膠帶運(yùn)輸機(jī)液壓張緊裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、1 前言1.1引言帶式輸送機(jī)經(jīng)過(guò)近兩個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，己從最初的小型運(yùn)輸工具發(fā)展成為具有高強(qiáng)力、大運(yùn)量、大功率的現(xiàn)代化的大型運(yùn)輸設(shè)備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用。今天，帶式輸送機(jī)已成為我國(guó)煤礦井下連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備之一，它不僅具有大落差、連續(xù)性、高效益、長(zhǎng)距離、大運(yùn)量的特點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中控制，廣泛應(yīng)用于煤炭、冶金、礦山、化工、港口、電站、輕工、建材、糧食等許多工業(yè)領(lǐng)域。其生產(chǎn)率高，輸送量大，能源消耗也比較少;能實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)距離大傾斜輸送;工作平穩(wěn)可靠、噪音小;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低;可在膠帶的任意位置加料或卸料。自20世紀(jì)60年代末開(kāi)始，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，可用

2、于制造、設(shè)計(jì)、安裝的各種新技術(shù)、新方法出的出現(xiàn)，膠帶接頭技術(shù)的不斷完善，帶式輸送機(jī)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期由于輸送帶伸長(zhǎng)量急劇增加,就需要?jiǎng)討B(tài)性能好、適應(yīng)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)發(fā)展需要的自動(dòng)張緊裝置。隨著帶式輸送機(jī)的用途不斷擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，合理設(shè)計(jì)張緊裝置就顯得尤為重要。由于在啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行、制動(dòng)過(guò)程中輸送帶會(huì)發(fā)生蠕變，使輸送帶變長(zhǎng)而松弛，同時(shí)由于輸送帶的粘彈性的特性,在帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)為了保證必要的摩擦力,必須提供合適的拉緊力。帶式輸送機(jī)的張緊裝置使輸送帶不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，張緊裝置是保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行必不可少的重要部件，它的性能好壞直接影響帶式輸送機(jī)整體的性能。1.2 拉緊裝

3、置的研究概況隨著帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其重要組成部分拉緊裝置進(jìn)行了大量的研究，開(kāi)發(fā)了許多新產(chǎn)品。經(jīng)調(diào)研，將其歸納為三個(gè)階段:第一階段，純機(jī)械張緊階段。這一階段的主要產(chǎn)品有兩種:固定式絞車(chē)?yán)o與重錘式拉緊。從本質(zhì)上說(shuō)，絞車(chē)?yán)o的功能僅僅是張緊，當(dāng)膠帶由于種種原因伸長(zhǎng)而張緊力下降時(shí)，只能通過(guò)人的觀察發(fā)現(xiàn)后重新張緊，根據(jù)所需要的拉緊力調(diào)定后產(chǎn)生固定的拉緊力，拉緊力不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)絞車(chē)和控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，對(duì)膠帶機(jī)不能產(chǎn)生恒定的拉緊力或拉緊力失效，安全可靠性相對(duì)降低;重錘式張緊裝置通過(guò)滑輪組和重錘塊達(dá)到張緊的目的，當(dāng)膠帶伸長(zhǎng)時(shí)，能自動(dòng)吸收其伸長(zhǎng)。第二階段，張緊力可調(diào)階段。這個(gè)階段的典型產(chǎn)品

4、是自動(dòng)絞車(chē)(機(jī)械絞車(chē)或液壓絞車(chē))張緊裝置。其技術(shù)發(fā)展表現(xiàn)為只能實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定(勻速)階段的自動(dòng)張緊，保持膠帶該階段的張力恒定，而在起動(dòng)與制動(dòng)等不穩(wěn)定運(yùn)行工況下則與固定式絞車(chē)相同。其結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為帶有制動(dòng)裝置，絞車(chē)張緊時(shí)松開(kāi)制動(dòng)器，達(dá)到膠帶運(yùn)行張力要求時(shí)絞車(chē)停止動(dòng)作制動(dòng)器收緊抱閘，絞車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間很短，而大部分時(shí)間處于停車(chē)待命狀態(tài)。第三階段，動(dòng)態(tài)自動(dòng)張緊階段(實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤)。主要產(chǎn)品有液壓絞車(chē)自動(dòng)張緊與液壓缸自動(dòng)張緊。其技術(shù)特征為動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能在起動(dòng)階段和正常運(yùn)行階段兩種狀態(tài)下作用，保持張緊力的穩(wěn)定。液壓絞車(chē)長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)特征是不帶閘，為了保證其響應(yīng)速度，液壓泵站不能停機(jī)，液壓馬達(dá)始終處于

5、待命狀態(tài)，這種工作方式需要的功耗較大。液壓缸式拉緊由于液壓泵與蓄能器同時(shí)工作，需要大量供油時(shí)，主要靠蓄能器，因此響應(yīng)快、功耗低，相對(duì)來(lái)說(shuō)造價(jià)低廉，布置空間也比較小，在煤礦井下有明顯的優(yōu)勢(shì)。以往煤礦井下用帶式輸送機(jī)一般均采用固定絞車(chē)?yán)o或重錘拉緊，很少見(jiàn)到別的類(lèi)型。由于固定絞車(chē)?yán)o裝置只能定期張緊皮帶，而皮帶的張緊程度往往與操作者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，經(jīng)常出現(xiàn)張緊力過(guò)大或者過(guò)小，并且直接影響到帶式輸送機(jī)的沖擊動(dòng)負(fù)荷，所以固定絞車(chē)?yán)o裝置對(duì)于輸送機(jī)的安全及平穩(wěn)運(yùn)行極為不利。重錘式拉緊由于受滑輪摩擦阻力和重錘慣性力的限制，對(duì)長(zhǎng)距離、高速度帶式輸送機(jī)響應(yīng)跟不上，膠帶張力明顯不恒定。為了保證重錘拉緊裝置的正常工作

6、，煤礦井下要打一個(gè)大的峒室，而在碼頭和金屬礦山則要修建一座重錘塔以保證重錘的運(yùn)行距離。當(dāng)采用整型芯膠帶時(shí)，峒室與重錘塔要做得相當(dāng)大，非常不經(jīng)濟(jì)，另外安裝也不方便，特別是維修時(shí)，裝卸相當(dāng)費(fèi)事。到目前為止，在用于物料輸送的帶式輸送機(jī)上已有多種皮帶拉緊裝置得到應(yīng)用。1.3 拉緊裝置的發(fā)展趨勢(shì)隨著帶式輸送機(jī)的發(fā)展，作為其重要組成部件的拉緊裝置必須與之相適應(yīng)。傳統(tǒng)膠帶拉緊裝置各有特點(diǎn)，針對(duì)不同工況的選用也各有長(zhǎng)短。但傳統(tǒng)膠帶拉緊裝置難以適應(yīng)長(zhǎng)距離、高速度、線路復(fù)雜的連續(xù)輸送系統(tǒng)的工況要求。綜合各種拉緊裝置工作方式的優(yōu)缺點(diǎn)，目前的探討多集中于滿(mǎn)足輸送機(jī)啟動(dòng)、平穩(wěn)運(yùn)行、制動(dòng)不同工作狀態(tài)系統(tǒng)對(duì)張緊力的要求1。

