DTQ1400型重型帶式輸送機頭部清掃器的設(shè)計【10張cad圖紙+文檔全套資料】
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摘要：
DTQ1400型重型帶式輸送機頭部清掃器的設(shè)計
摘要：輸送帶清掃器，是帶式輸送機的一個重要的輔助設(shè)備。輸送帶輸送的材料往往帶有粘性物質(zhì),如煤塵、泥漿、粉狀物料,其中一部分會粘在輸送帶工作面上,在卸料時不能完全卸掉,這時,粘著物料便進入輸送帶空行段的下托輥上,把托輥弄臟并粘有這些附著物。使用清掃器有助于保護帶式輸送機,減少回程托輥和滾筒的堵塞, 減少回程膠帶面上物料掉落導(dǎo)致的物流撒落問題。
本裝置利用配重牽引鋼絲繩反臂拉伸聚安脂橡膠刮板，作為第一道清掃裝置，另外在滾筒的下端還有一個金屬刮板清掃裝置，作為第二道清掃裝置，兩道清掃裝置同時工作保證了清掃效果。
通過大量理論研究和工況分析，本裝置無論從安全性、技術(shù)性、實際測試效果及經(jīng)濟性等各個方面，都具有明顯的優(yōu)勢。對托輥、輸送帶等的使用壽命都可以延長。
? 關(guān)鍵詞：?輸送帶清掃器，聚安脂橡膠刮板，金屬刮板
DTQ1400 heavy belt type conveyer forehead cleaning design
Abstract: The conveyor belt cleaning, is a belt conveyer's important supporting facility. The conveyor belt transports the material often has the adhesive, like coal dust, mud, powdery material, a part can stick in the conveyor belt working surface, when ex-denning cannot download completely, by now, the coherence material then entered the conveyor belt white line section on the lower supporting roller, smears the supporting roller and sticks has these attachments. The use cleaning is helpful to the protection belt type conveyer, reduces the return roller and drum's jamming, On the reduced return trip adhesive tape surface the material falls the physical distribution which causes to sprink the question. This installment stretches using the counterweight hauling steel wire counter-arm gathers the peaceful fat rubber scraper, takes the first cleaning installment, moreover also has a metal scraper cleaning installment in drum's lower extremity, takes the second cleaning installment, two cleaning installments simultaneously worked have guaranteed the cleaning effect. Through massive fundamental research and operating mode analysis, this installment, regardless of from security, technical nature, actual test effect and efficient and so on each aspect, has the obvious superiority. To the supporting roller, the conveyor belt and so on service life may lengthen.
Key word: The conveyor belt cleaning, gathers the peaceful fat rubber scraper, the metal scraper
目錄
摘要 1
前言 4
一、實習(xí)過程 6
二、完成情況 6
三、產(chǎn)品介紹 6
第三章 DTQ－1400型清掃器結(jié)構(gòu)及設(shè)計 7
一、DTQ－1400型清掃器裝配圖說明 7
二、DTQ－1400型清掃器總體設(shè)計 9
（一）設(shè)計原始參數(shù) 9
第四章 主要零部件的設(shè)計 20
一、橡膠刮板軸的設(shè)計 20
（一）橡膠刮板軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 20
（二）橡膠刮板軸的強度校核 20
二、連桿的設(shè)計 24
三、金屬刮板軸的設(shè)計 30
（一）金屬刮板軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 30
