LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 本科毕业设计（论文）告 开题报告 LC- -0 20 粮食自动称重系统总体及 输送装置的设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 XX 姓 名 XX 指 导 教 师 XX 2 20 0X XX 年 年 X XX X 月

　　 课题来源 导师课题 课题类别 毕业论文 一、 论文资料的准备 概述 电子技术和微型计算机的迅速发展，促进了微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用，从国防技术、航空航天等到日常生活中的电梯、微波炉等都采用到了微机测控技术。工业生产中的自动称重系统就是微机测控技术的应用。自动称重系统主要包括称重装置和数据的存储两大部分。物料计量是工业生产和贸易流通中的重要环节。称重装置或衡量器是不可缺少的计量工具。随着工农业生产的发展和商品流通的扩大，衡器的需求也日益增多，过去沿用的机械杠杆秤已不能适应上产自动化和管理现代化的要求。自六十年代以后，由于传感器技术和电子技术的迅速发展，电子称重技术日趋成熟，并逐步取代机械秤。尤其是七十年代初期，微处理机的出现使电子称重技术得到了进一步的发展。快速、准确、操作方便、消除人为误差、功能多样化等方面己成为现代称重技术的主要特点。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而工作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营等多方面的作用。称重装置应用己遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。但是，我国在这方面的产品少且功能不齐全，所以改善现有称重装置、开发研究功能齐全的自动称重系统是势在必行的。

　　 发展情况 我国从六十年代中期开始研制和生产电子秤，初期为模拟指针式，后来发展成数字式。由于当时技术条件的限制，产品准确度低、可靠性差，适应工厂恶劣环境的能力差，一直故障率和损坏率都很高。自八十年代初以来，开展了与国外技术交流和合作，引进了一批样机、生产技术和加工测试设备，通过消化、吸收和改造，使电于称重装置的综合水平有了很大的提高。产品品种发展到几十种包括电子计价秤、电子台秤、电子吊秤、电子汽车衡、电子皮带秤、电子轨道秤、电子包装秤。电子配料秤以及各种专用电子秤。这此产品中作为商用静态秤都已能满足国际法制计量组织的要求。静态使用的工艺秤也都能达到 0.1～0.3％的准确度。动态计量用的皮带秤能做到 0.25～0.5％，动态轨道衡能达到国家规定的 0.5 级的要求，个别的产品也可达到 0.2 级。总的来说我国电子称重装置的水平相当于发达国家八十年代中期水平。这里应强调的是有少数产品的技术已处于国际先进水平。这表明我国在引进消化国

　　 外先进技术的基础上，走上了自行开发的道路。但是同发达国家相比，尚存在着不少的差距，突出表现在数量上电子衡器所占比例仅为 6.6％，其次是品种尚少，功能不齐全，不能满足经济建设科技进步的全部需要，第三是有些制造厂的产品稳定性和可靠性还比较差，产品好的厂家，其所用的关键配套件还得依赖于进口，例如动态轨道衡用的高稳定性称重传感器还大部分依赖于进口。应该看到中国的大市场本身就为电子称重装置的发展开辟了广阔的前景。据调查冶金企业是电子衡器的最大用户。每年新增和更换的各类工业电子秤约 5000 台，其他工业交通部门如港日、铁道、煤炭、建材、化工、饲料以及商业部门都需要在技术进步中装备大量的电子称重装置。

　　 发展趋势 电子称重器向小型化、模块化、集成化、智能化方向发展，其技术性能向高效率、高准确度、高稳定性、高可靠性方向发展，其功能向称重计量的控制信息和非控制信息并重的智能化功能方向发展，其应用向综合性和组合性方向发展。

　　二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题） 本毕业设计是对机械电子工程专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创造的分析、解决技术问题。通过毕业设计，使学生掌握粮食称重系统总体及电气控制系统设计的基本方法，为今后步入工作岗位打下良好的基础。

　　 粮食自动称重系统是粮食储备库及各种传输、计量单位为了向粮库输送粮食或者打包称重而设计的自动化系统。设计研发它的目的在于在粮库大规模储备和输出粮食过程中，能实现粮食从入库或者出库全部自动化，节省人力劳动。通过粮食自动称重系统的输送、计量来实现粮食标重打包，有利于接下来运输和计算的方便。

　　 目前，称重系统在国外已经发展的相对成熟，但也存在一些问题。我国称重系统起步晚，就总体而言，我国电子称重产品的数量及质量与工业发达国家相比还有较大的差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。

　　需解决的问题：

　　 1.设计时，输送部分传动系统的选择，有电机和滚筒两种选择方式，分离式选用 V 带传送，要通过具体要求和设计内容综合比较两种传动系统的优缺点，适用范围等因素来确定传

　　 动方式。

　　 2.框架结构和皮带及托辊设计选择完成后，要选择设计的张紧装置。要求皮带运行时不能出现打滑、疏松现象，还要满足传输稳定，便于安装及拆卸等条件，目前有螺杆张紧、重锤张紧及混合张紧形式。

