DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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2.1. 設(shè)計(jì)要求 2.1.1 保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的皮帶機(jī)的同時(shí)，力求成本低，皮帶機(jī)的壽命長。 2.1.2 設(shè)計(jì)的皮帶機(jī)必須保證操作安全、方便。 2.1.3 皮帶機(jī)零件必須具有良好的工藝性，即：制造裝配容易。便于管理。 2.1.4 保證搬運(yùn)、安裝、緊固到皮帶機(jī)上，并且方便可靠。 2.1.5 保證皮帶機(jī)強(qiáng)度的前提下，應(yīng)注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。 2.2 設(shè)計(jì)圖紙 總裝圖一張， 局部裝配圖三張， 驅(qū)動(dòng)裝置圖一張及部分零件圖（其中至少有一張以上零號的計(jì)算機(jī)繪圖）。 2.3： 設(shè)計(jì)說明書（要求不少于一萬字，二十頁以上） 2.3.1 資料數(shù)據(jù)充分，并標(biāo)明數(shù)據(jù)出處。 2.3.2 計(jì)算過程詳細(xì)，完全。 2.3.3 公式的字母應(yīng)標(biāo)明，有時(shí)還應(yīng)標(biāo)注公式的出處。 2.3.4 內(nèi)容條理清楚，按步驟書寫。 2.3.5 說明書要求用計(jì)算機(jī)打印出來。 二.設(shè)計(jì)計(jì)算書 1驅(qū)動(dòng)單元計(jì)算原則 1.1整機(jī)最大驅(qū)動(dòng)功率 (kw) 式中：N——電機(jī)功率 （kw） Smax——膠帶最大帶強(qiáng) （N） μ——傳動(dòng)滾筒與膠帶之間的摩擦系數(shù) α——傳動(dòng)滾筒的圍包角 V——帶速 （m/s） η總——傳動(dòng)單元總效率 η=0.9 一、 式中各參數(shù)的選取 1、 膠帶最大張力 對于編織芯帶：Smax=ST.B.Z/n (N) 對于鋼繩芯帶：Smax=ST.B/n （N） 式中：ST——輸送帶破斷強(qiáng)度 N/mm.層 B——輸送帶寬 (mm) n——輸送帶接頭的安全系數(shù) a) 輸送帶的扯斷強(qiáng)度、輸送帶的寬度及輸送帶芯層層數(shù) 芯層材料 膠帶型號 膠帶扯斷強(qiáng)度 N/mm·層 每層厚度 mm 適用帶寬 適用層數(shù) 棉帆布 CC-56 56 1.5 500～1400 3～6 尼布 NN-150 150 1.1 650～1600 3～6 NN-200 200 1.2 650～1800 3～6 NN-250 250 1.3 650～2200 3～6 尼布 NN-300 300 1.4 650～2200 3～6 聚酯 EP-200 200 1.3 650～2200 3～6 b) 膠帶帶寬與許用層數(shù)的匹配 帶寬 許用層數(shù) 膠帶型號 500 650 800 1000 1200 1400 CC-56 3～4 4～5 4～6 5～8 5～8 6～8 NN-150 3～4 3～5 4～6 5～6 5～6 NN-200 3～4 3～5 3～6 4～6 4～6 EP-200 NN-250 3 3～4 3～6 4～6 4～6 EP-300 NN-300 3 3～4 3～6 4～6 4～6 c) 鋼繩芯輸送帶帶寬與帶強(qiáng)的匹配 帶強(qiáng)N/mm 帶寬mm 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 800 √ √ √ √ √ √ √ √ 1000 √ √ √ √ √ √ √ √ 1200 √ √ √ √ √ √ √ √ 1400 √ √ √ √ √ √ √ √ d) 輸送帶安全系數(shù) 棉帆布帶：n=8～9 尼 龍 帶：n=10～12 鋼繩芯帶：n=7～9 5、帶速與帶寬的匹配 帶速 V 帶寬B 0.8 1.0 1.25 1.6 2.0 2.5 3.15 4 5 6.5 500 √ √ √ √ √ √ 650 √ √ √ √ √ √ 800 √ √ √ √ √ √ √ 1000 √ √ √ √ √ √ √ √ 1200 √ √ √ √ √ √ √ √ 1400 √ √ √ √ √ √ √ √ 二、 減速器 根據(jù)帶式輸送機(jī)連續(xù)工況、沖擊載荷類型、尖峰負(fù)荷情況以及制造質(zhì)量等按DBY、DCY選用手冊予選減速器，然后進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度、熱功率及臨界轉(zhuǎn)速校核。 機(jī)械強(qiáng)度、熱功率校核可參考《圓錐圓柱齒輪減速器選用圖冊》（ZBJ19026-90）中的校核方法。 臨界轉(zhuǎn)速校核 按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》（中）（化學(xué)工業(yè)出版社）P785， 軸的臨界轉(zhuǎn)速校核： n＜0.75nC1 式中：n——減速器輸入軸轉(zhuǎn)速 r/min nC1——允許轉(zhuǎn)速 r/min nC1的計(jì)算參考表8-377中的有關(guān)計(jì)算。 