学位论文-—带式输送机张紧装置.doc

中 国 矿 业 大 学
本科生毕业设计

姓 名： 李军 学 号： 03101213
学 院： 机电工程学院
专 业： 机械工程及自动化
设计题目： 带式输送机张紧装置
专 题：
指导教师： 李凌 职 称： 讲师

二O一四 年 六 月 徐州

中国矿业大学毕业设计任务书

学院 机电工程学院 专业年级 机械工程及自动化10级 学生姓名 李军
任务下达日期： 2014年3月1日
毕业设计日期： 2014.3.1~2014.6.15
毕业设计题目：带式输送机张紧装置
毕业设计专题题目：
毕业设计主要内容和要求：
本次毕业设计为带式输送机张紧装置。即为利用液压系统实现对带式输送机皮带的拉力大小的自动控制。设计的主要内容包括液压系统中的液压泵站、液压缸和控制阀等的设计，液压执行元件与带式输送机连接部分的设计（滑轮、小车等）。通过对以上内容的设计用AutoCAD绘制了总装图、部件图以及零件图。
本次设计的条件参数：
输送能力450吨/小时；
块煤最大尺寸200mm；
煤密度1000kg/m3；
提升高度-15m；
运输距离1500m

院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成 绩： 指导教师签字：
年 月 日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：

成 绩： 评阅教师签字：
年 月 日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：

成 绩： 评阅教师签字：
年 月 日

中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩
答 辩 情 况
提 出 问 题
回 答 问 题
正 确
基本
正确
有一般性错误
有原则性错误
没有
回答

答辩委员会评语及建议成绩：

答辩委员会主任签字：
年 月 日
学院领导小组综合评定成绩：

学院领导小组负责人：
年 月 日

摘 要

设计一种用于带式输送机的液压自动张紧装置，通过分析了其他张紧装置的优缺点的同时，认为此种液压自动张紧装置具有工作较平稳、对空间要求低、性能可靠等优点，是一种较先进、较完善、适合于大型带式输送机的张紧装置。根据要求，分三部分（张紧装置的总体结构设计、张紧装置的液压系统设计与计算、张紧油缸的设计与计算），对此种液压自动张紧装置进行了分析；同时，利用绘图软件Auto CAD2008绘制了结构布置图、系统原理图、零件图及装配图等。

关键词：带式输送机；自动张紧装置；液压系统；张紧液压缸；

ABSTRACT

This thesis is introducing the hydraulic auto tense equipment used in strap conveyor. After analyzing the advantages and the disadvantages of other tense equipments, I hold the view that this hydraulic auto tense equipment has a good quality of working consistently, requiring less room, and qualifying reliability,so as to be a more advanced, more reformed type of tense equipment, more suitable for full-length strap conveyor. As it is required,the thesis could be divided into four main parts (the designing of the main structure of the tense equipment, the designing and calculating of the hydraulic system for the tense equipment, of the tense oil jar ,and of the slow winch) to design the hydraulic auto tense equipment; Meanwhile ,graph-software including Auto CAD 2008 are used to draw out the structure arrangement, the principle of the whole system, the work pieces and the assemble.

Keywords: Belt conveyor ; automatic tension device; hydraulic system;
hydraulic cylinder;