　　 3.与底盘连接部分也是不容忽视的重点，要从材料、结构、力学等方面综合考虑，并与底盘设计同学共同商讨，确定组合方案。

　　三、 主要内容、研究方法和思路 主要内容 (1) 设计任务：

　　①总体设计：

　　A. 总体方案及总体参数的确定； B. 结构型式选择及参数的确定； C. 输送机的输送能力与计量漏斗计量能力的匹配计算； ②输送装置的设计：

　　A. 输送部分的总体设计； B. 输送机输送能力及电机、输送带参数计算与选型； C. 输送部分输送带支架及典型零件的刚度和强度分析计算； ② 输送部分典型零件设计：

　　③ 输送部分及整机的三维造型 (2) 技术参数及要求：

　　 ①额定计量能力：20 吨/小时，计量漏斗容重为 1.5t; ②设备结构尺寸：≯3800x1800x2300mm； ③粮食输送与计量采用分体式结构，设备重量控制在 5 吨以内； ④输送装置通过可通过拖挂式方式转移场地； ⑤输送带的最大输送速度不大于 5m/s，输送装置的重量不大于 1.5 吨； ⑥粮食输送过程中要求不撒料、不漏料，且可输送过程中通过摆动等方式切换计量漏斗。

　　 (3) 设计要求：

　　 ①主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械零部件图纸，并绘制有关图表。

　　 ②知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、研究与实践，使得理论认识深化、知识领域扩展、专业技能延伸。

　　 ③能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。

　　④综合素质要求：通过毕业设计，学生应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。

　　⑤设计成果要求：

　　1）凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完成的部分，不应出现缺页、少图纸现象。

　　2）对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理等，均应有清晰的了解。对设计过程、设计步骤有明确的概念，能用图纸完整地表达机械结构的要求，有比较熟练的认识图纸能力。对运输、安装、使用等亦应有一般了解。

　　3）说明书、计算书内容要精炼，表述要清楚，取材合理，取值合适 ，设计计算步 骤正确，数字计算准确，各项说明要有依据，插图、表格及字迹均应工整、清楚、不得随意涂改。制图要符合机械制图标准，且清洁整齐。

　　4）对国内粮食称重系统情况有一般的了解，对具有一定的分析、比较能力。

　　5）其它各项应符合本资料有关部分提出的要求； (4) 对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括图表、实物等硬件要求）：

　　①计算说明书一份 内容包括：设计任务要求的选型论证、设计计算内容，毕业实习报告等。做到内容完整，论证充分（包括经济性论证），字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号）、准确，字数要求不少于 2 万字。查阅文献 15 篇以上，翻译机械类外文资料，译文字数不少于 3000 字；撰写中英文摘要；并引导学生应用计算机进行设计、计算与绘图。

　　②图纸一套（折合不少于 3 张 0 号图） A. 粮食称重系统输送装置总体布置图一张（0 号）； B. 输送部分装配图一张（0 号）； C. 老师指定的部件图一张（1 号）； D. 典型零件设计若干张（折 1 号）； 研究方法和思路

　　 （1）研究方法 通过上网和毕业实习，搜索同类已研发产品和毕业实习，搜集同类已研发产品及相关资料，了解国内外粮食自动称重系统及计量部分的发展水平，借鉴这些已研发产品的设计思路为自己的设计做思维准备，了解设计中所涉及的有关标准部件的相关信息，为后续的选型做准备。

　　（2）研究思路 根据设计任务书提供的设计参数，通过相应的计算推导，确定粮食自动称重系统的相关技术参数，从而进行选型和结构构思设计。本设计项目给出了设备结构尺寸≯3800x1800x2300mm，额定计量能力：20 吨/小时，计量漏斗容量为 1.5t，根据相似产品做参考来确定设计方案，合理确定各部分的形状和尺寸。

　　输送带的设计及选型：输送带是输送机中最昂贵、耐久性最差的部件，在输送机运转过程中，输送带受到不同程度的载荷作用，处在极复杂的受力状态下。根据输送机的使用条件，选择合适的输送带，并在运行中加强维护管理，延长其使用寿命，对提高输送机的工作效率，降低输送机的成本具有重大意义。

　　输送装置的选择：通常使用的驱动装置主要由电动机通过减速器驱动滚筒作为粮食输送提供动力，电动机通过皮轮减速后去驱动滚筒，直接采用电动机滚筒驱动。

　　托辊的选择：托辊用于支撑输送带和输送带上承载的物体，使输送带稳定运行，一台输送机上的托辊很多，托辊质量的好坏直接影响输送机的运行，且托辊的维修费用在带式输送机运营费用中占有很大比例，所以要求它经久耐用，且密封性要好，防止进灰。

　　张紧装置的选择：张紧装置的作用是保证输送带具有足够的张力，使输送带和驱动滚筒之间有足够的摩擦力，并限制个输送带在各支撑件的垂度，使输送机正常运行。张紧装置有螺杆式和垂重式两种。螺杆式使用在长度较长，功率较小的输送机上，安装方便，垂重式主要用于输送机长度较长，功率较大的输送机上，但安装困难。本设计由于功率较小，所以选择螺杆式张紧装置。

　　整体与各部分的形状尺寸确定后，运用二维绘图软件 autoCAD 绘制各主要部件的图形和总装图。

　　四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期） 起 迄 日 期 工 作 内 容 2015.3.30-2015.4.4 做开题报告 2015.4.5-2015.4.15 总体参数确定及总体设计

