带式输送机自动张紧装置设计【4张cad图纸+文档全套资料】
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目 录1 .绪论211带式输送机概述21.1.1带式输送机的工作原理21.1.2带式输送机的构成及特点21.2带式输送机张紧装置简述31.2.1带式输送机张紧装置的作用和类型31.2.2现有带式输送机张紧装置的原理及特点313国内外研究现状52. 皮带运输机液压自动张紧装置的总体62.1皮带运输机张紧装置的总体结构的确定62.1.1 总体结构各部件的确定62.1.2 连接各部件，绘制系统结构简图63 .张紧装置的液压系统设计73.1设计任务73.2 设计方案的确定83.2.1 液压自动张紧装置的特点83.2.2 液压张紧装置工作原理83.2.3 总体方案设计84. 各元件的确定84.1 油缸的选择和计算84.2液压泵的选择及计算104.3 电动机的确定104.4各种阀类的选择104.4.1电磁换向阀的选择104.4.2 溢流阀的选择114.4.3压力继电器的选择114.4.4滤油器的选择114.4.5蓄能器的选择124.4.6伺服阀的选择124.4.7液控单向阀的选择124.5其它元件的选择124.5.1滑轮的选择124.5.2钢丝绳的选取124.5.3液压泵站的选择与安装135主要部件的设计计算及强度校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135.1 油缸支座的设计及强度校核135.2液压活塞杆上的耳环的设计其强度设计14结 论15参 考 文 献16致 谢172中国地质大学长城学院2012届毕业论文(设计)1 .绪论11带式输送机概述 带式输送机，又称胶带输送机，现场俗称“皮带”。它是冶金、电力和化工等工矿企业常见的连续动作式运输设备之一，尤其在煤炭工业中，使用更为广泛。在煤矿上，带式输送机主要用于采区顺槽、采区上（下）山、主要运输平巷及斜井，较常用于地面生产和选煤矿中。1.1.1带式输送机的工作原理带式输送机的结构示意图如图11所示，输送带绕经驱动滚筒和机尾换向滚筒形成无机闭合带。上下两股输送带是由安装在机架上的托辊支承着。拉紧装置的作用是给输送带正常运转所需要的张紧力。工作时，驱动滚筒通过它与输送带之间的摩擦力驱动输送带运行。货载装载输送带上并与其一起运行。带式输送机一般是利用上分支输送带输送货载的，并且在端部卸载。利用专门的卸载装置也可在中间卸载。图1-1带式运输机工作原理图1、驱动滚轴；2、清扫装置；3、托辊；4、输送带；5、机尾换向滚筒；6、拉紧装置1.1.2带式输送机的构成及特点1带式输送机的构成带式输送机主要由输送带、驱动装置、托辊及支架、拉紧装置、制动装置、储带装置和清扫装置组成。2带式输送机特点带式输送机铺设倾角一般为16 18，一般向上运输取较大值，向下运输取较小值。带式输送机能力大、调度组织简单、维护方便，因而运营费低。此外，结构简单、运行平稳可靠、运行阻力小、耗电量低、容易实现自动化也是它的特点。1.2带式输送机张紧装置简述 输送带最初是由传送带发展而来的，输送机在运行一段时间后都有可能使输送带变长、变形等，输送带的变长由弹性伸长和永久伸长组成。所以，需要采用拉紧装置来克服由于输送带变长而带来的缺陷。1.2.1带式输送机张紧装置的作用和类型 为了保证输送带能正常运转，张紧装置是必不可少的装置之一。张紧装置有四个主要作用：（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，以带动输送机正常运行。（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垂度，保证带式输送机的正常运行，不致因输送带松弛而导致打滑、跑偏等现象。