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邵陽學院畢業(yè)設計
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內 容 提 要
目前很多沖壓生產線的模下廢料均由人工清掃，機箱裝載。手工生產線需停機清掃。自動生產線雖不停機，但清掃時極不安全。同時手工清掃廢料及目前廢料收集方式使整個生產現(xiàn)場顯得零亂。廢料滿地散落，場地不清潔，人工清除廢料勢必停機作業(yè)，影響生產效率。
隨著產品更新替換速度的加快，產品的規(guī)格變化多端，多種少量之生產方式已非常之普遍。各種模具墊腳，墊腳間距幾何位置不一，并隨快速換模的導入，夾模器的干涉，規(guī)格品的輸送裝置已無法適應。如何從模下自動清除廢料，并適應其種種之變化，成為同行業(yè)界的一個難點。為滿足生產的需求，提高工作效率，一種獨特的輸送裝置可自行清除模下廢料。該裝置由安裝架、工織皮帶輸送帶、廢料輸送機等部件組成。該輸送裝置設計的獨特之處在于：使用一臺馬達同時驅動多條輸送帶，解決了一臺馬達驅動一條輸送帶所帶來的橫向空間不夠的問題；輸送帶橫向位置可任意調整，已適應不同的墊腳位置；一種輸送帶寬度可適應一定范圍的墊腳間距，輸送帶可任意組合，已適應不同寬度；換模時可方便地移動輸送帶，且各皮帶整體及單個皮帶伸入模具下的深度可調，適應不同的模具尺寸；換線時，可方便地更換輸送帶；超薄皮帶可越過夾模器或壓板的阻擋，更好地利用空間。
沖壓廢料自動輸送裝置是一種適應性強，效率高，安全可靠，靈活多變的組合式廢料輸送設備，配以鏈板式輸送機，對每一條生產線的廢料進行集中收集，或配以電磁送料機，廢料箱進行單臺沖床廢料收集，從而可進一步提高沖壓生產的自動化程度，實現(xiàn)沖壓作業(yè)區(qū)的無人化，極大地提高生產效率。
Ramming waste material automatic Installment
Summary
At present under very many ramming production line mold waste material by hand sweeping, case loading. The manual production line needs the engine off to sweep clear. Automated production line although not engine off, when sweeps clear is not extremely secure Simultaneously manually sweeps clear the waste material and the present waste material collection mode causes the entire production scene to appear in disorder. The waste material everywhere scatters, the location is not clean, the man-power will clear away rubbish inevitably the engine off job, will affect the production efficiency.
Along with product update replace speed speeding up, the product specification , the many kinds of few production method has been extremely common. Each kind of mold pad foot, fronts the foot spacing several positions not one, and along with fast trades the mold inducting, clamps the mold interference, the specification feed way has-been unable to adapt. How automated clears away rubbish from the mold, and adapts its all sorts of changes, becomes the colleague field difficulty. In order to satisfy the production the demand, enhances the working efficiency, one kind of unique feed way may voluntarily clear under the mold the waste material. This equipment by is peaceful, the labor weaves part and so on leather belt conveyor belt, waste material conveyer is composed. This feed way design unique occupying to: Uses a motor simultaneously to actuate the multi- strip conveyor belt, solved a motor to actuate the crosswise spatial insufficient question which a conveyor belt brought; The conveyor belt lateral attitude may willfully adjust, adapted the different pad foot position; One kind of conveyor belt width may adapt the certain scope pad foot spacing, the conveyor belt may willfully combine, adapted the different width; Trades when the mold may conveniently move the conveyor belt, also various leather belts overall and the single leather belt enters under the mold the depth to be possible to move, adapts the different mold size; When trades the line, but conveniently replaces the conveyor belt; The ultra thin leather belt may leapfrog clamps the mold or clamp preventing, uses the space well.
The ramming waste material automated feed way is one compatibility strong, the efficiency high, secure is reliable, the flexible combined type waste material conveyor, matches by the chain beat conveyer, carries on the centralism collection to each production line waste material, or matches by the electromagnetism feeding computer, the waste box carries on the single punch press waste material collection, thus may further enhance the ramming production the automatist, implements ramming operation area nobody to melt, enormously enhances the production efficiency.
