食品提升機的設計

食品提升機的設計,食品提升機的設計,食品,食物,提升,晉升,設計 食品提升機的設計 學 生： 指導老師： （）摘 要：本設計為一種新型食品包裝自動輸送線的專用設備食品提升機的設計。利用異型輸送帶的盛料和輸送作用，結合常用帶式提升機的輸送原理，實現產品水平提升、輸送的功能。該機設計輸送精度高、運行平穩(wěn)、制造成本低、實用性強、自動化程度高，極大地提高了工作效率。據此設計可用于不同承載對象的其它類食品提升機，降低機器設計難度，具有廣泛的應用前景。關鍵詞：減速器；改向滾筒；改向壓輪；托輥 Design of Food Elevator (College of Engineer, Hunan Agricultural University,Changsha 410128, China) Abstract: A new type of special equipment for food packaging automatic transportation line elevator is designed in this paper. Special-shaped belt hoist realized the function of lifting and transporting prod-ucts by using special-shaped conveyor belt to load and transport materials,combined with the conveying prin-ciple of common belt hoist.This device had the advantages of high precision，smooth operation,low manufac-turing cost,high practicability,high automation and it will improve the efficiency greatly.This design can be used for the other types of food hoist carrying different load-bearing objects, and lower the difficulty of designing machine. So, it has a wide range of applicationsKey words：Reduction gear; Changes to the drum; Pressure roller; Supporting roller1 前言1.1 食品機械概述 食品機械指的是把食品原料加工成食品(或半成品)過程中所應用的機械設備和裝置。目前，我國食品機械的發(fā)展任重而道遠、空間廣闊，究其主要原因是我國人民消費的食品大多是來自農業(yè)的未加工食品，每年因缺乏必要的食品加工機械使食品資源不能直接加工、貯藏、保鮮而造成的損失高達幾十億元，未能深加工綜合利用而造成的資源浪費損失更高，因此我國食品機械具有廣闊的市場前景。我國食品機械制造業(yè)的產品，能跟上國際先進水平的不少，但真正具有自主知識產權、具有技術創(chuàng)新的產品卻是甚少。這里所說的“跟”字，是“跟進”甚至是仿制，而創(chuàng)新極少。所以，我國食品機械制造企業(yè)要從創(chuàng)新的角度，從自主知識產權的高度來開發(fā)新產品，開發(fā)出具有國際一流水平的先進設備，這樣，才能真正實現國產食品機械制造業(yè)的提檔升級。 要實現國產食品機械制造業(yè)的提檔升級，最重要最根本的一條，就是要提高該行業(yè)從業(yè)人員的綜合素質。這個綜合素質即思想素質和技術素質。思想素質包括思想觀念、思維方式、決策水平和創(chuàng)新思想。2009年1月23日，國家標準化管理委員會(SAC)發(fā)布了國家標準食品機械安全衛(wèi)生。標準規(guī)定了食品機械裝備的材料選用、設計、制造、配置方面的安全衛(wèi)生要求。本標準適用于食品機械裝備，也適用于具有產品接觸表面的液體、固體和半固體等食品包裝機械。這樣，食品包裝機械的發(fā)展就有了更堅實的基礎?；谌蛐缘氖称钒踩遮厙谰?，發(fā)達國家對食品機械安全生產技術的研究與應用十分重視，都是從食品機械的設計制造做起達到食品加工的安全衛(wèi)生。實現方式有兩條：一是制訂完善的食品機械技術規(guī)范；二是按照這些技術規(guī)范嚴格組織食品機械的設計、制造和應用。在這些技術規(guī)范中，最主要的是食品機械的機械安全與衛(wèi)生要求，其內容涵蓋了食品機械的設計與制造、設備選型與配套、設備安裝與驗證等環(huán)節(jié)，這也是國際上食品機械研究、開發(fā)、制造的通行要求。其他國家食品機械制造業(yè)擬與國際實現接軌，必須符合這些安全衛(wèi)生技術要求，它屬于目前食品機械與國際接軌的基本條件。隨著社會進步和經濟發(fā)展,食品加工這一傳統(tǒng)行業(yè)已經發(fā)生、正在發(fā)生而且還將發(fā)生巨大的變化。