帶式輸送機全自動液壓張緊裝置

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論文學(xué) 號： 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書GRADUATE DESIGN設(shè)計題目：帶式輸送機全自動液壓張緊裝置學(xué)生姓名： 專業(yè)班級：學(xué) 院： 指導(dǎo)教師： 2017 年 06 月 09 日論文摘 要帶式輸送機是高強力、大運量、大功率的先導(dǎo)話大型運輸設(shè)備，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用。帶式輸送機已經(jīng)成為我國煤礦井下連續(xù)運輸?shù)闹饕\輸設(shè)備之一，它不僅具有大落差、連續(xù)性、高效性、長距離、大運量的特點，而且現(xiàn)實自動化集中控制廣泛應(yīng)用于煤炭、冶金等多個工作領(lǐng)域。輸送機是橡膠和纖維織品兩者復(fù)合而成的制品，在應(yīng)用中的重錘張緊裝置，在運行一段時間后，重錘會自動下降一段距離使輸送帶變長發(fā)生蠕變，是傳送帶變長而松弛。帶式輸送機的張緊裝置使輸送帶不會發(fā)生打滑現(xiàn)象。本文通過對帶式輸送機張緊裝置的分析，指出當前張緊裝置的缺陷，對張緊裝置的原理及結(jié)構(gòu)進行了改進設(shè)計。設(shè)計張緊裝置主要由張緊絞車系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。由于電流和負載之間存在線型比例關(guān)系，根據(jù)驅(qū)動電流來識別輸送帶上載荷量，利用電流與力雙反饋動態(tài)系統(tǒng)，通過檢測電流量的變化而控制比例溢流閥的溢流，從而控制系統(tǒng)的壓力，使輸送帶產(chǎn)生相應(yīng)的張緊力，是膠帶的張緊力隨捕捉驅(qū)動電機交流的變化而變化，時刻使膠帶的張緊處在一個動態(tài)控制的過程，保證輸送帶 正常運行的必要張力，防止打滑。關(guān)鍵詞：自動張緊裝置；帶式輸送機；動態(tài)控制論文AbstractBelt conveyor is a large transportation equipment with high strength, large volume and high power. It plays an important role in the national economy. The belt conveyor has become one of the main transport equipment in China Coal Mine continuous transportation, it not only has the characteristics of large gap, continuity, high efficiency, long distance, large capacity, and the reality of automated centralized control is widely used in many fields of coal, metallurgy and other work.The conveyor is rubber and fabric products are compounded, in the application of the hammer tensioning device, after running a period of time, the hammer will automatically drop a distance of the conveyer belt creep is variable length, variable length and loose belt. The tensioning device of the belt conveyor prevents the belt from slipping.Based on the analysis of the belt conveyor tensioning device, the paper points out the defects of the tensioning device, and improves the design principle and structure of the tensioning device. The design of tensioning device mainly consists of tensioning winch system, hydraulic system, electrical control system and other parts. Because the current and existing linear proportional relationship between the load, according to the driving current conveyor belt to identify load quantity, using current and double feedback dynamic system, overflow proportional relief valve is controlled by the amount of current change detection, so as to control the pressure in the system to produce the corresponding conveyor belt tension, belt is Zhang force changes with the capture driver AC motor and change the time of the adhesive tape tension in a dynamic control process, to ensure the normal operation of the belt conveyor tension, to prevent slipping.Keywords Automatic tensioning device; belt conveyor; dynamic control 論文目 錄摘 要 .............................................................................................................................IABSTRACT...................................................................................................................II第一章 緒論 ..................................................................................................................11.1 