90度转弯传送带毕业设计.doc
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武汉科技大学毕业设计（论文）
本科毕业设计
题目：
90度转弯传送带设计
学院:
机械学院
专业:
机电一体化
学号:
学生姓名:
指导教师:
日期:
2011年12月
2
武汉科技大学毕业设计论文
摘要
本次毕业课题设计中的减速机选择的是非标准减速器。
一级圆柱齿轮减速机是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。
机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。
合理的传动方案不仅应满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。
关键词：
传动装置滚轴齿轮低速轴
Abstract
Thesubjectofdesigngraduateschoosenon-standardgearreducer.Acylindricalgearreducerislocatedbetweentheprimemoverandworkingmachinemechanicaltransmissiondevice.Machinesoftentheoriginalmotivation,transmissionandworkmachineofthreeparts.Soundtransmissionprogramsshouldnotonlymeettheperformancerequirementsoftheworkmachine,butalsoreliableoperation,simplestructure,compactandeasyprocessing,lowcost,hightransmissionefficiency,aswellaseasytouseandmaintain.
Keywords:
low-speedgearboxgearshaft
目 录
1综述 4
1.1带式输送机的特点 5
1.290度转弯带式输送机综述 5
1.3课题的主要内容 9
2带式输送机驱动功率计算 10
2.1驱动形式的确定 10
2.2输送带运行阻力 11
2.2.1逐点张力计算法 15
2.3运行阻力的计算 18
2.4输运带上各点张力的计算 19
2.5电动机功率的确定 20
2.6电动机和减速器的选择 21
3输送带 21
3.1输送带的强度验算 22
4滚筒 24
4.1传动滚筒的分类 25
4.2传动滚筒的选用与校核 26
主要参考文献 29
致谢 30
1绪论
带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械。
其特点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件，这与其它输送机械有着显著的区别。
承载带在托辊上运行，也可用气垫。
磁垫代替托辊作为无阻力支撑承载带运行。
它在连续式输送机械中是应用最广泛的一种，且以胶带为主。
带式输送机按承载断面可分为平形、槽形、双槽形（压带式）、波纹檔边斗式、波纹檔边袋式、吊挂式圆管形、固定式和移动式圆管形等8大类。
1.1带式输送机的特点
带式输送机自1795年被发明以来，经过两个多世纪的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山等各行各业广泛采用。
特别是第二次工业革命带来了新材料、新技术的采用，使带式输送机的发展步入了一个新纪元。
当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为三足鼎立局面，并成为各国争先发展的行业。
它具有一下特点：
（1）结构简单。
带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊或无辊式部件、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能进行标准化生产，并可按需要进行组合装配、结构十分简单。
（2）输送物料范围广泛。
带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高、低温，可按需要进行制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、生熟料和混凝土。
（3）输送量大。
运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不间断运送，这是火车、汽车运输望尘莫及的。
1.290度转弯带式输送机综述
普通带式输送机一般只能在一直线输送物料，而90度带式输送机是在普通带式输送机的基础上发展起来的一种输送机械，以实现在大面积、长距离条件下的物料输送，从而充分发挥运输设备的功能。