目 錄
內容提要 …………………………………………………………………Ⅰ
SUMMARY ………………………………………………………………Ⅱ
前 言…………………………………………………………………………1
1 沖壓廢料自動輸送裝置傳動方案設計 ………………………………2
1.1 課題的來源 ……………………………………………………………2
1.2 國內外研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………2
1.3 傳動方案設計 …………………………………………………………2
2 輸送機的設計 …………………………………………………………11
2.1 各種輸送機簡介………………………………………………………11
2.2 帶式輸送機……………………………………………………………12
3 輸送機各機構的設計 …………………………………………………21
3.1 傳動滾筒及零部件的設計 …………………………………………21
3.2 滾筒、滾筒軸及配件的設計…………………………………………24
3.3 托輥裝置的設計………………………………………………………26
3.4 滾筒和托輥滾動軸承的選擇和校核 ………………………………27
4 電氣控制系統(tǒng)的設計 …………………………………………………28
4.1 控制方式的選擇 ……………………………………………………29
4.2 電氣原理圖的設計……………………………………………………30
總 結 ……………………………………………………………………31
參考文獻……………………………………………………………………32
致 謝 ……………………………………………………………………33
前 言
本課題是根據工廠沖壓廢料清掃和自動輸送問題而設計的沖壓廢料自動輸送裝置。該輸送裝置要求適應性強，效率高，安全可靠，并且能適用于全封閉式的自動化生產的沖床上。目前所有生產線的模下廢料均由人工清掃，鐵箱裝載。手工線須停機清掃，自動線雖不停機，但清掃時及不安全。以手工清掃廢料及目前廢料收集方式使整個生產現(xiàn)場顯得零亂，從而影響了整理 (Seiri) 、整頓 (Seition) 、清掃 (Seiso) 、清潔 (Seiketsu) 、素養(yǎng) (Shitsuke) 、 節(jié)約( Saving )、安全( Safety )等“7S”制度。
對于一些自動化生產的廠家，實行全封閉式的沖壓作業(yè)，人工清除勢必停機作業(yè)，影響生產效率。對此，我們設計了一種自動的模下廢料輸送裝置，配以鏈板式輸送機或電磁送料機，或鐵箱對不同的生產線調料進行集中收集。如將此設備用于自動及手工線上，它將極大地提高生產效率，提高操作安全性。
在沖壓作業(yè)中，沖壓機械設備、模具、作業(yè)方式對安全影響很大。實現(xiàn)沖壓機械化和自動化能大幅度提高沖壓設備的利用率和勞動生產率并保證人身安全，但是，沖壓作業(yè)的動作頻率高，又多數是薄板加工，所以保證機械化和自動化的可靠性在技術上的難度較大。因此，在確定應用沖壓機械化和自動化時，應結合現(xiàn)有條件，考慮產量大小等因素，以使沖壓機械化和自動化發(fā)揮應有的作用。目前國內外雖有一些沖剪一體化的新型數控液壓沖剪復合機等柔性化制造裝置，它由剪床將工件及廢料分剪并由皮帶輸送機輸出，但這種裝置均由PLC來控制，不僅設備結構復雜，而且價格極其昂貴。
這個設計基本能滿足上述要求，并從經濟性，并從經濟性，實用性出發(fā)，盡量與一般工廠的實際情況相吻合，故能夠達到預期效果。
1 沖壓廢料自動輸送裝置傳動方案設計
1.1 課題的來源
目前還有很多工廠的沖壓廢料清除方式都是最原始的人工清掃，機箱裝載。手工生產線需停機清掃，自動生產線雖不停機，但清掃時極不安全。同時手工清掃廢料及目前廢料收集方式使整個生產現(xiàn)場顯得零亂。廢料滿地散落，場地不清潔，人工清除廢料勢必停機作業(yè)，影響生產效率。
1.2 國內外研究現(xiàn)狀
在沖壓作業(yè)中，沖壓機械設備、模具、作業(yè)方式對安全影響很大。實現(xiàn)沖壓機械化和廢料收集自動化，能大幅度提高沖壓設備的利用率和勞動生產率并保證人身安全。但是，沖壓作業(yè)的動作頻率高，又多數是薄板加工，所以保證沖壓機械化和廢料收集自動化的可靠性在技術上實現(xiàn)的難度較大。沖壓廢料的收集常常需要停機工作，既影響生產，又極不安全。目前，國內、外研究的輸送裝置往往只針對一種沖壓產品，當遇到模具墊腳高度、間距及位置不一，夾模器的干涉等問題時，從模下自動清除廢料非常困難，本課題著重解決以上問題，設計制造完成以后，將在國內得到廣泛地應用。
1.3 傳動方案設計
1.3.1 結構設計
輸送機結構如圖1.1:
1.3.2 機械總功率[1]～[6]
帶式輸送機的原動機選用電動機。因為滾筒的轉速為：（D為滾筒直徑），初步選取滾筒直徑為，滾筒長度，輸送帶速度，滾筒間的間距為，故。
