毕业设计论文链板式输送机传动装置设计.docx

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毕业设计论文链板式输送机传动装置设计

分类号UDC单位代码10644

密级公开学号xxxxxx

本科毕业设计

链板式输送机传动装置设计

学生姓名：

xxxxx

二级学院：

物理与机电工程学院

专业：

机械工程及自动化

班级：

201x级xx班

学号：

20110xxxxx

指导教师：

xxxxxxx

完成时间：

年月日

中国∙达州

年月

5

4.9

4.2连接轴的设计计算9

4.3轴承的选择12

4.4链板间的啮合计算13

4.5润滑剂的选择14

4.6链板的张紧控制15

5.总结16

6.致谢17

7.参考文献18

链板式输送机传动装置设计

机械工程及自动化

201x级xx班：

xx指导教师：

xx

摘要：

随着数控设备的飞速发展，我们不难发现，各行各业的生产现场的自动化生产线不仅大大提高了生产效率，还很大程度地减少了劳动强度，提高了经济效益。

在自动化生产线中占有很重要的地位的设备当属输送机，它是最重要的散状物料输送与装卸设备。

而输送机中链板式输送机是最为常见的输送机类型。

链板式输送机，由动力装置（电机）、传动轴、滚筒、张紧装置、链轮、链条、轴承、润滑剂、链板等等构成。

其中带动物料的输送的主要的两个部分为：

链条，利用它的循环往复运动提供牵引动力；金属板，作为输送过程中的承载体。

其原理主要是利用固接在牵引链上的一系列链条提供牵引力，用金属板作承载体引领物料随着水平或者倾斜方向输送。

链板式输送机被广泛运用于各行各业之中，电力、冶金、酿酒、化工、医疗、机械制造等等宽广的领域。

为满足生产现场的各种需求，我们可以对自动化线中的输送机器进行具体设计，来达到要求和目的。

在酿酒自动化生产线改造中，对曲粉的加工和运输的输送机就选用了链板式输送机，并根据具体的生产需要及配合，打造一款量身定做的链板式输送机。

那么，本文针对此款在酿酒自动化生产线中的链板式输送机进行了研究和设计，主要工作包括以下几个方面：

（1）到生产现场进行一些数据测量，根据酿酒自动化生产线的生产需求和实际的现场情况，确定输送机设计过程中必要的且需要满足生产要求的数据，以便对输送机的各个组成部分进行设计和研究。

（2）通过测量数据，推算其他数据，并设计输送机各组成部分。

根据推出的数据，确定输送机的电机，连轴，减速箱，轴承，润滑等等的选择和确定。

（3）使用solidworks建模，绘制出输送机的三维图形，并确定输送机的传动原理。

对着三维图解释输送机传动原理。

关键词：

链板式输送机；轴承；张紧控制

Chain-plankconveyertransmissiondesign

Mechanicalengineeringandautomation

Theclassxofgrade20xx:

xxxn Theinstructor:

xxxxx

Abstract:

Withthequickdevelopmentofnumericalcontrolequipment,wecaneasyfindthatautomaticproductionfieldinallworksoflifenotonlycanimprovetheproductionefficiency,butalsodecreasethelabourstrengthandimproveeconomicbenefitinalargeextent.Occupiesveryimportantpositioninautomatedproductionlineequipmentistheconveyor,itisoneofthemostimportantmaterialtransportingandhandlingequipment.Andconveyorchainplateconveyoristhemostcommontypeofconveyor.

Chainplateconveyor,apowerdevice（motor）,atransmissionaxis,aroller,tensioningdevice,sprockets,chains,bearings,lubricants,chainplate,etc.Whichdrivethematerialsforthedeliveryofthetwomainparts:

thechain,usingitscyclingsportsprovidetraction;Metalplate,asthesupportingbodyintheprocessofdelivery.Itsprincipleistousefixededgeinaseriesofchaintoprovidetractiontractionchain,withametalplatebearingleadmaterialasthelevelortiltdirection.Chainplateconveyoriswidelyusedinallwalksoflife,electricpower,metallurgy,brewing,chemical,medical,machinerymanufacturing,etc.Tosatisifiedallkindsofneedsinproductionfield,wecandesignthetransportmachineinautomaticproductionlinetoreachdemandandpurpose.

