基于PLC控制的带式输送机自动张紧装置设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀设计 摘 要 本设计主要是带式输送机全自动液压张紧装置的设计。它是在吸收国、内外输送机张紧技术的基础上，根据国内带式输送机的运行特点及要求研制的。它采用比例控制技术及可靠性较高的可编程控制技术，可以对张紧力进行多点控制，根据不同工作情况随时调节张紧力的大小。能最大程度的延长皮带的寿命，大大节约了成本。在设计中，用一个动滑轮使液压缸的行程减少了一半，避免使用行程较长的液压缸，减少了制造液压缸的难度。同时，系统中增加了若干个蓄能器，可以最大限度的吸收液压冲击，减小对皮带的冲击力提高胶带的使用寿命。 本设 计在总结其它常规皮带张紧装置的基础上 ,设计了能够满足皮带机的皮带长度变化较大时的皮带拉紧装置。此装置在皮带机启动阶段 ,能提供足够大的启动张力；启动完毕后 , 又可使皮带的张力恢复到额定值以维持皮带机的正常运行。本文根据液压自动张紧装置的液压原理 ,详细阐述了自动张紧装置的结构组成、控制原理及功能特点 ,并阐明了控制系统的设计关键在于压力值和最大拉力值的设定。 介绍了带式输送机运行系统要求 ,并运用 编程控制技术对带式输送机的起动、制动和拉紧部分实时监控 ,完全实现了带式输送机自动控制运行方式 ,构成了一个高可靠性 的设备运行控制系统。 关键词 ：带式输送机； 自动液压张紧装置； 自动控制； 可编程控制 文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 is It is on of in to of is on It It on to as to be In It a to a it s At it in s In is to s of st in It s is in in In of of st of in It of is to of is to of in to a 文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 概述 . 1 紧装置的作用 . 6 紧装置的类型及其介绍 . 7 压张紧装置的基本介绍及其特点 . 7 压张紧装置的特点 . 7 型自动控制液压张紧装置的主要技术特点 . 8 压传动的特点 . 8 式输送机张紧装置的 制系统介绍 . 9 介绍 . 9 式输送机张紧装置的控制原理 . 11 2 带式输送机的工作原理 . 14 式输送机的组成及工作原理 . 14 式输送机的组成 . 14 式输送机的工作原理 . 16 式输送机的驱动原理 摩擦传动原理 . 16 滚筒驱动情况 . 17 滚筒驱动情况 . 21 3 带式输送机的选型设计计算 . 26 计参数 . 26 式输送机的机型选择 . 26 送带的选择设计 . 26 取带速 . 26 择 带宽 . 27 行阻力的计算 . 28 送带张力的计算 . 30 核 . 32 紧行程及张紧力的计算 . 33 紧行程 . 33 紧力 . 33 型布置 . 35 置原则 . 35 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 置形式 . 35 筒的选择 . 35 机、减速器的选型及有关驱动装置部件的选用 . 38 速器的选型 . 38 关驱动装置部件的选用 . 40 4 带式输送机的起动分析 . 42 式输送机的起动曲线 . 42 动时的动张力计算 . 44 动时间 . 47 5 张紧装置选择方案 . 48 紧装置的类型 . 48 案比较与选择 . 49 6 张紧装置的设计 . 53 紧装置组成 . 53 要技术问题 . 54 紧装置参数的确定 . 54 紧力和张紧行程 . 55 动加速度 . 55 动时间 . 55 压站及有关元件的设计与选用 . 55 压油缸的设计 . 55 轮泵及电机 . 59 能器 . 59 压油箱的设计 . 60 液比例溢流阀及其放大器 . 60 磁换向阀、单向阀 . 62 械结构设计 . 62 紧车架 . 62 轮 . 62 意事项与要求 . 62 紧装置的振动 . 62 备使用要求 . 63 7 电控系统 . 64 制系统的硬件组成 . 64 扩展模块 . 64 速传感器 . 66 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 力变送器 . 67 制系统的硬件配置图 . 69 件设计 . 69 路及流程图 . 70 入输出点地址分配 . 70 数设定 . 70 式输送机张紧装置 序 . 73 结 论 . 80 参考文献 . 81 英文原文 . 82 中文译文 . 104 致 谢 . 109 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 概述 带式输送机俗称“皮带机”，是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械，是连续式输送机械中应用最广泛的一种。