刮板输送机设计计算说明书讲解Word文件下载.docx

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1.1输送技术与输送设备的概况

输送技术是完成对物品的输送和转移，好的输送技术和输送设备的合理选择会大大降低输送成本和提高输送效率，同时还会降低对周围环境的影响。

目前输送技术和输送设备在不同的领域有着不同的发展，在不同的领域有不同的侧重点。

较常用的有气力输送、自动分拣输送和埋刮板输送技术及其它相关设备。

1.1.1.气力输送

气力输送是指管道中高速流动的空气与物料混合后的输送过程：

气力输送的特点是：

输送速度高且输送量大，可提高工效；

能灵活地配管便于把物料输送到目的地；

配制也较方便，有利于建立自动流水线。

气力输送可分为：

混台输送法、流态化法、粉料供料法等。

粉料供料法可分为负压法和正压法两种。

负压法主要适用于从几个地方集中输送到一个地方，且几个地方间的距离较近而正压法适用于一处向数个需要点输送，输送量大．而且距离远。

正压法系统压力高于大气压．不会侵入空气和雨水。

1.1.2自动分拣输送

自动分拣输送是集光、机、电于一体的现代化技术。

过去它的应用领域主要集中在国家邮政行业。

近两年，烟草、图书、医药、快件、零售等行业的物流配送的急速发展，使适应各行业小批量、多品种、多客户端的各种高效拣选和自动输送分拣设备有了广阔的应用前景。

1.1.3埋刮板输送技术

近十几年来，我国埋刮板输送技术经历了从无到有，从低到高的发展过程，特别是最近几年，设计和生产水平有了进一逐步的提高，有许多经验值得总结、介绍和推广，但从总体上看，与工业发达的先进国家相比，仍有相当的差距，有些方面的技术我国还未涉及，还是空白。

例如港口用的埋刮板卸船机，大型多功能的埋刮板输送系统，各种专用机型，埋刮板输送的精确计量技术，各种新材料、新工艺的研制等。

另外，这一产品的推广和普及程度还远远不够。

因此在我国还有进一步火力推广和发展埋刮板输送技术的必要，预计在今后的几年内，会有如下发展：

完成通用系列设计。

开发的通用型产品，将会陆续设计和生产；

还有平面环型埋刮板输送机，几年内可望出现第一台直接用于生产的产品，其系列规格在三、五年内也会相继开发完毕。

由于输送过程中对环境的污染已引起国内外输送机设计、制造和生产使用部门的广泛重视。

为了减少输送过程中的污染、提倡环保无害化输送物料，减少物料抛撒浪费，从而导致人们对封闭式输送技术开发研究，出现了多种管道机械式输送设备和许多新型设备

1.2.埋刮板输送机的工作原理和特点

埋刮板输送机是输送粉尘状、小颗粒及小块等散状物料的连续输送设备，可以水平、倾斜和垂直输送。

输送时，刮板链条全被埋在物料之中，故称为埋刮板输送机。

散料具有内摩擦力和侧压力等特性。

水平输送时，物料受到刮板链条在运动方向的推力，当料层间的内摩擦力大于物料与槽壁间的外摩擦力时，物料就随着刮板链条向前运动。

在料层高度与机槽宽度之比值满足一定的条件时，物料是稳定的。

封闭机槽内的物料在受到刮板链条在运动方向的推力，且受到下部不断给料而阻止上部物料下滑的阻力时，产生横向侧压力，从而增加物料的内摩擦力当物料之间的内摩擦力大于物料和侧壁间的外摩擦力及物料自重时，物料就随刮板链条在运动中有振动，有些物料的料拱会时而形成，因而使物料在输送过程中对于链条产生一种滞后现象，影响输送能力。

设备结构简单、体积小、密封性能好、安装维修比较方便；

能多加点料、多点卸料，工艺选型及布置较为灵活；

埋刮板输送机已被广泛应用于化工、建材、冶金、电力、粮食、轻工和交通。

MC型埋刮板输送机大体结构参见下图。

1.3.本课题的设计目的和主要设计内容

本课题拟通过设计一个型号的MC型埋刮板输送机，学习如何综合应用本专业的知识进行资料的查阅、方案的拟定和设备的具体设计，熟悉机械图样的绘制方法，熟练掌握计算机绘图的技能。