概述 .......................................................................................................................................11.2 張緊裝置的發(fā)展狀況 ......................................................................................................21.3 研究的意義 ........................................................................................................................31.3.1 常見張緊裝置分析 ...................................................................................................31.3.2 液壓自動張緊裝置與其他張緊裝置的類比 .....................................................31.3.3 本文設(shè)計理念 ............................................................................................................4第二章 動態(tài)分析 ........................................................................................................52.1 動態(tài)張緊裝置的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖機液壓系統(tǒng)框圖 ...............................................52.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機工作原理 .............................................................................................52.1.2 液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)機工作原理 ................................................................................62.1.3 張緊裝置的特點及功能 .........................................................................................72.2 帶式輸送機張緊力的計算 .............................................................................................72.2.1 主要參數(shù)的確定 .......................................................................................................72.2.2 相關(guān)計算 ....................................................................................................................72.3 張緊絞車的卷筒設(shè)計 ....................................................................................................82.3.1 鋼絲繩的選擇 ...........................................................................................................82.3.2 卷筒及配件尺寸參數(shù)設(shè)計 ....................................................................................8第三章 控制系統(tǒng)動態(tài)模型建立 .................................................................................103.1 功率放大器的傳遞函數(shù) ................................................................................................103.2 比例電磁銜鐵及先導(dǎo)閥芯等平移組件的傳遞函數(shù) ..............................................103.3 溢流閥的傳遞函數(shù) .........................................................................................................113.3.1 先導(dǎo)液阻網(wǎng)絡(luò)和主閥控腔的傳遞函數(shù) ............................................................113.3.2 主閥運動及其增益的傳遞函數(shù) ..........................................................................123.3.3 主閥進口管路容腔的壓縮效應(yīng)和流量的平衡關(guān)系 .....................................123.4 液壓缸的傳遞函數(shù) .........................................................................................................133.5 負載的傳遞函數(shù) ..............................................................................................................14第四章 控制系統(tǒng)仿真 .................................................................................................154.1 選擇仿真工具 ..................................................................................................................154.2 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) ....................................................................................................154.