【正文】 統(tǒng)。 ② 輸送機(jī)軟制動(dòng) 軟制動(dòng)本質(zhì)上是軟啟動(dòng)的逆過(guò)程。 液壓系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的具體要求進(jìn)行工作的。通過(guò)電氣控制系統(tǒng)對(duì)液壓系統(tǒng)不同工作狀態(tài)下的壓力設(shè)定使其始終工作在最優(yōu)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)高效率、低油溫的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上把 2KH行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)放在齒輪減速機(jī)構(gòu)之后既充分利用了 2KH行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承載能力大的優(yōu)良特性，又可避免過(guò)載時(shí)對(duì) 齒輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力沖擊，有利于延長(zhǎng)齒輪和相關(guān)傳動(dòng)件的壽命。 表 11 幾種常用軟啟動(dòng)裝置性能比較 Some monly used softstart device performance parison 調(diào)速型液力耦合器 BOSS CST 電軟啟動(dòng) 軟啟動(dòng)特性 較好 好 好 較差 控制系統(tǒng) 簡(jiǎn)單 較復(fù)雜 復(fù)雜 簡(jiǎn)單 功率平衡 較好 好 好 一般 低速運(yùn)行 較穩(wěn)定 穩(wěn)定 穩(wěn)定 一般 傳動(dòng)效率 較高 高 高 低 可靠性 可靠 可靠 可靠 一般 互換性 好 差 差 好 體積 大 小 大 小 運(yùn)行成本 低 高 高 低 價(jià)格 低 高 高 低 驗(yàn)帶 可以 可以 可以 不可以 本文所研究的 帶式輸送機(jī)可控變速 裝置充分運(yùn)用了機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)與現(xiàn)代電氣控制技術(shù)，是典型的機(jī)電液一體化系統(tǒng)。 電軟啟動(dòng)：電軟啟動(dòng)控制器以反并聯(lián)的晶閘管組為開(kāi)關(guān)，以 軟啟動(dòng)交流調(diào)壓方式限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，以使該電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)帶式輸送機(jī)平穩(wěn)地過(guò)渡到額定轉(zhuǎn)速，完成軟啟動(dòng)。如變頻調(diào)速、可控硅控制開(kāi)關(guān)磁 阻啟動(dòng)等；（ 4）機(jī)械式軟啟動(dòng)裝置，如 BEST、德國(guó)力士樂(lè)公司的輔助液壓馬達(dá)周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)（原理與 BEST相同）等。這是由于帶式輸送機(jī)在 起 動(dòng)之前，輸送帶處于松弛狀態(tài)，為避免輸送帶的沖擊，將輸送帶拉緊啟動(dòng)，可進(jìn)一步改善啟動(dòng)峰值張力作用。 Harrison推薦的 起 動(dòng)過(guò)程可表示如下： 0( ) (1 co s )2vv t tT??? (0 )tT?? （ 2–1） 0 sin2vatTT? ?? (0 )tT?? 式中 0v ——膠帶穩(wěn)定運(yùn)行速度， /ms； T ——輸送機(jī) 啟 動(dòng)時(shí)間， s 。 第 2 章 帶式輸送機(jī)可控變速裝置的特點(diǎn) 7 2 帶式輸送機(jī)可控變速裝置 的特點(diǎn) 概述 軟啟動(dòng) 軟啟動(dòng)技術(shù)是大型帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，已成為帶式輸送機(jī)技術(shù)先進(jìn)性的標(biāo)志之一。 陜西科技大學(xué)的曹巨江等在 VisualC++環(huán)境下開(kāi)發(fā)了行星輪減速器的可視化CAD 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了行星輪減速器設(shè)計(jì)過(guò)程的程序化，建立了便于修改和維護(hù)的行星輪減速器設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果自動(dòng)生成行星輪減速器中典型零件的三維圖 [32]。提出了對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理 ,將圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中 需要的參數(shù)及計(jì)算后產(chǎn)生的參數(shù)用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一管理 ,為后續(xù)的造型設(shè)計(jì)提供驅(qū)動(dòng)參數(shù)。運(yùn)用 AutoLisp 開(kāi)發(fā)出了齒輪圖形庫(kù)，既方便了圖形的管理 ,又減少了重復(fù)性勞動(dòng) ,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)與特征參數(shù)化造型的結(jié)合。實(shí)踐證明，在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，不僅可以減輕機(jī)械設(shè)備自重，降低材料消耗與制造成本，而且可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與工作性能。因?yàn)闄C(jī)械產(chǎn)品是具有顏色、材料、形狀、尺寸、位置以及運(yùn)動(dòng)關(guān)系等概念的三維實(shí)體，制造對(duì)象也是三維實(shí)體，而利用二維視圖描述、傳遞產(chǎn)品信息由于存在著繪圖、讀圖與理解等過(guò)程，易造成信息表達(dá)不完整、理解不一致的問(wèn)題。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)軟 啟動(dòng)、軟停車(chē)、過(guò)載保護(hù)、溫度保護(hù)、檢帶運(yùn)行、多機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡等功能，而且具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、制造成本低、備件購(gòu)置方便、維護(hù)和日常運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，因而它是一種比較理想的軟啟動(dòng)裝置。 