数控带式输送机传动装置的设计论文.doc
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1、摘 要当今科技越来越发达,劳动力也得到了空前的解放。这使一些人类无法完成的甚至无法探索的任务得以实现。比如在煤矿的开采中怎样才能省力,省时,省心地把煤开采出来呢,此时输送机成了最好的选择。带式输送机是一种结构简单,操作方便,更重要的是安装也方便,而且耐湿性好,耐热。适宜煤矿的运输。本文详细论述了帆布带式输送机设计的全过程,主要包括;减速器的设计及各参数的计算。设计出来的帆布带式输送机主要用于煤矿的运输,本文最后还提出了改进措施,以进一步提高其使用寿命和工作质量。关键词:数控技术, 减速器,电动机带式输送机的传动装置的设计和制造1引言1 第一章 绪论21.1国外带式输送机技术的现状31.2我国输
2、送机的发展状况41.3国内外带式输送机技术的差距41.4 煤矿带式输送机技术的发展趋势7第二章 带输送机的一般规定及注意事项 8第三章 带式输送机的电动机的选取8 3.1电动机类型选择8 3.2第2节 电动机的参数分析9第四章 主要参数的计算及设备组成概述 10 4.1主要参数及测量10 4.2工作能力分析计算11 4.3 设备组成17第五章 数控加工19 5.1编程过程中的工艺处理19 5.2程序编写20第六章 带式输送机的优缺点23第七章 总结24第一章 绪论第1节 国外带式输送机技术的现状国外带式输送机技术的发展很快,其主要表现在2个方面:一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化,
3、如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型;另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展,尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向,其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术,提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前,在煤矿井下使用的带式输送机已达到技术指标要求,其关键技术与装备有以下几个特点:设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展,以满足年产300500万t以上高产高效集约化生产的需要。应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术,采用大功率软起动与自动张紧技术,对输送机进行动态监测与监控,大大地降低了输送带的动张力
4、,设备运行性能好,运输效率高。采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术,使输送机单机运行长度在理论上已有受限制,并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/(23)400(600)工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置,运输能力达3000 t/h以上,它的机尾与新型转载机(如美国久益公司生产的S500E)配套,可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。第2节 我
5、国输送机的发展状况我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,带式输送机的技术水平有了很大提高,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白,并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置,驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。第3节国内外带式输送机技术的差距3.1 大型带式输送机的关键核心技术上的差距带式输送机动态分析与
6、监测技术 长距离、大功率带式输送机的技术关键是动态设计与监测,它是制约大型带式输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范,设计中对输送带使用了很高的安全系统(一般取n=10左右),与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体,长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程,而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件,在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测,降低输送带的安全系统,大大延长使用寿命,确保了输送机运行的可靠性,从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平(输送带安全系数n
7、=56),并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。 可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动,必须采用软起动方式来降低输送机制动张力,特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击,软起动时应有分时慢速起动;还要控制输送机起动加速度0.30.1 m/s2,解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象,减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差,各驱动点的功率会出现不均衡,一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故,因此,各电机之间的功率平衡应加以控制,并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡,解决了长距离带式
