帶式輸送機原始設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計論文

(此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！)摘要隨著帶式輸送機在煤礦、碼頭、電廠等地方的使用越來越廣泛，對運輸能力大，傾角大的皮帶機需求也越來越多，更要求它們安全可靠，自動化程度高，經(jīng)營費用低，從而節(jié)約基建投資。本文針對大傾角、高強度帶式輸送機設(shè)計過程中存在的問題，從四個方面對大傾角帶式輸送機進行分析研究。從理論上解析大傾角帶式輸送機的計算過程，從大傾角帶式輸送機的理論入手，詳細(xì)計算物料的橫截面積、圓周力、滾筒軸功率和電機功率，利用逐點計算法計算各個滾筒的合張力以及傳動滾筒的扭距，計算出膠帶的最大張力和最大逆止力矩，給大傾角皮帶機在煤礦井下的使用給予理論上的支持。對部件的結(jié)構(gòu)提出具體的設(shè)計思路，從驅(qū)動裝置入手，引進了機電液一體化的可控制軟啟動傳輸，它既能實現(xiàn)皮帶機軟啟動，又能很好的保證電動機的功率平衡，在皮帶機的中間部分的承載段，設(shè)置了有4個托輥的深槽型托輥組，對提高物料對膠帶的摩擦力，提高運輸傾角有很大的作用。在逆止器的設(shè)計過程中，采用了低速軸逆止器，要求能獨立完成逆止性能，提高了皮帶機的安全性，以保證大傾角皮帶機的安全運行。關(guān)鍵詞：大傾角；高強度；帶式輸送機；結(jié)構(gòu)設(shè)計ABSTRACTWiththemoreandmoreapplicationofbeltconveyorincoalmine,wharf,powerstationandotherplaces,theneedsforbeltconveyorwithsuper-longdistance,ordertosavetheinvestmentoffundamentalconstruction.Thispaperresearchontheproblemsinthedesigningprocessofthebeltconveyorwithsuper-longdisrance,ofeverydrumandtorsionofdrivingdrum,calculatingthemaximumstrainandthemaximumreversestoppingtorque,togivethesupportontheoryforusingbeltconveyorwithsuper-longdistance,achieveflexiblestart-upofbeltconveyor,butalsocanbetterguaranteethebalanceofmotorpower.Thereisadeepgrooverollerswith4carrierrollerinthemiddleloadinglineofbeltconveyor,thisplayanimportantroleinenhancingthefrictionthatthematerialgivetothebeltandadvancingcarriagedip.Inthedesigningprocessofbackstops,thereare2backstopswhichrequiredtocompletetheprincipleofthebackstopindependentlyareemployed,inthiscasethecapacityofsecurityisadvanced,inordertoinsurethebeltconveyorwith目錄緒論……………………11.1目前皮帶機的應(yīng)用情況…………11.2大傾角線路物料輸送的類型及特點……………1輸送機初步設(shè)計計算…………………62.1帶式輸送機原始參數(shù)……………62.2初步設(shè)計計算……………………6輸送機的動力學(xué)特性研究……………243.1大傾角帶式輸送機起動性能計算分析…………243.2帶式輸送機停車過程分析………273.3輸送機設(shè)計結(jié)論…………………27輸送機的電氣控制部分……………304.1控制裝置的特點…………………304.2主要功能………304.3系統(tǒng)工作原理…………………304.4PLC工作原理…………………304.5輸送機電控程序………………314.6輸送機系統(tǒng)的保護…………………344.7超溫自動灑水裝置…………………35小結(jié)…………37致謝……………38參考文獻………………………391緒論帶式輸送機是以膠帶兼作牽引機構(gòu)和承載機構(gòu)的一種連續(xù)動作式運輸設(shè)備，是目前井下煤炭的主要運輸設(shè)備。其優(yōu)點是運輸能力大，結(jié)構(gòu)簡單，運行平穩(wěn)，運轉(zhuǎn)可靠，工作阻力小，能耗低，對環(huán)境污染小，便于集中控制和實現(xiàn)自動化，管理、維護方便，在連續(xù)裝載條件下可實現(xiàn)連續(xù)運輸，代表現(xiàn)代物流技術(shù)的發(fā)展方向。大傾角帶式輸送機可以減小輸送距離，降低巷道開拓量，減少設(shè)備投資，在露天礦可以直接安裝在非工作邊坡，節(jié)省大量土方工程和投資。1.1目前帶式輸送機的應(yīng)用情況帶式輸送機的種類很多，常用的主要有以下幾種：通型帶式輸送機通型帶式輸送機是一種固定式帶式輸送機，其特點是機架固定在底板上或基礎(chǔ)上，整個機身成剛性結(jié)構(gòu)，一般廣泛地使用在運輸距離不太長，一旦敷設(shè)即永久使用的地點，例如：煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)、洗煤廠及井下主要運輸大巷。