（3）补偿塑性变形与过度工况时输送带伸长量的变化。（4）为输送带重新接头做必要的行程准备。现有张紧装置主要有重锤式张紧装置、固定式张紧装置和液压自动张紧装置。1.2.2现有带式输送机张紧装置的原理及特点1.重锤式张紧装置如图1-2所示，机尾换向滚筒固定在小车上，垂直悬吊的重锤和小车相连，由于重锤的重量可以为一定值，所以皮带的张力、拉紧力恒定，同时重锤靠自重张紧，能自动补偿皮带的伸长；但其需要的空间大，占地面积大，往往受空间限制无法使用，宜于使用在固定式长距离运输机上。图 1-2 重锤车式张紧装置 1.滚筒；2.移动小车；3.重锤2.固定式张紧装置如图1-3所示，拉紧滚筒的轴承座安装在活动架上，活动架可以在导轨上滑动，旋转螺旋杆使活动架上的螺母和活动架一起前进和后退，达到张紧和放松的目的。其结构简单，但行程太小，只是用于短距离的输送机上，且当皮带自行伸长时，不能自动张紧。图 1-3 固定式张紧装置3.液压式自动张紧装置该套装置不仅结构紧凑，重量轻，而且操作简单，是胶带拉紧的理想设备，不仅适合煤矿，而且可与其他行业的胶带运输机配套。 该设备的平面设置参考图如下，它由液压泵站、拉紧油缸、蓄能站、隔爆兼本安控制箱及附件五大部分组成。图 1-4 平面布置参考图1.拉紧油缸；2.蓄能器；3.液压泵站；4.隔爆兼本安控制箱4.液压式自动张紧装置的特点液压传动装置能在运行过程4.进行无级调速，调速范围大。在同样功率下，体积小、质量轻、惯性小、结构紧凑、能传递较大的力和转矩。 工作较平稳、反应快、冲击小、可高速启动、制动和换向、换制动较简单，操作较方便、省力、易实现自动化。易于实现过载保护，可以自行润滑，因此使用寿命较长。可简单的实现直线运动和回转运动，其布置也具有较大的灵活性。因功率损失所产生的热量可以由流动着的油液带走，因此避免了局部升温现象。13国内外研究现状 张紧装置是带式输送机中的重要组成部分，其性能的好坏直接影响带式输送机的性能。在我国煤矿的长距离带式输送机中，长期采用的重锤张紧和固定绞车张紧，近几年又出现了液压油缸式张紧装置。 固定绞车张紧方式只能定期调整输送带的张紧程度，一般开始处于过张紧状态，是带式输送机的输送带承受额外的附加载荷，而在运行过程中张紧力随着输送带永久变形增加而逐渐减小，经常出现打滑现象。对一定强度的输送带，其安全可靠性将下降，容易出现断带事故。 重锤张紧随着带式输送机输送距离长，张紧距离也越大，硐室也随之加高，张紧力的大小大多只能凭工人的经验来增加或减少，在带式输送机需要松带、紧带时增减张力很不方便，这不但增加了井巷工作量而且交叉巷道处矿压很大，给巷道维护带来很大麻烦。 液压油缸式张紧装置的张紧行程在很大程度上受油缸行程的限制，而且其液压系统始终处于超高压状态，造成液压系统的内泄露很大，各种阀件的寿命也很低，油缸和液压系统的密封经常会出现被冲坏的现象，直接导致系统压力急剧下降，张紧力随之急剧降低，致使输送带打滑，被迫停机检查，故障率高，给维护带来很大不便。 随着国民经济的快速发展以及煤炭产量的进一步加大，我们研制了一种新型的液压绞车式自动张紧装置，本装置能够满足以下的功能：（1）启动时张紧力和稳定运行时张紧力可根据带式输送机张紧力任意调节。（2）响应速度快。（3）结构紧凑，安装方式灵活，所需安装空间小（4）能够实时显示输送带张紧力的大小，达到张紧力的“可测”、“可知”、“可控”。2. 皮带运输机液压自动张紧装置的总体2.1皮带运输机张紧装置的总体结构的确定2.1.1 总体结构各部件的确定 通过对整个张紧装置的作用、应满足的要求的分析和选择，确定装置应具有的部件如下：1.执行部件的选择拉紧装置应具有自动调节拉紧力、响应快、体积小、控制简单等特点。根据设计要求，液压自动拉紧装置的执行元件可选择工程液压缸结合调度绞车的形式，以满足皮带机在正常工作、断带调整、重新接头以及位置转移时的不同要求。