大巷带式输送机的选型及其自动张紧装置的设计【含cad图纸+文档全套资料】
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山西工程技术学院毕业设计（论文）开题报告毕业生姓名：李勇学号：150514017专业：机械设计制造及自动化指导教师：马树焕所属系（部）：机械电子工程系2019 年 3 月毕业设计（论文）开题报告毕业生姓名李勇专业机械设计制造及自动化班级15机制本对口一班学号150514017毕业设计（论文）题目大卷带式输送机的选型及其自动张进装置的设计设计（论文）类型理论研究应用研究调查研究用于生产其它一、完成本题的目的和意义：目的：解决带式输送机在工作中的一些常见问题，如何满足工况中的一些硬件、技术、环境等要求。通过带的抗拉强度计算，根据煤的集散密度、角度、煤的块度以及周边环境的温度湿度等进行带式输送机的选型，以及张紧装置的设计。意义：选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。同时可以锻炼我们解决问题的能力，为踏上工作岗位奠定基础。二、国内外研究动态：1国外带式输送机技术的现状纯机械张紧阶段初始阶段，也就是纯机械的张紧阶段。在这一阶段的发展过程中，主要有螺旋式和固定式绞车、以及重锤式张紧这种张紧装置，以下对其进行简单的介绍。螺旋式张紧装置的活动支架能够在导轨上实现自由地移动，并且活动支架上还固定了一个轴承座，该装置可以和张紧滚筒进行连接。在使用中，通过操纵旋转螺杆，就可以带动活动支架移动，从而达到放松或者张紧输送带的目的。该系统构造简单，较适合于调整幅度不大的带式输送机。但是，由于在使用过程中会产生不可避免的塑性变形，若调整不及时或者不到位，极有可能对机器造成损坏，使输送带出现打滑，并且会渐渐松弛，极易使张紧装置中起联接作用的重要装置螺栓产生松动的现象。另一方面，如果螺杆产生腐蚀现象，要想再张紧输送带就会变得十分困难。固定式绞车张紧装置，即通过另一种工具绞车，来完成输送带张紧或放松工作。其运行过程中，张紧滚筒不需要发生位置的变化。固定式绞车张紧装置有其自身独一无二的优越性，该装置具有储带功能，绞车可以自行缓解输送带由于长时间工作而造成的变形。而且该装置体积小，拉力强，因此在许多场合都有着广泛运用，尤其是操作空间小、垂直距离长的井底带式输送作业。同样，固定式绞车张紧装置也有着不能避免的局限性，固定式绞车张紧装置的储带功能只能在输送机停机时发生作用，不能伴随着机器的运行而同步调整。因此，该装置在使用过程中也有较大的弊病，安全性不高。在实际操作中应用范围最广的应当是重锤式张紧装置。该装置内部构造十分简单，并且在使用过程中可以最大程度地保证张紧力的恒定性。重锤式张紧装置包括两个重要的组成部分，分别是重锤式也叫垂直重锤式和重锤车式。该装置在作用时，可利用重锤的自重力来自行完成张紧工作，由于重锤的自重力保持恒定，因此张紧装置的张紧力也基本保持恒定。在作用的过程中重锤发生的位移可以对输送带的弹性伸长及永久伸长做出矫正。重锤式张紧装置中又有着双重锤张紧装置和单重锤张紧装置之分，两者相比，双重锤式为达到相同张紧力所需重量更大，但是其张紧的行程却仅仅达到单重锤式的，因此，对于单重锤式张紧装置和双重锤式张紧装置的采用要根据实际情况进行选择。张紧力可调阶段随着研究的进一步深入，张紧装置也进入了第二个发展阶段，这个阶段中，已经能大体控制张紧力的大小，因此，这个阶段也被称为张紧力可调阶段。在这一发展阶段中，起决定作用得到产品是机械张紧系统，也被称为液压绞车张紧系统或自动绞车张紧系统。但是，该阶段中对张紧力的控制只是停留在机器运行稳定时期的控制。在机器启动制动，输送量变化等关键时期并不能起到有效的控制。因此该阶段中的产品与纯机械张紧装置时期的固定式绞车有很大的相似性。但是不可否认的是，自动绞车张紧装置对绞车进行张紧或停止时操作更简单，只需控制自动绞车张紧装置上自带的闸即可。所以该装置在机器使用的过程中并不需要长时间的工作，通常情况下保持待定状态即可。动态自动张紧阶段张紧装置进一步发展成熟，到达了动态自动张紧阶段，即张紧装置发展的第三阶段。该阶段中，液压绞车自动张紧系统和液压缸自动张紧系统发挥了重要的作用。众所周知，拥有传感元件和控制系统，从而对张紧力实现自动调节是自动张紧系统相比于固定张紧系统的最大优势。