帶式給料機(jī)設(shè)計(jì)

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11.緒論1.1 引言帶式給料機(jī)在礦山、碼頭、電廠、水泥廠等生產(chǎn)企業(yè)中，常常需要將各種破碎物料通過料斗、煤倉等轉(zhuǎn)運(yùn)輸送到干線輸送機(jī)或者貨運(yùn)設(shè)施上。帶式給料機(jī)則是通過底部小型的帶式輸送機(jī)的連續(xù)運(yùn)行來輸送物料，達(dá)到給料目的。帶式給料機(jī)運(yùn)行中，系統(tǒng)主要負(fù)荷均由滾動(dòng)軸承支撐，運(yùn)行阻力小， 設(shè)備所需驅(qū)動(dòng)功率小，系統(tǒng)各零部件工作壽命長。 帶式給料機(jī)的優(yōu)點(diǎn): 運(yùn)行功率小，能量消耗少，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好； 給料量大、穩(wěn)定，且調(diào)整方便； 運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小，保護(hù)環(huán)境； 磨損小，維修量小，使用壽命長； 零部件通用性強(qiáng)，安裝、維修簡便； 可替換現(xiàn)用的其它類型的給料機(jī)。 給料機(jī)可現(xiàn)場分體安裝，也可整體安裝。 分體安裝時(shí)，先將連接段安裝在煤倉口，再安裝導(dǎo)料槽，然后安 裝托架等其它部件。 整體安裝時(shí)，先將連接段安裝在煤倉口，再將其它部件全部組裝 好后，整體吊裝與連接段用螺栓連接。帶式給料機(jī)在輸送物料中起著重要的作用，它只會(huì)在此基礎(chǔ)上向更好的方向發(fā)展。1.2給料機(jī)國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1.2.1 給料機(jī)國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)有的帶式給料機(jī)克服了振動(dòng)給料機(jī)和往復(fù)式給料機(jī)的缺點(diǎn)，變間斷給料方式為連續(xù)給料方式。給料量動(dòng)態(tài)連續(xù)可變，給料系統(tǒng)更加穩(wěn)定、高效、節(jié)能、環(huán)保，已廣泛應(yīng)用于煤礦、冶金、建材等行業(yè)。但現(xiàn)有的帶式給料機(jī)主要存在膠帶易跑偏、檢修時(shí)防止物料從料斗中落下的閘門難以關(guān)閉及導(dǎo)料槽易磨損等幾方面問題。由于制造及安裝誤差，沿著帶寬，膠帶各處周長不等，滾筒之間、滾筒和托輥之間不平行，使膠帶跑偏，跑偏的膠帶如不及時(shí)得到調(diào)整，很容易損壞，一些生產(chǎn)效率，增加維護(hù)費(fèi)用。目前防膠帶跑偏有采用有的使用擋板擋住膠帶的措施，但擋板會(huì)使膠帶褶皺或翻邊，甚至撕裂或拉斷，有的采用在中間帶有一條凸臺(tái)的膠帶與帶有凹槽的滾筒和托輥配合防跑偏，但凸臺(tái)往往會(huì)從凹槽里跑出，一旦這種情況產(chǎn)生，凸臺(tái)就很難再進(jìn)去，膠帶很快就報(bào)廢，還有的采用在膠帶邊緣處設(shè)帶槽的防跑偏輪的措施，由于皮帶邊緣始終卡在防跑偏輪的槽中運(yùn)動(dòng)，造成皮帶邊緣磨損嚴(yán)重，需要用邊緣加強(qiáng)的膠帶，這樣膠帶的成本大大增加，這些措施都不太理想；給料機(jī)工作時(shí)，閘門位于料倉以外的軌道上，沒有閘門的那一部分軌道在料倉下，會(huì)被從料倉里落下的物料填滿，很難清理，需將閘門卸掉才好清理。目前給料機(jī)工作時(shí)，一般都是將閘門卸掉，需要檢修時(shí)，清理完軌道，才將閘門裝上，這樣既費(fèi)力，又費(fèi)時(shí)；由于運(yùn)送物料時(shí)，導(dǎo)料槽會(huì)受到物料的強(qiáng)力擠壓和大塊物料的沖擊，所以極易磨損?，F(xiàn)有給料機(jī)采用在導(dǎo)料槽的鋼板上加裝用耐磨材料 Mn13 制成的襯板來解決2這一問題。而 Mn13 須經(jīng)水韌處理，再經(jīng)過沖擊后才具有好的耐磨性，所以用這種方法來改善導(dǎo)料槽的耐磨性，效果并不理想。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足和缺陷，需設(shè)計(jì)一種帶式給料機(jī)，托輥在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中占 有相當(dāng)重要的地位 ,其旋轉(zhuǎn)阻力 、使用壽命直接影響到輸送機(jī)的性能和驅(qū)動(dòng)功率的選取 。而托輥的性能又取決于托輥密封結(jié)構(gòu) ,良好的密封結(jié)構(gòu)對(duì)托輥乃至整個(gè)輸送機(jī)系統(tǒng)的性能起著至關(guān)重要的作用 。