带式输送机机械传动系统设计.doc

毕业设计带式输送机机械传动系统设计DESIGN OF MECHANICAL TRANSMISSION SYSTEM FOR BELT CONVEYER摘要随着现代化工业的发展 ，带式输送机已经成为国民经济各部门生产过程中非常重要的组成部分。它广泛的应用于国民社会生产的各个部门中，遍布于各行各业中。带式输送机具有结构相对紧凑、使用寿命长、传动效率相对较高、噪声低、工作稳定、密封性好以及占据面积小等特点，同时可以在多种不同工作环境下包括潮湿、泥泞、粉尘等恶劣条件下正常工作，因此它成为了国民经济中必不可少的关键设备。同时经济全球化的快速实现，极大缩短了带式输送机在设计、开发、制造、销售上的周期，使它的竞争力大大加强。本设计将对带式输送机的发展方向以及未来趋势进行简单介绍，并对其整体方案和具体结构进行分析计算，对所采用的部件，材料，以及组成进行说明，将着重对传动部分的托辊，传动滚筒以及电动机的功率，选型进行详细计算和说明。关键词：带式输送机；整体结构；传动系统设计AbstractAlong with the development of modern industrial development, belt conveyor has become an important part of the process of each department of national economy production.It has been widely used in various sectors of the national economy, has spread to various industries.Belt conveyor, because it has the advantages of compact structure, high transmission efficiency, low noise, long service life, stable running, reliability and good sealing performance, occupies little space, and can work in a variety of harsh working conditions, including wet, muddy, dust and so on, so it is the indispensable key equipment in the national economy.In addition to achieve international interconnection network, and greatly shortens the cycle of design, development, manufacture of belt conveyor, sales, to make it more competitive.A simple introduction of the developing direction of the research on the design of belt conveyor and the trend, and the whole scheme and concrete structure analysis, materials for the components, and composition are described, will focus on the roller transmission parts, power transmission roller and the electric motor, the detailed calculation and selection description.Key word：Belt conveyor whole structure transmission system design 目 录摘要IAbstractII1绪论11.1简要概述带式输送机11.1.1带式输送机的组成11.1.2带式输送机的类别11.1.3 带式输送机的特点61.2 国内外带式运输机的发展过程及趋势71.2.1国外带式运输机的发展情况71.2.2国内带式运输机的发展情况71.2.3带式输送机未来的发展趋势82带式输送机的总体方案92.1设计总体方案的确定92.1.1 