1.2.190度转弯带式输送机的几种结构型式
（1）采用花纹输送带的大倾角带式输送机
采用花纹输送带可在一定范围内增大物料的输送角度。
有波浪形、棱锥形、鱼骨形、人字凸台形、圆凹坑形等花纹，花纹的高度（或凹坑的深度）为5～40mm。
图1－1具有肋条的输送带
图1—1是美国生产的一种供输送成件物料用的具有横向尖顶肋条的输送带，肋条的大小及刚度恰好使肋条在物料的作用下向后弯曲，肋条顶部靠其后面相邻的一个肋条底部支住，肋条顶部为120°的等腰三角形，所以货物始终被支撑在肋条的边棱，即使货物很轻也是如此。
花纹带式输送机的主要优点是可以采用标准的系列设备，输送能力大、结构简单、使用可靠，输送倾角可比光面输送带高10°～20°。
技术经济分析表明，它的长度与费用比通用输送机减少16％～20％。
运输具有中等湿度的物料时，可采用振动式清扫。
（2）具有横隔板输送带的大倾角带式输送机
有横隔板的输送带分3种结构型式：
可拆卸横隔板输送带（图1－2a）、固定横隔板输送带（图1－2b）、有横隔板和侧档边输送带（图1－3）。
（a）可拆横隔板输送带（b）固定横隔板输送带
图1－2有横隔板输送带
图1－3有横隔板和侧档边输送带
1——横隔板；2——波形檔边；3——导向边
可拆卸横隔板一般采用机械方法固定，其优点是横隔板损坏或磨损后可以更换，也可调节横隔板间距。
一般横隔板的高度为50～300mm。
输送倾角可提高到60°～70°。
输送带上面的横隔板可以做成马蹄形支撑件（图1－4），用硫化方法将其两端固定到输送带的侧边，代替横隔板。
当输送带形成梯形时，马蹄形支撑件在输送带上无缝隙，但需将输送带空载分之翻转180°，以使输送带能够在普通托辊上运行。
图1－4马蹄形横隔板输送带
1——输送带；2——横隔板
在实际应用中都力求采用普通标准输送带配以横隔板，在空载分支上配置特殊托辊，以避免输送带翻转长度的限制，另一方面使输送带磨损增大，由三辊式托辊组支承的大倾角输送机就是其中一种。
输送带的横隔板在承载分支上靠隔板本身向输送带中部彼此搭接，输送带空载分支沿着圆盘形的托辊运行，而横隔板在圆盘之间通过（图1－9a）。
也可采用从一个表面转到另一个表面的铰接横隔板（图1－5b），这种隔板用专门的铰链与输送带侧边联接，当输送带运行时，靠横向导轨将横隔板转到空载分支的上面，输送带的空载分支即可沿着普通托辊运行。
图1－5a图1－5b
图1－5具有横隔板的大倾角输送机承载分支与空载分支的布置
具有横隔板和侧档边的大倾角输送机，输送倾角能达到60°，当输送粉尘物料时，该输送机最大倾角可达70°～75°。
采用通用带式输送设备，仅用具有侧档边的输送带代替普通输送带，输送能力提高0.5～1倍，输送机总投资费用减少40％，经济效益显著。
缺点是输送带清扫困难，不宜运输粘性物料。
（3）采用大槽角的大倾角带式输送机
大槽角提高输送倾角的原理是：
输送带形成深槽形，输送带与物料之间产生挤压，使物料对输送带的摩擦力增大。
有3种结构型式：
①输送带呈U形（图1－6a），输送带中间布置加强索；②几组托辊将输送带托起形成深槽形（图1－6b）；③采用特殊托辊组（图1－6c）使输送带与物料之间产生挤压，使物料对输送带的摩擦力增大。
（a）U形胶带（b）深槽托辊组（c）特殊托辊组
图1－6大槽角带式输送机3种结构形式
以上几种深槽形带式输送机可用于输送细块和中块散状物料（块度在300mm以下），输送倾角为25°～30°。
其优点在于：
①结构比其它大倾角输送机简单，用普通输送机的通用部件；②适宜于多点驱动，可用普通输送带，在倾角不太大时，这种输送机很有发展前途；③由于槽形角太大，货载横截面积大，因此在相同宽和相同带速下输送能力增大。
（4）管形90度转弯带式输送机
管形带式输送机是在槽形带式输送机基础上发展起来的一种新型输送设备，其工作原理是：
物料受卷成管状的输送带侧压力作用，物料与输送带间的摩擦力增加，
管形带式输送机有4种结构形式：
①吊挂托辊式管形带式输送机；②滑车夹钩式管形带式输送机；③导轨式管形带式输送机；④圆管带式输送机。
1.3课题的主要内容
本课题的主要内容是完成90度转弯带式输送机的的设计。
1—790度转弯传输机
在设计中，根据生产现场的实际要求，确定带式输送机的型式，完成把各部件的选用设计以及必要部件的校核。
最后，将它们转化成为能够指导制造、装配、安装、调试、使用和维护用的设计图纸及说明书等技术檔。
主要原始资料见表1－1
表1－1山西省襄垣县辉坡煤矿主斜井带式输送机设计要求
工作环境
井下
输送量
Q＝200T
货载
原煤
物料密度
r＝1.01t/m3
物料块度
0～250mm
倾角
21°
输送长度
L＝600m
带宽要求
B＝800mm
注：
该表由焦作市新立康输送机械有限公司提供
由该表所提供的数据，决定采用深槽形带式输送机。
深槽形带式输送机与其它输送机相比，具有以下优点：
