【JX304】皮带输送机断带保护器设计[FY+RW]【3A0】
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【JX304】皮带输送机断带保护器设计[FY+RW]【3A0】,jx304,皮带,输送,机断带,保护,维护,设计,fy,rw,a0
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中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名： 刘 华 亮 学 号 ： 14030409 学 院： 应用技术学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 皮带输送机断带保护器 设计 专 题： 指导教师： 胡 元 职 称： 副教授 2007 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应用技术学院 专业年级 机自 03 学生姓名 刘华亮 任务下达日期： 2007 年 1 月 1 日 毕业设计日期： 2007 年 3 月 25 日至 2007 年 6 月 20 日 毕业设计题目： 皮带输送机断带保护器设计 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 分析现有各种皮带断带抓捕工具的研究现状，设计一种皮带输 送机断带保护器。 皮带输送机安装倾角为 20， 皮带输送机输送带断裂后能快速有效的实现断带夹紧或防止输送机倒转 。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 （基础理论及基本技能的掌握； 独立解决实际问题的能力； 研究内容的 理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一般性错误 有原则性错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩 ： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 带式输送机是一种输送松散物料的主要设备，因其具有输送能力大、结构简单、投资费用相对较低，以及维护方便等特点而被广泛应用于港口、码头、冶金、热电厂、焦化厂及煤矿等运输物料。然而在长期使用过程中由于胶带自身原因和外在因素的影响，常发生胶带的断带事故，使得胶带、减速器损坏，严重时可毁坏机架造成胶带和物料的大量堆积而停产，甚至人员伤亡。分析了断带的原因，讨论了国内外皮带的研究现状及现有各种皮带断带抓捕工具的研究现状。针对带式输送机断带的 实际 情况 ，设计了偏心轮夹紧机构，主要为能实现输送带断裂后夹紧或防 止输送机倒转。其整个系统主要由偏心轮夹紧机构、液压泵站和单片机控制系统组成。 整个系统 工作过程 ：通过速度传感器动态检测带速的变化，由 A/过单片机进行断带判断处理与夹紧命令的输出，动态切断驱动滚筒电源，并使液压泵站的电磁换向阀动作，从而启动液压缸夹紧机构，实现断带的夹紧。有效减少了断带带来的损失，缩短了维修的时间，提高了生产效率。 关键词 ： 带式输送机；偏心轮；单片机；速度传感器；液压泵站 is a of it is in To it is of in of a to of of in up of s to of at to of is or of a in , on to of a to of to to to of to of of 录 1 绪 论 . 1 引言 . 1 国内外皮 带的研究现状 . 2 皮带断带抓捕工具的研究现状 . 5 本设计研究的主要内容 . 9 2 夹紧机构的设计 . 10 断带的原因 . 10 断带抓捕器的性能要求 . 10 夹紧机构的组成部分及工作原理 . 11 夹紧机构所需理论夹紧力的计算 . 11 偏心轮夹紧旋转角度与活塞杆行程的确定 . 13 偏心轮夹紧旋转角度 的确定 . 13 活塞杆行程的确定 . 14 偏心轮的结构设计 . 14 3 液压泵站的计算与 设计 . 15 液压系统方案的设计 . 15 液压缸参数的计算 . 17 液压缸工作压力及主要结构尺寸的计算 . 17 液压缸壁厚和外径的计算 . 19 液压缸缸盖厚度的确定 . 21 液压缸缸体长度的确定 . 22 液压缸结构的 设计 . 22 缸体与缸盖的连接形式 . 23 活塞杆与活塞的连接形式 . 24 活塞杆导向部分的结构 . 24 活塞及活塞杆处密封圈的选用 . 24 液压缸的安装连接结构 . 25 液压缸主要零件的材料和技术要求 . 25 液压泵参数的计算与选型 . 28 电动机的参数计算与选型 . 29 液压控制阀的选择 . 30 液压辅件的选择 . 31 蓄能器的计算与选型 . 31 过滤器的选型 . 33 油箱的选型与设计 . 34 管件的选择 . 37 密封装置的选择 . 37 液压泵站的结构设计 . 38 液压泵站的安装调试、使用维护与故障诊断 . 39 液压泵站的安装调试 . 39 液压泵站的使用维护 . 42 液压泵站的故障诊断 . 44 4 信号的采集与处理 . 46 断带信号检测 . 46 目前常用的断带检测方法 . 46 传感器的选择 . 46 断带夹紧机构的控制系统硬件设计 . 48 控制系统硬件选用 . 48 断带检测与控制原理 . 52 单片机控制系统的软件设计 . 53 5 带式输送机 现状与发展趋势 . 56 几种带式输送机发展现状 . 56 国内外煤矿带式输送机的应用现状与发展 . 58 国内外煤矿带式输送机的现状和研究目标 . 58 国外煤矿用带式输送机技术的现状 . 59 国内煤矿用带式输送机技术的现状及存在问题 . 59 煤矿用带式输送机技术的发展趋势 . 61 6 结 论 . 63 参考文献 . 64 附 录 A 带式输送机的安装使用及维护 . 65 附 录 B 带式输送机安全规范 . 69 翻译部分 . 70 英文 原文 . 70 中文翻译 . 75 致 谢 . 79 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 1 页 附录 A：带式输送机的安装使用及维护 带式输送机是一种摩擦传动的连续式运输设备，生产率高，与转载机配套工作时，转载机搭在它的机尾上。带式输送机的机尾，主要作用是承受由 转载机转来的煤炭并连续地将它输送出去。它可运输矿石、煤、粉末状的物料和包装好的成件物品。工作过程中噪声较小、结构简单。国内外的生产实践证明，带式输送机无论在运输量方面，还是经济指标方面，都是一种先进的运输设备。 1主要部件的安装 动装置在机头架上安装 驱动装置在机头架上安装时，先将主滚筒轴端钢罩取下，擦洗干净配合面，拆下减速器输出轴锥 孔保护塞，将另一端轴承盖打开，将输出轴内锥孔擦洗干净，然后将驱动装置吊起，使减速器输出轴锥孔与传动滚筒锥轴对中，使锥面上的键槽对准，将驱动装置徐徐推到滚筒轴上，同时将拉紧螺栓从外侧轴孔穿人，拧到主传动滚筒轴端的中心螺孔中。初次安装时，一般将减速器空心轴端面装到滚筒锥轴大端刻线处重合，切忌超过滚筒锥轴刻线，以免拆卸困难。驱动装置的拆卸程序与安装操作程序相反。 