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 .............................................................................................................16第五章 液壓系統(tǒng)的安裝、使用和維護 .....................................................................175.1 液壓系統(tǒng)的安裝、試壓和調(diào)試 ..................................................................................175.1.1 液壓元件的安裝 .....................................................................................................175.1.2 管路的安裝與清洗 ................................................................................................185.2 試壓 ....................................................................................................................................185.3 液壓系統(tǒng)的使用和維護 ...............................................................................................18論文總 結(jié) .............................................................................................................................20參考文獻 .......................................................................................................................22謝 辭 ...........................................................................................................................23論文第一章 緒論1.1 概述 帶式輸送機自 1795 年被發(fā)明以來，經(jīng)過 200 多年的發(fā)展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業(yè)廣泛采用，特別是第三次工業(yè)技術(shù)革命后新材料、新技術(shù)的采用，帶式輸送機的發(fā)展步入了一個新紀元。當今，無論從輸送量、運距、經(jīng)濟效益等各方面來衡量，它已經(jīng)可以同火車、汽車運輸相抗衡，成為各國爭先發(fā)展的行業(yè)。帶式輸送機具有結(jié)構(gòu)簡單、輸送量大、輸送物料范圍廣泛、運距長、裝卸料方便、可靠性高、運費低廉、自動化程度高等特點，它的優(yōu)越性已十分明顯，是國民經(jīng)濟中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。 近年來，隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，綜合機械化采煤工藝的推廣應(yīng)用使得礦井的開采量和運輸量日益增大，從而長距離、大運量、大功率輸送設(shè)備的需求量越來越大。單機總功率達到 5000kW、輸送長度達到 10km 以上、運量超過 5000t/h、運行速度超過 5-6m/s 的帶式輸送機已經(jīng)在煤礦得到了實際應(yīng)用。帶式輸送機因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、噪聲低、使用壽命長、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、工作可靠性和密封性好、占據(jù)空間小等特點，并能適應(yīng)在各種惡劣工作環(huán)境下工作，包括潮濕、泥濘、粉塵多等，所以它已經(jīng)是國民經(jīng)濟中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。加之國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)，又大大縮短了帶式輸送機的設(shè)計、開發(fā)、制造、銷售的周期，使它更加具有競爭力。 二十世紀六十年代末開始，帶式輸送機進入了另一個新的發(fā)展時期，帶式輸送機技術(shù)迅速發(fā)展表現(xiàn)在：（1）帶式輸送機功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，如大傾角帶式輸送機及空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機等各種類型；（2）帶式輸送機的本身的技術(shù)向長距離、大運量、高帶速的大型帶式輸送機方向發(fā)展，運行控制更加智能化、穩(wěn)定化、界面化；（3）帶式輸送機本身關(guān)鍵零部件向高性能、高可靠性方向發(fā)展。 張緊裝置是帶式輸送的一個基本組成部分，是保證帶式輸送機的穩(wěn)定運行有著至關(guān)重要的作用，他的性能的好壞直接影響著帶式輸送機的整機的工作性能，合理的設(shè)計張緊裝置就很重要了。在啟動、穩(wěn)定運行、制動過程中輸送帶會發(fā)生蠕變，是輸送帶變長而松弛。論文帶式輸送機的張緊裝置使輸送帶不會發(fā)生打滑現(xiàn)象。