7、啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，要求增大張緊力，防止膠帶打滑，并要求拉緊裝置能迅速吸收膠帶松邊的產(chǎn)生的余量。平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，在保證膠帶在驅(qū)動(dòng)滾筒處不打滑及保持輸送帶在托輥間的垂度要求的前提下，使輸送帶在低張力下運(yùn)行，可以降低選用的輸送帶等級(jí)，提高輸送帶的使用壽命。平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)還要求拉緊裝置對(duì)輸送帶張力的波動(dòng)要做到迅速響應(yīng)，減小對(duì)設(shè)備的損害，減小張緊裝置對(duì)皮帶機(jī)正常運(yùn)行的不良影響，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性等等。為實(shí)現(xiàn)這些目的，更多的采用自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)時(shí)修正等手段與液壓系統(tǒng)密切結(jié)合，力求整個(gè)拉緊裝置工作效能的最優(yōu)化。拉緊裝置應(yīng)能更及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)膠帶張力變化做出響應(yīng)，使膠帶保持一定的張力，以適應(yīng)復(fù)雜情況下的物料輸送。1.4 本文所研

8、究的主要內(nèi)容（1）對(duì)帶式輸送機(jī)張緊裝置進(jìn)行分析；（2）在現(xiàn)有張緊裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種液壓式自動(dòng)張緊裝置，并完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（3）完成張緊裝置主要部件液壓缸的設(shè)計(jì)。2 帶式輸送機(jī)拉緊裝置分析2.1 拉緊裝置的組成及其主要作用2.1.1 拉緊裝置的組成對(duì)于傾角不大的帶式輸送機(jī)，一般采用車(chē)式拉緊，拉緊裝置的組成如圖2-1所示。 圖2-1拉緊裝置的組成圖示figure 2-1 composition icon of the tensioning device 拉緊裝置包括拉緊小車(chē)、拉緊滾筒、拉緊力生成設(shè)備(如重錘、絞車(chē)或拉緊油缸等)及其控制系統(tǒng)。 拉緊小車(chē)對(duì)膠帶特性的影響主要表現(xiàn)在兩方面:一是拉

9、緊小車(chē)及其附件的質(zhì)量和動(dòng)、靜摩擦系數(shù)會(huì)影響其振動(dòng)特性，從而間接影響膠帶動(dòng)特性；二是拉緊小車(chē)在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中所處的位置不同，會(huì)導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)特性的變化。 拉緊滾筒是拉緊裝置中與膠帶直接接觸的部件，它的運(yùn)動(dòng)方式直接影響膠帶振動(dòng)特性，其慣性質(zhì)量大小、摩擦系數(shù)都將波及膠帶的運(yùn)動(dòng)。 產(chǎn)生和控制拉緊力的設(shè)備是影響膠帶動(dòng)態(tài)特性的主要因素之一，它決定了拉緊小車(chē)在膠帶張力發(fā)生變化時(shí)如何響應(yīng)，是拉緊裝置的核心部分，也是對(duì)帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行優(yōu)化的重要方面。2.1.2 拉緊裝置在帶式輸送機(jī)中的作用(1)使輸送帶在傳動(dòng)滾筒上形成正壓力，確保驅(qū)動(dòng)滾筒傳遞足夠的摩擦牽引力;(2)保證輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒的奔離點(diǎn)(即最小張力點(diǎn)

10、)處具有適當(dāng)?shù)膹埩?，防止輸送機(jī)在正常運(yùn)行、起動(dòng)、制動(dòng)和緊急停車(chē)時(shí)驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶間的滑動(dòng);(3)保證輸送帶周常上各點(diǎn)具有必需的張力，限制輸送帶加載時(shí)在托輥間的垂度，防止輸送帶在托輥間距內(nèi)過(guò)分松弛而喪失槽形，引起物料和輸送帶跑偏，減小輸送帶在托輥間的運(yùn)行阻力。(4)補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長(zhǎng)和線粘性伸長(zhǎng)。時(shí)間長(zhǎng)了輸送帶會(huì)自動(dòng)伸長(zhǎng)，而且在過(guò)渡工況下發(fā)生永久性伸長(zhǎng)，同時(shí)在起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)輸送帶自動(dòng)收緊，可免除機(jī)組振動(dòng)。(5)為輸送帶重新接頭及修補(bǔ)提供必要的行程。(6)在長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)中，減小起、制動(dòng)時(shí)輸送帶中出現(xiàn)的動(dòng)負(fù)荷。 其中，保證膠帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，這一點(diǎn)尤為重要。因?yàn)槟壳懊旱V井下巷或斜井主

11、皮帶在重載啟動(dòng)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)打滑，啟動(dòng)不起來(lái)的現(xiàn)象。帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)力是通過(guò)驅(qū)動(dòng)滾筒與膠帶之間的摩擦力來(lái)傳遞的，為了達(dá)到這個(gè)目的，在松邊應(yīng)具有超過(guò)一定值的張力。設(shè)緊邊張力為t1，松邊張力為t2，必須滿(mǎn)足t1/t2，如果t1/t2，膠帶就打滑2。2.2 帶式輸送機(jī)對(duì)拉緊裝置的性能要求 隨著帶式輸送機(jī)向著高速度、長(zhǎng)距離、大運(yùn)量和大功率方向發(fā)展，由于運(yùn)送距離長(zhǎng)、膠帶變形大，對(duì)拉緊裝置提出了新的要求，即能自動(dòng)的根據(jù)膠帶的不同運(yùn)行狀態(tài)快速做出響應(yīng)，保證膠帶的正常運(yùn)行134。2.2.1 自動(dòng)跟隨性能 對(duì)于長(zhǎng)距離的帶式輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，由于其負(fù)載大，所以輸送帶的粘彈性就更明顯為，這對(duì)于運(yùn)行工況的穩(wěn)定性尤其是起、制動(dòng)特

12、性影響相當(dāng)大。運(yùn)輸距離的延長(zhǎng)也使輸送帶在運(yùn)行過(guò)程中伸長(zhǎng)量增加，常規(guī)使用的螺旋張緊、重錘張緊和絞車(chē)張緊等輸送帶張緊裝置，由于受張緊距離的限制難以適應(yīng)1000m以上的輸送帶張緊要求。長(zhǎng)距離輸送機(jī)的張緊不僅要滿(mǎn)足輸送帶伸長(zhǎng)量的要求，而且要滿(mǎn)足張緊力可調(diào)節(jié)，即起動(dòng)階段滿(mǎn)足帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)防滑要求而使張緊力較大，以增大摩擦牽引力;等速階段張緊力降低以維持輸送機(jī)正常運(yùn)行要求。帶式輸送機(jī)在較低的張力條件下運(yùn)行可提高輸送帶的使用壽命，降低能耗，而且可以避免長(zhǎng)距離輸送帶起動(dòng)時(shí)的波涌現(xiàn)象。因此為能夠在長(zhǎng)距離、大動(dòng)量帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)迅速產(chǎn)生足夠的張緊力，減小輸送帶的波涌現(xiàn)象，保證輸送機(jī)的可靠起動(dòng)，運(yùn)輸時(shí)應(yīng)能使帶式輸送

