刮板输送机设计计算说明书讲解.docx

1、刮板输送机设计计算说明书讲解摘 要刮板输送机是输送粉尘状、小颗粒及小块等散状物料的连续输送设备，可以水平、倾斜和垂直输送。MC即指垂直型输送机，由于输送时，刮板链条全被埋在物料之中，故称为MC埋刮板输送机；又因为埋刮板机槽宽是200mm所以称为MC20型刮板输送机。输送物料具有内擦力和侧压力等特性。垂直输送时，主要依赖物料所具有的起拱特性。封闭机槽内的物料在受到刮板链条在运动方向的推力，且受到下部不断的给料而阻止上物料下滑的阻力时，产生横向阻力时，产生横向侧压力，从而增加物料的内摩擦力，当物料之间的内摩擦力大于物料和侧壁间的外摩擦力及物料自重时，物料就随刮板链条在运动中有振动，有些物料的料拱会

2、时而形成，因而使物料在输送过程中对于链条产生一种滞后现象，影响输送能力。埋刮板输送机主要由封闭断面的壳体（机槽）、刮板链条、驱动装置及张紧装置等部件组成。其设备结构简单、体积小、密封性能好、安装维修比较方便；能多点加料、多点卸料，工艺选型及布置较为灵活；在输送飞扬性、有毒、高温、易燃易爆的物料时，可改善工作条件，减少环境污染。埋刮板输送机目前已被广泛应用于化工、建材、冶金、电力、粮食、轻工和交通领域。MC型埋刮板输送机是采用倾斜度较大或垂直的布置一中刮板输送机，其倾角一般为30。a90。单台设备的输送高度不大于30m。关键词： 输送 料拱 内摩擦力 外摩擦力 侧压力 1. 前言 11.1. 输

3、送技术和输送设备的概况 11.2. 埋刮板输送机工作原理的特点 31.3. 本课题的设计目的和主要设计内容 42.设计进度安排和主要任务 53.设计计算书 63.1.已知参数 63.2.总体方案制定 63.2.1. 功率计算和主要尺寸的确定 63.2.2. 传动设计 73.2.3. 减速器选型93.2.4. 联轴器的选择103.3. 链传动设计113.4. 轴的设计计算和校核143.5. 轴承选择与计算174. 设备的安装和调试205. 设备的维护和保养23结束语 24致谢 28参考文献 291. 前 言毕业设计作为对我们三年大学专业学习的一个总结，是对我们三年所学进行的一次大检验，也是对所学

4、专业知识和动手能力的全面考核。通过这次毕业设计，可以检验一个学生是不是符合了当代大学生的基本标准、能不能作为一名合格的大学生走向社会。对于我们学生而言，在毕业设计的过程中一定会遇到这样或那样的错误，但是只要做到及早发现问题、解决问题，就可以令我们发现自己的不足。我选择的是题目是埋刮板输送机的设计。该课题属于中等偏难的题目，我的主要任务是对该设备做改进式的设计，丰富产品系列，对设备存在的不足之处进行改进、完善。在开始设计之前我们进行了资料的搜集和整理工作，学习和了解输送的工作原理和结构特点；还进行了实地的调研工作，对所设计的题目有了理性和感性的双重认识，以确保设计更合理、更实用。在设计的具体工作

5、阶段，我完成了全部数据的理论计算，包括设备的总体设计、方案确定、传动设计等，进行了设计结果的圆整以及强度、使用寿命等内容的校核，绘制了设备所有的装配和大部分零件图。这一过程是整个毕业设计的主体过程，也是关键过程，它不仅反应了我们的学习和理解能力，也是对我们动手能力和综合应用知识能力的检验。我相信，在老师的悉心指导下，通过同学们之间的相互帮助和相互探讨，我们一定能圆满地完成此次毕业设计。1.1 输送技术与输送设备的概况 输送技术是完成对物品的输送和转移，好的输送技术和输送设备的合理选择会大大降低输送成本和提高输送效率，同时还会降低对周围环境的影响。目前输送技术和输送设备在不同的领域有着不同的发展

