带式输送机(传动滚筒).doc
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洛阳理工学院毕业设计（论文）
带式输送机设计（传动滚筒部分）
摘要
带式输送机是用于散料输送的重要设备,滚简作为带式输送机的重要部件,其作用更是举足轻重。
通过了解滚筒的作用，及滚筒在当今社会的发展现状，对输送机的分类有所认识。
结合任务书的要求，首先对输送带的带宽，及所需牵引力的计算和确定。
查阅资料了解到滚筒的结构，及滚筒失效的常见原因和方式。
并结合计算数据合理确定滚筒的直径。
并结合所算数据对传动滚筒装置的组成件进行计算，并结合任务及相关要求进行校验。
进而得到合理的设计尺寸。
使设计得到较为准确的数据。
关键词:
传动滚筒结钩组成
6
BELTCONVEYORDESIGN（TRANSMISSIONROLLERPART）
ABSTRACT
Beltconveyorisanimportantequipmentforpowderconveying,rollJaneasanimportantpartofabeltconveyor,itsroleisveryimportant.
Byunderstandingtheroleofthedrum,androllerintoday'ssociety,thedevelopmentstatusoftorecognizetheclassificationoftheconveyor.Combinedwiththerequirementsofthespecification,firstofall,thebandwidthoftheconveyorbelt,andtherequiredtractioncalculationanddetermined.Checkdatatoknowthestructureoftheroller,andthecommonfailuremodesofthedrumandtheway.Andcombiningwithcalculationdatareasonablydeterminethediameterofthecylinder.Andcombinedwiththenumericaldataforcalculation,transmissionrollerdeviceofacalibratedandconnectingwiththerequirementsandrelatedtasks.Reasonabledesignsizeisobtained.Makethedesigngetmoreaccuratedata.
KEYWORDS:
transmissionrollerstructurconstitute
目录
前言 1
第1章绪论 2
1.1滚筒在国民经济中的作用 2
1.2传动滚筒的发展状况 3
1.3结构与种类 5
1.3.1按驱动方式分 5
1.3.2按轴承内孔大小分 5
1.3.3按外形分 6
1.3.4特殊滚筒 6
1.4传动滚筒的研究目的和意义 7
第2章带式输送机的设计计算 8
2.1已知原始数据及工作条件 8
2.2计算步骤 9
2.2.1带宽的确定:
9
2.2.2输送带宽度的核算 11
2.3运行阻力及牵引力 11
2.3.1附加特种阻力计算 12
2.3.2牵引力 13
第3章传动滚筒的结构设计 14
3.1滚筒失效形式与许用应力的确定 14
3.1.1传动滚筒的失效形式 14
3.1.2失效产生的原因 14
3.1.3滚筒许用应力的确定 15
3.2传动滚筒结构设 16
3.2.1传动滚筒最小直径的确定 17
3.2.2传动滚筒的直径验算 17
第4章滚筒组成件 19
4.1滚筒覆盖胶 19
4.2传动滚筒轴直径的计算 19
4.2.1滚筒轴受力分析 19
4.2.2轴的强度校核 21
4.3确定轴承及转子作用力 21
4.3.1求轴承反力 22
4.3.2校核轴的强度 22
4.3.3精确校核轴的疲劳强度 22
4.3.4对轴端键强度进行验算 24
4.4轴承寿命的计算 25
4.4.1轴承的选用 25
4.4.2球左右轴承的支反力 25
4.4.3计算左右轴承寿命 26
4.5辐板厚度的确定 26
4.6滚筒轴与辐板间的力矩分配 29
4.7轮毂尺寸的确定 30
结论 32
谢辞 33
参考文献 34
前 言
带式输送机是用于散料输送的重要设备之一。
