毕业设计（论文）开题报告-砚北矿下运带式输送机系统设计

山东科技大学本科毕业设计（论文）开题报告题目砚北矿下运带式输送机系统设计学院名称机械电子工程学院专业班级机械设计制造及其自动化2007级2班学生姓名学号指导教师填表时间2011年3月10日填表说明1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文）题目砚北矿下运带式输送机系统设计工程设计应用研究开发研究基础研究其它设计（论文）类型（划“”）一、本课题的研究目的和意义随着现代科技的迅速发展，连续运输在自动化的时代占据着重要的作用，是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。根据工艺流程的要求，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受料也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料如选煤厂煤仓下的输送机或沿带式输送机长度方向上的任一点通过均匀给料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。DTA型带式输送机是一般用途的通用固定式带式输送机，应用冶金、煤炭、交通、建筑、水电、化工等部门。输送堆积容重为0525吨/立方米的各种块状，粒状等散装物料，也可以用来输送成件物品。随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角固定带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的电控装置，并且井下大功率防爆变频器也已经进入研发、试制阶段。随着高产高效矿井的发展，带式输送机各项技术指标有了很大提高。本设计在对常规下运带式输送机驱动及制动方案的理论研究的基础上，提出长运距、大运量、大倾角下运带式输送机常见驱动方式和制动方法，通过系统的动态建模计算和仿真分析，将静态设计结论和动态分析结果相结合，指出长运距、大运量、大倾角下运带式输送机启动、运行和制动过程中存在的问题，并提出可行的控制理论和解决方案。下运式带式输送机的制动装置及其控制技术尤为关键。如何实现软启动与自动张紧，逐渐向人性化、智能化、自动化方向发展，是目前带式输送机的发展方向，也是本课题的意义和目的所在。相信随着课题的不断深化，对带式输送机将会有更深入的了解，对以后的学习、工作打下坚实的基础。二、本课题的主要研究内容（提纲）1带式输送机初步设计11选择机型12输送带选择计算13输送线路的初步设计14托辊的选择计算15带式输送机线路阻力计算16输送带张力的计算17输送带强度验算18牵引力及电机功率的计算181牵引力及电机功率计算182电机数量与配比的选择19驱动装置及其布置191滚筒的选择192减速器的选型与热容量校核193联轴器的选型194驱动装置位置的选择110拉紧力、拉紧行程的计算及拉紧装置的选择111制动力矩的计算及制动器的选择1111制动力矩计算1112制动装置的选择112软启动装置的选择113辅助装置2带式输送机电控系统设计21电控系统设计基本要求22电控系统常用保护23软启动装置控制要求24软制动装置控制要求3带式输送机施工设计三、文献综述（国内外研究情况及其发展）1国内外矿用输送机的现状和研究目标带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备如机车相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化、集中化控制，特别是对高产高效的矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备1。在煤矿上，带式输送机主要用于采区顺槽、采区上（下）山、主要运输平巷及斜井，也常用于地面生产系统和选煤厂中3。输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，根据需要物料可在输送机端部或中间部位卸下。输送带用旋转的托辊支撑，运行阻力较小。带式输送机可沿水平或倾斜线路布置，使用光面输送带沿倾斜线路布置时，不同物料的最大运输倾角是不同的11。封闭式带式输送机与传统的带式输送机不同，他能够实现水平和垂直面内的折弯输送从而可减少物料的转接点、除尘点，同时可减少维修工作量和粉尘污染。由于回程皮带也是封闭的，从而避免了粉尘的泄露，减少了大量的清扫工作9。圆管带式输送机是在槽型带式输送机基础上发展起来的一类特种带式输送机，它是一种通过托辊组施加强制力将平型输送带导向成圆管状，使输送物料被密闭在圆管内，从而在整个输送线路中实现封闭输送的设备8。随着现代化大型煤矿矿井的发展，煤矿井下用带式输送机在向大功率、大运量、长距离方向发展的同时，如何改善胶带在启动及运行过程中的状态，即实现软启动与自动张紧，逐渐向智能化、自动化、人文化方向发展，提高产品使用性能，是目前煤矿井下用带式输送机的发展方向10。