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圖書分類號(hào)： 密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 皮帶機(jī)液壓拉緊裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算 DESIGN AND COMPUTE OF THE HYDRAULIC SYSTEM OF BELT MACHINE 學(xué)生姓名 陳 娟 學(xué)院名稱 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 楊根喜 2008 年 6 月 2 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)表或撰寫過的作品或成果。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 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)保留并向國家有關(guān)部門或機(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)容提交至各類數(shù)據(jù)庫 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 ) II 摘要 皮帶機(jī)是一種運(yùn)送物料的運(yùn)輸機(jī)械，它廣泛地被用于礦山，碼頭，工廠等各種場合， 但是不同的場合對(duì)皮帶機(jī)的結(jié)構(gòu)的要求是不同的，本設(shè)計(jì)是以礦山運(yùn)輸為背景，對(duì)皮帶 機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算，本設(shè)計(jì)先對(duì)皮帶機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了力學(xué)分析。對(duì)皮 帶機(jī)的保養(yǎng)與維護(hù)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，在拉緊裝置的設(shè)計(jì)中，為了對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，彌 補(bǔ)其他拉緊裝置帶來的不足，本設(shè)計(jì)采用液壓拉緊裝置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了拉緊，同時(shí)對(duì)其他 輔助原件也做了必要的計(jì)算和選擇。 關(guān)鍵詞 皮帶機(jī)；輸送帶；液壓拉緊 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) III Abstract Belt- machine is a kind of machine which is used to transport the goods ,it is widely used in the place of mine,dock,factory and so on ,but they request different structures in different places. This article is on the ground of mine .and it briefly devises and computes the structure of Belt- machine .first，this article analyses the driving system of Belt- machine .and then gives the brief maintenance and maintain of how to employ the belt-machine .in the design of tense equipment , in order to better the equipment and make up the deficiency of other equipments .here we chose the hydraulic system , and the same time ,this article also gives the compute and chose of others assistant elements. Keywords belt-machine conveyer belt hydraulic tension system 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) I 目 錄 1 緒論 .1 1.1 背景介紹 .1 1.2 帶式輸送機(jī)的分類 .1 1.3 各種帶式輸送機(jī)的特點(diǎn) .1 1.4 帶式輸送機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r .2 1.5 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式 .3 1.5.1 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu) .3 1.5.2 布置方式 .4 1.6 帶式輸送機(jī)拉緊裝置的設(shè)計(jì)要求 .4 1.6.1 設(shè)計(jì)方案 .4 1.6.2 主要技術(shù) 特點(diǎn) .5 1.6.3 應(yīng)用效果 .5 2 皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .6 2.1 膠帶運(yùn)動(dòng)阻力的計(jì)算 .6 2.2 膠帶張力的計(jì)算 .7 2.3 牽引力及功率的計(jì)算 .9 2.4 皮帶機(jī)常見故障的原因及處理方法 .9 2.4.1.皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶跑偏的處理 .9 2.5 皮帶機(jī)的安全使用及保養(yǎng) .10 2.5.1 皮帶機(jī)的安全使用 .10 2.5.2 皮帶機(jī)的保養(yǎng) .11 3 液壓拉緊裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算 .12 3.1 拉緊裝置的類型 .12 3.2 液壓拉緊裝置的特點(diǎn) .12 3.3 液壓拉緊裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 .13 3.3.1 系統(tǒng)的工作原理 .13 3.3.2 參數(shù)設(shè)定及工況分析 .14 3.3.3 液壓回路設(shè)計(jì)和工作過程分析 .14 3.3.4 各元件的確定 .15 3.3.5 液壓油的確定 .16 3.3.6 液壓泵的選擇和計(jì)算 .18 3.3.7 電動(dòng)機(jī)的確定 .18 3.3.8 各種閥類的選擇 .19 3.3.9 管路的確定 .19 3.3.10 液壓系統(tǒng)中的壓力損失驗(yàn)算 .20 3.4 系統(tǒng)基本回路 .23 3.5 主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核 .25 3.5.1 油缸后支座的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 .25 3.5.2 液壓缸活塞上的耳環(huán)的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 .26 3.5.3 銷軸類的強(qiáng)度校核及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .27 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) II 3.5.4 聯(lián)軸器鍵的校核 .27 3.5.5 焊縫的強(qiáng)度校核 .27 3.6 液壓缸低速爬行的現(xiàn)象的原因及分析 .28 3.6.1 液壓缸低速爬行的現(xiàn)象 .28 3.6.2 液壓缸爬行現(xiàn)象的分析 .28 3.6.3 液壓缸爬行現(xiàn)象的解決辦法 .29 3.7 管接頭處泄漏的預(yù)防 .29 3.8 管路預(yù)安裝 .30 3.8.1 管路簡介 .30 3.8.2 管路布置要求 .30 3.8.3 確定管子長度 .30 3.8.4 管子切斷 .31 3.8.5 管子彎曲 .31 3.8.6 管子與接頭焊接 .31 3.8.7 管路安裝 .31 結(jié)論 .32 致謝 .33 參考文獻(xiàn) .34 附錄 .35 附錄 1.35 附錄 2.44 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 1 1 緒論 1.1 背景介紹 帶式輸送機(jī)特別是上運(yùn)機(jī)是當(dāng)代最為得力的輸送設(shè)備之一，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā) 展,多種類型的工件傳送機(jī)廣泛的運(yùn)用于冶金、礦山、水泥、碼頭、化工、糧食等行業(yè)的 各種場合。