毕业论文-带式输送机的设计论文.doc
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1、济南大学毕业设计毕业设计题 目 带式输送机设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自0701 学 生 任广一 学 号 20070406012 指导教师 顾英妮 二一 一 年 五 月 二十八 日- 1 -济南大学毕业设计1 前言1.1 设计内容带式输送机是用连续运动的无端输送带疏运货物的机械。其结构特点和工作的原理是:输送带既是承载货物的构件,又是传递牵引力的牵引构件,依靠输送带的摩擦力平稳的进行驱动。输送带绕过驱动滚筒和张紧滚筒,并支承在许多托辊上。工作时,有电动机通过减速器装置使驱动滚筒转动,依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力使输送带运动,货物随输送带运到卸载地点。带式
2、输送机不仅是使用最普通的一种连续输送机,而且它是最典型的具有连续输送机的各种特点。在各种连续输送机中,它的生产率最高、输送距离最长、工作平稳可靠、能量消耗、自重轻、噪声小、操作管理容易,时最适于在水平或接近水平的倾斜方向上连续输送散货和小形件货的输送机,但它运送粉末状物料时容易扬起粉尘,特别是在装卸料点和两台带式输送机的连接处。这时,需要采用防尘措施。带式输送机在港口、车站、货栈、库场的应用广泛,特别适于煤矿、矿石、散货的输送,它以成为不可缺少的输送设备。1.2 设计意义及目的熟悉带式输送机的各部分的功能与作用,对主要部件进行选型设计与计算,解决在实际使用中容易出现的问题,并大胆地进行创新设计
3、。选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题,能培养我们独立解决工程实际问题的能力,通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用,也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练2 方案论证2.1带式输送机的布置为了减轻对输送机的磨损、提高生产率和便于布置装、卸载装置,给料点和卸料点宜布置在水平段内。对于较短的或者倾斜向上的输送机,张紧装置可布置在尾部;对于较长的水平输送机,应在头部驱动装置附近张力较小的一侧设张紧装置,以保证启动时驱动点的输送带处于张紧状态。2.2输送机带的选择2.2.1输送带类型的选择输送带用来传递牵引力和承受被运货物,因此要求它强度高、抗磨耐用、挠性好
4、、伸长率小和便于安装修理。在输送带类型确定上应考虑如下因素: 1.为延长输送带使用寿命,减小物料磨损,尽量去选用橡胶贴面,其次为橡塑贴面和塑料贴面的输送带; 2.在同等条件下优先选择分层带,其次为整体带芯和钢丝绳芯带; 3.优先选用尼龙、维尼龙帆布层带。因在同样抗拉强度下,上述材料比棉帆布带体轻、带薄、柔软、成槽性好、耐水和耐腐蚀;4.覆盖胶的厚度主要取决于被运物料的种类和特性,给料冲击的大小、带速与机长,输送石炭石之类的矿石,可以加厚2mm表面橡胶层,以延长使用寿命。本次选用钢丝绳输送带,使输送机所能承受的拉力可以相当于100多层的普通帆布胶带,因而能实现单机长距离的输送,这就使运输系统简化
5、,省去很多中间转运站和管理维修人员,减少了物料的破碎及对胶带的冲击和磨损,延长了输送机使用的寿命,提高了经济效益。 钢绳芯输送带是单层结构,其断层面如图1所示。它的主要优点是:1.抗拉强度高,国产钢绳芯输送带抗拉强度为400Mpa,国外产品则达800Mpa,因而能满足大运量和长距离输送的需要。由于带式输送机爬坡能力较汽车、火车大,采用长距离德钢绳芯胶带输送即可因爬坡能力大而缩短运输距离,减少基建工程量和投资,缩短施工时间。2.横向刚度较小,成槽性好,允许增大托辊槽角,是生产率大大提高,也有利于防止输送带跑偏。3.钢绳芯输送带弹性伸长率小,输送带较薄,耐疲劳和冲击,可采用直径较小的滚筒,可减小张
