山东科技大学论文开题报告 内蒙阳塔煤矿上运带式输送机机电一体化系统设计.doc

山 东 科 技 大 学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 内蒙阳塔煤矿上运带式输送机机电一体化系统设计学 院 名 称 专业班级 学生姓名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 年 月 日设计（论文）题目内蒙阳塔煤矿上运带式输送机机电一体化系统设计设计（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 带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备,与其他的运输设备相比,不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点,而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井,带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。随着现代工业科学技术的不断发展，带式输送机在工业生产中重要性越来越大，是工业机械化的重要内容。带式输送机是最重要的现代散状物料输送设备，它广泛应用于电力、冶金、化工、煤矿、港口、建材、粮食等领域。因此，对带式输送机进行设计十分必要。 随着国内外市场的迅速发展，带式输送机市场的竞争也日趋激烈。为了适应用户要求，必须向新产品、多品种方向发展，因此，以往的设计方法已经不能满足当前的需要，采用现代化的设计方法和CAD技术，增强竞争能力。并在课题的研究中将对带式输送机的基本设计思想进行较深入的研究，应用现代的设计计算方法对带式输送机的设计理论进行分析，相信通过本课题的研究，必定会对带式输送机的设计提出新的理念，进一步完善设计结果。二、 本课题的主要研究内容（提纲）本课题的侧重点在于带式输送机的结构与设计计算。首先对带式输送机的一些结构进行分析，分析其现有的结构存在哪些弊端和不足，并从中得出比较合理的布置结构。然后根据所得结果，进一步分析研究，得出最优布置方案。其次给出实现平稳可靠布置结构。本文主要应用机械原理设计的知识，首先应用力学等基本知识对带式输送机的不同布置结构进行分析和研究，并得出各自的特点；研究带式输送机的受力情况，争取改进现有的带式输送机的结构或能创造性地提出一种新的布置结构。1、 带式输送机的主要结构设计主要包括以下内容：（1） 输送带（2） 支承装置（3） 滚筒组（4） 拉紧装置（5） 驱动装置（6） 机架2、 带式输送机的主要技术参数与校验： （1）输送能力和输送带宽度 （2）圆周驱动力 （3）托辊校核 （4）输送带张力 （5）传动滚筒轴功率 （6）传动滚筒的最大扭矩 （7）电动机功率 （8）织物芯输送带层数（9）核算传动滚筒直径 （10）拉紧参数计算三、 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表1所示的主要技术指标，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3000t/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式输送机运距/m200030003000带速/m.s-13.5445，最高达8输送量/t.h-12500300030004000驱动总功率/kW1200200015003000，最大达101002、 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下所示。国内带式输送机的主要指标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/m200030003000带速/m.s-13.5445，最高达8输送量/t.h-12500300030004000驱动总功率/kW1200200015003000，最大达10100国内外带式输送机技术的差距1、 大型带式输送机的关键核心技术上的差距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、 可靠性、寿命上的差距4、 控制系统上差距 3.1PLC的组成PLC是可编程控制器（Programmable logical controller）缩写，与20世纪70年代诞生于美国，是计算机与继电器接触控制技术相结合的产物。PLC具有逻辑控制、定时、计数等功能，并取代了继电器-接触器控制，采用了计算机存储程序和顺序执行的原理，也是靠存储程序、执行指令进行信息处理，实现输入到输出的变换。PLC编程语言采用直观的类似继电器-接触器控制电路图的梯形语言，它的目的是用以控制各种类型机械或生产过程。所以从实质讲PLC是一台工业环境应用的满足实时控制要求的专用计算机。与普通计算机所不同的主要是：(1) 没有键盘，代之为一个个输出电路，并用其获取控制命令或现场信号。同时，此输入电路具有滤波能力，与内部电路是电隔离的，但可通过光耦合建立联系；(2) 没有显示器，代之为一个个输出电路，并用其产生控制输出。由于此电路具有驱动功能，故可以驱动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等。同时，此电路与内部电路也是电隔离的，用光或磁偶合建立联系。(3) 没有有硬盘，只有内存。