帶式運輸機傳動裝置一級圓柱齒輪減速器課程設(shè)計
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輸送能力 Q=1800t/h輸送長度 L=3005m輸送帶寬度 B=1200mm2.2.2 線路參數(shù)東翼一采區(qū)上山主運輸大巷共3005米，可簡化為如圖2.1所示的八段:第一段(1點到2點)平運，長度540米;第二段(2點到3點)下運，水平長度207米，提升高度-27.1米;第三段(3點到4點)平運，水平長度62米;第四段(4點到5點)下運，水平長度518米，提升高度-82米;第五段((5點到6點)平運，長度470米;第六段(6點到7點)上運，水平長度360米，提升高度18.9米;第七段((7點到8點)下運，水平長度400米，提升高度-28.4米:第八段(8點到9點)下運，水平長度435米，提升高度-56米;整機水平長度2992米，運輸長度3005米。 圖2.1 輸送線路參數(shù)圖2.2.3 物料特性輸送物料 原煤物料密度 ρ=900kg/m3物料安息角 50°2.2.4 帶式輸送機工作環(huán)境 安裝地點:東灘煤礦東翼一采區(qū)上山主運輸大巷，底板為煤。 環(huán)境溫度:0~35℃ 。 由于帶式輸送機巷道起伏不平，變坡點較多，致使此帶式輸送機運行工況相當(dāng)復(fù)雜，是目前國內(nèi)乃至國外煤礦井下運行工況最為復(fù)雜的帶式輸送機之一:從另一方面，下運帶式輸送機運行安全可靠性要求高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，且我國目前對下運帶式輸送機的理論研究較少，特別是長運距、大運量下運帶式輸送機系統(tǒng)的工況分析、動態(tài)分析、啟動、制動技術(shù)研究較少，這也是本文選擇長運距、大運量下運帶式輸送機進行研究的目的。2.3 本課題的研究內(nèi)容2.3.1 長運距、大運量下運帶式輸送機關(guān)鍵技術(shù)分析研究 通過下運帶式輸送機驅(qū)動裝置的各種組成方案的分析比較，以及常規(guī)長運距、大運量下運帶式輸送機驅(qū)動方案中軟制動技術(shù)和軟起動技術(shù)的理論研究，提出長運距、大運量下運帶式輸送機常見驅(qū)動方式和制動方法，并分析常見驅(qū)動方式和制動方法的優(yōu)點和存在問題，歸納總結(jié)出長運距、大運量下運帶式輸送機關(guān)鍵驅(qū)動方案和制動方式選擇的依據(jù)。2.3.2 帶式輸送機的設(shè)計及驅(qū)動、制動方案的分析 針對充礦集團東灘煤礦東翼一采區(qū)主運輸大巷固定下運帶式輸送機的設(shè)計參數(shù)及其特殊的工作環(huán)境所形成的復(fù)雜工況，首先對正常運行時工況進行設(shè)計計算，然后再對空載及最大正功和最大負(fù)功工況進行計算，再對各種工況的計算結(jié)果分析討論，最后確定合理的張緊方式及張緊力大小，提出合理的張緊裝置的選型。 通過各種工況的計算、分析比較，提出合理的驅(qū)動裝置中，電機、減速器、軟起動裝置(調(diào)速型液力耦合器)及軟制動裝置各部件的選型方案。3 長距離、大運量下運帶式輸送機關(guān)鍵技術(shù)的分析3.1 下運帶式輸送機的基本組成帶式輸送機的組成如圖3.1所示[2]，主要其有:輸送帶、驅(qū)動裝置(電動機、減速機、軟起動裝置、制動器、聯(lián)軸器、逆止器)、傳動滾筒、改向滾筒、托輥組、拉緊裝置、卸料器、機架、漏斗、導(dǎo)料槽、安全保護裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。 1-頭部漏斗 ;2-機架;3-頭部掃清器;4-傳動滾筒 5-安全保護裝置;6-輸送帶;7-承載托輥;8-緩沖托輥;9-導(dǎo)料槽;10-改向滾筒;11-拉緊裝置 12-尾架;13-空段掃清器;14-回程托輥;15-中間架;16-電動機;17-液力偶合器;18-制動器;19-減速器;20-聯(lián)軸器圖3.1 帶式輸送機組成示意圖3.2 驅(qū)動方案的確定帶式輸送機的驅(qū)動部是整機組成的關(guān)鍵部件。驅(qū)動部配置是否合適，直接影響帶式輸送機能否正常運行。