由此可見，張緊裝置是保證帶式輸送機正常運行的保障，它的主要功能有以下幾點：（1）保證帶式輸送機驅(qū)動滾筒分離點的足夠張力，防止輸送帶打滑，從而將驅(qū)動裝置傳遞的摩擦牽引力傳遞給輸送帶，以帶動輸送機正常運轉(zhuǎn)。（2）保證承載分支最小張力點的必須張力，限制輸送帶在托輥之間的垂度，防止物料垂直跳動對托輥形成沖擊而導(dǎo)致電機能量的損失及物料的灑落現(xiàn)象。（3）補償輸送帶過度工況時產(chǎn)生的塑性變形，吸收蠕變產(chǎn)生的伸長變化，維持輸送機正常運行所需的最小張緊力，從而保證帶式輸送機的正常運行。（4）減小啟、制動是輸送帶中出現(xiàn)的動負荷。（5）帶式輸送機輸送帶有若干個接頭，張緊裝置為帶式輸送機儲備了負荷以外的運輸帶余量，當輸送帶接頭出現(xiàn)問題時可以通過放松張緊裝置重新接頭排除故障，為輸送帶重接接頭提供必要的行程。（6）在輸送帶、傳動滾筒等部件維修時釋放輸送帶中的張緊力。1.2 張緊裝置的發(fā)展狀況 張緊裝置的性能好壞直接影響帶式輸送機整體的性能，發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段。第一階段，固定張緊裝置。這個階段的典型代表是絞車張緊裝置，這類張緊輸送帶從本質(zhì)上說，其功能僅僅是張緊，而且張緊力調(diào)節(jié)后無法自動調(diào)整，當輸送帶出于各種原因伸長，張緊力下降時，只能通過人的發(fā)現(xiàn)后，再次進行張緊度的調(diào)節(jié)。 第二階段，自動張緊裝置。這個階段的典型代表是自動絞車張緊裝置，這類只能實現(xiàn)在穩(wěn)定階段的自動張緊，保持輸送帶在該階段的張力恒定，由于慣性大、響應(yīng)速度慢，無法實現(xiàn)起、制動階段的張力恒定。第三階段，階段性的動態(tài)自動張緊。這類產(chǎn)品的動態(tài)響應(yīng)快，只能實現(xiàn)起、制動階段和穩(wěn)定運行階段的張力恒定，無法實現(xiàn)整套系統(tǒng)的動態(tài)張緊。 目前常用的帶式輸送機張緊裝置主要有絞車張緊裝置、重錘張緊裝置、液壓張緊裝置。（1）絞車張緊裝置可分為自動絞車張緊裝置和固定絞車張緊裝置兩種形式。自動絞車張緊裝置是有壓力傳感器根據(jù)帶式輸送機運行工況的需要自動控制張緊力的大小，由于壓力傳感器質(zhì)量不高和機械系統(tǒng)慣性機信號滯后等因素的影響，自動絞車張緊裝置有誤動作的現(xiàn)象，影響自動絞車張緊裝置的使用效果。固定絞車張緊裝置是根據(jù)所需的張緊力調(diào)定后產(chǎn)生固定的張緊力，張緊力不能自動調(diào)節(jié)，絞車張緊的缺點是當絞車和控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，對帶式輸送機不論文能產(chǎn)生恒定的張緊力或張緊力失效，安全可靠性相對降低。（2）重錘張緊裝置分為重載車式張緊裝置和重錘張緊裝置。重載車式張緊裝置是將重物放在帶式輸送機的重物張緊車上，利用輸送機地腳板的坡度使重物張緊車產(chǎn)生下滑力對輸送機產(chǎn)生張緊力。重錘張緊裝置是通過鋼絲繩懸掛起來的重錘是輸送機的張緊車產(chǎn)生張緊力。其特點都是有重物始終產(chǎn)生一個恒定的張緊力，安全可靠性比較高，缺點是張緊力不能調(diào)節(jié)。（3）液壓張緊裝置是有液壓站產(chǎn)生的壓力通過油缸對帶式輸送機施加張緊力，其特點是可以根據(jù)輸送機運行工況的需要調(diào)節(jié)張緊力的大小。由于液壓站和油缸始終處于工作狀態(tài)，當液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，對輸送機不能產(chǎn)生恒定的張緊力或張緊力失效，安全可靠性相對降低。1.3 研究的意義 1.3.1 常見張緊裝置分析常規(guī)方式設(shè)計的張緊裝置的動態(tài)張緊裝置效果不佳，這類設(shè)計的問題在于都只能在靜態(tài)特性的基礎(chǔ)上實現(xiàn)各階段獨立的動態(tài)設(shè)計，即把整個張緊過程分為四個階段：起動、運行、制動和停車，在每個階段中設(shè)置固定張力的限定范圍，只有在皮帶產(chǎn)生張力超出限定范圍時，張緊系統(tǒng)進行調(diào)整，不能對皮帶變化的張力進行及時調(diào)整，因此出現(xiàn)了不合理性，有時余量過大，有時余量不足，這樣會導(dǎo)致輸送帶過緊張，應(yīng)力疲勞，拉斷，功率消耗過大等問題，造成巨大的浪費或不安全因素，達不到真正的張緊效果。1.3.2 液壓自動張緊裝置與其他張緊裝置的類比液壓自動張緊裝置與機械、電氣、氣壓傳動相比，其特點：（1）液壓傳動裝置能在運動過程中進行無極調(diào)速，調(diào)速范圍較大。（2）在同樣功率情況下，液壓傳動裝置的體積小、質(zhì)量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊，且能傳遞較大的力和轉(zhuǎn)矩。（3）液壓傳動裝置傳動比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小，可以高速啟動、制動及換向，操作簡單方便。（4）液壓傳動裝置省力，易實現(xiàn)自動化。（5）液壓傳動易于實現(xiàn)過載保護，可以自動潤滑，因此使用壽命較長。（6）液壓傳動裝置可以很簡單的實現(xiàn)直線運動和回轉(zhuǎn)運動，其布置也具有很大的靈活性。（7）液壓傳動裝置由于其元件實現(xiàn)了系列化、標準化、通用化，易于設(shè)計制造和推廣使用。論文（8）在液壓傳動裝置中，因功率損失等原因所產(chǎn)生的熱量可以由流動著的液壓油帶走，因此避免了局部升溫現(xiàn)象。1.3.3 本文設(shè)計理念在論文中提出方案—電流與力雙反饋動態(tài)張緊裝置。根據(jù)識別電流的變化來識別輸送帶上荷載量的原理，即電流和負載信息之間存在正比例關(guān)系，采用電流作為閉環(huán)回路的反饋信號，直接從皮帶輸送機電機取得電流信號通過檢測電流量變化計算出理論張緊力的值，然后與力傳感器所測的實際張緊力的值比較后來自動調(diào)節(jié)張緊張力，從而適應(yīng)負載隨時的變化，保證輸送機正常運行的必要張力，防止打滑。此種電流反饋自動控制系統(tǒng)不僅可以克服常規(guī)設(shè)計中張緊力不均的問題，滿足整套張緊系統(tǒng)的要求，達到預(yù)期效果，還可以與正在研究的輸送機的動力學(xué)設(shè)計匹配，適應(yīng)輸送機目前的發(fā)展形勢。論文第二章 動態(tài)分析2.1 動態(tài)張緊裝置的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖機液壓系統(tǒng)框圖 圖 2.1 動態(tài)張緊裝置系統(tǒng)框圖 2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機工作原理 張緊系統(tǒng)主要由慢速絞車、液壓泵站、粘性離合器、礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電控箱及附件五大部分組成圖 2.2 整套控制系統(tǒng)的原理框圖1、螺釘 2、減速機 3、粘性離合器 4、電動機 5、機座 6、制動器 7、卷筒主軸 8、絞盤 9、卷 筒 10、卷筒轂 11、制動輪 12、套筒 13、滾動軸承 14、主軸支架 15、聯(lián)軸器 16、滑輪支架 17、滑輪組 18、滑輪組 1；19 滑輪組 21、工作原理： 在正常運行階段，有電流傳感器測得電機的驅(qū)動電流 I，論文然后輸入電控箱，經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換計算得出理論上的張緊力 F。