论文部分内容阅读
摘要：皮带运输机是搅拌装置中最常用的骨料输送设备。皮带运输机输送速度快，而且是连续的，所以生产率高：可沿一定斜度输送骨料到几十米高处：输送平稳，无噪音，消耗功率小；工作可靠，维修容易。是单阶式混凝土搅拌楼运送砂石的最理想设备。着重对皮带运输机结构组成进行设计，它包括运输机的改向滚筒、平托辊组、皮带、导料槽等。
关键词：皮带运输机、结构组成
Abstract: belt conveyor is the most commonly used aggregate conveying equipment in a stirring device. Belt conveyor speed, and is continuous, so the high productivity: along a certain slope conveying aggregate to tens of meters high: smooth transmission, no noise, small power consumption; the work is reliable, easy to repair. Is the most ideal equipment for transporting sand single-step concrete mixing plant. Focus on the structure of belt conveyors is designed, which includes transport turnabout drum, Pinto roller group, belt, a material guide slot.
Keywords: belt conveyor, structure
TH122
根据市场需求，混凝土搅拌站(楼)有向着大型化和小型化发展的趋势，其中移动式混凝土搅拌站(楼)在国内是空白点，随着县乡农村水泥路的修建，物美价廉的小型移动式混凝土搅拌站将有较大的市场需求，国外产品进入这一特殊市场的难度较大，未来几年国家和地方政府对县乡公路建设投资力度进一步加大，而县乡公路是以沥青及水泥混凝土路面为主，路桥等施工单位所选用的混凝土搅拌站产量多在25-50m/h之间，我们所设计的HZS50型混凝土搅拌站正好满足城乡的需求，适合城乡的发展。
1.皮带机总体设计
带式输送机是化工、煤炭、冶金、矿山、建材、电力、轻工、粮食及交通运输等部门广泛使用的运输设备。适用于输送松散密度0.5～2.5t/m的各种粒状、粉状的散体物料，也可运送成品物料。根据骨料储料斗的尺寸，初步预定输送两种石子的两根带滚筒中心线之间的距离为1.5m,输送砂子的那根带的两滚筒中心线之间的距离为4.5m.。在此采用内置式电动滚筒代替以前的电动机-减速器-传动滚筒的方案。因为这样既能满足皮带运输机的各项要求，又可以减少成本、节省空间、简化安装、简化机构等。皮带运输机的承载上托辊采用平行上托辊，其上设计导料槽以保证物料不侧漏，输送石子的皮带因为两滚筒中心线间距离较小不需要承载下托辊。而输送砂子的两滚筒间距离较大，需设计非承载下托辊采用平行下托辊，具体设计见托辊的设计。皮带运输机的主架体采用热轧槽钢和热轧等边角钢用螺栓连接或焊接而成。张紧装置用螺旋张紧装置，与改向滚筒连接，拉紧改向滚筒，从而达到张紧的作用。
2皮带机设计
2.1表1每1m混凝土中各成分的质量
卵石的动堆积角按30°算，卵石的容重为2.0t/ m3
碎石的动堆积角按30°算，碎石的容重为1.9t/ m3
砂子的动堆积角按30°算，砂子的容重为1.6t/ m3
水泥的动堆积角按30°算，水泥的容重为1.3t/ m3
注：下面的计算中下标为1的表示是与砂子相关的运算，下表为2的表示与卵石相关的运算，下标为3的表示与碎石相关的运算，下标为4表示与砂子、卵石、碎石混合物相关的运算。
卸料能力计算
Q=Mn
Q卸料能力,t/h;
M 为一个循环内所需物料质量 , t/次 ;
n 为一小时内的循环次数, 50;
Q=0.72×50=36t/h
Q=0.6×50=30t/h
Q=0.6×50=30t/h
Q=2.4×50=120t/h
输送能力计算
I=
