自動供料裝置畢業設計

❶ 急求帶式輸送機傳動裝置中的二級圓柱齒輪減速器畢業設計

前 言

機械設計綜合課程設計在機械工程學科中佔有重要地位，它是理論應用於實際的重要實踐環節。本課程設計培養了我們機械設計中的總體設計能力，將機械設計系列課程設計中所學的有關機構原理方案設計、運動和動力學分析、機械零部件設計理論、方法、結構及工藝設計等內容有機地結合進行綜合設計實踐訓練，使課程設計與機械設計實際的聯系更為緊密。此外，它還培養了我們機械繫統創新設計的能力，增強了機械構思設計和創新設計。
本課程設計的設計任務是展開式二級圓柱齒輪減速器的設計。減速器是一種將由電動機輸出的高轉速降至要求的轉速比較典型的機械裝置，可以廣泛地應用於礦山、冶金、石油、化工、起重運輸、紡織印染、制葯、造船、機械、環保及食品輕工等領域。
本次設計綜合運用機械設計及其他先修課的知識，進行機械設計訓練，使已學知識得以鞏固、加深和擴展；學習和掌握通用機械零件、部件、機械傳動及一般機械的基本設計方法和步驟，培養學生工程設計能力和分析問題，解決問題的能力；提高我們在計算、制圖、運用設計資料（手冊、 圖冊）進行經驗估算及考慮技術決策等機械設計方面的基本技能，同時給了我們練習電腦繪圖的機會。
最後藉此機會，對本次課程設計的各位指導老師以及參與校對、幫助的同學表示衷心的感謝。
由於缺乏經驗、水平有限，設計中難免有不妥之處，懇請各位老師及同學提出寶貴意見。

帶式輸送機概論

帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續方式運輸燃料的機械。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，還可以與各工業企業生產流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節奏的流水作業運輸線。所以帶式輸送機廣泛應用於現代化的各種工業企業中。在礦山的井下巷道、礦井地面運輸系統、露天采礦場及選礦廠中，廣泛應用帶式輸送機。它用於水平運輸或傾斜運輸。使用非常方便。
輸送機發展歷史
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。此後，輸送機受到機械製造、電機、化工和冶金工業技術進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內部的輸送，發展到完成在企業內部、企業之間甚至城市之間的物料搬運，成為材料搬運系統機械化和自動化不可缺少的組成部分。
輸送機的特點
帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續運輸設備，與其他運輸設備(如機車類)相比具有輸送距離長、運量大、連續輸送等優點，而且運行可靠，易於實現自動化和集中化控制，尤其對高產高效礦井，帶式輸送機已成為煤炭開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。
帶式輸送機主要特點是機身可以很方便的伸縮，設有儲帶倉，機尾可隨採煤工作面的推進伸長或縮短，結構緊湊，可不設基礎，直接在巷道底板上鋪設，機架輕巧，拆裝十分方便。當輸送能力和運距較大時，可配中間驅動裝置來滿足要求。根據輸送工藝的要求，可以單機輸送，也可多機組合成水平或傾斜的運輸系統來輸送物料。
帶式輸送機廣泛地應用在冶金、煤炭、交通、水電、化工等部門，是因為它具有輸送量大、結構簡單、維修方便、成本低、通用性強等優點。
帶式輸送機還應用於建材、電力、輕工、糧食、港口、船舶等部門。
一、 設計任務書
設計一用於帶式運輸機上同軸式二級圓柱齒輪減速器
1. 總體布置簡圖

2. 工作情況
工作平穩、單向運轉
3. 原始數據
運輸機捲筒扭矩（N•m） 運輸帶速度（m/s） 捲筒直徑（mm） 使用年限（年） 工作制度（班/日）
350 0.85 380 10 1
4. 設計內容
(1) 電動機的選擇與參數計算
(2) 斜齒輪傳動設計計算
(3) 軸的設計
(4) 滾動軸承的選擇
(5) 鍵和聯軸器的選擇與校核
(6) 裝配圖、零件圖的繪制
(7) 設計計算說明書的編寫
5. 設計任務
(1) 減速器總裝配圖1張（0號或1號圖紙）
(2) 齒輪、軸、軸承零件圖各1張（2號或3號圖紙）
(3) 設計計算說明書一份
二、 傳動方案的擬定及說明
為了估計傳動裝置的總傳動比范圍,以便選擇合適的傳動機構和擬定傳動:方案,可由已知條件計算其驅動捲筒的轉速nw:

三． 電動機的選擇
1. 電動機類型選：Y行三相非同步電動機
2. 電動機容量
(1) 捲筒軸的輸出功率

(2) 電動機的輸出功率

傳動裝置的總效率
式中， 為從電動機至捲筒軸之間的各傳動機構和軸承的效率。由《機械設計課程設計》（以下未作說明皆為此書中查得）表2-4查得：V帶傳動 ；滾動軸承 ；圓柱齒輪傳動 ；彈性聯軸器 ；捲筒軸滑動軸承 ，則

