引言目前，帶式輸送機(jī)大約經(jīng)過了兩百多年的發(fā)展，其運(yùn)行很大程度上借助于膠帶和驅(qū)動滾筒所存在的摩擦力將目標(biāo)物體傳輸?shù)街付ǖ奈恢?，并配置有專門的供能裝置，這種設(shè)備通過多個部分構(gòu)建而成，其中比較典型的包括軟起動裝置、驅(qū)動滾筒等，并且?guī)捷斔蜋C(jī)具有黏彈性力學(xué)特征。運(yùn)輸機(jī)械的種類多種多樣，整體而言，其主要包括兩類，分別是連續(xù)運(yùn)行和往返運(yùn)行。其中前者最為鮮明的特性是在設(shè)備啟動之后就不用進(jìn)行人工操作，鋼繩牽引的輸送帶輸送機(jī)是其中比較具有代表性的一類。而后者最為顯著的特點(diǎn)是在運(yùn)行部分通過設(shè)置的方式實(shí)現(xiàn)周期運(yùn)行，在設(shè)備工作的過程中必須多次運(yùn)行反轉(zhuǎn)。帶式輸送機(jī)和其它運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行比較，具有以下明顯的優(yōu)勢。（1）結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠皮帶輸送機(jī)由傳動輥筒、改向輥筒、托輥、傳動裝置和輸送機(jī)等幾個主要部件組成，并可在現(xiàn)場進(jìn)行裝配，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。它的傳動部分重量輕、性能好、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小、維修成本低，只要滿足各組成部件能夠維護(hù)完好，就可以確保帶式輸送機(jī)能夠安全高效的運(yùn)行。（2）適用范圍廣，輸送能力大帶式輸送機(jī)的膠帶有多種帶寬，其截面可分為平截型、槽型、波紋截面或管型等，因此它能輸送各種粉料、散料、塊料、礦石、各種原料熟料、混凝土及包裝完好的成品物品，它的容量每小時可高達(dá)10000噸的運(yùn)輸效率，并且可以在連續(xù)裝載條件下進(jìn)行連續(xù)輸送。礦用帶式輸送機(jī)可根據(jù)設(shè)計要求或生產(chǎn)規(guī)定，在帶式輸送機(jī)的尾部或中部裝卸料，在輸送機(jī)機(jī)頭進(jìn)行卸料，進(jìn)行連續(xù)運(yùn)輸，這是機(jī)動車輛運(yùn)輸方式所無法匹及的。（3）對線路和距離具有較強(qiáng)的適應(yīng)性帶式輸送機(jī)能在大轉(zhuǎn)彎半徑的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)水平轉(zhuǎn)彎。皮帶輸送機(jī)單程可達(dá)12公里長，中間無需任何轉(zhuǎn)載點(diǎn)?？伤?、傾斜輸送，具有較強(qiáng)的爬坡能力；通過摩擦驅(qū)動方式，可以使帶式輸送機(jī)的輸送距離不受輸送帶強(qiáng)度的限制。（4）基建投資少，運(yùn)營費(fèi)用低由于帶式運(yùn)輸機(jī)能夠增加運(yùn)輸距離，相對于機(jī)動車輛，無需道路建設(shè)投資，可以大大節(jié)約基礎(chǔ)建設(shè)成本。皮帶輸送機(jī)磨損件只有托輥和皮帶，其使用壽命長，而且皮帶輸送機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高自動化，人員利用率低，能耗低，因而營運(yùn)成本較低。目前帶式運(yùn)輸機(jī)在冶金煤炭，機(jī)械電力，輕工，建材，糧食等各個部門受到了廣泛應(yīng)用。新型機(jī)器設(shè)備的可靠性能是結(jié)合每個零部件的可靠穩(wěn)定性能基本組成的，任意一個零部件都有著著它自己的基本功能，每一個零件都能夠有效的影響機(jī)器設(shè)備整體的質(zhì)量。當(dāng)要想提高機(jī)器設(shè)備的可靠性能，那么第一的基本任務(wù)就是要保證機(jī)器設(shè)備的每個零件的基本質(zhì)量?？煽啃阅苁峭ㄟ^可靠性檢驗(yàn)來得出的結(jié)果。2多功能帶式輸送機(jī)相關(guān)概述2.1多功能帶式輸送機(jī)國內(nèi)外發(fā)展概況同其他類型的輸送設(shè)備進(jìn)行比較知道，多功能皮帶輸送設(shè)備有著很多的優(yōu)勢，逐漸的成為世界各個國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。在50年代以來，美國以及德國一些國家首先進(jìn)行對帶式輸送設(shè)備的研究，經(jīng)過長期的發(fā)展，針對設(shè)備提出了更多的設(shè)計理論，例如：國際標(biāo)準(zhǔn)國際ISO5048標(biāo)準(zhǔn)、美國CEMA(輸送機(jī)制造商協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)、德國DIN22101-2011標(biāo)準(zhǔn)等。盡管這些設(shè)計理論相對比較先進(jìn)，但是在目前的實(shí)際生產(chǎn)中，大部分的企業(yè)依然是通過手工來進(jìn)行計算，同時使用CAD進(jìn)行手工繪圖方式，現(xiàn)如今，依然只是停留在二維圖紙的繪制，伴隨著計算機(jī)以及CAD的不斷發(fā)展，設(shè)計人員想要通過計算機(jī)的快速計算以及圖形系統(tǒng)的輔助來進(jìn)行對帶式輸送機(jī)進(jìn)行設(shè)計，同時進(jìn)行大量的研究。在1985年，

A.