6、，在不同的领域有不同的侧重点。较常用的有气力输送、自动分拣输送和埋刮板输送技术及其它相关设备。1.1.1.气力输送气力输送是指管道中高速流动的空气与物料混合后的输送过程：气力输送的特点是：输送速度高且输送量大，可提高工效；能灵活地配管 便于把物料输送到目的地；配制也较方便，有利于建立自动流水线。气力输送可分为：混台输送法、流态化法、粉料供料法等。粉料供料法可分为负压法和正压法两种。负压法主要适用于从几个地方集中输送到一个地方，且几个地方间的距离较近 而正压法适用于一处向数个需要点输送，输送量大而且距离远。正压法系统压力高于大气压不会侵入空气和雨水。1.1.2自动分拣输送自动分拣输送是集光、机、

7、电于一体的现代化技术。过去它的应用领域主要集中在国家邮政行业。近两年，烟草、图书、医药、快件、零售等行业的物流配送的急速发展，使适应各行业小批量、多品种、多客户端的各种高效拣选和自动输送分拣设备有了广阔的应用前景。1.1.3埋刮板输送技术近十几年来， 我国埋刮板输送技术经历了从无到有， 从低到高的发展过程， 特别是最近几年， 设计和生产水平有了进一逐步的提高， 有许多经验值得总结、介绍和推广，但从总体上看，与工业发达的先进国家相比， 仍有相当的差距，有些方面的技术我国还未涉及， 还是空白。例如港口用的埋刮板卸船机， 大型多功能的埋刮板输送系统， 各种专用机型， 埋刮板输送的精确计量技术， 各种

8、新材料、新工艺的研制等。另外， 这一产品的推广和普及程度还远远不够。因此在我国还有进一步火力推广和发展埋刮板输送技术的必要， 预计在今后的几年内， 会有如下发展：完成通用系列设计。开发的通用型产品， 将会陆续设计和生产； 还有平面环型埋刮板输送机， 几年内可望出现第一台直接用于生产的产品， 其系列规格在三、五年内也会相继开发完毕。由于输送过程中对环境的污染已引起国内外输送机设计、制造和生产使用部门的广泛重视。为了减少输送过程中的污染、提倡环保无害化输送物料，减少物料抛撒浪费，从而导致人们对封闭式输送技术开发研究，出现了多种管道机械式输送设备和许多新型设备1.2. 埋刮板输送机的工作原理和特点埋

9、刮板输送机是输送粉尘状、小颗粒及小块等散状物料的连续输送设备，可以水平、倾斜和垂直输送。输送时，刮板链条全被埋在物料之中，故称为埋刮板输送机。散料具有内摩擦力和侧压力等特性。水平输送时，物料受到刮板链条在运动方向的推力，当料层间的内摩擦力大于物料与槽壁间的外摩擦力时，物料就随着刮板链条向前运动。在料层高度与机槽宽度之比值满足一定的条件时，物料是稳定的。垂直输送时，主要依赖物料所具有的起拱特性。封闭机槽内的物料在受到刮板链条在运动方向的推力，且受到下部不断给料而阻止上部物料下滑的阻力时，产生横向侧压力，从而增加物料的内摩擦力当物料之间的内摩擦力大于物料和侧壁间的外摩擦力及物料自重时，物料就随刮板

10、链条在运动中有振动，有些物料的料拱会时而形成，因而使物料在输送过程中对于链条产生一种滞后现象，影响输送能力。埋刮板输送机主要由封闭断面的壳体（机槽）、刮板链条、驱动装置及张紧装置等部件组成。设备结构简单、体积小、密封性能好、安装维修比较方便；能多加点料、多点卸料，工艺选型及布置较为灵活；在输送飞扬性、有毒、高温、易燃易爆的物料时，可改善工作条件，减少环境污染。埋刮板输送机已被广泛应用于化工、建材、冶金、电力、粮食、轻工和交通。MC型埋刮板输送机是采用倾斜度较大或垂直的布置一中刮板输送机，其倾角一般为30。a90。单台设备的输送高度不大于30m。MC型埋刮板输送机大体结构参见下图。 1.3.本课