由此可見(jiàn)，啟動(dòng)問(wèn)題對(duì)帶式輸送機(jī)尤其是大型帶式輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，它不僅對(duì)啟動(dòng)性能產(chǎn)生直接影響，而且還可以降低輸送機(jī)的成本，因此必須對(duì)啟動(dòng)加以控制。為了消除打滑現(xiàn)象保證有效啟動(dòng)，增大輸送帶與滾筒間的摩擦力，必須提高張緊裝置的初張力，由此相關(guān)連接部件的受力加大，對(duì)強(qiáng)度和剛度要求增加，提高了整機(jī)的初期投資。 Controlled Speed Drive。帶式輸送機(jī)是當(dāng)前最重要的散狀物料輸送設(shè)備之一， 驅(qū)動(dòng)裝置 是它的關(guān)鍵部件，先進(jìn)的帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置不僅對(duì)整機(jī)運(yùn)行性能影響顯著，而且對(duì)帶式輸送機(jī)的制造和使用維護(hù)成本具有決定性作用。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書(shū)館被查閱。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門(mén)送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。但是，將優(yōu)化設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制圖相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化與自動(dòng)自動(dòng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件還不多見(jiàn)。 Secondly, Considering the features that most parts of mechanical transmission device of the Controlled Speed Drive have been standardized, discrete mathematical model is established, taking the total volume of drive system as the objective function, discrete values or integer values of parameters as design variables ,geometric constraint performance constraint as constraint condition. Using enumeration method, Optimization solver is programmed in Visual Basic. Finally, integrating the object oriented, visual oriented character of Visual and perfect drawing function of SolidWorks20xx as a whole, this thesis designed systems for involute gear and plaary parameterized modeling. Keywords: Belt Conveyor。 然而，長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度的帶式輸送機(jī)如采用傳統(tǒng)的直接啟動(dòng)方式，由于啟動(dòng)時(shí)間為 1～ 3s，啟動(dòng)加速度大于 2/ms,會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題： （ 1）啟動(dòng)時(shí)打滑問(wèn)題 由于大型帶式輸送機(jī)的長(zhǎng)度和功率較大，如果啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短，易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。此外，大功率電動(dòng)機(jī)在較短的時(shí)間啟動(dòng)運(yùn)行，對(duì)周邊環(huán)境電網(wǎng)的沖擊巨大，其負(fù)面影響是無(wú)法容忍的。 帶式輸送機(jī)可控變速裝置 是一種新型的軟啟動(dòng)裝置，能很好的解決大型帶式輸送機(jī)工作過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題。 長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)和高校的 CAD 應(yīng)用與開(kāi)發(fā)大都停留在二維階段 [12]，然而，實(shí)際中設(shè)計(jì)人員在使用 CAD 技術(shù)時(shí)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思維都是基于三維空間的。 近年來(lái)，由于優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在一般機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷取得應(yīng)用成功的經(jīng)驗(yàn)，因而，在 CAD 系統(tǒng)中引入了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及其軟件。并以 VB 為二次開(kāi)發(fā)工具 ,實(shí)現(xiàn)了圖紙布局智能化、齒輪輪廓的自動(dòng)生成。 東南大學(xué)的湯文成等教授研究開(kāi)發(fā)了基于特征建模的圓柱齒輪 CAD 系統(tǒng) [26]。 武漢科技學(xué)院的盧記軍采用 ActiveX 技術(shù)，以 為開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn) VB 與Matlab 和 AutoCAD 之間的連接，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)斜齒圓柱齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立了基于優(yōu)化的 CAD 系統(tǒng)，并根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)所得結(jié)果完成齒輪建模，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)參數(shù)化建模及繪圖集成 [31]。 （ 3） 把 SolidWorks20xx 與 Visual 為二次開(kāi)發(fā)工具相結(jié)合 ，編制參數(shù)化 建模 程序，從而實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)可控變速裝置機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)主要零件和部件的參數(shù)化 建模 ，為最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、加工制造一體化 及系列化 奠定基礎(chǔ)。