第一章引言1.1課題提出背景制造業(yè)歷來是國民經(jīng)濟的重要組成部分為了提高制造業(yè)的技術(shù)水平，制造業(yè)在其發(fā)展歷程中一直在進行著不同水平、不同類型的自動化。進人8十年代后，隨著微電子技術(shù)和通信技術(shù)的吃速發(fā)展，制造業(yè)自動化進人到一個新的姍代一基于計算機的集成制造時代，并且正在向基于人工智能，人—機協(xié)調(diào)，人—自然協(xié)調(diào)的生態(tài)工廠時代邁進。促使制造業(yè)自動化發(fā)展的3個技術(shù)因素是:自動化單元技術(shù):自動化的方法學或哲理;與制造業(yè)自動化有關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)。工業(yè)自動化技術(shù)是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術(shù)，包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。

工業(yè)自動化技術(shù)作為20世紀現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。無論高速大批量制造企業(yè)還是追求靈活、柔性和定制化企業(yè)，都必須依靠自動化技術(shù)的應用。

自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程起著明顯的提升作用：

（1）提高生產(chǎn)過程的安全性；

（2）提高生產(chǎn)效率；

（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量；

（4）減少生產(chǎn)過程的原材料、能源損耗。

據(jù)國際權(quán)威咨詢機構(gòu)統(tǒng)計，對自動化系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約1：4至1：6之間。

特別在資金密集型企業(yè)中，自動化系統(tǒng)占設(shè)備總投資10%以下，起到“四兩撥千金”的作用。

傳統(tǒng)的工業(yè)自動化系統(tǒng)即機電一體化系統(tǒng)主要是對設(shè)備和生產(chǎn)過程的控制，即由機械本體、動力部分、測試傳感部分、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動部分、控制及信號處理單元、接口等硬件元素，在軟件程序和電子電路邏輯的有目的的信息流引導下，相互協(xié)調(diào)、有機融合和集成，形成物質(zhì)和能量的有序規(guī)則運動，從而組成工業(yè)自動化系統(tǒng)或產(chǎn)品。

在工業(yè)自動化領(lǐng)域，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼基地式氣動儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)和集散式控制系統(tǒng)DCS的發(fā)展歷程。

近年來，隨著控制技術(shù)、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交互溝通的領(lǐng)域正迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設(shè)備層到控制、管理各個層次。工業(yè)控制機系統(tǒng)一般是指對工業(yè)生產(chǎn)過程及其機電設(shè)備、工藝裝備進行測量與控制的自動化技術(shù)工具(包括自動測量儀表、控制裝置)的總稱。今天，對自動化最簡單的理解也轉(zhuǎn)變?yōu)椋河脧V義的機器（包括計算機）來部分代替或完全取代或超越人的體力。1.2課題的意義總的看來，自動化技術(shù)發(fā)展趨向是涵蓋“精益”、“靈敏”等概念在內(nèi)的、廣義的、基于計算機的集成制造;另一方面.從人、社會、自然這3個更大的范圍來看，制造業(yè)自動化的發(fā)展趨向可概括為以下4個方面:1.制造業(yè)的生產(chǎn)柔性將進一步提高當今世界變化中的市場要求(CIM是柔性的。制造系統(tǒng)的柔性是衡量制造系統(tǒng)對變化中的市場、技術(shù)及生產(chǎn)條件適應性的尺度。很顯然，制造業(yè)的柔性是企業(yè)競爭力的一個主要動力。制造柔性是由企業(yè)的長期(戰(zhàn)略)考慮而產(chǎn)生的一種生產(chǎn)—經(jīng)營決策，因而，制造柔性就不僅是個技術(shù)問題，而且也涉及到企業(yè)自身的具體情況和條件。以發(fā)展中的國家的企業(yè)而言，以首先提高人力資源和企業(yè)結(jié)構(gòu)資源的柔性為佳。2人工智能將發(fā)揮重要作用，形成基于知識的工廠1988年，美國制造工程師協(xié)會(ASME)曾進行過一次調(diào)查，以了解21世紀中制造工程師的環(huán)境和作用得出的結(jié)果是，在目前用于制造業(yè)的各種技術(shù)中，預期最有發(fā)展前途，需用于工業(yè)中的一種技術(shù)類型是人工智能。預測到21世紀初，人工智能在工廠中的應用規(guī)模將要比目前大4倍.3.人與機械的進一步協(xié)調(diào)，強調(diào)人在制造系統(tǒng)中的作用現(xiàn)在已有越來越多的人認識到，高效益的企業(yè)的一個主要特征是，在設(shè)計和開發(fā)適用的軟件時，將人的因素結(jié)合進去，以驅(qū)動現(xiàn)代的CIM系統(tǒng)。完全沒有人參與的自動化是不現(xiàn)實的，在經(jīng)濟上是不合算的。人的創(chuàng)造性、判斷力和理解力是任何一種機器所無法替代的。4.