11、题的设计目的和主要设计内容本课题拟通过设计一个型号的MC型埋刮板输送机，学习如何综合应用本专业的知识进行资料的查阅、方案的拟定和设备的具体设计，熟悉机械图样的绘制方法，熟练掌握计算机绘图的技能。通过此次设计我们在学习和实践能力都可以上一个新的台阶，提高分析问题、解决问题的能力，培养认真、踏实、严谨的工作作风。主要的设计内容如下：设计一个埋刮板输送机，设计产量MC20 （实现对物料的输送），完成整体结构、传动装置、机头部装等零部件的设计、绘图，所有的图纸均采用计算机绘图。2. 设计进度安排及要完成任务 本设计总的时间约14周，主要进度安排见表2-1。表2-1 进度安排时 间工 作 内 容第45周

12、调研、查资料、完成毕业实习报告（调研报告）第68周总体方案确定、系统总体设计第914周详细设计第1516周编制设计说明书，准备答辩毕业设计期间所要完成的主要任务： （1） 总装图的设计与绘制。（2） 根据总装图完成埋刮板输送机机头及其附属零件（如链轮、轴、视镜、壳体等）尺寸设计并完成机头部装图的图纸绘制。（3） 完成设计说明书，并检验其中的错误改进不足。3.设计计算书3.1. 已知参数主要已知参数见表3-1。表3-1 已知参数表规格型号MC20配备功率 kW3kw理论输送量6.35T/h物料容量0.42T/m刮板链速度0.17m/s效率0.73.2. 总体方案的确定3.2.1主要尺寸的确定设计

13、计算及说明计算结果 产量计算公式： Q=3600B*h*V*r*n 及其已知参数 ：Q是设计产量:6.35T/hh是刮板机槽高B是刮板机槽宽 r是物料容量：0.42T/m3V刮板链速度：0.17m/sn效率：0.7所以B*h=20/（36000.420.40.7）=0.047取B200 mm式中B=0.20m,由上边公式知:h=0.047/0.25m=0.188m圆整h=0.2m 理论输送量：Q=3600BhVrn =36000.250.20.40.42 =30.24kg/h20kg/h总体尺寸L0 机头轮与机尾轮中心距，m水平输送距离为55m,考虑两个链轮的直径取L0=50mH0 机头轮与机

14、尾轮中心高，m垂直输送距离为35m, 考虑两个链轮的直径取H0=35mL1进料口中心与机尾轮中心距离，m因为采用加料后间接提取物料，故应至少加上机尾轮的半径，所以取L1=11.2mh 垂直承载段机槽高度，mB 垂直承载段机槽宽度，m至此基本尺寸已确定完毕 B=0.20m h=0.15mQ30.24(Kg/h) L0=51.87m Ll=11.9m H0=38.83m 3.2.2 传动设计 设计计算及说明 计算结果功率计算：（一）理论张力计算T1=G(3.5L1+H0)+Gr(3.7L0+33L1)(f+f1nhB)+k T2=GH0 式中：T1 刮板链绕入头轮时的张力，即刮板链的最大张力，kg

15、fT2 刮板链绕出头轮时的张力，kgfG一刮板链每米重量，kgLl 机头轮与机尾轮中心距，mH0 机头轮与机尾轮中心高，mh 垂直承载段机槽高度，mB 垂直承载段机槽宽度，mk加料1：3中心至尾轮中心距离，因采用加料后直接提材料，材料不绕过机尾轮，故Lo=0Gr物料每米重量，kg/mGr=Q3600v 式中：Q计算输送量，kg/hV 刮板链速，msGr=30.241000(36000.4)=21(kg/m)f物料的内摩擦系数f1 物料的外摩擦系数f=tan f1=tan1式中 f一物料内摩擦角，45。f1 物料外摩擦角1，31。f=tan45。=lf1=tan31。=0.6n一物料对机槽两侧的

