带式输送机的设计

带式输送机的设计,输送,设计 摘 要 本次毕业设计是关于带式输送机的设计。首先对胶带输送机作了简单的概述；接着分析了胶带输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾或导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了输送机的安装与维护。目前，胶带输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展。在胶带输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有差距,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。 本次带式输送机设计，是结合目前平顶山矿区普遍使用的一种普通型带式输送机的设计，代表了设计的一般过程, 希望能对今后的选型设计工作有一定的参考价值。 关键词：带式输送机 传动装置 胶带 Abstract This graduation design is about the design of the belt conveyor. The belt conveyor is summarized; then analyzes the selection principles and calculation methods of belt conveyor; then according to these design principles and calculation methods in accordance with the requirements of the given parameters of type design; then the check of the major components of the conveyor choice. Consists of six main parts: the ordinary belt conveyor transmission device, the tail or the return device, middle rack, tensioner and belt. Finally, a simple description of the installation and maintenance of conveyor. At present, the belt conveyor is moving towards long distance, high speed, low friction direction. In the design, manufacture and application of belt conveyor, the current our country compared with foreign advanced level there are still gaps, China in the design and manufacture of belt conveyor in the process exists many problems. The belt conveyor design, combined with the design of a common type is now in general use in Pingdingshan mining area of belt conveyor, represents the general process of design, hoped can have the certain reference value to the design of future work. Keywords: belt conveyor driving device 目 录 1.引言………………………………………………………………………………………1 2.带式输送机简述………………………………………………………………………1 2.1带式输送机的应用……………………………………………………………………1 2.2带式输送机的分类………………………………………………………………………1 2.3各种带式输送机的特点…………………………………………………………………2 2.4带式输送机的工作原理……………………………………………………………………2 2.5带式输送机的结构和布置形式.…………………………………………………………4 2.5.1带式输送机的结构………………………………………………………………………4 2.5.2带式输送机的布置形式…………………………………………………………………4 3.带式输送机的设计计算……………………………………………………………………5 3.1已知原始数据及工作条件…………………………………………………………………5 3.2计算步骤………………………………………………………………………………………6 3.2.1带速和槽角的确定………………………………………………………………………6 3.2.2承载段运行阻力…………………………………………………………………………7 3.2.3空回段运行阻力…………………………………………………………………………8 3.2.4最小张力点.………………………………………………………………………………9 3.2.5输送带上各点张力的计算………………………………………………………………9 3.2.6用摩擦条件验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系.