人與環(huán)境的進一步協(xié)調(diào)，生態(tài)工廠的出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)革命后的近代產(chǎn)業(yè)社會中工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域生產(chǎn)的“人工物”是人類生存所必須的.但工業(yè)廢棄物和大量的能源消耗引起的生態(tài)環(huán)境破壞也日益嚴重，引起各國的密切關(guān)注。節(jié)能和廢棄物回收和再利用(循環(huán)使用)已成為文明社會的共識。在這種全球性的保護生態(tài)環(huán)境的大趨勢下，有人提出了制造業(yè)的“生態(tài)工廠”(E-eofactory)的主張。生態(tài)工廠的基本含義是，在力求降低能耗、資源投人的情況下，使產(chǎn)品在生產(chǎn)、消費過程中盡量不損害環(huán)境，并使最終的廢棄物能分解、還原、再生和循環(huán)利用。這就要求產(chǎn)品在開發(fā)和設(shè)計過程中應具有“全球”環(huán)保意識，在材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面作出最符合生態(tài)環(huán)境要求的決策。基于這樣考慮.今后的制造企業(yè)自動化也必然人會向“生態(tài)工廠”自動化方向發(fā)展。自動化流水線2.1自動化流水線定義自動化流水線生產(chǎn)是生產(chǎn)組織的一種形式。把生產(chǎn)過程劃分為在時間上相等或成倍比的若干工序，并將其分別固定于按工藝過程順序排列的各工作地，勞動對象按一定的節(jié)拍或速度，順次流過各工作地進行加工。對不能或不便移動的操作對象（如建筑物，大型船舶，大型機器及其部件），也可由執(zhí)行各工序的工人，按規(guī)定速度在勞動對象上順序連續(xù)進行各工序加工。誕生于第二次工業(yè)革命時期。亨利.福特(HenryFord)于1913年在密歇根州的HighlandPark，建立的生產(chǎn)系統(tǒng)。流水線生產(chǎn)通過一系列的生產(chǎn)方法，包括使用通用的設(shè)備，使生產(chǎn)線上的每項任務都有穩(wěn)定的周期時間，并按照加工工序的順序，使產(chǎn)品能夠迅速、平穩(wěn)的由一個工位“流動”到下一個工位。經(jīng)由生產(chǎn)控制系統(tǒng)，使產(chǎn)品的生產(chǎn)率與最終裝配線上的使用率相符合。流水線生產(chǎn)進一步加大了工人的勞動強度，它要求工人進行高強度，高密度作業(yè)，因此它剛誕生時飽受爭議。但時間證明，它是一種極其有效的生產(chǎn)組織。由于勞動單位不用移動，流水線生產(chǎn)有極高的效率，它使大規(guī)模批量化生產(chǎn)成為可能。同時，因為生產(chǎn)單位只用對勞動對象進行一部分操作，而無須像以前對勞動對象整體負責，因此使工人技術(shù)進一步專業(yè)化。公司制的建立和蒸汽機的推廣使用，促生了流水線生產(chǎn)，而它又與民族主義一起促生了法西斯主義。由于高生產(chǎn)速度，它還加快了世界工業(yè)化的進程。生產(chǎn)流水線是在一定的線路上連續(xù)輸送貨物搬運機械，又稱輸送線或者輸送機。按照輸送系列產(chǎn)品大體可以分為：皮帶流水線、板鏈線、倍數(shù)鏈線、插件線、網(wǎng)帶線、懸掛線及滾筒流水線這七類流水線。一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。流水線輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應用十分廣泛。2.2自動化流水線生產(chǎn)的基本原理生產(chǎn)流水線的基本原理是把一個生產(chǎn)重復的過程分解為若干個子過程，前一個子過程為下一個子過程創(chuàng)造執(zhí)行條件，每一個過程可以與其它子過程同時進行。簡而言之，就是“功能分解，空間上順序依次進行，時間上重疊并行”。2.3自動化流水線的計算方法若在計算n個任務地執(zhí)行時間時，將各個子功能段的實際執(zhí)行時間限制為周期時間，則稱為各段均取周期法。計算公式：該方法中，計算公式為:T總=(n+k-1)×周期其中，k為總段數(shù)，n為任務總數(shù)。各疊加段取最大值法：該方法中，計算公式為:T總=t1+max{t1,t2}+max{t1,t2,t3}+…+max{t1,t2,…,tk-1}+max{t1,t2,…tk}×[n-(k-1)]+max{t2,t3,…,tk}+max{t3,t4,…,tk}+…+max{tk-1,tk}+tk其中，k為總段數(shù)，n為任務總數(shù)。最省時法：該方法中，計算公式為:T總=t1+t2+…+tk+max{t1,t2,t3,...,tk}×(n-1)其中，k為總段數(shù)，n為任務總數(shù)。采取哪種方法？當各段執(zhí)行時間不一樣時，上述3種方法才存在區(qū)別。若各段執(zhí)行時間一樣，三者無區(qū)別。第2，3種方式依各段時間取值不一樣而可能存在區(qū)別。2.4自動化流水線的特征及優(yōu)缺點生產(chǎn)流水線的特征是每一道工序都有特定的人去完成，一步一步地加工．每個人做一個特定的工作．圖1-1生產(chǎn)流水線優(yōu)點是這樣生產(chǎn)起來會比較快，因為每個人只需要做一樣事，對自己所做的事都非常熟悉．缺點是工作的人會很覺得很乏味．常用的生產(chǎn)流水線可分為以下幾種：1）板鏈式裝配流水線特點：承載的產(chǎn)品比較重，和生產(chǎn)線同步運行，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡；生產(chǎn)的節(jié)拍不是很快；以鏈板面作為承載，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送。