帶式輸送機制動裝置設(shè)計及速度檢測

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. 圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設(shè)計(論文) 帶式輸送機制動裝置設(shè)計及速度檢測 BELT CONVEYOR BRAKING AND SPEED DETECTION DEVICE DESIGN 學(xué)生姓名 班 級 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師 . . 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。 本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 　　 　　日期： 　　 年 　月　 　日 學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 論文作者簽名： 　　 導(dǎo)師簽名： 　　 日期： 　　 年 　月　 　日 日期： 　　 年 　月　 　日 摘要 考慮到礦用下運式運輸機停止運行措施，本文采取盤式制動器。首先,介紹盤式制動器運行過程。盤式制動器是利用油缸中的油壓的改變來控制制動盤內(nèi)制動轉(zhuǎn)矩的而改變來實現(xiàn)制動效果的。制動系統(tǒng)失電時，制動油缸加大油壓改變制動盤制動力，從而發(fā)生摩擦轉(zhuǎn)矩;其次,本文還研究了液壓控制系統(tǒng)。其中利用溢流閥來精確調(diào)節(jié)油壓，繼而調(diào)節(jié)停止運行壓力，改變停止運行力矩。制動裝置在其中起著很關(guān)鍵的作用，良好的制動能力對于保證帶式輸送機的穩(wěn)定運行有極大作用。 除此之外,本篇論文還講述了常見的帶速傳感器及其檢測原理。根據(jù)研究帶式輸送機運行環(huán)境及工作特點，本文進行速度監(jiān)測設(shè)備的設(shè)計。通過對皮帶速度的檢測可以實時控制帶速及使輸送機可靠運行。 通過改進輸送機制動設(shè)備和研究帶速檢測設(shè)備，帶式輸送機能夠工作得更加安全可靠。 關(guān)鍵詞：帶式輸送機；盤式制動器；液壓控制系統(tǒng)；速度檢測 Abstract Considering the stopped running mine belt conveyor, this paper take the disc brake.First, this paper introduces the process of disc brake.Disc brake is controlled using the change of the oil cylinder of hydraulic brake disc brake torque and the change to realize the braking effect.Braking system loss of electricity, the brake cylinder increase oil pressure change the brake disc braking force, causing friction torque; Secondly, this paper also studied the hydraulic control system.The overflow valve is used to precisely adjusting oil pressure, and then adjust the stop running, change stop running torque.Braking device is an important part in the belt conveyor, good braking capability to ensure the stable operation of belt conveyor has great effects. In addition, this paper also tells the story of common tape speed sensors and its detection principle. According to the belt conveyor running environment and working characteristics, this paper for the design of speed monitoring equipment. By the detection of the belt speed can real-time control tape speed and reliable running conveyor. By improving the conveyor braking equipment and the tape speed detection equipment, belt conveyor can work more safe and reliable. Keywords Belt conveyor Disc brake The hydraulic control system Speed monitoring . . 