圖1.1 運輸機結構圖
為了使電動機轉速減為，故選用JTC系列小型齒輪減速異步電動機。為使?jié)L筒同時轉動，各滾筒由平帶帶動。
⑴ 初定各級傳動比為：取鏈輪傳動比。
⑵ 初步計算機械的總功率：
滾筒運輸機的總功率為[1]：
（1.1）
式中數據：
：物品分布在平帶上所受的線性載荷；
：平帶在滾筒上所愛的線性載荷；
：滾筒及其軸的重量；
：物品在滾筒表面的滾動摩擦系數；
：滾筒軸襯中的滑動系數；
：滾筒的軸徑；
：滾筒直徑；
：滾筒表面與物品的滑動摩擦系數；
：機械傳動的總功率；
① 首選滾動軸襯效率（共15個）；
平帶效率；
鏈傳動效率；
（1.2）
② ； ； [2]。
③ 滾筒選用熱軋無縫鋼管，其理論重量為：（取壁厚7.5mm），滾筒重量為；
④ 沖壓廢料由材質、物料大小、沖床等因素來確定。本次設計的沖壓廢料為，因此帶式輸送機的質量生產率為。
物料線性載荷為：
（1.3）
式中數據：
V------工作速度[m/s]
本次設計中；
輸送帶的單位質量：初選輸送帶襯墊層數，輸送帶動橡膠覆面的厚度，輸送帶下橡膠覆面的厚度。
根據公式：
（1.4）
所以每個滾筒的最大所受的載荷為；
把（1.2）、（1.3）、（1.4）、代入（1.1）計算得：
1.3.3 電動機的選擇
⑴ 常用電動機分類
常用電動機分類為：一般異步電動機、變速異步電動機、起重及冶金用異步電動機、防爆異步電動機、驅動微型異步電動機、直流電動機等。
變速異步電動機中JTC系列小型齒輪減速電動機適用于電動機直接驅動的低速傳動裝置上，如礦山、冶金、制糖、造紙、化工、橡膠等工廠及基建工地驅動一般機械或運輸機械。在低速傳動時，可直接傳動不再另帶減速裝置?？傮w積小，力矩大，使用靈活方便。
⑵ 選擇電動機
① 選擇電動機類型
按工作要求和條件選取變速異步電動機JTC系列小型齒輪減速異步電動機。
② 選擇電動機容量
工作機所需的功率：
（1.5）
電動機輸出功率：
； （1.6）
其中為電動機至滾筒主動軸傳動裝置的總效率包括：滾子鏈傳動、平帶傳動等。
值計算如下：
（1.7）
滾子鏈傳動效率；平帶效率；
把數據代入（1.5）得：
因此，所以
選擇電動機轉速，計算工作裝置主軸的轉速也就是滾筒的轉速：
（1.8）
因為總傳動比；
所以在這里選擇JTC系列型齒輪減速電動機。JTC501A額定功率1.1KW。
電動機外形安裝尺寸如下表：
表1.1 電動機型號尺寸
型號
尺 寸 （mm）
H
A
B
C
D
E
G
K
b
h
JTC501A
250
310
250
22
35
80
37.8
19
376
380
…
460
577
1.3.4 鏈傳動的幾何計算
機械傳動方式有：摩擦輪傳動，帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動，螺旋傳動等，其中鏈傳動在高溫、油、酸等惡劣條件下能可靠工作，軸和軸承上的作用力小，傳動效率高。
正確進行鏈傳動設計計算是保證鏈傳動具有良好性能的重要條件之一。傳動鏈主要有套筒鏈、套筒滾子鏈（簡稱滾子鏈）、齒形鏈，本次設計采用滾子鏈傳動。鏈傳動的設計計算可分為兩部分，即鏈傳動工作能力的計算和鏈傳動的幾何計算。通過傳動參數的合理選用和設計而把這兩部分相互聯(lián)系起來。
鏈傳動的幾何計算主要是指鏈條長度L、中心距a以及松邊垂度f的計算。
根據鏈輪幾何尺寸的計算選定選擇鏈條型號為06B[2]。
⑴ 確定鏈節(jié)數，計算中心距：
① 選擇鏈齒數
因為，選取。
② 確定鏈節(jié)數
（1.9）
假定中心距，則鏈節(jié)數為
取節(jié)。
③ 確定鏈條節(jié)距P
單要鏈傳遞功率 （1.10）
單排鏈[1]。
代入數據到（1.10）得：
根據小鏈輪及，查手冊得鏈節(jié)距。
④ 確定中心距
（1.11）
⑵ 垂度的計算
鏈條在實際使用時必須保持松邊有適宜的垂度。過大的垂度會使鏈條與鏈輪的嚙合變壞，使鏈邊振跳，易導致爬高和跳齒；過小的垂度則使鏈邊的張力過大，導致鏈條鉸鏈的磨損加快和軸、軸承的負荷加重。所以為了保持適宜的垂度，也為了鏈條安裝的方便，應將計算所得的理論中心距a減小某個數量。
① 條伸長量與垂度f的關系
當傳動比時， （1.12）
② 中民距減小量與垂度f的關系
當傳動比時，可近認為：鏈長縮短一個相當于中心距縮短，因此 （1.13）
為保持一個合適的初垂度，理論中心距a的減小量可近似地由上式確定。通常取初垂度 （1.14）
將式二代入式三，則得理論中心距a的減小量為
1.3.5 鏈傳動工作能力的計算
在鏈傳動中，由于設計、制造、使用等方面的差異，鏈條與鏈輪等零件的失效形式是多種多樣的。不過總的來說，可以分為兩種情況：一種是正常的失效，另一種是非正常的失效。正常的失效分為：鏈板的疲勞破壞、滾子套筒的沖擊疲勞破壞、銷軸與套筒的膠合、鏈條的磨損、鏈條的靜強度破斷、鏈傳動的非正常失效。
⑴ 鏈板的疲勞和由它所限制的鏈條工作能力