1.2.2 給料機(jī)的發(fā)展趨勢高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控給料機(jī)技術(shù)發(fā)展的總趨勢，近幾年來，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。主要表現(xiàn)在：a.給料機(jī)復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控給料機(jī)技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù)合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合，車磨復(fù)合，成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高?！耙慌_(tái)給料機(jī)就是一個(gè)加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工給料機(jī)發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢烘干機(jī)。b.智能化技術(shù)有新突破數(shù)控的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動(dòng)消除給料機(jī)震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了給料機(jī)的功能和品質(zhì)制砂機(jī)。c.機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線進(jìn)一步縮短、效率更高。機(jī)器人與加工中心、車銑復(fù)合給料機(jī)、磨床、齒輪加工給料機(jī)、工具磨床、電加工給料機(jī)、鋸床、沖壓給料機(jī)、水切割給料機(jī)等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用磁選機(jī)。d.精密加工技術(shù)有了新進(jìn)展數(shù)控金切給料機(jī)的加工精度已從原來的絲級(jí)（0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（0.001mm），有些品種已達(dá)到 0.05μm 左右。超精密數(shù)控給料機(jī)的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到 0.05μm 左右，形狀精度可達(dá) 0.01μm 左右烘干設(shè)備。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)（0.001μm）。通過給料機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、給料機(jī)零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高給料機(jī)加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代球磨機(jī)生產(chǎn)廠家。32. 給料機(jī)系統(tǒng)簡圖根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)給料機(jī)系統(tǒng)如下圖：3.給料機(jī)機(jī)械裝置的總體設(shè)計(jì)3.1給料機(jī)總體設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)給料機(jī)的功能，給料機(jī)必須包括：實(shí)現(xiàn)給料機(jī)與其他裝置連接的連接裝置；實(shí)現(xiàn)物料定向輸送、物料密封的導(dǎo)料裝置，實(shí)現(xiàn)物料連續(xù)運(yùn)輸?shù)妮斔脱b置。在三大裝置中，分別由各類小機(jī)構(gòu)組成，甲帶給料機(jī)的總體設(shè)計(jì)布局如下圖：41、連接裝置 2、導(dǎo)料裝置 3、輸送裝置3.2各裝置的設(shè)計(jì)3.2.1 給料機(jī)與料倉連接裝置的設(shè)計(jì)給料機(jī)的連接裝置主要起到給料輸送裝置與料倉間的連接，連接裝置設(shè)計(jì)簡圖如下：1、連接角鋼 2、連接料斗件 1 連接角鋼分別與料倉、件 2 連接料斗通過螺栓連接，料斗尺寸可通過現(xiàn)場實(shí)際安裝要求進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。