（1）结构比其它大倾角输送机简单，用普通输送机的通用部件；
（2）适宜于多点驱动，可用普通输送带。
因此在倾角不太大时（18°到28°之间），这种带式输送机成本低、使用方便。
2带式输送机驱动功率计算
2.1驱动形式的确定
电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其它驱动机构，借助于滚筒或其它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的位置可分成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上的某一个位置处，一般放在机头处。
单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒驱动和双滚筒驱动。
对每个滚筒的驱动又可分为单电机驱动和多电机驱动。
单滚筒、单电机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应该是首选方式。
对于长距离运输一般采用多点驱动方式。
图2－190度传输机
根据现场要求，由于运距不太长（小于1000m），因此初步选定采用单点驱动方式。
由于是煤矿井下向上运输，为保证发生意外停机时，倾泻下来的物料不会堆积在输送带的驱动装置部分，必须要求驱动装置安装在机头部。
另外由于本机要求运量不高，为节省投资，初选单电机驱动方式。
但由于输送倾角较大，为保证必要的驱动力，初选双滚筒的驱动方式。
因此在本设计中，初步选定在机头部采用双滚筒单点单电机驱动的方式。
根据现场环境要求，输送机的布置如图2－1所示。
2.2输送带运行阻力
运行阻力分为直线段、曲线段及其它附加阻力，现分别叙述：
（1）直线段运行阻力
如图2－2所示，运行阻力包括两部分，一部分是摩擦阻力；一部分是由下滑力（自重分力）引起的阻力。
由摩擦力引起的阻力总是为正，但由下滑力引起的阻力在此段输送带向上运行时为正，向下为负。
图2-2运行阻力计算示意图
承载段（或称为重段）运行阻力为
因为
所以
（2-1）
式中
（2-2）
当承载段向上运行时，下滑力为正；向下运行时，下滑力为负。
同样，输送带回空段阻力为
（2-3）
式中
（2-4）
当承载段向上运行时，回空段是向下运行的。
此时，回空段向下滑力为负；反之，回空段的下滑力为正。
托辊阻力系数主要由实验来确定，查表2－1可得。
表2－1常用的托辊阻力系数
工作条件
平行托辊
槽型托辊
室内清洁、干燥、无磨损性尘土
0.018
0.02
空气湿度、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
0.035
0.04
近年来，对于托辊阻力进行了许多理论与试验的研究工作。
研究结果表明，托辊的运行阻力主要包括托辊的转动阻力及挤压阻力等。
挤压阻力又包括物料碰击阻力，输送带反复弯曲阻力及压陷滚动阻力。
托辊的转动阻力是由托辊轴承及其密封所产生的阻力，大小取决于托辊的结构。
而挤压阻力则与输送带的张力的大小有关。
实验表明，转动阻力与挤压阻力相比，挤压阻力要比转动阻力大的多，而在挤压阻力中，压陷滚动阻力占比重最大，物料碰击阻力与反复弯曲阻力随着输送带张力增大而降低。
（2）曲线段运行阻力
1.改向滚筒上的阻力
这种阻力由轴承摩擦阻力以及牵引机构绕入与绕出滚筒时的僵性阻力组成。
①轴承摩擦阻力
克服轴承支撑面上的摩擦折算到滚筒圆周的力为
（2－5）
式中
在计算正压力时，可近似认为绕入和绕出滚筒时，输送带张力均为S。
（2－6）
于是有
（2－7）
式中
②僵性阻力
在输送带绕入与绕出滚筒时所产生的僵性阻力为
（2－8）
式中
于是，克服以上两种阻力所需要的圆周力为
（2－9）
用表示分力点张力系数，则
（2－10）
改向滚筒与输送带的分离点的张力是相遇点张力的倍，即
（2－11）
式中
传动系数见表2－2
轴承类型
近90°围包角
近180°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
表2－2分离点张力系数表
（3）其它阻力
其它阻力包括受料区物料与输送带间的惯性阻力、犁式卸料器摩擦阻力和清扫器摩擦
力等.这些阻力在长距离运输机的阻力计算中可忽略。
本设计中运输距离600m属于长距离范围，故其它阻力不再考虑。
2.2.1逐点张力计算法
在讨论输送带的各段阻力计算方法后，需进一步确定输送带各点张力，输送带沿纵向长度方向上各点的张力是不同的，但不需要计算出各点的张力，只要计算一些特殊点的张力即可。
最明显的是要找出最大与最小张力点，最小张力点必须要能保证输送带在两组托辊间的悬垂度不能太大，用最大张力点的张力来确定输送带的纵向拉伸强度。
计算各点特殊点张力的方法叫做逐点计算法。
如图2－3所示：
（1）逐点计算法要点
①按输送带运行的方向定出一些特殊点，一般从主动滚筒的分离点开始，如图2－3中1点，即是传动滚筒与输送带的分离点，张力用S来表示，此时。