6、紧装置行程,使结构紧凑。它主要用于煤炭、港口、矿山、电力、建材等领域输送物料。 图1 钢绳芯输送带结构2.2.2输送带带宽的选择输送机胶带的带宽取决于物料料块的尺寸和要求的输送量。料块尺寸均匀时,胶带宽度应为料块尺寸的五倍以上,尺寸不均匀时,必须去最大物料尺寸的二倍以上。国产通用带式输送机的常用带宽有规格:300、400、500、600、700、800、900、1000、和1200mm,见表1:带宽(mm)300350400450500600700800900100011001200粒度均匀时(mm)5050757590115140160190200225250粒度不均匀时(mm)507510
7、0125150200250300350400450500表1 输送物料的形状和最小带速本次选择的带宽为1200mm。2.23输送带带速的选择输送带速度应根据物料性质、生产率、带宽和卸载方式等进行综合的考虑选取。为提高输送效率,充分发挥带式输送机的特点,用较大带速是十分有益的,输送带运行速度是输送机设计计算的一个重要的参数,在输送量一定时,适当提高带速,可减少带宽。对水平安装的输送机,可选择较高的带速,输送倾角越大带速应偏低,向上输送时带速可适当高些,向下输送时带速应低些。随着工业技术的发展,带速在不断提高,同时对输送带的强度、耐冲击、耐磨、等要求也相应提高。输送带运行速度是输送机设计计算的重要
8、参数,在实际生产中,提高带速是受到了限制的,带速太高,在装载点及清扫处带子磨损快,而且物料容易破损,同时运行的稳定性也会受到影响,所以具体的工作条件选择合理的带速是必须考虑的。常用带速:用在装配线上的输送机,v0.4m/s 输送易扬尘的物体, v0.81.0 m/s ;输送成件物品时,v1.2m/s 用梨形卸料器时,v2.0m/s.在确定带式输送机的带速时,应考虑以下各种因素:1.物料种类和带速的关系由卸料槽卸料时,块煤容易破碎,碎石等棱角尖锐的物料容易损伤胶带,所以速度要慢,还有因为有粉状物料也要限制速度。输送物料的种类和标准速度的关系可查表2物料种类标准带速(m/min)物料种类标准带速(
9、m/min)包装货物60焦炭75块煤75碎石75矿石75灰粉、水泥熟料90煤粉、砂、土105原煤120谷物130表2 物料的种类和标准速度的关系2.输送带带宽与带速的关系物料高速输送时,宽带比窄带要稳定一些,带宽与标准速度和最大速度的关系可查表3带宽(mm)标准速度(m/min)大速度物类炭类石类3005012090753505012090754005015090754507515012090500751801209060090180150105700901801501058001052101501059001052101801201000120245180120110012024518012
10、01200135245180120表3 带宽与标准速度和最大速度的关系 根据上述带速选择应注意的问题,并参考以上两表可知,当输送带的带宽为1200mm时,运送铁矿分得带速应为120m/min,即2m/s.2.3输送带支承托辊的选择托辊的作用是支撑在输送带及带上的物料,减少输送带的垂度,使其能够稳定的运行。对于需要输送散粒物料的输送机,支承托辊使输送带在有载分支成槽形可以使运量增大和防止物料向两边洒漏。一台带式输送机的托辊数量很多,托辊质量的好坏影响胶带使用寿命和胶带运行阻力,托辊的维修或更换费用会十分影响带式输送机营运费。为了减少托辊对输送机的运行阻力,托辊内两端装有滚动轴承。同时务必注意托辊