三、原始數(shù)據(jù)及工作條件： 1.1 輸送物料:無煙煤 1.2 額定能力: 額定輸送能力:Q=1500t/h; 1.3 輸送機(jī)主要參數(shù): 帶寬:B=1400mm;帶速:V=2.5m/s;水平機(jī)長:L=92m;導(dǎo)料槽長:L=10m 提升高度:H=22.155m;傾角:δ=13.6°； 容重：ρ=0.985t/m3 1.4 工作環(huán)境： 室內(nèi)布置，每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)不少于5次。 2、園周力和運(yùn)行功率計(jì)算 2.1 各種參數(shù)的確定： 2.1.1 由GB/T17119-97取系數(shù)C=1.836 2.1.2 模擬摩擦系數(shù)f=0.025 2.1.3 承載分支每米托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量qRO 承載輥?zhàn)有D(zhuǎn)部分質(zhì)量q’R0=8.21kg 承載分支托輥間距a0=1.2m 承載輥?zhàn)虞亸綖棣?33,軸承為4G305 2.1.4 回程分支每米托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量qRU 回程輥?zhàn)有D(zhuǎn)部分質(zhì)量q’RU=21.83kg q’RU=11.64kg 回程分支托輥間距aU=3.0m 回程輥?zhàn)虞S徑為φ133,軸承為4G305 2.1.5 每米輸送物料的質(zhì)量qG 2.1.6 每米輸送帶質(zhì)量qB 選輸送帶EP200，上膠4.5mm, 下膠1.5mm,5層 qB=18.76kg/m 2.2 各種阻力的計(jì)算 2.2.1 主要特種阻力FS1 a) 承載分支托輥前傾阻力：Fε1=CrμOLe1(qB+qG)gCosδSinε =0.45×0.4×92×(18.76+166.667)×9.81×Sin2° =1052N 式中：Cr=0.45 μO=0.4 Le1=92m ε=2° b) 回程段分支托輥前傾阻力：Fε2=μOLe2qBgCosλCosδSinε =0.4×30.7×18.76×9.81×Cos10°×Sin2°=78N 式中：λ=10° Le2==30.7m Fε=承載分支托輥前傾阻力+回程段分支托輥前傾阻力=1052+78=1130N c) 輸送物料與導(dǎo)料擋板間的摩擦阻力Fgl Fgl= 由上得：FS1=Fε+ Fgl=1130+3387.5=4517.5N 2.2.2 附加特種阻力：FS2 a) 輸送帶清掃器的摩擦阻力Fr(按單個(gè)清掃器計(jì)算) 合金刀片清掃器阻力： Fr合=Aρμ3=0.014×7×104×0.6=588N 式中：A=1.4×0.01=0.014m2 ρ=7×104N/m2 μ3=0.6 b) 空段清掃器的摩擦阻力Fr空(按單個(gè)清掃器計(jì)算) Fr空=mgμ3=30.9×9.81×0.6=182N 式中：m=30.9kg （單個(gè)空段清掃器自重） 本機(jī)組共2組合金清掃器，2組空段清掃器，故： 得：FS2=2Fr合+2Fr空=2×588+2×182=1540N(兩個(gè)合金清掃器和兩個(gè)空段清掃器) 2.3 園周力FU FU=CfLg[qR0+qRU+(2qB+qG)]+qGHg+FS1+FS2 =1.836×0.025×92×9.81×[20.525+7.2156+ (2×18.76+166.667)]+166.667×22.155×9.81+4517.5+1540 =51889N 式中：H=22.155m 2.4 輸送機(jī)所需的運(yùn)行功率 2.4.1 傳動(dòng)滾筒運(yùn)行功率：PA 由GB/T17119-97得： PA=FUV=51889×2.5=129.7kw 2.4.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需功率：PM 由GB/T17119-97得： 取電機(jī)功率P=220kw ,電壓6000v ,型號Y355-37-4 3、輸送帶張力 采用逐點(diǎn)張力計(jì)算法 3.1 根據(jù)逐點(diǎn)張力法，建立張力關(guān)系式如下：（計(jì)算簡圖附后） S3=S2+2Fr合+FL1 S4=S3+FH3-4+ Fr空 S5=S4+FL2 S6=S5+ FL3 S7=S6+ FL4 S8=S7+ FH7-8+ Fr空 S9=S8+ FL5 S10=S9+ FL6 S1=S10+ FbA+ Ff+Fgl+FC + Fε1 3.2 各段阻力的計(jì)算 3.2.1 輸送帶繞過各滾筒的附加阻力 a) 輸送帶繞過滾筒的纏繞阻力FL 式中：F——滾筒上輸送帶趨入點(diǎn)張力 d——膠帶厚度 d=12.5mm=0.0125m D——滾筒直徑 B=1.4m （通過對各滾筒計(jì)算將值列表） 滾筒編號 滾筒直徑D(mm) 輸送帶繞過滾筒的纏繞阻力FL（N） 備注 B2 φ500 44.1+0.00225S2 FL1 B3 φ500 44.1+0.002256S4 FL2 B4 φ800 27.56+0.00140625S5 FL3 B5 φ500 44.1+0.002256S6 FL4 B6 φ500 44.1+0.002256S8 FL5 B7 φ800 27.56+0.00140625S9 FL6 b) 滾筒軸承阻力： 3.2.2 