电动滚筒式带式输送机_张紧装置设计-毕业设计开题报告

机械工程学院机械工程学院 毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目毕业设计（论文）题目：电动滚筒式带式输送机 张紧装置设计 学学生生：伍泳 指指导导教教师师：袁 红 兵 专专业业班班级：级：机械设计制造及其自动化 机测 0901 20132013 年年 4 4 月月 3 3 日日 1 1.1. 课题名称课题名称： 电动滚筒式带式输送机张紧装置设计 2.2.课题研究背景课题研究背景： 2.1 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于了带式输送机 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。目前，在煤矿井 下使用的带式输送机已达到的主要技术指标，其关键技术与装备有以下几个特 点： 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 t 以上高产高效集约化生产的需要。 应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软 起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动 张力，设备运行性能好，运输效率高。 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 机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性 及其单元驱动的可靠性。 新型、高可靠性关键元部件技术。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。如英国 FSW 生产的 FSW1200/（23）400（600）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，运输能力达 3000 t/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。 国外带式输送机的主要技术指标 Tab.1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas 国外 300500 万 t/a 高产高效矿井主参数 顺槽可伸缩带式输送机 大巷与斜井固定式强力带 2 式输送机 运距/m 20003000 3000 带速/m.s-1 3.54 45，最高达 8 输 送量/t.h-1 25003000 30004000 驱动总功率/kW 12002000 15003000， 最大达 10100 2.2 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。目前，我国煤矿井下用带式输送机的主要技术特 征指标如表 2 所示。表 2 国内带式输送机的主要技术指标 Tab.2 The main technical parameters of the belt conveyer in China 主参数 顺槽可伸缩带 式输送机 大巷与斜井固定式强力带式输送机 运距/m 20003000 3000 带速 /m.s-1 3.54 45，最高达 8 输送量/t.h-1 25003000 30004000 驱动总 功率/kW 12002000 15003000，最大达 10100 2.3 煤矿带式输送机技术的发展趋势 2.3.1 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。在今后的 10a 内输送量要提高到 30004000 t/h，还速提高至 4 6m/s，输送长度对于可伸缩带式输送机要达到 3000m。对于钢绳芯强力带式输送 机需加长至 5000m 以上，单机驱动功率要求达到 10001500 kW，输送带抗拉强 度达到 6000 N/mm（钢绳芯）和 2500 N/mm（钢绳芯）。尤其是煤矿井下顺槽可 伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有 的可伸缩带式输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面 的要求， 煤矿现场急需主参数更大、 技术更先进、 性能更可靠的长距离、 大运量、 大功率顺槽可伸缩带式输送机，以提高我国带式输送机技术的设计水平，填补国 内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含 7 个方面的关键技术： 3 带式输送机动态分析与监控技术； 软起动与功率平衡技术； 中间驱动技术； 自动张紧技术；新型高寿命高速托辊技术；快速自移机尾技术；高效储 带技术。 2.3.2 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的提高。 2.3.3 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。 3.3. 课题研究意义：课题研究意义： 3.1 电动滚筒与分离式驱动装置相比， 电动滚筒具有结构紧凑、 传动效率高、 噪声低、使用寿命长，运转平稳、工作可靠、密封性好、占据空间小、安装方便 等诸多优点，并且适合在各种恶劣环境条件下工作。 3.2 通过对课题的研究与思考并就行相关设计工作，培养了自己进行综合分 析和提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的。 3.3 这段时间对课题相关文献的检索查阅，并对相关资料进行收集，充分运 用手头现有的各种资源为毕业设计作准备，这些工作培养了自己调查研究，熟悉 有关技术政策，运用国家标准、规范、手册、图册等工具书，进行设计计算、数 据处理、编写技术文件的独立工作能力。 3.4毕业设计所用到的设计步骤与方法，使我养成了科学的设计理念，使自 己建立正确的设计思想；初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段；从而 使自己受到一次工程师的基本训练。 4.4.文献文献查阅查阅概况概况 （1）董鹏（徐州煤矿机械厂），PLC在带式输送机张紧装置中的应用，煤矿 机电，2009年第2期，11-07，第105页 摘要：系统最大特点是通过外接压力信号实现自动张紧。传统继电器控制系 统由于故障率高,控制方式不灵活及功率消耗大等缺点,目前已逐渐被淘汰。