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皮帶輸送機的滾筒有兩種形式。一種形式為電動(dòng)滾筒，它是將電動(dòng)機和齒輪減速裝置全部設計在滾筒之內，雖然結構緊湊、體積輕便，但是不容易安裝、拆卸, 不利于維護和維修，而且制造工藝復雜，散熱困難。另一種形式為齒輪滾筒，它是將齒輪減速裝置設計在滾筒之內，吸收了電動(dòng)滾筒結構緊湊、體積輕便的優(yōu)點(diǎn)，但是它和電動(dòng)滾筒一樣散熱條件差，因此只能用在小功率的皮帶輸送機上。本文中我們以功率僅為15kW的小功率滾筒為例進(jìn)行說(shuō)明用于皮帶輸送機的齒輪滾筒。

齒輪傳動(dòng)滾筒的主要優(yōu)點(diǎn)是：工作可靠，使用壽命長(cháng)，它的瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數，工作平穩，傳動(dòng)效率高。齒輪傳動(dòng)滾筒有很多種方式，例如圓柱齒輪傳動(dòng)、錐齒輪傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)等。由于此次所設計的減速器的傳動(dòng)比僅為12.828，并且它的工況條件較好，用一般的普通齒輪傳動(dòng)已可滿(mǎn)足要求。出于經(jīng)濟性考慮，我們決定采用二級圓柱齒輪傳動(dòng)滾筒。

1、齒輪滾筒傳動(dòng)方案的設計

(1)原始數據

齒輪滾筒使用壽命10年，每年300個(gè)工作日，每天1班生產(chǎn)，每班工作7h。一年小修，三年大修。工作環(huán)境溫度不超過(guò)400℃。其工藝參數如下：

齒輪滾筒直徑(mm)：500；

輸送帶寬度(mm)： 800；

齒輪滾筒寬度(mm)：950；

安裝尺寸(mm)：1 300；

輸送帶運行速度(m/s)：210；

電動(dòng)機功率(kW ) : 15；

電動(dòng)機轉速( r/min)：980。

(2)傳動(dòng)方案設計

本設計采用二級圓柱齒輪傳動(dòng)，電動(dòng)機輸出功率傳遞到Ⅰ軸上，帶動(dòng)Ⅰ軸上的小齒輪1轉動(dòng)，小齒輪1與大齒輪2 嚙合，此時(shí)功率傳到Ⅱ軸上，Ⅱ軸再帶動(dòng)小齒輪3與內齒輪4嚙合，從而將運動(dòng)傳到滾筒上達到減速的目的。整個(gè)齒輪傳動(dòng)裝置放置在一個(gè)支撐架內，同時(shí)設計一個(gè)蝶型支撐筋，把內齒輪4與滾筒聯(lián)接在一起。

2、齒輪滾筒傳動(dòng)參數的確定

首先對兩對嚙合齒輪進(jìn)行傳動(dòng)比分配，在分配傳動(dòng)比時(shí)應考慮以下原則：

①各級傳動(dòng)的傳動(dòng)比應在合理范圍內，不超出允許的最大值，以符合各級傳動(dòng)原則；

②應注意使各級傳動(dòng)尺寸協(xié)調，結構勻稱(chēng)合理；

③盡量使傳動(dòng)裝置外廓尺寸緊湊或重量較??；

④盡量使各級大齒輪浸油深度合理；

⑤要考慮傳動(dòng)零件之間不會(huì )干涉碰撞。

3、齒輪滾筒齒輪的設計

小齒輪1和小齒輪3均用40Cr調質(zhì)處理，硬度為HB241～HB286，平均取HB260；大齒輪2和內齒輪4均用45鋼調質(zhì)處理，硬度為HB229～HB286，平均取HB240。本設計采用標準的斜齒輪傳動(dòng)，并無(wú)變位。齒輪的設計從兩個(gè)方面來(lái)考慮：

①齒輪滾筒按照齒面接觸疲勞強度計算；

②齒輪滾筒按齒根彎曲疲勞強度進(jìn)行校核。

因傳動(dòng)無(wú)嚴重過(guò)載，故不作靜強度校核?？伤愕谬X輪的模數及分度圓直徑，并對模數進(jìn)行圓整，從而定出分度圓的具體直徑。完成這些之后，得出合適且安全的齒輪。本次設計采用油潤滑。

4、齒輪滾筒軸的設計

齒輪滾筒軸是本次設計中的主要零件，因此軸必須設計合理。本次設計中，主要設計了兩根軸，即高速軸Ⅰ和中間軸Ⅱ。在Ⅰ軸初步設計完之后，我們發(fā)現此軸在軸向并沒(méi)有固定牢靠，故采用了一個(gè)套筒和兩個(gè)圓螺母來(lái)固定，保證了軸向的固定。

初步設計了軸的結構之后，必須對軸進(jìn)行強度校核。先對軸徑進(jìn)行驗算，然后用安全系數法進(jìn)行軸的強度校核。在軸的強度校核計算時(shí)，根據軸的具體受載及應力情況，采用相應的計算方法，并恰當選取其許用應力。根據軸的結構圖作出軸的計算簡(jiǎn)圖，并根據軸的計算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當量彎矩圖，然后確定出危險截面為小齒輪中間截面，按彎扭合成應力校核軸的強度，通常只校核軸上承受最大計算彎矩的截面，接下來(lái)校核軸的疲勞強度。

通過(guò)以上的設計計算，表明該軸的設計安全可靠，符合使用要求。

5、齒輪滾筒軸承的選用

由于該軸承所受載荷為徑向和軸向載荷，故選用圓錐滾子軸承。我們選用的軸承型號為7308，軸承額定動(dòng)負荷48440N，額定靜負荷43540N，極限轉速5600r/min(油潤滑)，軸向動(dòng)載荷系數211，軸向靜載荷系數112。初定軸承類(lèi)型及型號后，我們從三方面進(jìn)行了計算校核：①壽命的計算；②靜載荷的計算；③許用轉速驗算。

6、齒輪滾筒其它零件的結構設計

在本次設計中，還設計了一個(gè)支撐架和一個(gè)蝶形支撐筋，以把齒輪裝置固定在滾筒之內。