【正文】 關(guān)于變頻調(diào)速張緊裝置傳動系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計論文目 錄1 概述 1 帶式輸送機的結(jié)構(gòu)原理 1 張緊裝置在帶式輸送機中的作用 2 張緊裝置的發(fā)展及國內(nèi)外研究動態(tài) 2 張緊裝置的種類綜述 3 選題的目的與意義 42 帶式輸送機張緊裝置理論分析 6 張緊裝置的合理布置 6 帶式輸送機正常運行時對張緊力的要求 6 6 傳動滾筒（只介紹單傳動滾筒） 7 張緊裝置參數(shù)的確定 9 9 張緊裝置行程的確定 103 變頻調(diào)速張緊裝置系統(tǒng)總體設(shè)計 12 變頻調(diào)速自動張緊裝置的系統(tǒng)組成 12 變頻調(diào)速自動張緊裝置工作原理 12 變頻調(diào)速自動張緊裝置的特點 13 本課題所做的工作 144 設(shè)計計算部分 15 15 15 15 15 張緊裝置的設(shè)計 16 16 16 1總傳動效率、傳動比分配及電機選型 18 19 19 44 45參考文獻 74英文原文 75中文譯文 80致 謝 87 中國礦業(yè)大學(xué)2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第87頁1 概述近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展及科技的進步，帶式輸送機向高速、長距離、大運量和大功率方向發(fā)展，輸送距離也隨之越來越長。帶式輸送機系統(tǒng)的動態(tài)特性日益突出，不容忽視。而張緊裝置作為帶式輸送機的一個重要組成部分，其重要作用和特性決定了它對帶式輸送機系統(tǒng)動態(tài)特性的影響更加突出。張緊裝置作為帶式輸送機系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機的性能，因此國內(nèi)外學(xué)者也對其做了很多研究，大致可歸納為三個階段。大型帶式輸送機拉緊裝置應(yīng)具有自動調(diào)節(jié)拉緊力、響應(yīng)速度快、可靠性高等特性。國內(nèi)的拉緊裝置目前能做到自動調(diào)節(jié)拉緊力，但響應(yīng)速度不快、可靠性不高，即：當(dāng)受外界干擾時，如何合理地對其進行控制調(diào)整，使輸送機的動態(tài)性能最佳，這就需要深入研究輸送機的動態(tài)特性及拉緊裝置的工作特點。大型帶式輸送機對張緊裝置性能要求高，中小型帶式輸送機中廣泛使用的電動絞車張緊和重錘張緊方式不能滿足需要，必須采用大拉力自動張緊裝置，自動張緊裝置在輸送機起、制動及正常運行時能實現(xiàn)輸送帶張力的自動調(diào)節(jié)，保證輸送代以較小的張力運行，這對大型帶式輸送機來說可以提高輸送帶的使用壽命，提高整個輸送機系統(tǒng)的可靠性、安全性。自動張緊裝置設(shè)計時必須考慮的一個重要因素是：張緊裝置的反應(yīng)速度不能不能滯后于張力波在輸送帶中的傳播速度。國內(nèi)外使用的自動張緊裝置種類很多，較有代表性的有兩種形式：自動控制絞車張緊和液壓系統(tǒng)與絞車結(jié)合張緊。英國和日本較多使用自動控制絞車張緊方式，歐洲國家則更多地使用液壓系統(tǒng)。這兩種形式的張緊裝置為機電液一體化產(chǎn)品，從一定程度上設(shè)備較復(fù)雜，還有待進一步改進。本課題所進行的變頻調(diào)速張緊裝置研究，略去了液壓調(diào)速部分，使設(shè)備更加緊湊，使用更加方便。