2、于此同時有力傳感器測得絞車鋼絲繩上的張緊力 F 測作為反饋信號，比較兩值得大小，采用單片機來控制，輸出模擬信號控制電液比例溢流閥的電流i，由此來控制液壓系統(tǒng)的壓力 P，即控制油膜離合器的間距 h，具體分為三種情況：當 F 測＞F 理時，控制離合器 2 動作，增加離合器間距 h，有絞車裝置反轉(zhuǎn)放出鋼絲繩，減小鋼絲繩上的張緊力與理論值平衡，這樣一次一步一步緩慢動作；F 測＜F 理時，控制離合器 1 動作，減小離合器 1 間距 h，由絞車裝置卷進鋼絲繩，繩增加鋼絲繩上的張緊力與理論值平衡，這樣一次一次緩慢動作，最終達到張緊系統(tǒng)的力動態(tài)平衡。2.1.2 液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)機工作原理圖 2.3 液壓控制供油系統(tǒng)1、7、9 油箱；2、粗濾油器；3、電動機；4、油泵；5 精濾油器；6、電磁比例溢流閥；8、單 向閥； 10、阻尼孔；11、三位四通電磁換向閥；12、13 壓力表；14 傳遞離合器；15、制動離合器；16、梭閥；17、常閉制動器液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理： 帶式輸送機工作時，輸送帶必須張緊處于張緊狀態(tài)。啟動油泵電機 3，壓力油經(jīng)過粗、精濾油器 2 和 5、液控單向閥 8 和三位四通電磁換向閥 11 進入離合器 1 內(nèi)的油缸，有控制箱電液比例溢流閥 6 的電流，從而控制液壓系統(tǒng)工作的壓力來推動離合器動作，啟動慢速絞車電機，慢速絞車轉(zhuǎn)動，直接由鋼絲繩拉動游動張緊小車。輸送機起動階段的張緊力由主控箱提供啟動的電流 I，送入電磁比例溢流閥 6，經(jīng)過一段時間，主控箱給出允許輸送機起啟動的信號，穩(wěn)定運行階段的張緊力由主控箱根據(jù)力和電流傳感器反饋的信號來控制制動離合器 15、離合器 14、梭閥 16 和常閉制動器 17 各部件動作，具體的動作情況如上。在輸送機運行過程中，輸送帶的張力隨時發(fā)生變化，此時比例溢流閥和各離合器和制動器能及時響應(yīng)動作，可以確保輸送機在穩(wěn)定運行時的張緊力保持平衡，從而實現(xiàn)了伸縮帶式輸送機輸送帶的動態(tài)張緊。論文2.1.3 張緊裝置的特點及功能（1）電流與力雙反饋自動控制系統(tǒng)可以克服常規(guī)設(shè)計中出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)張緊裝置的動態(tài)張緊，且達到最佳的張緊效果；（2）系統(tǒng)響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性高；（3）可根據(jù)輸送機工況及對膠帶張緊力的不同需求，任意調(diào)節(jié)張緊力的范圍。2.2 帶式輸送機張緊力的計算 2.2.1 主要參數(shù)的確定 帶式輸送機的基本參數(shù)是帶寬、帶速與膠帶強度，其它參數(shù)由此派生出來。張緊力的計算包括以下內(nèi)容： （1）確定輸送機系統(tǒng)；（2）確定帶速、帶寬、選定膠帶強度；（3）選擇滾筒與托輥；（4）阻力計算，張力計算，電動機功率計算等2.2.2 相關(guān)計算 （1）圓周驅(qū)動力的計算 根據(jù)運量、運距與傾角、運向等確定圓周驅(qū)動力，公式為:(2-1)21min2 ]cos)2([ sGbu FHgqqruoF????其中：C 為安全系數(shù)、f 為模擬摩擦系數(shù)、Ln 為膠帶的長度 m、g 為重力加速度 m/s2、 qro 承載分支的托輥部分質(zhì)量 Kg、qru 回程托輥部分質(zhì)量 Kg、q為輸送帶單位長度質(zhì)量 Kg/m、q 為物料的單位長度質(zhì)量 Kg/m、ζ 設(shè)備運行b G向上的傾角、F 特種主要阻力 N、F 特種附加阻力 Ns1s2計算圓周驅(qū)動力時，對于長距離帶式輸送機（機長大于 80m），附加阻力明顯小于主要阻力，可引入系數(shù) C 來考慮阻力，它取決于輸送機的長度。采用公式 來計算輸送機的圓周21]cos)([ln sbu FqrHgqruogCf ????驅(qū)動力。(2)最小張緊力的計算 要保證輸送機正常運行必須滿足兩個條件：（1）輸送帶的張力在任何負載的情況下，作用在全部滾筒的圓周力是通過摩擦傳遞到的輸送帶上，而傳送帶與滾筒間應(yīng)保證不打滑；（2）作用在輸送帶上的張力應(yīng)足夠大，是輸送帶在兩組承載托輥間保持垂度小于一定值；a、最小張緊力是保證輸送帶在運行時不打滑所需保持的最小力，用 F表示，公式為： 式中 F 為最大圓周動力，min2 11maxin2 //??????uaueKeFumax論文清掃器刮板系數(shù) K =1.35，輸送帶和滾筒間的摩 擦 系 u=0.35；驅(qū)動裝置的圍角a分別為 =170 ， =200°，可得 =28234， 3.3911?o21ue2ue?b、重錘校核 為了限制膠帶的下垂度，膠帶在任意一點的張力應(yīng)不少于以下兩式的計算。垂度校核的目的是為了保證輸送機在加速和緊急制動時，輸送帶不會松弛，以確保機械正常運轉(zhuǎn)，垂度校核又分為承載分支的垂度校核和回承分支的垂度校核。（1） 承載分支的垂度校核 F >a （q +q ）g/8（h/a） min0BGmax（2） 回承分支的垂度校核 F >a q g/8（h/a） 式中（h/a） 為托iuaxax輥間允許的輸送帶垂度2.3 張緊絞車的卷筒設(shè)計 2.3.1 鋼絲繩的選擇鋼絲繩起著連接張緊小車與卷筒的作用，通過鋼絲繩在卷筒上的纏繞使得張緊小車移動，達到將輸送帶張緊的目的。在捻制過程中分為左旋捻制和右旋捻制兩種捻制方法。根據(jù)用途可分為圓股點接觸鋼芯鋼絲繩、圓股線接觸鋼芯鋼絲繩、圓股點接觸鋼絲繩、圓股線接觸鋼絲繩、圓股多層股不扭轉(zhuǎn)鋼絲繩、三角股鋼絲繩等多種鋼絲繩，根據(jù)實際環(huán)境，選用圓股點接觸鋼絲繩即可滿足要求2.3.2 卷筒及配件尺寸參數(shù)設(shè)計卷筒按鋼絲繩的卷繞層數(shù)分為單層繞和多層繞卷筒，為了縮小卷筒尺寸，可采用表面帶有導(dǎo)向螺旋槽或光面的卷筒，進行多層卷繞，他的缺點是鋼絲繩磨損較快，這種卷筒適合于慢速的工作場合。與表面帶有導(dǎo)向螺旋槽的卷筒相比，光面卷筒在實際工作中，鋼絲繩排列凌亂，互相擠壓，使鋼絲繩壽命大為降低。目前，多層卷筒大多數(shù)制成帶有導(dǎo)向螺旋槽型。第一鋼絲繩卷繞入卷筒螺旋槽，第二層鋼絲繩以相同的螺旋方式卷入內(nèi)層鋼絲繩形式的螺旋溝，鋼絲繩的接觸情況大為改善，延長了使用壽命。