13、機(jī)實(shí)現(xiàn)輸送帶張緊力的自動(dòng)實(shí)時(shí)控制。應(yīng)選用性能優(yōu)越、動(dòng)作靈敏的輸送帶張力調(diào)整裝置。2.2.2 克服系統(tǒng)滯后性能 由于系統(tǒng)本身的慣性質(zhì)量而產(chǎn)生很大的慣性力，同時(shí)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中也受到摩擦力的作用，從而阻礙了系統(tǒng)的動(dòng)作，也就是說(shuō)，在輸送帶張力發(fā)生變化下，下一個(gè)變化周期己經(jīng)來(lái)臨，可拉緊裝置還沒(méi)有調(diào)整好上一個(gè)周期內(nèi)的張力變化，從而造成調(diào)整速度跟不上，表現(xiàn)為一定程度上時(shí)間滯后。這就要求裝置要有較快的響應(yīng)速度和較高的靈敏度。造成拉緊裝置運(yùn)動(dòng)滯后，工作不穩(wěn)定的另一個(gè)主要原因是動(dòng)應(yīng)力波動(dòng)大，目前我國(guó)帶式輸送機(jī)很少采用軟起動(dòng)，多數(shù)的主電機(jī)起動(dòng)過(guò)程太快，輸送帶應(yīng)力峰值沖擊拉緊裝置的受力傳感器，如峰值過(guò)大，又持續(xù)一定

14、時(shí)間，便導(dǎo)致拉緊裝置在一次起動(dòng)還未結(jié)束，又重新動(dòng)作。2.2.3 克服工作狀況多變的性能 膠帶機(jī)的工作狀況始終在不斷變化，如滿(mǎn)載起動(dòng)、空載起動(dòng)、滿(mǎn)載運(yùn)行、空載運(yùn)行、滿(mǎn)載減速、空載減速、調(diào)預(yù)張緊力等。 (1)起動(dòng)工況條件 輸送機(jī)在起動(dòng)時(shí)，輸送帶的松邊會(huì)突然松弛伸長(zhǎng)，此時(shí)要求拉緊裝置響應(yīng)速度快，能及時(shí)補(bǔ)充輸送帶伸長(zhǎng)量，減少輸送帶松邊對(duì)緊邊的沖擊，不但使輸送機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)、可靠、而且較好的保護(hù)了輸送帶，減少斷帶事故的發(fā)生。在起動(dòng)階段，要求拉緊裝置提供足夠大的張緊力，如果張緊力小，輸送帶就會(huì)打滑，以至于無(wú)法起動(dòng)，如果張緊力太大，則使膠帶的強(qiáng)度等級(jí)，否則會(huì)發(fā)生斷帶事故。同時(shí)輸送機(jī)在起動(dòng)時(shí)，要求其拉緊力比穩(wěn)定運(yùn)

15、行時(shí)拉緊力大1.41.5倍，因此輸送機(jī)在起動(dòng)時(shí)拉緊力最好能自動(dòng)增加。 (2)制動(dòng)工況條件 制動(dòng)工況包括自由停機(jī)和有制動(dòng)力的制動(dòng)兩種情況，自由停機(jī)即在沒(méi)有制動(dòng)力作用的情況下，靠系統(tǒng)的慣性達(dá)到停機(jī)目的的工況。制動(dòng)時(shí)，特別是自由停機(jī)時(shí)，往往有較大的沖擊，所以要求拉緊裝置能夠迅速反應(yīng)，使沖擊盡可能減小。對(duì)于長(zhǎng)距離、大彈性模量的帶式輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，停車(chē)比加速更具危險(xiǎn)性，控制更困難。分析表明，膠帶內(nèi)部?jī)?chǔ)存的應(yīng)力能在停車(chē)時(shí)所產(chǎn)生的特殊動(dòng)應(yīng)力比驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在加速時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力要大得多，這就要求對(duì)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)必須用動(dòng)態(tài)分析方法來(lái)徹底的研究，諸如起動(dòng)斷電、緊急停車(chē)等工況所帶來(lái)的危害。 (3)故障工況條件 a.隨著輸

16、送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的不斷提高，輸送機(jī)的軟起動(dòng)裝置雖可有效的解決起動(dòng)過(guò)程中的沖擊問(wèn)題，但起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的加速度過(guò)小，要求裝置的熱容量很大，以吸收加載過(guò)程中的能量耗散。制動(dòng)時(shí)的減速度過(guò)小，也降低了帶式輸送機(jī)的安全性，即對(duì)緊急事故的響應(yīng)速度小。當(dāng)發(fā)生斷帶或輸送帶被異物卡住等意外情況時(shí)，要求裝置能立即停止帶式輸送機(jī)的運(yùn)行:當(dāng)輸送帶出現(xiàn)打滑現(xiàn)象時(shí)，拉緊裝置能自動(dòng)增加拉緊力。 b.停電效應(yīng)。停電時(shí)，拉緊絞車(chē)自動(dòng)抱閘，使輸送機(jī)系統(tǒng)閉鎖，這會(huì)引起膠帶張力再分配，拉緊裝置上的膠帶張力會(huì)比絞車(chē)產(chǎn)生的張力大得多，因此重新起動(dòng)輸送機(jī)前，應(yīng)設(shè)法降低這種張力，否則，輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置起動(dòng)，就會(huì)使膠帶受到強(qiáng)烈的沖擊力作用。 (4)穩(wěn)定

17、工況時(shí)變載荷 a.空載運(yùn)行 帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中載荷是不斷發(fā)生變化的，從而使輸送帶的動(dòng)張力也不斷的變化，這對(duì)長(zhǎng)距離、大運(yùn)量的大型輸送機(jī)表現(xiàn)的更加明顯，要求拉緊裝置能夠根據(jù)動(dòng)張力的變化自動(dòng)調(diào)整拉緊力。 b.滿(mǎn)載運(yùn)行帶式輸送機(jī)在滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)，負(fù)載對(duì)輸送帶產(chǎn)生較大的沖擊，并使得緊邊度增大，要求拉緊裝置能夠平衡沖擊力，減小撓度。通常帶式輸送機(jī)均需滿(mǎn)載起動(dòng)，因?yàn)橐谕＼?chē)前將輸送帶上的物料全部卸空，這是很難辦到的，再者輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，一旦出現(xiàn)故障需緊急停車(chē)時(shí)，再起動(dòng)即為滿(mǎn)載起動(dòng)，這是設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。當(dāng)帶式輸送機(jī)滿(mǎn)載起動(dòng)時(shí)，要求較大的牽引力來(lái)克服慣性力的靜阻力，當(dāng)起動(dòng)完了時(shí)牽引力只克服靜阻力，因此要求拉