气垫带式输送机是用薄气膜支承输送带及其上物料的带式输送机。它将普通托辊带式输送机的托辊用带孔的沿输送机运行方向的盘槽气室上部的圆弧形槽称为盘槽代替,当气源风机向气室内提供具有一定压力和流量的空气后,气室内的空气经盘槽上的小孔溢出,在输送带与盘槽之间形成一层具有一定压力的气膜气垫来支承输送带及其上物料20。2国外煤矿用带式输送机技术的现状和发展趋势国外带式输送机技术的发展主要表现在两方面一方面，带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面，带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。目前，世界上单机运距最长达304KM带式输送机已应用于德国露天煤矿。在煤矿井下，由于受环境条件的限制，通常使用的带式输送机的主要技术指标的关键技术与装备有以下特点1）设备大型化，其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300500万吨以上高产高效集约化生产的需要62）应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用各种软件启动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大降低了输送带的动张力，输送机始终处于最佳运行状态，设备性能好，运输效率高18；3）采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度带理论上已不受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动可靠性5；4）新型、高可靠性关键元部位技术，如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如美国FSW生产的FSW1200/23X400600工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力大3000T/H以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移，人工作业少，生产效率高5。3国内煤矿用带式输送机的现状及存在问题80年代末期以来，我国煤矿用带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果。输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ、SSJ、STJ、DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，如国家“七五”、“九五”攻关项目大倾角带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等填补了多项国内空白，开发了大倾角、长距离输送原煤的新型带式输送机系列产品，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置及以PLC为核心的可编程电控装置。随着我国高产高效矿井的发展，煤矿井下带式输送机，与国外相比，其机型一般都偏小，特别是带速通常均不超过4M/S，对高带速输送机及其动态设计与计算机监控等关键技术问题缺乏实践经验，由于带速普遍较低，许多设计单位仍沿用以往的静态设计法，用加大输送带安全系数的方法来提高设计的可靠性，其结果不仅增大了设备成本，而且降低了设备运行的可靠性。如德国DBT公司专业研制的自移机尾，设备性能好，自动化程度高，安全可靠，在市场上占有率很高，我搞已引进了几十台，与高产高效工作面配套使用4。4我国煤矿用带式输送机的研究目标（1）大型化、提高运输能力为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的运输能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后发展的必然趋势。在今后的10年内，输送量要达到40005000T/H，带速要提高到6M/S，顺槽可伸缩输送机头部集中驱动要达到3000米，对于固定强力带式输送机要达到5000米，单机驱动功率10001500KW,输送带要达到PVG3150和ST6000以上19。（2）提高元部件性能和可靠性为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的运输能力要加大，控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后发展的必然趋势。在今后的10年内，输送量要达到40005000T/H，带速要提高到6M/S，顺槽可伸缩输送机头部集中驱动要达到3000米，对于固定强力带式输送机要达到5000米，单机驱动功率10001500KW,输送带要达到PVG3150和ST6000以上4。