带式输送机自动张紧装置设计及张紧力动态监测.doc

毕业设计(论文)图书分类号：密 级：毕业设计(论文)带式输送机自动张紧装置设计及张紧力动态监测Design of Automatic Tension Device and Dynamic Monitoring of Tension Force for Belt ConveyerIII学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要张紧装置是对于带式输送机来说必不可少的，并使其能够在正常工作时稳定运行。在本文中，我们先大概简略说明关于张紧装置其作用、类型、安装、历史发展，然后结合对输送机传动方法的解析，构想研究所求应当设计出怎样的张紧装置以及张紧力的变化需求。经过一系列对过去和现在国内和国外的关于带式输送机张紧装置的研究，还有这些张紧装置的对比实验。于是设计液压缸时，可以使用一个动滑轮，这样做就能让液压缸行程降为原来的二分之一，使得更方便制作液压缸。另一方面，为了使输送带能使用更长时间，在液压缸中加入2个蓄能器用以缓解外界压力。本文根据液压自动张紧装置的液压原理,详细阐述了自动张紧装置的结构组成、控制原理及功能特点,并阐明了控制系统的设计关键在于压力值和最大拉力值的设定。同时对带式输送机整体的操作流程和一些规章制度做了简要说明。在此基础上，如何使用PLC技术来实行输送机的全方面控制，也就是实时监控做了很多研究。经过大量的探究最终能够实现张紧力的动态监测，使带式输送机能够实现自动控制。关键词 带式输送机；液压冲击；液压张紧装置；PLC；自动控制AbstractTensioning device for belt conveyor is essential, and make it stable in normal working condition.In this paper, we probably the first outline on the tensioning device of the function, type, installation, historical development, and then combined with the analysis of belt conveyor driving method, research ideas for should design how the tensioning device and the tensioning force of changes in demand.After a series of past and present domestic and foreign about belt conveyor tensioning device research and the tensioning device of the contrast experiment.And the design of the hydraulic cylinder can be used when a movable pulley, this can let hydraulic cylinder stroke down to 1 / 2 of the original, the more convenient manufacture hydraulic cylinder.On the other hand, in order to make the conveyor belt can be used for a longer time, adding 2 accumulators to alleviate the pressure in the hydraulic cylinder.The according to the hydraulic principle of the hydraulic automatic tensioning device, a detailed explanation of the composition, control principle