物料加速段阻力FbA FbA=IVρ(V-V0)=416.667×(2.5-0)=1042N 式中：V0=0m/s V=2.5m/s 3.2.3 加速段物料與導(dǎo)料欄板間的摩擦阻力Ff Ff= 式中：lb=0m/s V=2.5m/s 3.2.4輸送物料與導(dǎo)料擋板間的摩擦阻力Fgl Fgl= 3.2.5承載分支運(yùn)行阻力FC FC承=Lfg(qRO+qG+qB)±(qB+qG)Hg =92×0.025×9.81×(20.525+166.667+18.76)+(18.76+166.667)×22.155×9.81 =44948N 3.2.6回程分支運(yùn)行阻力FK FH3-4= Lfg (qB+qRU)±qBHg =48.95×0.025×9.81×(18.76+7.2156)- 18.76×11.8×9.81 =-1860N FH7-8= Lfg (qB+qRU)±qBHg2 =43.05×0.025×9.81×(18.76+7.2156)-18.76×10.355×9.81 =-1631N 3.2.7 張力值計(jì)算（由上張力關(guān)系式計(jì)算而得） 由3.1張力關(guān)系式計(jì)算得： S3=1.00225S2+1224 S4=1.00225S2-455 S5=1.004505S2-412 S6=1.0059176S2-385 S7=1.008181S2-342 S8=1.008181S2-1792 S9=1.0104493S2-1752 S10=1.01187S2-1727 S1=1.01187S2+49241 輸送帶與傳動(dòng)滾筒之間啟動(dòng)時(shí)不打滑,必須滿足： 式中：FUmax=FUKA=51889×1.5=77833.5N 啟動(dòng)系數(shù)KA=1.5 μ=0.35 α=200° eμα=3.4 暫取S2=32431N，代入上述關(guān)系式得： S3=33728N S4=32049N S5=32165N S6=32238N S7=32354N S8=30904N S9=31018N S10=31089N S1=82057N 4、輸送帶張力校核 4.1 輸送帶下垂度的限制 4.1.1 對于上分支（承載分支） 式中：(h/a)max=0.01 a0=1.2m Fmin=24254N＜S9=31018N 滿足要求 4.1.2 對于下分支（回程分支） Fmin=6901N＜S8=30904N 滿足要求。 故此, 得： S2=32431 S3=33728N S4=32049N S5=32165N S6=32238N S7=32354N S8=30904N S9=31018N S10=31089N S1=82057N 4.2 膠帶張力校核 選用聚脂膠帶EP200 B=1400mm 輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)最大張力為S1=48836N 能滿足n≥10~12的要求 7、拉緊裝置重垂質(zhì)量的計(jì)算 垂直拉緊裝置設(shè)在距地平面高約6.7m處,則拉緊滾筒合張力FH FH=S5，+S6，=32165+32238=64403N 重錘質(zhì)量：G=-G1-G2=-1350-777=4438Kg 取重錘塊(圖號DTⅡD-1)的數(shù)量為310塊,約4.65t 式中:G1----------- 垂拉滾筒DTⅡ06B6142的質(zhì)量,Kg G2----------- 垂直拉緊裝置DTⅡ06D2146的質(zhì)量, Kg 8、 張力簡圖 2.2滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 一.主要參數(shù)的確定 1、 滾筒直徑的選取 通過計(jì)算及多方面的比較，本系列滾筒直徑為： 傳動(dòng)滾筒：500、630、800、1000 改向滾筒：250、315、400、500、630、800、1000 2、 滾筒受力的確定原則： 傳動(dòng)滾筒： 根據(jù)：F1≤F2eμα 合張力：F=F1+F2 （kN） 扭矩：T=（F1-F2） （kN.m） 經(jīng)推導(dǎo)得出： 驅(qū)動(dòng)方式 參數(shù) 單滾筒驅(qū)動(dòng) (1:1) 雙滾筒雙電機(jī) （2:1） 雙滾筒三電機(jī) 合張力(kN) F=1.4F1 F／=1.75F1 F∥=0.71F1 F／=1.45F1 F∥=0.67F1 扭矩(kN.m) T=0.375·D·F T1=T2=0.21·D·F1 T1=2·0.14·D·F1 T2=0.14·D·F1 其中： F1：膠帶最大許用張力 （N） D：滾筒直徑 （m） μ：傳動(dòng)滾筒和輸送帶之間的摩擦系數(shù) 3、 改向滾筒合張力 改向滾筒合張力，根據(jù)不同的使用情況，即受力100%，60%，30%及圍包角，從輸送帶的最大許用張力出發(fā)計(jì)算： 2F1·100%·Sin(α/2) F= 2F1·60%·Sin(α/2) 2F1·30%·Sin(α/2) 二、 滾筒的結(jié)構(gòu)型式及確定原則： 1、 結(jié)構(gòu)型式：參考國內(nèi)外有關(guān)資料，本系列滾筒根據(jù)承載能力分為：輕、中、重三種結(jié)構(gòu)型式。 