皮带机液压张紧装置-说明书（可编辑）

皮带机液压张紧装置-说明书（可编辑） 皮带机液压张紧装置-说明书 前言 近年来随着生产力的发展,对煤炭的需求量越来越大,于是对煤炭的开采能力也有待于大力的提高。皮带运输机是煤炭生产中重要的设备之一,皮带机运输能力的大小直接影响着煤炭生产效率的高低。在皮带机连续长期的工作过程中,难免就会发生弹性拉伸,使皮带机不能正常工作。所以就必须有一种张紧装置对它进行持续的拉紧。在多年来,有许多张紧装置相继出现,如螺旋式、重锤式、绞车式等,由于各自的缺陷性不能满足皮带机在特殊环境下工作的要求。 本文研究了一种优良的张紧装置??液压张紧装置。本装置有着其它装置不具备的优点:拉紧力可以根据需要进行设定,使设备处于最佳的工作状态;可以保持系统处于恒力拉紧状态;响应速度快,动态性能好的;结构紧凑,安装布置方便。在论文中对其原理、结构、功能等进行了详尽的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 计算、元件的选型和功能的完善。在其设计过程中得到了王传礼老师和同学的大力支持和帮助,在此一并表示忠心的感谢。 限于作者的水平,加之时间紧迫,书中的错误和不足在所难免,敬请各人士批评指正。 目录 摘要 - 4 - 第一章 绪 论 - 5 - 1.1 带式输送机简述 - 5 - 1.1.1带式输送机的工作原理 - 5 - 1.1.2带式输送机的构成及特点 - 5 - 1.2 带式输送机张紧装置简述 - 6 - 1.2.1 带式输送机张紧装置的作用和类型 - 6 - 1.2.2 现有带式输送机张紧装置的原理及特点 - 7 - 1.2.3 液压张紧装置设计原则及特点 - 9 - 1.3 现有的液压张紧装置产品 - 10 - 1.3.1 YZL型液压自动拉紧装置 - 10 - 1.3.2结构特征与原理 - 11 - 第二章 液压张紧装置结构与系统设计 - 15 - 2.1 液压张紧装置的结构设计 - 15 - 2.1.1总体结构的确定 - 15 - 2.1.2 连接各部件并绘制系统结构布置简图 - 16 - 2.2液压张紧装置的系统设计 - 17 - 2.2.1 液压拉紧装置的液压系统组成 - 17 - 2.2.2 液压拉紧装置工作过程 - 18 - 2.2.3拉力监控的电控反馈系统 - 19 - 第三章 双作用活塞杆液压缸设计计算 - 20 - 3.1液压缸参数计算 - 20 - 3.2液压缸缸筒设计 - 20 - 3.3液压缸活塞设计 - 23 - 3.4液压缸活塞杆设计 - 24 - 3.5液压缸油口的设计 - 27 - 3.6液压缸的安装形式 - 28 - 第四章 液压泵站的设计 - 30 - 4.1液压泵站结构设计 - 30 - 4.2 液压泵组设计及选型 - 30 - 4.3 油箱及附件设计计算 - 31 - 第五章 液压元件的选型设计 - 38 - 5.1 蓄能器设计及选型 - 38 - 5.2 液压阀设计及选型 - 39 - 5.3其它液压元件设计及选型 - 40 - 结 束 语 - 42 - 参考文献 - 43 - 致谢 - 45 - 摘要 介绍一种用于带式输送机的液压自动张紧装置, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 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善、适合于大型带式输送机的张紧装置。根据要求,本文分三部分(张紧装置的总体结构设计、张紧装置的设计;利用绘图软件(AutoCAD)绘制了结构布置图、液压系统原理图、零件图及装配图等。 关键词:皮带机;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 AutoCAD software are used to draw out the structure arrangement, the principle of the whole system, the work pieces and the assemble. Keywords: strap conveyor; auto tense equipment; hydraulic system; oil jar; 第一章 绪 论 1.1 带式输送机简述 带式输送机,又称胶带输送机,现场俗称“皮带机”。它是冶金、电力和化 工等工矿企业常见的连续动作式的运输设备之一。带式输送机是采矿企业主要的 连续运输设施,尤其在煤矿上,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。 1.1.1带式输送机的工作原理 带式输送机的结构示意图如图1-1所示,输送带绕经驱动滚筒?