………………………10 3.2.7电动机功率和减速器的减速比………………………………………………………10 3.2.8逆止力与电机轴的制动力矩的关系.………………………………………………11 4.驱动装置的选用…………………………………………………………………………………12 4.1电动机的选用…………………………………………………………………………………12 4.2减速器的选用…………………………………………………………………………………12 4.2.1传动装置的总传动比………………………………………………………………………13 4.2.2液力耦合器…………………………………………………………………………………13 4.2.3联轴器………………………………………………………………………………………14 5.带式输送机部件的选用…………………………………………………………………………16 5.1输送带…………………………………………………………………………………………17 5.1.1输送带的分类………………………………………………………………………………17 5.1.2输送带的连接………………………………………………………………………………18 5.2传动滚筒………………………………………………………………………………………19 5.2.1传动滚筒的作用及类型……………………………………………………………………19 5.2.2传动滚筒的选型及设计……………………………………………………………………20 5.2.3传动滚筒的结构……………………………………………………………………………20 5.2.4传动滚筒的设计……………………………………………………………………………20 5.2.5传动滚筒轴的设计计算……………………………………………………………………23 5.3托辊……………………………………………………………………………………………26 5.3.1托辊的作用与类型…………………………………………………………………………26 5.3.2托辊的选型…………………………………………………………………………………29 5.4制动装置………………………………………………………………………………………31 5.4.1制动装置的作用……………………………………………………………………………31 5.4.2制动装置的种类……………………………………………………………………………31 5.4.3制动装置的选型……………………………………………………………………………32 5.5改向装置………………………………………………………………………………………33 6.其他部件的选用…………………………………………………………………………………33 6.1机架与中间架…………………………………………………………………………………33 6.2给料装置………………………………………………………………………………………35 6.2.1给料装置的基本要求………………………………………………………………………35 6.2.2装料段栏板的布置及尺寸…………………………………………………………………35 6.2.3给料点的缓冲………………………………………………………………………………36 6.3卸料装置………………………………………………………………………………………37 6.4清扫装置………………………………………………………………………………………37 6.5电气及安全保护装置…………………………………………………………………………39 7.总结………………………………………………………………………………………………40 参考文献……………………………………………………………………………………………41 致 谢……………………………………………………………………………………………42 42 1. 引言 带式输送机是散装物料近距离运输的重要工具之一，特别在煤矿的生产中， 更式有着不可替代的作用，为煤炭行业的快速发展提供了保障。随着科学技术的日新月异，新技术、新设备也逐渐进入了煤炭行业，从而使煤炭企业生产能力的不断提升，同时也对带式输送机也提出了更好的需求，特别是运输距离不断增加；拉运坡度逐渐增大，为了满足生产需要，逐渐出现了大功率、强拉力的带式输送机，输送机驱动功率、电动机的电压等级、启动方式以及钢丝绳芯、钢丝绳牵引高强皮带相继出现，但无论是普通带式输送机还是高强带式输送机，无论是直接启动、降压启动还是变频启动，只是皮带带体的抗拉强度、输送机的拉运能力不同，其设计原理都是一样的。在平顶山矿区，普遍使用一种SPJ系列带式输送机，该型号输送机属于普通型固定式输送机，结合工作实际，本次毕业设计就对SPJ固定型带式输送机进行全面的设计，希望能对今后的工作产生积极的影响。 2. 带式输送机简述 2.1带式输送机的应用 带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。其中带输送机是连续运输机中是使用最广泛的, 带式输送机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材，粮食等各个部门 ，特别是在煤矿企业的生产过程中得到了广泛的应用，已经成为煤矿生产生产过程中不可缺少的生产组成部分。 2.2带式输送机的分类 带式输送机分类方法有多种,按运输物料的输送带结构可分成两类,一类是普通型带式输送机,这类带式输送机在输送带运输物料的过程中,上带呈槽形,下带呈平形,输送带有托辊托起,输送带外表几何形状均为平面;另外一类是特种结构的带式输送机,各有各的输送特点.其简介如下: 一、普通型带式输送机:TDII型固定式带式输送机；QD80轻型固定式带式输送机；带式输送机；DTL钢丝绳芯高强带式输送机等。 二、特种结构带式输送机：管形带式输送机；钢丝绳牵引带式输送机；其他类型带式输送机等。 