I为皮带的输送能力，m/s；
γ 为物料容重 , t/ m ；
根据一个循环内将砂、卵石、碎石、从储料斗卸入计量斗所需时间分别为
T=6s、T=5s、T=5s。混合料有计量斗卸入提升斗所需时间为T=15s。
I==0.0667m/s
I==0.0632 m/s
I==0.060m/s
I= =0.068m/s
2.2托辊具体尺寸的设计
（1）托辊轴的设计 首先确定轴的装配方案，轴的两端对称，轴两端分别安装一个轴承，所以轴的两端要有一个轴承的定位凸台，对轴承的内圈进行向里轴向定位，轴承内圈向外的定位靠弹簧挡圈定位，所以在轴上适当位置加工安装弹簧挡圈的沟槽。轴的材料选用45钢，因为单个轴的受力不大，所以不需要对它进行工艺热处理，但安装轴承处有较高的表面粗糙度。
（2）托辊轴承的选用 深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双向轴向载荷。在转速较高，不宜使用推力轴承时，可承受较轻纯轴向载荷，它结构简单使用方便。6000型在安装、密封、配合无特殊要求的地方，均可使用。外圈外动槽的可简化轴向定位，缩小轴向尺寸；带防尘盖的防尘性好，带密封圈的密封性好，两面带防尘盖的已装入适量的润滑脂，工作中在一定的时期内不用再加油。内圈较一般轴承宽的供装置密封及紧定螺丝或偏心套用，安装、拆卸和使用方便，使用于要求密封性较高的长轴，安装或受载荷时弯曲，倾斜较大的轴上，对主机的制造 安装精度要求较低。
因为工作环境中有大量粉尘，在此我们选用两边带防尘改的深沟球轴承GB/T276—1994，轴承型号6204—2Z型，它的基本额定载荷12.8KN，极限转速14000r/min。完全符合要求。
（3）为了简化辊子的结构，我们采用轴承盖起到对轴承的外圈进行定位和连接安装托辊外皮圆筒的作用，它与外皮圆筒之间用螺钉连接，所以要在它的外圈加工三个螺孔，根据所选用的螺钉M5×10和外皮圆筒的厚度4，确定螺孔的深度，10-4=6㎜。它的外径为圆筒的内径尺寸即89-8=81㎜。大的内径为轴承的外径为47㎜，与轴承为过渡配合，小内径为轴承的安装尺寸为20㎜，能对轴承的外圈起定位作用即可。
（4）托辊外皮圆筒才应标准的直缝焊接钢管GB/T13793-1992，外径为89㎜，钢管厚度为4.0㎜，下料后无须热处理，加工螺孔后可直接装配。
2.3张紧装置 张紧装置是输送带具有足够的张力，保证输送带与电动滚筒间产生足够的摩擦力，使输送带不打滑，并限制输送带在个托辊间的垂度，使输送机正常运转。张紧装置有螺旋式、垂直重锤式、重锤车式、固定绞车式四种。张紧装置应紧可能布置在书送带张力最小的位置上，并尽量靠近传动滚筒，以便与维修。在确定张紧力时，除考虑正常运行外，还应考虑到起、制动及空载空车工况。螺旋张紧装置适用于长度较短（小于100m）,功率较小的输送机，可按机长的1%～1.5%选取张紧行程。垂直重锤拉紧装置能利用输送机走廊空間位置进行布置，可随着张力的变化靠重力自动补偿输送带的伸长，重锤箱内装入每块15kg的铸铁块调节拉紧力。重锤车式拉紧装置适用于距离较长，功率较大的输送机。固定绞车拉紧装置用于大行程、大拉紧力（30～150KN）、长距离、大运量的带式输送机，最大拉紧行程可达17m。
在此我们选用螺旋拉紧装置，通过拉紧改向滚筒，从而达到张紧输送带的目的。改向滚筒的轴承我们选用GB/T7810-1995型号UC208以及和它配套的轴承座K208,利用螺杆来拉紧改向滚筒。张紧架用来支撑和张紧改向滚筒，安装轴承导轨、张紧螺杆输送带的架子。我们选用GB/T9787-1988的6.3等边角钢焊接而成。根据拉紧行程确定它的长度为521㎜，根據轴承座的尺寸确定它的高度为110㎜，在靠外的角钢中心打上直径为25㎜的孔。轴套的作用是连接张紧螺杆与改向滚筒轴承座，它与张紧螺杆用销连接。螺杆穿过轴承座的张紧孔，套上轴套，将螺杆上的销孔和轴套的销孔对齐，插入销进行连接，销和轴孔为过盈配合。张紧螺杆是张紧装置最主要的零件，它承受全部的张紧力，它通过销和轴套与改向滚筒轴承座连接。