這種變化的突出特點包括:食品形式方便化,出現了以方便面為代表的各式各樣的方便食品、方便調料;食品口味多樣化,中式、西式、南甜北咸、東辣西酸;食品內容功能化,不只是傳統(tǒng)意義上的吃飽、吃香,而是更為注重營養(yǎng)全面,有些還賦予食品特定的營養(yǎng)功能;食品生產工業(yè)化,包括加工操作的機械化、自動化和產品質量的標準化。在這種變化中,食品加工機械與設備具有重要作用。食品加工機械化的意義主要體現在以下幾個方面:（1）規(guī)范生產程序,保證產品質量,通過設定合理的操作程序,利用機械自動完成作業(yè),因減少了傳統(tǒng)生產過程中人的直接參與和操作的隨意性,產品質量的均一性更好,衛(wèi)生質量更高,這是保證產品的標準化這一現代食品工業(yè)的重要特征的主要手段。（2）降低生產成本,由于勞動生產率和產品質量的提高,加上利用機械可以更為充分合理地使用原料,降低了物耗,使得生產成本得以有效降低。（3）減輕了勞動強度,提高了勞動生產率,一個操作人員可以同時管理一臺或者幾臺,甚至一套具有高生產能力的設備。（4）改善了勞動環(huán)境。（5）能完成人力無法完成的作業(yè)8。1.2 食品提升機簡介提升機是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運機械，又稱連續(xù)輸送機。輸送機可進行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應用十分廣泛。中國古代的高轉筒車和提水的翻車，是現代斗式提升機和刮板輸送機的雛形；17世紀中，開始應用架空索道輸送散狀物料；19世紀中葉，各種現代結構的輸送機相繼出現。1868年，在英國出現了帶式輸送機；1887年，在美國出現了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現了鋼帶式輸送機；1906年，在英國和德國出現了慣性輸送機。此后，輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機械化和自動化不可缺少的組成部分。提升機一般按有無牽引件來進行分類。具有牽引件的輸送機一般包括牽引件、承載構件、驅動裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅動裝置給輸送機以動力，一般由電動機、減速器和制動器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使牽引件保持一定的張力和垂度，以保證輸送機正常運轉；支承件用以承托牽引件或承載構件，可采用托輥、滾輪等。 具有牽引件的輸送機的結構特點是：被運送物料裝在與牽引件連結在一起的承載構件內，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運送物料的有載分支和不運送物料的無載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運動輸送物料。這類的輸送機種類繁多，主要有帶式輸送機、板式輸送機、小車式輸送機、自動扶梯、自動人行道、刮板輸送機、埋刮板輸送機、斗式輸送機、斗式提升機、懸掛輸送機和架空索道等。沒有牽引件的輸送機的結構組成各不相同，用來輸送物料的工作構件亦不相同。它們的結構特點是：利用工作構件的旋轉運動或往復運動，或利用介質在管道中的流動使物料向前輸送。例如，輥子輸送機的工作構件為一系列輥子，輥子作旋轉運動以輸送物料；螺旋輸送機的工作構件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉運動以沿料槽推送物料；振動輸送機的工作構件為料槽，料槽作往復運動以輸送置于其中的物料等。未來提升機的將向著大型化發(fā)展、擴大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。 大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達440公里以上帶式輸送機的單機長度已近15公里，并已出現由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結構。擴大輸送機的使用范圍，是指發(fā)展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結團、粘性物料的輸送機。 帶式輸送機由驅動裝置拉緊裝置輸送帶中部構架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續(xù)方式運輸物料的機械。應用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。它既可以進行碎散物料的輸送，也可以進行成件物品的輸送。除進行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。所以帶式輸送機廣泛應用于現代化的各種工業(yè)企業(yè)中。在礦山的井下巷道、礦井地面運輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中，廣泛應用帶式輸送機。它用于水平運輸或傾斜運輸。通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。