Kanarachos教授首先開發(fā)了帶式輸送機(jī)設(shè)計軟件

BELCON，該軟件基于

CEMA算法，根據(jù)對托輥的調(diào)整，來對帶式輸送機(jī)進(jìn)行估算等。在1992年，澳大利亞公司進(jìn)行推出HelixDelta-T帶式輸送機(jī)并設(shè)計出相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這種標(biāo)準(zhǔn)的算法，提供出多種動態(tài)模式的選擇，根據(jù)帶式輸送機(jī)來進(jìn)行動態(tài)上的分析，這是目前帶式輸送機(jī)的一種CAD軟件。1996年，美國ConveyorDynamics公司推出了基于

CEMA算法的

CDI軟件，使用這種軟件能夠進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)對帶式輸送設(shè)備的分析，主要是對傳統(tǒng)的CAE軟件進(jìn)行調(diào)整。同一年，

ProfessionalDesigners&Engineers公司推出了PRO-BELT軟件，這也是一種CDI的設(shè)計分析以及帶式輸送軟件，但是這兩種軟件自身的集成化程度并不高，界面自身的可視化能力比較差。后來美國OverlandConveyor公司Overland推出了新一代帶式輸送機(jī)設(shè)計分析軟件Belt-AnalystII和DynamicAnalyst，彌補(bǔ)了CDI和PRO-BELT軟件的不足，為設(shè)備提供可視化的操作截面以及對數(shù)據(jù)系統(tǒng)的處理，能夠進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)帶式輸送設(shè)備的校核。改革開放以來，我國的整體生產(chǎn)水平得到進(jìn)一步提升，工業(yè)化水平得到進(jìn)一步發(fā)展，各個行業(yè)對皮帶輸送機(jī)的需求也逐漸的上升，這將給我國皮帶輸送設(shè)備的發(fā)展帶來了很大的發(fā)展機(jī)遇。從上世紀(jì)九十年代開始，我國進(jìn)行了進(jìn)一步的科學(xué)研究以及吸收國外的先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷自主創(chuàng)新，進(jìn)行對新產(chǎn)品的研發(fā)，逐漸的豐富帶式輸送機(jī)的功能，不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍，在很大程度上縮短同發(fā)達(dá)國家之間的科技差距，從而使得帶式輸送機(jī)能夠邁入一個新的臺階。我國帶式輸送機(jī)設(shè)備依然采用人工計算的方式，使用CAD軟件進(jìn)行對圖紙的繪制，往往使用這種方式的效果并不高，不能滿足目前高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)需求，伴隨著發(fā)達(dá)國家CAD軟件的技術(shù)發(fā)展以及國內(nèi)CAD軟件的技術(shù)發(fā)展，各大科研院校進(jìn)行對CAD技術(shù)的追求發(fā)展。該

PDJCAD帶式輸送機(jī)是秦皇島玻璃工業(yè)設(shè)計研究院與秦皇島天潤計算機(jī)技術(shù)開發(fā)有限公司聯(lián)合開發(fā)的，進(jìn)行對帶式輸送設(shè)備進(jìn)行了空白填補(bǔ)，它往往是以帶式輸送設(shè)備作為CAD圖形的基礎(chǔ)，并且能夠完成簡單的設(shè)計計算，最終繪制出CAD的設(shè)備總裝圖以及零件圖等。在

VBA語言面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)上，由山西晉煤集團(tuán)煤機(jī)技術(shù)研究分院王小娟，喬李寧等人研制開發(fā)了一種圓筒參數(shù)化繪圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了圓筒的自動繪圖。太原工業(yè)大學(xué)的張青花采用參數(shù)化繪圖的思想，運(yùn)用VB編程語言，對

AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)出了一套帶式輸送機(jī)參數(shù)化繪圖系統(tǒng)，可生成30種不同工況的直線、凸弧和凹弧總裝圖。目前一些國外的專家以及學(xué)者對這些研究進(jìn)一步加深，從而使得設(shè)計軟件系統(tǒng)主要是集中于二維圖形的參數(shù)化以及系統(tǒng)化。2.2多功能帶式輸送機(jī)工作原理分析多用皮帶輸送機(jī)的拖運(yùn)方式主要有滾筒拖運(yùn)和鋼絲繩拖運(yùn)兩種。帶子結(jié)構(gòu)下圖所示：在進(jìn)行傳動過程中，傳動輥將同輸送帶之間產(chǎn)生一定的磨擦，進(jìn)一步推動輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)，是帶上的物料進(jìn)行運(yùn)動。(a)整體結(jié)構(gòu)（b）部分俯視圖圖2-1帶式輸送機(jī)傳送帶結(jié)構(gòu)示意普通帶式輸送機(jī)主要由輸送帶、托輥、滾筒、張緊機(jī)構(gòu)等組成，通過傳動的方式進(jìn)行傳動控制，并且設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置。（1）輸送帶類型：通常狀況下，常見的輸送帶類型有三種：普通輸送帶、鋼絲繩芯輸送帶和鋼絲繩拉帶。鋼索牽引輸送帶一般是采用的兩根無極牽引鋼絲繩作為本次設(shè)備的牽引機(jī)構(gòu)，設(shè)備的載料設(shè)備是膠帶以及兩根無極鋼絲繩。載設(shè)備的傳輸過程中，最經(jīng)常用的就是鋼絲繩的牽引輸送等。（2）托輥：這個機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行對輸送帶的支撐，同時還能估進(jìn)行降低載傳動中的阻力，保持載輸送帶中的懸垂度確保輸送帶在設(shè)備中能夠更好的進(jìn)行平穩(wěn)運(yùn)行。在輸送帶中的托輥種類相對比較多，數(shù)量相對也比較大，所占整體質(zhì)量的30%到40%，所需的總成本是25—30之間，在進(jìn)行工作的時候，受到70以上的阻力，從而，托輥在輸送帶中起到了關(guān)鍵性的作用。（3）滾筒：設(shè)備中的滾筒一般所指代的就是傳動軸以及轉(zhuǎn)動軸，它能進(jìn)行改變自身運(yùn)動方向的同時，通過兩者之間的磨擦進(jìn)行對輸送帶的推動，從而進(jìn)一步改變轉(zhuǎn)鼓，在僅僅改變傳動帶移動方向的情況下，不進(jìn)行改變傳遞動力等。（4）張緊裝置：滾筒是通過設(shè)備電機(jī)轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行傳輸?shù)?，并且能夠完成對物料的輸送等。從而，設(shè)備需要保持一定的張力，使得驅(qū)動滾筒同輸送帶之間有著一定的磨擦。長緊機(jī)構(gòu)能夠完成一定的長緊進(jìn)一步的額確保輸料機(jī)構(gòu)的牽引力等，完成整個輸送過程特別是伸縮裝置自身的性能，在整個輸送中起到關(guān)鍵性的作用。（5）驅(qū)動裝置：主要用于輸送帶的驅(qū)動，通常包括電機(jī)，液力偶合器，減速機(jī)，聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)鼓等。借助滾筒與輸送帶之間的摩擦推動輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，并使得物料進(jìn)行輸送。（6）制動器裝置：當(dāng)輸送帶傾斜輸送物料時，輸送帶系統(tǒng)一般應(yīng)配備制動器或制動器，防止輸送帶在滿載時停止倒車和槽位。根據(jù)膠帶輸送機(jī)的不同使用條件，可以安裝不同型號的制動器和制動器。本文研究的多功能帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)如下：圖2-2多功能帶式輸送機(jī)多用皮帶輸送機(jī)具自身的輸送量比較大，整體的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，在后期的維護(hù)上比較方便，所需成本比較低，通用性特別強(qiáng)等特點(diǎn)。被廣泛用于冶金、煤、運(yùn)、水等部門輸送散狀物料或零件。多功能帶式輸送機(jī)可在-25℃~80℃的環(huán)境溫度范圍內(nèi)正常使用。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與文獻(xiàn)資料，研究輸送系統(tǒng)的材料選擇、鏈接方案、支撐形式，布局分析等，并針對以輸送距離為20米，傾斜角度4°-12°的多功能帶式輸送機(jī)，進(jìn)行支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。3多功能帶式輸送機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1電機(jī)選型3.1.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)選擇帶式輸送機(jī)L=20m；輸送量：Q=300噸/時；傾斜角：可調(diào)（4°-12°)；因?yàn)槎喙δ軒竭\(yùn)輸機(jī)的工作條件是：連續(xù)工作單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大。因此通常選擇

Y系列的三相感應(yīng)電機(jī)。整體的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，在后期的維護(hù)上比較方便，所需成本比較低，通用性特別強(qiáng)等特點(diǎn)，最主要是用于無易燃、易爆以及沒有任何腐蝕的場所等。3.1.2電動機(jī)容量的選擇（1）工作機(jī)所需功率=(kw)（2）電動機(jī)的輸出功率=(kw)（3）由電動機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動總效率為：=122式中：、、、、分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和卷筒的傳動效率。查表(P13)3.1取=0.96、=0.99、=0.98、=0.99、w=0.96則：=0.960.9920.980.99=0.913（4）所以：電動機(jī)的輸出功率===2.909(kw)3.1.3確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速===124.875r/min按照推薦的傳動比范圍，取圓柱齒輪傳動的一級減速器的傳動比為3~5。利用

V帶傳動比=2~4。那么整個傳動比的理論范圍是：=6~20。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為==(6～20)124.875=749.25～2497.5r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：1000和1500r/min選擇適合的馬達(dá)型號，取決于容量和速度(如下表)。表3-1確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速型號表方案電動機(jī)型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩1Y132S-639602.02.0綜合考慮初選電動機(jī)型號為Y132S-6。3.2鏈接方案（1）高速軸處中軸部分直徑為28mm，中軸長度為40mm，選擇A型平鍵8(GB1905-1990，GB1906-1990)中軸長度為28

mm有效鍵長按抗壓強(qiáng)度計算強(qiáng)度滿足要求（2）低速軸齒面軸徑53mm，軸長58mm選擇A型普通平鍵16(GB1905-1990，GB1906-1990)鍵長L=40

mm抗壓強(qiáng)度計算強(qiáng)度滿足要求接頭處軸徑40mm，軸長55mm選擇A型普通平鍵12(GB1905-1990，GB1906-1990)鍵長L=46抗壓強(qiáng)度計算3.3支撐形式3.3.1支撐機(jī)構(gòu)總體設(shè)計多用途皮帶的輸送設(shè)備主要是用于對各種機(jī)械設(shè)備以及電器設(shè)備的輸送機(jī)構(gòu)，通過支撐架自身的作用以及安裝位置，將支撐機(jī)構(gòu)分為機(jī)頭(驅(qū)動)、尾架(卸載架)和中間架，根據(jù)安裝場合、實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域以及卸載和裝料情況的不同，有時也可將機(jī)頭(驅(qū)動)、尾架置于中間位置。在本次文章中對支撐架的研究僅僅只是驅(qū)動架以及卸載架。帶式輸送機(jī)的多用途傳輸結(jié)構(gòu)通常安裝在輸送機(jī)前端(磁頭)的位置(根據(jù)具體情況可選擇其他安裝位置)。傳動架主要由槽鋼，

