【正文】 ............................................................................. 33 附錄 1 ......................................................................................................................................... 33 附錄 2 ......................................................................................................................................... 43 1 1 緒論 背景簡介 本課題來源于工程實際 ,屬于工程設(shè)計。 I 摘要 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，皮帶運輸機廣泛用于冶金、煤炭、農(nóng)業(yè)、水電、交通等部門，它結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、維修容易、運輸量大、動力消耗小、節(jié)省人力、運費低廉，已成為現(xiàn)代重要的運輸手段。本文以流水線生產(chǎn)為背景，設(shè)計了一種流水線生產(chǎn)中用于成件產(chǎn)品下線用的皮帶運輸機， 其中 主要 包括輸送帶型號的選擇、帶的輸送能力及張力的計算，傳動滾筒軸功率的計算和型號選擇，改向滾筒的型號選擇，托輥型號的選擇及輸送成件產(chǎn)品時托輥間距的確定，驅(qū)動裝置即電動機、聯(lián)軸器和減速器的計算和型號選擇，另外 綜合流水線生產(chǎn)的特點， 為了 減小人力，減少 產(chǎn)品 計數(shù)出錯， 設(shè)計了一款以 AT89S51 單片機為核心的產(chǎn)品 自動 計數(shù)器， 主要 包括 光電 傳感器的選擇 、檢測電路的設(shè)計、單片機控制的數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計以及給整個電路供電的電源電路的設(shè)計，整體設(shè)計結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊 ，電路簡單易懂且便于控制和維修 。皮帶運輸機又名膠帶輸送機、帶式輸送機。它可輸送原煤、礦石、砂子、水泥、面粉等散狀物料，也可以輸送成件物品，如麻包、設(shè)備等。與其他運輸手段相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、維修容易、運輸量大、動力消耗小、節(jié)省人力、運費低廉的優(yōu)點。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對流水線上的產(chǎn)品進行計數(shù)，傳統(tǒng)的人工方法不僅容易漏計、錯計，而且勞動強度大、效率低，故在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品自動計數(shù)功能是運輸機上具備的常用功能之一。 設(shè)計方案綜述 本課題擬設(shè)計一臺帶產(chǎn)品計數(shù)功能的裝箱用皮帶輸送機。 (1)皮帶運 輸機的設(shè)計是按照所結(jié)合的要求和條件，首先確定主要組成部分由驅(qū)動裝置、滾筒、托輥及拉緊裝置等幾大部分組成。 滾筒：根據(jù)本設(shè)計的要求不高，傳動滾筒采用輕型膠面滾筒，改向滾筒采用輕型光面滾筒。 拉緊裝置： 本設(shè)計輸送裝置長度較短，比較各種拉緊裝置，選用螺旋拉緊裝置。 (2)自動控制部分的設(shè)計以單片機 AT89S51 為核心，傳感器檢測信號送入單片機，再經(jīng)單片機處理后輸出，在數(shù)碼管上顯示出來。帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設(shè)備，與其他運輸設(shè)備相比，不僅具有長距離、大運量、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠 ,易于實現(xiàn)自動化、集中化控制 , 與其他運輸手段相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、維修容易、運輸量大、動力消耗小、節(jié)省人力、運費低廉的優(yōu)點 。如圖 21，是常見的輸送成件產(chǎn)品的運輸機。