四、壓桿的設(shè)計 37
（一）壓桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 37
五、壓縮彈簧的設(shè)計 40
（一）壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計 40
（二）壓縮彈簧的強度校核 40
六、其它零部件的設(shè)計 43
（一）定滑輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 43
（三）滑動軸承座 46
（四）配重 46
第五章 安裝與日常維護 47
一、安裝步驟 47
二、日常維護 47
參考文獻 49
設(shè)計總結(jié) 51
致 謝 52
前言
帶式輸送機是煤炭、冶金、電力和化工等廠礦企業(yè)常見的連續(xù)動作式運輸設(shè)備之一。它以輸送帶作為牽引、承載機構(gòu)。輸送帶在輸送物料過程中與貨載接觸的一面為“臟面”,不與貨載接觸的一面為“凈面”。由于物料粘性、水分以及環(huán)境溫度等條件的影響,輸送帶的臟面要粘上一定量的物料。一旦物料粘到托輥和滾筒上,就會造成了兩端直徑不等,不但加劇了輸送帶的損壞,更重要的還可能引起輸送帶“跑偏”,致使帶式輸送機不能正常工作。
在煤礦生產(chǎn)中，帶式輸送機在運行過程中粘附在輸送帶上的小煤粒隨后又傳給下托輥和改向滾筒,粘結(jié)積聚使其外形發(fā)生改變,加劇輸送帶磨損。從輸送帶上撒落下來的煤掉到回空分支上的張緊滾筒上,甚至在傳動滾筒上也有少量粘結(jié)。這些現(xiàn)象引起輸送帶偏斜和張力不均,導(dǎo)致輸送帶跑偏和損壞。同時輸送帶沿托輥滑動的情況變壞,運動阻力增大,驅(qū)動裝置耗電量相應(yīng)增加。另外,由于輸送帶上粘結(jié)的煤沿輸送機全長,特別是在改向滾筒和張緊滾筒附近不斷撒落, 會使回煤越積越多，與膠帶直接產(chǎn)生摩擦而磨損膠帶，降低使用壽命，引發(fā)發(fā)火災(zāi)，同時，也會增加生產(chǎn)現(xiàn)場衛(wèi)生清掃工作量，增加勞動強度。因此,應(yīng)在機頭滾筒部位安裝清掃器，將粘在膠帶上的煤泥清理下來落入機頭溜槽內(nèi)。
目前國內(nèi)外廣泛使用的幾種清掃裝置有：
1. 重錘清掃器
重錘清掃器是利用杠桿原理,通過壓緊重錘使刮板壓緊輸送帶而起清掃作用。刮板的工作件是用輸送帶或工業(yè)橡膠板做的一個板條,通常和輸送帶一樣寬,常安裝在卸料滾筒的下部或卸料滾筒與增角滾筒之間的輸送帶下部。
2. 彈簧清掃器
彈簧清掃器是利用彈簧壓緊刮煤板,把輸送帶上的煤刮下來的一種裝置。刮板的工作件與重錘清掃器的基本相同。其固定方式是刮板架兩端靠彈簧壓緊?？梢园惭b在卸料滾筒的下部或者卸料滾筒與增角滾筒之間的輸送帶下部。
3. 合金橡膠清掃器
合金橡膠清掃器是從80年代開始在帶式輸送機上使用的較為理想的清掃器。主要由多個合金刮板、刮板架、橡膠彈性體、橫梁、可調(diào)節(jié)固定架等組成。其原理與彈簧清掃器相同,只是采用橡膠彈性體取代彈簧,使結(jié)構(gòu)更為簡單、緊湊。
4. 轉(zhuǎn)刷式清掃器
轉(zhuǎn)刷式清掃器是一種機械式清掃器,它由驅(qū)動裝置(如電動機、皮帶輪)、尼龍轉(zhuǎn)刷和固定框架組成。一般安裝在卸料滾筒下部,轉(zhuǎn)刷應(yīng)與輸送帶表面壓緊,其壓緊行程通過調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)刷旋轉(zhuǎn)方向與下輸送帶的運動方向相反,可以把輸送帶上粘附的積煤清掃得比較干凈。這種清掃裝置通常用于以花紋帶作輸送帶的輸送機,對花紋帶的清掃效果比一般的清掃器要好得多。
5. 空段清掃器
煤在輸送帶工作面上運輸?shù)倪^程中,難免會發(fā)生跑偏撒料現(xiàn)象,當(dāng)煤落在回程段非工作面上,會卷入改向滾筒,粘結(jié)在改向滾筒表面,引起輸送帶張力不均,損壞輸送帶,因此必須在回程段改向滾筒進口處安裝清掃器。
6. 水力清掃器
水力清掃器對輸送帶沒有磨損,并能把輸送帶清掃得很干凈。這種清掃器一般用于室內(nèi)布置的輸送機,對傾斜式輸送機更為適用。沖掃的煤泥在沖洗槽內(nèi)匯集,然后排入沉淀池。為提高效率,在卸料筒處還是應(yīng)安裝刮板清掃器。另外,在北方冬季要做好防凍措施。
輸送帶的清掃裝置種類和方法各有不同的優(yōu)缺點,而輸送帶常用于輸送不同煤質(zhì)的煤, 為了把輸送帶清掃干凈,最好是采用幾種清掃器結(jié)合使用的清掃方案。
但是，在清掃器使用中,要注重解決的有三個問題:
1. 清掃效果要好;
2. 清掃器更換方便,維護工作量要小;
3. 清掃下來的粉煤要有出路。
綜上所述，清掃方法和清掃裝置的研究還有很大的空間，具有非常重要的意義。
第二章 概 述
一、實習(xí)過程
現(xiàn)場實習(xí)首站——同華礦機制造有限公司，該廠主要生產(chǎn)各種型號的帶式輸送機及托輥、清掃器、機架等零部件。通過參觀機加工車間，裝配車間，焊接車間，翻閱大量圖紙，了解了帶式輸送機的零部件在現(xiàn)實生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)，對清掃器的結(jié)構(gòu)和工藝有了更深的認(rèn)識。
現(xiàn)場實習(xí)二站——同煤集團四老溝礦。通過對帶式輸送機驅(qū)動滾筒頭部清掃器工作狀態(tài)的參觀，結(jié)合在同華礦機制造廠對清掃器制造的了解，對清掃器的工作原理及工作環(huán)境有了更進一步的認(rèn)識。