交流電動機變頻調(diào)速在近20年來得到越來越廣泛的應(yīng)用，尤其是電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及自動控制技術(shù)的迅猛發(fā)展使得交流電動機變頻調(diào)速開始逐步替代直流電動機調(diào)速，與此同時交流電動機的變頻調(diào)速也在不斷進步，人們采用電壓頻率協(xié)調(diào)控制技術(shù)（即V/f比為常數(shù)）、轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù)、矢量控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制的發(fā)展過程，轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù)的采用，使得變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在一定程度上改善了系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，同時又比矢量控制方法簡便。國內(nèi)拉緊裝置性能差、工作不可靠是國內(nèi)大型帶式輸送機運行事故多的原因之一，但目前拉緊技術(shù)還不被人們所重視。與國外技術(shù)還有很大差距，有待進一步研究開發(fā)。[24] 帶式輸送機的結(jié)構(gòu)原理帶式輸送機發(fā)展至今已有150多年的歷史，早期的輸送帶式用皮革之類的材料制成的，后來用皮革加纖維織物制造。目前使用的輸送帶主要有單層織物芯輸送帶、雙層織物芯輸送帶，用于長距離帶式輸送機的鋼絲身心輸送帶。隨著物料運輸量的增大，帶式輸送機取得了巨大的發(fā)展，出現(xiàn)了大量的新型結(jié)構(gòu)帶式輸送機，其中具有代表性的主要有：深槽帶式輸送機、花紋帶式輸送機、管狀帶式輸送機、氣墊式帶式輸送機、平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機、線摩擦帶式輸送機等。[27]帶式輸送機是以輸送帶作為牽引和承載載體一種長距離運輸設(shè)備。其結(jié)構(gòu)原理如圖11所示，主要由輸送帶、滾筒、拉緊裝置等組成。輸送帶繞經(jīng)傳動滾筒和尾部滾筒形成無極環(huán)形帶，上下輸送帶由托輥支撐以限制輸送帶的扭曲垂度，拉緊裝置為輸送帶提供所需的張力。工作時驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動滾筒，通過傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力驅(qū)動輸送帶運行，物料裝在輸送帶上，隨著輸送帶一起運動。[27] 圖 11 帶式輸送機結(jié)構(gòu)原理 張緊裝置在帶式輸送機中的作用帶式輸送機的傳動是靠輸送帶與滾筒之間的摩擦力來完成，因此，輸送帶張力的大小與變化對帶式輸送機的運行起著重要的作用，而輸送帶張力是靠張緊裝置提供的，所以，張緊裝置就是影響帶式輸送機的關(guān)鍵設(shè)備。張緊裝置在大型帶式輸送機系統(tǒng)中的主要作用：1）產(chǎn)生預(yù)緊力，防止輸送帶在傳動滾筒上打滑，確保傳動滾筒傳遞足夠的圓周力。2）使輸送帶在兩節(jié)托輥間的垂度滿足要求，減小輸送帶在托輥間的運行阻力，并防止輸送機撒料。3）在帶式輸送機啟、制動及正常運行中補償輸送帶的塑性及彈性伸長。4）減小啟制動時輸送帶中出現(xiàn)的動負荷。5）為輸送帶重接接頭提供必要的行程。6）在輸送帶、傳動滾筒等部件維修時釋放輸送帶中的張緊力。 張緊裝置的發(fā)展及國內(nèi)外研究動態(tài)張緊裝置作為帶式輸送機系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機的性能，因此國內(nèi)外學(xué)者也對其做了很多研究，大致可歸納為三個階段：[24]第一階段：純機械張緊。主要產(chǎn)品有兩種：固定式絞車?yán)o、重錘式拉緊。