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. 圖書分類號(hào)： 密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及速度檢測(cè) BELT CONVEYOR BRAKING AND SPEED DETECTION DEVICE DESIGN 學(xué)生姓名 班 級(jí) 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師 . . 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 學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解關(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)歸所擁有。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?？梢怨紝W(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 摘要 考慮到礦用下運(yùn)式運(yùn)輸機(jī)停止運(yùn)行措施，本文采取盤式制動(dòng)器。首先,介紹盤式制動(dòng)器運(yùn)行過程。盤式制動(dòng)器是利用油缸中的油壓的改變來控制制動(dòng)盤內(nèi)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的而改變來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果的。制動(dòng)系統(tǒng)失電時(shí)，制動(dòng)油缸加大油壓改變制動(dòng)盤制動(dòng)力，從而發(fā)生摩擦轉(zhuǎn)矩;其次,本文還研究了液壓控制系統(tǒng)。其中利用溢流閥來精確調(diào)節(jié)油壓，繼而調(diào)節(jié)停止運(yùn)行壓力，改變停止運(yùn)行力矩。制動(dòng)裝置在其中起著很關(guān)鍵的作用，良好的制動(dòng)能力對(duì)于保證帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行有極大作用。 除此之外,本篇論文還講述了常見的帶速傳感器及其檢測(cè)原理。根據(jù)研究帶式輸送機(jī)運(yùn)行環(huán)境及工作特點(diǎn)，本文進(jìn)行速度監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)。通過對(duì)皮帶速度的檢測(cè)可以實(shí)時(shí)控制帶速及使輸送機(jī)可靠運(yùn)行。 通過改進(jìn)輸送機(jī)制動(dòng)設(shè)備和研究帶速檢測(cè)設(shè)備，帶式輸送機(jī)能夠工作得更加安全可靠。 關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；盤式制動(dòng)器；液壓控制系統(tǒng)；速度檢測(cè) Abstract Considering the stopped running mine belt conveyor, this paper take the disc brake.First, this paper introduces the process of disc brake.Disc brake is controlled using the change of the oil cylinder of hydraulic brake disc brake torque and the change to realize the braking effect.Braking system loss of electricity, the brake cylinder increase oil pressure change the brake disc braking force, causing friction torque; Secondly, this paper also studied the hydraulic control system.The overflow valve is used to precisely adjusting oil pressure, and then adjust the stop running, change stop running torque.Braking device is an important part in the belt conveyor, good braking capability to ensure the stable operation of belt conveyor has great effects. In addition, this paper also tells the story of common tape speed sensors and its detection principle. According to the belt conveyor running environment and working characteristics, this paper for the design of speed monitoring equipment. By the detection of the belt speed can real-time control tape speed and reliable running conveyor. By improving the conveyor braking equipment and the tape speed detection equipment, belt conveyor can work more safe and reliable. Keywords Belt conveyor Disc brake The hydraulic control system Speed monitoring . . 