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帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置一級(jí)圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-07-12

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輸送能力 Q=1800t/h輸送長(zhǎng)度 L=3005m輸送帶寬度 B=1200mm2.2.2 線路參數(shù)東翼一采區(qū)上山主運(yùn)輸大巷共3005米，可簡(jiǎn)化為如圖2.1所示的八段:第一段(1點(diǎn)到2點(diǎn))平運(yùn)，長(zhǎng)度540米;第二段(2點(diǎn)到3點(diǎn))下運(yùn)，水平長(zhǎng)度207米，提升高度-27.1米;第三段(3點(diǎn)到4點(diǎn))平運(yùn)，水平長(zhǎng)度62米;第四段(4點(diǎn)到5點(diǎn))下運(yùn)，水平長(zhǎng)度518米，提升高度-82米;第五段((5點(diǎn)到6點(diǎn))平運(yùn)，長(zhǎng)度470米;第六段(6點(diǎn)到7點(diǎn))上運(yùn)，水平長(zhǎng)度360米，提升高度18.9米;第七段((7點(diǎn)到8點(diǎn))下運(yùn)，水平長(zhǎng)度400米，提升高度-28.4米:第八段(8點(diǎn)到9點(diǎn))下運(yùn)，水平長(zhǎng)度435米，提升高度-56米;整機(jī)水平長(zhǎng)度2992米，運(yùn)輸長(zhǎng)度3005米。圖2.1 輸送線路參數(shù)圖2.2.3 物料特性輸送物料原煤物料密度 ρ=900kg/m3物料安息角 50°2.2.4 帶式輸送機(jī)工作環(huán)境安裝地點(diǎn):東灘煤礦東翼一采區(qū)上山主運(yùn)輸大巷，底板為煤。環(huán)境溫度:0~35℃ 。由于帶式輸送機(jī)巷道起伏不平，變坡點(diǎn)較多，致使此帶式輸送機(jī)運(yùn)行工況相當(dāng)復(fù)雜，是目前國(guó)內(nèi)乃至國(guó)外煤礦井下運(yùn)行工況最為復(fù)雜的帶式輸送機(jī)之一:從另一方面，下運(yùn)帶式輸送機(jī)運(yùn)行安全可靠性要求高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，且我國(guó)目前對(duì)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的理論研究較少，特別是長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的工況分析、動(dòng)態(tài)分析、啟動(dòng)、制動(dòng)技術(shù)研究較少，這也是本文選擇長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)進(jìn)行研究的目的。2.3 本課題的研究?jī)?nèi)容2.3.1 長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析研究通過下運(yùn)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的各種組成方案的分析比較，以及常規(guī)長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方案中軟制動(dòng)技術(shù)和軟起動(dòng)技術(shù)的理論研究，提出長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)常見驅(qū)動(dòng)方式和制動(dòng)方法，并分析常見驅(qū)動(dòng)方式和制動(dòng)方法的優(yōu)點(diǎn)和存在問題，歸納總結(jié)出長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)方案和制動(dòng)方式選擇的依據(jù)。2.3.2 帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)方案的分析針對(duì)充礦集團(tuán)東灘煤礦東翼一采區(qū)主運(yùn)輸大巷固定下運(yùn)帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)及其特殊的工作環(huán)境所形成的復(fù)雜工況，首先對(duì)正常運(yùn)行時(shí)工況進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，然后再對(duì)空載及最大正功和最大負(fù)功工況進(jìn)行計(jì)算，再對(duì)各種工況的計(jì)算結(jié)果分析討論，最后確定合理的張緊方式及張緊力大小，提出合理的張緊裝置的選型。通過各種工況的計(jì)算、分析比較，提出合理的驅(qū)動(dòng)裝置中，電機(jī)、減速器、軟起動(dòng)裝置(調(diào)速型液力耦合器)及軟制動(dòng)裝置各部件的選型方案。