带式输送机的PLC控制设计.doc

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1、第一章 绪论带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。 在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。它可以用于水平运输或倾斜运输。1.1国内外带式输送机研究状况及差距1.1.1 国外运带式输送机的研究现状国外在带式输送机动态分析研究方面开展得比较早,动态分析理论与研制

2、的软件已基本能够满足当前带式输送机发展之需；而我国相对较晚,与国外相比还存在一定的差距,尤其是动态分析软件部分。为了尽快弥补这一差距,赶超世界水平,有必要研究和分析当今国外带式输送机的动态分析软件。国外动态分析软件目前,美国、法国、澳大利亚、意大利等国家在动态分析研究方面,已经达到国际领先地位。1.1.2 国内运带式输送机技术的现状我国生产制造的上运带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角、长距离带式输送机成套设备、高产高效

3、工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力耦合器和行星齿轮减速器。1.1.3 国内外运带式输送机的技术的差距a、大型皮带输送机的关键核心技术上的差距 (1) 皮带输送机动态分析与监测技术长距离、大功率皮带输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型皮带输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取n=10左右），与实际情况相差很远。(2) 可靠的可控软起动技术与功率均衡

4、技术长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是多电机驱动时。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。当单机功率500 kW时，可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98% 以上。但价格昂贵，急需国产化。b、技术性能上差距 我国上运带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽

5、可伸缩带式输送机的关键部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。(1) 装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4250 kW，国外产品可达4970 kW，国产带式输送机的装机功率约为国外产品的30%40%，固定带式输送机的装机功率相差更大。 (2) 运输能力 我国带式输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。 (3) 最大输送带宽度 我国带式输送机为1400 ，国外最大1830 mm。 (4) 带速 由于受托辊转速的限制，我国带式输送机带速为4m/s，国外为5m/s以上。 (5) 工作面顺槽运输长度 我国为3000 m，国外为7300m。

6、 (6) 自移机尾 国内自移机尾主要依赖进口。对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。 (7) 高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车拉紧为主。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。(8) 输送机品种 国内机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能。c、可靠性、寿命上的差距 (1) 输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm，国外为3150N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm，国外为7000 N/mm。

7、 (2) 输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的50%65%，国外达母带的70%75%。 (3) 托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大。我国输送机托辊寿命为2万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%40%。 (4) 输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命2万h，国外输送机减速器寿命7万h。 (5) 带式输送机上下运行时可靠性差。d、控制系统上差距(1) 驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如BOSS系统、CST可控传动系统等 。(2) 监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器PLC。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的

8、启动、正常运行、停机等工作过程。(3) 输送机保护装置 近年国外输送机先进保护装置技术是国内的空白。1.2 改进方法(1) 设备大型化、提高运输能力 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。(2)提高元部件性能和可靠性 设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机的性能得到进一步的提高。(3)扩大功能，一

9、机多用化 拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。1.3常用带式输送机类型与特点带式输送机分类方法有多种,按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点其简介如下各种带式输送机的特点：(1) QD80轻型固定式带输送机与TD型相比，其带较薄、载荷也较轻,运距一般不超过100m，电机容量不超过22kw。(2) U形带式输送机它又称为槽

10、形带式输送机，其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角提高到使输送带成U形。这样一来输送带与物料间产生挤压，导致物料对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达25。(3) 管形带式输送机是U形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。(4) 压带式带输送机它是用一条辅助带对物料施加压力。这种输送机的主要优点是：输送物料的最大倾角可达90,输送能力不随倾角的变化而变化,可实现松散物料和有毒物料的密闭输送。其缺点是输送带的磨损增大和能耗较大。(5) 钢绳牵引带式输送机它是无际绳运输与带式运输相结合

11、的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。第二章 带式输送机施工设计2.1概述2.1.1带式输送机的应用带式输送机(belt conveyerwww.biyezuopin.cc)由驱动装置、拉紧装置、输送带、中部构架和托辊组成。输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品。带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。带式输送机与其他运输设备(如机车类)相

12、比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。2.1.2带式输送机的结构通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。(1) 输送带常用的有橡胶带和塑料带两种。 橡胶带适用于工作环境温度-1540C之间。物料温度不超过50C。对于大倾角输送可用花纹橡胶带。塑料带具有耐油、酸、碱等优点，但对于气候的适应性差，易打滑和老化。(2) 托辊分单滚筒、双滚筒和多滚筒等。有槽形托辊、平形托辊、调心托辊、缓冲托辊。槽形托辊用以输送散粒物料；调心托辊用以