and function characteristics of the automatic tensioning device, and expounds the design key of control system is to set pressure value and the maximum tension value.At the same time, the whole operation process of belt conveyor and some regulations are briefly described.On this basis, control all aspects of how to use PLC technique to carry out conveyor is real-time monitoring do many studies.Dynamic monitoring after a large number of inquiry can eventually realize the tension, which can realize the automatic control of belt conveyor.Keywords belt conveyor hydraulic impact hydraulic tensioning device programmable control Auto-Control毕业设计(论文)目 录1 绪论11.1 带式输送机的结构及工作原理11.2 带式输送机中张紧装置的作用11.3 张紧装置在国内外的发展21.4 张紧装置的类型31.5 张紧装置的选用31.6 安装张紧装置时所需原则42 带式输送机张紧力分析及计算52.1 带式输送机运行中的各种阻力52.2 带式输送机稳定运行的张力要求72.3 皮带于不稳定工况下张力大小改变102.4 本文张紧力的计算123 液压系统总体方案设计133.1 主要设计要求133.2 方案确定133.3 确定系统主要参数154液压系统的设计164.1液压缸主要几何尺寸计算164.2液压缸的类型和安装形式184.3活塞杆184.3.1活塞杆计算194.3.2 活塞杆的导向套、密封和防尘204.4安装及部件选用设计214.4.1耳轴的安装214.4.2液压缸支架设计224.5确定液压泵及配套电机234.5.1液压泵的选用234.5.2液压泵的分类234.5.3选用液压泵的原则和根据234.5.4液压泵的主要性能参数234.6电动机的选用244.7电液比例溢流阀及其放大器254.8 机械结构设计274.8.1 滑轮274.8.2 张紧车架275电控系统设计285.1 控制系统硬件组成285.1.1 PLC及扩展模块285.1.2 压力变送器295.1.3 PLC控制系统的硬件配置图315.2软件设计315.2.1思路及流程图315.2.2输入输出点地址分配335.2.3参数设定345.2.4带式输送机张紧装置PLC程序35结论42致谢43参考文献44221 绪论1.1 带式输送机的结构及工作原理带式输送机从出生开始到当今21世纪已经走过一百多年了。最早的时候由于科学尚且不发达，只能用一些简陋的材料比如皮革之类来制作。随着时代的发展科学的进步，制作材料在原有基础上又加入了纤维。由于近年来运输行业飞速的发展，对物料运输量的需求也越来越大，带式输送机从中受益，随着潮流大步向前，取得了一系列长足进步。因而这些年产生了大量新型新结构带式输送机。它的重要代表有:斑纹带式运送机、气垫式带式运送机、管状带式运送机等。1带式输送机用传送带作为牵引构件达到连续稳定运转的效果，通常传送带也可以承放物料。输送带通常在托辊上运行，也可以用气垫磁垫代替托辊实现无阻力支承运行。带式输送机是一种最理想最通用的高效运输设备，不仅能够实现大宗物品的长距离运输，结构布置灵活，而且运行安全可靠，容易实现自动化集中控制。其结构简图如下图1-1表示。带式输送机以传送带为承载和牵引件，特殊情况下传送带也可以只做承载件。传送带绕过一些个滚筒后首尾相接构成环形布局。