目 录
1 绪论 1
1.1 带式输送机的基本概念 1
1.1.1带式输送机的定义 1
1.1.2带式输送机的结构及特点 1
1.1.3带式输送机的工作原理 3
1.2 带式输送机的张紧装置 3
1.2.1带式输送机张紧装置的作用 4
1.2.2带式输送机的张紧装置的分类及工作原理 4
1.2.3液压张紧装置 7
2带式输送机液压张紧装置的总体机构 8
2.1 带式输送机液压张紧装置总体结构设计 8
2.2液压张紧装置总图的设计 9
3 带式输送机部分的设计计算 12
3.1 已知工作条件和参数 12
3.2 带式输送机部分的设计计算 12
3.2.1带速和带宽的设计计算 12
3.2.2运行阻力的计算 13
3.2.3胶带张力的计算 14
3.2.4胶带垂度与强度的校核 15
3.2.5拉紧力的计算 16
3.2.6带式输送机张紧装置部分的示意图初步拟定 16
4 带式输送机与液压张紧系统连接部分的设计 17
4.1 连接部分的总体设计 17
4.1.1连接部分设计思路 17
4.1.2连接部分的初步设计图 17
4.1.3连接部分的工作原理 17
4.2 钢丝绳的设计选择计算 18
4.3 滑轮和滑轮支架的设计计算 18
4.3.1滑轮的设计计算 18
4.3.2滑轮支架的设计计算 20
4.4 小车的设计计算 21
4.4.1小车的作用 21
4.4.2小车各部分材料的选择 21
4.4.3 车轮尺寸的确定 22
4.4.4小车其他部分尺寸的确定 23
4.4.5 小车其他零部件的设计计算和选用 24
4.4.6 钢轨的选择 24
5 液压系统的设计 25
5.1 液压系统的设计 25
5.1.1工况分析 25
5.1.2 拟定系统图 26
5.2 驱动元件的选择 28
5.2.1液压泵的选择 28
5.2.2电动机的选择与计算 30
5.2.3联轴器的选择与计算 30
5.3液压元件的选择 31
5.3.1液压控制阀的选择 31
5.3.2液压辅助件的选择 34
5.4液压工作介质的选择 38
5.4.1液压工作介质 的选择 38
5.4.2液压工作介质的添加剂 38
5.4.3液压工作介质的使用要点 39
6 液压缸的设计与计算 42
6.1液压缸的类型、安装形式的选择 42
6.1.1 液压缸的类型的确定 42
6.1.2液压缸的安装形式 42
6.2 液压缸主要性能参数的计算 43
6.3 液压缸主要零部件设计 44
6.3.1缸筒 44
6.3.2 活塞的设计与计算 47
6.3.3 活塞杆的设计与计算 48
6.3.4活塞杆导向套和密封 49
6.3.5缓冲装置的设计计算 52
6.3.6缸盖和缸底的设计 52
6.4 液压缸底板及其辅助件的设计 54
6.4.1底板、液压缸座和后座的设计 54
6.4.2 地脚螺栓的选择 54
参考文献 55
英文资料翻译 56
英文原文 56
中文译文 64
致 谢 71

1 绪论
1.1 带式输送机的基本概念
1.1.1带式输送机的定义
中文名称：带式输送机
英文名称： coal conveyer belt;belt conveyer;belt conveyor
其他名称：皮带输煤机;皮带机;皮带运输机;皮带输送机
带式输送机(belt conveyer)又称胶带输送机，俗称"皮带输送机"。它是冶金、电 力和化工等工矿企业常见的连续动作式运输设备之一，尤其在煤炭工业中，使用更为广泛。在煤矿上，带式输送机主要用于采区顺槽、采区上（下）山、主要运输平巷及斜井，较常用于地面生产和选煤厂中。
目前输送带除了橡胶带外，还有其他材料的输送带(如pvc、PU、特氟龙、尼龙带等)。 带式输送机由驱动装置拉紧输送带,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。
1.1.2带式输送机的结构及特点
1.带式输送机的结构
带式输送机主要由输送带、驱动装置、托辊及支架、拉紧装置、制动装置、 储带装置和清扫装置组成。
如图1-1，2所示，即为带式输送机。
2．带式输送机特点
带式输送机铺设倾角一般为16°~ 18°，一般向上运输取较大值，向下运输取较小值。带式输送机能力大、调度组织简单、维护方便，因而运营费低。此外，结构简单、运行平稳可靠、运行阻力小、耗电量低、容易实现自动化也是它的特点。