（3）扩大功能、一机多用带式输送机是一种理想的连续运输设备，但目前其效能还没有充分发挥，资源有所浪费。如将带式输送机结构作适当修改，就可拓展到运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益5。（4）开发专用机种中国煤矿的地质条件差异较大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角25。直至垂直提升、长运距下运带式输送机等，为了满足煤矿井下的某些特殊要求，应开发满足这些特殊要求带式输送机，如波纹挡边输送机、管状带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦多驱动带式输送机、大倾角上运带式输送机、大倾角下运带式输送机等5。四、拟解决的关键问题（1）大倾角输送过程中物料的下滑，滚料问题，必要时采用四节深槽托辊组。（2）大倾角输送过程中的飞车问题。（3）电机重载启动时的启动问题。（4）大倾角下运带式输送机驱动方案的确定。5）软启动装置必须具备可靠的制动效果，保证带式输送机的安全运行。6）带式输送机带速的选择问题。由于有“飞车”的危险，设计者往往倾向于采用低带速，但低带速并不利于安全运行。同一运量时，采用16MS运速与采用25MS或32M/S运速相比，胶带上所压的物料重量要多50或100，这在受控运行状态中本无安全程度之别，但若带式输送机失控，物料重量大的显然发生严重飞车事故的危险性更大。另外，带式输送机一般都配用4极电机，其同步转速都是1500R/MIN，故低带速意味着要配用更大减速比的传动装置滚筒直径也大。在受控运行状态中，减速比的大小本无关安全程度，但若带式输送机失控，大减速比反过来就成了高增速比，使电机更易被毁损。因此，如无其他因素限制，下运带不宜采用过低的运行速度。实例证明，运行速度至少取25MS。（7）带式输送机在矿山等行业得到了广泛应用。由于采矿工艺及输送机在山地环境中线路布局等方面的需求，在许多场合中，加料点的高度大大高于卸料点，因此需要使用下运带式输送机以下简称下运带。下运带与平运带在电力拖动工况方面，两者是截然相反的2种状况。（8）平运带的电机是运行于电动工况，即由电机拖动胶带运转。而下运带带载运行时，电机运行于发电制动工况，即由物料通过胶带拖动电机运转，此时的电动机实际上已转化为发电机，它输出相应的制动力矩来平衡胶带上物料的重力下行力矩，维持输送机的匀速运转。由于这种工况的特殊性，派生出了下运带不同于其他带式输送机的特有技术难题。（9）带式输送机在中间机架范围内的跑偏。跑偏的主要原因是托辊安装不正，也就是托辊的轴线与输送机中心线不垂直；托辊或托辊架不平、中间机架或绳架钢丝绳高低不一致；输送带的接口与其中心线不垂直；钢绳芯输送带内的钢丝绳受力不均；货载偏向输送带一侧；输送带收到侧向力的冲击；某托辊被卡住不转动；输送带拉紧程度不够等等。五、研究思路和方法在设计初期，要重视学习带式输送机的基础知识，并阅读各类有关下运带式输送机的中文及外文文献，了解带式输送机在国内外的发展状况及研究方向，为做设计打下一个良好的基础。随后通过参加毕业实习对带式输送机有一个感性的认识，了解带式输送机在现场的运转情况，培养自己发现问题、分析问题、解决问题的能力。毕业实习结束后，就可以自己独立的对所设计的带式输送机进行功能分析，在以后的设计中也能进行系统的方案设计，同时能准确地进行输送带选型、拉紧装置、制动装置、驱动装置、清扫装置的选型。完成这些机械设备、部件和电气设备，为施工打下基础。接着了解掌握带式输送机各种保护的原理并选择相应的保护装置，进而完成电控系统设计以及施工设计。毕业实习结束后，就可以自己独立的对所设计的带式输送机进行功能分析，在以后的设计中也能进行系统的方案设计，同时能准确地进行输送带选型、拉紧装置、制动装置、驱动装置、清扫装置的选型。完成这些机械设备、部件和电气设备，为施工打下基础。接着了解掌握带式输送机各种保护的原理并选择相应的保护装置，进而完成施工设计以及电控系统设计。最后绘出带式输送机施工图（一张）、带式输送机电控原理图（一张）、带式输送机电控装置操作面板图（一张）、控制程序梯形图（一张，选作）编写毕业论文说明书。六、本课题的进度安排228313了解设计内容查阅资料、图书，设计理论学习，完成开题报告314323毕业实习，完成设计报告32443设计理论学习，带式输送机初步设计与部件选择44420带式输送机施工设计（计算机绘制施工总图）421512带式输送机综合保护原理学习与控制系统设计51364电气控制原理及有关接线图（计算机绘制电气原理图）65612整理资料和说明书，毕业答辩七、参考文献1杨达文等国内外煤矿带式输送机的现状及发展煤矿机械,2002,1,122周满山,于岩,张媛等带凹凸变坡的带式输送机设计矿山机械，2001,63谢锡纯，李晓豁主编矿山机械与设备中国矿业大学出版社,20024赵玉文,李云海带式输送机的现状与发展趋势煤矿机械,2004,4,135张钺国内外带式输送机的应用概况矿山