然后我们利用张紧滚筒将传送带实现拉紧，并且控制实现整个输送机的平稳运行。输送机的托辊装置是运输传递传送带及传送带上煤炭的。驱动装置负责整个输送机的运作，给输送机提供动力。驱动装置促使滚筒运转，并且借助传送带和滚筒的摩擦力作用以及张紧装置使传送带运行。带式输送机不仅能够实现长距离运输，而且运输量也很大，能够实现长时间的连续运作，布置比较灵活，相比较其他运输装置，带式输送机运行平稳可靠。图1-1 带式输送机的组成1.2 带式输送机中张紧装置的作用根据带式输送机的工作原理，它是借助传送带和滚筒产生的摩擦力来运行。从这方面着手，必须要考虑一下传送带牵引力的大小及其变化。恰好张紧装置提供这个力，突出了带式输送机中张紧装置存在意义和巨大的作用，更有研究的价值。张紧装置于大型带式运送机体系中一些重要功用: （l）提供相当足够的张力，使得传动滚筒与输送带上有一定摩擦，有效避免传送带打滑。 （2）满足两支承辊凹陷带的要求，减少托辊皮带输送机运行阻力，防止溢出。 （3）塑性伸长和带式输送机的起动、制动和补偿正常运行中皮带弹性伸长的过程。 （4）提供必要的关节重带旅行。 （5）若传送带和滚筒损坏或需要检查时，方便取下来。1.3 张紧装置在国内外的发展这几年，跟着经济发展及科技进步，带式运送机朝着高速、长距离、大运量和大功率的方向发扬。带式运送机体系的时态特征愈来愈显著，不可忽视。张紧装置是带式运送机一个相当首要的组成部分，它的功用和特色使得它对带式运送机的体系时态特征的有杰出作用。张紧装置在带式输送机中扮演着至关重要的角色，甚至到了因其制作出的性能高低能影响运送机好坏的地步。于是好多专家学者前赴后继对其一探究竟，目前总结下来有仨个时段：（1） 仅用机器设备张紧时段。对于这个时段，张紧装置还不能实行自动控制，需要人工或者其他机械设备来张紧。举个例子，在那阶段主要使用牢固式绞车拉紧。它可以实现的作用也只是简单的张紧，然而一旦皮带因为这个那个故障没有足够张力的话，唯独经历人的考察挖掘来实现张紧。另一个例子，重垂式张紧装置在当时也用的比较多。它实现张紧的方法主要是组合了重垂快和轮滑。总的来说还是比较落后的。（2） 能改变张力时段。对于这个时段，典范产物是主动绞车张紧装置。它的进步是在巩固状况下可以实现张萦自动化。遗憾的是也就只能在这种状态下，如果在其他情况就不行。比如启动或则制动的时候。其他时候参照牢固式绞车拉紧，与其基本一样。液压绞车划时代的不同之处是其拥有闸。方法是张紧松，停止紧。（3） 可根据不同时态各自提供张力时态。对于这个时段，相对来说很多张紧装置都用到了液压。液压姣车自动张紧就是一典型代表。如KJZO29矿用带式运送机主动张紧体系。这些张紧设备同时具备实态反映快，张力可调功用，能够于起动和制动期间以及寻常运行状态中供给分别张紧力。6经过不断的研究发展，国内外很多专家学者研制出了很多很不错的自动张紧装置。就国内来说经过许多人的不懈努力，取得长足进步。例如矿大所属的自动控制液压张紧装置。它的特点就是根据启动加速和平稳运行所需不同张力而提供相应张力，并能够准确监测。除了国内的产品，国外也有很多很不错的自动张紧装置。比如Australia ACE所产的APM。它可以快速紧带和松带，并且反应灵敏、质量可靠、安装操作简单、保护功能齐全等等，应用于许多国家地区。1.4 张紧装置的类型 重垂式就是其结构内含有重锤块，通过其来实现张紧力的自动拉紧。重锤式张紧装置的特色在于种种情形下维持力大小不变，同时可能自动赔偿胶带的增长。此张紧方式需要保持张紧力不变，因而对于拉紧装置张力应按带式运送机发起与停止以及通常工作时的最大张力来设计。7重锤式张紧装置既有优点也有缺点。主要优点是结构简单、高安全性和可靠性。主要缺点是：调整张力不行（降低带和设备使用寿命）；空间要求大(空间受限地方无法使用)。结合它的优缺点，我们可以把它应用于很多地方，比如短程带式输送机就不错。 固定式，就是使带式运送机某部分的位置在其运行时能固定。结合各部分来看，以拉紧滚筒这部分固定住比较好。螺旋拉紧装置主要是通过调整螺钉调整张紧行程，将张力辊轴承座固定在移动架上，移动架的螺杆和连接。因为遭到螺杆途程的局限，这类方法不太适合用在很长路程地传送。