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中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)自04-1班 學(xué)生姓名 王麗坤
任務(wù)下達(dá)日期： 2008年1 月 10日
畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 2008年3 月14 日 至 2008年 6月10日
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 可伸縮帶式輸送機(jī)張緊裝置
畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：
畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：
1.設(shè)計(jì)參數(shù)：
最大張緊力：80kN
牽引電機(jī)： 4kW
2．設(shè)計(jì)要求：
根據(jù)相關(guān)參數(shù)完成機(jī)械張緊裝置總體設(shè)計(jì)；
完成主要傳動(dòng)組件的工作圖設(shè)計(jì)；
設(shè)計(jì)完成張緊裝置機(jī)架的工作圖；
編寫完成整機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；
院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書
指導(dǎo)教師評(píng)語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī)
答 辯 情 況
提 出 問 題
回 答 問 題
正 確
基本
正確
有一般性錯(cuò)誤
有原則性錯(cuò)誤
沒有
回答
答辯委員會(huì)評(píng)語及建議成績(jī)：
答辯委員會(huì)主任簽字：
年 月 日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
編號(hào)：（ ）字 號(hào)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
可伸縮皮帶機(jī)張緊裝置
王麗坤 21040229
機(jī)械工程及自動(dòng)化2004級(jí)1班
題目：
姓名： 學(xué)號(hào)：
班級(jí)：
二〇〇八年六月
中國礦業(yè)大學(xué)2008屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 77 頁
1 概述
帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)可靠，噪音小,能實(shí)現(xiàn)連續(xù)長距離大傾斜輸送,設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低，可在膠帶的任意位置加料或卸料，具有生產(chǎn)效率高、輸送量大、能源消耗少的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于煤炭、冶金、礦山、化工、港口、電站、輕工、建材、糧食等許多工業(yè)領(lǐng)域。經(jīng)過近兩個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)已經(jīng)在技術(shù)上具備了高強(qiáng)力、大運(yùn)量、大功率的現(xiàn)代化散狀物料輸送設(shè)備的特征。拉緊裝置是帶式輸送機(jī)重要的組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機(jī)整機(jī)的工作能。
1.1帶式輸送機(jī)拉緊裝置的主要作用
帶式輸送機(jī)在啟動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)等工作過程中，輸送帶會(huì)由于拉力和慣性的作用發(fā)生蠕變，能夠?qū)е螺斔蛶ё冮L松弛而無法工作。輸送帶拉緊裝置是保證輸送帶具有一定拉緊力、不發(fā)生打滑現(xiàn)象而正常工作的重要組件。概括起來，拉緊裝置在帶式輸送機(jī)中具有以下一些作用：
(1)保證膠帶任驅(qū)動(dòng)滾筒奔離點(diǎn)的足夠張力，從而保證驅(qū)動(dòng)裝置依靠摩擦傳動(dòng)所必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動(dòng)輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止輸送帶打滑。
(2)保證承載分支最小張力點(diǎn)的必須張力，限制輸送帶在托輥之問的垂度，保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行，不致因輸送帶下垂度過大導(dǎo)致煤炭垂直跳動(dòng)沖擊托輥而造成電機(jī)損失能量大和物料灑落等現(xiàn)象。
(3)補(bǔ)償膠帶塑性變形與過渡，工況下伸長質(zhì)的變化。由于負(fù)載變化會(huì)引起輸送帶發(fā)生長度變化，蠕變現(xiàn)象也會(huì)造成輸送帶伸長，張緊力有變小趨勢(shì)，需要張緊裝置來吸收由蠕變產(chǎn)生的仲長，維持輸送機(jī)正常運(yùn)行所需的最小張緊力，從而保證帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行。
(4)為輸送帶重新接頭做必要的行程準(zhǔn)備。每部帶式輸送機(jī)都有若干個(gè)接頭，可能在某一時(shí)間接頭會(huì)出現(xiàn)問題，必須截頭重做，張緊裝置為帶式輸送機(jī)準(zhǔn)備了負(fù)荷以外的運(yùn)輸帶，這樣接頭故障就可以通過放松張緊裝置重新接頭來解決。
1.2對(duì)張緊裝置的要求
（1）響應(yīng)速度快，工作可靠；
（2）拉緊滾筒上輸送帶的包角，并與滾筒位移平行，施加的拉緊力應(yīng)通過滾筒中心，以免張力由于其位置不同而變化；
（3）不能出現(xiàn)死區(qū)，即拉緊滾筒作反向移動(dòng)時(shí)，不至于產(chǎn)生張力突然變化。尤其機(jī)尾有低谷的高垂度輸送機(jī)，制動(dòng)時(shí)在低谷處會(huì)由于垂度過大而引起輸送帶的折疊和嚴(yán)重變形，從而導(dǎo)致落料。
1.3拉緊裝置的安裝位置
拉緊裝置可安裝位置可任意選擇，空間許可的話, 理想的安裝位置應(yīng)靠近驅(qū)動(dòng)裝置，使此處的張緊力始終保持不變?nèi)绨惭b位置離驅(qū)動(dòng)裝置越遠(yuǎn),則需要增設(shè)重砣,以抵消加速和制動(dòng)力，確保驅(qū)動(dòng)部保持最低限度的張緊力。特定輸送機(jī)的安裝位置可根據(jù)張力分布的分來確定，特別是斜巷輸送機(jī)機(jī)尾停機(jī)時(shí)張力很低的情況尤需注意。
1.4拉緊裝置的發(fā)展現(xiàn)狀
拉緊裝置直接影響帶式輸送機(jī)的整機(jī)性能。目前帶式輸送機(jī)常用的拉緊裝置主要分為固定拉緊裝置、重錘拉緊裝置和液壓拉緊裝置3種。
1.4.1 固定拉緊裝置