2.3各种带式输送机的特点 一、.QD80轻型固定式带输送机：QD80轻型带输送机与SPJ固定型带式输送机相比,其带较薄、载荷也较轻,运距一般不超过100m,电机容量不超过22kw. 二、SPJ固定型带式输送机：它属于大强度带式输送机,其输送带按照厚度不同分为多种级别，一台运输机运距可达几百米甚至上千米不等，驱动部分可分为单机和多级驱动，其电动机容量可高达几十上百千瓦，在煤矿生产中被广泛使用。 三、U形带式输送机：它又称为槽形带式输送机,其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由提高到使输送带成U形.这样一来输送带与物料间产生挤压，导致物料对胶带的摩擦力增大,从而输送机的运输倾角可达25°。 四、管形带式输送机：U形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机,因为输送带被卷成一个圆管，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染。 五、钢绳牵引带式输送机 它是无极绳运输与带式运输相结合的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点，该种型号的带式输送机不仅可以运送物料，也可以实现人员的运送。广泛使用于煤矿的明斜井，将煤炭和人员从井下运至地面。 2.4带式输送机的工作原理 带式输送机又称胶带运输机,其主要部件是输送带,亦称为胶带,输送带兼作牵引机构和承载机构.带式输送机组成及工作原理如图2-1所示 ,它主要包括一下几个部分:输送带(通常称为胶带) 、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等. 图2-1 带式输送机简图 1——张紧装置 2——装料装置 3——犁形卸料器 4——槽形托辊 5——输送带 6——机架 7——传动滚筒 8——卸料器 9——清扫装置 10——平行托辊 11——空段清扫器 12——减速器 输送带5绕经传动滚筒7和机尾换向滚筒1形成一个无极的环形带.输送带的上、下两部分都支承在托辊上。拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力，工作时，传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行。物料从装载点装到输送带上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载，一般物料是装载到上带(承载段)的上面，在机头滚筒(即是卸载滚筒)卸载，也可以在中间需要卸载的地方利用专门的卸载装置卸载。 普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑,以增加物流断面积,下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊.带式输送机可用于水平、倾斜运输.对于普通型带式输送机倾斜向上运输,其倾斜角不超过18°,向下运输不超过15°。 输送带是带式输送机部件中易磨损的部件.当输送磨损性强的物料时,如铁矿石等,输送带的耐久性要显著降低，但在煤矿的实际生产中普通皮带可使用2年以上，钢丝绳芯输送带可使用10年左右。 提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑： （1）增大拉紧力。增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力增加，此法提高牵引力虽然是可行的。但因增大必须相应地增大输送带断面，这样导致传动装置的结构尺寸加大，是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于运输带伸长，张力减小，造成牵引力下降，可以利用拉紧装置适当地增大初张力，从而增大，以提高牵引力。 （2）增加围包角对需要牵引力较大的场合，可采用双滚筒传动，以增大围包角。 （3）增大摩擦系数其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数较大的衬垫（即使用包胶驱动滚筒），以增大摩擦系数。 通过对上述传动原理的阐述可以看出，增大围包角是增大牵引力的有效方法。故在传动中拟采用这种方法。 2.5带式输送机的结构和布置形式 2.5.1 带式输送机的结构 带式输送机主要由以下部件组成：头架、驱动装置、传动滚筒、尾架、托辊、中间架、尾部改向装置、卸载装置、清扫装置、安全保护装置等。 输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在输送机的端部或中间部位卸下。输送带用旋转的托棍支撑，运行阻力小。带式输送机可沿水平或倾斜线路布置。使用光面输送带沿倾斜线路布置时，不同物料的最大运输倾角是不同的，如下表1-1所示： 表2-1 不同物料的最大运角 物料种类 角 度 物料种类 角 度 煤 块 18 ° 筛分后的石灰石 12° 煤 块 20 ° 干 沙 15° 筛分后的焦碳 17 ° 未筛分的石块 18° 0—350mm矿石 16 ° 水 泥 20° 0—200mm油田页岩 22° 干 松 泥 土 20° 由于带式输送机的结构特点决定了其具有优良性能，主要表现在：运输能力大，且工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机的1/3到1/5；由于物料同输送机一起移动，同刮板输送机比较，物料破碎率小；带式输送机的单机运距可以比较长。 2.5.2 带式输送机的布置方式 电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。 