故
(3) 電動機額定功率
由第二十章表20-1選取電動機額定功率
由表2-1查得V帶傳動常用傳動比范圍 ，由表2-2查得兩級展開式圓柱齒輪減速器傳動比范圍 ，則電動機轉速可選范圍為

可選符合這一范圍的同步轉速的電動3000 。

根據電動機所需容量和轉速，由有關手冊查出只有一種使用的電動機型號，此種傳動比方案如下表：
電動機型號 額定功率
電動機轉速
傳動裝置傳動比
Y100L-2 3 同步 滿載 總傳動比 V帶 減速器
3000 2880 62.06 2

三、 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比
1. 傳動裝置總傳動比

2. 分配各級傳動比
取V帶傳動的傳動比 ，則兩級圓柱齒輪減速器的傳動比為

按展開式布置考慮潤滑條件,為使兩級大齒輪直徑相近由圖12展開式曲線的
則i
所得 符合一般圓柱齒輪傳動和兩級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。
四、計算傳動裝置的運動和動力參數：

按電動機軸至工作機運動傳遞路線推算，得到各軸的運動和動力參數
1.各軸轉速：

2．各軸輸入功率：

Ⅰ～Ⅲ軸的輸出功率分別為輸入功率乘軸承效率0.99，捲筒軸輸出功率則為輸入功率乘捲筒的傳動效率0.96，計算結果見下表。

3. 各軸輸入轉矩：

Ⅰ～Ⅲ軸的輸出轉矩分別為輸入轉矩乘軸承效率0.99，捲筒軸輸出轉矩則為輸入轉矩乘捲筒的傳動效率0.96，計算結果見下表。

綜上，傳動裝置的運動和動力參數計算結果整理於下表：

軸名 功率
轉矩
轉速

傳動比

效率

輸入 輸出 輸入 輸出
電機軸 2.3 7.63 2880 2
0.96
I軸 2.21 14.65 1440
7.13
0.95
II軸 2.1 99.29 201. 96
4.35 0.95
III軸
2.0 410.58 46.43
1.00 0.98
捲筒軸 1.94 398.34

第三章 主要零部件的設計計算
§3.1 展開式二級圓柱齒輪減速器齒輪傳動設計

§3.1.1 高速級齒輪傳動設計
1． 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數
1）按以上的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。
2）運輸機為一般工作，速度不高，故選用8級精度（GB 10095-88）。
3) 材料選擇。考慮到製造的方便及小齒輪容易磨損並兼顧到經濟性，兩級圓柱齒輪的大、小齒輪材料均用45鋼，大齒輪為正火處理,小齒輪熱處理均為調質處理且大、小齒輪的齒面硬度分別為260HBS,215HBS。
4）選小齒輪的齒數 ，大齒輪的齒數為 。
2． 按齒面接觸強度設計
由設計公式進行試算，即

(1) 確定公式內的各計算數值
1) 試選載荷系數
2) 由以上計算得小齒輪的轉矩：
3) 查6－12（機械設計基礎）表選取齒寬系數 ，查圖6－37（機械設計基礎）按齒面硬度的小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 。
計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1％，安全系數S=1

4)計算應力循環次數

5) 按接觸疲勞壽命系數

（2） 計算：

1) 帶入 中較小的值，求得小齒輪分度圓直徑 的最小值為

3) 計算齒寬： 取 ，
4) 計算分度圓直徑與模數、中心距：
模數: 取第一系列標准值m=1.5
分度圓直徑:

中心距：
5) 校核彎曲疲勞強度:
符合齒形因數 由圖6－40得 ＝4.35， ＝3.98
彎曲疲勞需用應力：
1) 查圖6-41得彎曲疲勞強度極限 ： ;
2) 查圖6-42取彎曲疲勞壽命系數
3) 計算彎曲疲勞許用應力.
取彎曲疲勞安全系數S=1,得

4) 校核計算：
<
<
故彎曲疲勞強度足夠
確定齒輪傳動精度：
圓周速度：
對照表6－9（機械設計基礎）根據一般通用機械精度等級范圍為6～8級可知，齒輪精度等級應選8級

§3.1.2 低速級齒輪傳動設計
1． 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數
1）按以上的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。
2）運輸機為一般工作，速度不高，故選用8級精度（GB 10095-88）。
3) 材料選擇。考慮到製造的方便及小齒輪容易磨損並兼顧到經濟性，兩級圓柱齒輪的大、小齒輪材料均用45鋼，熱處理均為正火調質處理且大、小齒輪的齒面硬度分別為200HBS,250HBS，二者材料硬度差為40HBS。
4）選小齒輪的齒數 ，大齒輪的齒數為 ，取 。
2． 按齒面接觸強度設計
由設計公式進行試算，即