二、完成情況
根據(jù)設(shè)計任務(wù)中給定的原始參數(shù)，通過相關(guān)專業(yè)書籍和雜志的閱讀，了解清掃器的工作原理和工作條件，借助網(wǎng)絡(luò)、圖書館平臺，查閱相關(guān)最新雜志、期刊和論文，整合相關(guān)資料，結(jié)合指導(dǎo)老師的經(jīng)驗和現(xiàn)場實習(xí)觀察，根據(jù)我們所收集的資料和數(shù)據(jù)，我們設(shè)計小組先后設(shè)計了幾種方案，經(jīng)過多次分析討論最終確定采用重錘式反臂式清掃器。
根據(jù)確定的方案，通過對主要技術(shù)參數(shù)的計算，主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度校核，繪制總裝配圖，零件圖，以及編制機械加工工藝，最終完成對整個產(chǎn)品的設(shè)計。
三、產(chǎn)品介紹
反臂配重式雙道清掃器是一種簡單的清掃裝置?？梢员粡V泛應(yīng)用于各種干燥松散的物料和弱黏性松散物料的清掃。其工作機構(gòu)采用一道橡膠刮板和一道金屬刮板，橡膠刮板裝在連桿上，配重通過鋼絲繩牽引連桿，產(chǎn)生拉力使得橡膠刮板壓緊滾筒。另一道金屬刮板靠壓縮彈簧的彈力來獲得對皮帶的壓緊力，從而達(dá)到對物料的二次清掃，這樣第一個刮板刮去主要的黏結(jié)物，第二個刮板對輸送帶進行細(xì)致的清掃。反臂配重式雙道清掃器不僅適用于低帶速的滾筒，同樣適用于高帶速的滾筒。
第三章 DTQ－1400型清掃器結(jié)構(gòu)及設(shè)計
一、DTQ－1400型清掃器裝配圖說明
在進行設(shè)計、裝配、調(diào)整、檢驗、安裝，使用和維修時都需要裝配圖。它是設(shè)計部門提交給生產(chǎn)部門的重要技術(shù)文件。在設(shè)計（或測繪）機器時，首先要繪制裝配圖，然后再拆畫零件圖。裝配圖反映出了設(shè)計者的意圖產(chǎn)，表達(dá)出機器（或部件）的工作原理，性能要求，零件的裝配關(guān)系和零件的主要結(jié)構(gòu)形狀，以及在裝配、檢驗、安裝時所需要的尺寸數(shù)據(jù)和技術(shù)要求。
圖中已經(jīng)把清掃器的內(nèi)部和外部的結(jié)構(gòu)形狀和零件的主要結(jié)構(gòu)表示清楚。裝配圖以表達(dá)機器的裝配關(guān)系為中心。
圖中：
橡膠刮板與刮板座為基孔制配合，配合關(guān)系為；
橡膠刮板軸與連桿為基軸制配合，配合關(guān)系為；
金屬刮板軸與連桿為基軸制配合，配合關(guān)系為；
金屬刮板軸與軸瓦為基軸制配合，配合關(guān)系為；
金屬刮板軸與壓桿為基軸制配合，配合關(guān)系為；
軸瓦與軸承座為基軸制配合，配合關(guān)系為。
二、DTQ－1400型清掃器總體設(shè)計
（一）設(shè)計原始參數(shù)
皮帶機主要參數(shù)：
帶寬
滾筒直徑
滾筒長
托輥直徑
1400
1600
133
輸送機傾角=，直線布置
膠帶運行速度V=
成槽角V=
機頭罩寬度=1700mm，清掃器寬=1440mm，軸長2010mm ，皮帶厚20mm
落煤傾角的確定：
煤料下料傾角 如圖所示
落煤傾角影響到了清掃器的擺放角度和位置，我們設(shè)計小組經(jīng)過多次分析討論最終確定落煤傾角在。
（二）DTQ－1400型清掃器方案的確定：
清掃膠帶上粘結(jié)的煤粉。眾所周知,從采掘工作面運出來的原煤都含有不同程度的水分,很容易把細(xì)小的粉煤粘結(jié)在膠帶表面。如果不把粘結(jié)在膠帶上的粉煤清掃干凈,膠帶在回空段(即底皮帶),將把粉煤帶入儲帶倉下以及整個底皮帶下托輥中,一般主要沉積在儲帶倉中。
造成的結(jié)果主要有:
一、儲帶倉內(nèi)積聚大量粉煤,使支撐托輥被埋,造成托輥無法運轉(zhuǎn),影響膠帶使用壽命;
二、使膠帶運行產(chǎn)生跑偏,造成掛邊或者撕帶事故;
三、增加膠帶運行阻力,增加費用;
四、清煤量增加,增大了工人的勞動強度;
五、在安全方面造成了眾多的不安全因素。
在清煤器使用中,要注重解決的有三個問題:
一、清掃效果要好;
二、清掃器更換方便,維護工作量要小;
三、清掃下來的粉煤要有出路。
1 現(xiàn)狀分析
1.1 傳統(tǒng)清煤器的結(jié)構(gòu)、位置
圖1 傳統(tǒng)清煤器結(jié)構(gòu)示意圖
1—機頭卸載滾筒; 2—雙聯(lián)驅(qū)動滾筒;3—上膠帶; 4—下膠帶;5—上托
輥;6—下托輥;7—清煤器下支點(固定在機架上);8—杠桿2個;9—清
煤器;10—清煤器上支點(固定在機架上);11—彈簧
從圖中1可以看出,清煤器一般安裝在滾筒后側(cè)。清煤器是用兩塊夾板中間固定一塊膠帶構(gòu)成清煤器架,使用銷軸和杠桿結(jié)構(gòu)使清煤器膠帶貼在回空膠帶上進行清掃,用彈簧的張力使清煤器與回空帶之間產(chǎn)生一定壓力,并能夠使清煤器膠帶磨損后進行壓力補償。
1.2 傳統(tǒng)清煤器的缺陷
a.清煤器由一道清掃膠帶構(gòu)成,而且由于底皮帶是回空帶,膠帶在清煤器的壓力下上漂,清煤器壓力不夠,清掃效果較差。
b.清煤器在卸載滾筒后側(cè),根據(jù)安裝條件一般要距離卸載滾筒1m多,清掃下的煤需要加工一個小溜煤斗,把煤溜到下一部皮帶上,但有時因井下空間高度不夠,而無法實現(xiàn)把清掃下來的煤溜走。
c.清煤器更換工作量較大,造成清煤器很容易磨損,而且更換周期也很短。