8、输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。3.2 技术性能上差距我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要,尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4250 kW,国外产品可达4970 kW,国产带式输送机的装机功率约为国外产品的30%40%,固定带式输送机的装机功率相差更大。 运输能力 我国带式输送机最大运量为3000 t/h,国外已达5500 t/h。最大输送带宽度 我国带式输送机为1400 mm,国外最大为1830 mm。带
9、速 由于受托辊转速的限制,我国带式输送机带速为4m/s,国外为5m/s以上。工作面顺槽运输长度 我国为3000 m,国外为7300m。(6)高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主,张紧小车易脱轨,输送带易跑偏,输送带伸缩时,托辊小车不自移,需人工推移,检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备,托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏,不会出现脱轨现象。3.3 可靠性、寿命上的差距输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm,国外为3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm,国外为7000
10、N/mm。输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的50%65%,国外达母带的70%75%。托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较,寿命短、速度低、阻力大,而美国等使用的新型注油托辊,其运行阻力小,轴承采用稀油润滑,大大地提高了托辊的使用寿命,并可作为高速托辊应用于带式输送机上,使用面广,经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h,国外托辊寿命59万h,国产托辊寿命仅为国外产品的30%40%。输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命2万h,国外减速器寿命7万h。带式输送机上下运行时可靠性差3.4 控制系统上差距驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器,国外传动方式多样,如BOSS系统、CST
11、可控传动系统等,控制精度较高。监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器PLC,开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启(制)支装置配合使用,达到可控启(制)动、带速同步、功率平衡等功能,但没有自动临近装置,没有故障诊断与查询等。输送机保护装置 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外,近年又开发了很多新型监测装置:传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统;烟雾报警及自动消防灭火装置;纤
12、维织输送带纵撕裂及接头监测系统;防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护,防跑偏、超温洒水,烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。第4节 煤矿带式输送机技术的发展趋势4.1 设备大型化、提高运输能力为了适应高产高效集约化生产的需要,带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势,也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10a内输送量要提高到30004000 t/h,还速提高至46m/s,输送长度对于可伸缩带式输送机要达到3000m。对于钢绳芯强力带式输送机需加长至5000m以上,单机驱动功率要
13、求达到10001500 kW,输送带抗拉强度达到6000 N/mm(钢绳芯)和2500 N/mm(钢绳芯)。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展,随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展,原有的可伸缩带式输送机,无论是主参数,还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求,煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机,以提高我国带式输送机技术的设计水平,填补国内空白,接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含7个方面的关键技术:带式输送机动态分析与监控技术;软起动与功率平衡技术;中间驱动技术;自动张紧技术;新型高寿命高速托辊技术;快速自移机尾技术
