带式输送机传动滚筒设计-开题报告

河南理工大学万方科技学院

本科毕业设计（论文）开题报告

题目名称带式输送机传动滚筒设计

学生姓名专业班级学号

一、选题的目的和意义：

带式输送机是用于散料输送的重要设备之一。其结构特别简单，运行平稳可靠，耗能低，对环境污染小，便于集中控制和实现自动化，管理和维护方便，在连续装载的条件下可实现连续运输，因此，在国民经济各部门特别是煤炭和矿山运输系统中应用十分广泛。由于其适用范围的不断扩大和对其需求量的不断增加，带式输送机的设计和制造技术也有了长足发展。传动滚筒作为带式输送机的重要部件，其作用更是举足轻重。传动滚筒是一种驱动装置，它主要应用于固定式和移动式的带式输送机设备，它的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大。

滚筒的失效会给人身安全和整个系统带来严重的后果，使企业遭受巨大的经济损失。特别是在复杂恶劣的工矿下，如何改进滚筒结构、提高工效、延长寿命，一直是科研人员所关注的课题。目前，在国内对于中小型滚筒一般采用近似公式进行设计计算，对于重型滚筒近似公式已不再适用，这就使得设计计算具有较大的盲目性。这样设计出来的滚筒和工程实际有一定的差距，它的安全性和可靠性难以保证。一旦发现问题，通常是采用增大尺寸的方法来解决，但是这样做并没有解决实际性的问题。不但浪费材料增加成本，还不能达到预期的目的，随着带式输送机的大型化，合理的设计制造出大型滚筒已成为带式输送机的关键问题。目前，我国设计的滚筒尽管可以满足生产需求，但是由于缺乏研究，相同规格的滚筒与国外相比多消耗材料，使产品缺乏竞争力。因此选择该课题的目的就在于对大型滚筒进行力学分析及设计，找到合理的设计计算方法。

二、国内外研究综述：

随着国内外机械工业水平的不断发展，滚筒的结构、加工、安装等方面发生着日新月异的变化。由于焊接技术的不断发展，焊接强度的可靠性得到保证，虽然多数大型滚筒采用铸焊结构，但焊接结构也有所增加。轮毂和主轴的联结方式也由键槽连接向胀套连接转变。原来的辐板采用加强筋，现在直接用钢板制成。

过去国内外在设计滚筒的各零部件时，常采用基于经典弹性力学理论导出的简单的经验公式。近年来，国内研究人员对于大直径滚筒的设计方法作了多方面的探索。东北工学院于升忠等人于1980 年用有限元半解析法对一合拉力为13.6 吨的双辐板

结构滚筒进行了有限元分析。由于分析过程中忽略了输送带与驱动滚筒间摩擦力的作用，因此结果与实际相差较大。因为输送带与滚筒之间的摩擦力是滚筒扭曲变形的重要因素。西安冶金建筑学院的陆鸿生选择新的力学模型，根据圆柱体弯曲的有矩理论，分别推导出传动滚筒和改向滚筒在外载荷作用下壳体内的位移、内力和应力的计算公式，为精确计算提供了理论依据，在一定程度上揭示了筒体直径、两辐板间距和拉力与应力之间的关系。存在的问题是其力学模型条件苛刻，将筒体与辐板分开考虑，这对计算结构准确性有较大的影响。因为辐板的形状、厚度对筒体的应力和变形有不可忽视的影响[4]。

西安交通大学曾经运用SAP5对驱动滚筒做有限元分析，对驱动滚筒的刚度和强度进行了分析并得出:摩擦力是滚筒扭曲变形的重要团素；从应力与变形两个方面说明，辐板的加强筋，在滚筒非临界状态下，对局部变形与筒体应力分布影响不大，只是在临界状态下能提高滚筒的整体稳定性；滚筒的径向最大变形在滚筒中部。通过分析，对筒体厚度进行了优化，达到节省材料的目的。

煤炭科学研究总院上海分院曾经做过强力滚筒的有限元分析，对滚筒各点的受力、变形大小进行分析，通过实验验证了有限元计算滚筒受力的可靠性。西安科技学院刘金依等人采用大型有限元分析软件ANSYS，对英国安德森——梅沃公司顺槽可伸缩带式输送机传动滚筒的应力分布规律进行了计算，得出了应力分布图，并找到危险区域，从理论上对滚筒的常见破坏形式进行了研究，为进一步改进滚筒的受力状况，实现滚筒的标准化生产提供了必要的理论依据[5]。他们对滚筒的理论研究和试验结果对本课题有十分重要的参考价值和指导意义。随着计算机技术的发展，有限元方法得到了长足的发展，有限元应用也扩展到机械、电子等领域。事实证明对带式输送机滚筒进行有限元分析是十分合理和有效的。

国外从20 世纪60 年代就已经开始对滚筒的设计计算方法、强度分析、合理的

结构设计进行研究。关于这方面的研究从总体上分为两类：第一类是Lang、Schmolzi、Das [6][7]等对滚筒用半解析法进行研究；第二类是Linder、Vodstrsi、Siva [8][9]等使用了有限元方法。但绝大多数的研究人员都把滚筒看作各个零件的组合，而不是把滚筒当作一个整体来分析。尽管也有一些有限元法已经把滚筒当成整体来考虑，但迄今为止还没有关于滚筒受到非对称载荷系统的研究。

三、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法：

1. 图书馆查阅相关资料。

2. 在网上查阅相关资料。

3. 在工厂的实践毕业实习。

4. .老师和工程师的指导。

四、主要参考文献与资料获得情况：

[1] 于励民王得胜刘钢华编著.带式输送机驱动原理与选型设计 2003

[2] 濮良贵纪名刚编著. 机械设计. 高等教育出版社2007

[3] 孙桓陈作模葛文杰主编. 机械原理. 高等教育出版社2006

[4] 孔庆华刘传绍主编. 极限配合与测量技术基础. 同济大学出版社2002

[5] 刘金依.带式输送机驱动滚筒的应力分析.煤矿机械 2001

[6] 徐灏主编. 机械设计手册. 机械工业出版社1991

[7] 辛一行主编. 现代机械设备设计手册. 机械工业出版社2000

[8] 顾崇衔主编. 机械制造工艺学. 陕西科学技术出版社1999

[9] 耿跃海.带式输送机滚筒结构的设计计算.起重运输机械 2002

毕业设计（论文）进度安排（按周说明）：

第一，二周：确定题目，收集相关资料；

第三周：确定设计方案，进行结构设计；

第四周：带式输送机传动滚筒结构；

第五周：带式输送机传动滚筒的选择和计算；

第六周：机构尺寸参数的确定；

第七周：传动滚筒的设计；

第八周：轴的设计；