图1-1 带式输送机

图 1–2带式输送机
1.1.3带式输送机的工作原理
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。
带式输送机的结构示意图如图1-3所示，输送带绕经驱动滚筒①和机尾换向滚筒⑤形成无机闭合带。上下两股输送带是由安装在机架上的托辊③支承着。拉紧装置的作用是给输送带正常运转所需要的张紧力。工作时，驱动滚筒通过它与输送带之间的摩擦力驱动输送带运行。货载装载输送带上并与其一起运行。带式输送机一般是利用上分支输送带输送货载的，并且在端部卸载。利用专门的卸载装置也可在中间卸载。
图 1-3 带式输送机工作原理
1.2 带式输送机的张紧装置
输送带最初是由传送带发展而来的，随着输送机的用途不断扩大和科学技术的发展,输送带为了满足输送机的要求,品种不断扩大，但所有的输送机在运行一段时间后都有可能使输送带变长、变形等,输送带的变长由弹性伸长和永久伸长组成。所以，需要采用拉紧装置来克服由于输送带变长而带来的缺陷。带式输送机张紧装置又称为“带式输送机拉紧装置”，是矿用带式输送机不可缺少的重要组成部分,它直接关系到带式输送机的安全运行及使用寿命等
1.2.1带式输送机张紧装置的作用
为了保证输送机能够正常运转，张紧装置是必不可少的装置之一。张紧装置有四个主要作用：
（1）保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，从而保证驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机正常运转。
（2）保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间垂度，保证带式输送机的正常运行，不致因输送带松弛而导致打滑、跑偏等现象。
（3）补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，张紧力是变化的，必须经常调节拉紧滚筒的位置，才能保证带式输送机的正常运行。
（4）为输送带重新接头作必要的行程准备。每部带式输送机都有若干个接头，可能在某一时间接头会出现问题，必须截头重做，拉紧装置为带式输送机已准备了负荷以外的输送带，这样接头故障就可以通过放松拉紧装置重新接头来解决问题。
1.2.2带式输送机的张紧装置的分类及工作原理
1．重锤车式张紧装置
如图1-3所示，机尾换向滚筒①固定在小车②上，垂直悬吊的重锤③和小车②相连，由于重锤③的重量可以为一定值，所以皮带的张力、拉紧力恒定，同时重锤靠自重张紧，能自动补偿皮带的伸长；但其需要的空间大，占地面积大，往往受空间限制而无法使用，宜于使用在固定式长距离运输机上。

图1-3 重锤车式张紧装置
1.滚筒；2.移动小车；3.重锤
2．螺旋式张紧装置
如图1-4所示，拉紧滚筒的轴承座安装在活动架上，活动架可以在导轨上滑动，旋转螺旋杆使活动架上的螺母和活动架一起前进和后退，达到张紧和放松的目的。其结构简单，但行程太小，只适用于短距离的运输机上，且当皮带自行伸长时，不能自动张紧。

图1-4 螺旋式张紧装置 图1-5垂直式张紧装置

3．垂直式张紧装置
如图1-5所示，其装置是利用重锤的重力拉紧，其特点同“重锤车式张紧装置”。
4．钢绳绞车式张紧装置
如图1-6所示，这种张紧装置是利用小型绞车张紧。绞车一般用蜗轮蜗杆减速器带动卷筒来缠绕钢绳从而张紧皮带。这种张紧装置的优点是体积小、拉力大，所以被广泛运用到井下带式运输机中，但其不能自行张紧。
图1-6钢绳绞车式张紧装置
5．电控自动张紧装置
自动张紧装置不仅能根据主动滚筒的牵引力来自动调节拉紧力，而且还能补偿皮带的伸长。如图1-7所示，是电控自动张紧装置的一种，此张紧装置只能保持张紧力恒定，相当于重锤式拉紧装置，不能根据及其工况随时改变张紧力。
图1-7 电控自动张紧装置
1.控制箱；2.永久磁铁；3.控制杆；4.弹簧；5.缓冲器；6.电动机；7.减速器；8.链传动；9.传动齿轮；10.滚筒；11.钢丝绳；12.拉紧滚筒及活动小车;
13.皮带

电动机⑥起动后，经过弹性连轴节带动蜗轮减速器⑦，再经过传动装置⑧（链传动）带动下面的滚筒，下面的滚筒通过传动比为1︰1的齿轮⑨带动上面的滚筒，两个滚筒⑩旋转方向相反，这样通过钢绳可以移动小车，使皮带存储或放出。从而使皮带张紧或放松。
控制杆②的一端通过钢绳绕过两个定滑轮组后与动滑轮相连，另一端连有两根弹簧④，通过调节弹簧可以做到满足所需要的拉力。在钢绳拉力和弹簧拉力的共同作用下，控制杆处于中间位置。当胶带张紧力小于调节好的数值时，弹簧对控制杆的作用力大于钢绳对控制杆的作用力，原被拉伸的弹簧缩回，带动控制杆向右偏斜。装在控制杆上的磁铁③接通安装在控制箱①中的张紧继电器，开动绞车使皮带拉紧，钢绳对控制杆的张紧力逐渐增加，弹簧又逐渐伸长。当皮带的张紧力恢复到调节好的数值时，控制杆回到中间位置。这时永久磁铁离开张紧继电器，继电器断开，绞车停止转动，从而张紧过程结束。反之，当胶带张紧力大于调节好的数值时，可以开动绞车反转，以放松皮带。缓冲器⑤的作用是使张力的震荡受到阻尼作用。此装置中张紧力的调节可以通过调节弹簧实现。
另一种自动张紧装置是在驱动回程段使胶带保持一个恒定的张力，它是通过测力计与拉紧装置的控制系统一起工作的，在启动时能传感胶带张力的变化，从而使拉紧绞车缠卷或松弛，以保持合适的皮带张力的。