16、侧压系数n=x(1+sin )=15/(1+sin45。)=0.879 式中：x动力系数，当V0.32ms，x=1.5 k一物料对机槽四壁的侧压系数，k=3计算得：Tl=166982.65 (kgf)T2=51.87174=902.5(kgf)刮板链的张力计算必须满足：fT1 F式中：F 刮板链的许用载荷，kgf；f一刮板链的使用系数f=fvflfu=1.21.01.15=1.38 式中：fv 速度系数，当032F tT1，sGw一26型刮板链承载能力符合要求。(二) 电动机功率计算N=k*(T1一T2 )V102m 式中：k2 备用系数，k =1113取k =12m 传动效率m=12=0.9

17、50.85=0.8075式中：1 减速机传动效率 =0.952 摩擦式联轴器的传动效率 =0.85计算得：N=5.8 (kw)电动机选择：根据公式计算的电动机功率，必须满足NN电选用电动机：型号为Y200L一8，功率为15kW，电压等级380V，台数2台。3kW25.8kW 满足N电机大于N的设计选用要求。电机功率 3 kwn=0.879Tl=166982.65 (kgf)T2=902.5(kgf)f=1.38N=5.8kwN=3kw3.2.3.减速机选型选择摆线针轮减速机，此减速机的特点是体积小，工作性能稳定，对外界的条件的要求不高，可以正、反两向运转。同时选择直联式，可以提高对中度，减小安

18、装空间。设计计算及说明计算结果功率选择 P载荷功率工况系数摆线减速器效率1.21.350.901.8 Kw 效率 0.9工况系数 K1.35 试选择XWD3-5-59输入功率 N3 Kw传动比 i59减速机输出转矩 M9759.8NiK/n 9555NiK/n95553590.91.35/15001370 N.m 许用扭矩 m2000n*mM1370 N.m m2000n*m P1.8 Kw M1370 N.m满足使用要求3.2.4联轴器选择根据工作情况可选择弹性柱销联轴器：特点是结构简单，制造容易，拆装容易，不需要润滑，并有较好的耐磨性。由于柱销与柱销孔间为间隙配合，且柱销富有弹性因而获得补

19、偿两轴相对位移和缓冲的性能。设计计算及说明计算结果TcK9550Pw/nTn (N.m)工况系数， 取K1.5驱动功率, Pw30.92.7Kw工作转速 n1500/5925.43r/min扭矩 Tc1.595502.7/25.43 1520N选择HL5型Pw2.7KwTc1520N，HL5型联轴器3.3.链传动设计计算1.链传动设计计算计算项目计算内容计算结果1.确定链轮齿数Z1、Z2因其传动比i=1.8，查2表11-6选取Z1=30则Z2=i*1.8=54Z1=30Z2=542.实际传动比i=Z2/Z1=54/30=1.8i=1.83.链轮转速n1=36r/minn2=20r/minn1=

20、36r/minn2=20r/min4.设计功率Pd=3kw由表11-7取KA=1;由表211-8取Kz=0.6由式（11-4）PA=KA*Kz*P=1.8kwPA=1.8kw5.选用链条由Pd=1.8kw和n1=36r/min查2图11-10，选得链号为24A,节距P=38.10mm,单排链24A链条Pd=1.8kwP=38.10mm6.验算链速v由式（11-1）V= Z1*n1*p/(60*1000)=30*20r/min*1.8kw/（60*1000）m/s=0.018m/s15m/s,在限定范围内V=0.018m/s7.初选中心距a0因结构上无限定，初选a0=35p8确定链节数Lp由式（

21、11-5），初算链节数Lp0=2a0/p+(z1+z2)/2+(z1+z2/2)Lp0=113.6对Lp0圆整并取偶数，则Lp=114Lp=1149理论中心距a因(lp-z1)/(z2-z1)=(114-30)/(54-30) =84/24=3.556用插值法求得ka=0.24868,则由式（11-7），得a=2lp-(z1+z2)kap=1142-30-540.2486831.75mm=1009.9mma=1137.9mm10.实际中心距a=a-a, a=(0.004-0.002)a,a=0.004a,则a=a-a=1009.9-0.0041009.9mm =1000mma=1000mm11