輕型：采用平形腹板與輪轂角焊 中型：采用平形腹板與帶一小段變截面腹板的輪轂用對接焊縫連接 重型：采用變截面的接盤與筒體焊接 2、 輪轂與軸的聯(lián)接方式： 軸承處直徑≤100mm時(shí)，采用單鍵聯(lián)接 軸承處直徑≥120mm時(shí)，采用漲套聯(lián)接 三、 滾筒計(jì)算原則： (一) 軸的計(jì)算：依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（中）》 本系列滾筒軸均采用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理 調(diào)質(zhì)硬度：217～255HB σ-1=280 N/mm2 [σ-1]=60 N/mm2 ① 軸的受力簡圖 N.mm T=T1 N.mm 式中：F——滾筒所受合力 （N） T1——滾筒所受扭矩 （N.mm）(對于改向滾筒T1=0) ② 軸的強(qiáng)度的校核 疲勞強(qiáng)度的校核： 安全系數(shù)[S]=1.8 根據(jù)額定載荷按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中關(guān)于軸的疲勞強(qiáng)度校核的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算 靜強(qiáng)度的校核： 安全系數(shù)[SS]=3 根據(jù)最大載荷按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中關(guān)于軸的靜強(qiáng)度校核的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。 ③ 軸的剛度校核 式中：E——彈性模量 2.1×105N/mm2 J—— （mm） Fmax≤（～）l (二) 筒皮的計(jì)算： 1、 材料：Q235-A 2、 厚度的確定：筒皮的厚度取決于滾筒直徑、滾筒長度、所受的拉力、制動(dòng)時(shí)的摩擦等因素。本系列的筒皮厚度是根據(jù)各廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定。 3、 強(qiáng)度計(jì)算： 許用應(yīng)力：起動(dòng)時(shí)[σ]=90N/mm2 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：[σ]=60N/mm2 計(jì)算方法：根據(jù)所受合力、扭矩及筒皮厚度，參考西德Lange Hallmuth提出的計(jì)算方法進(jìn)行強(qiáng)度校核。 (三) 底盤（輪轂+幅板）的設(shè)計(jì)計(jì)算： 1、 輪轂 ① 輪轂外徑的確定：（DN） 對于鍵聯(lián)接：DN=（1.4～1.5）×d軸 對于漲套聯(lián)接：DN≥D× 式中：D——為輪轂內(nèi)徑 σ0.2——為輪轂材料屈服總極限 PN——輪轂上單位面積壓力 C——根輪轂形式有關(guān)的系數(shù) ② 輪轂長度的確定： 對鍵聯(lián)接：L≥L鍵+20 (mm) 對于漲套聯(lián)接：L= (mm) ③ 材料：焊接型為Q235-A 鑄造型為ZG25 2、 幅板 ① 材料：Q235-A、ZG25 ② 幅板厚度： 幅板厚度的確定根據(jù)柔性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行確定。即使幅板的剛性控制在最佳值范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ③ 幅板強(qiáng)度的校核 許用應(yīng)力[σ]=65 N/mm2 根據(jù)滾筒所受的合張力、扭矩參考西德Lange Hallmuth提出的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，并使其應(yīng)力小于許用應(yīng)力 (四) 鍵的擠壓強(qiáng)度校核： P=≤[P] T——扭矩 （N.mm） d——軸的直徑 （mm） k——鍵與輪轂的接觸高度，對于平鍵可近似取鍵高的一半 l——鍵的工作長度 (mm) [P]——鍵的許用擠壓應(yīng)力 [P]=1.25N/mm2 (五) 漲套的校核 漲套的扭矩不小于傳動(dòng)滾筒扭矩的3～4倍 M≤ M——滾筒的扭矩 Mt——漲套公稱扭矩 (六) 軸承壽命的計(jì)算 (1) 軸承型號 當(dāng)軸承位軸徑大于等于80mm，軸承采用雙列向心球面球軸承，即：13XX系列 當(dāng)軸承位軸徑大于等于100mm，軸承采用雙列向心球面滾子軸承，即：35XX系列 (2) 軸承壽命的計(jì)算： 滾筒軸承壽命應(yīng)大于5萬小時(shí) 計(jì)算公式： Lh= 式中：C——軸承額定動(dòng)負(fù)荷 (kN) P——當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 P=F/2 (kN) F——滾筒所受的合張力 (kN) N——滾筒轉(zhuǎn)速 r.P.m ω——球軸承ω=3；滾子軸承ω=10/3 本系列的滾筒軸承壽命均大于5萬小時(shí) 2.3托輥的計(jì)算 一、 三節(jié)托輥橫梁的計(jì)算 1、 材料：選用角鋼 Q235 2、 許用撓度：[f]= 3、 受力簡化圖 4、 托輥橫梁最大下?lián)蟜max fmax= 式中：F——托輥承受的全部載荷 （N） （凸凹弧處應(yīng)考慮膠帶的影響） E——彈性模量 2.1×105 