通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和双电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单点驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。 单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。带式输送机常见典型的布置方式如下图2-2所示： 图2-2 带式输送机典型布置方式 3. 带式输送机的设计计算 3.1 已知原始数据及工作条件 假设某煤矿一采区主机巷上山皮带： （1）采区上山运煤,带式输送机布置形式及尺寸如图2-1所示 图3-1 带式输送机布置形式及尺寸示意图 （2）输送物料：煤；块度Qmax=300mm; （3）输送量：Q=500t/h；物流密度ρ=1t/m3 （4）输送机长： L=100 m； （5）倾角： β= 3.2 计算步骤 3.2.1 带速和槽角的确定: 按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20°。 带式输送机的最大运输能力计算公式为 Q=3.6AvρCst 式中：Q——输送量（； ——带速（； ρ——物流密度； 带速选择原则： (1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。 (2)较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带速应愈低。 (3)物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的，宜选用较低带速。 (4)一般用于给料或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s~1m/s；或根据物料特性和工艺要求决定。 (5)人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。 (6)采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。 (7)采用卸载滚筒卸料时，带速一般不宜超过2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带速为3.15m/s。 (8)输送成品物件时，带速一般小于1.25m/s。 带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关.当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速.带速的确定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过2m/s. 考虑山上的工作条件取带速为2 m/s; 故所选的槽形物料断面面积 AQ/3600vρCst=500/(3600*2*1*0.89)=0.078m2, 选槽角=,动积角=300。 试中 ρ------物流密度，t/; ------倾斜系数，对普通带可在下表中查得; v ------速度，m/s; 表3-1 倾斜系数 表 倾角/（°） 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 图3-2 槽形托辊的带上物料堆积截面 查<<矿山运输机械>>表4-16 各种带宽适用的最大块度(mm) 带 宽 500 650 800 1000 1200 1400 最大块度 100 150 200 300 350 350 3.2.2承载段运行阻力 （1）由式 q-------物流每米质量，kg/m; 物流每米质量 q=Q/(3.6*2)=500/7.2=69.4 kg/m 故可算得 = 表3-2 常用的托辊阻力系数 工 作 条 件 平行托辊Wk 槽型托辊wz 室内清洁,干燥,无磨损性尘土 0.018 0.02 室内潮湿,温度正常,有少量磨损性尘土 0.025 0.03 室外工作,有大量磨损性尘土,污染摩檫表面 0.035 0.04 查表3-2得,=0.04代入表达试求得 =[（208.3+23.1+31.3）1000.04 +(208.3+23.1) 100] 9.81=75.327kN 3.2.3 空回段运行阻力 表3-3 SPJ型托辊组转动部分质量 托辊形式 （带宽B） 800 1000 1200 1400 1600 上托辊槽型 铸铁座 冲压座 14 11 22 17 25 20 47 50 下托辊平型 铸铁座 冲压座 12 11 17 15 20 18 39 42 查表3-2 得，带入表达式求得 3.2.4最小张力点 由上式计算可知，因空回段运行阻力为负值，所以最小张力点是下图中的3点。 3.2.5输送点上各点张力的计算 （1）由悬垂度条件确定4点的张力 由式 （2）由逐点计算法计算各点的张力，因为S4=Szmin=16kN 由表3-4选Cf=105 表3-4 分离点张力系数表 轴承类型 近900 围包角 近1800 围包角 滑动轴承 1.03-1.04 1.05-1.06 滚动轴承 1.02-1.03 1.04-1.05 故有 3.2.6用摩擦条件来验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系 设：为包胶滚筒，每个滚筒与输送带的为包角为。由下表 表3-5　　擦摩系数μ 摩擦系数μ 光面,潮湿 光面,干燥 胶面,潮湿 胶面,干燥 橡胶接触面 0.2 0.25 0.35 0.4 塑料接触面 0.15 0.17 0.25 0.3 由表3-5选摩擦系数：μ=0.25，并取摩擦力备用 ，。 