繩架吊掛式帶式輸送機繩架吊掛式帶式輸送機是一種將其機架用鋼絲繩或鐵鏈吊掛在頂板上的帶式輸送機，主要用于地板或地基起伏不穩(wěn)定，服務(wù)時間較短的場合，如：煤礦井下采區(qū)上、下山、順槽和集中運輸巷。伸縮帶式輸送機可伸縮帶式輸送機的優(yōu)點是能夠比較靈活而又迅速的伸長和縮短，主要用于前進或后退式長壁采煤工作面的順槽運輸和巷道掘進時的運輸工作。鋼繩芯帶式輸送機鋼繩芯帶式輸送機在結(jié)構(gòu)形式上相同于普通帶式輸送機，只是輸送帶由織物芯改為鋼絲繩芯帶，具有輸送距離長，運輸能力大，運行速度高，輸送帶成槽性好和壽命長等優(yōu)點。大傾角帶式輸送機大傾角帶式輸送機可以減小輸送距離，降低巷道開拓量，減少設(shè)備投資，在露天礦可以直接安裝在非工作邊坡，節(jié)省大量土方工程和投資。1.2大傾角線路物料輸送的類型及特點目前國內(nèi)外的大傾角帶式輸送機主要有以下幾種（1）壓帶式帶式輸送機：其輸送傾角最大可達90o。（2）管狀帶式輸送機：這種設(shè)備傾角可達30o，在采取措施后可達40o。（3）波紋檔邊橫隔板輸送機：其適用傾角可達90o。（4）深槽光面輸送帶輸送機：輸送傾角可達25o。（5）帶有魚尾板的V型橫斷面輸送機：適應(yīng)傾角可達40o。（6）鏈牽引帶式輸送機（7）花紋輸送帶輸送機：傾角最大可達30o。特點上運帶式輸送機的特點（1）2范圍內(nèi)。（2）軟起動控制：為避免機械與電氣沖擊，傳動滾筒打滑，應(yīng)采用軟起動裝置。（3）斷帶保護：由于輸送傾角較大，應(yīng)有斷帶保護裝置。（4）制動平衡控制：使用多臺逆止器和制動器時，應(yīng)具有一定的制動力，自動平衡調(diào)節(jié)功能。2帶式輸送機初步設(shè)計計算2.1帶式輸送機原始參數(shù)見下表表2.1基本原始參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值設(shè)計運輸能力Q150th運輸距離L500提升高度H244m原煤松散密度γ0.95tm3煤的最大塊度αmax200mm煤的動堆積角ρ30o2.2初步設(shè)計計算輸送帶選擇計算輸送帶是帶式輸送機的重要組成部分，貫穿輸送機全長，為機身長度的兩倍多，在設(shè)備檢修中占很大比重。同時，輸送帶是貨物的承載機構(gòu)，又是輸送機的牽引機構(gòu)，需要具有足夠的強度和較好的撓性，同時還應(yīng)具有耐磨、耐腐蝕的要求。在煤礦井下使用的輸送帶還必須具有阻燃性，輸送帶價格比較昂貴，約占輸送機總成本的25%—50%，因此輸送帶選擇的合理與否直接影響帶式輸送機的投資。運行成本，更重要的是將直接影響輸送機的可靠、安全運行。對于大傾角帶式輸送機來說輸送帶的安全性將大大減小和避免重大斷帶事故發(fā)生。（1）輸送帶運行速度的選擇輸送帶的運行速度是輸送機設(shè)計計算的重要參數(shù)，輸送機的帶速和帶寬的平方與設(shè)備的運輸能力成正比，因此在輸送量一定時，可適當(dāng)提高帶速，以減少帶寬，并且當(dāng)帶速增加時，輸送機的線載荷減少，張力隨著降低，可以采用強度降低，價格便宜的輸送帶，從而降低輸送機成本。對于上運輸送機帶速可適當(dāng)高些，目前帶式輸送機推薦的帶速為1.25——4ms，本設(shè)計中初步確定帶速為2.5ms。（2）輸送帶寬度計算帶寬應(yīng)滿足兩個條件：設(shè)計運輸能力條件和物料塊度條件。1）按輸送能力確定帶寬B1帶式輸送機的輸送能力與帶寬和帶速的關(guān)系是：B1=式中：K——貨載斷面系數(shù)，查表K=458oB1——輸送帶寬度，m——輸送機速度，ms——運送貨載的集散容重，tm3C——輸送機傾角對輸送量的影響系數(shù)，C=0.81因此，滿足生產(chǎn)能力所需的帶寬：B1==0.735m2）按輸送物料的塊度確定帶寬B2因為本帶式輸送機輸送原煤，且αmax=200mm，有：B22×αmax+200=2×200+200=600mm實際確定帶寬時B=max{1000B1，B2}=800mm，選用800mm寬的輸送帶能滿足要求。（3）初選輸送帶我國目前生產(chǎn)的輸送帶有以下幾種：尼龍分層輸送帶、塑料輸送帶、整體帶芯阻燃帶、鋼絲繩芯帶等。在輸送帶類型確定上應(yīng)考慮如下因素1）煤礦井下必須使用阻燃輸送帶，為延長輸送帶使用壽命，減小物料磨損，應(yīng)盡量選用橡膠貼面，其次為橡塑貼面和塑料貼面的阻燃輸送帶。2）在同等條件下優(yōu)先選擇分層帶，其次為整體帶芯和鋼絲繩芯帶。3）覆蓋膠的厚度主要取決于被運物料的種類和特性，給料沖擊的大小，帶速與機長。4）由于尼龍、維尼龍帆布層帶阻燃性能差，所以在此不予采用。綜合該機各類特性參數(shù)和技術(shù)特性，由于該輸送機輸送角度較大（20o），對輸送帶強度要求較高，為此初選輸送帶采用鋼絲繩芯花紋輸送帶，初選輸送帶如表2.2：表2.2輸送帶的參數(shù)輸送帶型號帶寬帶質(zhì)量帶厚鋼絲繩最大直徑GX2000800mm=32kgm27+7mmd=6.75mm（4）輸送帶長度計算該輸送機采用尾部拉緊（雙滾筒傳動），輸送帶長度為：其中：L——輸送機長度，mD1、D2、……..Di——驅(qū)動滾筒、張緊滾筒及主要改向滾筒直徑A——接頭長度，鋼絲繩芯膠帶接頭長度為A=1.18N——接頭數(shù)目，取N=8LR——輸送帶繞過驅(qū)動部增加的長度，取LR=20米則：LO=2*500+3.14*（1.25*1*2+1.25）+1.18*2+20=1045推薦采用輸送帶長度為1045米輸送機布置形式的分析確定由于該輸送機運輸角度較大，運輸距離長，為此選擇雙滾筒驅(qū)動的布置方式，具體見下圖：2.1帶式輸送機布置示意圖2.2.3托輥的選擇帶式輸送機的主要部件是托輥，托輥是承托輸送帶使它的垂度不超過限定值以減少運行阻力，保證帶式輸送機平穩(wěn)運行的部件。