开题报告-济宁三号井煤矿带式输送机设计.doc

山 东 科 技 大 学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 济宁三号井煤矿带式输送机学 院 名 称 机械电子工程学院 专业班级 机械电子工程2010级4班 学生姓名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 2014 年 3 月 02 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）题目设计（论文）类型（划“”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它 一、 本课题的研究目的和意义 带式输送机自1795年被发明以来，经过两个世纪的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛采用。特别是第二次工业革命带来了新材料、新技术的采用，使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，成为三足鼎立局面，并成为各国争先发展的行业。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。目前，带式输送机已经成为露天矿和地下矿的联合运输系统中重要的组成部分。为了更好的研究带式输送机的工作组成原理，发现及改进其不足之处，本课题所研究的是大倾角、下运带式输送机。此次研究的主要问题在于系统的驱动件布置、软起动和制动问题。带式输送机向下运送物料时，其驱动电机的运行工矿有别于一般的带式输送机。由于运转上的需要，在结构上有特点，控制上有特殊要求。下运带式输送机的制动装置及其控制技术尤为关键。若制动装置设计的不合理，很容易发生飞车事故，从而造成断带、撕带等事故，给生产带来极大危害。如何实现软制动与自动张紧，逐渐向智能化、自动化、人性化方向发展，是目前带式输送机的发展方向，也是本课题的研究目的和意义所在。相信随着课题的不断深入，对带式输送机将会有更深入的了解，为以后的学习也能打下夯实的基础。二、 本课题的主要研究内容（提纲）1 带式输送机系统初步设计1.1带式输送机初步设计计算布置形式的分析确定，带速的选择；输送带带宽、类型的选择确定；输送带线质量的计算；物料线质量的计算；托辊旋转部分质量的计算；各直线区段阻力计算；局部阻力计算；输送带各点张力计算及强度校核；变坡段曲率半径的确定；滚筒牵引力与电机功率的计算；拉紧力与拉紧行程的计算；制动(逆止)力矩的计算。1.2 机械装置的选择与确定电动机、减速器、联轴器的选择；软起动装置或制动装置的选择；传动滚筒、改向滚筒的选择与设计；采用托辊、托辊组的种类、结构形式及特点；采用拉紧装置的结构与特点。1.3 带式输送机系统布置图的设计 2 电气控制设计 2.1 总体要求 控制核心采用可编程序控制器，具有自动、远控/近控两种工作方式；电控装置和软起动装置（水平或上运）或软制动装置（下运）配合，保证空载、满载工况下的软起动和软停车；满足空载起动、重载起动；可以分别控制二台给煤机，且和给煤机之间有闭锁功能；具有运行状态显示和故障指示，并具有沿线通话和起车预警功能；具有前、后台设备闭锁功能；具备液压系统压力及温度保护功能，并能输出报警。 2.2 电控系统综合保护 防跑偏开关、拉线保护、纵撕保护、烟雾保护、煤位保护、超温保护、烟雾保护和自动洒水装置、打滑保护、语音信号保护。 2.3 对软起动装置的控制要求 可以实现带式输送机在空载、满载等工况下的正常软起动。 2.4 对软制动装置的控制要求 软制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；与配套电控联合工作能满足下运带式输送机正常制动、紧急制动、断电制动等要求。三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）1. 国外带式输送机技术的现状 国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面:一方面是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;另一方面是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、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。国外己经使用或己经进行设计的几条典型长距离带式输送机输送线：1.1西班牙的西撒哈拉带式输送机线路是世界最长的长距离输送机线路，该线路长达100km，用两年半时间建成，并于1972年投入使用，用来将位于石质高原地区的布克拉露天矿的磷灰石矿石运往艾尔阿雍海港。总投资额为两亿马克。预计该线路能达行30年，年平均运输量为1000万吨磷灰石矿石(2000t/h)。整条线路由长为6.911.8km的11台带式输送机组成。带宽为l000mm，采用ST3150型钢丝绳芯胶带，带速为4.5 m/s。1.2恰那矿20km地面带式输送机系统是代表了现代带式输送机发展水平的一条输送线。该输送系统由一条长为10.3km的平面转弯带式输送机和一条10.1km的直线长距离带式输送机构成。转弯带式输送机的曲率半径为9km，弧长为4km。两条输送机除线路参数外，其他参数相同，运输能力为2200t/h，带宽1050mm，输送带抗拉强度为3000N/mm，安全系数为5，拉紧装置为重锤拉紧。允许行程为25m，驱动采用3台700KW直流电动机，双滚筒驱动。系统采用了先进的托辊制造和安装技术、水平转弯技术和动态分析技术。1.3津巴布韦钢铁公司（ZISCO）15.6km水平转弯越野带式输送机于1996年投入使用，是世界上单机最长的带式输送机。该输送机将ZISCO的New Ripple Creek矿的经过二次破碎的铁矿石运送到Zimbabwe的炼钢厂附近。输送量为干矿石500t/h（湿矿石600t/h）。系统全长15.6km，物料提升高度为90m。近年来，我国在大型带式输送机的设计、制造上也有了长足的进步。从20世纪60年代末我国己经生产200余条钢丝绳芯带式输送机，在煤矿、磷矿、铁矿和港口使用。其中单机长度达7602m的大型带式输送机已投入使用。目前，包括总长l0km的输送线等多条长距离带式输送机系统正在设计或计划中。2 国内带式输送机技术的现状 我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离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均填补了国内空白，并对带式输送机的减低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以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。 