2）滾筒式流水線特點：承載的產(chǎn)品類型廣泛，所受限制少；與阻擋器配合使用，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)、節(jié)拍運行以及積放的功能；采用頂升平移裝置，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的離線返修或檢測而不影響整個流水線的運行。3）皮帶式流水線特點：承載的產(chǎn)品比較輕，形狀限制少；和生產(chǎn)線同步運行，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡轉(zhuǎn)向；以皮帶作為載體和輸送，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送，噪音??；可以實現(xiàn)輕型物料或產(chǎn)品較長距離的輸送。4）差速輸送流水線特點：差速輸送流水線采用倍速鏈牽引，工裝板可以自由傳送，采用阻擋器定位使工件自由運動或停止，工件在兩端可以自動頂升，橫移過渡。還可以在線可設(shè)旋轉(zhuǎn)、專機、檢測設(shè)備、機械手等。第三章輸送機簡介3.1輸送機的定義輸送機（Conveyor）是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運機械，又稱連續(xù)輸送機。輸送機可進行水平、傾斜圖3-1輸送機和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應用十分廣泛?？梢詥闻_輸送，也可多臺組成或與其他輸送設(shè)備組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)，以滿足不同布置形式的作業(yè)線需要。輸送機械按運作方式可以分為：1：帶式輸送機2：螺旋輸送機3：斗式提升機3.2輸送機的主要參數(shù)一般根據(jù)物料搬運系統(tǒng)的要求、物料裝卸地點的各種條件、有關(guān)的生產(chǎn)工藝過程和物料的特性等來確定各主要參數(shù)。①輸送能力：輸送機的輸送能力是指單位時間內(nèi)輸送的物料量。在輸送散狀物料時，以每小時輸送物料的質(zhì)量或體積計算；在輸送成件物品時，以每小時輸送的件數(shù)計算。②輸送速度：提高輸送速度可以提高輸送能力。在以輸送帶作牽引件且輸送長度較大時，輸送速度日趨增大。但高速運轉(zhuǎn)的帶式輸送機需注意振動、噪聲和啟動、制動等問題。對于以鏈條作為牽引件的輸送機，輸送速度不宜過大，以防止增大動力載荷。同時進行工藝操作的輸送機，輸送速度應按生產(chǎn)工藝要求確定。③構(gòu)件尺寸：輸送機的構(gòu)件尺寸包括輸送帶寬度、板條寬度、料斗容積、管道直徑和容器大小等。這些構(gòu)件尺寸都直接影響輸送機的輸送能力。④輸送長度和傾角：輸送線路長度和傾角大小直接影響輸送機的總阻力和所需要的功率。3.3輸送機的特點方向易變，可靈活改變輸送方向，最大時可達到180度；輸送機，每單元由8只輥筒組成，每一個單元都可獨立使用，也可多個單元聯(lián)接使用，安裝方便；輸送機伸縮自如，一個單元最長與最短狀態(tài)之比可達到3倍；輸送機可靈活改變輸送方向，最大時可以大于180度3.4輸送機的發(fā)展歷史：中國古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機和刮板輸送機的雛形；17世紀中，開始應用架

圖3-2空索道輸送散狀物料；19世紀中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機相繼出現(xiàn)。1868年，在英國出現(xiàn)了帶式輸送機；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機。此后，輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機械化和自動化不可缺少的組成部分。3.5輸送機的分類（一）輸送機一般按有無牽引件來進行分類具有牽引件的輸送機一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動裝置給輸送機以動力，一般由電動機、減速器和制動器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使牽引件保持一定的張力和垂度，以保證輸送機正常運轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。具有牽引件的輸送機的結(jié)構(gòu)特點是：被運送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運送物料的有載分支和不運送物料的無載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運動輸送物料。這類的輸送機種類繁多，主要有帶式輸送機、板式輸送機、小車式輸送機、自動扶梯、自動人行道、刮板輸送機、埋刮板輸送機、斗式輸送機、斗式提升機、懸掛輸送機和架空索道等。沒有牽引件的輸送機的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運動或往復運動，或利用介質(zhì)在管道中的流動使物料向前輸送。例如，輥子輸送機的工作構(gòu)件為一系列輥子，輥子作旋轉(zhuǎn)運動以輸送物料；螺旋輸送機的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運動以沿料槽推送物料；振動輸送機的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復運動以輸送置于其中的物料等。