带式输送机齿轮滚筒设计

第 1 期 (总第 140 期) 2007 年 2 月
机械工程与自动化 M ECHAN ICAL EN G IN EER IN G & AU TOM A T ION
文章编号: 167226413 (2007) 0120169202
N o 11 Feb1
带式输送机齿轮滚筒设计
乔李宁, 刘英林
(太原理工大学, 山西 太原 030024)
在本次设计中, 还设计了一个支撑架和一个蝶形 支撑筋, 以把齿轮装置固定在滚筒之内。 还有其它零 件包括一些标准件和非标准件的设计, 在此不再赘述。
参考文献: [ 1 ] 郑文纬, 吴克坚. 机械原理 [M ]. 第 7 版. 北京: 高等教育
出版社, 1997. [ 2 ] 曾志新, 吕明. 机械制造技术基础[M ]. 武汉: 武汉理工大
轴是本次设计中的主要零件, 因此轴必须设计合
理。本次设计中, 主要设计了两根轴, 即高速轴 I 和中 间轴 II。在 I 轴初步设计完之后, 我们发现此轴在轴向 并没有固定牢靠, 故采用了一个套筒和两个圆螺母来 固定, 保证了轴向的固定。
初步设计了轴的结构之后, 必须对轴进行强度校 核。 先对轴径进行验算, 然后用安全系数法进行轴的 强度校核。 在轴的强度校核计算时, 根据轴的具体受 载及应力情况, 采用相应的计算方法, 并恰当选取其 许用应力。 根据轴的结构图作出轴的计算简图, 并根 据轴的计算简图作出轴的弯矩图、 扭矩图和当量弯矩 图, 然后确定出危险截面为小齿轮中间截面, 按弯扭 合成应力校核轴的强度, 通常只校核轴上承受最大计 算弯矩的截面, 接下来校核轴的疲劳强度。
首先对两对啮合齿轮进行传动比分配, 在分配传
动比时应考虑以下原则: ①各级传动的传动比应在合
理范围内, 不超出允许的最大值, 以符合各级传动原
则; ②应注意使各级传动尺寸协调, 结构匀称合理; ③
尽量使传动装置外廓尺寸紧凑或重量较小; ④尽量使
各级大齿轮浸油深度合理; ⑤要考虑传动零件之间不
会干涉碰撞。 然后进行各轴转速和转矩的计算, 各轴
Q IAO L i-n ing, L IU Y ing- l in
(T aiyuan U n iversity of T echno logy, T aiyuan 030024, Ch ina) Abstract: T he p ap er is m a in ly abou t the w o rk ing p rincip le and ten ta tive desing of the gea r drum s of a belt conveyo r. It sp ecifies the strucu re design and ca lcu la tion s of the m a in com ponen ts such a s gea r, bea ring and so on. Key words: belt conveyo r; gea r drum ; design
带式输送机的滚筒有两种形式。 一种形式为电动 滚筒, 它是将电动机和齿轮减速装置全部设计在滚筒 之内, 虽然结构紧凑、体积轻便, 但是不容易安装、拆 卸, 不利于维护和维修, 而且制造工艺复杂, 散热困 难。 另一种形式为齿轮滚筒, 它是将齿轮减速装置设 计在滚筒之内, 吸收了电动滚筒结构紧凑、 体积轻便 的优点, 但是它和电动滚筒一样散热条件差, 因此只 能用在小功率的带式输送机上。 本文中我们以功率仅 为 15kW 的小功率滚筒为例进行说明用于带式输送机 的齿轮滚筒。
通过以上的设计计算, 表明该轴的设计安全可靠, 符合使用要求。 6 轴承的选用
由于该轴承所受载荷为径向和轴向载荷, 故选用 圆锥滚子轴承。我们选用的轴承型号为 7308, 轴承额 定动负荷 48 440N , 额定静负荷 43 540N , 极限转速 5 600r m in (油润滑) , 轴向动载荷系数 211, 轴向静 载荷系数 112。初定轴承类型及型号后, 我们从三方面 进行了计算校核: ①寿命的计算; ②静载荷的计算; ③ 许用转速验算。 7 其它零件的结构设计
运动学和动力学参数见表 1。
表 1 各轴的运动学和动力学参数表
轴名
电动 机轴 I轴 II 轴 滚筒
功率 P kW
输入 输出
转矩 T N ·m
输入 输出
转速 r m in
