。覆盖胶用来保护中间带芯不受机械损伤以及周围有害介质的影响。上覆盖胶层一般较厚，这是输送带的承载面，直接与物料接触并承受物料的冲击和磨损。下覆胶层是输送带与支撑托辊接触的一面，主要承受压力，为了减少输送带沿托辊运行时的压陷阻力，下覆盖胶的厚度一般较薄。侧边覆盖胶的作用是当输送带发生跑偏使侧面与机架相碰时，保护带芯不受机械损伤。
3.6.2 输送带的分类
按输送带带芯结构及材料不同，输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类。织物层芯又分为分层织物芯和整体织物层层芯两类，且织物层芯的材质有棉，尼龙和维纶等。整体编织织物层芯输送带与分层织物层芯输送带相比，在带强度相同的情况下，整体输送带的厚度小，柔性好，耐冲击性好，使用中不会发生层间剥裂，但伸长率较高，在使用过程中，需要较大的拉紧行程。
钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高，抗弯曲性能好；伸长率小，需要拉紧行程小。同其它输送带相比，在带强度相同的前提下，钢丝绳芯输送带的厚度小。
3.6.3 输送带的连接
为了方便制造和搬运，输送带的长度一般制成100～200米，因此使用时必须根据需要进行连接。橡胶输送带的连接方法有机械接法与硫化胶接法两种。硫化胶接法又分为热硫化和冷硫化胶接法两种。塑料输送带则有机械接法和塑化接法两种。
(1)机械接头
机械接头是一种可拆卸的接头。它对带芯有损伤，接头强度效率低，只有25%～60%，使用寿命短，并且接头通过滚筒表面时，对滚筒表面有损害，常用于短距或移动式带式输送机上。织物层芯输送带常采用的机械接头形式有胶接活页式，铆钉固定的夹板式和钩状卡子式，但钢丝绳芯输送带一般不采用机械接头方式。
(2)硫化（塑化）接头
硫化（塑化）接头是一种不可拆卸的接头形式。它具有承受拉力大，使用寿命长，对滚筒表面不产生损害，接头效率高达60%～95%的优点，但存在接头工艺复杂的缺点。
对于分层织物层芯输送带在硫化前，将其端部按帆布层数切成阶梯状， 然后将两个端头相互很好的粘合，用专用的硫化设备加压加热并保持一定的时间即可完成。其强度为原来强度的(i-1)/i×100%。其中i为帆布层数。
此带式输送机选用了较小直径的滚筒和较大的托辊槽角（35°），为此，我们选用了带芯薄、重量轻、强度高、成槽性好的薄型橡胶输送带与之配套。
3.6.4 输送带层数的计算
输送带层数按文献3式2.6计算
（3.3）
式中：
—— 输送带带芯层数；
—— 最大工作张力，N =2000N；
—— 安全系数，一般多层带取n=8~10，减层带取n=9~11，在此，我们取n=10；
—— 输送带宽度(mm),B=400mm；
—— 带芯径向扯断强力，N/(mm×层)，见[运输机械设计选用手册]表3-3；
此时我们选用因价格低、质量好而被业内人士普遍使用的维纶帆布芯，每层厚度为0.6mm，则径向扯断强度 =70 N/(mm×层)。
代入数据
输送带层数
即输送带层数为1层即可。
3.7 计算传动装置的运动和动力参数
3.7.1 各轴转速
电机轴的转速：
驱动轴的转速为：
从动轴的转速为：
3.7.2 各轴功率
驱动轴的功率：
从动轴的功率：
3.7.3 各轴转矩
电动机和各轴的分配参数如表3.3
电机轴的转矩：
驱动轴的转矩：
从动轴的转矩：
表3-3 电动机和各轴分配参数
编号
电动机轴
驱动轴
从动轴
功率P/(Kw)
0.75
0.72
0.525
转速n/(r﹒min)
910
202.2
202.2
转矩T/(N﹒M)
7.871
34.006
24.796
传动比（i）
4.5
1
效率（）
0.96
0.729
3.8 本章小结
本章主要介绍了确定设备的传动方案，电动机的选择以及各轴个参数的计算、设备整体的传动比和各级传动比的分配。为下文的设计提供了良好的设计方案及步骤，根据这个总体的思路完成以下的设计。
第4章 轴的设计计算及校核
4.1 驱动轴设计
4.1.1 轴的材料及热处理
斗式提升机驱动轴主要承受高扭矩，高弯矩，是提升机中最重要的零件之一，故轴的材料选用Q235。
4.1.2 轴的基本尺寸设计
1、初步计算轴的直径
参照文献[2]中关于轴的设计部分，根据轴的承载情况，选择扭转强度计算法来计算轴的直径。
（4.1）
式中 A—— 系数，此处取140，
P—— 轴上的功率，kW
n—— 轴的转速，r/min，

将相关数据代入式4-1可得
（4.2）
因为轴端装联轴器需要开键槽，会削弱轴的强度，故将轴径增加4%~5%，取轴的直径为30mm。
2、驱动轴的结构设计（如图4.1）