1.3 典型的皮帶運輸搭接方式
典型皮帶運輸搭接方式見圖2。
圖2 典型皮帶運輸搭接方式示意圖
1—一部皮帶;2—二部皮帶;3—二部皮帶清煤器;4—一部皮帶機尾架;
5—一部皮帶機尾護罩
從圖2中看出,清煤器下的煤無法直接溜在一部皮帶上,而根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,所有設(shè)備的35運轉(zhuǎn)部位都要加裝防護裝置(即護罩),所以一部皮帶加裝護罩后,給二部皮帶清煤器清掃下來的煤的溜走問題增加了難度。
2 解決問題的方法
針對以上問題,有兩個解決辦法：一是使清煤器前移,使清下來的煤直接溜在前一部皮帶上拉走;二是增加巷道高度,使前后兩部皮帶的轉(zhuǎn)載點在一定范圍內(nèi)有充分的高度。然后加工一個溜煤簸箕讓清下來的煤通過簸箕溜入前一部皮帶。但是有的時候受井下空間限制和施工工藝的限制,增加巷道高度困難很大。
分析討論的幾種方案：
方案一：采用全機械式清掃裝置，具體結(jié)構(gòu)有導(dǎo)桿，梁，清掃桿及彈簧組成。設(shè)計理念是通過彈簧拉緊梁與桿，在彈簧與導(dǎo)桿的共同作用下保證A點位置不動。隨著清掃塊的磨損，致使A點位置逐漸偏離安裝位置，此時通過手動調(diào)節(jié)導(dǎo)桿位置使A點保持最佳位置。
結(jié)構(gòu)如上圖所示：
1——桿 2——可動鉸鏈 3——調(diào)節(jié)導(dǎo)桿 4——調(diào)節(jié)齒條
5——滑動鉸鏈 6——彈簧 7——梁
該方案的優(yōu)點是：
1.結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于制造。
2.該機構(gòu)采用了二次清掃使清掃效果更為徹底。
缺點與存在問題：
1.該機構(gòu)約束較少致使機構(gòu)的位置不確定尤其在設(shè)計時不易確定其具體位置，不能實現(xiàn)清掃過程，甚至可能在使用過程中發(fā)生事故。
2.彈簧采用拉伸彈簧，增加了安裝難度，不易實現(xiàn)方便安裝的要求
方案二：采用機械式滑動導(dǎo)桿機構(gòu)
結(jié)構(gòu)如下圖所示：
1——導(dǎo)向槽 2——導(dǎo)桿 3——擺桿
4——液壓缸 5——底座
該方案的優(yōu)點是：
1.安裝方便，易于實現(xiàn)清掃功能。
2.由于擺桿加入，使得操作更為簡單，大大減少了工人的工作量。
缺點與存在問題：
1.導(dǎo)向槽不易固定，需要設(shè)計一專門的機架來實現(xiàn)，但這樣不僅會增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同樣也會產(chǎn)品的性價比大大降低。
2.這種液壓缸提供動力的方法會在產(chǎn)品運行過程中發(fā)生干涉，存在著安全隱患。
方案三：雙彈簧反臂清掃器
反臂清掃器示意圖
1-卸載滾筒;2-膠帶;3-上支點(固定于巷道金屬棚上);4-彈簧(用單體柱復(fù)位彈簧)兩根;5-杠桿臂(反臂)二個;6-雙道清掃器;7-下支點(固定在機架上)
清掃器直接安裝在卸載滾筒處,使用杠桿臂反拉,用彈簧將清掃器拉緊。
3.2 清掃器做框式結(jié)構(gòu)
框架結(jié)構(gòu)清掃器
1— M12-10型螺栓10條;2—夾板;3—清煤皮;4—框架
4 使用效果
由于清掃器安裝在卸載滾筒上,清下來的煤直接上了皮帶;清掃器作成框式結(jié)構(gòu),使清掃器成為二道,清掃效果很明顯;清掃器可以在兩端凸出夾板,磨損后,反轉(zhuǎn)一下可以繼續(xù)使用,兩側(cè)都磨損后再更換,減少更換清煤皮時間。使用反臂杠桿是為了安裝時,不占用兩部皮帶的搭接空間,減小巷道高度。清掃器可以壓緊在滾筒上,接觸壓力大,清掃效果非常好。
綜上分析，可知方案三最符合設(shè)計要求，因此選擇該方案，在方案三的基礎(chǔ)上我們對反臂清掃器做了如下改進：
1—皮帶 2—滾筒 3—定滑輪裝置 4—鋼絲繩 5—連桿 6—橡膠刮板組件 7—配重 8—對開式滑動軸承 9—金屬刮板組件
清掃器的結(jié)構(gòu)組成
帶式輸送機反臂配重式雙道清掃器是一種新型的清掃器，具有性能穩(wěn)定、清掃效果好、拆裝方便的特點。
DTQ型帶式輸送機清掃器包括定滑輪組、鋼絲繩、連桿、橡膠刮板組件、配重、對開式滑動軸承、金屬刮板組件等部件，下面簡要介紹各部件及其作用。
1.輸送帶
輸送帶是輸送機的重要部件，在輸送機中輸送帶的成本占整個設(shè)備成本的，一些特定的工作條件要求輸送帶具有耐磨、耐熱、阻燃、耐油以及耐臭氧等特性。在輸送機運轉(zhuǎn)過程中，輸送帶所受的載荷是極復(fù)雜的，它除受縱向拉伸應(yīng)力外，還受經(jīng)過滾筒和托輥的彎曲應(yīng)力。大多數(shù)輸送帶的損壞表現(xiàn)為工作面層和邊緣磨損，受大塊、尖利物料的沖擊引起擊穿、撕裂和剝離。在清掃器的設(shè)計中，要選擇合適的清掃塊材料，盡量避免輸送帶的磨損。輸送帶不作為其零件做詳細(xì)介紹。
2.滾筒
滾筒組是帶式輸送機的重要部件，按在輸送機中所起的作用，滾筒可以分為傳動滾筒和改向滾筒兩大類。傳動滾筒的作用是將驅(qū)動裝置提供的扭矩傳到輸送帶上。改向滾筒包括用于輸送帶在輸送機端部的改向、增加傳動滾筒包角的導(dǎo)向及拉緊裝置的導(dǎo)向。在此次清掃器的設(shè)計中，是針對重型帶式輸送機頭部傳動滾筒用，滾筒的尺寸決定輸送帶的寬度和清掃器的寬度，對清掃器的設(shè)計有一定的指導(dǎo)性作用。滾筒同樣不作為清掃器零件做詳細(xì)介紹。