18、緊力隨牽引力的變化而變化，即要求自適應(yīng)。2.3 目前常用拉緊裝置與分析15-182.3.1 固定式拉緊裝置固定式拉緊裝置即通過(guò)移動(dòng)拉緊滾筒的位置進(jìn)行拉緊,其特點(diǎn)是拉緊滾筒位置固定,不經(jīng)人工操作或控制,拉緊滾筒位置不能移動(dòng),其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊,操作維護(hù)方便,可用于小型帶式輸送機(jī),一般包括螺旋拉緊裝置與蝸輪卷筒繩索拉緊裝置2種。存在的問(wèn)題有： 由于拉緊滾筒的位置固定,受拉緊行程的限制,不能自動(dòng)保持預(yù)拉力,可靠性比較差。 輸送帶經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后,由于塑性變形而伸長(zhǎng),如不及時(shí)調(diào)整,會(huì)引起輸送帶張緊力減小,輸送帶變松而打滑。 由于負(fù)載經(jīng)常發(fā)生變化,輸送帶受負(fù)載沖擊,致使拉緊滾筒的固定螺栓松動(dòng),螺桿后

19、退,造成輸送帶松弛,導(dǎo)致輸送帶打滑。如某礦洗煤廠1985年7月3日,由于輸送帶松弛,輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上發(fā)生打滑,司機(jī)缺乏安全生產(chǎn)意識(shí),向驅(qū)動(dòng)滾筒內(nèi)塞草袋,企圖想增加輸送帶與滾筒之間的摩擦阻力來(lái)解決輸送帶打滑的問(wèn)題,結(jié)果將手?jǐn)D成重傷。 螺桿生銹,導(dǎo)致輸送帶伸長(zhǎng)后不能用擰緊螺桿的方法來(lái)張緊輸送帶。2.3.2 重錘式拉緊裝置重錘式拉緊裝置一般用在固定安裝的帶式輸送機(jī)尾部,若尾部空間小,也可以用在機(jī)身中部,它靠重錘力量將輸送帶拉緊,調(diào)節(jié)張緊力依靠增加或減少重錘重量來(lái)實(shí)現(xiàn)。其理論上能保持張緊力恒定,但實(shí)際上對(duì)于大多數(shù)重錘式拉緊裝置而言,由于拉緊裝置本身就有摩擦阻力存在,有死區(qū)產(chǎn)生,但死區(qū)范圍不是太大,可

20、以完全起到應(yīng)有的張緊作用,且工作的可靠性最強(qiáng)。適用于上運(yùn)、平運(yùn)、下運(yùn),對(duì)使用環(huán)境沒(méi)有特殊的要求。帶式輸送機(jī)重錘拉緊裝置是由拉緊小車(chē)、重錘、滑輪組、鋼絲導(dǎo)索等簡(jiǎn)單部件組成。重錘拉緊裝置結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖2-2.圖2-2重錘拉緊裝置figure 2-2 weights tensioning device 1. 膠帶2.張緊滾筒3.軸承座4.滑輪5.重錘6張緊小車(chē)存在的問(wèn)題有： 用重錘式拉緊裝置,輸送帶的張緊力始終保持不變,而帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后所需張力比起動(dòng)時(shí)小,所以輸送帶在穩(wěn)定運(yùn)行中處于過(guò)張緊狀態(tài),對(duì)輸送帶的使用壽命產(chǎn)生直接影響。 該套裝置體積大,且笨重,特別是張緊力較大時(shí)。使用時(shí)應(yīng)考慮空間的問(wèn)題,另

21、外,維修帶式輸送機(jī)需放松輸送帶時(shí)比較費(fèi)工費(fèi)時(shí)。 起動(dòng)時(shí),機(jī)尾拉緊滾筒由于瞬間起動(dòng),拉緊滾筒將作一定范圍的跳動(dòng),而就是這一瞬間的跳動(dòng),造成輸送帶跑偏,尤其是輸送帶上水分多,拉濕煤時(shí),輸送帶跑偏更加嚴(yán)重。 使用鋼絲繩進(jìn)行拉緊,鋼絲繩容易生銹,并且如果使用和維護(hù)不良,易發(fā)生鋼絲繩崩斷,造成重大惡性事故。2.3.3 自動(dòng)絞車(chē)?yán)o裝置帶式輸送機(jī)自動(dòng)絞車(chē)?yán)o裝置，利用拉力傳感器檢測(cè)輸送帶的拉力，與給定拉力進(jìn)行比較，發(fā)出電信號(hào)來(lái)控制絞車(chē)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，以適應(yīng)膠帶張力。自動(dòng)絞車(chē)上安裝拉力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)膠帶的張力值，拉力傳感器將檢測(cè)到的膠帶張力值與設(shè)定值進(jìn)行比較，輸出電壓信號(hào)，應(yīng)力變送器將該信號(hào)變換成脈沖頻率信號(hào)

22、后，傳到控制機(jī)。控制機(jī)采集到此信號(hào)，并結(jié)合膠帶輸送機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行邏輯分析判斷，發(fā)出相應(yīng)的控制命令，經(jīng)電源繼電器及磁力啟動(dòng)器傳到張緊電機(jī)，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止。通過(guò)減速器和滑輪組驅(qū)動(dòng)張緊絞車(chē)在拉緊軌道上前進(jìn)、停止及后退，從而拉緊或放松膠帶，完成膠帶張力的相應(yīng)調(diào)節(jié)，控制膠帶張力滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。整個(gè)裝置由拉力傳感器、前置變換器、控制機(jī)、電源箱、磁力啟動(dòng)器、絞車(chē)、滑輪組、張力小車(chē)、拉力表、速度傳感器、手動(dòng)控制按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等組成。自動(dòng)絞車(chē)?yán)o裝置的結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖2-3.圖2-3自動(dòng)絞車(chē)?yán)o裝置figure 2-3 winch automatically tensioning device1.拉