鏈條所受到的載荷為從緊邊拉力到松I邊拉力來回反復循環(huán)一次。由于鏈板的材質為調質鋼，因此，鏈板疲勞曲線在循環(huán)之間有一個拐點，通常取，如果用小時數來表示使用壽命，則相當于拐點的使用壽命小時數。
小時 （1.15）
式中：
-----鏈長節(jié)數，92節(jié)；
------小鏈輪齒數，12
------小鏈輪轉數，64r/min
⑵ 滾子套筒的沖擊疲勞和由它所限定的鏈條工作能力
當鏈條鉸鏈向輪齒嚙入時會發(fā)生嚙入沖擊。多次作用的結果就會使?jié)L子和套筒發(fā)生沖擊疲勞破壞。引起此種破壞的因素不僅與速度有關，而且還和鏈邊的有效拉力載荷F以及鏈輪的齒數有關。若一掛鏈條上一個鏈節(jié)沿鏈長繞行一周為循環(huán)一次，則相當于標準條件壽命為15000小時的沖擊循環(huán)次數便為：
次 （1.16）
⑶ 銷軸與套筒的膠合
當滾子鏈處于高速或膠合范圍內使用時，應注意：潤滑充分；安裝時各鏈節(jié)要保證能靈活回轉。銷軸與套筒的間隙不適合，或內節(jié)與外節(jié)之間過緊，都易于發(fā)生膠合；潤滑油應予以充分冷卻。
① 額定功率：
確定計算功率：
（1.17）
式中：-----傳遞的功率，為0.24kw；
-----工作情況系數，為1.0[7]；
------排數系數，為1[7]；
-----鏈輪齒數系數，為0.609[7]
② 滾子鏈的磨損
磨損壽命的計算，由公式：
（小時） （1.18）
式中的各項數據：
鏈長節(jié)；鏈輪輪齒數；傳動比：；
許用伸長率；
鏈速；
工作情況系數
有效圓周力 N；
離心力引起的拉力 N；
懸垂拉力 N；
單排鏈鉸鏈投影面積；
至此，可求得工作比壓力：
（1.19）
磨損系數
節(jié)距系數
齒數速度系數
將上式數據代入公式可得磨損壽命為
⑷ 鏈條的靜強度計算
鏈條的靜強度就是從鏈條的極限拉伸載荷Q出發(fā)，選用適當的安全系數來限定鏈條的工作能力。規(guī)定不同的許用安全系數[n]可以表示不同的含義：它可以是考慮靜強度的，也可以是條件性地考慮鉸鏈磨損或鏈條元件疲勞地。鏈條靜強度地安全系數計算實質，是鏈條緊張拉力與鏈條極限拉伸載荷的比較，計算式：
（1.20）
式中：----安全系數
---鏈條極限拉伸載荷，4510N[7]
---工作情況系數，1.0[7]
---有效圓周力，2150N
---離心力引起的拉力，0.073N；
---懸垂拉力，0.06N
則：
[7]
可見安全系數足夠，磨損壽命也是足夠的，設計的鏈條符合本次設計的要求。
1.3.6 鏈輪的設計[7]
設計鏈輪時鏈輪輪齒的齒形應保證鏈節(jié)能自由的進入或退出嚙合，在嚙合時應保證良好的接觸，同時形狀應盡可能地簡單，便于加工。
一個設計完善的鏈輪形主要應滿足三方面的要求，即嚙合要求，使用要求，工藝要求與精度要求。本次設計的鏈輪用于低速鏈傳動，沖擊小。鏈傳動比i=1，因此選定齒數為12。
鏈輪的結構：因為鏈輪的直徑較小，所以制成整體式鏈輪。
鏈輪材料：因需合格證輪齒具有足夠的耐磨性和強度，應采用經淬火HRC45處理的[1]。
鏈輪節(jié)距：節(jié)距的選定應考慮傳動功率大小，鏈輪轉速高低，傳動空間尺寸限制及經濟性，綜合本設計的各個數據，選定節(jié)距
鏈輪的齒形參數見表2.1:
表2.1 鏈輪的齒形參數
名稱
符號
計算
分度圓直徑
齒根圓直徑
齒頂圓直徑
齒溝半角
齒溝圓心到工作段圓心距離
齒溝圓弧半徑
工作段圓弧中心坐標
工作段圓弧半徑
工作段圓弧中心角
工作段圓弧弦長
齒溝圓心到齒頂圓弧中心距
齒頂圓弧中心坐標
齒形半角
工作段直線部分長度
滾切節(jié)圓上的節(jié)距
鏈輪結構如圖2.1：
圖2.1 鏈 輪
2 輸送機的設計
2.1 輸送機簡介[9]～[10]
輸送機是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運機械，又稱連續(xù)輸送機。
輸送機可進行水平、傾斜和垂直的輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應用十分廣泛。
輸送機一般按有無牽引件來進行分類，既有牽引力輸送機和無牽引力輸送機，前者主要有帶式輸送機、自動扶梯、埋刮板輸送機、斗式提升機、懸掛輸送機和架空索道等；后者一般有輥子輸送機、螺旋輸送機、振動輸送機等。
未來輸送機的將向著大型化發(fā)展、擴大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。
本次設計中廢料輸送機主要采用帶式輸送機。帶式輸送機主要可分為：普通帶式輸送機、鋼繩芯帶式輸送機和鋼繩牽引輸送機等。
帶式輸送機主要組成部件輸送帶、滾筒、托輥裝置、傳動裝置等。
輸送帶是輸送機的牽引構件，同時又是承載構件。整個輸送帶都支承在滾動的滾筒上，并且，繞過傳動滾筒和張緊滾筒，傳動滾筒和輸送帶之間的運動和動力的傳動是依靠磨擦進行傳動的。