（1）輸送帶常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-1540C之間。物料溫度不超過50C。向上輸送散粒料的傾角1224。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點，但對于氣候的適應性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機的主要技術參數。（2）托輥分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210230）、雙滾筒（包角達350）和多滾筒 （用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由25個輥子組成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調心托輥用以調整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對帶的沖擊。（3）滾筒分驅動滾筒和改向滾筒。驅動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210230）、雙滾筒（包角達350）和多滾筒（用于大功率）等。（4）張緊裝置其作用是使輸送帶達到必要的張力，以免在驅動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內。帶式輸送機的技術優(yōu)勢：首先是它運行可靠。在許多需要連續(xù)運行的重要的生產單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內船舶裝卸等均采用帶式輸送機。如在這些場合停機，其損失是巨大的。必要時，帶式輸送機可以一班接一班地連續(xù)工作。帶式提升機動力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無相對移動，不僅使運行阻力小(約為刮板輸送機的13-15)，而且對貨載的磨損和破碎均小，生產率高。這些均有利于降低生產成本。帶式提升機的輸送線路適應性強又靈活。線路長度根據需要而定短則幾米，長可達10km以上?？梢园惭b在小型隧道內，也可以架設在地面交通混亂和危險地區(qū)的上空。根據工藝流程的要求，帶式輸送機能非常靈活地從一點或多點受料也可以向多點或幾個區(qū)段卸料。當同時在幾個點向輸送帶上加料(如選煤廠煤倉下的輸送機)或沿帶式輸送機長度方向上的任一點通過均勻給料設備向輸送帶給料時，帶式輸送機就成為一條主要輸送干線。帶式提升機可以在貯煤場料堆下面的巷道里取料，需要時，還能把各堆不同的物料進行混合。物料可簡單地從輸送機頭部卸出，也可通過犁式卸料器或移動卸料車在輸送帶長度方向的任一點卸料。螺旋輸送機俗稱絞龍，適用于顆?；蚍蹱钗锪系乃捷斔停瑑A斜輸送，垂直輸送等形式。輸送距離根據畸形不同而不同，一般從2米到70米。輸送原理：旋轉的螺旋葉片將物料推移而進行螺旋輸送機輸送。使物料不與螺旋輸送機葉片一起旋轉的力是物料自身重量和螺旋輸送機機殼對物料的摩擦阻力。結構特點：螺旋輸送機旋轉軸上焊有螺旋葉片，葉片的面型根據輸送物料的不同有實體面型、帶式面型、葉片面型等型式。螺旋輸送機的螺旋軸在物料運動方向的終端有止推軸承以隨物料給螺旋的軸向反力，在機長較長時，應加中間吊掛軸承。雙螺旋輸送機就是有兩根分別焊有旋轉葉片的旋轉軸的螺旋輸送機。說白了，就是把兩個螺旋輸送機有機的結合在一起，組成一臺螺旋輸送機。螺旋輸送機旋轉軸的旋向，決定了物料的輸送方向，但一般螺旋輸送機在設計時都是按照單項輸送來設計旋轉葉片的。當反向輸送時，會大大降低輸送機的使用壽命。斗式提升機利用均勻固接于無端牽引構件上的一系列料斗，豎向提升物料的連續(xù)輸送機械。斗式提升機具有輸送量大，提升高度高，運行平穩(wěn)可靠，壽命長顯著優(yōu)點，其主要性能及參數符合JB3926-85垂直斗式提升機（該標準等效參照了國際標準和國外先進標準），牽引圓環(huán)鏈符合MT36-80礦用高強度圓環(huán)鏈,本提升機適于輸送粉狀，粒狀及小塊狀的無磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、水泥、石塊、砂、粘土、礦石等，由于提升機的牽引機構是環(huán)行鏈條，因此允許輸送溫度較高的材料(物料溫度不超過250 )。一般輸送高度最高可達40米。散料輸送機械(如:帶式輸送機螺旋輸送機斗式提升機大傾角輸送機等)。物流輸送機械(如:流水線,流水線設備,輸送線,懸掛輸送線,升降機,氣動升降機,齒條式升降機,剪叉式,升降機,輥道輸送機,升降機)21。1.3 食品提升機現狀食品提升皮帶機是在帶式輸送機的基礎上發(fā)展起來的。食品提升皮帶機與傳動的帶式輸送機一樣是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶和化纖帶等作為傳送物料和牽引工作的輸送機械，其特點是承載物料的輸送帶也是傳遞動力的牽引件，這與其他的輸送機械有著明顯的區(qū)別。本次設計的食品提升機皮帶機是一種較小型的運輸機械，其承載力要求較小，相對于其他的代收輸送機械的成本要求低，設計結構緊湊。食品提升皮帶機是帶式輸送機中的一種，而帶式輸送機已被電力、冶金、煤炭、化工、港口等各行各業(yè)廣泛采用。