圖書(shū)分類(lèi)號(hào)： 密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 液壓皮帶張緊和監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)液壓皮帶張緊和監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì) THE DEVICE DESIGN OF THE HYDRAULIC TENSIONER AND THE DETECTION OF THE BELT CONVEYOR 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱(chēng)機(jī)電學(xué)院 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 2011 年5 月27 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) I 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研 究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何 其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢 獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。 本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書(shū) 本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即： 本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。 徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件 和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的 全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn) 行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) I 摘要 本論文是設(shè)計(jì)一種用于帶式輸送機(jī)的液壓自動(dòng)張緊及檢測(cè)裝置。首先，通過(guò)查閱資 料，分析了現(xiàn)有的張緊裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了裝置的總體布局。其次，通 過(guò)對(duì)工況要求的分析，選擇液壓張緊的方式，并查閱資料設(shè)計(jì)了該裝置的液壓系統(tǒng)，主 要部件液壓缸以及對(duì)部分輔助液壓元件進(jìn)行了計(jì)算和選擇。最后，通過(guò)與指導(dǎo)老師交流 和查閱資料選擇了用單片機(jī)控制的液壓檢測(cè)裝置對(duì)皮帶進(jìn)行自動(dòng)張緊。采用單片機(jī)具有 反應(yīng)快，實(shí)時(shí)監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到生產(chǎn)使用的要求。該裝置可作為大型帶式輸送機(jī)的張緊 裝置，例如煤礦上的帶式輸送機(jī)等。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 帶式輸送機(jī)；液壓系統(tǒng)；液壓缸；單片機(jī)；絞車(chē) 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) II Abstract This paper is to design a hydraulic auto-tensioner and a detection device for the belt conveyor. First accessing to information, I analyzed the advantages and disadvantages of the existing tensioning device. And on this basis, I designed the overall layout of the device. Secondly I analyzed the working conditions and selected the hydraulic tensioning mean, then designed the hydraulic system of the device and the important hydraulic cylinder. I also calculated and chose the hydraulic components on the part of the auxiliaries. Finally with the guidance of teacher and accessing to information I selected SCMs to control the hydraulic cylinder for the belt conveyor. I used SCMs, which have a quick reaction and a real-time monitoring, to achieve the requirements of the production and use. The device can be used as a large belt tensioning device, such as the coal conveyor and so on. Keywords belt conveyor hydraulic system hydraulic cylinder SCM winch 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) I 目目 錄錄 摘要I AbstractII 1 1 緒論緒論.1 1.1 帶式輸送機(jī)簡(jiǎn)述.1 1.2 帶式輸送機(jī)的工作原理.1 1.3 帶式輸送機(jī)的構(gòu)成及特點(diǎn).1 1.3.1 帶式輸送機(jī)的構(gòu)成.1 1.3.2 帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)2 1.4 帶式輸送機(jī)張緊裝置的作用和類(lèi)型3 1.5 現(xiàn)有帶式輸送機(jī)張緊裝置的原理及特點(diǎn).3 1.5.1 重錘式張緊裝置3 1.5.2 螺旋式張緊裝置4 1.5.3 鋼繩絞車(chē)式張緊裝置4 1.5.4 電控自動(dòng)張緊裝置4 1.6 帶式輸送機(jī)液壓張緊裝置.5 1.7 液壓式自動(dòng)張緊裝置的設(shè)計(jì).7 2 2 皮帶運(yùn)輸機(jī)液壓自動(dòng)張緊裝置的總體結(jié)構(gòu)皮帶運(yùn)輸機(jī)液壓自動(dòng)張緊裝置的總體結(jié)構(gòu).8 2.1 總體結(jié)構(gòu)各部件的確定.8 2.1.1 執(zhí)行部件的選擇8 2.1.2 控制部件的選擇8 2.1.3 動(dòng)力及其它部件的選擇8 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)圖繪制.8 2.2.1 張緊裝置總體組成及其作用9 2.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)圖9 3 3 張緊裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)張緊裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).10 3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)和拉緊裝置應(yīng)該滿足要求分析.10 3.