1.2.3液压张紧装置
1. 如图1-8所示即为带式输送机液压张紧装置的实物图。

图1-8 液压张紧装置

2.液压张紧装置的特点
液压式自动拉紧装置，与电力、气压传动相比，具有以下特点：
（1）液压传动装置能在运行过程中进行无级调速，调速范围大。
（2）在同样功率下，体积小、质量轻、惯性小、结构紧凑，能传递较大的力和转矩。
（3）工作较平稳、反应快、冲击小、可高速启动、制动和换向、换制动较简单，操作较方便、省力、易实现自动化。
（4）易于实现过载保护，可以自行润滑，因此使用寿命较长。
（5）可简单地实现直线运动和回转运动，其布置也具有很大的灵活性。
（6）由于其元件实现了系列化、标准化、通用化，容易设计制造和推广使用。
（7）因功率损失等原因所产生的热量可以由流动着的油液带走，因此避免了局部温升现象。
由于其液压缸的行程及油压所限，只适用于中长距离的带式输送机，可与输送机驱动电动机电器控制联网。

2带式输送机液压张紧装置的总体机构
2.1 带式输送机液压张紧装置总体结构设计
通过对整个张紧装置的作用以及应满足的要求的分析和选择，确定装置应具有的部件如下。
1.执行部件的选择
由前文可知张紧装置在其工作中的作用如下：
（1）保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，从而保证驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机正常运转。
（2）保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间垂度，保证带式输送机的正常运行，不致因输送带松弛而导致打滑、跑偏等现象。
（3）补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，张紧力是变化的，必须经常调节拉紧滚筒的位置，才能保证带式输送机的正常运行。
（4）由于空间位置关系的影响，可以将液压执行部件放在地面，通过钢丝绳实现对绞车的拉伸改变皮带的张进力，从而实现对张进力的自动控制。
可见，拉紧装置应具有自动调节拉紧力、响应快、体积小、控制简单、等特点。
根据设计要求，液压自动拉紧装置的执行元件可选择工程液压缸结合调度绞车的形式，以满足皮带机在正常工作、断带调整、重新街头以及位置转移时对拉紧装置的不同要求。
2.控制部件的选择
（1）皮带运输机在煤矿生产中大多用在井下和地上选煤厂，在井下使用时应保证其工作过程中不产生电火花，所以张紧装置应有防爆控制箱。可以将执行部分放在地面，通过钢丝绳的拉伸作用实现控制，避免了井下复杂的工作环境和有限的空间。
（2）拉紧装置正常工作时，可采用泵断续的供油，利用蓄能器实现油缸的自动拉紧和特殊情况下启保护作用，以此减少消耗，降低能耗。
（3）通过ＰＬＣ实现对电磁换向阀的控制，从而实现液压缸的伸出和缩回，实现对皮带的拉进和舒张，使张进力在一个合适的工作范围内稳定工作，使材料在最佳环境下工作。
3.动力及其他部件的选择
（1）设置液压泵站，为系统提供动力。
（2）设置固定绳座，选择系统所用的纲绳以及其他附属元件。
2.2液压张紧装置总图的设计
1. 拉紧装置总体组成及其作用
由上文分析、选择可知，拉紧装置总体有以下几部分组成：
（1）液压缸，正常工作时的执行元件。
（2）慢速调度小车，对液压缸的活塞起支撑作用，且使对皮带的张进力的控制更加稳定。
（3）液压泵站，提供压力油、提供系统动力。
（4）蓄能器，在液压泵间隔空转时为系统提供动力，并在特殊情况下其保护作用。
（5）其他部件，为系统起固定、连接、传动等作用。
2.系统结构布置简简图
如图2-1所示，为系统总体系统结构布置简图