特別是近年來新材料、新技術的應用，使帶式輸送機的發(fā)展步入了一個快車道，其特點如下。 結構簡單 帶式輸送機的結構由傳動滾筒、改向滾筒、托輥、驅動裝置、輸送帶等幾大件組成，僅有十多種部件，并能進行標準化生產，可按需要進行組合配合，結構身份簡單。送物料范圍廣泛 帶式輸送機的輸送帶具有抗磨、耐酸堿、耐油、阻燃等各種性能，并耐高、低溫，可按需要進行制造，因而能輸送各種散料、塊料、化學品、生熟料等食物品。運送量大 運量可從每小時幾公斤到幾千噸，而且是連續(xù)不斷運送，這是火車、汽車運輸所不及的。 運距長 單機長度可達十幾公里一條，在國外已十分普及，中間無須任何轉載點。德國單機60公里一條已經出現。越野的帶式輸送機常使用中間摩擦驅動方式，使輸送帶長度不受輸送帶強度的限制。對線路適應性強 現代的帶式輸送機已從槽型發(fā)展到圓管形，它可在水平及垂直面上轉彎，打破了槽型帶式輸送機不能轉彎的限制。裝卸料十分方便 帶式輸送機根據工藝流程需要，可在任何點上進行裝、卸料。圓管式帶式輸送機也是如此，還可以再回程段上裝、卸料，進行方向運輸?？煽啃愿?由于結構簡單，運動部件自重輕，只要輸送帶不被撕破，壽命可長達十年之久，而金屬結構部件，只要防銹好，幾十年也不壞。維護費用低 帶式輸送機的磨損件僅為托輥和滾筒，輸送帶壽命長，自動化程度高，使用人員很少，平均每公里不到一人，消耗的機油和電力也少。能耗低、效率高 由于運動部件自重輕，無效運量少，在所有連續(xù)式和非連續(xù)式運輸中，帶式輸送機耗能最低、效率最高。維修費少 帶式輸送機運動部件僅為托輥和滾筒，因食品較輕，輸送帶耐磨。相比之下，汽車等運輸工具磨損部件要多得多，且更換磨損部件也較為頻繁。綜上所述，帶式輸送機的優(yōu)越性已十分明顯，它是國民經濟中不可缺少的關鍵設備。隨著制造業(yè)信息化的發(fā)展，大大縮短了帶式輸送機的設計、開發(fā)、制造和銷售的周期，使它更加具有競爭力。2 提升機的設計原理和方案2.1 提升機的設計原理皮帶機的設計是按照所結合的要求和條件，首先確定主要組成部分由驅動裝置、傳動滾筒、改向滾筒、托輥及機架等幾大部分組成。驅動裝置 驅動裝置是皮帶機動力的來源，它主要由電動機、減速器組成。傳動滾筒 根據設計的特殊要求，在設計中采用了滾筒通過聯(lián)軸器與驅動裝置相連，從而傳遞動力。改向滾筒、托輥 改向滾筒是引導輸送帶改變方向的圓柱形筒。托輥可以保證物料按帶的輸送方向輸運食品。改向滾筒和托輥的結構比較簡單。機架 機架是承受驅動裝置、滾筒、托輥、輸送帶和物料的鋼結構，可以承受沖擊、拉伸、壓縮和彎曲應力。機架的結構比較零散，它需要考慮到安裝位置的合理、布局的美觀、節(jié)省材料、占地面積小、安裝維修方便等要求，因此所設計的整個機架的結構都采用焊接或用螺栓連接。基本結構見下圖所示：1漏斗 2護罩 3傳動滾筒 4上部區(qū)段機架 5改向滾筒 6中間架 7平行下托輥 8平行上托輥 9擋邊帶 10壓帶輪組 11下部區(qū)段機架 12尾部改向滾筒 13尾部拉緊裝置 1Funned 2Shield 3Drive Roller 4The Upper Section Frame 5Redirection Roller6The Middle Frame 7The Under Parallel Roller 8The Upper Roller 9Guard Band 10Pressure Belt Wheel 11The Lower Section 12The Tail Redirection Roller 13The Rear Tension Device圖1 食品提升機Figure 1 Food elevator2.2 設計要求和方案提升機是一種實現工程物料向上運輸的機械，能持續(xù)高效地輸送物料，電動機通過傳動裝置，帶動傳動滾筒的轉動，而傳動滾筒借助于滾筒與膠帶之間的摩擦力，從而實現帶的傳動，進而帶動物料按要求不停的向上運輸。設計意義：提升機在工程上的充分運用能提高工程的生產率，減輕工人的勞動強度，為創(chuàng)造高的經濟利潤提供了可靠的條件。2.2.1設計要求食品提升皮帶機設計要求：（1）提升高度：1000mm。（2）輸送量：3000塊/h。（3）工步：50步/min。具體要求如下：（1）每走一工步：1.2s.。（2）動停比：1/3。（3）每個檔板間距：100mm。（4）帶速為：0.5m/s。（5）帶寬為：450mm。（6）減速器要求：運輸帶工作拉力 F=6KN。 滾筒直徑 D=300mm。 兩班制，載荷平穩(wěn)；工作年限10年（每年按300天計）。確定方案根據傳統(tǒng)帶式輸送機的工作特點和結構形式，提出食品提升皮帶機的具體設計要求以及主要工作狀態(tài)，進行食品提升皮帶機總體方案的設計，確定其主要組成部分，并對各部分所涉及的零部件進行詳細設計和計算。首先確定設計的幾個主要部分：皮帶組、改向滾筒、改向壓輪和托輥。根據輸送介質為食品，選用擋邊帶式輸送機，型號為DJ5050。運用工程力學的知識和設計手冊對皮帶組的重要部分傳動滾筒和皮帶進行了選取和設計計算。改向滾筒部分的設計計算，主要對軸進行強度校核，在滿足強度要求的條件下，對滾筒進行了選型。并選取鋼絲繩芯為筒皮材料。改向壓輪部分的設計計算，根據壓輪的受力情況，主要受徑向力。