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带式输送机伺服调偏装置设计【机+液】【5张图纸】【优秀】

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关键词：: 带式输送机伺服调偏装置设计图纸

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带式输送机伺服调偏装置设计

35页 18700字数+说明书+开题报告+5张CAD图纸【详情如下】

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引言1

1 带式输送机2

1.1 带式输送机的特点2

1.2 带式输送机的分类3

1.3 带式输送机在国内应用情况4

1.4 国内外带式输送机技术的差距5

2 带式输送机胶带跑偏的研究8

2.1 带式输送机胶带跑偏的危害8

2.2 带式输送机胶带跑偏的原因8

2.3 带式输送机胶带跑偏的主要调整方法10

2.4 目前常用的几种主要调偏托辊装置12

2.5 另外几种常用的调偏方法13

3 带式输送机胶带跑偏结构设计15

3.1 方案设计15

3.2 总体结构设计15

3.2.1 胶带的运动分析15

3.2.2 胶带在托辊表面的运动分析15

3.2.3 胶带调偏的原理18

3.2.4 跑偏装置介绍19

3.3 主要元件的设计计算及校核23

3.3.1 元件的设计计算23

3.3.2 强度校核26

3.4 结构设计28

4 结论29

致谢30

参考文献31

附录A 译文32

附录B 外文文献42

摘要

近年来，随着国民经济的发展，特别是大型露天矿的开发，带式输送机广泛应用于机械设备中，工作中经常会遇到输送带跑偏的情况发生，所以必须对跑偏现象进一步研究。

本文介绍了带式输送机跑偏的原因及调整的方法，在分析传统调偏装置的基础上，本文的主要采用伺服系统、调心托辊、立辊、检测装置、行程开关等来完成对带式输送机胶带跑偏的调整和控制。伺服系统用来调节调心托棍，使其转动一定的角度，要在设备安装允许的范围内，利用摩擦力来平衡跑偏时所引起的力，而检测装置能更好的控制带的跑偏。当带发生跑偏时，胶带会向一侧倾斜，利用立辊，再通过控制盒的控制，使信号发给了伺服系统，并启动了阀，使整个系统开始运行，完成胶带跑偏的调整。

本文采用的调偏装置可有效地调整胶带的跑偏，使其达到允许的范围内，从而延长带的寿命，提高其工作效率。

关键词：带式输送机；胶带; 跑偏；托辊

Abstract

In recent years, with the national economy development, specially the developm-

ent of large-scale strip mine. The belt conveyer is widely applied in the mechanical device, it will always happen that the conveyer belt runs out of way. Therefore, we must have a further study of this phenomenon.

This article introduces the reason of the belt conveyer’s run-out and the method to adjust this phenomenon, on the basis of analyzing traditional adjustment equipment, it mainly use the servo-system, the idler, the vertical idler, examined equipment, the limit switch and so on to complete the run-out adjustment and control to it. The servo system is used to adjust the idler to turn a certain angle, and use the friction to balance the run-out force within the permission scope of the installation, so that the examined equipment can control the belt deviation better. When the run-out occurs, the rubber belt can incline to one side, by using the vertical idler and controlling box to send the signal to the servo-system and start the valve, mading the whole system start to move and completing the adjustment of belt deviation.

The equipment in this article can adjust the belt’s deviation effectively, make it achieve the permission scope, lengthen the belt’s life, and enhance its working efficiency.