但可配备存储卡，为程序与数据建立备份；(4) 配置有外设或通信接口，可用以编程或下载程序、监控及联网通信；(5) 结构为模块化，体积小，安装方便，比较坚固，具有很强的抗干扰、抗冲击、抗震动特性。 3.2 PLC的指令系统按结构特点分可分为箱体式的PLC和模块式PLC。箱体式的PLC把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小箱体内，一个主机箱就是一台完整的PLC，就可以实现控制。微型机、小型机多为箱体式。模块式PLC是由不同功能的模块组成，包括CPU模块、输入输出模块、电源模块、通信模块、机架等。超大、大型机多采用模块式。PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的可靠的操作系统，因而具有丰富的功能，如：(1) 信号采集功能：可采用开关信号、模拟信号及脉冲信号。(2) 输出控制功能：可控制输出开关信号、模拟信号及脉冲（脉冲链或脉宽可调制的脉冲）信号。(3) 逻辑处理功能：可进行各种位、字节、字、双字逻辑运算(4) 数据运算功能：可进行各种字、双字整数运算，有的还可以进行浮点运算。(5) 定时功能：可进行延时或定时控制，时间可精确到毫秒。有的还有内置实时时钟。 (6) 计数功能：可进行计数，高速计数频率可高达几百赫兹。(7) 中断处理功能：可实现种种内外中断，以提高对输入的响应速度与精度。(8) 程序与数据存储功能：可存储系统设定、程序及数据，并可保证这些数据在掉电时不丢失。除此外，还有联网通信、自检测、自诊断等功能。可见，丰富的功能使PLC得到广泛应用，也为工业系统的自动化、远程化、信息化及智能化创造了条件。 3.3 PLC的主要特性与其他控制器相比，PLC在工业生产中得到了广泛应用，主要因为PLC具有以下主要特性：(l) 具有高可靠性。所有输入输出电路均采用光电隔离；各FO端子除了采用常规模拟量滤波外，还有数字滤波；内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰；每次扫描都对程序进行检查和校验，一旦程序出错立即报警并停止运行。(2) 编程方便，易于使用。PLC采用与实际电路接线图非常接近的梯形图，易懂易编，编程工作集中到了设计思想的本身而不是如何实现设计思想。从硬件方面说，使用可编程控制器，无论是接线、配置都及其方便。(3) 环境要求低，适用于恶劣的工业环境，且不需要特殊维护。(4) 与其它装置配置连接方便。PLC的接口原则是使用外部接线，电平转换尽量少。对于开关量，输入可以是无源触点开关或集电极晶体管输出；输出有继电器、可控硅、晶体管等不同的形式。对于模拟量，只要模拟量信号电平在一定的范围内(士10或4-20MA)，就可以按要求直接接入。对于数据通信，只需要RS232或RS422接口即可。 四、 拟解决的关键问题1 电机重载起动时的软启动问题。2 大倾角上运带式输送机驱动方案的确定。3 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。4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。六、 本课题的进度安排 时间 完成内容2.233.19 了解设计内容，查阅相关资料、图书等，翻译英文文献完成开题报告并开题。3.203.29 毕业实习，并完成实习报告。3.304.19 学习带式输送机系统设计原理，带式输送机初步设计与部件选择。4.205.3 带式输送机综合保护原理与信号处理等。5.45.24 带式输送机施工设计（计算机绘图）。5.256.7 电气控制原理及有关接线图（计算机绘图）。6.86.14 整理资料、编写说明书、准备毕业答辩。七、 参考文献1于岩，李维坚运输机械设计.北京：中国矿业大学出版社，19882周满山，于岩，张媛等带凹凸变坡的带式输送机设计矿山机械，2005，43机械工业部北京起重运输机械研究所编DT型固定带式输送机设计手册.北京；冶金工业出版社，1994 4宋伟刚通用带式输送机设计北京；机械工业出版社，2005 5王新伟等软启动在带式输送机中的应用矿山机械，2005，4 6张尊敬等编DT(A)型带式输送机设计手册冶金工业出版社2003 7成大先主编机械设计手册.北京：化学工业出版社，1993 8孙可文带式输送机的传动理论与设计计算.煤炭工业出版社，1997 9程居山主编矿山机械中国矿业大学出版社，199710李炳文，王启广矿山机械徐州：中国矿业大学出版社,2007.11张越.DT(A)型带式输送机设计手册北京：冶金工业出版社，2003. 12煤炭工业标准汇编编委会,煤炭工业标准汇编煤矿运输提升设备.北京：中国标准出版社，2000. 13北京起重运输机械研究所DT(A)型带式输送机设计手册北京：冶金工业出版社矿山机械，200314洪晓华主编.矿井运输提升中国矿业大学出版社，2005. 15邱宣怀.机械设计.高等教育出版社，1997（第四版）.16孙新民，等现代设计方法实用教程M北京：人民邮电出版社，199917廖林清，等现代设计方法M 重庆：重庆大学出版社，200018张振文，等带式输送机工程设计与应用 北京：冶金工程出版社，2015 19马美英,温富成.合理确定带式输送机的导料槽长度J.煤矿机械,2004.20中华人民共和国煤炭工业部.MTT467-1996_煤矿用带式输送机设计计算. 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