DYS80移动伸缩带式输送机结构设计

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1、DYS80移动伸缩带式输送机结构设计摘要本文在原来的基础上，结合普通型号输送机的特点，设计了一套具有变幅、 伸缩、移动等功能的组合传动输送机的创新设计方案，特别是，对伸缩部分进行 了详细的讨论与分析。首先介绍了一些国内外输送机的发展现状、趋势、设计的意义与目的。本设 计为DYS80型输送机的设计方法提供了参考，其中部分设计参考了小型输送机 的部分部件，并自行设计了伸缩式结构。为了完成了带式输送机伸缩的目的，使 用螺母螺杆传动方式。通过计算确定了带式输送机伸缩机构的参数，并分析了输 送机的运动状态。计算结果确保组织在零边界情况下的安全性。设计出来一套传 动机构，通过了齿轮减速运动和电机运动。本文

2、还对移动履带式输送机的振幅变化和运动进行了必要的设计计算，对其 零部件进行了采购和定制，它还回顾了未来的发展和创新，并期待一些设计。 关键词：带式输送机；伸缩；移动；变幅1引言1.1课题背景及意义近些年来，我国对能源的需求剧增是伴随着经济和工业的快速发展，资源开 采的速度逐渐加快。传统带式输送机被广泛应用在冶金、矿山、煤炭、港口和工 业企业。传统带式输送机在煤矿工作中是一种的高效输送设备。与其他运输设备 相比，具备传输距离长、容量大、连续运输的优点。运行十分可靠，容易实现自 动化与集中控制。特别是在高效率的矿井中，带式输送机已经成为了煤矿机电一 体化技术的关键设备1-4。但是传统带式输送机在一

3、些特殊环境下达不到我们的预期要求，假如能有一 个能根据工作环境的变化也发生相应变化的带式输送机的话，这种情况就可以得 到解决。基于以上问题，我们需要设计一种可以移动并且它的传送带能伸缩的新 型带式输送机。在传统的传送带上制造，伸缩传动系统的设计、部件的选择和计 算，以及新型带式输送机的设计。这种带式输送机在巷道运输或隧道掘进这种特 殊条件下也可以自由使用，不受环境的影响，降低了工业成本，具有很大的实用 价值5。这样的新型带式输送机就能很好的满足工业需求。1.2国内外发展状况及分析带式输送机1868年出现在了英国，1887年又出现在美国，1905年出现在了 瑞士，1906年出现在了英国和德国。此

4、后，随着机械制造、机电、化工、冶金 等行业的技术快速发展，输送机不断得到完善。从车间内部运输的完成，逐步发 展到企业内部、企业之间、甚至城市之间物料装卸的完成。它成为了材料装卸系 统机械化和自动化中的一个不可或缺的组成部分6。（1）国外皮带输送机技术的现状国外的皮带输送机技术发展的很快，主要在两个方面表现了出来:一方面， 带式输送机具有多种功能，较其它运输应用范围较大，如高倾斜带式输送机、管 状带式输送机与空间转向带式输送机；另外一方面，带式输送机在的技术和设备 方面发展很快，特别是长距离、大容量、高速等大型带式输送机已成为主要的发 展方向。为带式输送机开发与采用动态分析和检测技术这一关键技术

5、，用来提高 带式输送机的运行性能和可靠性7-10。（2）国内皮带输送机技术的现状我们国家生产的皮带输送机种类特别多。在第八个五年计划的期间，通过实 施完成国家一站式多吨综合采矿设备的项目，在很大的程度上提高了皮带输送 机的技术水平。使用大功率长距离输送机在煤矿下工作这项关键技术的研究和新 产品的开发取得很大进展11-13。就以大倾角长距离带式输送机成套设备和高产 高效带式输送机为例，这是从理论上对带式输送机的关键技术以及主要部件进行 了理论研究与产品开发。已经成功开发出了多种软起动制动装置和基于PLC的 可编程电子控制装置。传动系统采用的是可调液压联轴器和行星齿轮减速器14-15。1.3任务要