23、緊小車(chē)2.定滑輪3.鑰絲繩4.減速器5.電動(dòng)機(jī)6.絞車(chē)滾筒7.拉緊滾筒8.輸送帶存在的問(wèn)題有： 絞車(chē)行走速度無(wú)法調(diào)節(jié)，張力能連續(xù)快速變化，難以達(dá)到設(shè)定的張力值，控制精度差。 張力響應(yīng)速度慢，對(duì)動(dòng)復(fù)合的適應(yīng)能力和控制能力差。 張緊裝置直接啟動(dòng)和停車(chē)，對(duì)負(fù)載沖擊大，僅靠機(jī)械閘進(jìn)行制動(dòng)控制，因制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)損壞導(dǎo)致張緊絞車(chē)失控的事故時(shí)有發(fā)生，安全性差。 張力動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，震蕩幅度大，穩(wěn)定性差。 客觀上工作環(huán)境條件差及目前國(guó)內(nèi)制造水平的因素，又使得測(cè)力傳感器易損壞或失靈。 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料顯示，自動(dòng)絞車(chē)?yán)o裝置很難適應(yīng)長(zhǎng)距離、高速度、線路復(fù)雜的連續(xù)輸送系統(tǒng)的工況要求。2.4 張緊裝置中使用液壓傳

24、動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)1）液壓系統(tǒng)可以輸出大的推力或大轉(zhuǎn)矩,可實(shí)現(xiàn)低速大噸位運(yùn)動(dòng),這是其它傳動(dòng)方式所不能比的突出優(yōu)點(diǎn). 2）在相同功率條件下,液壓傳動(dòng)裝置體積小重量輕結(jié)構(gòu)緊湊.液壓元件之間可采用管道連接或采用集成式連接,其布局安裝有很大的靈活性,可以構(gòu)成用其它傳動(dòng)方式難以組成的復(fù)雜統(tǒng). 3）液壓傳動(dòng)能使執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)十分均勻穩(wěn)定,可使運(yùn)動(dòng)部件換向時(shí)無(wú)換向沖擊.而且由于其反應(yīng)速度快,故可實(shí)現(xiàn)頻繁換向. 4）操作簡(jiǎn)單,調(diào)整控制方便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化.特別是和機(jī)電聯(lián)合使用,能方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán). 5）液壓系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù),使用安全可靠.由于各液壓元件中的運(yùn)動(dòng)件均在油液中工作,能自行潤(rùn)滑,故元件的使用壽

25、命長(zhǎng). 6)液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化標(biāo)準(zhǔn)化和通用化,便于設(shè)計(jì)制造維修和推廣使用.液壓傳動(dòng)在拉緊裝置上的以上優(yōu)點(diǎn)不僅能滿(mǎn)足輸送帶在起動(dòng)和正常平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)對(duì)拉緊力需要，而且結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，成本更低，安全性更高，所以本設(shè)計(jì)采用液壓式拉緊裝置。3 液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)及工況分析3.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)要求： 張緊小車(chē)最大行程 2.5m 張緊小車(chē)最大拉力 250kn當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，所需的輸送帶的拉緊力最大，即用公式表示為：l=2500mm ， =液壓張緊裝置的主要作用是保證滾筒與輸送帶之間產(chǎn)生足夠的摩擦力和輸送帶需要的張緊力；限制輸送帶在各支撐輥間的垂度，補(bǔ)償膠帶的彈性伸長(zhǎng)量，減小啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)輸送帶的動(dòng)負(fù)荷。執(zhí)行元件采用

26、液壓缸，液壓缸需隨張緊力的大小活塞做正反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，故選用單活塞桿式雙作用液壓缸。3.2 液壓回路工作過(guò)程液壓式自動(dòng)拉緊裝置的工作過(guò)程，由于拉緊力在輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)和正常運(yùn)行時(shí)不同，這就要求液壓系統(tǒng)必須能夠在兩種壓力下工作。在帶式輸送機(jī)運(yùn)料過(guò)程中由于負(fù)荷或其他原因引起增大時(shí)，液壓系統(tǒng)必須能使值降低到正常值。當(dāng)減少到低于正常值時(shí)，液壓系統(tǒng)的工作使值上升到額定值，以防止皮帶打滑。當(dāng)輸送帶處于超載運(yùn)行時(shí)，液壓系統(tǒng)必須有能力使帶式輸送機(jī)停車(chē)以實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)6。液壓系統(tǒng)的工作包括以下過(guò)程：1) 電源接通油泵供油，電磁換向閥工作，接通高壓溢流閥，此時(shí)油泵供油壓力為，液壓缸拉緊小車(chē)使輸送帶拉緊，已達(dá)到啟動(dòng)時(shí)所

27、需的拉緊力。2) 當(dāng)輸送機(jī)啟動(dòng)后，帶速達(dá)到額定速度時(shí)，通過(guò)繼電器使電磁換向閥斷電，電磁換向閥斷電復(fù)位后接通低壓溢流閥，使油泵供油壓力將為，此時(shí)液壓缸施加的拉緊力為輸送帶正常運(yùn)行時(shí)所需的拉緊力f。3) 在輸送機(jī)運(yùn)行中，由于負(fù)荷變化使值大于運(yùn)行值時(shí)，因平衡原理，液壓缸必須使輸送帶的彈性變形減少，以使值降低為正常值，這是液壓系統(tǒng)中由于壓力油受到壓縮而壓力超過(guò)時(shí)，液壓系統(tǒng)中的壓力油將返回油箱。4) 在輸送機(jī)運(yùn)行中，由于負(fù)載變化，使值小于正常值時(shí)拉力傳感器將給油泵信號(hào)，使油泵供壓力油，通過(guò)液壓缸拉緊小車(chē)，以提高值。5) 當(dāng)輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，輸送帶所需的拉緊力與液壓缸的拉緊力達(dá)到平衡時(shí)，油泵繼續(xù)供油，壓力

28、油將通過(guò)溢流閥回油箱，這時(shí)壓力繼電器工作，使油泵斷電以停止供油。6) 輸送機(jī)超載時(shí)，由于輸送帶的拉力作用將使液壓缸的移動(dòng)量超過(guò)拉緊行程，這時(shí)液壓缸將壓力行程開(kāi)關(guān)頂開(kāi)，使輸送機(jī)斷電，以實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)作用。3.3 動(dòng)力分析 由于啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行、制動(dòng)過(guò)程中輸送帶會(huì)發(fā)生蠕變，使輸送帶變長(zhǎng)而松弛。帶式輸送機(jī)的張緊裝置使輸送帶不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。張緊裝置通過(guò)液壓缸的伸縮來(lái)控制。并且在輸送帶出現(xiàn)松弛現(xiàn)象時(shí)張緊油缸在蓄能站的作用下立即收縮活塞桿,補(bǔ)償輸送帶的伸長(zhǎng)量,使輸送機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn),有效地保護(hù)了輸送帶，在輸送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)液壓缸保持拉緊狀態(tài)。由上可知液壓缸做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其必須客服的外負(fù)載為工作負(fù)載7。因此液壓缸的