帶式輸送機有優(yōu)良的性能，在連續(xù)裝載的條件下它能連續(xù)輸送，所以生產率較高，它可以運輸礦石、煤、粉末狀的物料和包裝好的成件物品。工作過程中噪音羅小，結構簡單。因此，帶式輸送機在各個企業(yè)得到了廣泛地應用。
普通帶式輸送機的輸送帶有較高的強度，主要實用于短距離輸送；鋼繩芯帶式輸送機輸送帶有很高的強度，主要實用于長距離輸送；鋼繩牽引式輸送機氫承載構件和牽引構件分開，應用具耳槽、植物芯、橫鋼條、上下覆蓋膠的牿輸送帶作為承載構件，應用鋼繩作為牽引構件。
通過以上分析，本次設計采用普通帶式輸送機來進行沖模的廢料輸送。
帶式輸送機可用于水平和傾斜運輸。本設計主要采用水平輸送機。布置型式如圖2.1所示：
圖2.1 輸送機工作示意圖
2.2 帶式輸送機
2.2.1 帶式輸送機的組成
通用帶式輸送機已有系列產品。它的設計是根據輸送生產率及輸送距離來決定輸送帶的最大張緊力、牽引力、電動機功率、輸送帶的層數和帶寬，并根據上述參數選擇驅動裝置，其它部件均可根據帶寬選擇即可。帶式輸送機的組成有：
⑴ 輸送帶
通用帶式輸送機所用的輸送帶有橡膠和塑料帶兩種，適用于工作環(huán)境溫度在-10 之間，物料溫度不超過50
輸送帶結構如圖（2.2）所示：
圖2.2 輸送帶結構示意圖
普通型橡膠的織物帶芯強度為560牛/厘米.層。多層芯塑料的織物芯強度為560牛/厘米.層。整芯厚為4mm。塑料織物芯強度為2240牛/厘米.層。通用帶式輸送機常用的寬有六種規(guī)格：500，650，800，1000，1200和1400。此次設計采用的帶寬B、織物層數I和偏差T見表2.1，運輸帶規(guī)格為GB523-74。
表2.1 運輸帶參數
B
100
200
300
400
500
I
±2
±4
±6
T
3-4
4-5
4-6
6-8
5-10
輸送帶的覆蓋膠（覆蓋膠工作面和覆蓋膠非工作面）的厚度根據被物料的性質和塊度可選擇：
通過以上分析，以及本次設計的需求，因此采用帶式輸送機的帶寬是：B=300mm。
⑵ 驅動裝置
本次設計采用的帶式輸送機驅動裝置為一個傳動滾筒和一個鏈傳動組成。采用180 轉向的驅動裝置。
傳動滾筒是傳遞動力的主要部件，為了傳遞必要的牽引力，輸送帶與滾筒間必需有足夠的摩擦力（如圖2.3）
圖2.3 驅動原理圖
根據尤拉公式： （2.1）
可得牽引力公式： （2.2）
由上式可知要提高牽引力可增大繞出分支張力，摩擦系 和包角。當增加繞出分支張力時，輸送帶強度勢必要提高，這樣增加了輸送帶的造價。因此，本次設計采用了膠面滾筒來增加摩擦系數 的方法來保證獲得必要的牽引力。
從造價上來分析，采用較小的滾筒直徑，然而選用小的直徑D由輸送帶的允許彎曲度決定。
通過以上分析，本次設計采用。
⑶ 托輥
托輥用于支承輸送帶和輸送帶上所承載的物料，使輸送帶穩(wěn)定地運行。一臺輸送機的托輥數量很多，托輥質量的好壞直接影響輸送機的運行，而且托輥的維修費用成為帶式輸送機運營費用的重要組成部分。所以要求它能經久耐用，周圍的灰塵不進入軸承，密封裝置必需可靠，軸承能得到很好的潤滑。這樣，可使輸送機的運轉阻力小，節(jié)省能源。
本次設計無縫鋼管制成。托輥直徑根據輸送帶寬度的增加而增加。本次設計采用平行托輥。
⑷ 張緊裝置
張緊裝置的作用是保證輸入帶具有足夠的張力，以使輸送帶和驅動滾筒之間產生必需的摩擦力并限制輸送在各支承間的垂度，使輸送機正常運轉。本次設計帶輸送機所用的張緊裝置采用螺桿式張緊裝置。由于螺桿式張緊裝置能自動保持恒張力，因此螺桿式張緊裝置符合本次設計要求。本次設計的張緊裝置中預緊力。張緊裝置如圖2.4：
圖2.4 張緊裝置示意圖
⑸ 制動裝置
因本次設計中采用電氣控制，可以實現(xiàn)點動，因此不需要制動裝置。電氣控制圖如圖2.5所示：
圖2.5 電氣控制圖
⑹ 清掃裝置
因為輸送帶輸送的許多物料是粘性的，部分物料會粘在輸送帶工作面上，卸料是不能一起卸掉。物料被帶回到空段上，可能會引起輸送帶強烈的磨損，在下托輥上形成積垢，使輸送帶跑偏，并迫使輸送帶靠在支承結構的某些部分上而遭到損壞。因此安裝清掃是必要的。輸送帶清掃器的型式有：
① 單刮板或多刮板清掃器
單刮板清掃器是由一塊橫跨輸送帶整個寬度的刮板構成的。多刮板清掃器是由兩塊或兩塊以上的相互平行的刮板構成的。刮板板清掃器的刮板有三種形式：（a）、橫跨輸送帶的直刮板當其用來與凸面滾筒上的輸送帶接觸時，刮板按照滾筒和輸送帶的形狀磨損。為了達到最有效的清掃作用，刮板通常是做成可調整的。（b）、分段刮板是分段刮板的一種形式。刮板按照滾筒的凸面做成兩段。這種形式的刮板不需要一個跑合階段來磨損刮板，以使其與凸面滾筒上的輸送帶的形狀相適應。這種刮板從安裝時起能有效地清掃輸送帶。（c）、鉸接刮板這種結構系有一組裝在繞樞軸轉動的動臂上的短刮板組成。刮板依靠彈簧力來保持其與輸送帶工作面接觸。這些刮板是相互重疊的形式布置的。因此輸送帶整個寬度均能得到清掃。這種形式的輸送帶清掃器必須經常進行檢查和調整，使刮板繞樞軸轉動與輸送帶保持良好的接觸。