6、求简述文章对传统的带式输送机进行了一定的分析，设计和改进了传统的带式输送 机，所达成目的是提高带式输送机的工作效率。运用机械原理、机械设计、三维 建模软件的基础知识，计算带式输送机的胶带宽度，功率等一些数据，设计符合 国标的零部件，分析其工作原理，完成设计。这些年来，许多企业正在设计和改 进带式输送机，竞争非常激烈，随着时间的积累，带式输送机被更加完善，但一 些问题一直存在，如胶带易磨损，坡度不能太大，不封闭等问题，它加剧了设备 的成本。为了更好完成毕业设计，通过对其他皮带输送机结构的了解，深入研究，调 查，收集查阅中外文参考文献，将自身所学与实际问题结合，制定设计计划，分 析数据，设计出合适

7、零部件，绘制零部件图纸，建立出来三维模型，完成规定的 设计要求，设计出合适的移动式伸缩带式输送机。1.4论文主要内容本文的内容主要是介绍了移动伸缩带式输送机的设计，首先，分析出来基本 原理，选择解决方案，在满足设计要求的情况下，完成对整体的移动伸缩带式输 送机结构设计，最后，在符合国家标准的情况下，完成每一个零部件的设计，装 配，绘图，完成设计。论文的主要工作包括（1）根据带式输送机基本原理，完成了移动式伸缩带式输送机的设计；（2）根据需要对带式输送机的零部件进行设计与计算；（3）基于SoildWorks2014软件完成带式输送机的三维物理现实，基于CAD 软件完成了所有部件和组件2D图的定制

8、。2移动伸缩带式输送机总体结构设计DYS80移动伸缩带式输送机的重要部件里包括：输送带，驱动装置，托辊， 改向滚筒，机架等零部件。2.1输送带2.1.1输送带速度原则在运送物品时，一般的时候皮带速度达到v=0.251m/s，这个设计选择的皮 带速度是1m/s。2.1.2输送带带宽计算对于所有组件来说，带宽B应该比运输项目的横向尺寸大上50100 mm， 但对于重心较低的大型项目，带宽允许等于或小于这个项目的横向尺寸。DYS80输送机规定了单位长度的负荷。如表2-1所示；表2-1单位载荷带宽B，mm300,400500,650800,1000,1200允许单位载荷q N/m15030040050

9、0600该设计最初确定了个别物品质量的上限是m=50公斤，即重量为G=490.5。因此，B=800 mm输送带带宽的选择。最大张力计算_1000Pe 叩(2-1)广最大工作张力，Ne叩一1驱动系数在计算的时候以包角中=180代入，检查光面的滚筒，干燥环境r = 0.25, e rp= 2.191000 X1.22 X 2.19r一 = 2245N1(2.19 1)输送带层数计算S nZ nB。(2-2)Z输送带带芯层数，层S最大工作张力，Nn安全系数，取n=8B输送带带宽，mm。带芯径向扯断强度，N/（mm层）DYS80带式输送机配有的是薄橡胶输送带。运送物品的芯层一般可以是棉 帆布芯、维纶芯

10、或尼龙芯。尼龙芯和尼龙芯传送带质量好，价格低廉。薄型带技 术参数如表2-2所示；考虑到四种不同类型的棉帆，层数分别计算出为。Z = 22性= 1.25 层 800 x 18Z = 2245 x 8 = 0.898 层 800 x 25Z =竺* = 0.641 层 800 x 35Z =竺* = 0.4 层 800 x 56CC-18CC-25CC-35CC-56表2-2输送带参数表带芯种类棉帆布芯维纶帆布芯尼龙减层芯径向扯断强度。18253556365070112224N/（mmX 层）每层厚度mm0.5 0.56 0.851.2 0.4 0.5 0.6 0.851经过计算，选择CC-18作