N/mm2 J——型鋼的慣性矩 mm4 F=(Sρa(bǔ)0ψ+qBa0+GR)g (N) 式中：S——物料截面積 （m2） ρ——輸送散狀物料密度 （kg/m3） a0——承載托輥間距 (m) qB——輸送帶每米質(zhì)量 (kg/m) ψ——沖擊系數(shù) ψ=1.1 GR——托輥輥?zhàn)淤|(zhì)量 （kg） S=S1+S2 S1= (m2) S2= (m2) 二、 二節(jié)回程托輥下橫梁的計(jì)算： 1、 材料：選用型鋼角鋼 2、 許用撓度：[f]=1/500 3、 受力簡圖 4、 托輥橫梁最大下?lián)隙? fmax= 式中：F——托輥承受的全部載荷 F=（qBaυψ+GR）g (N) 式中：aυ——回程托輥間距 （m） ψ——沖擊系數(shù) ψ=1.4 三、 輥?zhàn)拥挠?jì)算 (一) 輥?zhàn)邮芰τ?jì)算 作用在托輥軸上載荷有：物料重量，輸送帶重量，托輥輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)部分重量 1、 一節(jié)平行輥?zhàn)? 上分支：PO= (N) 下分支：PU=（qBψaU+GR）g (N) 2、 二節(jié)V型輥?zhàn)樱? PU=（0.5qBψaU+GR）g 3、 三節(jié)槽形（35°）托輥 PO= (N) ψ0=S／/s= 上面三式中：IV——體積輸送能力 M3/S V——帶速 M/S 其它符號同前 ψ=1.4 (二) 輥?zhàn)虞S的彎曲剛度 軸承處的許用轉(zhuǎn)角不大于10／ 1、 受力簡圖 2、 軸承處軸的轉(zhuǎn)角 a=＜10／ J= mm4 3、 托輥軸危險(xiǎn)斷面彎曲應(yīng)力： σ=＜[σ] 式中：W= (mm3) 材料為20號鋼 注：[σ]取170N/mm2 (三) 托輥軸承壽命計(jì)算： 設(shè)計(jì)的托輥軸承壽命應(yīng)大于3萬小時(shí) Lh=＞30000 （小時(shí)） 式中：n——工作轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn)/分） C——軸承的額定動(dòng)負(fù)荷 四、 調(diào)心托輥計(jì)算 (一) 摩擦上調(diào)心托輥計(jì)算 1、 上橫梁受力計(jì)算 受力簡圖 C——C為危險(xiǎn)段面 1) 中輥?zhàn)饔迷谏蠙M梁的力F1 F1= P0——承載分支對中輥的作用力 P0= （N） S——輸送帶承載截面積 （m） qB——輸送帶每米重量 kg/m ψ——物料對托輥的沖擊系數(shù) 取ψ=1.1 a0——托輥間距 取a0=1m ρ——物料密度 取ρ=2000kg/m3 2) 邊輥?zhàn)饔迷谏蠙M梁的力 F2= （N） 1)、2)中qZ為中托輥輥?zhàn)又亓浚? (kg) qB為邊托輥輥?zhàn)又亓浚? (kg) 邊輥?zhàn)饔迷贐點(diǎn)力為，作用在A點(diǎn)為 3) FB= = （N） = FA= （N） 2、 上橫梁選用型鋼 許用應(yīng)力 [σ]=170N/mm2 3、 上橫梁強(qiáng)度計(jì)算 M0=FBl1+FACos35°(l2+l3Cos35°)+FASin235°l3 σ=＜[σ] 圖二 4、 上橫梁剛度計(jì)算 許用撓度 [f]= FB在A點(diǎn)產(chǎn)生的撓度： FBA=×l 式中：l=l2Cos35°+l3 (mm) FA在A點(diǎn)產(chǎn)生的撓度： fAA= fA=fBA+fAA≤[f] 式中：E=2.1×105 N/mm2 J——型鋼的慣性矩 mm4 5、 底座比壓計(jì)算 因?yàn)榈鬃叽鏐500～B1000時(shí)全相同，因此只計(jì)算底座受力最大的情況即B1000，φ133時(shí)，底座的比壓 B1000時(shí)膠帶最大張力（n=8，z=8） Tmax= 當(dāng)膠帶跑偏達(dá)10cm時(shí)，膠帶邊緣張力對摩擦輪的作用力 T= Fb=499N 圖三 托輥所受載荷 ： F物=（lrψγ+qB）a0 =2670N 托輥?zhàn)灾兀篏=1070N F2=F物+G+FbCos35° =4150N 圖四 以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)，對上橫梁求力矩平衡（參見圖四）則有： F1×65= F物×100+Fb×Cos35°×(310+428×Cos35°)+F b×428×Sin235-F2×37 求得：F1=6980N 比壓P=≤[P]=4 N/mm2 式中：d——軸徑，d=5mm L——底座下段受力寬度 L=35mm 解得：P=3.9N/mm2≤[P] 故而比壓滿足要求 (二) 上平調(diào)心輥?zhàn)訌?qiáng)度、轉(zhuǎn)角計(jì)算 1、 軸的材料為20#鋼 許用應(yīng)力為：[σ]=170N/mm2 2、 軸承處軸的許用轉(zhuǎn)角即制為10／ 3、 計(jì)算公式： d＞2.17× a= 式中：d——許用最小軸徑， （mm） M——軸所受彎矩， （N.mm） [σ]——軸許用應(yīng)力 (N/mm2) P0——軸所受載荷 （N） b——輥?zhàn)又c(diǎn)到軸承中心距離 (mm) l——輥?zhàn)觾芍c(diǎn)間距 (mm) a——軸承處軸的轉(zhuǎn)角 （分） (三) 錐形調(diào)心托輥連桿穩(wěn)定性計(jì)算 