机械毕业设计（论文）-带式输送机的拉紧装置设计【全套图纸】.doc

目录目录 全套图纸 加全套图纸 加 153893706 第一章 概述 1 1 1 对带式输送机及其张紧装置概述 1 1 1 1 带式输送机械特点 1 1 1 2 带式输送机存在的问题 2 1 1 3 输送带的伸长或延伸 2 1 1 4 发展及未来需求 3 1 1 5 张紧装置的作用 4 1 1 6 张紧装置的影响因素 5 1 1 7 张紧装置的类型 5 1 1 8 拉紧行程 8 1 1 9 手动拉紧装置 8 1 1 10 自动拉紧装置 8 1 2 张紧装置的发展趋势 9 1 2 1 张紧装置的主要作用 9 1 3 现行带式输送机存在的问题 10 1 4 设计总体思路 11 1 5 液压传动的特点 11 1 5 1 液压传动的优点 11 1 5 2 液压传动的缺点 12 第二章 设计方案确定 12 2 1 主要设计要求 12 2 2 方案确定 12 2 2 1 参考方案一 12 2 2 2 方案二 13 2 2 3 方案三 14 2 2 4 方案对比 15 第三章 液压泵及电机的确定 15 3 1 液压泵的选用 15 3 1 1 液压泵在系统中的作用 15 3 1 2 液压泵的分类 16 3 1 3 选用液压泵的原则和根据 16 3 1 4 液压泵站的主要性能参数 16 3 2 电动机的选用 19 3 2 1 计算液压泵的驱动功率 19 3 3 选择电机的型号 20 第四章 液压缸 20 4 1 液压缸类型 20 4 2 液压缸的主要参数 21 4 2 1 液压缸的工作压力的确定 21 4 2 2 液压缸内径和活塞杆外径的确定 22 4 3 液压缸壁厚 24 4 3 1 缸筒壁厚和外径计算 24 4 3 2 最小导向长度 26 4 3 3 稳定性和强度计算 26 4 4 活塞杆和活塞 28 4 5 密封 导向和防尘装置 31 4 6 液压缸主要零部件结构 材料和技术要求 32 4 7 耳轴的安装 33 4 8 中隔圈长度的确定 34 4 9 液压缸支架设计 35 4 10 排气阀 36 4 11 油口 36 第五章 确定液压系统元件 辅件 36 5 1 选择液压控制阀型号 36 5 2 蓄能器的选用 41 5 3 过滤器的选用 42 5 4 液压管路的设计 44 第六章 液压油路板的结构 46 6 1 液压油路板的设计 46 第七章 油箱及其辅件 49 7 1 油箱的用途和分类 49 7 2 油箱的构造和尺寸 50 7 3 油箱容积确定 51 7 4 液压油箱的结构设计 52 第八章 滑轮组的设计 57 8 1 滑轮的设计计算 57 8 1 1 滑轮结构和材料 57 8 1 2 钢丝绳进出滑轮时的允许偏角 58 8 1 3 滑轮主要尺寸 58 8 1 4 绳槽断面尺寸 58 8 2 铸造滑轮形式和轴承尺寸 59 第九章液压系统的安装 使用和维护 59 9 1 液压系统的安装 试压和调试 59 9 1 1 液压系统的安装 59 9 1 2 液压元件的安装 63 9 1 3 管路的安装与清洗 64 9 2 试压 64 9 3 调试 64 9 4 系统的使用和维护 65 9 5 液压系统常见故障诊断与排除 66 第十章液压工作介质的选用 67 10 1 对液压工作介质的主要要求 67 结 论 69 参考文献 70 英文原文 71 中文译文 75 第一章第一章 概述概述 1 1 对带式输送机及其张紧装置概述对带式输送机及其张紧装置概述 带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械 它主要由输送带 托辊 机架 驱动装置 拉紧装置 储带装置 清扫装置 伸缩装置等重要组 成部分 它们的结构和工作原理对带式输送机整体特性影响很大 它既可以进 行碎散物料的输送 也可以进行成件物品的输送 除进行纯粹的物料输送外 还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合 形成有节奏的流水 作业运输线 具有连续运行 输送能力大 运行阻力小 耗电量低 运行平稳 运途中对物料的破碎性小 较易实现自动控制等优点 所以带式输送机广泛应 用于现代化的各种工业企业中 如煤炭 冶金 港运 建材等部门 作为带式输送机的一个基本组成部分的张紧装置 是保证带式输送机正常 工作的重要部件 对带式输送机的稳定运行有着至关重要的作用 它的性能好 坏直接影响带式输送机整机的工作性能 所有精心设计的带式输送机均需要使 用某种型式的拉紧装置 因为 1 保证在传动滚筒处具有适量的松边张力 以防止输送带打滑 2 保证沿输送机的加料点和其他各点上具有适当的张力 必须防止输送带在托辊之间丧失槽形 从而避免物料从输送带上溢出 3 补偿输送带长度的变化 4 为更换接头贮备输送带 若无贮备 则在更换接 头时必须加许多小段新的输送带 同时每更换一个接头都需要有两个接头处 1 1 1 带式输送机械特点带式输送机械特点 输送机械是以形成连续物流方式沿一定线路输送货物的机械 其特点是连 续运动 与具有间歇动作的起重机械比较具有以下优点 1 输送能力大 可不间断地连续输送贷物 其装载和卸载都是在输送过 程中不停顿的情况下进行 同时由于不经常起动和制动 