Key words: Belt conveyor; rubber belt; belt deviation; idler

内容简介：: 中文题目：带式输送机伺服调偏装置外文题目：BELT CONVEYOR SERVO SYSTEM ADJUSTMENT OF DEVIATION EQUIPMENT毕业设计（论文）共 57 页（其中：外文文献及译文26页）图纸共5张完成日期 2006年6月答辩日期 2006年6月AbstractIn recent years, with the national economy development, specially the development of large-scale strip mine. The belt conveyer is widely applied in the mechanical device, it will always happen that the conveyer belt runs out of way. Therefore, we must have a further study of this phenomenon. This article introduces the reason of the belt conveyers run-out and the method to adjust this phenomenon, on the basis of analyzing traditional adjustment equipment, it mainly use the servo-system, the idler, the vertical idler, examined equipment, the limit switch and so on to complete the run-out adjustment and control to it. The servo system is used to adjust the idler to turn a certain angle, and use the friction to balance the run-out force within the permission scope of the installation, so that the examined equipment can control the belt deviation better. When the run-out occurs, the rubber belt can incline to one side, by using the vertical idler and controlling box to send the signal to the servo-system and start the valve, mading the whole system start to move and completing the adjustment of belt deviation.The equipment in this article can adjust the belts deviation effectively, make it achieve the permission scope, so,lengthen the belts life, and enhance its working efficiency.Key words: Belt conveyor; rubber belt; belt deviation; idler辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）开题报告题目带式输送机伺服调偏装置指导教师魏晓华院（系、部）机械工程学院专业班级涉外机械 02-1 学号 0 2 0 7 1 1 0 1 1 1 姓名李娜日期 2006年3月14日教务处印制29 一、选题的目的、意义和研究现状带式输送机，又称胶带输送机，现场俗称“皮带”，它是以胶带、钢带、纲纤维带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械，是工程上常用的一种输送机械。作为整机，正在向大运量、大运距、大倾角和广泛的适应性能方面发展；作为零部件，也正在向高性能、高寿命、低能耗方向发展。它的结构简单，造价低廉，并且维修方便，可以实现不同距离输送物料的要求，被广泛应用在煤矿、冶金矿山和火力发电等部门。在带式输送机中，由于输送带既是牵引构件，靠它传递动力和运动，又是承载构件, 支撑物料载荷，工作情况较为复杂，因此，工作中经常会遇到输送带跑偏的情况发生, 轻则影响输送机的使用寿命和输送量，重则造成撒料，甚至发生停机事故，直接影响生产。近年来，随着国民经济的发展，特别是大型露天矿的开发，为满足生产运输能力和输送经济的要求，长距离、大运量、大功率胶带输送机得到了广泛的应用，不但要求在产品结构上有新的突破，而且要求在输送机的性能参数上有进一步的要求。目前人们较为关心的问题是在满足生产的前提下，以提高生产率、经济效益为目的，进行输送机本身的改造，使之进一步完善，主要表现在增加胶带宽度和提高带速。随之也带来了问题，如高速时系统稳定运行的设计，胶带的磨损和冲击，胶带的跑偏等。其中胶带的跑偏也往往被人忽视，据有关资料介绍，带式输送机出现的事故有70%-80%是由跑偏引起的。现阶段的调偏装置主要有：机械固定式跑偏校正装置，该装置包括侧托棍（沿胶带运行方向倾斜一个角度）、螺旋托棍、侧边挡棍、槽型下托棍等。其缺点是：校正力不能自动调整，胶带运行阻力大，磨损严重，工作不可靠。机械转动式跑偏校正装置，如调架式转动托棍组，其特点是校正力能自动调整，但工作不稳定，胶带会出现左右摆动现象，胶带运行阻力大，寿命短。胶带跑偏的监测报警装置，该装置的作用是当胶带跑偏超过一定程度时，自动发出报警和停机信号，但它只能阻止事故的进一步扩大，不能保证输送机在正常状态下运行。尤其是停机会影响生产，经济损失较大。二、研究方案及预期结果带式输送机运转过程中经常会遇到胶带跑偏问题。产生胶带跑偏的因素较多，归纳起来主要有：（1）胶带的结构及制造质量；（2）带式输送机托棍和滚筒的安装及调整；（3）滚筒制造质量和运转过程中清洁程度；（4）输送机装载时的侧向冲击及装载对中。对于前三种因素造成的胶带跑偏，带式输送机的制造和使用部门均给予高度重视，以目前的制造和安装技术水平，这些因素已不是造成跑偏的主要因素，采用常规的纠偏措施可以将胶带跑偏控制在允许的范围之内，而对于输送机装载时的侧向冲击及装载不对中造的胶带跑偏，人们往往忽视。本文主要采用伺服系统、自动调心托辊、立辊、纠偏装置、行程开关等来完成对带式输送机胶带跑偏的调整和控制。伺服系统用来控制调心托棍，使其转动一定的角度，角度要求不要太大，要在设备安装允许的范围内，利用摩擦力来平衡跑偏时所引起的力，从而减少了对胶带的磨损，延长了带的使用寿命，提高了效率，也能使物料集中的运行。而纠偏装置能更好的控制带的跑偏，当带发生跑偏时，胶带会向一侧倾斜，这时我们选择一个位置上安装立辊，利用立辊，再通过控制盒的控制，使信号发给了伺服系统，并启动了阀，使整个系统开始运行，它不但可以对胶带的跑偏状态进行检测，而且可有效地调节胶带的跑偏。该系统注意是根据液压控制的原理，通过泵、阀、缸等执行元件的作用，对胶带的跑偏进行调节，使它到达允许的范围内。