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畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目帶式輸送機的機械傳動裝置設計
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 0 8 8 1 0 5 4 2 9
學 生 姓 名 袁 小 龍
指 導 教 師 賀 紅 林
填表日期：2 0 1 2 年 2 月 21 日
說 明
開題報告應結合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內容。以下填寫內容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當修改。但每個專業(yè)填寫內容應保持一致。
一、選題的依據(jù)及意義：
帶式輸送機是最重要的現(xiàn)代散狀物料輸送設備，它廣泛的應用電力、糧食、冶金、化工、煤礦、礦山、建材、輕工及交通運輸?shù)阮I域。由于帶式輸送機比較經濟，操作安全、可靠具有多方面的適應性及生產能力實際上不受限制等優(yōu)點。此外，由于帶式輸送機能完成使物料在各工序之間連續(xù)流動的工作，因此具有多種工藝功能。帶式輸送機在環(huán)境保護方面是更令人滿意的，它既不污染空氣有沒有噪音。帶式輸送機也是煤礦最為理想的高效連續(xù)運輸設備，特別是煤礦高產高效現(xiàn)代化的大型礦井，帶式輸送機己成為煤炭高效開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。
目前，普通帶式運輸機已經在礦山得到了普遍的應用。但由于目前形成系列化的帶式運輸機運輸傾角一般18°以下，使得帶式輸送機在生產實際現(xiàn)場的應用受到一定范圍的限制。而近年來發(fā)展起來的各種大傾角帶式輸送機在露天、地下礦山以及其他場合的使用，都取得了較好的效果。而且大傾角帶式輸送機在提升高度相 同的情況下，所占地面積和空間都比使用普通帶式輸送機少，并且具有常規(guī)帶式輸送機的所有特點，投資成本低，因而在生產運輸中越來越受到重視，應用前景十分廣闊。
二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
1.國外帶式輸送機技術的現(xiàn)狀
國外帶式輸送機技術的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個方面：一方面是帶式輸送機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉彎帶式輸送機等各種機型；另一方面是帶式輸送機本身的技術與裝備有了巨大的發(fā)展尤其是長距離、大運量、高帶速等大型帶式輸送機已成為發(fā)展 的主要方向，其核心技術是開發(fā)應用于了帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術，提高了帶式輸送機的運行性能和可靠性。國外已經使用或已經進行設計的幾條典型長距離帶式輸送機輸送線：
1.1西班牙的西撒哈拉帶式輸送機線路是世界最長的長距離輸送機線路，該線路長達100km，用來將位于石質高原地區(qū)的布·克拉露天礦的磷灰石礦石運往艾汾阿雍海港。此線路于兩年半內建成，并于1972年使用，該系統(tǒng)總投資額為2億馬克。服務年限為30年，年平均運輸量為1000萬噸磷灰石礦石(2000t/h)。每噸千米的運費為0.026法郎，整條線路由長為6.9～11.8km的11臺輸送機組成。輸送機采用寬為1000mm，強度為3150N/mm的鋼繩芯輸送帶，帶速為4.5m/s。輸送帶的安全系數(shù)為6.7～10。輸送機設有頂棚，迎風側裝有護板。借助聲納檢測器可以發(fā)現(xiàn)損壞的托輥。
1.2澳大利亞恰那礦20km地面帶式輸送機系統(tǒng)是代表了現(xiàn)代帶式輸送機發(fā)展水平的一條輸送線。該輸送系統(tǒng)由一條長為10.3km的平面轉彎帶式輸送機和一條10.1km的直線長距離帶式輸送機構成。轉彎帶式輸送機的曲率半徑為9km，弧長為4km。兩條輸送機除線路參數(shù)外，其他參數(shù)相同，運輸能力為2200t/h，帶寬1050mm，輸送帶抗拉強度為3000N/mm，安全系數(shù)為5，拉緊裝置為重錘拉緊。允許行程為25m，驅動采用3臺700kw直流電動機，雙滾筒驅動。該機在25℃下每臺電動機的牽引功率小平330kW，相應摩擦系分別為：直線輸送機0.00998，轉彎輸送機為0.011。系統(tǒng)采用了先進的托輥制造和安裝技術、水平轉彎技術和動態(tài)分析技術。