未來輸送機的將向著大型化發(fā)展、擴大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達440公里以上帶式輸送機的單機長度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結(jié)構(gòu)。擴大輸送機的使用范圍，是指發(fā)展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團、粘性物料的輸送機發(fā)展趨向輸送機的發(fā)展趨向是：①繼續(xù)向大型化發(fā)展。大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達440公里以上。帶式輸送機的單機長度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的"帶式輸送道"。不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結(jié)構(gòu)。②擴大輸送機的使用范圍。發(fā)展能在高溫、低溫條件下、有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團、粘性的物料的輸送機。③使輸送機的構(gòu)造滿足物料搬運系統(tǒng)自動化控制對單機提出的要求。如郵局所用的自動分揀包裹的小車式輸送機應能滿足分揀動作的要求等。④降低能量消耗以節(jié)約能源，已成為輸送技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)科研工作的一個重要方面。已將1噸物料輸送1公里所消耗的能量作為輸送機選型的重要指標之一。⑤減少各種輸送機在作業(yè)時所產(chǎn)生的粉塵、噪聲和排放的廢氣。。（二）輸送機械按使用的用途分類:1,散料輸送機械(如:帶式輸送機\螺旋輸送機\斗式提升機\大傾角輸送機等)（1）帶式輸送機由驅(qū)動裝置拉緊裝置輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)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。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(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。所以帶式輸送機廣泛應用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。在礦山的井下巷道、礦井地面運輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中，廣泛應用帶式輸送機。它用于水平運輸或傾斜運輸。通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅(qū)動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。①輸送帶常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點，但對于氣候的適應性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機的主要技術(shù)參數(shù)。②托輥分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由2～5個輥子組成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調(diào)心托輥用以調(diào)整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對帶的沖擊。③滾筒分驅(qū)動滾筒和改向滾筒。驅(qū)動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等。④張緊裝置其作用是使輸送帶達到必要的張力，以免在驅(qū)動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內(nèi)。帶式輸送機的技術(shù)優(yōu)勢首先是它運行可靠。在許多需要連續(xù)運行的重要的生產(chǎn)單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內(nèi)船舶裝卸等均采用帶式輸送機。如在這些場合停機，其損失是巨大的。必要時，帶式輸送機可以一班接一班地連續(xù)工作。帶式輸送機動力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無相對移動，不僅使運行阻力小(約為刮板輸送機的1／3-1／5)，而且對貨載的磨損和破碎均小，生產(chǎn)率高。這些均有利于降低生產(chǎn)成本。帶式輸送機的輸送線路適應性強又靈活。線路長度根據(jù)需要而定．短則幾米，長可達10km以上?？梢园惭b在小型隧道內(nèi)，也可以架設(shè)在地面交通混亂和危險地區(qū)的上空。根據(jù)工藝流程的要求，帶式輸送機能非常靈活地從一點或多點受料．也可以向多點或幾個區(qū)段卸料。當同時在幾個點向輸送帶上加料(如選煤廠煤倉下的輸送機)或沿帶式輸送機長度方向上的任一點通過均勻給料設(shè)備向輸送帶給料時，帶式輸送機就成為一條主要輸送干線。