11、为输送带的核心，至少有2层。设计使用的带宽B=800mm，核心层使用的是棉帆布核心，代号为CC-18, 它的长度是L2x8=16m，选用的20m，整体重量达Mi =16x08x1*59 = 20.352Kg。薄的传送带可以采用的是热流化的或冷胶接的，并且可以交由制造商的技术人员 来处理。2.2驱动装置这种设计型号较小，所以它直接使用驱动鼓盘，不再使用驱动鼓盘。电动机功率计算-KP(2-3)P = 一0门P 电动机功率，KWP0传动滚筒轴功率，KW门一一传动总效率，取门=0.8 5K 备用系数，P 5KW, K = 1P = 1X 1.22 = 1.435 KW0.85计算电动机功率为1.435

12、KW，P=1.5KW，额定转矩M = 1500N m，滚筒表2-3电动滚筒参数表带宽BDLL1L2lHhbd800632090011002401909540606 202.3托辊采用的是滚筒支撑皮带，根据设计出的模型，设计成了小型输送机，运输的 项目为一件货物，运输量和冲击情况符合理想，可以人工控制。2.3.1平行上托辊图2-2上托辊示意图平行上托辊的相关参数如表2-4所示；表2-4平行上托辊参数表带宽LA HBl允许最大载质量图号12何，NKg8001060 1010 1306900 110 140210017.45 QDC51752.3.2平行下托辐图2-3下托辊示意图平行下托辊的相关参数

13、如同表2-5所示；表2-5平行下托辊参数表带宽L1ABl h b d允许最大或质量Kg图号 何，N8009649246900 62 50 ”210012.7 QDC5276考虑到一些物品尺寸小且质量大，为确保安全运输，上托辊的间距为350mm。预计使用22、14主框架和8延伸框架。下辊采用四架、一延长架和三主架。2.4改向滚筒根据设计要求，选用D=164mm, L=900mm的三个改向滚筒，各个零件的重 量达45.5Kg，应该根据规定要求安装。如图2-4所示；图2-4改向滚筒示意图改向滚筒相关参数如表2-6所示；表2-6改向滚筒参数表带宽BLDL1db允许最大负 荷N质量Kg图号8009001

14、6410046 3526700045.5QDB522.5机架设计的输送机在伸展后长度达到8m，被认为是一个相对较小的型号。小型 号机架整体形式比较方便，外观也相对较好，设计用的是一个整体形式的机架。整体形式的框架可以做成对称形式。安装时，可以用螺栓将主动鼓、反转鼓、 托辊和轴承齿轮传动部分的支撑板连接起来。它不仅能稳定输送机各种部件的安 装，而且可以使输送机的整体稳定。此设计采用整体框架，需要与其他部分安装的肋骨或支撑板可以焊接在主体 框架上。2.5.1机架的材料选择选用Q235,气日235,气日375 45QMPa容易制造、成型，焊接性能好。3带式输送机传动系统设计3.1输送机设计计算物料名

15、称和输送能力该输送机适用于包装、行李箱和其它物品，不能用于散装运输。它特别适用于市场上常见的食品包装产品，如大米包装。输送量定为1000件/h。成件物品单位重量带式输送机的单位重量限制为490.5N/件，即50公斤/件。输送机布局和主要尺寸，如图3/1所示;图3-1输送机布置的示意图传动滚筒安装在输送机的中间。主机长5米，伸长后可达到8米。最大变化 为15度。输送带允许的最大倾角如表3-1所示;表3-1成件物品倾斜输送允许使用角度表纸袋 塑料袋 麻袋 纸箱不包装包裹、食品、香烟、洗衣粉、化肥、粘土、袋装化工原料轮胎、橡胶鞋、陶瓷、各种工业半成品161820161218给料点，卸料点的数目和位置