3 長(zhǎng)距離、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的分析3.1 下運(yùn)帶式輸送機(jī)的基本組成帶式輸送機(jī)的組成如圖3.1所示[2]，主要其有:輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置(電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、軟起動(dòng)裝置、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、逆止器)、傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、托輥組、拉緊裝置、卸料器、機(jī)架、漏斗、導(dǎo)料槽、安全保護(hù)裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。 1-頭部漏斗 ;2-機(jī)架;3-頭部掃清器;4-傳動(dòng)滾筒 5-安全保護(hù)裝置;6-輸送帶;7-承載托輥;8-緩沖托輥;9-導(dǎo)料槽;10-改向滾筒;11-拉緊裝置 12-尾架;13-空段掃清器;14-回程托輥;15-中間架;16-電動(dòng)機(jī);17-液力偶合器;18-制動(dòng)器;19-減速器;20-聯(lián)軸器圖3.1 帶式輸送機(jī)組成示意圖3.2 驅(qū)動(dòng)方案的確定帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部是整機(jī)組成的關(guān)鍵部件。驅(qū)動(dòng)部配置是否合適，直接影響帶式輸送機(jī)能否正常運(yùn)行。長(zhǎng)距離、大運(yùn)量帶下運(yùn)帶式輸送機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)部的要求比通用帶式輸送機(jī)的要求更高，它要求驅(qū)動(dòng)裝置能提供平穩(wěn)、平滑的起動(dòng)和停車制動(dòng)力矩，以保證輸送帶不出現(xiàn)超速、打滑及輸送帶上的物料不出現(xiàn)滾料和滑料現(xiàn)象。為此要求驅(qū)動(dòng)裝置具有一個(gè)制動(dòng)力可隨時(shí)調(diào)整的制動(dòng)器，以保證起動(dòng)和停車制動(dòng)的可控，極大地減小對(duì)物料的沖擊。同時(shí)，在輸送機(jī)空載起車時(shí)還必需保證起動(dòng)的平穩(wěn)性。下運(yùn)帶式輸送機(jī)受地形條件(如起伏較大)和裝載量的影響，其起動(dòng)工況比較復(fù)雜，應(yīng)考慮如下幾種: (1)負(fù)載量小或空載，松閘后帶式輸送機(jī)不能自起動(dòng); (2)負(fù)載量較大，松閘后帶式輸送機(jī)能自起動(dòng)，但自然加速度較小; (3)負(fù)載量大，松閘后帶式輸送機(jī)能自起動(dòng)，且自然加速度較大。下運(yùn)帶式輸送機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)也存在發(fā)電工況、電動(dòng)工況交織運(yùn)行的問題，所以在設(shè)計(jì)中，一般較少考慮軟起動(dòng)裝置。帶式輸送機(jī)配下運(yùn)帶式輸送機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)也存在發(fā)電工況、電動(dòng)工況交織運(yùn)行的問題，所以在設(shè)計(jì)中，一般較少考慮軟起動(dòng)裝置。帶式輸送機(jī)配置軟起動(dòng)裝置，可有效降低起、制動(dòng)過程的動(dòng)張力，延長(zhǎng)輸送帶及接頭的使用壽命，甚至可降低輸送帶強(qiáng)度，具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。對(duì)此《煤礦安全規(guī)程》作了相應(yīng)規(guī)定。由于下運(yùn)帶式輸送機(jī)一般情況下電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電工況，空載時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)工況。目前常用的下運(yùn)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)部典型設(shè)備配置如表3.1所示。