【正文】 離合器、電磁制動(dòng)器（常閉）、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、A型普通平鍵；電磁離合器（常閉）：DLM2180； 電磁制動(dòng)器： TJ2300/200聯(lián)軸器：見(jiàn)前述； 傳動(dòng)軸：見(jiàn)圖紙； A型普通平鍵：見(jiàn)前述DLM2180電磁離合器參數(shù)[15]表格 7型號(hào)許用轉(zhuǎn)矩[T]/N該模塊具有較高的分辨率和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力，可滿足控制系統(tǒng)的功能要求。3．其他資源配置要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要PLC主機(jī)及其擴(kuò)展模塊外，還需要接觸器和變頻器等儀器設(shè)備。本控制系統(tǒng)的變頻器采用通信控制，所以需要先對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如下表：表格 12參數(shù)號(hào)參數(shù)值說(shuō)明P00032用戶訪問(wèn)級(jí)為擴(kuò)展級(jí)P01000功率用kW表示，頻率為50HzP000521顯示實(shí)際頻率P07005COM鏈路的USS設(shè)置P10005COM鏈路的USS設(shè)置P13002用于可變轉(zhuǎn)矩負(fù)載P20106比特率為9600bit/sP20111USS地址P03001電動(dòng)機(jī)類型，1：異步；2：同步P0304380電動(dòng)機(jī)額定電壓（V）P0305電動(dòng)機(jī)額定電流（A）P031055電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）P0311585電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）P2011的值即為變頻器的地址編號(hào)，程序控制當(dāng)中，對(duì)不同地址的變頻器發(fā)送控制命令即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同變頻器的控制。MM440的性能特征：矢量控制；V/f控制；快速電流限制功能，避免運(yùn)行中不必有的跳閘；內(nèi)置的直流注入制動(dòng)；復(fù)合制動(dòng)功能改善制動(dòng)特性；內(nèi)置的制動(dòng)單元；加/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能；具有PID控制功能的閉環(huán)控制；各組參數(shù)的設(shè)定值可以相互切換；自由功能模塊；動(dòng)力制動(dòng)的緩沖功能；定位控制的斜坡下降曲線。變頻器的外接電阻制動(dòng)是按線性方式平滑和可控地降低電動(dòng)機(jī)的速度。流程圖前面已給出。自動(dòng)控制梯形圖及其對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表如下圖所示：圖 426 梯形圖下面的程序?yàn)樽映绦?圖 427 語(yǔ)句表下圖的程序?yàn)樽映绦?4）程序的調(diào)試和監(jiān)控在運(yùn)行STEP 7Micro/WIN32軟件與PLC建立通信并向PLC下載程序后，就能在PLC設(shè)備上運(yùn)行程序，并收集狀態(tài)通過(guò)STEP 7Micro/WIN32軟件進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)試程序了?？梢栽跔顟B(tài)圖表中寫入強(qiáng)制數(shù)值，或使用LAD或FBD程序編輯器強(qiáng)制數(shù)值，方法與在STOP（停止）工作方式中強(qiáng)制數(shù)值相同。②梯形圖監(jiān)控利用梯形圖編輯器可以監(jiān)視程序在線的狀態(tài)。當(dāng)使用狀態(tài)圖表時(shí)，可將光標(biāo)移動(dòng)到需要操作的單元格上，右擊單元格，在彈出的快捷菜單中選擇所需要的操作命令。當(dāng)PLC位于STOP（停止）工作方式可以進(jìn)行下列操作：①使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)查看操作數(shù)的當(dāng)前值（因?yàn)槌绦蛭幢粓?zhí)行，這一步驟等同與執(zhí)行“單次讀取”；②可以使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強(qiáng)制數(shù)值，使用圖狀態(tài)寫入數(shù)值；③寫入或強(qiáng)制輸出；④執(zhí)行有限次掃描，并通過(guò)狀態(tài)圖或程序狀態(tài)觀察結(jié)果。④當(dāng)輸送機(jī)要停機(jī)時(shí)，停機(jī)同時(shí)向張緊裝置控制系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)停機(jī)信號(hào)，之后延時(shí)10s（輸送機(jī)制動(dòng)時(shí)長(zhǎng)在10s內(nèi)），張緊裝置控制系統(tǒng)控制滾筒繼續(xù)松帶直到張力傳感器反饋的張力值降至0，張緊裝置斷電停機(jī)。