螺杆的螺纹选用普通螺纹，螺纹的牙形角α=60°，因为这种螺纹自锁性能好，螺牙抗剪强度高，螺纹副的小径处有间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。螺杆承受较大的拉力和冲击载荷，45钢强度较高，塑性、韧性尚好用于制作承受载荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火，45钢焊接性差不宜作为焊接件。所以螺杆的材料选用45钢，进行调质处理以加强表面螺牙的抗剪强度和保留螺杆心部塑性和韧性。
2.4机架 机架是支撑滚筒、托辊及承受输送带张力的装置。
架体设计 本皮带输送机的主架体是由较大的槽钢组成，它承受较大的力选用槽钢的型号为10（GB/T707-1988）,主架槽钢上按尺寸加工螺栓孔，用来安装平行下托辊的支架、头架及张紧架。
头架的设计 电动滚筒功率大于3KW多用固定支座式安装。电动滚筒的上表面水平切线，要和水平上托辊的上表面水平切线在同一平面内的原则，电动滚筒要下沉一定的距离，以满足上面的要求，根据电动滚筒的安装尺寸截取槽钢340+48=388mm考虑到焊缝的宽度，取槽钢长度395mm,焊接钢板的厚度为10mm,宽度等于槽钢宽度48mm,长度根据电动滚筒的安装120mm,和平行上托辊上平面离槽钢的距离为125mm,滚筒半径为160mm,所以可得头架的下沉高度为：120+（160-140）=140mm 由此可得焊接板长度100+140=240mm。头架的拐角处为加强焊接强度和结构强度，配备加强角钢，它是根据架体尺寸下料，用料为6.3等边角钢。焊接板料型号为Q235-A碳素结构钢，Q235用于金属结构元件，芯部强度要求不高的渗碳或氧化零件、拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴及焊接件，C、D级用于重要的焊接结构。
张紧架的设计 张紧架起支撑改向滚筒并与其它张紧装置一起张紧输送带的作用。具体设计及尺寸见张紧装置的设计图。此处略
参考文献：
[1]陈宜通. 混凝土机械. 中国建材出版社. 2002
[2]成大先.机械设计手册（四版）. 化学工业出版社. 2002
[3]刘建勋.电动滚筒设计与选用手册.化学工业出版社. 2000
[4]《运输机械设计选用手册》编辑委员会.运输机械设计与选用手册，化学工业出社.2004
[5]赵程. 机械工程材料.机械工业出版社.2003
关键词：皮带运输机、结构组成
Abstract: belt conveyor is the most commonly used aggregate conveying equipment in a stirring device. Belt conveyor speed, and is continuous, so the high productivity: along a certain slope conveying aggregate to tens of meters high: smooth transmission, no noise, small power consumption; the work is reliable, easy to repair. Is the most ideal equipment for transporting sand single-step concrete mixing plant. Focus on the structure of belt conveyors is designed, which includes transport turnabout drum, Pinto roller group, belt, a material guide slot.
Keywords: belt conveyor, structure
TH122
根据市场需求，混凝土搅拌站(楼)有向着大型化和小型化发展的趋势，其中移动式混凝土搅拌站(楼)在国内是空白点，随着县乡农村水泥路的修建，物美价廉的小型移动式混凝土搅拌站将有较大的市场需求，国外产品进入这一特殊市场的难度较大，未来几年国家和地方政府对县乡公路建设投资力度进一步加大，而县乡公路是以沥青及水泥混凝土路面为主，路桥等施工单位所选用的混凝土搅拌站产量多在25-50m/h之间，我们所设计的HZS50型混凝土搅拌站正好满足城乡的需求，适合城乡的发展。