通过此次设计我们在学习和实践能力都可以上一个新的台阶，提高分析问题、解决问题的能力，培养认真、踏实、严谨的工作作风。

主要的设计内容如下：

设计一个埋刮板输送机，设计产量MC20（实现对物料的输送），完成整体结构、传动装置、机头部装等零部件的设计、绘图，所有的图纸均采用计算机绘图。

2.设计进度安排及要完成任务

本设计总的时间约14周，主要进度安排见表2-1。

表2-1进度安排

时间

工作内容

第4～5周

调研、查资料、完成毕业实习报告（调研报告）

第6～8周

总体方案确定、系统总体设计

第9～14周

详细设计

第15～16周

编制设计说明书，准备答辩

毕业设计期间所要完成的主要任务：

（1）总装图的设计与绘制。

（2）根据总装图完成埋刮板输送机机头及其附属零件（如链轮、轴、视镜、壳体等）尺寸设计并完成机头部装图的图纸绘制。

（3）完成设计说明书，并检验其中的错误改进不足。

3.设计计算书

3.1.已知参数

主要已知参数见表3-1。

表3-1已知参数表

规格型号

MC20

配备功率kW

3kw

理论输送量

6.35T/h

物料容量

0.42T/m

刮板链速度

0.17m/s

效率

0.7

3.2.总体方案的确定

3.2.1主要尺寸的确定

设计计算及说明

计算结果

产量计算公式：

Q=3600B*h*V*r*n

及其已知参数：

Q是设计产量:

h是刮板机槽高

B是刮板机槽宽

r是物料容量：

0.42T/m3

V刮板链速度：

n效率：

所以B*h=20/（3600×

0.42×

0.4×

0.7）=0.047

取B＝200mm

式中B=0.20m,由上边公式知:

h=0.047/0.25m=0.188m

圆整h=0.2m

理论输送量：

Q=3600B×

h×

V×

r×

n

=3600×

0.25×

0.2×

0.42

=30.24kg/h>

20kg/h

总体尺寸

L0——机头轮与机尾轮中心距，m

水平输送距离为55m,考虑两个链轮的直径取L0=50m

H0——机头轮与机尾轮中心高，m

垂直输送距离为35m,考虑两个链轮的直径取H0=35m

L1——进料口中心与机尾轮中心距离，m

因为采用加料后间接提取物料，故应至少加上机尾轮的半径，

所以取L1=11.2m

h——垂直承载段机槽高度，m

B——垂直承载段机槽宽度，m

至此基本尺寸已确定完毕

B=0.20m

h=0.15m

Q＝30.24（Kg/h）

L0=51.87m

Ll=11.9m

H0=38.83m

3.2.2传动设计

设计计算及说明

功率计算：

（一）理论张力计算

T1=G（3.5L1+H0）+Gr[（3.7L0+33L1）（f+f1nh／B）+k]②

T2=GH0⑧

式中：

T1——刮板链绕入头轮时的张力，即刮板链的最

大张力，kgf

T2——刮板链绕出头轮时的张力，kgf

G一刮板链每米重量，kg

Ll——机头轮与机尾轮中心距，m

k——加料1：

3中心至尾轮中心距离，因采用加料

后直接提材料，材料不绕过机尾轮，故Lo=0

Gr——物料每米重量，kg/m

Gr=Q／3600v④

Q计算输送量，kg/h

V——刮板链速，m／s

Gr=30.24×

1000／（3600×

0.4）=21（kg/m）

f——物料的内摩擦系数

f1——物料的外摩擦系数

f=tanψ．f1=tanψ1⑨

式中f一物料内摩擦角ψ，45。

f1—物料外摩擦角ψ1，31。

f=tan45。

=l

f1=tan31。

=0.6

n一物料对机槽两侧的侧压系数

n=x／（1+sinψ）=1．5/（1+sin45。

）=0.879⑥

x——动力系数，当V>

0.32m／s，x=1.5

k一物料对机槽四壁的侧压系数，k=3

计算得：

Tl=166982.65（kgf）

T2=51.87×

17．4=902.5（kgf）

刮板链的张力计算必须满足：

fT1≤[F]⑦

[F]——刮板链的许用载荷，kgf；

f一刮板链的使用系数

f=fvflfu=1.2×

1.0×

1.15=1.38⑧

fv——速度系数，当0．32<

V≤0．5m／s时,fv=1．2

fl—长度系数，输送机总长度≤55m时,fl=1.0

fu——物料系数，fu=1.15

f=1．2×

1．0×

1．15=1．38

fT1=1．38×

166982.65=230436.057（kgf）

F2>

F>

tT1，sGw一26型刮板链承载能力符合要求。

（二）电动机功率计算

N=k*（T1一T2）V／102ηm⑨

k2——备用系数，k=1．1—1．3取k=1．2

ηm——传动效率

ηm=η1η2=0.95×

0.85=0.8075

η1——减速机传动效率=0.95

η2——摩擦式联轴器的传动效率=0.85

N=5.8（kw）

电动机选择：

根据公式计算的电动机功率，必须满足N≤N电

选用电动机：

型号为Y200L一8，功率为15kW，电压等级

380V，台数2台。

3kW×

2>

5.8kW满足N电机大于N的设

计选用要求。

电机功率3kw

n=0.879

T2=902.5（kgf）

f=1.38

N=5.8kw

N=3kw

3.2.3.减速机选型

选择摆线针轮减速机，此减速机的特点是体积小，工作性能稳定，对外界的条件的要求不高，可以正、反两向运转。

同时选择直联式，可以提高对中度，减小安装空间。

功率选择

P＝载荷功率×

工况系数∕摆线减速器效率

＝1.2×

1.35∕0.90＝1.8Kw

效率η＝0.9

工况系数K＝1.35

试选择XWD3-5-59

输入功率N＝3Kw

传动比i＝59

减速机输出转矩M＝975×

9.8×

N×

i×

η×

K/n

＝9555×

K/n

3×

59×

0.9×

1.35/1500

＝1370N.m

许用扭矩[m]＝2000n*m

M＝1370N.m<

[m]＝2000n*m

P＝1.8Kw

M＝1370N.m

满足使用要求

3.2.4联轴器选择

根据工作情况可选择弹性柱销联轴器：

特点是结构简单，制造容易，拆装容易，不需要润滑，并有较好的耐磨性。

由于柱销与柱销孔间为间隙配合，且柱销富有弹性因而获得补偿两轴相对位移和缓冲的性能。

Tc＝K·

9550·

Pw/n≤[Tn]（N.m）

工况系数，取K＝1.5

驱动功率,Pw＝3×

0.9＝2.7Kw

工作转速n＝1500/59＝25.43r/min

扭矩Tc＝1.5×

9550×

2.7/25.43

＝1520N

选择HL5型

Pw＝2.7Kw

Tc＝1520N，HL5型联轴器

3.3.链传动设计计算

1.链传动设计计算

计算项目

计算内容

1.确定链轮齿数Z1、Z2

因其传动比i=1.8，查[2]表11-6选取Z1=30则Z2=i*1.8=54

Z1=30

Z2=54

2.实际传动比

i’=Z2/Z1=54/30=1.8

i=1.8

3.链轮转速

n1=36r/min

n2=20r/min

4.设计功率Pd=3kw

由表11-7取KA=1;