和机尾换向滚筒?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?支承着。货载装载输送带上的货物与胶带一起运行。皮带机拉紧装置的作用是给输送带正常运转时所需要的张紧力。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。输送带下胶带空载,上胶带输送货物并且在端部卸载。利用专门的卸载装置也可在中间卸载。 1.1.2带式输送机的构成及特点 1.带式输送机的构成 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1-2为SSJ系列可伸缩带式输送机; 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1-2 SSJ系列可伸缩带式输送机 1.2 带式输送机张紧装置简述 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,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和类型 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 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,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 现有带式输送机张紧装置的原理及特点 现有张紧装置大致有六种,分别是:重锤式张紧装置、螺旋式张紧装置、垂直式张紧装置、钢绳绞车式张紧装置、电控式自动张紧装置和液压式自动张紧 装置。 1.重锤式张紧装置 如图1-3所示,机尾换向滚筒?固定在小车?上,垂直悬吊的重锤?和小车?相连,由于重锤?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 图1-4 螺旋式张紧装置图1-5 垂直式张紧装置如图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,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。 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,但其不能实现自动张紧。 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。 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 图1-7 电控自动张紧装置 电动机?起动后,经过弹性连轴节带动蜗轮减速器?,再经过传动装置?(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?带动上面的滚筒,两个滚筒?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?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?,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?接通安装在控制箱?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?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 液压张紧装置设计原则及特点 1.液压自动张紧装置的设计原则 液压式自动张紧装置由很多形式,其最终目的就是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以及在输送机皮带调整时能方便操作等。 在本设计中的液压自动张紧装置采用了液压缸和液压绞车结合的方式,开始时较大的初始张紧由液压绞车提供,在正常运行时阶段仅由液压油缸来调节张紧力的变化。一定程度上满足了上述补偿皮带的伸长和实时调控制的目的,可以在生产中带来较大的经济效益 2. 液压自动张紧装置的特点 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)可自动调节张紧力 自动液压张紧装置可以根据带式输送机的工况及对输送带张力的不同要求,任意调节起、制动和正常运行状态时的张紧力。由于张紧力可以根据需要自动调节,使带式输送机在稳定运行状态时的张力降低20%左右。