带式输送机自动张紧装置设计

摘要带式输送机在很多行业中被广泛运用。对于它来说，张紧装置是其不可或缺的组成部分，只有其正常运行，才能够保证带式输送机的稳定。本文主要是对带式输送机的张紧装置进行研究和分析，了解张紧装置的种类和用处，对其正常运行有个具体的了解。在对其进行研究分析时，需要对张紧装置的发展及历史有个详细的了解，同时还要对多种张紧装置的类型进行对比，分别了解不同类型的张紧装置的优缺点，评出其中最为稳定、安全的张紧装置。另外，为了增强带式输送机的运营稳定、保证其质量，可以在液压缸中加入动滑轮和蓄能器，极大的增加了带式输送机的使用时间。此外，本文也会对带式输送机的结构进行研究和分析，了解带式输送机的液压缸及与其相关的方面的运行原理和特点，并且对于带式输送机的控制系统有所研究，根据不同的压力值的设定了解带式输送机的运行过程中所存在的不同。以此为前提，充分结合不同的研究结果，将PLC技术引用进入其中，让输送机的自动控制和动态监测得以实现。关键词张力；带式输送机；张紧装置；PLC；动态监测AbstractBeltconveyorsarewidelyusedinmanyindustries.Forit,thetensioningdeviceisanintegralpartofit.Onlywhenitisinnormaloperationcanitensurethestabilityofthebeltconveyor.Thisarticlemainlystudiesandanalyzesthetensiondeviceofthebeltconveyor,understandsthetypeanduseofthetensiondevice,andhasaspecificunderstandingofitsnormaloperation.Intheresearchandanalysis,itisnecessarytohaveadetailedunderstandingofthedevelopmentandhistoryofthetensioningdevice.Atthesametime,wemustcomparethetypesoftensioningdevicesandunderstandtheadvantagesanddisadvantagesofdifferenttypesoftensioningdevices.Oneofthemoststableandsafetensioners.Inaddition,inordertoenhancethestableoperationofthebeltconveyorandensureitsquality,itispossibletoaddmovingpulleysandaccumulatorsinthehydrauliccylinder,whichgreatlyincreasestheusetimeofthebeltconveyor.Inaddition,thisarticlewillalsostudyandanalyzethestructureofthebeltconveyor,understandtheoperatingprincipleandcharacteristicsofthehydrauliccylinderofthebeltconveyoranditsrelatedaspects,andstudythecontrolsystemofthebeltconveyor.Differentpressurevalues​​aresettounderstandthedifferencesintheoperationofthebeltconveyor.Basedonthispremise,fullycombiningdifferentresearchresults,thePLCtechnologyisintroducedintoit,andtheautomaticcontrolanddynamicmonitoringoftheconveyorcanberealized.Keywordsstrainbeltconveyertensiondeviceprogrammablecontroldynamicmonitoring为，紧边张力为，传送带在驱动滚筒上的张力变化就如下图所示。皮带具有一定的弹性，可以随着外界因素的变化而产生变化，在运输过程中，皮带发生变化时产生的力越大，使其变化的力度越大。两种力对皮带产生影响时，为使皮带发生一定程度的移动，但移动力度较小。这个移动和皮带的变化是有区别的，移动会对皮带产生影响，减少其使用寿命，而皮带弹性变化是不可避免的，不会对皮带的使用说明产生影响。，，，。：(-)：——,；————。，:(-)图2-1皮带在滚筒上的张力图在皮带工作过程中，最大牵引力表达式为：。