同時(shí)在各種場合對(duì)不同的工況所使用的工件傳輸機(jī)也不盡相同。拉緊裝置是 煤礦井下用帶式輸送機(jī)不可缺少的重要組成部分。拉緊裝置主要有螺旋拉緊，重力式拉 緊，鋼絲繩絞車式拉緊和液壓拉緊。其中液壓拉緊裝置能克服其他拉緊裝置方式的不足 之處，它可以直接關(guān)系到帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行及使用壽命。以往煤礦井下帶式輸送機(jī) 一般均采用絞車?yán)o或重錘拉緊,然而近年來,人們已發(fā)現(xiàn)上述兩種拉緊裝置對(duì)帶式輸送機(jī) 正常運(yùn)行均會(huì)產(chǎn)生一些技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面問題。所以本設(shè)計(jì)采用液壓拉緊裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè) 設(shè)備的優(yōu)化。 帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)的一種，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是固定式或運(yùn)移式起重運(yùn)輸機(jī)中主要 類型之一，其運(yùn)輸特點(diǎn)是形成裝載點(diǎn)到裝載點(diǎn)之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體 運(yùn)動(dòng)來完成物流從裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)的輸送。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各企業(yè)中，連續(xù)運(yùn)輸 機(jī)是生產(chǎn)過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線不可缺少的組成部分，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)可分為： （1）具有撓性牽引物件的輸送機(jī)，如帶式輸送機(jī)，板式輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)，斗式 輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯及架空索道等； （2）不具有撓性牽引物件的輸送機(jī)，如螺旋輸送機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)等； （3）管道輸送機(jī)(流體輸送)，如氣力輸送裝置和液力輸送管道。 其中帶輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)中是使用最廣泛的，帶式輸送機(jī)運(yùn)行可靠，輸送量大， 輸送距離長，維護(hù)簡便，適應(yīng)于冶金煤炭，機(jī)械電力，輕工，建材，糧食等各個(gè)部門。 1.2 帶式輸送機(jī)的分類 帶式輸送機(jī)分類方法有多種，按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類，一類是普通型 帶式輸送機(jī)，這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形， 輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī)， 各有各的輸送特點(diǎn)。 1.3 各種帶式輸送機(jī)的特點(diǎn) （1）QD80 輕型固定式帶輸送機(jī) QD80 輕型固定式帶輸送機(jī)與 TDII 型相比，其帶較薄、載荷也較輕，運(yùn)距一般不超 過 100m，電機(jī)容量不超過 22kw。 （2） DX型 鋼 繩 芯 帶 式 輸 送 機(jī) 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 2 它屬于高強(qiáng)度帶式輸送機(jī)，其輸送帶的帶芯中有平行的細(xì)鋼繩，一臺(tái)運(yùn)輸機(jī)運(yùn)距可 達(dá)幾公里到幾十公里。 （3）U 形帶式輸送機(jī) 它又稱為槽形帶式輸送機(jī)，其明顯特點(diǎn)是將普通帶式輸送機(jī)的槽形托輥角由 30 45提高到 90使輸送帶成 U 形。這樣一來輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓，導(dǎo)致物料對(duì)膠帶 的摩擦力增大，從而輸送機(jī)的運(yùn)輸傾角可達(dá) 25。 （4）管形帶式輸送機(jī) U 形帶式輸送帶進(jìn)一步的成槽，最后形成一個(gè)圓管狀，即為管形帶式輸送機(jī)，因?yàn)檩?送帶被卷成一個(gè)圓管，故可以實(shí)現(xiàn)閉密輸送物料，可明顯減輕粉狀物料對(duì)環(huán)境的污染， 并且可以實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)行。 （5）氣墊式帶輸送機(jī) 其輸送帶不是運(yùn)行在托輥上的，而是在空氣膜(氣墊)上運(yùn)行，省去了托輥，用不動(dòng) 的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運(yùn)行的托輥，運(yùn)動(dòng)部件的減少，總的等效質(zhì)量減 少，阻力減小，效率提高，并且運(yùn)行平穩(wěn)，可提高帶速。但一般其運(yùn)送物料的塊度不超 過 300mm。增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強(qiáng)壓成槽形外，也可以改變輸送帶本 身，把輸送帶的運(yùn)載面做成垂直邊的，并且?guī)в袡M隔板。一般把垂直側(cè)擋邊作成波狀， 故稱為波狀帶式輸送機(jī)，這種機(jī)型適用于大傾角，傾角在 30以上，最大可達(dá) 90。 （6）壓帶式帶輸送機(jī) 它是用一條輔助帶對(duì)物料施加壓力。這種輸送機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：輸送物料的最大傾 角可達(dá) 90，運(yùn)行速度可達(dá) 6m/s，輸送能力不隨傾角的變化而變化，可實(shí)現(xiàn)松散物料和 有毒物料的密閉輸送。其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。 （7）鋼繩牽引帶式輸送機(jī) 它是無際繩運(yùn)輸與帶式運(yùn)輸相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有鋼繩的高強(qiáng)度、牽引靈活的特點(diǎn)， 又具有帶式運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點(diǎn)。 1.4 帶式輸送機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 目前帶式輸送機(jī)已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，近年來在露天礦和地下礦的聯(lián) 合運(yùn)輸系統(tǒng)中帶式輸送機(jī)又成為重要的組成部分。主要有：鋼繩芯帶式輸送機(jī)、鋼繩牽 引膠帶輸送機(jī)和排棄場的連續(xù)輸送設(shè)施等。 這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大(可達(dá) 30000t/h)，適用范圍廣(可運(yùn)送礦石，煤炭， 巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運(yùn)人)，安全可靠，自動(dòng)化程度高，設(shè)備維護(hù)檢 修容易，爬坡能力大(可達(dá) 16)，經(jīng)營費(fèi)用低，由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建投資。 目前，帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是：大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長度和 水平轉(zhuǎn)彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。我國已于 1978 年完成了鋼繩芯帶式輸送機(jī)的定型設(shè)計(jì)。