在带式输送机基本参数不变的情况下,与其他张紧方式相比,可以减小输送机的功率,降低输送带的强度等级,进而减少设备的投资和维修费用。 (2)响应快 带式输送机起动时,输送带的松边会突然松弛伸长,此时张紧液压缸在蓄能器的作用下,能立刻收缩活塞杆补偿输送带的伸长量,减少输送带松边对紧边的冲击,不但使带式输送机起动平稳、可靠,而且较好地保护了输送带,减少断带事故的发生。正常运行时当外界扰动或胶带动张力产生波动使输送带突然伸长时,蓄能器能够及时吸收胶带松边的伸长,减少输送带动张力的波动,使系统处于恒压状态,防止打滑。 (3)适应性强 由于系统简单,可以根据具体情况来设计最大张紧力和最大张紧行程,一般可满足各种不同类型带式输送机对张紧装置的要求。由于张紧系统仅有张紧液压缸和张紧小车相连,可灵活布置。当采用机头或中部张紧时,张紧液压缸可安装在带式输送机机身内;当采用机尾张紧时,张紧液压缸既可安装在带式输送机的尾部,也可以借助平面改向滑轮组将其置于带式输送机机身外,给带式输送机的选型设计提供方便。 (4)控制方便 该张紧装置的控制系统可以与输送机的集控装置连接,实现远程控制。 (5)抗污染和安全性好 采用滤油器、板式连接阀和全封闭护罩,系统管路简单,安装方便,适应煤矿井下条件差的情况,可保证液压系统无泄漏。 3. 结论 自动液压张紧装置在输送机运行过程中,能有效地改善带式输送机的起、制动性能,提高整机运行的可靠性,在不同的使用条件下,可以保证胶带具有最合 理的张力;电控系统控制容量大,易与主机控制系统相连,抗干扰能力强;可以降低胶带的强度,节约胶带投资。因此与其他形式的张紧装置相比更适用于长距离带式输送机。 通过上文的分析,结合他们的优点,下面将对液压式自动张紧装置的分成:结构布置,液压系统,液压缸、油箱等设计选型三部分进行设计、计算。 1.3 现有的液压张紧装置产品 1.3.1 YZL型液压自动拉紧装置 1.YZL型液压自动拉紧装置概述 YZL型液压自动拉紧装置是由中国矿业大学研究室研制的,针对我国带式输送机、索道等连续输送设备而开发的一种机电液一体化设备。 它具有以下特点: 1 根据使用场合不同,拉紧力可以根据需要进行设定,使设备处于最佳的工作状态。 2 拉紧力设定后,YZL型液压自动拉紧装置可以保持系统处于恒力拉紧状态。 3 YZL型液压自动拉紧装置具有响应速度快,动态性能好的特点,能及时补偿输送带或钢丝绳的弹塑性变形。 4 油泵电机可以实现空载起动,当油缸达到额定拉力时,电机断电;当系统油压低 于设定值时,油泵电机自动起动,实现补油功能。蓄能器实现在断电情况下的保压和补油,从而达到YZL型液压自动拉紧装置的节能运行。 5 YZL型液压自动该拉紧装置结构紧凑,安装布置方便。 6 YZL型液压自动拉紧装置可与集控装置连接,实现对该机的各种自动和手动控制。 2. 主要用途和适用范围 YZL型液压自动拉紧装置主要应用于带式输送机的自动张紧,保证输送机的稳定可靠运行。 3. 型号含义 其中1??代表1型布置形式,2??代表2型布置形式。 4. 工作条件 1 工作环境温度不大于+40?; 2 无显著摇摆和剧烈振动、冲击的场合; 3 环境内无足以锈蚀金属的气体和尘埃; 4 周围空气中的甲烷、煤尘和硫化氢、二氧化碳不得超过《煤矿安全规程》的安全 含量。 5. 对环境影响 液压自动拉紧装置采用了先进的设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和制造工艺,工作安全可靠,工作噪声小,对环境无污染,是节省能源,降低消耗的高科技产品。 1.3.2结构特征与原理 1. YZL型液压自动拉紧装置结构 YZL型液压自动拉紧装置主要由液压站(含蓄能器)、拉紧油缸、钢丝绳,导绳轮,配套电控箱,拉紧小车等组成。 图1-8 YZL液压自动拉紧装置原理图 图1-8为YZL型液压自动拉紧装置液压系统原理图,压力油由电机带动液压泵提供,在起动电机前必须先对电磁阀送电,使电机实现空载起动,防止电机堵 转。系统保护压力由安全阀调定,安全阀可以保证电机过载和液压拉紧力过大,防止输送带或钢丝绳安全系数降低。系统工作压力由压力传感器精确检测,保证拉紧力实时显示和保护,压力设定可以根据现场需要设定当油压低于设定值,自动起动油泵电机供油,当油压达到额定值时油泵自动停机;当然设计也可以根据时间原则进行,即当压力降低时,油泵电机根据设计运行一定的时间,以满足充液要求。手动换向阀用来控制拉紧油缸的伸缩动作,即缩缸为拉紧过程,伸缸为松绳过程,为输送带或钢丝绳重新接头提供行程。当进行检修时,可以通过蓄能器下节流阀卸压。 YZL型液压自动拉紧装置与电控装置和测速装置配合,可以实现整机设备的打滑保护作用,即在胶带或钢丝绳与驱动轮打滑时,当压力达到压力传感器的设定值时,不停电机,继续对油缸供油升压,直至最大安全阀设定压力时为止,避免输送带或钢丝绳继续打滑。 