带式输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的 连续运输设备，可输送矿石、煤炭等散装物料和包装好的成件物品。 它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、在运输途中对物料的损伤小等优点，被广泛应用于国民经济的各个 部门 ，特别是在矿山生产运输中起着重要的作用。 张紧装置是带式输送机不可缺少的重要组成部分，随着现代化经济的飞速发展，生产自动也越来越占据了主导地位，也积极推动和响应了企业领域中的安全生产。 制的自动张紧装置可以实时的进行自动控制皮带机的张力，并保护皮带机，增加了皮带机的运行寿命。同时， 可以监控皮带机的各种运行状态。 输送机及张紧装置基本的布置形式如图 示。 1、 2 驱动滚筒 4 、 5、 6、 7 改向 滚筒 3 拉紧小车 图 送机及张紧装置基本的布 置形式 紧装置的作用 张紧装置使输送带具有足够的张力，保证输送带和传动滚筒之间产生摩擦力使输送带不打滑，并限制输送带在各托輥之间的垂度，使输送带正常运行。具体如下： （ 1）可以保证输送带在驱动滚筒的奔离点具有适当的张力，防止输送带打滑； （ 2）保证输送带与托辊接触弧上具有必要张力，防止输送带在两组托辊间松弛引起撒料和输送带的垂直拍打； （ 3）补偿输送带永久变形时的张力； （ 4）补偿在不同工况下输送机的起动张力，包括输送机的轻載和重載启动，由于输送机 起动时 的 张紧力比正常运行时 的张紧力 大 1. 4 1. 5 倍 ，所以在设计张紧装置时还要考虑带式输送机的起动状态 ； （ 5） 减小起、制动时，输送带中出现的动负荷； （ 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； 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 紧装置的 类型及其介绍 张紧装置按结构可分为重锤式张紧装置、固定式张紧装置和自动张紧装置三大类。 （ 1）重锤式张紧装置 它是利用重锤的重量产生张紧力，并保证输送带在各种工况下均有恒定的张紧力，可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起的输送带的伸长变化，结构简单、工作可靠、维护量小，是一种应用广泛的较理想的张紧装置。其缺点是占用空间大，工作 中张紧力不能自动调整。这种张紧装置包括垂直式张紧装置 (能利用走廊空间位置，便于布置，缺点是改向滚筒多，并且物料容易掉入输送带与张紧滚筒之间而损坏输送带 )；车式张紧装置 (适应于距离较长，功率较大的输送机，张紧行程有 2m、 3m、 4m 三档 )。 （ 2） 固定式张紧装置 固定式张紧装置的张紧滚筒在输送机运转过程中是固定的，其张紧行程的调整有手动和电动两种方式。其优点是结构简单紧凑、工作可靠；缺点是对输送机运转过程中由于输送带弹性变形和塑性伸长无法适时补偿而导致张紧力下降，可能引起输送带在传动滚筒上打滑。常见的固定式 张紧装置有螺旋式 (适用于长度较短，功率较小的输送机 )、绞车 滑轮式张紧装置 (适用于大张紧力、长距离、大运量的输送机，有电动式和手动式 )。固定式张紧装置一般情况下是不动作的，当胶带产生塑性变形后，应重新调整其张紧位置。 （ 3） 自动张紧装置 自动张紧装置是一种在输送机工作过程中能按一定要求自动调节张紧力的张紧装置。在现代化长距离的带式输送机中使用较多，它能使输送带具有合理的张力图，自动补偿输送带的弹性和塑性变形，是一种理想的张紧装置。对长距离大运量的带式输送机，自动张紧装置能保证输送机有效的工作，避免 输送带出现松弛、飘带、跑偏、喘振等异常现象。 为了能够更有效而又实时地控制皮带机的张紧力，采取 压 张紧装置的 基本 介绍及其特点 液压张紧装置主要通过液压缸的伸缩来拉紧皮带。现在的液压张紧装置，一般是通过继电器 或者是 控制 液压系统，从而进一步控制 皮带的张紧 程度 。它可以根据工作情况调整张紧力的大小，改善了皮带的工作状况，大大提高了皮带的使用寿命。 (1) 可根据起动时张紧力和正常运行时张紧力的不同需要 ,调 节输送带买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 张力的大小 (可以达到起动时张紧力比正常运行时大 1. 4 1. 5 倍的要求 ) ,一旦调定后 ,按预定程序自动工作 ,保证输送带在理想状态下工作； (2)响应快 ,带式输送机起动时 ,输送带松边突然松驰伸长 ,该装置能立刻缩回油缸 ,及时补偿输送带的伸长 ,对紧边冲击小 ,从而使起动时平稳可靠 ,避免断 带事故； (3) 具有断带时自动停止带式输送机和打 滑时自动增加张紧力等保护功能； (4) 结构紧凑 ,安 装空间小； (5) 可与集控装置连接 ,实现远距离集中控制 ,还可实现微机控制； (6) 便于根据工况的变化设定和 调节张力 。 (1)用动滑轮解决长行程的要求。