由式 式中 n--- 摩擦力备用系数，一般 --输送带与传动滚筒间的摩擦系数； ---输送带与两个滚筒的为包角之和。 故摩擦条件满足。 3.2.7电动机功率和减速器的减速比 电动机功率，由式 　　　 式中　ｋ――动力系数，ｋ=1.151.2. ――减速器效率，--0.850.9. 按两滚筒的功率为，可选用1台Ｙ２－３５５L－６同步转数为1000r/min的２5０kW的电动机。由式。 式中 -----电动机的同步转数，一般取=1500r/min,1000r/min,750r/min; 　　 Ｄ――传动滚筒的直径，m. 　　 ---输送带的速度，m/s. 减速器的减速比为： 　　 。 3.2.8逆止力与电机轴的制动力矩的计算 向上运输且倾角较大，停车时会出现逆转，所需的逆止力，由式 电机轴上制动力矩由式 式中 D—传动滚筒直径； K---安全制动系数，K=1.25； ---电动机到传动滚筒间的传动效率,=0.850.9； i ----减速器的减速比。 。 4. 驱动装置的选用 带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在带式输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大6～7倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过3～5s。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器 、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。 减速器有二级、三级及多级齿轮减速器，第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二级为斜齿圆柱齿轮降速传动，联接电机和减速器的连轴器有两种，一是弹性联轴器，一种是液力联轴器。为此，减速器的锥齿轮也有两种；用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力偶合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮联接。 传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机头任一侧。 4.1 电机的选用 电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低于500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率较低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计皮带机所采 用的电动机的总功率为221kw，所以需选用功率为250kw的电机， 拟采用Ｙ２－３５５L－６型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。 4.2 减速器的选用 本次设计选用 DCY 315-40型二级硬齿面圆锥-圆柱齿轮减速器,传动比为15.8 第一级为螺旋齿轮、第二级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动，其展开简图如下： 图4－1 减速器示意图 电动机和I轴之间，III轴和传动滚筒之间用的都是联轴器，故传动比都是1。 4.2.1传动装置的总传动比 由以上电机选择可知电机转速则工作转速=1000r/min,因减速器的标准减速比为=35.3,可求得r/min。 4.2.2 液力偶合器 液力传动与液压传动一样，都是以液体作为传递能量的介质，同属液体传动的范畴，二者的重要区别在于，液压传动是通过工作腔容积的变化，是液体压力能改变传递能量的；液力传动是利用旋转的叶轮工作，输入轴与输出轴为非刚性连接，通过液体动能的变化传递能量，传递的纽矩与其转数的平方成正比． 目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用液力偶合器，它安装在输送机的驱动电机与减速器之间，电动机带动泵轮转动，泵轮内的工作液体随之旋转，这时液体绕泵轮轴线一边作旋转运动，一边因液体受到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动，到外缘之后即进入涡轮中，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进去涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出作功．它是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮的转速大于涡流转速，即而者之间存在转速差． 液力传动装置除煤矿机械使用外，还广泛用于各种军用车辆，建筑机械，工程机械，起重机械，载重汽车．小轿车和舰艇上，它所以获得如此广泛的应用，原因是它具有以下多种优点： （1）能提高设备的使用寿命　　由于液力转动的介质是液体，输入轴与输出轴之间用非刚性连接，故能将外载荷突然骤增或骤减造成的冲击和振动消除或部分消除，转化为连续连续渐变载荷，从而延长机器的使用寿命．这对处于恶劣条件下工作的煤矿机械具有这样意义． （2）有良好的启动性能　　由于泵轮扭矩与其转速的平方成正比，故电动机启动时其负载很小，起动较快，冲击电流延续时间短，减少电机发热． 　（3）良好的限矩保护性能　 （4）使多电机驱动的设备各台电机负荷分配趋于均匀 4.2.3 联轴器 本次驱动装置的设计中，较多的采用联轴器，这里对其做简单介绍： 联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。 