2) 確定公式內的各計算數值
1） 試選載荷系數
2） 由以上計算得小齒輪的轉矩
3） 查表及其圖選取齒寬系數 ，由圖6－37按齒面硬度的小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 。
4） 計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1％，安全系數S=1

5） 查圖6-42取彎曲疲勞壽命系數

按接觸疲勞壽命系數

模數： 由表6－2取第一系列標准模數
分度圓直徑：
中心距：
齒寬：
校核彎曲疲勞強度:
復合齒形因數 由圖6－40得
6)計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1％，安全系數S=1
得
校核計算： <
<
故彎曲疲勞強度足夠
確定齒輪傳動精度：
圓周速度：
對照表6－9（機械設計基礎）根據一般通用機械精度等級范圍為6～8級可知，齒輪精度等級應選8級
對各個軸齒輪相關計算尺寸
表6－3高速軸齒輪各個參數計算列表
名稱 代號 計算公式
齒數 Z

模數

壓力角

齒高系數

頂隙系數

齒距 P

齒槽寬 e

齒厚 s

齒頂高

齒根高

齒高 h

分度圓直徑 d

基圓直徑

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

中心距

表6－3低速軸齒輪各個參數計算列表
名稱 代號 計算公式
齒數 Z

模數

壓力角

齒高系數

頂隙系數

齒距 P

齒槽寬 e

齒厚 s

齒頂高

齒根高

齒高 h

分度圓直徑 d

基圓直徑

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

中心距

V帶的設計
1)計算功率

2)選擇帶型
據 和 =2880由圖10-12<械設計基礎>選取z型帶
3)確定帶輪基準直徑
由表10-9確定 <械設計基礎>

1) 驗算帶速
因為 故符合要求
2) 驗算帶長
初定中心距

由表10-6選取相近
3) 確定中心距

4) 驗算小帶輪包角
故符合要求
5) 單根V帶傳遞額定功率
據 和 查圖10-9得
8) 時單根V帶的額定功率增量:據帶型及 查表10-2<械設計基礎>得
10)確定帶根數
查表10-3 查表10-4 <械設計基礎>

11) 單根V帶的初拉力
查表10-5

12)用的軸上的力

13帶輪的結構和尺寸
以小帶輪為例確定其結構和尺寸,由圖10-11<械設計基礎>帶輪寬
§3.3 軸系結構設計
§3.3.1 高速軸的軸系結構設計
一、軸的結構尺寸設計
根據結構及使用要求,把該軸設計成階梯軸且為齒輪軸,共分七段,其中第5段為齒輪,如圖2所示:

圖2
由於結構及工作需要將該軸定為齒輪軸,因此其材料須與齒輪材料相同,均為合金鋼,熱處理為調制處理, 材料系數C為118。
所以,有該軸的最小軸徑為:
考慮到該段開鍵槽的影響,軸徑增大6%,於是有:
標准化取
其他各段軸徑、長度的設計計算依據和過程見下表:
表6 高速軸結構尺寸設計
階梯軸段 設計計算依據和過程 計算結果
第1段
(考慮鍵槽影響)

13.6

16

60
第2段
(由唇形密封圈尺寸確定)

20(18.88)

50
第3段 由軸承尺寸確定
(軸承預選6004 B1=12)

20

23
第4段

24(23.6)

145
第5段 齒頂圓直徑
齒寬
33

38
第6段

24

10
第7段

20

23
二、軸的受力分析及計算
軸的受力模型簡化(見圖3)及受力計算
L1=92.5 L2=192.5 L3=40

三、軸承的壽命校核
鑒於調整間隙的方便,軸承均採用正裝.預設軸承壽命為3年即12480h.
校核步驟及計算結果見下表:
表7 軸承壽命校核步驟及計算結果
計算步驟及內容 計算結果
6007軸承

A端 B端
由手冊查出Cr、C0r及e、Y值 Cr=12.5kN
C0r=8.60kN
e=0.68
計算Fs=eFr(7類)、Fr/2Y(3類) FsA=1809.55 FsB=1584.66
計算比值Fa/Fr FaA /FrA>e FaB /FrB< e
確定X、Y值 XA= 1,YA = 0, XB =1 YB=0
查載荷系數fP 1.2
計算當量載荷
P=Fp(XFr+YFa) PA=981.039 PB=981.039
計算軸承壽命

9425.45h
小於
12480h
由計算結果可見軸承6007合格.