3.定滑輪組
定滑輪組有三個滑輪組成，第一個起到換向作用，第二三滑輪起到了調(diào)距作用使配重能夠放置在合理的位置。
4.鋼絲繩
鋼絲繩是連接配重和連桿的重要元件。
5.連桿
連桿是連接鋼絲繩、橡膠刮板、金屬刮板的重要元件，起到了承上啟下的作用。
6.橡膠刮板組件
橡膠刮板組件包括四塊同樣規(guī)格的橡膠刮板、橡膠刮板軸、刮板座、刮板座與刮板軸的固定螺栓、橡膠刮板與刮板座的固定螺栓、橡膠刮板筋、橡膠刮板筋頭部螺母。橡膠刮板組件是整個清掃器的關(guān)鍵部件。
7.配重
橡膠刮板的壓緊力由兩組配重提供，每組配重包括四塊單重為十公斤和兩塊單重為五公斤的鑄鐵。
8.對開式滑動軸承
對開式滑動軸承比滾動軸承便于安裝，給清掃器的裝配過程帶來方便，以及它承受較大的力，而且它的工作部位不會經(jīng)常的大角度活動，加注潤滑劑也比較方便，綜合考慮各方面因素后決定使用對開式滑動軸承。
9.金屬刮板組件
金屬刮板組件包括一塊材料為的耐磨鋼、金屬刮板座、金屬刮板軸、壓桿、壓縮彈簧、壓縮彈簧軸、刮板座與刮板軸的固定螺栓、壓桿與金屬刮板軸的固定螺栓。
設(shè)計原則：
1. A點選擇合適的位置，并保持A點位置的穩(wěn)定性以確保清掃過程穩(wěn)定；
2. 壓緊力和清掃力不變，以確保良好的效果；
3.設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單合理、在清掃器工作中安全可靠，具有良好的可行性；
4. 安裝與拆卸簡單易行，方便施工；
5.具有良好的經(jīng)濟性，各部分尺寸大小最小即可；
A點的位置確定如圖所示
通過查閱大量資料和數(shù)據(jù)分析，角的確定：
，最優(yōu)取
預(yù)定進行方案的設(shè)計
清掃器清掃力學(xué)簡圖
O1
A
O
Ft
FN
F
ω
θ
M
D
清掃器的受力分析：
在A點處，膠帶對清掃塊作用的切向力為Ft′，反之，清掃塊對膠帶的切向作用力Ft，其大小是決定清掃器清掃效果的關(guān)鍵因素之一。清掃力過大，會將膠帶鏟裂，對膠帶的安全造成威脅；清掃力過小，膠帶上的粘結(jié)物刮不掉，清掃效果不好。
清掃塊對膠帶的壓緊力，也就是在接觸點法線方向的作用力如圖所示，膠帶對清掃塊的法向作用力FN′，清掃塊對膠帶的壓緊力FN。根據(jù)虎克摩擦定律，壓緊力的大小直接決定了清掃力的大小。因而，壓緊力是決定清掃器清掃效果的核心參數(shù)
基本數(shù)據(jù)：
清掃力： ：（100～200）公斤， 取100公斤 即
壓強： ：（26～30）kPa, 取30kPa。
∴==
——清掃塊對膠帶的壓緊力
——膠帶對清掃塊作用的切向力
——切向力和壓緊力的合力
取
——于的夾角
第四章 主要零部件的設(shè)計
一、橡膠刮板軸的設(shè)計
（一）橡膠刮板軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖為橡膠刮板軸的結(jié)構(gòu)示意圖。它是通過固定螺栓連接清掃塊、橡膠刮板座、連桿，利用橡膠刮板軸可以對清掃塊給予更好的穩(wěn)定，使粘附在輸送帶下的物料脫落，從而達(dá)到清掃的目的。預(yù)選橡膠刮板軸的材料為45號鋼，總長為2010mm，外徑為42mm、內(nèi)徑為22mm的鋼管，在距鋼管兩端24mm處分別有兩個M16的螺紋孔，在橡膠刮板軸上有分別有四個內(nèi)徑為20mm的螺栓孔。
（二）橡膠刮板軸的強度校核
清掃塊的重量：
又 橡膠刮板有四塊
∴
∴ 橡膠刮板重為
又 橡膠刮板座重
∴ 橡膠刮板軸所受合力：
——滾筒對橡膠刮板的切向力+橡膠刮板重+橡膠刮板座重
刮板軸受到的均布載荷 ：
由靜力平衡方程
得
∴
以刮板軸的左邊為坐標(biāo)原點，選取坐標(biāo)系如圖下所示。集中力F作用于軸的中點，軸在AB、BC和CD段的剪力或彎矩布能用同一方程來表示，應(yīng)分段考慮。在AB段內(nèi)取距原點為x的任意截面，截面以左只有外力，根據(jù)剪力和彎矩的計算方法和符號規(guī)則，求得這一截面上的和分別為
這就是在AC段內(nèi)的剪力方程和彎矩方程。如在BC、CD段內(nèi)取為X的任意截面，則截面上的剪力和彎矩分別是
BC段：
CD段：
依照剪力方程和彎矩方程，分段作剪力圖和彎矩圖如圖。從圖中看圖刮板軸的全部長度，最大剪力為 ，最大彎矩為。
由于脆性材料制成的構(gòu)件，在拉力作用下，當(dāng)變形很小時就會突然斷裂。塑性材料制成的構(gòu)件，在拉斷之前先已不能正常工作。刮板軸屬于受壓桿，當(dāng)刮板軸出現(xiàn)失效時，它只是發(fā)生了塑性變形，不會造成使清掃器更大的損壞，但還是不能保證正常的工作，所以選刮板軸的材料為45號剛以保證其強度。
查表得刮板軸的，由于塑性材料的安全系數(shù)，所以首選。
已知： 取
對塑性材料，
彎曲
橫力彎曲時，彎矩隨截面位置變化。一般情況下，最大正應(yīng)力發(fā)生于彎矩最大的截面上，且離中性軸最遠(yuǎn)處。
于是由公式得：
但公式表明，正應(yīng)力不僅與M有關(guān)，而且與有關(guān)，亦即與截面的形狀和尺寸有關(guān)。對截面為某些形狀的梁或變截面梁進行強度校核時，不應(yīng)只注意彎矩為最大值的截面。
引用記號
由公式可以改寫成
W稱為抗彎截面系數(shù)。它與截面的幾何形狀有關(guān)，單位為。
若截面是直徑為d的圓形，則
鋼管可以看作是直徑為D的實心圓減去直徑為d的圓，即可求得
求出最大彎曲正應(yīng)力后，彎曲的強度條件為
所以
=
