【導(dǎo)讀】據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含。其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)。的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。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)校圖書館被查閱。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)。清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化與自動自動化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件還不多見。維護(hù)成本具有決定性作用。為了進(jìn)一步提高其整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期，降。本文針對帶式輸送機(jī)可控變速裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，的傳動特性分析。結(jié)合可控變速裝置機(jī)械傳動系統(tǒng)主要組成零件大都已經(jīng)標(biāo)。采用改進(jìn)枚舉法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，獲得了比較合理的結(jié)構(gòu)。以Visual，編制優(yōu)化計(jì)算程序，并以。與三維自動建模的一體化設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 是軟啟動的逆過程。輸送機(jī)停車前滾筒一般具有一定的轉(zhuǎn)速，若控制系統(tǒng)發(fā)出停車信號，首先將電液比例溢流閥 8 的壓力調(diào)節(jié)到額定值，然后使電液比例調(diào)速閥 6 的開口量按照一定的規(guī)律由零逐漸增大，液壓馬達(dá)將帶動內(nèi)齒輪按 照軟啟動時(shí)它們的轉(zhuǎn)速方向轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)速隨著閥 6 開口量的增大而按照一定的規(guī)律增大。在此過程中由于行星傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動合成作用，輸出軸 Ⅴ 和滾筒的轉(zhuǎn)速就會按照相應(yīng)的規(guī)律減小，直至閥 6 的開口量達(dá)到最大，此時(shí)主電動機(jī)以額定轉(zhuǎn)速處于空載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，輸入軸 Ⅱ 在主電動機(jī)的帶動下仍以恒定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，而輸出軸 Ⅴ 和滾筒的轉(zhuǎn)速減小為零，從而實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟制動。 ③ 多機(jī)或多點(diǎn)驅(qū)動的功率平衡 當(dāng)長距離、大運(yùn)量帶式輸送機(jī)采用多機(jī)或多點(diǎn)驅(qū)動時(shí)，驅(qū)動裝置需要具備功率平衡功能。多機(jī)或多點(diǎn)驅(qū)動的功率平衡功能本質(zhì)上都是通過 調(diào)速實(shí)現(xiàn)的。 在帶式輸送機(jī)可控變速裝置中設(shè)有電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測與控制系統(tǒng)，通過檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化來判斷電動機(jī)載荷的大小?？刂葡到y(tǒng)把載荷給定值與檢測的實(shí)際值進(jìn)行比較，根據(jù)載荷偏差情況，如果載荷偏差處于設(shè)定值以內(nèi)，就通過控制電液比例調(diào)速閥 6 的開口量來控制液壓馬達(dá)的供油量而使內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動，從而控制機(jī)械傳動系統(tǒng)輸出軸 Ⅴ 的轉(zhuǎn)速，完成多個(gè)驅(qū)動裝置的功率平衡功能。 ④ 過載保護(hù) 控制系統(tǒng)是否啟動過載保護(hù)功能是通過檢測輸出軸 Ⅴ 的轉(zhuǎn)速進(jìn)行判斷的?；竟ぷ髟砼c多機(jī)或多點(diǎn)驅(qū)動的功率平衡類似，在裝置中同樣 設(shè)有輸出軸轉(zhuǎn)速檢測與控制系統(tǒng)。當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)速下降值超過某預(yù)設(shè)值或載荷偏差超過了設(shè)定值時(shí)可認(rèn)為過載，此時(shí)控制系統(tǒng)發(fā)出信號并啟動過載保護(hù)程序使液壓系統(tǒng)向液壓馬達(dá)供油，電液比例調(diào)速閥 6 的開口量逐漸開到最大而解除內(nèi)齒輪的約束，行星傳動機(jī)構(gòu)由內(nèi)齒輪不動系桿輸出轉(zhuǎn)變?yōu)橄禇U不動內(nèi)齒輪輸出，從而避免電動機(jī)過熱或零部件損壞，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)。 ⑤ 檢帶運(yùn)行 如果需要檢查輸送帶，應(yīng)使其低速運(yùn)行。