　　 2015.4.16-2015.4.30 输送部分分析计算与装配图的设计 2015.5.1-2015.5.17 输送支架的结构设计 2015.5.18-2015.5.30 驱动机构及其零件图设计 2015.6.1-2015.6.11 输送部分及整机的三维建模 2015.6.12-2015.6.26 准备论文及答辩 五、主要参考文献 [I]朱善君等. 可编程序控制系统原理、应用、维护. 清华大学出版社, 1992. 3. [II]余雷声等. 电气控制与PLC 应用.机械工业出版社, 1996. 10. [III]李长安. 称重传感器并联电路的选配方法. 传感器技术, 1996( 3). [IV]宋文敏等. 电子称技术. 中国计量出版社,1991. 9. [V]张道林，胡敦俊.粮食自动计量输送系统的设计[J].粮油加工，1994（6）：15-16. [VI]于庆广.可编程控制器原理及系统设计[M],北京：清华大学出版社. [VII]孟华，杨光伟等 一种定量自动称重控制器的设计与实现仪表技术与传感器，2008.9. [Ⅷ]程宪平 可编程控制器原理与应用. 北京：化学工业出版社，2009.8. [Ⅸ]张钧富 传感器（第三版）. 北京：机械工业出版社，2001.5. [Ⅹ]冯喜 红枣分级生产线自动称重系统的设计 宁夏工程技术. [Ⅺ]李南，陈奇 碳粉糊生产线自动称重系统的实现机床与液压，2008，36（12）. [Ⅻ]茹秋生，陈耿彪 十字型称重传感器 仪表技术与传感器. 指导教师意见：

　　 指导教师签名：

　　 日期：

　　 教研室意见：

　　 教研室主任签名：

　　 日期：

　　 教研室意见：

　　 教研室主任签名：

　　 日期

　　 ） 本科毕业设计（论文） LC- -0 20 粮食自动称重系统总体及 输送装 置的设 计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 XX 姓 名 XX 指 导 教 师 XX 2 20 0X XX 年 年 X XX X 月

　　 摘要 本文为 LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置设计。随着近年来科技的飞速发展，自动化技术在工业、制造业、建筑业等领域内得到了广泛的运用，但在农业领域内自动化运用水平一直较低，尤其是在粮食储备过程中，称重、运输、储备等工作一直由人力来运作，人力物力投入居大，但工作效率很低。随着近年来农业的发展，粮食产量大幅度增加，原来在储备过程中的操作方式已经不太适用于当今的粮食储备体系，但是，我国在这方面的设备少且功能不齐全，所以改善现有称重装置、开发研究功能齐全的自动称重系统是势在必行的。

　　智能粮食称重系统由四大部分组成：粮食输送部分，计量部分，行走部分及电气控制部分。粮食输送部分主要由传送带完成，计量部分主要是计量斗，行走部分也就是底盘，这四部分互相配合共同完成货物称量及运输。

　　输送装置在粮食自动称重系统中占有十分重要的地位。主要完成把粮食输送到计量斗的过程。输送装置通过电动滚筒提供动力，通过输送带、托辊及改向滚筒完成连续运输及下料过程。运输装置与底盘部分连接在一起，可以通过拖挂方式转移场地，并可按要求由电气装置控制其回转及升降运动，灵活方便。

　　 关键词：粮食自动称重系统 输送带 滚筒 托辊

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 Abstract This is on the overall and transporting device article design for LC - 20 intelligent grain weighing system.In recent years,with the rapid development of science and technology , the automation technology has been widely used in industrial, manufacturing, construction and other fields,however, the application in the agricultural sector has been relatively in a low level, especially in the process of grain reserves, the weighing, transportation, reserves have been operation manually,which is with low efficiency and consumes a lot of manpower and material resources. In recent years,with the development of agriculture, grain output increased substantially, the original operating mode of operation in the process of reserves are not suitable for today"s system of grain reserves, however, our country in this regard less equipment and the function is not complete, so to improve the existing weighing device, complete functions of automatic weighing system development research is imperative. Intelligent food weighing system is composed of four major pats：the grain conveying part, metering section, walking part and electric control part.Grain conveying part mainly completed of the conveyor belt, the metering section mainly composed of weighing hopper, the walking part is the chassis, the four parts cooperate with each other to complete the weighing and transport of goods. Conveyer in grain automatic weighing system occupies very important position.It mainly to complete the process of bring food to the weighing hopper.The conveyer equipment powered by electric drum, through the conveyor belt, roller, and redirection roller complete continuous transportation and blanking process.The delivery device is connected to the chassis part,and can transfer site by way of trailer,upon request,it can also rotate and lift controlled by the electrical control device, which flexible and convenient. Keywords ：