故可采用较高的工作 速度 2 结构比较简单 输送机械沿一定线路全长范围内设置并输送货物 动 作单一 结构紧凑 自身质量较小 造价较低 因受载均匀 速度稳定 工作 过程中所消耗的功率变化不大 在相同输送能力的条件下 输送机械所需功率 一般较小 3 输送距离可以较长 不仅单机长度日益增加 且可由多台单机组成长 距离的输送线路 便于实现程序化控剐和自动化操作 其缺点是 1 通用性较差 每种机型一般只适用于输送一定种类的货物 2 必须沿整条输送线路布置 输送线路一般固定不变 在输送线路变 化 往注要按新的线路重新布置 在需要经常改变装载点及卸载点的场合 必 须将输送机安装在专门机架或臂架上 借助它们的移动来适应作业要求 3 大多不能自动取料 除少数连续输送机能从堆料中取料外 大多要靠辅 助设备 除少效连续输遂机能自行从料堆中取料外 大多要靠辅助设备供料 4 不能输送笨重的大件物品 不宜输送质量大的单件物品或集装容器 5 由于输送机的启停和行程等因素 不可避免会导致输送带因张紧问题而 造成事故和损失 1 1 2 带式输送机存在的问题带式输送机存在的问题 1 输送带的伸长或延伸 任何输送机的输送带均可能有以下几种型式的伸长或延伸 弹性伸长 这是在启动加速或制动减速时在输送带上出现的部分伸长 在 施加的拉力或应力消除后 这种伸长几乎完全恢复原状 结构伸长 这种伸长大部分是由于织物编织型式而不是由于使用的织物原 料而引起的 在普通的编织物中 弯曲的经线当施加负荷时就会被拉直 引起输送带的 伸长 而其中部分伸长是不能恢复原状的 永久性长度变化 永久性长度变化包括由基本纤维结构的饿延伸率所引起 的长度变化 还包括部分弹性伸长和不可恢复的部分结构伸长 2 拉紧行程 所需的拉紧行程取决于启动或制动方式 直接启动和制动所需的拉紧行程 比有控制的加速启动或减速制动的要大得多 拉紧装置应有足够的行程 以适 应加速或减速的波动 而不使拉紧装置碰到挡板上 拉紧装置还应有若干 可供使用的 贮备输送带 因而在发生故障时可不需要用 两个接头来接入一段短输送带 此外 拉紧行程还应该适应输送带由于伸长或 收缩引起的长度变化 1 1 3 输送带的伸长或延伸输送带的伸长或延伸 任何输送机的输送带均可能有以下几种型式的伸长或延伸 弹性伸长 这是在启动加速或制动减速时在输送带上出现的部分伸长 在 施加的拉力或应力消除后 这种伸长几乎完全恢复原状 结构伸长 这种伸长大部分是由于织物编织型式而不是由于使用的织物 原料而引起的 在普通的编织物中 弯曲的经线当施加负荷时就会被拉直 引起输送带的 伸长 而其中部分伸长是不能恢复原状的 永久性长度变化 永久性长度变化包括由基本纤维结构的饿延伸率所引 起的长度变化 还包括部分弹性伸长和不可恢复的部分结构伸长 1 1 4 发展及未来需求发展及未来需求 1 机械式 机械式输送机械是依靠工作构件的机械运动进行输送 按其结构形式不同 可分为有挠性牵引构件的 无挠性牵引构件和连续装卸机械 1 有挠性牵引构件的输送机械 有挠性牵引构件的输送机的特点是 物料放在牵引构件上或牵引构件连续 的承载构件上 利用牵引机构的连续运动来输送物料 这类输送机械除具有牵 引机构件 承载构件 驱动装置 张紧装置以外 一般还具有装载 卸载 改 向等装置 它包括带式输送机 斗式提升机 板式输送机 刮板输送机 埋刮 板输送机 悬挂输送机 自动扶梯等 它们分别采用输送带或链条作为牵引构 件 2 无挠性牵引构件的输送机械 无挠性牵引构件的输送机械的特点是 利用工作构件的旋转运动或往复运 动是货物在封闭的管道或料槽移动 它们输送货物的工作原理各自根本不同 且共性的零件也很少 如螺旋输送机 振动输送机 滚柱输送机等 2 流体式 流体式输送机则是利用空气或水等流体的动力通过管道进行输送 如气力 输送机和液力输送装置等 在 1980 2000 年之间 采矿业有了较大的新发展 改变了散状物料的输送 方式 从间断输送方式发展到金属矿山的连续开采和煤矿的连续开采工艺 实 现了用输送机输送 1 发展的原因 在最近的几十年里 世界经历了空前的发展 此时 需要新的矿山提供能 量和原材料 由于许多贫瘠的矿山已经关闭 所以较大的矿山需要开采大量的 煤 矿石或者岩石产品 国内以宝钢为首的大型钢铁企业的建立与改造 西部 煤炭资源的开发和通过港口的外运 2 经济的原因 更高的产量和许多新的采矿业务在第三世界国家 系统成本降低 致使营 业利润更快更大 通过技术经济比较 已经证明在一定距离上 带式输送机输 送优于汽车和列车运输 采用带式输送机可实现长距离 大运量输送 3 环境的因素 输送机在环境敏感地区或靠近城市的发展地区的开发 已经引起了对水平 和垂直转弯普通的 管状的以及钢丝绳的带式输送机 进行重大的技术模拟和 技术创新 4 企业的因素 许多较小的矿山被大公司购买 从而使得采矿和分布合理化 公司时常依 赖于运输零件的 单方供应 从新的发展中孤立业务营运 包括一种实施新的 带式输送机运输技术的能力 国内的矿山企业和钢铁企业也面临着重组和扩大 的局面 5 工程技术 上述因素 1 至 4 引起降低输送安全系数和与之相关的故障 磨损 张紧问题的需要 提高可靠性的需要已经引起了对动力学和设备设计的研究 在上述原因影响下 输送机要满足这些要求 