為滿足檢帶的速度要求，控制系統(tǒng)啟動檢帶運(yùn)行程序后，將電液比例溢流閥 8 的壓力調(diào)節(jié)到設(shè)定值；其次把電液比例調(diào)速閥 6 的開口量控制在設(shè)定值，并供給液壓馬達(dá)適當(dāng)流量油液，則在主電動碩士學(xué)位論文 16 機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)液壓馬達(dá)也以一定轉(zhuǎn)速帶動內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動，二者通過行星傳動機(jī)構(gòu)合成為輸出軸 Ⅴ 的較低轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)了檢帶運(yùn)行時(shí)的速度要求。 ⑥ 溫度保護(hù) 齒輪、軸承等傳動件溫度過高會顯著降低使用壽命。本裝置除采用循環(huán)潤滑系統(tǒng)對各個(gè)傳動件進(jìn)行潤滑外，還設(shè)置有溫度檢測與控制系統(tǒng)。若溫度過高，電氣控制系統(tǒng)中的溫度變送器就會發(fā)出溫升過高的信號，繼而電液比例調(diào)速閥 9 的開口量增大，從而通過加大潤滑油液的流量對齒輪、軸承、蝸輪和蝸桿等各 個(gè)傳動件進(jìn)行有效冷卻和潤滑，實(shí)現(xiàn)溫度保護(hù)。若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)溫度不能下降，控制系統(tǒng)就會通過發(fā)聲發(fā)光報(bào)警裝置請求人工干預(yù)。 總之，帶式輸送機(jī)可控變速裝置充分運(yùn)用了機(jī)械傳動、液壓傳動與現(xiàn)代電氣控制技術(shù)，是典型的機(jī)、電、液一體化系統(tǒng)。能夠提供可調(diào)的、平滑而無沖擊的啟動力矩，能夠較好的實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的加減速度控制、多機(jī)驅(qū)動的功率平衡、檢帶運(yùn)行、過載保護(hù)及溫度保護(hù)等多種功能，與煤炭生產(chǎn)結(jié)合緊密，開發(fā)推廣前景廣闊，是大運(yùn)量、大功率、長距離帶式輸送機(jī)理想的驅(qū)動裝置。 本章小結(jié) 在介紹軟啟動技術(shù)、帶式輸送機(jī)理想啟動曲線、并分 析常用軟啟動裝置優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本章主要闡述了帶式輸送機(jī)可控變速裝置的結(jié)構(gòu)組成、所能實(shí)現(xiàn)的功能及工作原理。 第 3 章 可控變速裝置運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析 17 3 可控變速裝置運(yùn)動學(xué) 、 動力學(xué)分析 基于帶式輸送機(jī)可控變速裝置的工作原理和功能要求，本章主要對其進(jìn)行運(yùn)動學(xué)、動力學(xué) 、傳動效率 分析以及蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的傳動特性分析，旨在揭示各傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律、受力特性，主電動機(jī)和蝸桿額定轉(zhuǎn)速的匹配條件，變速裝置的輸出特性以及蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的自鎖條件和解鎖條件等。 運(yùn)動學(xué)分析 圖 3 1 為帶式輸送機(jī)可控變速裝置的機(jī)械傳動系統(tǒng)簡圖。主電動機(jī)輸入轉(zhuǎn)速1n ，蝸桿轉(zhuǎn)速 2n ，轉(zhuǎn)臂 H 輸出轉(zhuǎn)速 Hn ，蝸輪和內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速為 bn ，太陽輪轉(zhuǎn)速 an ，各轉(zhuǎn)速方向和各齒輪齒數(shù)如圖 31 所示。 Z1Z2Z3Z4Z aZcZb( 接 滾 筒 )H23456 7891 01 11nHnanbn2n1 圖 3 1 機(jī)械傳動系統(tǒng)簡圖 1聯(lián)軸器 2主電機(jī) 4齒輪 5馬達(dá) 6蝸桿 7轉(zhuǎn)臂 8太陽輪 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 運(yùn)動學(xué)分析主要分析各傳動部件的運(yùn)動速度、加速度、角速度、角加速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。由于圓 柱齒輪傳動機(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)，此處主要對行星傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析。 碩士學(xué)位論文 18 行星傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析 （ 1）行星傳動基本構(gòu)件間的轉(zhuǎn)矩關(guān)系 圖 3 1 所示的 2KH 型行星傳動機(jī)構(gòu)包括太陽輪 行星輪 內(nèi)齒輪 以及轉(zhuǎn)臂 H，其中 H 為基本構(gòu)件。若忽略摩擦，則作用在基本構(gòu)件上的外轉(zhuǎn)矩代數(shù)和為零，且它們所傳遞的功率代數(shù)和也為零，即： 0a b HT T T? ? ? （ 3–1） 0a a b b H HT T T? ? ?? ? ? （ 3–2） 式中 aT 、 bT 、 HT ——太陽輪、內(nèi)齒輪和轉(zhuǎn)臂所受外轉(zhuǎn)矩， Nm? ； a? 、 b? 、 H? ——太陽輪、內(nèi)齒輪和轉(zhuǎn)臂角速度， /rads 。 