鋼繩芯帶式輸送機(jī)的適用范圍： 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 3 （1）適用于環(huán)境溫度一般為（ C C） ；在寒冷地區(qū)驅(qū)動(dòng)站應(yīng)有采暖設(shè)施；40 （2）可做水平運(yùn)輸，傾斜向上(16)和向下(10 12)運(yùn)輸，也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸； 運(yùn)輸距離長，單機(jī)輸送可達(dá) 15km； （3）可露天鋪設(shè)，運(yùn)輸線可設(shè)防護(hù)罩或設(shè)通廊； （4）輸送帶伸長率為普通帶的 1/5 左右；其使用壽命比普通膠帶長；其成槽性好； 運(yùn)輸距離大。 提高傳動(dòng)裝置的牽引力可以從以下三個(gè)方面考慮： （1）增大拉緊力。增加初張力可使輸送帶在傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的張力 增加，此法提1S 高牽引力雖然是可行的。但因增大 必須相應(yīng)地增大輸送帶斷面，這樣導(dǎo)致傳動(dòng)裝置的1S 結(jié)構(gòu)尺寸加大，是不經(jīng)濟(jì)的。故設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用。但在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于運(yùn)輸帶伸長，張力減 小，造成牽引力下降，可以利用拉緊裝置適當(dāng)?shù)卦龃蟪鯊埩?，從而增?，以提高牽引1 力。 （2）增加圍包角 對(duì)需要牽引力較大的場合，可采用雙滾筒傳動(dòng)，以增大圍包角。0 （3）增大摩擦系數(shù) 其具體措施可在傳動(dòng)滾筒上覆蓋摩擦系數(shù)較大的襯墊，以增大 摩擦系數(shù)。 通過對(duì)上述傳動(dòng)原理的闡述可以看出，增大圍包角 是增大牽引力的有效方法。故 在傳動(dòng)中擬采用這種方法。 1.5 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式 1.5.1 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu) 帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、尾架、托輥、中間 架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護(hù)裝置等。 輸送帶是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運(yùn)行，物料根據(jù)需要可 以在輸送機(jī)的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運(yùn)行阻力小。帶式輸送 機(jī)可沿水平或傾斜線路布置。使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時(shí)，不同物料的最大運(yùn)輸 傾角是不同的，見表 2-1。 表 2-1 不同物料的最大運(yùn)角 物料種類 角度 物料種類 角度 煤塊 18 篩分后的石灰石 12 煤塊 20 干沙 15 篩分后的焦碳 17 未篩分的石塊 18 0350mm 礦石 16 水泥 20 0200mm 油田頁 巖 22 干松泥土 20 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 4 由于帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其具有優(yōu)良性能，主要表現(xiàn)在：運(yùn)輸能力大，且 工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機(jī)的 1/3 到 1/5；由于物料同輸送機(jī)一起移動(dòng)，同 刮板輸送機(jī)比較，物料破碎率?。粠捷斔蜋C(jī)的單機(jī)運(yùn)距可以很長，與刮板輸送機(jī)比較， 在同樣運(yùn)輸能力及運(yùn)距條件下，其所需設(shè)備臺(tái)數(shù)少，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設(shè)備和人員，并 且維護(hù)比較簡單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設(shè)備比較，初期投資高且不適 應(yīng)輸送有尖棱的物料。 輸送機(jī)年工作時(shí)間一般取 4500-5500 小時(shí)。當(dāng)二班工作和輸送剝離物，且輸送環(huán)節(jié) 較多，宜取下限；當(dāng)三班工作和輸送環(huán)節(jié)少的礦石輸送，并有儲(chǔ)倉時(shí)，取上限為宜。 1.5.2 布置方式 電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，借助于滾筒或其他 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動(dòng)。帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按驅(qū)動(dòng)裝置可 分為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式和多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式兩種。 通用固定式輸送帶輸送機(jī)多采用單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，即驅(qū)動(dòng)裝置集中的安裝在輸送機(jī)長 度的某一個(gè)位置處，一般放在機(jī)頭處。單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式按傳動(dòng)滾筒的數(shù)目分，可分為單滾 筒和雙滾筒驅(qū)動(dòng)。對(duì)每個(gè)滾筒的驅(qū)動(dòng)又可分為單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。因單點(diǎn)驅(qū) 動(dòng)方式最常用，凡是沒有指明是多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式的，即為單驅(qū)動(dòng)方式，故一般對(duì)單點(diǎn)驅(qū)動(dòng) 方式， “單點(diǎn)” 兩字省略。 1.6 帶式輸送機(jī)拉緊裝置的設(shè)計(jì)要求 （1）帶式輸送機(jī)在啟動(dòng)時(shí),其下分支膠帶會(huì)突然松弛伸長,此時(shí)拉緊裝置能及時(shí)張緊 膠帶以補(bǔ)償膠帶的伸長量,避免膠帶在傳動(dòng)滾筒上打滑。 （2）煤礦井下環(huán)境惡劣,使得膠帶與傳動(dòng)滾筒之間的摩擦系數(shù)變化相差很大,加之輸 送機(jī)的載荷變化也較大,所以要求拉緊裝置反應(yīng)靈敏、響應(yīng)及時(shí),工作可靠性較高且能方 便地調(diào)整拉緊力。 1.6.1 設(shè)計(jì)方案 （1）根據(jù)帶式輸送機(jī)及煤礦井下特點(diǎn),經(jīng)反復(fù)比較論證,決定采用液壓拉緊的方案。 （2）采用液壓拉緊,就是將拉緊油缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接對(duì)拉緊小車實(shí)施拉緊。 （3）采用液壓拉緊,可以及時(shí)吸收帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)下分支膠帶的伸長量,減輕膠帶 緊邊對(duì)松邊的沖擊。 （4）在滿足帶式輸送機(jī)拉緊系統(tǒng)要求的前提下,既要力求拉緊裝置結(jié)構(gòu)簡單,又要求 使用維護(hù)方便。因此,在液壓傳動(dòng)部分采用油泵為拉緊系統(tǒng)提供壓力源,根據(jù)帶式輸送機(jī) 的運(yùn)行要求,確定拉緊裝置拉緊力的上、下限。當(dāng)拉緊力低于下限值時(shí),油泵補(bǔ)油增壓,使 拉緊力增加；當(dāng)拉緊力達(dá)到上限值時(shí),停止油泵,由蓄能器保壓補(bǔ)油,以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī) 的恒張力拉緊。 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 5 設(shè)計(jì)意義：皮帶機(jī)液壓拉緊裝置在工程上的充分運(yùn)用能提高工程的生產(chǎn)率，減少對(duì) 設(shè)備損壞，為創(chuàng)造高的經(jīng)濟(jì)利潤提供了可靠的條件。 1.6.2 主要技術(shù)特點(diǎn) 膠帶液壓拉緊裝置具有下列特點(diǎn)。 （1）不但初期投資小 而且能節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用,無需其他的動(dòng)力設(shè)備。 （2）能有效吸收動(dòng)張力 響應(yīng)快。以往的絞車?yán)o裝置無法吸收帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí) 膠帶松邊的伸長量 ,所以輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)“飄帶”現(xiàn)象。采用拉緊裝置后 ,拉緊油 缸能及時(shí)補(bǔ)償膠帶松邊的伸長量 ,保持了膠帶的張力恒定 ,因而使得輸送機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)可靠 ,并 能防止膠帶打滑。 （3）結(jié)構(gòu)緊湊 ，安裝空間小， 操作維護(hù)方便。該裝置只有拉緊油缸固定在輸送機(jī) 的機(jī)身內(nèi) ,液壓泵站 (含蓄能器) 不需要做地基，水平安放即可 ,液壓站與拉緊油缸采用膠 管及快速接頭連接 ,因而簡化了拉緊系統(tǒng)。 （4）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)緊湊 ,并采用集中油路閥塊結(jié)構(gòu) ,確保液壓泵站無外部泄漏 ,并且 系統(tǒng)的保壓效果好。 1.6.3 應(yīng)用效果 膠帶液壓拉緊裝置從 1997 年 8 月起 ,先后在大屯煤電公司徐莊煤礦、山東省三河口 生建煤礦的 3 部固定帶式輸送機(jī)上安裝使用。一年多來 ,經(jīng)現(xiàn)場反映 ,其使用效果良好 , 實(shí)踐證明 ,該液壓拉緊裝置結(jié)構(gòu)簡單 ,適應(yīng)性強(qiáng) ,可以滿足煤礦各種中、小型帶式輸送機(jī) 對(duì)拉緊系統(tǒng)的要求。 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 6 2 皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 已知條件： （1）臺(tái)時(shí)輸送量 G=400t/h； （2）帶寬 B=1000mm； （3）輸送物料為煤炭； （4）輸送機(jī)斜長為 50m。 可由機(jī)械手冊(cè)直接查得的條件： （1）根據(jù)裝卸物料的性質(zhì)，選擇帶速 v=1m/s； （2）根據(jù)帶速和帶寬，選擇傳送帶的型號(hào)為普通平帶； （3）根據(jù)工況和輸送的物料，選擇傳動(dòng)裝置的傾角為 15； （4）根據(jù)用途，選擇輸送帶的材料為普通型橡膠輸送帶； （5）根據(jù)輸送的物料，輸送的能力以及為了避免漏料，上托輥選擇槽形結(jié)構(gòu) 2.1 膠帶運(yùn)動(dòng)阻力的計(jì)算 圖 2-1 為帶式輸送機(jī)計(jì)算示意圖 圖中 12 段為運(yùn)送貨載段，膠帶在這一段托輥上所遇到的阻力為重段運(yùn)行阻力，用 WZH 表示，34 段為回空段，膠帶在這一段的阻力為空段運(yùn)行阻力，用 WK 表示。在一 般情況下，重段和空段的運(yùn)行阻力可以分別表示如下： WZH=(q+qd+qg)L cos+(q+qd)Lsin 式 （2.1） WK=(qd+qg”)L” cos-qd Lsin 式 （2.2） 式中： 輸送機(jī)的傾角（度） ，此處為 15； L 輸送機(jī)的長度（米） ，此處為 50 R+2R=48m 槽形托輥?zhàn)枇ο禂?shù)，查機(jī)械手冊(cè)得，此處為 0.03； ”平行托輥?zhàn)枇ο禂?shù)，查機(jī)械手冊(cè)得，此處為 0.025； q 每米長的膠帶上的貨載重量（公斤/米） ，根據(jù)公式 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 7 q vQ6.3 求得，q111 公斤/米； qd每米長的膠帶自重（公斤/米） ，普通帆布膠帶每米長度的重量可按下式計(jì)算： qd1.1B （ +1+2） 式i （2.3） 式中：1.1膠帶的平均容重（噸/立方米） ； B膠帶的寬度（米） ，此處為 1 米； I膠帶帆布間層數(shù)，查機(jī)械手冊(cè)得，此處為 3； 層帆布層的厚度（毫米） ，查機(jī)械手冊(cè)得，此處選為 1.2； 1膠帶上保護(hù)層厚度，此處為 3 毫米； 2膠帶下保護(hù)層厚度，此處為 1.5 毫米。 將上述已知條件代入式（2.3） ，解得 qd8.91 公斤/米 qg 、q g”托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量，分別按下面的公式計(jì)算： qg lgG 式（2.4） qg” gl 式（2.5） Gg 、G g”分別為每組上、下托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量（公斤） ，查機(jī)械手冊(cè)得，此處分 別為 22 公斤和 17 公斤； Lg上托輥間距（米） ，一般取 11.5 米，此處取 1.5 米； Lg”下托輥間距（米） ，一般取 23 米，此處取 3 米。 將上述已知條件代入式（2.4） ， （2.5） ，分別解得 qg14.67 公斤/米； qg” 5.67 公斤 /米。 將所有條件代入式（2.1） ，式（2.2） ，分別解得 WZH 1684（公斤） ； WK94.2（公斤） 。 在圖 21 中，膠帶在 41 段，即在導(dǎo)向滾筒上所遇到阻力可近似的按下式計(jì)算： 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 8 W4-1（ 0.050.07）S 4 式 （2.6） 對(duì)于傳動(dòng)滾筒的阻力，即 23 段的阻力可按下式計(jì)算： W2-3（ 0.030.05） （S 2S 3） 式 （2.7） 2.2 膠帶張力的計(jì)算 輸送帶作為帶式輸送機(jī)的牽引構(gòu)件，在承受為克服輸送帶運(yùn)行阻力所必需的牽引力 的同時(shí)，由于帶式輸送機(jī)是靠驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦力傳遞牽引力，它的張力還 要滿足滾筒摩擦傳動(dòng)的需要。除此之外，為防止輸送帶在兩托輥之間有過大的垂度，輸 送帶的張力還要滿足它的垂度不超過規(guī)定值的需要。 輸送帶作為牽引構(gòu)件，它的張力沿輸送機(jī)全長是變化的，需要用逐點(diǎn)計(jì)算法求算它 在各點(diǎn)的張力。 （1）按逐點(diǎn)法找出 S2 與 S3 的關(guān)系 S4 S3W K S1=S4+ W4-1 S2=S1+ WZH S2=S3W K W4-1W ZH 式 （2.8） （2）按摩擦傳動(dòng)條件找出 S2 與 S3 的關(guān)系 S2S 3W 0 nmaxneS a13 S2S 3 式e1 （2.9） 式中：n摩擦力備用系數(shù)，一般取 1.151.2，此處選擇 1.2； 膠帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)，由機(jī)械手冊(cè)查得，此處為 0.3，由于已知 包角為 180o，并可直接查得 e=2.56; 將上述條件代入式（2.9）,解得 S22.3S 3 式 （2.10） （3）由式（2.9） ；式（2.10）得: 2.3 S3S 3W k+0.05(S3+Wk)+WZH 1.25 S3=1.05WK+WZH=1.05 （-94.2）+1684 S3=2460.72 (公斤 ) S4=1173.8（公斤） S1=1232.4（公斤） S2=2559.15（公斤） （4）驗(yàn)算驗(yàn)算按上述計(jì)法求得的最小的張力，看其是否滿足按下垂度所確定的最小張力 值膠帶張力與下垂度的關(guān)系為： 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 9 Smin ZH=5(q+qd)lgcos 式 （2.11） Smink=5qdlgcos 式 （2.12） 式中： Smin ZH 重段膠帶最小張力（公斤） ； Smin K 空段膠帶最小張力（公斤） ； lg 重段兩托輥間距（米） ，此處為 1.5； lg 空段兩托輥間距（米） ，此處為 3； 輸送機(jī)傾角（度） ，此處為 15； q 貨載每米長重量（公斤/米） ，此處為 111； qd膠帶每米長重量（公斤/米） ，此處為 8.91 將各已知條件代入式 (2.11)；式( 2.12) ，解得 Smin ZH = 872（公斤） Smin K = 129.6（公斤） 由此可見上面所求得的最小的張力滿足按下垂度所確定的最小張力值。 2.3 牽引力及功率的計(jì)算 輸送機(jī)傳動(dòng)滾筒的圓周牽引力為： W0 = S2 S3 =98.43（公斤） 考慮主軸承摩擦阻力及膠帶在傳動(dòng)滾筒上的彎曲阻力，則主軸牽引力為： W0= S2 S3+（0.030.05 ） （S 2+ S3） 此處選擇 W0= S2 S3+0.04（S 2+ S3） 將已知條件代入解得：W 0=299.22 公斤 皮帶機(jī)運(yùn)行功率為： N1= W0v=964.61W 由機(jī)械手冊(cè)查得，電機(jī)功率可由以下公式計(jì)算： N= 3.02KW02vo 2.4 皮帶機(jī)常見故障的原因及處理方法 皮帶運(yùn)輸機(jī)作為連續(xù)散狀物料運(yùn)輸機(jī)械已廣泛應(yīng)用于碼頭、電廠、冶金、糧食等行 業(yè)。