固定拉緊裝置的特點(diǎn)是拉緊滾筒在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的位置保持不變，拉緊力不能自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，只有在停車狀態(tài)，才能對(duì)拉緊裝置的拉緊力和拉緊行程進(jìn)行調(diào)整。固定拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是拉緊滾筒位置固定，不需要人工操作或控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，操作維護(hù)方便，一般用于小型帶式輸送機(jī)。
固定拉緊裝置又分為螺旋拉緊裝置和固定絞車?yán)o裝置。螺旋拉緊裝置見圖1。由圖l可見，拉緊滾筒的軸承座安裝在活動(dòng)架上，活動(dòng)架可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿，螺母帶動(dòng)活動(dòng)架一起前進(jìn)和后退，達(dá)到拉緊和放松輸送帶的目的。螺旋拉緊裝置。一般裝于機(jī)尾滾筒處，直接拉緊輸送帶，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，因其拉緊行程最大為lm，故適用于輸送機(jī)長度小，功率較小的帶式輸送機(jī)。
固定絞車?yán)o裝置由絞車、拉緊鋼絲繩、滑輪、拉緊小車等組成，通過絞車卷進(jìn)、放出鋼絲繩來調(diào)節(jié)輸送帶所需的拉緊力。由圖2可見。其拉緊行程大、拉緊力大，適用于長距離大運(yùn)量的帶式輸送機(jī)，特別適用于具有儲(chǔ)存輸送帶的輸送機(jī)上。其最大行程達(dá)17m。
圖1.螺旋拉緊裝置
圖2.固定絞車?yán)o裝置
1.電動(dòng)機(jī) 2.減速器 3.滾筒 4.鋼絲繩 5.定滑輪 6.拉緊滾筒
7.跑車 8.輸送帶
1.4.2 重錘拉緊裝置
重錘拉緊裝置是靠重錘的重力將輸送帶拉緊，拉緊力的大小依靠增加或減少重錘重量來調(diào)節(jié)。
重錘拉緊裝置又分為重載車式拉緊裝置和重錘式拉緊裝置。重載車式拉緊裝置是將重物由鋼絲繩通過定滑輪與滑動(dòng)小車相連，將拉緊滾筒酉定在滑動(dòng)小車上，由重物拉動(dòng)滑動(dòng)小車對(duì)輸送帶產(chǎn)生拉緊力(見圖3)；重錘拉緊裝置是通過用鋼絲繩懸掛起來的重錘使輸送機(jī)的拉緊車產(chǎn)生拉緊力。
圖3 重錘車式拉緊裝置
重錘拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是可以通過重錘的位移迅速吸收輸送帶的彈性伸長，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且重錘拉緊力是基本恒定的，僅在輸送機(jī)起動(dòng)和停車時(shí)產(chǎn)生很小的慣性力，因而安全可靠性比較高，在帶式輸送機(jī)中使用最為廣泛。它的缺點(diǎn)是：①拉緊力始終保持不變，不能隨帶式輸送機(jī)起動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行所需的不同張力進(jìn)行調(diào)節(jié)，在穩(wěn)定運(yùn)行過程中輸送帶始終處于過張緊狀態(tài)，影響輸送帶的使用壽命；②較為笨重，需要的工作空間大(特別是拉緊力較大時(shí))，維修較為費(fèi)工費(fèi)時(shí)。
1.4.3 液壓拉緊裝置
（1）普通型液壓拉緊裝置
通過液壓油缸(或絞車)的快速位移來吸收輸送帶的彈性伸長，分為液壓絞車?yán)o、液壓油缸拉緊、液壓油缸與固定絞車組合拉緊3種。液壓絞車?yán)o裝置是通過液壓馬達(dá)動(dòng)作，使拉緊絞車卷進(jìn)和松開輸送帶來自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送帶的拉緊力；液壓油缸拉緊裝置由蓄能站、液壓泵站、拉緊油缸、電控箱和附件五大部分組成，通過液壓站壓力使油缸產(chǎn)生伸縮來調(diào)節(jié)帶式輸送機(jī)的拉緊力。液壓拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，可以根據(jù)輸送機(jī)在啟動(dòng)和正常運(yùn)行工況下對(duì)輸送帶張力的不同要求調(diào)節(jié)輸送帶拉緊力，控制響應(yīng)速度快，能夠在驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)自動(dòng)增加拉緊力。缺點(diǎn)是不能隨輸送帶上載荷的變化自動(dòng)進(jìn)行拉緊力調(diào)節(jié)。
(2)階段式拉緊裝置
階段式拉緊裝置的主要技術(shù)特點(diǎn)是：(a)可以根據(jù)輸送機(jī)在啟動(dòng)和運(yùn)行工況下對(duì)輸送帶張力的不同要求來調(diào)節(jié)皮帶拉緊力(一般起動(dòng)時(shí)的張緊力比穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)大1.4～1.5倍)，皮帶不會(huì)始終處于起動(dòng)時(shí)的張緊狀態(tài)，從而延長了輸送帶的使用壽命。(b)帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)，輸送帶的松邊會(huì)突然松馳伸長，此時(shí)拉緊油缸在蓄能站的作用下，能立刻收縮活塞桿，及時(shí)補(bǔ)償輸送帶的伸長量，減少輸送帶松邊對(duì)緊邊的沖擊，起到保護(hù)輸送帶的作用，并保持輸送機(jī)起動(dòng)的可靠與平穩(wěn)。(c)可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其布置也具有很大的靈活性。(d)由于其元件實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，容易設(shè)計(jì)制造和推廣使用。(e)可以由流動(dòng)著的油液帶走因功率損失等原因產(chǎn)生的熱量，避免局部溫升現(xiàn)象。雖然階段式拉緊裝置可以在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)與穩(wěn)定運(yùn)行兩種工況問自動(dòng)調(diào)節(jié)張力，解決了輸送帶轉(zhuǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行后的過張力問題，但其缺點(diǎn)是不能對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行過程中皮帶負(fù)載的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。而在帶式輸送機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，皮帶所需的張緊值相差甚大，拉緊裝置經(jīng)常處于要么張緊力不足、要么過張緊的狀態(tài)。調(diào)查顯示，階段式液壓張緊裝置很難滿足大型帶式輸送機(jī)的運(yùn)行要求。
圖4 DYL型輸送帶自控液壓拉緊站布置圖
1.拉緊小車 2.鋼絲繩 3.定滑輪 4.動(dòng)滑輪 5.油缸支座
6.拉緊油缸 7.電控箱 8.液壓泵站 9.腔管 10.蓄能站
11.軌道 12. 輸送帶
1.5 拉緊裝置的發(fā)展趨勢(shì)