表8 中間軸結構尺寸設計
階梯軸段 設計計算依據和過程 計算結果
第1段
由軸承尺寸確定
(軸承預選6008 )

33.6

40

25

第2段
(考慮鍵槽影響)

45(44.68)

77.5
第3段

50

12.5
第4段

99

109

第5段

46

39
考慮到低速軸的載荷較大，材料選用45,熱處理調質處理,取材料系數
所以,有該軸的最小軸徑為:
考慮到該段開鍵槽的影響,軸徑增大6%,於是有:
標准化取
其他各段軸徑、長度的設計計算依據和過程見下表:
表10 低速軸結構尺寸設計
階梯軸段 設計計算依據和過程 計算結果
第1段
(考慮鍵槽影響)
(由聯軸器寬度尺寸確定)

52.49
60(55.64)

142

第2段
(由唇形密封圈尺寸確定)

64(63.84)

50
第3段

66
16

第4段 由軸承尺寸確定
(軸承預選6014C )

70

24
第5段

78

75
第6段
20

88

20
第7段
齒寬+10
80(79.8)

119
§3.3.4 各軸鍵、鍵槽的選擇及其校核
因減速器中的鍵聯結均為靜聯結,因此只需進行擠壓應力的校核.
一、 高速級鍵的選擇及校核:
帶輪處鍵:按照帶輪處的軸徑及軸長選 鍵B8X7,鍵長50,GB/T1096
聯結處的材料分別為: 45鋼(鍵) 、40Cr(軸)
二、中間級鍵的選擇及校核:
(1) 高速級大齒輪處鍵: 按照輪轂處的軸徑及軸長選 鍵B14X9GB/T1096
聯結處的材料分別為: 20Cr (輪轂) 、45鋼(鍵) 、20Cr(軸)
此時, 鍵聯結合格.
三、低速級級鍵的選擇及校核
(1)低速級大齒輪處鍵: 按照輪轂處的軸徑及軸長選 鍵B22X14,鍵長 GB/T1096
聯結處的材料分別為: 20Cr (輪轂) 、45鋼(鍵) 、45(軸)
其中鍵的強度最低,因此按其許用應力進行校核,查手冊其

該鍵聯結合格
(2)聯軸器處鍵: 按照聯軸器處的軸徑及軸長選 鍵16X10,鍵長100,GB/T1096
聯結處的材料分別為: 45鋼 (聯軸器) 、45鋼(鍵) 、45(軸)
其中鍵的強度最低,因此按其許用應力進行校核,查手冊其

該鍵聯結合格.

第四章 減速器箱體及其附件的設計
§4.1箱體結構設計
根據箱體的支撐強度和鑄造、加工工藝要求及其內部傳動零件、外部附件的空間位置確定二級齒輪減速器箱體的相關尺寸如下：（表中a=322.5）
表12 箱體結構尺寸
名稱 符號 設計依據 設計結果
箱座壁厚 δ 0.025a+3=11 11
考慮鑄造工藝，所有壁厚都不應小於8
箱蓋壁厚 δ1 0.02a+3≥8 9.45
箱座凸緣厚度 b 1.5δ 16.5
箱蓋凸緣厚度 b1 1.5δ1 14.18
箱座底凸緣厚度 b2 2.5δ 27.5
地腳螺栓直徑 df 0.036a+12 24(23.61)
地腳螺栓數目 n 時，n=6
6
軸承旁聯結螺栓直徑 d1 0.75df 18
箱蓋與箱座聯接螺栓直徑 d 2 (0.5～0.6)df 12
軸承端蓋螺釘直徑和數目 d3，n (0.4～0.5)df,n 10,6
窺視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3～0.4)df 8
定位銷直徑 d (0.7～0.8) d 2 9
軸承旁凸台半徑 R1 c2 16
凸台高度 h 根據位置及軸承座外徑確定，以便於扳手操作為准 34
外箱壁至軸承座端面距離 l1 c1+c2+ (5～10) 42
大齒輪頂圓距內壁距離 ∆1 ＞1.2δ 11
齒輪端面與內壁距離 ∆2 ＞δ 10
箱蓋、箱座肋厚 m1 、 m m1≈0.85δ1 =8.03 m≈0.85δ=9.35 7
軸承端蓋凸緣厚度 t (1～1.2) d3 10
軸承端蓋外徑 D2 D+(5～5.5) d3 120
軸承旁邊連接
螺栓距離