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)10 3.1.2 設(shè)計(jì)要求分析10 3.2 工況分析并確定液壓缸參數(shù).11 3.1.1 負(fù)載分析初步確定各工況的負(fù)載和速度11 3.1.2 初步確定液壓缸參數(shù)11 3.3 液壓缸的設(shè)計(jì).12 3.3.1 液壓缸的類(lèi)型確定12 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) II 3.3.2 液壓缸的安裝形式13 3.3.3 液壓缸重要技術(shù)性能參數(shù)的計(jì)算14 3.3.4 缸筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算14 3.4 活塞桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算.17 3.4.1 活塞桿尺寸的確定17 3.4.2 活塞桿的形式和材料及技術(shù)要求17 3.4.3 活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算18 3.4.4 活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18 3.5 活塞的設(shè)計(jì)與計(jì)算.19 3.5.1 活塞的結(jié)構(gòu)形式19 3.5.2 活塞的材料及技術(shù)要求19 3.5.3 活塞的尺寸的確定20 3.6 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算.20 3.7 端蓋和缸底的設(shè)計(jì)與計(jì)算.21 3.7.1 端蓋的設(shè)計(jì)21 3.7.2 端蓋的材料和技術(shù)要求22 3.8 其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算.22 3.8.1 油口的設(shè)計(jì)與計(jì)算22 3.8.2 擋圈的設(shè)計(jì)選擇23 3.8.3 軸套的設(shè)計(jì)與計(jì)算24 3.9 液壓缸的密封防塵導(dǎo)向的選擇.24 3.9.1 端蓋和活塞桿的密封防塵24 3.9.2 端蓋和缸筒的密封25 3.9.3 活塞和活塞桿的密封26 3.9.4 活塞和缸筒的密封26 3.10 液壓回路的分析及選擇.26 3.10.1 液壓回路的選擇26 3.10.2 液壓回路的組合及其動(dòng)作原理28 3.11 液壓元件的選擇.29 3.11.1 液壓泵的計(jì)算與選擇29 3.11.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的計(jì)算和選擇30 3.11.3 液壓元件型號(hào)30 3.11.4 油管的計(jì)算和選擇30 3.11.5 蓄能器，油箱的選擇31 4 4 外設(shè)的選用外設(shè)的選用.33 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) III 4.1 絞車(chē)的選型.33 4.2 滑輪的設(shè)計(jì)與選用.33 5 5 張緊裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)張緊裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).35 5.1 控制功能分析.35 5.2 硬件的選擇.36 5.2.1 單片機(jī)的選擇36 5.2.2 壓力傳感器的選擇37 5.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇38 5.2.4 變頻器的選擇39 5.3 程序流程圖的設(shè)計(jì).42 5.3.1 單片機(jī) 2 控制變頻器程序流程圖42 5.3.2 單片機(jī) 1 的程序流程圖43 5.4 電路圖的繪制.44 結(jié)論結(jié)論.46 致謝致謝.47 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).48 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 1 1 1 緒論緒論 1.1 帶式輸送機(jī)簡(jiǎn)述 帶式輸送機(jī)，又稱(chēng)膠帶輸送機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)俗稱(chēng)“皮帶” 。它是冶金，電力和化工等工礦企 業(yè)常見(jiàn)的連續(xù)動(dòng)作是運(yùn)輸設(shè)備之一，尤其在煤炭工業(yè)中，使用更為廣泛。在煤礦上，帶 式輸送機(jī)主要用于采區(qū)順槽，采區(qū)上（下）山，主要運(yùn)輸平巷及斜井，較常用于地面生 產(chǎn)和選煤廠中。 1.2 帶式輸送機(jī)的工作原理 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-1 所示，輸送帶繞經(jīng)驅(qū)動(dòng)滾筒 1 和機(jī)尾換向滾筒 5 形成無(wú)機(jī)閉合帶。上下兩股輸送帶是由安裝在機(jī)架上的托輥 3 支撐著。拉緊裝置的作用 是給輸送帶正常云狀所需要的張緊力。工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)滾筒通過(guò)它與輸送帶之間的摩擦力 驅(qū)動(dòng)輸送帶運(yùn)行。 圖 1-1 帶式運(yùn)輸機(jī)工作原理圖 1.驅(qū)動(dòng)滾筒 2.清掃裝置 3.托輥 4.輸送帶 5.機(jī)尾換向滾筒 6.拉緊裝置 1.3 帶式輸送機(jī)的構(gòu)成及特點(diǎn) 1.3.1 帶式輸送機(jī)的構(gòu)成 帶式輸送機(jī)主要有輸送帶，驅(qū)動(dòng)裝置，托輥及支架，拉緊裝置，制動(dòng)裝置，儲(chǔ)帶裝 置和清掃裝置組成。如圖 1-2 為 SSJ 系列可伸縮帶式輸送機(jī)；如圖 1-3 為 TD75 型通用固 定帶式輸送機(jī)。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 2 1.3.2 帶式輸送機(jī)的特點(diǎn) 帶式輸送機(jī)鋪設(shè)傾角一般為 1618,一般向上運(yùn)輸取較大值，向下運(yùn)輸取較小值。 帶式輸送機(jī)能力大，調(diào)度組織簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，因而運(yùn)營(yíng)費(fèi)低。此外，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行 平穩(wěn)可靠，運(yùn)行阻力小，耗電量低，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化也是它的特點(diǎn)。 圖 1-2 SSJ 系列可伸縮帶式輸送機(jī) 圖 1-3 TD75 型通用固定帶式輸送機(jī) 輸送帶最初是由傳送帶發(fā)展而來(lái)的，隨著輸送機(jī)的用途不斷擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 輸送帶為了滿足輸送機(jī)的要求，品種不斷擴(kuò)大，但所有的輸送機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后都有 可能使輸送帶變長(zhǎng)，變形等，輸送帶的變長(zhǎng)由彈性伸長(zhǎng)和永久伸長(zhǎng)組成。所以，需要采 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 3 用張緊裝置來(lái)克服由于輸送帶變長(zhǎng)而引起的缺陷。帶式輸送機(jī)裝置是礦用帶式輸送機(jī)不 可缺少的重要組成部分，它直接關(guān)系到帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行及使用壽命等。 1.4 帶式輸送機(jī)張緊裝置的作用和類(lèi)型 為了保證輸送機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，張緊裝置勢(shì)必不可少的裝置之一。張緊裝置有四個(gè)主 要作用： 1.保證帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的足夠張力，從而保證驅(qū)動(dòng)裝置依靠摩擦傳動(dòng)所 必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動(dòng)輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 2.保證承載分置最囂張鋰電的必須張緊力，限制輸送帶在托輥之間的垂度，保證帶 式輸送機(jī)的正常運(yùn)行，不致因輸送帶松弛而導(dǎo)致打滑，跑偏等現(xiàn)象。 3.補(bǔ)償塑性變形與過(guò)渡工況式輸送帶伸長(zhǎng)量的變化。由于負(fù)載變化會(huì)引起輸送帶發(fā) 生長(zhǎng)度變化，蠕變現(xiàn)象也會(huì)造成輸送帶伸長(zhǎng)，所以張緊力是變化的，必須經(jīng)常調(diào)節(jié)拉緊 滾筒的位置，才能保證帶式輸送機(jī)的正常工作。 4.為輸送帶重新接頭作必要的行程準(zhǔn)備。每每部帶式輸送機(jī)都有若干個(gè)接頭，可能 在某一時(shí)間街頭會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，必須截頭重做，而這時(shí)可通過(guò)放松拉緊裝置重新接頭來(lái)解 決。 