食品提升皮带机设计

绪论食品提升皮带机是带式输送机中的一种，而带式输送机已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各个行业广泛采用。特别是近年来新材料、新技术的应用，使带式输送机的发展步入了一个快车道，其特点如下：本次设计的食品提升皮带机是一种小型的运输机械，其承载能力要求较小，相对于其它的带式传送机成本要求低，设计结构紧凑。带式输送机的优越性已十分明显，它已成为国民生产中不可缺少的设备。随着制造业信息化的发展，大大缩短了带式输送机的的设计、开发、制造和销售的周期，使它更加具有竞争力。组成部分由驱动装置、传动滚筒、压辊、从动辊及机架等几大部分组成。在设计中采用了同步带轮作为主动轮同步带轮与驱动装置相连，从而传递动力。从动辊的选择也是采用了同步带轮，传动带轮的传动比准确，而且可以根据带的型号、参数在市场中直接订购。1食品提升皮带机设计食品提升皮带机是在带式输送机的基础上发展起来的。食品提升皮带机与传统的带式输送机一样是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带等作为传送物料和牵引工件的输送机械。其特点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件，这与其它输送机械有显著的区别。本次设计的食品提升皮带机是一种小型的运输机械，其承载能力要求较小，相对于其它的带式传送机成本要求低，设计结构紧凑。1.1食品提升皮带机的特点食品提升皮带机是带式输送机中的一种，而带式输送机已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各个行业广泛采用。特别是近年来新材料、新技术的应用，使带式输送机的发展步入了一个快车道，其特点如下：⑴结构简单带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊、驱动装置、输送带等几大件组成，可按需进行组合装配，结构十分简单，但仅有十多种部件能进行标准化生产。⑵送料范围广泛带式输送机的输送带具有抗磨、阻燃、耐酸碱、耐油、耐高低温等性能，可按需进行制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、生熟料等食物品。⑶运送量大运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不断运送，这是火车、汽车运输所不及的。⑷运距长单机长度可达十几公里一条，中间无需任何转载点，在国外已十分普及，德国单机公里一条已经出现。越野的带式输送机常使用中间摩擦驱动方式，使输送带长度不受输送带强度的限制。⑸对线路适应性强现代的带式输送机已从槽形发展到圆管形，它可在水平及垂直面上折弯，打破了槽形带式输送机不能转弯的限制。⑹装卸料十分方便带式输送机根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料。圆管式带式输送机更是如此，还可以在回程段上装、卸料，进行反向运输。⑺可靠性高由于结构简单，运动部件自重轻，只要输送带不被撕破，寿命可达几十年之久，其中金属结构部件，只要防锈好，几十年也不坏。⑻自动化程度高使用人员很少，平均每公里不到一人。⑼能耗低、效率高由于运动部件自重轻，无效运动量少，消耗机油和电力也少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低、效率最高。⑽维护费用低带式输送机运动部件仅为托辊和滚筒，因食品较轻，输送带耐磨且耐磨，相比之下汽车运输工具磨损部件要多得多，且更换磨损件也比较频繁。综上所述，带式输送机的优越性已十分明显，它已成为国民生产中不可缺少的设备。随着制造业信息化的发展，大大缩短了带式输送机的的设计、开发、制造和销售的周期，使它更加具有竞争力。1.2食品提升皮带机总体方案的设计1食品提升皮带机设计要求⑴提升高度：；⑵输送量：；⑶工步：。具体要求如下：⑴每走一工步：；⑵动停比：：⑶每个档板间距：；⑷带速为。