a、 卷筒槽參數(shù)的確定 卷筒表面帶有導(dǎo)向螺紋槽，一般采用標準槽，只有當鋼絲繩有脫槽危險時才采用深槽，按照手冊卷規(guī)定鋼絲繩繞進或繞出卷筒時鋼絲繩偏離螺旋槽兩側(cè)的角度不應(yīng)大于 3.5，對與多層纏繞卷筒，鋼絲繩偏離與卷筒軸垂直的平面的角度不應(yīng)大于 2°。標準深度 H=(0.25-0.4)d。標準繩槽節(jié)距 P=d+（2-4）b、 卷筒長度確認 論文根據(jù)公式 L =Z n（D+nd），參考手冊確定卷筒的長度，考慮到鋼絲繩在0?卷筒上的排列可能不均勻，應(yīng)將卷筒長度增加 10%，因卷筒兩邊要留出一定的距離，來安裝卷筒轂等配件。c、 卷筒轂的尺寸設(shè)計 卷筒轂起著將卷筒與主軸連接起來的作用，主軸通過卷筒轂帶動卷筒旋轉(zhuǎn)，達到纏繞鋼絲繩的作用，卷筒轂通過螺絲固定在卷筒上內(nèi)徑帶有鍵槽，使得它能在主軸的帶動下轉(zhuǎn)動。根據(jù)確定的槽底直徑 D，卷筒轂的尺寸數(shù)據(jù)庫可由手冊來確定。由該表可知卷筒轂的直徑 D，可確定卷筒的內(nèi)徑，也由該表可知該卷筒轂的參考質(zhì)量 M。d、 絞盤的尺寸設(shè)計 絞盤以防止鋼絲繩脫出筒外。絞盤邊高應(yīng)比最外層鋼絲繩高出（2-3）d，在張緊絞車設(shè)計中，絞盤高度高出卷筒最外層鋼絲繩 3 層，該卷筒設(shè)計為纏繞四層鋼絲繩，故絞盤應(yīng)高出卷筒 7 層鋼絲繩的高度。還可根據(jù)選用材料根據(jù)手冊查的其密度，算出其質(zhì)量 M。e、 整個卷筒的質(zhì)量設(shè)計 整個卷筒的質(zhì)量為卷筒、卷筒轂及絞盤的質(zhì)量之和 M。f、 卷筒強度的校核 卷筒所受的載荷主要是纏繞在其上的鋼絲繩對卷筒轂所施加的徑向壓力，在這種載荷作用下使卷筒殼自由段產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，為了確保卷筒能夠承受鋼絲繩所施加的壓應(yīng)力，進行卷筒強度校核是必不可少的環(huán)節(jié)。因為已知其 L、D、可知 L 3D,采用公式 =AF /δp [ ]進行強度校核。根據(jù)公式可知鋼的許?i?max?c?用壓力[ ]= /1.5，式中 ? 為鋼的屈服極限，查詢手冊對比卷筒許用壓力css確認其強度滿足。論文第三章 控制系統(tǒng)動態(tài)模型建立3.1 功率放大器的傳遞函數(shù)控制系統(tǒng)的參數(shù)以點參考量的形式來體現(xiàn)，功率放大器能使較小微笑的參量放大到功能要求。其傳遞函數(shù)為： =）（ ）（ suiuk方框圖如下：圖 3-1 傳遞函數(shù)框圖3.2 比例電磁銜鐵及先導(dǎo)閥芯等平移組件的傳遞函數(shù)現(xiàn)在不僅考慮銜鐵組件的質(zhì)量，而且考慮作用于這些零件上的液壓力、干擾的情況，對于電液比例控制元件的先導(dǎo)閥建立普通用的力平衡方程：（3.1））（ yskymiP0nfaym ???????DFAFE式中：F --比例電磁鐵在一定電流時的推力--移動部件相應(yīng)面積上的壓力代數(shù)和iAP--先導(dǎo)閥口處的液動力，現(xiàn)在把他當做一項獨立的干擾力，其數(shù)值很小，fy實際上可以忽略m--先導(dǎo)及移動部件的質(zhì)量D --與粘性摩擦有關(guān)的阻尼系數(shù)y--等效彈簧鋼度sK--彈簧的預(yù)壓量?簡化上式寫出拉氏變換得： ymspxsy20em??????）（ KSF?論文則： （3.2）sy22ms1sKDFYG????）（而電磁增量 可以考慮為emF?ikeI其簡化框圖：圖 3-2 平移組件的傳遞函數(shù)框圖3.3 溢流閥的傳遞函數(shù)3.3.1 先導(dǎo)液阻網(wǎng)絡(luò)和主閥控腔的傳遞函數(shù)根據(jù)有關(guān)表達式：，式中：3r1ryQ??? ????????xyryqpqy PGLK）（K 和 K 是先導(dǎo)閥口的流量增益和流量壓力系數(shù)。qp令閥口開口量為 y，當增 益 y? 為圖示時，閥口關(guān)小，壓力增量 為正，x而 Q 減小。因此，增益 K 、K 、K 仍采用通用表達式。G 串聯(lián)液阻?yqpy yR 、 R 、R 的等效液導(dǎo)。 2r又 xxx3x11 sePEVAPQPGR ???????????）（） ；（聯(lián)立解以上幾式，可得 的表達式：X 1xsyp1x??KGC相應(yīng)框圖如下圖：論文圖 3-3 先導(dǎo)閥與主控腔3.3.2 主閥運動及其增益的傳遞函數(shù)主閥的輸出變量是流體動力參數(shù)，直接對液體功率進行控制：主閥的運動方程控制腔及閥口前后壓力腔的流量平衡方式： lvxxryx QPEVXAQeFfkscmp?????????1101 )(考慮到可以忽略主閥及彈簧平移組件被看作牛頓摩擦系數(shù)的二階段環(huán)節(jié)。主閥上的穩(wěn)定液動力增量被分解為兩項： 和xs?K1fp對以上幾式進行拉氏變換，簡化推導(dǎo)結(jié)果可得 xmPAKfpfxsx????))(()( 211 ?其方框圖如下：圖 3-4 主閥及其增益?zhèn)鬟f函數(shù)框圖3.3.3 主閥進口管路容腔的壓縮效應(yīng)和流量的平衡關(guān)系閥前流量的平衡方程為： 1xr11 sel PEVAQQ???????因為： 1pxPKQ???論文所以： 1)([1????????sxAKPGQKGPsQyylpQP其相應(yīng)方框圖:圖 3-5 主閥平衡關(guān)系方框圖圖 3-6 比例溢流閥傳遞函數(shù)圖3.4 液壓缸的傳遞函數(shù)微分方程為： 考慮到油缸離心力 F212101ym?KAPFyzkf ????對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響很小，而 F 為高階微分，所以在求傳遞函數(shù)中，不考慮油2 2缸離心力，則傳遞函數(shù)簡化為： 對上式進行拉式變化 101pyzkfy?可得： ????)(())( 121 sfmsAsp???液壓缸的傳遞函數(shù)框圖為:圖 3-7 液壓缸的傳遞函數(shù)框圖論文3.5 負載的傳遞函數(shù)減速機的傳遞函數(shù)： ??)()(32su??其方框圖如下：減速器傳遞函數(shù)方框圖圖 3-8 減速器傳遞函數(shù)絞車滾筒的傳遞函數(shù)拉氏變換后的方程為： 因為：)()(33sJRsFTc???)(23sKTma???考慮到絞車的張緊速度：0.1m/s，其值很小，可以忽略不計。所以簡化結(jié)果可得： )()(21sRKsFmac???其方框圖為：絞車滾筒的傳遞函數(shù)框圖圖 3-9 絞車滾筒的傳遞函數(shù)框圖為了更精確地分析系統(tǒng)的動靜特性，對電液比例閥、液壓缸、絞車及功能放大器等建立數(shù)學(xué)模型，通過對各部分傳遞函數(shù)的分析，在外界負載作用下的各部件的傳遞函數(shù)的響應(yīng)穩(wěn)定情況，建立系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)方框圖，通過對系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的分析，對系統(tǒng)運行穩(wěn)定性進行了量化界定。