若想要运送长路程的物料，可以考虑使用绞车固定式张紧装置。顾名思义，它安有绞车并用之来调节张力。绞车固定式还可更详细的分类，其区别还是跟运送长度有关。适中路程用手动，超长用电动。 可以并具有自动调节能力的即为自动张紧装置。当然，它也是经过以前的张紧装置改良而成的。它的前身就是绞车张紧装置，然后给它提供了自动化可控系统，于是乎它就可以达到自动调节的目的。它的优点是能在带式输送机工作时进行张紧力的自动调节。它的应用范围还是相当广泛的，比如当代长路程的输送机，它就可以使用。随着液压技术的飞速发展，它被应用到了方方面面。特别是近年来计算机与机械的有效结合，液压技术又上升到了一个新阶段。液压自动张紧装置就是液压技术和计算机技术相当成功地应用到机械的成功例子。此种自动张紧装置能够对张力自动调节，然而并不完美。鉴于它们的发动方式，有可能会损坏带式输送机。像这种高技术的产品其制作步骤必然比较繁琐，其内部件必然繁多，所以一旦有些微损坏，修起来就会比其他的张紧装置麻烦的多。1.5 张紧装置的选用 通常生活里，对于它的选择，第一步得凭据运送机实时状态得出拉力，再从实际出发，详细考虑环境等等外界因素，思考一下哪一种张紧装置最适合实际场合。最终确定它装在哪部分最得体。总的说来，通常采用构造简单，周期性张力调整的固定式张紧装置用于短距离的带式输送机；采纳供给恒张力重锤张紧装置于长路程，张力所需不用很多地牢固带式运送机；自动张紧装置可以对张力自动调节，虽然用起来成本肯能比较高，但从长远来看还是很值得的，它能用在前几者都无法使用的环境，比如远路程和多物料。4 在众多的张紧装置中，从中挑出一种最合适的对于输送机系统的稳定有很重要的意义。不仅如此，挑选张紧装置只是一方面，另一方面，我们必须在此基础上思索它应当装在哪里最适合，能够使之发挥最大作用效果。1.6 安装张紧装置时所需原则从上述内容我们得知张紧装置在带式输送机中扮演着非常非常重要的角色，所以，为了保证输送机在正常运转和起、制动时驱动滚筒上皮带不打滑，选择适合的张紧装置并确定它的安装位置很重要。张紧装置的安装位置不固定，但效果在不同的输送系统的不同位置。通常形式，拉紧设备安置方位地抉择务必琢磨如下部分:4 （1）张紧装置应至少设置在皮带的张力不大的地方。 (2) 三百米往上间隔横向运送或者坡比低于百分之五地歪斜运送机，拉紧装置理当安设于依靠启动滚筒空载侧。 （3）短距离，低功率输送或斜坡上面5%倾斜运送机，大多情况把张紧装置安装于其最后面。 （4）不管是要安装哪一类张紧装置，安装在张紧辊带及其分支线平行，张力必须通过鼓的中心。2 带式输送机张紧力分析及计算2.1 带式输送机运行中的各种阻力。5电控系统设计5.1 控制系统硬件组成5.1.1 PLC及扩展模块因为外界因素，条件比较恶劣。如此一来选SIEMENS AG FWB的编程控制器。这系列装备变通，良好适应环境与抗干扰优秀的特点。主要技术指标：（1）形状尺寸 （2）存储器 数据备用：； 编程语种：；流程构造：1个构造块（3）系统I/O本机I/O：14点输入/41 点输出扩展模块数量：7 （4）接线方式0到0.7为第一组，1M，1.5 二组，1M和2M是常见的端基。DC24V负接公共端1m或2m，接DC24V正输入开关部分，另一端接输入CPU的输入开关。接()端，(+)接端。负载另外一处分别接至其他继电器输出处。输入信号是不一样的电压或电流范围。电压和SW1到SW6设定开关电流分别为范围。参数为： 隔离：有（4）输出特性改变速率： ，隔离：有（5）耗电 损失电（6）开关设置 输入类型 mA（7）接头处是-极，是+极、是输出端、；、；、；正是第路模拟量输入端。“”是正端，“”是为负端。5.1.2 压力变送器量程选用，型号是，详情见图。此变送器有几个地方需要特别关照。首先自然是要准确无误地连接。然后要给它加热一小段时间。最后检查一下是否能正常运行，特地得留意下零点输出值是否准确。像这类机械要尽可能不被电磁影响，所以得选择一个好的工作场所。重要参数可参考表。 