图4.1 驱动轮的结构

3、各轴段的直径
①段安装带轮，传递扭矩，取其直径为30mm； ②安装轴承，结合轴承的选择，取其直径为30mm；③段是为满足安装带轮，起到轴向固定带轮的作用，取其直径为34mm；④段是加工滚筒的地方，取其直径为32mm；⑤段和③段对称，取直径为34mm；⑥段也是安装轴承的位置，因此，直径为30mm。
4、确定各轴段的长度
①段的长度应略小于大带轮的宽度，长度为47；②段根据轴承宽度去长度44mm；③考虑整个轴的结构，以及轴的安装取52mm；④长度96mm；⑤段长度56mm；⑥段长度45mm。所以轴一的总47+44+52+96+56+45=340mm
5、传动零件的周向固定
带轮处采用A型普遍平键固定以带动带轮转动，其中带轮处的键为：键7×47/GB1096-79。
轴承使用带座轴承UCP206。
6、上倒角及圆角
轴端倒角2×45°，安装链轮的轴段倒角为2.5×45°，倒圆角为R1.6mm，为方便加工，其它轴肩圆角半径均取为0.6mm。
4.1.3 轴的强度校核计算
1、轴的受力分析及弯矩图如图4.2所示。
2、计算支承反力
由于轴在水平面上不受力，所以
（4.3）
在竖直面上
（4.4）

式中：—— 同一时刻提升机上行畚斗中物料重量
—— 预紧力（平均每米长度牵引构件重量，25kg/m）
（4.5）
（4.6）
（4.7）
3、按弯扭合成强度条件计算如下
很显然滚筒中间截面为危险截面。
由于弯曲应力为对称循环，扭转切应力为静应力，则
（4.8）
所以截面左侧安全，显然截面右侧也是安全的。

图4.2 驱动轴的受力分析

（4.9）
4、安全系数校核
弯曲应力
（4.10）
应力幅

平均应力 MPa
切应力
（4.11）
（4.12）
安全系数
（4.13）
（4.14）
（4.15）
许用安全系数显然S>， 故b—b剖面安全。
以上计算表明，轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。
4.1.4 轴承选择以及校核
1 轴承选型
考虑驱动轴在的较大弯矩作用下会产生弯曲变形，故选用承载能力大并有自动调心功能的调心球轴承轴承UCP206。其基本参数如表4-1。
表4-1 轴承UCP206基本参数
基本尺寸 /mm
额定载荷 /kN
d
D
B

30
38.1
167
15
11.2

2 工作情况分析及寿命计算
提升机驱动轴轴承主要承受径向载荷，轴向载荷很小并可以忽略中等冲击。其当量动载荷为：
（4.16）
式中：——载荷系数，中等冲击取1.2~1.8。
其寿命为：
（4.17）
式中：——轴承的寿命指数，滚子轴承=10/3。
故驱动轴轴承的工作寿命为73034小时。
4.1.5 驱动链轮键的设计校核
由驱动链轮轴的直径d为100mm，文献 [2]，由表9-4可知，应取键的宽b=28mm，高度 h=16 mm的普通平键，键的材料应选45钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，由表9-3可知[σc]=110 MP，[τ]=90 MP，键连接工作面的强度校核如下：
<[σc] （4.18）
<[τ] （4.19）
式中：
T—— 传递的转矩 （）
d—— 轴的直径 （mm）
l—— 键的工作长度，A型（mm），l=L-b(mm)，b为键的宽度。
4.1.6 驱动带轮键的设计校核
由驱动带轮轴的直径d为30mm，文献 [1]，由表9-4可知，应取键的宽b=8mm，高度 h=7 mm的普通平键，键长L=45mm，键的材料应选45钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，由表9-3可知[σc]=110 MP，[τ]=90 MP，键连接工作面的强度校核如下：
<[σc] （4.20）
<[τ] （4.21）
式中：
T—— 传递的转矩 （）
d—— 轴的直径 （mm）
l——键的工作长度，A型（mm），l=L-b(mm)，b为键的宽度。
4.2 从动轴设计
4.2.1 从动轴结构
如图4.3所示。

图4.3 从动轴结构
4.2.2 轴的强度校核计算
1 轴的受力分析及弯矩图如图4.4所示。

图4.4 从动轴受力
2 计算支承反力
由于轴在水平面上不受力，所以
（4.22）
在竖直面上
（4.23）
式中
——预紧力（平均每米长度牵引构件重量，25kg/m）
（4.24）
（4.25）
（4.26）
3 按弯扭合成强度条件计算如下
很显然滚筒中间截面为危险截面。
由于弯曲应力为对称循环，扭转切应力为静应力，则
（4.27）

所以截面左侧安全，显然截面右侧也是安全的。
4.3 本章小结
本章主要对物料升降平台的传动系统进行了设计，确定了各传动件的基本尺寸，并对轴进行了校核。确定了键的尺寸，并对键进行了校核。选择了轴承，并估计了轴承的寿命。从而整个传动