目 錄 摘要 II Abstract III 1 緒論 1 1.1論文研究的背景意義 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.2.1 帶式輸送機制動裝置的發(fā)展情況 1 1.2.2 盤式制動裝置的發(fā)展情況 1 1.3 本設(shè)計的研究方向 2 2 制動裝置的設(shè)計 3 2.1制動裝置的總體布置 3 2.2帶式輸送機制動器的結(jié)構(gòu)及工作原理 3 2.3盤式制動器的優(yōu)點 4 2.4盤式制動器的設(shè)計計算 5 2.4.1帶式輸送機參數(shù)計算 5 2.4.2制動系統(tǒng)受力分析 5 2.4.3制動器各變量值 7 2.4.4盤形彈簧的設(shè)計計算 8 2.4.5液壓油缸的單位排量 12 3 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計 14 3.1 液壓系統(tǒng)總方案設(shè)計 14 3.1.1確定整體設(shè)計方案 14 3.1.2 液壓系統(tǒng)原理與動作過程 14 3.1.3液壓泵性能參數(shù)計算 15 3.2 液壓控制元件和裝置的選擇 16 3.2.1 選取的標(biāo)準(zhǔn) 16 3.2.2 液壓元件的選擇 16 3.3 液壓輔助元件的設(shè)計 18 3.3.1蓄能器的選用 18 3.3.2 過濾器的選擇 19 3.3.3油管和管接頭的選擇 20 3.3.4 油箱的設(shè)計和計算 22 3.3.5 液壓泵組的連接和安裝方式 25 4 帶式輸送機制動系統(tǒng)的速度檢測 26 4.1 速度檢測系統(tǒng)的組成與實現(xiàn) 26 4.1.1速度檢測電路的設(shè)計 26 4.1.2 速度傳感器的選擇與原理 27 4.2監(jiān)測電路各部分設(shè)計及作用 27 4.2.1信號輸入隔離放大器 27 4.2.2施密特整形電路 28 4.2.3頻率電壓變換器 29 4.2.4微分器 29 結(jié)論 30 致謝 31 參考文獻 32 . 1 緒論 1.1論文研究的背景意義 采煤工作想要提高生產(chǎn)發(fā)展效率做到高效高產(chǎn)，就必須要有強大運輸能力的運輸系統(tǒng)。運輸系統(tǒng)能精簡轉(zhuǎn)載過程，實行連續(xù)暢通的運輸以此改善工作效率。 目前帶式輸送機運輸方式被廣泛采用，主要由于輸送機運輸?shù)倪\載量大、能適用于不平坦的道路、適用范圍廣等優(yōu)點，帶式輸送機在采煤礦業(yè)中扮演著極其重要的角色。 帶式輸送機最大的作用是加速和集中產(chǎn)煤工作系統(tǒng)，提高工作效率。在運輸效率一樣的條件下，采取下運帶式運輸方式更好。下運式帶式輸送可縮短輸送機機身長度，節(jié)約成本，利用斜坡上物料的下滑力，降低電動機的電能損耗。因此下運式帶式運輸機在采礦業(yè)中被廣泛使用。 伴隨下運帶式輸送機的不斷推廣，輸送機的制動問題已經(jīng)逐漸暴露出來。在運行過程中輸送機會主要出現(xiàn)以下制動問題，有制動系統(tǒng)失效引起的斷帶、堵塞巷道以及飛車。只有使帶式輸送機做到在突然斷電時依舊能平穩(wěn)制動，減速時也不會產(chǎn)生較大沖擊。才能確保帶式輸送機的精準(zhǔn)限速和安全制動。 要保證帶式輸送機安全可靠的運行，就必須裝設(shè)功能完善優(yōu)良性能的制動裝置。因此，研制一種優(yōu)良性能的制動裝置具有很大的必要。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 帶式輸送機制動裝置的發(fā)展情況 通過對帶式輸送機制動方式的深入探究。國內(nèi)外專家總結(jié)出了，使輸送機停止運行能夠依靠電氣、液力、液壓以及機械等。 通過研究該機械的中斷運行方式，現(xiàn)成功研制出的制動裝置包括：液壓、盤式、液力以及電液推桿等。 不僅具有靈活性能高而且擁有良好的散熱性，此外盤式制動裝置還易于使用和維修。因此盤式制動裝置十分適用于下運式輸送機。盤式制動器的原理是利用油缸中的油壓與彈簧來產(chǎn)生摩擦制動轉(zhuǎn)矩?？梢詫崿F(xiàn)定車功能，原理是利用增大油壓縮彈簧松開閘門、卸掉油壓后彈簧回復(fù)關(guān)閉閘門。制動系統(tǒng)失電時，改變制動油缸給予活塞的推力來改變摩擦襯塊引起的摩擦力。然后利用液壓控制系統(tǒng)改變油壓來控制制動正壓力大小，從而控制制動力矩，達(dá)到制動的目的。 1.2.2 盤式制動裝置的發(fā)展情況 由于國外對其研究歷史比國內(nèi)久，因此已經(jīng)有了很好的發(fā)展。德國公司的盤式制動器因其運行可靠，控制靈活，保護功能齊全等優(yōu)點已開始在國內(nèi)，應(yīng)用。但因其價格昂貴需要進口耗費時間長，且產(chǎn)品的安全認(rèn)證方面不完善，沒能在國內(nèi)廣泛應(yīng)用。而國內(nèi)對盤式制動裝置的研究較晚，制動器的制動轉(zhuǎn)矩及運行穩(wěn)定性與國外還是有很大差距。 國內(nèi)外在礦井輸送機上的發(fā)展仍未到完全成熟的地步，還需要不斷探索研究。 1.3 本設(shè)計的研究方向 1、 進行制動器的選擇。本文使用盤式制動器，因其靈活性能高且擁有良好的散熱性及易于使用和維修等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)下運帶式輸送機的定車功能、緊急制動功能和斷電制動功能。 2、盤式制動器各元部件的設(shè)計。通過改進制動油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，來加大油缸對制動盤的推力，減少容量，使之變輕。 3、研究液壓系統(tǒng)來支持盤式制動器運作。利用溢流閥來精確控制油壓，繼而調(diào)節(jié)制動壓力。 4、進行帶速檢測裝置的設(shè)計。實時監(jiān)控輸送機速度以防打滑和超速現(xiàn)象。通過對輸送帶速度的檢測可以實時控制帶速及保護帶式輸送機的安全和穩(wěn)定。 