長距離、大運量帶下運帶式輸送機對驅(qū)動部的要求比通用帶式輸送機的要求更高，它要求驅(qū)動裝置能提供平穩(wěn)、平滑的起動和停車制動力矩，以保證輸送帶不出現(xiàn)超速、打滑及輸送帶上的物料不出現(xiàn)滾料和滑料現(xiàn)象。為此要求驅(qū)動裝置具有一個制動力可隨時調(diào)整的制動器，以保證起動和停車制動的可控，極大地減小對物料的沖擊。同時，在輸送機空載起車時還必需保證起動的平穩(wěn)性。下運帶式輸送機受地形條件(如起伏較大)和裝載量的影響，其起動工況比較復(fù)雜，應(yīng)考慮如下幾種: (1)負(fù)載量小或空載，松閘后帶式輸送機不能自起動; (2)負(fù)載量較大，松閘后帶式輸送機能自起動，但自然加速度較小; (3)負(fù)載量大，松閘后帶式輸送機能自起動，且自然加速度較大。下運帶式輸送機在正常運行時，電動機也存在發(fā)電工況、電動工況交織運行的問題，所以在設(shè)計中，一般較少考慮軟起動裝置。帶式輸送機配下運帶式輸送機在正常運行時，電動機也存在發(fā)電工況、電動工況交織運行的問題，所以在設(shè)計中，一般較少考慮軟起動裝置。帶式輸送機配置軟起動裝置，可有效降低起、制動過程的動張力，延長輸送帶及接頭的使用壽命，甚至可降低輸送帶強度，具有很大的經(jīng)濟意義。對此《煤礦安全規(guī)程》作了相應(yīng)規(guī)定。 由于下運帶式輸送機一般情況下電動機工作在發(fā)電工況，空載時電動機工作在電動工況。目前常用的下運帶式輸送機驅(qū)動部典型設(shè)備配置如表3.1所示。表3.1 常用下運帶式輸送機驅(qū)動部組合表組合設(shè)備 1 2 3 4 5電動機 單機或多機1:1(或2:1)驅(qū)動 單機驅(qū)動或多機1:1(或2:1)驅(qū)動 多電機1:1(或2:1)驅(qū)動 多電機1:1(或2:1)驅(qū)動 多電機1:1(或2:1)驅(qū)動軟起動 無 限矩型液力偶合器 限矩型液力偶合器 調(diào)壓電氣軟起動 滑差離合器減速器 垂直軸或平行軸 垂直軸或平行軸 垂直軸或平行軸 垂直軸或平行軸 可以采用垂直軸或平行軸制動器 可控盤式制動裝置 可控盤式制動裝置 液壓制動或液力制動+推桿制動 可控制動裝置 可控制動器拉緊裝置 重力拉緊或自動拉緊 重力式拉緊裝置 重力式拉緊裝置 重力拉緊或自動拉緊裝置 重力拉緊或自動拉緊裝置適用場合 短距離，中小傾角、小型機 中長距離，大傾角 中長距離，大傾角 長距離，變坡，傾角不大 長距離，變坡，傾角不大3.3 新型下運帶式輸送機驅(qū)動組合及其控制過程多數(shù)下運帶式輸送機采用以下幾種驅(qū)動部組合方式:(1)電動機-制動裝置-減速器-滾筒(2)電動機-限矩型液力偶合器-制動裝置-減速器-滾筒(3)電動機-限矩型液力偶合器-減速器-可控制動裝置-滾筒(4)電動機-軟啟動-減速器-液壓軟制動-盤式制動裝置-滾筒(5)電動機-軟啟動-減速器-液力軟制動-盤式制動裝置-滾筒(6)電動機-軟啟動-減速器-可控盤式制動裝置-滾筒(7)電動機-軟啟動-減速器-液粘軟制動-滾筒 其中方式(1)~(3)多用于小型(短距離、小傾角、小運量、低帶速)下運機上方式;(4)~(7)較適于大傾角下運輸送機上。由上述方案可見，下運輸送機可控制動裝置必不可少;并且目前對下運輸送機電動工況的可控起動問題有所忽視。對于長距離、大運量下運帶式輸送機，可控制動裝置必不可少，同時可控起動裝置也成為必須。為此我們提出一種經(jīng)濟實用的長距離、大運量、大功率下運帶式輸送機的驅(qū)動部組合方案。該方案驅(qū)動部主要有以下設(shè)備組成:電動機、聯(lián)軸器、調(diào)速型液力偶合器、減速機、可控制動裝置、驅(qū)動滾筒等組成，如圖3.2所示[3]。 圖3.2 驅(qū)動部分組合方案示意圖采用以上驅(qū)動組合的下運帶式輸送機的起動和停車過程如下:(1)開機準(zhǔn)備:先給軟起動裝置的電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)送電，使主、從動摩擦片閉合，可控制動裝置逐漸松閘，如果是重載，按起動要求重車逐漸自動起動帶式輸送機。