現(xiàn)有張緊裝置大致五種，分別是：重錘車(chē)式張緊裝置，螺旋式張緊裝置，鋼繩絞車(chē) 式張緊裝置，電控式自動(dòng)張緊裝置和液壓式自動(dòng)張緊裝置。 1.5 現(xiàn)有帶式輸送機(jī)張緊裝置的原理及特點(diǎn) 1.5.1 重錘式張緊裝置 如圖 1-4 所示，機(jī)尾換向滾筒 1 固定在小車(chē) 2 上，垂直懸吊的重錘 3 和小車(chē) 2 相連， 由于重錘 3 的重量可以為一定值，所以皮帶的張力，拉緊力恒定，同時(shí)重錘靠自重張緊， 能自動(dòng)補(bǔ)償皮帶的伸長(zhǎng)，但其需要的空間大，占地面積大，往往受空間限制而無(wú)法使用， 易于使用在固定式長(zhǎng)距離運(yùn)輸機(jī)上。 圖 1-4 重錘車(chē)式張緊裝置 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 4 1.滾筒 2.小車(chē) 3.重錘 1.5.2 螺旋式張緊裝置 如圖 1-5 所示，拉近滾筒的軸承座安裝在活動(dòng)架上，活動(dòng)架可以在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，旋 轉(zhuǎn)螺旋桿使活動(dòng)架上的螺母和活動(dòng)架一起前進(jìn)和后退，達(dá)到張金和放松的目的。其結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，但行程太小，只適用于短距離的運(yùn)輸機(jī)上，且當(dāng)皮帶自行伸長(zhǎng)時(shí)，不能自動(dòng)張緊。 圖 1-5 螺旋式張緊裝置 1.5.3 鋼繩絞車(chē)式張緊裝置 如圖 1-6 所示，這種張緊裝置是利用小型絞車(chē)張緊。絞車(chē)一般用蝸輪蝸桿減速器帶 動(dòng)卷筒來(lái)纏繞鋼繩從而張緊皮帶。這種張緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是體積小，拉力大，所以被廣泛 運(yùn)用到井下帶式運(yùn)輸機(jī)中，但其不能自行張緊。 圖 1-6 鋼繩絞車(chē)式張緊裝置 1.5.4 電控自動(dòng)張緊裝置 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 5 自動(dòng)張緊裝置不僅能根據(jù)主動(dòng)滾筒的牽引力來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)拉緊力，而且還能補(bǔ)償皮帶 的伸長(zhǎng)。如圖 1-7 所示，是電控自動(dòng)張緊裝置的一種，此張緊裝置只能保持張緊力恒定， 相當(dāng)于重錘是拉緊裝置，不能根據(jù)其工況隨時(shí)改變張緊力。 圖 1-8 電控自動(dòng)張緊裝置 1.控制箱 2.永久磁鐵 3.控制桿 4.彈簧 5.緩沖器 6.電動(dòng)機(jī) 7.減速器 8.鏈傳動(dòng) 9.傳動(dòng)齒輪 10.滾 筒 11.鋼絲繩 12.拉緊滾筒及活動(dòng)小車(chē) 13.皮帶 電動(dòng)機(jī) 6 啟動(dòng)后，經(jīng)過(guò)彈性連軸節(jié)帶動(dòng)蝸輪減速器 7，在經(jīng)過(guò)傳動(dòng)裝置 8（鏈傳動(dòng)） 帶動(dòng)下面的滾筒，下面的滾筒通過(guò)傳動(dòng)比為 1:1 的齒輪 9 帶動(dòng)上面的滾筒，兩個(gè)滾筒 10 旋轉(zhuǎn)方向相反，這樣通過(guò)鋼繩 11 可以移動(dòng)小車(chē) 12，是皮帶 13 存儲(chǔ)或放出，張緊或放松。 控制桿 2 的一端通過(guò)鋼繩繞過(guò)兩個(gè)定滑輪組后與動(dòng)滑輪相連，另一端連有兩根彈簧 4，通 過(guò)調(diào)節(jié)彈簧可以做到滿足所需要的拉力。在鋼繩拉力和彈簧拉力的共同作用下，控制桿 處于中間位置。當(dāng)膠帶張緊力小于調(diào)節(jié)好的數(shù)值時(shí)，彈簧對(duì)控制桿的作用力大于鋼繩對(duì) 控制桿的作用力，原被拉伸的彈簧縮回，帶動(dòng)控制桿向右偏斜。裝在控制桿上的磁鐵 3 接通安裝在控制箱 1 中的張緊繼電器，開(kāi)動(dòng)絞車(chē)使皮帶拉緊，鋼繩對(duì)控制桿的張緊力逐 漸增加，彈簧又逐漸伸長(zhǎng)。當(dāng)皮帶的張緊力恢復(fù)到調(diào)節(jié)好的數(shù)值時(shí)，控制桿回到中間位 置。這時(shí)永久磁鐵離開(kāi)張緊繼電器，繼電器斷開(kāi)，絞車(chē)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而張緊過(guò)程結(jié)束。 反之，當(dāng)膠帶張緊力大于調(diào)節(jié)好的數(shù)值時(shí)，可以開(kāi)動(dòng)絞車(chē)反轉(zhuǎn)，以放松皮帶。緩沖器 5 的作用是使張緊力的震蕩受到阻尼作用。此裝置中的張緊力調(diào)節(jié)可以通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧實(shí)現(xiàn)。 1.6 帶式輸送機(jī)液壓張緊裝置 ZYL500J 型帶式輸送機(jī)自控液壓拉緊裝置 帶式輸送機(jī)自控液壓拉緊裝置是根據(jù)我國(guó)帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)，吸取世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó) 家的先進(jìn)技術(shù)，考慮大師輸送機(jī)在工作時(shí)所需拉緊力不同，經(jīng)合理的張力模型分析研究 而設(shè)計(jì)的。如圖 1-9 所示，ZYL500J 型自控液壓拉緊裝置適用于長(zhǎng)距離歹勢(shì)輸送機(jī)的張緊， 主要由拉緊油缸，液壓泵站，蓄能站，電氣控制開(kāi)關(guān)，張緊小車(chē)和拉緊附件等五大部分 組成。其中液壓泵站，蓄能站和電氣控制開(kāi)關(guān)不需要做地基，僅要求安放地點(diǎn)不落物料 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 6 和水即可。 圖 1-9 ZYL500J 型帶式輸送機(jī)自控液壓拉緊裝置液壓原理圖 1，13，15.吸油濾油器 2.組電機(jī)泵組 3，14.電磁溢流閥 4.手動(dòng)換向閥 5.液控單向閥 6，12.壓力 表 7.拉緊油缸 8.蓄能器 9.截止閥 10.壓力繼電器 11.溢流閥 16.副電機(jī)泵組 17.卸荷溢流閥 18.電液電 磁換向閥 20.平衡閥 21.制動(dòng)器 22.液壓馬達(dá) 液壓系統(tǒng)的工作原理如下： 將旋鈕開(kāi)關(guān)調(diào)整到自動(dòng)位置，按下啟動(dòng)按鈕準(zhǔn)備進(jìn)入啟動(dòng)過(guò)程 自動(dòng)狀態(tài) 1.輸送機(jī)啟動(dòng) 控制開(kāi)關(guān)得到啟動(dòng)信號(hào)后，電磁鐵 2DT,4DT 及主電機(jī)得電啟動(dòng)張緊絞車(chē)正轉(zhuǎn)，張緊 力上升至啟動(dòng)設(shè)定值，電磁鐵 2DT，4DT 及主電機(jī)失電張緊絞車(chē)停止正轉(zhuǎn)，并返回允許啟 動(dòng)信號(hào)，進(jìn)入啟動(dòng)過(guò)程。輸送機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中張緊系統(tǒng)不允許參與任何動(dòng)作。輸送機(jī)啟 動(dòng)完成后，并發(fā)出滿速信號(hào)或通過(guò)時(shí)間延時(shí) t 秒。控制開(kāi)關(guān)得到滿速信號(hào)或延時(shí) t 秒后， 電磁鐵 2DT，3DT 及主電機(jī)得電啟動(dòng)張緊絞車(chē)反轉(zhuǎn)，張緊力下降至運(yùn)行上限設(shè)定值。電磁 鐵 2DT，3DT 及主電機(jī)失電張緊絞車(chē)停止反轉(zhuǎn)，進(jìn)入正常運(yùn)行階段。 2.正常運(yùn)行階段 在正常運(yùn)行期間，當(dāng)系統(tǒng)張緊力低于測(cè)力裝置變送設(shè)定下限值時(shí)，電磁鐵 2DT，4DT 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 7 及主電機(jī)得電啟動(dòng)張緊絞車(chē)正轉(zhuǎn)，張緊力上升至測(cè)力裝置變送設(shè)定上限值。電磁鐵 2DT，4DT 及電機(jī)失電張緊絞車(chē)停止正傳。 在正常運(yùn)行期間，當(dāng)活塞桿伸出行程達(dá)到頭行程開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)出報(bào)警故障燈閃爍信號(hào)。 