传动部件的选择92.2带式输送机型号的选择确定92.2.1 带式输送机的型号102.2.2 DT型固定式带式输送机简单介绍102.3 DTII型带式输送机的部件选型112.3.1输送带112.3.2 驱动装置112.3.3电动滚筒122.3.4传动滚筒122.3.5改向滚筒122.3.6 托辊122.3.7 拉紧装置142.3.8 清扫器152.3.9 卸料装置152.3.10 导料槽152.3.11 机架152.3.12 头部漏斗162.3.13 电气及安全保护装置163带式输送机传动系统的设计173.1原始条件与参数173.2带宽和带速的选择173.3圆周驱动力的分析计算183.4电动机功率和驱动装置的选择213.5输送带张力的计算说明223.6输送带层数的选择243.7拉紧参数的计算243.8校核辊子载荷244主要部件的选择计算和校核274.1传动滚筒的形式以及结构274.2传动滚筒的分类274.3传动滚筒的设计方法284.4传动滚筒的设计294.4.1传动滚筒的安装要求294.4.2其他数据的计算294.5改向滚筒的选择305其他部件的设计计算与校核315.1轴的用途315.2轴的分类315.3轴设计的主要内容315.4轴的设计计算315.4.1输出轴的功率P3、转速n3以及转矩T3325.4.2确定最小直径325.4.3轴零件的周向定位335.4.4确定轴上的倒角和圆角335.5部件的校核345.5.1轴挠度的校核345.5.2轴强度的校核355.5.3轴承的校核355.5.4筒皮的强度校核366三维视图376.1三维软件的介绍376.2轴的三维视图376.3滚筒的三维模型386.4滚筒的装配386.5三维视图的总结40结论41致谢42参考文献431绪论1.1简要概述带式输送机带式输送机自从被设计出来后，广泛应用于社会各个领域。它是由驱动装置来带动皮带，中间由托辊与构架形成承载与牵引部件，可以不断运输各种物料的设备。除了运输物料之外，带式输送机还可以运用于企业工业的流水线。和其他工具相比，它具有结构相对简单，生产效率高，运输距离长，稳定性好等优点，因此在水电、煤炭、交通运输等不同领域被广泛采用1。尤其在井下巷道、露天采矿以及矿井运输系统中，它发挥了巨大的作用。本次设计将对输送机的传动系统整体方案进行说明，并着重计算说明传动滚筒以及其他运动部件的设计情况，还将对滚筒的装配进行三维建模。1.1.1带式输送机的组成DT型带式运输机的典型结构如下图1-1所示:图1-1 DT型带式运输机DT型带式运输机由1头部漏斗、2头架、3头部清扫器、4传动滚筒、5安全保护装置、6输送带、7承载托辊、8缓冲托辊、9导料槽、10改向滚筒、11拉紧装置、12尾架、13空段清扫器、14回程托辊、15中间架、16电动机、17液力耦合器、18制动器、19减速器和20联轴器组成。1.1.2带式输送机的类别（1）按承载方式的不同分为：托辊式带式输送机：输送带主要由托辊来进行支撑。气垫带式输送机：输送带主要依靠气膜支撑。一般还有磁电式输送机、液垫式带式输送机，它们对输送带的支撑方式都是连续支撑的。机构如图1-2图1-2 气垫带式输送机深槽型带式输送机：槽深和其他相比较大，托辊除了起支撑作用之外，还可以夹持物块，同时增大了运输倾斜角。（2）按承载能力的不同可以分为：通用带式输送机：目前在社会使用最多的一类输送机，其他种类都可以由其变形而成。如图1-3图1-3 DT通用固定式带式输送机轻型带式输送机：广泛适用于载荷较小的物料的运输。如图1-4图1-4 轻型带式输送机钢绳芯带式输送机：适用于重型物料的运输。（3）按输送带的不同结构分为普通输送带：它的输送带为较为常见的平型带，一般用钢绳芯或帆布作为带芯。压带式带式输送机：它的闭环带一条是承载带，另外一条是压带。钢绳牵引带式输送机：它的牵引机构用的是钢丝绳，承载机构用的是带耳边的输送带。网带带式输送机：用网带作为输送带。如图1-5图1-5金属网带输送机刚带带式输送机：用刚带作为输送带。波状挡边带式输送机：把挡边安放在传送带的边上以此来使运输物料的横截面积增大，如果倾斜角较大时，可以将挡板放至在横向。如图1-6;图1-6 波状挡边大倾角带式输送机管状带式输送机：把输送带做成管状或者用密闭来运输物料。花纹带式输送机：为了增大输送带和物块间的摩擦，一般采用花纹带来增大运输倾角。如图1-7所示：图1-7 花纹带式输送机（4）按驱动方式的不同分为：线摩擦带式输送机：驱动体是一个或者多个运输带。磁性带式输送机：用磁场来驱动输送带。