可見，最大的正應(yīng)力不超過許用應(yīng)力，所以軸的結(jié)構(gòu)合理，滿足工作要求。
二、連桿的設(shè)計
（一）連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖為連桿的結(jié)構(gòu)示意圖。連桿是連接鋼絲繩、橡膠刮板、橡膠刮板軸、橡膠刮板座金屬刮板、金屬刮板軸、金屬刮板座的重要元件，起到了承上啟下的作用。預(yù)選連桿料為，整體鑄造，連桿外形為矩形，左端是內(nèi)徑為15m的孔，這一端是用來連接鋼絲繩，如圖所示連桿中部連接橡膠刮板軸的鑄造孔的直徑為42mm，截面外圓直徑為80mm，上部固定螺栓孔為M16。連桿右端如圖所示，連接金屬刮板軸的鑄造孔的直徑為51mm，截面外圓直徑為80mm。
（二）連桿的強度校核
受力分析如下圖：
已知
桿與中心線的夾角為，于的夾角為
根據(jù)三角形的勾股定理得：
取連桿為研究對象。作用于桿上的力有集中載荷、矩為M的力偶，金屬刮板座對桿的約束力和鋼絲繩對桿的拉力，這些力組成一平面平行力系如圖上。
根據(jù)平面平行力系的平衡
取坐標(biāo)系Oxy,
,
由得
即得出
連桿剪力彎矩校核計算：
沿桿的方向為Y軸，沿桿的垂直方向為X軸，建立坐標(biāo)系。如圖下
求得這一截面上的靜力平衡方程
由方程 可知支反力
，
，
以連桿的左端為坐標(biāo)原點，選取坐標(biāo)系如圖所示。集中力F作用于A點，在桿的BA和o2兩端內(nèi)的剪力或彎矩不能用同一方程來表示，應(yīng)分段考慮。在BA段內(nèi)取原點為X的任意截面，截面以左只有外力，根據(jù)剪力和彎矩的計算方法和符號規(guī)則，求得這一截面上的和分別為
這就是在BA段內(nèi)的剪力方程和彎矩方程。同樣在Ao2截面右側(cè)任意取X，則截面上的剪力和彎矩是
依照剪力方程和彎矩方程，分段作剪力圖和彎矩圖。從圖中看出，沿桿的全部長度，最大剪力為，最大彎矩為。
由于連桿承受的是交變載荷，在清掃器中不僅起到了連接兩個清掃器的作用，而且也起到了清掃器的清掃效果。經(jīng)過查表和數(shù)據(jù)分析，連桿應(yīng)該用鑄鋼鑄出，設(shè)定連桿截面為矩形，整體鑄造，所以選連桿材料為。
如圖，連桿是受到拉力和壓力，所以彎矩只與橫截面上的正應(yīng)力相關(guān)，而剪力只與切應(yīng)力相關(guān)。
查表得連桿的，由于塑性材料的安全系數(shù)，所以首選。
已知： 取
對塑性材料，
彎曲
選矩形截面為研究對象進行彎曲強度校核
引用記號
由公式可以改寫成
W稱為抗彎截面系數(shù)。它與截面的幾何形狀有關(guān)，單位為。
若截面是高為h、寬為b的矩形，則
b-----20mm
h-----30mm
求出最大彎曲正應(yīng)力后，彎曲的強度條件為
所以
由結(jié)果可知使截面高度h大于寬度b的矩形截面梁，抵抗垂直平面的彎曲變形時，如把截面豎放，則，如把截面平放，，兩者之比，，所以豎放比平放由較高的抗彎強度。
三、金屬刮板軸的設(shè)計
（一）金屬刮板軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖為金屬刮板軸的結(jié)構(gòu)示意圖。它是通過固定螺栓連接金屬刮板、對開式滑動軸承、壓桿，并通過壓桿受到彈簧的反彈力來支撐金屬刮板，從而使金屬刮板對皮帶保持壓緊狀態(tài)。預(yù)選金屬刮板軸材料45號鋼，長2336mm、外徑為51mm、內(nèi)徑為30mm的鋼管，在距鋼管兩端23mm處分別有兩個M16的螺紋孔，在橡膠刮板軸上有分別有四個內(nèi)徑為26mm的螺栓孔。
（二）金屬刮板軸的強度校核
根據(jù)清掃器連桿的設(shè)計方案，假設(shè)金屬刮板軸是空心的，經(jīng)過查閱《機械工程材料手冊》普通鋼管尺寸規(guī)格，預(yù)選金屬刮板軸材料45號鋼，外徑，內(nèi)徑， 長2336mm
查表的鋼管的理論重量是
得 相當(dāng)于253N
預(yù)定金屬刮板和刮板座的結(jié)構(gòu) 如圖所示
金屬刮板和刮板座的重量
總重量=
由設(shè)計方案可知金屬刮板軸受到載荷為分布載荷，設(shè)金屬刮板作用在皮帶上壓強 金屬刮板 。
查表得鑄鐵和橡膠的摩擦系數(shù)、45鋼和碳酸脂的摩擦系數(shù)
均布載荷
空間力系分析
取金屬刮板軸為研究對象，作用于刮板軸上力屬于空間力系，作用于軸上的力如圖受力分析，軸屬于空間匯交力系。
建立坐標(biāo)系XYZ ，列空間匯交力系方程：
選 方向得方程：
代入數(shù)得
得：
得方程：
其中
刮板軸的校核：
以刮板軸的左端為坐標(biāo)原點，選取坐標(biāo)系如圖。由于作用于刮板軸的作用力不同，在刮板軸內(nèi)的剪力和彎矩不能用同一方程式來表示，應(yīng)分段考慮。在AB段內(nèi)取距原點為X的任意截面，截面以左只有外力，根據(jù)剪力和彎矩的計算方法和符號規(guī)則，求得這一截面上的分別為
這是在AB段內(nèi)的剪力方程和彎矩方程。以此類推BC段、CD段、DE段剪力方程和彎矩方程為：
BC段：
CD段：
DE段：
依照剪力方程和彎矩方程，分段作剪力圖和彎矩圖。從圖中看出，沿桿的全部長度，最大剪力為，最大彎矩為
橫力彎曲時，彎矩隨截面位置變化。一般情況下，最大正應(yīng)力發(fā)生于彎矩最大的截面上，且離中性軸最遠(yuǎn)處。
于是由公式得：
但公式表明，正應(yīng)力不僅與M有關(guān)，而且與有關(guān)，亦即與截面的形狀和尺寸有關(guān)。對截面為某些形狀的梁或變截面梁進行強度校核時，不應(yīng)只注意彎矩為最大值的截面。