目 錄 摘要 II Abstract III 1 緒論 1 1.1論文研究的背景意義 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.2.1 帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置的發(fā)展情況 1 1.2.2 盤式制動(dòng)裝置的發(fā)展情況 1 1.3 本設(shè)計(jì)的研究方向 2 2 制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 3 2.1制動(dòng)裝置的總體布置 3 2.2帶式輸送機(jī)制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 3 2.3盤式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn) 4 2.4盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 2.4.1帶式輸送機(jī)參數(shù)計(jì)算 5 2.4.2制動(dòng)系統(tǒng)受力分析 5 2.4.3制動(dòng)器各變量值 7 2.4.4盤形彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 8 2.4.5液壓油缸的單位排量 12 3 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 3.1 液壓系統(tǒng)總方案設(shè)計(jì) 14 3.1.1確定整體設(shè)計(jì)方案 14 3.1.2 液壓系統(tǒng)原理與動(dòng)作過程 14 3.1.3液壓泵性能參數(shù)計(jì)算 15 3.2 液壓控制元件和裝置的選擇 16 3.2.1 選取的標(biāo)準(zhǔn) 16 3.2.2 液壓元件的選擇 16 3.3 液壓輔助元件的設(shè)計(jì) 18 3.3.1蓄能器的選用 18 3.3.2 過濾器的選擇 19 3.3.3油管和管接頭的選擇 20 3.3.4 油箱的設(shè)計(jì)和計(jì)算 22 3.3.5 液壓泵組的連接和安裝方式 25 4 帶式輸送機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的速度檢測(cè) 26 4.1 速度檢測(cè)系統(tǒng)的組成與實(shí)現(xiàn) 26 4.1.1速度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 26 4.1.2 速度傳感器的選擇與原理 27 4.2監(jiān)測(cè)電路各部分設(shè)計(jì)及作用 27 4.2.1信號(hào)輸入隔離放大器 27 4.2.2施密特整形電路 28 4.2.3頻率電壓變換器 29 4.2.4微分器 29 結(jié)論 30 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 . 1 緒論 1.1論文研究的背景意義 采煤工作想要提高生產(chǎn)發(fā)展效率做到高效高產(chǎn)，就必須要有強(qiáng)大運(yùn)輸能力的運(yùn)輸系統(tǒng)。運(yùn)輸系統(tǒng)能精簡轉(zhuǎn)載過程，實(shí)行連續(xù)暢通的運(yùn)輸以此改善工作效率。 目前帶式輸送機(jī)運(yùn)輸方式被廣泛采用，主要由于輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)載量大、能適用于不平坦的道路、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，帶式輸送機(jī)在采煤礦業(yè)中扮演著極其重要的角色。 帶式輸送機(jī)最大的作用是加速和集中產(chǎn)煤工作系統(tǒng)，提高工作效率。在運(yùn)輸效率一樣的條件下，采取下運(yùn)帶式運(yùn)輸方式更好。下運(yùn)式帶式輸送可縮短輸送機(jī)機(jī)身長度，節(jié)約成本，利用斜坡上物料的下滑力，降低電動(dòng)機(jī)的電能損耗。因此下運(yùn)式帶式運(yùn)輸機(jī)在采礦業(yè)中被廣泛使用。 伴隨下運(yùn)帶式輸送機(jī)的不斷推廣，輸送機(jī)的制動(dòng)問題已經(jīng)逐漸暴露出來。在運(yùn)行過程中輸送機(jī)會(huì)主要出現(xiàn)以下制動(dòng)問題，有制動(dòng)系統(tǒng)失效引起的斷帶、堵塞巷道以及飛車。只有使帶式輸送機(jī)做到在突然斷電時(shí)依舊能平穩(wěn)制動(dòng)，減速時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生較大沖擊。才能確保帶式輸送機(jī)的精準(zhǔn)限速和安全制動(dòng)。 要保證帶式輸送機(jī)安全可靠的運(yùn)行，就必須裝設(shè)功能完善優(yōu)良性能的制動(dòng)裝置。因此，研制一種優(yōu)良性能的制動(dòng)裝置具有很大的必要。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置的發(fā)展情況 通過對(duì)帶式輸送機(jī)制動(dòng)方式的深入探究。國內(nèi)外專家總結(jié)出了，使輸送機(jī)停止運(yùn)行能夠依靠電氣、液力、液壓以及機(jī)械等。 通過研究該機(jī)械的中斷運(yùn)行方式，現(xiàn)成功研制出的制動(dòng)裝置包括：液壓、盤式、液力以及電液推桿等。 不僅具有靈活性能高而且擁有良好的散熱性，此外盤式制動(dòng)裝置還易于使用和維修。