液压系统中设置蓄能器,可以实现在正常运行工况下,由蓄能器保压补油,降低油泵电机的开停频率。液控单向阀起到油缸拉紧状态下防止泄漏作用,保证油缸的可靠拉紧。 2. 主要技术参数 1 最大拉紧力见选型表 2 最大拉紧行程见选型表 3 油箱容积 0.3m3 4 液压油:46号耐磨液压油 5 电机型号:Y123S-4,功率:5.5KW 转速1440r/min,电压:380/660V 6 电磁阀:24BT1-H10B-T 7蓄能器充气压力(出厂前已经调好) 3YZL1、YZL2型布置图及参考安装尺寸 本套设备为全液压式,不仅结构紧凑、重量轻,而且操作简单,是胶带拉紧的理想设备,不仅适合煤矿,而且可与其它行业的胶带运输机配套。 胶带自控液压装置于1992年通过部级鉴定,现已形成十大系列,并已在全面推广应用。 该设备的平面布置参考如图所示。它由液压泵站、拉紧油缸、蓄能站、隔爆兼本安控制箱及附件五大部分组成。拉紧油缸通过动滑轮,钢线绳与拉紧小车相连。根据动滑轮的个数和钢丝绳的缠绕方式,有三种安装方式用户可根据实际情况选取。液压泵站、蓄能站、隔爆控制箱,安放时,要求安放地点与煤水隔离。 图1-9 平面布置参考 1、拉紧油缸;2、蓄能站;3、液压泵站;4、隔爆控制箱 4.使用条件 本系列产品分普通型和隔爆型两种,适用于井上、井下进行各种水平,上运、下运、带式输送机工作场合,特别是对于需要较长拉紧行程,较大拉紧力的带式输送机,其经济效益更佳,井上井下温度适用范围-20?~60?左右。 5.注意事项 1 应保证液压油的清洁,加油必须采用精滤油机加油。 2 油箱的油位应满足标注高度,油箱的放置应水平。 3 一般采用46号耐磨液压油,但在野外冬季应采用与气候相适的低温液压油。 4 煤矿井下不配加热器。在野外冬季时,等加热器工作20分钟以上,才能开动液 压泵工作。 5 检修工作应在各种用电设备断电后进行。 6. 安全保护装置及事故处理 1 张紧装置外露传动部分必须可靠安装安全防护装置。 2 液压系统调定后,应将调节工具取下,以免非操作人员误调。 3 装置在运行中若出现异常的振动,冲击性噪音时,应立即停车,由专业人员处理, 以免故障扩大。 4 拉紧小车应加设安全备用绳。 7.维护说明 (1)设备的工作环境应尽量保持清洁,避免淋水直接落到设备上。 (2)各元件的工作状态,对各高压管接头及阀体的密封件一般一年更换一次。 (3)测压仪器、仪表每年校对标定一次。 (4)液压油每年更换一次,油必须过滤,油中应无水,加油口必须密封;冬季采用30号液压油,夏季采用20号液压油,每半年对油箱进行保养一次,用煤油冲洗管道、油路集成块、滤油器和油箱底部。 (5)由于生产或其它方面的需要,输送机的运量和其它工况发生变化时,拉紧装置各种信号元件,应做相应的调整。 第二章 液压张紧装置结构与系统设计 2.1 液压张紧装置的结构设计 带式输送机是目前最有效的输送设备之一,其应用广泛,正在向大运量、大运距、大倾角和适应性强方向发展,其零部件也正向高性能、长寿命、低能耗方向发展,带式输送机在起、制动过程中和正常运行时,输送带的粘弹性与输送量 的变化都会使输送带的张力和挠度发生变化。当挠度增大至一定值时,输送带与传动滚筒保持正常传动所需的张力比丧失,导致输送带在传动滚筒上打滑而不能起动、制动与正常运转。自动张紧装置是保证带式输送机正常工作的重要部件,可自动地对输送机张力进行实时控制,满足带式输送机正常运行的要求。 2.1.1总体结构的确定 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)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。 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液压绞车的形式,以满足皮带机在正常工作、断带调整、重新接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。 (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起保护作用,以此减少消耗,降低能耗。 (3)在皮带运输机尾部拉紧小车的轨道上设置行程开关,来控制液压拉紧系统快速动作,以防在断带时拉紧小车的快速后退和油缸中某一腔的液压急剧变化而造成很大的冲击对系统带来巨大的破坏。 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。 