三、研究进度第1第4周毕业实习第5周查阅相关资料，对所设计的题目初步的了解第6周根据资料初步设计解决跑偏的方案第78周进一步的对所选的系统进行检验第910周根据初步方案进行设计计算，具体选择所需的元件并较核第11周根据前面的设计，绘制设计中所需的图第12周总结所有的资料，着手写论文第1315周整理论文，并初步完成论文第1617周进一步检查论文，准备答辩四、主要参考文献 1 赵立华.带式输送机输送带跑的偏调整方法:D.吉林:东北电力学院电子工程系，2001. 2 吴宏志,候友夫,(等).带式输送机胶带跑偏监测及纠偏装置研究:D.江苏徐州:中国矿业大学机电学院,秦皇岛港务局六公司，2002. 3 王立涛.带式输送机自动调偏装置研究:D.阜新:辽宁工程技术大学机械工程学院，1996. 4 隗金文,王慧.液压传动M.辽宁:东北大学出版社，2001.8. 5 李玉琳.液压元件与系统设计M.北京:北京航空航天大学出版社，1989.6. 6 周士昌.液压系统设计M.北京:机械工业出版社，2003.9. 7 铁占续.带式输送机跑偏原因分析及纠偏装置研究:D.河南:焦作工学院机械工程系，2002. 8 毛君,解本铭,(等).带式输送机动态设计理论与应用M.辽宁:辽宁科学技术出版社，1996. 9 孙可文等.带式输送机的传动理论与设计计算M.北京:煤炭工业出版社，1991. 10 张钺.新型带式输送机设计手册M.北京:冶金工业出版社，2001. 11 成大先.机械设计手册单行本液压传动M.北京:化学工业出版社，2004. 12 刘民钢.液压与气动M.北京:中国人民大学出版社，2000.5. 13 李晓豁,谢锡钝.矿山机械与设备M.北京:中国矿业大学出版社，1999,2. 14 官忠范.液压传动系统M.沈阳工业大学.北京:机械工业出版社，1996,6. 15 铁占续.带式输送机跑偏原因分析及自动纠偏装置研究J.矿山机械，2002,09：2728. 五、指导教师意见指导教师签字：目录引言11 带式输送机21.1 带式输送机的特点21.2 带式输送机的分类31.3 带式输送机在国内应用情况41.4 国内外带式输送机技术的差距52 带式输送机胶带跑偏的研究82.1 带式输送机胶带跑偏的危害82.2 带式输送机胶带跑偏的原因82.3 带式输送机胶带跑偏的主要调整方法102.4 目前常用的几种主要调偏托辊装置122.5 另外几种常用的调偏方法133 带式输送机胶带跑偏结构设计153.1 方案设计153.2 总体结构设计153.2.1 胶带的运动分析153.2.2 胶带在托辊表面的运动分析153.2.3 胶带调偏的原理183.2.4 跑偏装置介绍193.3 主要元件的设计计算及校核233.3.1 元件的设计计算233.3.2 强度校核263.4 结构设计284 结论29致谢30参考文献31附录A 译文32附录B 外文文献42摘要近年来，随着国民经济的发展，特别是大型露天矿的开发，带式输送机广泛应用于机械设备中，工作中经常会遇到输送带跑偏的情况发生，所以必须对跑偏现象进一步研究。本文介绍了带式输送机跑偏的原因及调整的方法，在分析传统调偏装置的基础上，本文的主要采用伺服系统、调心托辊、立辊、检测装置、行程开关等来完成对带式输送机胶带跑偏的调整和控制。伺服系统用来调节调心托棍，使其转动一定的角度，要在设备安装允许的范围内，利用摩擦力来平衡跑偏时所引起的力，而检测装置能更好的控制带的跑偏。当带发生跑偏时，胶带会向一侧倾斜，利用立辊，再通过控制盒的控制，使信号发给了伺服系统，并启动了阀，使整个系统开始运行，完成胶带跑偏的调整。本文采用的调偏装置可有效地调整胶带的跑偏，使其达到允许的范围内，从而延长带的寿命，提高其工作效率。关键词：带式输送机；胶带; 跑偏；托辊33AbstractIn recent years, with the national economy development, specially the developm-ent of large-scale strip mine. The belt conveyer is widely applied in the mechanical device, it will always happen that the conveyer belt runs out of way. Therefore, we must have a further study of this phenomenon. This article introduces the reason of the belt conveyers run-out and the method to adjust this phenomenon, on the basis of analyzing traditional adjustment equipment, it mainly use the servo-system, the idler, the vertical idler, examined equipment, the limit switch and so on to complete the run-out adjustment and control to it. The servo system is used to adjust the idler to turn a certain angle, and use the friction to balance the run-out force within the permission scope of the installation, so that the examined equipment can control the belt deviation better. When the run-out occurs, the rubber belt can incline to one side, by using the vertical idler and controlling box to send the signal to the servo-system and start the valve, mading the whole system start to move and completing the adjustment of belt deviation.The equipment in this article can adjust the belts deviation effectively, make it achieve the permission scope, lengthen the belts life, and enhance its working efficiency.Key words: Belt conveyor; rubber belt; belt deviation; idler引言带式输送机，又称胶带输送机，现场俗称“皮带”，它是以胶带、钢带、纲纤维带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械，是工程上常用的一种输送机械。作为整机，正在向大运量、大运距、大倾角和广泛的适应性能方面发展；作为零部件，也正在向高性能、高寿命、低能耗方向发展。它的结构简单，造价低廉，并且维修方便，可以实现不同距离输送物料的要求，被广泛应用在煤矿、冶金矿山和火力发电等部门。在带式输送机中，由于输送带既是牵引构件，靠它传递动力和运动，又是承载构件, 支撑物料载荷，工作情况较为复杂，因此，工作中经常会遇到输送带跑偏的情况发生, 轻则影响输送机的使用寿命和输送量，重则造成撒料，甚至发生停机事故，直接影响生产。