圖3-3帶式輸送機可以在貯煤場料堆下面的巷道里取料，需要時，還能把各堆不同的物料進行混合。物料可簡單地從輸送機頭部卸出，也可通過犁式卸料器或移動卸料車在輸送帶長度方向的任一點卸料。（2）螺旋輸送機俗稱絞龍，適用于顆粒或粉狀物料的水平輸送，傾斜輸送，垂直輸送等形式。輸送距離根據(jù)畸形不同而不同，一般從2米到70米。輸送原理：旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進行螺旋輸送機輸送。使物料不與螺旋輸送機葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機機殼對物料的摩擦阻力。結(jié)構(gòu)特點：螺旋輸送機旋轉(zhuǎn)軸上焊有螺旋葉片，葉片的面型根據(jù)輸送物料的不同有實體面型、帶式面型、葉片面型等型式。螺旋輸送機的螺旋軸在物料運動方向的終端有止推軸承以隨物料給螺旋的軸向反力，在機長較長時，應加中間吊掛軸承。雙螺旋輸送機就是有兩根分別焊有旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送機。說白了，就是把兩個螺旋輸送機有機的結(jié)合在一起，組成一臺螺旋輸送機。螺旋輸送機旋轉(zhuǎn)軸的旋向，決定了物料的輸送方向，但一般螺旋輸送機在設(shè)計時都是按照單項輸送來設(shè)計旋轉(zhuǎn)葉片的。當反向輸送時，會大大降低輸送機的使用壽命。（3）斗式提升機利用均勻固接于無端牽引構(gòu)件上的一系列料斗，豎向提升物料的連續(xù)輸送機械。斗式提升機具有輸送量大，提升高度高，運行平穩(wěn)可靠，壽命長顯著優(yōu)點，其主要性能及參數(shù)符合JB3926----85《垂直斗式提升機》（該標準等效參照了國際標準和國外先進標準），牽引圓環(huán)鏈符合MT36----80《礦用高強度圓環(huán)鏈》,本提升機適于輸送粉狀，粒狀及小塊狀的無磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、水泥、石塊、砂、粘土、礦石等，由于提升機的牽引機構(gòu)是環(huán)行鏈條，因此允許輸送溫度較高的材料(物料溫度不超過250℃)。一般輸送高度最高可達40米。第四章輸送系統(tǒng)設(shè)計4.1輸送系統(tǒng)總體設(shè)計4.1.1輸送方案1、設(shè)計要求：卷筒直徑D=300mm，帶上物體重量2000g，牽引力F=3400N,線速度V=0.75m/s，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平衡，空載啟動，使用年限10年，批量生產(chǎn)，兩班制工作，運輸帶的速度誤差允許±5%。2、電動機直接由聯(lián)軸器與減速器連接，減速器由聯(lián)軸器與卷筒連接3、減速器采用二級圓柱齒輪減速器4.1.2、電動機的選擇1、選擇電動機的類型按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型2、選擇電動機的容量由電動機至運輸帶的傳動總效率為：（分別是聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動和卷筒的傳動效率）分別取=0.99、=0.98、=0.97、=0.96所以確定電動機的轉(zhuǎn)速:卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為按指導書表一，查二級圓柱齒輪減速器的傳動比，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500r/min.根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由指導書P145取電動機型號：Y132M1-64.1.3、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比電動機型號為Y132M1-6總傳動比分配傳動裝置傳動比由公式求得、4.1.4、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、計算各軸轉(zhuǎn)速軸1軸2軸3計算各軸輸入功率軸1軸2軸3卷筒軸計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機輸出轉(zhuǎn)矩1-3軸的輸入轉(zhuǎn)矩軸1軸2軸3卷筒軸輸入轉(zhuǎn)矩1-3軸的輸出轉(zhuǎn)矩則分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.98運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理與下效率P(KW)轉(zhuǎn)矩T()轉(zhuǎn)速n（r/min）傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機軸3.0630.449601.00.99軸13.032.9930.1429.549605.310.95軸22.882.82159.01155.83180.793.790.95軸32.742.69547.18536.2447.771.00.97卷筒軸2.662.61530.87520.2547.774.2傳動零件的設(shè)計計算一、高速級減速齒輪設(shè)計1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1)選用斜齒圓柱齒輪傳動2)運輸機為一般工作機器，速度不高，由有機設(shè)書表10-8知，選用7級精度（GB10095-88）3)材料選擇：有機設(shè)書表10-1選擇小齒輪材料為40Cr鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。二者材料硬度差為40HBS。