H型鋼，鋼板通過焊接或螺栓連接制成。在本設(shè)備中圓柱的最主要的功能就是進(jìn)行對傳動軸的安裝，所受的主要載荷其中包含傳動軸以及相關(guān)部件的自重，在傳動軸上進(jìn)行傳送帶的作用力。往往斜撐主要是中來進(jìn)行對主軸以及底座的連接，起到一定的固定以及支撐作用，最主要的就是進(jìn)行對轉(zhuǎn)筒的安裝，用地腳螺栓將驅(qū)動架在地面上固定。驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要是進(jìn)行左右對稱結(jié)構(gòu)，同側(cè)架體。最重要的作用就是兩個同一側(cè)架能夠連接起來，從而形成了一個相對獨(dú)立的傳動機(jī)構(gòu)，同時，在傳動架中還能夠存在著加強(qiáng)板，能起到加強(qiáng)筋的作用，進(jìn)一步增強(qiáng)支座的局部強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。圖3-1驅(qū)動架結(jié)構(gòu)示意圖一般情況下，卸料架通常安裝在卸料端的一側(cè)，同時是滾筒，卸料機(jī)構(gòu)一般能夠起到支撐的作用。在本次了解過程中焊接以及螺栓連接，卸料架最主要的槽鋼，H型鋼，鋼板等組成。設(shè)備最主要的就是通過立柱、底座、梁、連接鋼管進(jìn)行組成。其中立柱最主要功能就是進(jìn)行對滾筒的安裝，其中最主要的載荷就是滾筒以及相關(guān)部件自身重力。斜撐桿最主要的就是進(jìn)行對立柱以及斜梁的連接，能夠在整體中起到支撐的作用。斜梁最主要就是接梁以及基座，能夠起到固定以及支撐的作用。最基礎(chǔ)的就是用于對轉(zhuǎn)鼓的安裝，能夠?qū)⑿读霞芄潭ㄔ诨A(chǔ)以及地面上。些貨架是對稱結(jié)構(gòu)，通過同一側(cè)的兩個機(jī)架進(jìn)行組成。底座的兩端安裝有兩個獨(dú)立的連接梁，兩個側(cè)架連接到梁中心的連接鋼管上，形成一個完整的、獨(dú)立的卸載框架。斜載框架主要是對梁以及柱的加強(qiáng)版，這樣能夠進(jìn)一步提升支撐機(jī)構(gòu)的局部強(qiáng)度以及自身穩(wěn)定性等。圖3-2卸載架結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-3（a）所示，兩個支撐橫梁對稱分布，固定板通過連接塊安裝在兩個支撐橫梁的內(nèi)側(cè)，皮帶導(dǎo)軌通過皮帶導(dǎo)軌支撐板安裝在支撐橫梁的上側(cè)。圖3-3（b）所示的橫截面尺寸圖。其中皮帶導(dǎo)軌與固定板上表面之間的間距66.7mm和皮帶導(dǎo)軌支撐板之間的間距482.8mm，是根承載托輥的設(shè)計尺寸進(jìn)行確定的。（a）標(biāo)準(zhǔn)方向視圖（b）橫向視圖圖3-3固定板及皮帶導(dǎo)軌安裝示意圖3.3.2軸的設(shè)計與計算（1）齒輪軸設(shè)計①估算軸的基本直徑選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，估計直徑dC=118，118d應(yīng)該扭轉(zhuǎn)最小部分，即鍵的皮帶輪的軸直徑，軸直徑應(yīng)提高5％，即d=1.05取標(biāo)準(zhǔn)值d=28mm②初定各軸段直徑帶輪：按傳遞力矩估算直徑為28mm；氈圈處：設(shè)一個軸肩以滿足帶輪軸向固定要求，該段軸徑滿足氈圈標(biāo)準(zhǔn)取=35mm；支承處：軸承徑向力大，選擇深溝球軸承。為便于組裝拆卸，軸承內(nèi)徑應(yīng)大于油封的軸徑，并符合軸承的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，取軸徑=40mm，初選軸承型號6208，兩端相同；齒輪和軸承之間設(shè)一個軸肩，兩端相同，軸徑根據(jù)配合尺寸，為46mm；齒輪處設(shè)齒根圓直徑為軸徑。③傳動零件的周向固定及其他尺寸帶輪處采用A型普通平鍵，鍵（GB1095-1990，GB1096-1990）為了便于加工，軸上所有轉(zhuǎn)角半徑均取