3.2.2導(dǎo)料裝置的設(shè)計(jì)給料機(jī)的導(dǎo)料裝置起到引導(dǎo)物料前進(jìn)，張緊驅(qū)動(dòng)鏈條，密封物料不泄露的作用，導(dǎo)料裝置主要由閘門機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料槽裝置、壓輪裝置等機(jī)構(gòu)構(gòu)成，整體導(dǎo)料裝置設(shè)計(jì)簡圖如下：51、閘門機(jī)構(gòu) 2、導(dǎo)料槽裝置 3、壓輪裝置導(dǎo)料裝置主要采用鋼板與各類型鋼焊接而成，保證焊接焊縫要求，導(dǎo)料裝置與連接裝置通過螺栓連接。件 1 閘門裝置可通過順、逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)控制閘門的進(jìn)出，形成料倉底部的密封。件 3 壓輪裝置通過彈簧可自行補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)鏈條形成的張緊伸長量，滿足驅(qū)動(dòng)鏈條的張緊要求。3.2.3輸送裝置的設(shè)計(jì)輸送裝置是整個(gè)給料機(jī)系統(tǒng)中最重要的部分，它是給料機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)給料的主要裝置，輸送裝置由驅(qū)動(dòng)裝置、底座、托輥架、張緊裝置、托輥、清掃裝置、滾筒等組成，各裝置的緊密配合實(shí)現(xiàn)給料機(jī)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，其設(shè)計(jì)簡圖如下：4、給料機(jī)鋼結(jié)構(gòu)給料機(jī)各表面的毛刺和銳邊應(yīng)鏟平、磨光，鐵屑、焊渣等應(yīng)清除干凈；所有的鋼結(jié)構(gòu)、加工件（機(jī)架、支柱等所有金屬件）都對(duì)其表面進(jìn)行噴丸除銹，電弧噴鋅防腐預(yù)處理，達(dá)到 Sa2-1/2 級(jí)；鋼結(jié)構(gòu)采用焊接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件均滿足國家有關(guān)焊接標(biāo)6準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)符合國家最新標(biāo)準(zhǔn)；鋼結(jié)構(gòu)表面涂兩道底漆，兩道面漆，面漆顏色根據(jù)用戶要求噴涂。5.輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1設(shè)計(jì)參數(shù)1) 運(yùn)輸量 Q=4400 t/h2) 速度 V=1.5 m／s3) 甲帶輸送帶帶寬 B=1.3 m4) 上托輥間距 L tz=0.3 m5) 下托輥間距 L tk=1.2 m6) 物料容重 γ=1000 kg/m 37) 膠帶帶強(qiáng) ST6308) 托輥直徑 Φ159×1400,6205 軸承9) 輸送長度 L=2.6 m查詢計(jì)算部分參數(shù)一覽表：托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量 G 25.82 ㎏膠帶每米長度質(zhì)量 qo 19 kg/ 2m每米物料重量 qg 222.22 ㎏模擬摩擦系數(shù) f 0.025重力加速度 g 9.8 m/s25.2功率及張力計(jì)算1） 加料段運(yùn)行阻力：a） 在加料段和加速度段輸送物料和輸送帶間的慣性阻力和摩擦阻力 F07N????18305.102.00 ???????VLFV?b） 加速段被輸送物料與導(dǎo)料欄板間的摩擦阻力 F2= N2102)(bvglI??? 09.1387.1205.694. 22????????——物料與導(dǎo)料欄板間的摩擦系數(shù)（0.3~0.5），選擇 0.42——輸送能力（m 3/s）vI=?6.QIV?2.10.4??——加速段長度（m）bla20Vlb??m26.097.451??根據(jù)材料礦山機(jī)械第 38 卷 2010 年第 23 期物料自重而引起的物料層與甲帶上表面之間的摩擦力 1F11gflBhF?出?B——排料口寬度h ——為物料輸送高度出L——為物料在輸送方向上的長度——為物料密度?g——為重力加速度——為物料內(nèi)摩擦系數(shù)取 0.61f料倉側(cè)壁與物料層之間的摩擦力為 F2F =22flgh??出?8——為側(cè)壓系數(shù)??sin1???為物料內(nèi)摩擦角為物料與料倉之間的摩擦系數(shù)取 0.62f甲帶上的物料隨甲帶一起向前運(yùn)動(dòng)，則有mh62.01361504-???出=mF?a????smBfhfg /97.41332.06.8.9 22 ?????出其中f1——為物料內(nèi)摩擦系數(shù)，f1=0.6——為側(cè)壓系數(shù)為 0.32 ?B ——為導(dǎo)料槽的寬度f2——為物料與導(dǎo)欄板之間的摩擦系數(shù) 0.6考慮直筒煤倉倉壓對(duì)給料機(jī)功率的影響，給料機(jī)裝料部分設(shè)計(jì)成斜坡段（如圖 3），以使煤倉倉壓作用于斜坡段上而不是直接作用于給煤機(jī)的輸送帶上。