输送机研究会向着能够解决输送 机问题的方向前进 上面叙述的因素时常导致全新的运输问题的探讨 随着我国煤炭产量的提高以及双高工作面的出现 特别是采掘设备生产能 力的大幅度提高 带式输送机朝着长距离 大运量 大功率 高倾角 高速度 方向发展 但我国现有的带式输送机技术难以完全满足煤矿生产的需要 因此 近阶段带式输送机的主攻领域和研究方向有以下几个方面 新型启动技术 新 型制动技术 输送机自动张紧技术 顺槽可伸缩带式输送机机尾快速自移技术 上下运大倾角输送技术 运人技术 可伸缩下运带式输送机机尾移动技术 1 1 5 张紧装置的作用张紧装置的作用 带式输送机在启动 运行 制动等工作过程中 输送带会由于拉力和惯性的 作用发生蠕变 能够导致输送带变长松弛而无法工作 输送带张紧装置是保证输 送带具有一定张紧力 不发生打滑现象而正常工作的重要组件 概括起来 张紧 装置在带式输送机中具有以下一些作用 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 以带动输送机的正常运转 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 制动时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 张紧装置是皮带机的重要组成部分 它在输送机工作过程中有着重要 的作用 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 3 补偿输送带的永久变形以及在不同工况下起动 稳定运行时弹性身长 我国带式输送机目前使用的张紧装置有两个特点 1 输送带在驱动滚筒奔离点的张紧力随时间 运行工况任意变化 例如螺 栓拉紧装置和绞车拉紧装置 2 保持输送带具有恒定张力值 例如重锤拉紧装置 由于输送带在启动 过程中的非稳定运动状态下 输送带除了受静张力作用外 还受到由于速度变 化的附加张紧力作用 为了保证输送带在驱动滚筒上不滑动 而且再稳定运行 中受力合理 要求它在启动与稳定运行时具有不同的张力 而且在稳定运行时 保持张力恒定 但目前的煤矿带式输送机张紧装置不能满足这些要求 为此需 要研制一种新型的自动张紧装置 1 1 6 张紧装置的影响因素张紧装置的影响因素 1 输送带的伸长或延伸 任何输送机的输送带均可能有以下几种型式的伸长或延伸 弹性伸长 这是在启动加速或制动减速时在输送带上出现的部分伸长 在 施加的拉力或应力消除后 这种伸长几乎完全恢复原状 结构伸长 这种伸长大部分是由于织物编织型式而不是由于使用的织物原 料而引起的 在普通的编织物中 弯曲的经线当施加负荷时就会被拉直 引起输送带的 伸长 而其中部分伸长是不能恢复原状的 永久性长度变化 永久性长度变化包括由基本纤维结构的饿延伸率所引起 的长度变化 还包括部分弹性伸长和不可恢复的部分结构伸长 2 拉紧行程 所需的拉紧行程取决于下列因素 启动或制动方式 直接启动和制动所需的拉紧行程比有控制的加速启动或 减速制动的要大得多 满载输送带启动和停止的频率 是否有一个使用机械接头的使用期 如果 有 在制作最终的硫化接头之前几能方便地消除任何不可恢复原状的长度变化 所有输送带的伸长和延伸特性 拉紧装置应有足够的行程 以适应加速或减速 的波动 而不使拉紧装置碰到挡板上 拉紧装置还应有若干 可供使用的 贮 备输送带 因而在发生故障时可不需要用两个接头来接入一段短输送带 此外 拉紧行程还应该适应输送带由于伸长或收缩引起的长度变化 1 1 7 张紧装置的类型张紧装置的类型 现有的张紧装置有三种形式 重锤式 机械式和液压式 1 重锤式张紧装置 重锤式张紧装置是最初的张紧装置的形式之一 它主要由张紧装置框 架 张紧改向滚筒 弹簧缓冲器 偏心制动轮等部件组成 此种张紧张紧 装置主要靠框架的重量和配重的大小来拉紧皮带 此种张紧装置的优点是 结构简单 成本较低 缺点是 不能根据工作情况 调整张紧力的大小 皮带往往只能保持在一种较紧的张紧状态 2 固定式张紧装置 固定式张紧装置是指张紧滚筒在输送机起动前和停机后可以左右移动 改变张紧力 而在运行过程中位置始终不变 张紧力随张力的变化而变化 不 能保持恒定 的张紧装置 其中螺旋张紧装置常用于短距离输送机中 电动 绞车和手动绞车式固定式张紧装置适用于水平输送和小倾角上运输送的大 型输送机 但当胶带产生塑性变形后 引起胶带张力变小 悬垂度增大 这 时应重新调整张紧位置 3 液压式张紧装置 液压式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 一般是通过继电器来控制皮带的张紧 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 但是 它不容易对皮带的张紧力实现点控 为此 可以设计一种液压张紧装置 这种张紧装置不仅可以实时改变张紧力的大小 还可以解决张紧力的点控 问题 综上所述 按常规方式设计的各种张紧装置 其动态调节很难达到最佳张 紧效果 主要问题在于设计都是在静态特性的基础上 通过对起动 运行各阶 段不同张力的要求进行设计 未能考虑负载动态变化对胶带张力的影响 因此 产生调节的不合理性 在输送带张力过度时 