2.控制部件的选择（1）皮带运输机在煤矿生产中大多用在井下和地上选煤厂，在井下使用时应保证其工作过程中不产生电火花，所以张紧装置应有防爆控制箱。（2）拉紧装置正常工作时可采用泵断续的供油，利用蓄能器实现油缸的自动拉紧和特殊情况下启保护作用，以此减少消耗，降低能耗。（3）在皮带运输机尾部拉紧小车的轨道上设置行程开关，来控制液压拉紧系统快速动作。3.动力及其他部件的选择 （1）设置液压泵站，为系统提供动力 （2）设置固定绳座，选择系统所用的钢绳以及其他附属元件。2.1.2 连接各部件，绘制系统结构简图1.拉紧装置总体组成及其作用 （1）油缸，正常工作时的执行元件。 （2）慢速调度绞车，在皮带机断带调整、重新接头时工作。 （3）防爆控制箱，皮带机在井下工作时起隔离、防爆作用。 （4）液压泵站，提供压力油、提供系统动力。 （5）蓄能器，在液压泵间隔空转时为系统提供动力，并在特殊情况下起保护作用。 （6）行程开关，起断带保护的作用。 （7）其它部件，为系统起固定、连接、传动等作用。2.系统结构布置简图图 2-1 皮带机液压自动拉紧装置系统结构布置简图1. 皮带；2.拉紧小车；3.小车轨道；4.钢绳；5.滑轮组；6.行程开关；7.液压泵站；8.固定绳索；9.防爆控制箱；10.拉紧油缸；11.蓄能器；12.慢速调度绞车3. 张紧装置的液压系统设计3.1设计任务参数设定及工况分析 设：张紧行程，活塞杆运动速度。DT型带式输送机的，,每天工作，停车2，全年工作360天，每天停机两次。 张紧装置在驱动滚筒之后，所以张紧力,这个张紧力是只考虑带式输送机在满载运行情况下的张紧力。当启动时，所需要的输送带的张紧力。 用公式表示为： 3.2 设计方案的确定3.2.1 液压自动张紧装置的特点 液压自动张紧装置在工作过程中，由于张紧力在输送机启动时和正常运行是不同，这就要求液压系统必须能够在两种压力下工作，在带式输送机运料的过程中由于负荷或其它原因引起的输送带张力增大、减小、液压系统就会自动调节张力，保证输送带正常工作。3.2.2 液压张紧装置工作原理 皮带是传送机在启动时和稳定运行时对皮带的张力要求是不同的，启动时所需要的张力大约是稳定运行时所需张力的1.5倍，这就需要液压系统能在两级工作压力下工作，一个是启动压力，另一个是稳定运行时的压力，前者约为后者的1.5倍。3.2.3 总体方案设计（1）液压回路设计。（2）元件的确定。包括：油缸的选择和计算，液压油的确定，液压泵的选择及计算，电动机的确定，各种阀类的选择。（3） 主要部件的设计及计算强度校核。4 .各元件的确定4.1 油缸的选择和计算 由液压缸的行程为2m，最大拉力为75.29kn，参考液压元件产品样本，决定选用缸径为100mm，活塞杆直径为55mm，行程为2.2mm，最大拉力为87kn，速比为1.46的HSG系列的油缸，油缸内的压力为： =式中：启动拉力，N； D 油缸内经，mm； d 活塞杆直径，mm； 油缸机械效率，一般取=0.95。输送机启动、正常运行的压力分别为： = =14.46 = =9.65油缸的有效工作面积为： A= = =54.8油缸工作时所需要的最大流量为： Q = A式中：油缸活塞杆运动速度，m/min； A油缸有效工作面积，。速度=4m/min，则： Q = A =21.92L/min液压缸的结构图4-1所示： 图 4-1 液压缸结构图 液压自动张紧装置是在工作时，其工作环境的温度不高，但有防尘要求，油压缸的最高工作压力为14.46MPa，参考液压元件产品样本，综合确定选为20号精密机床液压油，20压力油的运动粘度,取，密度为。 则20号液压油的动力粘度为： 4.2液压泵的选择及计算 GB-G1016型单级齿轮泵属于中高压齿轮泵。采用了固定的双金属侧板和二次密封结构，具有耐冲击、维修方便、工作可靠等优点。 