為使物料在斜坡段上能自由滾落至輸送機(jī)上，斜坡段傾角 θ 必須滿足 o96.30.arctnrt????——物料與斜坡?lián)醢彘g的摩擦系數(shù)（0.5~0.7），選取 0.6?本設(shè)計(jì)中斜坡段傾角為 35 度。根據(jù)所選用系數(shù)，在給料槽口垂直向下的情況下，輸送機(jī)所能拖出的物料層厚度為出h9由物料安息角與斜坡段傾角進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后可知，給料機(jī)出料口截面高度 H 遠(yuǎn)大于，因此物料在加料口處不會(huì)出現(xiàn)死區(qū)現(xiàn)象。出h2） 運(yùn)行阻力a）主要阻力 F 主 )2(0GqfLg??上主—模擬摩擦系數(shù)， =0.025ffL—給料機(jī)長度，一般為 2.6-3m，選取 L=2.6 m—物料在輸送帶上的線質(zhì)量，Gq 8.145.630.???VQqG--鋼絲繩芯輸送帶的線質(zhì)量和甲帶的線質(zhì)量，取 ST630,07.65130.219????--托輥組的線質(zhì)量，選取普通托輥 Φ159×1400，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量 =25.46 kg上q 'G= = kg上 tq't‘3.1276.043.2??=主F?05.??N8.63.4.5.8.96???b)加速段外物料與導(dǎo)料欄板間的運(yùn)行阻力= N213bglqa??? 79.365.10428.94??—加速段外導(dǎo)料欄板長度，根據(jù)幾何尺寸為al mla347.26.0??在整個(gè)給料機(jī)的運(yùn)行過程中，還存在著清掃器的摩擦阻力、膠帶繞過滾筒的阻力、滾筒軸承運(yùn)行阻力，但是由于這些阻力都較小，因此為簡便計(jì)算，可在總阻力乘以一個(gè)附加阻力系數(shù) c 以代替上述阻力之和。 綜上所述，圓周力 F： ???)(321cF主 ?05.1??N5.7934.36509.1873.68???10——附加阻力系數(shù)，選取 1.05c3） 功率計(jì)算 KWKFVP78.1395.0174.0????——功率備用系數(shù)，1.1~1.2,選取 1.1——傳動(dòng)裝置效率，選取 0.95?選取防爆電機(jī)為 15 kw，型號(hào)為 160L-44） 膠帶運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)條件NFCKSla 02.73145.91.83.0min ???——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，1.1~1.2,選取 1.2a——傳動(dòng)系數(shù)，本系數(shù)可查表取 0.839，計(jì)算公式如下：1????eC——傳動(dòng)滾筒與膠帶的摩擦系數(shù)，取 0.25?——滾筒圍包角，取?085） 垂度條件a) 承載分支垂度條件 ????NlqgStGC 35.1294.08147.658.9cos510min ?????????回空分支垂度條件?bNlgqStK 58.1936.0758.9cos510min ??????由垂度條件推出傳動(dòng)滾筒奔離點(diǎn)處膠帶張力為：FSc 82.560.7934.6135.1294-mini ??????阻11——上分支運(yùn)行阻力阻F=][0GqfLg??上阻 ??N97.6418.7.653128.9625. ???比較垂度條件與傳動(dòng)條件可知由傳動(dòng)條件決定膠帶機(jī)張力。膠帶給料機(jī)膠帶最大張力點(diǎn)處張力為傳動(dòng)滾筒奔入點(diǎn)張力 maxS??FSlinmax N52.148.79302.14??5.3校核膠帶安全系數(shù)1） 膠帶計(jì)算安全系數(shù) m 32.415.2860max??sn——膠帶額定拉斷力 nS2） 膠帶需用安全系數(shù) ??45.78.012.30?????wacKm——附加玩去伸長折算系數(shù)，查詢?nèi)?1.8wC——膠帶接頭效率，查詢?nèi)?0.850?——膠帶基本安全系數(shù)，查詢?nèi)?3.2m比較 a、b 項(xiàng)， ，因此，選取膠帶符合要求。][?6.傳動(dòng)滾子鏈的設(shè)計(jì)與計(jì)算本給料機(jī)采用單排滾子鏈傳動(dòng)形式，由于采用大減速比減速器，因此選用大小鏈輪傳動(dòng)比 i=1 的傳動(dòng)形式。