11、的密封和润滑,以保证托辊转动灵活和延长使用寿命。托辊间距离一定要合适,间距太小会增加输送带磨损和功率消耗;太大则使两托辊之间输送带过于下垂。通常装运散货的上托辊间距可取1.2米。当物料堆积密度大于1.6吨每平方米而且带宽大于800毫米时,上托辊间距可取1.1米。下分支没有载货,所以下托辊间距可取2.4米。装料处托辊间距一般取为上托辊间距的1/21/3。因为本次所设计的主要应用于输送铁矿粉的输送机托辊应选择槽形托辊。如图22.3.1托辊槽角的选择槽角对托辊式皮带输送机跑偏的影响 1.槽角的增大可以减小皮带输送机的跑偏能力和加大载货的横断面积,但使胶带弯折,缩短输送带寿命。2.提高整机队跑偏的抵抗
12、能力和跑偏后自动回正的能力。 图2 槽形托辊根据以上两点,可以制定一下方案:1.增大延托辊径向输送带与托辊间摩擦力当输送带跑偏时,输送带会和托辊间产生延托辊径向的滑移。胶带与托辊间沿该方向的摩擦力越大,抵抗跑偏的能力也越强。2.增大跑偏后侧边的拉力差在输送带两端靠近滚筒的展开段,输送带逐渐由平面状态进入到空间状态,于是输送带由于不均匀形变而产生侧拉力。当输送带向一侧跑偏时,该侧拉力会明显的增强,而另一侧相应减弱,这种拉力差会抑止输送带进一步跑偏而且可以帮助回正。槽角越大,拉力差越大,防跑偏的能力越强。输送带跑偏后,由于物料的偏移,整体的重心回升高,如图3所示。 图3 物料重心升高示意图重心的升
13、高会引起势能的增大,从而会阻碍跑偏的产生,槽角越大,跑偏后重心升高的幅度就越大,纠偏效果也就越强。3.减少撒料由于槽角增大,输送带截面的变化会使减小撒料,从而反过来减小跑偏产生的可能性。通过上面的分析可知,增大槽后可以减小和预防皮带输送机的跑偏现象,提高了纠偏能力。同时增大槽角还可以提高运输能力,防止物料在运输过程中散落等。所以根据实际情况选择适当的槽角是很有意义的。如图4所示 图4 输送带满载示意图假设物料最大限度的堆满,托辊长度为L,三角形的面积为S,高为h,梯形的面积为S高为h,物料堆积角为,槽角为。运输量的计算公式为: Q=3600FRV Q 每小时运输量;F 物料堆积横截面积, F=
14、S+S;R 物料的容量;V 物料的运输速度。由上式可知,当R、V不变时,运输量和面积有关。再带宽不变的情况下,面积F与、有关。三角形的面积S= bh其中:b=L+2Lcos h=btg 所以, S= L2(1+2cos)2tg 梯形面积: S=h h=Lsin 所以: S=L2(1+cos)sin 横截面积: F=S+S=L2/4 (1+2cos)2tg+L2(1+cos)sinF对求导: F=L2(cos+cos2-tgsin-tgsin2)令F=0 则: cos+cos2-tgsin-tgsin2=0则:=tg即: ctg=tg槽角计算式: =arcctg(tg)所以,当=arcctg(t
15、g)时,F有最大值. 由上式得,槽角=20。 所以,为了增加承载面积上托辊可以采用槽形托辊,槽角一般为20随着胶带结构的改进和横向挠性的提高系列规定槽角为30,可提高输送能力20%,槽性托辊还具有防止撒料、跑偏和增大输送机倾角的作用。2.3.2辊间距的选择计算托辊是胶带输送机的一个主要部件,使用中维修量大,事故率高,对输送机稳定的运转有极为重要的作用。因此,托辊间距的合理选择很重要。托辊间距包括:(1)正常托辊间距;(2)过渡段托辊间距;(3)变坡处托辊间距。1.正常托辊间距 正常托辊间距主要受垂度条件、托辊轴承负载能力及输送带的震动等因素影响。(1)垂度条件:输送带的悬垂角超过物料的动堆角时