该系统可以对输送带上的张紧力进行感应，并自动进行调节，当感知到输送带上张紧力不足以使带式输送机达到稳定输出的水平时，传感元件便会将这一信息传输给控制系统，由控制系统对此作出相应的调整，使机器可以正常运行。2国内带式输送机技术的现状国内目前的研究进度（1）固定式张紧装置固定式张紧装置的张紧滚筒在输送机工作过程中的位置是固定的，由于张紧滚筒的位置固定，不能自动保持预张紧力，可靠性较差，运行中胶带始终处于过张紧状态，导致其寿命降低。由于无法自动补偿输送带的弹性变形和塑性伸长量，导致当张紧力下降时，容易引起胶带在滚筒上打滑，因此张力的调节只能靠人工观察和操作。（2）重锤式张紧装置将重锤所受的重力转变为胶带上的张紧力，能自动补偿由于温度和塑性变形引起的胶带的长度变化，结构简单、工作可靠。但只能满足胶带在工作过程的最大张紧力要求，张力的大小调整不方便，占用空间大，安装和维护不方便。2.2.3液压自动张紧装置液压绞车自动张紧装置采用压力继电器和溢流阀标定系统压力，进行压力的定值检测和控制，实现输送带匀速阶段的自动张紧。而在启动与制动等不稳定工况下，由于张紧力变化大，张紧装置能够作相应的调整，但不能实现压力的连续检测和动态控制。为了保证张紧装置的使用效果，液压马达始终处于工作状态，能量消耗大，设备磨损快,维护维修量大。（3）动态自动张紧装置动态自动张紧装置的典型设备为液压缸自动张紧装置，该装置动态响应快，能在启动阶段和平稳运行2种工况下工作，由于采用了压力传感器配合比例控制系统对压力进行闭环控制，可对系统压力实现实时的、连续的监控，保证输送带张紧力的稳定。使用液压泵与蓄能器同时工作，需要大量供油时主要靠蓄能器，因此响应快、张力可调，功耗低，布置空间相对较小，目前已被广泛采用。【4】三、主要研究目标和内容：1.带式输送机运输量、带宽、带速的选择（选型）1）带式输送机运输量（Q）的确定。根据生产能力计算公式：Q=AK/MN=1089t/h，式中：Q矿井小时生产能力，t/h；A矿井年产量，t/a；K不均衡系数，K=1.15；M年工作日数（300d）；N日净提升小时数（16h）。经计算，根据采煤面后期最大峰值量2200t/h的要求，若要实现煤流的连续、正常运输，就需要设立一个大容量的煤仓来进行缓解，其工程量太大。综合考虑各种生产因素，运输上山运输石门带式输送机运输能力后期按2200t/h考虑，以满足矿井的生产需要。2）带宽、带速的选择。对于带式输送机而言，带宽和带速是非常重要的两个参数，选用合理的带宽和带速能使带式输送机的运行更加经济、可靠。选择带宽过大势必增加井筒断面，增加初期投资。提高带速可以有效降低输送带的强度，减少投资，但又受制于托辊的质量、管理维护水平及输送机安全等多方面的影响。本矿井生产规模5.0Mt/a，根据矿井小时运输能力2200t/h来进行选型，则选择带宽B1400mm，V=4m/s能满足要求。根据公式Q=3600SVk进行验算，式中：S输送带上物料的最大截面积（取0.19m2）；K倾斜输送机面积折减系数（取0.94）；物料松散密度（取1.42t/m3）。经计算Q=3652t/h，带式输送机带宽与带速满足运量要求。四、准备工作情况和主要工作措施：1.在设计初期，认真学习带式输送机的基础知识，阅读各类有关带式输送机的中文及外文文献，了解带式输送机的选型及其张紧装置的设计在国内外的发展状况及研究，为做设计打下一个良好的理论基础。2.通过参观实体带式输送机对它有一个感性的认识（比如实习），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。随后，就可以自己独立的对所要设计的带式输送机进行功能分析和系统的方案设计。同时能准确地进行输送带选型、张紧装置的设计。为具体实施打下基础。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，进而完成毕业设计。3与指导老师经常进行沟通与交流，以保证设计的质量与效率。