傾斜式10o螺旋輸送機的設計及分析設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 學校代碼： 學 號：畢業設計BACHELOR DISSERTATION論文題目： 傾斜式（10186。）螺旋輸送機的設計及分析 學科專業：____ ______機械設計制造及其自動化_________________作者姓名：______________ _________________________導師姓名：____________ _________________________完成時間：_ _____ _______ _____ 傾斜式（10186。）螺旋輸送機的設計及分析摘要螺旋輸送機是一種常用的不具有撓性牽引構件的連續輸送機，主要是用來運送大宗散貨物料，如煤、礦石、糧食、沙、化肥、糧食等。物料從進料口加入，當轉軸轉動時，物料受到螺旋葉片法向推力的作用。該推力的徑向分力和葉片對物料的摩擦力，有可能帶著物料繞軸轉動，但由于物料本身的重力和料槽對物料的摩擦力的緣故，才不與螺旋葉片一起旋轉，而在葉片法向推力的軸向分力作用下，沿著料槽軸向移動。本設計以煤炭業為背景，對此工況下所要求的螺旋輸送機結構進行設計與計算，對整個裝置中的傳動系統進行了設計，對其驅動裝置做了深入設計，并著重對其主要零部件進行了具體設計，包括螺旋輸送機的螺旋直徑，螺距，進出料口，葉片形式，中間軸承，槽體，螺旋軸的計算選型。關鍵詞：螺旋輸送機；電動機；減速器；螺旋葉片；螺旋軸目錄第一章 前言 1 1 1 1 2 4 5 5 5 6 技術參數 7 7 8 9 9 9 9第二章 傳動裝置的總體設計 10 10 10 10 11 13 1各級運動參數與動力參數 14 14 14第三章 蝸輪蝸桿減速器設計 17 17 1蝸輪齒數 17 18 1相對滑動速度及傳動效率 19 19 20 20 21 21 21(輸入軸)的設計計算 21（輸出軸）的設計計算 27 34 34 34 34 35 35 36第四章 螺旋輸送機機體的設計 39 39 39 39 39 43 43 43 45 45 45第五章 螺旋輸送機機體的安裝條件、使用及維護 47 47 49結論 51參考文獻 53致 謝 54第一章 前言螺旋輸送機技術的發展很快，其主要表現在2個方面：一方面是螺旋輸送機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀螺旋輸送機、空間轉彎螺旋輸送機等各種機型；另一方面是螺旋輸送機本身的技術與裝備有了巨大的發展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型螺旋輸送機已成為發展的主要方向，其核心技術是開發應用于了螺旋輸送機動態分析與監控技術，提高了螺旋輸送機的運行性能和可靠性。其關鍵技術與裝備有以下幾個特點：⑴設備大型化。其主要技術參數與裝備均向著大型化發展，以滿足年產300500萬t以上高產高效集約化生產的需要。⑵應用動態分析技術和機電一體化、計算機監控等高新技術，采用大功率軟起動與自動張緊技術，對輸送機進行動態監測與監控，大大地降低了輸送帶的動張力，設備運行性能好，運輸效率高。⑶采用多機驅動與中間驅動及其功率平衡、輸送機變向運行等技術，使輸送機單機運行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統設備的通用性、互換性及其單元驅動的可靠性。⑷新型、高可靠性關鍵元部件技術。如包含CST等在內的各種先進的大功率驅動裝置與調速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機尾等。如英國FSW生產的FSW1200/（23）400（600）工作面順槽螺旋輸送機就采用了液粘差速或變頻調速裝置，運輸能力達3000 t/h以上，它的機尾與新型轉載機（如美國久益公司生產的S500E）配套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業少、生產效率高。我國生產制造的螺旋輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施，螺旋輸送機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離螺旋輸送機的關鍵技術研究和新產呂開發都取得了很大的進步。如大傾角長距離螺旋輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮螺旋輸送機等均填補了國內空白，并對螺旋輸送機的減低關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發，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，驅動系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。（1）大型螺旋輸送機的關鍵核心技術上的差距①螺旋輸送機動態分析與監測技術 長距離、大功率螺旋輸送機的技術關鍵是動態設計與監測，它是制約大型螺旋輸送機發展的核心技術。目前我國用剛性理論來分析研究螺旋輸送機并制訂計算方法和設計規范，設計中對輸送帶使用了很高的安全系統（一般取n=10左右），與實際情況相差很遠。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離螺旋輸送機其輸送帶對驅動裝置的起、制動力的動態響應是一個非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。已開發了螺旋輸送機動態設計方法和應用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態分析與動態監測，降低輸送帶的安全系統，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型螺旋輸送機的設計達到了最高水平（輸送帶安全系數n=5～6），并使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。 ②可靠的可控軟起動技術與功率均衡技術 長距離大運量螺旋輸送機由于功率大、距離長且多機驅動，必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，特別是多電機驅動時。為了減少對電網的沖擊，軟起動時應有分時慢速起動；～ m/s2，解決承載帶與驅動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機特性誤差，各驅動點的功率會出現不均衡，一旦某個電機功率過大將會引起燒電機事故，因此，各電機之間的功率平衡應加以控制，并提高平衡精度。國內已大量應用調速型液力偶合器來實現輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離螺旋輸送機的起動與功率平衡及同步性問題。