由于液压油在主油路只流经一个单向阀的主油路，其压力损失很小，粗估其压力损失则油泵的工作压力为： 所以油泵的最大工作压力油泵泄漏系数K=1.11.3,取K=1.1，则油泵的流量为： 根据液压元件产品样本选用GB-G1016型单级齿轮泵，其参数为每转排量q=16.4mL/r，驱动功率P=10.5kW，额定工作压力P=16MPa。当有n=1460r/min的电动机驱动时，该泵最大流量Q=16.41460=24L/min。油泵效率。4.3 电动机的确定电动机功率为： 取，则电动机功率为： =6.46KW 当联轴器的效率时，电动机功率为,查手册，选用电动机转数n=1440r/min，功率P=7.5kW的Y132M-4型电动机。4.4各种阀类的选择4.4.1电磁换向阀的选择 电磁换向阀也叫电磁阀，是液压控制系统和电气控制系统之间的转换元件，它利用通电电磁铁的吸力推动滑阀阀芯移动，改变油流的通断，来实现执行元件的换向、启动、停止。 由于主油管中的最高工作压力为14.95MPa，当油泵所供液压油径电磁换向阀、溢流阀全部卸荷时，通过电磁换向阀的流量为24L/min，参照液压元件产品样本，选用24D0-B10H-T型电磁换向阀，其工作压力位20.58MPa，公称流量为30L/min.4.4.2 溢流阀的选择 溢流阀是使系统中多余流体通过该溢流阀溢出，从而维持其进口压力近于恒定的压力控制阀。 按结构类型和工作原理，溢流阀可分为直动式溢流阀和先导式溢流阀。直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。 当阀芯重力、摩擦力和液动力忽略不计时，直动式溢流阀在稳态状态下的力平衡方程为： 式中 进口压力即系统压力（Pa） 阀芯的有效承压面积（） 弹簧刚度（N/m） 弹簧预压缩量（m） 阀开口量（m）。 由上式可以看出，只要在设计时保证，即可使。这就表明，当益流量变化时，直动式溢流阀的进口压力是近于恒定的。 两个溢流阀的工作压力分别为14.67MPa和9.44MPa，当压力油全部通过溢流阀卸荷时，其流量为24L/min，查液压元件产品样本由此确定选用YE-L10H型溢流阀，其工作压力为6.8620.78MPa，公称流量为40L/min。4.4.3压力继电器的选择 压力继电器是当压力信号达到给定值时，电气开关动作，从而发出电信号的液电信号转换元件。主要用于泵的加载或卸荷控制、执行元件的顺序动作以及系统的安全保护和连锁等。主要性能有：（1） 压力继电器由压力位移转移部件和微动开关两部分组成。（2）对压力继电器的性能要求是： 调压范围大；灵敏度；重复精度高；瞬态特性好，接通和继开时间短。 由液压系统原理图可知，压力继电器的工作压力为10.78MPa，根据液压元件产品样本选用PF-L8H型压力继电器，其工作电压为220v，工作压力为10.78MPa。4.4.4滤油器的选择 滤油器是一种利用多空的过滤介质分离悬浮在工作介质中的污染微粒的装置。根据实际要求，由于液压系统的工作压力较大，要求过滤质量较高，故选用烧结式过滤器。4.4.5蓄能器的选择 蓄能器是储存和释放压力的装置，在液压系统中的功能是储存能量、吸收脉冲压力、缓和冲击压力等。 根据实际工作环境，选用非隔离式蓄能器，非隔离式蓄能器是有一个封闭的壳体组成，壳体底部有个油口，顶部有个充气气阀。气体通过充气阀进入壳体上部，液体通过有口进入壳体下部，气体在上，与液压体直接接触。4.4.6伺服阀的选择 伺服阀是一种接受模量电控信号，输出随电控制信号大小及极性变化、且快速响应的模拟量流量或压力的液压控制阀。 电液伺服阀的结构组成包括：力矩马达或力马达、液压放大器和反馈或平衡机构。 QDY系列的电液伺服阀具有零点稳定、灵敏度高、零漂小、频带宽、抗污染能力强、长期工作可靠等优点。