綜前所述，按常規(guī)方式設(shè)計(jì)的各種拉緊裝置，其動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)很難達(dá)到最佳拉緊效果。主要問題在于設(shè)計(jì)都是在靜態(tài)特性的基礎(chǔ)上，通過對(duì)起動(dòng)、運(yùn)行各階段不同張力的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，未能考慮負(fù)載動(dòng)態(tài)變化對(duì)膠帶張力的影響，因此產(chǎn)生調(diào)節(jié)的不合理性。在輸送帶張力過度時(shí)，輸送帶過拉緊，應(yīng)力疲勞加大，容易出現(xiàn)皮帶拉斷故障；在輸送帶張力不足時(shí)，導(dǎo)致皮帶打滑及斷帶、著火故障，而且還容易出現(xiàn)皮帶橫向振動(dòng)過大、功率消耗過大等一系列問題。針對(duì)DYL系列和其他常規(guī)拉緊裝置存在的問題，基于輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流與負(fù)載間呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)比例關(guān)系的考慮，現(xiàn)在有科學(xué)家提出了一種基于電機(jī)電流輸入控制的力反饋動(dòng)態(tài)拉緊裝置的設(shè)計(jì)方案。其基本原理是：通過識(shí)別驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流變化來間接識(shí)別輸送帶上載荷量的變化，以電機(jī)電流為閉環(huán)回路的控制信號(hào)，通過電流與負(fù)載的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出理論拉緊力的值，然后與力傳感器所測(cè)的實(shí)際拉緊力的值進(jìn)行比較，從而適應(yīng)負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化。
由于這種拉緊裝置可以根據(jù)輸送帶上載荷的動(dòng)態(tài)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)拉緊力，使輸送帶處于張緊和松弛的交替狀態(tài)中，因而能夠?qū)崿F(xiàn)輸送帶最佳的動(dòng)態(tài)拉緊效果，滿足輸送帶不打滑、下垂度不超限而又保持正常運(yùn)行所需的最小拉緊力的要求?？梢灶A(yù)料，這種基于電機(jī)電流輸入控制的力反饋動(dòng)態(tài)拉緊裝置將是今后一個(gè)時(shí)期的主要研究方向。
2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)及方案確定
2.1 主要設(shè)計(jì)要求
根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)械張緊裝置：工作參數(shù)如下；
（1） 最大張緊力F:
（2） 繩速V：
2.2 方案的確定
2.2.1 參考方案
(1)螺旋拉緊裝置。螺旋拉緊裝置結(jié)構(gòu)由齒輪組(或蝸輪、蝸桿)、滑座、螺旋拉桿、基座、螺旋滑套、滑軌、鎖緊底版及轉(zhuǎn)輪等組成。其核心工作部件為螺旋拉桿(帶T形螺紋)、基座、螺旋滑套(帶螺母)，整個(gè)裝置為鋼結(jié)構(gòu)焊接件。螺旋拉緊裝置工作原理是通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)齒輪組(或蝸輪)或直接調(diào)整旋轉(zhuǎn)固定的絲杠，使帶螺母的滑座產(chǎn)生縱向移動(dòng)，從而帶動(dòng)滾筒座發(fā)生縱向整體移動(dòng)，達(dá)到調(diào)整各種輸送機(jī)膠帶松緊的目的。螺旋拉緊裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。螺旋拉緊裝置主要運(yùn)用在長度較短、伸縮量較小的的帶式輸送機(jī)、牽引式輸送機(jī)及各種刮扳機(jī)上。
圖5 現(xiàn)在螺旋拉緊裝置結(jié)構(gòu)圖
(2)重錘拉緊裝置。重力拉緊裝置是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣泛的一種拉緊裝置。它靠重錘力量將輸送帶拉緊，調(diào)節(jié)張緊力依靠增加或減少重錘重量來實(shí)現(xiàn)。其結(jié)構(gòu)形式有單重錘式、雙重錘式和重載車式。一般裝在離傳動(dòng)滾筒松邊不遠(yuǎn)處，以期得到快速反應(yīng)，能利用輸送機(jī)走廊空間位置進(jìn)行布置，可隨著張力的變化靠重力自動(dòng)補(bǔ)償輸送帶的伸長。該裝置要求拉緊車要靈活可靠，不能卡住。適用于較短帶式輸送機(jī)。其理論上能保持張緊力恒定，但實(shí)際上對(duì)于大多數(shù)重錘式拉緊裝置而言，由于拉緊裝置本身就有摩擦阻力存在，有死區(qū)產(chǎn)生，但死區(qū)范圍不是太大，可以完全起到應(yīng)有的張緊作用，且工作的可靠性最強(qiáng)。適用于上運(yùn)、平運(yùn)、下運(yùn)，對(duì)使用環(huán)境沒有特殊的要求。
圖6 環(huán)形或垂直的重砣式拉緊裝置
(3)絞車式拉緊裝置。絞車式張緊裝置按張緊力的控制方式可以分為手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種。所謂手動(dòng)，就是在張緊裝置上安裝一個(gè)用于測(cè)定膠帶張力的測(cè)力器。當(dāng)觀測(cè)到測(cè)力器的指標(biāo)超出所允許的范圍時(shí)，人為地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到滿足要求為止。這種形式的張緊裝置結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，但需要人來監(jiān)控。在手動(dòng)絞車式張緊裝置中，由于絞車動(dòng)作不需要其它動(dòng)力，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和操作維護(hù)容易的特點(diǎn)，所以在國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛。比較常用的是蝸輪蝸桿手動(dòng)絞車式張緊裝置。由于絞車式張緊裝置的張緊行程可以很長，同時(shí)可以配合可伸縮式膠帶輸送機(jī)的儲(chǔ)帶倉工作，所以，可伸縮式膠帶輸送機(jī)應(yīng)用這種張緊裝置的較多。
2.2.2 方案對(duì)比
方案一的優(yōu)缺點(diǎn)是：置因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整靈活，容易布置的特點(diǎn)，在輸送機(jī)領(lǐng)域的設(shè)備(如碼頭卸船機(jī)、發(fā)電廠的斗輪堆取料機(jī)及空間狹小、長度較短的帶式給料機(jī)等)上，作為膠帶的松緊調(diào)整裝置被廣泛應(yīng)用。螺旋拉緊裝置結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單，無導(dǎo)向、傳動(dòng)輔助裝置，也無防塵密封裝置，故早期螺旋拉緊裝置在使用過程中費(fèi)時(shí)耗力并經(jīng)常出現(xiàn)卡阻，調(diào)整不便，影響了螺旋拉緊裝置在實(shí)際生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。