原圖 可簡化為： 臨界載荷P0的計(jì)算： P0= 式中：n——穩(wěn)定系數(shù) n=9.87 E——彈性模數(shù) E=2.1×105 N/mm2 J——桿件的慣性矩 mm4 l——桿長 mm 實(shí)際產(chǎn)生的糾編力P＜P0 2.4拉緊裝置的計(jì)算 一、 拉緊裝置的類型 本系列共有4種拉緊裝置：螺旋拉緊裝置、垂直重錘拉緊裝置、車式拉緊裝置、固定絞車?yán)o裝置 二、 張緊F的確定 按不打滑條件 按滿足垂度條件： 當(dāng)中較大的作為張緊力F 式中：F1——膠帶最大的許用張力 （kN） a0——上托輥間距 (m) qB——每米物料重量， (kg/m) qG——每米膠帶重量， (kg/m) 計(jì)算結(jié)果： 螺旋拉緊裝置： 帶寬（mm） 拉緊力 (kN) 帶寬 (mm) 拉緊力 (kN) 50 9 1000 38 650 16 1200 38 800 24 1400 38 垂直重錘拉緊力：63；50；40；25；20；16；8kN 重錘車式拉緊力：63；40；25kN 固定絞車?yán)o力：150；90；50；30kN 三、 拉緊行程： 張緊方式 行程范圍 （m） 螺旋拉緊 0.5；0.8；1 重錘車式拉緊：3；4；5；6 絞車?yán)o：～17 四、 絞車的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 牽引力的確定F： 由于絞車?yán)o裝置分為：150kN；100kN；50kN，而絞車的倍率為6，故而牽引力為以下幾檔： 25 kN；16 kN；10 kN；5 kN； 2、 絞車的速度： 牽引力≤25kN；V=0.3m/s 牽引力≥30kN；V=0.4m/s 3、 鋼絲繩及卷筒： ① 鋼絲繩的規(guī)格選為：6×19.5-18.5 鋼絲繩直徑的選擇 由SP=F×n 式中：n——鋼絲繩的安全系數(shù) 取n=6 SP——鋼絲繩所需的破為斷拉力 （N） 由SP再查表確定鋼絲繩直徑d ② 卷筒型式確定： 采用多層纏繞卷筒，鋼絲繩纏繞層數(shù)為5，卷筒直徑確定D， D=hd （mm） 式中：h——系數(shù)，由手冊確定，h=20 4、 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算： PW= （kw） 式中：η1——為低速軸聯(lián)軸器效率 η1=0.98 η2—— 減速器效率 η2=0.90 η3——高速軸聯(lián)軸器效率， η3=0.98 P——卷筒軸功率 （kw） P= n——卷筒轉(zhuǎn)速 r.P.m n= (m/s) T——卷筒扭矩 (kN.m) T= D／——鋼絲繩纏繞5層的最大直徑 D／=D+9d （m） 5、 減速器的選擇 類型：NGW型行星齒輪減速器 i= 式中：n／——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 6、 制動(dòng)器的選擇： 制動(dòng)力矩= 式中：n——制動(dòng)器安全系數(shù)，取n=3.5 類型：YWZ3液壓推桿制動(dòng)器 7、 卷筒軸計(jì)算 ① 材料：45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217～255HB σS=360N/mm2 ② 初選軸徑： d≥ （mm） 式中：[τ]——軸的許用剪切應(yīng)力，取[τ]=25N/mm2 ③ 軸的強(qiáng)度校合： S=＞[S] 式中：Mmax——軸計(jì)算載面受的最大彎矩 （N.mm） Z、ZP——軸計(jì)算載面抗彎扭截面模數(shù) mm4 [S]——取為2 五、 塔架的計(jì)算： 1、 塔架的結(jié)構(gòu)及受力 柱子AB、AC、A／B／、A／C／橫梁DE均采用H型鋼，綴條FG、FR、GS采用槽鋼。 AB柱截面： AC柱為單個(gè)H型鋼 Y—Y軸與BC方向重合 DE梁為單個(gè)H型鋼 Y—Y軸與AB方向重合 AC、DE截面： 2、 材料應(yīng)力的選取 許用應(yīng)力[σ]=155N/mm2 3、 柱子AB在ABB／平面的穩(wěn)定校核 柱子AC在ACC／A／平面的穩(wěn)定性校核 柱子AC在ACC平面的穩(wěn)定性校核 σ= （N/mm2） 式中：N——柱子所受的軸心壓力 N φP——軸心受壓的穩(wěn)定系數(shù) A——柱子的毛截面面積 mm2 2.5 中間架的計(jì)算 一、 計(jì)算條件： (1) 物料比重按ρ=2500kg/m3 (2) 托輥間距：a0=1000mm 二、 受力簡圖 原受力圖 簡化后的力學(xué)模型： 三、 許用撓度：[fX]= 四、 撓度計(jì)算： AB段的撓度應(yīng)出現(xiàn)在DB段，采用疊加的方法計(jì)算 FX=fDX+fEX+fFX+fGX 式中：fDX——作用在D點(diǎn)的P1力在X點(diǎn)產(chǎn)生的撓度 fEX——作用在E點(diǎn)的P1力在X點(diǎn)產(chǎn)生的撓度 fFX——作用在F點(diǎn)的P1力在X點(diǎn)產(chǎn)生的撓度 fGX——作用在G的P2力在X點(diǎn)產(chǎn)生的撓度 fX≤[fX]= 五、 凸凹段中間架曲率半徑計(jì)算 1、 凸弧段中間架曲率半徑計(jì)算： 編織芯膠帶：R=42×B×Sinλ （mm） 鋼繩芯膠帶：R=167×B×Sinλ （mm） 式中：B——膠帶寬度 (mm) λ——承載托輥槽角 (度) 2、 凹弧段中間架曲率半徑計(jì)算： R= (m) 式中：T——凹弧段膠帶張力 δ——輸送機(jī)凹弧段處的傾角 （度） qB——每米長度上膠帶重 （kg/m） qG——每米長度上物料帶重 (kg/m) g——重力加速度 (9.81m/s2) 2.6機(jī)架的結(jié)構(gòu)計(jì)算 一、 計(jì)算依據(jù) 1、 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范TJ17-74 （試行） 2、 JSO5049/1 3、 有限無法概論 （人民教育出版社） 4、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 （化學(xué)工業(yè)出版社） 二、 材料的性能 選用材料為焊接H型鋼（YB3302-81）和軋制型鋼，材質(zhì)為Q235-A 屈服極限 σy=235 N/mm2 三、 載荷計(jì)算 01機(jī)架的載荷是按滾筒給定的載荷 02機(jī)架是按起制動(dòng)過程中可能承受的最大載荷 四、 內(nèi)力計(jì)算 采用平面鋼架的有限元法計(jì)算內(nèi)力及位移 簡圖如下： 圖中：1、2、3、4為結(jié)點(diǎn)號，①、②、③為單元號 五、 強(qiáng)度校核： 按第四強(qiáng)度理論： ≥n σ—— τ—— 式中：σy——材料的屈服極限應(yīng)力 N/mm2 σ——結(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力 N/mm2 τ——結(jié)點(diǎn)所受剪應(yīng)力 N/mm2 M——計(jì)算截面的彎矩 N.mm MJ——凈截面抗彎模量 mm3 Q——計(jì)算截面的剪力 N I——毛截面慣性矩 mm4 S——計(jì)算剪應(yīng)力處以上的截面對中性軸的靜面矩 mm3 δ——型鋼腹板的厚度 mm n——安全系數(shù) 穩(wěn)定工況時(shí) n=4 起制動(dòng)工況時(shí) n=2.5 2.7 頭部漏斗的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、 物料拋料軌跡計(jì)算 1、 物料在頭部滾筒上拋離點(diǎn)的計(jì)算 物料在頭部滾筒上的拋離點(diǎn)與輸送機(jī)帶速、頭部滾筒直徑、傾角等因素有關(guān)，通過分析、計(jì)算可分為下面三種情況。 (1) 水平輸送機(jī)，且有：h=＞R 式中：V——帶速 m/s g——9.81m/s2 R——滾筒半徑 m 物料拋料點(diǎn)與滾筒頂點(diǎn)S重合（如圖一） (2) 上運(yùn)傾斜輸送機(jī)，且有h=＞R時(shí) 物料拋料點(diǎn)，在滾筒內(nèi)側(cè)S點(diǎn)，其夾角α=β 如圖二 (3) 當(dāng)h=＜R時(shí)，則無論是水平機(jī)還是斜傾機(jī)，拋料點(diǎn)均在滾筒外側(cè)，且有： h==R×Cosα 如圖三 圖三 2、 拋料軸跡方程式： (1) 以拋料點(diǎn)S為坐標(biāo)點(diǎn)，S點(diǎn)切線方向?yàn)閄軸，垂直向下為Y軸的拋料軌跡參數(shù)方程： X／=V×t Y=0.5×g×t 其中t為時(shí)間參數(shù)， （S） (2) 當(dāng)h=＞R時(shí)，以拋物點(diǎn)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系下的拋料軸跡方程為： y= (3) 當(dāng)h=＜R時(shí)，以拋物點(diǎn)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系下的拋料軌跡方程為： y= 利用上述計(jì)算公式，可以畫出任意條件下的物料拋料軌跡線。 二、 漏斗主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算和確定 1、護(hù)罩高度Hf Hf≥│Ymax│+h+P 式中：Ymax——物料最大拋料高度 (m) h——輸送帶上物料最大堆積高度 (m) P——裕度 (m) (1) 由經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)輸送機(jī)傾角最大，帶速V最大時(shí)，│Ymax│也就最大，此時(shí)拋料軌跡方程為： y= 求導(dǎo)：y／=0時(shí)，X= 此時(shí)：Ymax= 取極限傾角為20°，則有： │Ymax│=0.006V2 (2) 當(dāng)物料在輸送帶上堆積成三角形時(shí)，h最大，且有： h= 其中：S——物料斷面面積m（見主參數(shù)） b——B-0.05 (m) (3) 裕度P取150～200mm 2、漏斗高度H2、H3、H1 H2與系列中頭架的高度一致，有個(gè)別頭架是高式的，選用漏斗時(shí)可加高漏斗安裝基礎(chǔ)或再加支架； H3根據(jù)不同帶寬和滾筒直徑控制在： H3=H2+350～600 (mm) H1根據(jù)不同滾筒直徑和Hf確定 H1=Hf+ 3、 漏斗長度L1 L1是按照各種條件下的拋料軌跡線確定的，原則是使物料拋在漏斗浮面的襯板上，防止沖擊和損壞其它部位。 