联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。 根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分文无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。 刚性联轴器 这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或碳钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时亦常采用。 挠性联轴器 (1)无弹性元件的挠性联轴器 这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有以下几种： 1）十字滑块联轴器 十字滑块联轴器由两国在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘所组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。 这种联轴器零件的材料可用45钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。 因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。但在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。 这种联轴器一般用于转速,轴的刚度较大，且无剧烈冲击处。效率，这里为摩擦系数，一般取为0.12~0.25；为两轴间径向位移量，单位为；为轴径，单位为。 2）滑块联轴器 这种联轴器与十字滑块联轴器相似，只是两边半联轴器上的沟槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小，又具有较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成，并在配制时加入少量的石墨或二硫化钼，以便在使用时可以自行润滑。 这种联轴器结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。 3)十字轴式万向联轴器 这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角（夹角最大可达），而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动；但当过大时，传动效率会显著降低。这种联轴器的缺点是：当主动轴角速度为常数时，从动轴的角速度并不是常数，而是在一定范围内变化，因而在传动中将产生附加动载荷。为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器成队使用。 这种联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。小型十字轴式万向联轴器已标准化，设计时可按标准选用。 4）齿式联轴器 这种联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高；但质量较大，成本较高，在重型机械中广泛使用。 5）滚子链联轴器 滚子链联轴器的特点是结构简单，尺寸紧凑，质量小，装拆方便，维修容易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能，但因链条的套筒与其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动、起动频繁或立轴传动。同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。 (2)有弹性元件的挠性联轴器 这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储存的能量愈多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈好。 1）弹性套柱销联轴器 这种联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因为通过蛹状的弹性套传递转矩，故可缓冲减振。这种联轴器制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。他适用于联接载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中小转矩的轴。 2）弹性柱销联轴器 这种联轴器与弹性套柱销联轴器很相似，但传递转矩的能力很大，结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁的场合。 3）梅花形弹性联轴器 这种联轴器的半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形。装配联轴器时将梅花形弹性件的花瓣部分夹紧在两半联轴器端面凸齿交错插进所形成的齿侧空间，以便在联轴器工作时起到缓冲减振的作用。 梅花形弹性联轴器的结构图如下： 图4－2 梅花形弹性联轴器 5. 带式输送机部件的选用 5.1 输 送 带 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。 5.1.1 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。 