給定了系統(tǒng)正常工作的初始條件以及運行中參數(shù)的模擬特性，為體統(tǒng)的有效運行建立了科學(xué)基礎(chǔ)。論文第四章 控制系統(tǒng)仿真4.1 選擇仿真工具控制系統(tǒng)計算機仿真是應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)手段對控制系統(tǒng)進行科學(xué)研究的十分重要的手段之一，通過仿真研究可以對照比較各種控制策略與方案，優(yōu)化并確定相關(guān)參數(shù)，特別是對于新控制決策與算法的研究，進行系統(tǒng)仿真更是必不可少的。一般而言，對控制系統(tǒng)進行計算機仿真首先應(yīng)建立系統(tǒng)模型，然后依據(jù)模型編程方程程序，充分利用計算機作為工具對其進行數(shù)值求解并將結(jié)果加以顯示，通常在仿真過程中，十分耗費時間與精力的是編制與修改仿真程序。4.2 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) 當外干擾信號 Q 等于零時傳遞函數(shù)框圖簡化為：?圖 4-1 傳遞函數(shù)框圖其中： yumamawamyypysy kARkGKJkKJSGszkyasGkas 16354 12302201 ;);(;)( ;1;1?????? ????????則外干擾信號為零時的開環(huán)傳遞函數(shù)： 543621)( GA???由于反饋函數(shù)： )(1)()(2sGHskfH???論文所以閉環(huán)函數(shù)傳遞函數(shù)： 64321543 654321)( GKAGsf ???????4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性是去掉擾動后，系統(tǒng)自身的一種恢復(fù)能力，對于一個控制系統(tǒng)應(yīng)滿足多種性能指標，但首要的技術(shù)要求是系統(tǒng)在全部時間內(nèi)必須穩(wěn)定，只有穩(wěn)定的系統(tǒng)才有用，對于線性系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于系統(tǒng)的特征方程方程特征根，當閉環(huán)系統(tǒng)的所有根均具有副實部時，系統(tǒng)則穩(wěn)定。利用編程系統(tǒng)在 NOTEBOOK 的文檔顯示，具體顯示如下：圖 4-2 程序此時閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實部均為負數(shù)，所以閉環(huán)控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的。利用計算機的仿真可以對控制系統(tǒng)進行有效的系統(tǒng)模擬，并對數(shù)值求解和顯示結(jié)果，達到節(jié)省人力和物力的功能。論文第五章 液壓系統(tǒng)的安裝、使用和維護5.1 液壓系統(tǒng)的安裝、試壓和調(diào)試 5.1.1 液壓元件的安裝 各種液壓元件在安裝時都必須注意一些問題，其注意事項如下： （1）裝前元件應(yīng)進行質(zhì)量檢查，若確認元件被污染需進行清洗，合格后安裝。 （2）安裝前應(yīng)將各種自動控制儀表進行校驗。這對以后的調(diào)整工作極為重要，以避免不準確而造成事故。（3）液壓泵裝置安裝要求如下:a.液壓泵與原動機之間的聯(lián)軸器的安裝,必須保證中心線對齊。 b.外露的旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器安裝防護罩。 c.液壓泵與原動機的安裝底座必須有足夠的剛性，以保證運轉(zhuǎn)時始終同軸。 d.液壓泵的進油管路密封必須可靠。（4）油箱裝置安裝要求如下：a.油箱應(yīng)仔細清洗，用壓縮空氣干燥后，再用煤油檢查焊縫質(zhì)量。 b.油箱底部應(yīng)高于安裝面 150mm 以上，以便搬移，放油和散熱。c.必須有足夠的支撐面積，以便在安裝和裝配時用墊片和楔塊等進行調(diào)整。（5）液壓閥的安裝要求如下：a.閥的安裝方式應(yīng)符合制造廠規(guī)定。b.為了保證安全，閥的安裝必須考慮重力、沖擊、振動對閥內(nèi)主要零件的影響。（6）其它輔件的安裝要求如下： a.濾油器：為了檢測濾油器何時需要清洗和更換濾芯，必須裝有污染指示器或設(shè)有測試裝置。b.蓄能器：?蓄能器充氣種類和安裝必須符合制造廠的規(guī)定；?蓄能器的安裝位置必須遠離熱源；蓄能器在泄壓前不得拆卸，禁止在蓄能器上進行焊接、鉚接和機加工。c.密封件： ?密封件的材料必須與它相接觸的介質(zhì)相容；論文?密封件的使用壓力、溫度以及密封件的安裝應(yīng)符合有關(guān)標準規(guī)定。（7）液壓缸的安裝要求如下： a.液壓缸的安裝必須符合設(shè)計圖樣和制造廠的規(guī)定；b.安裝液壓缸時，進出油口的位置應(yīng)放在最上面； c.配管連接不得松弛。5.1.2 管路的安裝與清洗 洗應(yīng)在管路配制完畢，且以具備沖洗條件后進行。管路酸洗復(fù)位后，應(yīng)盡快進行循環(huán)沖洗，以保證清潔和防銹。管路安裝應(yīng)遵循下列要求：（1）管路敷設(shè)、安裝應(yīng)按有關(guān)工藝規(guī)范進行； （2）管路敷設(shè)、安裝應(yīng)防止元件、液壓元件受到污染； （3）管路應(yīng)在自由狀態(tài)下進行敷設(shè)，焊裝后的管路固定和連接不得施加過大的徑向力強行固定和連接； （4）管路的排列和走向應(yīng)整齊一致，層次分明，盡量采用水平和垂直布管。5.2 試壓 系統(tǒng)的壓力試驗應(yīng)在系統(tǒng)的安裝完畢組成系統(tǒng)，并沖洗合格后進行。 （1） 試驗壓力在一般情況下應(yīng)符合以下規(guī)定當公稱壓力 p≤16Mpa 時,試驗壓力為 1.5p; 當公稱壓力 16MPa≤p≤31.5Mpa 時,試驗壓力為 1.25p 當公稱壓力 p>31.5Mpa 時,試驗壓力為 1.15p. 這里選擇公稱壓力的 1.25 倍進行試壓。 （2）壓力試驗期間，不得錘擊管道，且在試驗區(qū)域的 5m 范圍內(nèi)不得進行明火作業(yè)或重噪聲作業(yè)。5.3 液壓系統(tǒng)的使用和維護 (1)液壓系統(tǒng)的日常檢查和定期檢查在設(shè)備運行中，應(yīng)監(jiān)視系統(tǒng)的壓力是否穩(wěn)定和在規(guī)定范圍內(nèi)；監(jiān)視噪聲和振動有無異常；監(jiān)視油溫是否在 35～55°C;監(jiān)視系統(tǒng)有無漏油；監(jiān)視液位是否正常等。同時還要定期檢查系統(tǒng)的油箱、油道、閥板、密封件、彈簧、油污染度以及壓力表和液壓元件的使用。 (2)液壓系統(tǒng)的合理使用，還應(yīng)注意以下事項：a.