五、进度安排及预期达到研究结果：1进度安排序号时间周次毕业论文任务完成的内容及质量要求13月25日3月31日第5周熟悉设计任务，收集设计资料，撰写开题报告24月01日4月07日第6周设计方案的分析、讨论34月08日4月14日第7周确定设计方案、总体设计44月15日4月21日第8周结构说明及计算54月22日4月28日第9周结构说明及计算65月29日5月05日 第10周中期检查75月06日5月12日第11周绘制工程图85月13日5月19日第12周编写设计说明书95月20日5月26日第13周编写设计说明书105月27日6月02日第14周指导老师检查后修改错误116月03日6月09日第15周打印装订、准备答辩126月10日6月16日第16周毕业设计答辩2预期达到研究结果带宽、带速的选择。对于带式输送机而言，带宽和带速是非常重要的两个参数，选用合理的带宽和带速能使带式输送机的运行更加经济、可靠。选择带宽过大势必增加井筒断面，增加初期投资。提高带速可以有效降低输送带的强度，减少投资，但又受制于托辊的质量、管理维护水平及输送机安全等多方面的影响。本矿井生产规模5.0Mt/a，根据矿井小时运输能力2200t/h来进行选型，则选择带宽B1400mm，V=4m/s能满足要求。根据公式Q=3600SVk进行验算，式中：S输送带上物料的最大截面积（取0.19m2）；K倾斜输送机面积折减系数（取0.94）；物料松散密度（取1.42t/m3）。经计算Q=3652t/h，带式输送机带宽与带速满足运量要求。动态自动张紧阶段张紧装置进一步发展成熟，到达了动态自动张紧阶段，即张紧装置发展的第三阶段。该阶段中，液压绞车自动张紧系统和液压缸自动张紧系统发挥了重要的作用。众所周知，拥有传感元件和控制系统，从而对张紧力实现自动调节是自动张紧系统相比于固定张紧系统的最大优势。该系统可以对输送带上的张紧力进行感应，并自动进行调节，当感知到输送带上张紧力不足以使带式输送机达到稳定输出的水平时，传感元件便会将这一信息传输给控制系统，由控制系统对此作出相应的调整，使机器可以正常运行。六、文献综述：1.带式输送机选型注意的事项1）带式输送机在选择输送带时，一定要符合用途特征。特殊条件，要用特殊性能的输送带。2）在进行具体设计时，认真研究输送量、距离、速度及宽度的关系，对运输系统做出合理设计，对输送带宽度做出合理选择。3）带式输送机计算中初张力的计算，安全系数的核定，不打滑条件的校验计算至关重要，关系着设计的成功与否，因此也是设计重点问题。总之，带式输送机运输具有系统简单、自动化程度高、管理方便、运量大等特点，因此严格选型设计才能够实现煤炭运输的连续化，满足矿井达产的需要。【1】2.带式输送机运输量、带宽、带速的选择1）带式输送机运输量（Q）的确定。根据生产能力计算公式：Q=AK/MN=1089t/h，式中：Q矿井小时生产能力，t/h；A矿井年产量，t/a；K不均衡系数，K=1.15；M年工作日数（300d）；N日净提升小时数（16h）。经计算，根据采煤面后期最大峰值量2200t/h的要求，若要实现煤流的连续、正常运输，就需要设立一个大容量的煤仓来进行缓解，其工程量太大。综合考虑各种生产因素，运输上山运输石门带式输送机运输能力后期按2200t/h考虑，以满足矿井的生产需要。2）带宽、带速的选择。对于带式输送机而言，带宽和带速是非常重要的两个参数，选用合理的带宽和带速能使带式输送机的运行更加经济、可靠。选择带宽过大势必增加井筒断面，增加初期投资。提高带速可以有效降低输送带的强度，减少投资，但又受制于托辊的质量、管理维护水平及输送机安全等多方面的影响。本矿井生产规模5.0Mt/a，根据矿井小时运输能力2200t/h来进行选型，则选择带宽B1400mm，V=4m/s能满足要求。根据公式Q=3600SVk进行验算，式中：S输送带上物料的最大截面积（取0.19m2）；K倾斜输送机面积折减系数（取0.94）；物料松散密度（取1.42t/m3）。经计算Q=3652t/h，带式输送机带宽与带速满足运量要求。【2】3.输送带自动控制张紧装置设计原理1）设计的带式输送机输送带自动控制张紧装置，它包括卸载滚筒、2个传动滚筒、2个驱动装置、1组下平行托辊、1套自动感应装置、1个改向滚筒、1个张紧滚筒、1个尾部滚筒、若干组上槽形托辊、1个拖动装置和输送带。上部是卸载滚筒、尾部滚筒和位于两者之间的若干组上槽形托辊，下部是2个传动滚筒、下平行托辊、改向滚筒和张紧滚筒。2个传动滚筒分别由2个驱动装置提供动力，张紧滚筒与拖动装置连接；输送带装在尾部滚筒、上槽形托辊、卸载滚筒上，再通过2个传动滚筒、下平行托辊、改向滚筒和张紧滚筒，自动感应装置装在靠近下部输送带的下面。