對(duì)于帶式輸送機(jī)理想 啟 動(dòng)過(guò)程的研究，碩士學(xué)位論文 8 較具影響力的是 澳大利亞 Harrison 博士提出的正弦加速度控制曲線和美國(guó) CDI 公司總裁 Nordell 博士提出的三角形加速度控制曲線 [37] [38]。但是隨著進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，如果在速度曲線中加入約 3～ 8s的延遲時(shí)段，可進(jìn)一步有效的改善起 動(dòng)時(shí)的瞬態(tài)峰值張力。 常用的軟啟動(dòng)裝置 有：（ 1）液體粘性軟啟動(dòng)裝置，如澳大利亞的 BOSS系統(tǒng)、美國(guó)的 CST等；（ 2）液力型軟啟動(dòng)裝置，如調(diào)速型液力耦合器、加長(zhǎng)后腹腔液力耦合器等；（ 3）電氣軟啟動(dòng)裝置。當(dāng)交流電源的頻率由小到大變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之由小到大變化，只要控制頻率變化范圍以及頻率變化的時(shí)間，就可使輸送機(jī)按照設(shè)定的速度曲線平穩(wěn)啟動(dòng)，達(dá)到輸送機(jī)的軟啟動(dòng)。電軟啟動(dòng)差動(dòng)功率損耗大，效率低，必須與限矩型耦合器配套使用，電動(dòng)機(jī)不能空載啟動(dòng)。 ⅠⅡⅢⅣⅤ( 接 滾 筒 )H23456 7891 01 11 圖 24 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 1聯(lián)軸器 2主電機(jī) 4齒輪 5液壓馬達(dá) 6蝸桿 7轉(zhuǎn)臂 8太陽(yáng)輪 9行星輪 10內(nèi)齒輪 11蝸輪 The mechanical transmission system 1Clutch 2Motor 4Gear 5 Hydraulic Motor 6Worm 7Turnplate 8Central gear 9Pla gear 10Inner gear 11Worm wheel 齒輪減速機(jī)構(gòu)起到降速和初步擴(kuò)大力矩的作用， 2KH 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅可以進(jìn)一步擴(kuò)大力矩、降低轉(zhuǎn)速，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)合成及過(guò)載保護(hù)。而電液比例溢流閥 8可調(diào)整液壓系統(tǒng)的工作壓力?？梢?jiàn)，額定運(yùn)行狀下機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)本質(zhì)上是一級(jí)齒輪減速加一級(jí)行星傳動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中沒(méi)有轉(zhuǎn)速損失，效率較高。由于蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有反向自鎖功能，則輸送機(jī)也將進(jìn)入穩(wěn)定的正常工第 2 章 帶式輸送機(jī)可控變速裝置的特點(diǎn) 15 作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了主電動(dòng)機(jī)先空載啟動(dòng)、再使?jié)L筒均勻、平穩(wěn)升速到額定轉(zhuǎn)速的軟啟動(dòng)，輸送機(jī)軟啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。 ④ 過(guò)載保護(hù) 控制系統(tǒng)是否啟動(dòng)過(guò)載保護(hù)功能是通過(guò)檢測(cè)輸出軸 Ⅴ 的轉(zhuǎn)速進(jìn)行判斷的。若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)溫度不能下降，控制系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)發(fā)聲發(fā)光報(bào)警裝置請(qǐng)求人工干預(yù)。由于圓 柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在系統(tǒng)輸入端，而蝸桿按照預(yù)設(shè)規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)，此處主要對(duì)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 bωbaωacωHH 圖 3 2 轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析簡(jiǎn)圖 Kinematic analysis of the turnplate 由 “ 轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu) ” 法 [40]，當(dāng)給整個(gè)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角速度 H?? 時(shí)，其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于轉(zhuǎn)臂 H 的角速度分別為： Ha a H? ? ??? （ 3–5a） ()Hb b H? ? ?? ? ? （ 3–5b） HH H H? ? ??? （ 3–5c） 因此，相對(duì)傳動(dòng)比 H b H aaba H bZi Z??????? ? ?? （ 3–6） 于是 a a b bH abZZZZ??? ?? ? （ 3–7a） 即 a a b bH abZ n Z nn ZZ?? ? （ 3–7b） 又 11ann i? ， 22bnn i? （ 3–8） 則 1 2 2 112()abHabZ n i Z n in Z Z i i?? ? （ 3–9） 式中 1i ——圓柱齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比， 121i Z Z? ； 2i ——蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比， 243i Z Z? 。 第 3 章 可控變速裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析 21 （ 4）行星輪運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 VEVHωcωacaEωHH 圖 3 3 行星輪運(yùn)動(dòng)學(xué)分析簡(jiǎn)圖 Kinematic analysis of the pla gear 如圖 3 3 所示， E 點(diǎn)為行星輪 c 與內(nèi)齒輪 b 在某時(shí)刻的嚙合點(diǎn)，它們之間作純