Q IAO L i-n ing, L IU Y ing- l in
(T aiyuan U n iversity of T echno logy, T aiyuan 030024, Ch ina) Abstract: T he p ap er is m a in ly abou t the w o rk ing p rincip le and ten ta tive desing of the gea r drum s of a belt conveyo r. It sp ecifies the strucu re design and ca lcu la tion s of the m a in com ponen ts such a s gea r, bea ring and so on. Key words: belt conveyo r; gea r drum ; design
学出版社, 2001. [ 3 ] 邱宣怀. 机械设计 [M ]. 第 4 版. 北京: 高等教育出版社,
1997. [ 4 ] 吴相宪, 王正为, 黄玉堂. 实用机械设计手册 [M ]. 北京:
中国矿业大学出版社, 1993.
D esign of the Gear D rum s of the Belt Conveyor
收稿日期: 2006206223; 修回日期: 2006209225 作者简介: 乔李宁 (19812) , 女, 山西晋城人, 硕士研究生。
决定采用二级圆柱齿轮传动。 带式输送机齿轮滚筒机
构运动简图见图 1。
3 传动方案的设计
311 原始数据
滚筒使用寿命 10 年, 每年 300 个工作日, 每天 1
第 1 期 (总第 140 期) 2007 年 2 月
机械工程与自动化 M ECHAN ICAL EN G IN EER IN G & AU TOM A T ION
文章编号: 167226413 (2007) 0120169202
N o 11 Feb1
带式输送机齿轮滚筒设计
乔李宁, 刘英林
(太原理工大学, 山西 太原 030024)
15;
电动机转速 (r m in) :
980。
I 轴——高速轴; II 轴——中间轴; III 轴——支撑轴 1, 3——小齿轮; 2——大齿轮; 4——内齿轮 图 1 带式输送机齿轮滚筒机构运动简图
312 传动方案设计 本设计采用二级圆柱齿轮传动, 电动机输出功率
·170·
机 械 工 程 与 自 动 化 2007 年第 1 期
首先对两对啮合齿轮进行传动比分配, 在分配传
动比时应考虑以下原则: ①各级传动的传动比应在合
理范围内, 不超出允许的最大值, 以符合各级传动原
则; ②应注意使各级传动尺寸协调, 结构匀称合理; ③
尽量使传动装置外廓尺寸紧凑或重量较小; ④尽量使
各级大齿轮浸油深度合理; ⑤要考虑传动零件之间不
会干涉碰撞。 然后进行各轴转速和转矩的计算, 各轴
班生产, 每班工作 7h。一年小修, 三年大修。工作环
境温度不超过 400℃。 其工艺参数如下:
滚筒直径 (mm ) : 500;
输送带宽度 (mm ) :
800;
滚筒宽度 (mm ) :
950;
安装尺寸 (mm ) :
1 300;
输送带运行速度 (m s) :
210;
电动机功率 (kW ) :
齿轮传动的主要优点是: 工作可靠, 使用寿命长, 它的瞬时传动比为常数, 工作平稳, 传动效率高。 齿 轮传动有很多种方式, 例如圆柱齿轮传动、 锥齿轮传 动、 行星齿轮传动等。 由于此次所设计的减速器的传 动比仅为 121828, 并且它的工况条件较好, 用一般的 普通齿轮传动已可满足要求。 出于经济性考虑, 我们
传递到 I 轴上, 带动 I 轴上的小齿轮 1 转动, 小齿轮 1
与大齿轮 2 啮合, 此时功率传到 II 轴上, II 轴再带动
小齿轮 3 与内齿轮 4 啮合, 从而将运动传到滚筒上达
到减速的目的。 整个齿轮传动装置放置在一个支撑架
内, 同时设计一个蝶型支撑筋, 把内齿轮 4 与滚筒联
接在一起。
313 传动参数的确定
在本次设计中, 还设计了一个支撑架和一个蝶形 支撑筋, 以把齿轮装置固定在滚筒之内。 还有其它零 件包括一些标准件和非标准件的设计, 在此不再赘述。