其结构特别简单,运行平稳可靠,能耗低,对环境污染小,使于集中控制和实现自动化,管理和维护方使,在连续装載的条件下可实现连续运输,因此,在国民经济各部门特别是煤炭和矿山运输系统中应用十分广泛。
由于其适用范围的不断扩大和对其需求量的不断增加,带式输送机的设计和制造技术也有了长足发展。
传动滚筒作为带式输送机的重要部件,起作用更是举足轻重。
众所周知，零部件的工作特性，对整机性能有重要影响,尤其对于些大型、长距离的输送要求，对滚筒的要求会更高，加之用户和使用环境的千变万化,带式输送机中的传动滚筒的设计不仅还会涉及其初步设计和等部件的选型设计,由现今都是通过增大零件外形来增大输送量，这样不仅耗费大量人力财力，得到的产品还不一定能满足要求。
因此寻求一种合理的传动滚筒设计方法是一件很重的事，本设计结合当今中外对滚筒设计的方法进行合理分析，挑选、整合、校验得到满足用户需求，并且对零部件的设计进行优化,充分了解主要零部件的工作特性,合理的进行造型设计和性能匹配。
进而得到更佳的设计方案。
第1章绪论
1.1滚筒在国民经济中的作用
由于滚简具有结构紧凑,传动率高,噪声低使用寿命长,运转平稳,工作可靠,密封性好。
占据空间小,安装维修方使等优点,并且适合在各种恶劣环境条件下工作,包括潮湿、泥、拧、粉尘多的环境,所以目前国内外已将电动滚筒广泛应用于采矿、冶炼、煤炭、交通、能源、根食、烟草、化工、建材、物流、航空、农林、印刷、商业等各个生产建设领域。
滚筒在国民经济中的作用随着现代化工业的发展,传动演筒作为传动链已广泛应用于各种生产线中,用来输送城建物品。
进入20世纪70年代以后,传动接简的应用场所扩展的十分迅速。
例如,锥形传动演简,使報道输送机转弯成为轻而易举的事。
所以,飞机场、邮电局能用它来分拣行李物品、包裏等货物。
西端直径达、中间直径小、类似双曲线形状的电动滚筒,可以应用于林场运送原木.经过专门设计,可以制成卷绕钢丝绳、电缆等柔性绳索的卷绕滾筒,并且可以在滚筒内部装上安全可靠的制动装置和防止逆转装置口经过特殊制造的传动滚筒,可以输送高温物料和高温钢胚。
有的特殊传动滾筒可以在化纤加工过程中作为脱水轧辊使用。
如果在滚筒体的圆柱面上焊接螺旋形叶片,还可以制成轻巧的螺旋输送机。
此外,双速,三速或无级变速的电动滚筒已广泛应用与超级市场和技术精密型产品的生产线上。
专门制造的制造的隔爆型传动滚筒可以用在易燃、易爆的环境中。
总之,随者传动滚筒设计,制造技术的不断改进以及高新技术的引入,传动滚筒的应用范围越来越广泛，传动滚简在国民经济各个领域中的作用也越来越重要。
随者科学技术的不断进步,其应用场所更是越来越广泛,其发展前景也相当可观。
为了提高产品质量,重视提高产品的可靠性,不断开发研制新产品,开拓国内市场,设计出有高可靠性的产品,才能使用户放心大胆的使用,才能提高企业的声誉,企业的产品在国内,外市场上才能被人们信任,才能取得良好的经济效益和社会效益。
1.2传动滚筒的发展状况
连续输送机械是物料搬运机械的重要组成部分,是其中的一大类别。
带式输送机是连续输送机械中效率最高、应用范围最广泛的一种机型，是散料輸送的重要设备。
带式输送机是以输送带作为率引构件和承载构件的一种连续输送设各。
输送带上的物料随输送带一起运行，根据需要可以在输送机头部或中间部位卸料。
输送带用托辊支撑,运行阻力小。
带式输送机可以沿水平或倾斜线路布置,在输送原煤时,向上最大输送倾角一般为17°~18°，向下最大输送倾角一般为l5°~l6°当来用花纹输送带并采取其它相应措施上运倾角可高达28°~32°下运倾角可达25°~28°。
当采取某些特殊措施或专用带式输送机时,可以实现更大的输送倾角甚至垂直提升。
随者国民经济的飞速发展,矿山，建材、化工、粮食、电力、煤炭、对散状物料的输送提出了新的要求,长距离（指单机输送长度,国外最长达l5000m,国内最长为沈矿为海螺集团研制的10300m乎面转弯带式输送机）、大运量（高带速和大带宽）和大倾角输送物料是其主要发展方向之一，同时提出无公害环保输送散状物料的要求。
无论国外还是国内的建材及矿山行业,在这两种输送方案的对比选择后，还是较多的选择以长距离、大运量的带式输送机代替汽车运输的方案。
其原因是采用汽车运输不仅要修建公路、购买汽车一次性投资大,而且日常的公路和汽车维修费用也很高。
带式输送机输送散状物料是连续的物料流,生产效率高。
量9800t/h。