② 旋轉式輸送帶清掃器
旋轉式輸送帶清掃器由動力驅動的主軸或管子及裝在它上面的硬毛刷或刮板組成的。旋轉刷具有彈力作用其硬毛常常排成螺旋形或平排行。旋轉刷有兩種型式：低速旋轉刷；高速旋轉刷。低速旋轉刷清掃干的粒狀物料效率最高。國為轉速較低，刷子磨損較小，故壽命較長。高速旋轉刷清掃濕的物料效率最高。高速使物料產生離心力，從硬毛刷甩出。
旋轉式刮板輸送帶清掃的橡皮刮板與軸平行布置或螺旋狀布置軸上。這些橡皮刮板具有拭清或刮擦的作用。這種旋轉式刮板清掃器有兩種形式：低速旋轉刮板清掃器；高速旋轉刮板清掃器。低速刮板清掃器可用來清掃干的也可以用來清掃濕的物料。因轉速較低，橡皮刮板的壽命較長。高速旋轉刮板清掃器可以用來清掃濕的物料。因轉速較低，橡皮刮板的壽命較長。高速旋轉刮板清掃器適合于清掃輸送濕而粘的物料的輸送帶。這種物料可能會粘結并積聚在硬毛刷上。
旋轉刷子和旋轉刮板清掃器的運動方向應使刷子或刮板的周邊的運動方向與輸送帶運動方向相反。旋轉刷和平行的或螺旋形的旋轉刮板清掃器可由附近的頭部滾筒傳動軸通過鏈條來驅動，或者用單獨的驅動裝置來驅動。
③ 噴水器和刮水器
噴水器和刮水器雖然可以用來清掃一些清掃有困難的地方，但是必須采取措施來處理沖洗水，而且在嚴寒的天氣使整個系統(tǒng)不能工作。
通過以上分析，本次設計是干物料，故可選用旋轉式輸送帶清掃器中的低速旋轉式毛刷清掃器裝置，裝于尾部滾筒前，用以清掃輸送帶運轉面上的物料。
2.2.2 驅動原理及張力計算
沖壓廢料由材質、物料大小、沖床等因素來確定。已知本次設計的沖壓廢料為，因此帶式輸送機的質量生產率為。
物料線性載荷為： （2.3）
式中數據：
V------工作速度[m/s]
本次設計中；
輸送帶的單位質量：初選輸送帶襯墊層數，輸送帶動橡膠覆面的厚度，輸送帶下橡膠覆面的厚度。
根據公式： （2.4）
2.2.3 阻力計算
連續(xù)運輸機的撓性牽引構件中的張力包括由張緊裝置所形成的初張力，克服各種阻力所需要的張力以及由動力載荷所形成的張力。前者我們稱之為靜張力。后者稱為動張力 撓性牽引構件的阻力分為三類：直線區(qū)運動阻力；曲線區(qū)的運動阻力；裝卸等其他附和阻力。
⑴ 直線區(qū)運動阻力
本次設計采用的支承裝置滾動的滾筒。當牽引構件沿支承裝置運動時將產生阻力，這一阻力F可以認為與正壓力成正比其值為：
（2.5）
--------摩擦系數
--------直線區(qū)段上的線載[N/m]
-------區(qū)間上長度[m]
牽引構件沿運動方向內任一點的張力等于后一點引力與該兩點間的區(qū)段上的阻力之和。因此，a,b兩端張力之差，就表示該區(qū)段的運動阻力,即
已知， ;[10]
所以
⑵ 曲線區(qū)的運動阻力計算
在改向滾筒上的阻力:
這種阻力由軸承摩擦力以及牽引構件繞入繞出滾筒時的僵性阻力組成。
① 軸承摩擦阻力
克服支承面上的摩折算到滾筒圓周上力為
（2.7）
式中：-------摩擦系數滾動支承?。?
-------正壓力。
在不計輪的重量時 及的幾何和。一般可取進行計算：
于是
② 僵性引力
在牽引構件繞入及繞出滾輪時產生的僵性阻力為：
（2.8）
式中：------恒性系數，其值按不同的牽引構件確定。
皮帶的僵性系數，按近似公式計算
（2.9）
式中：-------橡膠帶厚度[cm]
-------滾筒直徑[cm]
[cm]
于是，克服以上兩種阻力需要的圓周力為
（2.10）
式中：--------曲線區(qū)段的阻力系數
由以上分析可知：當牽引構件繞過曲線區(qū)段時由于各種原因，將產生阻力。為克服這些阻力牽引構件的繞出端引力相應有所增大。
（2.11）
將公式（2.10）代入式（2.11）得：
式中：表示曲線段張大增大系數。
所以：
⑶ 運動阻力系數的確定
當裝在牽引物件上的滾輪沿導軌滾動時應克服這些阻力。
① 滾輪軸頸處的摩擦力：
② 滾輪與導軌之間的摩擦阻力
考慮這兩阻力之間的阻力系數為：
（2.12）
式中：D--------滾輪的直徑
d--------滾輪軸的直徑
k--------滾輪在導軌上的滾動摩擦力臂，可取為
u--------滾輪軸頸處的滑動摩擦系數
---------除上述阻力外的附加阻力對于滾動軸承
將數據代入（2.12）得：
2.2.4 用逐點法計算牽引力
將輸送機線路計算簡圖分為直線區(qū)段和曲線區(qū)段，確定典型的點1至18點
圖3.5 牽引力示意圖
滾動表面摩擦系數式
輸送帶在傳動滾筒得繞出點得張力：
按照輸送機所列的直線區(qū)段和曲線區(qū)段公式和各點張力
2點張力為：
3點張力為：前面已求得，，
4點張力為：
5點張力為：
同理可得：
17點張力為：
18點張力為：
由尤拉公式可得：傳動滾筒PU包覆得摩擦系數為
（2.13）
電動機所需功率為：
計算牽引力：
電動機所需功率為：
（2.14）
選用功率備用系數[10]