取相對于轉(zhuǎn)臂的角速度，則有 0HH?? ，結(jié)合（ 3–2）式得 0HHa a b bTT????。 即 1HabHHb a abTTi??? ? ? （ 3–3a） 仿上 1abH aHTTi?? （ 3–3b） 1b aH bHTTi?? （ 3–3c） 于是 1Ha TT p??? （ 3–4a） 1 Hb pTT p??? （ 3–4b） 式中 Ha? 、 Hb? ——太陽輪、內(nèi)齒輪相對于轉(zhuǎn)臂的相對角速度， /rads ； Habi ——太陽輪、內(nèi)齒輪相對于轉(zhuǎn)臂的相對角速度之比； baHi ——太陽輪、轉(zhuǎn)臂相對于內(nèi)齒輪的相對角速度之比； abHi ——內(nèi)齒輪、轉(zhuǎn)臂相對于太陽輪的相對角速度之比； p ——內(nèi)齒輪與太陽輪的齒數(shù)比， bap z z? ，也稱行星排的特性參數(shù)。 式（ 3–4a）、（ 3–4b）即為行星傳動中基本構(gòu)件之間的轉(zhuǎn)矩關(guān)系。 （ 2）轉(zhuǎn)臂運(yùn)動學(xué)分析 如圖 3 2 所示，太陽輪 a 的角速度為 a? ，內(nèi)齒輪 b 的角速度為 b? ，轉(zhuǎn)臂 H 的第 3 章 可控變速裝置運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析 19 角速度為 H? ， c 為行星輪。相應(yīng)于輸入轉(zhuǎn)速 1n 的方向，結(jié)合軟啟動、軟制動等功能要求，分析易知各傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動方向，記順時(shí)針 方向?yàn)檎粗疄樨?fù)。 bωbaωacωHH 圖 3 2 轉(zhuǎn)臂運(yùn)動學(xué)分析簡圖 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，相對傳動比 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)傳動比， 121i Z Z? ； 2i ——蝸桿傳動機(jī)構(gòu)傳動比， 243i Z Z? 。 式（ 3–9）中 Hn 、 1n 和 2n 都是時(shí)間的函數(shù)，求導(dǎo)得： 碩士學(xué)位論文 20 1 2 2 112()abHabZ i Z iZ Z i i??? ?? ? （ 3–10） 式中 H? ——轉(zhuǎn)臂角加速度， 2/rad s ； 1? ——輸入端角加速度， 2/rad s ； 2? ——蝸桿角加速度， 2/rad s 。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主電動機(jī)通電后始終以額定轉(zhuǎn)速 10n 運(yùn)轉(zhuǎn)， 1 0?? ，于是 22()bH abZZ Z i???? ? （ 3–11） 由上式知，輸出構(gòu)件的角加速度 H? 是蝸桿角加速度 2? 的函數(shù)，則可通過控制蝸桿的運(yùn)動來控制系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速的角加速度，即輸出轉(zhuǎn)速的角加速度是可控的。 （ 3）主電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和蝸桿額定轉(zhuǎn)速的匹配條件 根據(jù)變速裝置的功能要求，在軟啟動開始和軟制動結(jié)束時(shí)刻，主電機(jī)和蝸桿的轉(zhuǎn)速均為額定轉(zhuǎn)速且無論輸出端有無 負(fù)載，均有 0Hn ? ，結(jié)合（ 3–9）式得： 10 120 2banZin i Z?? （ 3–12） 式中 10n ——主電機(jī)額定轉(zhuǎn)速， /minr ； 20n ——蝸桿額定轉(zhuǎn)速， /minr 。 式（ 3–12）即為所求的額定轉(zhuǎn)速的匹配條件。 當(dāng)變速裝置在額定轉(zhuǎn)速下正常運(yùn)行時(shí)，蝸桿傳動機(jī)構(gòu)反向自鎖， 2 0n? ，且輸出端轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速。由式（ 3–9）得： 1001aHHabZnnn Z Z i? ? ?? （ 3–13） 當(dāng)變速裝置運(yùn)行在軟啟動、軟制動、功率平衡及過載保護(hù)工作過程中時(shí)，均有 1 10nn? ，且蝸桿轉(zhuǎn)速 2n 是不斷變化的。由式（ 3–9）得： 1 0 212( ) ( )abH a b a bZZn n nZ Z i Z Z i???? （ 3–14a） 記101()aabZAnZ Z i? ?，2()babZB Z Z i? ? ，則 2Hn A Bn?? （ 3–14b） 由上式可知，系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速是蝸桿轉(zhuǎn)速的函數(shù)，使蝸桿轉(zhuǎn)速按照一定的規(guī)律變化就可相應(yīng)得 到按一定規(guī)律變化的滿足系統(tǒng)要求的輸出轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速是可控的， A 、 B 均為與 2n 無關(guān)的常數(shù)。 第 3 章 可控變速裝置運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析 21 （ 4）行星輪運(yùn)動學(xué)分析 VEVHωcωacaEωHH 圖 3 3 行星輪運(yùn)動學(xué)分析簡圖 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)，它們之間作純滾動。