方案二的優(yōu)缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)和原理都比較簡(jiǎn)單，就是利用物體自身的重力，來拉緊皮帶 ，需要多大的張緊力，只要給它墜上同等重量的物體即可，它的制造也比較方便。缺點(diǎn)：① 使用重錘式拉緊裝置，輸送帶的張緊力始終保持不變，而帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后所需張力比起動(dòng)時(shí)小，所以輸送帶在穩(wěn)定運(yùn)行中處于過張緊狀態(tài)，對(duì)輸送帶的使用壽命產(chǎn)生直接影響。②該套裝置體積大，且笨重，特別是張緊力較大時(shí)。使用時(shí)應(yīng)考慮空間的問題，另外，維修帶式輸送機(jī)需放松輸送帶時(shí)比較費(fèi)工費(fèi)時(shí)。③ 起動(dòng)時(shí)，機(jī)尾拉緊滾筒由于瞬間起動(dòng)，拉緊滾筒將作一定范圍的跳動(dòng)，而就是這一瞬間的跳動(dòng)，造成輸送帶跑偏，尤其是輸送帶上水分多，拉濕煤時(shí)，輸送帶跑偏更加嚴(yán)重。
方案三的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易。其缺點(diǎn)是存在占用空間大，不便于現(xiàn)場(chǎng)布置和管理，經(jīng)常發(fā)生因張緊不足或不能及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行調(diào)整而引起的膠帶打滑和跑偏等現(xiàn)象，甚至?xí)斐赡z帶壓死、撕裂等嚴(yán)重事故。
通過以上三個(gè)方案的比較，選擇第三種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。絞車式張緊裝置具有以下特點(diǎn)：通過鴨梨?zhèn)鞲衅麟娦盘?hào)控制張緊裝置，可靠性高。在皮帶機(jī)啟動(dòng)階段，能提供足夠大的啟動(dòng)張緊力；啟動(dòng)完畢后又可使膠帶的張緊力恢復(fù)到額定值以維持膠帶機(jī)的正常運(yùn)行。
2.2.3 傳動(dòng)方案的確定
由框架、滑輪組和張緊絞車等組成。采用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，張緊絞車為蝸桿蝸輪傳動(dòng)和開式齒輪傳動(dòng)的慢速絞車，蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)具備反行程自鎖的特點(diǎn)。蝸桿的輸入軸與電機(jī)的輸出軸用彈性套柱銷聯(lián)軸器連接。蝸輪的輸出軸與開式齒輪中的小齒輪連接，同時(shí)在蝸桿的一端有一摩擦阻尼裝置生產(chǎn)的摩擦力矩可以通過壓蓋上的調(diào)節(jié)螺絲來調(diào)節(jié)，以使張緊絞車停車時(shí)不致反轉(zhuǎn)保證鋼繩的張力。滾筒組與開式齒輪中的大齒輪連接。為了減輕繞在卷筒上鋼絲繩所承受的拉力，采用滑輪組結(jié)構(gòu)包括動(dòng)滑輪組和定滑輪組，定滑輪組（四個(gè)定滑輪并列）動(dòng)滑輪組（四個(gè)動(dòng)滑輪并列）。張緊卷筒的一側(cè)裝有離合裝置，當(dāng)收膠帶時(shí)須打開離合器時(shí)使卷筒和卷筒軸脫離，為使卷筒不致自由轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生亂繩，卷筒的同一側(cè)還裝有三塊剎車帶，使卷筒在放繩時(shí)產(chǎn)生半制動(dòng)。
膠帶的張力是根據(jù)使用情況酌情掌握，人為調(diào)節(jié)的過緊過松都是不宜的。
傳動(dòng)方案圖如下所示：
1. 電動(dòng)機(jī) 2. 聯(lián)軸器 3. 減速器 4. 動(dòng)滑輪組 5. 鋼絲繩
6. 定滑輪組 7. 大齒輪 8. 卷筒 9. 傳感器 10. 小齒輪
3 張緊裝置總體設(shè)計(jì)
3.1電動(dòng)機(jī)的確定
該機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)過程中總的效率損失為：
式中：
——自鎖蝸桿的效率，取0.43；
——圓柱齒輪傳動(dòng)（開式傳動(dòng)（脂潤滑））的效率，取0.95；
——彈性套柱銷聯(lián)軸器的效率，取0.99；
——滾動(dòng)軸承的效率，取0.98；
——滑輪組的效率，取0.889；
——滾筒的效率，取0.97
根據(jù)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)：張緊力F是由8根鋼絲繩來承擔(dān)：
滾筒上的鋼絲繩拉力：
=80/8=10kN
滾筒上的鋼絲繩速度：
=0.13m/s
功率：
100.13=1.3kW
電機(jī)所需輸出功率:
= 3.9kW
選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：防爆電機(jī)YB132M1-6；
電機(jī)參數(shù)：
功率kW
實(shí)際轉(zhuǎn)速960r/min
3.2機(jī)構(gòu)工作級(jí)別的確定
3.2.1機(jī)構(gòu)利用等級(jí)
機(jī)構(gòu)利用等級(jí)按機(jī)構(gòu)總設(shè)計(jì)壽命分為十級(jí)，見表8-1-1?？傇O(shè)計(jì)壽命規(guī)定為機(jī)構(gòu)假定的使用年數(shù)內(nèi)處于運(yùn)轉(zhuǎn)的總小時(shí)數(shù)，它僅作為機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，而不能視為保用期。
由表8-1-1，選取機(jī)構(gòu)等級(jí)。
總設(shè)計(jì)壽命：6300h
說明：經(jīng)常中等地使用。
3.2.2機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)
載荷狀態(tài)是表明機(jī)構(gòu)承受最大載荷及載荷變化的程度。載荷分為四級(jí)。
由表8-1-2，根據(jù)實(shí)際情況選用-重。
說明：機(jī)構(gòu)經(jīng)常承受較重的載荷，也常承受最大的載荷。
3.2.3 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別
機(jī)構(gòu)工作級(jí)別按機(jī)構(gòu)利用等級(jí)和載荷狀態(tài)分為八級(jí)。見表8-1-3，根據(jù)
機(jī)構(gòu)利用等級(jí)與機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)選取機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為。
3.3鋼絲繩直徑計(jì)算與選取
（1）煤礦井下絞車用鋼絲繩直徑采用GB1102-74標(biāo)準(zhǔn)規(guī)mm,鋼絲繩結(jié)構(gòu)大部分是點(diǎn)接觸光面鋼絲繩。
（2）點(diǎn)接觸--股內(nèi)各層之間鋼絲互相交叉，呈點(diǎn)接觸。
（3）在圓股鋼絲繩（GB1102-74）標(biāo)準(zhǔn)中，只有鋼絲破斷拉力之和而無整根鋼絲繩的破斷拉力。
（4）鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力按式（8-1-1）確定：
式中：
—鋼絲繩最小直徑， mm；
—選擇系數(shù)， mm/N；
—鋼絲繩最大工作靜拉力 N；
KN
可根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別確定：
