移動式皮帶給料機系統(tǒng)設(shè)計【含8張CAD圖紙】
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長春工程學院2020屆畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)教師資格及題目審批表指導(dǎo)教師姓名李春梅所在單位機電工程學院指導(dǎo)教師職稱副教授所學專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計(論文)題目移動皮帶給料機系統(tǒng)設(shè)計題 目 類 型設(shè)計題 目來 源科 研實驗室建設(shè)論文工程生產(chǎn)自 擬題目真實性程度真實題目新舊新題難度等級難一般模擬舊題較難設(shè)計(論文)地點校內(nèi)設(shè)計(論文)時間自 3 月 2 日至 6 月 4 日校外題目概要(設(shè)計(論文)的目的、可行性、技術(shù)路線等):皮帶給料機是現(xiàn)代工業(yè)傳送工具中重要的組成部分,廣泛應(yīng)用于礦山運輸,港口、糧 食、貨場、倉庫等部門,在其他的行業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。并且皮帶給料機結(jié)構(gòu)簡單,運營費用低,通用性強,維護使用方便,并可進行長距離連續(xù)輸送。給料機節(jié)能無故障,振幅穩(wěn)定,通過電路調(diào)節(jié)給料量,使給料機工作結(jié)構(gòu)緊湊,對于解放勞動力,減輕勞動強度,提高生產(chǎn)率和增加經(jīng)濟效益,都具有十分重大的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。課題對皮帶給料機以機械結(jié)構(gòu)設(shè)計知識為主,結(jié)合自動控制等方面的知識,所涉及到的知識較全面,參考資料較為完備,有利于學生了解生產(chǎn)的實際情況,適合作為本科畢業(yè)設(shè)計課題。技術(shù)路線:(1)設(shè)計準備,搜集資料;(2)移動皮帶給料機總體設(shè)計,虛擬裝配以及電氣控制部分的設(shè)計;(3)機械系統(tǒng)零部件設(shè)計。教研室意見:教研室主任簽字:年 月 日學院(系)審查意見:院長(系主任)簽字:年 月 日 備注:1.此表由擬擔任畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)工作的教師填寫,每個題目填報一張表,一式兩份;2.部分分項填寫時,只在對應(yīng)項內(nèi)打“”即可; 3.表中真實題目是指在學校、生產(chǎn)、科研及其它單位實際立項的課題; 4.指導(dǎo)教師如果是外聘,應(yīng)在所在單位欄中加注(外聘)字樣; 5.在畢業(yè)設(shè)計(論文)工作開始前,各院(系)將此表匯總,報教務(wù)處備案。CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書論文題目: 移動皮帶給料機系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名: 朱鴻達 學院名稱: 國際教育學院 專業(yè)名稱: 機械設(shè)計制造及其自動化 班級名稱: 機制1646 學 號: 1622421637 指導(dǎo)教師: 李春梅 教師職稱: 副教授 學 歷: 博 士 2020年 3 月 2 日長春工程學院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 國際教育 學院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 2020 屆 題 目移動皮帶給料機系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級機制1646學生姓名朱鴻達指導(dǎo)老師李春梅任務(wù)書下發(fā)日期2020.3.2設(shè)計截止日期2020.6.4難度系數(shù)較難畢業(yè)設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容:本題目來源于教師自選題目,主要研究了皮帶給料機總體設(shè)計,虛擬裝配以及電氣控制部分的設(shè)計。通過該設(shè)計,使學生在皮帶給料機的方案設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、編寫技術(shù)文件、查閱文獻和設(shè)計軟件應(yīng)用能力方面受到一次綜合訓(xùn)練,達到鞏固和綜合運用所學知識,掌握正確設(shè)計思想與方法,培養(yǎng)學生的實踐動手應(yīng)用能力。移動皮帶給料機采用滾筒驅(qū)動裝置和行走驅(qū)動裝置,包括電動機的計算選擇,減速器的選擇,以及聯(lián)軸器的選擇;移動式皮帶式給料機零部件的 CATIA的建模過程, 主要包括車體驅(qū)動裝置,滾筒驅(qū)動裝置,行走輪組裝配以及螺旋拉緊裝置的CATIA 建模和裝配過程;移動式皮帶式給料機零部件的校核過程,分為行走輪組中短軸的校核以及滾筒驅(qū)動中傳動軸的校核;并對控制系統(tǒng)進行了設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計(論文)的主要要求:設(shè)計完成:(1)移動式皮帶給料機機械部分設(shè)計;(2)移動式皮帶式給料機零部件的 CATIA的建模;(3)移動式皮帶式給料機零部件的校核;(4)控制部分設(shè)計設(shè)計原始文件:移動式皮帶給料機總圖,見附件1。設(shè)計要求:(1)移動式皮帶給料機出力:1300-1800t/h;(2)帶速:0.5m/s;(3)行程:2400mm;(4)帶寬:1600mm。設(shè)備總裝配圖(計算機出圖);設(shè)備所有零件圖(計算機出圖);手繪圖A1張;設(shè)計圖紙數(shù)量不少于3.5張A0 圖紙;設(shè)計說明書不少于1.0萬字,正文頁數(shù)不少于40頁;譯文與開題報告不少于3000字。主要參考文獻:1 李貴和主編.電器及其控制M.重慶:重慶大學出版社.1993.102 寇尊權(quán). 機械設(shè)計課程設(shè)計M. 吉林:吉林科學技術(shù)出版社,19993 朱喜林. 機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)M. 北京:科學出版社,2005.074 鄭玉華. 典型機電產(chǎn)品構(gòu)造M. 北京:科學出版社,2004.75 高春甫. 機電控制系統(tǒng)設(shè)計M. 長春:吉林大學出版社,2000.6任務(wù)書編制教師(簽章): 2020 年 3 月 2 日教研室審核意見:教研室主任(簽章): 年 月 日學院審核意見:學院院長(簽章): 年 月 日備注注:任務(wù)書中的數(shù)據(jù)、圖表及其他文字說明可作為附件附在任務(wù)書后面,并在主要要求中標明:“見附件”附件1:移動式皮帶給料機總圖CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 開題報告設(shè)計題目: 移動皮帶給料機系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名: 朱鴻達 學院名稱: 國際教育學院 專業(yè)名稱: 機械設(shè)計制造及其自動化 班級名稱: 機制1646 學 號: 1622421637 指導(dǎo)教師: 李春梅 教師職稱: 副教授 學 歷: 博 士 2020年 3 月 10 日、課題論證1.1課題研究的目的與意義皮帶給料機是現(xiàn)代工業(yè)傳送工具中重要的組成部分,廣泛應(yīng)用于礦山運輸,港口、糧食、貨場、倉庫等部門,在其他的行業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。皮帶給料機的裝配結(jié)構(gòu)簡單,運營費用較低,通用較強,并可進行長距離連續(xù)輸送。皮帶給料機是一種扁平帶式輸送機,設(shè)計用于以受控方式將散裝物料進料到化學過程中,以實現(xiàn)更好的過程控制。用皮帶稱重橋測量散裝物料的動態(tài)重量,并控制皮帶速度以補償重量的任何變化,以便按照設(shè)定的進料速度保持質(zhì)量進料速度。皮帶速度控制的問題具有挑戰(zhàn)性,因為系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)是非線性的,并且由于散裝物料特性的變化而導(dǎo)致皮帶負載頻繁變化。皮帶秤的控制精度完全取決于控制器的性能,以提供對電動機/皮帶速度的精確控制。達到設(shè)定進給速度的任何延遲或設(shè)定進給速度與實際進給速度之間的頻繁偏差都會影響下游過程的質(zhì)量和效率。由于系統(tǒng)非線性,傳統(tǒng)的PI控制器無法提供最佳控制。