根据液压元件产品样本其伺服系统阀型号为QDY6。4.4.7液控单向阀的选择 液控单向阀是允许液流向一个方向流动，反向开启则必需通过液压控制来实现的单向阀。 根据流量和压力，参考液压设计手册选用型号为 DFYL10H的液控单向阀。4.5其它元件的选择4.5.1滑轮的选择 滑轮一般用来导向和支承，以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的拉力。承受载荷不大的小尺寸滑轮一般制成实体滑轮，常用铸铁。由于张紧装置的受力不大，故选择滑轮直接装于芯轴。4.5.2钢丝绳的选取 钢丝绳根据用途可分为圆股点接触钢芯钢丝绳、圆股线接触钢芯钢丝绳、圆股点接触钢丝绳、圆股线接触钢丝绳、圆股多层股不扭转钢丝绳、三角股钢丝绳等多种。根据实际情况选用圆股点接触钢丝绳即可满足要求。4.5.3液压泵站的选择与安装 液压泵站是液压系统的动力源，可按机械设备工况需要提供一定压力、流量和清洁度的工作介质。它由泵组、油箱组件、控温组件、滤油器组件及蓄能组件等组合而成。液压泵站的用途最主要是供油。 根据液压设计手册选用TND360-2型液压泵站。 5. 主要部件的设计计算及强度校核5.1 油缸支座的设计及强度校核从前面的计算可知，油缸对带式输送机施加的最大拉力，为此决定选用铸造结构，材料为HT200。这个零件出于工作状态时最危险的地方在支座孔处： 图6-1 支座孔示意图以下计算危险面的强度。HT200灰铸铁的力学性能如下，主要壁厚1530mm时，。由于支座的受力周期与输送带张力的循环周期相同，每天11小时，因此这种受力的变化可视为静载荷，但由于灰铸铁是脆性材料，根据一般的机械制造中的规定，安全系数选用n=3。由此得： 由此说明这个截面的抗拉强度符合要求。挤压强度的校核：HT200具有较大的抗拉强度，其抗压强度是抗拉强度的3.7倍，支座在孔截面的抗压截面积，是抗拉截面积的1/2，因此在抗拉应力的安全系数和抗压力的安全系数相同情况下，其抗压强度也是足够。地角螺钉丝孔所能承受的挤压应力计算如下：由于零件是由脆性材料铸造的，其，取安全系数n=3，则许用应力为： 同时随挤压力的有4个孔的内表面，每个孔内表面的挤压力为： 式中 零件受到的压力，； 受挤压的孔内直径，； 孔的深度，； 承受挤压力的表面数目，。由此： 由此说明其挤压强度满足设计要求。5.2液压活塞杆上的耳环的设计其强度设计对活塞杆上的耳环的技术要求为能承受的拉力，具有体积小、质量轻等特点。根据实际情况设计一个叉型耳环以实现液压活塞杆与张紧钢丝绳之间的连接。叉型耳环的材料为45号钢，耳环的内螺纹按国家标准GB1068-67规定，选用螺纹，叉型耳环。45号钢的力学性能为：抗拉强度： 屈服强度： 耳环的受拉力作用的危险截面的面积S为： 当时，有： 取安全系数n=3，许用应力为： 由此说明这个截面的抗拉强度满足要求。结 论 通过这次的毕业设计，让我对以往学习过的液压知识有了更深刻的理解。使我了解了带式输送机液压自动张紧装置的工作原理和液压缸的工作流程，课本学的只是一些理论上的知识，而现在设计的液压张紧装置，学到的不仅仅是理论知识，更重要的是对我实践上的培养。 几个月的毕业设计，让我在液压的学习上走向了一个更深入的层次，从液压缸的选择和绘图、各种液压阀的利用上，到管路上的设计，有了更深刻的认识。特别是在设计的合理性上，有了一个质的飞跃。虽然在做毕业设计的过程中存在很多的问题，但通过与导师交流并查阅了大量的有关资料，这些问题都迎刃而解了，这让我体会到了求知的快乐。 这次毕业设计是我从学生走向工作岗位的一个重要过度阶段，我深深的感谢这次毕业设计。 参 考 文 献1 夏炽宇.胶带运输机在电厂中应用情况与技
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