1.3津巴布韋鋼鐵公司(ZISCO)15.6km水平轉彎越野帶式輸送機于1996年投入使用，是世界上單機最長的帶式輸送機。該輸送機將ZISCO的New Ripple Creek礦的經過二次破碎的鐵礦石運送到Redcliff，Zimbabwe的煉鋼廠附近。輸送量為干礦石500t/h(濕礦石600t/h)。系統(tǒng)全長為15.6km，物料提升高度為90m。輸送帶采用橋石公司的鋼繩芯輸送帶，抗拉強度為888N/mm，運行速度為4.25m/s。輸送帶的安全系數(shù)為5.8，當環(huán)境溫度為0℃時，安全系數(shù)降到5.5，當輸送量增加到600t/h時，輸送帶安全系數(shù)降低到4.8。為了提高輸送帶的利用率，輸送帶的上、下覆蓋層采用相同的厚度，為5mm。這樣做的目的是，當上覆蓋層磨損超過2mm時，可將輸送帶翻面使用，從而達到提高輸送帶的使用壽命。輸送機采用頭部雙滾筒，尾部單滾筒的驅動方案，整個系統(tǒng)功率為500kW。
目前，在煤礦井下使用的帶式輸送機其關鍵技術與裝備有以下幾個特點：
（1）設備大型化。其主要技術參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產300~500萬t以上高產高效集約化生產的需要。
（2）應用動態(tài)分析技術和機電一體化、計算機監(jiān)控 等高新技術，采用大功率軟起動與自動張緊技術，對輸送機進行動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)控， 大大地降低了輸送帶的動張力，設備運行性能好，運輸效率高。
（3）采用多機驅動與 中間驅動及其功率平衡、輸送機變向運行等技術，使輸送機單機運行長度在理論上 已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設備的通用性、互換性及其單元驅動的可靠性。
（4）新型、高可靠性關鍵元部件技術。如包含CST等在內的各種先進的大功率驅動裝置與調速裝置、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。
2國內帶式輸送機技術的現(xiàn)狀
我國生產制造的帶式輸送機品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施，帶式輸送機技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機關鍵技術研究和新產呂開發(fā)都 取得了很大的進步。從SDJ、SSJ、STJ、DT等系列發(fā)展到各種多功能特種帶式輸送機系列，如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內空白，并用動態(tài)分析、智能化控制技術等對關鍵設備進行了理論研究和產品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以 PLC 為核心的可編程電控裝置，驅動系統(tǒng)采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。但是和外國先進型相比，國內輸送機機型一般較小，帶速通常不超過4m/s，普遍沿用靜態(tài)設計法，設備成本偏高，運行的可靠性低。此外，我國尚未形成元部件的大規(guī)模專業(yè)生產廠，設計制造水平有待提高。
帶式輸送機通常有機型（1）固定帶式輸送機；（2）可伸縮帶式輸送機；（3）大傾角上、下運帶式輸送機；（4）水平拐彎輸送機；（5）下運帶式輸送機；（6）垂直提升帶式輸送機；（7）管狀式帶式輸送機；（8）壓帶式輸送機。
目前我國用剛性理論來分析研究帶式輸送機并制訂計算方法和設計規(guī)范，設計中對輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取 n=10 左右），與實際情況相差很遠。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機其輸送帶對驅動裝置的起、制動力的動態(tài)響應是一個非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。已開發(fā)了帶式輸送機動態(tài)設計方法和應用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態(tài)分析與動態(tài)監(jiān)測，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型帶式輸送機的設計達到了最高水平，并使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。
3帶式輸送機的發(fā)展趨勢
3.1設備大型化、提高運輸能力