29、負(fù)載隨著外負(fù)載的變化而變化，有太大的偶然性，所以可以做出如圖3-1的負(fù)載循環(huán)圖。3-1負(fù)載循環(huán)圖figure 3-1 duty cycle plans負(fù)載可以分為以下幾個(gè)階段： 啟動(dòng)階段：油缸開(kāi)始工作，當(dāng)運(yùn)行到t0時(shí)刻，張緊力達(dá)到最大f0啟動(dòng)輸送機(jī)，t2時(shí)刻輸送機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)后，油缸拉緊力逐漸減小在t2時(shí)刻達(dá)到輸送機(jī)正常運(yùn)行所需的張緊力f1. 正常運(yùn)行階段：在t2到t5這段時(shí)間里，由于輸送機(jī)隨外負(fù)載的不斷變化拉緊油缸的拉力也隨著不斷調(diào)整，只要保證f2f0輸送機(jī)就穩(wěn)定運(yùn)行 過(guò)載及保護(hù)階段:t5時(shí)刻開(kāi)始，輸送機(jī)負(fù)載急劇增大，拉緊油缸的拉力也急劇增大（f3f0）油缸行程不能保證輸送機(jī)的正常工作，這時(shí)系統(tǒng)

30、斷電，停止運(yùn)行，油缸的負(fù)載也急劇減小，達(dá)到過(guò)載保護(hù)的目的。3.4 運(yùn)動(dòng)分析液壓缸在開(kāi)始工作時(shí)預(yù)留一定的伸縮量以保證輸送帶出現(xiàn)松弛情況時(shí)及時(shí)拉緊保證其正常工作。輸送帶穩(wěn)定工作時(shí)拉緊油缸保持穩(wěn)定的拉緊力，并在異常時(shí)及時(shí)調(diào)整。根據(jù)負(fù)載循環(huán)圖和執(zhí)行元件液壓缸的工作過(guò)程可以做圖液壓缸的位移循環(huán)圖（圖3-2）和速度循環(huán)圖（圖3-3）。 圖3-2位移循環(huán)圖figure 3-2 displacement cycle plans 由于執(zhí)行元件液壓缸做拉緊運(yùn)動(dòng)，因此在工作前保留一定的伸出量l0，作為拉緊行程，所以油缸在開(kāi)始工作前的位移是最大的。開(kāi)始工作時(shí)，缸桿縮回，在t0時(shí)刻達(dá)到減小到l1啟動(dòng)輸送機(jī)，然后保持這種

31、狀態(tài)保證輸送機(jī)的正常運(yùn)行。當(dāng)t3時(shí)刻外負(fù)載增加時(shí)，油缸桿繼續(xù)縮回位移變?yōu)閘2以保證輸送機(jī)正常運(yùn)行所需要的拉緊力。在t5時(shí)刻外負(fù)載急劇增加超過(guò)油缸行程時(shí)，四天停止工作，油缸位移逐漸恢復(fù)到開(kāi)啟前的狀態(tài)。圖3-3速度循環(huán)圖figure 3-3 cycle of rate plans 油缸速度在啟動(dòng)時(shí)迅速達(dá)到最大，然后逐漸減小并在在輸送機(jī)啟動(dòng)及平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，減小到零。t3時(shí)刻負(fù)載變大，油缸繼續(xù)回縮，油缸速度也在回縮中增大然后恢復(fù)到零，系統(tǒng)達(dá)到另一個(gè)平穩(wěn)狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載急劇增大時(shí)，輸送機(jī)斷電停止工作，油缸也急劇恢復(fù)。4 擬定液壓系統(tǒng)圖4.1 工作原理該裝置主要由液壓泵站、拉緊油缸、蓄能站、電氣控制箱及附件等五

32、大部分組成(見(jiàn)圖4-1)。油缸通過(guò)動(dòng)滑輪、鋼絲繩與拉緊小車(chē)相連。系統(tǒng)工作時(shí),各元件壓力整定值,從高壓到低壓依次為溢流閥3、溢流閥13、壓力繼電器14、壓力繼電器13、壓力繼電器11。帶式輸送機(jī)工作時(shí)輸送帶必須處于張緊狀 態(tài),然后才能起動(dòng)輸送機(jī)主電機(jī)13。 圖4-1液壓張緊裝置控制系統(tǒng)圖figure 4-1 hydraulic tensioning device control system plans1粗過(guò)濾器 2液壓油泵 3溢流閥4手動(dòng)換向閥5液控單向閥6壓力表7油缸8動(dòng)滑輪9張緊小車(chē)10蓄能器12電磁換向閥15溢流閥16油箱11、13、14壓力繼電器4.2 控制系統(tǒng)工作過(guò)程合上隔離開(kāi)關(guān),電

33、源指示燈亮,控制電路得電,漏電閉鎖插件得電工作,檢測(cè)主回路負(fù)荷側(cè)的絕緣電阻。若絕緣損壞,電控箱被閉鎖,不能起動(dòng),若各回路皆正常,則按動(dòng)起動(dòng)按鈕開(kāi)始工作,油泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),帶動(dòng)油泵2,壓力油經(jīng)液控單向閥5進(jìn)入油缸7的前腔(活塞桿腔),通過(guò)動(dòng)滑輪8拉動(dòng)游動(dòng)張緊小車(chē)9。隨著油泵的運(yùn)行,系統(tǒng)壓力升高,當(dāng)系統(tǒng)壓力上升至11壓力繼電器的壓力整定值時(shí),帶式輸送機(jī)允許起動(dòng)。隨著油泵的運(yùn)行,壓力升至13壓力繼電器的壓力整定值時(shí),油泵電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行,當(dāng)達(dá)到14壓力繼電器的壓力整定值時(shí),輸送機(jī)正常工作,油泵電機(jī)停轉(zhuǎn)。由于系統(tǒng)存在泄漏,工作壓力將逐漸下降,當(dāng)壓力依次低于14、13壓力繼電器的壓力整定值時(shí),油泵電機(jī)重新起動(dòng)運(yùn)

34、行,再使系統(tǒng)壓力增至14的整定值。這樣系統(tǒng)壓力就始終穩(wěn)定在14和13的整定值之間,保持了輸送帶張緊力的恒定13。4.3 該裝置的特點(diǎn):(1)起動(dòng)拉緊力和正常運(yùn)行拉緊力可根據(jù)帶式輸送機(jī)張力的需要任意調(diào)節(jié)?？梢宰詣?dòng)實(shí)現(xiàn)起動(dòng)拉緊力為正常運(yùn)行拉緊力1.41.5倍的要求。系統(tǒng)一旦調(diào)定后,拉緊站即按預(yù)定程序自動(dòng)工作,保證輸送帶在理想狀態(tài)下運(yùn)行,從而可減小輸送帶厚度;(2)響應(yīng)快。帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí),輸送帶松邊突然松弛伸長(zhǎng),該拉緊站能立刻收縮油缸,以及時(shí)補(bǔ)償輸送帶的伸長(zhǎng),使緊邊的沖擊力減小,從而使起動(dòng)平穩(wěn)可靠,避免斷帶事故的發(fā)生;(3)具有斷帶時(shí)自動(dòng)停止帶式輸送機(jī)和打滑時(shí)自動(dòng)增加拉緊力等保護(hù)功能;(4)結(jié)構(gòu)緊