4)選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)5）初選螺旋角β=142、按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式（10-21）進行試算，即(1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)試選載荷系數(shù)2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3)由表10-7選取齒寬系數(shù)4)由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)5)由圖10-21d按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限；6)由式10-13計算應力循環(huán)次數(shù)7)由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)8)計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得:=9)由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)10)由圖10-26查得則：(2）計算1)試算小齒輪分度圓直徑，代入數(shù)值：=2)計算圓周速度v3)計算尺寬b4)計算尺寬與齒高比b/h模數(shù)齒高5)計算縱向重合度6)計算載荷系數(shù)根據(jù)，7級精度，由圖10-8（機設(shè)書）查得動載系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)因斜齒輪，假設(shè)。由表10-3查得由表10-4插值查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置式由b/h=10.53,查圖10-13得,故載荷系數(shù)7)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得8)計算模數(shù)m3、按齒根彎曲強度設(shè)計由式（10-17）得彎曲強度的設(shè)計公式為確定公式內(nèi)各計算數(shù)值1)計算載荷系數(shù)2)根據(jù)縱向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)3)計算當量齒數(shù)4)查取齒形系數(shù)由表10-5查得5)查取應力較正系數(shù)由表10-5查得6)由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限7)由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)8)計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-12）得9)計算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計計算：=對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.21mm并就近圓整為標準值，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得分度圓直徑，來計算應有的齒數(shù)，于是有：小齒輪齒數(shù)取大齒輪齒數(shù)這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。4、幾何尺寸計算（1）計算中心距將中心距圓整為135mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故、、等不必修正（3）計算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計算齒輪寬度取，（5）驗算，合適二、低速級減速齒輪設(shè)計1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1)選用斜齒圓柱齒輪傳動2)運輸機為一般工作機器，速度不高，有機設(shè)書表10-8知，選用7級精度（GB10095-88）3）材料選擇：由機設(shè)書表10-1選擇小齒輪材料為40Cr鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。二者材料硬度差為40HBS。4)選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)5）初選螺旋角β=142、按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式（10-21）進行試算，即（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)試選載荷系數(shù)2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3)由表10-7選取齒寬系數(shù)4)由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)5)由圖10-21d按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限；6)由式10-13計算應力循環(huán)次數(shù)7)由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)8)計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得:9)由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)10)由圖10-26查得則：（2）計算1)試算小齒輪分度圓直徑，代入數(shù)值：=2)計算圓周速度v3)計算尺寬b4)計算尺寬與齒高比b/h模數(shù)齒高5)計