多滚筒驱动式输送机。单滚筒驱动式输送机。（5）按线路布置的不同分为：直线带式输送机：在运输机的竖直方向上是直线，然而在铅垂面上可以是曲率不同且变化的曲线；空间弯曲带式输送机：能在空间上完成弯曲工作。平面弯转带式输送机：能平面上完成弯曲工作；（6）按能否移动分为：可伸缩带式输送机：输送机长度随着储带装置的变化而改变。移置带式输送机：将移动设备变换位置。固定带式输送机：安装在固定的地点。移动式带式输送机：有履带或轮子等移动机构的一类输送机。如图1-8图1-8 移动式带式输送机1.1.3 带式输送机的特点带式输送机是一种能够不断输送散装物料的机械装置，在当代，带式输送机已经成为应用最广泛的运输装置之一。作为整机，它正向大倾角，大运距，大运送量方向发展；作为零部件，带式输送机正在向低能耗，高性能，长寿命的方向发展。带式输送机的优点比较多，如：运送量较大、输送距离比较长等，同时运行可靠，能够实现集中与自动化控制，因此带式输送机成为煤炭开采与技术的主要设备2。它的主要优势是机身能够随意伸长和缩短，机尾可根据需要推进伸缩，而且结构紧密。当输送能力要求较高以及运送距离相对较大时，可以用驱动装置来完成。同时它的机架比较轻巧，拆卸装配比较方便。按传送工艺要求的不同，不仅可以采用单机输送的方式，还可以将多个机器组合成一个倾斜或水平的输送系统。带式输送机在矿山，化工，粮食，冶金，煤炭等领域被广泛应用，和其他运输机相比较而言，它具有许多优点。首先，带式运输机的运输物料类型比较广泛。物料从很细很小的粉状物到体积较大的矿石，煤炭以及大物件，它都可以完成。由于带式运输机的输送带具有抗腐蚀性，所以它又可以运输有一定温度和腐蚀性的物料。其次，带式输送机的输送能力范围比较大且输送线路适应性比较强，它可以根据要求，在水平面和空间上完成输送。此外，它装卸简单，能够实现多点受料，且费用低。由于带式输送机的运送阻力小，在同等条件下，与其他种类的输送机比较，它的能耗是最低的。与此同时，带式输送机工作平稳，安全可靠，可以实现连续运行，并且易受控制。1.2 国内外带式运输机的发展过程及趋势1.2.1国外带式运输机的发展情况带式输送机从发明到现在大概有200多年历史了，Thoms Robins 于19世纪90年代设计的槽型状的输送机首先被运用在矿物中，确定了现代运输机的主要形式3。随着生产力和科技的不断提高，带式输送机的发展也越来越迅速，如今，带式运输机的功能正朝着多元化的方向发展，它的应用范围也正变得越来越广泛。例如机高倾角带式输送机等多种机型。与此同时，带式输送机自身的技术有了很大的提高，尤其是运量大、速度高、距离长等大型输送机正成为主要的发展方向。开发应用监控技术和动态分析正逐渐成为其核心技术。目前，被广泛应用于煤炭运输方面的带式输送机主要有以下几个技术特点：（1）设备大型化（2）中间驱动和多机驱动及输送变向等技术。（3）机电一体化和动态分析相结合（4）采用更加可靠的关键部件。英国生产的FSW1200/(2 - 3)400工作面顺槽带式输送机采用了改变频率调速或液粘差速装置, 运输能力已经能够达到3000 t/ h 以上4。1.2.2国内带式运输机的发展情况20世纪80年代，我国带式运输机的研究开始起步，80年代初期，我国太原重型机械学院开始着手研究气垫式带式输送机 。20世纪90年代初，DJ型波状挡边带式输送机系列在北京起重运输机械研究所诞生使用，截止2007年，据不完全统计，我国已经生产超过5000台波状挡边带式输送机。1996年以来我国设计了用钢绳和钢绳芯来带动牵引的一类带式输送机，目前我国生产使用的带式输送机种类较多。“八五”期间，我国的带式输送机发展迎来了春天，国家“ 日产万吨综采设备”项目的实施,我国长距离运输机，煤矿井下输送机的核心技术和新产品取得了长足的进步，如高效工作面顺槽可伸缩带式输送机，大倾角长距离带式输送机的开发使用等均开创了国内的先河。通过加强对关键部位设备以及核心技术的理论研究，同时进行产品开发,我国的带式输送机水平有了显著的提高。其驱动系统已经可以采用行星齿轮减速器和调速型液力耦合器4。与国外相比，我国的带式输送机还有很多不足，主要体现在（1）核心技术的差异，主要体现在输送机的动态分析技术和监控技术（2）均衡技术领域之间的差别，因输送机功率大，必须要实现软启动和长距离输送和功率相平衡，而大多数国内产品还不能做到，因此机器的损伤较大且资源浪费比较严重。（3）技术领域存在差异。国内的产品不能满足高效率生产的要求。