油箱中的液壓油液應(yīng)經(jīng)常保持正常液面（液位一般在液位控制計的中論文上部）。管路和液壓缸最初應(yīng)放入足夠數(shù)量的油液，在啟動之后，由于油液進入了管路和液壓缸，液面會下降，甚至使過濾器露出液面，因此必須一次補充油液。 b.液壓油液應(yīng)經(jīng)常保持清潔。檢查油液的清潔應(yīng)經(jīng)常和檢查油液面同時進行。 c.油溫應(yīng)適當。油箱的油溫不能超過 60°C。從維護的角度看，也應(yīng)絕對避免油溫過高。若油溫有異常上升，應(yīng)進行檢查。 d.回路里的空氣應(yīng)完全清除掉。回路中進入空氣后，因為氣體的體積和壓力成反比，所以隨著載荷的變動，液壓缸的運動也要受到影響。另外空氣又是造成油液變質(zhì)和發(fā)熱的主要原因，所以應(yīng)特別注意下列事項： ?為了防止回油管回油時帶入空氣，回油管應(yīng)插入液面以下； ?吸入管和泵軸密封部分等各個低于大氣壓的地方應(yīng)注意不要漏入空氣； ?油箱的液面應(yīng)盡量大些。 (3)在初次啟動液壓泵時應(yīng)注意以下事項：a.檢查轉(zhuǎn)動方向是否正確；b.入口和出口是否接反。論文總 結(jié)2017 年 5 月，我開始了我的畢業(yè)設(shè)計工作，經(jīng)過長時間的寫作到現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計基本完成。畢業(yè)設(shè)計的寫作是一個長期的過程，需要不斷的進行精心的修改，不斷地去研究各方面的文獻，認真總結(jié)。歷經(jīng)了這么久的努力，終于完成了畢業(yè)設(shè)計。在這次畢業(yè)設(shè)計的寫作的過程中，我擁有了無數(shù)收獲。5 月初，在與導(dǎo)師的交流討論中我的題目定了下來，是《帶式輸送機全自動液壓張緊裝置》。當開題報告定下來之后，我便立刻在學(xué)校的圖書館著手資料的收集工作中，當時面對眾多網(wǎng)絡(luò)資料庫的文章真是有些不知所措，不知如何下手。在不斷地探索中，終于我了解了應(yīng)該怎么樣利用學(xué)校的浩瀚的資源找到自己需要的知識，并為自己的畢業(yè)設(shè)計打好了基礎(chǔ)。接下來就是畢業(yè)設(shè)計方面的知識，帶式輸送機經(jīng)過近兩個世紀的發(fā)展，已從最初的小型運輸工具發(fā)展成為具有高強力、大運量、大功率的現(xiàn)代化大型運輸設(shè)備在國民經(jīng)濟發(fā)揮著重要的作用。帶式輸送機結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)可靠，噪音小，能實現(xiàn)連續(xù)長距離大傾斜輸送，設(shè)備運行 ，可在膠帶的任意位置上加料或卸料，具有生產(chǎn)效率高、輸送量大、能源消耗少的特點，被廣泛的應(yīng)用于煤炭、冶金、礦山、化工、港口、電站、輕工、建材、糧食等工業(yè)領(lǐng)域。張緊裝置是輸送機的核心裝置，擔負著輸送機穩(wěn)定運行的重要責任。到目前為止在社會生產(chǎn)中有多種皮帶拉緊裝置得到應(yīng)用，以往煤礦井下用帶式傳送機一般均采用固定絞車拉緊或重錘拉緊很少見到別的類型。由于固定絞車拉緊裝置只能定期張緊皮帶而皮帶的張緊程度往往與操作者的經(jīng)驗有關(guān)，經(jīng)常出現(xiàn)張緊力過大或者過小并且直接影響到帶式傳送機的沖擊動負荷，所以固定絞車拉緊裝置對于傳送機的安全及平穩(wěn)運行極為不利。因此我設(shè)計了以液壓為動力和控制的液壓張緊裝置來對運輸過程中因張緊力變化而引起的膠帶打滑、跑偏等一系列問題來進行治理。我們通過對帶式輸送機張緊裝置常規(guī)設(shè)計存在的問題，在前人研究的基礎(chǔ)上，進行動態(tài)的分析提出了利用電流來識別載荷，較好地解決了膠帶張緊問題。 對帶式輸送機張緊裝置采用電流來識別輸送帶上載荷量的原理將電流作為閉環(huán)回路的反饋信號來反映載荷量的多少，直接從皮帶輸送機電機取得電流信號，通過檢測電流量變化計算出理論張緊力的值，同時將理論值與力傳感器所測得的瞬間實際張緊力的值比較后來自動調(diào)節(jié)張緊張力，這樣可以適應(yīng)載荷量隨時的變化，保證輸送機正常的張力防止打滑，實現(xiàn)動態(tài)張緊效果。完成了張緊裝置系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計，主要包括張緊力的計算、張緊卷筒設(shè)計、以及論文相關(guān)零部件的設(shè)計和選型。針對閉環(huán)控制系統(tǒng)存在的不穩(wěn)定性建立了數(shù)學(xué)模型，通過軟件對閉環(huán)系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性分析，結(jié)果表明整套張緊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，相應(yīng)速度比較快。寫作畢業(yè)設(shè)計是我們每個大學(xué)生必須經(jīng)歷的一段過程，也是我們畢業(yè)前的一段寶貴的回憶。當我們看到自己的努力有收獲的時候，總是會有那么一點點自豪和激動。任何事情都是這樣子，需要我們腳踏實地的去做，一步一個腳印的完成，認真嚴謹，有了好的態(tài)度才能做好一件事情，一開始都覺得畢業(yè)設(shè)計是一個很困難的任務(wù)，大家都難免會有一點畏懼之情，但是經(jīng)過長時間的努力和積累，經(jīng)過不斷地查找資料后總結(jié)，我們都很好的按老師的要求完成了畢業(yè)設(shè)計的寫作，這種收獲的喜悅相信每個人都能夠體會到。這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，相信對我未來的學(xué)習和工作有很大的幫助。在這次畢業(yè)設(shè)計中同學(xué)之間互相幫助，共同商量相關(guān)專業(yè)問題,這種交流對于即將面臨畢業(yè)的我們來說是一次很有意義的經(jīng)歷,大學(xué)四年都一起走過了,在最后我們可以聚在一起討論學(xué)習,研究專業(yè)問題,進而更好的了解我們每個人的興趣之所在,明確我們的人生理想,進而在今后的生活和工作中更好的發(fā)揮自己的優(yōu)勢,學(xué)好自己的專業(yè),成為一個對于社會有用的人。論文參考文獻[1]賈銘新.液壓傳動與控制[M].北京：國防工業(yè)出版社，2001；[2]張利平.液壓閥原理、使用與維護[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005；[3]周士昌.液壓系統(tǒng)設(shè)計圖冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003；[4]顧曉勤.工程力學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007；[5]李元元， 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