2设计方案皮带机的设计是按照所给的要求和条件，主要确定主要组成部分由驱动装置、传动滚筒、压辊、从动辊及机架等几大部分组成。⑴驱动装置驱动装置是皮带机动力的来源，它主要由电动机、减速器、间歇机构组成。⑵传动滚筒、从动辊根据设计的特殊要求，在设计中采用了同步带轮作为主动轮同步带轮与驱动装置相连，从而传递动力。从动辊的选择也是采用了同步带轮，传动带轮的传动比准确，而且可以根据带的型号、参数在市场中直接订购。⑶改向滚筒、压辊改向滚筒是引导输送带改变方向的圆柱形筒。压辊可以保证物料按带的输送方向输运食品。改向筒和压辊的结构比较简单。⑷机架机架是承受驱动装置、滚筒、托辊、输送带和物料的钢结构，可以承受冲击、拉伸、压缩和弯曲应力。机架的结构比较零散，它需要考虑到安装位置的合理、布局的美观、节省材料、占地面积小、安装维修方便等要求，因此所设计的整个机架的结构都采用焊接或用螺栓连接，考虑到输送机的适用性，采用提升高度可调的结构，这样输送机不仅提升设计的要求高度，而且也可以提升不同的高度，但是还应根据所采用的同步带的型号，选择不同型号的同步带。整个皮带机方案如图1.1所示：图1.1皮带机方案图1.3改向滚筒的设计1.3.1改向滚筒的结构设计传动滚筒是传递带式输送机功率的圆柱形筒，而改向滚筒是引导输送带改变方向的圆柱形筒。改向滚筒不传递转矩，结构比较简单，易于制造和加工，且和输送带接触时轴为空转，所以摩擦力小，使用寿命长。初步计算改向滚筒的结构尺寸参数如下：⑴两轴承座中心距为：，式中，为带宽，为轴承宽度。⑵滚筒长度为：。⑶筒皮的最大许用面压，对于帆布带芯，；对于钢丝绳芯，。1.3.2改向滚筒轴的强度校核⒈根据工作条件选择材料并初步确定轴的最小直径因为改向滚筒主要承受径向力，不传递转矩，故轴的最小直径选。即。该轴无特殊要求，参考表1.1选取45钢，调质处理，。表1.1轴常用的几种材料的值轴的材料轴的材料Q235/204540Cr、35SiMn1Cr18Ni9Ti⒉改向滚筒轴的设计与校核考虑到轴上零件的定位和装配方便等要求，拟定如图1.2所示的装配方案。因为轴主要起改向作用，只要承受一定的径向力，故初选一对6205型轴承：轴承内孔直径，即，轴承宽度。滚筒套筒处轴的直径；轴的最大直径；轴的各轴段长度，，，（轴采用对称布置）；轴的总长；轴承和右端轴肩之间用螺母进行轴向固定，轴承和轴用过盈配合周向固定。⒊轴上受力计算已知：，滚筒轴的结构如图1.2所示⑴径向力⑵垂直面支承力截面C上受力示意图见图1.3（b），则⑶求剪力和弯矩截面C上受力如图1.4所示：⑷绘剪力图与弯矩图如图1.3（d）所示：⒋校核轴的强度危险剖面在轴中点C处按表1.2对于的碳钢，承受对称循环变应力时的许用应力，因为，所以满足强度要求。表1.2轴的许用应力材料碳钢合金钢弯曲剪应力校核对于选用45钢的轴，由表1.1可知，其弯曲剪应力，因此，满足要求。图1.2滚筒结构图图1.3滚轮轴校核图1.4截面C上的受力示意图1.4改向压轮的设计1.4.1改向压轮的设计改向压轮是放在承载段或回程段转弯处空边上，应尽量留出空隙，以防与胶带横隔板边相摩擦。改向压轮不但起压住输送带，使其始终贴合在带轮上的作用，而且还有使输送带保持张力的作用，也就是说它还起着张紧轮的作用。因此，改向压轮在此设计中起着多重作用，是十分重要的部件之一。改向压轮的结构示意如图1.5所示：改向压轮的安装位置如图1.6所示：改向压轮在设计中应该注意以下几点：⑴改向压轮的轴心到输送带的距离必须大于带上横隔板的高度，以防发生干涉、产生摩擦。⑵改向压轮的轴主要承受径向力，不传递动力和转矩，因此所设计的轴必须有一定的强度，防止轴的断裂。⑶当带传递动力时，改向带轮与带之间产生的摩擦力不能太大。⑷改向压轮压在输送带上的距离要适中。图1.5改向轮结构图1.6改向压轮的安装1.4.2设计方案的比较与选择⒈整体式设计改向压轮的整体式设计方案，如图1.7所示：这样设计的优点是：一体连接，两端受力均匀，易于安装。缺点是：较分体式质量大，不能调整两轮间距，要求对中精度高。⒉分体式设计改向压轮的分体式设计方案，如图1.8所示：其优点是：结构简单，便于安装，且方便调整间距，损坏一个更换一个，对于一轴连接的而言不必整体更换。缺点是：压紧力不好控制，可能出现两端受力不均匀的现象。