并應(yīng)用于裝船機(jī)，斗輪堆取料機(jī)等散狀物料運(yùn)輸機(jī)械上。在選購，設(shè)計(jì)，制造，安 裝及使用此類設(shè)備時(shí)一些新用戶對(duì)其不是非常了解。本文是根據(jù)多年實(shí)踐，從使用者角 度出發(fā)，分析與說明此類設(shè)備常見故障的原因及處理方法。 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 10 2.4.1.皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶跑偏的處理 皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行時(shí)皮帶跑偏是最常見的故障。為解決這類故障重點(diǎn)要注意安裝的尺 寸精度與日常的維護(hù)保養(yǎng)。跑偏的原因有多種，需根據(jù)不同的原因區(qū)別處理。 （1）調(diào)整承載托輥組 皮帶機(jī)的皮帶在整個(gè)皮帶運(yùn)輸機(jī)的中部跑偏時(shí)可調(diào)整托輥組 的位置來調(diào)整跑偏；在制造時(shí)托輥組的兩側(cè)安裝孔都加工成長孔，以便進(jìn)行調(diào)整。具體 方法是皮帶偏向哪一側(cè)，托輥組的哪一側(cè)朝皮帶前進(jìn)方向前移，或另外一側(cè)后移。皮帶 向上方向跑偏則托輥組的下位處應(yīng)當(dāng)向左移動(dòng)，托輥組的上位處向右移動(dòng)。 （2）安裝調(diào)心托輥組 調(diào)心托輥組有多種類型如中間轉(zhuǎn)軸式、四連桿式、立輥式等， 其原理是采用阻擋或托輥在水平面內(nèi) 方向轉(zhuǎn)動(dòng)阻擋或產(chǎn)生橫向推力使皮帶自動(dòng)向心達(dá)到 調(diào)整皮帶跑偏的目的。一般在皮帶運(yùn)輸機(jī)總長度較短時(shí)或皮帶運(yùn)輸機(jī)雙向運(yùn)行時(shí)采用此 方法比較合理，原因是較短皮帶運(yùn)輸機(jī)更容易跑偏并且不容易調(diào)整。而長皮帶運(yùn)輸機(jī)最 好不采用此方法，因?yàn)檎{(diào)心托輥組的使用會(huì)對(duì)皮帶的使用壽命產(chǎn)生一定的影響。 （3）調(diào)整驅(qū)動(dòng)滾筒與改向滾筒位置 驅(qū)動(dòng)滾筒與改向滾筒的調(diào)整是皮帶跑偏調(diào)整的 重要環(huán)節(jié)。因?yàn)橐粭l皮帶運(yùn)輸機(jī)至少有 2 到 5 個(gè)滾筒，所有滾筒的安裝位置必須垂直于 皮帶運(yùn)輸機(jī)長度方向的中心線，若偏斜過大必然發(fā)生跑偏。其調(diào)整方法與調(diào)整托輥組類 似。對(duì)于頭部滾筒如皮帶向滾筒的右側(cè)跑偏，則右側(cè)的軸承座應(yīng)當(dāng)向前移動(dòng)，皮帶向滾 筒的左側(cè)跑偏，則左側(cè)的軸承座應(yīng)當(dāng)向前移動(dòng)，相對(duì)應(yīng)的也可將左側(cè)軸承座后移或右側(cè) 軸承座后移。尾部滾筒的調(diào)整方法與頭部滾筒剛好相反。經(jīng)過反復(fù)調(diào)整直到皮帶調(diào)到較 理想的位置。在調(diào)整驅(qū)動(dòng)或改向滾筒前最好準(zhǔn)確安裝其位置。 （4）張緊處的調(diào)整 皮帶張緊處的調(diào)整是皮帶運(yùn)輸機(jī)跑偏調(diào)整的一個(gè)非常重要的環(huán) 節(jié)。重錘張緊處上部的兩個(gè)改向滾筒除應(yīng)垂直于皮帶長度方向以外還應(yīng)垂直于重力垂線， 即保證其軸中心線水平。使用螺旋張緊或液壓油缸張緊時(shí)，張緊滾筒的兩個(gè)軸承座應(yīng)當(dāng) 同時(shí)平移，以保證滾筒軸線與皮帶縱向方向垂直。具體的皮帶跑偏的調(diào)整方法與滾筒處 的調(diào)整類似。 （5）轉(zhuǎn)載點(diǎn)處落料位置對(duì)皮帶跑偏的影響 轉(zhuǎn)載點(diǎn)處物料的落料位置對(duì)皮帶的跑偏 有非常大的影響，尤其在兩條皮帶機(jī)在水平面的投影成垂直時(shí)影響更大。通常應(yīng)當(dāng)考慮 轉(zhuǎn)載點(diǎn)處上下兩條皮帶機(jī)的相對(duì)高度。相對(duì)高度越低，物料的水平速度分量越大，對(duì)下 層皮帶的側(cè)向沖擊也越大，同時(shí)物料也很難居中。使在皮帶橫斷面上的物料偏斜，最終 導(dǎo)致皮帶跑偏。如果物料偏到右側(cè)，則皮帶向左側(cè)跑偏，反之亦然。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡 可能地加大兩條皮帶機(jī)的相對(duì)高度。在受空間限制的移動(dòng)散料運(yùn)輸機(jī)械的上下漏斗、導(dǎo) 料槽等件的形式與尺寸更應(yīng)認(rèn)真考慮。一般導(dǎo)料槽的的寬度應(yīng)為皮帶寬度的三分之二左 右比較合適。為減少或避免皮帶跑偏可增加擋料板阻擋物料，改變物料的下落方向和位 置。 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 11 （6）雙向運(yùn)行皮帶運(yùn)輸機(jī)跑偏的調(diào)整 雙向運(yùn)行的皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶跑偏的調(diào)整比單 向皮帶運(yùn)輸機(jī)跑偏的調(diào)整相對(duì)要困難許多，在具體調(diào)整時(shí)應(yīng)先調(diào)整某一個(gè)方向，然后調(diào) 整另外一個(gè)方向。調(diào)整時(shí)要仔細(xì)觀察皮帶運(yùn)動(dòng)方向與跑偏趨勢(shì)的關(guān)系，逐個(gè)進(jìn)行調(diào)整。 重點(diǎn)應(yīng)放在驅(qū)動(dòng)滾筒和改向滾筒的調(diào)整上，其次是托輥的調(diào)整與物料的落料點(diǎn)的調(diào)整。 同時(shí)應(yīng)注意皮帶在硫化接頭時(shí)應(yīng)使皮帶斷面長度方向上的受力均勻,在采用導(dǎo)鏈牽引時(shí)兩 側(cè)的受力盡可能地相等。 2.5 皮帶機(jī)的安全使用及保養(yǎng) 2.5.1 皮帶機(jī)的安全使用 機(jī)器的安全使用及后期保養(yǎng)對(duì)機(jī)器的使用壽命有很大的影響。 （1）該皮帶機(jī)不能在腐蝕、易爆的環(huán)境中運(yùn)行。 （2）整機(jī)輸送承重物品不應(yīng)超載使用，如有超載不應(yīng)超過設(shè)計(jì)值的 25%，且不宜長 時(shí)間超載運(yùn)輸。 （3）使用前應(yīng)確認(rèn)物料通過的通道是否安全，注意物料在皮帶上運(yùn)輸時(shí)不應(yīng)有碰撞， 阻擋等障礙物。 （4）裝配后各部位緊固件應(yīng)連接緊固可靠，運(yùn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活自如，皮帶應(yīng)張緊合 適。 （5）皮帶機(jī)使用前應(yīng)先跑偏調(diào)整，待皮帶不跑偏后方可正常使用。 （6）輸送速度 45m/min 內(nèi)可調(diào)。 （7）在運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)及時(shí)按下急停開關(guān)，并切斷電源。 （8）開車后手不得伸進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)架內(nèi)，不得碰摸快速運(yùn)轉(zhuǎn)零件。 （9）機(jī)應(yīng)接暗線或地線器運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生異常，應(yīng)立即停車檢查。 2.5.2 皮帶機(jī)的保養(yǎng) 按要求檢測維護(hù)皮帶機(jī)，可使皮帶機(jī)安全運(yùn)行，延長使用壽命。 （1）減速器在最先運(yùn)行 15 天后，應(yīng)按要求更換潤滑油，加油到指定數(shù)量，平時(shí)每 運(yùn)行 6 個(gè)月更換潤滑油（參考電機(jī)說明書） ； （2）機(jī)體部分：皮帶機(jī)運(yùn)行每隔 10-15 天應(yīng)檢查各緊固件是否松動(dòng)，并重新緊固； （3）傳動(dòng)部分：經(jīng)常檢查防護(hù)罩是否牢固；對(duì)鏈條鏈輪應(yīng)經(jīng)常加潤滑油，但不能太 多，鏈條應(yīng)該經(jīng)常保持潤滑，注意鏈條張緊；皮帶應(yīng)注意保持皮帶合適的張緊力，可調(diào) 整張緊裝置使之適合傳動(dòng)。 