因此盤式制動(dòng)裝置十分適用于下運(yùn)式輸送機(jī)。盤式制動(dòng)器的原理是利用油缸中的油壓與彈簧來產(chǎn)生摩擦制動(dòng)轉(zhuǎn)矩?？梢詫?shí)現(xiàn)定車功能，原理是利用增大油壓縮彈簧松開閘門、卸掉油壓后彈簧回復(fù)關(guān)閉閘門。制動(dòng)系統(tǒng)失電時(shí)，改變制動(dòng)油缸給予活塞的推力來改變摩擦襯塊引起的摩擦力。然后利用液壓控制系統(tǒng)改變油壓來控制制動(dòng)正壓力大小，從而控制制動(dòng)力矩，達(dá)到制動(dòng)的目的。 1.2.2 盤式制動(dòng)裝置的發(fā)展情況 由于國外對(duì)其研究歷史比國內(nèi)久，因此已經(jīng)有了很好的發(fā)展。德國公司的盤式制動(dòng)器因其運(yùn)行可靠，控制靈活，保護(hù)功能齊全等優(yōu)點(diǎn)已開始在國內(nèi)，應(yīng)用。但因其價(jià)格昂貴需要進(jìn)口耗費(fèi)時(shí)間長，且產(chǎn)品的安全認(rèn)證方面不完善，沒能在國內(nèi)廣泛應(yīng)用。而國內(nèi)對(duì)盤式制動(dòng)裝置的研究較晚，制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩及運(yùn)行穩(wěn)定性與國外還是有很大差距。 國內(nèi)外在礦井輸送機(jī)上的發(fā)展仍未到完全成熟的地步，還需要不斷探索研究。 1.3 本設(shè)計(jì)的研究方向 1、 進(jìn)行制動(dòng)器的選擇。本文使用盤式制動(dòng)器，因其靈活性能高且擁有良好的散熱性及易于使用和維修等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的定車功能、緊急制動(dòng)功能和斷電制動(dòng)功能。 2、盤式制動(dòng)器各元部件的設(shè)計(jì)。通過改進(jìn)制動(dòng)油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來加大油缸對(duì)制動(dòng)盤的推力，減少容量，使之變輕。 3、研究液壓系統(tǒng)來支持盤式制動(dòng)器運(yùn)作。利用溢流閥來精確控制油壓，繼而調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力。 4、進(jìn)行帶速檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)。實(shí)時(shí)監(jiān)控輸送機(jī)速度以防打滑和超速現(xiàn)象。通過對(duì)輸送帶速度的檢測(cè)可以實(shí)時(shí)控制帶速及保護(hù)帶式輸送機(jī)的安全和穩(wěn)定。 2 制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 2.1制動(dòng)裝置的總體布置 圖2-1盤式制動(dòng)器立體圖 1——電動(dòng)機(jī)；2——聯(lián)軸器；3——牽引體；4——傳動(dòng)輪；5——聯(lián)軸器；6——垂直減速器；7——制動(dòng)器； 8——彈簧；9——活塞；10——閘瓦；11——油管 圖2-2盤式制動(dòng)器布置圖 2.2帶式輸送機(jī)制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 盤式制動(dòng)裝置組成部分包括制動(dòng)盤和摩擦襯塊。按照結(jié)構(gòu)形式可分有全盤式和點(diǎn)盤式兩種。盤式制動(dòng)器總是成組出現(xiàn)，一副有兩個(gè)。帶式輸送機(jī)上使用制動(dòng)器的副數(shù)與制動(dòng)力矩有關(guān)。盤式制動(dòng)器配置如圖2-3 圖2-3 盤式制動(dòng)器配置 盤式制動(dòng)器運(yùn)行過程是將油液壓入輪缸、利用油壓壓緊活塞。使制動(dòng)塊及圓盤間出現(xiàn)摩擦力矩達(dá)到制動(dòng)效果。當(dāng)油壓增強(qiáng)時(shí)，油液帶動(dòng)活塞往左，活塞帶動(dòng)摩擦襯塊往左，同時(shí)壓縮彈簧，此時(shí)松開制動(dòng)盤，正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)油壓降低時(shí)，被壓縮的彈簧恢復(fù)形變，推動(dòng)活塞和摩擦襯塊一起向右，加緊制動(dòng)盤，停止運(yùn)轉(zhuǎn)。原理圖如下圖2-4 1——活塞；2——碟形彈簧；3——閘瓦 圖2-4盤式制動(dòng)器調(diào)節(jié)制動(dòng)力原理圖 當(dāng)閘瓦壓緊制動(dòng)盤，活塞此時(shí)受到彈簧作用力和制動(dòng)油壓力，此時(shí)一個(gè)摩擦襯塊對(duì)制動(dòng)盤的正壓力為： 當(dāng)油壓時(shí)，即時(shí)，為全制動(dòng)狀態(tài)。 當(dāng)油壓時(shí)，,摩擦襯塊間隙大于零時(shí)，為全松閘狀態(tài)， 正壓力N與油壓力成正比：， 而閘瓦與制動(dòng)盤的摩擦系數(shù)一般不變，故正壓力的變化就反映了制動(dòng)力的變化。 2.3盤式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn) 盤式制動(dòng)器具有收到摩擦系數(shù)影響小，制動(dòng)穩(wěn)定性好；容易實(shí)現(xiàn)間隙調(diào)整；熱穩(wěn)定性好，水穩(wěn)定性好；制動(dòng)器內(nèi)的摩擦襯塊更換，方便維修；結(jié)構(gòu)簡單；靈敏性高、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。 