根據(jù)機(jī)構(gòu)工作等級(jí)，查表8-1-8得：
mm/N
mm
查標(biāo)準(zhǔn)值,取mm
3.4卷筒幾何尺寸的確定
卷筒有單層卷繞單聯(lián)卷筒、單層卷繞雙聯(lián)卷筒。在起重高度較高時(shí)，為了縮小卷筒尺寸，可采用表面帶導(dǎo)向螺旋槽或光面卷筒，進(jìn)行多層纏繞，但鋼絲繩磨損較快。不帶螺旋槽的光面卷筒鋼絲繩可以緊密排列。但實(shí)際作業(yè)時(shí)，鋼絲繩排列凌亂，互相交叉擠壓，鋼絲繩壽命降低。卷筒的類型較多,最常用的是齒輪連接盤式和周邊大齒輪式兩種，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是卷筒軸不受轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩。尤其是前者是目前標(biāo)準(zhǔn)型橋式起重機(jī)典型結(jié)構(gòu)，分組性好，為封閉式傳動(dòng)。缺點(diǎn)是檢修時(shí)需沿軸向外移卷筒。帶周邊大齒輪的卷筒多用于傳動(dòng)速比大，轉(zhuǎn)速低的卷筒。周邊大齒輪，一般均為開式齒輪傳動(dòng)。
(1)滾筒名義直徑：
式中：
—鋼絲繩的直徑；
—與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，按表8-1-54選取。根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M6，可查得：；
則
mm
(2)卷筒厚度（鑄鋼卷筒）：
mm
(3)多層纏繞卷筒長度：
則，考慮鋼絲繩在卷筒上排列可能不均勻，應(yīng)將卷筒長度增加，即
其中：
—卷筒繩槽底徑，mm
—各層直徑
—每層圈數(shù)
設(shè)
—纏繞圈數(shù)
根據(jù)實(shí)際的工作情況，卷筒上需有9圈繞繩，即
mm ，mm ， mm
mm ， mm
mm ，mm
mm, mm
mm
為了防止鋼絲繩脫出卷筒兩邊設(shè)擋邊，其高度比最外層鋼絲繩高出；
即卷筒的最大外徑：
=407
=mm
取mm
(4)卷筒強(qiáng)度的計(jì)算：
鑄造卷筒的材料應(yīng)采用不低于GB/T9439中規(guī)定的HT200灰鑄鐵，或GB/T11352中規(guī)定的ZG270-500鑄鋼。鑄鐵件須經(jīng)時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力，鑄鋼件應(yīng)進(jìn)行退火處理。
卷同壁內(nèi)表面最大壓應(yīng)力：
mm
因此由表8-1-55選用卷筒內(nèi)表面最大壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算：
（MPa）
式中：
—鋼絲繩最大拉力，N
—卷筒繩槽節(jié)距， mm
—卷筒壁厚， mm
—許用壓應(yīng)力， MPa
—與卷筒層數(shù)有關(guān)的系數(shù)
卷筒層數(shù)
1
2
3
4
系數(shù)
11
1.4
1.8
2
由于，查上面表格得系數(shù)
卷筒材料用45鋼，查手冊(cè)，45鋼的屈服強(qiáng)度為：
MPa
則：
MPa
MPa
經(jīng)檢驗(yàn)卷筒強(qiáng)度符合要求。
（5）卷筒的技術(shù)要求
表面質(zhì)量：卷筒不得有裂紋。成品卷筒的表面上不得有影響使用性能和有數(shù) 外觀的顯著缺陷（如氣孔、疏松、夾渣等）。
尺寸公差和表面粗糙度：同一卷筒上左右螺旋槽的底徑（即卷筒直徑）差，不得超過GB/T1801和GB/T1802中規(guī)定的。
加工表面未注公差尺寸的公差等級(jí)應(yīng)按GB/T1804中的m級(jí)（中等級(jí)）。
未注加工表面粗糙度值應(yīng)按GB/T1031中得12.5um。
形位公差：卷筒上配合圓（）的圓度、同軸度、左右螺旋槽的徑向圓跳動(dòng)以及斷面圓跳動(dòng)，不得大于GB/T1184種的下列值：
；
不低于8級(jí)；
；
不低于8級(jí)。
壓板用螺孔：鋼絲繩壓板用的螺孔必須完整， 螺紋不得有破碎、斷裂等缺 陷。
焊縫：對(duì)于必須施焊的鑄鋼卷筒，其重要焊縫不得有裂紋和未熔合等缺陷。其焊縫質(zhì)量應(yīng)符合GB/T3323種的II級(jí)質(zhì)量要求。
3.5總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比的分配：
卷筒的轉(zhuǎn)速：
電機(jī)最小滿載轉(zhuǎn)速：
總傳動(dòng)比：
具有自鎖性能的蝸輪蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)比根據(jù)手冊(cè)，一般為62、71、80、82，在這里選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為62。則一對(duì)開式齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：
3.6傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算：
1.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速：
2.計(jì)算各軸輸入功率：
3. 計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩：
4 蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)
蝸桿傳動(dòng)是用來傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，運(yùn)動(dòng)可以使減速或增速,它由蝸桿和蝸輪組成，其做常用的是軸交角通常為的減速傳動(dòng)。蝸桿和蝸輪的螺旋線方向必須保持一致。蝸桿傳動(dòng)主要的特點(diǎn)是：（1）傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)、沖擊和噪聲均很小。（2）能以單機(jī)傳動(dòng)獲得較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊。因此，它通常用于中小功率、間歇工作或要求自鎖的場(chǎng)合。為了提高傳動(dòng)效率、減小蝸輪結(jié)構(gòu)尺寸，通常將其布置在高速級(jí)。
蝸桿頭數(shù)根據(jù)傳動(dòng)比和蝸桿傳動(dòng)的機(jī)械效率確定，越少，結(jié)構(gòu)越緊湊，但機(jī)械效率越低；越多，機(jī)械效率越高，但蝸桿加工越困難。取的蝸桿，多用于要求自鎖和大傳動(dòng)比的情況。蝸輪的齒數(shù)，通常取。為了避免蝸輪輪齒發(fā)生根且并保證至少有兩對(duì)以上的齒參與嚙合，不應(yīng)小于26。但在動(dòng)力傳動(dòng)中，也不宜太多，若過多，則結(jié)構(gòu)尺寸過大，蝸桿支撐跨度增大，使蝸桿剛度降低，從而影響蝸桿傳動(dòng)的嚙合精度?？紤]到蝸輪的使用情況，取。
蝸桿副的材料組合首先要求有良好的減磨性和抗膠合能力。此外，還要求有足夠的強(qiáng)度。蝸桿一般采用碳鋼和合金鋼制造，要求有較高的齒面硬度。高速重載的蝸桿采用15Cr,20Cr或20CrMnTi等材料并經(jīng)滲碳淬火處理，齒面硬度達(dá)；一般情況可用45鋼或40 Cr等進(jìn)行表面淬火，硬度為；對(duì)不太重要或低速重載的傳動(dòng)，可用40、45等碳鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為。