引用記號
由公式可以改寫成
W稱為抗彎截面系數(shù)。它與截面的幾何形狀有關(guān)，單位為。
若截面是直徑為d的圓形，則
鋼管可以看作是直徑為D的實心圓減去直徑為d的圓，即可求得
求出最大彎曲正應(yīng)力后，彎曲的強度條件為
經(jīng)查表得
可見，最大的正應(yīng)力不超過許用應(yīng)力，所以軸的結(jié)構(gòu)合理，滿足工作要求。
四、壓桿的設(shè)計
（一）壓桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖為壓桿的結(jié)構(gòu)示意圖。壓縮彈簧直接與壓桿相連，壓桿和金屬刮板軸通過螺栓連接，金屬刮板座和金屬刮板軸也通過螺栓連接，這樣壓縮彈簧的彈力通過壓桿直接傳遞給金屬刮板座，來達(dá)到驅(qū)動第二道清掃刮板的作用。壓桿作為一個重要的連接零件，有一定的強度要求，所以我們選擇強度較高的灰口鑄鐵HT350鑄造，長235mm寬45mm，于金屬刮板軸相配合的孔的內(nèi)徑為45mm，外徑為70mm，A點M16的螺栓孔，并且在壓桿的背部留有筋板，完全滿足了使用要求。如圖所示的尺寸經(jīng)過校核都滿足了要求。
（二）壓桿的強度校核
壓桿的受力分析如圖：作彎矩如圖所示，最大彎矩在截面A上。求得A點彎矩為：
其中
得
選矩形截面為研究對象進行彎曲強度校核
引用記號
由公式可以改寫成
W稱為抗彎截面系數(shù)。它與截面的幾何形狀有關(guān)，單位為。
若截面是高為h、寬為b的矩形，則
求出最大彎曲正應(yīng)力后，彎曲的強度條件為
, 查表得
可見，最大的正應(yīng)力不超過許用應(yīng)力，所以軸的結(jié)構(gòu)合理，滿足工作要求。
五、壓縮彈簧的設(shè)計
（一）壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計
在壓縮彈簧的選型中，考慮到由于載荷不大，一般用途彈簧足以滿足要求，故選用C級碳素彈簧鋼絲，一種普通的圓柱螺旋彈簧。自由高度為120mm、彈簧外徑43mm、彈簧內(nèi)徑33mm，螺距為11.35mm。
（二）壓縮彈簧的強度校核
由于載荷不大，一般用途彈簧足以滿足要求，故選用C級碳素彈簧鋼絲，不經(jīng)常工作，屬于Ⅲ類彈簧。（查機械設(shè)計手冊第三卷）
普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸有：外徑、中徑D、內(nèi)徑、節(jié)距t、螺旋升角及彈簧絲直徑。它們的關(guān)系為
對圓柱螺旋壓縮彈簧，式中彈簧的螺旋升角一般應(yīng)在范圍內(nèi)選取。彈簧的旋向可以是右旋或左旋，但無特殊要求時，一般都用右旋。
1. 選擇材料
由于載荷不大，一般用途彈簧，故選用C級碳素彈簧鋼絲，不經(jīng)常工作，屬于C類彈簧。
2. 確定彈簧鋼絲的直徑
根據(jù)式（12－5）
式中 ――彈簧絲許用剪切應(yīng)力，MPa；
――彈簧的最大工作載荷，N。
因為彈簧外徑 ，按系列值取D＝38mm，因為式中又和直徑d有關(guān)，因此要采用試算法。
初選彈簧直徑d=5mm，；旋繞比C＝，符合推薦值。
補償系數(shù)
查表得
彈簧絲直徑
顯然取符合強度條件。
彈簧外徑符合設(shè)計要求。
彈簧內(nèi)徑
3. 確定彈簧圈數(shù)
查表取彈簧切變模量
由式 彈簧剛度為
有效圈數(shù)
n圈
由表按系列值取 n＝10圈
支承圈數(shù)由表取 圈
總?cè)?shù) 圈
4. 驗算變形量
由于圈數(shù)按系列取值，改變了設(shè)計剛度，所以要驗算變形量。
變形量
彈簧的實際工作行程
相對誤差
極限載荷
在下的變形量
5. 其他幾何尺寸計算
初選節(jié)距，在作用下相鄰兩圈的間距
符合在（0.280.5）D的規(guī)定范圍。
自由高度
由表取標(biāo)準(zhǔn)值
實際節(jié)距
螺旋升角
在之間，合適。
彈簧絲展開長度
6. 檢驗穩(wěn)定性
彈簧兩端為固定端，應(yīng)使高徑比，
實際高徑比：
穩(wěn)定性可靠。
六、其它零部件的設(shè)計
（一）定滑輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖為定滑輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
定滑輪是整個設(shè)計中最重要部分，它使鋼絲繩上的力改變了方向，從而更好的連接配重，達(dá)到更好的清掃效果。
定滑輪采用材料是Q235，外徑為110mm、內(nèi)徑為16mm、其他結(jié)構(gòu)尺寸參考零件圖具體說明。
（二）壓縮彈簧固定柱
圖示為壓縮彈簧固定柱的示意圖。
如圖所示壓縮彈簧固定柱，材料為45鋼，壓縮彈簧固定柱長為70mm。詳細(xì)參數(shù)參考零件圖。
（三）滑動軸承座
圖示為對開式二螺柱正滑動軸承的軸承座，所選型號為H2045
H ——滑動軸承座
2——軸承座螺柱數(shù)
050——軸承內(nèi)徑/mm
（四）配重
橡膠刮板的壓緊力由兩組配重提供，每組配重包括四塊單重為十公斤和兩塊單重為五公斤的鑄鐵。
第五章 安裝與日常維護
一、安裝步驟
1、找出皮帶與皮帶輪相切之點，將DTQ—1400型清掃器安裝于此點下方安裝范圍內(nèi)且與安裝皮帶面之垂直線成33°夾角。
2、安裝前，根據(jù)金屬刮板軸的尺寸位置，在輸送機機頭罩上開安裝孔，并在機頭罩兩側(cè)焊接角鋼。
3、.按尺寸要求在工字鋼上焊接橫梁，并固定定滑輪組。