输送带过张紧 应力疲劳加大 容易出现皮带拉断故障 在输送带张力不足时 导致皮带打滑及断带 着火故障 而且还容易出现皮带横向振动过大 功率消耗过大等一系列问题 针对 DY 系 列和其他常规张紧装置存在的问题 基于输送机驱动电机电流与负载间呈现对 应比例关系的考虑 现在有研究人员提出了一种基于电机电流输入控制的力反 馈动态张紧装置的设计方案 其基本原理是 通过识别驱动电机的电流变化来间 接识别输送带上载荷量的变化 以电机电流为闭环回路的控制信号 通过电流 与负载的对应关系计算出理论张紧力的值 然后与力传感器所测的实际张紧力 的值进行比较 从而适应负载的动态变化 考虑到电流的变化可以直接反应输送带上载荷量的变化 利用驱动滚筒电 机电流作为反馈信号 然后根据输送带上载荷量的变化直接调节输送带所需的 张紧力 这样可以从根本上克服传统设计中出现的问题 使输送带处于张紧和 松弛的交替状态中 延长了输送带的使用寿命 满足输送带不打滑 下垂度不 超限的条件 保持带式输送机正常运行所需的最小张紧力 实现动态张紧 可 以达到最佳的动态张紧效果 此张紧装置还可以与正在研究的输送机的动力学 设计相匹配 适应输送机目前的发展形势 1 绞车 2 弹性装置 3 机尾小车架 4 尾架滑道 图 1 7 机尾绞车式弹性拉紧装置 我国煤矿带式输送机目前使用的张紧装置有两个特点 1 输送带在驱动滚筒奔离点的张力值随时间 运行工况任意变化 例如 螺栓拉紧装置和绞车拉紧装置 2 保持输送带具有恒定张力值 例如重锤拉紧装置 由于输送带在起动过程的非稳定运动状态下 输送带除了受静张力作用外 还受到由于速度变化引起的附加动张力作用 为了保证输送带在驱动滚筒上不 滑动 而且在整个工作过程中受力最合理 要求它在起动与稳定运行时具有不 同的张力 而在稳定运行中保持张力恒定 但目前的煤矿带式输送机张紧装置 不能满足这些要求 同时也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 而且可以补偿缸体的油液的泄露 实现恒 张力控制 本次设计还利用了滑轮组与张紧小车 增大了张紧行程 液压缸仅需很小 行程实现启动时较大力的张紧 但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 1 1 8 拉紧行程拉紧行程 所需的拉紧行程取决于下列因素 启动或制动方式 直接启动和制动所需的拉紧行程比有控制的加速启动或 减速制动的要大得多 满载输送带启动和停止的频率 是否有一个使用机械接头的使用期 如果 有 在制作最终的硫化接头之前几能方便地消除任何不可恢复原状的长度变化 所有输送带的伸长和延伸特性 拉紧装置应有足够的行程 以适应加速或 减速的波动 而不使拉紧装置碰到挡板上 拉紧装置还应有若干 可供使用的 贮备输送带 因而在发生故障时可不需要用两个接头来接入一段短输送带 此 外 拉紧行程还应该适应输送带由于伸长或收缩引起的长度变化 1 1 9 手动拉紧装置手动拉紧装置 手动拉紧装置的优点是结构紧凑 费用低 但是 由于使用手动型式 输 送带的拉紧最多也不过是定期的调节 故其所产生的输送带张力往往总是过高 或过低的 因此 手动拉紧装置只推荐在空间限制而不能使用拉紧装置的地方 或者用于拉紧条件要求不高的较短的轻型带式输送机上 使用手动拉紧装置的主要问题是需要一个警惕性高的细心的操作人员来观 察什么时候需要拉紧 然后将拉紧装置调整到恰好能提供一个合适的张力的位 置上 这个问题很难解决 因为没有一种精确的指示器可用来判断需要多少张 力或经过依次特定的调整呢功能提供多少张力 1 1 10 自动拉紧装置自动拉紧装置 自动拉紧装置由于任何带式输送机上都是较为理想的 它们可以水平 垂 直或倾斜 自动拉紧装置用于任何带式输送机上都是较为理想的 它们可以水 平 垂直或倾斜布置 自动拉紧装置既能靠重力来操作 也可以用液压 电动 和气动设备操作 最常用的型式是重力式拉紧装置 液压自动张紧装置提供的 张紧力大 而且结构紧凑 张紧过程平稳 易于控制 但其效率底 价格高 张紧行程短 满足不了较长皮带输送机的使用要求 电动方式虽然简单 价格 低廉 但张紧过程不平稳 张紧力较小 不适用于较大张紧力的场合 随着技 术的不断提高 一些新型的大型长距离输送机逐渐得到应用 这时拉紧行程较 大 而且拉紧力也很大时 显然以上均不能满足要求 基于这种情况 我们设 计一种机液联合张紧装置 目的是在起初的张紧力较小的阶段 采用电动绞车 来张紧 而在张紧力较大时由液压装置来张紧 可以通过各种阀和电液装置来 实现自动或手动控制 1 2 张紧装置的发展趋势张紧装置的发展趋势 1 带式输送机 特别是大型带式输送机正向着整机自动控制 即张紧装 置和其它部分联机控制的方向发展 实现微机控制和监测 2 为了使带式输送机在非稳定运转状态下得到保护性的运行 其张紧装 置在选型设计时 应保证驱动部 输送带和张紧装置之间的协调 启动时 的张紧力要恒定 3 小型带式输送机应选用结构简单的张紧装置 大型带式输送机应选用 张紧力很顶的张紧装置 4 由于液压自动张紧装置动作快 容易实现自动控制 所以得到广泛的 应用 目前国内出现了几种新型的液压张紧装置 这些的新型装置有如下技术特 点 