由表[2]11-8取Kz=0.6

由式（11-4）

PA=KA*Kz*P=1.8kw

PA=1.8kw

5.选用链条

由Pd=1.8kw和n1=36r/min查[2]图11-10，选得链号为24A,节距P=38.10mm,单排链

24A链条

Pd=1.8kw

P=38.10mm

6.验算链速v

由式（11-1）

V=Z1*n1*p/（60*1000）

=30*20r/min*1.8kw/（60*1000）m/s

=0.018m/s<

15m/s,在限定范围内

V=0.018m/s

7.初选中心距a0

因结构上无限定，初选a0=35p

8确定链节数Lp

由式（11-5），初算链节数

Lp0=2a0/p+（z1+z2）/2+（z1+z2/2）

Lp0=113.6

对Lp0圆整并取偶数，则Lp=114

Lp=114

9理论中心距a

因（lp-z1）/（z2-z1）=（114-30）/（54-30）

=84/24=3.556

用插值法求得ka=0.24868,则由式（11-7）

，得

a=[2lp-（z1+z2）]kap

=[114×

2-30-54]×

0.24868×

31.75mm

=1009.9mm

a=1137.9mm

10.实际中心距

a’=a-△a,△a=（0.004-0.002）a,

△a=0.004a,则

a’=a-△a=1009.9-0.004×

1009.9mm

=1000mm

a’=1000mm

11.作用在圆周上的力FQ

由式（11-9）FQ≈1000（1.2～1.3）P/v

=1000（1.2～1.3）×

3/0.4=（9000～9750）N

FQ=9000N～9750N

12.润滑方式

1由P=3.2m,v=0.17m/s查[2]图11-13，选用滴油润滑

滴油润滑

13链条标记

114A-1×

GB1243.1-83

2.链轮设计

1选择材料及热处理方法

选用45钢，淬火处理，硬度为40～45HRC

45钢淬火

40～45HRC

2.分度圆直径d

d1=38.10/0.167mm=228.144mm

d2=38.10/0.0915mm=416.393mm

d1=228.144mm

d2=416.393mm

3.齿顶圆直径df

由表11-1，得滚子外径d1=22.23mm

由表11-2，dmax=d+1.25p-d1,

dmin=d+（1-1.6/z）p-d1,得

225.67mm≤da1≤238.13mm

416.201mm≤da2≤429.861mm

da1=232mm

da2=420mm

4齿根圆直径

由表11-2，得：

dƒ1=dI-d1=（228.144-22.23）mm

=205.914mm

dƒ2=（416.393-22.23）mm

=394.163mm

dƒ1=205.91mm

dƒ2=394.16mm

5齿形

按GB1244-85

6链轮公差

齿根圆直径公差为h11，齿顶圆直径公差为h11；

齿坯孔公差为H8；

尺宽公差为h14；

齿根圆径向圆跳动小链轮为10、大链轮为11级；

齿根圆处端面圆跳动小链轮为10级、大链轮为11级

3.4.轴的设计与校核

3.4.1主轴直径的初步估算

轴是组成机械的一个重要零件。

它支撑着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。

所有轴上部件都围绕轴心线作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体---轴系部件。

输送机主轴主要受弯矩和转矩。

所以按弯转合成力矩初步估算轴径。

初步估算轴径：

选择轴的材料为45钢、经调质处理。

由机械设计手册第四卷表38.1-1查得材料力学性能数据为

毛坯

材料

硬度

（HB）

抗拉强度σbMPa

屈服点

σs

MPa

弯曲疲劳强度σ-1

扭转疲劳强τ-1

<

=200

217-155

650

360

270

155

E=2.15x10e5Mpa

根据表38.3-1公式初步算轴径，由于材料为45钢，由表38.3-2

轴的材料

Q235

45

[τ]/N·

mm-2

12~20

20~30

A

160~135

118~107

注：

当弯矩相对较小或只受转矩时，[τ]取较大值，A取较小值；

反之[τ]取较小值，A取较大值。

由于结构设计需采用实心轴结构，所以按照实心轴的许用切应力的计算公式：

d≥（5T/[τ]）⅓×

（1/（1-γ4））⅓

或：

d≥A×

（P/n）⅓×

其中：

d——轴的直径（mm）

T—---轴传递的额定转转矩（N.mm）

P——轴传递的额定功率（kw）

n——轴的转速（r/min）n=20r/min

[τ]——轴材料的许用切应力（MPa），见表38.3-2取[τ]=20

A——按[τ]而定的系数，见表38.3-2取A=115

γ——空心圆轴的内直径d0与外直径d之比。

由实心轴的计算公式可得

dmin=A

=115

=61.103mm

故初取轴径为:

d=80mm

由机械零件设计手册第13章

按上式计算的轴径，未考虑键槽对轴强度的影响，若开一个键槽则轴径增大3%~7%，经计算得：

d=82.4～85.6mm

故主轴直径取

d=90mm。

如图所示，根据轴的受力

3．4．2轴的结构设计

以及工作要求，轴设计为实心，两端设计为轴头联结。

根据轴所需结构，绘制轴的草图如下：

受力简图

3．4．3轴上受力分析

轴传递的转矩T1

T1=3x9.55x1000000/20（N·

m）

=1432500N·

m

1.求作用在链轮上的圆周力：

Ft1=2T/d1=2×

1432500/218=13242.20183N

Ft2=2T/d2=2×

1432500/432=6631.94444N

F1=（Ft1*L+Ft2*L1）/L2

=（13242.202N×

476mm+6631.94444N×

170mm）/370N

=20082.762N

F2=6631.944N×

170/370=3047.1096N

作受力图如下：

垂直面受力示意图

2.计算所受的弯矩

M1=Ft1=13242.20183N×

106mm=1403673.394N••mm

M2=Ft2=6631.94444