由于在胶合接头和安装过程中都要求输送带有一定的松弛量，如用油缸直接张紧小车，则油缸行程太长。为此可以通过若干个动滑轮组拉住张紧小车，通过这种方法可以降低液压缸的长度；但是，在减小液压缸行程的同时，增大了液压缸的拉力； (2)设置蓄能器提高系统张力的稳定性。在输送机启动过程中，构成输送带动张紧力的弹性波有入射波、反射波和透射波三种。由于入射波与反射波的作用，输送带在传动滚筒奔离点的力忽大忽小，成不稳定状态，输送带承受 着冲击载荷。为此在张紧装置的液压系统中设置若干个蓄能器，来抵消入射波与反射波对奔离点张紧力的影响； (3)通过压力传感器及时监控液压缸的张紧状态，根据情况改变张紧力的大小。这样就可以大大改善皮带的工作条件，提高皮带的寿命。 点 （ 1）同其它传动方式比较，传动功率相同，液压传动装置的重量轻、体积紧凑； （ 2）级变速，调速范围大； （ 3）建的惯性小，能够频繁迅速换向；传动工作平稳；系统容易实现缓冲吸震，并能自动防止过载； （ 4）电气配合容易实现动作和 操作自动化；与微电子技术和计算机配合，能实现各种自动控制工作； （ 5）件已基本上系列化、通用化和标准化，利于 术的应用，提高效率，降低成本。 点 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 1）易产生泄漏，污染环境； （ 2）因有泄漏和弹性变形大，不易做到精确的定比传动； （ 3）系统内混入空气，会引起爬行、噪音和震动； （ 4）适用的环境温度比机械传动小。 式输送机张紧装置的 制系统介绍 介绍 定义 为可编程序控制器（ 文缩写为 又称为 是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。它面向控制过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高，成为现代工业控制的三大支柱（ 器人和 一。 制技术代表着当前程序控制的先进水平， 置已成为自动化系统的基本装置。它使用可编程序的存储器来存放指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制 。 功能 不断地发展，其性能在不断地完善、功能在不断地增强。其主要功能有： （ 1） 开关量逻辑控制 这是 基本功能。 有强大的逻辑运算能力，可以实现各种简单和复杂的逻辑控制，常用于取代传统的继电器控制系统。 （ 2） 模拟量控制 在工业控制中，有许多连续变化的量，如温度、压力、速度等参数。而的微处理器 能处理数字量。所以 配置了 A/D 和 D/A 转换模块，把现场输入的模拟量经 A/D 转换后送 理。 而 理的数字量结果，经 D/A 转换成模拟量信号去控制相应的设备 。 （ 3）闭环过程控制 运用 仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。配置 制单元模块，对控制过程中某一变量（电压、温度、速度等）进行 制。 （ 4）定时控制 有定时控制功能，它为用户提供了若干个定时器。定时器的时间可以由用户在编写用户程序时设定。 （ 5）计数控制 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 有计数控制功能， 它为用户提供了若干个计数器。计数器的计数值可以由用户在编写用户程序时设定。 （ 6）顺序（步进）控制 在工业控制中，选用 现顺序（步进）控制 ，可以采用 定的用于顺序控制的标准化 语言 顺序功能图进行设计。 （ 7）数据处理 它不仅能进行数字运算（包括四则运算、函数运算、字逻辑运算等）和数据传送，而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示、数据通信等。 （ 8）通信和联网 它既可以对远程 I/O 进行控制，又能实现 计算机之间的通信，从而构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，实现工厂自动化。 特点 （ 1）可靠性高、抗干扰能力强 抑制诸如电噪声、电源波动、振动、电磁干扰等的干扰，能抗1000V、 1 s 脉冲的干扰，能在高温、高湿以及空气中存有各种强腐蚀物质粒子的恶劣环境下可靠地工作。 采用了冗余技术等，进一步增强了 （ 3） 通用性强、灵活性好、功能齐全 品的系列化、模块化、标准化，能方便灵活 地组成大小不同、功能不同的控制系统，通用性强。由于可编程序控制功能齐全，几乎可以满足所有控制场合的需求。组成系统后，即使控制程序发生变化，只要修改软件即可，增强了控制系统的柔性。 （ 4） 模块化结构 部的各不部件都用电缆连接起来，系统的功能和规模可根据用户的实际需求自行配置，从而实现最佳的性 价比。 （ 5） 安装简便、调试方便 只要把现场的 I/。调试的时候可以根据 的发光二极管和编程器提供的信息方便地进行测试、排错和修改。 （ 6） 网络通信 供标准通信接口，可以方便地进行网络通信。 分类 按 控制规模分类， 分为小型机、中型机和大型机。