如下圖22所示為輸送裝置原理圖。傳動滾筒驅(qū)動輸送帶的能力與輸送帶在傳動滾筒上的包角大小有關(guān)，包角大時傳動能力大，而改向滾筒就用于增大傳動包角。 3 圖 22 輸 送裝置原理圖 1改向滾筒； 2輸送帶； 3上托輥； 4傳動滾筒； 5下托輥； 6拉緊裝置 整機的配置選擇 根據(jù)輸送帶幾何尺寸、傳動滾筒數(shù)量、拉緊裝置結(jié)構(gòu)和卸料方式的不同，帶式運輸機的配置和外形多種多樣。 圖 23 帶式輸送機的典型配置 根據(jù)本課題的設(shè)計要求，我們選擇單滾筒傳動的第一種配置方式。心層材料有棉帆布、尼龍帆布、聚酯帆布和鋼絲繩。 自動包裝機所用帶式輸送裝置多為輕型或特輕載荷類型，要求傳送帶結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧。 帶寬 的選擇 輸送成件物品的輸送帶，按所輸送的最大物件的對角線長度，再加約 100mm 余量約定所需要的輸送帶寬度，見圖 24所示，再根據(jù)標準帶寬考慮到運輸?shù)陌b箱不大，選取寬度為 500mm。因為包裝箱傳送帶所承受的重量大于產(chǎn)品傳送帶，所以下面選擇計算包裝箱傳送帶，產(chǎn)品傳送帶的各參數(shù)可與其相同。 表 21 驅(qū)動裝置 驅(qū)動裝置型式 功率范圍 /kW 備注 Y 系列電機 聯(lián)軸器 減速器 ～ 37 功率 W220k? 時電壓為 V380 功率 W220k? 時電壓為 V6000V3000 、 Y 系列電機 液力耦合器 減速器 45～ 315 電機滾筒傳動 ～ 55 其他驅(qū)動型式 ? 355 用戶自行設(shè)計 5 由于本輸送機應用于小功率場合，故選擇 Y 系列電機 — 聯(lián)軸器 — 減速器。減速器與滾筒聯(lián)接處轉(zhuǎn)速低，但有一定載荷，兩軸也不在同一基礎(chǔ)上，有相對偏差，因而選用滑塊聯(lián)軸器。 滑塊聯(lián)軸器：具有徑向位移、角位移補償能力，由于制造、安裝及機器運轉(zhuǎn)中軸、軸承、支承座等受載荷、溫度的影響而變形，使得被聯(lián)接兩軸在實際中不可能完全 對中，兩軸出現(xiàn)徑向位移、角位移等，這時使用的滑塊聯(lián)軸器允許兩軸間有一定的相互位移。 由參考文獻 [4]， 通用的帶式運輸機傳動滾筒根據(jù)承載能力分為輕型、中型和重型三種。 同一直徑的滾筒有些還配備了幾種軸徑和軸承座中心距。用戶需要光面?zhèn)鲃訚L筒時，需特殊訂貨。見表 22。 改向滾筒 由參考文獻 [4]， 改向滾筒的直徑與長度符合《 GB/T 988— 1991 帶式輸送機滾筒基本參數(shù)與尺寸》的規(guī)定，見表 23。改向滾筒的直徑一般比傳動滾筒的直徑小一級。由于改向滾筒較傳動滾筒要求的承載能力較低，通常其表面選用光面。 故綜之，我們選擇輕型、表面為光面、直徑為 400mm 的改向滾筒，滾筒軸承座采用壓注油嘴潤滑。m 2) 質(zhì)量(Kg) 圖 號 傳動滾筒 500 500 22216 49 6 259 DTⅡ 50A105Y 改向滾筒 500 400 22212 23 3 166 DTⅡ 50B204G 托輥 托輥是用于支承輸送帶及輸送帶上所承載的物品，保證輸送帶穩(wěn)定運行的裝置。托輥選擇是否合理 ,影響帶式輸送機的使用、維修 , 更會影響帶式輸送機使用壽命。其中承載托輥分為：槽形托輥、緩沖托輥、調(diào)心托輥、平行上托輥等。 由參 考文獻 [4]， 托輥輥子的直徑與輸送機帶寬、帶速和承載能力有關(guān)系 , 與輸送機長度和傾角無關(guān)。 表 25 托輥直徑與帶寬的關(guān)系 托輥直徑 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2020 2200 2400 √ 76 √ √ 89 √ √ √ 108 √ √ √ √ √ 133 √ √ √ √ √ √ √ 159 √ √ √ √ √ √ √ √ 194 √ √ √ √ √ 219 √ √ 在確定帶速的情況下 , 托輥輥子的轉(zhuǎn)速不能太大。但輥子的直徑不能太大 ,輥子直徑太大 , 整個輸送機不配套 , 初期投資成本就高。托輥直徑與輸送機帶速的關(guān)系見表 26。因輸送帶承載的載荷并不大，所以分別選擇平行上托輥和平行下托輥為承載托輥和回程托輥。初定單件物品重量為 ，故選擇承載托輥間距為 1000mm，回程托輥間距為 3000mm。 