紧绞车与游动小车之间钢丝绳的缠绕 张紧绞车上的钢丝绳其一端固定在绞车滚筒上，另一端绕过导向轮经游动小车的滑轮组和张紧绞车架上的固定滑轮组以后与 负荷传感器相连。其 缠绕方法如下： (1)当后退式采煤时，将贮带仓内游动小车置于前端，同时将小车卡住，防止钢丝绳把小车拉住； (2)用一根长度和直径合适的橇棍将钢丝绳安在绞车的 2个侧架上，然后松绳； (3)将剩下的钢丝绳牢靠地缠在绞车滚筒上，防止乱层和咬绳，应特别注意上层与下层过渡的地方； (4)当钢丝绳开始缠绕到滚筒上时，注意检查固定绳卡是否紧固，一般放绳时，滚筒上最后需保留 3圈钢丝绳。 2 整机的安装 装前的准备 (1)设备下井前，安装人员必须熟悉设备和有关图纸资料，根据矿井的搬动条件，确定设备部件的 最大尺寸和质量。 (2)在安装设备的巷道中，首先确定输送机安装中心线和机头的安装位置，将这些基准点在顶、底板相应的位置上标志出来。 (3)清理巷道底板，根据设备总体装配图所标注的固定安装部分长度，将巷道底板平整出来，对安装非固定部分 (主要指落地架式机身 )的巷道也要中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 2 页 求作一般性平整。 (4)为便于运输，一般将大部件解体，在拆卸设备的较大部件时，应在设备上做好标记，以便对号安装。为避免搬运过程中可能产生零部件磕碰损伤或进入尘土，对于外露的齿轮、轴承以及加工配合面，必须采取措施予以保护。 下铺设 (1)为 避免巷道堵塞，应按照先里后外的原则，即按机尾、移动机尾装置、机身、机头传动装置顺序搬动到该件各自安装点的巷道旁。 (2)根据已确定的基准点，首先安装固定部件如机头部、贮带仓、机尾等部件。安装后，机头、尾及各滚筒中心线应在同一条直线上，滚筒轴线的水平度允差在 1/50以下。 (3)一般将 可将 将下股带铺放在 后分别将各架竖立、抬起 输送带，安装下托辊。最后用刚性纵梁将各架连接，并将整个机身调整平直，在从纵梁鞍座中悬挂可变槽形托辊组。 (4)输送带的铺设办法很多，各矿可根据自己的条件和经验确定。为避免下股输送带铺设过程中引起不必要的麻烦，一般铺带按先下后上的原则。下股带铺设应与 般上股输送带在整机上托辊安装后铺设。铺上股带可借助主传动滚筒和另设置 1台牵引绞车进行。 (5)用于后退式采煤法时，将贮带仓中游动小车置于靠近机头端。开动张紧绞车，给输送带以足够的张力，以保证输送机起动和运行过程中输送带不会在传动滚筒上打滑。 (6)检查各部分安装情况，消除影响运转的障碍物，做好通讯联络，检查电控保护装置动作，准备点动开车。 3 使用与操作 紧绞车的使用与操作 在用张紧绞车张紧输送带时，先旋转手把使离合器与滚筒轴啮合，滚筒与传动轴连接，以形成电机 蜗杆 中间轴 大齿轮 离合器 (啮合状态 )松带需要放绳时，先不要松开离合器，应使电动机反转，放松钢丝绳，然后停止电机，旋转手把，打开离合器，并继续转离合器制动盘使之与制动环接触。在产生适当动力后，即可放松钢丝绳。这样可防止由于松绳过多而引起游动小车运行不稳定或钢丝绳在滑轮上掉槽现象发生。 带装置的使用与操作 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 3 页 当后退式采煤需要 从贮带仓中取出输送带时，先将小车移动架放下，将卷筒放在顶针小车上，再把顶针小车推人卷带装置架内，将小车移动架翻起并用销子挂住，操纵顶针手轮使小车和减速器出轮的顶针进入卷筒轴孔内，同时卷筒慢慢抬起离开小车架。这时卷筒一侧的牙嵌离合器也与减速器出轴顶针上的牙嵌离合器接合，将输送带接头运转到卷带装置架中的 2个手动输送带夹板之间，用手摇动螺杆，通过两夹板把输送带接头 2端夹住，把前面的接头与卷筒上预制的一段输送带接头用穿条重新穿好。放松前面的输送带夹板，使张紧绞车处于松带放绳状态。启放卷筒随游动小车徐徐前移，将贮带仓 内的输送带慢慢地卷到卷筒上。 身的伸长与缩短 身伸长 (1)贮带仓中的输送带，其操作方法如下： 清除机尾前进方向底板上的浮煤，打开张紧绞车离合器使之处于松带状态 ，利用移机尾装置或其他牵引设备将机尾部延伸一段距离，使转载机与机尾重迭处于最长长度。 根据延伸长度，接上相应数量的中间架。 利用张紧绞车将输送带张紧。 调整机尾部使之平直，以免输送带跑偏。 (2)贮带仓中无输送带，转载机已移到机尾部后端极限位置，游动小车已移至靠近机头一端，贮带仓中已放完输送带，其操作方法如下： 利用卷带装置或其他办法先将输送带贮人贮带仓中。 按程序进行操作 身缩短 机身缩短之前也有 2种情况：贮带仓可继续贮带和贮带仓已装满输送带。 (1)转载机已移至机尾前端极限位置，贮带仓中游动小车位于靠近机头一端，贮带仓可继续贮带，其操作方法如下： 根据所需缩短的长度，从近机尾端开始，拆除相应的机身中间架。 清除机尾滑橇下面前移距离内底板上的浮煤。在用移机尾装置移动机尾的同时，开动张紧绞车向后拉游动小车，使松掉的输送带进入贮带仓中。 调整机尾部使之平直。 利用张紧绞车将输送带张 紧。 (2)转载机已移到机尾前端极限位置，贮带仓中游动小车已移到靠近绞车一端，贮带仓已不足以一次贮带，其操作方法如下： 利用卷带装置或人工操作从贮带仓中取出输送带，使贮带仓放空。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 4 页 再按 后退式采煤时，如果带式输送机机身缩至不可再缩时，则可将带式输送机全部拆除，并将桥式转载机放平铺设。同时增加转载机的铺设长度以代替输送机解决这一段的运输，随着后退，再逐步减小转载机长度。 4 主要部件的维护 (1)清扫器的检查维护 清扫器或清扫刮板不能对输送带或滚筒表面压得过紧，以免增大运行阻力和加剧 磨损，但也不能存在间隙或间隙过大而使清扫器失去作用。对清扫器巡视的要点是检查接触情况和零件完整性，对损坏的零件应及时更换，对积聚在清扫器上的煤粉，在停车时应及时清除。 (2)输送带张紧情况的检查维护 滚筒打滑通常是输送带张力不足的表现，可以通过调整张紧力，来消除打滑现象；而张紧力过大则会引起下股带的振动，对张力的调整必须适当，以负荷传感器压力表数值控制或视输送带在传动滚筒上不产生打滑为宜。 (3)减速器、电机及所有滚筒轴承温度的检查维护 对减速器和液力偶合器有渗漏油情况的设备，应定期检查充油量，并及时予以补充。对漏油严重的，应及时更换或修理密封件。 (4)输送带跑偏、卡磨情况检查维护 长时间的跑偏是造成输送带带边拉毛、开裂甚至纵向撕裂的主要原因，造成输送带跑偏的原因很多，发现跑偏应及时调整，避免卡磨现象长时间发生。 (5)输送带接头和磨损情况检查维护 断带通常发生在接头或磨损严重处，为避免满载运行时产生断带，带来的不必要的麻烦，对受损严重的输送带，特别是接头处必须及时割除重做，重做时应保证割口与输送带中心线垂直。 (6)装载情况的检查维护 偏载将会引起输送带跑偏，如果在机尾转载段发生偏载必须及时调整。 (7)电控和安全装置的检查 每周必须至少检查一次所有控制装置的运行情况。 带式输送机是煤矿主要运输设备，它的安装与调式效果将直接影响其运输能力和使用性能。为了发挥输送机的最佳性能，确保输送机的安全运行，必须按要求定期维护和检修输送机的各零部件，保证设备的完好及正常运转，避免事故的发生，确保带式输送机发挥其应有的作用。