S
120
第五章 運輸、安裝和使用維護要求
1、減速器的安裝
（1）減速器輸入軸直接與原動機連接時，推薦採用彈性聯軸器；減速器輸出軸與工作機聯接時，推薦採用齒式聯軸器或其他非剛性聯軸器。聯軸器不得用錘擊裝到軸上。
（2）減速器應牢固地安裝在穩定的水平基礎上，排油槽的油應能排除，且冷卻空氣循環流暢。
（3）減速器、原動機和工作機之間必須仔細對中，其誤差不得大於所用聯軸器的許用補償量。
（4）減速器安裝好後用手轉動必須靈活，無卡死現象。
（5）安裝好的減速器在正式使用前，應進行空載，部分額定載荷間歇運轉1~3h後方可正式運轉，運轉應平穩、無沖擊、無異常振動和雜訊及滲漏油等現象，最高油溫不得超過100℃；並按標准規定檢查輪齒面接觸區位置、面積，如發現故障，應及時排除。
2、使用維護
本類型系列減速器結構簡單牢固，使用維護方便，承載能力范圍大，公稱輸入功率0.85—6660kw，公稱輸出轉矩100—410000N.m，不怕工況條件惡劣，是適用性很好，應用量大面廣的產品。可通用於礦山、冶金、運輸、建材、化工、紡織、輕工、能源等行業的機械傳動。但有以下限制條件：
1.減速器高速軸轉速不高於1000r/min;
2.減速器齒輪圓周速度不高於20m/s;
3.減速器工作環境溫度為—40~45℃，低於0℃時，啟動前潤滑油應預熱到8℃以上，高於45℃時應採取隔熱措施。
3、減速器潤滑油的更換：
（1）減速器第一次使用時，當運轉150~300h後須更換潤滑油，在以後的使用中應定期檢查油的質量。對於混入雜質或變質的油須及時更換。一般情況下，對於長期工作的減速器，每500~1000h必須換油一次。對於每天工作時間不超過8h的減速器，每1200~3000h換油一次。
（2）減速器應加入與原來牌號相同的油，不得與不同牌號的油相混用。牌號相同而粘度不同的油允許混合用。
（3）換油過程中，蝸輪應使用與運轉時相同牌號的油清洗。
（4）工作中，當發現油溫溫升超過80℃或油池溫度超過100℃及產生不正常的雜訊等現象時，應停止使用，檢查原因。如因齒面膠合等原因所致，必須排除故障，更換潤滑油後，方可繼續運轉。
減速器應定期檢修。如發現擦傷、膠合及顯著磨損，必須採用有效措施制止或予以排除。備件必須按標准製造，更新的備件必須經過跑合和負荷試驗後才能正式使用。 用戶應有合理的使用維護規章制度，對減速器的運轉情況和檢驗中發現的問題應做認真的記錄 。

小 結
轉眼兩周的時間過去了，感覺時間過得真快，忙忙碌碌終於把機械設計做出來了。我通過這次設計學到了很多東西。使我對機械設計的內容有了進一步的了解.
因為剛結束課程就搞設計,還沒有來得及復習,所以剛開始遇到好多的問題,都感覺很棘手.因為機械設計是把我們這學期所學知識全部綜合起來了,還用到了許多先前開的課程,例如金屬工藝學,材料力學,機械原理等.
首先，我們要運用知識想好用什麼結構，然後進行軸大小長短的設計，要校核，選軸承。最後還要校核低速軸，看能否用。鍵也是一件重要的零件，校核也不可避免。所有這些都用到了力學和機械設計得內容，可是我當時力學沒有學好，機械設計又沒完全掌握，做這次設計真是不容易啊!.
但通過這次機械設計學到了許多,不僅是在知識方面，重要是在觀念方面。以往我們不管做什麼都有現成的東西，而我們只要算別人現有的東西就可以了，其實那就是抄。但現在很多是自己設計，沒有約束了反而不知所措了。其次，我在這次設計中出現了許多問題,經過常老師得指點,我學到了許多課本上沒有的東西他並且給我們講了一些實際用到的經驗.收獲真是破多啊!最後就是我們大學的課程開了這么多,我們一定要把基礎打牢,為以後的綜合運用打下基礎啊.這次機械設計課程就體現了,我們現在很缺乏把自己學的東西聯系起來的能力.
最後我總結一下通過這次機械設計我學到的。實踐出真知，不假。通過設計我現在可以了解真正的設計是一個怎樣的程序啊.而且其中出現了許多錯誤,為以後工作增加經驗。雖然機設很累，但我很充實，我學到了許多知識，我增加了社會競爭力，我又多了解了機械，又進步了。總之，這次機械設計雖然很累,但是我學到了好多自己從前不知道和沒有經歷的經驗。

參 考 文 獻

1 <<機械設計>>第八版 濮良貴主編 高等教育出版社 ，2006
2 <<機械設計課程設計>>第1版 . 王昆,何小柏主編 .機械工業出版社 ,2004
3 <<機械原理>> 申永勝主編 清華大學出版社 ,1999
4 <<材料力學 >> 劉鴻文主編 高等教育出版社 ,2004
5 <<幾何公差與測量>>第五版 甘永力主編 上海科學技術出版社 ，2003
6 <<機械制圖>>