軟件設(shè)計(jì)采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，需要先設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的功能流程圖（前面已給出），根據(jù)具體的控制要求，逐步細(xì)化控制框圖，然后完成每個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行編譯、調(diào)試和修改。所以本系統(tǒng)的調(diào)試都是采用BOP或AOP的方式。既可用于單獨(dú)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到“自動(dòng)化系統(tǒng)”中。變頻器型號(hào)——MM440。 3）模擬量輸入模擬量輸入只有一個(gè)：張力傳感器張力值的模擬量輸入。以下為S7200PLC系列CPU手冊(cè)的一部分內(nèi)容。因A1/R1=e，查表得 x1=1 y1=0，故 P1=fp(x1R1+y1A1)因A2/R2=e，查表得 x2= y2=，故P2=fp(x2R2+y2A2)10） 計(jì)算軸承壽命因P1P2，故應(yīng)按P1計(jì)算 溫度系數(shù)ft=1，故P1=P2=Lh=III軸承查設(shè)計(jì)手冊(cè)，32932軸承的主要性能參數(shù)(GB/T2971994)如下C=262kN，C0=525kN，e=，y=軸的受力簡(jiǎn)圖如下圖413 R1H Fr2 R2HFa2 Fa1 R1v Ft2 Ft1 Fr1 R2v 圖413 受力示意圖11） 計(jì)算軸承反力1水平支反力 R1H Fr2 R2H Fr1 2垂直支反力 Fa2 Fa1 R1v Ft2 Ft1 R2v 3合成支反力12） 計(jì)算軸承派生軸向力13） 計(jì)算軸承所受的軸向載荷14） 計(jì)算軸承所受當(dāng)量動(dòng)載荷軸承工作有中等沖擊，載荷系數(shù)fp=。l4=482mm。考慮軸承脂潤(rùn)滑，取軸承距箱體內(nèi)壁距離f=8mm，則l3=T=23mm。3確定軸承及齒輪作用力位置先確定軸承支點(diǎn)位置查32019軸承，支點(diǎn)尺寸a=30mm，計(jì)算得軸段①的支點(diǎn)到中速級(jí)小齒輪載荷作用點(diǎn)的距離L2=l1430+(b1/2)=，軸段⑤的支承點(diǎn)到高速級(jí)大齒輪載荷作用點(diǎn)的距離L3=l5430+(b2+/2)=。軸承潤(rùn)滑選擇：d1*n2=95*=*1031*105mmr/min，選擇脂潤(rùn)滑。④段 d4=d2=162mm。所以d1=d=160mm。⑤段 d5=d6+3mm。②段 軸肩高度h=5mm以定位半聯(lián)軸器，孔倒角C=3mm()，考慮到所選軸承內(nèi)徑為260mm,故d2營(yíng)略小于d1+2h=260mm且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)徑(JB/ZQ460686)。；托輥間距：l′=,l″=；托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分單位質(zhì)量：；重載分支與空載分支阻力系數(shù)：w′=,w″=；每米輸送帶自重：；輸送帶帶寬：B=1400mm；輸送帶帶強(qiáng)：S=1800mm；輸送帶彈性模量：；傳動(dòng)效率：η=；起動(dòng)系數(shù)： ；表格 1重載段運(yùn)行阻力=k(Q++)Lg w′cosβ+(Q+)Lgsinβ=N空載段運(yùn)行阻力=k(+)Lg w″cosβLgsinβ附加運(yùn)行阻力∑W∑W=(+)∑W總運(yùn)行阻力=(+)輸送帶張力在整個(gè)輸送機(jī)長(zhǎng)度上是變化的，影響因素很多，為了保證輸送機(jī)正常運(yùn)行，輸送帶的張力要滿足如下條件：1) 輸送帶張力在任何負(fù)載情況下，應(yīng)保證輸送帶與滾筒之間不打滑；2) 作用到輸送帶上的張力應(yīng)足夠大，使輸送帶在兩組承載托輥之間保持垂度小于一定值。設(shè)計(jì)出變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置。在變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置中，傳感器、電磁離合器及電磁制動(dòng)器等元件都通過(guò)控制系統(tǒng)直接控制，電動(dòng)機(jī)的反應(yīng)速度也能通過(guò)變頻器的設(shè)定控制在2s以內(nèi)，能滿足張緊裝置對(duì)反應(yīng)速度的要求，而且響應(yīng)速度快。這對(duì)大型帶式輸送機(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。10%范圍內(nèi)波動(dòng)。[28]圖 23 張力曲線在區(qū)間[I,i+1]，輸送帶的能量為，輸送帶的總能量為，輸送帶的總伸長(zhǎng)為ΔL=U/（EB），考慮輸送帶垂度的影響，輸送帶的總伸長(zhǎng)量為 ，對(duì)應(yīng)不同工況，可以計(jì)算出輸送帶在靜止時(shí)的彈性伸長(zhǎng)量ΔLs，啟動(dòng)時(shí)的彈性伸長(zhǎng)量ΔLA，停機(jī)過(guò)程的彈性伸長(zhǎng)量ΔLB，正常運(yùn)行時(shí)的彈性伸長(zhǎng)量ΔLR，從而得到相對(duì)于輸送機(jī)靜止時(shí)的彈性伸長(zhǎng)量為：正常啟動(dòng)時(shí)ΔLRS=ΔLRΔLS；啟動(dòng)過(guò)程中ΔLAS=ΔLAΔLS；停機(jī)過(guò)程中ΔLBS=ΔLBΔLS。