托輥沿帶式輸送機全長分布，數(shù)量很多，其總重約占總機重量的30%——40%，成本約占輸送機總成本的25%——30%，所以，托輥質(zhì)量的好壞直接影響輸送機的運行，而且托輥的維修費用已成為帶式輸送機運營費用的重要組成部分，因此選擇托輥時主要考慮下列因素：載荷的大小及特征，輸送帶的寬度和運行速度，使用條件，輸送機的工作制度，被運送物料的性質(zhì)，軸承壽命，維修制度等。（1）托輥的結(jié)構(gòu)1）托輥組的種類托輥組是用于支撐輸送帶及輸送帶上承載的物料，保證帶穩(wěn)定運行的裝置，托輥組形式的選擇可根據(jù)托輥在不同部位的情況選擇，本機上所有的托輥種類如下：a.槽形托輥：用于承載分支輸送散狀物料，成槽角為60o。b.V形、平形托輥：用于下分支支撐輸送帶。c.緩沖托輥：安裝在受料段下方，減小輸送帶所受的沖擊，延長帶的使用壽命。d.調(diào)心托輥：用于調(diào)整輸送帶跑偏。e.過渡托輥：安裝在滾筒與第一組托輥之間，可使輸送帶逐步成槽或由槽形展平，以降低輸送帶邊緣因成槽延伸而產(chǎn)生的附加應(yīng)力，同時也防止輸送帶展平時出現(xiàn)撒料現(xiàn)象。圖2.2托輥部分示意圖2）托輥間距的確定托輥間距的選擇應(yīng)考慮物料性質(zhì)，輸送帶的垂度及運行阻力等條件的影響，托輥間距應(yīng)滿足兩個條件：輥子軸承的承載能力及輸送帶的下垂度，同時應(yīng)配合考慮該處的輸送帶張力，使輸送帶獲得合適的垂度。上部重段承載托輥間距查表（1.2m），下部空段托輥一般取上部托輥間距的兩倍。在重段凸弧托輥間距取重段的二分之一，輸送帶裝載段其間距為直線段間距的12或13?？紤]到煤輸送量相對帶強不是很大，為減少投資和安裝費用，本機各類托輥組間距為：承載托輥間距為：=1.2m回程托輥間距為：=2.4m緩沖托輥間距為：=0.5m3）托輥直徑和長度的確定托輥的直徑和托輥軸的直徑以及軸承可根據(jù)托輥所受的載荷情況選擇，托輥直徑的大小直接影響托輥的使用壽命，直徑越大壽命越大，對輸送帶的承托效果也越好，根據(jù)載荷情況及帶速、帶寬等確定托輥直徑：承載托輥直徑=Ф89mm=14回程托輥直徑=Ф89mm=12緩沖托輥直徑=Ф89mm=17.14）托輥阻力系數(shù)托輥軸承均采用滾動軸承，迷宮式密封，由于旋轉(zhuǎn)部件不與密封直接接觸，所以運行阻力?。撼休d段阻力系數(shù)=0.03回程段阻力系數(shù)=0.025(2)托輥的壽命校核1）基本參數(shù)確定計算a.輸送帶質(zhì)量由上述輸送帶選型結(jié)果可知：=32kgm2×0.8m=25.6kgmb.物料線質(zhì)量q當(dāng)已知設(shè)計運輸能力和帶速時，物料的線質(zhì)量為：===50kgm式中：——每小時運輸量，t；——軸承許用靜載荷，N；——作用在軸承上的當(dāng)量靜負(fù)荷，N。其動負(fù)荷工作壽命可由下式計算：=式中：——軸承動負(fù)荷下的工作壽命，；——輸送帶速度，ms；——托輥直徑，m。則有：==537rmin對于204軸承有：=6300N，=10000N則有：==60981h==79782h考慮到煤礦驚嚇井下特殊的使用條件，承載托輥實際設(shè)計壽命應(yīng)為理論計算壽命的0.7倍，則軸承托輥的使用壽命為：=0.7min{L0′、LC′}=0.7×60981=42687h可知承載托輥能滿足帶式輸送機托輥壽命必須高于30000h的要求。d.回程分支托輥的壽命計算回程分支托輥靜載荷工作壽命為：==176430h==398649h回程分支使用條件好于承載分支，則回程托輥設(shè)計使用壽命為：=0.7min{L0"、LC"}=0.7×176430=123501h可知，回程托輥也能滿足帶式輸送機托輥壽命的要求。3）過渡段托輥組的布置在輸送機的頭尾部，輸送帶由平形變成槽形或者由槽形變成平行的段叫過渡段。在過渡段，輸送帶的傾角由零逐漸過渡到最大槽角。如果過渡段托輥組的布置不合理，將直接影響輸送帶的強度和壽命。尤其在高張力區(qū)，影響更為嚴(yán)重，所以必須重視高張力區(qū)托輥組的過渡布置,達到設(shè)計的合理化。過渡段的布置如圖所示。輸送帶在高張力區(qū)由0°→5°→10°→15°→20°→25°→30°→35°。過渡段間距由下式計算：=式中：——兩過渡托輥組間距，m；——托輥長度，m；——第i組托輥槽角，度；——張力系數(shù)，在高張力區(qū)取1.5，在低張力區(qū)取2；——輸送帶的伸長系數(shù)，對于鋼絲繩芯輸送帶取0.002。則有：=0.315×=0.614m式中:——頭部高張力區(qū)兩過渡托輥組間距，m；所以托輥組過渡段布置參數(shù)如下表：表2.3托輥組過渡段參數(shù)表側(cè)托輥成槽角=5o=10o=15o=20o=25o=30o=35o托輥距(m)0.6140.6140.6140.6140.6140.6140.614（4）線路阻力計算線路阻力包括直線阻力和彎曲段阻力。除了上述基本阻力外，還受附加阻力，包括物料在裝卸點加速時與輸送帶之間的摩擦阻力，簡稱物料加速阻力；裝料點的導(dǎo)料槽摩擦阻力；清掃裝置的摩擦阻力；中間卸料裝置的阻力等。下面分別予以計算：各直線段阻力承載分支：=9.8×350〔(50+11.7+25.6)×0.03×0.9+(50+25.6)×0.3〕=97121N回程分支：=9.8×350〔(25.6+5)×0.025×0.9-25.6×0.3〕=-27560N2）曲線段阻力對于改向滾筒處的曲線段阻力，按改向處相遇點張力的3—5%計算：對改向處圍包角<90°的情況，可按計入。對主傳動滾筒，曲線段阻力按主滾筒相遇點和分離點張力之和的3—5%計算：3）局部阻力b．裝卸點導(dǎo)料槽側(cè)板力，{據(jù)[1]中式6-4-4}其中：——帶寬，m——物料集散密度，tm3——導(dǎo)料槽側(cè)板長度，mc.