22、.作用在圆周上的力FQ由式（11-9） FQ1000(1.21.3)P/v=1000(1.21.3)3/0.4=(90009750)NFQ=9000N9750N12.润滑方式1由P=3.2m,v=0.17m/s查2图11-13，选用滴油润滑滴油润滑13链条标记114A-1GB1243.1-832.链轮设计1选择材料及热处理方法选用45钢，淬火处理，硬度为4045HRC45钢淬火4045HRC2.分度圆直径dd1=38.10/0.167mm=228.144mmd2=38.10/0.0915mm=416.393mmd1=228.144mmd2=416.393mm3.齿顶圆直径df由表11-1，得滚

23、子外径d1=22.23mm由表11-2，dmax=d+1.25p-d1,dmin=d+(1-1.6/z)p-d1,得 225.67mmda1238.13mm 416.201mm da2429.861mmda1=232mmda2=420mm4齿根圆直径由表11-2，得：d1=dI-d1=(228.144-22.23)mm =205.914mmd2=(416.393-22.23)mm =394.163mmd1=205.91mmd2=394.16mm5齿形按GB1244-856链轮公差齿根圆直径公差为h11，齿顶圆直径公差为h11；齿坯孔公差为H8；尺宽公差为h14；齿根圆径向圆跳动小链轮为10、大

24、链轮为11级；齿根圆处端面圆跳动小链轮为10级、大链轮为11级3.4.轴的设计与校核3.4.1 主轴直径的初步估算轴是组成机械的一个重要零件。它支撑着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上部件都围绕轴心线作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体-轴系部件。输送机主轴主要受弯矩和转矩。所以按弯转合成力矩初步估算轴径。初步估算轴径： 选择轴的材料为45钢、经调质处理。由机械设计手册第四卷 表38.1-1查得材料力学性能数据为毛坯材料硬度(HB)抗拉强度b MPa 屈服点sMPa弯曲疲劳强度-1MPa扭转疲劳强-1MPa=200217-155650360270155E=2.1

25、5x10e5Mpa根据表38.3-1公式初步算轴径，由于材料为45钢，由表38.3-2轴的材料Q23545/N mm-212202030A160135118107注：当弯矩相对较小或只受转矩时，取较大值，A取较小值；反之取较小值，A取较大值。由于结构设计需采用实心轴结构，所以按照实心轴的许用切应力的计算公式：d (5T/ ) (1/(1-4) 或： d A(P/n) (1/(1-4) 其中： d 轴的直径（mm） T-轴传递的额定转转矩（N.mm） P 轴传递的额定功率（kw） n 轴的转速 （r/min） n=20r/min 轴材料的许用切应力（MPa），见表38.3-2 取=20 A 按而

26、定的系数，见表38.3-2取A=115空心圆轴的内直径d0与外直径d之比。由实心轴的计算公式可得 dmin=A =115=61.103mm故初取轴径为: d=80mm由机械零件设计手册第13章按上式计算的轴径，未考虑键槽对轴强度的影响，若开一个键槽则轴径增大3%7%，经计算得： d=82.485.6mm故主轴直径取d=90mm。如图所示，根据轴的受力342 轴的结构设计以及工作要求，轴设计为实心，两端设计为轴头联结。根据轴所需结构，绘制轴的草图如下：受力简图343 轴上受力分析轴传递的转矩T1T1=3x9.55x1000000/20（ Nm） =1432500 Nm1.求作用在链轮上的圆周力： Ft1=2T/d1=21432500/218=13242.20183N Ft2=2T/d2=21432500/432=6631.94444NF1=( Ft1*L+Ft2*L1)/L2 =(13242.202N476mm+6631.94444N170mm)/370N =20082.762NF2=6631.944N170/370=3047.1096N作受力图如下： 垂直面受力示意图2.计算所受的弯矩M1=Ft1=13242.20183N106mm=1403673.394NmmM2=Ft2=6631.94444