而 4 PLC控制系统具有运行可靠,使用维修方便,抗干扰性强等优越性,是目前在自动 张紧装置系统中普遍使用的控制方式。 （2）孙健身（江苏省徐州机电工程高等职业学校），王涛（徐州矿物集团） ， 带式输送机拉紧装置技术参数分析，能源技术与管理，2005年第6期，第43页 摘要： 通过对带式输送机张紧装置要求分析, 确定自动张紧装置主要工作参 数为带式输送机正常运行时的张紧力、启动时张紧力、启动加速度、启动时间及 张紧装置驱动功率, 以及其合理计算方法。 （3）李萌（合肥工业大学机械与汽车工程学院），带式输送机液压自动张 紧装置设计，淮北职业技术学院学报，2010年第5期第9卷，第76页 摘要：:带式输送机液压自动张紧装置具有工作平稳、对空间要求低、性能 可靠等优点,是一种较先进、较完善、适合于大型带式输送机的张紧装置。针对 带式输送机对张紧力的实际需要,设计了液压自动张紧装置。采用单片机比较输 送带张紧力的实测值与理论计算值差异,通过液压张紧泵站来实时调整张紧力的 大小,自动满足启动、正常运行和制动时张力的需要。 （4）王锡法（兖州煤矿机械厂）任宏亮（济宁三号煤矿），带式输送机张 紧装置，煤矿现代化，2000年第3期，第42页 摘要：合理布置带式输送机张紧装置的位置,对输送机正常运转、启动和制动, 以及张紧装置的设计、性能及成本的影响都十分大。 （5）庞庆楼（沈煤集团山西晋辽矿业机电设备租赁站），带式输送机张紧 装置的比较和选择，矿山机械，2010年第21期第38卷，第74页 摘要：根据带式输送机启动和运行中输送带张力的变化特点，对带式输送机 的张紧装置提出了要求。 就几种常见的张紧装置的特点和适用范围进行了分析比 较，便于根据不同的场合和条件选择不同的张紧装置。 （6）满咏梅（煤炭科学研究总院），带式输送机张紧装置的分析，煤矿机 械，2010年第12期第31卷，第80页 摘要：通过对各种张紧装置的分析，明确了各种张紧装置的优缺点以及其适 用工况， 为带式输送机张紧装置的确定提供参考。 （7）丁刚（济源职业技术学院机电系），带式输送机张紧装置的改进，煤 5 矿机电，2003年第3期，第87页 摘要： 经理论分析和实地排查,针对带式输送机螺旋式张紧装置的缺陷,介绍 了利用液压技术的自动调节张紧装置,以保证对输送带的可靠拉紧。 （8）徐伟（太原理工大学），寇子明（太原理工大学），李元元（太原理 工大学），带式输送机张紧装置张紧力计算，煤矿机电，2005年第2期，第55页 摘要：带式输送机张紧装置张紧力的大小,与带式输送机的多个参数及张紧 装置的安设位置有。本文提出一种张紧装置张紧力计算程序化的思路。 （9）李忠良，闫春艳（中国矿业大学几点工程学院），带式输送机张紧装 置液压系统的设计，液压与气动，2012年第5期，第8页 摘要： 介绍了带式输送机张紧装置的作用、 分类及各类张紧装置存在的问题。 该文对张紧装置的液压系统进行了设计， 对各种工况的全方位考虑让系统具有更 高的稳定性和反应能力，解决了带式输送机张紧的控制问题。 （10）崔伟（北京起重机械研究所），带式输送机预张紧力的确定，起重运 输机械，1999年第4期，第14页 摘要： 张紧是保证带式输送机正常运行的必要手段,通常分为两种形式:移动 式(如重锤式张紧)和固定式(如固定绞车式张紧)。 移动式张紧的张紧力在各种工 况下保持不变,为一定值,在安装带式输送机时的预张紧力即为该值。 固定式张紧 则不相同,采用固定式张紧的带式输送机的基本特征是在各种工况下输送带平均 张力保持不变。 （11） 李福固 （兖州矿区职业大学） ， 带式输送机张紧装置主要参数的计算， 煤矿机械，2002年第4期 摘要：通过对长距离带式输送机自动张紧装置要求的分析,确定了自动张紧 装置主要工作参数合理计算的方法。 （12）戴建立（煤炭科学研究总院），带式输送机自动张紧装置的现状及研 究，煤矿机械，2007年第11期，第3页 摘要：介绍国内外带式输送机张紧装置的功能及各自的特点,以及在煤矿井 下应用中存在的问题。通过分析提出动态自动张紧的控制策略,基于电机电流与 负载有一一对应的关系,利用变频技术作为技术关键达到动态控制的目标。 （13）王子寒（广东粤华发电游侠责任公司），电动滚筒带式输送机驱动和 6 装置应用中的问题，煤矿机械，2007年第11期，第18页 摘要：动滚筒具有许多独特的优势和特点,但由于存在着制约其发展的技术 瓶颈,致使大功率电动滚筒一直未能设计、制造出来,影响了在输送机行业的应 用。但随着新技术的发展,现在完全可以应用变频和稀土永磁电机技术、电气启 制动技术、新的油冷式技术来设计制造出大功率的电动滚筒,从而推动电动滚筒 的广泛应用。 （14）Dorner Mfg.corp.，Hartland,WI,continous belt converyor tensioning mechanism， United States Patent Hosch et al ,Feb.3,2004 Abstract ：A conveyor construction includes a frame having a pair of side members, a belt and a tensioning section mounted for longitudinal extendable and retractable movement relative to the frame for establishing a desired tension on the belt. The tensioning section includes a spindle engaged with the belt and a pair of side plate structures connected to the spindle and located one adjacent each frame side member. A drive member is rotatably mounted relative to the frame and is drivingly engaged with the tensioning section for imparting longitudinal extendable and retractable movement relative to the frame upon rotation of the drive member. A locking device inserts a frictional locking force on the side plate structures relative to the frame side members for