14、;高效储带技术。4.2 提高元部件性能和可靠性设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性,还要不断地开发研究新的技术和元部件,如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等,使带式输送机的性能得到进一步的提高。4.3 扩大功能,一机多用化拓展运人、运料或双向运输等功能,做到一机多用,使其发挥最大的经济效益。开发特殊型带式输送机,如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。第二章 带输送机的注意事项1.输送机在输送粉料时,应根据输送物料的散尘程度和工艺布置,分别设置局部密闭罩、整体密闭罩或大容积密闭罩,并辅以
15、吸尘装置;密闭罩上吸风口的位置,离落料溜槽边缘的距离为溜槽宽度的0 2.带输送机15-1.5倍,但最小不应少于300-600mm,吸风口离带表面不小于带宽的0.4-0.6倍。3.带输送机在运送粉料时,其带的最大倾角一般不超过18,带的宽度一般应比料堆宽度大200mm以上,并在其两侧设置档料板。带接头处应光滑平整。4.带输送机的落料端,应设滚筒式或刮板式清扫装置。5.带输送机在输送粒径为0.5-4mm的物料时,速度应控制在1.25m/s以内;当输送粒径小于0.5mm的物料时,速度应控制在1.0m/s以内。第三章 带式输送机的电动机的选取第1节 电动机类型选择选择电动机类型应根据:电源种类(直流、
16、交流)、工作要求(转速高低、起动特性和过载情况等)、工作环境(尘土、油、水、爆炸气体等)、负载大小和性质、安装要求等条件,从产品目录中选择合适的类型。生产单位一般采用三相交流电源,若无以下特殊要求:在较大范围内平稳地调速经常起动或反转等,通常都采用三相交流异步电动机,其中尤以三相鼠笼型异步电动机应用最多。我国设计的Y系列产品,是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机,它主要用于金属切屑机床.风机、运输机、搅拌机、农业机械和食品机械等传动装置上,但不宜于易燃、易爆、易腐蚀或其他有特殊要求的场合。三相交流异步电动机根据其额定功率和满载转速的不同,有一系列的型号,为适应不同的安装需要,同一类型的
17、电动机结构还有几种安装形式。各型号电动机的技术数据见机械零件设计手册P.856表F1-7、表F1-8。第2节 电动机的参数分析1、传动比i:2、总效率:=由已知得1(联轴器)=0.99,2(滚动轴承)=0.99,3(齿轮传动)=0.97,4(联轴器)=0.99。 3、计算电动机的输出转矩: 由已知条件得工作机Tw=300及i、得: 电动机输出转矩:Td= 4、计算电机的转速: 由已知条件得P 电机转速:n=9550r/min5、确定电机型号: 根据工作条件:室内常温、灰尘较大、两班制、连续单向运行,载荷较平稳,电压为380V的三相交流电源,电动机输出功率P,及同步转速n=1500r/min等,
18、选用Y系列三相异步电动机,型号为Y90L4,其主要性能数据如下:电动机满载转速n=1400r/minn电动机额定功率P=1.5KW= P电机型号额定功率PM满载转速nm同步转速n轴伸尺寸第四章 主要参数及设备组成概述第1节 主要参数及测量1.1 带宽:B=500,650,800,1000,1200,14001.2 带强:棉帆布带56N/mm层;尼龙、聚酯帆布带100300 N/mm层;钢绳芯带st630st2000 N/mm。1.3 带速:0.8、1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.15、4.0、5.0m/s1.4 最大输送能力:(1)B500:Qmax=217m3/h(水平输送,Q
19、=200,=350,V=2.5m/s)(2)B650:Qmax=397m3/h(水平输送,Q=200,=350,V=2.5m/s)(3)B800:Qmax=781m3/h(水平输送,Q=200,=350,V=3.15m/s)(4)B1000:Qmax=1622m3/h(水平输送,Q=200,=350,V=4.0m/s)(5)B1200:Qmax=2971m3/h(水平输送,Q=200,=350,V=5.0m/s)(6)B1400:Qmax=4130m3/h(水平输送,Q=200,=350,V=5.0m/s) 1.5滑动曲线和效率曲线带传动效率:P2P1100T2n2/T1n1100%式中:P1
20、 是电动机输出功率P2 是发电机输出功率%-T2曲线-T2曲线弹性滑动区打滑区完全打滑T2(Nm)A第2节 工作能力分析计算(1)、校核齿轮强度:核低速级大齿轮:、齿面接触疲劳强度校核由齿面接触疲劳强度校核公式其中:、由查表得、由表根据对斜齿轮传动载荷较平稳,查得K=1.2、齿数比u=、因为工作机转矩为,所以、齿宽b= 、中心距a= 、由表查得: 故齿面接触疲劳强度不够。2、齿根弯曲疲劳强度校核: 由齿根弯曲疲劳强度校核公式9-31得: 其中:、由表根据对斜齿轮传动,载荷较平稳,故取:K=1.2、因为工作机转矩为,所以、齿宽: 齿轮3:;齿轮4:=44mm、模数:、齿数:齿轮3:z=14;齿轮
21、4:z=85由表查得: ; 根据齿轮材料为45正火处理查表得,并把代入查得的许用弯曲应力公式9-23得: 故齿轮3齿根弯曲疲劳强度足够、安全。 故齿轮4齿根弯曲疲劳强度足够、安全。故齿轮齿根弯曲疲劳强度足够、安全。3、结论:低速级大齿轮齿面接触疲劳强度不够; 齿根弯曲疲劳强度足够、安全。轴的强度校核1、齿轮的力分析计算: III轴:圆周力Ft =径向力Fr =轴向力 2、各力方向判断如下图:3、支座反力分析:(1)、定跨距测得:;(2)、水平反力:(3)、垂直反力:4、当量弯矩:(1)、水平弯矩:(2)、垂直面弯距:(3)、合成弯矩:当转矩T=300000N;取得:当量弯矩: 5、校核强度:按
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