1.皮带机总体设计
带式输送机是化工、煤炭、冶金、矿山、建材、电力、轻工、粮食及交通运输等部门广泛使用的运输设备。适用于输送松散密度0.5～2.5t/m的各种粒状、粉状的散体物料，也可运送成品物料。根据骨料储料斗的尺寸，初步预定输送两种石子的两根带滚筒中心线之间的距离为1.5m,输送砂子的那根带的两滚筒中心线之间的距离为4.5m.。在此采用内置式电动滚筒代替以前的电动机-减速器-传动滚筒的方案。因为这样既能满足皮带运输机的各项要求，又可以减少成本、节省空间、简化安装、简化机构等。皮带运输机的承载上托辊采用平行上托辊，其上设计导料槽以保证物料不侧漏，输送石子的皮带因为两滚筒中心线间距离较小不需要承载下托辊。而输送砂子的两滚筒间距离较大，需设计非承载下托辊采用平行下托辊，具体设计见托辊的设计。皮带运输机的主架体采用热轧槽钢和热轧等边角钢用螺栓连接或焊接而成。张紧装置用螺旋张紧装置，与改向滚筒连接，拉紧改向滚筒，从而达到张紧的作用。
2皮带机设计
2.1表1每1m混凝土中各成分的质量
卵石的动堆积角按30°算，卵石的容重为2.0t/ m3
碎石的动堆积角按30°算，碎石的容重为1.9t/ m3
砂子的动堆积角按30°算，砂子的容重为1.6t/ m3
水泥的动堆积角按30°算，水泥的容重为1.3t/ m3
注：下面的计算中下标为1的表示是与砂子相关的运算，下表为2的表示与卵石相关的运算，下标为3的表示与碎石相关的运算，下标为4表示与砂子、卵石、碎石混合物相关的运算。
卸料能力计算
Q=Mn
Q卸料能力,t/h;
M 为一个循环内所需物料质量 , t/次 ;
n 为一小时内的循环次数, 50;
Q=0.72×50=36t/h
Q=0.6×50=30t/h
Q=0.6×50=30t/h
Q=2.4×50=120t/h
输送能力计算
I=
I为皮带的输送能力，m/s；
γ 为物料容重 , t/ m ；
根据一个循环内将砂、卵石、碎石、从储料斗卸入计量斗所需时间分别为
T=6s、T=5s、T=5s。混合料有计量斗卸入提升斗所需时间为T=15s。
I==0.0667m/s
I==0.0632 m/s
I==0.060m/s
I= =0.068m/s
2.2托辊具体尺寸的设计
（1）托辊轴的设计 首先确定轴的装配方案，轴的两端对称，轴两端分别安装一个轴承，所以轴的两端要有一个轴承的定位凸台，对轴承的内圈进行向里轴向定位，轴承内圈向外的定位靠弹簧挡圈定位，所以在轴上适当位置加工安装弹簧挡圈的沟槽。轴的材料选用45钢，因为单个轴的受力不大，所以不需要对它进行工艺热处理，但安装轴承处有较高的表面粗糙度。
（2）托辊轴承的选用 深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双向轴向载荷。在转速较高，不宜使用推力轴承时，可承受较轻纯轴向载荷，它结构简单使用方便。6000型在安装、密封、配合无特殊要求的地方，均可使用。外圈外动槽的可简化轴向定位，缩小轴向尺寸；带防尘盖的防尘性好，带密封圈的密封性好，两面带防尘盖的已装入适量的润滑脂，工作中在一定的时期内不用再加油。内圈较一般轴承宽的供装置密封及紧定螺丝或偏心套用，安装、拆卸和使用方便，使用于要求密封性较高的长轴，安装或受载荷时弯曲，倾斜较大的轴上，对主机的制造 安装精度要求较低。
因为工作环境中有大量粉尘，在此我们选用两边带防尘改的深沟球轴承GB/T276—1994，轴承型号6204—2Z型，它的基本额定载荷12.8KN，极限转速14000r/min。完全符合要求。
（3）为了简化辊子的结构，我们采用轴承盖起到对轴承的外圈进行定位和连接安装托辊外皮圆筒的作用，它与外皮圆筒之间用螺钉连接，所以要在它的外圈加工三个螺孔，根据所选用的螺钉M5×10和外皮圆筒的厚度4，确定螺孔的深度，10-4=6㎜。它的外径为圆筒的内径尺寸即89-8=81㎜。大的内径为轴承的外径为47㎜，与轴承为过渡配合，小内径为轴承的安装尺寸为20㎜，能对轴承的外圈起定位作用即可。
（4）托辊外皮圆筒才应标准的直缝焊接钢管GB/T13793-1992，外径为89㎜，钢管厚度为4.0㎜，下料后无须热处理，加工螺孔后可直接装配。