图2-1张紧装置执行部分
１－滚筒 ２－张进小车 ３－滑轮
如图2-2为液压缸控制张紧小车执行部分

图2-2 张紧小车和液压缸
如图2-3为液压泵站提供动力部分

图2-3 液压泵站
液压系统回路图如2-4所示
图2-4 系统回路
3.基本工作原理
在带式输送机的皮带上贴有力传感器，力传感器在皮带上随着带的拉长或者收缩而产生应变，然后通过电信号传到调制器，再经过放大器和滤波器，在经过分析处理，同一定的力的合理范围进行比较。当力大于或者小于这一合理范围，则通过电信号实现对电磁换向阀的不同工作位置实现液压缸活塞杆的前后运动，从而调节皮带的伸缩程度，实现力的改变，使之控制在合理的工作范围内。

3 带式输送机部分的设计计算
3.1 已知工作条件和参数
输送能力450吨/小时；
块煤最大尺寸200mm；
煤密度1000kg/m3；
提升高度-15m；
运输距离1500m
3.2 带式输送机部分的设计计算
3.2.1带速和带宽的设计计算
1． 带速v的确定
由《矿山运输机械设计》表1-25，
v=2.0 m/s
2.带宽b的确定
煤密度 =1 t/
运输机倾角影响系数《矿山运输机械设计》图1-42，
C=1.0
输送能力Q=450 t/h
材料断面积A=Q/36
堆积角 由《矿井运输及提升设备》表2-8，得

货载断面系数由表２－９，得K＝458
最小胶带宽度

又有

由表2-11，可取B=1000 mm
3.2.2运行阻力的计算

重段运行阻力

空段运行阻力

由表2-13

由表2-13 =

由上数据，计算

3.2.3胶带张力的计算
运输机布置示意图，如图3-1所示，

图3-1 运输机示意图

=K

=

K—附加阻力系数K=1.03~1.07
n—摩擦力备用系数 n 取1.15~1.2
查表2-14，得
由，得

则有

=K

3.2.4胶带垂度与强度的校核
1. 强度的校核
允许的胶带最大张力 [
[
胶带强度满足条件
2. 垂度的校核
允许的最小张力

空段 [
重段 [

垂度满足条件
3.2.5拉紧力的计算
拉紧力位于机头滚筒，拉紧力为

3.2.6带式输送机张紧装置部分的示意图初步拟定

图3－2张紧装置执行部分
１－滚筒 ２－张紧小车 ３－滑轮

4 带式输送机与液压张紧系统连接部分的设计
4.1 连接部分的总体设计
4.1.1连接部分设计思路
带式输送机的张紧装置是通过绞车的往复运动实现的，绞车的往复运动是通过钢丝绳的牵引实现的。通过绳索的牵引，实现长距离的控制绞车避免了空间所造成的影响，可以有效的、灵活的实现对张紧装置的控制。
为了使活塞杆伸缩运动更好的实现对张紧装置的控制，可以添加钢轨和小车实现。这样可以使活塞杆的运动更加灵活，可以使活塞杆有一定的支承作用，可以避免受力不均衡对系统造成的影响，同时可以使运动更平稳，受力更均衡，同时也使活塞杆的行程限制问题得到一定程度的解决。
4.1.2连接部分的初步设计图
连接部分的初步设计如图4-1所示

图4-1 连接小车
由上图所示，连接部分由钢丝绳、滑轮、滑轮支架、小车和钢轨组成。
4.1.3连接部分的工作原理
液压缸的活塞杆在收到液压能而向前或者向后的力的作用下向前或者向后运动，活塞杆的运动推动固定在活塞杆前端上的滑轮支架以及连结在一起的小车的前后运动，从而使中间的钢丝绳的有效工作长度发生变化，从而实现带式输送机的张紧装置中绞车的运动，使皮带拉紧或者舒张，控制在合理工作压力下。
4.2 钢丝绳的设计选择计算
钢丝绳的工作情况如图4-2所示，