通知值班司機(jī)輸送機(jī)停車(chē)后需要調(diào)整活塞桿伸出位置。 在正常運(yùn)行期間，當(dāng)活塞桿縮回行程達(dá)到頭行程開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)出報(bào)警故障燈閃爍信號(hào)。 通知值班司機(jī)輸送機(jī)停車(chē)后需要調(diào)整活塞桿伸出位置。 若系統(tǒng)張緊力超過(guò)設(shè)定高限值時(shí)，電磁鐵 2DT,3DT 及主電機(jī)得電啟動(dòng)張緊絞車(chē)反轉(zhuǎn)， 張緊力下降至運(yùn)行上限設(shè)定值。電磁鐵 2DT，3DT 及主電機(jī)失電張緊絞車(chē)停止反轉(zhuǎn)。 3.停機(jī)階段與正常運(yùn)行階段工況相同，等待再次啟動(dòng)準(zhǔn)備信號(hào)。 1.7 液壓式自動(dòng)張緊裝置的設(shè)計(jì) 液壓式自動(dòng)張緊裝置有很多形式，其最終目的就是不僅能根據(jù)主動(dòng)滾筒的牽引力來(lái) 自動(dòng)調(diào)節(jié)拉緊力，而且還能補(bǔ)償皮帶的伸長(zhǎng)以及在輸送機(jī)皮帶調(diào)整時(shí)能方便操作等。 本設(shè)計(jì)采用液壓缸和絞車(chē)結(jié)合的液壓式自動(dòng)張緊裝置，一定程度上滿足了上述目的， 定為生產(chǎn)實(shí)際帶來(lái)很大效益。 通過(guò)上文分析，結(jié)合他們的優(yōu)點(diǎn)，下面將分三部分對(duì)液壓式自動(dòng)張緊裝置的結(jié)構(gòu)布 置，液壓系統(tǒng)和液壓缸等進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 8 2 2 皮帶運(yùn)輸機(jī)液壓自動(dòng)張緊裝置的總體結(jié)構(gòu)皮帶運(yùn)輸機(jī)液壓自動(dòng)張緊裝置的總體結(jié)構(gòu) 2.1 總體結(jié)構(gòu)各部件的確定 通過(guò)對(duì)整個(gè)張緊裝置的作用以及應(yīng)滿足的要求的分析和選擇，確定裝置應(yīng)具有的部 件如下。 2.1.1 執(zhí)行部件的選擇 由前文可知張緊裝置在其工作過(guò)程中的作用如下： 1.保證帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的足夠張力，從而保證驅(qū)動(dòng)裝置依靠摩擦傳動(dòng)所 必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動(dòng)輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 2.保證承載分支最小張力點(diǎn)的必須張力，限制輸送帶在托錕之間垂度，保證帶式輸 送機(jī)的正常運(yùn)行，不致因輸送帶松弛而導(dǎo)致打滑，跑偏等現(xiàn)象。 3.補(bǔ)償塑性變形與過(guò)渡工況式輸送帶伸長(zhǎng)量的變化。由于負(fù)載變化會(huì)引起輸送帶發(fā) 生長(zhǎng)度變化，蠕變現(xiàn)象也會(huì)造成輸送帶伸長(zhǎng)，所以張緊力是變化的，必須經(jīng)常調(diào)節(jié)拉緊 滾筒的位置，才能保證帶式輸送機(jī)的正常工作。 4.為輸送帶重新接頭作必要的行程準(zhǔn)備。每每部帶式輸送機(jī)都有若干個(gè)接頭，可能 在某一時(shí)間街頭會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，必須截頭重做，而這時(shí)可通過(guò)放松拉緊裝置重新接頭來(lái)解 決。 可見(jiàn)，張緊裝置因具有自動(dòng)調(diào)節(jié)拉緊力，響應(yīng)快，體積小，控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。根據(jù) 設(shè)計(jì)要求，液壓自動(dòng)張緊裝置的執(zhí)行元件可選擇工程液壓缸結(jié)合調(diào)度絞車(chē)的形式，以滿 足皮帶機(jī)在正常工作，斷帶調(diào)整，重新接頭以及位置轉(zhuǎn)移時(shí)對(duì)張緊裝置的不同要求。 2.1.2 控制部件的選擇 1.皮帶運(yùn)輸機(jī)在煤礦生產(chǎn)中大多用在井下和地上選煤，在井下使用時(shí)應(yīng)保證其工作 過(guò)程中不產(chǎn)生電火花，所以張緊裝置應(yīng)有防爆控制箱。 2.張緊裝置正常工作時(shí)，可采用泵斷續(xù)的供油，利用蓄能器實(shí)現(xiàn)油缸的自動(dòng)張緊和 特殊情況下啟動(dòng)保護(hù)作用，以降低能耗。 3.在皮帶運(yùn)輸機(jī)尾部拉緊小車(chē)的軌道上設(shè)置行程開(kāi)關(guān)，來(lái)控制液壓缸張緊系統(tǒng)快速 動(dòng)作，以防在斷帶時(shí)拉緊小車(chē)的快速后退和油缸中某一腔的液壓急劇變化而造成很大的 沖擊對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)巨大的破壞。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 9 2.1.3 動(dòng)力及其它部件的選擇 1.設(shè)置液壓泵站，為系統(tǒng)提供動(dòng)力。 2.設(shè)置固定繩座，選擇系統(tǒng)所用的鋼繩以及其他附屬元件。 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)圖繪制 2.2.1 張緊裝置總體組成及其作用 由上文分析，選擇可知，張緊裝置總體有以下幾個(gè)部分組成： 1.油缸，正常工作時(shí)的執(zhí)行元件。 2.慢速調(diào)度絞車(chē)，在皮帶機(jī)斷帶調(diào)整，重新接頭時(shí)工作。 3.防爆控制箱，皮皮帶機(jī)在井下工作時(shí)起隔離，防爆作用。 4.液壓泵站，提供壓力油，提供系統(tǒng)動(dòng)力。 5.蓄能器，在液壓泵間隔空轉(zhuǎn)是為系統(tǒng)提供動(dòng)力，并在特殊情況下起保護(hù)作用。 6.行程開(kāi)關(guān)，起斷帶保護(hù)的作用。 7.其他部件，為系統(tǒng)起固定，連接，傳動(dòng)等作用。 2.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)圖 如圖 2-1 所示： 圖 2-1 皮帶機(jī)液壓自動(dòng)漲緊裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)圖 1.皮帶 2.拉緊小車(chē) 3.小車(chē)軌道 4.鋼繩 5 .行程開(kāi)關(guān) 6.液壓泵站 7.滑輪組 8.防爆控制箱 9. 蓄能器 10. 慢速調(diào)度小車(chē) 11.壓力傳感器 12. 拉緊油缸 13. 固定繩索 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置圖說(shuō)明： 1.此圖為示意圖，詳見(jiàn)工程圖。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 10 2.拉緊油缸的中線位置，滑輪組，鋼繩的布置位于同一水平面內(nèi)。 3.防爆控制箱 8，液壓泵站 6 為無(wú)地基放置件，可根據(jù)使用場(chǎng)合的不同靈活放置。 4.滑輪組之間的垂直距離要盡可能大，以保證拉緊小車(chē)的穩(wěn)定性。 3 3 張緊裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)張緊裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)和拉緊裝置應(yīng)該滿足要求分析 3.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 1.啟動(dòng)張力是正常運(yùn)行的 1.3-1.5 倍要求 2.被拉緊皮帶寬 1 米 3.最大拉緊力 150KN 4.張緊速度：V1=2m/min，快退速度為：V2=4m/min 5.張緊行程：S=1000mm 3.1.2 設(shè)計(jì)要求分析 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，考慮多方面原因得出以下拉緊裝置應(yīng)滿足的要求： 1.如圖 3-1 所示，實(shí)現(xiàn)油缸的張緊，松開(kāi)以及特殊時(shí)期的動(dòng)作 2.張緊系統(tǒng)能隨皮帶張力的大小的變化而動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)皮帶的張緊力在一范圍內(nèi)保持 不變，哲理取皮帶的張力 F 的范圍為： 0.95FA穩(wěn)，所以能滿足最小穩(wěn)定速度的要求。 