126.1參數(shù)1) 傳遞功率：P=15 kw2) 大小鏈輪轉(zhuǎn)速：n=72 r/min3) 載荷性質(zhì)：輕微沖擊、重載6.2鏈條選擇及受力計(jì)算1） 各計(jì)算結(jié)果見下表：計(jì) 算 項(xiàng) 目 單位 公 式 結(jié)果 說 明傳動(dòng)比 i i=1 1小鏈輪齒數(shù) 1Z=251Z25大鏈輪齒數(shù) 2 =252 25設(shè)計(jì)功率 dPKw =dPKA?16.5 —工況系數(shù)，選AK取 1.1特定條件下單排鏈條傳動(dòng)的功率 0PKw PZd??0 15.7 —小鏈輪齒數(shù)系Z數(shù)，取 1.05—排數(shù)系數(shù)，取PK1鏈條節(jié)距 pmm 根據(jù) 與 n 選取鏈條0 28A P=44.45初定中心距 0amm 根據(jù)安裝要求選取 622 考慮結(jié)構(gòu)緊湊初定中心距取 =14pmin0a以節(jié)距計(jì)的初定中心距 pa0節(jié) pa0?1413鏈條節(jié)數(shù) pL節(jié) 0210210 aPZaZpP ??????????53鏈條長度 m 35.210??PL2.35計(jì)算中心距 camm ????211ZpfaPc??? 620.43實(shí)際中心距 amm ac??619.18 0)4.~02.(aa??鏈條速度 vm/s 106?pnZv1.33有效圓周力 tFN PFdt?12406作用在軸上的力 N tFK?13646.6 —軸的載荷系數(shù)，F(xiàn)K取 1.22）滾子鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算 ??nFQnt ???6.132409——鏈條極限拉伸載荷，查表可得 28A 號(hào)鏈條為 169000 NQ——有效圓周力 12406 NtF——需用安全系數(shù)，][n8~4][?n由上可知型號(hào) 28A 滾子鏈滿足運(yùn)行要求。6.3.鏈輪的尺寸計(jì)算大小鏈輪的齒數(shù) 251?Z14滾子鏈鏈輪的主要尺寸名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 結(jié)果分度圓直徑 d018sin???????Zpdd=354.6mm齒頂圓直徑 ad1maxin25.)6.(dpdz???370.8mm?mina384.7mmx齒根圓直徑 fd1f df2.39?齒高 ahzpdpa 8.05.62.0)(1mxin???mha5.in16x?確定的最大軸凸緣直徑dg76.04.8cot20?hzg dg4.275注：根據(jù) 28A 鏈號(hào)查表 ，m4.251?.2?滾子鏈鏈輪的齒槽形狀計(jì)算公式名稱 符號(hào)最小齒槽形狀 最大齒槽形狀尺側(cè)圓弧半徑 er=82.30??21.0max??zde =163.58??1800.2min??zdre滾子定位圓弧半徑 i =12.831in5. =13.03311ax69.5.i滾子定位角 ?=136.4z0max94??=116.4z0min2???注：根據(jù) 28A 鏈號(hào)查表 ，d.2517.滾筒及其附件的設(shè)計(jì)與校核157.1滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)給料機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)滾筒結(jié)構(gòu)如下圖所示：1.軸承座 2.軸 3.筒體 4.軸承7.1.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核1） 簡化成簡支梁形式入下圖：2） 滾筒受力分析可得：鏈輪作用在滾筒軸上的力：F=13646.6 N滾筒傳遞扭矩 mNnPT????1985072509滾筒滾筒上所受膠帶張力 15248.52+7314.02=22562.54 N?張 力合 FSmax16集中力 NF27.1821?合由滾筒以上受力情況可求： 01579.285.9.1202????????dbdCa FFF支反力 -3484.54 N F =12400.48 Na b各點(diǎn)彎矩大?。?，0?eM??????0 07.3589411027.85.291054.38105.289.16.34 7.76? ?????????? ????bdca mNmNmNlF各點(diǎn)計(jì)算彎矩大小：596895 N.mm?caeM????????mN mNaTcabdca?? ?????? ?5968 82.3691198503.07.358945471.622222 2畫出彎矩圖、扭矩圖及彎扭合成圖如下：173. 軸徑設(shè)計(jì)(1).初步確定軸的最小直徑選擇材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 15-3，取??aMPA60;110???于是得 mdmnPA705.672133in???????。?）