分析分體式壓輪與整體式壓輪的優(yōu)缺點，選取分體式改向壓輪?？紤]到壓輪與輸送帶的配合，進行了輸送帶的跑偏處理。為保證輸送帶的張緊力，增添了拉緊裝置。托輥部分的設計計算，根據上述部分的設計，綜合考慮選取平行托輥。對軸進行強度校核，在滿足強度要求的條件下，選取托輥軸的直徑為20mm。最后考慮到本設計的安裝與維護，通過查找資料，進行了食品提升皮帶機的安裝與維護的描述。3 減速器結構的計算帶式輸送機的結構由傳動滾筒、改向滾筒、托輥、驅動裝置、輸送帶等幾大件組成。而這一系列的組成部件都需要用一個合適的床底功率和傳動比來連接起來。所以減速器的設計是必須的。由于考慮到所傳遞的功率和傳動比。在設計課題中采用的是二級圓柱齒輪減速器。3.1 電動機的選擇電動機類型和結構型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y132M-4系列籠型三相異步電動機。臥式封閉結構。電動機容量電動機所需工作功率為 Pd=Pw/a=Fv/1000a KW 由電動機至運輸帶的傳動總效率為 h=h1h2h3h4h5h6h7h8 h1=0.98 h2=0.98 h3=0.97 h4=0.97 h5=0.97 h6=0.98 h7=0.98 h8=0.98 h= 0.98x0.98x0.97x0.97x0.97x0.98x0.98x0.98=0.825 電動機的輸出功率： 取電動機的轉速根據課程設計指導書表的推薦的傳動比合理范圍，取二級圓柱齒輪減速器傳動比i=840，則從電動機到滾筒軸的總傳動比合理范圍為ia= i。故電動機轉速的可選范圍為nd=ianW =(840) 114.65=458.6-2866.25 r/min單級圓柱齒輪傳動比范圍。則總傳動比范圍為 ，由于=114.65 r/min, 可得=1440/114.65=12.56。選電動機型號為Y132M-43.2 計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比143.2.1 總傳動比 （1）代入數據得：3.2.2 分配各級傳動比由，為使V帶傳動的外部尺寸不致過大，取傳動比則 （2）代入數據得：兩級齒輪各傳動比 （3）考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近取 3.3 傳動裝置的運動和動力參數3.3.1 各軸的轉速I軸： r/minII軸： r/minIII軸： r/min 滾筒軸：r/min3.3.2 各軸的輸入功率I軸： kWII軸： kWIII軸： kW滾筒軸： kW3.3.3 各軸的輸入轉矩I軸： II軸： III軸： 滾筒軸： 將上述結果匯總于下表1：表1 傳動裝置的運動和動力參數Table 1 Gearing kinematic and dynamic parameters軸名功率(kW)轉矩()轉速(r/min)傳動比效率I軸4.8997.2948030.96II軸4.70378.71118.5230.96III軸4.511006.5642.794.050.97滾筒軸4.381021.4742.792.770.983.4 V帶的設計143.4.1 確定計算功率由參考文獻1查得工作情況系數 （4）代入數據得：kW3.4.2 選擇帶型 根據計算功率和小帶輪轉速由參考文獻1選定帶型為B型，其中。3.4.3 確定帶的基準直徑和（1）初選小帶輪的基準直徑，由參考文獻4選=125 mm（2）驗算帶速 （5）代入數據得：m/s 故帶的速度合適。 （3）計算從動帶輪的基準直徑 mm根據參考文獻4取=355mm3.4.4 確定中心距a和帶輪的基準長度（1）初定中心距 （6）代入數據得：mm （7）代入數據得：mm初選中心距=600mm。 （2）計算所需帶輪的基準長度 （8）代入數據得：mm 由參考文獻1選帶輪的基準長度 mm（3）計算實際中心距 （9）代入數據得：mm 考慮到帶輪的制造誤差，帶長誤差，帶的彈性及因帶的松弛而產生的補充張緊的需要；中心距的變動范圍： （10）代入數據得：mm （11）代入數據得：mm 3.4.5 驗算小帶輪上包角由 故主動帶輪包角適合。3.4.6 確定帶的根數由： （12）由參考文獻3知： 取z=3根。3.4.7 確定預緊力 （13）由參考文獻3知kg/m則N3.4.8 計算帶傳動在軸上的力由式（14） （14）代入數據得：N3.4.9 誤差驗算設計中給定的傳動比為，其變換范圍為：實際設計的傳動比為： 故滿足誤差要求。3.4.10 帶輪設計由所引用參考文獻3查得：mm; mm則帶輪輪緣寬度：mm=40mm。大帶輪轂孔直徑由高速軸設計而定，mm。大帶輪轂孔寬度：當時，取mm。3.5 齒輪傳動的設計計算及核算143.5.1選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數因傳遞功率不大，轉速不高，材料都采用40Cr，并經調質及表面淬火，均用硬齒面。齒輪精度用7級，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數宜取多些，取Z1=24 則Z2=95 3.5.2設計計算（1）設計準則，按齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。（2）按齒面接觸疲勞強度設計。 （15） （3）確定公式內的各計算數值1）試取2) 3）計算解除疲勞許用應力（失效概率1%，安全系數S=1） （16）4）試選，5）6）（4）計算1）計算小齒輪分度圓直徑 2）計算圓周速度 （17）3）計算齒寬及模數4）計算縱向重合度 5）計算載荷系數 查得6）按實際的載荷系數校正算得的分度圓直徑 （18）7）計算模數 （19）3.5.3 按齒根彎曲強度設計（1）確定計算參數 1）計算載荷系數 2）查參考文獻2得齒輪的彎曲疲勞強度極限 取彎曲疲勞壽命系數 3）計算彎曲疲勞許用應力 4）計算大小齒輪的并加以比較 （20）（2）設計計算3.5.4 幾何尺寸計算（1）計算中心距 （21）（2）算修正螺旋角 （22）（3）計算大小齒輪的分度圓直徑 （23）（4）齒寬 3.6 低速級減速齒輪設計（斜齒圓柱齒輪）143.6.1 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數因傳遞功率不大，轉速不高，材料采用40Cr，并經調質及表面淬火，均用硬齒面。齒輪精度用7級，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數宜取多些，取Z1=24則Z2=77 3.6.2 設計計算（1）設計準則，按齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。（2）按齒面接觸疲勞強度設計。 （3）確定公式內的各計算數值 1）試取d=1 2）查得 3）計算解除疲勞許用應力（失效概率1%，安全系數S=1） 4）查得（2）計算 1）計算小齒輪分度圓直徑 2）計算圓周速度 3）計算齒寬及模數 4）計算縱向重合度 5）計算載荷系數 查參考文獻2得 6）按實際的載荷系數校正算得的分度圓直徑 7）計算模數 3.6.3 按齒根彎曲強度設計（1）確定計算參數 1）計算載荷系數 2）由參考文獻2得齒輪的彎曲疲勞強度極限 取彎曲疲勞壽命系數 3）計算彎曲疲勞許用應力 4）計算大小齒輪的并加以比較（2）設計計算 3.6.4 幾何尺寸計算（1）計算中心距 （2）算修正螺旋角 （3）計算大小齒輪的分度圓直徑 （4）齒寬總結4 部件選型設計皮帶輸送機選型計算有兩種情況：一種是為一定使用條件選用整機定型的成套設備，如可拆移動式輸送機；另一種是選擇計算各種標準部件，然后組成適用條件下膠帶輸送機。標準部件包括膠帶、滾筒組件、傳動裝置、托輥組件、機架、拉緊裝置、制動裝置和清掃裝置等。本設計是按照后者進行。間歇運動機構是將主動件的均勻轉動轉換為時動時停的周期性運動的機構。例如牛頭刨床工作臺的橫向進給運動，電影放映機的送片運動等都用有間歇運動機構。常用的間歇運動機構有棘輪機構和槽輪機構。4.1 槽輪機構由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運動機構，又稱馬爾它機構。它常被用來將主動件的連續(xù)轉動轉換成從動件的帶有停歇的單向周期性轉動。槽輪機構有外嚙合和內嚙合兩種形式。外嚙合槽輪機構的槽輪和轉臂轉向相反,而內嚙合則相同。 4.1.1 槽輪機構的組成及工作特點（1）機構組成 槽輪機構是由主動撥盤、從動槽輪和機架等組成。 （2）工作特點 槽輪機構可將主動撥盤的等速回轉運動轉變?yōu)椴圯啎r動時停的間歇運動，并具有結構簡單、外形尺寸小、機械效率高，以及能較平穩(wěn)的、間歇地進行轉位等優(yōu)點，但存在柔性沖擊的缺點，故常用于速度不太高的場合。4.1.2 槽輪機構的類型及應用（1）槽輪機構的類型1) 普通型，有外槽輪機構，內槽輪機構，槽條機構2) 特殊型a) 不等臂多銷槽輪機構b) 球面槽輪機構 c) 偏置式槽輪機構，有偏置外槽輪機構，偏置內槽輪機構兩種d) 曲線式槽輪機構，有曲線外槽輪機構，曲線內槽輪機構兩種（2）槽輪機構的應用例1 蜂窩煤制機模盤轉位機構例2 電影膠片抓片機構4.1.3 槽輪機構的運動系數及運動特性（1）普通槽輪機構的運動系數1)外槽輪機構。當主動撥盤回轉一周時，槽輪的運動時間與主動撥盤轉一周的總時間之比，稱為槽輪機構的運動系數，并以表示，即: （24）由于，故槽數。又因，故單銷槽輪機構的槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。具有個均布圓銷的槽輪機構的運動系數為: （25）因，則有。由此可知，槽數與圓銷數間的關系： 。2)內槽輪機構。 單銷內槽輪機構的運動系數為：k=1/2+1/z故k0.5（2）普通槽輪機構的運動特性1)槽輪機構的角速度及角加速度的最大值隨槽輪數的增多而減少；2)當圓銷開始進入和離開徑向槽時，此兩瞬時有柔性沖擊，且隨槽數的減少而增大；3)在機構運轉速度較高時，或槽輪軸承慣性較大的情況下，就顯得更為突出。4)內槽輪機構與外槽輪機構一樣，有加速度突變，且其值與外槽輪者相等，但當時，角加速度值迅速下降并趨于零。4.2 改向滾筒的設計4.2.1 改向滾筒的結構設計傳動滾筒是傳遞帶式輸送機功率的圓柱形筒，而改向滾筒是引導輸送帶改變方向的圓柱形筒。改向滾筒不傳遞轉矩，結構比較簡單，易于制造加工，且和輸送帶接觸時軸為空轉，所以摩擦力小，使用壽命長。初步計算改向滾筒的結構尺寸參數如下：（1）兩軸承座中心距為： （26）代入數據得：式中 帶寬（） 軸承寬度（）（2）滾筒長度為： （27）代入數據得：（3）筒皮的最大許用面壓，對于帆布帶芯，；對于鋼絲繩芯。