清掃器阻力彈簧清掃器阻力：空段清掃器阻力：（5）輸送帶張力的計算用逐點法計算輸送帶關(guān)鍵點張力，輸送帶張力應(yīng)滿足兩個條件：1）摩擦傳動條件：即輸送帶的張力必須保證輸送機在任何正常工況下都無輸送帶打滑現(xiàn)象發(fā)生==式中：——輸送帶與傳動滾筒相遇點處張力，N——輸送帶與傳動滾筒分離點處張力，N——傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)，采用包膠滾筒，=0.25——輸送帶與傳動滾筒間的圍包角，取==210°n——摩擦力備用系數(shù)，取n==1.22）垂度條件：即輸送帶的張力必須保證輸送帶在兩托輥間的垂度不超過規(guī)定值或滿足最小張力條件。其中：——重載段輸送帶最小點張力，N——空載段輸送帶最小點張力，N在此我們先按摩擦條件計算,再按垂度條件進行校核。按摩擦條件計算先按摩擦條件計算，設(shè)S1為已知，以傳動滾筒奔離點為S1，按逐點張力法依次進行計算得：S1S2=S1+WK=S1-27560NS3=1.02S2=1.02（S1—27560）=1.02S1-28111NS4=S3+WZ=1.02S1-28111+97121=1.02S1+69010NS5=1.02S4=1.02（1.02S1+69010）=1.04S1+70390NS6=S5S7=1.02S6=1.02（1.04S1+70390）=1.06S1+71798N由摩擦條件知：所以：則：S1=60334NS2=32774NS3=33430NS4=131571NS5=134202NS6=134202NS7=136886N按垂度條件驗算：由系統(tǒng)布置可知承載分支張力最小點在3點，回程分支張力最小點在2點，則有：=4177N=2829N由上述比較可知，承載分支和回程分支張力滿足垂度要求。（6）輸送帶強度驗算考慮到輸送帶的壽命、啟動時的動應(yīng)力、輸送帶的接頭效果、輸送帶的磨損，以及輸送帶的備用能力，選輸送帶時必須有一定的備用能力（即安全系數(shù)），對于一般強力帶式輸送機靜安全系數(shù)一般取m≥7。根據(jù)以上計算可以確定輸送帶的最大張力Smax,則應(yīng)滿足：由上式有：其中：m——輸送帶安全系數(shù)——帶芯拉斷強度，NmmB——帶寬，mm由鋼絲繩芯輸送帶選型表中查得：=2000Nmm此處校核輸送帶的安全系數(shù)為：=11.7>7可知所選用的輸送帶滿足設(shè)計要求（7）牽引力和電動機功率的計算1）輸送機的總牽引力=N2）電動機功率其中K—電動機功率備用系數(shù)，取K=1.3；—傳動系數(shù)的工作效率。則有N=169KW由此可知，所選輸送帶能滿足要求。3）選擇電動機功率與數(shù)量應(yīng)符合如下要求：1）額定功率；2）考慮到臺數(shù)和單電動機功率符合各驅(qū)動滾筒牽引力配比；3）盡可能用同一型號電動機，以減少備用臺數(shù)。根據(jù)前述計算，查《機械設(shè)計選型手冊》據(jù)表23—1—101可確定采用YB2355M1—4型電動機，功率220（8）滾筒的選擇滾筒是帶式輸送機的又一重要部件，按其結(jié)構(gòu)與作用的不同分為傳動滾筒、改向滾筒等，其直徑應(yīng)根據(jù)輸送帶的帶芯層數(shù)來決定。1）傳動滾筒直徑的選擇選擇傳動滾筒直徑時，可按四個方面考慮：a．限制輸送帶繞過傳動滾筒時產(chǎn)生過大的附加彎曲應(yīng)力計算滾筒直徑：D1≥150d=150×6.75=1013mm式中D—傳動滾筒直徑，mmd—鋼絲繩直徑，mmb.為限制輸送帶表面比壓，以免造成覆蓋脫落的滾筒直徑：式中S—輸送帶張力，N（此處以最大張力Smax代入）B—輸送帶寬度，mma－鋼絲繩間距，mm查表得a=12mm［Ｐ］—輸送帶表面許用比壓，取［Ｐ］=1MPa=1Nmm2c.限制覆蓋膠或花紋變形量小于6%的傳動滾筒直徑為：D≥35k（b+0.5d）式中k—圍包角影響系數(shù)，當(dāng)圍包角小于90°時，k=0.8，否則k=1b—鋼絲繩輸送帶上覆蓋膠厚度，查表得b=7mmD3≥35×1×（7+0.5+6.75）=363mmd.當(dāng)輸送帶彎曲頻次高時，滾筒直徑要相應(yīng)大一點，以補償高頻次彎曲疲勞破壞程度。綜上所述，傳動滾筒直徑D=max｛D、D、D｝=max偏大取標(biāo)準(zhǔn)值可得D=1250mm2）改向滾筒直徑的選擇a.高張力區(qū)改向滾筒直徑的選擇（同傳動滾筒）因卸載處改向滾筒受力較大，參考傳動滾筒直徑的選擇方法可得：D１=D=1250mmb.尾部改向滾筒直徑尾部改向滾筒直徑一般比傳動滾筒直徑小一些，具體可按下式計算：D２=0.8D=0.8×1250=1000mm取D２=1000mmc.驅(qū)動部輔助改向滾筒由驅(qū)動部安裝形式可知，驅(qū)動部輔助滾筒處受張力較大，對于高張力區(qū)改向滾筒直徑應(yīng)按傳動滾筒直徑的計算方法進行計算，參考前述傳動滾筒直徑的計算方法得：D３=D=1250mmd.其它改向滾筒直徑其它小改向滾筒的直徑一般比傳動滾筒直徑小二級，具體可按下式計算：D４=0.4D=0.4×1250=500mm（9）減速器型號的選擇與熱容量校核1）初選減速器根據(jù)帶速、傳動滾筒直徑和電動機轉(zhuǎn)速推知減速器的傳動比為：據(jù)《機械設(shè)計手冊》表16—1—58：初選DCY-450型減速器，其技術(shù)參數(shù)如下：表2.4DCY-450型減速器技術(shù)參數(shù)表型號高速軸輸入轉(zhuǎn)速n額定功率P1N傳動比i名義中心距a許用熱容量PG1DCY—4501500rmin450KW40450mm218KW2）熱容量校核a.有關(guān)參數(shù)：電動機功率：P1=200kw，n1=1480rpm輸送機所需功率：P2==5=248kw單臺減速器的額定功率：Pˊ2=2482=124kw要求速比i=40，環(huán)境溫度30度；考慮到減速器需要承受逆止器和制動器帶來的沖擊力，另外重載起車時啟動沖擊也比較大，輸送機系統(tǒng)的額定功率必須小于減速器的額定功率P1N。