　　automatic weighting system for food conveyor belt rollers carrier roller

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 目录 第 1 1 章 概述 ………………………………………………………………………………………1 第 2 2 章 总体设 计……………………………………………………………………………………4 2.1 总体方案及总体参数的计……………………………………………………………4 2.1.1 总体案…………………………………………………………………………4 2.1.2 技术参数及要求………………………………………………………………4 2.2 结构型式选择………………………………………………………………………… 4 2.2.1 粮食输送部分…………………………………………………………………4 2.2.2 底盘部分…………………………………………………………… ………11 2.2.3 电气控制部分…………………………………………………………… … 11 2.2.4 计量部分………………………………………………………………………14 第 第 3 3 章 设计计算及总体参数确定………………………………………………………………15 3.1 原始数据 ………………………………………………………………………………15 3.2 输送部分各参数计算…………………………………………………………………15 3.2.1 带宽计算………………………………………………………………………16 3.2.2 输送能力计算…………………………………………………………………16 3.2.3 功率计算………………………………………………………………………16 3.2.4 最大张力计算…………………………………………………………………18 3.2.5 输送带层数计算………………………………………………………………19 3.2.6 驱动部件的选择计算…………………………………………………………19 3.2.7 导料槽的设计计算……………………………………………………………20 3.2.8 滚筒上胶面突起高度 f 的确定………………………………………………20 3.2.9 输送带受力计算………………………………………………………………21 3.2.10 输送带悬垂度校核…………………………………………………………21 3.2.11 托辊的选择与布置…………………………………………………………22 3.2.12 输送部分总体重量的确定…………………………………………………22 3.3 输送机的输送能力计算与计量漏斗计量能力的能匹配算…………………………23 3.4 支架的挠度计算……………………………………………………………………26 3.5 支架与回转装置连接处圆柱销强度校……………………………………………27 毕业设计小结……………………………………………………………………………28 参考文献…………………………………………………………………………………29 致谢………………………………………………………………………………………30 附：外文原文 外文翻译

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 毕业实习报告 计算书查重说明

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 第 1 章 概述 我国加入 WTO 以后，物流产业得到了迅猛的发展，流通产业的现代化与国际化己是大势所趋。物流装卸机械是现代货物位移的重要手段，是我国物流与国际物流接轨的重要保证。物流输送的机械化、自动化、智能化必将加速我国现代化物流的告诉发展。

　　 物流泛指物资从起点到终点及相关信息流动的全过程。物流与运输仓储、装卸、加工、包装、配送、信息等方面紧密结合，使物流和信息流有效统一起来。它是沟通生产流通的纽带，也是社会资源优化配置的有效途径。

　　物流机械是实现物流的关键因素，而智能物流机械是物流机械的主要部分。物流的装载—运输-计量-卸载构成了物流的主题。

　　近几年来，我国的物流机械得到了很大发展，已从概念进入实际运作阶段，并且在我国取得了广泛的应用：港口，铁路，公路，航空等领域。但是在仓储领域的尤其是粮食仓储方面还没有得到重视和管理应用，水平比较低。粮食的输送，称重，计量等环节相脱节并且全部靠人力，劳动强度很高，工作效率很低。在运输称量过程中存在浪费人力、精确度低、粮食有损耗等缺点。在我国市场上，输送、称重和计量一体的系统少儿又少，大部分厂家只提供其中单一方面的产品。智能粮食称重系统的设计还没进入大多数设计者的视野。

　　在我国，该领域具体有以下发展趋势：

　　1.适应性强、高效率、大型化、专业化方向发展。

　　2.广泛应用液压技术，向全液压方向发展。

　　3.重视安全性、舒适性和环境保护问题。

　　4.用先进技术，不断提高机械性能：

　　1）广泛采用新材料新工艺。

　　2）不断提高机械自动化程度，用人工操作机械来代替人们笨重的搬运劳动。

　　3）物流装卸的智能化，是将设备的局部自动化，各自独立的应用纳入整个计算机控制和管理网络系统。计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及他们与计算机之间的联系完全做到智能化，即及时的汇总信息，做出最优化的决策或指令。

　　我国是粮食生产和消费大国。据统计，我国的粮食产量的产量为 4 亿多吨，国内粮食生产较为分散，从农户到粮食收购站到储存和出库整个过程大部分都是靠人力完成，70 年代末80 年代初期，国内开始在粮食生产投资，进行粮食散装的配套设备和更新，但自动化程度极低。实现粮食散装运输自动化是个社会性的大工程，必须有相应的粮食生产、加工、储存、装卸等成套设备，但我国是农业大国，我国的财力物力在短时间内无法进行全国性的成套设施建设，因此，只可进行粮食散装加工、运输、储存等配套工作。而粮食运输、储存大多数时候就是用带式输送机完成。

　　 带式输送机中的胶带输送机发展迅猛，在两个多世纪的运用中不断扩大，已成为输送散装料不可缺少的设备。伴随着新技术、新材料的不断涌现，带式输送机的品种也更加新颖，

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 如出现了夹带机、波纹档边机、袋式提升机、中摩式输送机、圆管式输送机等。带式输送机结构简易，自动化程度高，将是 21 世纪中最经济可靠安全的输送散装料的工具。

　　 带式输送机自 1975 年被发明以来，经过两个世纪的发展，已被采矿业，运输业等各行各业广泛采用。特别是第三次工业革命带来了新材料、新技术的采用，使带式输送机的发展步入了一个新的纪元。到现如今，从输送量和经济效益方面来作为衡量标准，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为三足鼎立的局面，并成为各国争先发展的行业。它具有以下特点：

