DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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湖南工學(xué)院
設(shè)計(jì)說明書
DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計(jì)
l 姓 名: 唐 龍
l 班 級(jí): J025
l 系 部: 機(jī)械工程系
l 指導(dǎo)老師: 劉 吉 兆
2005年5月
目 錄
一.設(shè)計(jì)任務(wù)
二.設(shè)計(jì)計(jì)算
1、驅(qū)動(dòng)單元計(jì)算原則……………………………………………5
2、滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………14
3、托輥的計(jì)算……………………………………………………20
4、拉緊裝置的計(jì)算………………………………………………29
5、中間架的計(jì)算…………………………………………………33
6、機(jī)架的結(jié)構(gòu)計(jì)算………………………………………………35
7、頭部漏斗的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………37
8、導(dǎo)料槽的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………40
9、犁式卸料器的計(jì)算………………………………………………………43
三:設(shè)計(jì)資料查詢……………………………………………………………47
四:設(shè)計(jì)體會(huì)…………………………………………………………………48
一、設(shè)計(jì)任務(wù)
1、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 設(shè)計(jì)要求
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(hào)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(duì)于編織芯帶:Smax=ST.B.Z/n (N)
對(duì)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(hào)
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(hào)
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
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1000
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1200
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1400
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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
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650
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800
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1000
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1200
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1400
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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(cè)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(cè)》(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(cè)》(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(hào)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(duì)各滾筒計(jì)算將值列表)
滾筒編號(hào)
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(duì)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(duì)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(hào)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(duì)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(cè)(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(duì)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(cè)》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(cè)》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(duì)于鍵聯(lián)接:DN=(1.4~1.5)×d軸
對(duì)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(duì)鍵聯(lián)接:L≥L鍵+20 (mm)
對(duì)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(duì)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(hào)
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(hào)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(hào)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(cè)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(hào)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(cè) (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(hào),①、②、③為單元號(hào)
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(duì)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(duì)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(cè)》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(cè)(化學(xué)工業(yè)出版社)
2. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)
3. 皮帶機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)
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(shí)。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(shí)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(shí),也告訴我做人的道理,我將緊記在心,再次感謝你們!
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