当然，增加输送带的宽度也可以提高输送量（国外采用的最大带宽是3300mm），但增加带宽使整机所有相关尺寸增大,增加了设各的总投资特别是输送带的成本要占整机成本的30-50%,而且距离越长,运量越大,所占的比例就越大口同时,大带宽需要相应的硫化设各（包括输送带接头的硫化）,因此我国日前所采用的最大带宽为2200-2800mm。
近年来，通过引进国外先进国家的带式输送机整套设各及技本,以及国内广大科研人员的共同努力,可以说国内设计和制造的长距离、大运量带式输送机的水平已经可以满足国内市场的需求,但是一些关键技术尚需引起重视并加以深入研究和开发。
到目前为止,沈矿集团为天津港设计的带式输送机最大輸送量达9800t/h;沈矿集团为海螺集团设计的单机最长达10.3km。
向家坝水电站3l.1公里沙石料长距离大运量带式输送系统,由2.5公里到8.2公里共5条带式输送机组成的输送系统、带宽l.2m,带速4.5m/s,输送量3000t/h,带强度为ST4500。
到目前为止,西班牙的西撒哈拉带式输送机线路是世界上最长的长距离输送机线路。
该线路长达1ookm,用来将位于石质高原地区的布·克拉露天矿的磷灰石矿石运往艾汾阿確海港。
此线路于两年半内建成,并于1972年投入使用,整条线路由长为6.9~l1.8km的l1台输送机组成输送机采用宽度为l000mm,强度为3150N/mm的钢绳芯输送带,带速为4.5m/s。
输送带的安全系数为6.7-10澳大利亚恰那矿20km地面带式输送机系统是代表现代带式输送机发展水平的一条输送线。
该输送系统由一条长为l0.3km的平面转弯带式输送机和一条l0lkm。
的直线长距离带式输送机构成。
转弯带式输送机的曲率半径为9km,弧长为4km。
两条输送机除线路参数外,其它参数相同,输送能力为2200t/h,带宽1050mn,输送带抗拉强度为3000N/mm,安全系数为5,拉紧装置为重锤拉紧。
津巴布韦铜铁公司的l5.6km水平转弯越野带式输送机于l996年投入使用,是世界上単机最长的带式输送机。
输送量为干矿石500t/h（湿矿石600t/h）,系统全长为15.6km,物料提升高度为90m。
输送带采用桥石公司的钢绳芯输送带,抗拉强度为888N/mm,运行速度为4.251n/s,输送带的安全系数为5.8.当环境温度为0°C时,安全系数降到5.5,当输送量增加到600t/h时,输送带安全系数降低到4.81。
国内外研究现状随者国内外机械工业水平的不断发展,滚简的结构、加工、安装等方面发生着日新月异的变化。
由于焊接技术的不断发展，焊接强度的可靠性得到保证，虽然多数大型據筒采用铸焊结构,但焊接结构也有所增加。
轮毂和主轴的联结方式由键槽连接。
原来的辐板采用加强筋,现在直接用钢板制成。
过去国内外在设计滚简的各零部件时,常釆用基于经典弹性力学理论导出的简单的经验公式。
西安交通大学曾经运用SAP5对驱动滾简做有限元分析，对驱动滚筒的刚度和强度进行了分析并得出:
摩擦力是滚简扭曲变形的重要团素；从应力与变形两个方面说明,辐板的加强筋,在滚简非临界状态下,对局部变形与筒体应力分布影响不大，只是在临界状态下能提高糠简的整体稳定性；滚简的径向最大变形在滚简中部。
通过分析,对筒体厚度进行了优化,达到节省材料的目的。
煤炭科学研究总院上海分院曽经做过强力滚简的有限元分析，对擦简各点的受力、变形大小进行分析,通过实验验证了有限元计算滚筒受力的可靠性。
西安科技学院刘金依等人采用大型有限元分析软件ANSYS,对英国安德森一梅沃公司顺槽可伸缩带式输送机传动滚简的应力分布规律进行了计算,得出了应力分布图,并找到危险区域,从理论上对滚简的常见破坏形式进行了研究,为进一步改进滚简的受力状况,实现滚简的标准化生产提供了必要的理论依据。
他们对滚筒的理论研究和试验结果对本课题有十分重要的参考价值和指导意。
随着计算机技术的发展,有限元方法得到了长足的发展,有限元应用也扩展到机械、电子等领域。
事实证明对带式输送机滾筒进行有限元分析是十分合理和有效的。
国外从20世纪60年代就已经开始对滚筒的设计计算方法、强度分析、合理的结构设计进行研究。
关于这方面的研究从总体上分为商类:
第一类是Lang、Schrnolzi等对滚简用半解析法进行研究,第二类是Linder、Vodstrsi、Siva等使用了有限元方法。
但绝大多数的研究人员都把:
滚简看作各个零件的组合,而不是把滚筒当作一个整体来分析。
尽管也有一些有限元法已经把滚筒当成整体来考虑,但迄今为止还没有关于滚简受到非对称载荷系统的研究。