給料機節(jié)能無故障,振幅穩(wěn)定,通過電路調(diào)節(jié)給料量,使給料機工作結(jié)構(gòu)緊湊,對于解放勞動力,具有十分重大的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。課題對皮帶給料機以機械結(jié)構(gòu)設(shè)計知識為主,結(jié)合自動控制等方面的知識,所涉及到的知識較全面,參考資料較為完備,有利于學生了解生產(chǎn)的實際情況,適合作為本科畢業(yè)設(shè)計課題。 1.2文獻綜述(相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀)1、皮帶給料機發(fā)展現(xiàn)狀 目前,皮帶給料機的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟,并且皮帶給料機結(jié)構(gòu)簡單,多用于許多礦產(chǎn)/礦石,水泥,化工,化肥和食品行業(yè),以測量和控制穿過皮帶的散裝物料的數(shù)量。皮帶稱重給料機結(jié)構(gòu)包括支撐在鋼框架上的小型扁平輸送帶,該皮帶提供安裝布置用于進料和出料端皮帶輪,稱量橋式托輥和支撐空轉(zhuǎn)托輥。有的帶式給料機雖然克服了振動給料機和往復(fù)式給料機的缺點,使得給料系統(tǒng)更加穩(wěn)定、高效、節(jié)能、環(huán)保,已廣泛應(yīng)用于煤礦、冶金、建材等行業(yè)。但現(xiàn)有的帶式給料機主要存在皮帶很容易跑偏、檢修時防止物料從料斗中落下的閘門難以關(guān)閉及導(dǎo)料槽易磨損等幾方面問題。由于制造及安裝誤差,沿著帶寬,膠帶各處周長不等,滾筒之間、滾筒和托輥之間不平行,使膠帶跑偏,跑偏的膠帶如不及時得到調(diào)整,很容易損壞,一些生產(chǎn)效率,增加維護費用。2、皮帶給料機的發(fā)展趨勢在最近幾年來,實用化與產(chǎn)業(yè)化等方面取得很可觀成績。主要表現(xiàn)在:a.給料機復(fù)合技術(shù)隨著數(shù)控給料機技術(shù)的進步,復(fù)合加工技術(shù)越來越成熟,包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù)合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合,車磨復(fù)合,成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等,復(fù)合加工的精度和效率大大提高?!耙慌_給料機就是一個加工廠”、“一次裝卡,完全加工”等理念正在被更多人接受,復(fù)合加工給料機發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢烘干機。b.智能化技術(shù)有新突破數(shù)控的智能化技術(shù)有新的突破,在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如:自動調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區(qū)斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學習功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動消除給料機震動等功能進入了實用化階段,智能化提升了給料機的功能和品質(zhì)制砂機。c.機器人使柔性化組合效率更高機器人與主機的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用,使得柔性線更加靈活、功能進一步擴展、柔性線進一步縮短、效率更高。機器人與加工中心、車銑復(fù)合給料機、磨床、齒輪加工給料機、工具磨床、電加工給料機、鋸床、沖壓給料機、水切割給料機等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用磁選機。d.精密加工技術(shù)有了新進展數(shù)控金切給料機的加工精度已從原來的絲級(0.01mm)提升到目前的微米級(0.001mm),有些品種已達到0.05m左右。超精密數(shù)控給料機的微細切削和磨削加工,精度可穩(wěn)定達到0.05m左右,形狀精度可達0.01m左右烘干設(shè)備。采用光、電、化學等能源的特種加工精度可達到納米級(0.001m)。通過給料機結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、給料機零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動等動態(tài)誤差補償技術(shù),提高給料機加工的幾何精度,降低形位誤差、表面粗糙度等,從而進入亞微米、納米級超精加工時代球磨機生產(chǎn)廠家。1.3課題研究的內(nèi)容、總體方案及技術(shù)路線、進度安排等1.設(shè)計內(nèi)容皮帶給料機是現(xiàn)代工業(yè)傳送工具中重要的組成部分,廣泛應(yīng)用于礦山運輸,港口、糧 食、貨場、倉庫等部門,在其他的行業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。并且皮帶給料機結(jié)構(gòu)簡單,運營費用低,通用性強,維護使用方便,并可進行長距離連續(xù)輸送。給料機節(jié)能無故障,振幅穩(wěn)定,通過電路調(diào)節(jié)給料量,使給料機工作結(jié)構(gòu)緊湊,對于解放勞動力,減輕勞動強度,提高生產(chǎn)率和增加經(jīng)濟效益,都具有十分重大的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。課題對皮帶給料機以機械結(jié)構(gòu)設(shè)計知識為主,結(jié)合自動控制等方面的知識,所涉及到的知識較全面,參考資料較為完備,有利于學生了解生產(chǎn)的實際情況,適合作為本科畢業(yè)設(shè)計課題。2.設(shè)計要求(1)移動式皮帶給料機出力:1300-1800t/h;(2)帶速:0.5m/s;(3)行程:2400mm;(4)帶寬:1600mm。3總體方案設(shè)計:移動皮帶給料機采用滾筒驅(qū)動裝置和行走驅(qū)動裝置,包括電動機的計算選擇,減速器的選擇,以及聯(lián)軸器的選擇;移動式皮帶式給料機零部件的 CATIA的建模過程, 主要包括車體驅(qū)動裝置,滾筒驅(qū)動裝置,行走輪組裝配以及螺旋拉緊裝置的CATIA 建模和裝配過程;移動式皮帶式給料機零部件的校核過程,分為行走輪組中短軸的校核以及滾筒驅(qū)動中傳動軸的校核;并對控制系統(tǒng)進行了設(shè)計。4.技術(shù)路線(1)設(shè)計準備,搜集資料;(2)移動皮帶給料機總體設(shè)計,虛擬裝配以及電氣控制部分的設(shè)計;(3)機械系統(tǒng)零部件設(shè)計。5.可能存在的問題1.傳感器可能因外部影響而故障2.皮帶可能存在跑偏的情況3.電機限位開關(guān)接觸不良或損壞導(dǎo)致設(shè)備無法正常運行4.檢修時物料可能從料斗中落下的閘門難以關(guān)閉6.進度計劃 時間設(shè)計任務(wù)及要求 第1周分析、查閱資料,熟悉設(shè)備技術(shù)要求、背景,學習與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)知識,做好前期準備工作。第2周撰寫開題報告 和外文翻譯。準備開題報告答辯PPT 第3-4周總體方案設(shè)計,方案草圖繪制,并進行移動式皮帶給料機設(shè)計的有關(guān)計算,對給料機結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,確定總體尺寸。完成各種零件型號初選。 第5周對移動式皮帶式給料機零部件的 CATIA的建模 第6-8周對移動式皮帶式給料機零部件進行校核 第9周三維設(shè)計,繪制一張0的裝配圖。 第10周二維工程圖設(shè)計,手繪一張1的圖。計算機3張0的零件圖。 第11周檢查設(shè)計,撰寫說明書,修改設(shè)計圖紙。 第12周整理編寫設(shè)計說明書,交指導(dǎo)老師審定,制作答辯提綱,設(shè)計定稿,打印,準備畢業(yè)設(shè)計答辯。 第13周進行畢業(yè)設(shè)計答辯。1.4參考文獻1 李貴和主編.電器及其控制M.重慶:重慶大學出版社.1993.102 寇尊權(quán). 機械設(shè)計課程設(shè)計M. 吉林:吉林科學技術(shù)出版社,19993 朱喜林. 機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)M. 北京:科學出版社,2005.074 鄭玉華. 大型機電產(chǎn)品構(gòu)造M. 北京:科學出版社,2004.75 高春甫. 機電控制系統(tǒng)設(shè)計M. 