傳動功率為：；；
3 輸送機各機構的設計
3.1 傳動滾筒及其零部件的設計
已知：軸上輸入的功率為，皮帶作用在軸上的牽引力為
3.1.1 選擇軸的材料，確定用應力
選用45鋼（熱扎圓鋼）[3]毛坯直徑為，橫截面面積為，理論重量為6.31㎏/m。經加工成直徑。
[3]
[1]
3.1.2 按扭轉強度，初估傳動滾筒的最小直徑
[1] （3.1）
傳動滾筒安裝鏈輪，考慮到鏈輪的固定選用平鍵聯(lián)起來實現(xiàn)周向的固定。由n和轉矩。
3.1.3 確定軸承的潤滑
因為滾筒的線速度V=6mm/min（前面已經算出）
所以軸承采用脂潤滑[4]。
3.1.4 軸的結構設計
根據軸向定位和周向定位的要求確定軸的各段直徑及長度，畫出其結構草圖3.1如下:
圖3.1 傳動滾筒軸
為了滿足傳動滾筒的軸向定值，左端用定位視套來定位，故取L9段的直徑為，L7軸段右端為一臺階來自定位。定位視套的防松螺母為M4*25。鏈輪與軸配合的轂孔長度為16mm。
? 徑向尺寸確定
從軸段開始，逐段選取相鄰軸段的直徑：如圖（3.1）所示：為滾筒直徑，安裝鏈輪的軸段。軸肩[1]。
? 軸向尺寸確定
它們分別由定位視套和軸承尺寸構成：。為沒有橡膠包覆的一部分滾筒，；為有橡膠包覆的一部分滾筒，；為軸與軸承相配合，；為滾筒的左端長度=25mm；為軸承軸肩長度。
3.1.5 選擇滾動軸承
因軸承只受徑向力，故選用圓柱滾子軸承。參照工作需要求并據L3=60mm，由軸承產品目錄中選取10000900圓柱滾子軸承，極限轉速：，其尺寸為。
3.1.6 軸上零件的定位
⑴ 軸上零件的周向定位
鏈輪的周向定位采用平鍵聯(lián)結。L10選用平鍵為b*h=4*4(GB1096-79) [4]，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為16mm[4]。其與軸的配合為H7/r6.滾動軸承與軸的周向定位是過盈配合來保證，此處選軸的尺寸公差為m6。
⑵ 軸上零件的軸向定位
鏈輪的軸向定位：右端采用軸肩套，左端與軸承之間采用套筒；軸上左邊軸承的軸向定位：右端與鏈輪之間采用套筒，左端采用軸肩定位；軸上右邊軸承的軸向定位：右端采用軸肩定位，右端采用定位視套。（右端采用定位視套能夠保證結構的完美）
3.1.7 確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸上所有倒角（軸端）為[5]；各軸肩處圓角半徑為R1.5。
3.1.8 計算軸上的扭矩T
(3.2)
圖3.2 傳動滾筒軸
3.1.9 求作用在鏈輪軸上的力
皮帶牽引力 (3．3)
齒溝半角
分度圓直徑 (3．4)
有效圓周力 (3．5)
離心力引起的拉力 (3．6)
懸垂拉力 (3．7)
鏈輪軸向力 (3．8)
3.1.10 按彎扭合成應力校核軸的強度
① 求軸上載荷
首先根據軸的結構簡圖（圖3.2），做出軸的計算簡圖（圖3.3）
圖3.3 軸的計算簡圖
在確定軸承的支點位置后，此軸即可作為簡支梁，其支承跨距為319mm。鏈輪重心點到支承點距離。根據軸的計算簡圖3.3，從軸的結構上看，截面b處的計算轉矩大，是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出的截面b處的的值于下表3.1
表3.1 軸所受力各項數據
載荷
水平面
垂直面
支承反力R
彎矩M
總彎矩
扭矩T
計算彎矩Mca
② 按彎矩合成應力校核軸上承受最大計算彎矩的截面（即危險截面b）的強度，得：[2]
前面已選定軸的材料為45鋼（熱扎圓鋼），[5]。因此，，故安全。
3.1.11 畫出軸的結構圖3.3：
圖3.3 軸的結構圖
3.2 滾筒、滾筒軸及其配件設計
3.2.1 滾筒的設計
由前面已選定的數據有：滾筒直徑；滾筒的長度
⑴ 選擇滾筒的材料[4]
滾筒的材料選用熱軋無縫鋼管。其外徑，厚度為5.5㎜，理論重量為3.59㎏/m。
滾筒軸的材料先用碳素結構鋼Q235棒材。其外徑。經加工成外徑聯(lián)結滾筒材料選擇熱軋鋼板[6]。其長度為，寬度為，厚度為11㎜。
⑵ 滾筒結構設計
選用滾筒表面較平整的結構[10]，根據裝配要求繪出滾筒的工作圖，見圖3.4。
圖3.4 滾筒工作圖
3.2.2 滾筒軸的設計
⑴ 計算軸的最小直徑[2]
根據公式計算和計算方法，算得軸的最小直徑為12mm，考慮到裝配原因，在其兩端各加工一個M6的螺孔，顯然這是用來裝配張緊裝置。
⑵ 確定軸上零件的裝配方案
① 選用軸承
由于只要承受徑向力。選用單列向心球軸承。根據，型號為1000901，極限轉速：轉/分（脂潤滑）、轉/分（油潤滑），尺寸為d×D×B=9×20×6[3]，采用內外圈定位[4]，校核同前，此略。
② 滾筒軸配合處孔長為22mm，總長為300mm。
③ 滾筒軸與滾筒軸承之間用軸用彈性擋圈定位。擋圈的基本尺寸d=11，基本尺寸極限偏差為＋0.01～0.36，厚度S=1，厚度極限偏差為＋0.05～-0.13[4]。