軸段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 段右側(cè)需一軸肩故取又因此段軸上有軸承故Ⅱ-Ⅲ段軸直徑 d =80mm???2) 初步選擇滾動(dòng)軸承 因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用還要求能夠調(diào)節(jié)同軸度因此選用調(diào)心滾子軸承其基本尺寸為 mm7018???TDd18右端調(diào)心球軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，取 Ⅲ-Ⅳ段軸的直徑 d=92mm3) 由于滾筒安裝膠帶和甲帶寬度決定此段長度應(yīng)略小于膠帶和甲帶寬度故取l=1000mm 而此段軸直徑要起到軸向定位的作用則 Ⅳ-Ⅴ段軸的直徑為 d=100mm4) 軸承端蓋的寬度為: mdme6.19082.1. ?????5) 軸上零件的周向定位鏈輪與軸的周向定位采用普通平鍵連接根據(jù)Ⅰ-Ⅱ段軸頸決定此鍵的基本尺寸為鍵槽用銑刀加工，同時(shí)為保證鏈輪與軸配合有良好的對(duì)中性故選擇mhb120??鏈輪與軸的配合為 調(diào)心球軸承與軸的周向定位由過渡配合來保證此處選用軸的直徑67nH尺寸為 m66) 根據(jù)彎扭矩合成圖可知，軸的危險(xiǎn)截面會(huì)出現(xiàn)在 C 處作用面，設(shè)計(jì)此處的軸的軸徑為 100，圓角為 R2 ，帶鍵槽，根據(jù)軸肩，鍵槽對(duì)軸的補(bǔ)償 ，設(shè)計(jì)軸如下圖示：(3) 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強(qiáng)度，根據(jù)軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為：??????aacaca MppWTTWM6046.710.5847623. 112222 ??????????????????????????????取故安全( 4) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度19根據(jù)以上彎扭合成圖以及軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們可以分析得出，軸的危險(xiǎn)斷面出現(xiàn)在 c 點(diǎn)所處的作用面前的軸肩處，此應(yīng)力集中較為嚴(yán)重，按疲勞強(qiáng)度條件對(duì)其進(jìn)行精確校核： mNTCdW????198506.157328333處 的 扭 矩截 面抗 扭 截 面 系 數(shù)抗 彎 截 面 系 數(shù)截面 C 左側(cè)的彎矩M????251.36075.289.476截面上的彎曲應(yīng)力 aMpW32.468.71360???截面上的彎扭切應(yīng)力 aTp75.126.53980???軸的材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)處理查表 15-1 得aBMp640??ap2751?? aMp15???截面上軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按表 3-2 查 ；??? 0217.9?dr0869.2dD經(jīng)插值后可查的 702.1???367.1?由附圖 3-1 可得軸的材料敏性系數(shù) 840??q86.0??q故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 ????739.12.846.011??????????qK.3???由附圖 3-2 的尺寸系數(shù) 由附圖 3-3 的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)65.0?? 78.0???軸按磨削加工由附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 92.???20軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理即 按式 3-12 及式 3-12a 得綜合系數(shù)為1?q?768.192.078.31565.4????????????K由 取得 合 金 鋼 的 特 性 系 數(shù)及 2-3? 2.0~??2.0???取1.5?? 1.?于是計(jì)算安全系數(shù) 值按式caS3.422???????? 02.34679.151mKS????????35.187.42.3187.2.221 ????????????SScama5.1?ca故可知其安全截面 C 右側(cè)抗彎截面系數(shù) W 按表 15-4 的公式計(jì)算: 53310.1.0???dW按抗扭截面系數(shù): 5332.02.??dT彎矩 : mNM??.1958.476截面上的彎曲應(yīng)力為: 31.905.3??Wb?aMp截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： aT48.215?21過盈配合處 的1352.69.280..6573.1???????K軸按磨削加工由附圖 3-4 表面質(zhì)量系數(shù)為： 9.0????