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 1 2 1 张紧装置的主要作用张紧装置的主要作用 在煤矿运输中 张紧装置是带式输送机不可缺少的重要组成部分 它的性 能好坏直接影响带式输送机整体的性能 随着带式输送机用途的不断扩大和科 学技术的不断发展 合理设计张紧装置就显得尤为重要 张紧装置的功能主要有以下几点带式输送机在启动 运行 制动等工作过 程中 输送带会由于拉力和惯性的作用发生蠕变 能够导致输送带变长松弛而 无法工作 输送带张紧装置是保证输送带具有一定张紧力 不发生打滑现象而 正常工作的重要组件 概括起来 张紧装置在带式输送机中具有以下一些作用 1 保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力 从而保证驱动装置依靠 摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力 以带动输送机的正常运转 防止输送带打 滑 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 保证带式输送机正常运行 不致因输送带下垂度过大导致煤炭垂直跳动大冲击 托辊而造成电机损失能量大和煤炭洒落等现象 3 补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化 由于负载变化会引 起输送带发生长度变化 蠕变现象也会造成输送带伸长 张紧力有变小趋势 需要张紧装置来吸收由蠕变产生的伸长 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 为输送带重新接头做必要的行程准备 每部带式输送机都有若干个接 头 可能在某一时间接头会出现问题 必须截头重做 张紧装置为带式输送机 准备了负荷以外的运输带 这样接头故障就可以通过放松张紧装置重新接头来 解决 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 3 现行带式输送机存在的问题现行带式输送机存在的问题 1 输送带的伸长或延伸 任何输送机的输送带均可能有以下几种型式的伸长或延伸 弹性伸长 这是在启动加速或制动减速时在输送带上出现的部分伸长 在 施加的拉力或应力消除后 这种伸长几乎完全恢复原状 结构伸长 这种伸长大部分是由于织物编织型式而不是由于使用的织物原 料而引起的 在普通的编织物中 弯曲的经线当施加负荷时就会被拉直 引起输送带的 伸长 而其中部分伸长是不能恢复原状的 永久性长度变化 永久性长度变化包括由基本纤维结构的饿延伸率所引起 的长度变化 还包括部分弹性伸长和不可恢复的部分结构伸长 2 拉紧行程 所需的拉紧行程取决于启动或制动方式 直接启动和制动所需的拉紧行程 比有控制的加速启动或减速制动的要大得多 拉紧装置应有足够的行程 以适 应加速或减速的波动 而不使拉紧装置碰到挡板上 拉紧装置还应有若干 可供使用的 贮备输送带 因而在发生故障时可不需 要用两个接头来接入一段短输送带 此外 拉紧行程还应该适应输送带由于伸 长或收缩引起的长度变化 1 4 设计总体思路设计总体思路 1 利用液压传动的有点 1 液压元件的布置不受严格的空间位置限制 系统中各部分用管道连接 布局安装有很大的灵活性 能构成用其他方法难以组成的复杂系统 2 可以在运行过程中实现大范围的无级调速 调速范围可达 2000 1 3 液压传动和液气联动传递运动均匀平稳 易实现快速启动 制动和频 繁的换向 4 操作控制方便 省力 易于实现自动控制 中远程距离控制 过载保 护 与电气控制 电子控制相结合 易于实现工作循环和自动过载保护 5 液压元件属机械工业基础件 标准化 系列化和通用化程度较高 有 利 于机器的设计 制造周期和降低制造成本 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 而且可以补偿缸体的油液的泄露 实现恒张力控 制 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 1 5 液压传动的特点液压传动的特点 1 5 1 液压传动的优点液压传动的优点 与机械传动相比 液压传动有如下优点 1 液压元件的布置不受严格的空间位置限制 系统中各部分用管道连接 布局安装有很大的灵活性 能构成用其他方法难以组成的复杂系统 2 可以在运行过程中实现大范围的无级调速 调速范围可达 2000 1 3 液压传动和液气联动传递运动均匀平稳 易实现快速启动 制动和频 繁的换向 4 操作控制方便 省力 易于实现自动控制 中远程距离控制 过载保 护 与电气控制 电子控制相结合 易于实现工作循环和自动过载保护 5 液压元件属机械工业基础件 标准化 系列化和通用化程度较高 有 利 于机器的设计 制造周期和降低制造成本 除此之外 液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大 因为液压传动的动 力原件可采用很高的压力 一般可达 32MPa 个别场合更高 因此 在同等 输出功率下具有体积小 质量小 运动惯性小 动态性能好的特点 1 5 2 