其中不打滑条件为:(-)考虑实际具体情况，防滑公式是:(-)，，（<），，=。:(-)，，。即:(-)，:(-)：(-)。表2-3各粘着系数，，。图2-2悬垂度的分布从图可以看出，悬锤度的要求变化集中表现在平稳运行过程中，确保其在1%以下。因此，Tmin以表达式为：(-)式中:————。在输送机的设计计算过程中，各个地方的张力表达式为：(-)2.3皮带于不稳定工况下张力大小改变在对运送机的输送带进行选择和设计时，不仅要考虑到其张力因素、安全问题，还要考虑到其资金问题。因此，使用自动张紧装置是较为稳妥、合适的方法，自动张紧装置具有较高的准确性，能够较为精准的运送机输送时所需要的力。皮带在运输过程中需要的力要是通过滚筒在运输过程中而产生的，通过摩擦产生皮带运输而所用的牵引力。如果在输送带运行过程中出现问题，会对其所受的力产生双重的影响。因此，我们要考虑到减少这个影响对输送机造成的损害。2.4本文张紧力的计算φφ：：：：；：；；。,3液压系统总体方案设计3.1主要设计要求我们在进行设计的时候需要考虑到摩擦力的作用，利用摩擦力去防止输送带的打滑作用，并且如果输送带受力在合理适当的范围内的话，这时输送带的张力就会保持不变。其中条件参数是：；。3.2方案确定我们已经对张拉装置的大致的工作原理有了一个了解，所以必须去解决现有的装置问题。3.2.1参考方案一（1）方案原理如图3-2;图3-1重锤式张紧装置1.滑轨2.张紧框架3.滚筒安装平台4.滑槽5.限位挡块6.偏心轮7.销轴8.装运连杆9.吊架10.传动连杆11.缓冲器12.胶带13.轴承支座14.改向滚筒15.配重(2)工作原理由此图可得，这部装置是由装置框架、动力筒、制动轮和弹簧缓冲器组成的，这些都是张力形成的基础。3.2.2参考方案二（1）液压系统的原理图如图3-2图3-2液压原理图1.粗过滤器2.柱塞泵3.精过滤器4.单向阀5、11.溢流阀6.三位四通电磁换向阀7.液控单向阀8.二位四通电磁换向阀9、10、12.压力继电器14.液压缸15.截止阀（2）工作原理1)起动与张紧由图可知，第一步是打开张紧装置，然后溢流阀5就开始对液压泵压力进行修正。随后，压力油通过6号通道左边的位置进入油缸里面。最后提示开始，输送机开始运作。经过2分钟的时间，8号位开始在右边的位置开始工作，同时。2)在一个完整的装置中，液控单向阀是一个重要的存在，因为它可以通过封闭自己的导管变成蓄油器。并且它可以通过自主检测有效的防止危险的发生，在危险来临时将张力的值固定在0.9倍。10则提示，泵再开，6变左，由于一直有足够的供油，所以张力就会上升为1.1P。3)反向移动因为移动、维护等等因素要放松皮带的时候，可以采用一些技巧去打通阀门，让机油可以进入到制动器中为整个装置提供动力。这些石油直接进去到了张紧油缸无杆腔，通过挤压把活塞杆挤掉，那么输送带就变的疏松了。3.2.3方案对比图3-3设计总图综上所述，各个方案各有各的优缺点。方案1：搭建和理论意义较为容易。也就是等价交换的意思。但该方案的缺点在于其装置的张力不能调节，只能限制装置起动的最大值，同时各种力也是容易调节的。方案2：能够为装置的张力提供参考，必要的是必须符合装置所满足的平均张力，至少是在1.2-1.5倍之间，并且还能够很快速的对装置的进行做出反应，具有较小空间的装配优点。经过对比分析以上方案，选择第二种方案作为设计理念。该方案比第一种方案有着较强的优势，也是以后实际应用中常用的方案理念。3.3选择装置系统的主要参数图3-4滑轮布置图根据上文所得数据和已知条件（由图知），可逐步得出液压缸的相关参数：参照以往资料和数据，选定确定。4液压系统的设计4.1计算液压缸的几何尺寸（1），，，取，得知：，：可以将作为标准得出取：。（2）：————。<MPa，数值符合要求。（b）；——，。，满足预期要求。（c）校核Pr数据符合要求。（4）：m——；——；——。将数据带入上式得出：因此壁厚为（5）校核活塞与活塞杆之间的联接处部分外半卡环的宽度和厚度：（6）：4.2液压缸的类型以及安装形式方案二：它有为张力提供凭据的作用，但是必须能够达到它所要求的平常张力，至少是在1.2-1.5倍之间，并且还能够很快速的对装置的进行做出反应。这是一个连带的反应，通过液压缸的运动去挤压活塞的位置，使其产生动力。让活塞去带动柱塞进行运作，为装置的正常使用提供足够的张力。为了使可动梁上下移动，工件被挤压，工件变形。柱塞式、活塞式和差动式这三种是装置的主要的制动方式。液压器不能统一使用而是要根据它们的制作工具来选择具体的液压器。他们大多选择这种液压缸。是因为它们比较容易去操作并且制作简单，当在制动器在进行运转的时，该装置仅仅能沿一个方向进行运动，不能完成整个回程运动。此次对于液压缸的构想，主要作用牵引皮带来回活动，我们一般是采用活塞式的装置方式，因为它的牵引力比较大节省燃料，采用销轴型的安装方式，另外还接入了后端盖焊接式。