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 5 页 附录 B：带式输送机安全规范 1. 输送机在正常工作条件下应该具有足够的稳定性和强度。 2. 电气装置的安装和设计必须符合 规定。 3. 未经设计或者制造单位的同意， 用户不应该进行影响输送机原设计，制造，安装安全要求的变动。 4. 输送机必须按物料特性与输送量要求选用，不得超载使用，必须防止堵塞和溢料，保持输送顺畅。 a. 输送带应有适合特性的载荷和输送物料特性的足够宽度。 b. 输送机倾角必须设计成能防止物料在正常工作条件下打滑或者滚落。 c. 输送机应该设置保证均匀给料的控制装置。 d. 料斗或者溜槽壁的坡度，卸料口的位置和尺寸必须能确保物料靠本身重力自动的流出。 e. 受料点应设在水平段，并设置导料板，受料点必须设在倾斜段时，需设置辅助装料设施。 f. 垂直重锤拉 紧装置区段应装设落料挡板。 g. 受料点宜采用降低冲击力的措施。 5. 输送粘性物料时，滚筒表面，回程段带面应该设置相应的清扫装置。倾斜段输送带尾部滚筒前宜设置挡料刮板消除一切可能引起输送带跑偏的隐患。 6. 倾斜的输送机应该装设防止超速或逆转的安全装置，此装置在动力被切断或者出现故障时起保护作用。 7. 输送机上的移动部件无论是手动或者是自动式的都应该装设停车后的限位装置。 8. 严禁人员从无专门通道的输送机上跨越或者从下面经过。 9. 输送机跨越工作台或者通道上方时，应装设防止物料掉落的防护装置。 10. 高强度螺栓连接必须按设计要求处理，并用专用工具拧紧。 11. 输送机易挤夹部位经常有人接近时应该加强防护措施。输送机头部，尾部改向滚筒和拉紧装置的转折部位以及相邻两托辊转折处超过 3 时 ,都认为是危险的易挤夹部位。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 6 页 翻译部分 英文原文： be a of up by of a of of a or a of At it be of be In be by or by in be In of is in It is in of of of be ad of of be if a is at to is to be be in of a to of of as a a of a to of of (a) (b) c) n (a) b), to in is in it is of c), 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 7 页 is of be is （ 1） of it be to of of is of in it to so to be of of or of as or or in of a be in of in of on of be .8 of be to as .4 mm .8 mm on .2 mm .6 mm on a be to an in （ 2） of to in is to a to be of of a In in of up To be of to of 国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 8 页 A is do in as to its to A to a in a to to to VC an In to .K to in 15 625 kN/m of 50 4th m G A in 15 000kN/m, 58 50kN/m, to 0 5%. to a 625kN/m, 50kN/m to in （ 3） at be by of in of in is by is in a (a) of to a in a by a It a of 80 at a mm to of by 国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 9 页 if re in be by of a in 0 8 a to by to by of in In of at 28.3 1300 6950 kN/m of 57 990 13.1 1010he is in In to to up In a of a of of is is as of be by to a of is of to be or be or a of in a a to at be of an to by of (a) of of to is by (b) be of c) d) or at to e) 国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 10 页 in In of of of of in is of is 5 )is to be of is by of in in is on a 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 11 页 中文原文： 输送胶带简介 胶带输送机的胶带被定义为：能够承受大量负载的聚合物被粘合在一 起，并且以弹性材料覆盖物来保护它们免受机械损伤。这些能够承受大量负载的聚合物通常有的由许多编织物层芯，单一的整芯编织物构成，有的由单一的平行线层，等距离的钢丝绳构成。 首先，先谈谈运输机胶带装置的构成，其可以被分为防火胶带和非防火胶带，在地下使用的情况下，前者防火胶带是规定是必须或及按照一定的规范使用。 例如，在 煤工业，只批准防火胶带可以在地下使用。大多数其它发达国家也有相似的要求。另外，也有许多情况下防火胶带被推荐使用，例如，在合成的选矿厂。胶带类型的确定，在任何带式输送机系统被设计的早 期阶段是最重要的，其因为这两种胶带类型的特征可能影响其它与之相关的设备的设计，如果在以后需要变化时，该问题也会出现的，任何特殊胶带的使用的提出应该写在购买说明书上，因为胶带的设计者为了适应某些要求，如摩擦系数，老化，潮湿度的变化可能需要修改，而且一般来说，橡胶材料胶带比任何一个防火材料的胶带更有能力减轻物料的冲击。 主要有三种胶带结构形式： （ a） 层芯结构，（ b）整芯编织结构，（ c）钢丝绳芯结构。 在以上的结构中，（ a）与（ b）仅仅是带芯提供输送重物，而且能够承受各种各样冲击。以至于它们能够在胶带上被使用，因 为带芯在胶带中是最重要的部分，所以采用合理的保护措施保护带芯是很重要的。在（ c）中，大负载的输送用钢丝绳芯胶带，其也要求有合理的保护措施。 另外，有特殊要求的胶带设计和钢绳牵引胶带一起被使用，当这种布置被认同的时候，这个系统将要被独立的描述。 （ 1）层芯胶带结构 在讨论层芯胶带结构时，术语“弯曲强度”和“胶带横向强度”经常出现，为了分段的目的，它被认为：胶带弯曲强度涉及到胶带横向受力。 为了符合托辊的曲线设计要求，胶带侧面的柔韧性是非常重要的，当深槽形托辊组被使用的时候，这个是特殊的。传统的胶带带芯 是由天然的纤维品构成，现在的胶带带芯是由一种或者更多的人工制造的纤维层芯构成的。例如尼龙和涤纶，整体被硬化或用特殊材料合并，这些人造纤维比天然的纤维强度更高，它们更轻，更具有韧性，当通过托辊的时候允许更深的槽行，允许更小直径的滚筒使用，它们在高强度的张力下，只有较短的伸长。