但其調節精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率螺旋輸送機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調速型液力偶合器雖然實現軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調速裝置。當單機功率500 kW時，可控CST軟起動顯示出優越性。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動）。通過比例閥及控制系統來實現軟起動與功率平衡，其調節精度可達98% 以上。但價格昂貴，急需國產化。（2）技術性能上差距 我國螺旋輸送機的主要性能與參數已不能滿足高產高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮螺旋輸送機的關鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。①裝機功率 我國工作面順槽可伸縮螺旋輸送機最大裝機功率為4250 kW，國外產品可達4970 kW，國產螺旋輸送機的裝機功率約為國外產品的30%～40%，固定螺旋輸送機的裝機功率相差更大。 ②運輸能力 我國螺旋輸送機最大運量為3000 t/h，國外已達5500 t/h。③最大輸送帶寬度 我國螺旋輸送機為1400 mm，國外最大為1830 mm。④帶速 由于受托輥轉速的限制，我國螺旋輸送機帶速為4m/s，國外為5m/s以上。⑤工作面順槽運輸長度 我國為3000 m，國外為7300m。⑥自移機尾 隨著高產高效工作面的不斷出現，要求順槽可伸縮螺旋輸送機機尾隨著工作面的快速推進而快速自移。國內自移機尾主要依賴進口，主要有2種：（a）隨轉載機一起移動的由英國LONGWALL公司生產的自移機尾裝置。（b）德國DBT公司生產的自移機尾裝置。前者只有一個推進油缸，后者則有2個推進油缸。 m的輸送機上，缺點是自移機尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。德國生產的自移機尾在國內使用效果優于前者，水平、垂直2個方向均有調偏油缸，糾偏能力強。因此，前者還需完善，后者則需研制。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快速自移。⑦高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結構和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結構先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會出現脫軌現象。⑧輸送機品種 機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發揮其效能，如拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用；另外，我國煤礦的地質條件差異很大，在運輸系統的布置上經常會出現一些特殊要求，如彎曲、大傾角（+25176。）直至垂直提升等，應開發特殊型專用機種螺旋輸送機。（3）可靠性、壽命上的差距①輸送帶抗拉強度我國生產的織物整芯阻燃輸送帶最高為2500 N/mm，國外為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 N/mm，國外為7000 N/mm。②輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的50%～65%，國外達母帶的70%～75%。③托輥壽命我國現有的托輥技術與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應用于螺旋輸送機上，使用面廣，經濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命5～9萬h，國產托輥壽命僅為國外產品的30%～40%。④輸送機減速器壽命我國輸送機減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬h。⑤螺旋輸送機上下運行時可靠性差（4）控制系統上差距①驅動方式 我國為調速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如BOSS系統、CST可控傳動系統等，控制精度較高。②監控裝置 國外輸送機已采用高檔可編程序控制器PLC，開發了先進的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術以及數據采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監控系統。我國輸送機僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機的啟動、正常運行、停機等工作過程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達到可控啟（制）動、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。③輸送機保護裝置 國外螺旋輸送機除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動灑水降塵等保護裝置外，近年又開發了很多新型監測裝置：傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監測系統；煙霧報警及自動消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監測系統；防爆電子輸送帶秤自動計量系統。這些新型保護系統我國基本處于空白。而我國現有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護，防跑偏、超溫灑水，煙霧報警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。（1）設備大型化、提高運輸能力 為了適應高產高效集約化生產的需要，螺旋輸送機的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發展的必然趨勢，也是高產高效礦井運輸技術的發展方向。在今后的10a內輸送量要提高到3000～4000 t/h，還速提高至4～6m/s，輸送長度對于可伸縮螺旋輸送機要達到3000m。對于鋼繩芯強力螺旋輸送機需加長至5000m以上，單機驅動功率要求達到1000～1500 kW，輸送帶抗拉強度達到6000 N/mm（鋼繩芯）和2500 N/mm（鋼繩芯）。尤其是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術的發展，隨著高產高效工作面的出現及煤炭科技的不斷發展，原有的可伸縮螺旋輸送機，無論是主參數，還是運行性能都難以適應高產高效工作面的要求，煤礦現場急需主參數更大、技術更先進、性能更可靠的長距離、大運量、大功率順槽可伸縮螺旋輸送機，以提高我國螺旋輸送機技術的設計水平，填補國內空白，接近并趕上國際