❷ 什麼是預熱器，分解爐系統

窯尾預熱器一般由五級預熱器組成，每個預熱器呈"三心"大旋亮構造。"三心"即指在垂直方向上氣流出口中心、物料出口中心、預熱器的幾何中心在空間120°分布。目的是在預熱器主體腔內形成合理的流場、溫度場和壓力場最大程度地發揮各級預熱器熱交換、氣固分離、遲滯固相降速的作用，把各級預熱器的收塵效率發揮到極致。由於內筒不在預熱器的腔體中心，與周邊筒體的距離有寬、有窄，距離大的地方形成寬腔，距離小的地方形成窄腔。稀固相氣流沿切線方向進入寬腔，速度下降，部分粉塵沉降;氣流繼續進入窄腔後，速度加快，在離心力和氣流壓力的作用下，多數粉塵貼著腔壁下滑至腔內錐體;氣流通過窄腔後再進入寬腔，速度復又下降，部分粉塵再次沉降，最後含有少量粉塵的氣流由內筒逸出預熱器。內筒由掛片組成，具有消除氣流的渦流作用，使被挾帶進入內筒的粉塵進一步沉降。氣流由進入腔體至由內筒逸出，腔內形成較穩定有序的流場、壓力場有利於氣、固兩相的分離和熱交換，但氣固兩相的主要熱交換過程是在進入預熱器前的氣流管道中進行的。預熱器系統一般自上而下分別由C1、C2、C3、C4、C5級筒組成。在高溫風機負壓氣流的作用下，氣流由分解爐依次進入C5、C4、C3、C2、C1級旋風筒，經增濕塔進入袋式收塵器，各級預熱器的出口溫度、壓力依次遞減。氣流由C5至C1級旋風筒的通道始終是暢通的，而生料由C1級筒喂入後，由於受到各級筒翻板閥的作用，在缺少通風的情況下，不能在重力下自動進入下級筒。C1級筒出口物料經翻板閥被C3級筒出口氣流吸送至C2級筒，C2級筒出口物料經翻板閥被C4級筒出口氣流吸送至C3級筒，C3級筒出口的物料經翻板閥被C5級筒出口的氣流吸送至C4級筒，C4級筒出口物料經翻板閥在自重和負壓的作用下被吸人分解爐，分解爐中的結粒物料從煙室進入回轉窯，粉料被吸人C5級筒後，由C5級筒沉降入窯尾煙室，氣流則進入C4級筒。從上述過程可以看到，各級預熱器接受上一級預熱器的低溫物料，接受下一級預熱器的高溫氣體。低溫物料與高溫氣體在進入本級預熱器的管道中交匯，由於氣、固兩相溫度反差較大因此熱交換進行的較為迅速相充分，是氣、固兩相熱交換的主要過程，70%-80%以上的熱交換都是在本級預熱器進氣管道中進行的，而在預熱器內氣、固兩相的熱交換大致在20%左右。但預熱器是氣、固兩相進行熱交換的重要前提條件，只有預熱器在充分進行氣、固分離之後，才能逐級順利實現氣、固兩相的熱交換，因此各級預熱器氣、固兩相的分離作用是預熱器的主要功能。

❸ 機械設計論文開題報告

下文是為大家精選的機械設計論文開題報告，希望對大家有幫助!

機械設計論文開題報告

題目：上行式石灰帶式輸送機設計

一、課題依據及意義

帶式輸送機是連續運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。由於帶式輸送機有長距離、運量大、連續運輸等特點，其已經成為煤礦最理想的高效連續輸送設備。帶式輸送機運行可靠,易於實現自動化、集中化控制,特別是對高產高效礦井。

由於帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續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。所以選擇帶式輸送機這種通用機械的設計作為畢業設計的選題，由此能培養我們獨立解決工程實際問題的能力。由於現在對貨物石灰比較常用，所以上行式石灰帶式輸送機的設計還是很有必要的。

二、國內外研究概況及發展趨勢(含文獻綜述)

1、國外對帶式輸送機的發展研究

國外對帶式輸送機得研究包括多方面，比如輸送機起動的優化理論，輸送帶橫向振動理論的發展，橡膠損耗裝置的研究，橡膠損耗裝置的研究，卸料軌跡與料流狀態研究等等。具體研究發展情況幾天如下：

最佳理論S—曲線起動 此研究1981年開始於澳大利亞聯邦科學與工業研究組織，優化輸送帶的起動，使瞬時應力最小化。在啟動時，S曲線在輸送帶上產生一個可預測的動態應力。

輸送帶振動理論的發展 對正交各向異性薄板理論的研究，對運動的輸送帶出現振動和彎曲現象有了第一次數學解釋，提供了一種准確的方法預測帶式輸送機的回程段振動的能量。得出了4階偏微分方程的解，並被應用於具體的稱為薄板的彈性邊界。得出了一種方法，對鋼絲繩芯輸送帶和織物帶，預測運輸段和回程段帶的振動形式需應用不同的特殊邊界條件。

滾動損耗的研究 上世紀末，進行了預測長距離和轉彎輸送機摩擦力的新研究。

紐卡斯爾大學研究了物料和輸送帶彎曲的影響，並且發表了許多研究成果。其他人也相繼發表了自己的研究成果，主要體現在對彎曲和有關滾動壓陷損耗的橡膠特點影響的理解以及壓陷損耗有關的復雜情況。

動力學分析 有多種方法可以解決輸送帶中彈性應力傳播的問題，包括波動模型、質量—彈簧模型、邊界元素模型和有限元/微分方法。每一種方法都有其數學根據。例如，對於波動模型方法有必要考慮全部應力波的傅立葉成分，而質量—彈簧模型的解決方案取決於產生應力各個模態的幅值，對於有限元模型，當運用大量的運算來模擬應力時若元素邊界錯誤就可能出現問題，並且元素的模數會變成臨界的模數。應用波動模型需要較多的數學基礎，而質量—彈簧模型更易於用速度快、內存大的計算機來處理。

表1 國外帶式輸送機的主要技術指標 Zh_ _sxd =

Tab.1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas oq\_ {]7o.