　　 (1)结构简单。带式输送机的结构由机架、输送带、托辊、传动滚筒、驱动装置、托辊等几大件组成，仅有几种部件，能进行标准化生产，并可按需求进行组合装配，结构很简单。

　　 (2)输送物料品种范围广。带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高、低温，可按需要进行改造，因而能输送各种散料、快料、化学品、生熟料和混凝土。

　　 （3）输送量大。运量可从每小时几公斤到几百吨，且可以连续运送，这么大的运输量火车、汽车都不能够实现。

　　 （4）运输距离长。单机长度可达十几公里一条，在国外已十分普及，中间无需安装任何转载点，输送长度不受输送带强度的限制。

　　 （5）对线路适应性强。现代的带式输送机在野外铺设时，已从槽型发展到管型，它可在水平及垂直面上转弯.，打破了槽型带式输送机不能转弯的限制，因而能不受地形的限制，可以在任何地方铺设，不用提供专门的输送道，可节省大量修隧道、桥梁的基建投资。

　　 （6）装卸料十分方便。带式输送机可根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料。圆管式带式输送机也是如此。还可以在回程段上装、卸料，进行反向运输。

　　 （7）可靠性高。由于结构简单，运动部件自重轻，只要输送带不被撕破，寿命可长达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好，几十年也不坏。

　　 （8）营运费低廉。带式输送机的磨损件仅为托辊和滚筒，输送带寿命长，自动化程度高，使用人员很少，平均每公里不到 1 人，消耗的机油和电力也很少。

　　 （9）基建投资省。火车、汽车输送的坡度陡太小，因而延长性上，修建的路基长。带式输送机一般可在 20°以上，如用圆管式 90°都能上去，又能水平转弯，大大节省了基建投资。另外，通过合理设计也可大量节约基建投资。现国外带式输送机每公里成本为 366 万美元，国内仅为人民币 166 万元，其中输送带占整体成本的 30%~50%。随着化学工业的发展，输送带成本将进一步下降。

　　 （10）能耗低，效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低 、效率最高。

　　 （11）维修费少。带式输送机运动部件仅是滚筒和托辊，输送带又十分耐磨。相比之下，火车、汽车磨损部件要多的多，而且更换磨损件也较为频繁。

　　 （12）应用领域广阔，市场巨大。根据调查，我国现有带式输送机约为 200 万台，其中，

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 锅炉上煤约 40 万台；煤矿 120 万台；火力发电厂 167 座，每厂约 3km，折合 1 万台；建材厂和水泥厂 6 千个，平均每厂 50 台， 共计 30 万台；港口码头约 1 万台，不包括卸船机和散货装船机等。而当作环保机械的圆管式带式输送机在火力发电厂中的除灰系统的潜力更大。

　　综上所述，带式输送机的优势已经十分明显，它在国民经济建设中其重要作用加之网络的全球化，大大缩短了输送带的设计、开发、制造周期，使它更具竞争力。

　　根据我国的实际技术水平，结合粮食自动称重工作的需要，同时为了与国际接轨，自行设计了这套 LC-20 粮食自动称重系统。以降低人工劳动力，提高生产效率，增加经济收入。

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 第 2 章 总体设计 2.1 总体方案及总体参数的确定 1 2.1.1 总体方案 1.总体设计概述 总体设计是机械设计中很关键的环节，它是对设计机构总体的设想，关系到总体的性能、指标，是整个设计成败的关键。

　　总体设计一般由工程师亲自进行设计，在接受设计任务后，进行资料的收集，分析，并根据分析，结合设计机构的用途，理论与实际相结合，设计出结构合理、技术先进、经济性好、寿命长且实用的机械。

　　根据国际发展趋势，结合我国的实际情况，初步设计为：

　　 工作原理：粮食在机械的运输下到达输送装置，又在输送装置的输送下到达计量漏斗，计量漏斗计量后根据需要打包。

　　 粮食自动称重系统由四部分组成：粮食输送部分，这一部分主要由输送完成；称重部分，主要是计量漏斗；底盘，完成行走动作；电气控制部分，完成各种指令。这四部分相互配合共同完成粮食的输送及称重。

　　工作过程如下：粮食自动称重机可以由底盘完成行走动作，即不是固定的，可以更换场地，采用带式输送机对粮食进行输送，粮食通过带式输送机到达计量漏斗，计量漏斗分上下两个斗，上斗起存储和粗计量作用，下斗起精计量作用，然后进行打包，完成整个粮食自动称重过程。

　　 2 2.1.2 技术参数及要求 ①额定计量能力：20 吨/小时，计量漏斗容重为 1.5t; ②设备结构尺寸：≯3800x1800x2300mm； ③粮食输送与计量采用分体式结构，设备重量控制在 5 吨以内； ④输送装置通过可通过拖挂式方式转移场地； ⑤输送带的最大输送速度不大于 5m/s，输送装置的重量不大于 1.5 吨； ⑥粮食输送过程中要 求不撒料、不漏料，且可输送过程中通过摆动等方式切换计量漏斗。