3）固定式張緊裝置的張緊力要考慮輸送機(jī)在不同工況下的張力分布提供必要的最小張緊力。從另一方面講，適當(dāng)增加張緊力對(duì)輸送機(jī)工作是有利的，所以在權(quán)衡二者的情況下再來(lái)選擇合適的張緊力。但是，并不是全部接觸弧上都發(fā)生彈性滑動(dòng)。如圖21所示，當(dāng)帶傳動(dòng)不工作時(shí)，輸送帶兩邊的拉力相等；當(dāng)驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于輸送帶對(duì)滾筒的摩擦力作用使相遇點(diǎn)的張力加大到T1,稱為緊邊拉力；分離點(diǎn)的張力減小到T2，稱為松邊拉力；兩者之差即為摩擦力。2 帶式輸送機(jī)張緊裝置理論分析 張緊裝置的合理布置張緊裝置的合理選用與合理布置，是保證輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)膠帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上不打滑的必要條件。自動(dòng)張緊裝置設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)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。對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行優(yōu)化的主要目標(biāo)是降低輸送帶起動(dòng)的動(dòng)張力峰值，保證輸送機(jī)在較低的安全系數(shù)下能夠穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還要盡量使輸送機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)的張力不至于過(guò)低，以防止振動(dòng)、跑偏、驅(qū)動(dòng)滾筒打滑等不利現(xiàn)象。目前使用較多的兩種自動(dòng)張緊裝置有：自動(dòng)絞車式張緊裝置和液壓式自動(dòng)張緊裝置。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(jī)。由于靠重錘自動(dòng)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(dòng)補(bǔ)償膠帶伸長(zhǎng)。國(guó)外主要有澳大利亞ACE輸送機(jī)公司帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置（APW）。技術(shù)發(fā)展表現(xiàn)為：只能實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定（勻速）階段的自動(dòng)張緊，保持膠帶在該階段的張力恒定，而在啟動(dòng)與制動(dòng)等不穩(wěn)定工況下則與固定式絞車相同。4）減小啟制動(dòng)時(shí)輸送帶中出現(xiàn)的動(dòng)負(fù)荷。[27]帶式輸送機(jī)是以輸送帶作為牽引和承載載體一種長(zhǎng)距離運(yùn)輸設(shè)備。這兩種形式的張緊裝置為機(jī)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(jìn)一步改進(jìn)。而張緊裝置作為帶式輸送機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其重要作用和特性決定了它對(duì)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響更加突出。國(guó)內(nèi)的拉緊裝置目前能做到自動(dòng)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(shí)，如何合理地對(duì)其進(jìn)行控制調(diào)整，使輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)性能最佳，這就需要深入研究輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)特性及拉緊裝置的工作特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)拉緊裝置性能差、工作不可靠是國(guó)內(nèi)大型帶式輸送機(jī)運(yùn)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。工作時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)滾筒，通過(guò)傳動(dòng)滾筒和輸送帶之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)輸送帶運(yùn)行，物料裝在輸送帶上，隨著輸送帶一起運(yùn)動(dòng)。 