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皮带输送机的整体设计要求(二)

二、各种结构设计准则

可以总结成以下几个方面的设计准则。

1、力学要求  符合力学要求方面的有:

A均匀受载准则。将工作载荷在结构上均匀分布,显著减少结构尺寸,提高承载能力,带式输送机的中间摩擦驱动原理就是这样诞生的。
B)力流最短径准则。力的传递路径优先走刚度较大的构件。走短路径,受力作用区域愈少、累积变形也愈小,因而走直线最短,附加弯矩也越小,如传动滚筒两隔板间距等于带宽原则。
C)降低缺口效应准则。构件往往带有孔、槽、螺纹、台肩等缺口,应力发生集中,截面尺寸变化剧烈,缺口效应愈大。在设计带式输送机中的各种滚筒轴、托辊轴、驱动轴体现最为明显,所以使用胀套代替开键槽最为理想。
D)变形同步准则。两种构件相接下来触处,难以同步变形时也会发生应力集中现象,降低构件强度,如滚筒的轴承座的变形应和轴变形协调起来。
E)等强度准则。设计构件尽量使应力处处相等,同时达到材料许用应力值。大量使用变截面梁。
F)附加力平衡准则。带式输送机许多回转达部件产生惯性力,滚筒中的轴向力和齿轮传动中轴向力都应以平衡件或对称安装解决,如人字齿传动等。
G)空心截面准则。构件的弯曲应力或扭转应力在横截面上都是离轴中心越远越大,截面中心越小,故做成空心结构,从而提高构件强度和刚度,故机架大量采用工字钢、槽钢。使用管钢最好,材料最省,而实心最差。
H)受扭截面封闭准则。受扭转作用的薄壁构件的截面应尽量制成闭口形状,如各种托辊支架、机架横梁等。
J)最佳着力准则。弯曲机架上的集中力矢量,如不经过横截面上的扭转中心时,会产生附加弯矩,所以机架的槽钢要对称安装。
K)受冲击载荷结构柔性准则。此时应降低系统的刚度,应增加等截面析长度,避免截面突变和安装缓冲器,如加料用的缓冲托辊,增加橡胶圈缓冲。
2、工艺术要求
符合工艺要求方面的有:1)焊接件结构设计准则 A 焊缝选在应力较低处。 B 避免焊缝重叠,可以错开焊缝,或加辅助结构。如带式输送机的机头、机尾等架结构。C 焊缝根部放在受压一方。D 避免在尖角处焊接,如加强板焊在机架上。 E 焊接方便,不受其他部件阻碍。 F 优先采用对接焊缝。 G 尽量少用焊接缝。 
2)、铸件结构准则:A铸件壁厚尽可能小,增加筋结构。 B 铸件壁厚不能有较大差异,要差不多。C 铸件优先放在承受压力一面,发挥其特长。D 便利取模,切削加工进行铸件设计。3)、切削件金加工准则:A 便于退刀,否则无法加工。B减少加工量,以降低成本。C 加工件能可靠夹紧,留有夹紧部位。D 加工面应在同一夹紧工序中加工,一次成形。E 加工面便于切削,尽量避免采用球面和锥面。F 减少缺口效应,应避免采用球面和锥面。G 减少缺口效应,应避免尖锐锐棱边,不同截面平缓过渡。H 避免在斜面上开孔。J 尽量采用贯通孔,钻孔面留有凸台。4)锻件结构设计准则:A 模锻的分界面要合理,避免尖锐棱角。B 方便制造,需要钻孔处留有凸台。5)薄板件结构设计准则:A 形状简单,平缓弯曲。B 节省原料,大小巧妙安排。C 尽量少用细长板条,棱边采用卷边设计。D 避免粘刀,留有坡度。E 复杂件采用组合结构,避免直线贯通。
3、材料要求
首先要选符合花费最低的材料费和加工费能满足构件的功能要求的材料,并符合承载、加工、寿命和质量等技术条件。其次要根据材料的不同选用不同的形状结构和工艺流程。
热胀冷缩的材料要遵守:
A 选用多个构件按减法结构组合,消除单一构件热变形。B 对于多个构件热变形量不等时,采用附加一段另一种材料的热变形,使几个变形相等的加法结构。C  调节材料体积膨胀的方向,引到无配合面方向。D 两构件温度有温差时,应使有关构件的热传递边界条件尽量接近,以消除相对热变形。  E 使构件能自由膨胀。F 当两构件相对热变形无法改变时,可以通过加大构件的柔性来克服热应力。长距离带式输送机机架就是如此,机架装有膨胀节。
塑料件应遵守:A 避厚要均匀,才能不翘曲。B 避免有内切的设计。C 避免尖边锐角的设计。D 避免表面倒塌,常在筋肋的对面开槽口。E 非各向同性的塑料,浇铸方向应和构件承载力较大的方向一致。对复合材料如输送带骨架,纤维方向和力流方向一致。F 用螺栓连接的塑料板要加垫圈或套筒。
陶瓷件应遵守:A避免高精度配合,陶瓷构件避免紧配合,圈孔应改为长孔装配。如陶瓷托辊体和轴就是浇铸的。B 设计要减少模具制作难度,如将封闭孔变为开通孔。C 设计要遵循避免烧结变形,刚度小的地方加筋,加大壁厚,减少薄壁,避免有尖锐棱边。D 增加便于涂釉的支承点或孔和便于磨削。E 在同金属件连接时,陶瓷件受压、金属件受拉,同时注意热变形影响。
4、装配要求
装配工序的成本约占总成本的30%,装配质量的好坏决定了机器运行质量。而70%的装配成本在设计阶段就已确定。优化装配方案十分必要。因此在结构上应注意以下原则:A 便于运送,重心不可偏高。B 便于方位识别,采取对称结构或几何特征。C 避免近似结构,扩大其不对称性。D 方便抓取。E 方便定位,确定定位基准、定位挡肩。F 多件零件的组合体,直接加工成一个整体的一体化原则,或用简单件加以连接成一体。G 采用弹性元件、短尺寸链、设置专门的配合面,避免双重配合,如多轴承装配时。H 便于拆卸。 (续)
下接皮带输送机的整体设计要求(三)
 
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