蝸輪的4種典型結(jié)構(gòu)及主要尺寸確定:(1)鑲鑄式
蝸輪齒圈的常用材料為鑄造錫青銅，如ZcuSn10Pb1,他的減磨性和抗膠合性最好，適于滑動(dòng)速度較高的場(chǎng)合，但價(jià)格較貴；鋁青銅，如ZcuAl10Fe3,強(qiáng)度較高，價(jià)格較低，但抗膠合性能較差，一般用于滑動(dòng)速度不高（m/s）的傳動(dòng)；在滑動(dòng)速度較低（m/s）的不重要傳動(dòng)中，蝸輪可用球墨鑄鐵或灰鑄鐵制造。
蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，但其傳動(dòng)效率低，尤其在低速時(shí)，其效率更低，且蝸輪尺寸大，成本高。因此，它通常用于中小功率、間歇工作或要求自鎖的場(chǎng)合。為了提高傳動(dòng)效率、減小蝸輪結(jié)構(gòu)尺寸，通常將其布置在高速級(jí)。
4.1蝸桿、蝸輪的基本參數(shù)及強(qiáng)度計(jì)算：
4.1.1選擇蝸輪的材料，確定許用應(yīng)力
蝸桿：參見7.3.1，選用45號(hào)鋼表面淬火，表面硬度HRC=45～50
蝸輪：參見表7.6, 選用ZCuSn10Pb1
蝸輪許用接觸應(yīng)力，由式7-9
蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力由表7.6查得
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)
則蝸輪許用接觸應(yīng)力
蝸輪許用彎曲應(yīng)力,由式7-12
蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力由表7.6查得
彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)
則蝸輪的許用彎曲應(yīng)力
=0.82×51=41.72
4.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算：
由式7-8
蝸桿頭數(shù)
蝸輪齒數(shù)
蝸輪轉(zhuǎn)矩
估取效率
蝸桿傳動(dòng)的總機(jī)械效率：
式中：
—嚙合效率
—軸承效率
—攪油效率
帶有自鎖性的蝸輪蝸桿的效率：,取
蝸輪轉(zhuǎn)速
則蝸輪轉(zhuǎn)矩
載荷系數(shù)
使用系數(shù) 查表7.8得：
動(dòng)載荷系數(shù)
估計(jì) 按～
～
m/s
估取m/s
載荷分布不均勻系數(shù)
載荷平穩(wěn)
則載荷系數(shù)
材料彈性系數(shù)
查表得：
故
查表7.3得
模數(shù)=5
蝸桿分度圓直徑
蝸桿的導(dǎo)程角
蝸輪分度圓直徑
蝸輪的圓周速度
4.1.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算：
蝸輪齒根彎曲應(yīng)力，由式7-10
蝸輪齒形系數(shù)查表7.9,
則彎曲強(qiáng)度足夠
4.1.4熱平衡計(jì)算
由式7-15可得蝸桿傳動(dòng)所需的散熱面積
傳動(dòng)效率
嚙合效率
當(dāng)量摩擦角由式7-14
滑動(dòng)速度
=
由查表7.10
則)=0.96
散熱系數(shù)，按通分良好
油的工作溫度
周圍空氣溫度
故
4.2圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算
(1)蝸桿軸向模數(shù)（蝸輪端面模數(shù)）：
mm
(2)傳動(dòng)比：
(3)蝸桿頭數(shù)：
(4)蝸輪齒數(shù)：
(5)蝸桿直徑系數(shù)（蝸桿特性系數(shù)）：
(6)蝸輪變位系數(shù)：
(7)中心距：
mm
(8)蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角：
(9)蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角：
(10)蝸桿軸向齒形角：
阿基米得圓柱蝸桿:
(11)蝸桿（蝸輪）法向齒形角：
(12)頂隙：
mm
(13)蝸桿齒頂高：
mm
(14)蝸輪齒頂高：
mm
(15)蝸桿齒根高：
mm
(16)蝸輪齒根高:
(17)蝸桿分度圓直徑：
mm
(18)蝸輪分度圓直徑：
mm
(19)蝸桿節(jié)圓直徑：
mm
(20)蝸輪節(jié)圓直徑：
mm
(21)蝸桿齒頂圓直徑：
mm
(22)蝸輪喉圓直徑：
mm
(23)蝸桿齒根圓直徑：
mm
(24)蝸輪齒根圓直徑：
mm
(25)蝸桿軸向齒距：
mm
(26)蝸桿軸向齒厚：
mm
(27)蝸桿法向齒厚：
mm
(28)蝸桿分度圓法向弦齒高：
mm
(29)蝸桿螺紋部分長度：
mm
(30)蝸輪最大外圓直徑：
mm
(31)蝸輪輪緣寬度：
～mm
(32)蝸輪咽喉母圓半徑：
mm
(33)蝸輪齒根圓弧半徑：
mm
(34)蝸桿軸面齒形角：
～
(35)蝸桿軸向齒厚：
mm
(36)圓弧中心到蝸桿軸心線距離：
mm
(37)圓弧中心到螺牙對(duì)稱線距離：
mm
(38)蝸桿軸向齒廓圓弧半徑：
mm
(39)蝸桿螺牙齒頂厚：
(40)蝸桿螺牙齒根厚：
mm
5 開式齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算
當(dāng)齒輪工作于無封閉的外漏狀態(tài)時(shí)，稱為開式齒輪傳動(dòng)。開式齒輪傳動(dòng)易受到環(huán)境的污染，潤滑條件差，齒面容易磨損，多用于低速和不重要的場(chǎng)合。當(dāng)齒輪齒面的硬度小于或等于時(shí)，稱為軟齒面齒輪；當(dāng)齒面得硬度大于時(shí)，稱為硬齒面齒輪。當(dāng)齒輪傳動(dòng)的承載能力主要取決于輪齒彎曲強(qiáng)度時(shí)，開式齒輪傳動(dòng)易取較少的齒數(shù)，小齒輪一般可取，大齒輪。
開式齒輪傳動(dòng)，由于潤滑條件較差和工作環(huán)境惡劣，磨損快，壽命短，故應(yīng)將其布置在低速級(jí)。
5.1齒輪的基本參數(shù)及強(qiáng)度計(jì)算：
5.1.1選擇齒輪的材料，確定許用應(yīng)力：
查表： 小齒輪選用20CrMnTi
大齒輪選用20CrMnTi
熱處理方法：滲碳淬火
查表得：強(qiáng)度極限： N/mm
屈服極限： N/mm。
洛氏硬度：N/mm
許用接觸應(yīng)力，由式= 得：
接觸疲勞極限，查圖
接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，由式6-7，
查圖得，
接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，則
許用彎曲應(yīng)力，=
彎曲疲勞極限應(yīng)力，查圖6-7得
彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)， 查得：
,
彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)， 查得：
彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)， 查得：
則
5.1.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算：
確定齒輪精度等級(jí)，
按，
估取圓周速度
估取。查表取精度等級(jí)為8級(jí)。
小輪齒數(shù) 在推薦值 中選：