表3.1 常用下運(yùn)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)部組合表組合設(shè)備 1 2 3 4 5電動(dòng)機(jī) 單機(jī)或多機(jī)1:1(或2:1)驅(qū)動(dòng) 單機(jī)驅(qū)動(dòng)或多機(jī)1:1(或2:1)驅(qū)動(dòng) 多電機(jī)1:1(或2:1)驅(qū)動(dòng) 多電機(jī)1:1(或2:1)驅(qū)動(dòng) 多電機(jī)1:1(或2:1)驅(qū)動(dòng)軟起動(dòng) 無(wú) 限矩型液力偶合器限矩型液力偶合器調(diào)壓電氣軟起動(dòng) 滑差離合器減速器垂直軸或平行軸垂直軸或平行軸垂直軸或平行軸垂直軸或平行軸可以采用垂直軸或平行軸制動(dòng)器可控盤式制動(dòng)裝置可控盤式制動(dòng)裝置液壓制動(dòng)或液力制動(dòng)+推桿制動(dòng) 可控制動(dòng)裝置可控制動(dòng)器拉緊裝置重力拉緊或自動(dòng)拉緊重力式拉緊裝置重力式拉緊裝置重力拉緊或自動(dòng)拉緊裝置重力拉緊或自動(dòng)拉緊裝置適用場(chǎng)合短距離，中小傾角、小型機(jī) 中長(zhǎng)距離，大傾角中長(zhǎng)距離，大傾角長(zhǎng)距離，變坡，傾角不大長(zhǎng)距離，變坡，傾角不大3.3 新型下運(yùn)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)組合及其控制過程多數(shù)下運(yùn)帶式輸送機(jī)采用以下幾種驅(qū)動(dòng)部組合方式:(1)電動(dòng)機(jī)-制動(dòng)裝置-減速器-滾筒(2)電動(dòng)機(jī)-限矩型液力偶合器-制動(dòng)裝置-減速器-滾筒(3)電動(dòng)機(jī)-限矩型液力偶合器-減速器-可控制動(dòng)裝置-滾筒(4)電動(dòng)機(jī)-軟啟動(dòng)-減速器-液壓軟制動(dòng)-盤式制動(dòng)裝置-滾筒(5)電動(dòng)機(jī)-軟啟動(dòng)-減速器-液力軟制動(dòng)-盤式制動(dòng)裝置-滾筒(6)電動(dòng)機(jī)-軟啟動(dòng)-減速器-可控盤式制動(dòng)裝置-滾筒(7)電動(dòng)機(jī)-軟啟動(dòng)-減速器-液粘軟制動(dòng)-滾筒其中方式(1)~(3)多用于小型(短距離、小傾角、小運(yùn)量、低帶速)下運(yùn)機(jī)上方式;(4)~(7)較適于大傾角下運(yùn)輸送機(jī)上。由上述方案可見，下運(yùn)輸送機(jī)可控制動(dòng)裝置必不可少;并且目前對(duì)下運(yùn)輸送機(jī)電動(dòng)工況的可控起動(dòng)問題有所忽視。對(duì)于長(zhǎng)距離、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)，可控制動(dòng)裝置必不可少，同時(shí)可控起動(dòng)裝置也成為必須。為此我們提出一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率下運(yùn)帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)部組合方案。該方案驅(qū)動(dòng)部主要有以下設(shè)備組成:電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、調(diào)速型液力偶合器、減速機(jī)、可控制動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)滾筒等組成，如圖3.2所示[3]。圖3.2 驅(qū)動(dòng)部分組合方案示意圖采用以上驅(qū)動(dòng)組合的下運(yùn)帶式輸送機(jī)的起動(dòng)和停車過程如下:(1)開機(jī)準(zhǔn)備:先給軟起動(dòng)裝置的電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)送電，使主、從動(dòng)摩擦片閉合，可控制動(dòng)裝置逐漸松閘，如果是重載，按起動(dòng)要求重車逐漸自動(dòng)起動(dòng)帶式輸送機(jī)。(2)當(dāng)輸送帶在裝滿物料的情況下起動(dòng)帶式輸送機(jī)時(shí)，不能直接對(duì)電機(jī)送電，否則起動(dòng)太快，物料容易出現(xiàn)下滑或滾料，所以在這種情況下而是靠煤的下滑力起動(dòng)輸送機(jī)，當(dāng)逐漸松開制動(dòng)器，輸送帶帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過速度傳感器檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)速度達(dá)到近電機(jī)同步運(yùn)行轉(zhuǎn)速時(shí)，PLC控制電機(jī)自動(dòng)送電起動(dòng)，從而使電機(jī)運(yùn)行于正常的發(fā)電狀態(tài)，這樣可以大大減小電機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電氣和機(jī)械的沖擊。而且向下輸送的角度越大，起動(dòng)加速度越大。為了保證起動(dòng)平穩(wěn)，通過速度反饋改變制動(dòng)器施加的制動(dòng)力，根據(jù)不同的制動(dòng)力，把加速度控制在0.3m/s2之內(nèi)，保證起動(dòng)過程的平穩(wěn)性。