在钢芯绳中,钢丝绳的质量是决定输送带使用寿命长短的关键因素之一，必须具有以下特点： (1)应具有较高的破断强度。钢芯强度高则输送带亦可增大，从另一个角度来说，绳芯强度越高，所用绳之直径即可缩小，输送带可以做的薄些，已达到减小输送机尺寸的目的。 (2)绳芯与橡胶应具有较高的黏着力。这对于用硫化接头具有重大意义.提高钢绳与橡胶之间黏着力的主要措施是在钢绳表面电镀黄铜及采用硬质橡胶等。 (3)应具有较高的耐疲劳强度，否则钢绳疲劳后，它与橡胶的黏着力即下降乃至完全分离。 (4)应具有较好的柔性.制造过程中采用预变形措施以消除钢绳中的残余应力，可使钢绳芯具有较好的柔性而不松散。 输送带上下覆盖胶目前多采用天然橡胶,国外有采用耐磨和抗风化的橡胶的胶带，如轮胎花纹橡胶的改良胶作为覆盖胶,以提高其使用寿命。输送带的中间用合成橡胶与天然胶的混合物。 钢绳芯带与普通带相比较以下优点： (1)强度高。由于强度高，可使1台输送机的长度增大很多。目前国内钢绳芯输送带输送机1台长度达几公里、几十公里。伸长量小.钢绳芯带的伸长量约为帆布带伸长量的十分之一，因此拉紧装置纵向弹性高。这样张力传播速度快，起动和制动时不会出现浪涌现象。 (2)成槽性好。由于钢绳芯是沿着输送带纵向排列的，而且只有一层，与托辊贴合紧密,可以形成较大的槽角。近年来钢绳芯输送带输送机的槽角多数为35º，这样不仅可以增大运量，而且可以防止输送带跑偏。 (3)抗冲击性及抗弯曲疲劳性好，使用寿命长。由于钢绳芯是以很细的钢丝捻成钢绳带芯，它弯曲疲劳和耐冲击性非常好。 (4)破损后容易修补，钢绳芯输送带一旦出现破损，破伤几乎不再扩大，修补也很容易。相反，帆布带损伤后，会由于水浸等原因而引起剥离。使帆布带强度降低。 (5)接头寿命长。这种输送带由于采用硫化胶接，接头寿命很长，经验表明有的接头使用十余年尚未损坏。 (6)输送机的滚筒小。钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢丝绳，弯曲疲劳轻微，允许滚筒直径比用帆布输送带的。 钢绳芯输送带也存在一些缺点: (1)制造工艺要求高，必须保证各钢绳芯的张力均匀，否则输送带运转中由于张力不均而发生跑偏现象。 (2)由于输送带内无横向钢绳芯及帆布层，抗纵向撕裂的能力要避免纵向撕裂。 (3)易断丝。当滚筒表面与输送带之间卡进物料时，容易引起输送带钢绳芯的断丝。因此,要求要有可靠的清扫装置。 5.1.2 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，如下图5-1所示： 图5-1 分层织物层芯输送带的硫化接头 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)/i3100%。其中i为帆布层数。 5.2 传动滚筒 5.2.1 传动滚筒的作用及类型 传动滚筒是传动动力的主要部件。作为单点驱动方式来讲，可分成单滚筒传动及双滚筒传动。单滚筒传动多用于功率不太大的输送机上，功率较大的输送机可采用双滚筒传动，其特点是结构紧凑，还可增加围包角以增加传动滚筒所能传递的牵引力。使用双滚筒传动时可以采用多电机分别传动，可以利用齿轮传动装置使两滚筒同速运转。如双滚筒传动仍不需要牵引力需要，可采用多点驱动方式。 输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，新设计产品全部采用滚动轴承。传动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面磨擦系数小，所以一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上，铸（包）胶滚筒的主要优点是表面磨擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包）胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸（包）胶滚筒、人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。 5.2.2 传动滚筒的选型及设计 传动滚筒是传递动力的主要部件，它是依靠与输送带之间的摩擦力带动输送带运行的部件。传动滚筒根据承载能力分为轻型、中型和重型三种。同一种滚筒直径又有几种不同的轴径和中心跨距供选用。 （1）.轻型：轴承孔径80~100㎜。轴与轮毂为单键联接的单幅板焊接筒体结构。单向出轴。 （2）中型：轴承孔径120~180㎜。轴与轮毂为胀套联接。 （3）重型：轴承孔径200~220㎜。轴与轮毂为胀套联接，筒体为铸焊结构。有单向出轴和双向出轴两种。 输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，驱动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上。铸（包）胶滚筒的主要优点是表面摩擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包）胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸（包）胶滚筒、人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。 人字形沟槽铸（包）胶滚筒是为了增大摩擦系数，在钢制光面滚筒表面上，加一层带人字沟槽的橡胶层面，这种滚筒有方向性，不得反向运转。人字形沟槽铸（包）胶滚筒，沟槽能使水的薄膜中断，不积水，同时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里，由于这两种原因，即使在潮湿的场合工作，摩擦系数降低也很小。