2.4盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.3頻率電壓變換器 頻率電壓(F/V)變換器輸出電壓大小正比于輸入信號(hào)的頻率大小。整形電路的輸出波頻率正比于與帶式輸送機(jī)速度。所以，輸出電壓正比于帶速。通過觀察輸出電壓能夠控制輸送機(jī)速度提高工作的穩(wěn)定性。 頻率電壓變換器構(gòu)成部分包括集成變換模塊和調(diào)節(jié)電位器。的各個(gè)參數(shù)為: 輸入信號(hào)頻率為:；輸出直流電壓:；線性精度誤差范圍:，電源電壓: 該裝置采用的。 此時(shí)頻率電壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓: () 令則:() 所以由上述計(jì)算選擇輸送帶的最大速度為。 4.2.4微分器 微分器由、、、及組成。微分器可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的加速度的功能。因?yàn)樵嘉⒎蛛娐贩浅Ｈ菀妆惠斎胄盘?hào)中的高頻及噪音所影響，導(dǎo)致電路的信噪比減弱很多。所以將電阻（其阻值并不大）串聯(lián)到微分電路中。通過下列公式可求得裝置的輸出電壓為: 式（4.2） 要改善計(jì)算的精確程度，必須足夠小。本設(shè)計(jì)中選擇, ,,。 那么: 可得與關(guān)聯(lián)公式為: 其中:機(jī)器加速工作時(shí)；機(jī)器減速工作時(shí)。 以獲得更精準(zhǔn)的結(jié)果為目的，本設(shè)計(jì)應(yīng)用了型號(hào)的運(yùn)算放大器。 結(jié)論 伴隨下運(yùn)式帶式輸送機(jī)的普遍推廣使用，運(yùn)輸機(jī)的制動(dòng)問題不斷暴露出來。帶式輸送機(jī)工作時(shí)設(shè)備會(huì)出現(xiàn)以下制動(dòng)問題，有制動(dòng)系統(tǒng)失效引起的斷帶、堵塞巷道以及飛車。只有使帶式輸送機(jī)做到發(fā)生突然斷電情況依舊能穩(wěn)定安全的制動(dòng)，減速狀況下也不會(huì)出現(xiàn)大的沖擊。才能確保帶式輸送機(jī)的精準(zhǔn)限速和安全制動(dòng)。 盤式制動(dòng)裝置的靈活性能高而且擁有良好的散熱性，此外還易于使用和維修。因此本文使用盤式制動(dòng)器作為下運(yùn)式輸送機(jī)的制動(dòng)設(shè)備。使用液壓系統(tǒng)來支持剎車系統(tǒng),保證設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)能夠穩(wěn)定剎車。即使在設(shè)備帶速超出安全速度時(shí),依舊能夠?qū)崿F(xiàn)緊急剎車,確保安全。 速度檢測(cè)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸送機(jī)帶速以確保機(jī)器安全運(yùn)行。 致謝 參考文獻(xiàn) [1]李畢勝.帶式輸送機(jī)用盤式制動(dòng)裝置的研究[D].上海:上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,2011 [2]李維禮.木材工業(yè)氣力輸送及廠內(nèi)運(yùn)輸機(jī)械[M].南京:南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院出版社,1993 [3]魏學(xué)業(yè).傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2012 [4]蔣衛(wèi)良.高可靠性帶式輸送、提升及控制[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2008 [5]鄒景超.機(jī)械工程設(shè)計(jì)圖學(xué)下[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001 [6]劉淑春，黎龍.機(jī)械設(shè)計(jì)制圖[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991 [7]張金立,于振華.津?yàn)I快速軌道交通工程[J].城市軌道交通研究,2005 [8]王啟廣.采掘設(shè)備使用維護(hù)與故障診斷[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2006 [9]王慶春.冶金通用機(jī)械與冶煉設(shè)備[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004 [10]陳道南.起重運(yùn)輸機(jī)械[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1988 [11]望亭發(fā)電廠.燃料分冊(cè)望亭發(fā)電廠[M].北京:中國電力出版社,2011 [12]彭萬喜，吳義強(qiáng).氣力輸送與廠內(nèi)運(yùn)輸[M].北京:中國計(jì)量出版社,2009 [13]魏鐘，夏英杰.輕化工機(jī)器[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,1994 [14]王啟廣.選煤機(jī)械[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué),2008 [15]雷丹.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京:人民郵電出版社,2013 [16]YongSheng Zhang,HongFei Lin and GuangZhen Cheng.Belt Conveyor 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