算縱向重合度6)計算載荷系數(shù)根據(jù)，7級精度，由圖10-8（機設(shè)書）查得動載系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)斜齒輪，假設(shè)由表10-3查得由表10-4查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置式由b/h=10.55，查圖10-13得，故載荷系數(shù)7)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得8)計算模數(shù)m3、按齒根彎曲強度設(shè)計由式（10-17）得彎曲強度的設(shè)計公式為(1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)計算載荷系數(shù)2)根據(jù)縱向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)3)計算當量齒數(shù)4)查取齒形系數(shù)由表10-5查得5)查取應力較正系數(shù)由表10-5查得6)由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限7)由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)8)計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得9)計算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大(2)設(shè)計計算：=對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)2.07mm并就近圓整為標準值,但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得分度圓直徑，來計算應有齒數(shù)，于是有：小齒輪齒數(shù)取大齒輪齒數(shù)取這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。4、幾何尺寸計算(1)計算中心距將中心距圓整為166mm(2)按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故、、等不必修正(3)計算大、小齒輪的分度圓直徑(4)計算齒輪寬度取,(5)驗算，合適第三部分軸的設(shè)計一高速軸的設(shè)計選擇軸的材料由于減速器傳遞的功率不大，其重量無特殊要求故選擇和小齒輪一樣的材料40Cr鋼,調(diào)質(zhì)處理.初步計算軸的最小直徑用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應力確定軸徑d，計算公式：，選用40Cr調(diào)質(zhì)鋼，查機設(shè)書P370表15-3，得在第一部分中已經(jīng)選用的電機Y132M1-6,D=38。查指導書P128，選用聯(lián)軸器HL3，故。3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案，經(jīng)分析比較，選用如下方案：（2）、各軸的直徑和長度1）、聯(lián)軸器采用軸肩定位，半聯(lián)軸器長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸肩對半聯(lián)軸器的可靠定位，故選擇2）、初步確定滾動軸承8因齒輪為斜齒輪則軸承受徑向力和軸向力作用，高速級轉(zhuǎn)速較高，載荷一般，故選用角接觸球軸承7007AC，，故，3）、當直徑變化處的端面是為了固定軸上零件或承受軸向力時，則相鄰直徑變化要大些，故，4）、當軸徑變化僅為了裝配方便或區(qū)別加工表面時，不承受軸向力也不固定軸上零件的，則相鄰直徑變化較小，即：，，，（3）、軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用普通C型平鍵連接，，查機設(shè)書P106表6-1選用鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位采用過度配合保證，選軸的直徑尺寸公差m6。（4）、確定軸向圓角和倒角尺寸參照機設(shè)書P365表15-2，取軸端倒角，各軸肩出圓角半徑見軸的零件圖（5）、求軸上的載荷小齒輪分度圓直徑首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出以下受力分析圖，在確定軸承的支撐點位置時，應從手冊中查取a的值，對于7007AC型角接觸球軸承，由指導書P122頁查得a=20.1mm。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距為，根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖可以看出齒輪中心截面受彎矩較大，計算該截面出的力與矩：載荷水平面H垂直面V支持力F彎矩M總彎矩扭矩（6）、按彎矩合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強度，根據(jù)P373式（15-5）及表中數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，故取α=0.6,軸的計算應力其中前面以選定軸的材料為40Cr鋼（調(diào)質(zhì)），查機設(shè)書P362表15-1，得：，因此，故安全。