近年来，随着国民经济的发展，特别是大型露天矿的开发，为满足生产运输能力和输送经济的要求，长距离、大运量、大功率胶带输送机得到了广泛的应用，不但要求在产品结构上有新的突破，而且要求在输送机的性能参数上有进一步的要求。目前人们较为关心的问题是在满足生产的前提下，以提高生产率、经济效益为目的，进行输送机本身的改造，使之进一步完善，主要表现在增加胶带宽度和提高带速。随之也带来了问题，如高速时系统稳定运行的设计，胶带的磨损和冲击，胶带的跑偏等。其中胶带的跑偏也往往被人忽视，据有关资料介绍，带式输送机出现的事故有70%80%是由跑偏引起的，所以要对跑偏现象进行具体的研究。本文的主要工作是利用伺服系统、立辊、调心托辊、行程开关等对胶带的跑偏现象进行检测及调节，使其达到允许的范围内，从而提高输送机的使用寿命及工作效率。1 带式输送机1.1 带式输送机的特点带式输送机是一种以胶带、钢带、纲纤维带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械。其特点是承载物料的带也是传送动力的牵引件，这与其他输送机械有显著的区别。承载带在托辊上运行，也可用气垫、磁垫代替托棍作为无阻力支撑承载带运行。它是在连续式输送机械中应用最广泛的一种，且以胶带为主，其优点如下：1）结构简单。带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托棍或无棍式部件、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，能进行标准化生产，并可按需要进行组合装置，结构十分简单。2）输送物料范围广泛。带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高、低温，可按需要进行制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、生熟料和混凝土。 3）输送量大。运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不断运送，这是火车、汽车运输望尘莫及的。 4）运距长。单机长度可达十几公里一条，在国外已十分普及，中间无需任何转载点。越野的带式输送机常使用中间摩擦驱动方式，使输送长度不受输送带强度的限制。 5）对线路适应性强。现代的带式输送机在越野敷设时，已从槽形发展到圆管型，它可在水平及垂直面上转弯，打破了槽形带式输送机不能转弯的限制，因而能依山靠水，沿地形而走，可节约大量修隧道、桥梁的基建投资。 6）装卸料十分方便。带式输送机可根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料。圆管式带式输送机也是如此。还可以在回程段上装、卸料，进行反向运输。 7）可靠性高。由于结构简单，运动部件自重轻，只要输送带不被撕破，寿命可长达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好，几十年也不坏。 8）营运费低廉。带式输送机的磨损件仅为托棍和滚筒，输送带寿命长，自动化程度高，使用人员很少，平均每公里不到一人，消耗的机油和电力也很少。 9）基建投资省。火车、汽车输送的坡度都太小，因而延长米大，修建的路基长。而带式输送机一般可在20以上，如用圆管式90都能上去，又能水平转弯，大大节省了基建投资。另外，通过合理设计也可大量节约基建投资。现在国外带式输送机每公里成本费为100万300万美元，国内为人民币500万元，其中输送带占整机成本的30%35%。随着化学工业的发展，输送带成本将进一步下降。 10）能耗低，效率高。由于运动部件自重轻，无效运量少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低、效率最高。 11）维修费少。带式输送机运动部件仅是滚筒和托棍，输送带又十分耐磨。相比之下，火车、汽车磨损部件要多得多，且更换磨损件也较为频繁。 12）应用领域广阔，市场巨大。综上所述，带式输送机的优越性已十分明显，它是国民经济中不可缺少的关键设备。加之国际互联网络的实现，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。1.2 带式输送机的分类按外形分，带式输送机可分为：1）平形和槽形带式输送机。我国现行标准是DT-和TD-75型式带式输送机，有固定式和移动式两大类。越野型的带式输送机又分为直线型和弯曲型两大类。 2）夹带式带式输送机。该机实际上是两个槽形带式输送机相扣在一起，即在普通槽型带式输送机再加上一条压带，各有一套驱动装置驱动，或者共有一套。压带可使用泡沫塑料带、绳带和橡胶带输送机。一般可达到大倾角和垂直90提升的需要。 3）波纹挡边斗式输送机。在平型橡胶带上再冷粘或硫化上波纹挡边在两边，中间隔一段橡胶带隔板分开成斗形。在转弯处用压轮压住波纹挡边外缘，它能垂直提升，适用于散料、干料，如料湿更会卸不干净，故机头处装有振打器。 4）波纹挡边袋式输送机。实际上用许多橡胶袋串连在一起，袋口向内翻，外形如波纹挡边输送机。 5）吊袋式蛋管形带式输送机。物料袋入输送带后，输送带两边合拢成立式椭圆形，将输送带两边吊挂于小滑车上，滑车装在工字纵梁上，用钢丝绳牵引滑车拖动输送带运动，在机头和机尾均设有大转盘，使输送带打开或合拢，有如上山缆车装置。驱动装置也装在机头。由于使用滑车和工字钢，造价昂贵，沿途还要设置立柱以便吊挂工字钢纵梁。 6）固定式圆管形带式输送机。该机输送带卷成圆管型运料，可在托棍上运行，也可在磁棍上运行，所以称为固定式。托棍成六角形安装，有的用6个，有的用4个、3个，而我国一般只用2个托棍承载。将物料装入带中，输送带逐渐卷成圆管形，犹如一根管线，它可以水平转弯、垂直转弯和做三维方向路线变化。当卸料时，输送带又打开成平形，卸完料又卷成圆形返回机尾。中国式的是输送带以平形状返回，并能90垂直提升。目前国外尚未到达实用水平。自然，将输送带卷成类似的几何形状，如三角形、偏圆形、方形均属此类，它是当代输送机的发展方向。按驱动方式分，带式输送机又可分为三大类：1) 有棍式，输送带全由托棍支撑运转。2）无棍式，输送带靠气垫、磁垫、水垫支撑运转。无棍式没有有棍式的阻力，但它们都要有传动滚筒来驱动。20世纪70年代中期出现了中间摩擦驱动方式，即在带式输送机中部再加若干个短带式输送机，靠输送带之间的摩擦力驱动输送带运转，因而承载带的拉力被几台中间摩擦驱动机分担，但仍要托棍支撑。 3）直线驱动方式，将电动机驱动变为直线电动机驱动方式，转子线圈放在带内，定子线圈放在带外，当转子运转时输送带也就运动了。1.3 带式输送机在国内应用情况随着国民经济的飞速发展，矿山、建材、化工、港口、粮食、电力、煤炭等部门对散状物料的输送提出了新的要求，要求带式输送机以长距离(指单机输送长度，国外最长达15000m，国内最长达8984m)、大运量(高带速和大带宽)和大倾角输送物料，同时提出无公害环保输送散体物料的要求。因此，带式输送机已不只是厂内及车间与车间之间的输送设备，而成为可以与汽车运输相竞争的输送设备。无论国外还是国内的建材及矿山行业，在这2种运输方案的对比选择后，最终还是较多地选择以长距离、大运量的带式输送机代替汽车运输的方案。其原因是采用汽车运输不仅要修建公路，购买汽车一次性投资大，而且日常的公路和汽车维修费用也很高，带式输送机输送散状物料是连续的物料流，生产效率高。目前，国外最大带速己达12m/s。国内的最大带速达5.8m/s，最大输送量8400t/h。当然，增加输送带的宽度也可以提高输送量(国外采用的最大带宽是3300mm)，但增加带宽使整机所有相关尺寸增大，增加了设备总投资。