2个驱动装置分别带动2个传动滚筒旋转，通过输送带与传动滚筒摩擦力的作用带动输送带运行，物料由尾部滚筒上落下，通过输送带的输送，到卸载滚筒处物料落下，实现物料的运输。若干组上槽形托辊使物料在输送过程中不至于洒落，下平行托辊、改向滚筒、张紧滚筒使输送带张紧。2）具体实施方法自动感应装置采用接触式传感器，将自动感应装置装在下托辊和改向滚筒之间靠近下输送带处，其上、下触点分别与输送带的距离为5mm左右。自动控制张紧装置工作过程：输送带在使用一段时间后发生松弛时，接触自动感应装置下部触点，自动感应装置发出信号，启动拖动装置，使张紧滚筒向左移动，从而使输送带张紧。当输送带张紧后，输送带接触到自动感应装置上部触点，切断拖动装置的电源，从而使拖动装置停止工作，输送带恢复到正常使用状态。【3】4.张紧装置的概述1）胶带运输机中张紧装置的作用（1）保证输送带在主动滚筒分离点处具有适当的张力，保证各种工况下有足够的牵引力，防止输送带与滚筒间打滑。（2）保证输送带上各点具有必要的张紧力，限制输送带的悬垂度，避免引起输送带运动不平稳或跑偏，减小运行阻力。（3）用于调整张紧滚筒的位置以补偿输送带的塑性伸长量和弹性伸长量，调整输送带上的张紧力大小。（4）当需要重新做接头时，为输送带提供必要的长度。（5）对于可伸缩式胶带输送机，可用张紧装置来贮存多余的输送带。2）张紧装置经历的发展阶段（1）固定式张紧装置固定式张紧装置的张紧滚筒在输送机工作过程中的位置是固定的，由于张紧滚筒的位置固定，不能自动保持预张紧力，可靠性较差，运行中胶带始终处于过张紧状态，导致其寿命降低。由于无法自动补偿输送带的弹性变形和塑性伸长量，导致当张紧力下降时，容易引起胶带在滚筒上打滑，因此张力的调节只能靠人工观察和操作。（2）重锤式张紧装置将重锤所受的重力转变为胶带上的张紧力，能自动补偿由于温度和塑性变形引起的胶带的长度变化，结构简单、工作可靠。但只能满足胶带在工作过程的最大张紧力要求，张力的大小调整不方便，占用空间大，安装和维护不方便。2.2.3液压自动张紧装置液压绞车自动张紧装置采用压力继电器和溢流阀标定系统压力，进行压力的定值检测和控制，实现输送带匀速阶段的自动张紧。而在启动与制动等不稳定工况下，由于张紧力变化大，张紧装置能够作相应的调整，但不能实现压力的连续检测和动态控制。为了保证张紧装置的使用效果，液压马达始终处于工作状态，能量消耗大，设备磨损快,维护维修量大。（3）动态自动张紧装置动态自动张紧装置的典型设备为液压缸自动张紧装置，该装置动态响应快，能在启动阶段和平稳运行2种工况下工作，由于采用了压力传感器配合比例控制系统对压力进行闭环控制，可对系统压力实现实时的、连续的监控，保证输送带张紧力的稳定。使用液压泵与蓄能器同时工作，需要大量供油时主要靠蓄能器，因此响应快、张力可调，功耗低，布置空间相对较小，目前已被广泛采用。【4】参考文献1苏静，带式输送机张紧装置的发展现状研究，内蒙古科技与经济，20182孙贵生，带式输送机主要技术参数的计算与设备选型，山东工业技术，2018.33许大华唐昌松，井下带式输送机送带自动控制张紧装置的设计，煤矿机械，2014.34张欣徐昆鹏，矿用胶带输送机张紧装置的发展及现状研究，煤炭技术，2011.115王圣，变频技术在煤矿机电设备中的应用探析，科技风，2019.16陈小燕，皮带输送机胶带跑偏的原因及控制探讨，科技风，2019.17王飞王赵强，传送带跑偏调整方法研究现状，山西焦煤科技，2018.108郭明敏，带式输送机安装中遇到的问题及解决方案，露天采矿技术，2017.129穆志刚，煤矿带式输送机集中控制系统研究，电子技术与软件工程，2019.110庄辛喆，带式输送机输送带的常见磨损及处理，现代制造技术与装备，2018.1111邓鑫，矿用胶带输送机滚筒压裂原因与改进，机械管理开发，2018.1212王帆，带式输送机的软启动调速控制系统的研究与开发，沈阳工业大学，200813宋伟刚.张尊敬.王鹰，带式输送机的研究进展，起重运输机械，200814陶永芹.李兵，带式输送机软启动装置的比较分析，机械工程师，200515毛君.解本铭.孙国敏，带式输送机动态设计理论与应用，辽宁科学技术出版社，1996.16王锡法，长运距带式输送机运行阻力的计算与分析，煤矿机械，2004
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