带式输送机传动滚筒的设计与计算.doc
带式输送机传动滚筒的设计与计算带式输送机在港口、煤炭、电厂等物料输送中应用日益广泛, 传动滚筒是带式输送机的关键部件, 其作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上。根据滚筒的承载不同, 可将滚筒分为轻型滚筒、中型滚筒、重型滚筒, 轻型滚筒为焊接结构, 即辐板与筒皮焊接, 轮毂与轴采用键连接, 中型滚筒和重型滚筒为铸焊结构, 即辐板与轮毂采用整体铸造形式, 然后与筒皮焊接, 轮毂与轴采用胀套连接, 胀套连接的优点是:定位精确、传递扭矩大、易于拆装、避免轴向的攒动等。传动滚筒表面都覆盖橡胶或陶瓷以增大驱动滚筒与输送带间的摩擦系数。由于中型滚筒和重型滚筒承载重, 设计计算不合理, 容易造成滚筒断轴等事故的发生, 因此, 本文为某矿设计的传动滚筒的实例对中型滚筒和重型滚筒的设计计算加以说明。一、原始参数滚筒合张力260KN、扭矩40KN·m、滚筒直径1000 , 带宽2200mm二、结构简图三、选择材料采用45# 钢, 调质处理, 机械性能为:抗拉强度b=580 MPa 屈服点s=290 Mpa弯曲疲劳极限1=235 Mpa 扭转疲劳极限1=135 MPa许用静应力1p=238 MPa ,许用疲劳应力1p=165 MPa四、初选轴径1.确定轴伸直径, 按扭转强度计算轴伸直径d=17.2 Tp3! 轴传递的扭矩T=40 kN·m = 40000 N·m轴的许用扭矩剪应力p=35 MPad1=17.2 ! =180根据结构要求取轴伸直径1802.确定胀套处轴径按弯扭合成强度计算轴径d=21.68 M2+(T)2 !-1p3! 轴在胀套处所受弯矩M=52000 N·m, 轴在胀套处所受扭矩T=40000 N·m校正系数对于单向旋转=0.7轴径d2=21.68 +(0.7×40000)2 ! 1703! =153根据结构要求取d2=240轴的结构尺寸如下图五、强度校核按疲劳强度安全系数校核,仅考虑弯矩作用时的安全系数S= -1Ka+m仅考虑扭矩作用时的安全系数S= -1Ka+m弯曲时的有效应力集中系数K=1.52扭转时的有效应力集中系数K=1.57轴表面质量系数=0.9弯曲时的尺寸影响系数=0.6扭转时的尺寸影响系数=0.6材料拉伸的平均应力折算系数=0.34材料扭转的平均应力折算系数=0.21d2=240处的抗弯截面模数Z= d3232= 3.14×24332=1356.5cm3抗扭截面模数Zp= d3216=2Z=2713cm3对称循环弯曲应力的应力幅a= MZ= 520001356.5=38.3MPa脉动循环扭转应力应力幅a= T2ZP= 400002×2713=7.4MPa脉动循环扭转应力平均应力m=a=7.4MPa仅考虑弯矩作用时的安全系数:S= - 1K+m= 2351.520.9×0.6×38.3+0.32×0=2.18仅考虑扭矩作用时的安全系数:S= -1K×+×m= 1351.570.9×0.6×7.4+0.21×7.4=5.85安全系数S= S·SS2+S2 != 2.18×5.852.182+5.852 !=2.04互邻指拥有共同边界线(点)的两个直接相邻的区域。具体如“图7”“图9”所示。 图7 图8图9 “图7”中:“X 区域”与1, 2, K为互邻关系。2 与4 及5 与7, 则为非互邻关系。现将“图7”转换为“图8”, 可知: 在“图8”中原有的X, 1, 2, , K各区域之间的互邻关系是保持不变的。现将“图8”转换为“图9”, 可知: 在“图9”中原有的X, 1, 2, , K各区域之间的互邻关系仍然是保持不变的。因此, 从互邻关系保持不变的角度来说“图9”与“图7”是“等效的”。由于上述图中的“X”是“地图”中的任意的某个区域。因此, 从互邻关系保持不变的角度来说以下的“图10”与“图7”是“等效的”。图10注: “图10”中的, A, B, C, D 分别代表四种不同的颜色。(3)由“图10”可知:用A, B, C, D 四种不同的颜色就可以达到区别“地图”上所有区域的目的了。至此, “四色定理”证明完毕。因此, 我们可将“四色定理”称之为“砖墙定理”。( “图10”中的, A, B, C, D 分别代表一块“砖”。)(4)关于四色定理的本质及其推论关于四色定理的本质。在笛卡尔平面座标系中, 平面被分为“四个象限”, 这就是四色定理成立的本质原因。关于四色定理的推论。在笛卡尔空间座标系中, 空间被分为“八个区域”, 由此可知:用A, B, C, D, E, F, G, H 八种不同的颜色就可以达到区别“空间”上所有区域的目的了。根据经验滚筒轴的许用安全系数SP=1.8所以S>SP, 滚筒强度满足要求六、轴的刚度校核轴的当量直径d4v= lni = 1 " lid4i= 30502×2202004 +2×1052354 +2×1702404 + 206025043.13×109最大挠度fmax= pal224EI×(3- 42)= al= 4003050=0.131E=2.0×105MPa惯性矩I= 64d4v= 3.1464×3.13×109=1.54×108mm4fmax= 130×103×400×3050224×2.0×105×4.73×108 ×(3- 4×0.1312)=0.625mmfmax=0.625> L2500=1.22满足要求七、确定筒皮厚度筒皮厚度按D×型钢丝绳胶带输送机计算书中经验公式:=1.12 ZRA0t2 =1300 kg/cm2 确定t= 1.12ZR1300A$ 0 式中: Z: 滚筒所受合张力kgR: 滚筒半径mmA0: 两幅板之间距离cmt : 筒皮厚度mm将Z=260 kN=26000 kg, R=500 mm, A0=225 cm 带入得:t= 1.12×26000×500$ 1300×225 =8mm考虑加工筒皮时存在厚度差及筒皮外园的螺旋刀纹对筒皮厚度的影响取筒皮厚度t=20mm。传动滚筒的计算在滚筒的制造中起着非常重要的作用, 但滚筒的制造工艺也不可忽视, 比如轴的热处理技术、无损探伤手段、加工质量等都决定着滚筒的寿命。因此, 要获得高质量的产品, 首先计算要准确, 设计要合理, 加工技术要有保障。
