皮带式输送机的设计论文开题报告

东北大学继续教育学院毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目：皮带式输送机的设计姓名：学 号：专业：机械工程及自动化 学习中心:住址：电话：Email:开题日期：2017年 月 日指导教师：设计（论文）题目皮带式输送机设计设计（论文）类型（划5”）丄程设计应用硏究开发硏究基础硏究其它V一、本课题的硏究目的和意义皮带式输送机是连续运动的无端输送带输送货物的机械。它结构 简单、造价低、运输距离长，而且有很高的生产率。主要用于冶金、 米矿、煤炭、电站、港口以及工业企业。随着现代工业科学技术的不 断发展，皮带式输送机在工业生产中重要性越来越大，是工业机械化 的重要内容。皮带式输送机是最重要的现代散状物料输送设备，它广 泛应用于电力、冶金、化工、煤矿、港口、建材、粮食等领域。因此 对皮带式输送机进行设计十分必要。由于组成皮带式输送机的基本部件有几十种，每种又包括若干类 型，加之不同的地形、工况、布置形式又有多种变化，使得皮带式输 送机的设计任务相当繁重，尤其部件的选型涉及较多的知识、经验与 规则。随着国内外市场的迅速发展，皮带式输送机市场的竞争也日趋 激烈。为了适应用户要求，必须向新产品、多品种方向发展，因此， 以往的设计方法已经不能满足当前的需要，米用现代化的设计方法和CAD技术，增强竞争能力。并在课题的研究中将对皮带式输送机的基 本设计思想进行较深入的研究，应用现代的设计计算方法对皮带式输 送机的设计理论进行分析，相信通过本课题的研究，必定会对皮带式 输送机的设计提出新的理念，进一步完善设计结果。二、本课题的主要硏究内容（提纲）本课题的侧重点在于皮带式输送机的结构与设计计算。首先对皮 带式输送机的一些结构进行分析，分析其现有的结构存在哪些弊端和 不足，并从中得出比较合理的布置结构。然后根据所得结果，进一步 分析硏究，得出最优布置方案。其次给出实现平稳可靠布置结构。本 文主要应用机械原理设计的知识，首先应用力学等基本知识对皮带式 输送机的不同布置结构进行分析和硏究，并得出各自的特点；硏究皮 带式输送机的受力情况，争取改进现有的皮带式输送机的结构或能创 造性地提出一种新的布置结构。1、皮带式输送机的主要结构设计主要包括以下内容：（1）输送带（2）支承装置（3）滚筒组（4）拉紧装置（5）驱动装置（6）机架2、皮带式输送机的主要技术参数与校验：（1 ）输送能力和输送带宽度（2）圆周驱动力(3 )托辊校核(4)输送带张力(5 )传动滚筒轴功率(6 )传动滚筒的最大扭矩(7 )电动机功率(8) 织物芯输送带层数(9) 核算传动滚筒直径(10 )拉紧参数计算三、文献综述（国内外硏究情况及其发展）1国外皮带式输送机技术的现状国外皮带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一 方面是皮带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输 送机、管状皮带式输送机、空间转弯皮带式输送机等各种机型；另一 方面是皮带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距 离、大运量、高带速等大型皮带式输送机已成为发展的主要方向，其 核心技术是开发应用于了皮带式输送机动态分析与监控技术，提高了 皮带式输送机的运行性能和可靠性。其关键技术与装备有以下几个特 占./ 设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满 足年产300500万t以上高产高效集约化生产的需要。应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采 用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大 大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技 术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统 设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先 进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、 高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/ (23 )x400 ( 600 )工作面顺槽皮带式输送机就采用了液粘差速或 变频调速装置运输能力达3000 t/h以上它的机尾与新型转载机(如 美国久益公司生产的S500E )配套，可随工作面推移而自动快速自移、 人工作业少、生产效率高。