13、调整带的横向位置，避免跑偏；缓冲托辊装在受料处，以减小物料对带的冲击。(3) 滚筒分驱动滚筒和改向滚筒。驱动滚筒是传递动力的主要部件。分单滚筒、双滚筒和多滚筒等。(4) 张紧装置其作用是使输送带达到必要的张力，以免在驱动滚筒上打滑。2.1.3带式输送机的技术优势 首先是它运行可靠。在许多需要连续运行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送，以及港口内船舶装卸等均采用带式输送机。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。带式输送机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小，而且对货载的磨损和破碎均小，生产率高。有利于降低生产成本。带式输送机的输送线路适

14、应性强又灵活。线路长度根据需要而定。可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上空。根据工艺流程的要求，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受料也可以向多点或几个区段卸料。2.2 带式输送机的设计计算2.2.1 选题背景带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。本论文主要研究平带式

15、输送机的设计过程带式输送机的设计计算，应具有下列原始数据及工作条件资料原始参数和工作条件(1) 输送物料：煤(2) 物料特性： (1) 块度：0300mm(2) 散装密度：0.90t/(3) 在输送带上堆积角：=20(4) 物料温度：故摩擦条件满足。2.5 传动滚筒、改向滚筒计算2.5.1 改向滚筒合张力计算根据计算出的各特性点张力,计算各滚筒合张力。头部180改向滚筒的合张力:=20878+21921=42799N 尾部180改向滚筒的合张力：=9790+10280=20070N2.5.2 传动滚筒合张力计算根据各特性点的张力计算传动滚筒的合张力:动滚筒合张力:=21926+7526=294

16、52N2.5.3 传动滚筒最大扭矩计算单驱动时,传动滚筒的最大扭矩按式（2.5-1）计算： （2.5-1）式中D传动滚筒的直径（mm）。 双驱动时,传动滚筒的最大扭矩按式（2.5-2）计算： （2.5-2）初选传动滚筒直径为500mm,则传动滚筒的最大扭矩为:=29.452KN=5.4KN/m 2.5.4 拉紧力计算拉紧装置拉紧力按式（2.5-3）计算 （2.5-3）式中拉紧滚筒趋入点张力（N）；拉紧滚筒奔离点张力（N）。由式（2.5-3）=7924+7546=15470 N =15.47 KN查煤矿机械设计手册初步选定钢绳绞筒式拉紧装置。2.5.5 绳芯输送带强度校核计算 绳芯要求的纵向拉伸

17、强度按式（2.5-4）计算； （2.5-4）式中静安全系数，一般=710。运行条件好，倾角好，强度低取小值；反之，取大值。输送带的最大张力21926 N选为7,由式（2.5-4）=192N/mm可选输送带为680S,即满足要求.2.6 驱动装置的选用与设计带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求在带式输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大67倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，使起动过程不超过35s。驱动装置是整个皮

18、带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器 、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机头任一侧。2.6.1 电机的选用电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低500r/min,本设计皮带机所采用的电动机的总功率为54kw，所以需选用功率为60kw的电机，拟采用YB200JDSB型电机，该型电机转矩大，可以满足要求。查运输机械设计选用手册，它的主要性能参数如下表：表2.6-1 YB200J

19、DSB型电动机主要性能参数电动机型号额定功率kw满载转速r/min电流A效率功率因数YB200L-30147056.892.50.87起动电流/额定电流起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩重量kg7.01.92.03202.6.2 减速器的选用已知输送带宽为800，查运输机械选用设计手册表277选取传动滚筒的直径D为500，则工作转速为：，已知电机转速为1470 r/min ，则电机与滚筒之间的总传动比为：本次设计选用 JS30型.矿用减速器,传动比为25，可传递30KW功率。第一级为螺旋齿轮，第二级、第三级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动，其展开简图如下：图3.2-1 JS30型减速器展开简图电动机

