【正文】 置的位置 （ 1）張緊裝置盡量安裝在靠近傳動(dòng)滾筒的空載分支上，以利于啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象； （ 2）張緊裝置 應(yīng)盡可能布置在輸送帶張力最小處，這樣可減小張緊力； （ 3）應(yīng)盡可能使輸送帶張緊滾筒的繞入和繞出分支方向與滾筒位移線(xiàn) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 平行，且施加的張緊力要通過(guò)滾筒中心。 2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)及方案確定 主要設(shè)計(jì)要求 對(duì)比各種張緊裝置的作用，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)械張緊裝置： 工作參數(shù)如下； （ 1） 最大張緊力 F: 100KN （ 2） 張緊行程 L: 10 m 方案的確定 對(duì)比上述各種張緊裝置的作用 ,按常規(guī)方式設(shè)計(jì)的各種 機(jī)械張緊 裝置 ,很難達(dá)到最佳 的張緊 效果。主要問(wèn)題在于 皮帶張緊時(shí)不能對(duì)張緊力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié) ，而且響應(yīng)速度慢，變頻調(diào)速?gòu)埦o裝置作為一種新型的皮帶張緊裝置，它采用了變頻調(diào)速技術(shù)，起、制動(dòng)時(shí)對(duì)皮帶的沖擊能明顯降低，延長(zhǎng)了皮帶和設(shè)備的使用壽命。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，并且能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的張緊要求。 自動(dòng)絞車(chē)式張緊裝置具有以下特點(diǎn)：通過(guò)拉力傳感器電信號(hào)控制張緊裝置，可靠性高。在皮帶機(jī)啟動(dòng)階段，能提供足夠大的啟動(dòng)張緊力；啟動(dòng)完畢后又可使膠帶的張緊力恢復(fù)到額定值以維持膠帶輸送機(jī)的正常運(yùn)行，再加上變頻調(diào)速技術(shù)，達(dá)到能夠?qū)埦o力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求。在此選擇變頻調(diào)速自動(dòng)絞車(chē)張緊裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。 變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置的系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速電機(jī)，自鎖蝸桿減速器，一對(duì)開(kāi)式齒輪，卷筒，張力傳感器等組成。 變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置的工作原理：當(dāng)帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)，首先把主電機(jī)的起、停信號(hào)傳遞給自動(dòng)張緊裝置的控制系統(tǒng)，電機(jī)，蝸輪蝸桿減速器，卷筒工作，鋼絲繩通過(guò)滑輪拉緊張緊滾筒。當(dāng)張力傳感器反饋張緊力達(dá)到起時(shí)設(shè)定值時(shí)（即正常工作的 倍），變頻電機(jī)停止工作，自鎖蝸桿鎖緊。主電機(jī)起動(dòng)結(jié)束信號(hào)再次傳遞給張緊裝置控制系統(tǒng)，電機(jī)反向工作，卷筒靠輸送機(jī)張力逆轉(zhuǎn)，起著自動(dòng)松帶的目的，直到張力傳感器反饋的數(shù)值達(dá)到設(shè)定工作值時(shí)，自鎖 蝸輪蝸桿處于自鎖狀態(tài)。在正常工作時(shí)充許輸送機(jī)張力在設(shè)定值的177。 10%范圍內(nèi)波動(dòng)。如果皮帶張緊力小于設(shè)定張力時(shí)，自動(dòng)張緊裝置自動(dòng)起動(dòng)，輸送帶被拉緊，直到張緊力到設(shè)定范圍內(nèi)。當(dāng)張力大于設(shè)定張緊力時(shí)，電機(jī)得到信號(hào)，開(kāi)始工作，蝸輪蝸桿反轉(zhuǎn)，皮帶張力自動(dòng)下降。當(dāng)張緊力突然降到了 0時(shí)，說(shuō)明皮帶斷裂或是發(fā)生其它情況，此時(shí)張緊裝置停止工作。 變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置的特點(diǎn)： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) （ 1）變頻調(diào)速，采用目前較為先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)，可在張緊裝置起、制動(dòng)時(shí)減少對(duì)皮帶的沖擊，從而延長(zhǎng)其設(shè)備的使用壽命。 （ 2）自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力的適應(yīng)性強(qiáng)，可在輸送 機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)運(yùn)行條件自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力，滿(mǎn)足輸送機(jī)起、制動(dòng)及正常運(yùn)行時(shí)能自動(dòng)地以不同張緊力運(yùn)行，保證輸送帶以較大張力起、制動(dòng)，防止輸送機(jī)的波涌現(xiàn)象；也可在較小的張力下運(yùn)行。