16、一般情况下，在进料结束时，如有必要，可在输送点上注意人工操作的安全 性。工作环境输送机可在室内或室外露天、晴天或阴天使用，以保持干燥、清洁和无尘环 境。温度一般在-10至40度之间。3.1.1输送能力计算n =些K成件物品运输能力T +b 1（3-1）N最大输送能力，件/hT物品在输送带上的净空间距，m b沿输送方向的物品长度，mKi装载系数，一般取0.50.9v带速为了达到简化设计的目的，考虑到了输送机的长度为1米，把两件物品相隔 了2米，以便工作人员的操作，因此带式输送机上同时有三个项目。T+b=3m v=1m/s K1 取 0.93600 x 1 x 0.93=1080件/h，大于初始1

17、000个/h，满足了设计要求。3.1.2输送机功率计算传动滚筒功率计算p = p + p + p = 3.6 fwvl0 + fQ + 理(3-2)012 丫3 J 367367367p0 传动滚筒功率，KWpi空载功率，KWp2水平负载功率，KWp3垂直负载功率，KWf托辊阻力系数，KWw 输送机每单位长度内的所有运动部件质量之和，Kg/m v 带速L传动滚筒至头部滚筒的水平中心距，ml0 中心距修正值，m 取l0 =49mH垂直提升高度，mQ输送量，t/hB = 800mm, w = 40 Kg / m, v = 1m / s, L = 8m, H = L x sin15 = 2.07mQ

18、 = n x m0 = 1080 x 50 = 54000Kg / h = 54t / h8 + 498 + 49 2.07 x 54% = 3.6x0.03x40x1 367 + 0.03x54 们 +37=0.67 + 0.25 + 0.3 = 1.22KW结果表明，功率公式是根据分散的材料计算的，得到的结果应该是对运输物 品的剩余。3.2齿轮传动设计32.1小齿轮用滚动轴承原始数据=376.8 NF = 20007 = 2000 x 7.16 已知小齿轮上的圆周力广 d一 一38一径向力 F = F tan a = 376.8 x tan 20 = 137.1No小齿轮上的作用力F =

19、w376.& + 137.12 = 401N轴径为20mm，所需轴承寿命超过300，000小时，可靠性为90%。齿轮是正齿轮。可以认为轴仅受到径向力并且不受轴向力的影响。3.2.2轴承选用与寿命计算选择深沟球轴承60000，检查GB/T276-1994，小齿轮轴轴承部件直径的型 号61805，外径为D = 37mm，宽为B = 7mm，润滑极限转速15000r/min，重 量 W - 0.022 Kg。基本额定静载荷Cor = 2650N基本额定动载荷Cr = 3700N单个轴承受支反力F=警=68.55 N径向当量动载荷Pr=Frl = f 勺 r 寿命 h 60 n I P JC 基本额定

20、动载荷，N当量动载荷，Ne寿命指数，球轴承e = 3n轴承转速，r/min106( 3700 Lh = 60O10 (IM j = 2.62 x 106h3x 104h所选轴承满足条件。3.2.3小齿轮强度校核图3-2小齿轮受力的示意图Z F = 0, F= F= 1 F = 68.55 N受力分析ZAB 2 rZ F = 0, F= F= 1 F = 188.4 NYAY BY 2 t图3-3齿轮轴扭矩示意图由齿轮扭矩知:T = 7 16n . m my = 0.017 F = ；。5 x 68.55 = 1.73N mM = ，；05 F = 0.02525 x 188.4 = 4.75N

21、 mM = M2 + M2 = y1.732 + 4.752 机 5.06N m按第三强度理论校核b =1 : M 2 + T 2 =32(5.062 + 7.162 = 1.62MPaW兀(38 x10-3)345钢许用应力g = 85MPa , b2Smax=4490N， 当伸长架倾斜时，有一个作用在螺母上的重力分量，F=5000N。伸长速度应适中， 不要太慢，最高的速度，最高的转速nmax = 400r/min。4.4.2耐磨性1.螺杆中径d 2云(4-1)E螺纹形式系数，梯形螺纹& =08F轴向力，N中一一螺母长度l与螺杆直径d2之比，开口螺母中=253.5,选中=2.5p许用压强,M