長春:吉林大學出版社,2000.62、答辯組論證結(jié)論(1)方案可行,技術(shù)路線清晰 (2)方案可行,技術(shù)路線基本清晰 (3)方案基本可行,技術(shù)路線不很清晰 (4)方案和技術(shù)路線不很清晰 (5)方案和技術(shù)路線不清晰 3、指導(dǎo)教師意見: 教研室主任意見:指導(dǎo)教師(簽名): 教研室主任(簽名):2020年 3 月 10 日 年 月 日注:(1) 開題報告是用文字體現(xiàn)的設(shè)計(論文)總構(gòu)想,篇幅不必過大,但要把計劃設(shè)計的課題、如何設(shè)計、理論依據(jù)和研究現(xiàn)狀等主要問題說清楚;(2) 字數(shù)不少于3000字,參考文獻不少于6篇,印刷字符在10萬印刷符以上。 CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY移動皮帶給料機系統(tǒng)設(shè)計MOBILE BELT FEEDER DESING設(shè)計題目: 移動皮帶給料機系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名: 朱鴻達 學院名稱: 國際教育學院 專業(yè)名稱: 機械設(shè)計制造及其自動化 班級名稱: 機制1646 學 號: 1622421637 指導(dǎo)教師: 李春梅 教師職稱: 副教授 完成時間: 2020.03.02-2020.06.04 2020 年 5月 26 日摘 要皮帶給料機是現(xiàn)代工業(yè)傳動工具的重要組成部分之一,廣泛用于礦山運輸、港口、糧食、貨場、倉庫等部門,也廣泛用于其他行業(yè)。另外,帶式給料機具有結(jié)構(gòu)簡單,運行成本低,通用性強,維護使用方便的特點,可以進行長距離連續(xù)運輸。本次設(shè)計有效地修改了原始皮帶進給器的固定傳送帶,并且采用了移動設(shè)計來增加機器的靈活性和機器的適用性。本說明書主要記述移動式皮帶給料機總體設(shè)計,虛擬裝配以及電氣控制部分的設(shè)計過程。第一、二部分為引言和概述, 介紹移動式皮帶給料機的基本組成及其在目前國內(nèi)外皮帶給料機研究現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢。第三部是移動式皮帶給料機機械設(shè)計的部分, 介紹了移動式皮帶式給料機的滾筒驅(qū)動裝置和行走驅(qū)動裝置,其中包括電動機的計算,減速器與聯(lián)軸器的選擇。第四部分為移動式皮帶式給料機零部件的 CATIA的建模過程, 主要包括車體驅(qū)動裝置,滾筒驅(qū)動裝置,行走輪組裝配以及螺旋拉緊裝置的CATIA 建模和裝配過程。第五部分是移動式皮帶式給料機零部件的校核過程,分為行走輪組中短軸的校核以及滾筒驅(qū)動中傳動軸的校核。第六部分為電器控制電路原理圖的設(shè)計。介紹原理圖中各個部分的選擇,以及功能,及在設(shè)計電路中的應(yīng)用。最后一部分是外文資料及外文資料的翻譯。本次畢業(yè)設(shè)計基本滿足了課題設(shè)計要求, 但一定還有一些不足之處,希望各位老師能給予寶貴的意見,使本次設(shè)計更加完善。關(guān)鍵詞:移動式;皮帶; 給料機AbstractMobile belts carriers are Important tool for modern industrial transmission components .It is Widely used for mine transport, ports, grain food, freight yard, warehouses, and other departments, in other sectors also have broad applications. Belts carriers structure are simple, low-cost operation, the overall strong and safeguard user-friendly and may make a long-distance transmission. The design changes to the original material plane fixed transmission belts, the use of mobile design, increased mechanical flexibility so that the mechanical application will be stronger.The third part is mechanical design , introduced mobile belts - driven device attached to the material plane and walk-driven devices ,include electric motors calculated choice , reducer selection and shaft coupling option.The fourth part is the modelling process of CATIA to the parts of the mobile strap feeder machine, mainly contain body-work driven devices, roller-driven devices, walk round group assembly,and screw tightening device of CATIA modeling and assembly process.The fifth part is the verification process of the parts, Walk round Group Short shaft into the degree of accuracy and roller-driven, transmission shaft.The fifth part is the design of electrical control circuits principles , introduces the principles of choice in various parts , the functional, and the application in circuit design.The last part: Including four pieces of A0 picture and English manuscript and its translation.The design adopts the modern design methods and moves.But there is a few demerits.Thanks every teacher to give some valuable advice,make this design more perfect! Keywords:mobile;trap;feeder目 錄 第1章 引 言1第2章 概 述22.1 國內(nèi)皮帶式給料機技術(shù)的現(xiàn)狀22.2 國外皮帶式給料機技術(shù)的現(xiàn)狀22.3 國內(nèi)外皮帶式給料機技術(shù)上的差距32.4 煤礦帶式給料機技術(shù)的發(fā)展趨勢4第3章 移動皮帶給料機機械部分的設(shè)計53.1 移動式皮帶給料機設(shè)計53.1.1 設(shè)計參數(shù)及設(shè)計要求53.1.2 移動式皮帶給料機的基本構(gòu)成53.2 滾筒驅(qū)動裝置的設(shè)計過程63.2.1 滾筒驅(qū)動電機的選擇63.2.2 滾筒驅(qū)動裝置減速器,聯(lián)軸器及軸承的選擇83.3 行走驅(qū)動裝置的設(shè)計過程93.3.1 設(shè)計依據(jù)93.3.2 設(shè)計計算93.3.3 帶傳動力的計算10第4章 移動皮帶給料機CATIA制作過程124.1 相關(guān)零件的制作過程124.2 移動皮帶給料機及相關(guān)零件的制造過程17第5章 移動皮帶給料機強度校核205.1 主要部分強度校核205.2 行走輪組軸的校核235.3 滾筒軸的校核24第6章 移動式皮帶式給料機電氣部分設(shè)計266.1 電器控制部分266.1.1 電器控制部分的總體設(shè)計266.1.2 移動皮帶給料機電路設(shè)計266.2 關(guān)于電動機的選擇266.3 常用的控制電器介紹與選用286.4 變頻器的選擇306.4.1 選擇變頻器品牌型號306.4.2 變頻器的頻率參數(shù)及預(yù)置326.4.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路及電器選擇336.4.4 變頻器系統(tǒng)的控制電路34第7章 設(shè)計總結(jié)36參 考 文 獻37致 謝38附錄:39第1章 引 言帶式給料機是扁平帶式輸送機,設(shè)計用于以可控方式將散裝過程送入化學過程,以實現(xiàn)更好的過程控制。皮帶稱重橋用于測量散裝物料的動態(tài)重量,并控制皮帶速度以補償重量變化,從而在設(shè)定的進料速度下保持較大的進料速度。