從本質(zhì)上說，絞車?yán)o的功能只是拉緊，當(dāng)膠帶由于種種原因伸長而張緊力下降時，只能通過人的觀察發(fā)現(xiàn)后重新張緊；重錘式張緊裝置通過滑輪組和重錘塊達到張緊目的，當(dāng)膠帶伸長時，能自動吸收其伸長。第二階段：張緊力可調(diào)。典型產(chǎn)品是自動絞車（機械絞車或液壓絞車）自動張緊裝置。技術(shù)發(fā)展表現(xiàn)為：只能實現(xiàn)在穩(wěn)定（勻速）階段的自動張緊，保持膠帶在該階段的張力恒定，而在啟動與制動等不穩(wěn)定工況下則與固定式絞車相同。其結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為：帶有閘——轎車張緊時松閘，停止時緊閘，絞車運轉(zhuǎn)的時間很短，而大部分時間處于停車待命狀態(tài)。第三階段：動態(tài)自動張緊（實現(xiàn)動態(tài)跟蹤）。主要產(chǎn)品有液壓絞車自動張緊與液壓缸自動張緊。如果內(nèi)外使用較多的KJ2029型礦用帶式輸送機自動張緊系統(tǒng)，法國A型帶式輸送機液壓缸自動張緊系統(tǒng)，DYL液壓缸自動張緊系統(tǒng)。這幾種張緊裝置都具有動態(tài)響應(yīng)快、張力可調(diào)的功能，能在啟制動狀態(tài)和正常運行狀態(tài)保持不同的張緊力。第三階段國內(nèi)具有代表性的產(chǎn)品就是由中國礦業(yè)大學(xué)研制的液壓控制自動張緊裝置。其特點是：～，穩(wěn)定運行時自動降低到原值；用動滑輪來解決張緊裝置對大行程的要求；使用蓄能器提高系統(tǒng)張力的穩(wěn)定性，使用壓力繼電器控制張力的變化。國外主要有澳大利亞ACE輸送機公司帶式輸送機自動張緊裝置（APW）。該專利絞車就是專為控制和調(diào)節(jié)帶式輸送機的皮帶張力而設(shè)計的張緊裝置，它具有快速的松帶和緊帶性能，反應(yīng)敏捷、體積小、控制靈活、運行可靠、操作簡單、安裝方便、噪音小、保護功能齊全等一系列優(yōu)點，在世界上許多國家都得到了快速發(fā)展和應(yīng)用[24]APW張緊裝置可在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)和控制皮帶張力，具有良好的動態(tài)性能。我國的神華集團、兗州礦務(wù)局、晉城礦務(wù)局等現(xiàn)代化礦井的大型輸送機均使用這種張緊裝置，國內(nèi)礦井最長的6000m（運量2500t/h）順槽輸送機和6762m（運量2500t/h）固定輸送機的張緊技術(shù)便采用了該裝置。這種新型張緊裝置不僅在高產(chǎn)高效長臂工作面的可伸縮順槽輸送機上普遍使用，而且在大運量、長距離、高速的固定帶式輸送機上使用量也在不斷擴大，就目前國內(nèi)外張緊裝置，APW張緊裝置在大型皮帶輸送機上的運用效果良好?，F(xiàn)在澳大利亞ACE公司已經(jīng)研制出變頻調(diào)速自動張緊裝置，但國內(nèi)還是空白，有待我們研究開發(fā)更先進的張緊裝置，而我就提出了自己的想法，嘗試著自己去初步設(shè)計。變頻調(diào)速自動張緊裝置除了具有液壓自動張緊裝置所具有的優(yōu)點外，還具有液壓自動張緊裝置所不具備的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)更簡單、體積更小、維修調(diào)試更方便等等。 張緊裝置的種類綜述張緊裝置按其種類可分為：重錘式、固定式、自動張緊三大類。（1）重錘式重錘式張緊裝置利用重錘來自動張緊，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍廣泛。由于靠重錘自動張緊，所以它能保證張緊力在各種工況下保持不變，而且能自動補償膠帶伸長。