通常小买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 型机的控制点数小于 256 点，用户程序存储器容量小于 8K。小型机常用于单机控制和小型控制场合，在通信网络中常作从站。例如西门子公司的 型机的控制点数在 256 2048 点范围内，用户程序存储器容量小于 50K。常用于中型控制场合，在通信网络中可作主站也可作从站。例如西门子公司的 型机的控制点数在 2048 以上，用户程序存储器容量达到 50用于大型控制场合，在通信网络中作从站。如西门子公司的 结构形式还可分为整体式、模块式和叠装式。 基本组成 从广义上说， 是一种工业控制计算机，只不过比一般的计算机具有更强的工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言。所以 计算机控制系统十分相 似， 也具有中央处理器 储器、输入 /输出 I/O 接口、电源等，如图 示。 图 编程序控制器的基本组成 式输送机张紧装置的 控制原理 如图 示为带式输送机张紧装置的 制基本框图，根据张紧装置的控制需求和控制作用，目的只是对皮带的张紧力大小而控制 ，若张紧装置采取液压张紧的话， 据所识别的信号 输出相应的 信号 控制 电液 阀 的流量 ，从而使液压缸按照合适的大小去伸缩。 （ 1） 监测输入部分 根据以上所分析的带式输送机张紧装置的作用可归纳出张紧装置起作用的情况：一是 皮带输送机在正常运转的时候，由于皮带的疲劳等各种原因的导致，使得皮带变松，从而发生皮带与驱动滚筒打滑的现象，这样的话，大大降低了皮带的使用寿命，也降低了皮带输送机的工作寿命；二是当皮带机起动时，需要更大的起动张紧力，防止在起动时出现打滑而不能正常起动买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 皮带输送机。 为了 使带式输送机能够 正常工作，并根据工作情况的 分析，从而设计了如图 示的 5 个传感器。 图 紧装置的 制基本框图 由于所设计的皮带机运输距离比较长，而且是头尾双驱动，头尾的两个驱动滚筒分别由两台电动机驱动， 所以需要分别在各台电机及其附近安置传感器。 各传感器的作用 及安装位置 ： 1 号电机速度传感器： 测量 1 号电机所带动的驱动滚筒的转速， 输出的信号为数字脉冲，其数字脉冲的频率与驱动滚筒的转速成正比。将其安装在1 号电机所带 的 动滚筒 上 ； 2 号电机速度传感器：测量 2 号电机所带动的驱动滚筒的转速，其型号及原理与 1 号电机速度传感器一样，安放位置是在 2 号电机所带动 的 滚筒上面； 1、 2 号电机附近带速传感器： 主要目的是测量皮带的线速度，但是由于考虑到其 安装困难和误差比转速传感器大，所以将其安放在如图 示的拉紧 滚筒 3 上， 测量出 改向滚筒的转速，根据线速度 v 和转速 n 的函数关系 30 ，则可得到皮带的速度。当然这里还考虑到皮带和改向滚筒是否发生打滑的现象，是否能精确测量出皮带的速度的问题。，根据理论的推导和实践的证明是不会发生打滑的，因为 改向滚筒是不承受载荷的。 压力传感器：将其安装在液压张紧装置液压回路，通过测量液压回路的压力来计算皮带张紧力的大小。其作用主要是在 带式输送机起动时用，并保护皮带的太大张紧力而缩 短皮带的寿命。 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 2） 控制输出 据识别到的输入信号和后叙的软件程序输出相应 的 信号， 去 控制电 液阀的流量大小 ，并控制各电机的起动 。 （ 3）控制原理 当带式输送机起动时，起动力矩远大于正常运转时的力矩，起动张紧力也比正常运行时大，这就需要张紧装置进行作用，使输送机具有足够的起动张紧力， 出信号控制张紧装置使液压缸伸出，在液压回路安放的压力传感器检测张紧力的大小，当达到起动时的张紧力时，张紧装置停止工作并锁紧到此时 的状态，在起动过程中，随着速度的增加，张紧装置作用的张紧力也 减小， 当 达到运行状态 时，张紧装置输 出运行时的张紧力。 在带式输送机正常运行状态，由速度传感器进行检测滚筒和皮带的速度是否同步 。当两个传感器检测到的速度大小不一致时，说明滚筒和皮带发生了打滑，根据速度信号大小的比较， 出相应的信号，使张紧装置作用，改变皮带的张紧力，直到其不打滑为止。 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 带式输送机的 工作 原理 式输送机的组成及工作原理 式输送机的组成 1 张紧装置； 2 装载装置； 3 换向滚筒； 4 上托辊 5 输送带； 6 下托辊； 7 机架； 8 清 扫装置； 9 驱动装置 图 式输送机系统的结构组成 如图 示为带式输送机的基本组成 ,其各部分的功能作用如下 : (1) 驱动装置 驱动装置的作用是将电动机的动力传送给输送带，并带动它运行。驱动装置由电动机、联轴器、减速器和驱动滚筒等部件组成。 (2) 清扫装置 清扫装置是为卸载后的输送带