2.計(jì)算進(jìn)給液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段的壓力，流量和功率 通過(guò)估計(jì)，工作時(shí)背壓 P背=Pa，快退時(shí)背壓 P背=Pa,同時(shí)根據(jù)上面計(jì)算 5 106 5 108 出的液壓缸的直徑及活塞桿的直徑等，計(jì)算出液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段的壓力，流量和功率， 如下表 3-2。 表 3-2 液壓缸的壓力流量和功率 工況 負(fù)載 F(KN) 回油腔壓 力 P2(Mp) 進(jìn)油腔壓 力 P1(Mp) 輸入油量 Q(L/min) 輸入功率 N(KW) 計(jì)算公式 啟動(dòng)階 段 116.67 P2=P123.22 變化值變化值 )( 211 AAFP VAAQ)( 21 QPN 1 張緊階 段 83.30.67.1524.532.92 1221 / )(APAFP 11 VAQ QPN 1 快速后 退階段 00.81.3528.970.65 2211 / )(APAFP 22 VAQ QPN 1 3.3 液壓缸的設(shè)計(jì) 3.3.1 液壓缸的類(lèi)型確定 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)為中高壓系統(tǒng)，根據(jù)不同類(lèi)型液壓缸所需滿足的工況 情況的不同，可選擇“雙作用單桿直線液壓缸” ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇焊接型液壓 缸，因?yàn)檫@類(lèi)液壓缸暴露在外面的零件較少，外表光潔，外形尺寸小，能承受一定的沖 擊負(fù)載和惡劣的外界環(huán)境條件。但由于前端蓋螺紋強(qiáng)度和預(yù)緊時(shí)端蓋對(duì)操作的限制，因 而不能用于過(guò)大的缸的內(nèi)徑和較高的工作壓力，缸的內(nèi)徑常用于 D530MPa,則：材料的許用 b 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 16 應(yīng)力：=/n=530/3=176.67MPa b 2.缸筒的尺寸參數(shù)選擇 （1）缸筒內(nèi)徑的確定 由前面計(jì)算得到：缸筒內(nèi)徑 D=125mm （2）缸筒壁厚的計(jì)算 按薄壁筒計(jì)算， =10.27mm 式 2 ALPy 3 530 2 12525 . 1 22.23 （3.10） 式中 Py試驗(yàn)壓力，當(dāng)工作壓力 P16MPa 時(shí),Py=1.25P； 液壓缸的內(nèi)徑；AL 材料的許用應(yīng)力。 查手冊(cè)取工程液壓缸的外徑的標(biāo)準(zhǔn)值為 146mm,即缸筒壁厚為 10.5mm，=10.271.2mm 式中 Fmax=116670N； L=D=0.46m；146 . 0 14. 3 =0.6=。 6 1067.1766 . 0 即一般焊接即可滿足要求。 （2）結(jié)構(gòu)形式 鑒于此液壓缸用于皮帶運(yùn)輸機(jī)張緊裝置中，主要為礦上所用，且內(nèi)徑 D600MPa,340MPa。 b s 顯然，活塞桿符合要求。 3.4.4 活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.活塞桿和活塞的連接 液壓系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，本著滿足方便安裝，連接強(qiáng)度高等要求，選擇卡環(huán)式連接， 如圖 3-8 所示。 2.活塞桿端部和負(fù)載的拖動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，考慮到液壓缸工作時(shí)軸線固定不動(dòng)，可采 用螺栓連接。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 20 圖 3-8 活塞桿和活塞的連接 1.缸底 2.缸壁 3.活塞 4.活塞桿 5.軸套 6.擋圈 7.卡環(huán) 3.5 活塞的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.5.1 活塞的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)液壓缸使用的情況（密封，有無(wú)導(dǎo)向環(huán)等） ，選用有導(dǎo)向環(huán)形活塞，具體結(jié)構(gòu)形 式如圖 3-9 所示。 圖 3-9 活塞的密封和導(dǎo)向 1.YX型密封圈 2.導(dǎo)向環(huán) 3.活塞 4.缸壁 3.5.2 活塞的材料及技術(shù)要求 查表可選“有導(dǎo)向環(huán)活塞” ，材料為 45 號(hào)鋼，外加導(dǎo)向環(huán)。 技術(shù)要求（如圖 3-10）： 1.活塞外徑 D 對(duì)內(nèi)徑 D1的徑向跳動(dòng)公差值按 7，8 級(jí)精度選取。 2.端面 T 對(duì)內(nèi)徑 D1軸線的垂直度公差值按 7,8 級(jí)精度選取。 3.外徑 D 的援助度公差值按 8,9 或 10 級(jí)精度選取。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 21 圖 3-10 活塞的技術(shù)參數(shù) 3.5.3 活塞的尺寸的確定 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，可取活塞的寬度為活塞外徑的 0.6-1.0 倍，這里取活塞的寬度為活 塞外徑的 0.8 倍，即 h=0.8D=10cm。 5 . 128 . 0 3.6 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算 導(dǎo)向套在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)中起導(dǎo)向支承作用，導(dǎo)向套的性能的好壞對(duì)液壓缸的性能有 很大的影響。 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度及中隔圈長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套活動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱(chēng)為最小導(dǎo)向 長(zhǎng)度 H，如圖 3-11 所示。 圖 3-11 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 一般情況下，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足下面的要求： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 22 式 220 DL H （3.17） =0.1125m 2 125 . 0 20 8 . 0 H 式中 L最大工作行程 m； D缸筒的內(nèi)徑 m。 因?yàn)楦讖酱笥?80mm，所以導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度 A 為： A=（0.6-1.0）d=0.8d=0.64m 式8 . 08 . 0 （3.18） 式中 d活塞桿的直徑 m。 導(dǎo)向套的長(zhǎng)度為：b=（2/3）d=(2/3) 80=53.33mm,這里取 b=60mm，以滿足要求。 由于液壓缸的行程長(zhǎng)度較長(zhǎng)，一個(gè)導(dǎo)向套不能滿足要求，增加導(dǎo)向套會(huì)增加系統(tǒng)摩 擦，降低效率，故可在導(dǎo)向套和活塞之間裝一個(gè)中隔圈，使活塞桿在全部外伸時(shí)仍有足 夠的支承長(zhǎng)度，通常支承長(zhǎng)度應(yīng)滿足： LG(D+d/2)m 式 （3.19） LG0.125+0.08/2=0.165m 一般情況下，當(dāng)行程長(zhǎng)度超過(guò)缸筒內(nèi)徑的 8 倍時(shí)，可裝一個(gè) 100mm 的中隔圈；超過(guò) 的部分每增加 700mm，中隔圈的長(zhǎng)度即增加 100mm。 由于此液壓缸的行程要求為 1000mm，缸筒內(nèi)徑為 125mm 為 8 倍，所以可選擇安裝一 個(gè)長(zhǎng)度為 100mm 的中隔圈。 根據(jù)以上計(jì)算，同時(shí)考慮盡量減少設(shè)計(jì)零件，又因?yàn)橐簤焊坠ぷ鲿r(shí)相對(duì)滑動(dòng)少，磨 損也少，所以取端蓋結(jié)合導(dǎo)向支承環(huán)的方式導(dǎo)向，這里取端蓋的長(zhǎng)度（圖 3-12）h=80mm, 導(dǎo)向支承長(zhǎng)度為 l=30mm，具體布置見(jiàn)工程圖。 