液压传动的缺点液压传动的缺点 1 在传动过程中 能量需经两次转换 传动效率偏低 2 由于传动介质的可压缩性和泄露等因素的影响 不能严格保证定比传 动 3 液压传动性能对温度比较敏感 不能在高温下工作 采用石油基液压 油作传动介质时还需注意防火问题 4 液压元件制造精度高 系统工作过程中发生故障不易诊断 5 对油液污染敏感 总的来说 液压传动的优点是主要的 其缺点将随着科学技术的发展不断 得到克服 例如 将液压传动与气压传动 电力传动 机械传动合理的联合使 用 构成气液 电液 气 机液 气 等联合传动 以进一步发挥个子的优点 相互补充 弥补不足之处 第二章第二章 设计方案确定设计方案确定 2 1 主要设计要求主要设计要求 根据实际情况 设计一种符合下列条件的张紧装置 1 最大张紧力 300KN 2 最大张紧行程 10mm 2 2 方案确定方案确定 2 2 1 参考方案一参考方案一 1 1 方案原理图见图 方案原理图见图 2 12 1 此种重锤式张紧装置主要由张紧装置框架 张紧改向滚筒 弹簧缓冲器 偏心制动轮等部件组成 张紧装置框架本身包含一个能供滚筒上下滑动的滚 筒滑槽 并在安装滚筒的钢结构上平面装有两个弹簧缓冲器 配重块重量不 直接作用在滚筒轴上 偏心制动轮通过传动连杆与张紧滚筒的钢结构平台连 接 胶带主要通过张紧改向滚筒来实现胶带张紧 张紧力的大小取决于配重 块的重量 张紧装置框架重量以及滚筒的重量 根据胶带重载时的所需驱动 力来选择 1 滑轨 2 张紧装置框架 3 滚筒安装平台 4 滚筒滑槽 5 限位挡块 6 制动偏 心轮 7 销轴 8 装运连杆 9 吊架 10 传动连杆 11 缓冲器 12 胶带 13 轴承支座 14 张紧改向滚筒 15 配重 图 2 1 重锤张紧装置 2 2 2 方案二方案二 1 慢速绞车 2 张紧小车 3 输送带 4 手动换向阀 5 张紧油缸 6 单向阀 7 电磁换 向阀 8 油泵 9 油箱 10 11 溢流阀 J 压力继电器 图 2 2 张紧装置原理 1 方案原理图见图 2 2 2 工作原理 当司机合上开关后 电控箱开始工作 首先启动油泵 8 压力油经过手 动换向阀 4 及单向阀 6 进入油缸 拉动张紧小车 2 然后启动慢速绞车 直 接拉动张紧小车 2 当达到输送机启动时所需的张紧力时 电动箱的压力继 电器控制输送机启动 溢流阀 10 控制胶带的最大张紧力 正常运行阶段张 紧力由压力继电器 J1 J2 和溢流阀调整 溢流阀 10 的调定压力比溢流阀 11 的调定压力高 通过这种控制就可以保证输送胶带的自动张紧 张紧力减小 时 溢流阀 11 关闭 油泵向油缸补液 油缸拉动张紧小车提高张紧力 张 紧力超出整定范围时 溢流阀 11 打开进行回油 油缸带动张紧小车减小张 紧力 启动与正常运行这两个阶段由测速装置进行控制 将速度信号转换为 开关信号 由电磁阀 7 进行切换 2 2 3 方案三方案三 1 原理图见图 2 3 1 过滤器 2 液压泵 3 9 溢流阀 4 手动换向阀 5 液控单向阀 6 压力表 7 液压缸 8 蓄能器 图 2 3 原理图 2 工作原理 工作前 先关闭节止阀 液压泵工作 拉紧装置起动 使系统达到规定 的启动拉力 进行拉紧 当装置拉紧后 打开节止阀 使系统压力达到运行 张力 启动张力约是运行张力的 1 2 1 5 倍 2 2 4 方案对比方案对比 图 2 4 设计总图 上面提出的三个方案各有特点 现表述如下 方案一的优点是 结构和原理都比较简单 就是利用物体自身的重力 来 拉紧皮带 需要多大的张紧力 只要给它坠上同等重量的物体即可 它的制 造也比较方便 但是 它的缺点也是比较明显的 其中最重要的缺点就是张紧 力不能调节 皮带的张紧力只能固定在皮带机起动需要的最大数值上 即使以 后不需 要如此大的力 也不容易调节 它的另一个缺点是 体积比较庞大 占用地方大 方案二的优点是 它是靠油缸来张紧皮带的 需要多大的张紧力 只要选 用对应大小的液压缸 即可达到规定的要求 结构设计比较紧凑 由于它是 采用压力继电器来控制系统 所以它容易实现自动化 这一点对产品的推广 非常有利 它的缺点就是 对于张紧力不能达到实时控制 不容易实现张紧 力的点动控制 方案三的优点是 张紧力可以根据带式输送机的需要调节 实现起动张紧 力为正常运行张紧力 1 2 1 5 倍的要求 响应快 结构紧凑 安装空间小 比较以上几个方案后 在此选择第三个方案进行设计 因为它具有前面方案 所没有的优点 代表着张紧装置未来发展的方向 通过三种方案的比较 液压张紧自动张紧装置 性能完善 工作平稳 可 靠 张力的设定和调解方便 操作简单 张紧行程和张力的调节范围大 适 应多种工况的需要 工作可靠 是一种先进理想的张紧装置 应优先选用 第三章第三章 液压泵及电机的确定液压泵及电机的确定 3 1 液压泵的选用液压泵的选用 3 1 1 液压泵在系统中的作用液压泵在系统中的作用 液压泵作为液压系统的动力元件 讲原动机 电动机 柴油机等 输入的 机械能 转矩 T 和角速度 w 转换为压力能 压力 P 和流量 q 输出 为执行 元件提供压力油 液压泵性能的好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠 性 在液压传动中占有极其重要的地位 