b.機械功率計算按輸送機類型，長期運轉(zhuǎn)和重負(fù)荷，確定工礦系數(shù)=1.8，則修正后的機械功率為：P2m=Pˊ2×=124×1.8=223kw因為P1N＞P2m，故從機械傳動的角度計算，所選減速器合格。c.熱容量校核選用減速器時還必須滿足熱容量的要求，使減速器的實際熱容量P2t小于其許用熱容量PG1，減速器的實際熱容量P2t用下式計算：式中—環(huán)境溫度系數(shù)，查表得=1.12；—功率利用系數(shù)，=，查表＝0.65=124×1.12×0.65=90kw由計算知：<PG1，滿足要求。綜上所述，所選減速器能滿足要求。3）實際輸送帶的運行速度=2.42ms（10）制動力矩計算《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：沿傾斜安裝的輸送機，在傾斜角＞4度時，為了在電動機停車以后，由于主載的自重使輸送帶繼續(xù)運動和倒轉(zhuǎn)，均應(yīng)設(shè)制動裝置。根據(jù)井下用帶式輸送機技術(shù)要求，制動裝置與逆止裝置產(chǎn)生的制動力矩不得小于該輸送機所需制動力矩的1.5倍。對電動機運行狀態(tài)的帶式輸送機所需制動裝置的總制動力矩：式中—制動裝置作用在傳動滾筒上的總制動力矩，N.mD—傳動滾筒直徑，mL—輸送機長度，m—托輥阻力系數(shù)，取=0.012=50710N.m單滾筒上逆止力矩：MZ‘=507102=25355N.m帶式輸送機上常用的制動裝置有非接觸式滾柱逆止器，帶式逆止器，電磁閘瓦制動器，電液推桿制動器，液壓液力制動器等。帶式逆止器結(jié)構(gòu)最簡單，但制動時必須先倒轉(zhuǎn)一段才能制動，易造成尾部給料處堵塞和溢料，且滾筒直徑越大，倒轉(zhuǎn)距離越大，因此，只限于上運小功率帶式輸送機上應(yīng)用。滾柱逆止器也是防倒轉(zhuǎn)用裝置，逆止平穩(wěn)可靠，已系列化，其逆止力矩大，范圍較廣，一般放置于驅(qū)動系統(tǒng)的低速軸。NF型非接觸式逆止器是由楔塊超越離合器演變來的新型逆止器，它利用楔塊、內(nèi)圈和外圈間的特殊幾何關(guān)系實現(xiàn)單向逆止。NF型非接觸式逆止器在主機正常運轉(zhuǎn)時，其楔塊與內(nèi)、外圈之間無摩擦和磨損，該逆止器多安裝在減速器的高速軸上或中間軸上。本機將逆止器裝于滾筒低速軸上，逆止力矩大，擬采用滾柱逆止器，選用NYD型，其技術(shù)參數(shù)為：表2.5NYD200滾柱逆止器參數(shù)表型號逆止力矩空轉(zhuǎn)阻力矩引入阻力NYD20038000N.m45N.mW=450.16=281N此外，為能準(zhǔn)確地停車，還需裝設(shè)制動器，由于推桿制動器裝于減速器高速軸上，其制動力矩需經(jīng)以下公式換算得到。=634N.m其中i—減速器傳動比；根據(jù)BYZ系列制動器選型表，我們可選用YDW—40050防爆型推桿，制動力矩N=1000N.m，滿足要求。（11）拉緊裝置1）拉緊裝置是帶式輸送機必不可少的部件，具有以下四個主要作用：a.保證輸送帶有足夠的張力，防止打滑；b.保證輸送帶各點的張力不低于一定值，以防止輸送帶在托輥間因過分松弛而引起撒料和增加運動阻力；c.補償帶的塑性伸長和過渡工礦下彈性伸長的變化；d.為輸送帶重新接頭提供必要的行程。2）拉緊力的計算從布置示意圖中可知，拉緊裝置設(shè)與機尾改向滾筒處，故拉緊力大小為：Ｐ＝Ｓ2＋Ｓ3＝32774+33430=66204N3）拉緊行程的計算計算拉緊行程的公式如下:式中:——拉緊行程，mL——輸送帶長度，mB——帶寬，mK——伸長系數(shù)，鋼芯帶取0.0015則：=0.0015×350+1.5×0.8=1.73m考慮拉緊裝置接頭長度Lj=1.5m,拉緊車長度LC=1.5m，及動態(tài)應(yīng)變變形長度Ld=0.01=0.017m，總=1.73+1.5+1.5+0.017=4.747m，取整5m。4）拉緊裝置錘重計算帶式輸送機上采用的拉緊裝置有固定式拉緊、重錘拉緊和自動拉緊三種型式。比較三種方式可知：1）固定式拉緊裝置的拉緊滾筒在帶式輸送機運轉(zhuǎn)過程中位置是固定的，這種拉緊方式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、對污染不敏感，工作可靠；缺點是輸送機運轉(zhuǎn)過程中由于輸送帶的彈性變形和塑性伸長引起的張力降低，可能導(dǎo)致輸送帶在滾筒上打滑。2）重錘拉緊裝置是利用重錘的重量產(chǎn)生拉緊力，并保證輸送帶在各種工況下有恒定的拉緊力，可以自動補償由于溫度改變和磨損而引起輸送帶的伸長變化。該種裝置結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護量小，是一種經(jīng)濟較理想的拉緊裝置，特別適用于固定長距離帶式輸送機，但該裝置占用空間較大，工作拉緊力不能自動調(diào)整。根據(jù)使用場合的不同，可分為重錘垂直拉緊裝置和重錘車式拉緊裝置等。3）自動拉緊裝置是一種在輸送機工作中能按一定的要求自動調(diào)節(jié)拉緊力的拉緊裝置。它使輸送帶具有合理的張力圖，自動補償輸送帶的彈性變形和塑性變形。它的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外形尺寸大，對污染較敏感。本機是具有傾角輸送的帶式輸送機，綜合考慮設(shè)備的工作穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，選用重錘車式拉緊裝置。