國外300~500萬t/a高產高效礦井 @_jLSym Rn

>G主參數

順槽可伸縮帶式輸送機

大巷與斜井固定式強力帶式輸送機

運距/m

2000～3000

﹥3000

帶速/m.s-1

3.5～4

4～5，最高達8

輸送量/t.h-1

2500～3000

3000～4000

驅動總功率/kW

1200～2000

1500～3000，最大達10100

2、國內對帶式輸送機的發展研究

我國生產製造的帶式輸送機的品種、類型較多。在「八五」期間，通過國家一條龍「日產萬噸綜采設備」項目的實施，帶式輸送機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產呂開發都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內空白，並對帶式輸送機的減低關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發，研製成功了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅動系統採用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用帶式輸送機的主要技術特徵指標如表2所示。

表2 國內帶式輸送機的主要技術指標

Tab.2 The main technical parameters of the belt conveyer in China

主參數

順槽可伸縮帶式輸送機

大巷與斜井固定式強力帶式輸送機

運距/m

2000～3000

﹥3000

帶速/m.s-1

3.5～4

4～5，最高達8

輸送量/t.h-1

2500～3000

3000～4000

驅動總功率/kW

1200～2000

1500～3000，最大達10100

3、國內外帶式輸送機技術的差距

差距一：技術性能上的對比

我國帶式輸送機的主要性能與參數已不能滿足高產高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 |S _>(YWu9 從上面國內外帶式輸送機得主要技術指標可以了解到：

1. 各種輸送帶式機的最大裝機功率都要遠遠的低於國外的最大裝機功率。

2. 帶速 由於受託輥轉速的限制，我國帶式輸送機帶速要比國外低上至少1m/s(我國為4m/s，國外已經達到5m/s以上)。

3. 運輸能力 我國帶式輸送機最大運量為3000 t/h，國外已達5500 t/h。

4. 工作面順槽運輸長度 我國為3000 m，國外為7300m。

5. 最大輸送帶寬度 我國帶式輸送機為1400 mm，國外最大為1830 mm。

6. 自移機尾=nr_YjxlC~ 如今高效工作需要求輸送機機尾隨著工作面的快速推進而快速自移。而國內自移機尾主要依賴進口，可見差距相差甚遠。

7. 高效儲帶與張緊裝置 我國採用封閉式儲帶結構和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外採用結構先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會出現脫軌現象。

8. 輸送機品種 國內機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分的發揮其性能。而且由於我國煤礦的地質條件差異很大，需要在運輸系統裡布置新的特殊條件，所以需有待開發專用型的運輸機。

差距二：核心技術上的差異

1.動態分析與監測技術

動態分析與監測技術是長距離、大功率帶式輸送機的技術關鍵，這種核心技術制約著大型帶式輸送機的發展。對帶式輸送機的研究中，我國在計算方法和設計規范中，使用的是剛性理論來進行分析研究。而實際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機其輸送帶對驅動裝置的起、制動力的動態響應是一個非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。因此說我國對輸送帶使用了很高的安全系統。

已開發了帶式輸送機動態設計方法和應用軟體，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態分析與動態監測，降低輸送帶的安全系統，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型帶式輸送機的設計達到了最高水平，並使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。

2.可控軟起動技術與功率均衡技術

我們需要採用軟起動方式來降低輸送機制動張力，尤其是多電機驅動時，對於那種大運量產距離的帶式輸送機。但對軟起動也需有所研究，軟起動分時慢時快起動以減少對電網的沖擊;但又要控制起動加速度0.3～0.1 m/ ，解決承載帶與驅動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現象，減少對元部件的沖擊。各電機之間的功率平衡也應加以控制，並提高平衡精度。國內解決了長距離帶式輸送機的起動與功率平衡及同步性問題，但其調節精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率帶式輸送機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調速型液力偶合器雖然實現軟啟動與功率平衡，但還需研製適合長距離的無級液力調速裝置。

差距三：控制系統差距

1. 驅動方式 我國為調速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如BOSS系統、CST可控傳動系統等，控制精度較高。

2. 監控裝置 我國輸送機採用的是中檔可編程序控制器來控制輸送機的啟動、正常運行、停機等工作過程。這種可編程序控制器沒有自動臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。而在國外，採用的是高檔可編程序控制器PLC，開發了先進的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術以及數據採信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監控系統。