selectively fixing the position of the tensioning section relative to the frame. A restraining arrangement is incorporated in the side plate structures for limiting the retractable movement of the tensioning section upon the imposition of a random force applied to the spindle and overcoming the frictional locking force ol the locking device so as to substantially retain the desired tension on the belt and preserve operability of the drive member. 题目：连续式带式输送机张紧机构 摘要：输送机的结构包括一个具有一对侧面构件，皮带和张紧部分。张紧机 构安装在皮带的框架上，它相对框架作纵向伸缩运动以提供所需的预紧力力。张 7 紧部分包括主轴皮带和一对与侧板结构连接的主轴， 并与位于一个相邻的每个框 架构件的侧板结构相连。驱动机构相对于框架可转动地安装，并驱动张紧部分， 用于向旋转时相对于框架产生伸缩运动的驱动构件接合。 锁定装置插在相对于框 架的侧面构件上，用于选择张紧部分的位置，产生相对于固定框架结构的摩擦锁 定力。 限位装置连接在侧板结构上，用于限制可缩回运动时随机的力施加给张紧 部分的主轴的摩擦锁定力的的一种锁定装置， 它以便基本上保持皮带所需的张力 对和保证的驱动装置的可操作性。 （15）Yuanjun Dai Xinjiang Ploytechnical Coll., Urumqi, China Ning Shi; Yigong Lu; Yan He .，Analysis and determination of tensioning device of belt conveyor， ICECE2011 Abstract ：After analyzing take-up assembly for belt conveyor, the current flaw that the device has existed is pointed out in this paper .Then the take-up assembly is improved designed .The improved take-up assembly consists of take-up winch system, hydraulic system, electrical control system etc. System mainly through pressure switch controls oil pump electrical machinerys movement and parking, controls system flowing tubing head pressure, thus adjusts the hydraulic cylinder expansion condition to guarantee conveyor belts normal operation promptly。 题目：带式输送机张紧装置的分析与确定 摘要：分析卷取组件，用于带式输送机后，该设备已存在当前的缺陷在本文 中指出的， 然后卷取组件改善设计的改进的卷绕组件由卷取绞车系统， 液压系统， 电气控制系统等系统，主要是通过压力开关控制油泵电机的运动和停车场，控制 系统油压，从而调节液压缸膨胀的条件，以保证及时输送带的正常运行。 （16）Shirong Zhang.Depart of automation,Wuhan University，Modeling and energy efficiency optimization of belt conveyors， Applied Energy Volume 88, Issue 9, September 2011, Pages 30613071 Abstract ：The improvement of the energy efficiency of belt conveyor systems can be achieved at equipment and operation levels. Specifically, variable speed control, an equipment level intervention, is recommended 8 to improve operation efficiency of belt conveyors. However, the current implementations mostly focus on lower level control loops without operational considerations at the system level. This paper intends to take a model based optimization approach to improve the efficiency of belt conveyors at the operational level. An analytical energy model, originating from ISO 5048, is firstly proposed, which lumps all the parameters into four coefficients. Subsequently, both an off-line and an on-line parameter estimation schemes are applied to identify the new energy model, respectively. Simulation results are presented for the estimates of the four coefficients. Finally, optimization is done to achieve the best operation efficiency of belt conveyors under various constraints. Six optimization problem