4、.在角鋼上正確安裝軸承座，準(zhǔn)確核對其高度H，U型孔一側(cè)軸承座暫時不緊固。
5、.安裝時，將組合軸（金屬刮板軸、金屬刮板及其座、套筒、連桿）從機頭罩內(nèi)側(cè)安裝孔送入，并支撐在軸承座上，固定U型孔一側(cè)軸承座，緊固軸承座上蓋與下蓋，保證金屬刮板軸和連桿轉(zhuǎn)動靈活。
6、.將鋼絲繩與配重盤、連桿連接，用繩夾固定，預(yù)放配重10公斤。
7、安裝橡膠刮板軸，連桿銷固定，加配重至40公斤，保持橡膠刮板33°狀態(tài)。
8、安裝時將DTQ—1400型清掃器與皮帶面微接觸，于試運轉(zhuǎn)時，調(diào)整配重重量以順時針方向使橡膠刮板清掃塊向上移動3-5mm。
二、日常維護
1、橡膠刮板磨耗情況達(dá)到更新時既應(yīng)更換新品，當(dāng)磨損量達(dá)到80mm時，應(yīng)及時更換清掃塊。
2、對開式滑動軸承要定期涂油潤滑，一周一次，同時要將軸承上的雜質(zhì)清理掉。
3、定期檢查各部分連接螺栓擰緊擰牢，墊片齊全。
4、清掃器的主要部件應(yīng)按制造說明書的規(guī)定進行良好的保養(yǎng)，經(jīng)常性的檢查，調(diào)整，清掃，這些作業(yè)應(yīng)在設(shè)備靜止并關(guān)閉驅(qū)動裝置后才能進行，所以裝載點，工作站和通道應(yīng)保持清潔。
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設(shè)計總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，我從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達(dá)。遇到困難，我會覺得無從下手，不知從何寫起；當(dāng)困難解決了，我會覺得豁然開朗，思路打開了；當(dāng)論文經(jīng)過一次次的修改后，基本成形的時候，我覺得很有成就感?，F(xiàn)在只是在檢查和整理這些設(shè)計內(nèi)容，回顧大學(xué)的學(xué)習(xí)生活，處處充滿了快樂和辛酸。以前每天都穿梭在校園的大道上，從不疲倦，而現(xiàn)在，才發(fā)現(xiàn)校園的一草一木都這么可愛，這么讓人駐足幽思。
畢業(yè)設(shè)計總體來說是成功的，課程設(shè)計做了好多次，但這一次卻是很費勁的，工作量也是很大的。畢業(yè)設(shè)計剛開始，所有資料、數(shù)據(jù)都沒有，這些都得自己翻閱，自己查找，這使我有些措手不及。最后只好向指導(dǎo)老師尋求幫助，在他們的指導(dǎo)下，我的設(shè)計才上了軌道。我在這次設(shè)計過程中，學(xué)到了很多平時在課堂上學(xué)不到的東西，例如：查閱手冊，不只查閱到你想查閱的資料，你在翻閱的時候也了解到其他方面的部分內(nèi)容。而且在設(shè)計的過程中，我也把兩年學(xué)的知識重新溫習(xí)了一次，這也是很珍貴的一次機會。另外，我還學(xué)會怎樣依據(jù)自己的資料擇優(yōu)選取，這也是很重要的。在我的設(shè)計方案中，有時候總會同時出現(xiàn)好幾種方案供我選擇，我必須依據(jù)自己的數(shù)據(jù)去斟酌用哪種方案合適，怎樣因地制宜，這里需要琢磨和討論的。
我們本著設(shè)計原則去搞設(shè)計，而設(shè)計原則是而我們的設(shè)計產(chǎn)品是不可能都符合原則的，比如：我所設(shè)計的缸體，如果要降低成本，就必須選較便宜的材料，而便宜的材料力學(xué)性能不高，意味著尺寸的增大，尺寸的增大又意味著液壓缸推力的減小，直接影響液壓缸的性能，這些都是相互矛盾的，所以我們必須學(xué)會取舍，這些都是我學(xué)習(xí)的過程，也是我進步的過程。即將踏上征途的我，還有一條很長的學(xué)習(xí)之路。
總的來說，這次設(shè)計讓我對機械設(shè)計有了一個全新的認(rèn)識。雖然我們的設(shè)計做的不是很讓我們自己滿意，但是經(jīng)過我們的一番努力，我從中認(rèn)識到自己的不足之處，需要在以后的學(xué)習(xí)、工作中扎扎實實的學(xué)習(xí)。當(dāng)今機械的快速發(fā)展告訴我們，現(xiàn)代機械設(shè)備不僅僅是機械一門專業(yè)，而是包括電子，信息、控制等多個專業(yè)，這就要求我們不能局限于機械專業(yè)，而應(yīng)學(xué)習(xí)各種知識，否則我們所設(shè)計的機械只能是被社會所淘汰。此外，由于機械行業(yè)和更多其他行業(yè)的結(jié)合在一起，再設(shè)計過程中遇到的問題也是各式各樣，這就要求我們采取合作的方法，集思廣益，才能設(shè)計出好的產(chǎn)品。
致 謝
本次設(shè)計在安老師的精心指導(dǎo)下得以順利完成，從課題選擇設(shè)計方案的選定、到具體編程和論文撰寫，無一不浸透著導(dǎo)師的心血。老師誨人不倦，提攜后進的品德，認(rèn)真的工作態(tài)度，必將對我今后的工作和生活帶來難以磨滅的影響。在設(shè)計期間，指導(dǎo)老師為了我們的設(shè)計,經(jīng)常犧牲自己的休息時間，至始至終陪伴在我們身邊，老師的知識淵博，視野寬闊，再一次激發(fā)了我設(shè)計的靈魂，讓我再一次對各位指導(dǎo)老師和幫助我的同學(xué)表示衷心的感謝和美好的祝愿。
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