2.8 導(dǎo)料槽的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、 導(dǎo)料槽的結(jié)構(gòu)型式： 以開口形式分：矩形開口、喇叭型開口 以槽角分：35°、45° 截面形狀如： 二、 耐磨襯板設(shè)置情況 喇叭型開口的導(dǎo)料槽當(dāng)中，帶寬大于800mm的均有耐磨襯板 導(dǎo)料槽的規(guī)格見下表： 開口.槽角.結(jié)構(gòu) 規(guī)格 B 500 650 800 1000 1200 1400 矩型 槽角 35° √ √ √ √ √ √ 45° √ √ √ √ √ √ 喇 叭 型 無襯板 槽角 35° √ √ √ √ √ √ 45° √ √ √ √ √ √ 有襯板 槽角 35° √ √ √ √ 45° √ √ √ √ 三、 導(dǎo)料槽高（H）及開口尺寸b的確定 b=（2/3～1/2）B H=（0.6～0.5）B 式中：B——輸送帶寬度 四、 導(dǎo)料槽面積 （S） 1、 矩型口導(dǎo)料槽： S=H1b- 2、 喇叭口導(dǎo)料槽： S= 五、 導(dǎo)料槽壓緊件的設(shè)計(jì)計(jì)算： 根據(jù)結(jié)構(gòu)作出下圖所示： 要使橡膠板5不下掉，則必須滿足 Nf≥G 式中：f——鋼與橡膠的摩擦系數(shù) G——橡膠的自重 N≥ N對A點(diǎn)產(chǎn)生的彎矩 MA=0.21N σ= W件4的抗彎模量 要求σ＜[σ] [σ]=480N/mm2 2.9 犁式卸料器計(jì)算 一、 結(jié)構(gòu) 1——托架；2——滑動(dòng)框架；3——活動(dòng)托輥組； 4——卸料架頭； 5——撐桿；6——機(jī)架； 7——驅(qū)動(dòng)連桿； 8——電動(dòng)推桿 二、 滑桿行程的計(jì)算： 為使槽形活動(dòng)托輥組在卸料時(shí)能形成平行托輥組，故而滑桿行程能滿足以下關(guān)系： 計(jì)算簡圖和公式： b=h×Ctgα 式中：b——為滑桿行程 α——為設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)角度，α=18° h——為活動(dòng)托輥組應(yīng)抬的高度 h=° =° 式中：l——為活動(dòng)托輥中中輥長度 三、 電動(dòng)推桿力F： 1、 計(jì)算簡圖： 2、 F計(jì)算 依據(jù)：M（0）=0 FlF-QlQ-PlP=0 F= (kg) LQ及l(fā)P從結(jié)構(gòu)圖中能得出 (mm) (1) Q力的計(jì)算： QlQ-GlG=0 Q=G× （kg） 式中：G——犁頭的重量 (kg) lQ、lG從圖紙中能查出 (mm) (2) P力的計(jì)算 依據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》中的運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算： P=Qf （kg） FC= = Q=N+N／ （kg） P=0.144×（N+N／） （kg） 式中：N=Wb+W物+輥架重 （kg） N／=N+滑桿重量 (kg) Wb——膠帶重量 (kg) W物——物料重量 (kg) ①Wb=L0×qb (kg) L0=1.2+L (m) L托——為活動(dòng)托輥的總間距 （m） Qb——每米膠帶重量 (kg/m) ②W物=S×V×L0 (kg) S=S1+S2 S2= S1= H1=° r= H= 參考資料 1. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(化學(xué)工業(yè)出版社) 2. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 3. 皮帶機(jī)設(shè)計(jì)手冊 4. 有限無法概論(人民教育出版社) 5. JSOSO49/1 6. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范TJ17-749試行) 設(shè)計(jì)體會(huì) 通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在老師的指導(dǎo)和自己不屑的努力下完成了《DTII型皮帶機(jī)設(shè)計(jì)》的任務(wù)，在組建的過程中遇到 很多困難，但都被我一一解決。但是，還存許多方面的不足，希望能取得各位老師的諒解。 這次設(shè)計(jì)，使我在機(jī)械設(shè)計(jì)和CAD繪圖方面有比較深刻的認(rèn)識。這次的動(dòng)手，使我在設(shè)計(jì)過程中遇到了許多異想不到的問題，這都是由于以前學(xué)過的理論知識不能夠很好的與時(shí)間相結(jié)合、沒能融會(huì)貫通，在設(shè)計(jì)的時(shí)候不能夠信手拈來，熟練應(yīng)用。 一門專業(yè)的學(xué)習(xí)，不是一蹴而就的，需要的是每個(gè)學(xué)習(xí)都持之以恒的學(xué)習(xí)態(tài)度，迎難而上的不畏困難的學(xué)習(xí)精神，肯鉆研，肯吃苦頭，有自信，相信終有成功的一天。 在此，我非常感謝我的指導(dǎo)老師及各位領(lǐng)導(dǎo)、各位任課老師，你們教會(huì)了我許多在社會(huì)上不能學(xué)習(xí)到的知識，也告訴我做人的道理，我將緊記在心，再次感謝你們！ - 49 -