設(shè)為尾車重（包括尾部導(dǎo)向滾筒），G為車式重錘重量，則有：式中——尾車及拉緊車阻力系數(shù)計算，取=0.04——拉緊尾車安裝地點傾角，=21°GW——拉緊裝置自重，查表得：GW=895Kg則21476Kg（12）聯(lián)軸器的選擇1）電機和減速器間用液粘軟啟動a.液體粘性軟起動系統(tǒng)實現(xiàn)輸送機的軟起動原理液體粘性軟起動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)液體粘性軟起動系統(tǒng)是利用液體的粘性即油膜剪切力來傳遞扭矩的，其結(jié)構(gòu)如圖所示，其結(jié)構(gòu)主體由主、從動軸，主、從動摩擦片，控制油缸、彈簧、殼體及密封件等組成。當(dāng)主動軸帶動主動摩擦片旋轉(zhuǎn)時，通過摩擦片之間的粘性流體形成油膜帶動從動摩擦片的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)改變控制油缸中的油壓大小來調(diào)節(jié)主、從動摩擦片之間的油膜厚度，可以改變從動摩擦片輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩的大小，從而實現(xiàn)帶式輸送機各項驅(qū)動要求和可控軟起動功能。圖2.3液體粘性軟起動系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)圖液體粘性軟起動系統(tǒng)的傳扭方程液體粘性軟起動系統(tǒng)的傳矩方程為：(1)式中ω1——主動摩擦片的角速度，rads；μ——流體的動力粘度，Pa·s；n——油膜數(shù)；System），它可以大大改善重型機械的傳動工作性能。但這種系統(tǒng)制作工藝復(fù)雜，加工要求高，成本和投資大，而且不適合對現(xiàn)有重型機械設(shè)備簡單的技術(shù)改造和我國國情。為了解決以上技術(shù)要求，采用液體粘性傳動技術(shù)，研究開發(fā)結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、功能完善、性能優(yōu)越的“液體粘性軟起動系統(tǒng)”來代替目前的液力偶合器，可以很好地改善和提高現(xiàn)有大量重型機械設(shè)備的性能，特別能提高大功率輸送運輸設(shè)備的動態(tài)性能，延長整機壽命，提高安全性、可靠性和自動化水平，降低礦山物料的輸送成本，為大功率、長距離、大運量輸送機的發(fā)展開辟道路；同時還可以達到很大的節(jié)能效果。d.液體粘性軟起動系統(tǒng)的設(shè)備組成液體粘性軟起動系統(tǒng)由機械系統(tǒng)、液壓控制潤滑系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部份組成。其機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2.4所示，液壓控制潤滑系統(tǒng)原理圖.圖2.4圖2.4液壓控制潤滑系統(tǒng)原理圖液體粘性軟起動系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)主要由潤滑系統(tǒng)與控制系統(tǒng)組成，其中潤滑系統(tǒng)的作用是當(dāng)輸送機進行軟起動或進行調(diào)速時強制冷卻摩擦片間產(chǎn)生的熱量；而控制系統(tǒng)則進行摩擦片間間隙的調(diào)整，從而改變油膜厚度，使得輸出速度根據(jù)需要而變化。其液壓系統(tǒng)的組成如圖2.4所示，主要由1、粗濾油器2、潤滑電機3、潤滑泵4、大流量單向閥5、壓力表6、精濾油器7、安全閥8、節(jié)流閥9、單向閥10、控制泵11、控制電機12、電流比例閥13、粗濾油器14、溫度表組成。2）減速器輸出軸同傳動滾筒軸的聯(lián)接由前述計算可知:額定負(fù)載力矩：Mz=21476N.m旋轉(zhuǎn)速度：n=47rmin減速器輸出軸徑：D=φ140mm帶式輸送機低速軸聯(lián)軸器通常采用彈性柱銷式聯(lián)軸器，具以上條件確定選用ZL13型彈性柱銷式聯(lián)軸器。具體技術(shù)參數(shù)為：表2.6ZL13型彈性柱銷式聯(lián)軸器技術(shù)參數(shù)表型號公稱扭矩TN（N?m）許用轉(zhuǎn)速[n]rmin軸孔直徑（mm）軸孔長度（mm）轉(zhuǎn)動慣量Kg.m2ddYJ1ZL131000001500851401721320.740大傾角帶式輸送機的動力學(xué)特性3.1大傾角帶式輸送機起動性能計算分析帶式輸送機起動越快，起動加速度就越大，對機械和電器的沖擊也越明顯，所以很有必要進行起動加速度、起動時間的計算，以保證設(shè)計的帶式輸送機能安全可靠起動。等效運動質(zhì)量的計算等效運動質(zhì)量是指帶式輸送機所有運動部件按動能相等的原則等效到驅(qū)動滾筒周邊的質(zhì)量。其中包括承載分支的托輥旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、輸送帶質(zhì)量、物料質(zhì)量、回程分支的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、托輥旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、滾筒旋轉(zhuǎn)質(zhì)量以及液力偶合器、減速機等等所有旋轉(zhuǎn)部件的等效質(zhì)量。承載分支的運動質(zhì)量m′可由下式計算：m′==(25.6+50+0.9×11.7)×350=30146㎏回程分支的質(zhì)量m"可由是式計算：m"==(25.6+0.9×5)×350=10535㎏注：托輥放置部分的質(zhì)量等效到托輥周邊上時,近似按托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量的90%計算。