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 12 页 表层物质通常是橡胶，其用于非防火胶带和聚氯乙烯氯丁橡胶，氯丁 (二烯 )橡胶带等，在任何胶带的两面上，最小表层物不小于 虑到运输的物质，几乎所有矿物的输送时胶带都必须增加适度的有耐磨的物质。矿物质例如，煤、碎石、灰烬等。最小的运 料侧层应该是 筒侧层是 有更多的金刚砂，最小运料侧层应该是 筒侧层应该是 虽然国家标准可能改变，但是当考虑到其强度，胶带类型将被分类，在下面的介绍中将被给出。 （ 2）整芯编织胶带 通常情况下，许多层芯胶带结构适用于整芯编织，但是随后胶带带芯所构成的纤维是内编织物，然后演变为固体形式，而且合理的布置被使用，纤维可能是高粘性尼龙，棉花软毛，混合纤维。以防火要求为标准的表层覆盖物是聚氯乙烯，但这种物质有一定的局限性，特别是在倾斜输送的场合。为了克服这个问题，表层覆盖 物则是用聚合物制成的，这种聚合物具有天然橡胶的优点，这种聚合物覆盖物被应用在胶带的输送和驱动表面上，因为它们能够提高摩擦的特性，使物料滑落的可能性降到最低，并且能够增大牵引力，考虑到煤的高潮湿度和许多其它的矿物质，无阻力允许更有效的保持胶带的清洁，更近一点的好处是这种覆盖物像聚氯乙烯一样不能在使用中打滑。整芯编织胶带的一个重要特征是它的结构减少了层芯的分离，并且减少了边缘磨损，更好的是它具有耐腐蚀性，能够抵抗矿物油的腐蚀。 新式的织布机生产的整芯编织胶带装置比用梭子生产的整芯编织胶带装置具有更强的胶带横向强 度，它能够改变胶带的横向强度，减少所需的下滑时间，编织工序一完成，带芯就被输送到正在进行的过程中，提供一个额外的合适的防火表面，最后在压力作用下固化成型。 除满足 要求外，这种胶带还应符合以下的防火规定并且还应满足带宽 3152625kN/m 澳大利亚 50 国际标准 拿大 4th m 法国 国 G 南非 德国 特殊胶带产品的范围包括胶带在 315m 范围内的张力的强度，与之有关的胶带强度在 158m 内胶带横向强度比胶带强度逐步由 50%下降到 35%。强度较高的胶带增大到 2625kN/m，胶带横向强度一直保持在中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 13 页 350kN/m 左右。因此，胶带横向强度与弯曲强度的比值很快的降到 其必须允许槽行托辊的胶带轨迹。 （ 3）钢丝绳芯胶带结构 对于需要较大压力和高强度的胶带设备，不断增长的需求为高强度的胶带提供了一致的要求。其中使用最多的人造纤维 也不能满足要求，因此使用钢丝绳芯胶带。这种胶带分为两部分工序生产，（ a）氯丁二烯，混合物生产中的机构母体和二层覆盖物，（ b）在滚筒段中，电线，母体，和表层覆盖物的组装紧接着用较大压力挤压成型。 据发现，聚合防火胶带很（ 80）很困难， 其防静电的弹性物质和绳被挤压，垂直距离大于 1，将失去弹性像这样的问题可能发生。如果在设计理论中有缺陷，通过使用硬度在 60围内的弹形物质可以克服这样的问题，当防火附加物质使用的时候，这是一个迫切需求，通过注意驱动和改向的滚筒和限转矩设备在输送机驱动中的使用，可 以使疲劳降低到最低点。 在美国， 使用的胶带详细资料如下： 运输长度： 胶带厚度： 带宽度： 1300 胶带强度： 6950kN/m 绝缘电线数量； 57 最大高度： 990m 电线直径： 电功率： 10100带是带式输送机一个必需的组成要素，除此还有托辊、滚筒、驱动装置和机架。它们共同组成胶带输送系统。 从最简单的形式上讲，胶带输送由一对滚筒组成，其中一个有动力，两者之间由一个两端连接的胶带连接， 这种基本的布置已经受到了一定的限制，其与短距离输送不同。例如，输送组件等。其为了防止胶带的下垂，上面的胶带必须由有规则空间的托辊支持，为了这个目的，槽形托辊式最好的，以系列的槽形托辊组通常由三个独立的辊子组成，外面的两个短辊子时倾斜的，因为容量较小，胶带窄，可以使用两个托辊，为了更多的容量， 5 个或者更多的辊子被使用，空载段的下胶带需要水平支持，要求不是很高，其通常运行在一个水平面上，通常地布置是使用单独的托辊，在一定的空间距离和上托辊铰接在一起使用。有一些特别长的输送机，其使用两个半槽的托辊。 驱动装置通常 由电动机和减速器组成。相互之间由合适的联轴器联接。 在理想的条件下，若采用胶带系统输送任何矿物质时，应能： (a)以最大的安全性和可靠性，把各个生产点连接成连续的矿物流，以保证生产，不会因输送机的某些限制而中断。（ b）应具有最大的输出功率。 (c)将洒落和灰尘问题降低到最小程度。（ d）减少泄露或者至少为系统的收集和输送的主要矿物编入平中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 14 页 均系数（ e）在劳动需求上提供最佳的经济效益。 在一般的情况下 ，胶带输送系统能够符合以上标准，物料输送装置远程控制系统的使用，更进一步提高了系统的效率。但是胶带输送机的使 用也受到一些限制因素的影响，以至于在一些情况下，直线运行是必要的。最大的角度通常是 25 ，最大的集中尺寸大约是小于胶带宽度的一半，输送量受到被输送的矿物安息角的影响，在通过托辊的时候，物料在胶带上连续不断的被干扰和散开。尽管胶带输送机有上面的限制，但还是一个有巨大的输送能力和潜力的输送设备。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 1 页 1 绪论 皮带运输机又称带式输送机，是一种连续运输机械，也是一种通用机械 。工作过程中噪音较小，结构简单。皮带运输机可用于水平或倾斜运输。皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成。 随着带式输送机技术的不断完善与发展，带式输送机己经成为散体物料的主要运输工具之一，因其能实现物料的连续装卸运输而且运输距离长、输送能力大、电耗低、投资费用相对较低以及维护方便等特点，而广泛应用于港口、码头、冶金、热电厂、露天矿和煤矿井下的物料运送。 然而作为煤矿运输系 统中的关键设备，在使用过程中由于胶带各点的受力不均，滚筒转动不灵活等原因，胶带易发生跑偏及打滑、断带等事故。一旦发生断带故障时，由于重力和惯性的作用，断裂的胶带将与胶带上的物料一同迅速下滑将胶带和物料一同堆积在输送机的下方机头处，给带式输送机的修复工作带来很多的困难，带来较大的经济损失。带式输送机的横向断带事故时有发生。下面列举一些资料中已公开的断带事故和统计数据。 (1)1994年 5月 20日和 7月 31日。山东省七五煤矿 330采区钢丝绳芯胶带输送机在正常生产运转中，连续 2次发生断带事故，虽未造成人员伤亡，但 每次均造成直接经济损失约 接损失达 250余万元。第一起事故，编号为 88 12 8的硫化接头运行到胶带机头以下 150 后的胶带在载荷和胶带重力分力作用下，逐渐加速，飞速下滑，直至堆积到不能再下滑为止。下滑距离达 500余米。胶带托辊支架冲击损坏 150余架。托辊损坏 60余只。打毁架空乘人装置吊座 20余架。第二起事故，编号为 94 5 2的硫化接头运行到胶带机头以下约 200 带下滑距离达 550余米，情形与第一次事故基本相同。 (2)淮北矿业集团公司朱 仙庄煤矿，随着机械化程度的逐步提高，原煤产量也逐年增加，目前已超过 170万 t/d，而 85%以上的原煤需要强力输送机来运输。 1996年以来朱仙庄煤矿陆续安装并投入使用了 5部 送机胶带总长达到 13200 m。 随着输送机胶带服务年限的增加 ,出现了不同程度的老化现象，致使 输送机 胶带覆盖层与带芯之间粘合强度下降。2002年底连续发生 5起输送机胶带接头拉断事故，直接影响了全矿的安全生产。 (3)大同煤矿集团公司现有主提升斜井胶带输送机 12部，暗斜井主运输中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 2 页 胶带输送机 11部；斜井坡度为 14 16度，胶 带宽度 1 1.4 m、机长 400 1100 m。 从 1989 1995年 ,有 7部主斜井胶带输送机发生断带事故，共影响生产近400 h，影响产量达 30万吨。断带事故不仅影响了生产和经济效益，还严重破坏了井下装备，甚至威胁到职工的生命安全。 (4)平顶山矿务局至 1996年有 中有运量达 1000t/h)等等。共有 10个矿使用钢丝绳芯胶带输送机，其中有 8个矿发生过断带事故。发生断带事故的胶带输送机占总数的 据不完全统计，截止 1995年 8月，全局共发生钢丝绳芯胶带断带事故 16起，累计影响生产时间 1706.2 h，影响产量 20余万吨。其中 15起断带发生在接头处，占断带总数的 以淮北矿务局某煤矿为例 :该矿日产量在 5000 个采区的日产量也有 2000 t，停产 1d,就会造成 100余万元的经济损失，若断带后皮带推倒皮带架子，损坏设备，将产生更大的经济损失，更严重可能引发人员的伤亡事故，将会给煤矿安全生产带来更大的负面影响。 目前国内已有多厂家研制了胶带输送机综合保护器，它们可有效地实 现带式输送机在运行过程中的部分故障保护，但还无法完成带式输送机断带、飞车保护，加之输送机的断带、飞车事故在煤矿、电厂、水泥厂工作中时有发生，因此这一问题急需解决。 内外皮带的研究现状 上世纪五十年代以来，从运输谷物的帆布、木支座运输机到现在钢丝绳牵引运输机、波状挡边带式输送机、斗式等各种输送机，带式输送机技术得到了飞速发展。带式输送机不但在各大零部件的结构，性能以及整机管理方面有了很大的改善和提高外，在起制动动态特性的研究方面也有了重大突破，如德国、澳大利亚、美国、波兰、南非、日本等，相续对此进行了 大量的理论和实验研究，在动态研究分析领域采用粘弹性流变力学理论对系统作了更接近于实际的假设分析，澳大利亚还对胶带横向振动问题进行了深入的研究。 20世纪 60年代，前苏联在简化的力学模型上提出了第一个带式输送机非稳定状态运行期间动态分析的计算 公式 ， 1973年形成了动态分析方法，并开始实际应用。 1984年 3月 博士论文“动态测量与钢丝绳芯带的分析”，论述了输送带弯曲理论和带式输送机起、制动时瞬时弹性力的分析方法。 1984年，美国的 表了第一篇关于质量 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 3 页 的论文，题目是“起、制动时的瞬时张力和有限元法仿真弹力特性”。在国内，由于缺乏大型带式输送机的设计和使用经验，动态分析研究起步较晚。从 80年代初，我国逐步进行了带式输送机动态特性研究，进行了带式输送机受料处的动载荷的研究；进行了输送带和带式输送机的动力学模型的研究；进行了带式输送机胶带的粘弹性及整机运动的动态过程的研究；进行了带式输送机在起、制动非稳定工况下的动态响应的研究以及恒张力自动张紧系统等研究。 尽管对输送机起制动问题目前以做了大量的理论和实验研究，积累了一定的经验，但由于各国研究的发展状况不同， 应用的客观条件不同，技术本身研究的深度和广度以及数学分析处理方法的种种不足，仍未提出一种切实可行的，能满足工程设计要求的方法。如下： （ 1）由于实际胶带的组织是复合材料组成的三向异性体，要准确地描述其粘弹性动力特性是很困难的，即使理论上可以采用较好近似程度的复杂组合模型，但模型参数的试验测定和动态分析也会变的相当复杂，有时甚至难以实现，目前的研究均按 型处理，且以 另外，同一型号胶带动态参数的离散性很大，加之托辊支座和物料的联合作用，给动态分析带来了更大的难度，我 国胶带厂生产的胶带多数没有给出动态参数或没有进行这方面的测试，也给胶带粘弹性模型的建立与其相应参数的测定带来了一定的困难。 （ 2）输送机回转系统均简化为沿胶带长度方向的一维粘弹性杆或简化为二维、三维粘弹性体来分析研究，关于驱动装置的力矩传递特性的抽象简化，相当于分析动态回转系统的外加激励，但是对起动装置的动特性研究较少，另外驱动装置特性曲线的计算机模拟和驱动滚筒打滑状态的判断方面研究也很少，这是对整个系统的动态分析都会带来不利的影响。 （ 3）离散模型的电模拟法，连续模型的波动法，仅对胶带动态特性作了近似的反 映，计算工作量大，分析过程复杂。 （ 4）动态过程的控制分析未能同系统动态分析结合起来，这样就将研究成果的应用范围限制的很小，无法实现任意带式输送机系统动态过程控制。 （ 5）横向弯曲振动的研究到目前还没有一套工程适用的无共振设计方法或程序。 （ 6）目前仅能对任意点的带速、驱动系统、张紧系统的响应进行测试，不能对任意点张力进行动态测试。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 4 页 为改善输送带的耐磨、抗冲击、 防断裂、 阻燃和抗静电等性能，其相关研究主要采取了一系列材料作为芯体（骨架层）的覆盖层或涂层。 部分文献报道如下： （ 1） 管状高耐磨输送带：安徽天地人 (集团 )股份有限公司提供的该产品以尼龙帆布、钢丝绳等构成的芯体为骨架，以高弹性、高耐磨、高强度橡胶为工作面组成新型运输物件，主要用于输送粉状、颗粒状等易污染环境的物料。产品具有耐屈挠，抗冲击，附着力高等优点。经测试和使用，其硬度为（邵氏 A） 655 度，磨耗量不大于 性不小于 30%，扯断强度不小于 20断伸长率不小于 450%， 布 着力不小于 10N/ N/ （ 2） N D： A： 日本专利 及一种增强橡胶输送带局部区域耐磨性的方法。该专利在输送带两端设置覆盖层，覆盖层采用橡胶混合烃作为主要成分与碳黑合成而呈现胶状特性，以遏制输送带表面的磨耗。 （ 3） 分层阻燃输送带（申请号： 申请日： 2002 年 10 月 28 日； 公告日： 2003 年 11 月 12 日； 专利权人：兖矿集团有限公司） :中国实用新型专利 及一种带式输送机分层阻燃输送带，特别适合于煤矿井下用的直经分层阻燃输送带。它由带芯织物分层及其浸渍糊料形成的阻燃弹性体、阻燃上覆盖层和阻燃下覆盖层构成。其覆盖层为硫化橡胶或者橡塑混胶层或者 或者聚氨脂层，带芯织物分层为多个，层间有阻燃的缓冲胶层。输送带具有抗拉强度高、相对拉伸模量高、伸长率低、耐动态疲劳、耐冲击、抗撕裂、使用寿命长等优点。 （ 4） 塑阻燃输送带的研究：对 塑阻燃输送带的骨架结构与材料、 和覆盖胶进行了实验研究，确定了适宜的组成和配方。制备的 塑阻燃输送带阻燃、抗静电和强度大，符合 准要求。