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 12 3 液壓拉緊裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算 長距離帶式輸送機(jī)要求配套采用張緊力動(dòng)態(tài)可調(diào)的張緊裝置：啟動(dòng)階段滿足膠帶運(yùn) 輸機(jī)的動(dòng)態(tài)防滑要求，等速階段降低張緊力以維持膠帶機(jī)正常運(yùn)行要求，同時(shí)有張緊力 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。煤礦井下長距離阻燃整芯膠帶的伸長伸長率為是常規(guī)皮帶的 10 倍，簡單 的絞車或重錘張緊張緊等張緊裝置受其張緊距離和張緊力的限制而難以適應(yīng)特別是 500 米以上皮帶的張緊要求。液壓漲緊裝置是根據(jù)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)和受力模型分析及大 量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)開發(fā)的新型產(chǎn)品。它保證了皮帶啟動(dòng)和運(yùn)行中皮帶對(duì)漲緊力和緩沖要求。 3.1 拉緊裝置的類型 常見的拉緊裝置有螺旋拉緊裝置、重力拉緊裝置、固定絞車?yán)o裝置、液壓自動(dòng)拉 緊裝置等。 （1）螺旋拉緊裝置 螺旋拉緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，拉緊行程太小，只適用于短距離 輸送機(jī)，一般機(jī)長小于 80時(shí)才選用，缺點(diǎn)是當(dāng)膠帶自行伸長后，不能自動(dòng)拉緊。 （2）重力拉緊裝置 重力拉緊裝置是結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛的一種拉緊裝置。它 是利用重錘來自動(dòng)拉緊，由于重錘靠自重拉緊，所以它能保證拉緊力在各種工況下保持 恒定不變，能自動(dòng)補(bǔ)償膠帶的伸長。重力拉緊裝置的特點(diǎn)是拉緊力不變，拉緊位移可變， 它適用于固定式長距離運(yùn)輸機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是安全可靠性高，缺點(diǎn)是拉緊力不能調(diào)節(jié)，空間要 求大，在空間受限制的地方，無法使用。 （3）固定絞車?yán)o裝置 固定絞車?yán)o裝置是利用小型絞車來拉緊，絞車一般用蝸 輪蝸桿減速器帶動(dòng)卷筒來纏繞鋼繩，從而拉緊膠帶。這種拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是體積小，拉 力大，所以被廣泛應(yīng)用于井下帶式輸送機(jī)中。缺點(diǎn)是它只能根據(jù)所需要的拉緊力調(diào)定后 產(chǎn)生固定的拉緊力，拉緊力不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)絞車和控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，對(duì)膠帶機(jī)不 能產(chǎn)生恒定的拉緊力或拉緊力失效，安全可靠性相對(duì)降低。 （4）液壓自動(dòng)拉緊裝置 自動(dòng)拉緊裝置不但能根據(jù)主動(dòng)滾筒的牽引力來自動(dòng)調(diào)整拉 緊力，而且還能補(bǔ)償膠帶的伸長。自動(dòng)拉緊裝置由電機(jī)、制動(dòng)器、減速器、鋼絲繩滾筒 等組成，采用大拉力張緊裝置張緊輸送帶，同時(shí)配備張力傳感器，測定輸送帶的張力， 當(dāng)輸送帶張力發(fā)生變化，超過輸送機(jī)正常運(yùn)行的范圍時(shí)，自動(dòng)張緊裝置迅速動(dòng)作，調(diào)整 輸送帶張力，保證輸送機(jī)正常運(yùn)行。自動(dòng)張緊裝置與自移機(jī)尾配合使用，可實(shí)現(xiàn)在輸送 機(jī)不停機(jī)的條件下，實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)機(jī)尾的移動(dòng)和輸送帶的伸縮，大大提高了輸送機(jī)的輸送 效率。自動(dòng)絞車?yán)o裝置由壓力傳感器根據(jù)膠帶輸送機(jī)運(yùn)行工況的需要自動(dòng)控制拉緊力 的大小，液壓拉緊裝置由液壓站產(chǎn)生的液壓力通過油缸對(duì)膠帶機(jī)施加拉緊力，可根據(jù)膠 帶機(jī)運(yùn)行工況的需要調(diào)節(jié)拉緊力的大小。 3.2 液壓拉緊裝置的特點(diǎn) 與機(jī)械，電力，氣壓傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)有： 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 13 （1）液壓傳動(dòng)裝置能在運(yùn)行過程中進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍較大。 （2）在同樣功率情況下，液壓傳動(dòng)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(dòng)裝置工作較平穩(wěn)，反應(yīng)快，沖擊小，可高速啟動(dòng)，制動(dòng)及換向，換制 動(dòng)較簡單，操作較方便。 （4）液壓傳動(dòng)裝置省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （5）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，可以自行潤滑，因此使用壽命較長。 （6）液壓傳動(dòng)裝置可以很簡單的實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其布置也是有很大的靈 活性。 （7）液壓傳動(dòng)裝置由于其元件實(shí)現(xiàn)了系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，容易設(shè)計(jì)制造和推 廣使用。 （8）在液壓傳動(dòng)裝置中，因功率損失等原因所產(chǎn)生的熱量可以由流動(dòng)著的油液帶走， 因此避免了局部溫升現(xiàn)象。 為了更優(yōu)良的控制整個(gè)輸送機(jī)所需的拉緊力，提高輸送機(jī)工作的效率，本設(shè)計(jì)選擇 液壓拉緊裝置來優(yōu)化使用機(jī)械拉緊所帶來的不足。 拉緊裝置是帶式輸送機(jī)的一個(gè)重要組成部分。對(duì)輸送機(jī)優(yōu)化的主要目標(biāo)是降低膠帶 運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)，保證輸送機(jī)在生產(chǎn)中能夠安全高效的運(yùn)行，還有盡量使輸送機(jī)在正常運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)的張力不至于過高或者過低，以防止膠帶的震動(dòng)、跑偏、驅(qū)動(dòng)滾筒的打滑等不利現(xiàn) 象。 3.3 液壓拉緊裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.3.1 系統(tǒng)的工作原理 此液壓拉緊裝置如下圖 3-1 所示 （1）系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)：圖中 三位四通 O 型電磁換向閥處于右位，液壓油由 液壓泵經(jīng) 7 3 過 過濾器從油缸抽出，再通過 過濾網(wǎng)進(jìn)一步過濾，然后通過 換向閥和 單向閥， 2 5 7 8 進(jìn)入液壓缸右側(cè)，從而使系統(tǒng)產(chǎn)生拉力，對(duì)整個(gè)機(jī)械進(jìn)行拉緊。 （2）系統(tǒng)保壓時(shí)：圖中 三位四通 O 型電磁換向閥處于中位，此時(shí)液壓缸的兩腔封 7 閉，產(chǎn)生不卸載的保壓。 （3）系統(tǒng)停止時(shí)：圖中 三位四通 O 型電磁換向閥處于左位，此時(shí)液壓缸卸載， 7 從而系統(tǒng)停止工作。 （4）系統(tǒng)運(yùn)行過程中壓力過大時(shí)：此時(shí)系統(tǒng)中 壓力繼電器接通，從而斷開電氣線 6 路，從而迫使系統(tǒng)停止工作。 （5）系統(tǒng)的卸載壓力和加載壓力是由圖中的 、 兩個(gè)壓力繼電器控制的，根據(jù)事 9 10 先設(shè)定好的值控制整個(gè)系統(tǒng)，使電機(jī)在上限壓力時(shí)停機(jī)，在下限壓力時(shí)啟動(dòng)。另外，在 系統(tǒng)壓力過大時(shí)， 壓力繼電器工作的同時(shí)， 二位二通閥同時(shí)工作，從而使泵卸載。 