故得綜合系數(shù)為 2.19.01352.7596.????????????K故軸在截面右側(cè)的安全系數(shù)為： ????5.182.4.1367..139.0.92.1567.5.3.7.221????????? ???????SKScama???????故該軸在截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的因此由上計(jì)算可知，本軸設(shè)計(jì)滿足要求。3） 軸的扭轉(zhuǎn)剛度的校核對(duì)于本軸的剛度要求，主要體現(xiàn)在安裝向心滾子軸承處的軸段，本軸段軸徑為d=100mm22，因此對(duì)此處進(jìn)行校如下： ???? ?????????????01825.8945.137073504idlTl][?——每米軸長允許的扭轉(zhuǎn)角，對(duì)于一般傳23動(dòng)可以選取0.5~1（o）/m由上可知，軸的扭轉(zhuǎn)剛度符合設(shè)計(jì)要求。4） 軸的撓度與偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算校核a） 鏈輪拉力 F 在 a、b 及軸伸段引起的撓度及偏轉(zhuǎn)角為：b） raddlCv 47441 1089.51063.06 ???????式中——外伸端長度，本滾筒為 110mm，c——集中載荷作用在離支承距離，為 129.5mm1——支點(diǎn)間距，為 1579mml——階梯軸當(dāng)量直徑41vd24mdlizv 7444444 1063.102920870113???????? ??????——軸長，1838 mmZl、 ——軸上第 i 段的長度和直徑iid=-0.0001radba?2?? raddcFvac 02.1.0.1042 ?????myc 2?? mdlFv 038.163.7098.1341039 7242max ?????b) 集中力 F1與 F2所引起的轉(zhuǎn)角與繞度為：-0.0001rad -0.0002 rad?1a??2a?0.0002 rad 0.0001 rad1b 2b-0.0002rad -0.0001 rad?1c??2c?0.044mmmyc04.1 2cy4 mm 4 mm9.ax1?09.max2?綜合以上三個(gè)合力所形成的合撓度與轉(zhuǎn)角為：-0.0003 rad ?合a?0.0003 rad 合b25-0.0003 rad ?合c?myc08.合mm 1.?合c查表可得一般傳動(dòng)軸允許撓度為 ，因此mlly 91.0~54.0.~3.0???該軸偏轉(zhuǎn)角與撓度均符合設(shè)計(jì)要求7.1.2筒體的設(shè)計(jì)與校核筒體在所受扭矩與輸送機(jī)拉力的情況下將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)與彎曲，因此為滿足設(shè)計(jì)要求，我們對(duì)其進(jìn)行必要的校核。1） 筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)膠帶張力及傳動(dòng)要求，筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖2） 筒體的受力分析及校核筒體所受扭矩 T=994790 N.mm筒體表面承受膠帶拉力所產(chǎn)生的均布載荷 q= 22562.54Na） 筒體在扭轉(zhuǎn)作用力下的強(qiáng)度校核26由于筒體的直徑遠(yuǎn)大于軸，滾筒的抗彎截面模量與抗扭截面模量遠(yuǎn)大于軸，據(jù)此判斷我們可以得出，滾筒上筒體的強(qiáng)度與剛度滿足設(shè)計(jì)與運(yùn)行要求。b） 本滾筒筒體采用卷制后焊接成型，因此，我們必須校核滾筒上焊縫是否滿足設(shè)計(jì)與運(yùn)行要求。筒體上焊縫接口形式如下圖：在均布載荷、扭矩以及卷制滾筒時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)位誤差的作用下，焊縫將產(chǎn)生拉壓應(yīng)力及剪應(yīng)力，為簡化計(jì)算過程我們可以認(rèn)為作用在滾筒上的合力全部作用在焊縫上，由此所計(jì)算出的結(jié)果將大大的高于實(shí)際使用中的拉力及壓力所形成的對(duì)焊縫的應(yīng)力，MPa =152 MPa5.19704.26???lp??'lp??式中：——作用在滾筒上的合力p——筒體厚度為 15mm?L——為焊縫長度 970mm——對(duì)接焊縫的需用拉應(yīng)力，查表可得 Q235-A 材料為 152MPa 由上可lp?知，筒皮上焊縫滿足設(shè)計(jì)要求。選用 Q235A 鋼板用作滾筒體材料，并取 ，對(duì)于 Q235A 鋼4][s??