特别是输送带的成本要占整机成本3050% , 而且距离越长，运量越大，占的比例就越大。同时，大带宽需要相应的硫化设备用于输送带和输送带接头的硫化。因此，我国目前所采用的最大带宽为22002400mm。今后的发展趋势是提高带速以提高输送量。当然，提高带速受到托辊转速(主要是轴承转速)的限制，国外生产的轴承转速可达1000r/min。而国内设计规范中规定不大于600r/min。如何生产出与托辊配套的高质量轴承也是轴承行业需要深入探讨的课题。近年来，通过引进国外先进国家的带式输送机整套设备及技术，以及国内广大科研技术人员的共同努力，可以说国内设计和制造长距离、大运量带式输送机的水平己经可以满足国内市场的需求，但是一些关键技术尚需引起重视并加以深入研究和开发。1.4 国内外带式输送机技术的差距1）大型带式输送机在关键核心技术上的差距：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。己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。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；还要控制输送机起动加速度0.10.3 m/，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。国内己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P500 kW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。2）技术性能上差距：我国带式输送机的主要性能与参数己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。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。运输能力，我国带式输送机最大运量为3000t/h，国外己达5500t/h。最大输送带宽度，我国带式输送机为1400mm，国外最大为1830mm。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。工作面顺槽运输长度，我国为3000m，国外为7300m。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。前者只有一个推进液压缸，后者则有2个推进液压缸。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个方向均有调偏液压缸，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。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。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）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3150 N/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2万小时，国外托辊寿命59万小时，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2万小时，国外减速器寿命为7万小时。带式输送机上下运行时可靠性差。3）控制系统上差距：驱动方式，我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如BOSS系统、CST可控传动系统等，控制精度较高。监控装置，国外输送机己采用高档可编程序控制器PLC，开发了先进的程序软件与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启(制)动装置配合使用，达到可控启(制)动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。输送机保护装置，国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵向撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。2 带式输送机胶带跑偏的研究2.1 带式输送机胶带跑偏的危害胶带跑偏是带式输送机在运行中最常见故障之一，无论是在机头、机尾还是在中间处胶带跑偏，都将影响胶带输送机的正常运转，严重时将造成胶带磨损，托辊、滚筒、机架设备等损坏，甚至造成卷胶带、断胶带等严重事故，威胁安全，影响生产。2.2 带式输送机胶带跑偏的原因1）输送带拔头不正、皮带扣钉歪或输送带切口同带宽不垂直，使输送带受的拉力不均匀。运转时，最大的跑偏处就在接头处，接头运转到哪里，哪里就发生跑偏。2）输送带本身弯曲不直或边缘磨损严重，这种情况会使输送带两边拉力不一致，造成跑偏位置不固定。因此应及时修补输送带或更换输送带。3）输送机空转时跑偏，而加上物料则运转正常。这种现象一般都是输送带松弛或初张力太大造成的，适当调整输送带的张紧力即可。4）滚筒面不水平引起带式输送机一头高，一头低，跑低不跑高，输送带就会向低的一端移动。如果是安装超差，应停机调平；如果是滚筒表面直径加工不一致，则要重新加工滚筒外圆或更换滚筒。5）支承托辊等装置与输送带不在同一水平位置上。跑低不跑高，输送带会向低的一端移动。调整时可对跑偏中心处的另一边托辊支架适当加高，前后垫高数组，每组所垫的高度不等。以第一个垫起的托辊为中心缓慢减少垫高这样输送带跑偏就会自然消失。6）滚筒表面粘上物料，滚筒表面成了圆锥面，会使输送带向一侧偏离。特别是输送物料黏度大并且落判处密封不好时，容易使物料落入回程输送带而粘结于滚筒上，致使输送带跑偏。7）前、后滚筒中心线不平行时，滚筒中心线同带式输送机中心线不垂直，输送带两侧的松紧程度不一样，跑紧不跑松，输送带必然向紧的一侧移动。出现这种情况，主要是由于头、尾机架安装不正。跑偏不严重时可以调整滚筒轴承座前后位置，输送带在滚筒上往哪边跑偏，就收紧哪边轴承座，使输送带跑偏的一边拉力加大，输送带就会往拉力小的一边移动，见图2-1，但移动位置有限。如跑偏严重时就必须把装斜的机架重新安装，使机头的滚筒轴向中心线与机尾滚筒轴向中心线平行，同时带式输送机中心线与滚筒中心线成直角。图2-1前、后滚筒中心线不平行时调整跑偏示意图Fig2-1 Schematic drawing of adjustment of run-outwith the former or after platens core not paralleling8）安装时，托辊组轴线同输送带中心线不垂直，而引起输送带跑后不跑前，向后端移动(按带式输送机运行方向而定)。调整时输送带往哪边跑就将那边的托辊向输送带前进的方向移动一点，如图2-2所示，一般要调整几个托辊才行。图2-2托辊组轴线同输送带中心线不垂直时调整跑偏示意图Fig2-2 Schematic drawing of adjustment of run-out with theidler group spool thread and the conveyor belt core not vertical9）机架两侧高低不一致，致使输送带不水平，运行时，输送带荷重向低的一边移动，导致跑偏，也需将机架调平或加垫片垫平托辊组。10）输送带空转正常，一经加上负载就跑偏。这种情况一般是由于物料落点从不在输送带中间，应改动落料口处挡板的位置或结构。