4.3活塞杆活塞的杆头部分采用的形式为外螺纹结构，如下图:图4-1结构简图（1）活塞杆的结构查看下图，可以看出空心杆的有一个方向设置一个。采纳含有实心结构的部分。（2）、钢应用于实心杆；、没缝刚管应用于空心杆。本设计选用的制作材料为钢。（3）1)：，再选择硬度，，，。2)。。。。。。。4.3.1计算活塞杆设定在理想条件下，对活塞杆正常运转造成影响的仅仅只是拉力与推力。假设在平稳运作之下和在精选的公式来进行直杆计算得出：选用直杆所承受的拉压力载荷的计算得出：——；——；，。无缝钢管满足上式的要求。绝大部分的活塞杆都会有螺纹，以及槽的相关结构，当然是安全部分处的活塞杆，然后进行验算。该部分的应力应符合公式：——；d2——；。符合要求。4.3.2活塞杆的导向套、防尘和密封导向套是用来给活塞杆进行方向的引导。在其内部专门设立个装置以用来密封使用，确保其安装部位能拥有充分的密封性能。另外，防止部件的损坏，对其外面的部分设置防尘圈。导向套的材料选择材质为青铜较好，它的耐磨性以及的摩擦系数较小。由于液压缸和杆的轴线相重合，因此它的力矩主要是根据重力导致的。如果导向长度过短，缸的起始的挠度会变高，这样会造成缸的平稳性。在此，常常主要：得80mm。。，。则取（1）：1.活塞杆2.活塞3.套筒4.弹性挡圈5.外半卡环图4-2活塞连接图（2）根据选择，见图。（3）经不断对比，确定使用密封的，其组合方式为车氏。活塞的尺寸与加工公差：倍。，。。（5）通常选用、尼龙以及一些特殊材料。此外，铝合金也是不错的选择。结合需要，选择。4.4安装以及部件的选择设计圆形密封圈可以明显的看出来它的形状是圆形。由于圆形密封圈结构较简单，制作材料质量较好等因素明确规定了圆形密封圈的应用范围较广，适用于多个行业。主要是为了避免液压等设备产生泄漏。圆形密封圈主要有三个优点:（1）圆形密封圈的结构简单，方便制造，其价格较低，具有较高的可靠性；（2）外界因素的变化对于圆形密封圈产生的影响较小，不易发生损破；（3）圆形密封圈的面积较小，安装和拆卸使用的时间较少，且摩擦阻力较小。4.4.1耳轴的安装见下图展示:图4-3耳轴的结构图1、缸体上耳轴的校核，，L为。型轴，是：——；——，用钢，：：。把该数据可知：校验数值符合要求。4.4.2液压缸的支架设计选用个规格的地角螺栓来紧固底端。对该螺栓进行校验核对：——，从表中得出；；——将数据代进得出满足要求。4.5确定的液压泵以及配套电机4.5.1选用液压泵根据液压系统的工作系统来决定液压泵的机能，因此需要更好的进行选择。4.5.2液压泵的分类不同的装置要根据不同的的液压泵，因为液压泵是根据泵内的燃料容积进行具体工作的，一般是采用封闭式的液压泵，这种液压泵由吸油腔和压室组成的。因为这两个部分的分工不同所以在装置运转过程中的作用也不同。油被成功吸入到吸油腔然后通过压室的作用形成动力。一般情况下，液压泵可分为齿轮式，柱塞式及片叶式几类。除此之外，根据流量的变化状况还可分为变量型与定量型两种。4.5.3选用液压泵的原则和根据（1）目前很多液压泵经过发展之后刻意将其额定压力升高。因此，合理选用液压泵的前提便是充分考虑该泵的压力承受能力。（2）液压泵内部部件承受不了较高的噪音，因此需要考虑噪音方面的参数。（3）对于恶劣的环境下，齿轮泵可以在其情况下使用。（4）分析对象的稳定情况，如果对象为定量，则液压泵选用定量泵。因此，本文选择斜盘式的轴向的柱塞泵。4.5.4液压泵的主要的性能参数，。（2）。（3）。（4）。——；——。。假如液压泵的出口压力不等于零，在充分考虑了实际情况之后，流量必定会有所损失，因此应比情况下的数值要小。。（5）。（6），4.6电动机的选用（1）计算液压泵的驱动功率对电机进行合理选择，启动时的功率为：P=KW其中——；——；——； ——。；＝0.4；＝；——，MPa式里——；——；——。综合上述：（2）选择电机型号4.7电液比例溢流阀及其放大器通过已有数据可以得到。参考目前的相关资料，最后选则型电液比列溢流阀。其特点是：它的规格是：；；；；；；；。JY-10型的直流输入型的比例阀控制器，诚如下图所展示。图4-4电液比例阀配套的比例功率放大器该控制器主要是由；电压调节器；；恒流发生器；等5个部件构成。功能如下：；；；。主要技术参数：：；：；：；：；：；：；：；：；：；：；：。。，。和接。（3）和。：（1）接。至，。（2）。4.8机械的结构设计4.8.1滑轮该滑轮选用的最终目标是达到减缓油缸形成的进度。详情可见附图。4.8.2张紧车架详情见附图。5电控系统设计5.1控制系统的硬件组成5.1.1PLC及相关扩展模块由于外部环境的局限，选用技术装置，该设施变通性好，且具备极强的环境适应能力和屏蔽外界阻碍的突出优点。