3.7 端蓋和缸底的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.7.1 端蓋的設(shè)計(jì) 在單活塞桿液壓缸中，有活塞桿通過(guò)的缸蓋叫端蓋，無(wú)活塞桿通過(guò)的缸蓋叫缸頭或 缸底。缸蓋的設(shè)計(jì)主要考慮活塞桿的導(dǎo)向，密封，防塵等問(wèn)題。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 23 圖 3-12 端蓋 3.7.2 端蓋的材料和技術(shù)要求 如圖 3-12 所示。 1.端蓋的材料采用 45 號(hào)鋼。 2.技術(shù)要求： （1）直徑 D1,D2,D3的圓柱度公差值按 9,10,11 級(jí)精度選取； （2）D2，D3與 D1的同軸度公差值為 0.03mm； （3）端面 A,B 與直徑 D1軸心線的垂直度公差值按 7 級(jí)精度選取； （4）導(dǎo)向孔的表面粗糙度 Ra=1.25um 3.7.3 液壓缸缸底尺寸的確定 如圖 3-5 所示。 選擇缸底形狀為平面有油口型，材料為 35 號(hào)鋼，計(jì)算如下： =30.47mm 式 )( 433 . 0 0 dAL ALP ALh y 5 530 )017 . 0 125 . 0 ( 125 . 0 25 . 1 22.23 125 . 0 433 . 0 （3.20） 式中 Py試驗(yàn)壓力 MPa，當(dāng)工作壓力 P16MPa 時(shí)， Py=1.25P； 液壓缸的內(nèi)徑 m；AL D0油口的直徑 m； 材料的許用應(yīng)力 MPa。 根據(jù)計(jì)算，同時(shí)考慮到油口在缸底的布置，取缸底尺寸 h=65mm。 3.8 其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 24 3.8.1 油口的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.液壓缸油口的連接形式 采用螺紋連接。 2.液壓缸油口直徑的計(jì)算（圖 3-13） 圖 3-13 油口 油口的計(jì)算根據(jù)活塞的最高運(yùn)動(dòng)速度和油口的最高液流速度計(jì)算如下： =16.25mm 式 0 0 13 . 0 V V ALd 4 4 125 . 0 13 . 0 （3.21） 式中 d0油口的直徑 mm； 缸筒的內(nèi)徑 m；AL V液壓缸的最大輸出速度，v=4m/min； V0油口液流速度 m/s，通常取油口液流速度為 2.5-5m/s。 根據(jù)計(jì)算以及 D=125mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 17-6-25 得 EC=M27 2，EE=17mm，螺 紋精度為 6H。 3.8.2 擋圈的設(shè)計(jì)選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查表選用彈性擋圈 A 型(GB/T 894.1-1986),材料 62Mn，熱處理 44- 51HRC,表面氧化處理。如圖 3-14 所示，其尺寸如下： 1.端蓋用擋圈： d0=125mm,d=105mm,s=3mm,b=12.6mm,d1=4mm，d2=121m=3.2mm,n6mm,重量 54 . 0 30 . 1 07 . 0 22 . 0 0 63 . 0 18 . 0 0 為每 1000 個(gè) 89.97Kg。 2.活塞用擋圈： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 25 d0=70mm,d=50mm,s=2.5mm,b=7.6mm,d1=3mm,d2=56.5mm，m=2.7mm,n5.3mm, 54 . 0 30 . 1 07 . 0 22 . 0 0 35 . 0 14 . 0 0 重量為每 1000 個(gè) 32.5Kg。 圖 3-14 擋圈以及和軸的配合圖 3.8.3 軸套的設(shè)計(jì)與計(jì)算 軸套的尺寸由擋圈和卡環(huán)決定，一般取其截面的長(zhǎng)，寬分別為卡環(huán)，擋圈的長(zhǎng)，寬 的二倍（卡環(huán)固定用） ；端蓋用軸套的尺寸由卡環(huán)決定。 3.9 液壓缸的密封防塵導(dǎo)向的選擇 3.9.1 端蓋和活塞桿的密封防塵 活塞桿在端蓋中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其密封屬于動(dòng)密封，且液壓缸工作壓力大于 16MPa，所 以可采用 YX型密封圈，擋圈結(jié)合 J 形防塵圈的密封方式，如圖 3-15,圖 3-16,圖 3-17,圖 3-18 所示。 圖 3-15 端蓋和活塞桿的密封和防塵 1.擋圈 2.YX密封圈 3.J 型防塵圈 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 26 圖 3-16 J 型防塵圈 圖 3-17 軸用 YX型密封圈 圖 3-18 孔用 YX型密封圈 查手冊(cè)（根據(jù) JB/ZQ4265-86）選擇，密封圈代號(hào) d80（d=80mm，H=14mm，H1=12.5mm）材料：聚氨酯3；擋圈規(guī)格： d=80mm,D=92mm，T=20.15mm，材料：聚四氟乙烯；防塵圈代號(hào)：J 型防塵圈 070 . 0 0 050 . 0 140 . 0 d80，d1=81.50.6mm，d2=75.50.6mm，D1=124.50.6mm,H=10mm(允許公差-0.5mm)， h=5mm（允許公差-0.5mm） ，材料：聚氨酯橡膠。查手冊(cè)（根據(jù) ZB/ZQ4265-88）取擋圈的 規(guī)格為：d=80mm；T=1.35-4.35mm，材料為：聚四氟乙烯。 3.9.2 端蓋和缸筒的密封 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 27 圖 3-19 端蓋和缸體的密封 1.擋圈 2.O 型密封圈 3.卡環(huán) 缸蓋和缸筒連接在一起，其密封屬于靜密封，如圖 3-19 所示，這里采用 O 型密封圈 加擋圈的密封方式，擋圈的作用是防止密封圈被擠壓損壞。 查手冊(cè)（根據(jù) GB3452.1-92）取 O 型密封圈尺寸為： D=125mm，d2=70.15mm，b=9.3mm，D=75mm，d2=5.30.13mm,b=6.9mm,由于增加了擋圈， 其密封槽分別為 b=12.3mm，b=9mm，其密封圈材料為：耐油通用橡膠 I-4。查手冊(cè)（根據(jù) ZB/ZQ4265-88）取擋圈的規(guī)格為：d=75mm；T=1.35-4.35mm，材料為：聚四氟乙烯。 3.9.3 活塞和活塞桿的密封 活塞和活塞桿連接在一起作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，屬于靜密封，可采用 0 型密封圈結(jié)合擋圈的 密封方式（如圖 3-20） 。 圖 3-20 O 型密封圈的尺寸圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 28 圖 3-21 擋圈的尺寸 3.9.4 活塞和缸筒的密封 活塞在缸筒中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其密封屬于動(dòng)密封，可選擇 YX型密封圈如圖 3-18 所示。 查手冊(cè)（根據(jù) JB/ZQ4264-86）得 YX型密封圈 D125（D=125mm，H=14mm，H1=12.5mm， 溝槽長(zhǎng)度為 16mm，深度為 10mm，材料為聚氨酯-4） 。 3.10 液壓回路的分析及選擇 3.10.1 液壓回路的選擇 1.選擇蓄能供能回路和過(guò)載保護(hù)回路（如圖 3-22） 設(shè)置蓄能器 6 可在一定時(shí)間內(nèi)保持系統(tǒng)壓力動(dòng)態(tài)平衡，同時(shí)其采用二位二通電磁閥 5 可起到斷帶保護(hù)的作用。圖示壓力油流動(dòng)方向?yàn)閱?dòng)后壓力油流動(dòng)方向，此時(shí)，蓄能器 蓄能。啟動(dòng)階段，由于系統(tǒng)壓力較高，此時(shí)二位二通電磁閥 7 應(yīng)斷開(kāi)，4YA 得電，啟動(dòng)完 畢后接通。 圖 3-22 蓄能，供能，斷帶保護(hù)回路 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 29 2.選擇斷帶保護(hù)回路（如圖 3-22） 實(shí)際工作中，當(dāng)意外的事情（如突然斷帶等）發(fā)生時(shí)，會(huì)對(duì)液壓缸產(chǎn)生很大的沖擊， 此時(shí)若對(duì)系統(tǒng)不加以保護(hù)，定會(huì)造成嚴(yán)重的損失。