r=1.5

mm軸端倒角為④軸的受力分析求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩求軸上作用力齒輪上圓周力齒輪上的徑向力齒輪上的軸向力為0求支反力求彎矩求合成彎矩按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度齒與軸端面之間較大截面彎矩是危險的截面，對其校核，該處軸的最大彎矩為，截面彎矩根據(jù)三角形相似求得=1.82當(dāng)量彎矩對于45鋼，<，滿足強(qiáng)度要求，軸徑小處0.6=36.6Mpad受力簡圖彎矩圖：圖3-4受力簡圖彎矩圖（2）低速軸的設(shè)計①估算軸的基本直徑選用45鋼，正火處理估計直徑由表7.2查得因該位置安裝有聯(lián)軸器，故一鍵槽估值徑應(yīng)增加5%即取值初選聯(lián)軸器②初定各軸段直徑聯(lián)軸器處：按傳遞轉(zhuǎn)矩估算的基本直徑40mm；油封處：設(shè)置軸肩，要求滿足油封標(biāo)準(zhǔn)取軸徑為45mm；軸承處：軸徑應(yīng)稍大于油封處，符合滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑為50mm，兩端一致，選用6210型軸承；齒輪處：稍大于軸承處軸徑取標(biāo)準(zhǔn)直徑53mm；軸環(huán)處：齒輪左端定位軸環(huán)，=60mm。③傳動零件的周向固定及其他尺寸齒輪及聯(lián)軸器均用A型普通平鍵連接齒輪處為鍵16聯(lián)軸器處為鍵12，軸上過渡圓角半徑全部取r=1.6mm，軸端倒角為2④軸的受力分析求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩求軸上的作用力，齒輪上的圓周力=1507N齒輪上的徑向力求支反力求彎矩合成彎矩=按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度C處當(dāng)量彎矩最大故對此校核該處=9.99由表7.5得45鋼，軸徑最小處為危險截面，需校核3.3.3滾動軸承的選擇計算（1）高速軸處初步計算當(dāng)量動載荷P軸承在工作過程中只受徑向力根據(jù)條件軸承預(yù)計壽命溫度系數(shù)計算額定動載荷=18791.36N選6208型軸承==1671378h>48000h（2）高速軸處計算當(dāng)量動載荷P軸承在工作過程中只受徑向力計算額定動載荷=3789.8N選用6009型軸承==8166904.5h>48000h3.4布局分析3.4.1多功能帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)多用皮帶輸送機(jī)主要由頭架、傳動裝置、驅(qū)動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部轉(zhuǎn)換裝置、卸載裝置、清除裝置、安全保護(hù)裝置等部分組成。在傳送帶中最主要的就是軸承部分，物料能夠通過傳動帶進(jìn)行傳遞，在傳動帶的末端以及中間進(jìn)行拆卸。輸送帶中因?yàn)樾D(zhuǎn)桿支撐以及工作阻力相對比較小。帶式輸送機(jī)能夠水平以及對角排列等。如果在斜線上進(jìn)行光滑的傳送本次設(shè)計最大運(yùn)輸傾角為12°，因此可以進(jìn)行石灰石輸送。表3-2不同物料的最大運(yùn)角物料種類角度物料種類角度煤塊18°篩分后的石灰石12°煤塊20°干沙15°篩分后的焦碳17°未篩分的石塊18°0—350mm礦石16°水泥20°0—200mm油田頁巖22°干松泥土20°由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，帶輸送機(jī)具有優(yōu)異的性能，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:輸送能力大，工作強(qiáng)度小，能耗低，約為刮板輸送機(jī)的三分之一至五分之一;由于物料隨輸送機(jī)移動，與刮板輸送機(jī)相比，物料破碎率較小帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸距離可以稍微長一點(diǎn)。與具有相同運(yùn)輸能力和運(yùn)輸距離條件的刮板輸送機(jī)相比，所需設(shè)備數(shù)量較少，傳輸鏈較少，節(jié)省了設(shè)備和人員，簡化了維護(hù)。因?yàn)楸敬蝹魉蛶ё陨淼某杀颈容^高，容易發(fā)生很大的損壞，從而同其他設(shè)備及西寧比較，初期的投資相對比較高，不便于輸送角料進(jìn)行。在日常的工作中，輸送設(shè)備的工作時間是4500到5500之間。生產(chǎn)和運(yùn)輸兩班分揀，運(yùn)輸階段上限;減少三班倒生產(chǎn)和運(yùn)輸鏈的上限和下限;降低三班倒生產(chǎn)和運(yùn)輸鏈的上限和下限。3.4.2布置方式通過聯(lián)軸器和減速裝置驅(qū)動的傳動輥或其他機(jī)構(gòu)，并且輸送帶由傳動輥或其他驅(qū)動機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力驅(qū)動。帶式輸送機(jī)按其傳輸方式可分為單點(diǎn)傳輸和多點(diǎn)傳輸兩種。在通常情況下，固定的帶式輸送機(jī)通過單點(diǎn)進(jìn)行驅(qū)動的，換句話說就是，往往傳動裝置能夠安裝在輸送機(jī)的中間位置，一般是安裝在機(jī)頭上邊。根據(jù)驅(qū)動滾筒的裝置能夠分析知道，單軸驅(qū)動器分為單軸驅(qū)動器和雙軸驅(qū)動器。每個滾筒的驅(qū)動器可分為單電動機(jī)驅(qū)動器和多電動機(jī)驅(qū)動器。由于最多使用的單點(diǎn)式驅(qū)動模式，并且沒有指定多點(diǎn)的驅(qū)動模式，從而在驅(qū)動模式中省略了單點(diǎn)。單桶單馬達(dá)驅(qū)動是最簡單的，往往在驅(qū)動進(jìn)行中是首選的。長距離大容量的鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)等，一般是電動機(jī)驅(qū)動。圖3-5帶式輸送機(jī)典型布置方式3.4.3運(yùn)行阻力的計算輸送裝置的張力包括：由牽引機(jī)構(gòu)形成的初始電壓，克服各種電阻所需的電壓，以及動載荷產(chǎn)生的電壓。工作阻力分為直線段、曲線段和其它附加阻力，如下：（1）行駛阻力由兩部分組成，一個是摩擦阻力，另一個是由滑動力（靜重分力）引起的阻力?？偸怯幸粋€正摩擦力，但是由于滑動力在傳送帶上的阻力是正的，而不是負(fù)的。查3-3表（見通用機(jī)械設(shè)計）可知，表3-3膠帶參數(shù)縱向拉伸強(qiáng)度N/mm1000鋼絲繩間距/mm12帶厚/mm16上覆蓋膠厚度/mm6下覆蓋膠厚度/mm6輸送帶質(zhì)量kg/m23.1縱向拉伸強(qiáng)度=1000N/mm；輸送帶每米質(zhì)量。承載段(或稱為重段)運(yùn)行阻力為因?yàn)樗允街谐休d段向上運(yùn)動，滑落力為正；向上運(yùn)動時，滑落力為負(fù)。輸送帶回空段阻力為式中當(dāng)軸承段在上部運(yùn)行時，返回段在下部運(yùn)行。在這種情況下，返回段的滑動動量為負(fù)，而返回段的滑動動量為正。選出托輥間距，，=3米。承載段上部運(yùn)行時，回空段下部運(yùn)行，回空段滑動力為負(fù)數(shù)，回空段的滑動力為正數(shù)。3.4.4帶式輸送機(jī)布置形式帶式輸送機(jī)布置形式及尺寸如圖3-6所示：圖3-6帶式輸送機(jī)布置形式及尺寸示意圖（2）輸送物料：石灰石；塊度；（3）輸送量：；物流密度=1.45t/m3（4）輸送機(jī)長：L=6m；（5）傾角：β=0.8°4多功能帶式輸送機(jī)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計4.1系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1.1PLC核心控制模塊（1）PLC型號的選擇可編程控制器(PLC)是專為工業(yè)環(huán)境、數(shù)字電子操作和操作系統(tǒng)的應(yīng)用而設(shè)計的。系統(tǒng)使用可編程內(nèi)存存儲邏輯、順序、時間、計數(shù)、算術(shù)等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬輸入和輸出控制各種機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。發(fā)源于20世紀(jì)70年代的美國，現(xiàn)已在現(xiàn)場控制中得到廣泛應(yīng)用。由于其功能強(qiáng)大，可靠性高，可靈活配置，操作簡便，且體積小，重量輕，已迅速成為工業(yè)自動化制造業(yè)的支柱產(chǎn)品。本文設(shè)計的運(yùn)輸線采用了各模塊之間的通訊方式，各設(shè)備單元通過數(shù)據(jù)交換形成一個系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的執(zhí)行能力和穩(wěn)定性，為現(xiàn)代柔性制造提供了有力的支持，實(shí)現(xiàn)“集中加工，分散控制”。該多功能皮帶輸送機(jī)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)選擇了三菱FX2N-48MR型