综上所述，两者相比，分体式设计方案更为合理，固本设计采用分体式改向压轮。图1.7整体式改向压轮设计图1.8分体式改向压轮设计1.4.3输送带的跑偏处理输送带运行时，可能由于拉力不足、物料偏心堆积、机架变形、托辊轴承缺陷、安装不对中、接头歪斜、拉力分布不均等引起输送带跑偏。生产实践证明机头、机尾不平行时输送带输送带跑紧边不跑松边；安装不水平时，跑高处不跑低处；安装下托辊不垂直时输送带跑后不跑前。一般以托辊的稳定系数来衡量跑偏纠正的能力，一般来说，输送带的跑偏范围不太大，可利用托辊进行调整。可以用托辊进行调整的方法有槽形调偏托辊、侧托辊、两节式“V”形托辊、螺旋侧托辊等托辊组自动调节方法。本次设计的食品提升皮带机属于小型食品输送机，输送的物料是很轻的糖果，利用以上方法不但会使结构变得复杂，而且会增加设计的成本，降低效率。因此，经过比较选择采用将改向压轮与防跑偏设计相结合的方法，如图1.9所示：这种设计的工作原理是当输送带传递转矩出现跑偏现象时，改向压轮的轮槽与输送带边缘凸台相配合，控制输送带在运输过程中的窜动，防止输送带跑偏。图1.9改向压轮防跑偏设计1.4.4拉紧装置输送带是橡胶和纤维织品两者复合而成的产品。重锤拉紧装置在运行一段时间后会自动下降一段距离，使输送带变长，这说明输送带发生了蠕变，在启动、制动过程中也会发生蠕变现象，此时拉紧装置就必须进一步收紧才不会发生打滑现象。由此可见，拉紧装置是保证带式输送机正常运转必不可少的重要部件，它的功能如下：⑴输送带在传动滚筒上形成正压力，靠摩擦力将传动滚筒的圆周力传递出来。⑵控制输送带在托辊间的垂度，防止输送带在托辊间距内过分松弛而丧失槽形，引起物料和输送带跑偏，增加运行阻力。⑶补偿输送带的弹性伸长，时间长了输送带会自动伸长，而且在过渡工况下发生永久伸长。同时在启动、制动时输送带自动收紧，可免除机组振动。⑷为重连接头提供必要的行程。⑸在长距离带式输送机中，拉紧装置对其拉力产生重大影响。由此，拉紧装置可分为固定拉紧装置和自动拉紧装置两大类。⑴固定拉紧装置固定拉紧装置分重力拉紧装置和刚性拉紧装置。重锤式、水箱式都属于重力拉紧装置，重力拉紧装置始终使输送带初拉力保持恒定，在启动、振动时会产生上下振动，但惯性力很快消失。刚性拉紧装置有螺旋拉紧、手动或电动拉紧装置等几种，它们的拉紧力是固定不变的，不能自动调整，不能自动调整，在安装后，拉紧一次可运行一段时间，但还要收紧一次，以消除蠕变。固定拉紧装置的类型如下：①螺旋式张紧装置螺旋式张紧装置利用人力旋转螺杆来调节输送带的张力，它的结构简单紧凑，但张力大小不易掌握，工作过程中，张金丽不能保持恒定。②小车重锤式张紧装置小车重锤式张紧装置是把张紧滚筒装置在一个可在尾架上移动的小车上，由重锤通过滑轮拉紧小车，它的结构也较简单，可保持恒定的张紧力。其大小决定于重锤的重量，小车重锤式张紧装置外形尺寸大、占地多、质量大，适用于长度、功率较大的输送机，尤其是在倾斜输送机上。③垂直重锤式张紧装置垂直重锤式张紧装置可利用输送机走廊下面的空间位置，并分布在下分支胶带张力最小的地方，因而可减轻重锤的质量。其缺点是要增加改向滚轮的数目，增加输送带的弯曲次数，而且物料易掉入输送带与滚筒之间而损伤输送带。⑵自动拉紧装置带式输送机是恒定转矩的，因此输送带拉力是固定的，自动测力拉紧装置以拉紧力作为反馈信号随时间变化设定拉力，进行比较，并随时间调整装置的改向滚筒位移。如启动时会自动加大拉紧力，运转时恢复恒定拉力，对延长输送带寿命十分有利。自动拉紧装置有两种形式：电动式和液压式。因本设计为轻载糖果皮带机，且带型为同步齿形带，无打滑现象，故考虑到结构及成本问题，可不采用拉紧装置。1.5托辊的设计托辊是皮带机的重要部件，种类多、数量大。托辊占了一台皮带机总成本的，承受以上的阻力，因此托辊的质量尤为重要。托辊的作用是支持输送带和物料重量。托辊运转必须灵活可靠，减少输送带同托辊的摩擦力，对占输送机总成本以上的输送带的寿命影响较大。虽然托辊在皮带机中是一个较小的部件，结构并不复杂，但制造出高质量的托辊并非易事。1.5.1托辊的类型⒈平行类⑴平行上托辊组⑵平行下托辊组①平行梳型下托辊组②螺旋型下托辊组③弹簧型下托辊组④铸胶螺旋型下平行托辊⒉V