带式输送机全自动液压张紧装置

学 号： 毕 业 设 计 说 明 书GRADUATE DESIGN设计题目：带式输送机全自动液压张紧装置学生姓名： 专业班级：学 院： 指导教师： 2017 年 06 月 09 日摘 要-I-摘 要带式输送机是高强力、大运量、大功率的先导话大型运输设备，在国民经济中发挥着重要作用。带式输送机已经成为我国煤矿井下连续运输的主要运输设备之一，它不仅具有大落差、连续性、高效性、长距离、大运量的特点，而且现实自动化集中控制广泛应用于煤炭、冶金等多个工作领域。输送机是橡胶和纤维织品两者复合而成的制品，在应用中的重锤张紧装置，在运行一段时间后，重锤会自动下降一段距离使输送带变长发生蠕变，是传送带变长而松弛。带式输送机的张紧装置使输送带不会发生打滑现象。本文通过对带式输送机张紧装置的分析，指出当前张紧装置的缺陷，对张紧装置的原理及结构进行了改进设计。设计张紧装置主要由张紧绞车系统、液压系统、电气控制系统等部分组成。由于电流和负载之间存在线型比例关系，根据驱动电流来识别输送带上载荷量，利用电流与力双反馈动态系统，通过检测电流量的变化而控制比例溢流阀的溢流，从而控制系统的压力，使输送带产生相应的张紧力，是胶带的张紧力随捕捉驱动电机交流的变化而变化，时刻使胶带的张紧处在一个动态控制的过程，保证输送带 正常运行的必要张力，防止打滑。关键词：自动张紧装置；带式输送机；动态控制Abstract-II-AbstractBelt conveyor is a large transportation equipment with high strength, large volume and high power. It plays an important role in the national economy. The belt conveyor has become one of the main transport equipment in China Coal Mine continuous transportation, it not only has the characteristics of large gap, continuity, high efficiency, long distance, large capacity, and the reality of automated centralized control is widely used in many fields of coal, metallurgy and other work.The conveyor is rubber and fabric products are compounded, in the application of the hammer tensioning device, after running a period of time, the hammer will automatically drop a distance of the conveyer belt creep is variable length, variable length and loose belt. The tensioning device of the belt conveyor prevents the belt from slipping.Based on the analysis of the belt conveyor tensioning device, the paper points out the defects of the tensioning device, and improves the design principle and structure of the tensioning device. The design of tensioning device mainly consists of tensioning winch system, hydraulic system, electrical control system and other parts. Because the current and existing linear proportional relationship between the load, according to the driving current conveyor belt to identify load quantity, using current and double feedback dynamic system, overflow proportional relief valve is controlled by the amount of current change detection, so as to control the pressure in the system to produce the corresponding conveyor belt tension, belt is Zhang force changes with the capture driver AC motor and change the time of the adhesive tape tension in a dynamic control process, to ensure the normal operation of the belt conveyor tension, to prevent slipping.Keywords Automatic tensioning device; belt conveyor; dynamic control 目 录-III-目 录摘 要 .IABSTRACT.II第一章 绪论 .11.1 概述 .11.2 张紧装置的发展状况 .21.3 研究的意义 .31.3.1 常见张紧装置分析 .31.3.2 液压自动张紧装置与其他张紧装置的类比 .31.3.3 本文设计理念 .4第二章 动态分析 .52.1 动态张紧装置的系统的结构框图机液压系统框图 .52.1.1 系统结构机工作原理 .52.1.2 液压系统的结构机工作原理 .62.1.3 张紧装置的特点及功能 .72.2 带式输送机张紧力的计算 .72.2.1 主要参数的确定 .72.2.2 相关计算 .72.3 张紧绞车的卷筒设计 .82.3.1 钢丝绳的选择 .82.3.2 卷筒及配件尺寸参数设计 .8第三章 控制系统动态模型建立 .103.1 功率放大器的传递函数 .103.2 比例电磁衔铁及先导阀芯等平移组件的传递函数 .103.3 溢流阀的传递函数 .113.3.1 先导液阻网络和主阀控腔的传递函数 .113.3.2 主阀运动及其增益的传递函数 .123.3.3 主阀进口管路容腔的压缩效应和流量的平衡关系 .123.4 液压缸的传递函数 .133.5 负载的传递函数 .14第四章 控制系统仿真 .154.1 选择仿真工具 .154.2 系统的闭环传递函数 .154.3 系统稳定性分析 .16第五章 液压系统的安装、使用和维护 .175.1 液压系统的安装、试压和调试 .175.1.1 液压元件的安装 .175.1.2 管路的安装与清洗 .185.2 试压 .185.3 液压系统的使用和维护 .18目 录-IV-总 结 .20参考文献 .22谢 辞 .23第一章 绪论1第一章 绪论1.1 概述 带式输送机自 1795 年被发明以来，经过 200 多年的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛采用，特别是第三次工业技术革命后新材料、新技术的采用，带式输送机的发展步入了一个新纪元。