【正文】 產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以 PLC 為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。它是制約大型帶式輸送機發(fā)展的核心技術(shù)。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機其輸送帶對驅(qū)動裝置的起、制動力的動態(tài)響應(yīng)是一個非常復(fù)雜的過程，而不能簡單地用剛體力學(xué)來解釋和計算。 (2) 可靠的可控軟起動技術(shù)與功率均衡技術(shù) 長距離大運量帶式輸送機由于功率大、距離長且多機驅(qū)動，必須采用軟起動方式來降低輸送機的動張力，特別是多電機驅(qū)動時。解決承載帶與驅(qū)動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對元部件的沖擊。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實現(xiàn)輸送機的軟起動與功率平衡，解決了山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 長距離帶式輸送機的起動與功率平衡及同步性問題。此外，長距離大功率帶式輸送機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實現(xiàn)軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調(diào)速裝置。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式摩擦 離合器組合而成 (即粘性傳動 )。但價格昂貴，急需國產(chǎn)化。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)高效礦井運輸技術(shù)的發(fā)展方向。其包含 7 個方面的關(guān)鍵技術(shù) ： 帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)；軟起動與功率平衡技術(shù)；中間驅(qū)動技術(shù)；自動張緊技術(shù)；新型高壽命高速托輥技術(shù)；快速自移機尾技術(shù)；高效儲帶技術(shù)。除了進一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(fā)研究新的技術(shù)和元部件，如高性能可控軟起動技術(shù)、動態(tài)分析 與監(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進一步提高。開發(fā)特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。 (1) 裝機功率 我國工作面順槽可伸縮帶式輸送機最大裝機功率 為 4179。970kW ，國產(chǎn)帶式輸送機的裝機功率約為國外產(chǎn)品的 30%40%，固定帶式輸送機的裝機功率相差更大。 (3) 最大輸送帶寬度 我國帶式輸送機為 1400mm，國外最大為 1830mm。 (5) 工作面順槽運輸長度 我國為 3000m，國外為 7300m。國內(nèi)自移機尾主要依賴進口，主要有 兩種 :① 隨轉(zhuǎn)載機一起移動的由英國 LONGWALL 公司生產(chǎn)的自移機尾裝置。前者只有一個推進油缸，后者則有 兩個推進油缸。德國生產(chǎn)的自移機尾在國內(nèi)使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直 兩 個方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強。但對自移機尾的要求是共同的，既要滿足輸送機正常工作時防滑的要求，又要滿足在輸送機不停機的情況下實現(xiàn)快速自移。國外采用結(jié)構(gòu)先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設(shè)備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。 PLC 簡介 PLC 是可編程控制器（ Programmable logical controller）縮寫，與20 世紀(jì) 70 年代誕生于美國，是計算機與繼電器接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 PLC 編程語言采用直觀的類似繼電器接觸器控制電路圖的梯形語言，它的目的是用以控制各種類型機械或生產(chǎn)過程。與普通計算機所不同的主要是： (1) 沒 有 鍵盤，代之為一個個輸出電路，并用其獲取控 制命令或現(xiàn)場信號。由于此電路具有驅(qū)動功能，故可以驅(qū)動一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等。 (3) 沒 有 有硬盤，只有內(nèi)存。 按結(jié)構(gòu)特點分可分為箱體式的 PLC和模塊式 PLC。微型機、小型機多為箱體式。超大、大型機多采用模塊式。 (2) 輸出控制功 能：可控制輸出開關(guān)信號、模擬信號及脈沖（脈沖鏈或脈寬可調(diào)制的脈沖）信號。 (5) 定時功能：可進行延時或定時控制，時間可精確到毫秒。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 (6) 計數(shù)功能：可進行計數(shù)，高速計數(shù)頻率可高達幾百赫茲。 (8) 程序與數(shù)據(jù)存儲功能：可存儲系統(tǒng)設(shè)定、程序及數(shù)據(jù)，并可保證這些數(shù)據(jù)在掉電 時不丟失?？梢姡S富的功能使 PLC 得到廣泛應(yīng)用，也為工業(yè)系統(tǒng)的自動化、遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。 一般指標(biāo)規(guī)定一些 PLC 的使用條件。 特定指標(biāo)規(guī)定一些具體型號 PLC 的具體性能。則要指出它的工作方式。從整體看可分為以下幾方面： (1) 工作速度 PLC 的指令不同，執(zhí)行的時間也不同，但大體都有相同的指令，所以用執(zhí)行一條基本指令的時間來體現(xiàn)這個速度。 (2) 控制規(guī)模 控制規(guī)模體現(xiàn)了控制能力，是對 PLC 其它性能指標(biāo)起著制約作用的指標(biāo)；是高低檔 PLC 主要區(qū)別，也是 PLC 劃分為微、小、中、大和特大型機的唯一依據(jù)。 (3) 組成模塊 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 組成 PLC 的模塊是 PLC 的硬件基礎(chǔ)，反映了 PLC 的控制能力。 (4) 內(nèi)存容量 PLC 內(nèi)存有系統(tǒng)用內(nèi)存與用戶內(nèi)存，系統(tǒng)內(nèi)存要存儲監(jiān)控程序，提供內(nèi)部器件及參數(shù)的設(shè)定；用戶內(nèi)存用于存儲用戶程序?？梢姡Ｓ脙?nèi)部器件種類機器數(shù)量與可能提供的用戶程序容量代表 PLC內(nèi)存的大小。 PLC 的指令越多，功能也越來越強大。 與其他控制器相比， PLC 在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，主要因為 PLC具有以下主要特性： (l) 具有高可靠性。 (2) 編程方便，易于使用。從硬件方面說，使用可編程控制器，無論是接線、配置都及其方便。 (4) 與其它裝置配置連接方便。對于開關(guān)量，輸入可以是無源觸點開關(guān)或集電極晶體管輸出；輸出有繼電器、可控硅、晶體管等不同的形式。對于數(shù)據(jù)通信，只需要 RS232 或 RS422 接口即可。 PLC 主要由 CPU、 A/D 模塊、 D/A 模塊和 I/O 輸入輸出模塊組成。 A/D模塊用來把電流、帶速、電機轉(zhuǎn)速的模擬量信號轉(zhuǎn)換成 CPU 接收的數(shù)字量，D/A 模塊把數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號經(jīng)放大后對電液比例閥進行控制。結(jié)構(gòu)先進，適應(yīng)性強，阻力小、壽命長、維修方便、保護裝置齊全是帶式輸送機顯著的特點。加之國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)，又大大縮短了帶式輸送機的設(shè)計、開發(fā)、制造、銷售的周期，使它更加具有競爭力。此次研究的主要問題在于系統(tǒng)的驅(qū)動件布置、軟起動和制動問題。由于運轉(zhuǎn)上的需要，在結(jié)構(gòu)上有特點，控制上有特殊要求。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 2 帶式輸送機的初步設(shè)計 選擇機型 帶式輸送機的選型設(shè)計有兩種，一種是成套設(shè)備（又稱專用設(shè)備）的選用，這只需要驗算設(shè)備用于具體條件的可能性，另一種是通用設(shè)備的選用，需要通過計算選 擇各組成部件，最后組合成適用于具體條件下的帶式輸送機。 , 軟啟動（制動）方式：盤閘，最大塊度： 300mm 供電電壓：660/1140v，帶速： , 來料點位置：上部，使用環(huán)境：礦井下。 輸送帶運行速度的選擇 帶速是輸送機 的重要參數(shù)，通常根據(jù)下列原則進行選擇： （ 1）長距離、大運量的輸送機可選擇較高帶速 （ 2）傾角大、運距短的輸送機帶速應(yīng)小 （ 3）下運相對于上運帶式輸送機帶速低 （ 4）粒度大、磨琢性大、易粉碎和起塵的物料宜選用較低帶速 （ 5）采用卸料車卸料時帶速不宜超過 ／ s，采用犁式卸料器卸料時，帶速不宜超過 2 m／ s （ 6）輸送成件物料時，帶速不宜超過 m／ s。 表 物料特性 帶寬 B（毫米） 500， 560 800， 1000 1200， 1400 帶速 v（米／秒） 磨琢性小，品質(zhì)不會因粉化而降低；如：原煤、泥土、砂、原鹽等 中等磨琢性，中小粒度（ 150mm以下）的物料；如礦石、石渣、鋼渣等 磨 琢 性 大 ， 粒 度大（ 350mm 以下）大塊物料；如如礦石、石渣、鋼渣等 磨琢性大，易碎的物料；如燒結(jié)礦、焦炭等 磨琢性小，品質(zhì)會因粉化而降低；如谷物、化肥、無煙煤等 常用帶速系列值如下： ， ， ， ， ， ， ， 4， ， ， 根據(jù)上表初步選定帶速為 m／ s 帶寬的確定 （ 1）滿足設(shè)計運輸能力的帶寬 B1 B1= mm vCKQ? (式 21) = 800 ???