其它旋轉(zhuǎn)部件的等效質(zhì)量減速機高速軸的轉(zhuǎn)動慣量為：Ji=1.583㎏?㎡液力偶合器的轉(zhuǎn)動慣量為：JZ=4.3㎏?㎡減速器高速軸上的轉(zhuǎn)動慣量為：JD=Ji+JZ=5.883㎏?㎡則等效到減速器低速軸上的轉(zhuǎn)動慣量為：JD′=JD?i2=5.883×402=9430㎏?㎡根據(jù)帶式輸送機布置示意圖，本系統(tǒng)沿線有主要滾筒4個，其轉(zhuǎn)動慣量由下表：表3.1滾筒轉(zhuǎn)動慣量名稱數(shù)量轉(zhuǎn)動慣量㎏.㎡驅(qū)動滾筒φ12501260改向滾筒φ10002125.3改向滾筒φ1250149.8則所有的滾筒的轉(zhuǎn)動慣量為：Jg=260+2×125.3+49.8=560.4kg.m2低速軸聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量為：JL=18.8kg?m2以上轉(zhuǎn)動慣量等效到滾筒周邊上的等效質(zhì)量可按下式計算：mD=式中J—旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動慣量，J=2JD+Jg+2JLkg?m2D—驅(qū)動滾筒直徑，m2所以有：mD==1560kg滿載時，運動部件的等效質(zhì)量為：m=m′+m"+mD=30146+10535+1560=42241kg電動機起動時提供的驅(qū)動力的計算結(jié)合電動機與限矩型液力偶合器的聯(lián)合工作特性，電動機起動時等效到驅(qū)動滾筒上所能提供的驅(qū)動力可以由下式確定：式中P—驅(qū)動電機的額定功率KA—電機與偶合器聯(lián)合起動系數(shù)，KA=1.3～1.7iy—偶合器滑差，iy=0.96i—減速器傳動比ne—驅(qū)動電機的額定轉(zhuǎn)速則有：=118936N起動加速度計算滿載時系統(tǒng)的起動加速度可以由下式計算式中Z—驅(qū)動電機的臺數(shù)—帶式輸送機系統(tǒng)的總阻力，N其中=97121-27560+0.02（32774+131571+134202）+0.03（136886+60334）+156+120+720+160=82605N則有：=0.9ms23.1.4起動時間確定滿載時起動時的起動時間為：=2.69s3.1.5輸送帶起動時安全系數(shù)校核對于本帶式輸送機系統(tǒng)中，S7點始終是輸送帶張力最大點，則在起動時有：此時要求驅(qū)動裝置能提供的驅(qū)動力為：82605+38017=120622N則根據(jù)摩擦條件，通過驅(qū)動滾筒的反算有：得S1=81501N按逐點張力法有：S2=S1+WK+Wka=81501-27560-10535×1.3=40245NS3=KS2=1.02×40245=41050NS4=S3+Wz+Wza=41050+97121+30146×1.3=177361NS5=KS4=1.02×177361=180908NS6=S5=180908NS7=KS6=1.02×180908=184526N驗算驅(qū)動滾筒的摩擦條件：=2.48×81501=202122N＞S7所以，驅(qū)動滾筒滿足摩擦驅(qū)動能力。此時的動安全系數(shù)為：=8.67＞53.1.6起動時電機功率驗算：輸送機的動態(tài)總牽引力:wd=S7-S1+0.04(S7+S1)=184526-81501+0.04(184526+81501)=113666N電動機啟動功率：Nd=k=1×=334KW考慮到一般情況下，輸送機不可能達到全額重載起動，同時，在電機起動時也可以有一定的過載能力，所以可以選取電機功率為220KW。3.2帶式輸送機停車過程分析對于帶式輸送機必須有合理的起動加速度，同時減速時停車減速速度也必須滿足要求，否則停車太快，對機械沖擊太大，尤其對角度較大的帶式輸送機，這一點尤為重要，所以必須進行停車過程的減速度分析。在停車過程中，驅(qū)動電機先斷電，輸送機系統(tǒng)在運行阻力下自行停車，停車減速度的大小決定于運行的阻力大小和運動部件的變位質(zhì)量大小，則滿載停車減速度可按下式計算：az===1.96ms,則滿載停車時間為：tz===1.23s3.3輸送機設(shè)計結(jié)論參數(shù)名稱設(shè)計結(jié)論輸送帶型號GX2000帶寬（mm）800線質(zhì)量（kgm）32靜力學(xué)計算安全系數(shù)11.7動力學(xué)計算安全系數(shù)8.67線路阻力WZ（N）97121WK（N）-27560關(guān)鍵點張力S1（N）60334S2（N）32774S3（N）33430S4（N）131571S5（N）134202S6（N）134202S7（N）136886滾筒直徑驅(qū)動滾筒φ1250拉緊滾筒φ1000驅(qū)動部輔助改向滾筒（卸載滾筒）φ1250其他改向滾筒φ500電動機計算所需總功率（KW）169備用系數(shù)1.3選用電機型號YB2355M1軟起動裝置型號YNRQD2201500減速器傳動比40型號H3SH12+1Fan1臺制動系統(tǒng)制動器YDWZ-40050制動力距（Nm）1400N.m逆止器NYD2201臺逆止力距（Nm）38000拉緊裝置拉緊方式尾部重力車式拉緊拉緊力（N）66204拉緊行程（m）5m拉緊車總重（kg）214764帶式輸送機的電氣控制部分4.1控制裝置的特點帶式輸送機電控裝置是根據(jù)輸送機的運行特點，在確定采用先進的KZP系列自冷盤式制動裝置后研制出的一種電器控制裝置。該控制裝置以可編程控制器SR—21為核心，與帶速檢測單元、電機轉(zhuǎn)速檢測單元以及閥控制輸出單元等共同完成的輸送機的特殊保護、可控停車等任務(wù)。