為防止類(lèi)似事情的發(fā)生，在小車(chē)軌道 上設(shè)置行程開(kāi)關(guān)，斷帶時(shí)，小車(chē)快速右移，觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)通過(guò)給單片機(jī)信號(hào) 控制二位二通電磁換向閥 5，使 5YA 得電，左位工作，油液壓力下降，通過(guò)二位二通電磁 換向閥 5 流回油箱，從而保護(hù)系統(tǒng)。 3.過(guò)載保護(hù)回路（如圖 3-23） 實(shí)際工作過(guò)程中，若皮帶機(jī)突然過(guò)載，即油缸無(wú)桿腔壓力突然增大，此時(shí)可以通過(guò) 設(shè)置壓力溢流閥，設(shè)置溢流閥壓力為某一定值，當(dāng)油缸中的壓力達(dá)到此值時(shí)即通過(guò)溢流 閥 8 卸荷，活塞桿左移，過(guò)載消除，液壓缸恢復(fù)原位，保持皮帶拉壓力在一個(gè)很小范圍 內(nèi)變化。同理，油缸無(wú)桿腔壓力突然減小時(shí)（皮帶輕載） ，活塞桿右移拉緊皮帶。 圖 3-23 過(guò)載和快退保護(hù)回路 3.10.2 液壓回路的組合及其動(dòng)作原理 根據(jù)以上選擇的液壓回路，考慮各個(gè)回路及元件之間的先后動(dòng)作組合成符合設(shè)計(jì)要 求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)圖（如圖 3-24） 。 其基本動(dòng)作原理簡(jiǎn)要如下： 1.啟動(dòng)階段：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)，泵 12 開(kāi)始工作，油液通過(guò)二位四通電磁閥 2，調(diào)速閥 3， 液控單向閥 4，進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，油液壓力達(dá)到一定值后，活塞，活塞桿帶動(dòng)滑輪組以 及拉緊小車(chē)右移，進(jìn)而拉緊皮帶，液壓缸有桿腔油液經(jīng)二位三通閥 10，經(jīng)二位四通電磁 閥 2 回油箱。 2.張緊階段：控制二位二通電磁閥 7,4YA 失電，油路同上。但油液進(jìn)入液壓缸無(wú)桿 腔的同時(shí)經(jīng)二位二通電磁閥 7 進(jìn)入蓄能器 6，蓄能器 6 蓄能；當(dāng)液壓缸的壓力達(dá)到一定值 （系統(tǒng)工作時(shí)的壓力值） ，單片機(jī)控制電磁溢流閥 1,1YA 得電，使電磁溢流閥 1 的二位二 通閥接通，油液從泵源直接回油箱，泵空轉(zhuǎn)（停止工作） 。 3.保壓階段：由蓄能器為液壓缸補(bǔ)充由于油液損失而造成的壓力不足等，以維持液 壓缸的正常的工作壓力；由于油液損失的繼續(xù)，以致蓄能器的補(bǔ)充也難以維持時(shí)（系統(tǒng) 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 30 壓力小于規(guī)定值時(shí)） ，單片機(jī)控制電磁溢流閥 1,1YA 失電，使電磁溢流閥 1 的二位二通閥 斷開(kāi)，油液重新向液壓缸無(wú)桿腔，蓄能器供油；到蓄能器的壓力達(dá)到一定值（系統(tǒng)工作 時(shí)的壓力值） ，單片機(jī)控制電磁溢流閥 1,1YA 得電，使電磁溢流閥 1 的二位二通閥接通， 油液從泵源直接回油箱，泵空轉(zhuǎn)（停止工作） 。這樣系統(tǒng)反復(fù)此過(guò)程，保證液壓缸工作的 正常壓力。 4.快退階段：系統(tǒng)要停止工作時(shí)，控制二位四通電磁閥 2,2YA 得電，油液通過(guò)二位 三四通電磁閥 10 進(jìn)入液壓缸有桿腔，無(wú)桿腔油液通過(guò)液控單向閥 4 和調(diào)速閥 3 回油箱， 同時(shí)二位二通電磁閥 5，5YA 得電，二位二通電磁閥 5 接通，蓄能器 6 卸荷。當(dāng)液壓缸碰 到障礙物或油路堵塞（液控單向閥壞了）油液可通過(guò)溢流閥 8 回油箱，從而保護(hù)系統(tǒng)。 5.實(shí)際工作中，當(dāng)意外的事情（如突然斷帶等）發(fā)生時(shí)，會(huì)對(duì)液壓缸產(chǎn)生很大沖擊， 此時(shí)若對(duì)系統(tǒng)不加以保護(hù)，定定會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失。為防止類(lèi)似事情發(fā)生，在小車(chē)軌道上 設(shè)置行程開(kāi)關(guān)。斷帶時(shí)，小車(chē)快速右移，觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)通過(guò)給單片機(jī)信號(hào)控 制二位二通電磁換向閥 5，使 5YA 得電，左位工作，油液壓力下降，通過(guò)二位二通電磁換 向閥 5 流回油箱，從而保護(hù)系統(tǒng)。 6.實(shí)際工作過(guò)程中，若皮帶機(jī)突然過(guò)載，即油缸無(wú)桿腔壓力突然增大，此時(shí)可以通 過(guò)設(shè)置壓力溢流閥壓力為某一定值，當(dāng)油缸中的壓力達(dá)到此值即通過(guò)溢流閥 8 卸荷，活 塞桿左移，過(guò)載消除，液壓缸恢復(fù)原位，保持皮帶拉壓力在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化。同 理，油缸無(wú)桿腔壓力突然減小時(shí)（皮帶輕載） ，活塞桿右移拉緊皮帶。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 31 圖 3-24 液壓原理圖 1. 電磁溢流閥 2. 兩位四通電磁閥 3. 調(diào)速閥 4. 液控單向閥 5. 兩位兩通電磁閥 6. 蓄能器 7. 兩位 兩通電磁閥 8. 溢流閥 9. 溢流閥 10. 兩位三通電磁閥 11. 背壓閥 12. 液壓泵 13. 濾油器 14. 油箱 3.11 液壓元件的選擇 3.11.1 液壓泵的計(jì)算與選擇 1.確定液壓泵的工作壓力 PP 液壓泵在啟動(dòng)，張緊和快退各工況都向系統(tǒng)供油，由表 3-2 可知，最大工作壓力為： P1=23.22MPa，在出口節(jié)流調(diào)速中，由于此油路簡(jiǎn)單，故取進(jìn)油路壓力損失P1=0.5MPa。 則泵的最高工作壓力為： PP=P1+P=23.22+0.5=23.72MPa 式 （3.22） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 32 2.確定液壓泵的流量 液壓泵的流量應(yīng)考慮液壓缸最大工作流量和回路的泄露，常取回路泄露系數(shù) K=1.1- 1.4，如取 K=1.1，則液壓缸工作流量 Q泵為： Q泵=K Qmax=1.1 28.97=31.87L/min 式 （3.23） 3.選擇液壓泵的規(guī)格和型號(hào) 根據(jù) PP,Q泵的值，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 17-5-21 選擇型號(hào)為：T6，額定流量： 10-214L/min，取 32L/min，額定壓力：24.5-28MPa，額定轉(zhuǎn)速：600-1800r/min。 3.11.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的計(jì)算和選擇 1.由表 3-2 可知，液壓缸的最大輸出功率在張緊階段，此時(shí)的 P1=7.15MPa，Q泵 =24.53L/min，液壓缸的總效率?。?0.9，則電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率 N電為： 泵 =2.92KW 式 3 10 泵 泵泵 電 QP N 3 3 6 109 . 0 1060 53.24 1015 . 7 90 . 0 （3.24） 式中 =Pmax/PN=23.72/24.5-28=0.97-0.85。 2.選擇電機(jī)的規(guī)格和型號(hào) 考慮到需要的功率和電機(jī)的使用要求（井下使用要考慮防爆）及其安裝和泵的連接 形式等，由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-3 查得，選擇 YB 系列隔爆型異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào) 為 YB132S-6 的電機(jī)，PN=3KW,滿載轉(zhuǎn)速=960r/min。 3.11.3 液壓元件型號(hào) 根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算通過(guò)各個(gè)元件的最大流量和最高工作壓力，選擇液 壓元件的規(guī)格。選好的元件規(guī)格如表 3-3 所示。 