22、Pa。当滑动速度范围在0.10.2m/s时，许用压力p=7 10MPa,p=7MPa。如二13.5mm2.5 x 7公称直径是d = 42mm，外螺纹小径是d 2 0.82 . 查 GB5796-86, d2 = 37mm，d = 31mm，螺距为 p = 10mm。3.螺纹导程Z螺纹线数，Z=1p = 1x 10 = 10mm计算螺母运动速度,最高转速瞄=400/min，气广6时/，螺母线速度为v = n x ph = 6.67 x10 = 66.7mm / s。螺母在螺杆上的运动时间为300066.7=45 s。4.螺母旋合长度l = 2.5 x 37 = 92.55.旋合圈数m = 92

23、05 = 9.25，一般情况下，圈数要小于1012，符合要求。6.螺纹工作高度气=0.5pH = 0.5 x 10 = 5mm7.螺纹表面工作压强P = K d HmP = 0.93MPa3.14 x 37 x 5 x 9.255000许用应力P = 10 MPaP P,校验合格。4.4.3验算自锁1.螺纹升角X = arctan(与) 几d2,10X = arctan= 4.293.14 x 37f2.当量摩擦角 8t = arctan f = arctancosp取 f = 0.09查滑动螺旋传动的摩擦特性滑动摩擦系数f 二.8.10o a 30梯形螺纹，牙型半角P=-2。=15* f 0

24、.09当量摩擦系数亍和=E = 0.093O当量摩擦角 e = arctan f = arctan0.093 = 5.32八Tt反行程自锁条件X = 4.92 5.32oo检查计算满足自锁条件并且与设计的初始意图一致。当输送机的传送架倾 斜时，必须将其锁定以保持输送机稳定，否则将无法实现膨胀。4.4.4螺杆强度1.螺旋传动的转矩T =1 Fd tan(X+8 )22T(4-2)1 一 =-x 5000x 37 tan(4.92 + 5.32 )oo2.当量应力=16710N mm = 16.71N m=8.22 MPa(4-3)3.强度条件。v g查45钢调质b =(0.2 0.33)bsa

25、= 340 - 360MPag = 68 118.8MPab螺杆满足强度条件。4.4.5螺纹牙强度1.螺纹牙底宽度，梯形螺纹b = 0.65 x10 = 6.5mm2.剪切应力，只验算螺母兀dbm(4-4)3.5000=0.63 MPa3.14 x 42 x 6.5 x 9.25许用剪切应力k = 3040MPa , t T 校验满足强度。弯曲应力，只验算螺母a =3 FH 1b 兀 d b 2 m_3 x 5000 x 5-3.14 x 31 x 6.5 2 x 9.25(4-5)=2.0MPa许用弯曲应力 b = 40 60MPa, Gb 2.5 4校验F 50004.4.7螺杆的刚度1.

26、轴向载荷F使每个螺纹导程产生变形为54 FPh兀Ed 234 x 5000 x 10= 0.32 x 10-3 mm3.14 x 2.07 x 105 x 3122转矩T每个螺纹导程产生的变形量是516 TP 2h兀 2 Gd 4G螺杆材料的切变模量G = 83 x104MPa16x16710x1025 = mu8-31031 = 0.035 x 10-3 mm3.每个螺纹导程的总变形5 =5归5丁 FT当轴向载荷F与运动方向不同时取正号。5 = 0.32x10-3+ 0.035x10-3 = 0.355x10-3 mm4.单位长度变形量=。.355 x10-3 = 0.0355 x 10-3