軸用彈性擋圈為標準件可以購買。
3.3 托輥裝置的設計
3.3.1 托輥裝置的設計
由前面已選定的數據有：滾筒直徑；滾筒的長度
⑴ 選擇滾筒的材料[4]。
滾筒的材料選用熱軋無縫鋼管。其外徑，厚度為5.5㎜，理論重量為3.59㎏/m。（滾筒結構見零件圖3.4）
滾筒軸的材料先用碳素結構鋼Q235棒材。其外徑。經加工成外徑。
聯(lián)結滾筒材料選擇熱軋鋼板[6]。其長度為，寬度為，厚度為11㎜。（經加工后見圖3.4）
⑵ 滾筒結構設計[10]
選用滾筒表面較平整的結構。（根據裝配要求繪出滾筒的工作圖，見圖3.4）。
3.3.2 滾筒軸的設計
⑴ 計算軸的最小直徑[2]
根據公式計算和計算方法，算得軸的最小直徑為12mm，考慮到裝配原因，在其兩端各加工一個M6的螺孔，顯然這是用來裝配張緊裝置。
⑵ 確定軸上零件的裝配方案
① 選用軸承
由于只要承受徑向力。選用單列向心球軸承。根據，型號為1000901，極限轉速：轉/分（脂潤滑）、轉/分（油潤滑），尺寸為d×D×B=12×24×6[3]，采用內外圈定位[4]，校核同前，此略。
② 滾筒軸配合處孔長為22mm，總長為262mm。
③ 滾筒軸與滾筒軸承之間用軸用彈性擋圈定位。擋圈的基本尺寸d=11，基本尺寸極限偏差為＋0.01～0.36，厚度S=1，厚度極限偏差為＋0.05～-0.13[4]。
軸用彈性擋圈為標準件可以購買。
3.3.3 托輥的設計
⑴ 選擇滾筒的材料[5]。
采用鋼板焊接。
⑵ 托輥結構設計（見圖3.5）
圖3.5 托輥結構
3.4 滾筒和托輥滾動軸承的選擇與校核
3.4.1 常用滾動軸承
軸承是支承軸頸的部件。根據設計所需，選用滾動軸承。常用滾動軸承有深溝球軸承、圓柱滾子軸承、調心球軸承、調心滾子軸承、滾針軸承、角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承。選定滾動軸承時要根據承載狀況和工況條件，正確選擇軸承的類型和尺寸，還要進行必要的工作能力計算，合理進行軸承的組合設計。
3.4.2 滾動軸承的選擇
已知：滾筒和托輥所受的圓周力，徑向力，滾筒和托輥轉速，軸承預期計算壽命（約3.5年，每年工作300天，每天工作15小時），作用在帶輪上的作用力。
⑴ 由表3.1計算可得：；； ，，因軸向力為0，考慮到R2較大，故初選用圓柱滾子軸承。
⑵ 初步計算當量動載荷 [2]
⑶ 軸承應有的基本額定動載荷值[2]
(3．9)
⑷ 初步選擇的100091軸承[5]
⑸ 驗算100091軸承的壽命[2]
(3．10)
即不高于預期計算壽命,故選用100091圓柱滾子軸承合適（GB276-64），極限轉速：轉/分（脂潤滑）、轉/分（油潤滑），尺寸為d×D×B=12×24×6。
4 電氣控制系統(tǒng)設計
三相異步電動機分為全壓直接起動和減壓起動兩種。一般采用減壓起動方式來降低起動電流。電動機容量在5KW以下者，一般采用全電壓直接起動方式來起動。普通機床上的冷卻泵、小型臺鉆和砂輪機等小容量的電動機可直接用開關起動。本次設計中采用JTC501A型齒輪減速電動機，功率為1.1KW，因為功率較小，所以采用直接起動方式。如圖4.1（A）所示。
圖4.1（B）是采用接觸器直接起動的電動機單向全電壓起動控制線路，主電路由刀開關Q、熔斷器FU、接觸器KM的主觸點、熱繼電器KR的常閉觸點和熔斷器FU2組成。
控制電路由起動按鈕SB2、停止按SB1、按觸器KM的線圈通電，其主觸點閉合，電動機直接起動運行。同時與SB2并聯(lián)的輔助觸點KM閉合，將“SB2”短接，其作用是當放開起動按鈕“SB2”后，仍可使KM線圈通電，電動機繼續(xù)運行。這種依靠接觸器自身的輔助觸點來使其線圈保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖。帶有自鎖功能控制線路具有失壓保護作用。起自鎖作用的輔助觸點稱為自鎖觸點。
按停止按鈕SB1，接觸器KM的線圈斷電，其常工主觸點斷開，電動機停止轉動。同時KM的自鎖觸點斷開，故松手后SB1雖仍閉合，但KM的線圈不能繼續(xù)得電。[11]
4.1 控制方式的選擇
由于本次設計中未采用制動裝置，因此采用點動控制。根據機身的長度，為了方便操作者操作，采用多點控制。
4.1.1 點動控制
所謂點動，即按下按鈕時電動機轉動工作，手松開按鈕時電動機停止工作。點動控制多用于機床刀架、橫梁、立柱等快速移動和機床對刀等場合。
圖4.2a為用按鈕實現(xiàn)點動的控制線路；圖4.2b用天關實現(xiàn)點動的控制線路；圖4.2c用中間繼電器實現(xiàn)點動的控制線路。
圖4.2 點動控制線路
4.1.2 多點控制
大型機床為了操作方便，常常要求在兩個或兩個以上的地點都能進行操作。實現(xiàn)多點控制的控制線路如圖4.3所示，即在各操作地點各安裝一套按鈕，其接線原則是各按鈕的常開觸點并聯(lián)連接，常閉觸點串聯(lián)連接。