3 国内外带式输送机技术的差距 3.1 大型带式输送机的关键核心技术上的差距 3.1.1 带式输送机动态分析与监测技术 长距离、大功率带式输送机的技术关键是动态设计与监测。它是制约大型带式输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系数(一般取n=10左右)，与实际情况相差较远。实际上输送带是粘弹性体，长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系数，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平(输送带安全系数n=56)，并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。 3.1.2 可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机的动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击软起动时应有分时慢速起动;解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率500kW时，可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式摩擦离合器组合而成(即粘性传动)。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98%以上。但价格昂贵，急需国产化。 3.2 技术性能上差距 我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。 3.2.1 装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4250kW，国外产品可达4970kW，国产带式输送机的装机功率约为国外产品的30%40%，固定带式输送机的装机功率相差更大。 3.2.2 运输能力 我国带式输送机最大运量为3000t/h，国外已达5500t/h。 3.2.3 最大输送带宽度 我国带式输送机为1400mm，国外最大为1830mm。 3.2.4 带速 由于受托辊转速的限制，我国带式输送机带速为4m/s，国外为5m/s以上。 3.2.5 工作面顺槽运输长度 我国为3000m，国外为7300m。 3.2.6 自移机尾 随着高产高效工作面的不断出现，要求顺槽可伸缩带式输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口，主要有2种:随转载机一起移动的由英国LONGWALL公司生产的自移机尾装置。德国DBT公司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸，后者则有2个推进油缸。LONGWALL公司生产的自移机尾用于在国内带宽1.2m的输送机上，缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小，纠偏能力弱，刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者，水平、垂直2个方向均有调偏油缸，纠偏能力强。因此，前者还需完善，后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。 3.2.7 高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车张紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带不易跑偏，不会出现脱轨现象。 3.2.8 输送机品种 机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用;另外，我国煤矿的地质条件差异很大，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)直至垂直提升等，应开发特殊型专用机种带式输送机。 3.3 可靠性、寿命上的差距 输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500N/mm，国外为3150N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000N/mm，国外为7000N/mm。输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的50%65%，国外达母带的70%75%。托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于带式输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命59万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%40%。输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命2万h，国外减速器寿命为7万h。带式输送机上下运行时可靠性差。 4 煤矿带式输送机技术的发展趋势4.1 设备大型化、提高运输能力 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。4.2 提高元部件性能和可靠性 设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机的性能得到进一步提高。4.3 扩大功能，一机多用化 拓展运人、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。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。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 电机重载起动时的软启动问题。4 大倾角下运带式输送机驱动方案的确定。5 带式输送机的制动问题。采用盘式可控制动装置，该装置与配套电控使用能够满足下运带式输送机的正常制动、紧急制动、断电制动等工况要求，并能满足满载工况下带式输送机的软启动，启动加速度小于0.3。 6 带式输送机的控制问题。电控装置控制核心采用可编程控制器，具有起车预告、主电机运行、故障显示等主要信号显示，具有沿线通话和起车预警功能，能满足空载起动、重载启动，可以分别控制二台给煤机且和给煤机之间有闭锁功能。 7 带式输送机的各种保护问题。例如：防跑偏开关、拉线保护、纵撕保护、烟雾保护、煤位保护、超温保护、打滑保护以及语音信号系统。五、 研究思路和方法在设计初期，认真学习带式输送机的基础知识，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