11）如果输送带跑偏发生在某一固定位置时，就要检查此处的托辊是否旋转、是否粘泥块产生筒径变大或异径以及是否有托辊脱落等故障，然后采取清洁或维修托辊等方法。总之，引起胶带跑偏的原因许多，总结起来应该有以下三个方面考虑：设备自身方面，如架件刚性差，在载荷作用下变形较大，引起输送带跑偏；滚筒的外圆圆柱度误差较大，运转时引起输送带跑偏；托棍转动不灵活，使输送带两侧受力不均，引起跑偏；输送带本身质量有问题，薄厚不均，运转时引起振动导致输送带跑偏等。安装调整方面，如传动、改向滚筒轴线于输送机的中心线垂直度误差较大，运转时使输送带与水平线之间产生较大的倾角，引起输送带跑偏；托棍轴线与输送机中心垂直度误差较大，运转时也会引起输送带的跑偏；机架与地面联接强度不够，机架不稳，引起的跑偏；导料槽和卸料槽的导料挡板安装位置不当，运转时使输送带两边受力不均引起带跑偏等。日常使用方面，如清洗器的清扫性能不佳，使用滚筒或托棍外圆直径局部增大，引起输送带跑偏；供料口位置不当，使物料在输送带上偏载，引起跑偏；维护不好及调整不当，使输送带跑偏；运转时输送带系统的振动也会引起输送带的跑偏等。2.3 带式输送机胶带跑偏的主要调整方法 1）对于因设备制造方面的原因引起输送带的跑偏主要应通过提高设计、制造的精度来预防和减少输送带跑偏现象的发生。 2）输送带在驱动滚筒或尾部滚筒上的跑偏，通常用调整滚筒轴承座位置的方法来消除。对于因安装调整不当和日常使用方面的原因引起的跑偏，则主要应从以下方面加以考虑：滚筒自身转动轴线与输送机纵向中心线不垂直，造成输送带一边松一边紧，带自紧边向松边移动，发生跑偏。应当调整收紧跑偏边的轴承座位置，以使带的横向拉力相等，消除跑偏。如果尾部滚筒为螺旋式张紧滚筒时，尾部跑偏的原因也可能是由于张紧装置的两边螺旋杆顶紧力不相等，造成失衡而引的。胶带在输送机中间跑偏，如图2-3(a)所示，倾斜安装的托辊。由于托辊轴线与胶带跑偏方向有倾角，则胶带运行速度和托辊圆周速度之间也相差一个角度，因而胶带对于托辊就具有一个相对速度，使胶带在托辊上沿轴向产生相对滑动的趋势，这样托辊则给胶带一个向右的横向推力。因此调整跑偏的方法是，胶带往哪边跑就在哪边胶带开始跑偏的地方将托辊朝胶带运行方向向前移动，但一次不能调的太多，应根据胶带运转情况，适当多调几处效果更佳，如图2-3(b)所示。图2-3胶带跑偏调整示意Fig2-3 Schematic drawing of the adjustment of run-out滚筒轴线不成水平，两端轴承高低差是引起头部或尾部跑偏的另一个原因。此时可通过在滚筒两端轴承座适当加减垫片的方法调平滚筒轴线，即可消除输送带的跑偏。滚筒表面粘附物料，相当于加大了滚筒局部直径，也将引起输送带的跑偏。应当加强输送带的空段清扫以减少物料的粘附或灰尘在输送带上的聚积。有载分支或无载分支托辊轴线与输送带运行中心线不垂直，引起胶带在托辊处跑偏。应将跑偏侧托辊向输送带运行方向调整。此时往往需要调整相邻几组托辊才能达到消除跑偏的目的，每组的调偏角度不应过大。输送带的接头接口与胶带中心线不垂直(喇叭口)引起的跑偏，应通过安装时提高带的联接精度加以消除。向输送带上加载物料的方向不正，使物料的块度和重量沿带宽方向分布严重不均，引起跑偏，应通过适当调整落料管和导料槽位置的方法来加以消除。另外，输送带在机头与机尾之间部位的跑偏，称为中部或局部跑偏。这类跑偏的原因较为复杂，它与输送带装置的接触有关，需对具体问题进行具体分析，采用不同方法有针对性地加以解决。总之，输送带跑偏是带式输送机运行当中经常会遇到的问题。影响输送带跑偏的因素有很多，情况较为复杂。从设备的设计开始到设备的安装调试、以及实际运行中的维护保养等，涉及到方方面面。实际工作中应认真分析、查找影响输送带跑偏的主要原因，有针对性地加以解决。如果这个问题解决的好，可以有效地减小或避免输送带的跑偏，延长输送带的使用寿命，从而延长带式输送机的使用寿命，降低物料的运输成本。 2.4 目前常用的几种主要调偏托辊装置托辊是带式输送机重要部件，种类多、数量大。它占了一台带式输送机总成本的35，承受70以上的阻力，托辊的主要作用是支撑输送带和物料质量。托辊运转必须灵活可靠，减少输送带同托辊的摩擦力，对占输送机总成本25以上的输送带的寿命起着关键作用。而现在调偏托辊也广泛应用在生产实践中，它的结构不复杂，经济可靠等优点被应用，以下是常用的几种调偏托辊装置：1）前倾托辊组，如图2-4，此种调偏托辊的两边托辊，同时向输送带运行方向倾斜一定角度，具有一定的调偏作用，其缺点是增加了工作阻力。图2-4前倾托辊组前Fig2-4 The pitch idler group2）摩擦调偏托辊，此种调偏装置是在两个侧托辊的外端，各装有一个摩擦轮，内有阻尼弹簧。如输送带向一侧跑偏，将带动摩擦轮，使之向输送带运行方向转动，从而起到调偏作用。其最大缺点是，摩擦轮一旦被锈死，将对输送带伤害极大。3）回转式锥形托辊，当胶带向某侧跑偏时，此侧的某种装置将对输送带产生一个阻力，从而被输送带拖动向输送带前进方向旋转，此时，托辊的辊子将对输送带产生一个向回拽的分力，以起到调偏作用。4）立辊式调偏托辊组，如图2-5，此种调偏托辊是在托辊架两侧安装一对立辊。当输送带向某侧跑偏时，此侧的立辊将阻拦输送带，并在输送带的带动下，向输送带运行方向旋转，起到调偏作用，其缺点是对输送带的抗力太大，容易撕裂输送带侧边。图2-5立辊式调心托辊组Fig2-5 Vertical adjusting centre supporting idlers通过以上分析来看，当输送带向一侧跑偏时，此侧的托辊能否快速地向输送带前进方向旋转一定的角度，是这种调偏托辊是否具有优良调偏功能的关键。也就是说，当输送带跑偏时，调偏托辊如何在对输送带产生阻力时尽量减轻对输送带的伤害以及减小调偏托辊的回转阻力，是提高其调偏功能的两种重要途径。除上面所述几种常用的调心托棍之外，还有悬挂式调心托棍、螺旋表面托棍、制动式调心托棍等，以及最新研制的胶带跑偏的强力自动纠正及保护装置、机械式稳定型调心托棍，它们对输送带的调偏有各自的特点，要根据具体的情况来选择不同的托棍。2.5 另外几种常用的调偏方法1）重力调偏法：如果输送带负载运行时总向一边跑偏，可将输送带跑偏侧的滚筒和托辊支架适当加高，使物料自重G产生阻止输送带跑偏的分力，直到输送带回到正常位置，见图2-6。图2-6重力调偏法Fig2-6 The gravity deviation-adjusting method2）窄带调偏法：如果输送带在机头或机尾处跑偏，可在其跑偏滚筒的另一侧用200 200(长宽)的窄胶带夹入滚筒与滚筒一起旋转。根据线速度(为滚筒转动角速度，R为滚筒实际半径)，跑偏侧输送带不仅运转线速度低于另一侧，而且较另一侧松，输送带就会向另一侧移动，回到正常位置，见图2-8。图2-7窄带调偏法Fig2-7 The method of the narrow band deviation-adjusting 3) 螺栓调偏法：如果带式输送机空载时总固定向某一边跑偏，则在输送带跑偏侧中心位置将一组托辊支架与机架联接的四条固定螺栓卸掉三条，留下一条当轴(其作用相当于一个槽型调偏托辊)，当输送带向你站立的一边跑偏时，将支架沿输送带运行方向向前移动适当角度；当输送带向你站立方向另一边跑偏时，则将支架逆输送带运行方向移动适当角度再固定跑偏就会自然消失。随着带式输送机使用范围的进一步扩大，输送带的跑偏现象越来越受到大家的重视，也出现了一些新的调偏装置，但是掌握基本的输送带跑偏原理，并从设计、安装、使用、维护和调整等多方面考虑解决调偏故障仍很重要。发现跑偏，准确判断其原因，综合处理会非常行之有效。