拉緊裝置是帶式輸送機不可缺少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機整體的性能，拉緊裝置的功能主要有以下幾點： （ 1）保證帶式輸送機驅(qū)動滾筒分離點的足夠張力和驅(qū)動裝置依靠摩擦傳動所必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動輸送機的正常運轉(zhuǎn)，防止輸送帶打滑； （ 2）保證承載分支最小張力點的必須張力，限制輸送帶在托輥之間的垂度，保證帶式輸送機正常運行； （ 3）補償塑性變形與過渡工況時輸送帶伸長量的變化。每部帶式輸送機都有若干個接頭，可能在某一時間接頭會出現(xiàn)問題，必須截頭重做，拉緊裝置為帶式輸送機準備了負荷以外的輸送帶，這樣接頭故障就可以通過放松拉緊裝置重新接頭來解決。各種拉緊裝置的特點如下： 3 H39。 Z, {9 （ 1） 重力拉緊裝置。它是利用重錘來自動拉緊，由于重錘靠自重拉緊，所以它能保證拉緊力在各種工況下保持恒定不變，能自動補償膠帶的伸長。 （ 2）螺旋拉緊裝置。對輕型物料和輸送量特小的輸送機，可適當延長。 （ 3） 固定絞車拉緊裝置。這種拉緊裝置的優(yōu)點是體積小，拉力大，可用于 500m 以上中等長度以上的輸送機 。 （ 4） 自動 拉緊裝置。包括自動式電動絞車或自動式液壓拉緊裝置，可根據(jù)輸送機啟動、 9 運行、制動運行工況的不同要求，自動調(diào)整輸送帶拉緊力和響應張緊滾筒的位置變化要求，宜用于布置復雜的大型輸送機 [4]。 由參考文獻 [4],參考表 27，我們選擇行程為 500mm，最大拉緊力為 9kN 的螺旋拉緊裝置 。 輸送能力 成件物品的輸送能力 由參考文獻 [4]，按式（ ）、（ ）、（ ）計算。 已知 1m/sv? ， ? ， ? ，解得 skg/ ? ， htQ /45? ， 18000?n 。由于該輸送機用于水平輸送成件產(chǎn)品，故圓周驅(qū)動力 NHU FFF ?? 式 () 傳動滾筒上的軸功率取決于其所需要的圓周驅(qū)動力和輸送帶速，即 1000vFP UA ?? 式 () 式中 UF —— 圓周驅(qū)動力， N ； v —— 帶速， sm/ 。 已知 mL 10? ， mm500B? ， htQ /45? ，解得 ? 。 輸送帶張力 輸送帶張力在整個長度上式變化的，影響因素很多，為保證輸送機的正常運行，輸送帶張力必須滿足以下兩個條件： （ 1）在任何負載情況下， 作用在輸送帶上的張力應使得全部傳動滾筒上的圓周力是通過摩擦傳遞到輸送帶上，而輸送帶與滾筒間應保證不打滑； （ 2）作用在輸送帶上的張力應足夠大，使輸送帶在兩組托輥間的垂度小于一定值。 圖 25 作用于輸送帶的張力 11 為保證輸送帶工作時不打滑，需在回程帶上保證最小張力 min2F 按式（ ）進行計算： 11maxmin2 ?? ??eFF U 式（ ） 式中 UmaxF —— 輸送機滿載啟動或制動時出現(xiàn)的最大圓周驅(qū)動力， 由參考文獻 [4],啟動時 UAFK?UmaxF ,啟動系數(shù) ?AK ～ ； ? —— 傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)， 由參考文獻 [4],見表 28； ? — — 輸送帶在所有傳動滾筒上的圍包角， rad 。 表 28 傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦系 數(shù) ? 光滑裸露的鋼滾筒 帶人字形溝槽的橡膠覆蓋面 帶人字形溝槽的聚氨酯覆蓋面 帶人字形溝槽的陶瓷覆蓋面 干態(tài)運行 ～ ～ ～ ～ 清潔潮濕（有水）運行 ～ 污濁的濕態(tài)（泥漿、粘土）運行 ～ ～ 表 29 歐拉系數(shù) ??e 圍包角/(? ) 摩擦系數(shù) ? 170 175 180 185 190 195 200 根據(jù)本設(shè)計的工況要求，查表 28 和表 29取歐拉系數(shù) ??? ，解得 N279min2 ?F 。 滾 筒 覆 蓋 面 運 行 條 件 12 承載分支 admGBahgqqa????????8)(F 0m i n承 式（ ） 回程分支 admBUahgqa?????????8F min回 式（ ） 式中 adma??????h —— 允許最大夏垂度， 由參考文獻 [4],一般 ? ，此處取 ； 0a —— 承載上托輥間距（最小張力處），在 章節(jié)中已取為 mm1000 ； Ua —— 回程下托輥間距（最小張力處），在 章節(jié)中已取為 mm3000 ； g —— 重力加速度 22 /10/ smsmg ?? ； Bq —— 每米長度輸送帶質(zhì)量， mkg/ 。 解得 N5..2412F min ?承 ， N2550F min ?回 表 210 初始計算張力時使用的輸送帶質(zhì)量 輸送機長度 mL/ 帶寬 mm/ 輸送帶質(zhì)量 1/ ??mkgqB 輸送帶厚度