PLC，輸入輸出軟元件10個，輸出8個。MRPLC的基本硬件結(jié)構(gòu)包括中央處理器（CPU），存儲器，I/O接口電路，通信接口電路，擴(kuò)展接口電路和電源電路?？删幊炭刂破骶哂?4個輸入點(diǎn)和24個輸出點(diǎn)，采用繼電器輸出（接觸式，帶有AC和DC負(fù)載），并且內(nèi)部裝有DC5V電源模塊。內(nèi)置的DC24V電源可用于外部輸入設(shè)備，繼電器類型的輸出點(diǎn)可直接連接到接觸線圈、音頻、信號燈等負(fù)載。FX2N-48MR的各種功能如下：一般技術(shù)指標(biāo)：1）環(huán)境溫度：使用：0~55℃，儲存：-20~+70℃；2）環(huán)境濕度：35%-89%RH使用時；3）抗震：JISC0911標(biāo)準(zhǔn)10~55Hz0.5mm（最大2G）3軸方向各2h4）抗沖擊：JISC0912標(biāo)準(zhǔn)10G3軸方向各3次；5）抗噪聲干擾：PLC在30~100

Hz周期內(nèi)，利用噪聲模擬器產(chǎn)生1000Vp-p的電壓、ls的噪聲和ls的噪聲脈沖，工作正常；6）耐壓：AC1500V/1min；7）接地：不能接地時，亦可浮空；8）使用環(huán)境：無腐蝕性氣體，無塵埃；9）電源電壓：AC100~240V50/60Hz；（2）I/O地址分配根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，定義PLC控制系統(tǒng)的輸入和輸出，定義每個輸入和輸出接口的含義，分配i/O地址。圖4-1PLCI/O分配圖4.1.2傳輸裝置模塊本主題研究的輸送裝置主要由變頻器，三相交流電動機(jī)，小型皮帶和輥?zhàn)拥冉M成。物料到達(dá)輸送裝置后，PLC控制變頻器啟動電動機(jī)，然后將物料送入輸送裝置。被運(yùn)送到生產(chǎn)區(qū)域。為了最大化生產(chǎn)效率，對不同的貨物采用不同的運(yùn)輸速度。此時，通過變頻器調(diào)整電動機(jī)的速度，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸速度的選擇。在輸送系統(tǒng)的實(shí)際工作中，通過變頻器調(diào)節(jié)輸送裝置或輸送裝置的速度，以提高生產(chǎn)效率。對于不同的貨物運(yùn)輸，必須調(diào)整不同的速度，例如可以相應(yīng)地改善較輕的貨物運(yùn)輸，以使運(yùn)輸系統(tǒng)的承載能力達(dá)到最大。變頻器通過改變電源頻率來控制交流電機(jī)，從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。由于變頻器具有過流、過電壓、過載等保護(hù)功能，在電機(jī)啟動過程中產(chǎn)生較大的起動電流，可能會損壞電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備。變頻器提供的軟啟動功能可以消除這些影響，因此本文選擇變頻器來控制三相異步電動機(jī)的速度。進(jìn)行一定比較，最終選擇的是三菱變頻器，具體型號為FR-E740-1.5K-CHT。在實(shí)際使用中，通過調(diào)節(jié)變頻器的頻率，可以實(shí)現(xiàn)低速，中速，高速三速調(diào)節(jié)。4.1.3主電路設(shè)計從控制要求的角度來看，這種多功能皮帶輸送機(jī)的實(shí)現(xiàn)是由電機(jī)對輸送設(shè)備的左右，上下運(yùn)動進(jìn)行控制，實(shí)際上是電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。圖4-2給出了其主要電路圖。圖4-2系統(tǒng)的PLC控制主電路圖4.1.4開關(guān)的選擇（1）按鈕的選擇根據(jù)使用場合、用途、控制要求和工作狀態(tài)指示要求，