图4-2 钢丝绳的工作图
钢丝绳所受的总拉紧力为

由上图可知，图中有两个动滑轮，相当于有四根绳在受力，每根绳上的力为1/4，查《机械设计手册》表8-1-6，可选择钢丝绳6直径为18.5mm，该绳适合于带式输送机的工作场合。
绳的校核
由于绳本身的重量不可忽略，所以应保证较大的安全系数
S=438077
满足要求
4.3 滑轮和滑轮支架的设计计算
4.3.1滑轮的设计计算
1. 滑轮的结构和材料
承受负荷不大的小尺寸滑轮（D<350 mm）一般制成实体滑轮，用铸铁、15钢、Q235。受大负荷的滑轮一般采用球铁或铸钢，铸成带筋和孔或带轮辐的结构。
本设计的滑轮受到较大载荷且为小尺寸滑轮，根据要求可以选择小尺寸齿轮加工，材料可以选择为铸铁。
2. 直径的选择
由《机械设计手册》表8-3-3，可查得
滑轮的直径 D = 225 mm
3. 绳槽断面尺寸的计算
绳槽断面截图如图4-3所示，

图4-3 绳槽断面
钢丝绳的直径为d = 18.5 mm，根据表8-3-4，可以确定绳槽断面的各个尺寸。
具体尺寸如下：
R = 10.5 H = 32.5 = 56 E = 41 C = 1.5
= 18 = 15 = 3.0 = 5.0
M = 12 N = 0 S = 12
4. 铸造滑轮的形式、轮毂和轴承尺寸
滑轮形式如图4-4所示，

图4-4 滑轮形式和尺寸
查表8-3-5，具体尺寸如下：
轴径 = 50 = 60 B =60 = 86 = 46.0
= 110 = 6 轴承型号6212 宽度22
5. 其他零部件的设计选择计算
紧定螺钉M815 8个 8.8级
轴承端盖 2 HT150
毡圈 2
内轴套 2 Q235A
套筒 1 Q235A
润滑脂的选用，查表10-2-9
可选用石墨钙基润滑脂
6. 校核计算
选用滑轮为小型铸造滑轮，强度尺寸决定于铸造工艺条件，不必进行强度校核。
7. 滑轮整体外观

图4-5 滑轮整体外观
4.3.2滑轮支架的设计计算
1． 滑轮支架材料的选择
滑轮支架主要起对滑轮的固定支撑作用，可以选择的材料为45钢。
2．滑轮支架的结构设计
滑轮支架设计如图4-6所示，

图4-6 滑轮支架
滑轮支架的制造尺寸由图中的数据确定。
支架凸出部分为装滑轮提供足够空间，上下相对的孔的大小根据滑轮轴来确定孔直径，由此确定的孔直径大小为D=50 mm。右图所示的螺纹孔的大小即由液压缸的活塞杆伸出部分的直径来确定。此处选择螺纹连接，也可以根据实际情况需要加防松措施，
4.4 小车的设计计算
4.4.1小车的作用
由于活塞杆的工作行程较大，伸出的距离可能较长，可能会造成较大的倾覆力矩，而发生危险。所以，通过添加小车可以使小车对活塞杆和滑轮支架有一个支撑作用。同时，小车固定在一个轨道上，可以保证活塞杆运动的稳定，可以使响应更加灵活。
4.4.2小车各部分材料的选择
小车的底板和车轮座可以选择材料HT200，支座架可以选择45钢，车轮可以选择铸铁。对于车轮，轧制车轮材料应不低于GB699-88《优质碳素结构钢钢号和一般技术条件》中的60钢；锻造车轮材料应不低于GB699-88中规定的45钢；铸造车轮材料应不低于GB11352-86中《一般工程用铸造碳钢件》中规定的ZG340-640。且车轮需经热处理使踏面和轮缘内侧面的硬度HB300~380。
4.4.3 车轮尺寸的确定
车轮的剖面和尺寸如图4-7所示，

图4-7 单轮缘型车轮截面及尺寸
查表8-6-10确定车轮各部分尺寸如下，
D = 250 = 280 B = 90 = 90
D = 70 = 60 c=5 b=20
= 50 = 50
4.4.4小车其他部分尺寸的确定
小车的各部分尺寸如图4-8所示，

图4-8 小车各部分尺寸
4.4.5 小车其他零部件的设计计算和选用
1.螺钉选择
为了将滑轮支架和支架座固定在一起，可以选用4个紧固螺钉M16x44。
为了将车轮处的轴承端盖固定在车轮架上，根据国标GB/T71-1985选择螺钉M8x20将轴承端盖固定。
2.螺母选择
选择螺母M70在轴的两端拧紧，使车轮固定在车轮架上。
3.车轮轴的设计
车轮轴的材料选择为45钢。
车轮轴的尺寸如图4-9所示，