1.2.3带式输送机未来的发展趋势（1）运量大，速度快 即低单位成本和高效率的有机结合（2）使用寿命的变长 输送机的使用寿命主要由输送胶带与托辊的磨损决定，减小托辊和其他部件的磨损，增大输送胶带的耐磨性可以提高其使用寿命。（3）能源的低消耗，运输能力提高输送机大部分的能源都损失在摩擦消耗上，在未来，必将研发出新兴技术减少摩擦损耗，或者采用不接触式的输送方式来减少能源的消耗，运输能力将大大提高。（4）功能化与智能化将来的带式输送机必将与计算机技术，PLC技术紧密结合，能够集控制与输送一体的，同时功能将大大拓展，未来的产品必然能够实现多功能，集运料、运人或双向运输等功能,能够做到将功能最大化，创造更好的经济利益。 2带式输送机的总体方案6传动系统三维模型的建立6.1三维软件的介绍本文三维设计软件采用野火版，即，由美国参数技术公司发明并取得较大成功的一类软件。广泛应用于三维造型软件设计，并在当今世界机械以及其他领域得到业界的高度认可，成为最重要的设计软件之一。功能十分强大，是一款从设计到制造生产的一种自动化软件，它能够建造特征实体系统。具有全相关性、特征参数化、能够进行数据管理、装配管理合理、易于使用、数据库单一等优势。是一个功能系统，能够使用不同的特别功能设计出零件造型，如：筋、槽、抽空操作和倒角操作等。不需要几何设计公式，工程师就能够建立功能与尺寸关系，改变任何一个参数，它与之对应的特征也随之变化。这样使设计更加完美。能够加快设计复杂的顺序组件，快速方便地生成所需装配图，它有如下装配功能：三维装配图层次设计，确定整体与局部比例关系，自动组装等。6.2轴的三维视图打开，新建零件图，选择旋转按钮，选择平面作为绘图平面，默认参考平面，进入草绘界面，先水平放置中心线，根据上文设计的轴以及轴肩的尺寸，在草绘平面作出轴的截面，完成草绘后单击完成。 接着选择拉伸命令，在定义轴平面上绘制如图6-1所示键的尺寸，选择切除材料，完成，再根据相应的圆角进行倒角，就完成轴的三维设计，如图6-2。图6-1 键的尺寸图6-2 轴6.3滚筒的三维模型 由上文知，滚筒的直径为，滚筒长度为，筒厚为，在界面，点击拉伸命令，选择作为草绘平面，绘制出两个同心圆，他们的直径分别为800mm和780mm，确定退出草绘平面，选择拉伸长度为1150，绘制出的滚筒三维图如图6-4所示：6.4滚筒的装配滚筒的装配包括轴（图6-2）、滚筒（图6-3）、幅板（图6-4）、轴承座（图6-5）等组成。其中，幅板、轮毂和筋板装配成接盘，如图6-6所示，整个滚筒的装配示意图如图6-7所示。6-3 滚筒图6-4 幅板图6-5 轴承座图6-6接盘装配图图6-7滚筒装配图图6-7滚筒装配图6.5三维视图的总结通过三维视图，更加直观的了解了带式输送机的传动系统部分，同时画出各个零件部分的三维视图，方便对整个系统的装配，防止在组装过程中出现尺寸配合不吻合与干涉的地方，进一步提升系统的可靠性。结论历时几个月的毕业设计即将宣布结束，在这几个月中，我顺利完成了带式输送机的设计和计算以及校核，同时画出了主要部件的三维视图，使之达到了设计要求。从拿到题目的开始，我查阅了很多相关的资料，通过观察带时候输送机的组成机构和传动系统，我对其有了初步的了解，在这过程中，我对带式输送机的发展历史，国内外对它的研究状况以及对带式输送机未来的发展趋势有了初步的了解，未来的带式输送机必然更加专业化和自动化，它的效率必然大大的提高。带式输送机对粒状、块状物料的适应度相对于现在会更加广泛，会极大提高各行业的效率。在设计时，我先对带式输送机的大致结构有了初步的了解，确定了主要的设计对象，即滚筒。因为滚筒时主要的传动部件，它维持了整个带式输送机的运动，通过摩擦力的形式驱动了带式输送机的运转，确定了用圆柱形滚筒后，我有了大致的整体设计方案。接下来，我通过查表对带式输送机的输送带的材料，托辊进行了计算选型，并依此求出了滚筒的驱动力。然后对标准件的减速器、电动机、液力偶合器等进行了选择。最后完成了滚筒以及轴的设计计算并进行校核，使之符合要求。本次毕业设计总结了大学以来的专业课，也暴露了自己的缺点与不足，并让我进行了自我改正，使我对大学知识进行了一遍回顾，并锻炼了自己计算、查阅资料以及独立完成项目的能力，使我与所学知识融会贯通。致谢参考文献1 孟庆元,我国带式输送机的现状和未来发展J.中国新技术新产品，2012,08:3-82 汪宗华.带式输送机M.机械工业出版社，2011.3 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