3 1 2 液压泵的分类液压泵的分类 液压泵在液压传动中将原动机输出的机械能转换为液体的压力能 为液压 系统提供压力油源 液压泵是利用封闭容积的大小变化来工作的 泵内的封 闭油腔分为吸油腔和压油腔 当泵轴旋转时 吸油腔的容积增大形成局部真 空 油箱中的液体介质在大气压的作用下进入吸油腔 压油腔的容积减小 容腔内的液体介质背挤压排出 根据构件不同 液压泵分为齿轮式 螺杆式 叶片式和柱塞式 一般定义液压泵每转一转理论上可排出的液体体积为泵的理论排量 理 论排量取决于液压泵的结构尺寸 与其工作压力无关 按理论排量是否可变 液压泵又分为定量型和变量型两种 液压泵实现进排的方式称为配流 除齿轮式和螺杆式是进排油口直接与 吸油腔和压油腔相通外 叶片式和柱塞式需通过专门的配流机构配流 具体 的方式有阀式配流 配流轴式配流和配流盘式配流 这里选择斜盘式轴向柱 塞泵 液压泵按进 出口的方向是否可变分为单向泵和双向泵 3 1 3 选用液压泵的原则和根据选用液压泵的原则和根据 1 是否要求变量 要求变量选用变量泵 其中单作用叶片泵的工作压力 较低 仅适用机床系统 2 工作压力 目前各类液压泵的额定压力都有所提高 但相对而言 柱 塞泵的额定压力最高 3 工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好 因此特别适用于工作环境较差 的场合 4 噪声指标 属于低噪声的液压泵内有啮合齿轮泵 双作用叶片泵和螺 杆泵 后两种泵的瞬时理论流量均匀 5 效率 按结构形式分 轴向柱塞泵的总效率最高 而同一种结构的液 压泵 排量大的总效率高 同一排量的液压泵 在额定工况 额定压力 额 定转速 最大排量 时总效率最高 若工作压力低于额定压力或转速低于额 定转速 排量小于最大排量 泵的总效率将会下降 甚至下降很多 因此 液压泵应在额定工况 额定压力和额定转速 或接近额定工况的条件下工作 3 1 4 液压泵站的主要性能参数液压泵站的主要性能参数 1 液压泵的主要参数 泵的型号 25ZCY14 1B 泵的排量 25 ML 额定压力 32 Mpa 额定转速 1500r min 驱动功率 24 6kw 容积效率 重量 34kg 92 2 液压泵的压力 1 额定压力 在正常工作条件下 按试验标准连续运转的最高压力 25ZCY14 1B 的额定压力是 32Map 泵的工作压力是泵工作时的出口压力 其 大小取决于负载 2 最高压力 按试验标准规定超过额定压力而允许短暂运行的最高压力 其值主要取决于零件及相对摩擦副的极限强度 3 工作压力 液压泵出口的实际压力 其值取决于负载 4 吸入压力 液压泵进口处的压力 自吸泵的吸入压力低于大气压力 一般用吸入高度来衡量 当液压泵的吸入压力过高或者吸油阻力太大时 液 压泵的进口压力将因低于极限吸入压力而导致吸油不充分 而在吸油区产生 气穴或气蚀 吸入压力的大小与泵的结构类型有关 3 液压泵的流量及流量 液压泵的流量分为理论流量 实际流量 瞬时流量 1 排量 v 液压泵主轴转一周所排出的液体体积 排量的大小仅取 于液压泵的尺寸和几何压力 有时又称为理论排量 理论流量 qt 液压泵在单位时间内理论上排出的油液体积 t q 60 nV 6 10 式中 n 液压泵转速 r min V 液压泵排量 理论流量 6 25 m s t q 60 25 1500 6 10 4 10 2 实际流量 q 实际运行时 在不同压力下液压泵所排出的流量 实际流量低于理论流 量 其差值就是泵的泄漏量 3 额定流量 s q 在额定压力 额定转速下 泵所排出的实际流量 4 瞬时流量 tsh q 由于运动学原理 液压泵的流量往往具有脉动性 液压泵某一瞬间所排 的理论流量 5 流量不均匀系数在液压泵转速一定时 因流量脉动造成的流量不均 q 匀 程度 4 液压泵站的转速 1 额定转速 n 在额定压力下 根据试验结果推荐能长时间连续运行并保持较高运行 效率的转速 5 最高转速 nax n 在额定压力下 为保证使用寿命和性能所允许的短暂运行的最高转速 其值主要取决于液压泵的结构形式和自吸能力 低转速 min n 为保证液压泵可靠工作或运行效率不致过低所允许的最低转速 6 液压泵的功率与效率 1 输出功率 P 液压泵的输出功率用其流量 q 和出口压力 p 或进出口压力差来表p 示 P q p 3 10 式中 q 液压泵的实际流量 m s 液压泵的进出口压力差 通常液压泵的进口压力近似为零 p 因此液压泵的进出口压力差可用其出口压力表示 Pa P 20 2 5 6 10 5KW 4 10 3 10 2 输入功率 p P 液压泵的输入功率即原动机的输出功率 5 5KW p P 3 总效率 液压泵的输出功率与输入功率之比 P p P 其值为 91 5 5 5 4 效率 V 在转速一定的条件下 液压泵的实际流量与理论流量之比 1 1 V V t q q nV q 式中 液压泵的泄漏量 在液压泵结构型式 几何尺寸确定后 q 泄油量的大小主要取决于泵的出口压力 与液压泵的转速或排量没q 有多大关系 因此 液压泵在低转速或小排量下工作时 其容积效率将 会很低 以致无法正常工作 0 92 V 5 机械效率 m 对液压泵 除容积泄漏损失以外的功率损失都归于机械损失 