当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为各国争先发展的行业。带式输送机具有结构简单、输送量大、输送物料范围广泛、运距长、装卸料方便、可靠性高、运费低廉、自动化程度高等特点，它的优越性已十分明显，是国民经济中不可缺少的关键设备。 近年来，随着我国工业现代化的迅速发展，综合机械化采煤工艺的推广应用使得矿井的开采量和运输量日益增大，从而长距离、大运量、大功率输送设备的需求量越来越大。单机总功率达到 5000kW、输送长度达到 10km 以上、运量超过 5000t/h、运行速度超过 5-6m/s 的带式输送机已经在煤矿得到了实际应用。带式输送机因其具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转稳定、工作可靠性和密封性好、占据空间小等特点，并能适应在各种恶劣工作环境下工作，包括潮湿、泥泞、粉尘多等，所以它已经是国民经济中不可或缺的关键设备。加之国际互联网络化的实现，又大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造、销售的周期，使它更加具有竞争力。 二十世纪六十年代末开始，带式输送机进入了另一个新的发展时期，带式输送机技术迅速发展表现在：（1）带式输送机功能多元化、应用范围扩大化，如大倾角带式输送机及空间转弯带式输送机等各种类型；（2）带式输送机的本身的技术向长距离、大运量、高带速的大型带式输送机方向发展，运行控制更加智能化、稳定化、界面化；（3）带式输送机本身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。 张紧装置是带式输送的一个基本组成部分，是保证带式输送机的稳定运行有着至关重要的作用，他的性能的好坏直接影响着带式输送机的整机的工作性能，合理的设计张紧装置就很重要了。在启动、稳定运行、制动过程中输送带会发生蠕变，是输送带变长而松弛。华北理工大学迁安学院2带式输送机的张紧装置使输送带不会发生打滑现象。由此可见，张紧装置是保证带式输送机正常运行的保障，它的主要功能有以下几点：（1）保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，防止输送带打滑，从而将驱动装置传递的摩擦牵引力传递给输送带，以带动输送机正常运转。（2）保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间的垂度，防止物料垂直跳动对托辊形成冲击而导致电机能量的损失及物料的洒落现象。（3）补偿输送带过度工况时产生的塑性变形，吸收蠕变产生的伸长变化，维持输送机正常运行所需的最小张紧力，从而保证带式输送机的正常运行。（4）减小启、制动是输送带中出现的动负荷。（5）带式输送机输送带有若干个接头，张紧装置为带式输送机储备了负荷以外的运输带余量，当输送带接头出现问题时可以通过放松张紧装置重新接头排除故障，为输送带重接接头提供必要的行程。（6）在输送带、传动滚筒等部件维修时释放输送带中的张紧力。1.2 张紧装置的发展状况 张紧装置的性能好坏直接影响带式输送机整体的性能，发展大致经历了三个阶段。第一阶段，固定张紧装置。这个阶段的典型代表是绞车张紧装置，这类张紧输送带从本质上说，其功能仅仅是张紧，而且张紧力调节后无法自动调整，当输送带出于各种原因伸长，张紧力下降时，只能通过人的发现后，再次进行张紧度的调节。 第二阶段，自动张紧装置。这个阶段的典型代表是自动绞车张紧装置，这类只能实现在稳定阶段的自动张紧，保持输送带在该阶段的张力恒定，由于惯性大、响应速度慢，无法实现起、制动阶段的张力恒定。第三阶段，阶段性的动态自动张紧。这类产品的动态响应快，只能实现起、制动阶段和稳定运行阶段的张力恒定，无法实现整套系统的动态张紧。 目前常用的带式输送机张紧装置主要有绞车张紧装置、重锤张紧装置、液压张紧装置。（1）绞车张紧装置可分为自动绞车张紧装置和固定绞车张紧装置两种形式。自动绞车张紧装置是有压力传感器根据带式输送机运行工况的需要自动控制张紧力的大小，由于压力传感器质量不高和机械系统惯性机信号滞后等因素的影响，自动绞车张紧装置有误动作的现象，影响自动绞车张紧装置的使用效果。固定绞车张紧装置是根据所需的张紧力调定后产生固定的张紧力，张紧力不能自动调节，绞车张紧的缺点是当绞车和控制系统出现问题时，对带式输送机不第一章 绪论3能产生恒定的张紧力或张紧力失效，安全可靠性相对降低。（2）重锤张紧装置分为重载车式张紧装置和重锤张紧装置。重载车式张紧装置是将重物放在带式输送机的重物张紧车上，利用输送机地脚板的坡度使重物张紧车产生下滑力对输送机产生张紧力。重锤张紧装置是通过钢丝绳悬挂起来的重锤是输送机的张紧车产生张紧力。其特点都是有重物始终产生一个恒定的张紧力，安全可靠性比较高，缺点是张紧力不能调节。（3）液压张紧装置是有液压站产生的压力通过油缸对带式输送机施加张紧力，其特点是可以根据输送机运行工况的需要调节张紧力的大小。由于液压站和油缸始终处于工作状态，当液压系统及控制系统出现故障时，对输送机不能产生恒定的张紧力或张紧力失效，安全可靠性相对降低。1.3 研究的意义 1.3.1 常见张紧装置分析常规方式设计的张紧装置的动态张紧装置效果不佳，这类设计的问题在于都只能在静态特性的基础上实现各阶段独立的动态设计，即把整个张紧过程分为四个阶段：起动、运行、制动和停车，在每个阶段中设置固定张力的限定范围，只有在皮带产生张力超出限定范围时，张紧系统进行调整，不能对皮带变化的张力进行及时调整，因此出现了不合理性，有时余量过大，有时余量不足，这样会导致输送带过紧张，应力疲劳，拉断，功率消耗过大等问题，造成巨大的浪费或不安全因素，达不到真正的张紧效果。1.3.2 液压自动张紧装置与其他张紧装