Inreformofautomaticproductionlineofmakingwine,weselectchain-plankconveyerastrasportionmachineduringtheprocessoftransportConiocanpsapostmaculata.Andaccordingtothespecificneedsandcooperatewithproduction,creatingatailor-madechainplateconveyor.

Aimingatthiskingofconveyer,thistextstudiesanddesignsthechain-plankconveyer.Mainlyworkincludesfollowingseveralaspects:

Firstly,gotoproductionlinetomeasuredata.Accordingtotherequirementsandactualconditionofproductionline,ensurethenecessaryandsatisfyingdatatodesigneachpartofconveyer.

Secondly,getthroughmeasurementdata,gaintheotherdata.Accordingtoalldatas,selectandensureelectricalmachine,connectingshaftandsoon.

Thirdly,usesolidworkstodrawthree-dimensionalfigure,andanalysisthetransmissionprinciple.

Keywords:

Chain-plankconveyer;bearing;tensioninggear

1．绪论

1868年，英国出现了第一台带式输送机；1887年，美国出现了第一台螺旋输送机；1905年，瑞士发明了钢带式输送机；1906年，英国和德国同时出现了惯性输送机。

此后，在第二次工业革命“电气时代”的余温影响下，机械制造行业不断繁荣昌盛，同时，化工、冶金、煤矿、电动机等行业也快速发展，很大程度上带动输送机的技术的进一步发展。

应用范围由原来车间内部单一行业的输送，发展到在企业内部、企业之间、城市之间甚至跨行业之间的生产运作、物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。

由于输送机不仅能输送大量的散状物料，减少劳动强度、劳动时间，还能给装卸物料带来便利，故输送机被广泛应用于矿山，冶金，建材，化工，电力，食品加工等工业领域，同时在煤矿、金属矿、医疗、钢铁企业、港口、水泥厂等地都可以看到它被大量应用，运输机械不仅能完成散状物料的输送，还可以输送成件物料。

其依据使用地点，工作环境，输送物料种类的不同，在其设计和应用中也会有较大的差别。

近几年国外链板式输送机发展迅速，其主要表现在两个方面：

第一，链板式输送机的功能朝着多元化方向发展，能满足生产的各种需求，广泛运用于各行各业之中，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；第二，带式输送机本身结构技术的完善、输送机组成零件的精简、装备的优化，从而使输送机的内部构造扎实和优化，向着长距离、大运量、高带速等大型输送机的方向发展。

但开发应用于带式输送机动态分析和监测技术仍是最为重要的发展目标，不仅能提高了链板式式输送机的自动化程度，还能很大程度上提高输送机运行的可靠性和性能。

相对国外链板式输送机的发展现况，国内的链板式输送机发展相对缓慢，运输距离一般都较短。

国外使用的板式输送机使用长度长达1000米，而国内长度仅可达200米。

同时还有自动化程度较低，组成零件存在较多缺陷，结构不灵活等现象。

尽管存在很多缺陷，根据国内的生产实际需求及设备的装载能力，链板式输送机向着切合自身情况和生产情况发展的道路前进。

诸如，输送线路灵活多变、可在输送过程中进行分类、干燥、冷却等工艺过程等等。

针对生产实际的需求，往往需要改进结构或者零件来满足一定的功能。

那么在公司的酿酒自动化生产线改造中，在曲粉的加工和运输的输送机中选用的链板式输送机，应满足以下功能：

第一，要满足对曲粉进行一定距离和批量的运输；第二，应在此过程中实现对曲粉的摊凉，第三，尽量控制成本，提高生产效率和生产质量，最大限度的满足生产需求。

在本论文中，我将在现有的链板式输送机设计及制造理论基础上，提出一款一定运量，一定距离的链板式输送机设计方案。

此次设计的链板式输送机虽然在运行性能上和运行的距离上达不到国外输送机的标准，但就针对生产实际的需求和客户的要求这方面，设计的链板式输送机达到了它应有的性能，是切合实际的一款输送机，具有较强的实用和耐用价值。

