带式输送机传动滚筒的设计与计算

带式输送机传动滚筒的设计与计算

带式输送机在港口、煤炭、电厂等物料输送中应用日益广泛, 传动滚筒是带式输送机的关键部件, 其作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上。根据滚筒的承载不同, 可将滚筒分为轻型滚筒、中型滚筒、重型滚筒, 轻型滚筒为焊接结构, 即辐板与筒皮焊接, 轮毂与轴采用键连接, 中型滚筒和重型滚筒为铸焊结构, 即辐板与轮毂采用整体铸造形式, 然后与筒皮焊接, 轮毂与轴采用胀套连接, 胀套连接的优点是:定位精确、传递扭矩大、易于拆装、避免轴向的攒动等。传动滚筒表面都覆盖橡胶或陶瓷以增大驱动滚筒与输送带间的摩擦系数。由于中型滚筒和重型滚筒承载重, 设计计算不合理, 容易造成滚筒断轴等事故的发生, 因此, 本文为某矿设计的传动滚筒的实例对中型滚筒和重型滚筒的设计计算加以说明。

一、原始参数

滚筒合张力260KN、扭矩40KN·m、滚筒直径φ1000㎜, 带宽2200mm

二、结构简图

三、选择材料

采用45# 钢, 调质处理, 机械性能为:

抗拉强度σb=580 MPa 屈服点σs=290 Mpa弯曲疲劳极限σ1=235 Mpa 扭转疲劳极限

τ1=135 MPa许用静应力σ1p=238 MPa ,许用疲劳应力σ1p=165 MPa

四、初选轴径

1.确定轴伸直径, 按扭转强度计算轴伸直径d=17.2 Tτp3!

轴传递的扭矩T=40 kN·m = 40000 N·m

轴的许用扭矩剪应力τp=35 MPad1=17.2 40000353! =180㎜

根据结构要求取轴伸直径180㎜

2.确定胀套处轴径

按弯扭合成强度计算轴径d=21.68 M2+(ψT)2 !σ-1p3!

轴在胀套处所受弯矩M=52000 N·m,

轴在胀套处所受扭矩T=40000 N·m

校正系数对于单向旋转ψ=0.7

轴径d2=21.68 520002+(0.7×40000)2 ! 1703! =153㎜

根据结构要求取d2=240㎜

轴的结构尺寸如下图

五、强度校核

按疲劳强度安全系数校核,

仅考虑弯矩作用时的安全系数

Sσ= σ-1

Kσ

βεσ

σa

+ψσσm

仅考虑扭矩作用时的安全系数

Sτ= τ-

1

Kτ

βετ

τa

+ψττm

弯曲时的有效应力集中系数Kσ=1.52

扭转时的有效应力集中系数Kτ=1.57

轴表面质量系数β=0.9

弯曲时的尺寸影响系数εσ=0.6

扭转时的尺寸影响系数ετ=0.6

材料拉伸的平均应力折算系数ψσ=0.34 材料扭转的平均应力折算系数ψτ=0.21

d2=240㎜处的抗弯截面模数Z= πd3 2

32

= 3.14×243

32

=1356.5cm3

抗扭截面模数Zp= πd3

2

16

=2Z=2713cm3

对称循环弯曲应力的应力幅σa= M Z

= 52000

1356.5

=38.3MPa

脉动循环扭转应力应力幅τa

= T

2ZP

= 40000

2×2713

=7.4MPa

脉动循环扭转应力平均应力τm

=τa

=7.4MPa

仅考虑弯矩作用时的安全系数:

Sσ= σ- 1

Kσ

βεσ

σα+ψσσm

= 235

1.52

0.9×0.6

×38.3+0.32×0

=2.18

仅考虑扭矩作用时的安全系数:

Sτ= τ-

1

Kτ

βετ

×τα+ψτ×τm

= 135

1.57

0.9×0.6

×7.4+0.21×7.4

=5.85

安全系数S= Sσ·Sτ

Sσ

2+Sτ

2 !

= 2.18×5.85

2.182+5.852 !

=2.04

互邻———指拥有共同边界线(点)的两个直接相邻的区域。

具体如“图7”～“图9”所示。

图7

图8

图9

“图7”中:

“X 区域”与1, 2⋯, K

为互邻关系。

2 与4 及5 与7, 则为非互邻关

系。

现将“图7”转换为“图8”, 可

知: 在“图8”中原有的X, 1, 2, ⋯, K

各区域之间的互邻关系是保持不变

的。

现将“图8”转换为“图9”, 可

知: 在“图9”中原有的X, 1, 2, ⋯, K

各区域之间的互邻关系仍然是保持不变的。

因此, 从互邻关系保持不变的角度来说“图9”与“图7”是“等效的”。

由于上述图中的“X”是“地图”中的任意的某个区域。

因此, 从互邻关系保持不变的角度来说以下的“图10”与“图7”是“等效的”。

图10

注: “图10”中的, A, B, C, D 分别代表四种不同的颜色。

(3)由“图10”可知:

用A, B, C, D 四种不同的颜色就可以达到区别“地图”上所有区域的目的了。

至此, “四色定理”证明完毕。

因此, 我们可将“四色定理”称之为“砖墙定理”。

( “图10”中的, A, B, C, D 分别代表一块“砖”。)

(4)关于四色定理的本质及其推论

①关于四色定理的本质。

在笛卡尔平面座标系中, 平面被分为“四个象限”, 这就是四色定

理成立的本质原因。

②关于四色定理的推论。

在笛卡尔空间座标系中, 空间被分为“八个区域”, 由此可知:

用A, B, C, D, E, F, G, H 八种不同的颜色就可以达到区别“空间”上所有区域的目的了。