PLC設(shè)備上的按鈕可分為幾大類。取決于使用情況，可將按鈕分為開啟式、放水式、緊急式按鈕；在使用時，在選擇右鍵時，有按鈕式，急救型，燈泡類型等，具體取決于系統(tǒng)循環(huán)，確定了不同類型的按鈕，如單點(diǎn)式、雙點(diǎn)式、三點(diǎn)式、多點(diǎn)式等；還可以根據(jù)現(xiàn)場工作狀態(tài)選用需要顏色的按鈕。（2）行程開關(guān)的選擇行程開關(guān)，也稱為限位開關(guān)，屬于一種位置開關(guān)。它是一種控制元件，開關(guān)是通過生產(chǎn)機(jī)器的可移動部件之間的碰撞所產(chǎn)生的接觸作用來實(shí)現(xiàn)的。從結(jié)構(gòu)上可分為直動式、滾動式、微動式和組合式。直動式開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單成本低，但容易燒斷觸頭。滾動式開關(guān)雖然不易燒斷觸頭，但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且昂貴。微型開關(guān)體積小，動作靈敏，適合中小型號設(shè)備使用，本文研究的運(yùn)輸設(shè)備屬于大型機(jī)構(gòu)，因此選用直動式行程開關(guān)。（3）接近開關(guān)的選擇接近開關(guān)是一種位置開關(guān)，不需要與活動部件直接接觸即可連接電路。當(dāng)物體距離開關(guān)的感應(yīng)表面一定距離時，開關(guān)可以在沒有機(jī)械接觸或壓力的情況下工作。該產(chǎn)品具有行程開關(guān)和微動開關(guān)的特點(diǎn)，具有感應(yīng)，動作可靠，防腐等優(yōu)點(diǎn)。它可以分為感應(yīng)型，電容型，光電型，霍爾式，超聲波，交，直流。光電子近近開關(guān)是利用光電效應(yīng)，將發(fā)光器件與光電子裝在一起，當(dāng)被測物體接近時，可變觸點(diǎn)開關(guān)；霍爾接近開關(guān)主要用于磁場，磁場檢測；超聲波接近開關(guān)適用于檢測無法到達(dá)或無法到達(dá)的物體以及控制不受環(huán)境干擾的物體。本文選用霍爾接近開關(guān)X6檢測設(shè)備中是否有物料存在。（4）轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇變頻器的多速切換、多觸點(diǎn)、多路控制，可用于小容量電機(jī)的啟動、倒轉(zhuǎn)、調(diào)速、正、負(fù)控制等，常用的變流器開關(guān)LW2，LW5，LW6，LW8等系列，在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)行方式為手動，單周期，連續(xù)。（5）刀開關(guān)的選擇切刀開關(guān)是一種帶有移動觸點(diǎn)（切刀）的手動電器，該觸點(diǎn)通過楔入（或分離）底座上的固定觸點(diǎn)（切刀支架）來連接（或斷開）電路。為便于操作，選用

HD型單刀式開關(guān)，分為1級，2級，3級。4.1.5繼電器、接觸器選擇（1）時間繼電器的選擇時鐘繼電器主要用于控制時間，利用電磁原理精確控制時間，它有多種類型，空氣阻尼型，電氣型，電子型等。系統(tǒng)中可以根據(jù)需要選擇合適的時間繼電器。（2）接觸器的選擇接觸器是一種工業(yè)電器，線圈通過電流產(chǎn)生磁場，觸點(diǎn)閉合以進(jìn)行控制。它可以用于電源，配電和電源。接觸器的選擇取決于系統(tǒng)的不同要求。（3）熔斷器的選擇熔斷器是一種電器，當(dāng)電流超過規(guī)定值時，熔斷器因自身加熱而斷開，斷路器電路斷開，廣泛應(yīng)用于高壓、低壓配電系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和電氣設(shè)備，如短路和過電保護(hù)器，是最常用的保護(hù)裝置之一。分螺旋熔斷器(RL)、帶填料管(RT)、帶填料管(RM)、帶填料管(RT)、帶填料管(RM)、帶開口管(RT)和半密封熔斷器。密封管式熔斷器在交流系統(tǒng)中可做500V的過載和短路保護(hù)，采用螺栓連接，適合與開關(guān)熔斷器配合使用，本文選用額定分?jǐn)嗳萘?00