图4-9 车轮轴的尺寸

4.4.6 钢轨的选择
方钢60 轨距600

5 液压系统的设计
5.1 液压系统的设计
5.1.1工况分析
1.负载分析初步确定各工况的负载和速度
液压缸负载主要包括：张紧力、摩擦阻力、惯性阻力、重力、密封阻力和背压阻力等。
（1）张紧力：根据油缸、纲绳的连接的形式可知：
F张=300~440
同时应考虑油缸启动时的压力应为实际工作压力的1.4～1.5倍，所以液压缸的F张在启动时应为：420～615 KN
（2）摩擦阻力：
由于液压缸的摩擦阻力相对于张紧力很小，故可忽略不计。
（3）惯性阻力、重力：
由于液压缸水平布置，且其工作时运动量很小，不属于快速往复运动型，故惯性阻力、重力可不以考虑。
（4）密封阻力和背压阻力：
将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，取液压缸的机械效率为0.9
背压阻力是液压缸回油路上的阻力，初算时可不考虑，其数值在系统确定后才能定下来。
由上面计算可得表1-1 液压缸各工况负载计算
表 5-1 进给液压缸负载计算
工 况
计 算 公 式
液 压 缸 的 负 载（KN）
启 动 阶 段
F启＝F实
F启min=420/0.9=466.7
F启max=615/0.9=684
张 紧 阶 段
F工=F张
F工min=30/0.9=333.3
F张max=440/0.9=489
由于液压缸的工况阶段在张紧阶段，且其快退时的速度的范围没有限制，所以在设计过程中主要考虑张紧阶段以及启动阶段。这里液压缸的负载图、速度图也不再列出。
2.初步确定液压缸参数
（1）液压缸的内径和活塞杆的内径
由F启max= 700（KN）、F工max=500，由<<液压传动与控制>>表9－3、9－4、9-5取P工= 12 Mpa，为防止启动产生冲击,液压缸回油腔应有背压,设背压为0.6Mp。为保证稳定的低速进给，用液压缸的有杆腔作为工作进给时的工作腔，则液压缸的直径D为：

国标GB 2348-80,可取D = 125mm
可取活塞杆直径d为：
查表得，取标准值d= 70mm
根据已取得缸径和活塞杆的直径，计算液压缸的实际有效面积，无杆腔面积A1和有杆腔面积A2分别为：A1=122.66cm2, A2=38.47cm2
验算液压缸能否获得最小的稳定速度，如果验算后不能获得最小稳定速度时，还要相应加大液压缸直径，直至满足稳定速度为止，其计算方法如下：

式中：A稳——能保证最小稳定速度的最小有效面积；
Qmin——调速阀最小稳定流量；从手册中查得Q= 25L/min，流量阀Qmin= 70cm3/min；
Vmin——执行机构最小速度。
根据上面计算，由于液压缸有效面积A1＞A稳，所以能满足最小稳定速度的要求。
5.1.2 拟定系统图
1.选择液压基本回路
液压回路如图5-1所示，
（1）选择蓄能供能回路和过载保护回路
设置蓄能器可在一定时间内保持系统压力动态并衡，同时其采用压力继电器及三位四通电磁阀可起到断带保护的作用。图示压力油流动方向为启动后压力油流动方向，此时，蓄能器蓄能。启动阶段，由于系统压力较高，此时三位四通电磁阀应断开，启动完毕后接通。

图5-1 液压系统图
（2）选择断带保护回路
实际工作中，当意外事情（如突然断带等）发生时，会对液压缸产生很大冲击，此时若对系统不加以保护，定会造成严重的损失。为防止类似事情发生，在小车轨道上设置行程开关，断带时，小车快速右移，触动行程开关，行程开关通过控制三位四通电磁换向阀，使YA得电，左位工作，油液压力下降，通过三位四通电磁换向阀13流回油箱，从而保护系统。
（3）过载保护回路
实际工作过程中，若皮带机突然过载，即油缸有杆腔压力突然增大，此时可以通过设置压力溢流阀，设置溢流阀压力为某一定值，当油缸中的压力达到此值时即通过溢流阀卸荷，活塞杆左移，过载消除液压缸恢复原位，保持皮带拉压力在一个很小范围内变化。同理，油缸有杆腔压力突然增大时（皮带轻载），