，2/35mNs??2/75.8][mN??27根據(jù)材料，滾筒的厚度 ?? mDlvp 7.6401875.4038.75.1.86175.038.71.86 222222 ???????????取 m5?其中 p---作用在滾筒的功率，為 15kwV---帶速 1.5m/sL——滾筒長度 l=1400mm--許用應(yīng)力][?2/mN——焊縫長度，為 970mml——對(duì)接焊縫的需用拉壓應(yīng)力，查表可得 Q235-A 材料為 152 MPa'lp?由上可知，筒皮上焊縫滿足設(shè)計(jì)要求。7.1.3滾筒鍵的校核本滾筒筒體與軸的連接、軸與鏈輪的連接均采用普通平鍵鏈接方式，由于筒體與軸連接出的軸徑大于鏈輪與軸的連接段，同時(shí)前者平鍵長度要長于后者，且受力相等，因此我們僅需對(duì)軸與鏈輪連接處的平鍵進(jìn)行校核即可。鍵的型號(hào)為 GB/T1096-1979 鍵 C ，材料為鋼由表 6-2 查的許用擠壓應(yīng)102?力 = 取其平均值得 =110Mpa ??p?aMp120~??p?105.26Mpa????96785lkDTaplb8.31022? aMp90???式中：——轉(zhuǎn)矩 N.mmT——軸的直徑 mmD——鍵與輪轂的接觸高度，mm，平鍵k28mlk62/?——鍵的工作長度，mm，C 型鍵l=100-10=90mm2bL??——鍵的寬度與高度h、——鍵的許用擠壓應(yīng)力與剪應(yīng)力，分別為 100~120MPa，90MPa，p??、輕微沖擊由上可知，所選用平鍵滿足設(shè)計(jì)要求。7.1.4軸承的校核根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們初步選擇調(diào)心球軸承，軸承型號(hào)為GB/T 288-1994 1316??npcLrh60/1026??式中：——基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值 NrC——指數(shù)，球軸承，值為 3?——當(dāng)量動(dòng)載荷，N，由于本滾筒只受徑向載荷作用，因此：PNFYpbrbaa56.1982307???式中：——軸向載荷a——徑向載荷， 大小為支反力rF由受力分析可知，此軸承只承受徑向載荷29NFr54.381?NFr48.120?滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 N1.56.3.11??rpfPN72.804.2.22 ???r式中----載荷系數(shù)，根據(jù)載荷性質(zhì)為輕微沖擊，取 =1.5pf pf因 按軸承 2 的受力計(jì)算軸的壽命21P? hpcnLrh 40518.49372.186056010362 ?????????????????由以上校核可知，選用軸承滿足設(shè)計(jì)要求。7.2軸承座的設(shè)計(jì)根據(jù)調(diào)心球軸承，軸承型號(hào)為 GB/T 288-1994 1316 設(shè)計(jì)軸承座，考慮軸承座安裝在槽鋼上，設(shè)計(jì)圖如下8.托輥的設(shè)計(jì)8.1 設(shè)計(jì)托輥的背景30當(dāng)前使用的帶式給料機(jī)，主要包括傳動(dòng)滾筒、改向滾筒 、托輥或無輥式部件 、驅(qū)動(dòng)裝置 、輸送帶等幾大件組成 。托輥是帶式輸送機(jī)上用量最多 、分布最廣的組件 , 同時(shí)托輥也是帶式輸送機(jī)上出現(xiàn)故障率最高的組件 ,其失效形式一般均為軸承損壞而不能靈活旋轉(zhuǎn) 。因此 ,良好托 輥密封結(jié)構(gòu)和密封形式的設(shè)計(jì)是提高托輥壽命的關(guān)鍵 ,是降低整機(jī)故障率 、降低維護(hù)成本的關(guān)鍵 。8.2 設(shè)計(jì)方案托輥的性能取決于托輥密封結(jié)構(gòu)。為了保證密封的可靠性 ,減少或者彌補(bǔ)因軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)而造成的唇緣與軸頸產(chǎn)生的局部間隙 ,在油封唇緣的上方,加裝一個(gè)彈簧 。8.3 托輥的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖示9.焊接件與緊固件的設(shè)計(jì)與校核給料機(jī)多采用焊接連接方式與螺栓連接方式，對(duì)于某些較危險(xiǎn)的焊縫我們對(duì)其進(jìn)行必要的校核，由給料機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和焊縫形式我們可以分析得出，連接裝置中連接角鋼于鋼板間的焊縫由于連接料口尺寸較大，焊縫較長，在滿足焊縫質(zhì)量要求的情況下，足夠滿足給料機(jī)的自重與物料重量所形成的拉力要求，因此無需進(jìn)行校核。料槽中的多條焊縫雖然較長，但是由于承受的是物料重量與給料機(jī)自重說形成的彎矩，因此選取其中一條焊縫對(duì)其進(jìn)行校核。