1.3结构与种类
1.3.1按驱动方式分
1.外驱动式即驱动装置放在传动滚筒外面,減速器直接同传动滚筒轴相
2.内驱动式即将驱动装置全部放在传动滚筒内,此种方式又称为电动滾
1.3.2按轴承内孔大小分
1.轻型孔径在50-100mm軽型滚简的结构是轴与轮1設之间采用过盈配合（或配单键）,辐板与筒体焊接,其中轮裁与轴采用键连接的结构用于传动滚简。
2.中型孔径在l20-180mm;中型滚筒的结构是轴与轮裁用胀套连接,辐板与简体焊接。
3.重型孔径在200~220mm重型滚筒的结构是轴与轮裁采用胀套连接,这种结构的壤简是筒体的一部分、辐板、轮裁特成一体的接盘与简体的另一部分焊接而成,也就是铸焊滚筒。
4.工程级滚简工程级滚筒是指为満足特殊载荷条件而经过特殊设计的滚简。
高张力输送带由于其强度高、延伸性低的特点,而使这些滚筒的受力情况比使用一般织物芯层输送带的滚简要高的多。
启动、制动及其它动力载荷直接的传通给滚简。
当涉及到高张力时,據简的同心度及:
滚简与输送机的准确对中是十分重要的。
这种分类对于改向滚筒也同样适用。
外面包上一层橡胶的滚筒称为包胶滚筒,包胶方式可采用硫化和冷粘的方法,镶嵌陶瓷的滚筒称为陶瓷滚筒,付么也不包的滚筒称为光面滚简。
1.3.3按外形分
1.鼓形滚简用钢板卷国焊接而成,滚简中间部分直径大于商边约几毫米目的是防止输送带跑偏,但是加工工艺复杂,因此很少使用。
2.叶片式、滚简滚简由许多横向叶片组成,目的使于清洁输送带,此类、滾筒又称为自清扫滚筒。
如果将叶片改为圆柱棒,称为棒式滚筒,也可起到自清扫作用。
3.沟槽胶面滚简滚筒的胶面上开菱形、人字形、直线形、环形、梯形,则分别称为菱形护面、人字形护面等各种保护面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数便于排出黏住的物料。
传动滚筒的表面常常选用菱形和人字形。
1.3.4特殊滚筒
（1）真空滚简为增大输送带同滚简之间的摩據力,在滚简装有真空乗或外接真空泵,使输送带同滚筒包角之间成真空,增大摩標力。
但由于结构复杂,真空滚简尚未得到推广。
（2）磁力滚筒滚筒内装有磁铁,如输送带下层为磁性覆盖胶,根据异性相吸作用,能增大摩標力。
当使用普通输送带时,磁力滚筒就成为除铁滚简。
（3）轮胎滾筒滾筒外面由许多充气轮胎构成,轮胎表面带有沟槽。
各种轮胎充气压力不同时,也起到鼓形滾筒作用。
（4）陶瓷滾筒滚筒护面有许多陶瓷片镶成,一方面可增大摩擦力,另一方面便于清扫。
陶瓷片也可做成插板式,以便于更換。
滚简包胶的主要优点就是表面摩擦系数大,包胶是在滚简的表面上用冷粘或硫化一层橡胶。
包胶滚简按其表面形状又可分为:
光面包胶滚筒、人字形沟槽包胶滾简和菱形包胶滚筒。
1.4传动滚筒的研究目的和意义
为了适应高产高效集约化生产的需要,带式输送机的输送能力要加大,带式输送机大型化与高可靠性要求,对设计者和制造者提出了更高的要求,只有解决了带式输送机发展的关键技术,.才能制造出高性能、高可靠性的大型带式输送机。
作为带式输送机重要传动部件的:
滚筒,能否安全稳定的运行,在整个输送系统中处于举足轻重的地位。
滚筒的失效会给人身安全和整个系统带来严重的后果,使企业遭受巨大的经济损失。
特别是在复杂恶劣的工矿下,如何改进滚简结构、提高工效、延长寿命,一直是科研人员所关注的课题。
目前,在国内对于中小型滚简一般采用近似公式进行设计计算,对于重型據筒近似公式已不再适用,这就使得设计计算具有较大的盲目性。
这样设计出来的滚简和工程实际有一定的差距,它的安金性和可靠性难以保证。
一旦发现问题,通常是采用增大尺寸的方法来解决，但是这样做并没有解決实际性的问题。
不但浪费材料增加成本,还不能达到預期的目的,随者带式输送机的大型化,合理的设计制造出大型滾简已成为带式输送机的关键问题。
目前,我国设计的滾筒尽管可以满足生产需求,但是由于缺乏研究,相同规格的滚筒与国外相比多消耗材料,使产品缺乏竞争力。
选择该课题的目的就在于对传动滚筒进行分析及设计,找到合理的设计方案,使滚筒的设计更加准确、高效、简洁、方便。
洛阳理工学院毕业设计（论文）
第2章带式输送机的设计计算
2.1已知原始数据及工作条件
带式输送机的设计计算，应依据下列原始数据：
1）输送物料：
石灰石
2）物料特性：
1）块度：
0～100mm
2）散装密度：
1.6kg/
3）在输送带上堆积角：
ρ=20°
3）工作环境：