(3)電機(jī)直接起動(dòng)控制，當(dāng)輸送機(jī)空載或輕載，逐漸松開制動(dòng)器時(shí)，輸送機(jī)不能自動(dòng)起動(dòng)，這時(shí)根據(jù)測(cè)速裝置檢測(cè)輸送機(jī)處于零速狀態(tài)或起車太慢時(shí)，需要采用調(diào)速型液力偶合器來(lái)可控起動(dòng)帶式輸送機(jī)，此時(shí)的可控起動(dòng)過程完全同上運(yùn)帶式輸送機(jī)的起動(dòng)過程。(4)正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)速型液力偶合器開度最大，傳動(dòng)效率達(dá)到最大。(5)當(dāng)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)某臺(tái)電機(jī)超載，需要功率平衡時(shí)，根據(jù)電機(jī)的電流反饋來(lái)進(jìn)行調(diào)速型液力偶合器的輸入與輸出速度調(diào)節(jié)(具體詳見電氣部分)，來(lái)進(jìn)行多電機(jī)間的功率平衡調(diào)節(jié)。一般只要帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，都能保證系統(tǒng)的多機(jī)功率平衡。(6)停車時(shí)，按預(yù)定的減速度要求進(jìn)行閉環(huán)改變可控制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩，使帶式輸送機(jī)按預(yù)定的減速度減速，實(shí)現(xiàn)可控停車。(7)當(dāng)輸送機(jī)在帶載停車時(shí)，不能直接切斷電機(jī)，否則容易出現(xiàn)飛車現(xiàn)象，造成嚴(yán)重事故。為此在停機(jī)時(shí)，先對(duì)輸送機(jī)施加制動(dòng)力，當(dāng)檢測(cè)到電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度降到其同步速度時(shí)，再對(duì)電機(jī)斷電，這樣在施加制動(dòng)力降速時(shí)，可以充分利用電機(jī)的制動(dòng)力，使停車更平穩(wěn)。當(dāng)輸送機(jī)的速度降至電機(jī)的同步速度時(shí)，調(diào)速型液力偶合器勺管全部插入，保證電機(jī)與輸送機(jī)系統(tǒng)的同步切除，保證了可控制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步按要求減速停車。(8)如果停車時(shí)，帶式輸送機(jī)是空載(即主電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài))，則可以同上運(yùn)帶式輸送機(jī)的停車過程結(jié)合可控制動(dòng)裝置進(jìn)行聯(lián)合停車制動(dòng)。(9)定車時(shí)，可控制動(dòng)裝置抱閘，主電機(jī)停機(jī)，調(diào)速型液力偶合器的液壓和電氣系統(tǒng)停電。(10)在起動(dòng)和停車過程中出現(xiàn)故障，如輸送帶跑偏、撕帶、油溫過高等等，調(diào)速型液力偶合器和可控制動(dòng)裝置的電氣控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)要求可控停機(jī)。4 長(zhǎng)距離大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)充礦集團(tuán)東灘煤礦東翼一采區(qū)主運(yùn)輸大巷固定帶式輸送機(jī)，運(yùn)距3005米，運(yùn)量1800噸/小時(shí)，提升高度-175.5米，環(huán)境溫度為0~35 ℃ ,是屬于典型的煤礦井下長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量下運(yùn)帶式輸送機(jī)。由于帶式輸送機(jī)巷道起伏不平，變坡點(diǎn)較多，致使此帶式輸送機(jī)運(yùn)行工況相當(dāng)復(fù)雜。此外，該機(jī)運(yùn)行安全可靠性要求高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，是目前國(guó)內(nèi)乃至國(guó)外煤礦井下運(yùn)行工況較為復(fù)雜的帶式輸送機(jī)。本章以該下運(yùn)帶式輸送機(jī)為例，說(shuō)明其設(shè)計(jì)過程。4.1 帶式輸送機(jī)原始參數(shù)帶式輸送機(jī)是目前井下煤炭的主要輸送設(shè)備，其設(shè)計(jì)的自動(dòng)化先進(jìn)程度、結(jié)構(gòu)布置方式、使用安全性、可靠性、連續(xù)性和高效運(yùn)行將直接影響礦井生產(chǎn)成本。采用帶式輸送機(jī)輸送物料與其它方式相比有著一系列的優(yōu)越性和高效性，其自動(dòng)化程度高，代表現(xiàn)代物流技術(shù)的發(fā)展方向。本課題所要求設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)的參數(shù)如表4.1所: 回答者：網(wǎng)友

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