這種張緊裝置主要是保持張緊力不變，所以這就要求重錘拉緊裝置的張緊力按帶式輸送機啟動、制動和正常工作時的最大張緊力進行設(shè)計。這導(dǎo)致皮帶始終處于高張緊狀態(tài)重錘式張緊裝置的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠性高。缺點是：拉緊力不能調(diào)節(jié)，降低皮帶與設(shè)備的使用壽命；空間要求大，在空間受限制的地方，無法使用；由于改向滾筒多，物料容易掉入輸送帶與拉緊滾筒之間而損壞皮帶，特別是在輸送潮濕且粘性較大的物料時。但由于其結(jié)構(gòu)簡單，對短距離上的帶式輸送機來說還是適用的。固定式固定式張緊裝置是帶式輸送機在運轉(zhuǎn)過程中拉緊滾筒位置始終保持不變。固定式張緊裝置包括螺旋張緊裝置和絞車固定張緊裝置。螺旋張緊裝置是將拉緊滾筒的軸承座固定在活動架上，螺桿與活動架相連，通過調(diào)節(jié)螺桿來達到調(diào)節(jié)拉緊形成的目的。由于這種調(diào)節(jié)方式受螺桿行程的限制，所以只適用于短距離的帶式輸送機。絞車固定張緊裝置是通過絞車調(diào)節(jié)張緊力的一種張緊裝置，適用于長距離帶式輸送機。它有手動和自動兩種，手動絞車一般應(yīng)用于長距離帶式輸送機。不論哪一種，都是在輸送機停機時進行張緊力的調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方式由于絞車可以消化吸收膠帶所產(chǎn)生的永久變形，所以可以將絞車作為輸送帶的儲帶裝置。自動張緊自動張緊裝置是在絞車張緊裝置的基礎(chǔ)上，加上自動控制系統(tǒng)而成的一種具有自動調(diào)節(jié)功能的裝置，可實現(xiàn)帶式輸送機在工作狀態(tài)是張緊力的自動調(diào)節(jié)。當(dāng)輸送機啟、～，而在正常工作時張緊力自動降低到合適的值。適用于現(xiàn)代化長距離帶式輸送機。目前使用較多的兩種自動張緊裝置有：自動絞車式張緊裝置和液壓式自動張緊裝置。雖然這二種自動張緊裝置能實現(xiàn)對張緊力的自動調(diào)節(jié)，但它們都采用了普通的起動方式，對電網(wǎng)和設(shè)備具有沖擊。而且液壓式自動張緊裝置從結(jié)構(gòu)上來說比較復(fù)雜，設(shè)備的維護也較繁瑣。 選題的目的與意義目前，國內(nèi)外已使用了許多長距離、大運量、多點驅(qū)動的帶式輸送機，由于膠帶是彈性體，在輸送機的啟動與停車過程中，膠帶內(nèi)會儲存或釋放很大的能量，這些能量在膠帶內(nèi)會形成很大的應(yīng)力波動。為了吸收膠帶應(yīng)力波動的能量，在一些設(shè)計中常常采用恒力自動張緊裝置。由于輸送機動力學(xué)計算的理論尚不成熟，國內(nèi)在帶式輸送機系統(tǒng)的設(shè)計中一般都按靜力學(xué)計算，～，這樣造成輸送機膠帶和設(shè)備投資費用過高，主要受力部件的參數(shù)過大，也常常使輸送機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置、驅(qū)動裝置、張緊裝置和制動裝置的參數(shù)設(shè)置不合理，在一些礦井，輸送機緊急停車時，會造成膠帶局部應(yīng)力過小而導(dǎo)致膠帶松弛、物料堆積、膠帶損壞等嚴(yán)重事故。因此，了解帶式輸送機的動態(tài)特性是必要的。影響帶式輸送機動態(tài)特性的因素是多方面的。對輸送機進行優(yōu)化的主要目標(biāo)是降低輸送帶起動的動張力峰值，保證輸送機在較低的安全系數(shù)下能夠穩(wěn)定運行，同時還要盡量使輸送機在正常運行時的張力不至于過低，以防止振動、跑偏、驅(qū)動滾筒打滑等不利現(xiàn)象。