多尘和潮湿
4）输送系统及相关尺寸：
（1）运距：
30m
（2）倾斜角：
β=6°
（3）最大运量:
300t/h
（4）带速v=1.25m/s
（5）头部单滚筒驱动并卸载尾部卸料
（6）装料处设长2m的导料栏板
初步确定输送机布置形式如图2-1：
图2-1
2.2计算步骤
2.2.1带宽的确定:
按给定的工作条件,取石灰石的堆积角为20°。
原煤的堆积密度按。
输送机的工作倾角β=6°
输送机的运转带速
带式输送机的最大运输能力计算公式为
（2-1）
式中：
——输送量（；
——带速（；
——物料堆积密度（）；
在运行的输送带上物料的最大堆积面积,
K----输送机的倾斜系数
表2-1倾斜系数k选用表
倾角（°）
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
k
1.00
0.99
0.98
0.97
0.95
0.93
0.91
0.89
0.85
0.81
输送机的工作倾角=6°
查带式输送机选用手册（表2-1）k可取0.98
按给顶的工作条件,取石灰石的堆积角为20°；
石灰石的堆积密度为；
取带速为1.25m/s；
将参数值代入上式,即可得知截面积S：
图2-2槽形托辊的带上物料堆积截面
表2-2槽形托辊物料断面面积A
槽角
（λ）
带宽B=500mm
带宽B=650mm
带宽B=800mm
带宽B=1000mm
动堆积角ρ20°
动堆积角ρ30°
动堆积角ρ
20°
动堆积角ρ
30°
动堆积角ρ
20°
动堆积角ρ
30°
动堆积角ρ
20°
动堆积角ρ
30°
30°
0.0222
0.0266
0.0406
0.0484
0.0638
0.0763
0.1040
0.1240
35°
0.0236
0.0278
0.0433
0.0507
0.0678
0.0798
0.1110
0.1290
40°
0.0247
0.0287
0.0453
0.0523
0.0710
0.0822
0.1160
0.1340
45°
0.0256
0.0293
0.0469
0.0534
0.0736
0.0840
0.1200
0.1360
查表2-2,输送机的承载托辊槽角35°，物料的堆积角为20°时，带宽为650mm的输送带上允许物料堆积的横断面积为0.0433，因此选用宽度为650mm的输送带能满足要求。
经过计算,故确定带宽B=650mm。
输送带的技术规格：
纵向拉伸强度630N/mm；
带厚13mm；
输送带质量9.2Kg/m；
钢丝绳最大直径3.0mm
钢丝绳间距10mm
上覆盖胶厚度5mm。
2.2.2输送带宽度的核算
输送大块散状物料的输送机，需要按（2-2）式核算，再查表2-3
（2-2）
式中——最大粒度，mm。
（条件给出α≤100mm）
表2-3不同带宽推荐的输送物料的最大粒度mm
带宽B
500
650
800
1000
1200
1400
粒度
筛分后
100
130
180
250
300
350
未筛分
150
200
300
400
500
600
计算：
mm
故，B=650输送带宽满足输送要求。
2.3运行阻力及牵引力
参照类似带式输送机，取，，向下运输阻力系数取。
（2-3）
则
为简化计算略去附加阻力：
式中——单位长输送带上装运物料量kg/m
——重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量kg/m.
——空段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量kg/m..
g——重力加速度m/s
——运输阻力系数。
按逐点法进行计算，标号如式所示：
取，胶面滚筒空气潮湿取，摩擦备用系数取n=1.2,按摩 擦牵引力条件：
按重段输送带垂度需求，重段最小张力应为
L‵g——重段托辊间距
按照有关带式输送机取，代入得
N
因重段最小张力按摩擦牵引力条件仅为4467N，，以此为准计算各 点张力：
由此而得26344.4N
即皮带上的最大张力=26344.4N
2.3.1附加特种阻力计算
附加特种阻力包括输送带清扫器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，按下式计算：
（2-4）
（2-5）
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