此外，此次设计还将针对一些小细节进行精简和优化，尽量控制成本，提高生产效率，满足生产需求。

未来输送机主要将朝着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展，下面就这几方面简要介绍输送机未来的发展方向。

首先，就向着大型化发展方面而言，大型化是从输送物料的重量、输送的距离、输送的倾角等方面诠释的。

目前，水力输送装置的长度已达440公里以上。

接着，减小外界自然环境对输送机的工作运行的影响，不可忽略的，其前提是在满足生产实际的需求和客户的要求。

恶劣的工作环境会大幅度的降低输送机的生产效率，那么，克服高温、低温、腐蚀性、放射性、易燃性、易爆性等各种环境的影响，扩大输送机的应用区域，将是我们未来研究的课题。

同时，减少资源浪费，提高生产效率，满足生产需求不仅仅是客户的需求，更是我们对地球自然资源的最大利用和节约。

最后就环境和资源方面而言，输送机将朝着降低能量损耗、减少环境污染方向发展。

未来将1吨物料输送1公里所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。

另外，要求减少输送机在工作时所产生的粉尘、噪声和排放的废气，实现我们的环境友好型的目标。

2．原始数据及总体技术方案

原始数据

在酿酒自动化车间里，用于发酵的曲粉，由于热度高和技术要求等问题，需要在曲粉加工成曲饼之前，用链板式输送机缓冲物料一段时间，以起到摊凉和提高生产质量的作用。

根据生产线的要求和需求，输送机应满足的数据有以下几个：

1曲粉在输送机输送之前有自身速度

；

2需要输送带每分钟输送体积

；

每分钟输送重量为

；

③在输送带上的缓冲时间为t=10min。

根据生产线的要求和需要，输送机的总体设计数据如下：

1设计的输送机周边的挡料板宽为S=1000mm，高为H=300mm

2输送带的总长为L=2m,传动链轮直径D=200mm

由输送机应满足的数据来验证输送机设计数据的正确性，验证过程如下：

理论上，输送的物料在输送机上的总体积为

输送的物料在输送机上的总重量为

实际上，根据堆料的长宽高可得：

V总′=L×S×H=1××

因为V总′

≥

，所以设计的输送机整体数据是满足需求的。

3．链板式输送机的传动原理

下图是链板式输送机的总体和局部剖视图的三维图，根据图简要介绍链板式输送机的传动原理。

1——输送机架2——减速电机3——料斗

4——链板式链条5——链轮6——传动轴

物料流动方向

34

12

输送机总体三维图

注：

⑴输送机局部视图是由输送机

56总体三维图的局部剖视图得来。

⑵剖视方向：

与电动机相连的

传动轴轴线方向。

输送机局部视图

传动原理：

启动减速电机2，动力传给传动轴6。

动力同时带动传动轴上的链轮转动。

链轮转动过程中，链条与链轮发生啮合，同时，链条与链条之间发生啮合。

因此，使链板循环转动起来。

物料随着链板低速稳定地运行，在料斗范围内运输到下一环节。

4．链板式输送机的结构组成

电机功率转速等数据的计算

1.类型选择：

按照生产要求和需求，电动机选择Y系列三相异步电动机

查资料和表[1]得的一些数据得：

⑴链板的材料选用304不锈钢，链轮的材料选用黄铜，查两者之间的摩擦系数μ=0.15;