　　2.2 结构型式选择 1 2.2.1 粮食输送部分 输送装置设计根据参数及工作原理，参考粮食局的 HZ50 型回转式胶带输送机，输送机由输送带、驱动装置、机架、托辊、滚筒、拉紧装置、卸料槽和制动装置组成。

　　1.带的选择：

　　 输送带最初由传送带发展而来，早在 1795 年就被发明，但它是帆布带。1858 年出现了增

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 强骨带，1868 年出现了两层骨架的橡胶输送带，1892 年才解决了橡胶输送带成槽能力，后来又发明了合成纤维，将棉与尼龙或聚酯纱合捻作径线，提高了输送带的成槽性和强度，随后又发明了阻燃带。20 世纪 20 年代又发明了芳纶带，实现超长距离输送。

　　输送带的设计由设备装置的几何形状（如槽型、圆管型等）和要输出的材料、使用的条件来决定，要求达到的基本条件是：

　　 (1)要求有足够的抗张强度和模量，同时伸长率要低。荷下产生的运转伸长率低； (2)要有良好的负荷支撑，输送带有足够的宽度，以满足运输物料是所需的类型和体积； (3)柔性要好，纵向绕过滚筒小半径转向、横向成槽型或圆形时要柔软； (4)尺寸稳定性好，以使运转平稳； (5)承载面的覆盖胶要能承受加料时的冲击，非工作面的覆盖胶要耐磨并能产生足够摩擦力； (6)带芯和带层之间要有足够的粘合力，不脱层； (7)耐撕裂性、老化、风化性好； (8)能用冷粘或硫化法使带接合成环形。

　　 在输送机工作过程中，输送带会受到不同程度的力的作用，处在复杂的应力作用下。输送带的典型损坏形式有：撕裂，剥离，工作层面和边缘磨损。通过计算表明，输送带是输送机中最昂贵、耐久性最差的部件，输送带的费用大约占整个机组费用的一半。

　　 常用带式输送机所用的传送带有两种，一种是橡胶带，一种是塑料带，橡胶带的工作温度在-10°到 40°，过高和过低都将会使传送带损坏，塑料输送带用尼伦、棉混纺织成的整体平带芯，用聚氯乙烯塑料做覆盖面，具有耐酸性、碱性、油性等特点，这种塑料带工艺简单、成本低、质量好。

　　 由于输送物料是粮食，为散粒物料，其物理力学特性对带的选型及主要技术参数的确定影响很大，而输送带是输送机的曳引构件和承载构件。本输送机采用普通型塑料输送带，抗拉体（芯层）有棉帆布、尼龙帆布、维纶帆布、聚酯帆布和钢丝绳芯。其中：棉帆布输送机层数 n=8-9，层数少，接头效率低；聚酯帆布带层数 n=10-12，使用条件恶劣，要求特别安全；钢丝绳输送带 n=7-9，运行条件好，倾角小，强度低，可靠性要求高。其中维纶芯和尼龙芯输送带质量好，价格低（如维纶减层带比相等强度的棉帆布带价格低 3%，尼龙减层带与相等强度的棉帆布价格相同）。因此，输送带选用尼龙减层带。

　　 2.驱动装置的选择：

　　 滚筒可分为驱动滚筒和改向滚筒两种。驱动滚筒利用摩擦力使输送带运动，而且改变输送带的运动方向，改向滚筒只改变输送带的运动方向不传递动力。

　　 驱动滚筒是传递动力的主要部件，输送带与驱动滚筒之间必须要有足够的摩擦力才能不打滑，才能正常输送货物。据摩擦传动的理论，在选择驱动装置时，卡伊采用增加输送带与驱动滚筒之间的包围角和摩擦来产生足够的牵引力。单滚筒驱动包围角为 180°-240°，双滚

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 筒驱动包围角为 360°-480°，双滚筒驱动传动能提供更大的牵引力，所以在远距离输送时，一般都选择双滚筒驱动。

　　 驱动滚筒的表面有光面和胶面两种形式 。胶面驱动滚筒与输送带的摩擦较大，一般运用于驱动功率较大的机组，光面驱动滚筒与输送带之间的摩擦系数较小，一般运用于驱动功率较小的机组。

　　 通常所用的驱动装置主要有电动机通过减速器驱动滚筒为粮食的位移改变提供动力，电动机通过皮轮减速后去驱动滚筒，直接采用电动滚筒驱动。其中：电动机通过减速器减速后再驱动滚筒这种方案，电动机和减速器重量较重，会增加支架得的不必要的载荷，并且电动机和减速器处于轴向位置，安装后减速器的输出轴伸出支架外部太多，与滚筒的连接困难，传动繁琐，消耗功率大，所以不宜采用。第二种方案：虽然皮带轮的重量轻，用皮带传动平稳，噪声小，尤其具有缓冲吸震等特点，液可以通过增减带长，适应不同的中心距要求，过载时，带在带轮上打滑，可防止其它零件破坏，故对系统有保护作用，但是带与带轮接触面间有滑动，不能保证准确的传动比，带的寿命短，传动相同圆周力时外廓尺寸和作用在轴上的载荷，均比啮合传动大，并且带传动对制造安装要求较高。带的工作速度一般为 5～25m/s， 传动比一般不大于 7。而在本系统中电动机的转速很高，而要求滚筒的转速很低，其传动比在100 左右，若按此传动比制出带轮其轮廓太大，安装在机架上后势必干涉其他机构，并且会影响上粮位置，应此不易采用此种方案。对于第三种方案：电动滚筒是将电机和减速齿轮装入滚筒内部的传动滚筒，其结构紧凑，外形尺寸小适用于短距离及较小功率的单机驱动的带式输送机，同时其滚筒表面可以覆盖人字型或菱形花纹橡胶，其摩擦系数大防化和排水性好。又因其结构紧凑外形尺寸小，可以很方便的固定在机架的任何位置，使输送机显得简洁，操作方便、安全。所以采用这种方案：选用电动滚筒作为输送机的驱动装置。