16、,在输送过程中物料就会发生滑落;而且运行时物料在托辊前有堆积现象,过了托辊物料就会疏松,这样就产生物料的挤搓阻力,输送带垂越小,输送带的反复弯曲阻力和物料的挤搓阻力就越小。输送带张力越大,垂度越小,托辊间距应满足:Lm式中:S 输送张力,N; q 单位长度输送带上货载质量,kg/m; qp 单位长度输送带的质量, kg/m; 输送倾角。(2) 托辊轴承的寿命托辊间距越大托滚轴承负荷越大,其寿命越短。为保证托辊的使用寿命,托辊间距应当满足L其中 P 托辊许用载荷(N)。 G 托辊组旋转部分的重力(N)。(3)输送带的振动因为托辊材料分布不均匀,其本身就会存在偏心矩,在输送机运行时托辊给输送带一个
17、激振力,时输送带会发生振动。当激振频率等同于输送带自振频率时,将发生共振,破坏输送机正常运行。所以,托辊组间距应不同于发生共振的间距。2.过渡段托辊间距输送机的机头和机尾处的输送带为过渡段,在这段内,输送带由平行变到槽形时,输送带侧边变形增大,产生附加张力。滚筒与承载托辊的间距越小,输送带侧边附加变形越大。在带式输送机的受料处,为了减少物料对输送带的冲击,可采用缓冲托辊。这次设计考虑了设备的使用寿命采用了没有缓冲的轴承支架形式。如图5所示:图5 轴承支架式托辊平行托辊由一个平行的辊子组成,用以托负下皮带的运转。2.3.3调心托辊的选择调心托辊用来调整输送带的横向位置,使它保持正常运行,最简单的
18、调心方法是将三节槽形托辊组的两个侧托辊朝胶带运行方向前倾一定角度,如图7所示图7 侧托辊前倾的调心托辊 这样当输送带运行时,两侧托辊都有一力把输送带推向重心。输送带走正时,两边的推力相互抵消;当输送带向某一侧跑偏时,与跑偏一侧托辊的接触长度增加,因而这一侧使胶带回复中间位置的力就比另一侧大,输送带将在两侧力的差值作用下向中间移动。考虑到这个复位的力的绝对值较小,为使调心可靠,应将所有上托辊的两侧托辊前倾。这种方法简单,但会使阻力增大10。为了克服跑偏时输送带从托辊上掉下来,可在上分支每隔10组槽形托辊、下分支每隔610组平行托辊设置一组挡辊式调心托辊,如图8它装在可绕中心垂直轴旋转的支架上,并
19、在支架两侧装有两个垂直的挡辊。当输送带跑偏时,碰到某一侧的挡板,给挡板以正压力和摩擦力,这两个力作用的结果使托辊支架逆时针转动一个角度,这时输送带速与托辊滚动的圆周速度方向不一致,因而产生相对滑动速度,促使输送带复位。 图8 挡辊式调心托辊 图9 挡辊式调心托辊工作原理图2.4驱动装置驱动装置的功用是驱动输送带运动,实现货物运送。驱动滚筒是带式输送机的动力传递的主要部件,借助滚筒表面与输送带间的摩擦使输送带运行。驱动滚筒可分为光面和胶面两种,胶面滚筒摩擦系数较大。在功率不大、环境湿度小的情况下采用光面滚筒;当环境潮湿、功率又大、容易打滑时采用胶面滚筒。输送带绕过滚筒时,引发生弯曲引起疲劳破坏。
20、因此滚筒直径不能太小,一般要求滚筒直径(mm)应大于输送带衬层数的100125倍,传动滚筒的直径和宽度也可根据输送带的张力和输送量来选定。2.4.1滚筒筒壳内外表面的应力传动滚筒输送带冲遇点的张力远大于奔离点的张力。传动滚筒表面受压的径向载荷从松边到紧边符合指数规律,即: 当0; +0时 Z(,)=0 当0;-+0时 Z(,)=exp(f(+0)当0;-时 Z(,)=0式中 筒壳的纵向相对坐标 筒壳的切向相对坐标 f 输送带与滚筒之间的摩擦因数 Zx 输送带奔离点张力,N R 筒壳中径, cm B 带宽, cm。传动滚筒由港板卷制而成,接头处采用焊接技术。传动滚筒在运转时,筒壳不允许发生塑性变
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