20、和I轴之间，IV轴和传动滚筒之间用的都是联轴器，故传动比都是1。2.6.3 液力偶合器目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用液力偶合器，它安装在输送机的驱动电机与减速器之间，电动机带动泵轮转动，泵轮内的工作液体随之旋转，这时液体绕泵轮轴线一边作旋转运动，一边因液体受到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动，到外缘之后即进入涡轮中，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进去涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出作功本次设计选用的YOD400，输入转速为1470rmin，效率达0.96，起动系数为1.31.7。2.6.4 联轴器本次驱动装置的设计中，较多的采用联轴器，

21、这里对其做简单介绍：联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据对各种相对位移有无补偿能力，联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。2.7 带式输送机部件的选用2.7.1 输送带

22、输送带在带式输送机中既是承载构件又是牵引构件，它不仅要有承载能力，还要有足够的抗拉强度。输送带有带芯和覆盖层组成。输送机的带芯主要是有各种织物或钢丝绳构成。按输送带带芯结构及材料不同，输送带被分成织物层芯和钢丝绳芯两大类。钢丝绳芯输送带是有许多柔软的细钢丝绳相隔一定的间距排列，用与钢丝绳有良好粘合性的胶料粘合而成。钢丝绳芯输送带的纵向拉伸强度高，抗弯曲性能好；伸长率小，需要拉紧行程小。同其它输送带相比，钢丝绳芯输送带的厚度小。1. 钢绳芯带与普通带相比较优点(1)强度高。由于强度高，可使1台输送机的长度增大很多。伸长量小，钢绳芯带的伸长量约为帆布带伸长量的十分之一，因此拉紧装置纵向弹性高。这样

23、张力传播速度快，起动和制动时不会出现浪涌现象。(2)成槽性好。由钢绳芯是沿输送带纵向排列的，且只有一层，与托辊贴合紧密,可以形成较大的槽角。这样不仅可以增大运量，而且可以防止输送带跑偏。(3)抗冲击性及抗弯曲疲劳性好，使用寿命长。(4)破损后容易修补，钢绳芯输送带一旦出现破损，破伤几乎不再扩大，修补也很容易。(5)接头寿命长。这种输送带由于采用硫化胶接，接头寿命很长。(6)输送机的滚筒小。钢绳芯输送带由于带芯是单层细钢丝绳，弯曲疲劳轻微，允许滚筒直径比用帆布输送带的小。2. 钢绳芯输送带的缺点(1)制造工艺要求高，必须保证各钢绳芯的张力均匀，否则输送带运转中由于张力不均而发生跑偏现象。(2)由

24、于输送带内无横向钢绳芯及帆布层，抗纵向撕裂的能力弱。(3)易断丝。当滚筒表面与输送带之间卡进物料时，容易引起输送带钢绳芯的断丝。因此,要求要有可靠的清扫装置。本设计选用钢绳芯输送带2.7.2 托辊的选用1、 托辊的作用与类型托辊是用来支承输送带和输送带上的物料，减少输送带的运行阻力，保证输送带的垂度不超过技术规定。是输送带使用寿命的最重要部件之一。托辊可分为承载托辊、回程托辊、缓冲托辊和调心托辊等；(1) 承载托辊安装在有载分支上，以支承输送带与物料。(2) 回程托辊安装在空载分支上，以支承输送带。通常采用平行托辊，大型输送机有时采用V形回程托辊。(3) 缓冲托辊大多安装在输送机的装载点上，以

25、减轻物料对输送带的冲击。在运输沉重的大块物料的情况下，有时也需沿输送机全线设置缓冲托辊。通常缓冲托辊有弹簧钢板式和橡胶圈式两种。(4) 目前应用最为普遍的是前倾托辊，它取代了调心托辊，靠普通槽形托辊的两侧辊向输送带运行方向倾斜23实现防跑偏。2、 托辊间距托辊间距的布置应遵循胶带在托辊间所产生的挠度尽可能小的原则。胶带在托辊间的挠度值一般不超过托辊间距的2.5。在装载处的上托辊间距应小一些，一般的间距为300600mm，而且必须选用缓冲托辊，下托辊间距可取25003000mm，或取为上托辊间距的两倍。该设计采用槽形托辊。由原始尺寸B800mm查运输机械设计选用手册表242，取托辊为DT03C0311, 托辊直径D为89mm。在输送机的受料处，为了减少物料对输送带的冲击，减少运行阻力，拟采用DT03C0711缓冲托辊；结构型式为橡胶圈式，托辊直径