其技术指标为：表面电阻 小于 08，表面摩擦生热不大于 325精喷灯燃烧自熄时间不大于 3s，巷道丙烷燃烧试样全宽度未烧坏部分长度不小于 250 （ 5） 耐燃输送带聚氨酯涂层：江苏省煤矿研究所研制的涂层由热塑性聚氨酯弹性体为主要材料，与导电炭黑和磷酸酯类阻燃剂及溴系阻燃剂共同混炼成胶料，再与经过阻燃处理的整体编织带芯复合而成。它主要作为煤矿井下带式输送机的输送带用。与橡胶及聚氯乙烯输送带相比，它具有机械强中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 5 页 度高、曲挠性好、耐磨 （为天然橡胶的 2 10 倍）、耐撕裂（也为天然橡胶的 2 10 倍）等优点，并且抗静电、阻燃。 总之，虽然带式输送机的理论和实验研究上积累了一定的经验，但仍然处在不断摸索、不断完善的过程中。 带断带抓捕工具的研究现状 为了防止胶带逆转、飞车和断带，国内外一些科技人员进行了一系列的有意尝试与研究，提出了一些解决办法 : （ 1）带下安装阻尼板 带式输送机正常运行时胶带被拉紧，胶带基本上是一条直线，下垂量很小，而断带后，由于托辊间距的存在，即使是高强度钢丝绳芯胶带也有很大的下垂量，基于这一特点，采用在胶带下面一定 距离处安装阻尼板，断带时，由于胶带的自重作用及初始速度使得胶带迅速松弛，并与阻尼板接触，当阻尼板与胶带之间的摩擦力足够大时，可有效地阻止胶带下滑，这就是阻尼板的工作原理，如图 尼板的防滑能力与阻尼板与胶带之间的摩擦系数有关，与阻尼板的几何长度、阻尼板与胶带间的距离以及胶带的倾角等因素有关。 L 2托辊阻尼板胶带阻尼板法防断带示意图 （ 2）单向托辊摩擦制动 此种制动，主要利用托辊反向逆止原理，如图 具有一定倾角的带式输送机正常工作时，托 辊随之转动，胶带与托辊间为滚动摩擦，摩擦阻力很小，而当胶带断裂下滑时，由于托辊是单向的，所以托辊反向无法转动，胶带与托辊间为滑动摩擦，摩擦阻力增大，通过滑动摩擦力来实现制动。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 6 页 单向托辊防断带法 （ 3）自适应摩擦棘轮式断带保护器 摩擦棘轮式带式输送机断带保护逆止器是利用棘轮机构的反向制动原理实现断带保护，实际工作时逆止器成对地布置在输送带两侧，其一侧的结构如图 结构完全对称的上下两个组成部分，主要零件有支架、弹簧、加紧 杆、摩擦式扇型棘爪、偏心凸轮、支撑轴和夹紧轮。 带式输送机正常工作时，输送带沿斜面向上运动，在摩擦力的作用下输送带驱动夹紧轮正向转动，夹紧轮相对于输送带作纯滚动。由于支承轴与夹紧杆之间装有滚动轴承，工作阻力很小。 当出现异常现象输送带断裂时，输送带及物料在重力作用下将沿斜面向下滑动，在摩擦力的作用下输送带要驱动夹紧轮反向转动。由于摩擦式扇形棘爪的升角小于金属之间的摩擦角，棘爪使夹紧轮反向自锁，不能转动，夹紧杆与夹紧轮成为刚性连接。输送带沿斜面向下滑动的摩擦力使上夹紧杆与夹紧轮一起顺时针摆动，使下夹紧杆与夹紧 轮一起逆时针摆动，下滑力越大夹紧力也越大。由于夹紧制动动作是随着输送带下滑动作自动实现的，夹紧力的大小随着输送带下滑动作自动实现的，夹紧轮的大小随着胶带下滑力的大小而自动适应，无需其他控制就可实现自动断带保护，从而防止了输送带和物料下滑堆积与巷道，避免事故的进一步扩大。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 7 页 1765432o 2o 1图 自适应摩擦棘轮式断带保护器 1 支架； 2 弹簧； 3 加紧杆； 4 摩擦式扇型棘爪； 5 偏心凸轮；6 支撑轴； 7 夹紧轮 （ 4） 抓捕装置主要结构如图 胶带正常运行时，抓捕辊高高举起，它们不与胶带接触，不影响物料的运输。只有特制的托辊位于胶带下面随胶带前进而转动。当胶带倒转或断带后胶带下滑时，特制托辊则跟着反转，反转时带动托辊轴一起倒转，倒转的轴则带动一个螺旋副运动，当达到我们控制的倒转长度时，则可推动抓捕辊的固定卡爪，使抓捕辊沿内装齿条的直槽快速旋转下落，继而滑入斜槽，并在倒转胶带的带动下继续沿斜面运动，因而把胶带紧紧的卡住在抓捕辊和基砧之间， 由于抓捕辊旋转下落，可以把胶带上的煤屑清除掉，使抓捕的更可靠。 (a) 正常状态抓捕器 (b) 抓捕状态抓捕器 图 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 8 页 （ 5） 双向抓捕器 抓捕器由左右两个抓捕臂、两个单向抓捕辊和与其对应的带下单向托辊组成。工作状态如图 左侧单向抓捕辊允许转向与胶带运行方向相反，右侧抓捕辊允许转动方向与胶带运行方向相同，胶带正常工作时，左侧的抓捕臂与单向抓捕辊由电磁铁悬置，右侧抓捕臂与单向抓捕辊始终悬浮在胶带上，如图 (a)所示。设带的运行方向为向 右，当胶带发生断带时， 断带信号迅速由传感器传给控制系统，控制系体接到信号后，发出控制指令，迅速切断驱动电路和悬置磁铁电源，电磁铁掉电后，左侧抓捕臂和单向抓捕辊在重力作用下落下， 由于左侧抓捕辊的允许转向与带速方向相反，抓捕器与胶带产生较大的摩擦阻力，悬臂在摩擦阻力拖动下逆时针摆动， 逐步抓紧并卡死胶带，如图 (b)所示。同理，当胶带发生逆转时， 右侧的悬臂立即在摩擦力的作用下，抓紧胶带。 (a) 正常状态抓捕器 (b) 抓捕状态抓捕器 图 双向抓捕器 比 较，上述各种断带保护装置主要分为两大类：一类是使用单向托辊和阻尼板的摩擦制动的方法；另一类是采用抓捕原理的方法。 第一类方法是将皮带的上托辊按一定比例换成单向托辊，在下层皮带下方安放阻尼板。当皮带因断裂下滑或逆转时，因上托辊不可逆转，利用托辊对上层皮带的滑动摩擦阻力，使上皮带不能长距离下滑；下层皮带因松弛与阻尼板接触，因摩擦而制动。为了防止下层皮带的下滑要在皮带下面安放大量的阻尼板。这种方法需要将大多数或全部托辊更换为单向托辊，而单向托辊是非标准产品，价格较高，使用寿命短，一次性改造工程量大，且长期投资也较 大。 第二类采用抓捕原理的方法又可分为两种。其一，主要是在胶带上、下侧设置抓捕装置，并配上传感装置、清煤装置和抓捕装置等组成抓捕器，当中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 9 页 胶带断带时，胶带上、下侧的抓捕装置动作，把下滑皮带紧紧抓住。一般选用电机、液压执行元件驱动，在井下各种电器设备还要考虑防爆等问题，因此该设备造价昂贵，投资较大，工程量大，维护烦琐，很少在煤矿生产中应用，而且常常发生误动作，比如，在井下恶劣的环境下，传感器常常失效，若在正常的情况下传感器给出断带信号，则产生误动作，影响生产；一旦事故发生，没有检测到，抓捕将失败。其二，是利用皮带 断带后下滑或逆转来触发相应的抓捕机构制动下滑的皮带。利用这种原理的设计方案仅国内就公布了十余项专利，但是实施起来均有很大的困难。 本设计对带式输送机的断带进行了分析，结合现有带式输送机断带保护装置，设计了偏心轮夹紧机构，整个系统由偏心轮机构、液压泵站、单片机检测控制系统组成。应用速度传感器与单片机对带式输送机断带进行动态检测控制，从而通过设计的液压系统控制偏心轮夹紧机构，尽可能有效及时地进行断带保护。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 10 页 2 夹紧机构的设计 带的原因 从 目前大量的带式输送机断带事故分析可知，带式输送机断带原因大概有以下几种。 (1) 齿轮减速器损坏，液力耦合器喷液或电动机逆转。 (2) 输送带接头质量问题。输送带接头分为机械接头和硫化接头，机械接头的质量远不如硫化接头，所以现在已很少采用。就硫化接头而言，如果未按要求控制硫化温度和硫化压力，温度和压力在硫化板上分布不均，温度和压力的保持时间设定不合理，采用不合理的材料等对硫化工艺均有影响。 (3) 运输中因其它东西卷入而引起运输载荷突然增加。比如大块矸石或其它质量特别大的物体突然混在正在运输的煤中。 (4) 启动和停车时应力变化大。带式输送机的启动和停车也会造成输送带断裂，一般最好在空载下启动输送机。 (5) 输送带自身质量不过关，输送带服务年限过长，输送带长时间超负荷运输，日常维护不到位。 (6) 物料分配不均，输送带跑偏。带式输送机有空载段和超载段，使输送带受力不均。 为了防止由这些原因引起的断带事故，除了进行人为的检修和维护外，在输送机沿线上布置断带保护装置尤为重要。因为它可以避免突发事故，随时处于待命状态。在输送带正常工作时，它不影响物料运输，当断带事故发生时，布置的断带保护装置便马上动作，迅速抓住 断裂下滑的输送带，减少事故损失。 带抓捕器的性能要求 了解现场对断带捕捉器的性能要求是正确设计断带捕捉器的关键。断带捕捉器应有如下性能： (1) 在断带或逆转时均起作用； (2) 非断带或无逆转时不能误动作； (3) 捕捉力应有足够的作用带宽，最好整个带宽捕捉。以使输送带在承压许可范围内。提高单台捕捉器的捕捉力； (4) 在捕捉力施加时，应清除大部分物料； (5) 捕捉力缓施。以便输送带的制动减速度不致过大。避免过大惯性力。造成二次断带； 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 11 页 (6) 结构力求简单 。 紧机构的组成部分及工作原理 夹紧机构采用偏心轮实现夹紧，整个机构主要由动作执行元件、单片机检测系统、液压系统组成。主要执行动作元件是偏心轮和液压缸。安装时整个偏心轮夹紧机构安装在带式输送机两边对称的机架上，安装保证偏心轮的两端面与胶带上表面垂直；胶带两边缘部分由偏心轮下方通过；偏心轮的中心线与托辊中心线重合。 工作原理：当带式输送机出现断带故障时，通过安装在上运皮带下面的速度传感器检测出断带信号，由 A/D 转换器送入单片机，经单片机判断处理后发出动作指令，驱动滚筒电动机断电，同时液压系统中的电磁换向阀换向导通，驱动液压缸活塞杆 伸出带动偏心轮转动，直至夹紧皮带。整个保护系统原理图如下图 统原理图 1 速度传感器； 2 单片机控制系统； 3 液压系统； 4 偏心轮夹紧机构； 5 驱动滚筒电机 紧机构所需理论夹紧力的计算 设计所选带式输送机的特征参数： 带宽： 1000 安装时最大倾角： 20 ；最大运输能力： 630 t/h；输送长度： 90 m；运输物料：原煤；带速： 1.9 m/s。 输送带特征参数： 型号：钢丝绳芯胶带 丝绳直径： 4.5 厚： 16 带每米质量： kg/m。 根据带带式输送机最大运输能力计算 公式 ，可计算出输送带上物料的最大横断面积。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 12 页 3 k (t/h) （ 式中 A 输送带上物料的最大横断面积 输送带的运行速度 ； 物料的松散密度 kg/原煤 =700 kg/ k 输送机的倾斜系数， k= 由公式（ 1）求得输送带上物料的最大横断面积： 3 06.3 带式输送机运送长度为 90 米，整个输送机每隔 30 米安装一套 夹紧机构，物料与胶带每 30 米的总重量： (7 （ 由总重量和输送机的倾角 ，由下图 带的受力分析，可计算出物料与胶带每 30 米总重量在沿斜面、垂直斜面方向上的分力。 F 2偏心轮胶带托辊20图 带的受力分析 沿斜面分力： 1 =37 = （ 垂直斜面分力 : 1 =37 =34.8 （ 由以上计算可知；偏心轮有效的实现夹紧胶带，紧力是依靠偏心轮与胶带间的摩擦产生的，查手册取胶带与偏心轮之间的摩擦系数 f =所需偏心轮产生的正压力为： （ 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 13 页 为了能安全有效地制动胶带，取安全系数 n =2 将正压力 F 扩大 2 倍，此时偏心轮产生的正压力与夹紧力为： 正压力： =2 （ 夹紧力： 1 F = （ 带式输送机断带时所需的夹紧力为 计偏心轮夹紧所产生的夹紧力为 足断带夹紧要求。 心轮夹紧旋转角度与活塞杆行程的确定 心轮夹紧旋转角度 的确定 夹紧机构安装时，取偏心轮与胶带之间的距离为 10 带受压压缩变形为 6 心轮的直径 D =200 心距 e =60 知偏心轮的位移 S ： ( 1 c o s ) 1 0 6 1 6 m （ 由公式（ 8）可计算出偏心轮夹紧胶带所旋转的角度 ： 16c o s 1 1 0 . 7 3 3 7 2 960 （ 可求得： =，设计取偏心轮夹紧胶带所旋 转的角度 =45 。 454528020030120偏心轮胶带托辊1图 偏心轮夹紧位移图 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 14 页 塞杆行程的确定 根据实际设计，由偏心轮夹紧位移图，可知： 80 00 活塞杆的行程： 80200280L （ 心轮的结构设计 材料：偏心轮采用 45 钢，偏心轮外圆面滚粗花； 尺寸：偏心轮的直径 D =200 心距 e =60 心轮外圆柱面的宽度 b =40 与轴的连接结构：采用键连接。 偏心轮夹紧机构安装简图如下图 1：A - a) 夹紧机构安装横截面视图 (b) 夹紧机构 图 偏心轮夹紧机构安装简图 1 夹紧液压缸； 2 偏心轮； 3 胶带； 4 托辊 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 15 页 3 液压泵站 的计算与设计 压系统方案的设计 液压系统设计作为液压主机设计的重要组成部分，设计必须满足工作需要的全部技术要求，且静动态性能好、效率高、结构简单、工作安全可靠、寿命长、经济性好、使用维护方便。 选用开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。 设计液压系统选用矿油型液压油作为工作介质 选用变量液压泵调速，选用蓄能器，补偿液压系统泄露，保持系统的压力恒定。 根据系统动作要求，选用单活塞杆液 压缸，设计选型的带式输送机安装3 套夹紧机构，故设计需要 6 个双作用液压缸。 该系统设计选用：三位四通电动换向阀的换向回路，一个换向阀同时控制同一位置的两个液压缸。此时各执行元件的顺序、互锁、联动等要求由电气控制系统实现。 系统中 3 套夹紧机构， 6 个液压缸，为保证同一位置的 2 个液压缸能同时动作，设计选用：分流阀，基本上能达到 2 个液压缸同步运行。 本设计液压泵站系统原理如图 输送机正常工作时，电磁换向阀无电关闭，电动机带动油泵工作，此时 溢流阀调定压力为 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 16 页 12345678910图 液压系统的原理图 1 电磁溢流阀； 2 液控单向阀； 3 电磁换向阀； 4 蓄能器； 5 压力继电器； 6 压力表； 7 电动机； 8 液压泵； 9 过滤器； 10 油箱 压力继电器接点与液压站电动机的控制开关的接线原理如图 图 控制开关的接线原理 压力继电器高压接点为 1 2，高压调定压力为 31 压力小于 31 1 2接通，当压力大于 31 1 2关断；低压接点为 4 5，低压调定压力为 压力小于 4 5接通，大于 5关断。