(2)當(dāng)輸送帶在裝滿物料的情況下起動帶式輸送機時，不能直接對電機送電，否則起動太快，物料容易出現(xiàn)下滑或滾料，所以在這種情況下而是靠煤的下滑力起動輸送機，當(dāng)逐漸松開制動器，輸送帶帶動電機旋轉(zhuǎn)，通過速度傳感器檢測旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)速度達(dá)到近電機同步運行轉(zhuǎn)速時，PLC控制電機自動送電起動，從而使電機運行于正常的發(fā)電狀態(tài)，這樣可以大大減小電機起動時對電氣和機械的沖擊。而且向下輸送的角度越大，起動加速度越大。為了保證起動平穩(wěn)，通過速度反饋改變制動器施加的制動力，根據(jù)不同的制動力，把加速度控制在0.3m/s2之內(nèi)，保證起動過程的平穩(wěn)性。(3)電機直接起動控制，當(dāng)輸送機空載或輕載，逐漸松開制動器時，輸送機不能自動起動，這時根據(jù)測速裝置檢測輸送機處于零速狀態(tài)或起車太慢時，需要采用調(diào)速型液力偶合器來可控起動帶式輸送機，此時的可控起動過程完全同上運帶式輸送機的起動過程。(4)正常運行時，調(diào)速型液力偶合器開度最大，傳動效率達(dá)到最大。(5)當(dāng)多電機驅(qū)動時，出現(xiàn)某臺電機超載，需要功率平衡時，根據(jù)電機的電流反饋來進行調(diào)速型液力偶合器的輸入與輸出速度調(diào)節(jié)(具體詳見電氣部分)，來進行多電機間的功率平衡調(diào)節(jié)。一般只要帶式輸送機系統(tǒng)設(shè)計合理，都能保證系統(tǒng)的多機功率平衡。(6)停車時，按預(yù)定的減速度要求進行閉環(huán)改變可控制動系統(tǒng)的制動力矩，使帶式輸送機按預(yù)定的減速度減速，實現(xiàn)可控停車。(7)當(dāng)輸送機在帶載停車時，不能直接切斷電機，否則容易出現(xiàn)飛車現(xiàn)象，造成嚴(yán)重事故。為此在停機時，先對輸送機施加制動力，當(dāng)檢測到電機旋轉(zhuǎn)速度降到其同步速度時，再對電機斷電，這樣在施加制動力降速時，可以充分利用電機的制動力，使停車更平穩(wěn)。當(dāng)輸送機的速度降至電機的同步速度時，調(diào)速型液力偶合器勺管全部插入，保證電機與輸送機系統(tǒng)的同步切除，保證了可控制動系統(tǒng)進一步按要求減速停車。(8)如果停車時，帶式輸送機是空載(即主電機處于電動狀態(tài))，則可以同上運帶式輸送機的停車過程結(jié)合可控制動裝置進行聯(lián)合停車制動。(9)定車時，可控制動裝置抱閘，主電機停機，調(diào)速型液力偶合器的液壓和電氣系統(tǒng)停電。(10)在起動和停車過程中出現(xiàn)故障，如輸送帶跑偏、撕帶、油溫過高等等，調(diào)速型液力偶合器和可控制動裝置的電氣控制系統(tǒng)會自動根據(jù)要求可控停機。4 長距離大運量下運帶式輸送機設(shè)計充礦集團東灘煤礦東翼一采區(qū)主運輸大巷固定帶式輸送機，運距3005米，運量1800噸/小時，提升高度-175.5米，環(huán)境溫度為0~35 ℃ ,是屬于典型的煤礦井下長運距、大運量下運帶式輸送機。由于帶式輸送機巷道起伏不平，變坡點較多，致使此帶式輸送機運行工況相當(dāng)復(fù)雜。此外，該機運行安全可靠性要求高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，是目前國內(nèi)乃至國外煤礦井下運行工況較為復(fù)雜的帶式輸送機。本章以該下運帶式輸送機為例，說明其設(shè)計過程。4.1 帶式輸送機原始參數(shù)帶式輸送機是目前井下煤炭的主要輸送設(shè)備，其設(shè)計的自動化先進程度、結(jié)構(gòu)布置方式、使用安全性、可靠性、連續(xù)性和高效運行將直接影響礦井生產(chǎn)成本。采用帶式輸送機輸送物料與其它方式相比有著一系列的優(yōu)越性和高效性，其自動化程度高，代表現(xiàn)代物流技術(shù)的發(fā)展方向。本課題所要求設(shè)計的帶式輸送機的參數(shù)如表4.1所
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