15
146. 17 980
14. 85 14. 55 144. 71 141. 28 980 14. 12 13. 84 343. 90 337. 02 392 13. 42 13. 15 1 634. 56 1 601. 87 78. 4
传递到 I 轴上, 带动 I 轴上的小齿轮 1 转动, 小齿轮 1
与大齿轮 2 啮合, 此时功率传到 II 轴上, II 轴再带动
小齿轮 3 与内齿轮 4 啮合, 从而将运动传到滚筒上达
到减速的目的。 整个齿轮传动装置放置在一个支撑架
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内, 同时设计一个蝶型支撑筋, 把内齿轮 4 与滚筒联
接在一起。
313 传动参数的确定
传动比 i
1 2. 5
5
效率 Γ
0. 99 0. 95 0. 95
4 齿轮的设计 小齿轮 1 和小齿轮 3 均用 40C r 调质处理, 硬度为
HB 241～ HB 286, 平均取 HB 260; 大齿轮 2 和内齿轮 4 均用 45 钢调质处理, 硬度为 HB 229～ HB 286, 平均取 HB 240。本设计采用标准的斜齿轮传动, 并无变位。齿 轮的设计从两个方面来考虑: ①按照齿面接触疲劳强 度计算; ②按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 因传动无 严重过载, 故不作静强度校核。 可算得齿轮的模数及 分度圆直径, 并对模数进行圆整, 从而定出分度圆的 具体直径。完成这些之后, 得出合适且安全的齿轮。本 次设计采用油润滑。 5 轴的设计
摘要: 阐述了带式输送机齿轮滚筒的工作原理、 方案设计, 以及主要零部件轴、 齿轮、 轴承的设计及计算。 关键词: 带式输送机; 齿轮滚筒; 设计 中图分类号: TH 222 文献标识码: A
1 概述 带式输送机是冶金、 电力和化工等厂矿企业常见
的连续动作式运输设备, 尤其是在煤矿工业中使用更 为广泛。 带式输送机可以输送煤、 矸石及其它粉末状 物料, 也可以输送包装好的成件物品。它输送能力大、 调度组织简单、 维护方便、 营运费用低, 此外它还具 有结构简单、运转平稳可靠、运行阻力小、耗电量低、 容易实现自动化等特点。 2 带式输送机的结构设计
班生产, 每班工作 7h。一年小修, 三年大修。工作环
境温度不超过 400℃。 其工艺参数如下:
滚筒直径 (mm ) : 500;
输送带宽度 (mm ) :
800;
滚筒宽度 (mm ) :
950;
安装尺寸 (mm ) :
1 300;
输送带运行速度 (m s) :
210;
电动机功率 (kW ) :
学出版社, 2001. [ 3 ] 邱宣怀. 机械设计 [M ]. 第 4 版. 北京: 高等教育出版社,
1997. [ 4 ] 吴相宪, 王正为, 黄玉堂. 实用机械设计手册 [M ]. 北京:
中国矿业大学出版社, 1993.
D esign of the Gear D rum s of the Belt Conveyor
15;
电动机转速 (r m in) :
980。
I 轴——高速轴; II 轴——中间轴; III 轴——支撑轴 1, 3——小齿轮; 2——大齿轮; 4——内齿轮 图 1 带式输送机齿轮滚筒机构运动简图
312 传动方案设计 本设计采用二级圆柱齿轮传动, 电动机输出功率
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机 械 工 程 与 自 动 化 2007 年第 1 期
收稿日期: 2006206223; 修回日期: 2006209225 作者简介: 乔李宁 (19812) , 女, 山西晋城人, 硕士研究生。
决定采用二级圆柱齿轮传动。 带式输送机齿轮滚筒机
构运动简图见图 1。
3 传动方案的设计
311 原始数据
滚筒使用寿命 10 年, 每年 300 个工作日, 每天 1
齿轮传动的主要优点是: 工作可靠, 使用寿命长, 它的瞬时传动比为常数, 工作平稳, 传动效率高。 齿 轮传动有很多种方式, 例如圆柱齿轮传动、 锥齿轮传 动、 行星齿轮传动等。 由于此次所设计的减速器的传 动比仅为 121828, 并且它的工况条件较好, 用一般的 普通齿轮传动已可满足要求。 出于经济性考虑, 我们