35、湊,安裝空間小;(5)可與集控裝置連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)該拉緊站的遠(yuǎn)距離控制等。5 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)5.1 初選系統(tǒng)壓力依據(jù)表1-27及表23.1-28初選系統(tǒng)壓力,即供油壓力p=31.5mpa。5.2 計(jì)算液壓缸尺寸 油缸裝配簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5-1 圖5-1 figure-11 滑輪 2 活塞桿 3 防塵圈 4 密封圈 5 油缸前端蓋 6 軸套 7 活塞 8 密封圈 9 o型密封圈 10 銷(xiāo)釘 11 固定套 12 密封圈5.2.1 缸筒1) 缸筒材料缸筒材料選擇45號(hào)無(wú)縫鋼管，調(diào)質(zhì)到241285hb。查表23.3-48 =105mpa b=700mpa s=650mpa 2) 缸筒結(jié)構(gòu)：前后均采用焊接形式

36、。3) 缸筒計(jì)算a. 單活塞液壓缸內(nèi)徑計(jì)算由于改液壓缸用于液壓拉緊裝置負(fù)載為拉力由式23.3-18 (5-1)f02：實(shí)際試用拉力，f02=250kn ：液壓缸負(fù)載率，取=0.6 ：液壓缸的總效率，取 =0.8 d：為活塞桿直徑（m） 查表5-89取速比=2 由式5-79 (5-2)得2d2=d2則上式可化為 代入數(shù)據(jù)d=200mm 據(jù)表23.1-48、23.1-58圓整取d=200mm d=140mm b. 缸筒壁厚計(jì)算對(duì)于薄壁缸筒一般按式3-410 (5-3)d：液壓缸內(nèi)徑pmax：最高工作壓力，見(jiàn)式23.1-18 pmax1.5pn=1.531.5=47.25mpa:材料需用拉力，=b/

37、n，n為安全系數(shù)，一般取n=1.5. =b/1.5=700/1.5=466.7mpa。所以有： =10.125mm據(jù)表31-511圓整取=12mm 則缸筒外經(jīng)d1=d+2=200+212=224mmc. 缸筒壁厚驗(yàn)算a. 液壓缸的額定壓力pn應(yīng)低于一定的極限值式23.3-78 （5-4）代入數(shù)據(jù)有： 滿(mǎn)足條件。b. 缸筒底部厚度計(jì)算取缸筒底為平面，則據(jù)式23.3-148 （5-5） 1：缸筒底部厚度 d0:計(jì)算處的直徑，d0=130mm pn：額定壓力 ：底部材料許用應(yīng)力，取材用45號(hào)鋼 =130mpa 本油缸在鋼桶底部設(shè)置油孔，因此取1=70mm。油缸后端蓋結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸如圖5-2： 圖5-

38、2 figure 5-2 d油缸前端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼，結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸見(jiàn)圖5-3 e最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱(chēng)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度h。如圖5-4.導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性。對(duì)一般液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度h應(yīng)滿(mǎn)足下式： （5-6） 式中 l液壓缸的最大行程，mm； d缸筒內(nèi)徑，mm。 所以有 取h=225mm。圖5-3figure 5-3 圖5-4 figure 5-4 活塞的寬度，一般取，本設(shè)計(jì)中??；導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度a，在時(shí)取，在時(shí)取，本設(shè)計(jì)?。粚?dǎo)向長(zhǎng)度不足時(shí)，不能過(guò)度增大a和b，在必要時(shí)可在導(dǎo)向套與活塞之間裝一

39、隔套。隔套長(zhǎng)度c由最小導(dǎo)向長(zhǎng)度h決定 （5-7） 即有。4） 缸筒加工要求 缸筒內(nèi)徑選擇h8配合，內(nèi)徑表面粗糙度取ra=0.1m。 缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度取8級(jí)。 缸筒端面t的垂直度取7級(jí)精度。 為了防止腐蝕以及其他試用的特殊要求，缸筒的內(nèi)表面鍍鉻，鍍層厚度為3040m。鍍后衍磨或拋光。 缸筒上的焊接件（如油口等）均必須在半精加工之前進(jìn)行，以免精加工之后引起內(nèi)孔變形。缸筒相關(guān)尺寸如圖5-5。 圖5-5figure 5-55.2.2 活塞1) 活塞結(jié)構(gòu)形式 選用密封件、導(dǎo)向環(huán)分槽安裝的整體活塞。2) 活塞的密封 采用y形活塞用橡膠密封圈 gb/t10708.1-1989 活塞內(nèi)徑密封用o形密封圈

40、 gb/t3452-19923) 活塞材料 采用有導(dǎo)向環(huán)選用35號(hào)鋼4) 加工要求 活塞外經(jīng)d1的徑向跳動(dòng)公差取8級(jí)精度。 端面t對(duì)內(nèi)孔 d1 軸線的垂直度公差值按7級(jí)精度 活塞的圓柱度公差按9級(jí)精度 活塞結(jié)構(gòu)尺寸：寬度取b=0.8d=160mm 活塞結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸見(jiàn)圖5-6： 圖5-6figure 5-65.2.3 活塞桿1）活塞桿結(jié)構(gòu)a. 桿體：由于d/d比值較大，故選擇空心桿。b. 活塞桿外端結(jié)構(gòu)：是液壓缸與負(fù)載連接的部位，采用動(dòng)滑輪。c. 活塞桿的內(nèi)端結(jié)構(gòu)：用來(lái)與活塞連接的部位，采用軸套。2）活塞桿材料 桿體選用45號(hào)無(wú)縫鋼管，桿體兩端選用45號(hào)鋼。 3）活塞桿的相關(guān)尺寸 鋼管外徑d=

41、140mm，內(nèi)徑。相關(guān)尺寸見(jiàn)圖5-6。 圖5-7figure 5-74）活塞桿的導(dǎo)向密封和防塵 采用gb/t10708.3-1989 fa型橡膠防塵圈；gb/t10708.1-1989 活塞桿用y型橡膠密封圈； gb/t3452.1-1992 液壓氣動(dòng)用o型橡膠密封圈。5） 活塞桿的加工技術(shù)要求 活塞桿粗加工后，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度為hb229285.最后高頻淬火，表面硬度為hrc4555； 活塞桿外徑d與導(dǎo)向套內(nèi)孔采用f9級(jí)配合；螺紋連接處取較緊配合。 活塞桿外徑d與活塞配合直徑的橢圓度和錐度均都不大于相應(yīng)直徑的公差之半；徑向跳動(dòng)不大于0.01mm； 活塞桿軸線不垂直度在500mm上不大于0.