張緊裝置的發(fā)展及國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)張緊裝置作為帶式輸送機(jī)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(jī)的性能，因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)其做了很多研究，大致可歸納為三個(gè)階段：[24]第一階段：純機(jī)械張緊。主要產(chǎn)品有液壓絞車自動(dòng)張緊與液壓缸自動(dòng)張緊。這種新型張緊裝置不僅在高產(chǎn)高效長(zhǎng)臂工作面的可伸縮順槽輸送機(jī)上普遍使用，而且在大運(yùn)量、長(zhǎng)距離、高速的固定帶式輸送機(jī)上使用量也在不斷擴(kuò)大，就目前國(guó)內(nèi)外張緊裝置，APW張緊裝置在大型皮帶輸送機(jī)上的運(yùn)用效果良好。缺點(diǎn)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(wú)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(shí)。不論哪一種，都是在輸送機(jī)停機(jī)時(shí)進(jìn)行張緊力的調(diào)節(jié)。 選題的目的與意義目前，國(guó)內(nèi)外已使用了許多長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)，由于膠帶是彈性體，在輸送機(jī)的啟動(dòng)與停車過(guò)程中，膠帶內(nèi)會(huì)儲(chǔ)存或釋放很大的能量，這些能量在膠帶內(nèi)會(huì)形成很大的應(yīng)力波動(dòng)。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(jī)其它部件之間的配置關(guān)系有關(guān)（如安裝位置和驅(qū)動(dòng)點(diǎn)之間的距離等）。這兩種形式的張緊裝置為機(jī)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(jìn)一步改進(jìn)。3）距離較短的輸送機(jī)和坡度在5%以上的上傾輸送機(jī)，拉緊裝置大多布置在輸送機(jī)尾部，并用尾部滾筒作為拉緊滾筒。在這段弧長(zhǎng)內(nèi)，輸送帶受到的力有：近分離點(diǎn)c點(diǎn)的張力T，近相遇點(diǎn)d點(diǎn)的張力T+dT，滾筒對(duì)輸送帶的支反力dTN，圖中μ為驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦系數(shù)。當(dāng)滑動(dòng)角達(dá)到時(shí)，輸送帶開(kāi)始打滑，所以傳動(dòng)滾筒可能傳遞的最大驅(qū)動(dòng)力為Fmax=T1maxT2=T2(eμα1) (28)研究表明，滑動(dòng)弧并非單純彈性滑動(dòng)，而存在傳送帶與滾筒之間的滑粘效應(yīng)，也就是產(chǎn)生摩擦力的原因不僅有輸送帶和滾筒之間的彈性滑動(dòng)，還有輸送帶與滾筒之間的粘滯作用，這樣，摩擦系數(shù)就大于單純的滑動(dòng)摩擦系數(shù)。（二）制動(dòng)力在電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，T1與T2仍然滿足歐拉公式，只是相遇點(diǎn)張力T1變?yōu)榈蛷埩?，分離點(diǎn)的張力變?yōu)楦邚埩2，設(shè)傳動(dòng)滾筒所需傳遞的制動(dòng)力為FB，可得下列各式：由上式可得 一般情況下，張緊裝置設(shè)置在傳動(dòng)滾筒的分離點(diǎn)側(cè)，由式（212）可知，如果想提高制動(dòng)力，只能增加張緊力。在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，滿足摩擦傳動(dòng)的張緊力TTUA為 在制動(dòng)狀態(tài)，滿足摩擦傳動(dòng)的張緊力TTUA為 （214）按逐點(diǎn)張力計(jì)算法從傳動(dòng)滾筒的分離點(diǎn)開(kāi)始編號(hào)把輸送帶分為n段。計(jì)算出上分支所需要的最小拉力為Tmin，設(shè)上分支的各點(diǎn)張力為Tj（j=m,m+1,計(jì)算時(shí)，把輸送帶作為彈性體來(lái)研究。防爆變頻器、隔爆電動(dòng)機(jī)、電磁離合器、電磁制動(dòng)器順序得電，隔爆電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電磁離合器、聯(lián)軸器、電磁制動(dòng)器、減速器和卷筒工作，鋼絲繩通過(guò)滑輪組拉緊輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒。當(dāng)張緊力突然下降到0時(shí)，說(shuō)明皮帶斷裂或發(fā)生其它情況，此時(shí)張緊裝置停止工作。這就要求張緊裝置對(duì)張力的調(diào)節(jié)功能較強(qiáng)。變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置作為一種新型的皮帶張緊裝置。3）選取了西門子MM440變頻器，對(duì)其進(jìn)行介紹，