2国内皮带式输送机技术的现状我国生产制造的皮带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期 间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，皮带式输送 机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离皮带式输送 机的关键技术硏究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距 离皮带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩皮带式输送机 等均填补了国内空白，并对皮带式输送机的减低关键技术及其主要元 部件进行了理论硏究和产品开发，硏制成功了多种软起动和制动装置 以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合 器和行星齿轮减速器。3煤矿皮带式输送机技术的发展趋势3.1设备大型化、提高运输能力为了适应高产高效集约化生产的需要，皮带式输送机的输送能力 要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势， 也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10a内输送量要提 高到 30004000t/h，还速提高至46m/s，输送长度对于可伸缩 皮带式输送机要达到3000m。对于钢绳芯强力皮带式输送机需加长至 5000m以上，单机驱动功率要求达到1000 -1500 kW，输送带抗拉 强度达到6000 N/mm （钢绳芯）和2500 N/mm （钢绳芯）。尤其 是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现 及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩皮带式输送机，无论是主参数， 还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参 数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可 伸缩皮带式输送机，以提高我国皮带式输送机技术的设计水平，填补 国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含7个方面 的关键技术：皮带式输送机动态分析与监控技术；软起动与功率 平衡技术；中间驱动技术；自动张紧技术；新型高寿命高速托 辊技术；快速自移机尾技术；高效储带技术。3.2提高元部件性能和可靠性设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进 步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发硏究新 的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使皮带式输送机的性能 得到进一步的提高。3.3扩大功能，一机多用化拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最 大的经济效益。开发特殊型皮带式输送机，如弯曲皮带式输送机、大 倾角或垂直提升输送机等。4电控系统介绍电控装置控制核心采用可编程控制器，它能自动对输送机的可控 起动、可控制动、带速同步、功率平衡、输送带张力、输送带接头强 度、传动滚筒与托辊轴承温度、输送量计量及各类保护与安全装置等 进行监控。目前，国际上出现了采用PLC技术也就是可编程控制器硏发出了 一套较为完善的自动监控系统。采用综合电源电器控制技术以及相关 的程序软件形成的监控系统。它能轻松完成对相关信息的采集、存储、 处理、传输、故障诊断、查寻等工作。因此，它能自动对输送机的可 控起动、可控制动、带速同步、功率平衡、输送带张力、输送带接头 强度、传动滚筒与托辊轴承温度、输送量计量及各类保护与安全装置 等进行监控。“九五”期间，我国经过在胶带运输系统的长期硏究， 在这方面的技术有了极大的突破和进展，尤其在其控制和自动检测方 面发展迅速，有的技术指标已接近或达到国际先进水平。不过，在某 些方面还是和国外有一定的差距，表现在功率平衡、故障的诊断与查、 保护措施。4.1 PLC的组成PLC 是可编程控制器(Programmable logical controller )缩 写，与20世纪70年代诞生于美国，是计算机与继电器接触控制技术 相结合的产物。PLC具有逻辑控制、定时、计数等功能，并取代了继 电器-接触器控制，采用了计算机存储程序和顺序执行的原理，也是靠 存储程序、执行指令进行信息处理，实现输入到输出的变换。PLC编 程语言采用直观的类似继电器-接触器控制电路图的梯形语言，它的目 的是用以控制各种类型机械或生产过程。所以从实质讲PLC是一台工 业环境应用的满足实时控制要求的专用计算机。与普通计算机所不同 的主要是：(1) 没有键盘，代之为一个个输出电路，并用其获取控制命令或 现场信号。同时，此输入电路具有滤波能力，与内部电路是电隔离的， 但可通过光耦合建立联系；(2) 没有显示器，代之为一个个输出电路，并用其产生控制输出。 