主要的技术指标：（1）（2）：；：；：；：；：；：；：1（3）：：7：：：：（4）。，。，、、，、、，。。。。：1）：2）：3）：：、、、、、、、、、、、、、、、隔离：有4）：：：：，：5）消耗电6）mA7）是-极，是+极、、是输出端、、；、、；、、；。“”，“”。5.1.2压力变送器量程为，型号选用，详细信息如图5-2。压力变送器的选择与利用，尤其要注意四点内容，一是在进行连接时必须保证其毫无间隙，没有丝毫错误；二是在连接后只要保证其温度在一定程度；三是对其进行检查，避免其在运行时出现差错，且要对其输出值进行反复检验，保证其准确性；四是避免将压力变送器和具有较大辐射和电磁的机械存放在一起，避免对其产生影响。图5-2接线图重要参数可参考表。变送器的特点主要表现在以下几个方面:（1）变送器的制造材料较好，外界因素的变化对于其产生的影响较少。且其便于运输，面积较小。（2）变送器的数据重复率较低，通过设计正确、稳定的拟合曲线来对其进行计算。（3）变送器在发生故障时，自动停止运行。（4）不受高温和低温的影响、其所测量的结果较为准确、具有较强的可靠性和稳定性。5.1.3PLC控制系统的硬件配置图图5—3控制系统硬件框图5.2软件设计5.2.1思路及流程图将不同的情况考虑在内，我们会清楚地了解到在设计启动过程中会产生各种各样的效果。因此，以分模块的形式来进行流程程序的书写才是合理的选择。以运行情况作比，若启动时处于重载的情况下就利用，如果是轻载则使用。的运用主要是在压力与平常状态不一致的状况下。我们编写的这个程序比对原先那些已有的设计，相对模糊了些但是用途效果俱在且可控性很强，具备不错的使用价值。关于程序如何运作详情见图5—4。图5—4控制程序流程图5.2.2输入输出点地址分配详情见表5-2表5-2输入输出点地址分配………………1#，“1”2#，“1”，“1”，“1”，“1”，“1”，“1”继电器，“1”5.2.3参数设定（1）输入数据1），。0~20mA，。时，中是。1mA相对是。，，是。里是。0.8倍带速：是，为。（2）输出数据AQW0里数据范围为±32000。：，是。：，是。：，是。5.2.4带式输送机张紧装置PLC程序////////////////////,////////////////////////////////////////////////////////>=,//<=,//////////，//+,////,//////3////////////////,////////////////<=//////////<=//////<=////////ANQ0.4//////////////////////////子程序SBR_2//////////调整溢流阀压力为正常工作值////////////////////////////////////>=////////////////////////////////>=//////////////////结论本文对于输送机的类型、组成结构运行原理等进行研究和分析借鉴了国内外的资料和文献，吸收借鉴了国内外较为先进的技术和经验，模拟设计了输送机的运行，并且对于输送机的整体都做了具体的划分，绘画了各部分的专业图。自动张紧装置主要是通过液压的方式来对输送机的运行产生影响，对其张紧进行调整，保证运送机的平稳运行，同时，对其液压缸内产生的压力和引力进行全面监测。另外，自动液压张紧装置一定程度上增加了运送机的使用寿命，改善了其工作环境。运送机输送过程中产生的张力主要是由制动器产生的，有三种弹性波。因为射入波的原因使得动力滚筒的发力不平均。液压张紧器系统具有多个蓄电池组，这对张力的运行提供了动力，并为液压器抵消入射波提供了基础。在充分利用轮滑组和张紧力的情况下，提升了液压缸的使用价值。由于知识面不够宽广，对于输送机的相关知识了解程度不够深刻，导致这次毕业设计中还存在较多的问题和缺陷，例如有限元分析，将在以后的学习中得到完善。致谢四年大学时光转瞬即逝，弹指一挥间，已经走到了尾声。经过了几个月的努力，毕业论文也已经完成。回首看一下，从开始的无知到渐入佳境，然后一步步完成，每个过程都是一次挑战。在这段时间里，我学到了很多知识和道理，也感受颇深。每当有困难和疑惑，老师总是耐心指点并提出很多有用的建议，这让我收获颇丰。同时，我也完善了自己独立思考并解决问题的能力，这对以后的学习和工作意义重大。越是临近六月，越发感觉离别的伤感。首先，我要感谢老师的悉心指导，在他的帮助下，我顺利完成了论文。然后，对于那些给与我大力支持和帮助的朋友和同学，我也要对他们说声谢谢。最后，感谢答辩组老师的辛苦工作。参考文献[1]董甲东.带式输送机动态监测虚拟仪器的设计与实现[J].煤矿机械,2011，32（7）：142-144.[2]沈节，辜飚.带式输送机自动纠偏托辊优化设计[J].煤矿机械,2017，38（12）：102-103.[3