雖然諸多的邊界條件都可以使輸送機的動態(tài)特性發(fā)生改變，但是可操作的因素卻很有限，只有驅(qū)動裝置與拉緊裝置可以通過軟起動與控制拉緊力的方式來改善輸送機整機動態(tài)特性，因此，對輸送機動態(tài)特性的優(yōu)化研究主要集中在驅(qū)動與拉緊系統(tǒng)的特性上。皮帶張緊裝置作為大型皮帶輸送機起動與運行的重要輔助設(shè)備，可以防止皮帶運輸機皮帶在起動和運行時由于皮帶張緊力不合適所造成的皮帶與輸送論之間打滑現(xiàn)象，從而提高皮帶運輸機的運行可靠性，延長皮帶使用壽命。然而拉緊裝置的這些影響，不僅和其自身性能有關(guān)，還和它與輸送機其它部件之間的配置關(guān)系有關(guān)（如安裝位置和驅(qū)動點之間的距離等）。而對輸送機整體運行起決定作用的是拉緊力的變化方式。大型帶式輸送機拉緊裝置應(yīng)具有自動調(diào)節(jié)拉緊力、響應(yīng)速度快、可靠性高等特性。國內(nèi)的拉緊裝置目前能做到自動調(diào)節(jié)拉緊力，但響應(yīng)速度不快、可靠性不高，即：當(dāng)受外界干擾時，如何合理地對其進行控制調(diào)整，使輸送機的動態(tài)性能最佳，這就需要深入研究輸送機的動態(tài)特性及拉緊裝置的工作特點。大型帶式輸送機對張緊裝置性能要求高，中小型帶式輸送機中廣泛使用的電動絞車張緊和重錘張緊方式不能滿足需要，必須采用大拉力自動張緊裝置，自動張緊裝置在輸送機起、制動及正常運行時能實現(xiàn)輸送帶張力的自動調(diào)節(jié)，保證輸送代以較小的張力運行，這對大型帶式輸送機來說可以提高輸送帶的使用壽命，提高整個輸送機系統(tǒng)的可靠性、安全性。自動張緊裝置設(shè)計時必須考慮的一個重要因素是：張緊裝置的反應(yīng)速度不能不能滯后于張力波在輸送帶中的傳播速度。國內(nèi)外使用的自動張緊裝置種類很多，較有代表性的有兩種形式：自動控制絞車張緊和液壓系統(tǒng)與絞車結(jié)合張緊。英國和日本較多使用自動控制絞車張緊方式，歐洲國家則更多地使用液壓系統(tǒng)。這兩種形式的張緊裝置為機電液一體化產(chǎn)品，從一定程度上設(shè)備較復(fù)雜，還有待進一步改進。本課題所進行的變頻調(diào)速張緊裝置研究，略去了液壓調(diào)速部分，使設(shè)備更加緊湊，使用更加方便。交流電動機變頻調(diào)速在近20年來得到越來越廣泛的應(yīng)用，尤其是電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及自動控制技術(shù)的迅猛發(fā)展使得交流電動機變頻調(diào)速開始逐步替代直流電動機調(diào)速，與此同時交流電動機的變頻調(diào)速也在不斷進步，人們采用電壓頻率協(xié)調(diào)控制技術(shù)（即V/f比為常數(shù)）、轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù)、矢量控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制的發(fā)展過程，轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù)的采用，使得變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在一定程度上改善了系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，同時又比矢量控制方法簡便。國內(nèi)拉緊裝置性能差、工作不可靠是國內(nèi)大型帶式輸送機運行事故多的原因之一，但目前拉緊技術(shù)還不被人們所重視與國外技術(shù)還有很大差距，有待進一步研究開發(fā)。本設(shè)計也只是盡綿薄之力嘗試一下，仍有許多不足之處，希望能給大家提供一些幫助。2 帶式