因此 m V Pt Ppq 其值为 0 91 0 92 92 9 m 6 液压泵的噪声 液压泵的噪声通常用分贝 dB 衡量 液压泵噪声产生的原因包括 流量脉动 流量冲击 零部件的震动和摩擦以及液压冲击等 3 2 电动机的选用电动机的选用 3 2 1 计算液压泵的驱动功率计算液压泵的驱动功率 在泵的规格表中 一般同时给出额定工况 额定压力 额定速 额定 流量 下泵的驱动功率 可以按此直接选择电动机 也可按液压泵的实际使 用情况 用下式计算液压泵的驱动功率 P KW P NNQ p 3 10 式中 液压泵的额定压力 N p 液压泵的额定流量 N Q 液压泵的总效率 P 转换系数 一般液压泵 N p pmax 恒功率变量液压泵 0 4 限压式变量叶片泵 N p pmax85 0 泵实际工作压力 max p 21 AA F 液压泵实际使用的最大工作压力 Pa max p 其中 F 活塞杆的拉力 活塞无杆侧面积 1 A 活塞有杆侧面积 2 A 实际压力 19 9MPa max p 100220 1416 3 4 600 22 0 995 20 9 19 P 5 2KW 92 0 1000 60 1440 10 20 995 0 3 3 选择电机的型号选择电机的型号 电机型号 Y180M 4 额定功率 18 5KW 满载转速 1470r min 额定转矩 2 0 N m 最大转矩 2 2 N m 同步转速 1500r min 第四章第四章 液压缸液压缸 4 1 液压缸类型液压缸类型 液压缸按其结构特点可分为活塞式液压缸 柱塞式液压缸 摆动式液压缸三 大类 活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构 有缸固定和活塞杆固定 两种方式 这里选用双作用单活塞式液压缸 两油口分别朝上 图 3 1 液压缸示意图 常用的缸筒结构有八类 分别是法兰连接 外螺纹连接 内螺纹连接 外 半环连接 内半环连接 拉杆连接 焊接 钢丝连接 连接形式取决于额定工 作压力 用途和使用环境等因素 本设计中端部选用螺栓连接 底部选用焊接形 式 优点是重量较轻 外径较小 缺点是端部结构复杂 装卸时要用专门的工 具 拧端部时 有可能把密封圈拧扭 液压缸的常用安装形式有耳环型 脚架型 法兰型和耳轴型安装 这里选 择端部耳环型安装 缸筒的结构与端盖的连接形式 液压缸的用途 工作压力 环境以及安装要 求等因素有关 端盖分为前端盖和后端盖 前端盖将液压缸的活塞杆腔封闭 并起着为活塞杆导向 防尘和密封的作用 后端盖将缸筒底腔封闭 并常常起 着将液压缸与其它机件连接的作用 常用的缸筒与缸盖的连接有拉杆 法兰 焊接 内外螺纹 内外卡环及挡圈等连接方式 其中焊接连接型式只能用于缸筒 与后端盖的连接 通用型液压缸结构比较简单 零部件标准化 通用化程度较高 制造和安 装都比较方便 因此 用途比较广泛 使用于各种液压系统 它一般有拉杆型 焊接型和法兰型液压缸 其中焊接型液压缸的外形尺寸较小 暴露在外面的零 件少 能承受一定的冲击负载和恶劣的外界环境 但受到前端盖与缸筒连接强 度的限制 缸的内径不能太大 额定压力不能太高 通常额定压力小于 25MPa 缸筒内径小于 320mm 活塞杆和缸筒的加工条件许可时允许最大行程达 到 15mm 多用于车辆 船舶和矿山等机械 拉杆型液压缸的端盖有圆形和方形 两种 一般来说 方形端盖用四根拉杆 圆形端盖用 6 根拉杆 缸筒是用内径经过 精加工的高精度冷拔无缝钢管 按需要的长度切割而成的 前后端盖和活塞等零 件均为通用件 因此 拉杆型液压缸制造成本较低 适用于批量生产 焊接型液 压缸的缸筒与后端盖采用焊接连接 与前端盖的连接方式有螺纹连接 卡环连接 和钢丝挡圈连接等多种连接方式 法兰型液压缸的缸筒与前端盖和后端盖均采 用法兰连接 法兰与缸筒有整体结构式 也有采用焊接和螺纹等方式的法兰型液 压缸的缸筒内径通常大于 100mm 外形尺寸大 额定压力高 能承受较大的冲击负 载和恶劣的外界环境条件 属重型液压缸 多用于重型机械 冶金机械等 法兰型 液压缸的通常额定压力小于 35MPa 缸筒内径小于 320m 允许最大行程 10m 这次设计的液压缸 是用于张紧皮带小车运动 活塞杆的行程为 5 m 牵引力 为 600KN 结合以上的介绍可以选择双作用活塞式液压缸 液压缸的安装选择销 轴型 液压缸的连接方式前端盖采用螺栓连接 后端盖采用焊接的方式 图 4 1 滑轮布置图 4 2 液压缸的主要参数液压缸的主要参数 4 2 1 液压缸的工作压力的确定液压缸的工作压力的确定 液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定 对不同用途的液压设备 由于工作条件不同 通常采用的压力范围也不同 设计时 可用类比法来确 定 查机械设计手册第四卷液压传动部分相关数据 确定液压缸的工作压力 为 20Mpa 4 2 2 液压缸内径和活塞杆外径的确定液压缸内径和活塞杆外径的确定 根据设计的主要要求 液压张紧装置的张紧行程 最大张紧力 以及液压 缸是通过一动滑轮装置与钢丝绳连接等已知条件可以知道液压缸的主要设计 参数 液压缸负载作用力 F 600KN 液压缸行程 S 5000mm 1 液压缸工作压力的确定