4.2.2 改向滾筒軸的強度校核（1）根據工作條件選擇材料并初步確定軸的最小直徑因為改向滾筒主要承受徑向力，不傳遞轉矩，故軸的最小直徑選18mm。即：。該軸無特殊要求，參考表2選取45鋼，調質處理，。表2 軸常用的幾種材料的值Table 2 The value of Axis commonly several materials軸的材料/Mpa122045304040521525（2）改向滾筒軸的設計與校核考慮到軸上零件的定位和裝配方便等要求，擬訂如圖2所示的裝配方案。因為軸主要起改向作用，只承受一定的徑向力，故初選一對6205型軸承：軸承內孔直徑，即，軸承寬度；滾筒套筒處軸的直徑；軸的最大直徑d4=32mm；軸的各軸段長度L1=8mm, L2=14mm,L3=17mm，L4=132mm（軸采用對稱布置）；軸的總長L=214mm軸承和右端軸肩之間用螺母進行軸向固定，軸承和軸用過盈配合周向固定。（3）軸上受力計算已知：，滾筒軸的結構如圖4-1所示：1) 徑向力： （28）代入數據得：圖 2 滾筒軸的結構Figure 2 Structure of the roller shaft圖3 改向滾筒軸的校核Figure 3 Chage axis calibration 2）垂直面支承力，截面C是的受力示意圖見圖3，則3）求剪力QC和彎矩，截面C上的受力如圖4所示圖4 截面C上的受力示意圖Figure 4 Sketch of force on sections c4）繪剪力圖與彎矩圖，如圖3（d）所示：（4）校核軸的強度危險剖面在軸中點C處 （29）按表2，對于的碳鋼，承受對稱循環(huán)變應力時的許用應力，因為，所以滿足強度要求。表3 軸的許用應力/MPaTable 3 Shaft of allowable stress材料碳鋼碳鋼碳鋼碳鋼40013070405001707545600200955570023011065合金鋼合金鋼80027013075100033015090彎曲剪應力校核 （30）代入數據得：對于選用45鋼的軸，由表4-1可知，其彎曲剪應力，其彎曲剪應力因此滿足要求。4.3 改向壓輪的設計4.3.1 改向壓輪的結構設計改向壓輪是放在承載段或回程段轉彎處空邊上，應盡量留出空隙，以防與膠帶橫隔板邊相摩擦。改向壓輪不但起壓信輸送帶，使其始終貼合在帶輪上的作用，而且還有使輸送帶保持張緊力的作用，也就是說它還起著張緊輪的作用。因此，改向壓輪在此設計中起著多重作用，是十分重要的部件之一。改向壓輪的結構示意圖5所示。圖5 改向壓輪結構Figure 5 Bend wheel structure1-輪輻 2-輪轂 3-輻板 4-皮帶改向壓輪的安裝位置如圖6所示。圖6 改向壓輪的安裝Figure 6 Installation of tapped roller 改向壓輪在設計中注意以下幾點：（1）改向壓輪的軸心到輸送帶的距離必須大于帶上橫隔板的高度，以防發(fā)生干涉、產生摩擦。（2）改向壓輪的軸主要承受徑向力，不傳遞動力及轉矩，因此所設計的軸必須有一定的強度，防止軸的斷裂。（3）當帶傳遞動力時，改向壓輪與帶之間產生的摩擦力不能太大。（4）改向壓力在輸送帶上的距離要適中。4.3.2設計方案的比較與選擇（1）整體式設計改向壓輪的整體設計方案，如圖7所示。這樣設計的優(yōu)點是；一體連接，兩端受力均勻，易于安裝。缺點是：較分體式質量大，不能調整兩輪間距，要求對中精度高圖7 整體式改向壓輪設計方案Figure 7 Integral tapped roller design（2）分體式設計改謝壓輪的分體式設計方案，如圖8所示。其優(yōu)點是：結構簡單，便于安裝，且方便調整間距，損壞一個更換一個，相對于一軸連接的而方不必整體更換。缺點是：壓緊力不好控制，可以出現兩端受力不均勻的現象。綜上所述，兩者相比，分體式設計方案更為合理，故本設計采用分體式改稿壓輪。圖8 分體式改向壓輪設計方案7Figure 8 Plan of Split tapped roller design4.3.3 輸送帶的跑偏處置輸送帶運行時，可能由于拉力不足、物料偏心堆積，機架變形、托輥軸承缺陷、安裝不對中、接頭歪斜、拉力分布不均等，引起輸送帶跑偏。生產實踐證明，機頭、機尾不平行時輸送帶跑緊邊不跑松邊；安裝不平時，跑高處不跑低處；安裝下托輥不垂直時輸送帶跑后不跑前。一般以托輥的穩(wěn)定系數來衡量跑偏糾正的能力。20一般來說，輸送帶的跑偏范圍不太大，可利用托輥進行調整?？梢杂猛休佭M行調整的方法有槽形調偏托輥、側托輥、兩節(jié)式“V”形托輥、螺旋側托輥等自動調節(jié)方法。本次設計的食品提升皮帶機屬于小型食品輸送機，輸送的物料是很輕的糖果，利用以上方法不但會使結構變得復雜，而且會增加設計的成本，降低效率。因此，經過比較選擇采用將改向壓輪與防跑偏設計相結合的方法，如圖9所示。 圖9 改向壓輪防跑偏設計圖17Figure 9 Tapped roller misalignment-proof design4.3.4 拉緊裝置張緊裝置是帶式輸送機的重要組成部分。它的作用是保證輸送帶有足夠的張緊力、補償輸送帶的彈性伸長、為輸送帶重新連接作必要的行程準備等。隨著運輸能力的提高及巷道的延伸,長運距大功率帶式輸送機對張緊裝置提出了更高的要求。重錘式、固定式等機械張緊裝置已難以適應要求?？