参考文献: [ 1 ] 郑文纬, 吴克坚. 机械原理 [M ]. 第 7 版. 北京: 高等教育
出版社, 1997. [ 2 ] 曾志新, 吕明. 机械制造技术基础[M ]. 武汉: 武汉理工大
轴是本次设计中的主要零件, 因此轴必须设计合
理。本次设计中, 主要设计了两根轴, 即高速轴 I 和中 间轴 II。在 I 轴初步设计完之后, 我们发现此轴在轴向 并没有固定牢靠, 故采用了一个套筒和两个圆螺母来 固定, 保证了轴向的固定。
初步设计了轴的结构之后, 必须对轴进行强度校 核。 先对轴径进行验算, 然后用安全系数法进行轴的 强度校核。 在轴的强度校核计算时, 根据轴的具体受 载及应力情况, 采用相应的计算方法, 并恰当选取其 许用应力。 根据轴的结构图作出轴的计算简图, 并根 据轴的计算简图作出轴的弯矩图、 扭矩图和当量弯矩 图, 然后确定出危险截面为小齿轮中间截面, 按弯扭 合成应力校核轴的强度, 通常只校核轴上承受最大计 算弯矩的截面, 接下来校核轴的疲劳强度。
传动比 i
1 2. 5
5
效率 Γ
0. 99 0. 95 0. 95
4 齿轮的设计 小齿轮 1 和小齿轮 3 均用 40C r 调质处理, 硬度为
HB 241～ HB 286, 平均取 HB 260; 大齿轮 2 和内齿轮 4 均用 45 钢调质处理, 硬度为 HB 229～ HB 286, 平均取 HB 240。本设计采用标准的斜齿轮传动, 并无变位。齿 轮的设计从两个方面来考虑: ①按照齿面接触疲劳强 度计算; ②按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 因传动无 严重过载, 故不作静强度校核。 可算得齿轮的模数及 分度圆直径, 并对模数进行圆整, 从而定出分度圆的 具体直径。完成这些之后, 得出合适且安全的齿轮。本 次设计采用油润滑。 5 轴的设计
摘要: 阐述了带式输送机齿轮滚筒的工作原理、 方案设计, 以及主要零部件轴、 齿轮、 轴承的设计及计算。 关键词: 带式输送机; 齿轮滚筒; 设计 中图分类号: TH 222 文献标识码: A
1 概述 带式输送机是冶金、 电力和化工等厂矿企业常见
的连续动作式运输设备, 尤其是在煤矿工业中使用更 为广泛。 带式输送机可以输送煤、 矸石及其它粉末状 物料, 也可以输送包装好的成件物品。它输送能力大、 调度组织简单、 维护方便、 营运费用低, 此外它还具 有结构简单、运转平稳可靠、运行阻力小、耗电量低、 容易实现自动化等特点。 2 带式输送机的结构设计
通过以上的设计计算, 表明该轴的设计安全可靠, 符合使用要求。 6 轴承的选用
由于该轴承所受载荷为径向和轴向载荷, 故选用 圆锥滚子轴承。我们选用的轴承型号为 7308, 轴承额 定动负荷 48 440N , 额定静负荷 43 540N , 极限转速 5 600r m in (油润滑) , 轴向动载荷系数 211, 轴向静 载荷系数 112。初定轴承类型及型号后, 我们从三方面 进行了计算校核: ①寿命的计算; ②静载荷的计算; ③ 许用转速验算。 7 其它零件的结构设计
带式输送机的滚筒有两种形式。 一种形式为电动 滚筒, 它是将电动机和齿轮减速装置全部设计在滚筒 之内, 虽然结构紧凑、体积轻便, 但是不容易安装、拆 卸, 不利于维护和维修, 而且制造工艺复杂, 散热困 难。 另一种形式为齿轮滚筒, 它是将齿轮减速装置设 计在滚筒之内, 吸收了电动滚筒结构紧凑、 体积轻便 的优点, 但是它和电动滚筒一样散热条件差, 因此只 能用在小功率的带式输送机上。 本文中我们以功率仅 为 15kW 的小功率滚筒为例进行说明用于带式输送机 的齿轮滚筒。
运动学和动力学参数见表 1。
表 1 各轴的运动学和动力学参数表
轴名
电动 机轴 I轴 II 轴 滚筒
功率 P kW
输入 输出
转矩 T N ·m
输入 输出
转速 r m in
15
146. 17 980
14. 85 14. 55 144. 71 141. 28 980 14. 12 13. 84 343. 90 337. 02 392 13. 42 13. 15 1 634. 56 1 601. 87 78. 4