2.3张紧装置 张紧装置是输送带具有足够的张力，保证输送带与电动滚筒间产生足够的摩擦力，使输送带不打滑，并限制输送带在个托辊间的垂度，使输送机正常运转。张紧装置有螺旋式、垂直重锤式、重锤车式、固定绞车式四种。张紧装置应紧可能布置在书送带张力最小的位置上，并尽量靠近传动滚筒，以便与维修。在确定张紧力时，除考虑正常运行外，还应考虑到起、制动及空载空车工况。螺旋张紧装置适用于长度较短（小于100m）,功率较小的输送机，可按机长的1%～1.5%选取张紧行程。垂直重锤拉紧装置能利用输送机走廊空間位置进行布置，可随着张力的变化靠重力自动补偿输送带的伸长，重锤箱内装入每块15kg的铸铁块调节拉紧力。重锤车式拉紧装置适用于距离较长，功率较大的输送机。固定绞车拉紧装置用于大行程、大拉紧力（30～150KN）、长距离、大运量的带式输送机，最大拉紧行程可达17m。
在此我们选用螺旋拉紧装置，通过拉紧改向滚筒，从而达到张紧输送带的目的。改向滚筒的轴承我们选用GB/T7810-1995型号UC208以及和它配套的轴承座K208,利用螺杆来拉紧改向滚筒。张紧架用来支撑和张紧改向滚筒，安装轴承导轨、张紧螺杆输送带的架子。我们选用GB/T9787-1988的6.3等边角钢焊接而成。根据拉紧行程确定它的长度为521㎜，根據轴承座的尺寸确定它的高度为110㎜，在靠外的角钢中心打上直径为25㎜的孔。轴套的作用是连接张紧螺杆与改向滚筒轴承座，它与张紧螺杆用销连接。螺杆穿过轴承座的张紧孔，套上轴套，将螺杆上的销孔和轴套的销孔对齐，插入销进行连接，销和轴孔为过盈配合。张紧螺杆是张紧装置最主要的零件，它承受全部的张紧力，它通过销和轴套与改向滚筒轴承座连接。
螺杆的螺纹选用普通螺纹，螺纹的牙形角α=60°，因为这种螺纹自锁性能好，螺牙抗剪强度高，螺纹副的小径处有间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。螺杆承受较大的拉力和冲击载荷，45钢强度较高，塑性、韧性尚好用于制作承受载荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火，45钢焊接性差不宜作为焊接件。所以螺杆的材料选用45钢，进行调质处理以加强表面螺牙的抗剪强度和保留螺杆心部塑性和韧性。
2.4机架 机架是支撑滚筒、托辊及承受输送带张力的装置。
架体设计 本皮带输送机的主架体是由较大的槽钢组成，它承受较大的力选用槽钢的型号为10（GB/T707-1988）,主架槽钢上按尺寸加工螺栓孔，用来安装平行下托辊的支架、头架及张紧架。
头架的设计 电动滚筒功率大于3KW多用固定支座式安装。电动滚筒的上表面水平切线，要和水平上托辊的上表面水平切线在同一平面内的原则，电动滚筒要下沉一定的距离，以满足上面的要求，根据电动滚筒的安装尺寸截取槽钢340+48=388mm考虑到焊缝的宽度，取槽钢长度395mm,焊接钢板的厚度为10mm,宽度等于槽钢宽度48mm,长度根据电动滚筒的安装120mm,和平行上托辊上平面离槽钢的距离为125mm,滚筒半径为160mm,所以可得头架的下沉高度为：120+（160-140）=140mm 由此可得焊接板长度100+140=240mm。头架的拐角处为加强焊接强度和结构强度，配备加强角钢，它是根据架体尺寸下料，用料为6.3等边角钢。焊接板料型号为Q235-A碳素结构钢，Q235用于金属结构元件，芯部强度要求不高的渗碳或氧化零件、拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴及焊接件，C、D级用于重要的焊接结构。
张紧架的设计 张紧架起支撑改向滚筒并与其它张紧装置一起张紧输送带的作用。具体设计及尺寸见张紧装置的设计图。此处略
参考文献：
[1]陈宜通. 混凝土机械. 中国建材出版社. 2002
[2]成大先.机械设计手册（四版）. 化学工业出版社. 2002
[3]刘建勋.电动滚筒设计与选用手册.化学工业出版社. 2000
[4]《运输机械设计选用手册》编辑委员会.运输机械设计与选用手册，化学工业出社.2004
[5]赵程. 机械工程材料.机械工业出版社.2003