3 带式输送机胶带跑偏结构设计 3.1 方案设计带式输送机运转过程中经常会遇到胶带跑偏问题，产生胶带跑偏的因素较多，归纳起来主要有：胶带的结构及制造质量；带式输送机托辊和滚筒的安装及调整；滚筒制造质量和运转过程中清洁程度；输送机装载时的侧向冲击及装载对中。本文采用的调偏方法主要针对解决胶带侧向跑偏的情况，用液压系统、调心托辊、立辊、行程开关等来完成对带式输送机胶带跑偏状况的检测和调整。液压系统用来控制调心托棍，使其转动一定的角度，一般在10左右，利用摩擦力来平衡跑偏时所引起的力，从而减少了对胶带的磨损，延长了带的使用寿命，提高了效率，也能使物料集中的运行。而检测装置能更好的控制带的跑偏，当带发生跑偏时，胶带会向一侧倾斜，这时我们选择一个适当的位置安装立辊，利用立辊，再通过控制盒的控制，使信号发给液压系统，并启动了阀，使整个系统开始运行，同样也就使调心托辊转动了一定的角度，从而达到了调偏的作用，整个伺服调偏装置不但可以对胶带的跑偏状态进行检测，而且可有效地调节胶带的跑偏现象。3.2 总体结构设计3.2.1 胶带的运动分析胶带在带式输送机中起牵引和承载作用，是输送机的主要工作部件。其运动状态决定着输送机运料的连续性及稳定性，作业中往往因胶带跑偏使输送机不能正常运行。下面从胶带在托辊表面运动的不同情况进行分析。3.2.2 胶带在托辊表面的运动分析托辊的作用是支承胶带及带上物料。当胶带受传动滚筒驱动在托辊表面运行时，通过与托辊间的摩擦(表示力)，将动力传递给托辊并使其转动。胶带与托辊间发生的是相对滚动，两者相对运动的几何参数正确与否，决定胶带运行轨迹和胶带是否出现跑偏问题。下面取一托辊组和一段胶带，并以水平式输送机上平托辊为例进行分析：1）托辊轴线与水平面倾斜：托辊因安装误差不与水平面平行，而与水平面成一角，这样胶带及带上物料重力Q的方向将不与托辊轴线垂直，其力在托辊上可分解成两个方向的分力，即垂直于托辊轴线的正压力，和平行于托辊轴线指向托辊低端侧分力。由于角很小，轴向分力也很小，一般对胶带正常运动影响不大。但胶带本身具有挠性，在两托辊间的胶带受自重及物料重力作用会出现挠曲伸长现象。由于托辊轴线与水平面倾斜，这样胶带中心线将相对两托辊对称中心面偏移。与前侧托辊轴线低端侧夹角小于，胶带有运行中将向托辊低端偏移而跑偏。2）托辊轴线与胶带中心线垂直：此种情况胶带作用于托辊表面的摩擦力的方向与托辊轴线垂直(如图3-1所示)。此时，胶带作用于托辊表面摩擦力的方向、胶带运行方向和托辊在胶带与其接触线的回转圆周切线的速度方向一致，托辊与胶带间是按正确的几何参数关系相对运动，胶带不出现跑偏问题。图3-1托辊轴线与胶带中心线垂直Fig3-1 The idler axes and the belt core vertical3）托辊轴线与胶带中心线不垂直：如果托辊在安装时出现误差，使其轴线与输送机纵向中心线不垂直(如图3-2)，在此种情况下胶带作用于托辊表面的摩擦力的方向不与托辊轴线垂直，而与托棍在胶带与其接触线的回转圆周切线方向成角(如图3-2)。由于角的出现，那么胶带作用于托辊表面的摩擦力)和平行于托辊轴并向下的轴向力)。这样托辊在的作用下试图轴向移动，但托辊轴向由托架定位，不可能移动，因此托辊只能在力作用下发生转动，同时引导胶带在其表面速度运行。速度的方向与托辊轴线垂直，可将胶带分解成两个方向的运动速度，即平行于输送机纵向中心线向前)和垂直于输送机纵向中心速度()这样胶带一方面以速度平行于输送机纵向中心线向前运行，另一方面以速度垂直于输送机纵向中心线向上运行，逐渐偏向托辊一侧。如果胶带要保持其正确的轨迹线运行，就必须相对托辊轴向滑动。由于角很小，所以分力也很小，而托辊的滚动摩擦阻力小于胶带与之产生的滑动摩擦阻力，因此，胶带只能以速度和方向运行。大小由角确定，角越大，越大，那么胶带跑偏越严重。图3-2托辊轴线与胶带中心线不垂直Fig3-2 The idler axes and the belt core not vertical4）托辊两端直径不等：托辊在使用中由于表面附着物料分布不均匀。而使托辊轴向各圆周表面直径不等。假设出现一头大一头小情况(如图3-3) ，其轴向各表面周长不等，大端长于小端。当胶带与之相对运行时，整个宽度方向在单位时间内要运行同样带长，那么胶带在托辊小端处将会与之产生相对滑动，这样胶带的运行阻力就会增加。增加的阻力是由胶带与托辊间相对滑动产生的，因此称为附加滑动摩图3-3托辊两端直径不等擦力。附加滑动摩擦阻力是托辊作用于 Fig3-3 Idler beginnings and ends diameter to be different胶带表面的附加阻力。其数值由托辊小端A点逐渐减小至大端B点为零(如图3-3)合力用表示。根据力三角形分析合力的作用点位置应位于距胶带中心线1/6处偏向托辊小端一侧。但实际上托辊表面附着的物料具有随机性，并不是严格按照圆锥体那样均匀分布，实际的合力作用位置与理论值有较大差别。假设偏距为e，这样胶带在运行中，一方面受传动滚筒牵引力作用向前运行，另一方面受滑动摩擦阻力和偏距e产生的附加旋转力矩的作用，附加力矩试图使胶带按图(3-3)逆时针方向转动，其结果将使胶带偏向托辊大端一侧。3.2.3 胶带调偏的原理首先介绍一下调整胶带跑偏的左手法则：当人面向输送机输送方向，站在输送机右侧时，伸出左手掌心向下，拇指和四指在同一平面内并垂直。若胶带跑偏同拇指所指方向相同(图3-4)，则四指所指方向就是托辊架右侧的调整方向。反之若胶带跑偏同拇指所指方向相反，则托辊架右侧的调整方向同四指所指的方向相反。图3-4左手判断法示意图Fig3-4 Schematic drawing of the left hand judgment law简言之，也就是胶带向某侧偏，该侧的托辊架就向胶带运行方向推移，由图的分析我们对胶带的跑偏的调整方法能更好的把握。接下来，介绍一下调整托辊架纠正胶带跑偏的力学原理：图3-5托辊轴线与胶带运行方向的夹角图3-6 摩擦力方向Fig3-5 The idler axes and the belt Fig3-6 Friction force directionmovement direction included angle 1）当带式输送机胶带跑偏时，调整托辊架，使托辊的轴线与胶带的运行方向成一定夹角(如图3-5)。由于胶带对托辊的摩擦力f与胶带运行方向相同，摩擦力f的一个分力f是使托辊转动的力，该分力沿托辊圆周的切线方向，与托辊轴线垂直，但不在同一平面。由平行四边形法则，另一个分力f与托辊轴线平行(图3-5)。f的反作用力作用在胶带，即托辊与胶带间侧向作用力，因此调整托架，能实现胶带的纠偏。2）当胶带机在正常运转时，托辊的轴线与胶带的运行方向相互垂直，胶带对托辊的摩擦力f与胶带的运行方向相同，与托辊的轴线相垂直，但不在同一平面内，摩擦力f是托辊产生转动的力(图3-6)。3.2.4 跑偏装置介绍根据以上对胶带跑偏原因及调偏方法的分析，我们了解了胶带跑偏的原因及一些调偏的方法，本文介绍的带式输送机胶带跑偏检测及调偏装置，主要通过立辊、调心托辊、控制盒、液压系统等来完成的，不但可以对胶带跑偏状态进行检测，而且可使胶带跑偏得到控制。1控制盒 2胶带 3立辊 4托辊 5胶带图3-7胶带跑偏自动检测装置Fig3-7 The deviation of belt running automatic examining installment图3-7为胶带跑偏自动检测装置，图3-8为胶带跑偏控制原理图，其工作原理如下，当胶带向右跑偏时，由于力的作用，胶带边缘推动立辊向右移动，立辊在弹簧的作用下与胶带边缘接触，立辊轴绕O点转动，推动伺服杆向左移，当移动量时，碳刷接触控制盒里的左触点，使液压控制系统中电磁换向阀6右侧2DT通电(如图3-9)，液压系统开始工作，使活塞杆伸出，并通过连接杆使调心托辊逆时针旋转一定角度，产生反作用力f(见图3-5)，反向力作用在胶带，胶带就会逐渐向左运动，从而达到调偏作用(如上述提到的原理来解释)。