大輪齒數(shù)
齒數(shù)比
小輪轉(zhuǎn)矩
=
載荷系數(shù)
使用系數(shù) ,查表6.3得：
動(dòng)載荷系數(shù)，由推薦值，查表得：
齒向載荷分布系數(shù)，由推薦值，查表得：
齒向載荷分配系數(shù)，由推薦值得：
=1.1
載荷系數(shù)
確定中心距
式中：配對(duì)材料修正系數(shù)=1
螺旋角系數(shù)
載荷系數(shù)
小輪轉(zhuǎn)矩
齒寬系數(shù)
取。
確定模數(shù)
解得： 12
確定中心距
5.2計(jì)算主要幾何尺寸
分度圓直徑：
齒頂圓直徑：
齒頂高：
壓力角：
基圓直徑：
齒距：
mm
基圓齒距：
mm
齒根高：
mm
齒全高：
mm
齒根圓直徑：
mm
mm
中心距：
mm
傳動(dòng)比：
齒厚：
mm
齒槽寬：
mm
頂隙：
mm
法向齒距：
mm
齒寬：
mm
齒頂圓壓力角：
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算：
由式6-10
齒形系數(shù)，查表得6.5：
小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù)， 查表得6.5
小輪
大輪
端面重合度
=
軸向重合度:
總重合度:
重合度系數(shù)
故
∴齒根彎曲強(qiáng)度滿足。
6 滑輪組的設(shè)計(jì)
繩索滑輪一般用來導(dǎo)向和支承，以改變繩索及其傳遞拉力的方向或平衡繩索分支的拉力。
6.1滑輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
6.1.1滑輪結(jié)構(gòu)和材料
承受載荷不大的小尺寸滑輪（ mm）一般制成實(shí)體的滑輪，用、或鑄鐵（如）。受大載荷的滑輪一般采用球鐵（如）或鑄鋼（如等），鑄成帶筋和孔或帶輪輻的結(jié)構(gòu)。大型滑輪（ mm）一般用型鋼和鋼板焊接結(jié)構(gòu)。
受力不大的滑輪直接安裝在心軸上使用，受有較大載荷的滑輪則裝在滑動(dòng)軸承（軸套材料采用青銅或粉末冶金等）或滾動(dòng)軸承上，后者一般用在轉(zhuǎn)速較高、載荷大的情況下。輪轂或軸套長度與直徑比一般取為。具有固定軸的滑輪成為定滑輪；具有活動(dòng)軸的滑輪（隨繩索串動(dòng)改變其位置）稱為動(dòng)滑輪。在本設(shè)計(jì)中滑輪采用鑄鋼件鑄成有輪輻的結(jié)構(gòu)。
6.1.2鋼絲繩進(jìn)出滑輪時(shí)的允許偏角
鋼絲繩繞進(jìn)或繞出滑輪槽時(shí)偏斜的最大角度（即鋼絲繩中心線和與滑輪軸垂直的平面之間的角度）推薦不大于。
6.1.3滑輪主要尺寸
如下圖所示：
鋼絲繩直徑
mm
滑輪繩槽底半徑
mm
取
繩槽兩側(cè)面夾角
,一般為 ,取
滑輪直徑
(由8-1-54機(jī)構(gòu)工作級(jí)別確定)
查表8-1-65取
6.1.4繩槽斷面尺寸
繩槽半徑R是根據(jù)鋼絲繩直徑的最大允許偏差為確定的。
鋼絲繩繞進(jìn)或繞出滑輪槽時(shí)偏斜的最大角度（即鋼絲繩中心線和與滑輪軸垂直的平面之間的角度）應(yīng)不大于。
繩槽表面粗糙度分為兩級(jí)：
1級(jí)： um
2級(jí) um
滑輪的主要尺寸參數(shù)，如下圖所示：
mm mm mm
mm mm
mm mm
mm
mm mm
6.2鑄造滑輪形式和軸承尺寸
（1）滑輪形式及軸承尺寸 ：
主要尺寸如下：
mm mm
mm mm
（2）輪轂尺寸：
mm mm
mm mm
（3）滑輪技術(shù)要求：
①材料： 滑輪的有關(guān)零件應(yīng)符合表8.1-71的規(guī)定.
②外觀：
滑輪表面應(yīng)光滑平整，應(yīng)去除尖棱和冒口，滑輪不得有影響使用性能和有損外觀的缺陷，如氣孔，裂紋，疏松，夾渣，鑄疤等。
③熱處理：
滑輪應(yīng)進(jìn)行退火處理，以消除鑄造時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。
④尺寸公差和表面粗糙度：
加工表面未注公差尺寸的公差等級(jí)按GB/T1804中的M級(jí)（中等級(jí)）；未加工表面粗糙度值按GB/T1031中的um。
⑤形位公差：
滑輪的形狀和位置公差應(yīng)符合[2]表8-1-70的規(guī)定。
⑥裝配：
裝配好的滑輪應(yīng)能靈活地旋轉(zhuǎn)?；喌募庸げ课唬▋?nèi)孔，繩槽表面等）和隔環(huán)的外露部位應(yīng)涂抗腐蝕的防銹油，不加工部位應(yīng)涂防銹漆。
⑦其它
滑輪的加工部位（內(nèi)孔、繩槽表面等）和隔環(huán)的外漏部位應(yīng)土抗腐蝕的防銹油；不加工部位應(yīng)涂防銹漆。
7 軸的設(shè)計(jì)
7.1蝸桿軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1.1蝸桿軸直徑的確定：
選取45號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理
實(shí)心圓軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算公式為：
N/mm
設(shè)計(jì)計(jì)算公式：
mm
式中：
—扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力， N/mm；
—軸傳遞的轉(zhuǎn)距， N/mm；
—軸的抗扭截面系數(shù)， mm；
—軸傳遞的功率， kW；
—軸的轉(zhuǎn)速， r/min；
—軸的直徑， mm；
—考慮了彎距影響的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和設(shè)計(jì)系數(shù)，查表4-2，取。
當(dāng)軸上開有鍵槽時(shí)會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，要適當(dāng)增加軸的直徑。軸段上有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸的直徑增大3%～5%，因此。查表6-2-29，選軸直徑為50mm。
7.1.2蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于電機(jī)已經(jīng)選定，所以電機(jī)的輸出軸的直徑已知，直徑mm。電機(jī)與蝸桿軸的聯(lián)接采用聯(lián)軸器。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，承載能力大,工作可靠,裝拆方便,傳遞轉(zhuǎn)矩較大,能保證兩軸具有較高的對(duì)中精度。
圖7
(1)聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：
式中：
——計(jì)算轉(zhuǎn)矩； N·mm
——理論轉(zhuǎn)矩； N·mm
——工作情況系數(shù)； 取
則：
查手冊(cè)：選用YL9型凸緣聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩 。
（2）確定各軸段直徑和長度
如圖7所示軸段①用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要先選用聯(lián)軸器。根據(jù)工作要求選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為TL9,許用轉(zhuǎn)矩[T]=N?mm.確定軸段①的直徑mm,長度mm,其中選用型平鍵，工作長度mm.