由于此电路具有驱动功能，故可以驱动一般的工业控制元器件，如电 磁阀、接触器等。同时，此电路与内部电路也是电隔离的，用光或磁 偶合建立联系。(3) 没有有硬盘，只有内存。但可配备存储卡，为程序与数据建 立备份；(4) 配置有外设或通信接口，可用以编程或下载程序、监控及联 网通信；(5) 结构为模块化，体积小，安装方便，比较坚固，具有很强的 抗干扰、抗冲击、抗震动特性。4.2 PLC的指令系统按结构特点分可分为箱体式的PLC和模块式PLC。箱体式的PLC 把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小箱体内，一个主机箱 就是一台完整的PLC，就可以实现控制。微型机、小型机多为箱体式。 模块式PLC是由不同功能的模块组成，包括CPU模块、输入输出模 块、电源模块、通信模块、机架等。超大、大型机多采用模块式。PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有 大容量的可靠的操作系统，因而具有丰富的功能，如：(1) 信号采集功能：可采用开关信号、模拟信号及脉冲信号。(2) 输出控制功能：可控制输出开关信号、模拟信号及脉冲(脉 冲链或脉宽可调制的脉冲)信号。(3) 逻辑处理功能：可进行各种位、字节、字、双字逻辑运算(4) 数据运算功能：可进行各种字、双字整数运算，有的还可以 进行浮点运算。(5) 定时功能：可进行延时或定时控制，时间可精确到毫秒。有的还有内置实时时钟。(6) 计数功能：可进行计数，高速计数频率可高达几百赫兹。(7) 中断处理功能：可实现种种内外中断，以提高对输入的响应 速度与精度。(8) 程序与数据存储功能：可存储系统设定、程序及数据，并可保证这些数据在掉电时不丢失。除此外，还有联网通信、自检测、自诊断等功能。可见，丰富的功能 使PLC得到广泛应用，也为工业系统的自动化、远程化、信息化及智 能化创造了条件。4.3 PLC的主要特性与其他控制器相比，PLC在工业生产中得到了广泛应用，主要因 为PLC具有以下主要特性：(I) 具有高可靠性。所有输入输出电路均采用光电隔离；各FO端 子除了采用常规模拟量滤波外，还有数字滤波；内部采用电磁屏蔽， 防止辐射干扰；每次扫描都对程序进行检查和校验，一旦程序出错立 即报警并停止运行。(2) 编程方便，易于使用。PLC采用与实际电路接线图非常接近 的梯形图，易懂易编，编程工作集中到了设计思想的本身而不是如何 实现设计思想。从硬件方面说，使用可编程控制器，无论是接线、配 置都及其方便。(3) 环境要求低，适用于恶劣的工业环境，且不需要特殊维护。(4) 与其它装置配置连接方便。PLC的接口原则是使用外部接线， 电平转换尽量少。对于开关量，输入可以是无源触点开关或集电极晶 体管输出；输出有继电器、可控硅、晶体管等不同的形式。对于模拟 量，只要模拟量信号电平在一定的范围内(士 10或4-20MA)，就可以 按要求直接接入。对于数据通信，只需要RS232或RS422接口即可。四、拟解决的关键问题1大倾角输送过程中物料的下滑，滚料问题，必要时采用四节深槽托 辊组。2电机重载起动时的软启动问题。3大倾角上运皮带式输送机驱动方案的确定。4皮带式输送机的控制问题。电控装置控制核心采用可编程控制器， 具有起车预告、主电机运行、故障显示等主要信号显示，具有沿线通 话和起车预警功能，能满足空载起动、重载启动，可以分别控制二台 给煤机且和给煤机之间有闭锁功能。5皮带式输送机的各种保护问题。例如：防跑偏开关、拉线保护、纵 撕保护、烟雾保护、煤位保护、超温保护、打滑保护以及语音信号系 统。五、硏究思路和方法在设计初期，认真学习皮带式输送机的基础知识，阅读各类有关 下运皮带式输送机的中文及外文文献，了解皮带式输送机在国内外的 发展状况及硏究方向，为做设计打下一个良好的基础。随后通过参加 毕业实习对皮带式输送机有一个感性的认识，了解皮带式输送机在现 场的运转情况，培养自己发现问题、分析问题、解决问题的能力。毕 业实习结束后，就可以自己独立的对所设计的皮带式输送机进行功能 分析，在以后的设计中也能进行系统的方案设计，同时能准确地进行 输送带选型、拉紧装置、制动装置、驱动装置、清扫装置的选型。完 成这些机械设备、部件和电气设备，为施工打下基础。六、参考文献1 于岩，李维坚运输机械设计.北京:中国矿业大学出版社,1998 ,8.1802 李炳文，王启广.矿山机械.徐州：中国矿业大学出版社2007,162186 3张越,DTH(A)型带式输送机设计手册.北京：冶金工业出版 社.2003,154504宋伟刚.通用带式输送机设计.北京：机械工业出版社，2006,1 183煤炭工业标准汇编编委会，煤炭工业标准汇编.煤矿运输提 升设备.北京：中国标准出版社，2000,5.313-4306 北京起重运输机械硏究所.DTII (A)型带式输送机设计手册.北京： 冶金工业出版社矿山机械.2003,20-507 Bucket Elevators: Head Pulley Transition Impact on Bucket Discharge. W.McBride, M.Sinnott, P.W.CIeary.