⑵联轴器、轴承、齿轮传动、链轮的传动效率分别为：

η1=0.98η2=0.97η3=0.96η4

电动机的必要数据推算过程：

①链板和链轮之间的摩擦力f=μ×F=μ××630×10=945NF牵引=f=945N

②电动机的总传动效率ηa=η²1×η²2×η²3×η4²×²×²×

③电动机的转动线速度

ω=2πn=2π×

V线=ω×r×100=395mm/min=/s

④电动机的输出输入功率

查表[2]得两级圆柱齿轮减速器向轴式的传动比i=7.1～50

电动机转速可选范围为：

Nd=i×

4.电机型号的选择

由于电动机的转速在4.47r/min～31.5r/min之间，属于低速电动机，应选择一款减速电机。

根据转速要求和实际生产情况，在SEW减速机公司选择一款电机。

根据计算的功率和转速范围，查SEW减速机的样本数据得以下数据：

表4-1电机参数表

输出轴许用径向载荷F（N）

减速机速比i

输出转矩Ma

输出转速n（r/min）

型号

重量m（kg）

103500

302

16800

FA157R97DRS132MC4

810

56200

5030

17

FA107DRS132MC4

290

58100

3480

25

FF107DRS132MC4

330

综合转速和重量等数据，选择表中型号为FA107DRS132MC4的电机。

说明：

电机型号中FA107表示减速机的型号，DRS132表示电机型号，MC4表示电机的极数。

SEW减速机是一款将电机和减速机连接在一起共同设计和售卖的电机，故表中的数据均为减速箱的各项数据。

4.2连接轴的设计计算

1.连接轴的材料选择：

由于减速机功率不大，其他无特殊要求，故选择了和链轮的材质一样的45钢，调制处理和法兰处理。

2.初步确定轴的最小直径：

输出轴的功率P3=P×η=8.27kw

由于传动轴的材料为45钢，故查表A0=112dmin=A0

=30mm

3.轴的结构设计

（1）经初步分析比较，确定的传动轴的装配简图如下示例：

（2）传动轴各段的确定情况和与轴接触的零件（联轴器、轴承等）的确定情况

首先，设计的轴根据工作需要，我设计了三段。

①AB轴段是使用联轴器将减速机和传动轴连接，将减速机的动力传给轴，故设计为轴肩。

AB轴段直径由之前的计算得DAB=30mm，半联轴器的长度L=80mm,半联轴器与轴配合的孔长度L1=62mm,考虑到定位的可靠性，故取LAB=60mm。

②BC轴段是传动轴将动力传给链轮的部位，此段考虑到传动的方便性和可靠性，将轴设计成30×30的正方轴。

根据工作要求和链轮情况，设计BC轴段的长度为LBC=1092mm.

③CD轴段用于传动轴和输送机架的连接，在此段要选用轴承使轴向定位。

由于轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用带座轴承。

根据工作需要LCD=155mm

（3）轴上零件的周向定位和轴上倒圆角尺寸

轴和半联轴器的周向定位采用平键连接，轴和链轮的轴向定位采用面面接触式连接。

按DAB查表得平键截面b×h=8mm×4mm,键槽用键槽铣刀加工，长为80mm,为了保证半联轴器与轴配合的良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合[3]为

。

防止轴误伤人，轴的各端面均倒角为C1。

[4]