軸段②為半聯(lián)軸器的軸向定位，并安裝滾動(dòng)軸承，軸段①右端制出定位軸肩，取軸肩高度),所以軸段②的直徑,根據(jù)工礦要求選用圓錐滾子軸承。選用軸承型號(hào)30212，尺寸，綜合考慮軸承寬度與密封圈的使用，確定軸段根據(jù)軸承端蓋和軸套的結(jié)構(gòu)，確定.
軸段③為深溝球軸承的軸向定位，軸段②右端制出定位軸肩，取軸肩高度mm，因此軸段③的直徑。根據(jù)軸承端蓋的結(jié)構(gòu)，為了便于裝拆，因此軸段③的長度。
軸段④用于蝸桿部分與軸段③有一個(gè)較緩和的過渡。因此選取軸段④的直徑，。
軸段⑤使蝸桿得有螺紋部分，其軸徑為齒頂圓的直徑，長度.
軸段⑥與軸段④的作用相當(dāng)，因此軸徑，長度。
軸段⑦用于圓錐滾子軸承的軸向定位，軸段⑥的右端制出定位軸肩，取軸肩高度mm，因此軸段⑦的直徑。根據(jù)軸承端蓋的結(jié)構(gòu)，為了便于裝拆，取軸段⑦的長度。
軸段⑧用于安裝滾動(dòng)軸承?？紤]軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力，選擇圓錐滾子軸承。取軸段直徑,選用30212型圓錐滾子軸承，尺寸，軸承的右端采用圓螺母對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位，選用的圓螺母的螺紋規(guī)格，圓螺母用止動(dòng)墊圈的規(guī)格為?？紤]各種因素確定軸段⑧的長度。
軸段⑨的直徑，,用圓螺母進(jìn)行軸向定位。
（3）軸上零件的周向定位
半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用型普通平鍵連接，按mm，從手冊(cè)中查的平鍵截面尺寸，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長系列中選取鍵長mm。
7.1.3確定蝸桿軸的受力及強(qiáng)度效核
①蝸輪回轉(zhuǎn)方向：
在進(jìn)行蝸桿傳動(dòng)的受力分析時(shí)，首先要確定蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)向。因?yàn)橥ǔＪ俏仐U主動(dòng)，故只需根據(jù)蝸桿的轉(zhuǎn)向和螺旋線的方向（通常蝸桿的螺旋線方向?yàn)橛倚﹣泶_定蝸輪的轉(zhuǎn)向，其規(guī)則如下：蝸桿為右旋時(shí)用右手（左旋時(shí)用左手）四指的彎曲方向表示蝸桿的轉(zhuǎn)向，與拇指指向相反的方向表示蝸輪節(jié)點(diǎn)處的切線速度方向，從而可以確定蝸輪的轉(zhuǎn)向。
②受力分析：
蝸桿傳動(dòng)的受力情況與斜圓柱齒輪傳動(dòng)相似，當(dāng)蝸桿為主動(dòng)件時(shí)，作用與嚙合節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲面的法向力可分解為三個(gè)互相垂直的分力：切向力、軸向力和徑向力。由于兩軸間的夾角一般為，此時(shí)，蝸桿的切向力與蝸輪的軸向力大小相等指向相反；蝸桿蝸輪的徑向力、大小相等，分別指向各自軸心；蝸桿的軸向力和蝸輪的切向力大小相等，指向相反。
蝸桿傳動(dòng)的切向力指向的確定與齒輪相同，即：在主動(dòng)件蝸桿上與其運(yùn)動(dòng)方向相反；在從動(dòng)件蝸輪上與其運(yùn)動(dòng)方向一致。
各力的計(jì)算公式如下：
式中：
—作用于蝸桿上的額定轉(zhuǎn)矩，N·mm
—作用于蝸輪上的轉(zhuǎn)矩，N·mm,
（為蝸桿傳動(dòng)效率，為傳動(dòng)比）；
—蝸桿軸截面壓力角，亦即蝸輪端面壓力角，。
N·mm
N
③蝸桿軸受力分析：
以下是蝸桿軸受力簡(jiǎn)圖：
圖8
已知：，，,
，
，
求解：，
，
，
，
解得：
，
解得：
，
解得：
以上六式聯(lián)立求解得：
彎矩和：
水平面 ：
=
=
=
=
垂直面：
=
=
=
=
合成彎矩：
扭矩
當(dāng)量彎矩：
式中：
—彎矩和扭矩，N·mm，計(jì)算心軸時(shí)，取。
—考慮彎矩和扭矩在軸截面引起的應(yīng)力循環(huán)特性差異的系數(shù)。轉(zhuǎn)軸的彎曲應(yīng)力一般為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力常常不是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，考慮起動(dòng)、停車及運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻性的影響，通常將剪應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；對(duì)于雙向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸則將剪應(yīng)力視為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)剪應(yīng)力為靜應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力和對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，分別。根據(jù)蝸桿軸的工作情況可以確定。
根據(jù)上面的計(jì)算作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。
如下圖所示：
蝸桿軸強(qiáng)度校核：
從軸的當(dāng)量彎矩圖中可以看出，截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸最危險(xiǎn)截面。其當(dāng)量彎矩為。
校核軸的強(qiáng)度：
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1，查得
N·mm，則～，即～，
取。
軸的計(jì)算應(yīng)力為：
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。
7.2大齒輪軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.2.1大齒輪軸直徑的確定：
選取45號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理
實(shí)心圓軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算公式為：
N/mm
設(shè)計(jì)計(jì)算公式：
mm
式中：
—扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力， N/mm；
—軸傳遞的轉(zhuǎn)距， N/mm；
—軸的抗扭截面系數(shù)， mm；
—軸傳遞的功率， kW；
—軸的轉(zhuǎn)速， r/min；
—軸的直徑， mm；
—考慮了彎距影響的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和設(shè)計(jì)系數(shù)，查表4-2，取。
當(dāng)軸上開有鍵槽時(shí)會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，要適當(dāng)增加軸的直徑。軸段上有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸的直徑增大3%～5%，選軸直徑為60mm。