皮帶速度控制的問題很困難,因為系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)是非線性的,并且由于散裝物料特性的變化,皮帶上的負載也經(jīng)常變化。皮帶秤的控制精度完全取決于控制器的性能,該控制器可對電動機/皮帶速度進行精確控制。達到設(shè)定進給率的延遲或設(shè)定進給率與實際進給率之間的頻繁偏差會影響下游過程的質(zhì)量和效率。帶式給料機在當今這個科技飛速發(fā)展的社會已經(jīng)是必不可少的,它取代了人力繁重的工作,在許多的行業(yè)都發(fā)揮了巨大的作用。使得在機械加工中,礦山開采,塑料加工以及水泥工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。對冶金行業(yè)來說,帶式給料機為鍋爐填料自動化帶來了方便?,F(xiàn)如今,煤炭在我國經(jīng)濟社會發(fā)展中占據(jù)了重要的位置,已成為生產(chǎn)的重要能源。1987年至今,煤炭工業(yè)方面我國發(fā)展突飛猛進,這為國民的經(jīng)濟發(fā)展供輸了一個堅實的能源保障。但是,常規(guī)的通過踏板手動控制的矛盾不足,響應(yīng)被延遲,勞動強度大,并且更多的矛盾日益增加。中國的大多數(shù)給料機都使用往復(fù)式機械給料機或電磁振動給料機。其中前者在進給操作中使用機械傳動,這會導(dǎo)致嚴重的機械磨損,傳動效率低,能耗高以及許多障礙。后者振動幅度很小,環(huán)境條件會影響設(shè)備的運行性能,激振器麻煩,難以維護且難以使用。本設(shè)計將彌補上述給料機的缺點,節(jié)能無故障,振幅穩(wěn)定,通過電路調(diào)節(jié)給料量,使給料機工作結(jié)構(gòu)緊湊,對于解放勞動力,減輕勞動強度,提高生產(chǎn)率進而增加經(jīng)濟效益貢獻出了很重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。我還針對磨煤系統(tǒng)的煤炭給料系統(tǒng),煤炭經(jīng)過多次粉碎,分流之后,經(jīng)移動式皮帶給料機轉(zhuǎn)給磨煤系統(tǒng),這樣就可以很好的提高了效率。我國現(xiàn)在正在大批使用的移動皮帶給料機雖然比以前有了很大的改進,但是與國際先進國家相比仍然有著很大的差距。1第2章 概 述2.1 國內(nèi)皮帶式給料機技術(shù)的現(xiàn)狀我國生產(chǎn)制造的皮帶式給料機的品類繁多,其技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟,并且皮帶給料機結(jié)構(gòu)相對簡單,多用于許多礦產(chǎn)/礦石,水泥,化工,化肥和食品行業(yè)等,測量和控制穿過皮帶的散裝物料的數(shù)量。皮帶稱重給料機結(jié)構(gòu)包括支撐在鋼框架上的小型扁平輸送帶,該皮帶提供安裝布置用于進料和出料端皮帶輪,稱量橋式托輥和支撐空轉(zhuǎn)托輥。一些給料機雖然在一定程度上已經(jīng)可以減少振動給料機和往復(fù)式給料機的不足之處,讓系統(tǒng)更加的穩(wěn)定、提高效率、節(jié)約能源、并且達到環(huán)境保護標準,并且廣泛應(yīng)用于煤礦、冶金、建材等行業(yè)。但是現(xiàn)在使用的給料機設(shè)備的皮帶容易發(fā)生跑偏現(xiàn)象、而且在檢修過程中裝載工作物從料斗中落下的閘門受到阻礙難以關(guān)閉以及傳導(dǎo)工作物通道槽容易受到磨損等弊端。導(dǎo)致膠帶容易跑偏的原因一般是由于在制造及安裝的過程中存在誤差,最終使皮帶寬度與皮帶的周長不相等,從而使得兩個滾筒之間或者滾筒與托輥之間無法達到平行狀態(tài),如果不對跑偏的膠帶做出合理調(diào)整,就很容易將設(shè)備損壞,最后降低生產(chǎn)的效率并且維護的費用將大大增加。目前,我國煤礦井下用帶式輸送機的主要技術(shù)特征指標如下所示。國內(nèi)帶式輸送機的主要技術(shù)指標:表2.1主參數(shù)順槽可伸縮皮帶式給料機大巷與斜井固定式強力帶式輸送機運距/m:20003000運距/m3000帶速/m/s-1:3.54帶速/m/s-1:45,最高達8輸送量/t/h-1:25003000輸送量/t/h-1:30004000驅(qū)動總功率/kW:12002000驅(qū)動總功率/kW: 15003000,最大達101002.2 國外皮帶式給料機技術(shù)的現(xiàn)狀國外皮帶式給料機技術(shù)的發(fā)展也十分迅速,皮帶式給料機在功能上與日俱增,并且其應(yīng)用的范圍也逐漸擴大;在設(shè)備運用方面上,皮帶給料機的運輸距離被加長,運輸量也有所增加,并且?guī)傧鄬^高的大型給料機也成為了給料機發(fā)展的大方向,國外的給料機技術(shù)將著重的開發(fā)在其在工作過程中的動態(tài)分析以及監(jiān)控技術(shù)上,以此來提高皮帶給料機的運行性能以及在工作時的可靠性。截至目前為止,在煤礦井下使用的皮帶式給料機的技術(shù)水平已經(jīng)非常成熟,其關(guān)鍵技術(shù)與裝備具有以下幾個特點:1.設(shè)備大型化。為了滿足使用國家高生產(chǎn)高效率以及集約化的生產(chǎn)需求,所以國外給料機的主要技術(shù)參數(shù)以及設(shè)備不斷地向著大型化目標不斷發(fā)展著。2.國外的給料機一般情況下多采用大功率軟啟動技術(shù)以及自動張緊技術(shù),從而在設(shè)備進3行工作時有效對設(shè)備進行動態(tài)監(jiān)測,與此同時還可以大大地降低輸送帶工作時的動張力,通過應(yīng)用動態(tài)分析以及機電一體化與計算機監(jiān)控等高新技術(shù),以此來有效增加設(shè)備在工作過程中的各方面性能,并且大大提高工作效率。3.多機驅(qū)動與中間驅(qū)動、功率平衡、設(shè)備變向運行等技術(shù)通常被國外帶式給料機采用,通過此技術(shù)來限制設(shè)備在理論上的單獨工作長度,并且有效地確保輸送系統(tǒng)通用性、互換性以及可靠性。4.國外給料機多采用如大功率驅(qū)動裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機尾等新型,可靠性比較高的關(guān)鍵元件技術(shù),此等技術(shù)可以以工作面的移動為標準而自動快速的移動,并且減少人力需求,大大提高生產(chǎn)效率。國外帶式輸送機的主要技術(shù)指標國外300500萬t/a高產(chǎn)高效礦井表2.2主參數(shù)順槽可伸縮皮帶式給料機大巷與斜井固定式強力帶式輸送機運距/m:20003000運距/m3000帶速/m/s-1:3.54帶速/m/s-1:45,最高達8輸送量/t/h-1:25003000輸送量/t/h-1:30004000驅(qū)動總功率/kW:12002000驅(qū)動總功率/kW:15003000,最大達101002.3 國內(nèi)外皮帶式給料機技術(shù)上的差距2.3.1 大型皮帶式給料機的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距.對于運輸距離比較長以及運輸量要求比較大的帶式給料機來說,它們具有大功率長距離以及多機驅(qū)動的要點,所以該類給料機必須采用軟啟動的方式來將制動張力有效降低。但是由于設(shè)備極易出現(xiàn)各種誤差,以至于使各個驅(qū)動電功率不均衡,最后使電機被燒壞,故要使各電機達到功率平衡并提高平衡精度。國內(nèi)針對該問題則大量的使用調(diào)速型液力偶合器來有效的解決運輸距離比較長的帶式給料機軟啟動以及平衡功率的缺點,但是用這種方法來調(diào)節(jié)精度與國外方法相比還是望其項背。同時對于運輸距離比較長以及運輸量要求比較大的帶式給料機對驗帶的帶速也有要求,國內(nèi)使用的調(diào)速型液力耦合器雖然可以滿足軟啟動與功率平衡的條件,但是還缺少針對距離較長的無級調(diào)速裝置。.對于大型帶式給料機發(fā)展的核心技術(shù)是長距離、大功率皮帶式給料機的動態(tài)設(shè)計與監(jiān)測技術(shù)。目前為止我國對帶式給料機的研究大多依賴于剛性理論,并且用剛性理論來設(shè)置規(guī)范與計算方法,由于一般在設(shè)計過程中對輸送設(shè)備用一個極其高的安全系數(shù)來規(guī)范(一般取n=10左右),所以最終結(jié)果往往與實際相差很多。簡單的剛體力學是不能夠?qū)﹂L距離的帶式給料機的驅(qū)動裝置的啟動力與制動力進行解釋與計算,因為其實際的動態(tài)響應(yīng)的過程遠比理論復(fù)雜得多。所以對大型的給料機來說,降低輸送帶的安全系數(shù)(n56)可以很大程度的增加設(shè)備使用壽命,有效進行動態(tài)監(jiān)測與分析,增加設(shè)備工作時的可靠性,使之達到最高水平,并且降低設(shè)備成本。2.3.2 控制系統(tǒng)上差距在驅(qū)動方式上面,國內(nèi)的給料機一般為調(diào)速型液力耦合器和硬齒面減速器,而國外的驅(qū)動方式多為如BOSS系統(tǒng)或者CST可控傳動系統(tǒng)等方式,這種方式的控制精度更高,并且樣式更多,相比之下國內(nèi)的方式還是較單一。.