6 13 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 14 圖 31 液壓拉緊裝置示意圖 3.3.2 參數(shù)設(shè)定及工況分析 設(shè)：拉緊行程 L=2m，活塞桿運(yùn)動(dòng)速度 v=4m/min，DT- 型帶式輸送機(jī)的 T3=2460.72N,T4=2559.15N,每天工作 22h，停機(jī) 2h，每年工作 360d，每天停機(jī)兩次。 拉緊裝置設(shè)在驅(qū)動(dòng)滾筒之后，所以拉緊力 F=T3+T4,當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，所需要的輸送帶的拉 緊力 F 啟 =1.5F，用公式表示為： F=T3+T4=2460.72+2559.15=50.19KN F 啟 =1.5F=75.29KN 3.3.3 液壓回路設(shè)計(jì)和工作過程分析 液壓拉緊裝置的工作過程，由于拉緊力在輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)和正常運(yùn)行時(shí)不同，這就需 要液壓系統(tǒng)必須能夠在兩種壓力下工作，在帶式輸送機(jī)運(yùn)料的過程中由于負(fù)荷或其他原 因引起 T2 增大時(shí)，液壓系統(tǒng)必須能使 T2 值降低到正常值。當(dāng) T2 減少到低于正常值時(shí)， 液壓系統(tǒng)必須使 T2 值上升到額定值，以防止輸送帶打滑。當(dāng)帶式輸送機(jī)處于超載運(yùn)行時(shí)， 液壓系統(tǒng)必須有能力使帶式輸送機(jī)停車以實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 液壓系統(tǒng)工作包括以下過程： （1）電源接通油泵供油，電磁換向閥工作，接通高壓溢流閥，此時(shí)油泵供油壓力為 P1 液壓缸拉緊小車使輸送帶拉緊，以達(dá)到啟動(dòng)時(shí)所需的拉緊力 F 啟 。 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 15 （2）當(dāng)輸送機(jī)啟動(dòng)后，帶速達(dá)到額定速度時(shí)，通過繼電器使電磁換向閥斷電，電磁 換向閥斷電復(fù)位后，接通低壓溢流閥，使油泵供油壓力降為 P2，此時(shí)液壓缸施加的拉緊 力為輸送機(jī)正常運(yùn)行所需的拉緊力 F。 （3）在輸送機(jī)運(yùn)行中，由于負(fù)荷變化使 T2 值大于運(yùn)行值時(shí)，因平穩(wěn)原理液壓缸必須 使輸送帶的彈性變形減少，以使 T2 值降低為正常值，這時(shí)液壓系統(tǒng)中由于壓力油受到壓 縮而壓力超過 P2 時(shí)，液壓系統(tǒng)中的壓力油將返回回油箱。 （4）在輸送機(jī)運(yùn)行中，由于負(fù)荷變化，使 T2 值小于正常值時(shí)，拉力傳感器將給油泵 信號(hào)，使油泵供壓力油，通過液壓缸拉緊小車，以提高 T2 值。 （5）當(dāng)輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，輸送帶所需的拉緊力與液壓缸的拉緊力達(dá)到平衡時(shí)，油 泵繼續(xù)供油，壓力油將通過溢流閥回油箱，這時(shí)壓力繼電器工作，使油泵斷電以停止供 油。 （6）輸送機(jī)超載時(shí)，由于輸送帶的拉力作用將使液壓缸的移動(dòng)量超過拉緊行程，這 時(shí)液壓缸將壓力行程開關(guān)頂開，使輸送機(jī)斷電，以實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)作用。 3.3.4 各元件的確定 （1）油缸的選擇和計(jì)算 由液壓缸的行程為 2m，最大拉力為 75.29KN,參考有關(guān)目錄，決定選用缸徑為 100mm，活塞桿直徑為 55mm，行程為 2.2mm，最大拉力為 87KN,速比為 1.46 的 HSG 系 列的雙作用單活塞桿油缸，具體參數(shù)見表 3-1。油缸的壓力為： P2= 2d4DF啟 式中：F 啟 啟動(dòng)拉力， N; D油缸直徑，mm； d活塞桿直徑，mm； 油缸機(jī)械效率，一般取 0.95。 輸送機(jī)啟動(dòng)，正常運(yùn)行的壓力分別為： P1 2d4DF啟 95.0.142714.46MPa P2 2啟 .0529.65MPa 油缸的有效工作面積為: A= 4(D2-d2) （1025.52）=54.8cm 2 油缸工作時(shí)所需的最大流量為: Q=VA 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 16 式中：V油缸活塞桿運(yùn)動(dòng)速度，m/min； A油缸有效工作面積，m 2 速度 V4m/min，則： Q=VA4 54.8 10-1=21.92L/min 表 3-1 為基本參數(shù)表 缸 徑 活塞面積（cm 2） 壓力 16MPa型 號(hào) (mm) 無桿側(cè) 有桿側(cè) 推力(N) 拉力（N） DG-J40C-E1 40 12.57 8.64 20160 13800 DG-J50C-E1 50 19.64 13.48 31410 21560 DG-J63C-E1 63 31.17 21.17 49870 33870 DG-J80C-E1 80 50.27 34.27 80430 54980 DG-J90C-E1 90 63.62 43.98 101790 70360 DG-J100C-E1 100 78.54 53.91 122560 86260 DG-J110C-E1 110 94.99 63.38 151980 101410 DG-J125C-E1 125 122.72 83.13 196350 133010 DG-J140C-E1 140 153.86 103.62 246300 65870 DG-J150C-E1 150 176.72 119.97 282750 191940 DG-J160C-E1 160 200.96 136.38 321540 218210 DG-J180C-E1 180 254.34 175.84 406940 281340 DG-J200C-E1 200 314.16 219.23 502660 350770 DG-J220C-E1 220 380.13 257.41 608210 411860 DG-J250C-E1 250 490.87 336.94 785990 539100 DG-320C-E1 320 804.25 549.78 1286800 879650 3.3.5 液壓油的確定 液壓油是工業(yè)潤滑油中用量最大、應(yīng)用面最廣的品種。液壓油廣泛用于冶金、礦山、 工程機(jī)械、汽車、飛機(jī)、運(yùn)輸工具、機(jī)床及其它液壓系統(tǒng)中。全世界液壓油的需要量約 1000 萬噸/年，占工業(yè)潤滑油的一半。目前我國每年液壓油的用量約 30 萬噸，其中抗磨 液壓油約 4 萬噸。在任何液壓系統(tǒng)中，液壓油是一至關(guān)重要的組成部分。它的功能是： 有效地傳遞能量、潤滑部件和作為一種散熱介質(zhì)。液壓系統(tǒng)能否可靠、靈敏、準(zhǔn)確、有 效而且經(jīng)濟(jì)地工作，與所選用的液壓油的品種及性能密切相關(guān)。因此，正確選用液壓油 是確保液壓系統(tǒng)正常和長期工作的前提。當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)找出原因，采取 正確的解決辦法是保護(hù)設(shè)備、避免造成重大損失的重要措施。 由于液壓傳動(dòng)具有元件體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、操作方便、易于實(shí) 現(xiàn)無級(jí)變速等優(yōu)點(diǎn)，因此在許多工業(yè)部門的傳動(dòng)系統(tǒng)被采用。不同工業(yè)部門由于使用要 求、操作條件、應(yīng)用環(huán)境的差異，所用的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)差別也很大。正確選用液壓油品 種，確保液壓系統(tǒng)長期平穩(wěn)、安全運(yùn)行，是保證連續(xù)生產(chǎn)、節(jié)省材料消耗和提高經(jīng)濟(jì)效 益的有效措施。根據(jù)應(yīng)用場合不同分為：流體靜壓系統(tǒng)液壓油、液壓導(dǎo)軌油、難燃液壓 油和流體液力系統(tǒng)四類。根據(jù)不同的應(yīng)用場合應(yīng)選用不同類型的液壓油品種，加上液壓 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 17 泵的類型、工作溫度和壓力、操作條件和周圍環(huán)境的不同，選用液壓油是一項(xiàng)細(xì)致并要 求具備一定油品知識(shí)的工作。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓系統(tǒng)運(yùn)行的故障絕大部分是由于液壓油選用 和使用不當(dāng)引起的，因此，正確選用和合理使用液壓油，對(duì)液壓設(shè)備運(yùn)行的可靠性，延 長系統(tǒng)和元件的使用壽命，保證設(shè)備安全，防止事故的發(fā)生著重要的意義。