這對(duì)大型輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，提高了整個(gè)輸送機(jī)系統(tǒng)的可靠性、安全性，并延長(zhǎng)了輸送帶的使用壽命。實(shí)際的各種工況下輸送機(jī)張力的理論值與現(xiàn)場(chǎng)值之間有很大的差距，加上控制系統(tǒng)信號(hào)采集誤差，造成現(xiàn)場(chǎng)工作點(diǎn)張力偏離理論值很大。這就要求張緊裝置對(duì)張力的調(diào)節(jié)功能較強(qiáng)。 （ 3）響應(yīng)速度快，設(shè)計(jì)自動(dòng)張緊裝置時(shí)，必須考慮張緊裝置的反應(yīng)速度不能滯后于張波在輸送帶中的傳播 速度。 （ 4）設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單，自動(dòng)張緊裝置只有電器和機(jī)械部分，與目前傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)上使用的許多張緊裝置相比，中間減少了一些機(jī)械和液壓部件。在滿(mǎn)足使用的條件下，系統(tǒng)零部件越少，越不易出現(xiàn)問(wèn)題，因而工作安全可靠、維護(hù)也方便快捷。 總體方案的確定 采用交流變頻調(diào)速電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，傳動(dòng)部分由蝸輪蝸桿傳動(dòng) 與外齒輪兩 部分組成，電機(jī)與工作滾筒成 T型布置。由于絞車(chē)輸出力較大，滾筒轉(zhuǎn)速極低，故采用二級(jí)減速方案：第一級(jí)減速器裝置為單頭蝸桿 蝸輪副；第二級(jí)為一對(duì)外齒輪，大齒輪與滾筒固聯(lián)，小齒輪由蝸輪軸驅(qū)動(dòng)。電機(jī)的輸出軸與渦 輪連接；蝸桿的輸出軸與外齒輪中的小齒輪用 C 型鍵連接。滾筒組與外齒輪中的大齒輪用鍵連接。在滾筒軸的兩端用調(diào)心圓錐滾子軸承作支撐 ,并加以滾動(dòng)軸承座支撐。傳動(dòng)方案圖如下所示 ： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 傳動(dòng)方案圖 圖 24 3. 卷筒 5. 鋼絲繩 3 張緊裝置總 體設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的確定 假設(shè) 卷筒上鋼絲繩的平均牽引速度為 m 該機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)過(guò)程中總的效率損失為 總? ： 433221 ????? ????總 式中： 1? —— 自鎖 蝸桿 的 效率， 1? 取 ； 2? —— 圓柱齒輪傳動(dòng)（脂潤(rùn)滑） 的效率， 2? 取 ； 3? —— 滾動(dòng)軸承的效率， 3? 取 ； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 4? —— 滑輪 的效率， 5? 取 ； 42 ?????總? 最大張緊速度： smm 0 0 6 2 a x ???? 根據(jù)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)：張緊力 F是由 4 根鋼絲繩來(lái)承擔(dān)： (1)恒扭矩控制時(shí)： 滾筒上的鋼絲繩拉力： 4max1 FF ? =100/4=25KN 有功功率： ??? 111 VFP 25? = 電動(dòng)機(jī)輸出功率 P? ?pp ? kwp ??? (2)確定 電機(jī) 型號(hào) 電動(dòng)機(jī)所需額功率 P和電動(dòng)機(jī)輸出功率 P? 之間有以下關(guān)系： PKP ?? 式中 K為功率儲(chǔ)備系數(shù)，一般取 K=— ，無(wú)過(guò)載時(shí) 取 1?K 取 K = P kwPK ????? 查表得： 因此根據(jù)所給條件選擇 的電機(jī)滿(mǎn)足工礦要求。 選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：三相異步變頻調(diào)速電機(jī) YVP132M6； 電機(jī)參數(shù)： 功率 ?? kw 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)頻范圍 3～ 50Hz 同步轉(zhuǎn)速 1000r/min 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別的確定 機(jī)構(gòu)利用等級(jí)按機(jī)構(gòu)總設(shè)計(jì)壽命分為十級(jí)，見(jiàn) 表 811。 總設(shè)計(jì)壽命規(guī)定為機(jī)構(gòu)假定的使用年數(shù)內(nèi)處于 運(yùn)轉(zhuǎn)的總小時(shí)數(shù)，它僅作為機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，而不能視為保用期。 由表 811，選取機(jī)構(gòu)等級(jí) 5T 。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 總設(shè)計(jì)壽命： 6300h 說(shuō) 明： 經(jīng)常中等地使用 。 機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài)是表明機(jī)構(gòu)承受最大載荷及載荷變化的程度。載荷分為四 級(jí)。 由表 812，根據(jù)實(shí)際情況選用 3L 重。 說(shuō)明：機(jī)構(gòu)經(jīng)常承受較重的載荷，也常承受最大的載荷。 