在監(jiān)控裝置方面,國內(nèi)的給料機多使用中程可編程控制器來控制設(shè)備的啟動、關(guān)閉等過程。而國外很早就開始使用高檔可編程控制器來實現(xiàn)工作過程,除此之外還開發(fā)了更加先進的程序軟件與集成控制技術(shù)以及完整的自動監(jiān)控系統(tǒng)。國內(nèi)外的監(jiān)控系統(tǒng)相比較而言,國內(nèi)設(shè)備雖然可以達到可控啟動制動、帶速同功率平衡等功能,但是存在的弊端是國內(nèi)設(shè)備并沒有自動臨近裝置,而且并沒有故障檢測與查詢的功能。.在給料機的保護裝置方面,國內(nèi)雖然已經(jīng)對防止打滑、堆煤、溜煤做出了應(yīng)有的保護,并且防止跑偏、溫度過高時進行灑水,煙霧報警等,但是與國外相比還是具有一定的差距。國外的保護裝置除了以上這些措施,今年又研發(fā)出很多新型保護系統(tǒng),例如煙霧探測器和自動滅火器、纖維編織的輸送帶縱向撕裂和聯(lián)合監(jiān)測系統(tǒng)、防爆電子輸送秤自動測量系統(tǒng)等等,而國內(nèi)對于這些系統(tǒng)還有待開發(fā)。2.4 煤礦帶式給料機技術(shù)的發(fā)展趨勢1.設(shè)備向大型化發(fā)展、運輸能力不斷提高傳輸距離增長、帶速提高、運量加大、功率增強是未來給料機發(fā)展的大趨勢,同時也必然是近幾年內(nèi)高產(chǎn)量高效率集約化運輸?shù)陌l(fā)展趨勢。我國為了能夠更完美的滿足高產(chǎn)量高效率集約化生產(chǎn)特點的需求,帶式給料機往往需要在傳輸能力上有更加顯著的提高。近幾年內(nèi)國內(nèi)輸送量需要突破提高至4000t/h,而帶速則需要達到6m/s,對與可伸縮型皮帶給料機的運輸長度至少需要達到3000m左右,而對于鋼繩芯強力型皮帶給料機至少需要突破加長達到5000m之上,單驅(qū)動功率需要突破至1500kW左右,與此同時傳輸帶的抗拉強度需要達到6000N/mm(鋼繩芯)。2.不斷提高各個元部件的性能問題,增加設(shè)備可靠性元部件的性能與設(shè)備的可靠性是設(shè)備開機率多少的主要取決因素,除此之外,國內(nèi)還需要研發(fā)出更多的新型技術(shù)與元部件,從而進一步提高設(shè)備的綜合性能,最終達到高效率高產(chǎn)量的特點。3.增加功能類型,達到一機多用為了是國內(nèi)的帶式給料機可以達到效益最大化,則應(yīng)增加研發(fā)例如運人運物或者可以兩向運輸?shù)墓δ?,研發(fā)特殊型機器達到一機多用的目的。6第3章 移動皮帶給料機機械部分的設(shè)計3.1 移動式皮帶給料機設(shè)計3.1.1 設(shè)計參數(shù)及設(shè)計要求出力:1300-1800t/h;帶速:0.5m/s;行程:2400mm;帶寬:1600mm。移動皮帶給料機主傳送一般由驅(qū)動電機帶動有滾輪支撐的皮帶實現(xiàn)物料的輸送,物料通過受料斗進入受料槽通過皮帶運送的指定的地點。本文研究的對象主要是移動皮帶給料機的總體設(shè)計包括機架,受料斗,倒料槽各部分的設(shè)計。3.1.2 移動式皮帶給料機的基本構(gòu)成下面簡要介紹一下車體移動式皮帶式給料機基本構(gòu)成:連接裝置 ,主要是將兩個車體連接在一起,這樣就可以使較長的車體截成兩截,可以使兩車體間有一定的旋轉(zhuǎn)角度這樣可以使得在給料的過程中更加靈活;車體上載有落料斗,受料斗組合,導(dǎo)料槽,他們主要是控制進料和落料的,這些是主要的框架部分,煤炭給料系統(tǒng)的煤炭供應(yīng)是通過滾筒驅(qū)動裝置,它由一種與彈性柱銷聯(lián)軸器類似的具有彈性的2個梅花形聯(lián)軸器ML7組成,一個型號為M3RSF50的圓錐圓柱齒輪減速器,還有一個Y系列的三相異步電動機,還有800X1600的傳動滾筒400X1600的改向滾筒以及NN-150的尼龍帆布皮帶組成。采用螺旋式拉緊裝置是對輸送帶施加力的主要途徑,通過該裝置讓傳輸帶與滾筒之間不會出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象發(fā)生,同時保證傳輸帶可以獲得足夠的張力,并且該裝置可以限制傳輸帶在托輥上的垂直度,最終使設(shè)備正常工作。而對于張緊裝置來說則需要放置在盡可能小一些的位置上,以使傳送帶上的張力最小,并靠近傳動管筒,以便于維護。它采用類似于滾軸絲杠的傳動機構(gòu),可以實現(xiàn)自鎖,很好的完成了施加拉緊力的任務(wù),還通過皮帶壓緊裝置粗調(diào)。另外,移動式皮帶式給料機的另一特點在于行走,給料機可以有一定的行走距離,這就要通過車體驅(qū)動裝置來完成,它應(yīng)用了齒輪齒條傳動機構(gòu),它包括一減速器,一個電機,一個彈性柱銷聯(lián)軸器連接一傳動軸,軸上裝有兩個齒輪來驅(qū)動車體上的齒條是車體運動。還有其他一些輔助裝置。移動式皮帶式給料控制系統(tǒng)構(gòu)成:對滾筒驅(qū)動裝置的控制主要包括繼電器,接觸器,以及測速器,由于滾筒驅(qū)動裝置需要變速,所以我引進了變頻器來改變電源的頻率,以此來改變驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速,繼而起到調(diào)劑速度的作用;對行走驅(qū)動控制主要包括繼電器,接觸器和轉(zhuǎn)速器。3.2 滾筒驅(qū)動裝置的設(shè)計過程3.2.1 滾筒驅(qū)動電機的選擇移動式皮帶式給料機主要設(shè)計以下部分:車體連接裝置,車體驅(qū)動裝置(驅(qū)動裝置有一個電機通過聯(lián)軸器與傳動裝置相連,實現(xiàn)傳動),車體,倒料槽,滾筒驅(qū)動裝置(同過聯(lián)軸器連接電機和滾筒驅(qū)動裝置),螺旋拉緊裝置,行走輪組,受料斗,頭部護罩,輔助裝置等。我主要負責移動皮帶給料機行走與驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計、虛擬裝配與控制(行走、驅(qū)動)。設(shè)計移動式皮帶給料機的行走和驅(qū)動系統(tǒng);虛擬組裝設(shè)計零件,控制滾筒驅(qū)動電機。主要設(shè)計參數(shù):出力:1300t/h;帶寬:1600mm;帶速:0.5m/s;行程:2400mm。下面是滾筒驅(qū)動裝置的設(shè)計過程:1.設(shè)計依據(jù):市場上現(xiàn)有皮帶給料機2.根據(jù)設(shè)計依據(jù)以及所給的主要設(shè)計參數(shù):初選定尼龍帆布NN-150,N=6,作為給料設(shè)備,一般取帶速小于0.5m/s,查表取帶寬1600mm,它應(yīng)該較滾筒短50-100mm。.3.輸送能力的計算,皮帶式給料機的最大輸出能力一般取決于皮帶上的工作物的最大截面積,皮帶運動速度和給料機的傾斜因數(shù),題目給出1300t/h。.4.傳動力和需用功率的計算:圓周驅(qū)動力Fu由公式:f為模擬摩擦系數(shù),根據(jù)給料機水平安裝,帶速低物料內(nèi)摩擦系數(shù)小,f取為0.02。根據(jù)帶NN-150,Z=6,Qb=23.94kg/m,d=11.11mm.,Iv為輸送能力cos=1,傾斜角為零。附加阻力Fn,F(xiàn)n=Fba+F1 Iv為輸送能力,B=1600mm,F初選3200N,d=11.1mm,D=800mm特種阻力:,b1 是導(dǎo)料擋板內(nèi)部寬度,b1=1300mm,d為輸送帶厚度,d=11.1mm,為軸承內(nèi)孔徑,225/300,l為裝有導(dǎo)料擋板設(shè)備的長度,5030mm。.所以,傳動滾筒軸的功率計算:驅(qū)動電機的功率計算:根據(jù)功率計算來選擇電動機的型號,查表得Y250-8的電動機,它是Y系列(IP44)小型三相異步電動機,Y表示異步電動機,250表示中心高,M表示機座長度代號,6表示極數(shù)他的個參數(shù)如下:P額=37KW,額定電流=63A,轉(zhuǎn)速是1000r/min,轉(zhuǎn)動慣量0.834kg*m2,質(zhì)量是450kg。輸送帶張力計算:輸送帶的張力在設(shè)備整個工作過程中是不斷地變化的,影響張力的因素非常多,為了保證設(shè)備可以正常工作,所以輸送帶張力應(yīng)在任何情況下滿足以下要求:.輸送帶的張力應(yīng)該在不管何種情況下都能滿足輸送帶與滾筒之間不會打滑的條件。.在輸送帶上作用的張力不應(yīng)該過小,以至于影響設(shè)備正常運行。輸送帶最大張力近似計算:約等于因此,,其中ka為啟動系數(shù),通過查表可知系數(shù)應(yīng)取1.6,為傳動滾筒與輸送帶間摩擦系數(shù),取為0.4,為傳動滾筒圓包角,是180度,查表得是3.51。計算=372393.56N輸送帶層數(shù)的計算:,N是輸送帶的靜安全系數(shù),取為n=12,是輸送帶縱向拉斷強度,(N/mm.層)所以所以取Z=6。3.2.2 滾筒驅(qū)動裝置減速器,聯(lián)軸器及軸承的選擇1.