烧{張力、實時監(jiān)控、響應快、安全可靠的自動張緊裝置便應運而生。輸送帶是橡膠和纖維織品兩者復合而成的產品。垂錘拉緊裝置在運行一段時間后自動下降一段距離，使輸送帶變長，這說明輸送帶發(fā)生了蠕變，在啟動、制動過程中也會發(fā)生蠕變現象，此時拉緊裝置就必須進一步收緊才不會發(fā)生打沒現象。由此可見，拉緊裝置是保證帶式輸送機正常運轉不可少的重要部件，它的功能如下。（1）輸送帶在傳動滾筒上形成壓力，靠摩擦力將傳動滾筒的圓周力傳遞出來。（2）控制輸送帶在托輥間的垂度，防止輸送帶在托輥間距內過分松弛而喪失槽形，引起物料和輸送帶跑偏，增加運行阻力。（3）補償輸送帶的彈性伸長，時間長了輸送帶會自動伸長，而且在過度工況下發(fā)生永久伸長。同時在啟運、制動時輸送帶自動收緊，可免除機組振動。（4）為重連接頭提代必要的行程。（5）在長距離帶式輸送機中，拉緊裝置對其拉力產生重大影響。拉緊裝置可分為固定拉緊裝置和自動拉緊裝置兩大類。1）固定拉緊裝置 固定拉緊裝置分重力拉緊裝置和剛性拉緊裝置。重錘式、水箱式都屬于重力拉緊裝置，重力拉緊裝置始終使輸送帶初拉力保持恒定，在啟動、制動時會產生上下振動，但慣性力很快消失。剛性拉緊裝置有螺旋拉緊、手動或電動拉緊裝置等幾種，它們的拉緊力是固定不變的，不能自動調整，在安裝后，拉緊一次可運行一段時間，但還要收緊一次，以消除蠕變。固定拉緊裝置的類型如下。螺旋式張緊裝置 螺旋式張緊裝置利用人力旋轉螺桿來調節(jié)輸送帶的張力，它的結構簡單緊湊，但張緊力大小不易掌握，工作過程中，張緊力不能保持恒定。小車重錘式張緊裝置 小車重錘式張緊裝置是把緊滾筒裝置在一個可尾架上移動的小車上，由重錘通過滑輪拉緊小車，它的結構也較簡單，可保持恒定的張緊力。其大小決宇重錘的重量，小車重錘式張緊裝置外形尺寸大，占地多，質量大，適用于長度、功率較大的輸送機，尤其是在傾斜輸送機上。垂直重錘式張緊裝置 垂直重錘式張緊裝置可利用輸送機走廊下面的空間位置，并分布在下分支膠帶張力最小的地方，因而可減輕重錘的質量。其缺點是要增加改向滾輪的數目，增加輸送帶的彎曲次數，而且物料易掉入輸送帶與滾筒之間而損傷輸送帶。2）自動拉緊裝置 帶式輸送機是恒定轉矩的，因此輸送帶拉力是固定的，自動測力拉緊裝置以拉緊力為反饋信號隨時間變化設定拉力，進行比較，并隨時間調整裝置的改向滾筒位移。如啟動時會自動加大拉緊力，運轉時恢復恒定拉力，對延長輸送帶壽命十分有利。自動拉緊裝置有兩種形式：電動式和液壓式因本設計為輕載糖果皮帶機，且?guī)蜑橥烬X型帶，無打滑現象，故考慮到結構及成本問題，可不采用拉緊裝置。4.4 托輥的設計托輥是皮帶機的重要部件，種類多，數量大。托輥占了一臺皮帶機總成本的35%，承受70%以上的阻力，歷此托輥的質量尤為重要。托輥的作用是支撐輸送帶和物料重量。托輥運轉必須靈活可靠，減少輸送帶同托輥的摩擦力，對占輸送機總成本25%以上的輸送帶的壽命影響較大。雖然托輥在皮帶機中是一個較小的部件，結構并不復雜，但制造出高質量的托輥并非易事。4.4.1 托輥的類型（1）平行類1）平行上托輥組2）平行下托輥組平行梳型下托輥組螺旋型下托輥組彈簧型下托輥組鑄膠螺旋型下平行托輥（2）V形類兩輥至V形布置多用于下托輥，用于上托輥的較少。V形下托輥其每根托輥的傾斜角約為。這些托輥可以是吊環(huán)懸掛結構，也可以是剛性結構，V形下托輥具有對輸送帶的對中作用，同時由于其承受的載荷額定值增大，因此允許較大的托輥間距。V形下托輥可采用鋼輥式、橡膠圓盤梳型結構?，F場經驗表明，橡膠圓盤磨損較快，鋼輥比橡膠圓盤結構優(yōu)越。用于凹弧段的反V形托輥，裝在回程段上。V形托輥類包括：V形托輥組，V形前傾托輥組、V形梳形托輥組、反V形托輥組幾類。（3）槽型類（4）三輥圓柱式托輥組三輥圓柱式托輥組用于上托輥，槽角、和，其中還有前傾角托輥和緩沖托輥。（5）側錐型托輥組（6）前置式槽型托輥組（7）調心托輥組（8）懸掛式托輥組（9）翻帶托輥組托輥的設計要求如下：1）托輥能靈活運轉，即托輥筒必須是空套在托輥軸上。2）托輥軸必須有一定的強度以承受彎矩。3）托輥結構必須簡單，托輥的質量不能過大。4）從托輥的經濟性方面考慮采用最優(yōu)化設計。4.4.2 托輥的設計計算（1）根據工作條件選擇材料，并初步確定軸的最小直徑因為托輥主要承受徑向力，不傳遞轉矩，故軸的最小直徑選，即，該軸無特殊要求，參考表4-1選取45鋼，調質處理。（2）軸的結構設計考慮到軸上零件的定位和裝配方便等要求，擬訂如圖10所示的托輥部件圖。因為軸主要起改向作用，只承受一定的徑向力，故初選一對6203型軸承。圖10 托輥部件圖Figure 10 Roller parts diagram軸承內孔直徑，即軸承寬度托輥套筒處軸的直徑軸的各軸段長度，（軸采用對稱布置）軸的總長軸承和右端軸肩之間用螺母進行軸向固定，軸承和軸用過盈配合周向固定。（3）軸上受力計算1）徑向力2）垂直面支撐力由圖11可知， 圖11 托輥軸的強度校核Figure 11 strength check of supporting roller3）求截面C上的剪力Qc和彎矩Mc，截面C上的受力再由 4）繪制剪力圖與彎矩圖 見圖11，則：5）校核軸的強度危險剖面在軸中點C處 （31）代入數據得：對于的碳鋼，承受對稱循環(huán)變應力時的許用應力，因此，滿足強度要求。彎曲剪應力校核 （32）代入數據