3.輸送機保護裝置 我國的輸送機保護裝置相對於國外來說對於很多方面都是處於一種空白狀態，也就是說國外所設計的保護裝置，我國目前還做不到。比如國外的帶式輸送機除了安裝了輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動灑水降塵這些基本等保護裝置外，還開發了很多新型監測裝置，如傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監測系統、煙霧報警及自動消防滅火裝置、纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監測系統、防爆電子輸送帶秤自動計量系統等等。我國不但沒有這些開發，而且那些基本保護其可靠性、靈敏性、壽命都較低。

差距四：可靠性、壽命上的差距

1.輸送帶抗拉強度 我國生產的織物整芯阻燃輸送帶最高為2500 N/mm，國外為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 N/mm，國外為7000 N/mm。 [email protected] _l_xWG

2.輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的50%～65%，國外能夠達到母帶的70%～75%。 h-_fIO_*3

3. 托輥壽命 我國現有的托輥技術與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承採用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，並可作為高速托輥應用於帶式輸送機上，使用面廣，經濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命5～9萬h，國產托輥壽命僅為國外產品的30%～40%。 J_z-_Y O_

4. 輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬h。 _P`uU_o(?

5. 帶式輸送機上下運行時可靠性差。 a<+O`4____

4.現如今帶式輸送機的發展趨勢

1. 設備大型化、提高運輸能力 為了適應高產高效集約化生產的需要，帶式輸送機的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今後發展的必然趨勢，也是高產高效礦井運輸技術的發展方向。

2. 提高元部件性能和可靠性 設備開機率的高與低主要取決於元部件的性能和可靠性。除了進一步完善和提高現有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發研究新的技術和元部件，如高性能可控軟起動技術、動態分析與監控技術、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進一步提

3. 擴大功能，一機多用化 拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用，使其發揮最大的經濟效益。開發特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。

三、研究內容及實驗方案

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。我此次設計的是上行式石灰帶式輸送機，屬於一種通用 帶式輸送機，主要計算與選擇輸送帶類型，托輥類型，滾筒類型以及張緊裝置。

根據使用地點的具體情況、用戶要求或輸送機類型情況，進行輸送機的整體布置。主要包括驅動裝置的形式、數量和安裝位置的確定，拉緊裝置的形式和安裝位置的確定，機頭、機尾布置，裝載位置及形式，清掃裝置的類型及位置的確定等。輸送帶繞經驅動滾筒和尾部改向滾筒形成無極的環形封閉帶。上、下雨股輸送帶分別支承在上托輥和下托輥上。拉緊裝置保證輸送帶正常運轉所需的張緊力。工作時，驅動滾筒通過摩擦力驅動輸送帶運行。物料裝在輸送帶上與輸送帶一同運動。通常利用上股輸送帶運送物料，並在輸送帶繞過機頭滾筒改變方向時卸載。必要時，可利用專門的卸載裝置在輸送機中部任意點進行卸載。

四、目標、主要特色及工作進度

目標 帶式輸送機得研究以及設計應用中，我們對帶式輸送機的利用要達到效率最大化。帶式輸送機在不斷的發展，其設計理論以及開發成果基本滿足礦工業的需求，我們利用現代化的計算機技術，結合現實地點與理論，設計出更好更有特色的帶式輸送機。帶式輸送機的應用跟廣泛，所以在安全裝置上需要更加的用心，而且根據市場的需求，設計出性能以及質量更能滿意的輸送機。

特點 上行式石灰帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續方式運輸物料的傳送帶-流水線-傳送帶機械。礦井地面選煤廠及井下主要輸送道中，大部分採用此種輸送機。通過它我們能將物料從最初的供料點運輸到最終的卸料點，其輸送路線適應性強且靈活，線路長度可以短到10米，長到數十千米以上，也可以安裝到小型隧道里，甚至架設在危險地面上課。對於現代化工業企業中，這是一種不可缺少的裝置。

工作進度安排

1. 查閱相關資料，外文資料翻譯(6000字元以上)，撰寫開題報告 20xx.12.27～20xx.01.21 4周

2.運動及動力參數計算 20xx.03.21～20xx.04.03 2周

3.總裝圖設計 20xx.04.04～20xx.04.24 3周

4 主要零、部件強度及選用計算 20xx.04.25～20xx.05.08 2周

5.繪制零、部件圖 20xx.05.09～20xx.05.22 2周

6.編寫設計計算說明書(畢業論文) 20xx.05.23～20xx.06.05 2周

7.畢業設計審查、畢業答辯 20xx.06.06～20xx.06.23 2周

五、參考文獻

[1]孫桓等主編.機械原理.北京:高等教育出版社，2001

[2]濮良貴等主編.機械設計. 北京:高等教育出版社，2001

[3]《運輸機械設計選用手冊》編委會.運輸機械設計選用手冊. 北京: 化學工業出版社.1999

[4]范祖堯主編.現代機械設備設計手冊. 北京:機械工業出版社，1996

[5]徐灝主編.機械設計手冊(第四版).北京.機械工業出版社.1991

[6]Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.NewYork:McGraw-Hill Book Company,1980

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