= 式中 Q—— 設(shè)計運輸能力， t/h。 ? —— 物料的散狀密度， t/m3 。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 表 物料斷面系數(shù) 動堆積角 10176。 25176。 35176。 5176。 15176。 c 1 （ 2)滿足物料塊度條件的寬度 2B 對于未篩分過的物料 2B ≥ 2amax +200=2300+200=800mm，根據(jù)上列計算選取帶寬 B=1000mm。在類型確定上需考慮以下幾點： 煤礦井下必須使用阻燃輸送帶，并且盡量選用橡膠貼面，其次為橡塑貼面和塑料貼面的阻燃輸送帶； 在同等條件下，優(yōu)先選擇分層帶，其次整體帶芯帶和鋼繩芯帶； 優(yōu)先選用尼龍、維尼龍帆布層帶，因在同樣抗拉強度下，上述材料比棉帆布帶體輕、帶薄、柔軟、成槽性好、耐水和耐腐蝕； 覆蓋膠的厚度主要取決于被運物料的種類和特性，給料沖擊的大小，帶速與機長。帶芯主要由各種織物（ 棉織物、各種化纖織物以及混紡材料等）或鋼絲繩構(gòu)成。覆蓋膠用以保護中間的帶芯不受機械損傷以及周圍介質(zhì)的有害影響。下覆蓋膠是輸送帶與支撐托輥接觸的一面，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 主要承受壓力，為了減少輸送帶眼托輥運行時的壓陷阻力，下覆蓋膠是輸送帶與支撐托輥接觸的一面，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運行時的壓陷阻力，下覆蓋膠的厚度一般較薄。 根據(jù)原始資料和上述選擇要求，本設(shè)計選擇鋼絲繩芯輸送帶，型號是2021，其帶芯強度為 2021N/ mm，輸送帶質(zhì)量為 34kg/m，帶厚為 20mm，鋼絲繩根數(shù) 79。 表 縱向拉伸強度(N/mm) 鋼絲繩最大直徑(mm) 鋼絲繩間距(mm) 帶厚(mm) 上覆蓋膠厚度(mm) 下覆蓋膠厚度(mm) 鋼絲繩根數(shù) 輸送帶質(zhì)量 (kg/m) 2021 12 20 8 8 79 34 輸送線路初步設(shè)計 線路初步設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)使用點的具體情況、用戶要求或輸送機類型情況，進行輸送機的整體布置。最后根據(jù)這些內(nèi)容畫 出輸送機的布置簡圖如圖 所示 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 圖 輸送機布置示意圖 托輥的選擇計算 托輥是用來支承輸送帶和輸送帶上的物料，減少輸送帶的運行阻力，保證輸送帶的垂度不超過技術(shù)規(guī)定，使輸送帶沿預(yù)定的方向平穩(wěn) 地運行。因此，它的可靠性和壽命決定著輸送機的功效。通常托輥的預(yù)期使用壽命大約在 25 萬小時，但在惡劣的工作條件下，如煤礦井下工作，它的實際使用壽命低于預(yù)期的使用壽命。 （ 2）平行托輥：用于回程分支支撐輸送帶。 （ 4）調(diào)心托輥：設(shè)置用于調(diào)整輸送帶跑偏，一般每 10 組可設(shè)置一組調(diào)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 心托輥。 托輥直徑和質(zhì)量的確定 托輥間距的選擇 托輥間距的選擇應(yīng)考慮物料性質(zhì)、輸送帶的重度及運行阻力等條件的影 響。緩沖托輥間距一般為承載托輥間距的 倍，約為 。 表 承載托輥間距參考表 松散物料堆積密度t/m178。 （ 1）靜載荷，承載分支托輥： P0= ?e a 0? )( ??Bm qvI (式 22) = ) ( ???? =1156N a 0— 承載分支托輥間距， m； e — 輥子載荷系數(shù)； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 v— 帶速， m/s； qB— 每米輸送帶質(zhì)量， kg/m； Im— 輸送能力， kg/s。0 ????????? (式 23) 回城分支托輥： sf 運行系數(shù)； df 沖擊系數(shù)； af 工礦系數(shù)。經(jīng)查表可知選托輥直徑 D=108mm,承載分支托輥間距 39。槽型托輥，圖號 DTⅡ04C0132。tL =，其托輥回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量 G? =15kg（沖壓座），根據(jù) DTⅡ手冊回程托輥選擇平行下托輥，圖號 DTⅡ 04C2123。過渡托輥，圖號為 DTⅡ 100C511，一個 20176。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 帶式輸送機線阻力計算 基本參數(shù)的計算 （ 1）輸送帶線質(zhì)量 根據(jù) DTⅡ手冊表 42 鋼絲繩芯輸送帶規(guī)格及技術(shù)參數(shù)查 得34?dq kg/m。在生產(chǎn)實踐中要求它能根據(jù)所輸送物料性質(zhì)的不同，使輸送帶的承載斷面的形狀有相應(yīng) 的變化。目前普通槽形托輥的成槽角均為 35176。本設(shè)計采用 35176。 回程托輥安裝在空載分支上，以支承輸送帶。本設(shè)計為平行托輥。在運輸沉重的大塊物料的情況下，有時也需沿輸送機全線設(shè)置緩沖托輥。 頭部滾筒或尾部滾筒距第一組槽形托輥 的距離 s 按下式計