2 制動裝置的設(shè)計 2.1制動裝置的總體布置 圖2-1盤式制動器立體圖 1——電動機；2——聯(lián)軸器；3——牽引體；4——傳動輪；5——聯(lián)軸器；6——垂直減速器；7——制動器； 8——彈簧；9——活塞；10——閘瓦；11——油管 圖2-2盤式制動器布置圖 2.2帶式輸送機制動器的結(jié)構(gòu)及工作原理 盤式制動裝置組成部分包括制動盤和摩擦襯塊。按照結(jié)構(gòu)形式可分有全盤式和點盤式兩種。盤式制動器總是成組出現(xiàn)，一副有兩個。帶式輸送機上使用制動器的副數(shù)與制動力矩有關(guān)。盤式制動器配置如圖2-3 圖2-3 盤式制動器配置 盤式制動器運行過程是將油液壓入輪缸、利用油壓壓緊活塞。使制動塊及圓盤間出現(xiàn)摩擦力矩達(dá)到制動效果。當(dāng)油壓增強時，油液帶動活塞往左，活塞帶動摩擦襯塊往左，同時壓縮彈簧，此時松開制動盤，正常運轉(zhuǎn)。當(dāng)油壓降低時，被壓縮的彈簧恢復(fù)形變，推動活塞和摩擦襯塊一起向右，加緊制動盤，停止運轉(zhuǎn)。原理圖如下圖2-4 1——活塞；2——碟形彈簧；3——閘瓦 圖2-4盤式制動器調(diào)節(jié)制動力原理圖 當(dāng)閘瓦壓緊制動盤，活塞此時受到彈簧作用力和制動油壓力，此時一個摩擦襯塊對制動盤的正壓力為： 當(dāng)油壓時，即時，為全制動狀態(tài)。 當(dāng)油壓時，,摩擦襯塊間隙大于零時，為全松閘狀態(tài)， 正壓力N與油壓力成正比：， 而閘瓦與制動盤的摩擦系數(shù)一般不變，故正壓力的變化就反映了制動力的變化。 2.3盤式制動器的優(yōu)點 盤式制動器具有收到摩擦系數(shù)影響小，制動穩(wěn)定性好；容易實現(xiàn)間隙調(diào)整；熱穩(wěn)定性好，水穩(wěn)定性好；制動器內(nèi)的摩擦襯塊更換，方便維修；結(jié)構(gòu)簡單；靈敏性高、散熱性能好等優(yōu)點。 2.4盤式制動器的設(shè)計計算 4.2.3頻率電壓變換器 頻率電壓(F/V)變換器輸出電壓大小正比于輸入信號的頻率大小。整形電路的輸出波頻率正比于與帶式輸送機速度。所以，輸出電壓正比于帶速。通過觀察輸出電壓能夠控制輸送機速度提高工作的穩(wěn)定性。 頻率電壓變換器構(gòu)成部分包括集成變換模塊和調(diào)節(jié)電位器。的各個參數(shù)為: 輸入信號頻率為:；輸出直流電壓:；線性精度誤差范圍:，電源電壓: 該裝置采用的。 此時頻率電壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓: () 令則:() 所以由上述計算選擇輸送帶的最大速度為。 4.2.4微分器 微分器由、、、及組成。微分器可以實現(xiàn)監(jiān)測帶式輸送機運行時的加速度的功能。因為原始微分電路非常容易被輸入信號中的高頻及噪音所影響，導(dǎo)致電路的信噪比減弱很多。所以將電阻（其阻值并不大）串聯(lián)到微分電路中。通過下列公式可求得裝置的輸出電壓為: 式（4.2） 要改善計算的精確程度，必須足夠小。本設(shè)計中選擇, ,,。 那么: 可得與關(guān)聯(lián)公式為: 其中:機器加速工作時；機器減速工作時。 以獲得更精準(zhǔn)的結(jié)果為目的，本設(shè)計應(yīng)用了型號的運算放大器。 結(jié)論 伴隨下運式帶式輸送機的普遍推廣使用，運輸機的制動問題不斷暴露出來。帶式輸送機工作時設(shè)備會出現(xiàn)以下制動問題，有制動系統(tǒng)失效引起的斷帶、堵塞巷道以及飛車。只有使帶式輸送機做到發(fā)生突然斷電情況依舊能穩(wěn)定安全的制動，減速狀況下也不會出現(xiàn)大的沖擊。才能確保帶式輸送機的精準(zhǔn)限速和安全制動。 盤式制動裝置的靈活性能高而且擁有良好的散熱性，此外還易于使用和維修。因此本文使用盤式制動器作為下運式輸送機的制動設(shè)備。使用液壓系統(tǒng)來支持剎車系統(tǒng),保證設(shè)備在正常運行時能夠穩(wěn)定剎車。即使在設(shè)備帶速超出安全速度時,依舊能夠?qū)崿F(xiàn)緊急剎車,確保安全。 速度檢測系統(tǒng)通過實時監(jiān)測輸送機帶速以確保機器安全運行。 致謝 參考文獻 [1]李畢勝.帶式輸送機用盤式制動裝置的研究[D].上海:上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院,2011 [2]李維禮.木材工業(yè)氣力輸送及廠內(nèi)運輸機械[M].南京:南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院出版社,1993 [3]魏學(xué)業(yè).傳感器與檢測技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2012 [4]蔣衛(wèi)良.高可靠性帶式輸送、提升及控制[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2008 [5]鄒景超.機械工程設(shè)計圖學(xué)下[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001 [6]劉淑春，黎龍.機械設(shè)計制圖[M].北京:機械工業(yè)出版社,1991 [7]張金立,于振華.津濱快速軌道交通工程[J].城市軌道交通研究,2005 [8]王啟廣.采掘設(shè)備使用維護與故障診斷[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2006 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