表 3-3 元件的規(guī)格 規(guī)格 序號(hào)名稱(chēng)型號(hào) 壓力 MPa流量 L/min 最大使用流 量 L/min 1 濾油器 ZU-H6310S31.56349 2 液壓泵 T624.5-283232 3 兩位四通電磁閥 4WE62031.510049 4 調(diào)速閥 MSA10EF4931.560049 5 液控單向閥 AF3-Eb20B2145 6 兩位兩通電磁閥 2WE62031.510049 7 兩位兩通電磁閥 2WE62031.510049 8 蓄能器 NXQ1/2-L1031.5 9 溢流閥 Y2Hd20F31.55049 10 溢流閥 Y2Hd20F31.55049 11 兩位三通電磁閥 3WE61031.55049 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 33 12 背壓閥 FBF3-20B31.55049 13 電磁溢流閥 3.11.4 油管的計(jì)算和選擇 1.吸油管道 Q泵=32L/min，通過(guò)流量 1m/s，則吸油管內(nèi)徑為： =0.026m=26mm 式 V Q d 4 601 10324 3 （3.25） 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 17-8-2，取公稱(chēng)通徑 d=32mm，外徑 42mm，管子壁厚 5mm， 管接頭聯(lián)接螺紋 M42 2。 2.壓油管道 Q=24.53L/min，通過(guò)流量 3.5m/s，則壓油管內(nèi)徑為： 公式同上，d=12.20mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 17-8-2，取公稱(chēng)通徑 d=15mm，外 徑 22mm 管子壁厚 2.5mm，管接頭聯(lián)接螺紋 M22 1.5。 3.回油管道 Q=32L/min，通過(guò)流量 2.5m/s，則回油管內(nèi)徑為： 公式同上，d=16.49mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 17-8-2，取公稱(chēng)通徑 d=20mm，外 徑 28mm，管子壁厚 3.5mm，管接頭聯(lián)接螺紋 M27 2。 以上三種管皆為無(wú)縫鋼管。 3.11.5 蓄能器，油箱的選擇 1.蓄能器的工作容積的確定 根據(jù)蓄能器在系統(tǒng)中起保壓，補(bǔ)充漏油和輔助動(dòng)力源的作用，蓄能器的容積為： =11.77L 式 12 02 0 /1 / PP PP VV 05 . 1 95 . 0 1 95 . 0 18 . 1 （3.26） 式中 V供液容積，V=1/4V有； P2供油壓力，P2=0.95P0； P1充油壓力，P1=1.05P0； P0充氣壓力。 考慮到蓄能器的功用，容積盡量取大一些，能使系統(tǒng)的穩(wěn)定供油時(shí)間更長(zhǎng)些。 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取型號(hào)為 NXQ1/2-L10/*,公稱(chēng)容積為 10L,壓力為 31.5MPa 的蓄能器，考慮到蓄能器的主要作用是長(zhǎng)時(shí)間保壓，使用時(shí)采取兩個(gè)并聯(lián)使用。蓄能器 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 34 安裝在便于檢查和維修的位置，并遠(yuǎn)離熱源。皮囊式蓄能器應(yīng)油口向下，充氣閥朝上豎 直安放。蓄能器與液壓泵之間應(yīng)裝設(shè)液控單向閥。各蓄能器應(yīng)牢固地固定在支架上，并 固定在地基上，預(yù)防蓄能器從固定部位脫開(kāi)而發(fā)生飛起傷人事故。 2.油箱容積的確定 油箱的有效容量與系統(tǒng)的流速有關(guān)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，油箱的功能主要是儲(chǔ)油和 散熱，由于工作時(shí)主要由蓄能器提供油液，系統(tǒng)散發(fā)的熱量少，所以取=2，則： V=2 32=64L 式 （3.27） 根據(jù)油箱容積規(guī)格，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表 17-8-160 工作容量 66L,工作容積 20L,同 時(shí)為滿足工作要求，應(yīng)選封閉式油箱。 為了在相同的容量下取得最大的散熱面積，油箱外形以立方體或長(zhǎng)六面體為宜，油 箱的頂蓋要安放泵和電機(jī)，閥的集成裝置有時(shí)也要安放在箱蓋上，最高油面只允許達(dá)到 油箱高度的 80%，油箱一般用鋼板焊接而成。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 35 4 4 外設(shè)的選用外設(shè)的選用 4.1 絞車(chē)的選型 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由絞車(chē)操作工選擇標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)為 JD-1.6 的調(diào)度絞車(chē)，牽引力 16KN，繩速 36-72m/min，繩徑 15.1mm，容繩量 400m，滾筒規(guī)格（直徑 寬度） 300 356mm，減速比 40.12。絞車(chē)電動(dòng)機(jī)型號(hào) JBJD-22-4,功率 22KW,轉(zhuǎn)速 1478r/min。 4.2 滑輪的設(shè)計(jì)與選用 1.滑輪的尺寸的確定 由于此設(shè)計(jì)中的滑輪尺寸不大，受力不高，故可選鑄造型滑輪。按鋼絲繩中心來(lái)計(jì) 算滑輪的最小直徑，即： Dmin=hd 式 （4.1） 式中 Dmin滑輪的最小直徑 mm； H與鋼絲繩和卷筒級(jí)別有關(guān)的系數(shù)，查表取 h=18（GB3811-83） ； D鋼絲繩的直徑 mm。 則 Dmin=18 11.5=207mm。 2.選擇滑輪并校核 查手冊(cè)可組合滑輪型號(hào)：滑輪 B11.5 207-50JB/9005.3，即標(biāo)準(zhǔn)為 JD-1.6，型號(hào)為 A 型，鋼絲繩直徑為 11.5mm，滑輪直徑為 207mm，滑輪軸直徑為 50mm 的滑輪。 由于此滑輪為小尺寸，低受力型，其強(qiáng)度尺寸主要決定于鑄造工藝，這里不在校核。 3.繪制滑輪工程圖 圖 4-1 為其技術(shù)參數(shù)簡(jiǎn)圖： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 36 圖 4-1 滑輪技術(shù)參數(shù)圖 具體尺寸：d=11.5mm，R=mm（繩槽表面粗糙度為 2 級(jí)） ， 3 . 0 0 5 . 6 B1=36mm，E=2.5mm，C=1.0mm，R1=12mm，R2=10mm，R3=2.5mm，R4=3.0mm，M=8mm，N=0，S= 9mm，t20.3mm,t3=D/1000=0.207mm。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 37 5 5 張緊裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)張緊裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1 控制功能分析 液壓張緊裝置的控制主要要求為: 1.啟動(dòng)時(shí)提供正常工作時(shí)壓力的 1.3-1.5 倍的張緊壓力，這主要靠單片機(jī)控制變頻 器，改變電動(dòng)機(jī)的頻率從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此改變供油壓力，達(dá)到啟動(dòng)要求。單 片機(jī)控制二位二通電磁閥 7,4YA 得電，油液進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔的同時(shí)不經(jīng)二位二通電磁 閥 7 進(jìn)入蓄能器 6。 2.通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器編程控制延時(shí) 0.1s。 3.張緊階段：靠單片機(jī)控制變頻器，改變電動(dòng)機(jī)的頻率從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因 此改變供油壓力，達(dá)到正常工作要求。單片機(jī)控制二位二通電磁閥 7,4YA 失電，油液進(jìn) 入液壓缸無(wú)桿腔的同時(shí)經(jīng)二位二通電磁閥 7 進(jìn)入蓄能器 6，蓄能器 6 蓄能，并且單片機(jī)控 制 3YA 得電。當(dāng)液壓缸內(nèi)的壓力達(dá)到正常工作的壓力時(shí)，單片機(jī)控制電磁溢流閥 1,1YA 得電，使電磁溢流閥 1 的二位二通閥接通，油液從泵源直接回油箱，泵空轉(zhuǎn)（停止工作） 。 4.保壓階段：當(dāng)液壓缸內(nèi)的壓力小于正常工作的壓力時(shí)，單片機(jī)控制電磁溢流閥 1,1YA