2.1.2 连接各部件并绘制系统结构布置简图 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)慢速液压绞车,在皮带机初始工作状态下,提供较大的张紧力。在皮带机正常工作状态下关闭。 (2)张紧油缸,正常工作时的执行元件。 (3)防爆控制箱,皮带机在井下工作时起隔离、防爆作用。 (4)液压泵站,提供压力油、提供系统动力。 (5)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。 (6)液压阀组,拉紧装置的控制元件。 (7)行程开关,起断带保护的作用。 2. 系统结构布置简图 如图2-1和图2-2所示,为系统总体系统结构示意简图。 图2-1 皮带机液压自动拉紧装置系统结构布置简图1 1.皮带;2.拉紧小车;3.小车轨道;4.纲绳;5.滑轮组;6.行程开关;7.液压泵站;8.固定绳座;9.防爆控制箱;10.拉紧油缸;11.蓄能器;12.慢速液压绞车 系统结构布置图说明: (1)拉紧油缸的中线位置、滑轮组、纲绳的布置位于同一水平面内。 (2)防爆控制箱、液压泵站为无地基放置件,可根据使用场合的不同灵活放置。 (3)最上方和最下方的钢绳之间的水平距离应尽量大。 图2-2 皮带机液压自动拉紧装置安装位置简图2 2.2液压张紧装置的系统设计 2.2.1 液压拉紧装置的液压系统组成 智能型液压拉紧装置由液压泵站、拉紧油缸、液压绞车、电磁换向阀、压力继电器、溢流阀、节流阀、蓄能器、压力表、截至阀和电控箱控制系统及附件等组成。其液压拉紧站系统如图2-3所示。 图2-3 液压张紧装置的液压系统示意图 注:1.液压马达 2.手动换向阀 3.12.电磁换向阀 4.5 可调节流阀 6.7.压 力表 8.单向阀 9.液压泵 10.滤油器 11.17.溢流阀 13.双作用单活塞杆液压缸 14.15.电磁继电器 16.蓄能器 18.截止阀 19.油箱 2.2.2 液压拉紧装置工作过程 系统的工作原理如图所示。当启动油泵9之后,控制液压马达的手动2或自动7三位四通阀通电换向,液压马达1开始工作。油泵9到液压马达8间有1个节流阀4用于控制液压马达8的工作压力,1个溢流阀为了管路保持在一定的压力并安全卸荷。手动2或自动7三位四通电磁换向阀是为了实现手动和自动双模式,而且电磁换向阀的左位和右位的切换还可以用于控制液压马达1的转向即张紧力的方向。对于油泵9给蓄能器16、液压缸13供油的回路,则在1个可调节流阀5之后,设有三位四通电磁换向阀12、压力继电器14、15,溢流阀17、截止阀18等用来控制两侧液压缸的工作压力、方向等。 当液压绞车带动张紧小车达到皮带机的初始张紧力后,三位四通电磁换向阀换向到中位,使液压绞车停止运动。然后由压力继电器14、15对蓄能器16和液压缸13内的压力进行监测。如果压力继电器14测出液压缸内的压力达到张紧要求的预设值,则压力继电器控制油泵9停止运行。此时维持液压缸的压力依靠蓄能器16补充油液维持压力。 皮带输送机在运行过程时,张紧力发生变化时,由蓄能器16和溢流阀17保证液压缸的压力变化。如果皮带松弛,需要增大张紧力时,则有蓄能器16为液压缸内补压供油。如果压力继电器15测出蓄能器16压力不足,压力继电器15发出电信号,控制油泵9重新开动运行,为液压缸13和蓄能器16供油补压。如果压力继电器15测出蓄能器16压力过大时,溢流阀开启,卸荷保压。截止阀的作用是为了在系统停止工作时为液压缸13和蓄能器16快速卸油。 这样,由液压马达9提供皮带机开始运行时较大的初始张紧力;皮带机正常运行之后,液压马达9关闭,由液压缸13来维持皮带张紧所需的较小的张紧力调节变化。既保证了皮带输送机的平稳、连续的运行,同时又解决了工作中频繁地开启液压马达,降低稳定远行时不必要的功率消耗。 2.2.3拉力监控的电控反馈系统 带式输送机智能型液压张紧装置是在已有自动液压张紧装置基础上,加入了力传感器、单片机、电液比例溢流阀等构成反馈控制系统。在正常运行阶段,应用单片机动态地比较输送带张紧力实测值与理论值,智能控制电液比例溢流阀的流量,实时调整液压拉紧站系统压力,从而使输送带张紧力始终保持最合理的状态。张紧装置在正常运行阶段控制系统的原理及部件构成如图2-4、图2-5所示。 图2-4 反馈控制系统的原理图 图2-5 反馈控制系统的基本组成 图中:u ??输入信号(指令),它决定于系统外部的变化。 r ??参考输入,比例于输入信号并与主反馈信号进行比较,为固定值。 b ??主反馈信号,它是被控量的函数,并与r进行比较以产生偏差信号。 ε??偏差信号,参考输入与主反馈之差。 c ??输出信号(被控量信号),系统中变化规律需要检测和加以控制的信号,这里指的是皮带运输机的皮带的松紧程度拉力。 f ??干扰信号,除输入信号外对系统产生影响的因素。 