(7)、精確校核軸的疲勞強度1）、判斷危險截面由軸的結(jié)構(gòu)圖以及受力圖和各平面的彎矩圖綜合可知齒輪左端截面5因加工齒輪有尺寸變化，引起應力集中，故該截面左側(cè)需校核驗證2)、截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面左側(cè)的彎矩M為：截面上的扭矩為：截面上的彎曲應力：截面上的扭轉(zhuǎn)應力：軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機設(shè)書P362表15-1查得：截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及按機設(shè)書P40附表3-2查取因經(jīng)插入后得：又由附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為則：由附圖3-2的尺寸系數(shù)由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量軸未經(jīng)表面強化處理，即，則按式3-12及3-14b得綜合系數(shù)為：合金鋼的特性系數(shù)取取則可計算安全系數(shù)，故可知其安全（8）、軸承壽命的校核1)已知軸承的預計壽命L=2×8×300×10=48000h由所選軸承系列7007AC，查指導書P122表知額定動載荷C=19.0KN2)求兩軸承受到的徑向載荷3)求兩軸承的計算軸向力對于70000AC型軸承，按表13-7，軸承派生軸向力，則有：于是軸向力為：4)當量動載荷P因由表13-5得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為：軸承1軸承2因軸承運轉(zhuǎn)中有輕微沖擊載荷，故按表13-6取，則：5)驗算軸承壽命因，所以按軸承2的受力大小來驗算，則：所以所選軸承壽命符合要求，確定角接觸球軸承7007AC（9）、鍵的校核聯(lián)軸器與軸：1)選用鍵的系列2)鍵、軸和聯(lián)軸器的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應力，取，鍵的工作長度，鍵的接觸高度，由式6-1得：，所以合適二中速軸的設(shè)計1、選擇軸的材料該軸同樣選取40Cr鋼,調(diào)質(zhì)處理。2、初步計算軸的最小直徑根據(jù)表15-3，取，于是根據(jù)公式有選定3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案，經(jīng)分析比較，選用如下方案：（2）各軸的直徑和長度1)根據(jù)，選用角接觸球軸承7208AC，尺寸得mm，為了使齒輪3便于安裝，故取，軸承第三段起軸向定位作用，故，第四段裝齒輪2，直徑2)第二段和第四段是裝齒輪的，為了便于安裝，L2和L4都要比齒輪三和齒輪二的齒寬略小所以，由指導書得，，（3）軸上零件的周向定位齒輪的周向定位都采用普通平鍵連接，根據(jù)，，查表6-1得第二段鍵的尺寸為，同理可得第四段鍵的尺寸為，滾動軸承與軸采用過度配合來保證，選用直徑尺寸公差m6（4）軸上零件的軸向定位軸上軸承軸向定位采用凸緣式端蓋與擋油環(huán)定位，齒輪采用擋油環(huán)與軸肩定位；（5）確定軸上圓角和倒角尺寸參照表15-2，取軸端倒角，各軸肩出圓角半徑為1mm（6）求軸上的載荷1）求軸上的力已知首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出以下受力分析圖，在確定軸承的支撐點位置時，應從手冊中查取a的值，對于7208AC型角接觸球軸承，由指導書P123頁查得a=23mm，根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖可以看出兩齒輪中心截面受彎矩較大，分別計算兩截面處的力與矩：載荷水平面H垂直面V支持力F彎矩M總彎矩扭矩（6）、按彎矩合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強度，根據(jù)機設(shè)書P373式（15-5）及表中數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，故取α=0.6,軸的計算應力其中前面已選定軸的材料為40Cr鋼（調(diào)質(zhì)），查機設(shè)書P362表15-1，得：，因此，故安全。（7)、精確校核軸的疲勞強度1）、判斷危險截面由軸的結(jié)構(gòu)圖以及受力圖和各平面的彎矩圖綜合可知兩齒輪中間軸肩處截面3和4因軸肩尺寸變化，引起應力集中，又截面3受彎矩等大于截面4，故可只校核截面3左面：2)、截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面左側(cè)的彎矩M為：截面上的扭矩為：截面上的彎曲應力：截面上的扭轉(zhuǎn)應力：軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機設(shè)書P362表15-1查得：截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及按機設(shè)書P40附表3-2查取因經(jīng)插入后得：又由附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為則：由附圖3-2的尺寸系數(shù)由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量軸未經(jīng)表面強化處理，即，則按式3-12及3-14b得綜合系數(shù)為：合金鋼的特性系數(shù)取取則可計算安全系數(shù)故可知其安全（8）、軸承壽命的校核1)已知軸承的預計壽命L=2×8×300×10=48000h由所選軸承系列7208AC，查指導書P123表知額定動載荷C=35.2KN2)求兩軸承受到的徑向載荷3)求兩軸承的計算軸向力對于70000AC型軸承，按表13-7，軸承派生軸向力，則有：于是軸向力為：其中4)當量動載荷P因