42、03mm; 活塞桿表面應(yīng)鍍鉻并拋光，表面粗超度不低于0.320.63m。5.2.4 活塞導(dǎo)向環(huán)具有精確的導(dǎo)向作用，并可以吸收活塞運(yùn)動(dòng)隨時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。本液壓缸采用浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)。結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-7 圖5-8figure 5-8取a=2mm b=8mm5.3 計(jì)算液壓缸流量 油缸內(nèi)的壓力為7： = （5-8）式中 啟動(dòng)拉力，n； d 油缸內(nèi)徑，mm； d 活塞桿直徑，mm； 油缸機(jī)械效率，一般取=0.95.輸送機(jī)啟動(dòng)的壓力為： =16.4mpa 油缸的有效工作面積為： a=160 油缸工作時(shí)所需的最大流量為： q=式中 油缸活塞桿運(yùn)動(dòng)速度，查相關(guān)資料取 1.5m/min； a油缸有效工作面積，.則

43、： q1.524l/min5.4 液壓缸相關(guān)強(qiáng)度驗(yàn)算5.4.1 缸筒與后缸蓋的焊縫強(qiáng)度計(jì)算 缸筒與缸蓋用焊接連接時(shí)，如圖5-9所示，其焊接應(yīng)力計(jì)算如下： （5-9） （5-10） 圖5-9figure 5-9式中 f液壓缸的最大推力，f=250000n； 缸筒外徑，； 焊縫低經(jīng)，； 焊條效率，取； 焊條材料的抗拉強(qiáng)度，采用t422焊條時(shí)； n 安全系數(shù)，取n=5. 由上可得： 成立，所以缸筒與后端蓋的焊縫滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。5.4.2 活塞桿的強(qiáng)度驗(yàn)算在活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算中，通常以液壓缸的活塞桿端部和缸筒后端均為耳環(huán)膠接安裝方式作為整體情況來(lái)考慮，并令活塞全部伸出時(shí)，活塞端部與負(fù)載連接點(diǎn)與液壓缸支撐點(diǎn)

44、間的距離假定為。由于液壓缸用于膠帶運(yùn)輸機(jī)張緊裝置，因此其安裝屬于一端固定剛性導(dǎo)向，一端剛性固定，其安裝及導(dǎo)向系數(shù)k=0.707。活塞桿壓縮或拉伸強(qiáng)度：滿(mǎn)足式23.3-288 （5-11）式中 f液壓缸的最大推力，n； 材料的屈服強(qiáng)度，桿體選用45號(hào)無(wú)縫鋼管，s=650mpa。 安全系數(shù)一般；取。 d活塞桿直徑,m。 所以有: =38.3即滿(mǎn)足活塞桿的拉伸強(qiáng)度?；钊麠U彎曲穩(wěn)定性計(jì)算：活塞桿的彎曲強(qiáng)度計(jì)算按歐拉公式進(jìn)行?；钊麠U彎曲失穩(wěn)臨界負(fù)荷，可按式23.3-308 = （5-12）在彎曲失穩(wěn)臨界條件時(shí)，活塞桿將縱向彎曲。因此須滿(mǎn)足最大工作負(fù)荷。式中 e活塞桿材料的彈性模數(shù)，鋼材； j活塞桿橫截面

45、慣性矩，圓環(huán)面； d活塞桿的外徑，d=140mm=0.14m； 活塞桿的內(nèi)徑，=0.08m； k安裝及導(dǎo)向系數(shù)，k=0.707； 安全系數(shù)，一般?。?安裝距，。所以有： = =1.43 所以滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度。5.4.3 活塞桿兩端封閉處焊縫強(qiáng)度計(jì)算活塞桿焊接連接時(shí)，如圖5-10所示，其焊接應(yīng)力計(jì)算如下： （ 4-13） 圖5-10figure 5-10式中 f液壓缸的最大推力，f=250000n； 活塞桿外徑，； 焊縫低經(jīng)，； 焊條效率，??； 焊條材料的抗拉強(qiáng)度，采用t422焊條時(shí)； n 安全系數(shù)，取n=5. 由上可得： 成立，所以缸筒與后端蓋的焊縫滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。6. 液壓元件和專(zhuān)用件的選擇 6.

46、1 液壓泵的選擇 6.1.1 確定液壓泵的工作壓力 液壓泵的最大工作壓力由式1-207 （6-1） 式中 執(zhí)行元件的最大工作壓力 液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的壓力損失。 由于液壓油在主油路上流經(jīng)一個(gè)手動(dòng)換向閥、一個(gè)單向閥，其壓力損失很小粗估其壓力損失 0.2mpa，則油泵的工作壓力： 16.4 即油泵的最大工作壓力 。6.1.2 確定液壓泵的流量 油泵泄漏系數(shù)k=1.1,取k=1.1 ，則油泵的流量為： 26l/min （6-2） 可選用天津市天機(jī)液壓機(jī)械有限公司生產(chǎn)的 g5-10-1e13s-r型齒輪泵。其參數(shù)為每轉(zhuǎn)排量， 驅(qū)動(dòng)功率p=20.1kw,額定工作壓力 。當(dāng)由的電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，該泵最

47、大流量。油泵效率 。 6.2 油泵電機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)功率為： （6-3）則電動(dòng)機(jī)功率為： 當(dāng)聯(lián)軸器的效率 時(shí) ，電動(dòng)機(jī)功率為 可選用山西防爆電機(jī)（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)的yb2-132s-2b35型防爆三相異步電動(dòng)機(jī)。其參數(shù)為：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) ，功率 . 6.3 控制閥的選擇選擇控制閥的依據(jù)是系統(tǒng)的最高壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量及閥的操縱、安裝等。6.3.1 選擇控制閥須注意的問(wèn)題 確定通過(guò)閥的實(shí)際流量 此時(shí)要注意通過(guò)管路的流量與油路串、并聯(lián)的關(guān)系：油路串聯(lián)時(shí)系統(tǒng)的流量即為油路各處所通過(guò)的流量；油路并聯(lián)且各油路同時(shí)工作時(shí)系統(tǒng)的流量等于各條油路通過(guò)流量的總和。 注意單活塞桿液壓缸兩回油的差異 活塞外伸和內(nèi)縮時(shí)回油量是不同的，內(nèi)縮時(shí)無(wú)桿腔回油流量與外伸時(shí)有桿腔的回油量之比，等于兩腔活塞面積之比。若通過(guò)閥的實(shí)際流量確定小了，將導(dǎo)致閥的規(guī)格選的小，使閥的局部壓力損失過(guò)大，引起油溫過(guò)高等弊端，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作。 既要正確選用滑閥中位機(jī)能也要把握滑閥的過(guò)渡狀態(tài)技能 滑閥的過(guò)渡狀態(tài)機(jī)能指換向過(guò)渡位置滑閥油路的聯(lián)通狀況，掌握滑閥的過(guò)渡狀態(tài)機(jī)能，以便核查滑閥在換向過(guò)渡過(guò)程中，是否因有油路全被堵死情況而導(dǎo)致系統(tǒng)瞬時(shí)壓力無(wú)窮大的現(xiàn)象。 注意卸荷溢流閥與外控順序閥作卸荷閥的區(qū)別 卸