減速器的選擇:初選傳動滾筒為8001600的,改向滾筒為6001600的傳動滾筒的角速度=0.5/0.4=1.25rad/s電動機的額定角速度=23.14740/60=74.313rad/s,所以所需減速器的傳動比是i=74.313/1.25=61.96,由于減速比是25i75,查表得應(yīng)該選擇圓錐圓柱齒輪減速器,選擇了sew-傳動裝置(天津)有限公司的運輸機的減速器,型號為M3RSF50型。2.聯(lián)軸器的選擇:查表得出型是帶式給料機的載荷類別,工況系數(shù)ka是1.25。聯(lián)軸器的選擇需要許多條件,需要根據(jù)負載情況,計算轉(zhuǎn)矩,軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速進行選擇。先選擇聯(lián)軸器2:兩軸端的直徑45和65計算轉(zhuǎn)矩是最大轉(zhuǎn)矩NM 根據(jù)軸端直徑,以及Tc710Nm.因此查閱標準GB5272-85,由于梅花形彈性聯(lián)軸器與其他型號相比結(jié)構(gòu)更加簡便且具有優(yōu)越的緩沖性以及抗震性,從而可以更好地補償兩個軸之間的相對位移,在各種中小型功率傳動的軸系上面,運行時溫度可在-35到+80之間工作,適用范圍也因此擴大,故應(yīng)當選擇梅花型彈性聯(lián)軸器ML7。選擇聯(lián)軸器1:兩軸端的直徑140和190計算轉(zhuǎn)矩是最大轉(zhuǎn)矩Nm根據(jù)軸端直徑,以及Tc31500Nm。因此查閱標準GB5014-85,選擇類似于彈性銷的聯(lián)軸器。柱銷因為由尼龍制成,故具有了一定的彈性,相比其他也具有更加良好的耐磨性,它的形狀通常為圓柱形。我們根據(jù)移動帶式給料機的特性可以選擇圓柱形狀與鼓形狀組合,若設(shè)備運行時負載穩(wěn)定并且安裝精度要求高的情況下,則可以選擇采用圓柱形狀螺柱。這種聯(lián)軸器與彈性銷聯(lián)軸器極為相似,但是相比之下該聯(lián)軸器具有了傳遞扭矩的優(yōu)良性,結(jié)構(gòu)更加簡單且安裝簡易,制造方便,對于耐用性和特殊性來說也更優(yōu)越,與此同時,它具有減震與減振的功能,兩連接軸軸向位移恒定,并且徑向與角位移量更小,軸向運動大,適合用于旋轉(zhuǎn)變化與頻繁啟動。然而尼龍插頭對溫度極其敏感,所以在工作時對溫度也有要求,需要限制溫度最低不得少于-20,最高則不得超過+70。3.軸承的選擇:可以通過傳動滾筒傳動軸的尺寸來確定。 滾筒傳動軸直徑為190,軸承為61838。3.3 行走驅(qū)動裝置的設(shè)計過程3.3.1 設(shè)計依據(jù)主要是依據(jù)車體的行程2400mm,車體速度不能過快,設(shè)計車體速度為1.5m/min。3.3.2 設(shè)計計算設(shè)計的大體思路是:移動式皮帶式給料機在移動的過程中不加載荷,因此,行走驅(qū)動電機的主要功率是移動式皮帶式給料機的自重帶來的,由于車體速度很慢,功率主要消耗在車輪與導(dǎo)軌之間的摩擦力上,而且車輪遇到軌之間的摩擦是滾動摩擦,移動式皮帶式給料機總重是40噸,有8個車輪子,所以計算出每個輪子的所受重力,在查出車輪與導(dǎo)軌之間的滾動摩擦系數(shù),就可以計算出滾動導(dǎo)軌與車輪之間的滾動摩擦力,進而可以求出轉(zhuǎn)矩,車輪的直徑是事先已知的,在由移動式皮帶式給料機的行走速度可以知道輪子的轉(zhuǎn)速,就可以知道每個輪子的所需功率。這樣就大體可以計算出所需電動機的功率了。具體計算過程是:給料機的總質(zhì)量是,得到總重是,每個車輪的總是。,查表得滾動摩擦系數(shù)f一般取為0.030.09,則可以計算出滾動摩擦力=0.0949050=4414.5N,根據(jù)車體行走速度選車輪直徑是d=0.25m,轉(zhuǎn)矩由此計算出車輪的角速度是=0.025/0.125=0.2m/s,則這樣一個輪子的功率就可以=110.3W,因此可以計算出軸功是,=882.4W。選電機4KW的??芍嚎傮w設(shè)計的同學選擇的電動機功率符合使用要求。3.3.3 帶傳動力的計算在開始運行之前,皮帶與皮帶輪之間將產(chǎn)生一個力,通過這個力可以產(chǎn)生足夠的摩擦力來使皮帶開始旋轉(zhuǎn),在這個時候上下兩個皮帶與輪之間的張力一樣。在開始運行之后,上下皮帶兩邊的拉力將產(chǎn)生一個差值f,f之間的差別則是由電動機驅(qū)動主動滾筒與電動機所驅(qū)動的皮帶產(chǎn)生的摩擦相關(guān),這個差值就是有效張緊力。如圖31所示。圖3.1 帶的傳動原理示意圖由圖可知有效拉力式中v-帶速P傳動功率,kwFu邊拉力Fd松邊拉力根據(jù)歐拉公式,對于預(yù)緊張力而言,當Ft超過了規(guī)定的某一個極限的時候,皮帶會在輪上開始打滑,這時則需要滿足條件式中:m皮帶和主動的摩擦系數(shù);a皮帶包角。則有 與此同時,皮帶在帶輪邊緣運動時將產(chǎn)生離心力,這是因為離心力將另外產(chǎn)生拉力fc在式中q為皮帶的線密度。由于離心力產(chǎn)生的張力fc與皮帶張力相比微乎其微,故可以在計算中忽略不計。2.皮帶傳動能力的影響因素帶式給料機的生產(chǎn)效率和帶式承載能力是密不可分的,必須考慮影響帶式給料機傳輸能力的因素。皮帶的傳送能力取決于最大有效圓周力的大小,該大小與預(yù)緊張力成比例(無支撐輥)。預(yù)緊張力與皮帶和滾筒之間產(chǎn)生的正壓力呈正相關(guān)趨勢,預(yù)緊張力越大,運行過程中所產(chǎn)生的摩擦力也隨之增大,這時皮帶的承載能力也就隨之變大。但是如果預(yù)緊張力過大,皮帶就會摩擦起熱,皮帶的磨損將越來越嚴重,從而皮帶的使用壽命將大大縮短。反而言之,如果預(yù)緊張力過低,設(shè)備運行時的工作能力將無法被完全利用上,皮帶就會開始跳動或者滑動,所以在工作時要針對不同的負載來設(shè)定不同的預(yù)緊力,所以包角的大小和最大有效周向力與總摩擦力呈現(xiàn)正向相關(guān)因素,它們越大則設(shè)備的傳遞能力就越強。其中最大有效圓周力也是對皮帶與滾筒材料的影響因素,它與摩擦系數(shù)成正相關(guān),摩擦系數(shù)越大則摩擦力就越大,設(shè)備運行時傳遞能力也隨之增大。總而言之,在設(shè)計皮帶傳動裝置時,為了滿足預(yù)期的效果,必須要考慮到預(yù)緊力、包角以及摩擦系數(shù)在設(shè)計中造成的影響,根據(jù)以上因素合理進行設(shè)計。第4章 移動皮帶給料機CATIA制作過程 4.1 相關(guān)零件的制作過程1 行走輪組裝配圖 4.1氈圈圖 4.2卡板圖 4.3軸套圖 4.4套蓋氈圈1與氈圈2制作過程一致,以氈圈1為例介紹,首先在草圖模式中作出圓形100和79的平面圖然后返回立體模式進行拉伸得到8,(如圖4.1所示)。.卡板:首先在草圖模式中作出面板的平面圖然后返回立體模式進行拉伸得到,然后任選其中任一面進入草圖模式畫出孔的平面圖,回到立體模式應(yīng)用POCKET命令進行挖孔,(如圖 4.2)。. 軸套:首先在草圖模式中作出圓形的平面圖然后返回立體模式進行拉伸得到軸套的立體圖,(如圖4.3所示)。.套蓋:首先在草圖模式中作出2個圓,然后返回立體模式進行拉伸得到下面的圓環(huán),然后任選其中任一面進入草圖模式畫出孔的平面圖,回到立體模式應(yīng)用POCKET命令進行挖孔,(如圖4.4).(圖4.5)是行走輪組裝配圖,主要用到面接觸,以及同軸的命令。 圖 4.5行走輪組裝配圖2. 車體驅(qū)動裝置如下圖:圖4.6擋板圖4.7柱銷圖4.8半聯(lián)軸器1圖4.9軸器.擋板:在草圖模式下,畫出兩個圓,在進入立體模式下,進行拉伸,然后進行挖空,最后進行陣列,則得到擋板,(如圖4.6)。.柱銷:通過拉伸得到柱銷(如圖4.7)。.半聯(lián)軸器1:(如圖4.8),通過拉伸兩次獲得聯(lián)軸器毛坯,通過鉆孔獲得半聯(lián)軸器1。.軸器:(如圖4.9),主要用到面接觸,以及同軸的命令。2.齒輪裝配:如下圖:圖4.10軸圖4.11鍵1(1).軸:(如圖4.10),先通過四次拉伸得到聯(lián)軸器的毛坯,在通過挖空得到鍵槽的形狀。.鍵1:(如圖4.11),先畫出鍵槽的形狀,在拉伸得到。3. 滾筒驅(qū)動裝置: 如下圖:圖4.12半聯(lián)軸器圖4.13擋板(1)半聯(lián)軸器:(如圖4.12),先通過兩次拉伸得到聯(lián)軸器的毛坯,在通過挖孔得到半聯(lián)軸。2 .擋板:(如圖4.13),通過拉伸得到。3 .聯(lián)軸器:(如圖4.14),主要用到面接觸,以及同軸的命令得到。圖4.14聯(lián)軸器4. 螺旋拉緊裝置:圖4.15固定板圖 4.16滑架1 .固定板:(如圖4.15),主要通過拉伸得到。2 .滑架:(如圖4.16),主要通過拉伸得到滑架的雛形,在通過挖孔得到此零件。3 .圖:(如圖4.17),主要用到面接觸,以及同軸的命令得到。圖4.17裝配圖4.2 移動皮帶給料機及相關(guān)零件的制造過程 受料斗模型的建立:受料斗部分主要是由受料斗和進料口兩部分組成?,F(xiàn)在常用的都是單受料斗,物料外溢現(xiàn)象比較嚴重,本設(shè)計采用雙受料斗中間采用鋼板相連,防止物料散落,碰傷下面的機體,同時上面焊接槽鋼增加受料斗的剛度和強度。