　　电动滚筒是将电动机和减速器装入传动滚筒内壳中，轴固定不动，外壳旋转的驱动滚筒，电动滚筒的优点有：

　　 (1)密封性好，噪音小，可以运用在粉尘大、潮湿的漏填环境中。

　　 (2)结构经凑。电动机和减速器不占空间，可以放置在狭小的空间中，因此大大增加它的用途。

　　 (3)可以配置逆止器、制动器，提高设备的稳定性。

　　由于电机放置在滚筒壳内部，不容易散热，因此要对它进行散热，传统散热方式有两种：油冷和风冷，油冷散热方式更好。油冷是把电动机整机放置在绝缘油中。

　　电动滚筒转矩计算时应注意的是：

　　 (1)每天工作连续超过 8 个小时时，功率要提高一档； (2)启动频繁的电动机功率要加大一档； (3)工作环境要处于-10 到 40 度之间，过高或过低都会影响电动机的正常运转。

　　本设计采用国产 YD 型电动滚筒。

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 3.改向滚筒的选择：改向滚筒用于改变输送带的运行方向或增加输送带于传动滚筒之间的围包角。用于 180 度改向时一般放在尾部或垂直拉紧装置处，90 度改向时放在垂直拉紧装置的上方。本系统中为 180 度改向，因此放在尾部。改向滚筒覆面有裸露光刚面和平滑胶面两种。本系统为增大摩擦力采用平滑胶面。

　　 4.托棍的选择：托棍是带式输送机的重要组成部件，它占了一台输送机成本的百分之三十五，数量大。托辊的作用是支撑输送带和物料重量，承受百分之七十以上的阻力，托辊运转必须灵活可靠，这样就可以减少输送带同托辊的摩擦力，降低输送带的磨损率，对输送带使用寿命长短起着至关重要的作用，因此托棍质量的好坏很重要。

　　托棍起支撑输送带和输送带上所承载的物料的作用，保证输送带稳定运行。一台输送机的托棍数量很多，托棍质量的好坏直接影响输送机的运行，而托棍的维修费用成为带式输送机运营费用的重要组成部分，因此，托辊必须经久耐用，轴承密封装置必须可靠。轴承不能进灰且需要良好的润滑，这样可使输送机的运转阻力小，节省能源。托辊分为钢托混和塑料托辊两种，钢托辊由无缝钢管制成，托辊的种类有平行托辊、回程托辊、过度托辊、调心托辊、槽托辊等，槽托辊适用于承载输送散装货物。为了提高生产率输送散粒物料的上托棍一般采用槽形托棍组，槽型托辊选择三节式，它的槽角为 a，现在企业大多使用 30 度、35 度、45 度的托棍槽角。合理的选用槽角可以使输送带运输物料的横断面积增大。如果槽角从 20 度增大到 30 度则在同样的带宽可是物料横断面积增大 20％，输送量可提高 13％。因此本输送机采用 35 度的槽角。托棍间距的布置应保证输送带在托棍间所产生的下垂度尽可能的小输送带在托棍间的下垂度值一般取为不超过托棍间距的 2.5％。托辊密封结构的好坏直接影响托辊阻力的大小以及托辊的寿命，托辊的转动阻力不仅与自身的转动速度、密封性好坏有关，还与固体润滑油有关，所以选择好的固体润滑油很重要，不仅可以起润滑作用，降低摩擦系数，还起到密封的作用，防止灰尘。

　　 图 2-1 槽型托辊 托辊间距的布置要遵循胶带在托辊间所产生的挠度尽可能小的原则，胶带在托辊间的挠度值一般不超过托辊间距的 2.5％。在装载处的托辊应安装的较密集一点，上托辊间距一般取

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 300-600mm，下托辊间距取 2500-3000mm。

　　输送机在运行过程中经常出现带跑偏现象。产生跑偏的主要原因有：带式输送机在运行过程中受各种偏心力的作用，使胶带产生偏心，其主要原因是给料点偏心给料、安装制造误差、风力干扰、蛇行等。输送带平跑偏不仅引起胶带边缘磨损，而且造成人力、物力、财力的浪费。为了克服胶带跑偏现象，长采用的方法是采用不同形式的调心托辊，每隔 10 槽型托辊放一组调心托辊。

　　本系统设定托棍间距为不大于 910mm。托辊辊子直径与带宽有关，在带式输送机设计中，带宽在 800mm 以下的输送机，选用托辊直径 89mm，带宽 1000-14000mm 选用直径为 108mm 的辊子。