当液压系统压力达到 311 2关断 (此时 4 5已断 )，液压站电动机停电，此时靠系统蓄能器和单向阀保压，当系统压力降至 4 5接通 (此时 1 2已接通，为自保作了准备 )，电动机重新起动，液压系统又升高至 31 当出现断带时，单片机控制系统使电磁换向阀动作，使夹紧机构动作。中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 17 页 此时蓄能器保证系统的初压力为 统压力降低使电动 机强迫起动，向蓄能器及油缸供液。由于蓄能器容量较大，故充液至 31 压缸参数的计算 压缸工作压力及主要结构尺寸的计算 液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定的，对于不同用途的液压缸，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。参考同类设计，初定液压缸的工作压力为 1p =6 本设计系统选用单作用、液压缸固定的单杆式液压缸。设计取无杆腔有效面 积 1A 等于有杆腔有效面积 2A 的两倍，即 1A =2 2A 。取液压缸回油腔背压为 2p = 当压力油进入无杆腔时，对活塞产生的推力 F ： 2211 （ F = （ 式中 F 工作过程中最大的外负载，即活塞杆伸出时最大的推力 ； 液压缸密封处的摩擦力它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率来进行估算 ； 液压缸的机械效率 ，一般计取 将各数值代入 公式（ （ ，可计算液压缸无杆腔的有效面积 1A ： 1A =326121 1 . 8 2 . 1 4 1 0 m( 0 . 5 ) 0 . 9 5 ( 6 0 . 2 ) 1 0 =21.4 ( 则液压缸的直径 D ： D =2.2 (由 1A =2 2A ，可求活塞杆的直径 d ： d =2 （ 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 18 页 设计考虑实际工作条件，设计取液压缸缸体内径 D =90 塞杆直径 d =45 3活塞杆弯曲稳定性的验算 活塞杆完全伸出时需考虑活塞杆弯曲稳定性，设定受力 1F 完全作用在活塞杆轴线上，主要验算： 1(22612 10 N (圆截面： 44 (中 51 )(1( F 活塞杆弯曲失稳临界的压缩力， N； 安全系数，设计取 4； 1E 实际弹性模数； a 材料组织缺陷系数，钢材一般取 a 121 ； b 活塞杆截面不均匀系数，一般取 b 131 ； E 材料的弹性模数， 材 E = ； K 液压缸 安装及导向系数，根据实际安装取 K =2； I 活塞杆横截面惯性矩， 液压缸的支承长度，根据设计 320 各数据上述公式，可求得： 53 0N 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 19 页 45 =80 1F =11.8 ( 活塞杆弯曲稳定性满足设计要求。 根据设计选取缸径和活塞杆的直径，计算无杆腔有效面积 1A =63.6 有杆腔有效面积 2A =47.7 由公式 算出活塞杆伸出时所需液压油的压力 p ： 122A = (根据计算结果，设计取液压缸的工作压力 p = 压缸壁厚和外径的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。 液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力 学可知，承受压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚不同而各异。一般设计可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。 液压缸的内径 D 与其壁厚 的比值 10/ D 的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸一般用无缝钢管材料，大多数属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算： 2 (式中 液压缸的壁厚， m； D 液压缸的内径， m； 试验压力 ， 一般取最大工作压力的（ 倍，设计取 1 . 4 4 . 4 6 . 1 6 缸筒的材料的许用应力 , 缸筒的材料选用无缝钢 =100 110 计取 =110 将各数据代入上式 (计算出液压缸的壁厚 为： m 设计取 =15 液压缸缸体的外径 1D ： 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 20 页 12021 (液压缸壁厚的验算应包括以下四个方面： （ 1）额定 工作压力保证工作安全： 21221 )( (式中 额定工作压力， s 缸筒材料的屈服强度， 计选用缸筒材料为： 45 钢，则s=335 1D 液压缸缸体的外径； D 液压缸缸体的内径； 将各已知数据代入上式 (得： 222120 )90120(=算知：额定工作压力 （ 2）额定压力避免塑性变形的发生： ( (（ （ =（ (式中 缸筒发生完全塑性变形的压力， （ 3）验算缸筒径向变形 D 应处在允许的范围内： D = )(221221 r (式中 缸筒耐压试验压力， 计取 E 缸筒材料的弹性模数， 计取 310210 E 缸筒材料的泊松比，钢材 ： = 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 21 页 将已知各数据代入上式 (求得 D ： )0120(2 1 0 0 0 0 222 D= 查手册，变形量 D 没有超出密封圈的允许范围。 （ 4）验算缸筒的爆裂压力 否远大于耐压试验压力 = 中 缸筒的爆裂压力； b 缸筒材料的抗拉强度， 计取 b=610 通过以上四方面的计算知：液压缸壁厚满足要求。 压缸缸盖 厚度的确定 液压缸多为平底缸盖，其有效厚度按强度要求进行近似计算： 无孔时： (有孔时： )(4 3 222 y (式中 t 缸盖的有效厚度， m； 2D 缸盖止口内径， m； 0d 缸盖孔的直径， m； 试验压力， 设计取 则液压缸无孔后缸盖的厚度 1t ： t=11.4 (液压缸前缸盖的厚度 2t ： )4590(t =16.5 (中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 22 页 将计算的数据圆整设计取值：后缸盖的厚度 1t =15 缸盖的厚度2t =20 压缸缸体长度的确定 液压缸缸体内部长度 1L 应大于活塞的行程 L 、缸盖滑动支承面的长度 之和。缸体外形长度
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