第三章 双作用活塞杆液压缸设计计算 液压缸在液压系统中的作用是将液压能转换成机械能,使机械实现直线的往返运动。液压缸是液压系统中的执行元件,是液压系统中的核心部件,不同类型的液压缸组成零部件也不同,但其大致由缸体、活塞、活塞杆、缸底、缓冲装置、排气装置、支承座以及导向、密封、防尘装置等组成。根据设计的液压缸的使用要求不同可选择设计各零部件。 3.1液压缸参数计算 1. 设计参数 初始条件: 皮带机张力 F20T 安全系数1.2 额定压力20MPa 张紧时速度 v2m/min 快退时速度 v4m/min 张紧行程 S1500mm 2. 确定液压缸的基本参数,即液压缸内径D,活塞杆径d 因为设计有杆腔进油,由机械设计手册查得 F2 3-1 回油压力为0,所以=0;取d=0.7D 计算得D=158mm,根据设计手册圆整D=160mm,d=110mm 3. 确定活塞的最大许用行程S 根据设计手册知,SL-l1-l2 ,L ,3-2 液压缸安装方式为一端铰接,刚性导向;一端刚性固定:n2 ,3.5; 计算得1.755m,L2.48m,初始确定 S2.0m 。 3.2液压缸缸筒设计 缸筒是液压缸的主要零部件,它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封的容腔,用于容纳压力油液,同时也是活塞的运动轨道。设计液压缸缸筒,首先确定各部分的尺寸,保证液压缸足以承受一定的液压力、负载力和意外的冲击力;并保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。 1.缸筒的内径 已知D=160mm,d=110mm,=0.97;有杆腔进油;=200 KN,=0.7;经过计算得活塞杆的理论作用力 F==294.55KN。 3-3 2.缸筒的外径 根据查设计手册知, 当额定压力为:P20MPa;缸筒内径为:D160mm时/D=0.08~0.3时, 缸筒外径为D 194mm 于是得,壁厚为17mm 3-4 缸筒选用材料为45号钢: 610MPa360MPa 3.缸筒的壁厚验算 (1)液压缸的额定压力应低于一定的极限值 额定压力Pn20.0MPa,根据机械设计手册查须满足Pn0.35; 3-5 经过计算40.29MPa20.0MPa,满足要求。 (2)液压缸的额定压力应与完全塑性变形压力有一定的比例范围,以避免发生塑性变形的发生 完全塑性变形压力Prl2.3,计算得45号钢完全塑性变形压力Prl69.29 MPa; 根据机械设计手册查须满足Pn0.35~0.42 Prl,经过计算0.35~0.42 Prl24.25MPa,经过计算Pn0.35~0.42 Prl,设计满足要求。 (3)为了确保液压缸的安全使用,缸筒的爆裂压力PE应该远大于耐压实验压力PT根据机械设计手册知道,耐压实验压力PT 1.25Pn25 MPa;缸筒的爆裂压力PE 2.3,经过计算得45号钢PE 117.41 MPa; 比较PE远大于PT,设计满足要求。 (4)缸筒径向变形应该在允许的范围之内 缸筒径向变形 ,查工程材料手册知45号钢弹性模量E207000 MPa,泊松比0.3,经过计算得0.107mm,在允许范围之内。 4.缸筒底部厚度 缸筒底部为平面,缸筒底部厚度1 按照四周嵌住的圆盘强度公式10.433计算; 根据缸筒的内径D=160mm,缸筒底部四周嵌住的圆盘处的内径D2 取160mm;经过计算10.43314.20mm,根据设计手册确定缸筒底部厚度1为15.00mm 。 5.缸筒与端部的连接方式 根据机械设计手册,缸筒与端部的连接方式选取为焊接连接。 6.液压缸筒的长度 液压缸筒的长度由所需的行程及结构上的需要所确定;即 液压缸筒的长度活塞的行程+活塞的长度+活塞杆的导向长度+活塞杆的密封长度+其他长度; 其中活塞长度(0.6~1.0)活塞外径,经后面的计算确定活塞的长度为 100mm,活塞杆的导向长度(0.6~1)活塞杆外径,取活塞杆的导向长度约为150mm;活塞杆的密封长度大约为200mm,最后确定液压缸筒的长度约为1950mm。 图3-1 液压缸的结构如下所示: 7.液压缸的流量计算 1)张紧时的流量: 根据已知条件知:张紧是速度为v2m/min,缸筒内径为D160mm,活塞直径为d110mm。有杆腔进油。 QL/min 3-6 2)快退时的流量: 已知快退时速度为v4m/min,缸筒内径为D160mm,无杆腔进油。 QL/min3-7 3.3液压缸活塞设计 由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复运动,因此,它与缸筒的配合应适当,既不能过紧,也不能间隙过大。