　　 5.张紧装置的选择：

　　输送带是橡胶和纤维织品两者复合而成的物品，在运行一段时间后，输送带会慢慢拉长，输送带一拉长，就没有足够的摩擦力带动物品行走，也就是打滑。张紧装置的作用是保证输送带具有足够的张力，以使输送带和驱动滚筒之间产生必须的摩擦力，并限制输送带在各支撑间的垂度，使输送机正常运转。

　　张紧装置有以下作用：

　　 （1）使输送带在滚筒面上形成正压力，产生足够的摩擦力将传动滚筒的动力传递出来。

　　 （2）补偿输送带的弹性拉伸长度，在启动和制动时输送带能自动收紧，可免除机组震动。

　　 （3）为重连接头提供一定的距离。

　　 （4）限制输送带在托辊间的垂度，防止输送带因过分松弛而无法形成槽型，引起输送带和物料跑偏。

　　 带式输送机拉紧装置的合理布置，对输送机正常运行、启动、制动有很大的影响，一般拉紧装置的设计应遵循以下原则：

　　 （1）为降低拉紧装置的成本，且能满足设计的需求，一般张紧装置安装在输送带张力最小处。

　　 （2）长距离水平输送机和坡度在 5％以下的输送机，拉紧装置一般布置在驱动滚筒的空载侧。

　　 （3）距离较短的输送机在坡度 6％以上的输送机拉紧装置一般布置在输送机机尾。

　　 （4）拉紧装置的布置位置还要考虑输送机的具体安装布置形式，使拉紧装置便于安装维护。

　　带式输送机所用的张紧装置有螺杆式和垂重式两种：

　　螺杆式使用于长度较短、功率较小的输送机上，它的张紧行程按整机长度的 1%选取。

　　垂重式适应于输送机长度较大、功率也较大的情况，单其案装困难，而且物料容易落入输送带和张紧滚筒之间，从而损害输送带。因此本系统中张紧装置采用螺杆式。

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 1-螺栓 2-滚筒 3-机架 4-可移动的滚筒轴承座 图 2-2 螺纹式张紧装置 图 2-3 小车重锤拉紧装置 6.导料槽：导料槽的作用是把散装物体快速送到输送带上的现象，导料槽的底部宽度为带宽的 0.5-0.65 倍宽。

　　 7.清扫装置：输送带输送的物料往往带有粘性物质，其中一部分会黏在输送带上，在卸料时不能卸掉，这时，粘着物便进入空运行阶段的下托辊上，把托辊弄脏并粘有这些粘着物。物料进入托辊壳内，从而增大轴承座上的径向载荷和轴向载荷，使轴承快速磨损，托辊壳体粘上物料会撕裂和拉毛输送带的面胶，加速输送带磨损毁坏。如果粘着物跟随带的转动进入机尾改向滚筒并粘在滚筒表面上，越来越多，结果会造成输送带跑偏，加快输送带的磨损。如果有良好的输送装置，能对托辊和输送带具有较好的保护，它们的受用寿命都可增加。由此可见，清扫装置不可忽略不计。

　　输送带清扫器有很多种形式，选用一种清扫器适用于所有物料是比较困难的，所以每种物料要单独考虑。安装上清扫器后，还需进行调整。

　　使用硫化接头的输送带清扫输送带十分方便输送带的工作面可以全部和清扫器接触，且本设计中输送机用来运输谷物，因此，只需简单的清扫器就可以。因此选用单刮板式清扫器。

　　输送带清扫器安装位置应使从输送带上清扫下来的物料能落入卸料溜槽内或能收集起来惊醒处理，一般弹簧或配重单刮板清扫器应安装在输送带刚离开滚筒之后的位置上。

　　 8.支架设计：机架式承受输送带、滚筒、物料、托辊和一些清扫装置、拉紧装置的钢结

　　LC-20 粮食自动称重系统总体及输送装置的设计 构，可以承受冲击、拉伸、压缩和弯曲应力。

　　 机架分为刚性和柔性两种。刚性机架可作为固定式和移动式的机架，而柔性机架主梁是采用钢丝绳支撑托辊、输送带和物料，驱动装置的机架必须是刚性的。

　　按材料不同分为：

　　 1）钢架结构。使用型钢（如工字钢、角钢、槽钢）或异型管钢等。

　　 2）钢管架。机架可焊在钢管上，作为长距离路线，也可利用普通无缝钢管做机架。钢管内可以储水、油等。

　　 3）混凝土架。用混凝土做垂直圆管式带式输送机机架，可减少去锈等维护工作，安装方便，固定式的长距离输送机常用混凝土架。

　　 4）玻璃钢机架。具有高强度、耐腐蚀、轻便等特点，特别适宜在海水盐场、矿井下、化学盐类工厂等输送环境。按同重量相比，价格稍高于钢材，但如果考虑钢材的防锈费用，两者相等，都有推广前途。

　　钢结构的特点：

　　 1）强度高，可以承载较大的载荷。

　　 2）韧性好，对载荷的适应性强。

　　 3）工作可靠性高。

　　 4）便于安装。

　　因此在本设计系统中，主要选择钢结构支架，钢结构主要采用热轧等边角钢焊接而成...