①作用在链轮上的力：

链轮的分度圆直径为d=200mm

T1=9550000

=

②载荷在水平面支反力

③载荷在水平面弯矩MH1=FNH1×L2×103××106N·mm

MH2=FNH2×L3×104××106N·mm

④载荷在垂直面支反力Fa1=Ft1×tanβ×104×tan15º×104N

Fr1=Ft1×tan20º／cosβ×104tan20º／cos15º×104N

⑤载荷在垂直面的弯矩MV1=FNV1L2×103××106N·mm

MV2=FNV2L3×104××106N·mm

⑥载荷总弯矩M1=

×106

M2=

=3×106

将计算出的各种数据列于表中

表4-2传动轴参数表

载荷

水平面H

垂直面V

支反力F

FNH1×103N,FNH2×104N

FNV1×103N,FNV2×104N

弯矩M

MH

MV1×106N·mm

MV2×106N·mm

总弯矩

M1×106M2=3×106

扭矩T

×106

根据表中数据和校核标准,以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6,轴的计算应力为σca=

=

由已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得［σ-1］=60MPa。

因此σca＜［σ-1］，因此设计的轴是安全。

4.3轴承的选择

[5]：

在此次设计的链板式输送机中用到的轴承主要用于安装和固定作用。

由于工作环境温度较高和重载的原因，材料选用了高温轴承钢。

这种钢具有足够高的高温硬度、高温耐磨性、高温接触疲劳强度、抗氧化性和高温尺寸稳定性。

现在应用的高温轴承钢主要有以下三类：

（1）Cr4Mo4V（M50）钢是性能优良的耐热轴承钢，在高温下有高的硬度和疲劳寿命，主要用于航空发动机，可在315℃以下长期工作，短时可用到430℃；

（2）Cr15Mo4钢在260～280℃范围内有较高的硬度和耐蚀性，可制造480℃以下工作的耐蚀轴承，如用于喷气发动机和导弹；（3）12Cr2Ni3Mo5（M315）是广泛应用的高温渗碳轴承钢，适合于在430℃以下工作，可用来制造形状复杂和承受冲击的高温轴承。

2.轴承类型的选择：

轴承类型上，选择了型号为UCP206带座外球面轴承。

由于轴承座方便安装且固定性能较好，故选择此类型轴承。

UC表示是带有轴承座的轴承，P表示轴承座的形式是立式座。

表4-3带座轴承参数表[6]

型号

内径（mm）

外径（mm）

高度（mm）

重量（kg）

UCP205

25

140

UCP206

30

165

UCP207

35

167

由于轴的直径为30mm，故选用型号UCP206带座轴承，其尺寸参数有：

内径30mm、外径42.9mm、高度165mm、重量1.24kg。

4.4链板间的啮合计算

[7]

①链条节距P的确定

当量的单排链计算功率

根据当量的单排链计算功率Pca、单排链额定功率Pc和主动链轮转速n1,在满足Pca≤Pc

②链轮分度圆直径

考虑到运动的均匀性和链条的使用寿命等情况，综合考虑主动链轮的齿数取Z1=15从动链轮齿数Z2=45

③齿顶圆直径

④齿根圆直径

⑤齿高

⑥齿宽

⑦齿侧倒角

⑧齿侧半径

①初选中心距

，取

。

则链节数

为避免使用过渡链节，LP0=120mm

②链传动的最大中心距为

链轮水平布置时的压轴力系数KFP=1.15，则压轴力为

4.5润滑剂的选择

润滑脂常用在一些要求不高，难以经常供油，工作温度不高的轴承中；固体润滑剂一般是在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力，用于有特殊要求的场合。

所以，相对前两种润滑剂，润滑油是相对比较适合本款带座轴承的。

由于所设计的带座轴承主要承受轴向的载荷，所以应选用较高黏度的极压抗磨润滑油。

为保证润滑油对轴承的润滑效果处于良好状态，应定期更换润滑油。

良好的润滑可缓和冲击，减轻磨损，延长链条使用寿命。

根据计算的链速和转速查表得应采用滴油润滑方式。

用油杯滴油，每分钟供油5~20滴，速度高时取大值。

4.6链板的张紧控制

1.张紧的目的：

为了避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也是为了增加链条与链轮的啮合包角。

2.张紧的方法：

此次主要是调节中心距来进行张紧。

下图是张紧部分的局部图

1——传动轴2——板金件3——螺帽4——链轮

张紧原理介绍：

调节螺帽（放松或放紧）的距离，带动板金件移动，使得固定在板金件上的传动轴也跟随移动，即可使与链轮啮合的链条拉紧或放松。

5．总结

链板式输送机是各个行业中较为常用的运输机器，不仅能实现生产线的自动化，减小了劳动强度，还大大提高了生产效率。

本文根据酿酒生产线的实际需求，设计了一款一定时间内对曲粉的加工、运输和摊凉的低速链板式输送机，加长了曲粉的摊凉时间和运输距离。

本文的主要工作总结如下:

（l）为改造酿酒生产的生产线，满足生产的工作需求，在生产现场进行了必要的数据测量。

同时，根据生产需要：

曲粉需在输送机上缓冲10min的生产要求，设计了此款链板式输送机。

（2）此次设计对输送机的每个部分都进行了细致的优化设计，并通过solidworks三维制图软件模拟了输送机的三维图像，不仅能直观的观看此款输送机，还能及时发现问题，进行改进