配合过紧,不仅使最低启动压力增大,降低机械效率,而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面;间隙过大,会引起液压缸内部泄漏,降低容积效率,使液压缸达不到设计要求。 液压力与活塞的有效工作面积有关,活塞直径与缸筒内径保持一致,所以活塞外径d160mm,活塞内径取90mm。活塞的设计主要任务是确定活塞的结构形式。 活塞技术参数要求: (1)活塞外径D对内径D1的径向跳动公差值,按7、8级精度选取。 (2)端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值,应按7、8级精度选取。 (3)外径D的圆柱度公差值,按8、9、或10级精度选取。 1.活塞的结构形式 根据机械设计手册,活塞的结构形式采用组合式活塞。 图3-2 活塞的结构如下所示: 2.活塞与活塞杆的连接 根据机械设计手册,活塞与活塞杆的连接方式选用螺母型;同时活塞与活塞杆之间设置静密封。 3.活塞的密封 根据机械设计手册及液压缸的作用力200KN和工作压力20MPa,活塞的密封采用组合式密封方式。 图3-3 活塞的密封结构如下所示: 4.活塞的材料 因为采用有导向环的活塞,所以活塞的材料选取45号钢。 导向套在活塞往复运动中启导向支承作用,导向套的性能的好坏对液压缸的性能有很大的影响。 5.活塞的尺寸及加工误差 已知活塞直径与缸筒内径保持一致,即活塞外径d160mm,活塞的宽度一般为活塞外径的0.6~1.0倍,但根据密封形式及导向环安装槽的尺寸,确定活塞的宽度为100mm;活塞外径的配合一般采用f9,外径对内径的同轴度公差不大于0.02mm,端面与轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm,外表面的圆度和圆柱度不大于外径公差的1/2。 3.4液压缸活塞杆设计 活塞杆设计的技术参数要求: (1)活塞杆的热处理:粗加工后调质到硬度为229~285HB;淬火处理,淬火深度0.5~1mm。 (2)活塞杆d和d1的圆度公差值,按8、9或10级精度选取。 (3)活塞杆d的圆柱度公差值,按8级精度选取。 (4)活塞杆d对d1的径向跳动公差值,为0.01mm。 (5)端面T的垂直度公差值,按7级精度选取。 (6)活塞杆上有联接销孔时,该孔径按H11级加工。该孔轴线与活塞杆轴线的垂直公差值,按6级精度选取。 (7)活塞杆上下工作表面的粗糙度为Ra0.63μm,表面镀铬,镀层厚度约为0.05mm,镀后抛光以提高耐磨性和防锈性。 1.活塞杆的结构 杆体实心,材料为45钢。杆内端采用螺母形式,杆外端方型单耳环。 根据机械设计手册知,活塞杆内端的螺纹尺寸选取M802,螺母长L45mm。 图3-4 活塞杆的结构如下所示: 2.活塞杆的强度校核 根据液压缸初始计算,活塞杆直径d=110mm; 根据机械设计手册,活塞杆在稳定工况下,如果只受轴向拉力或推力,近似用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式计算; 已知45号钢122MPa,采用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式计算得42.95MPa,,设计满足要求。 3.活塞杆的导向套、密封和防尘 活塞杆的导向套装在液压缸的有杆腔侧端盖内,用以对活塞杆进行导向,内装有密封装置以保证缸筒的有杆腔的密封。外侧装有防尘圈,以防止活塞杆在 后退的时候把杂物、灰尘及水分带到密封装置中,损坏液压缸。 导向套在活塞往复运动中启导向支承作用,导向套的性能的好坏对液压缸的性能有很大的影响。 (1)最小导向长度及中隔圈长度的确定 当活塞杆全部伸出时,从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度H ,如图4-5所示: 图3-5 导向长度 一般情况, 最小导向长度应满足下面要求: H, 3-8 即H155mm 式中:L ??最大工作行程(mm); D ??缸筒内径(mm); 因为缸径大于80?,所以算导向套滑动面的长度A为: A0.6~1.0d0.8160128mm 由于液压缸的行程长度较大,一个导向套不能满足要求,增加导向套会增加系统摩擦,降低效率,故可在导向套和活塞之间装一中隔圈,使活塞杆在全部外伸时仍有足够的支承长度,通常支承长度应满足: L mm 3-9 即:L 215mm 一般情况,当行程长度超过缸筒内径的8倍时,可装一个长度为100mm的中隔圈;超过部分每增加700mm,中隔圈的长度即增加100mm。 由于此液压缸的行程要求为1500mm,缸筒内径为160mm,接近8倍,所以可 选择安装一个长度为100mm的中隔圈。 