而在惯性力的作用下，胶带会继续向左运动，当胶带恢复中心位子时，碳刷在控制盒里也处于中间位置，此时电磁换向阀6不带电，液压系统也停止工作。胶带还会继续向左向运动，直到超出限定值，碳刷接触到右触点，使液压控制系统中的电磁换向阀6的左侧1DT带电，使活塞杆缩回，并通过连接杆使调心托辊顺时针旋转一定角度，达到调偏作用。由于输送机的工作条件一般比较恶劣，如果发生特殊情况，超出了立辊的最大倾斜值为115mm，此时通过行程开关K1、K2使液压控制系统中的电磁换向阀3DT带电，使整个液压系统卸荷，并停机，带式输送机主电路断开，工作人员需要对设备进行维护，查找出其原因。1立辊2伺服杆3左触点4控制盒5右触点6碳刷图3-8胶带跑偏检测原理图Fig3-8 The deviation of belt running examining schematic diagram液压系统的工作原理如下：泵2的供油压力由先导式溢流阀5设定，两位两通电磁换向阀4用于控制液压泵的卸荷，对泵2起安全保护作用，而先导式溢流阀5和两位两通电磁换向阀4组成一个单独的控制元件，称为电磁溢流阀。泵的出口设有精过虑油器3，以保证油液的清洁度。单向阀10和11组成了双向液压锁的锁紧回路，当电磁铁1DT通电时，使换向阀6处于左位，液压泵的压力油经左边液控单向阀11进入液压缸，同时通过控制口导通右边液控单向阀10，使液压缸的右腔的回路可经阀10及换向阀6排回邮箱，活塞向右运动，反之，活塞向左运动。到了需要停留的位置，也就是当碳刷处于中间位置，电磁铁1DT、2DT均断电，使换向阀6处于中位，因阀中位为Y型机能，所以两个液控单向阀均关闭，液压缸双向锁紧，液压泵卸荷。由于液控单向阀的封闭性能好(线密封)，液压缸锁紧可靠，其锁紧精度主要取决于液压缸的泄漏，所以这种回路被广泛应用于工程机械、起重运输机械等有较高锁紧要求的场合。但应当注意，使用液控单向阀的锁紧回路，其换图3-9液压系统原理图Fig3-9 Hydraulic system schematic diagram向阀的中位机不宜采用O型，而应采用H型或Y型，以便在中位时，液控单向阀的控制压力能立即释放，单向阀关闭，活塞停止，本文采用了Y型三位四通电磁换向阀。调速阀8来调节进、出液压缸的流量，又因为调速阀只能单向其作用，故使用了四个单向阀组成的定向回路，以保证调速阀在液体进、出液压缸时都能进行调节。7是一种采用液压控制顺序阀，它为了保证进油腔压力稳定和对进油节流调速的作用。当胶带发生严重跑偏现象，超出了立辊的最大偏移量，此时会接触行程开关K1、K2，使3DT带电整个系统卸荷，并使停车，对设备起安全保护作用。下面介绍一下整体工作过程：当胶带向右侧跑偏时，伺服杆带动碳刷向左运动，当接触到控制盒里的左触点时，2DT通电，使活塞杆伸出，再通过连接杆使托架逆时针旋转（图3-10缸、调心托辊、连接杆的连接简图），从而达到右调偏的作用，液压系统的工作过程如下：进油：杆伸出回油：当胶带向左侧跑偏时，伺服杆带动碳刷向右运动，当接触到控制盒里的右触点时，1DT通电，使活塞杆缩回，通过连接杆使托架顺时针旋转，从而达到左调偏的作用，液压系统的工作过程如下：进油：活塞杆缩回回油：图3-10缸、托辊、连接杆的连接Fig3-10 The diagram of cylinder, idler, connected pole join选择液压系统的优点：1）液压技术具有质量轻，体积小和处理大的突出特点，有利于机械设备及控制系统的微型化、小型化，并进行大功率作业。2）布局灵活方便，液压元件的布置不受严格的空间位置限制，容易按照机器的需要通过管道实现系统中各部分的连接，布局安装具有很大的柔性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统。3）调速范围大，通过控制阀，液压传动可以在运行过程中实现液压执行器大范围的无极调速。4）工作平稳，快速性好，油液具有弹性，可以吸收冲击，故液压传动均为平稳，易于实现快速启动、制动和频繁换向。5）易于操纵控制并实现过载保护，液压系统操纵控制方便，易于实现自动控制，远距离遥控和过载保护，运转时可自行润滑，有利于散热和延长使用寿命。6）易于实现直线运动，用液压传动实现直线运动比机械传动简便。缺点：1）工作稳定性易受温度影响，液压系统的性能对温度较为敏感，不宜在过高或过低温度下工作。2）故障诊断困难，液压元件与系统容易因液压油污染等原因造成系统故障，且发生故障不易诊断。3.3 主要元件的设计计算及校核3.3.1 元件的设计计算 1）液压缸的选择和计算转矩m，如图3-10所示，缸、连接杆与托棍的连接方式，取连接杆L1=250mm，由于带宽1.2m，缩回或者伸出的行程s50mm(调心托辊的转角，)，取活塞杆的有效工作长度100mm，则，由机械设计手册液压传动查得，决定选用缸径为40mm，活塞杆直径为18mm的轻型拉杆式液压缸。则液压缸的压力为：（1-1）式中 F最大的拉力或推力，N; D液压缸内径，mm; d活塞杆直径，mm; 液压缸机械效率，一般取0.95;液压缸的有效工作面积为：（1-2） 10.02液压缸工作时所需的最大流量为： A （1-3）式中液压缸活塞杆运动速度，；A液压缸有效工作面积，；速度4，则：2）液压油的确定根据带式输送机的工作环境，油压缸的最高压力为1.0089Mpa，确定选用20号精密床液压油。20号压力油的运动粘度(1723) ，取，密度为，则20号液压油的动力粘度为：s （1-4）3）液压泵的选择及计算粗估压损，则油泵的工作压力为：（1-5）表4-1 进给油路压力损失经验值table.4-1 Enters for the oil pressure loss empirical value系统结构情况总压力损失值P/Mpa一般节流调速及管路简单的系统 0.20.5进油路有调速阀及管路复杂的系统 0.51.5所以油泵的最大工作压力为。油泵泄漏系数K=1.11.3，取K1.1，则油泵的流量为：（1-6）根据液压元件产品目录选用GBB4型齿轮泵(属于低齿轮泵，具有结构简单，维护方便，工作可靠等优点，适用于机床、工程机械等低压液压系统和润滑系统)，其参数为每转排量，驱动功率P0.21KW，额定工作压力P=2.5Mpa。当由的电动机驱动时，该泵最大流量，油泵效率0.91。4）电动机的确定电动机功率为： (1-7）取时，则电动机功率为：KW当连轴器的效率0.99时，电动机功率为，查手册，选用电动机转数，功率为P2.2KW的Y100L1-4型的三相异步电动机。5）缸筒壁厚的确定缸筒壁厚为：（1-8）其中缸筒材料强度要求的最小值，m; 缸筒外径公差余量，m;腐蚀余量，m;当0.3时，用公式为：（1-9）其中缸筒内最高工作压力，Mpa; D缸筒内径，m;缸筒材料的许用应力，Mpa;缸筒材料的抗拉强度，Mpa，取;n安全系数，通常取n=5; =mm所以：取3mm6）连接杆直径的确定选择连接杆的材料为45号钢，m，强度条件为：（1-10）则所需的抗弯截面系数为：（1-11）查手册得：又所以：对于液压系统中的各执行元件，由于流量和压力都不大，所以它们选择标准件就可以满足要求，在这里就不再介绍了。3.3.2 强度校核由于缸所受的力、压力等要求都不是很高，所以只要对缸的活塞杆直径和耳环进行校核就能满足要求，则活塞杆直径d的校核为：（1-12

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