受料斗的模型(如圖4.18所示)。進料斗法蘭的模型的建立,模型(如圖4.19)。圖4.18斗模型圖4.19料斗法蘭的模型倒料槽部分的設(shè)計:倒料槽部分包括倒料槽,皮帶壓緊裝置,倒料槽迷宮式防溢裙板和壓蓋。防溢裙板主要是為了防止物料的散落。壓蓋模型(圖如4.20)。倒料槽底蓋模型(如圖4.21)。圖4.20壓蓋模型圖圖4.21蓋模型倒料板模型(如圖4.22)。倒料槽裝配(如圖4.23)。車體模型(如圖4.23)。頭部護照部分的設(shè)計:頭部護照手把(如圖4.25)。監(jiān)視門(如圖4.26)。頭部護罩裝配(如圖4.27)。圖4.22板模型圖4.23槽裝配模型圖4.24圖4.25部護照手把模型圖4.26門模型圖4.27部護罩裝配模型車體連接裝置:絞耳1模型(如圖4.28)絞耳2的模型(如圖4.29)。柱銷的模型(如圖4.30)示。軸端擋板的模型(如圖4.31)所示。車體連接裝置裝配圖(如圖4.32)所示。圖4.28耳1模型圖4.29耳2模型圖4.30銷模型圖4.31軸端擋板模型圖4.32車體連接裝置裝配圖模型第5章 移動皮帶給料機強度校核5.1 主要部分強度校核車體是移動皮帶給料機的重要組成部分,是受料斗和倒料槽的支架,強度關(guān)系到整個機器的安全性和使用壽命,因此,對車體的強度校合是非常重要的。由于車體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且各部分受力不均,計算比較困難。在實際設(shè)中一般采用偏于安全的設(shè)計方法,所以在校合過程中,首先對模型進行簡化。受料斗形狀復(fù)雜,而且為焊接件,將其簡化為梯形槽體,安全性計算,假設(shè)受料斗滿載工作,就是工作時,受料斗內(nèi)全部被裝滿,在實際中這種情況一般是很難發(fā)生的。根據(jù)簡化受料斗的截面大致形狀為梯形,上底長1500mm下底900mm高為600mm。簡化如圖5.1。5.1受料斗截面長度7964mm,所以,可以計算出車體上受到的總的力為煤的重力倒料槽的重力和受料斗的重力之和,可認為均勻作用于車體上,車體為焊接件,而且車體兩部分受力基本相同,只要計算半部分就可以知道車體的強度是否足夠,車體的大致橫截面形狀示意如下。根據(jù)材料力學知識可將車體簡化為簡直梁進行校合,建立力學模型如圖5.2所示。圖5.2車體力學模型l=7450mm對A取矩對B點取矩 取最大彎矩:對A:對B: 由計算數(shù)據(jù)判定最大彎矩在B截面,所以最大彎矩Mzmax在A或B截面上,根據(jù)截面尺寸計算Iz:車體橫截面如圖5.3所示。圖5.3車體橫截面圖帶入數(shù)值,其中,a=2500mm,H=30mm,t=8mm,d=12mm。由彎曲強度條件公式有:,帶入數(shù)據(jù),解得:max=15.4MPa由材料力學材料強度指標查Q235的=120MPa比較max和,由于max,故車體的彎曲強度符合。校核車體的切應(yīng)力強度條件關(guān)于腹板所受的彎曲應(yīng)力,在y平面從中性軸起始的每點l,方向與FQ同向。陰影面積對中性軸的靜矩人因而帶入數(shù)據(jù)FQ=311.37q,其中,q腹板腹沿高度的最大腹板切應(yīng)力在中性軸上呈拋物線分布。令y=0帶入數(shù)據(jù)a=250mm,d=12mm,t=8mm,H=430mm,h=412mm。得到max =14.2MPa由于腹板承載著切應(yīng)力的大部分,而翼板只承載著切應(yīng)力很小的一部分,所以只需校核腹板的切應(yīng)力即可。查材料力學表得=500 MPa,max因此,車身的切應(yīng)力的強度是符合恒定的,并且通過強度校核來驗證車身的強度。5.2 行走輪組軸的校核車輪是皮帶給料機的重要組成部分,是支撐整個車身和負載的主要部件。 調(diào)整車輪的強度非常重要,因為強度與整個機器的安全性和使用壽命有關(guān)。由于車輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且承受力的部分主要是軸,且整個車輪計算比較困難。在實際設(shè)計中一般采用校核軸的計算方法,軸的尺寸是80170,將簡圖簡化為下圖5.2.1, 圖5.4軸車輪在設(shè)計校核的過程中,要用到整體設(shè)計的車體和以及在受料斗的輸送物的質(zhì)量,因此,要用到整體設(shè)計者的設(shè)計結(jié)果:長度7964mm,所以,可以計算出車體上受到的總的力為煤的重力倒料槽的重力和受料斗的重力之和,可認為均勻作用于車體上,車體為焊接件,而且車體兩部分受力基本相同,只要計算半部分就可以知道車輪的強度是否足夠,車體的大致橫截面形狀示意如上5.4根據(jù)機械設(shè)計課對軸的校核知識,可建立力學模型:半個車體總重帶入數(shù)據(jù)是:=8007.964(0.1+1.5) 0.6/2=3058.176 kg=3058.1769.81=30000.70656N一個輪子的受力=7500.17664N軸的橫截面積行走輪組軸的受力(如圖5.2.2)所示:圖5.5走輪組軸的受力=40MPa,因此軸是合格的。5.3 滾筒軸的校核對滾筒軸的校核過程大致介紹如下:傳動滾筒軸與滾筒之間通過鍵聯(lián)接,作用在滾筒上的重物通過滾筒作用在傳動軸上,所受為均布載荷q,而滾筒通過其兩端面作用在傳動軸上,將其簡化為簡直梁,大致受力圖如下圖5.5圖5.6受力及彎矩由于給料機兩面是對稱的,只需校核一面的即可,軸的旋轉(zhuǎn)速度非常小,可按照靜強度計算。由圖可以知道距一端350mm處為危險截面。這部分采用C語言編程的方式來校核給料機的傳動軸的強度。下面介紹一下程序中變量的含義:density是物料的密度,d是傳動軸的直徑,g表示重力加速度,l表示作用在傳動軸上一段物料的長度,采取近似的方法,取為軸的直徑,v表示帶的速度,m表示物料的質(zhì)量,s表示物料在受料斗內(nèi)的橫截面積,a表示橫截面上底的長度,b表示橫截面下底的長度,h表示橫截面的高度,P表示傳動軸的功率,Mp表示軸所受得轉(zhuǎn)矩,n表示軸的轉(zhuǎn)速,M表示表示危險截面的所受的力矩,stress表示應(yīng)力,stress1表示許用應(yīng)力,F表示作用在軸上的力,G表示作用在滾筒上的總重量。第6章 移動式皮帶式給料機電氣部分設(shè)計6.1 電器控制部分6.1.1 電器控制部分的總體設(shè)計總體設(shè)計:移動皮帶是煤炭工業(yè)運輸工業(yè)中常用的運輸工具,而且工作環(huán)境惡劣,要求精度不高,而且功率大,比較適合用普通自動的交流控制。本部分主要介紹移動式皮帶式給料機的行走驅(qū)動控制電路,滾筒驅(qū)動控制電路。行走驅(qū)動控制電路要完成的主要功能:由于移動式皮帶式給料機要完成雙路給料控制,落料斗要在兩個位置停留,所以要實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn),這樣可以使移動式皮帶式給料機在兩個方向上移動;自耦降壓啟動;在固定位置要精確地定位,以使移動式皮帶式給料機能及時停止,因此需要采取制動,我采用能耗制動的方法。滾筒驅(qū)動控制電路要完成的主要任務(wù)是:由于對移動帶式給料機的要求只是需要完成給料的過程,所以設(shè)備在設(shè)計中只需要電機進行單方向工作,可采用自耦降壓啟動方法與能耗制動方法,在滾筒驅(qū)動控制電路中,一個非常重要的裝置是變頻調(diào)速,由于在移動式皮帶式給料機給料的過程中,出力是可大可小的,因此,滾筒的轉(zhuǎn)動速度需要變化,所以在電路里安裝了變頻器,它可以調(diào)節(jié)交流電的頻率,實現(xiàn)電機的調(diào)速功能。6.1.2 移動皮帶給料機電路設(shè)計移動皮帶是煤炭工業(yè)運輸工業(yè)中常用的運輸工具,而且工作環(huán)境惡劣,要求精度不高,而且功率大,比較適合用普通自動的交流控制。由于是皮帶給料機,所以皮帶驅(qū)動電機不允許帶動皮帶反轉(zhuǎn)所以電機要單向轉(zhuǎn)動,在啟動過程中,采用常用的星形-三角形開關(guān)啟動來減小啟動電流。星形-三角形啟動的優(yōu)點是裝置簡單,經(jīng)濟性好,啟動電流低,由于我國工業(yè)常用電壓是380v,所以在經(jīng)濟性和使用性方面,星三角換接都是比較適合的啟動方式。在皮帶給料機工程中希望給料機能夠迅速制動,所以本設(shè)計采用了換接制動的,并加入速度繼電器,在皮帶速度等于零的時候切斷電源。由于在工作中,為了適應(yīng)不同的運輸量的要求,在電路中加入變頻器,實現(xiàn)電機的調(diào)速,達到要求的運輸量。皮帶行走電機由于要帶動整個皮帶給料機在導(dǎo)軌上往復(fù)運動,所以行走控制電路要能夠控制行走電機正反轉(zhuǎn),在車體齒條兩端加入接近開關(guān),使車體在運動到極限位置時自動斷電,切斷電源,并且按鈕復(fù)位,在下一次啟動行走電機的時候,電機反轉(zhuǎn),避免危險情況發(fā)生。