根据以上计算,同时考虑尽量减少设计零件,又因为液压缸工作时相对滑动少,磨损也少,所以取端盖结合导向支撑环的方式导向,这里取端盖的长度(图4-5),导向支撑长度为。 (2)活塞杆的导向套的结构 根据实际情况,活塞杆的导向套结构形式采用轴套式,部件包括导向套、导向环、组合式密封件,防尘圈等。 (3)活塞杆的导向套的材料及尺寸 金属导向套一般采用摩擦系数较小、耐磨性好的青铜材料; 根据机械设计手册知,导向套的主要尺寸是支撑长度,一般导向套的长度小于等于活塞杆的直径,结合实际情况确定导向套的长度L85mm; 加工要求,导向套外圆与端盖内孔的配合为H8/f7,内孔与活塞杆外圆的配合为H9/f9。外圆与内孔同轴度公差不大于0.03mm,圆度与圆柱度公差不大于直径公差的一半。 4.活塞杆密封件和防尘圈 活塞杆密封件选用O型密封圈加挡圈结构,防尘圈采用JF型防尘圈。图3-6 活塞杆的导向套、密封和防尘结构如下所示: 3.5液压缸油口的设计 1、油口包括油口孔和油口连接螺纹。 2、油口直径的计算: d 3-10 ??液压缸的最大输出速度 m/s ??油口液流速度m/s通常取3.5~~5 m/s 所以EE22mm 根据机械设计手册查得,油口连接螺纹选用M272,螺纹精度为6H;具体参数EE22mm,EC32mm,EDM122。 图3-7 油口的结构如下所示: 3.6液压缸的安装形式 根据前面所作分析,以及液压缸所要满足的要求,可设计液压缸的安装为法兰固定底座形式,如图3-8所示,液压缸轴线水平,缸体固定。图3-9位液压缸径向安装示意图。 图3-8 液压缸安装结构示意图 1.安装法兰;2.刚体 图3-9 液压缸径向底座安装示意图 第四章 液压泵站的设计 4.1液压泵站结构设计 液压泵站的布置形式通常有上置式、下置式、旁置式及柜式。根据皮带输送机的结构特点和井下的工况环境决定,皮带输送机的液压张紧装置要求结构紧凑,安装布置方便。综合考虑,将液压控制阀集中设置组成阀组,再安放油箱的上盖板之上的上置式结构最为合理。 泵组的布置形式设计为上置式,立式。即电动机立式安装在油箱之上,液压泵置于油箱之内,电动机与油泵之间通过联轴器连接。其优点是结构紧凑,占地小,噪声低。 图4-1 泵组和阀组的布置方式如下所示: 4.2 液压泵组设计及选型 1.液压泵的选型 1)液压泵的压力 由已知条件知:额定压力为P20MPa。考虑考虑各种机械损失和流程损失,因此选液压泵的压力指数为:20~~25MPa 2)液压泵流量的计算 根据液压缸的最大流量为:Q40.21L/min,计算泵的每转排量为: q 4-1 根据以上参数查液压设计手册,选取CBF-F420-AL型齿轮泵(合肥长源液压件有限 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 公司),公称排量20ml/r,额定压力20MPa,最高压力25MPa,额定转速2500r/min,容积效率93%,重量3.7KG; 2.驱动电机的选型 液压缸的最大输出功率在张紧时,此时 额定压力P20MPa,Q21.84L/min,泵的效率为,电机驱动效率为所以电机的功率为: N5.12Kw 4-2 所以选取电机型号为:Y132S-4,功率为5.5Kw,转速为1440r/min 现在液压泵组已经有厂商制造好的组件,可以根据具体的工作要求选取。 注:1、电动机 2、联轴器 3、柱塞泵 图4-2 液压泵组结构如下所示: 4.3 油箱及附件设计计算 油箱在系统中的功能,主要是储油和散热,也起着分离油液中的气体及沉 淀物的作用。根据系统的具体条件,合理选用油箱的容积、形式和附件,以使油箱充分发挥作用 1.油箱的整体结构设计 油箱分为开式和闭式两种。 开式油箱应用广泛,箱内液面直接与大气相连通,为防止油液被大气污染,在油箱的顶部设置空气滤清器,并兼作注油口用。闭式油箱一般指箱内液面不直接与大气相连通,而将通气孔与具有一定压力的惰性气体相连,充气压力可达0.05MPa。 根据皮带运输机张紧装置的液压系统要求和井下的实际工作环境所限制,选取开式油箱结构。 图4-3 油箱的整体结构示意图如下: 2、油箱及其附件设计计算: (1)油箱必须有足够大的容量,以保证系统工作时能保持一定的液位高度。 油箱的有效容积一般为泵每分钟流量的3~7倍。已知泵的流量Q50L/min,所以箱体的容积750350L,根据机械设计手册选用规格400L箱体。 (2)设置过滤器。 油箱的回油口一般都设置系统所要求的过滤精度的回油过滤器,以保持返回油箱的油液具有允许的污染等级。根据皮带运输机张紧装置的液压系统要求,油箱的排油口(即泵的吸油口)为防止吸入意外落入油箱的污染物,加装吸油过滤器。 过滤器的工作能力,取决于滤芯的有效过滤面积、滤芯本身的性能、油的粘度与温度、过滤前后油的压力差以及油中固体颗粒的含量。过滤器出入口的压 差越大