②特殊点。
特殊点是指各滚筒的分离点与相遇点，曲线段的进、出点，直线摩擦驱动的相遇点与分离点，装载位置的起点与终点等。
图2－3中的1、2、3、4、5、6、7点，在这儿是以滚筒的相遇点和分离点来取的，其中2点处的滚筒，对输送带与滚筒的围包角较小，故可认为是一点，也就是说，在此，2点处滚筒对输送带的运行阻力可不计。
要注意到的是，各点的序号是按输送带的运行方向依次来定的，此顺序不能打乱。
③在上述的规定下，就有后点（从顺序上来讲）的张力，等于其前一点的张力加上此两点间运行阻力的代数和，表达即
（2－12）
式中
用式（2－12），可逐点写出各点的张力表达式
（2－13）
由上式可知，最后可得到间的关系式，且均为未知数，再有一个关系式才能求解。
④按摩擦传动件找出的关系，
因为
所以
（2－14）
在具体计算中要求
式中n——摩擦力备用系数，一般n=1.15～1.2；
μ——输送带与传动滚筒的摩擦系数，按表2－3选取；
θ——输送带与两个滚筒的围包角之和。
表2－3摩擦系数μ表
接触面类型
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
联立式2－13与式2－14，可求出之值。
同时可算出其它各点的张力，这些张力值可保证输送带工作时不打滑。
⑤用承载段与回空处各最小的张力点，验算此处张力是否满足悬垂度条件，如果不满足，就要用悬垂度条件重新确定最小张力再依次点处的张力。
再依次计算其它各点张力后，再用摩擦条件来验算，直到④、⑤两条件均满足为止。
（2）输送带的悬垂度条件
为保证输送带运转平稳和物流的稳定，承载段与回空段输送带的悬垂度的最大值均为托辊组间距的千分之二十五。
承载段满足最大允许悬垂度的最小张力为
式中
把值代入上式，可求得:
（2－15）
同理，可求得回空段输送带的最小张力为
（2－16）
式中——回空段两托辊间距，m。
2.3运行阻力的计算
由分离点起，依次将特殊点设为1，2，3，……一直到相遇点为7点，如图
2－1中所示。
计算运行阻力时，首先，要初定输送带的种类和型号。
在此，根据经验初定为钢丝绳芯输送带，选ST1600型的钢丝绳芯带。
由于是大倾角运输，故选表面压花带。
查《运输机械设计选用手册（上）》表1－7，可知：
该型号的胶带纵向拉伸强度，输送带每米品质。
（1）承载段运行阻力的计算
由式2－1承载段运行阻力为：
物流每米品质：
由《运输机械设计选用手册（上）》表2－42，选用上托辊型号为φ108，L＝315mm，轴承型号为4G205。
由《运输机械设计选用手册（上）》表2－70查得单个上托辊转动部分质量
故可算得承载段托辊每米品质为
kg/m
查表2－1，，代入表达式得：
（2）回空段运行阻力的计算
由式2－3得回空段运行阻力为：
：
由《运输机械设计选用手册（上）》表2－50，选用下托辊型号为φ108，L＝950mm，轴承型号为4G205。
由《运输机械设计选用手册（上）》表2－70查得单个下托辊转动部分质量
故可算得回空段托辊每米品质为
kg/m
查表2－1，，代入表达式得：
（3）确定最小张力点
由以上计算可知，因回空段运行阻力为负值，所以最小张力点是图中第三点。
2.4输运带上各点张力的计算
（1）由悬垂条件确定4点的张力
由式2－15，承载段最小张力应满足
故
（2）由逐点法计算各点张力
因为，又根据表2－2，选故有
（3）用摩擦条件验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系。
本设计初选包胶滚筒，滚筒与输运带的围包角为200˚，由表2－3，选摩擦系数µ=0.35，并取摩擦力备用系数n=1.2。
由式2－14可算得允许的最大值为
故摩擦条件满足要求．
2.5电动机功率的确定
电动机的功率按下式计算
（2－17）
式中
故
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－77，可选用一台250kw的电动机
2.6电动机和减速器的选择
查《运输机械设计选用手册（上）》表2－158，选用的电动机型号为
主要技术参数为：
配套使用的减速器型号为：
3输送带
3-1传送带样式
输送带最初是由传送带发展而来，早在1795年就已被发现，但它是帆布带。
1858年出现了增强骨带，1868年出现了两层骨架的橡胶输送带，1892年才解决了橡胶输送带成槽能力，后来又发明了合成纤维，将棉与尼龙或聚酯纱合捻作经线，提高了输送带的成槽性合强度。
随后发明了阻燃带。
20世纪20年代后期又出现了芳纶带，使超长距离几十公里一台成为可能。
输送带的寿命由输送带的物料合使用条件决定，对输送带的要求是：
（1）具有足够的抗张强度和模量，伸长率低；
（2）强度和宽度要满足各行各业的需要；
（3）要有柔性，但伸长率有一定限制；
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