6.2 關(guān)于電動機的選擇三相異步電動機工作的首要條件是其定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,已知規(guī)定的相功率與他們之間的電壓在相位上相差120左右,并且三相異步電動機中的定子的三個繞組之間也彼此間隔120,因此一旦定子繞組可以通過,三相電源打開,定子繞組則在此時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,如圖6.2所示,其顯示的是定子繞組在四個瞬間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的過程,當每次電流變化了一個周期之后,旋轉(zhuǎn)磁場則在空間進行一次旋轉(zhuǎn),也就是說旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流變化同時進行。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n=60f/P,其中f為電源頻率、P為磁場的磁極對數(shù)、n以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)為計量單位,從該式可以看出電動機的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)與電源頻率相關(guān),所以可以通過改變磁極數(shù)或者變頻的方法來控制交流電動機的轉(zhuǎn)速,為了實現(xiàn)交流電動機的無級調(diào)速,現(xiàn)在經(jīng)常使用變頻的方法,而改變磁極的方法在以前是主流,現(xiàn)在已經(jīng)過時了。從圖6.3可以看出,旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與繞組電流相位相關(guān),當相序A、B、C呈順時針排列,則磁場順時針旋轉(zhuǎn),但如果電源線中其中兩個對調(diào)一下的話,那么B相的電流在C相繞組中進行流動,而C相電流在B相繞組中進行流動,相序也從A、B、C排列變?yōu)镃、B、A排流,此時磁場的旋轉(zhuǎn)方向也變?yōu)槟鏁r針旋轉(zhuǎn),通過這種原理就可以輕松改變磁場的旋轉(zhuǎn)方向,并且定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場后,轉(zhuǎn)子棒阻擋旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線并感應(yīng)出電流,之后通過旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力,同時產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子沿著磁場方向以n1的速度進行旋轉(zhuǎn),一般情況而言,電動機工作時實際的速度n1比旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n要慢一些,假設(shè)規(guī)定了n=n1,故轉(zhuǎn)子棒與旋轉(zhuǎn)磁場之間無相對的運動磁場線將不會被阻擋也不會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子速度n1必須比旋轉(zhuǎn)磁場的速度n小,也因為如此三相電動機也被叫做異步電動機。圖6.1交流電機圖6.2三相交流電機相位圖圖6.3流電機啟動相位圖為了滿足設(shè)計產(chǎn)品的工作要求的要求本設(shè)計選購了由北侖恒峰公司生產(chǎn)的交流電機。皮帶驅(qū)動電機型號為MDSP250M-6,功率37KW/臺,轉(zhuǎn)數(shù)1000r/min。6.3 常用的控制電器介紹與選用在正常的工業(yè)生產(chǎn)中一般所使用的設(shè)備通常是用來完成連接或斷開電路,并且可以控制調(diào)節(jié)與保護電氣裝置的低壓設(shè)備,這種設(shè)備的電壓普遍低于550V。電氣設(shè)備如果按動作性質(zhì)進行分類的話可以分為兩類,一種是沒有電源的,單純依靠人工完成或者通過其他外力來進行連接與斷開電路的過程的非自動電器,例如刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)與行程開關(guān),其中刀開關(guān)一般應(yīng)用于不需要過多次數(shù)的切斷或者閉合的交流與直流低電壓電路,并且在電路中流過的電流不會超過額定電壓下的額定值。而轉(zhuǎn)換開關(guān)在工業(yè)中可以解決刀開關(guān)在電流偏小的情況下對電路的控制不方便的缺點,并且轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)緊湊,需要空間不大,通過手動擰轉(zhuǎn)就可以進行操作,方便省力,在工業(yè)生產(chǎn)中轉(zhuǎn)換開關(guān)也很好的替換了刀開關(guān);電氣設(shè)備另一種類型是具有電磁體之類的動力機構(gòu)的自動電器,這種類型可以隨時根據(jù)指令、信號或者參數(shù)來自動運行,進而完成打開或者關(guān)閉工作中的電路,例如接觸器、繼電器和自動開關(guān)等。其中接觸器是一種通過外部信號根據(jù)負載控制住電路進而實現(xiàn)利用電磁力自主打開或關(guān)閉電器的自動控制電路。接觸器一般分為交流接觸器、直流接觸器、真空接觸器與半導(dǎo)體接觸器,其中交流接觸器的結(jié)構(gòu)一般為兩個斷電的直動型號與一個斷點的旋轉(zhuǎn)型,前者較后者相比體積更小,重量輕盈,但是后者在維護方面更容易一些,并且很輕松的就可以將接觸器配置為單級、次級、多級結(jié)構(gòu);直流接觸器的工作原理與交流接觸器相似,但是與之不同的是它需要擁有一個獨特的滅弧能力,因為當直流的連接被阻斷時,在斷點上產(chǎn)生一個很高的能量,從而電感負載存儲的磁場能量將會被釋放,中容量或大容量直流接觸器通常對整個結(jié)構(gòu)使用單個斷點平面布局,其特點是在斷開過程中電弧距離較長,并且可以包含一個滅弧罩,而小容量的直流接觸器使用兩個斷點的三維結(jié)構(gòu);真空接觸器(LC1-V*)與一般使用的空氣接觸器相似,但是它在真空斷路器中將觸電封閉,并且它很高的開關(guān)電流以及很高額定工作電壓;半導(dǎo)體接觸器沒有活動部件,壽命比其他類型接觸器更長,運轉(zhuǎn)速度也非???,并且擺脫了爆炸、灰塵或者有害氣體與沖擊性影響的弊端??偠灾?,接觸器與繼電器控制電路、遠程控制或互鎖相關(guān)的電氣設(shè)備一起使用,適合在頻繁工作或者遠程工作的條件下進行使用,再低壓時及時開啟保護功能,壽命長并且具有小體積不占過多空間的特點。另外設(shè)備工作時打開和關(guān)閉獨立電路則需要繼電器進行分配,繼電器的工作實質(zhì)是根據(jù)傳遞輸入的信號來實現(xiàn)不同的控制要求,而打開關(guān)閉獨立電路則是通過壓控線圈繞組產(chǎn)生磁場實現(xiàn)。繼電器種類比較多,而經(jīng)常使用的主要有電流繼電器,電壓繼電器,中間繼電器,速度繼電器,電磁繼電,壓力繼電器,電子表磁繼電器,熱繼電器等。電流繼電器的工作以電流信號為基礎(chǔ),所以電流繼電器的選擇也要根據(jù)電路中的電流類型進行選擇,而且電流繼電器匝數(shù)比其他繼電器少,導(dǎo)線的直徑大并且可以承載的電流也偏大。電壓繼電器的工作以電壓信號為基礎(chǔ),所以電壓繼電器的選擇也是根據(jù)電路中的電壓類型以及額定電壓大小來進行選擇,它的種類分為欠電壓繼電器以及過電壓繼電器。中間繼電器與電壓繼電器相似,但是相比之下,中間繼電器觸電更多,也因為這個原因電流更大,工作時對它的操作更加靈活。熱繼電器利用電流熱效應(yīng)進行工作,它根據(jù)被控制的對象溫度來控制電流的設(shè)備,當電動機發(fā)生過載情況就不會超過溫升標準,從而大大縮短電機的使用壽命,這是熱繼電器就可以保護電動機不會過載。速度繼電器與其他不同,它以速度變化為輸入的非電信號檢測設(shè)備,當檢測到速度達到設(shè)定的標準時自動輸出一個開關(guān)信號,該繼電器一般應(yīng)用于糧食化工等行業(yè)中實現(xiàn)檢測、控制與保護的功能。電磁繼電器的工作原理是電流通過電磁線圈時,電磁鐵會吸引電樞并將其傳遞到接觸系統(tǒng),傳動到接觸系統(tǒng),使觸點動作,斷開或更改控制電路。電子表磁繼電器一般可分為極化繼電器和非極化繼電器。在本次畢業(yè)設(shè)計中,由于完成的功能簡單,電路簡單,因此只需采用交流的繼電器和接觸器。電路設(shè)備中除了像接觸器與繼電器一類的控制線路外還需要用于切換與控制線路的主要電器,也就是眾所周知的按鈕開關(guān),除了按鈕外還有萬能開關(guān)、主令控制器等,而有些主令電器通過設(shè)備機械中的部件來自動啟動,例如行程開關(guān)就是這樣的原理。在接卸市場中普遍使用的是電感式和電容式接近開關(guān)。電感式接近開關(guān)的組成結(jié)構(gòu)是振蕩器與整形放大器,
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