表5-1参数最小值标准值最大值单位电源电压102436V零点输出 203.9804.0004.020mA满量程输出2019.98020.00020.020mA静态精度200.20.4%F.S零点温度系数0.010.02%F.S/灵敏度温度系数0.010.02%F.S/年漂移0.20.4F.S/年电源电压影响0.0050.01F.S/V响应时间1ms10-90F.S工作温度-25+85压力过载1.21.5X 量程绝缘电阻250M 250VDC负载电阻0(12V时)1300(36V)测量介质174PH 或316 不锈钢适用的流体量程 (Mpa)00.01 00.05 00.1 00.5 00.6 00.8 0101.6 02 02.5 05 08 010 015 020025 030 035 040 050 060 070080 0100 0120 0140 0170 0200 系例通用型压力变送器的一些特色：（1）质量好，对环境的要求不高，可在多种恶劣条件下使用。最方便的是，体积不大，方便运输。（2）良好拟合曲线，重复性和滞后（24V电源电压，250欧姆负载电阻)（3）此变送器遇到短路可自行切断。（5）可靠性强、可精确测量、适宜各种温度条件。5.1.3 PLC控制系统的硬件配置图 图53 控制系统硬件框图5.2软件设计5.2.1思路及流程图在设计启动过程中，我们可以按情况分类。所以写程序是也必须分成几个模块。比如重载的时候就用，轻载则用。如果传送带遇到打滑，立马让主程序采用。使用一旦压力和平时不一样。这个程序是相对不是很清晰也不是很难的控制。关于程序如何运作详情见图54。图54 控制程序流程图5.2.2输入输出点地址分配重载起动，HSC3 计数脉冲输入拉紧滚筒光码盘轻载起动，正常停机， ， 详情见表5-2 5.2.3参数设定（1）输入数据1）液压站系统压力可经压力变送器转为成地电流，其量程为。EM235可乘坐0 20mA电流转换为12位二进制数，从第三到14的存储在CPU224XP。时，中大小约是。1mA相对大小约是。 相应得压力变送器得输出电流是。里地数值是。0.8倍2） 带速：通常，张紧滚筒转速可测得是，驱动滚筒则时。 （2）输出数据EM235的输出电压范围是-10V+10V，AQW0里数据范围为32000，每伏电压对应的A/D值为32000/10=3200正常运转：液压系统压力值大概是，对应的是。空载起动：液压系统压力值大概是，对应的是。重载起动：液压系统压力值大概是，此时是。程序由1个主程序、3个调压子程序、2个定时中断计算带速程序组成，具体程序如下。 5.2.4带式输送机张紧装置PLC程序主程序OB1NETWORK 1 / 起动、停机控制 / 是一般开继电器LPSA I0.0 / 重载起动按钮按下EU / 上升沿有效 / 以上逻辑块的串连操纵TON T101, +600 / 起动后拉紧时间60sLPPA I0.5 / 紧急停车按钮按下EUR Q0.0, 2 / 停电机S Q0.6 1 / 开制动器NETWORK 2 / 开始重载起动调压LD M0.0 / 重载起动标志位EU / 上升沿有效 / 挪用重载起动压力调节子程序NETWORK 3 / 开始空载起动调压LD M0.1 / 空载载起动标志位EU / 挪用空载起动压力调节子程序NETWORK 4 / 压力调整完毕后依次起动头尾电机LD T101 / 60s拉紧完毕LPSTON T102, +30 / 头尾电动机起动间隔3sTON T103, +300 / 起动时间为30sEUS Q0.0, 1 / 头部电机开始起动LPPA T102 / 3s 结束EUS Q0.1, 1 / 起动尾部电机NETWORK 5 / 起动完毕后调压LDN T103 / 起动时间30s内AW= VW0, +120 / 拉紧滚筒转速VW0达到正常值120r/minEUCALL SBR_2 / 调用正常运行时调压子程序NETWORK 6 / 正常运行时调压LD T103 / 起动完毕LDW= AIW0, +23200 / 液压系统压力值大于正常值1.1 倍OW= AIW0, +19040 / 压力值小于正常值0.9 倍ALDEUCALL SBR_2 / 调用正常运行时调压子程序NETWORK 7 / 初始化程序，定义定时中断 ， / 定成形式 +, /目前的值MOVD 16#0000FFFF, SMD142 / HSC3 初次设定值 , / 定义间隔HSC 3 / 起动HSC3NETWORK 8 / 初始化程序，定义定时中断LD SM0.1 / 装载HSC5 的控制位，可更新当前值、设定值、正向MOVB 16#F8, SMB157 / 装载HSC5 的控制位，可更新当前值、设定值、正向计数MOVB 250, SMB35 / 定义中断间隔250ms , / 界说按时间断ENI / 开中断HSC 5 / 起动HSC3NETWORK 9 / 计算两滚筒的速比LD T103 / 启动后MOVR VD0, VD8MOVR VD4, VD8 /将结果存入VD8NETWORK 10 / 液压站故障处理LD T101 / 起动张紧以后AW= AIW0, +16896 / 液压系统压力值低于0.8 倍的正常值S Q0.3, 2 / 切换油路R Q0.2, 1= Q0.7 / 报警NETWORK 11 / 打滑故障处理LD T103 / 正常运行时AR= VD8, 1.3 / 转速比低于1.3EUCALL SBR_0 / 调用重载起动时调压子程序，增大张紧力NETWORK 12 / 断带或其它情况造成停机时故障处理LD T103AD= VB860, 2 / 两次计数LPSNOTCRETI / 中断结束LRDDTR VD800, VD804 / 转换成实数LRD , MOVW AC0, VW4 / 转速计算，单位：r/minLRDMOVB 0, VB860 / 计数标志位清零LRD +, / 计数存储器清零LPPCRETI / 中断结束结论此次设计，是以吸收国内外的输送机张紧装置最新潮流技术为基础，再凭据本国现下带式输送机一些构造特征来完成的。完成图纸有总布置图、泵站总装图、液压缸部件图、活塞杆零件图、滑轮图、定滑轮支架图。这种类型的自动液压张紧装置是液压控制为基础，通过液压缸的压力传感器张力的实时监测。它能依据外界环境的不用因素来对张紧力进行调节，从而让传送带的张紧力一直很稳定。而且对输送带工作环境有所改善，使之能工作更长时间。关于输送带动张紧力，则有3类弹性波，分别是入射、反射和透射波。因为入射和反射波，皮带于传动滚筒奔离点的力时高时低。液压张紧器系统具有多个蓄电池组，以抵消入射波和反射波从张力点运行的影响。它可以补偿油缸漏油。实现恒张力控制。本设计还采用滑轮组和张紧小车，增加张紧行程的液压缸，只需要一个小的行程发动强大的张力。这次毕业设计让我回顾了四年来所学的专业，提高了自己信息检索整合并且合理运用的能力，深切体会到要很好的完成一件事情也是不容易的。这次设计让我对专业有了更深的认识，对以后的就业工作有很大帮助。因为自身能力不足的原因，对于相关的信息和资料并没有充分寻找并利用，所以这次的设计还有很多不足的地方，还望各位老师多多指导。致谢参考文献1杨道和.带式输送机的张紧技术及其应用J.煤炭技术,2007-26,9.2张国鸣，赵奇.带式输送机输送带张紧装置的改进J.露天采矿技术, 2013-6,53.3李辉，赵娟，刘廷明.带式输送机张紧装置的研究设计J.煤炭工程,2007-5,103.4闫旭.带式输送机张紧力学分析J.科技创新与应用,2014-29,465隋秀华，肖林京，苗德俊.具有自适应性能的矿用带式输送机张紧机构研究分析J.煤矿机械,2008-29,12.6孔学敏，廉自生.带式输送机电液比例控制自动张紧装置的研究J.机械管理开发,2008-3,43.7王晓丽.带式输送机输送带张紧力及张紧装置J.煤炭技术,2008-06.8李朋勋.GDS-100型钢缆带式输送机张紧小车装置改进J.煤矿机械, 2003-07.9聂文艳,王仲根.基于双CPU的带式输送机保护控制系统的研究J.煤矿机械,2012-03.10李杨.基于AMESim的带式输送机液压张紧装置参数匹配设计J.煤矿机电，2011-04.11杨复兴.胶带输送机结构原理与计算M.北京:煤炭工业出版社,1983.12王春行.液压控制系统M北京：机械工业出版社，200413张喜军.运输机械设计选用手册M.北京:化学工业出版社,2002.14蔡廷文.液压系统现代建模方