為了適應高產高效集約化生產的需要，帶式輸送機輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產高效礦井運輸技術的發(fā)展方向。在今后的10a內輸送量要提高到 3000～10000 t/h，帶速提高至5～8m/s，輸送長度對于可伸縮帶式輸送機要達到6000m。對于鋼繩芯強力帶式輸送機需加長至14000m 以上，單機驅動功率要求達到1000～2500 kW，輸送帶抗拉強度達到大于6000 N/mm（鋼繩芯）和31500 N/mm（整芯）。尤其是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術的發(fā)展，隨著高產高效工作面的出現(xiàn)及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有的可伸縮帶式輸送機，無論是主參數(shù)，還是運行性能都難以適應高產高效工作面的要求，煤礦現(xiàn)場急需主參數(shù)更大、技術更先進、性能更可靠的長距離、大運量、大功率順槽可伸縮帶式輸送機，以提高我國帶式輸送機技術的設計水平，填補國內空白，接近并趕上國際先進工業(yè)國的技術水平。其包含 7 個方面的關鍵技術：（1）帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術；（2）軟起動與功率平衡 技術；（3）中間驅動技術（4）自動張緊技術（5）新型高壽命高速托輥技術；（6）快速自移機尾技術；（7）高效儲帶技術。
3.2 提高元部件性能和可靠性
設備開機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(fā)研究新的技術和元部件，如高性能可控軟起動技術、動態(tài)分析與監(jiān)控技術、高效貯帶裝置、快速自移機 尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進一步的提高。
3.3 擴大功能，一機多用化
將帶式輸送機結構作適當修改，拓展運人、運料或雙向運輸?shù)裙δ埽龅揭粰C多用，使其發(fā)揮最大的經濟效益。
3.4開發(fā)專用機型
我過煤礦的地質條件差異很大，為了滿足特殊要求，應開發(fā)特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。
三、研究內容：
1 帶式輸送機系統(tǒng)初步設計
1.1 帶式輸送機初步設計計算
布置形式的分析確定，帶速的選擇；輸送帶帶寬、類型的選擇確定；輸送帶線質量的計算；物料線質量的計算；托輥旋轉部分質量的計算；各直線區(qū)段阻力計算；局部阻力計算；輸送帶各點張力計算及強度校核；變坡段曲率半徑的確定；滾筒牽引力與電機功率的計算；拉緊力與拉緊行程的計算；制動力矩的計算。
1.2 機械裝置的選擇與確定
電動機、減速器、聯(lián)軸器的選擇；軟起動裝置或制動裝置的選擇；傳動滾筒、改向滾筒的選擇與設計；采用托輥、托輥組的種類、結構形式及特點；采用拉緊裝置的結構與特點。
2帶式輸送機的傳動裝置的總體設計
2.1確定傳動方案
在進行傳動系統(tǒng)總體設計時常需要擬定多種方案進行比較，以使所設計的機器盡可能具有較高的傳動效率，且工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、成本低廉、工藝性好，同時便于維護。
2.2傳動裝置總傳動比的計算和分配
3傳動裝置基本參數(shù)的計算
各軸轉數(shù)的計算、功率的計算。
四、目標、主要特色及工作進度
（1）查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告
————————————————————————————————4周
（2）擬定帶式輸送機的機械傳動方案確定
————————————————— ————————————————1周
（3）傳動系統(tǒng)的總體設計計算
—————————————————————————————————1周
（5）帶式輸送機傳動系統(tǒng)三維總體裝圖設計
—————————————————— ———————————————2周
（6）帶式輸送機主要零（部）件工作圖設計
——————————————————-———————————————2周
（7）畢業(yè)設計說明書（論文）撰寫
—————————————————————————————————3周
（8）畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯
—————————————————————————————————2周
五、參考文獻
[1] 美輸送設備制造協(xié)會編. 散狀物料帶式輸送機. 北京：機械工業(yè)出版社，1984
[2] 濮良貴. 機械設計（第8版）. 北京：高等教育出版社，2008
[3]王昆等編. 機械設計基礎課程設計. 高等教育出版社，1995
[4] 龔桂義. 機械設計課程設計圖冊. 北京：高等教育出版社，1989
[5]中國煤炭建設協(xié)會. 帶式輸送機工程設計規(guī)范. 北京：中國計劃出版社，2000
[6]M. A. Alspaugh. Latest Developments in Belt Conveyor Technology. MINExpo 2004, Las Vegas, NV, USA
[7] Phonix Conveyor Belt. Phoenix Conveyor Belts Design Fundamentals. Hamburg, 2004
[8] 芮曉明. 機械設計基礎及電廠金屬材料. 北京：中國電力出版社，2000