考虑到本设计的实际情况和输送机的工作环境：用于工厂生产，环境潮湿，功率消耗大，易打滑，所以我们选择这种滚筒。铸胶胶面厚且耐磨，质量好；而包胶胶皮易掉，螺钉头容易露出，刮伤皮带，使用寿命较短，比较二者选用铸胶滚筒。 5.2.3传动滚筒结构 其结构示意图如图5-2所示： 图5-2驱动滚筒示意图 5.2.4传动滚筒的设计 （1）求轴上的功率 若取每级齿轮传动的效率（包括轴承效率在内）=0.97，则 则轴的角转速 （2）轴的最小直径的确定 式中 选取轴的材料为45钢，调质处理，选取=112。于是 得 （3）滚筒体厚度的计算 选Q235A钢板用作电动滚筒体材料，并取。对于Q235A刚，=235N/，则=58.75N/。 式中 p—功率，kW; --带速，m/s; l—筒长，mm, R=; --许用应力，N/。 表5-1　型带式输送机宽度与筒长对应表 输送带宽度 800 1000 1200 1400 电动滚筒长度 950 1150 1400 1600 由表5-1可知 滚筒长度l=1600mm, (4) 电动滚筒筒体强度的校核 已知 功率P=228.2kW,带速筒长l=1600mm,直径D=630mm， 筒体厚度t=60.5mm,材料为Q235钢板。 由式 --圆周驱动力； 由式 ， 代入得 =2=224200N， ==114100N； ，--为滚筒所受转矩； 设输送带平均张力F沿滚筒长度L均匀地分布在滚筒上，则滚筒单位长度上 受的力 因 此中 W--抗弯截面模数， 对于内径d，外径为D的电动滚筒，其抗弯截面模数应按圆柱壳理论选取： 因此 式中 R—壳（滚筒）的平均半径，mm; t—壳(滚筒)的厚度，mm; 则 正应力 根据第四强度理论，合成弯矩可以写成： 　　 计算强度校核通过。 5.2.5传动滚筒轴的设计计算 （1）求轴上的功率 传动滚筒轴的设计因滚筒材料为Q235A刚，其密度为，与滚筒的直径D=630mm,厚度t=40mm,可求得滚筒质量为m=886kg. 若取每级齿轮传动的效率（包括轴承效率在内）=0.97，则 则轴的角转速 （2）轴的最小直径的确定 式中 选取轴的材料为45钢，调质处理，选取=112。于是 得 （3）传动滚筒轴的结构设计 1）拟定轴上的零件方案，现选用下图 5-3的装配方案。 图5－3 传动滚筒轴受力图 2) 根据定位和装配的要求确定轴的各段直径和长度，轴的左边部分如下图所示。 图5－4 传动滚筒轴左部分图 3) 轴上零件的周向定位 联轴器与轴的定位均采用平键联结，滚动轴承与轴的 周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 4) 确定轴上圆角和倒角尺寸 取周端倒角为，各轴肩处的圆角半径为R2。 5) 求轴上的载荷 轴的受力简图如5-3所示，轴在水平方向的受力如图所示， 图5－5 轴水平方向力矩图 由M（A）=0，可求得，上图可知 =71883N 轴在垂直方向的受力如图所示， 图5－6 轴垂直方向力矩图 由M（A）=0，可求得， 扭矩图为， 图5－7 轴的扭矩图 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面E是轴的危险截面。 （4）按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面E）的强度。根据式 式中 --------轴的计算应力，单位为MPa； M-----轴所受的弯矩，单位为，。 T-----轴所受的扭矩，单位为，。 W----轴的抗弯截面系数，单位为，对没键槽的 由式 W= ---许用弯曲应力，对也选定的材料为45钢，调质处理，。 因有，因此，此轴安全。 5.3 托 辊 5.3.1 托辊的作用与类型 （1）作用 托辊是决定带式输送机的使用效果，特别是输送带使用寿命的最重要部件之一。托辊组的结构在很大程度上决定了输送带和托辊所受承载的大小与性质。对托辊的基本要求是：结构合理，经久耐用，密封装置防尘性能和防水性能好，使用可靠。轴承保证良好的润滑，自重较轻，回转阻力系数小，制造成本低，托辊表面必须光滑等。 支承托辊的作用是支承输送带及带上的物料，减小带条的垂度，保证带条平稳运行，在有载分支形成槽形断面，可以增大运输量和防止物料的两侧撒漏。一台输送机的托辊数量很多，托辊质量的好坏，对输送机的运行阻力、输送带的寿命、能量消耗及维修、运行费用等影响很大。 安装在刚性托辊架上的三个等长托辊组是最常见的，三个托辊一般布置在同一个平面内，两个侧托辊向前倾；亦可将中间托辊和侧托辊错开布置。后一种形式托辊组的优点是能接触到每一个托辊，便于润滑；缺点是托辊组支架结构复杂、重量大，并且输送带运行阻力大约增加10％。因此实际上主要采用三个托辊布置在同一平面内的托辊组。 （2）类型 托辊可分为槽形托辊、平行托辊、缓冲托辊和调心托辊等； 图5-8 槽形托辊 槽形托辊(图l 7．3—抽)用于输送散粒物料的带式输送机上分支，使输送带成槽形，以便增大输送能力和防止物料向两边洒漏。目前国内Ⅱ系列由三个辊子组成的槽形托辊槽角为或，增大槽角可加大载货的横断面积相防止输送带跑偏，但使胶带弯折，对输送带的寿命不利。为降低胶带边缘的附加应力，在传动滚筒与第一组槽形托辊之间可采取槽角为、、的过渡托辊使胶带逐步成槽。 平形托辊由一个平直的辊子构成，用于输送件货。 其结构简图如下： 图5-9 平行托辊 缓冲托辊用于带式输送机的受料处，以便减少物料对输送带的冲击，有橡胶圈式和弹簧板式等。其结构简图如下： 图5-10 缓冲托辊 a)橡胶圈式 b)弹簧板式 调心托辊用来调整输送带的横向位置，使它保持正常运行。调心托辊形式很多，输送散粒物料最简单的是采用槽形前倾托辊。借助两个侧托辊朝胶带运行方向前倾一定角度(一般约)而对跑偏的输送带起复位作用。这种方法简单，但会使阻力增大约10％。其它还有锥形、V形、反V形等多种调心托辊，可按需选用。