4.2主要功能（1）與機械系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及液壓控制系統(tǒng)構(gòu)成機電液一體化帶式輸送機勻減速閉環(huán)控制系統(tǒng)，使帶式輸送機能按預(yù)定的停車減速度平穩(wěn)制動停車；（2）電動機同步投入起動和同步切除停車制動；（3）電動機起動方式控制；（4）電動機超速保護及控制；（5）輸送帶高、低速保護（打滑Ⅰ、打滑Ⅱ）及控制；（6）與帶式輸送機綜合保護裝置相配合完成常規(guī)保護（如跑偏、溫度、煙霧、速度、堆煤、斷帶保護等）；（7）系統(tǒng)突然斷電保護控制。當(dāng)系統(tǒng)突然斷電時，仍能保證輸送機安全平穩(wěn)地停車；（8）主要故障類別指示；（9）前后設(shè)備連鎖控制。4.3系統(tǒng)工作原理輸送機工作時，其帶速和電機轉(zhuǎn)速是兩個重要的物理參量，因此系統(tǒng)必須設(shè)有這兩個物理參量的測定與轉(zhuǎn)換單元，即本系統(tǒng)稱之為帶速和電機轉(zhuǎn)速檢測單元。其任務(wù)是將輸送帶的帶速和電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成PLC所能接受處理的模擬電信號。帶速檢測單元與電機轉(zhuǎn)速檢測單元在電路結(jié)構(gòu)和工作原理上完全相同。帶速通過磁性傳感器轉(zhuǎn)換成頻率與其成正比的電信號，該信號經(jīng)放大整形和頻率電壓變換后，變成與帶速大小成正比的直流電壓，該電壓輸入到PLC的AD模塊中，以共PLC進行處理和控制。4.4PLC控制原理PLC將各路模擬信號和開關(guān)信號按設(shè)計程序進行掃描處理后，驅(qū)動輸出電路完成各種控制和保護。起動控制開車前必須先按動起車預(yù)告以發(fā)出開車警示，否則起車無效。在起車預(yù)告作用結(jié)束后，按起車按扭，直到閘打開。在此期間電動機的送電分兩種方式：1)在松閘過程中，當(dāng)電動機在外載拖動下轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速時，電動機自動送電，即同步起動；2)當(dāng)制動閘使用閘開關(guān)時，檢測到閘已打開，電動機即立刻送電；當(dāng)不采用閘開關(guān)時，在比例閥電流最大時，經(jīng)延時后，電動機自動送電，即電動機方式起動。4.4.2停車控制系統(tǒng)停車分為四種方式：正常停車、故障停車、緊急停車和突然斷電停車。（1）正常停車過程：當(dāng)人為按動停車按鈕發(fā)出停車指令時，控制系統(tǒng)首先使制動裝置投入工作，達到停車過程設(shè)定時間時，輸送機完成停車。（2）故障停車當(dāng)輸送機在工作時，司機按下急停按鈕，提供以加快停車過程。主電動機斷電按同步切除方式控制。當(dāng)同步控制失效時，在急停指令發(fā)出延時，主電機自動斷電。（3）緊急停車：在需要緊急停車時，司機按下緊急按鈕，此時電機斷電，制動閘提供以加快停車過程。主電動機斷電按同步切除方式控制，當(dāng)同步控制失效時，在急停指令發(fā)出延時，主電機自動斷電。（4）突然斷電停車：當(dāng)整個系統(tǒng)突然斷電時，輸送機通過蓄能器控制制動閘平穩(wěn)停車。4.5輸送機電控程序STR0TMR602ANDNOTTMR6007ANDNOTTMR601STR13ANDNOTTMR602ORTMR603ANDNOTTMR603TMR603ANDNOTTMR6042ANDNOTTMR605STR14ANDNOTTMR606ORTMR604ANDNOT161TMR604AND11050UT160STR15STRNOT5ANDTMR615MCSSTR15STR10TMR605ORTMR6005TMR600STR16ORTMR606STR11TMR606ORTMR6011TMR601MCRSTR20STR12OR21ORTMR602OR22OR231OR24ANDNOTTMR617OR25ANDNOTTMR621OUT161OUT32STR3STR32OR162AND103ANDNOT5AND104AND160TMR611ANDNOTTMR6070.5OUT162STRNOT101STR162ANDNOT102TMR607OR101ANDTMR611STRTMR607AND165ANDNOTCNT610AND166STR374OUT30OR3TMR612ORTMR6173ORTMR621STRNOT101CNT610ANDNOT102OR102STR162ANDTMR611OR161STRTMR612OUT33OR102STR610ORNOT165ANDSTRAND106AND175ORSTRAND166TMR615ANDNOT1745OUT31TMR616STR1051ORNOTTMR613STRTMR615STR106AND164ORNOTTMR614OUT34ANDSTRSTR3OUT163OR7STR30SET164TMR613STR100OR167STR31OR171TMR614OR374RST164STR101STRTMR615AND105OUT36STR102STR4AND106ORTMR601ORSTRORTMR605STRNOT101ORTMR602ANDNOT102ORTMR604AND105ORTMR600OR374ORTMR603ORNOT163ORTMR606ORNOT110RST166RST165SETOUTRST167SETOUTRST171STR167STR171OR170OR172TMR617TMR62052ANDNOTTMR617ANDNOTTMR620OUT170OR172STRNOT165STRNOT105AND102ANDNOT106OUT174ANDNOT165STRTMR6