27、 = 3.55 x 10-510 = (8 10) x 10 -5 mm, 安全4.4.8螺杆的横向振动1.临界转速(4-7)=60 一 j i 1000 E02 丸 L2pL螺杆两支承间的距离，取L=3300mmR1 支承系数，查得r 1 =3.927p密度，p = 7.8 x10-6 Kg / mm3=12.3 x 106 x * x 31 = 539.96 r /min3300 2简化后得012.3 x 10 6 r 2 d1L22.工作转速，同时考虑效率n - .8n0n = 400, /min - 0.8% = 539.96 x 0.8 = 431.97, /min4.4.9动力计算

28、满足设计初衷。驱动功率p = nT x 10-3 = Zl x 10-69550n顺螺旋传动中主动件上的转矩Tn螺旋传动中主动件转速，r/min尸一一螺杆传动中运动部件轴向力，NV 螺杆传动中移动件线速度，mm/s气一一从电源到螺杆驱动主动件的机械效率，取气=0.9螺旋传动的正行程效率，门=tan人tan （人+加）400 x 167109550 x 0.9x 10 -3 = 0.78 KW4.4.10螺母螺杆装置布置螺母和螺钉安装在了带式输送机的主机架上，应该满足以下条件：伸长机架 的往复运动不受干扰，输送带不可触碰。螺母被分段，形状设计能够和伸长框架 紧密的连接。螺钉上应使用限位装置，螺杆

29、驱动使用电机。如图4-1所示；图4-1螺旋运动机构操作示意图4.4.11联结螺母和伸长架的螺栓选择采用铰孔螺栓联接，螺栓受到横向力，设计并使用了四个M16铰孔螺栓， 性能等级4.6。如图4-2所示；图4-2螺栓杆联接示意图已经知道轴向力是5000N，每一个螺栓受力F =誓0 = 1250N，设为h = 8mm，F4F】验算出挤压强度，a p = dh *a p L剪切的强度，T =dm WT 00F螺栓所受的工作剪力，Nd0 螺栓剪切面直径（螺栓的光杆直径），mmm 螺栓抗剪面数目h螺栓杆与孔壁接触受压的最小轴向长度，mmt螺栓材料的许用剪切应力，MPaa 螺栓材料和接头薄弱部分的许用挤压应力

30、，MPa p查M16铰孔用螺栓杆的直径d=17mm，检查螺栓的标称屈服极限a = 240MPa，挤压安全系数S=1.2,许用挤压应力。=% = 240 = 200MPa。p S 1.2检查剪切安全系数S=2.5，许用挤压剪切应力t = ? = * = 96Mpa，p d 0 h 8 x17a = F = 15 = 9.2MPa a T =里土 = 4 X1250 = 0.7 T s=兀d2m 兀 x 172 x 80校核安全，设计可用。5基于SoildWorks软件的移动伸缩带式输送机三维模型设根据设计过程中选定的几何尺寸，我们利用Soildworks软件画出DYS80移动伸缩带式输送机的三维

31、图形，如图5-15-3所示。图5-1输送机装配体图5-2底座图5-3驱动装置6总结这次设计出移动伸缩带式输送机，井然有序，并不是很出色的地方。我们查 看了一些文献，发现山外有山脉，山外有人。自己还有许多不足之处，需要改进。 因为一些伸缩式输送机不使用滚筒，所以它们直接使用钢支架，这样的设计思想 给我很大的灵感。例如，在生产中使用的支撑输送机的支撑架有多种形式的支撑。 我认为最“优秀”的设计应该是起重机型，是一种装有伸缩输送机的汽车。这些想法可以当做设计的改进方向，并继续设计，尤其是伸缩机构的设计。 作为创新，市场上出现的液压缸、齿轮齿条和链条等伸缩结构可以继续改进。即 使在这种设计中使用螺母螺杆机构，也有另一种方案。由于螺母上的扭矩不是很 大，因此可以想到用人力来驱动螺母。(我有一个50公斤的单手抓地力，计算出 的螺旋传动的周向力(376N)本身的特点是使用较小的扭矩来获得更大的轴向力)当然，作为自动化设备，设计的初衷是一样的。我们需要将设备进一步的创 新改变，使其更加的适应于我们的加工。