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別按機(jī)構(gòu) 利用等級(jí)和載荷狀態(tài)分為八級(jí)。見(jiàn) 表 813，根據(jù) 機(jī)構(gòu)利用等級(jí)與機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)選取機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為 6M 。 鋼絲繩直徑計(jì)算與選 取 （ 1）煤礦井下絞 車(chē)用鋼絲繩直徑采用 GB110274標(biāo)準(zhǔn)規(guī) ?? mm,鋼絲繩結(jié)構(gòu)大部分是點(diǎn)接觸光面鋼絲繩。 （ 2）點(diǎn)接觸 股內(nèi)各層之間鋼絲互相交叉，呈點(diǎn)接觸。 （ 3）在圓股的鋼絲繩（ GB110274） 標(biāo)準(zhǔn)中，只有鋼絲破斷拉 力之和而無(wú)整根鋼絲繩的破斷拉力。 （ 4） 鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力按式（ 811）確定： SCd? 式中： d — 鋼絲繩最小直徑， mm； C — 選擇系數(shù)， mm/N21 ； S — 鋼絲繩最大工作靜拉力 N； 254100m a x ??? nFS KN C 可根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別確定： 根據(jù)機(jī)構(gòu)工作等級(jí) 6M ，查表 818 得： ?C mm/N21 3 ???d mm 鋼絲繩的安全系數(shù)取 n=6，則鋼絲繩所能承受的拉力 F 需滿(mǎn)足以下的 要求： KNnFF 150625m a x ?????總 選繩： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 查標(biāo)準(zhǔn)值 ,取 16?d mm。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》， 195P 表 )2(22? 選擇： 繩 196? 股 )1261( ?? 繩纖維芯，鋼絲繩表面鍍絡(luò)。 其主要參數(shù)如下： 鋼絲繩直徑： 18mm 鋼絲直徑： 鋼絲總斷面面積： mm 參考重力： 1218N/m 鋼絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度： Mpa1770 鋼絲繩近似重量 117Kg/100m 鋼絲破斷拉力總和 ?S ： 189? =229KN ＞ 150KN 滾筒幾何尺寸 的確定 (1)滾筒名義直徑： dhD ??1 式中： d — 鋼絲繩的直徑； h — 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼 絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，按 表 8154 選取。根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M4，可 查 得： h=16； 則 28818161 ???D mm (2)繩槽半徑： （?R ～ d） （? ～ ?） ? ～ mm 取 10?R mm (3)繩槽深度（標(biāo)準(zhǔn)槽）： (1 ?H ～ d) (? ～ 18) ? ? ～ 取 ?H mm (4)繩槽節(jié)距（標(biāo)準(zhǔn)槽）： 2(1 ??dP ～ )4 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 2(18?? ～ )4 20? ～ 22mm 取 201?P mm (5)卷筒厚度（鑄鋼卷筒）： 15??d? mm (6)多層纏繞卷筒長(zhǎng)度： ? ?nDDDDZL ????? ?321? dDD ??1 dDD 32 ?? ? ?dnDD n 12 ??? 則 ? ?ndDnZL ?? ? ，考慮鋼絲繩在卷筒上排列可能不均勻，應(yīng)將卷筒長(zhǎng)度增加 %10 ，即 ZPL ? 其中： D — 卷 筒繩槽底徑， 270182881 ????? dDD mm nDDDD ??, 321 — 各層直徑 Z — 每層圈數(shù) 設(shè) 17?Z n — 纏繞圈數(shù) 根據(jù)實(shí)際的工作情況，卷筒上需有 5圈繞繩，即 5?n 。 卷筒長(zhǎng)度為： ????L mm 取 3800 ?L mm 270?D mm ， 1D =270+18=288mm ， 2D 324183270 ???? mm 3D 360185270 ???? mm ， 4D 396187270 ???? mm 4321892705 ????D mm ， 為了防止鋼絲繩脫出卷 筒兩邊設(shè) 置 擋邊，其高度比最外層鋼絲繩高出d)~1( ； 即卷筒的最大外徑： maxD 5D? dd )( ??? = 18)~1(18432 ??? = 477~468 mm 取 maxD =475mm (7)卷筒強(qiáng)度的計(jì)算： 卷筒壁內(nèi)表面最大壓應(yīng)力： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 81027033 ???? DL mm 因此由表 8155選用卷筒內(nèi)表面最大壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算： ypPSA ??? ??? m a x1（ MPa） 式中： maxS — 鋼絲繩最大拉力， N P — 卷筒繩槽節(jié)距， mm ? — 卷筒壁厚， mm yp? — 許用壓應(yīng)力， MPa A — 與卷筒層數(shù)有關(guān)的系數(shù) 卷筒層數(shù) n 1 2 3 ? 4 系數(shù)A 1.1 1.4 1.