特別是液壓 系統(tǒng)朝著縮小體積、減輕重量、增大功率、提高效率、增加可靠性和環(huán)境友好的方向發(fā) 展，正確選用液壓油顯得更為重要。 一般液壓設(shè)備制造商在設(shè)備說明書或使用手冊(cè)中規(guī)定了該設(shè)備系統(tǒng)使用的液壓油 品種、牌號(hào)和粘度級(jí)別，用戶首先應(yīng)根據(jù)設(shè)備制造商的推薦選用液壓油。但也會(huì)遇到許 多場合，用戶所用系統(tǒng)的工況和使用環(huán)境與設(shè)備制造商所規(guī)定有一定的出入，需要自行 選用液壓油。一般可根據(jù)下列原則來選用： （1）無確定系統(tǒng)應(yīng)選用什么類型液壓油。這要根據(jù)系統(tǒng)的工況和工作環(huán)境來確定 （2）其次要確定系統(tǒng)應(yīng)選用什么粘度級(jí)別的液壓油。 （3）了解所選用液壓油的性能。 （4）了解產(chǎn)品的價(jià)格。 a.液壓油品種的選擇 （1）根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和溫度選擇液壓油 品種。 （2）根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境選擇液壓油品種。 （3）根據(jù)特殊性能要求選擇液壓油品種。 b.液壓油粘度的選擇 選定合適的品種后 ，還要確定采用什么粘度級(jí)別的液壓油才能使液壓系統(tǒng)在最佳狀 態(tài)下工作。粘度選用過高雖然對(duì)潤滑性有利，但增加系統(tǒng)的阻力，壓力損失增大，造成 功率損失增大，油溫上升，液壓動(dòng)作不穩(wěn)，出現(xiàn)噪音。過高的粘度還會(huì)造成低溫啟動(dòng)時(shí) 吸油困難，甚至造成低溫啟動(dòng)時(shí)中斷供油，發(fā)生設(shè)備故障。相反，當(dāng)液壓系統(tǒng)粘度過低 時(shí)，會(huì)增加液壓設(shè)備的內(nèi)、外泄漏，液壓系統(tǒng)工作壓力不穩(wěn)，壓力降低 ，液壓工作部件 不位到，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致泵磨損增加。 選用粘度級(jí)別首先要根據(jù)泵的類型決定，每種類型的泵都有它適用的最佳粘度范圍： 葉片泵為 2568mm 2/s，柱塞泵和齒輪泵都是 30115mm 2/s。葉片泵的最小工作粘度不應(yīng) 低于 10mm2/s，而最大啟動(dòng)粘度不應(yīng)大于 700mm2/s。柱塞泵的最小工作粘度不應(yīng)低于 8mm2/s，最大啟動(dòng)粘度不應(yīng)大于 1000mm2/s。齒輪泵要求粘度較大，最小工作粘度不應(yīng)低 于 20mm2/s，最大啟動(dòng)粘度可達(dá)到 2000mm2/s。 選用粘度級(jí)別還要考慮泵的工況，使用溫度和壓力高的液壓系統(tǒng)要選用粘度較高的 液壓油，可以獲得較好的潤滑性，相反，溫度和壓力較低，應(yīng)選用較低的粘度，這樣可 節(jié)省能耗。此外，還應(yīng)考慮液壓油在系統(tǒng)最低溫度下的工作粘度不應(yīng)大于泵的最大粘度。 表 3 列出了各種泵在不同壓力和溫度下的粘度選擇。 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 18 隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)在各工業(yè)部門的應(yīng)用日益廣泛。因此確保液壓系統(tǒng) 的正常動(dòng)作，增加工作的可靠性非常重要，正確選用液壓油的品種和粘度是保證系統(tǒng)長 期、可靠工作的首要條件。另一方面，當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠迅速的找到原因和有 效的解決也十分重要。 液壓自動(dòng)拉緊裝置是在井下工作，其工作環(huán)境的溫度不高，但有防塵要求，油壓缸 的最高工作壓力為 14.18 MPa,確定選用 20 號(hào)精密機(jī)床液壓油。 20 號(hào)壓力油的運(yùn)行粘度: V50=(1723)10-6 m2/s 取 V502010 6 m2/s,密度為 0.9103kg/m3,則 20 號(hào)液壓油的動(dòng)力粘度 為: =0.08pa.s 3.3.6 液壓泵的選擇和計(jì)算 液壓泵的作用是液壓泵是液壓動(dòng)力元件，它是將電動(dòng)機(jī)（或其他原動(dòng)機(jī)）輸入的機(jī) 械能轉(zhuǎn)變成液壓能的能量轉(zhuǎn)換裝置。其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油。 液壓泵可分為： （1）齒輪泵（外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵） （2）葉片泵（單作用葉片泵和雙作用葉片泵） （3）柱塞泵（軸向柱塞泵和徑向柱塞泵） 在本設(shè)計(jì)中由于液壓油在主油路只流經(jīng)一個(gè)單向閥的主油管，其壓力損失很小，粗 估其壓力損失很小，粗估其壓力損失 P=0.49MPa，則油泵的工作壓力為： P 額 1=P1+ =14.18+0.49=14.67MPa P 額 2=P2+ =9.65+0.49=10.14MPa 所以油泵的最大工作壓力 P 泵 =14.67MPa 油泵泄露系數(shù) K=1.11.3，取 K=1.1,則油泵的流量為： Q 泵 KQ=1.121.92=24L/min 根據(jù)液壓手冊(cè)元件產(chǎn)品目錄選用 GB-G1016 型單級(jí)齒輪泵。 其參數(shù)為每轉(zhuǎn)排量 q=16.4Ml/r，驅(qū)動(dòng)功率 P=10.5KW,額定工作壓力 P=15.6866MPa， 當(dāng)由 n=1460r/min 的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，該泵最大流量 Q=16.41460=24L/min 油泵效率 =0.91 3.3.7 電動(dòng)機(jī)的確定 電動(dòng)機(jī)的功率為： P 電 = 泵泵泵 2.61Q 取 泵 =0.91，則電動(dòng)機(jī)功率為： 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 19 P 電 = 91.02647=6.32KW 當(dāng)聯(lián)軸器的效率 =0.99 時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率為： P電 = =6.38KW聯(lián)電 查液壓手冊(cè)選用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) n=1440r/min，功率 P=7.5KW 的 Y132M-4 型的電動(dòng)機(jī)。 具體參數(shù)參數(shù)表 3-2。 表 3-2 Y132M-4 型的電動(dòng)機(jī)具體參數(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定功率（KW ） 轉(zhuǎn)速（r/mim） Y132M-4 7.5 1440 3.3.8 各種閥類的選擇 主油管中的最高工作壓力為 14.67MPa，當(dāng)油泵所供液壓油經(jīng)電磁換向閥，溢流閥全 部卸荷時(shí)，通過二位四通電磁換向閥的流量為 24L/min，因此，選用 24-Do-B10H-T 型電 磁換向閥，其工作壓力為 20.58MPa，公稱流量為 30L/min。 溢流閥的工作壓力為 14.67MPa，當(dāng)壓力油全部通過溢流閥卸荷時(shí)，其流量為 24L/min，因此確定選用 YE-B10H 型溢流閥，其工作壓力為 6.8620.78MPa，公稱流量為 40L/min，在液壓系統(tǒng)中，將溢流閥分別調(diào)整到 P=14.67MPa 的工作壓力即可。 由于液壓系統(tǒng)的工作壓力較大，要求過濾質(zhì)量高，故采用燒結(jié)式濾油器。 3.3.9 管路的確定 （1）吸油管 吸油管內(nèi)油的流量 Q=24L/min，吸油管道的推薦管道流速 V=12m/s，取 v=1m/s，則 吸油管內(nèi)徑為： d=4.63 VQ=4.63 124=22.7mm 由于吸油管承壓力很小，用鋼管作為吸油管的管材，其壁厚為 1mm 即可，這樣吸油 管外徑為 d 2+d=24.7mm，因此，選用外徑為 25mm 壁厚 1.2mm 的冷拔鋼管。 （2）壓油管 壓油管的管道流速 v36m/s，取 v=5m/s，壓油管內(nèi)油流量 Q=24L/min，則壓油管的 內(nèi)徑為： d=4.63 VQ=4.63 524=10.14mm 壓油管的壁厚公式為： 2dpg 式中： 壁厚，mm d管道內(nèi)徑，mm 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 20 gp管道壓力，MP