KA的RT15熔斷器，最大額定電流400A。（4）電動機(jī)的選擇電動機(jī)是系統(tǒng)的動力驅(qū)動元件，電動機(jī)分交流電機(jī)和直流電機(jī)，一般電力系統(tǒng)采用交流電，因此常用交流電機(jī)。交流電機(jī)又有同步電機(jī)和異步電機(jī)之分。異步電機(jī)應(yīng)用較為廣泛，因其運(yùn)行可靠性高、效率高，廣泛應(yīng)用與工業(yè)機(jī)械、金屬加工設(shè)備、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和家用電器中。在這種設(shè)計中，要實(shí)現(xiàn)和輸送設(shè)備上下，左右移動，因此需要能夠?qū)崿F(xiàn)正負(fù)交流異步電動機(jī)。（5）電磁閥的選擇電磁閥是利用電磁原理實(shí)現(xiàn)控制的部件，是流體控制常用的基本元件，但它不僅限于液壓，氣動等行業(yè)。電磁閥可與不同的電路耦合，達(dá)到所需的控制效果，常用的有單閥，安全閥，方向控制閥，速度控制閥等。在選擇電磁閥時，應(yīng)首先遵循以下四項(xiàng)原則:安全性、可靠性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計4.2.1控制系統(tǒng)主程序本文設(shè)計的多功能帶式輸送機(jī)自動控制系統(tǒng)的梯形圖如下所示：圖4-3自動程序梯形圖4.2.2按鈕控制子程序設(shè)計關(guān)鍵控制要求：按下啟動按鈕，綠燈亮起，設(shè)備開始工作;按下停止按鈕，紅燈亮起，所有設(shè)備停止工作;按下重啟按鈕，打開黃色指示燈，等待設(shè)備運(yùn)行;表4-3按鈕控制I/O端口分配表輸入繼電器作用輸出繼電器控制對象X1啟動按鈕Y1綠燈X2停止按鈕Y2紅燈X3復(fù)位按鈕Y3黃燈Y4電動機(jī)M編寫相應(yīng)的PLC控制程序，如果按下啟動按鈕，則常開觸點(diǎn)X1將從線圈Y1和Y4獲取電源，也就是說，引擎將開始工作，綠燈將同時亮起。由于Y4的自鎖，釋放X1并同時串聯(lián)連接Y2和X3，這樣線圈Y1和Y4總是通電。按下按鈕X3進(jìn)行復(fù)位操作，電動機(jī)停止，黃燈點(diǎn)亮，綠燈熄滅。圖4-4按鈕控制梯形圖4.2.3變頻器控制子程序設(shè)計變頻器控制要求：變頻器控制部分由三相交流減速電機(jī)，傳動帶和三菱E740變頻器組成。按啟動按鈕，轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電機(jī)，然后馬達(dá)驅(qū)動轉(zhuǎn)換器將物料發(fā)送到轉(zhuǎn)換器。為了提高效率，不同的材料使用不同的傳輸速度，調(diào)節(jié)變頻器的頻率，達(dá)到設(shè)定速度調(diào)節(jié)的目的。根據(jù)控制要求，表4-4列出了PLC輸入/輸出端口的連接。表4-4變頻器控制I/O端口分配表輸入繼電器作用輸出繼電器控制對象X1低速啟動Y1低速控制X2中速啟動Y2中速控制X3高速啟動Y3高速控制X4停止Y4編寫相應(yīng)的PLC控制程序，如圖4-5所示。圖4-5變頻器控制梯形圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1硬件測試結(jié)果多功能帶式輸送機(jī)硬件測試結(jié)果如下：（1）確認(rèn)焊絲已正確焊接。電路的構(gòu)造應(yīng)注意焊接元件在板上的排列，并盡可能少地使用導(dǎo)線。同時，為了方便檢查，應(yīng)盡量將各個模塊焊接在一起。假如布局不好調(diào)試如果有問題就很難找到問題所在。這一設(shè)計一出來就一直收不到信號，后經(jīng)逐一檢查，才發(fā)現(xiàn)是光線接收模塊與單片機(jī)之間的電解電容的極性接反，當(dāng)時沒注意到，電解電容是有極性的。（2）全機(jī)調(diào)試。接上電源，單片機(jī)按下外部復(fù)位開關(guān)，整機(jī)調(diào)試完成后，按下外部復(fù)位開關(guān)即可正常工作。5.2軟件測試結(jié)果因?yàn)槎喙δ苣z帶輸送機(jī)系統(tǒng)的編程是按功能模塊進(jìn)行的，所以在調(diào)試系統(tǒng)時也按功能模塊進(jìn)行。如果電機(jī)在調(diào)試過程中出現(xiàn)一些問題，應(yīng)進(jìn)行解決。發(fā)動機(jī)控制程序控制發(fā)動機(jī)的整個運(yùn)行過程，包括加速和減速、倒車、障礙物檢測等。但是由于門上幾乎沒有安裝任何結(jié)構(gòu)，所以不會有任何障礙。經(jīng)過詳細(xì)的分析，得出結(jié)論，為了確定是否存在障礙，有必要在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速閾值測試方法的第一階段開始后進(jìn)行工作，因?yàn)閼T性速度無法立即達(dá)到設(shè)定值。，因此在啟動第一階段測試之后電動機(jī)速度將出現(xiàn)在閾值以下，從而產(chǎn)生復(fù)位信號。在找出原因后，取消第一階段速度檢測，因?yàn)榈谝浑A段的行駛距離較短，并且速度較低，因此取消該階段的速度檢測將不會有問題。經(jīng)過調(diào)整后，程序運(yùn)行恢復(fù)正常，并實(shí)現(xiàn)了多功能皮帶輸送機(jī)的設(shè)定功能。下載軟件GX-Developer，輸入上面的程序，按下快捷按鈕，進(jìn)入仿真狀態(tài)。當(dāng)傳感器接收到信號，并把信號傳給PLC即按下X0，Y0低速啟動。圖5-1低速啟動再當(dāng)門打開到極限觸碰到行程開關(guān)即按下X6道口3匹配。Y2輸出。圖5-2輸送道口3匹配接著如果在輸送傳感器接收到信號并把信號傳給PLC即按下X10、X11或X14，回到S20，Y1輸出。圖5-3傳感器接收信號6結(jié)論皮帶運(yùn)輸機(jī)是現(xiàn)代化工廠工作面不可缺少的運(yùn)輸設(shè)備。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們對安全意識的提高，對帶式輸送機(jī)提出了高功率、長距離、高效率、低事故發(fā)生率等新的要求。本文根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與文獻(xiàn)資料，研究多功能帶式輸送機(jī)材料選擇、鏈接方案、支撐形式，布局分析等，進(jìn)以此行了多功能帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計；基于三菱PLC的皮帶輸送機(jī)自動控制系統(tǒng)，深入分析其控制系統(tǒng)要求的原理，使得各個元器件之間進(jìn)行配合，完成控制系統(tǒng)的硬件和程序設(shè)計，以及系統(tǒng)調(diào)試。通過這項(xiàng)研究，我對PLC的結(jié)構(gòu)設(shè)計和自動控制的實(shí)現(xiàn)有了更清晰的了解，并且PLC在自動控制領(lǐng)域中有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。同時，我也有很多感觸和收獲。在畢業(yè)設(shè)計過程中，我鞏固了自己的專業(yè)知識，提高了運(yùn)用專業(yè)理論知識的能力，并積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。通過咨詢材料和老師和同學(xué)的幫助，我終于成功地完成了設(shè)計。在整個設(shè)計過程中，我深刻體會到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，任何一個方案都要經(jīng)過縝密的思考、反復(fù)推敲和驗(yàn)證才能夠?qū)崿F(xiàn)。設(shè)備的需要完整設(shè)計開發(fā)是往往要涉及到很多方面的知識的,在大學(xué)生涯的最后這段時間里面,迅速的進(jìn)行積累.充分的做準(zhǔn)備往往是是很難的.我們