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1、精选优质文档-倾情为你奉上 本科毕业论文(设计)题目： 下运带式输送机阻尼限速器 学院： 煤炭工程学院机械系 班级： 08机械二班 姓名： 武佐文 指导教师： 赵润平 职称： 副教授 完成日期： 2012 年 5 月 25 日 下运带式输送机阻尼限速器的设计摘要：下运带式输送机阻尼限速器是一种机械式阻尼限速器，用于解决下运带式输送机运行时在物料重力的分力作用下产生的自动加速问题，使其制动更容易。它由箱体、凸轮、轴、轴承、导杆、压缩弹簧、导向套、调节螺栓、顶盖、视孔盖等组成。其原理是凸轮在随轴转动的过程中推动导杆压缩弹簧产生阻尼力矩，并将此阻尼力矩传递给阻尼滚筒，使皮带保持匀速运动。其工作原理简
2、单，运行可靠，安全性高，结构紧凑，外形尺寸小，精度要求低，加工装配容易，安装维修方便，具有很强适用性。关键词：阻尼限速器；凸轮；调节螺栓；压缩弹簧 Under The Belt Conveyor Damping Speed Limiter DesignAbstract: Under the belt conveyor damping speed limiter is a mechanical damping speed limiter for the automatic belt conveyor running in the material of the force of gravity
3、under acceleration, making braking more easy. By the cabinet, cam, shaft, bearings, guide rods, compression spring, guide sleeve, adjustment bolts, top cover, depending on the manhole covers and other components. The principle is that the cam guide in the process of rotating with the shaft-driven co
4、mpression spring damping torque and damping torque is passed to the damping roller belt to maintain uniform motion. Its working principle is simple, reliable, safe, compact structure, small size, low accuracy requirements, processing and assembly is easy, convenient installation and maintenance, has
5、 a strong applicability.Key words: damping speed limiter; cam; adjusting screw; and compression spring目录1 绪论1.1问题的提出皮带运输机在煤矿方面应用十分广泛，它易于操作，维修、保养都比较方便，工作可靠。但在现场使用中仍然存在一些问题亟待更好的解决。在现场实习中我们了解到下运带式输送机暴露的一些问题。下运带式输送机能够完成对煤及矸石等短距离运输，工作效率高，操作方便，是煤矿生产中不可缺少的机械设备。在实际使用中下运带式输送机需要注意一些问题，如动力、长度、制动等。其中最常见的是下运带式输送
6、机皮带自动加速问题，在制动过程中会出现滚料、皮带打滑、飞车等事故。为了避免事故的发生，必须克服速度不断加快的问题，所以要加装一种能够将皮带速度限定在允许范围内的阻尼装置。为此我们对皮带自动加速问题进行研究并设计阻尼限速器。1.2 国内外相应技术的比较 目前在国内外的煤炭生产输送的过程中，对下运带式输送机常用的制动方式有液力制动装置、液压制动装置、盘式制动装置和变频制动等四种。 装有液力制动系统的下运带式输送机是我国重点科技攻关项目，主要是通过在下运带式输送机的驱动装置中安装液力制动系统，分两步实现制动，即先由该系统将带式输送机速度降至额定速度的三分之一。然后由机械抱闸最终制动，当井下发生突然停
7、电事故时，仍可实现二级制动。液力制动系统虽然在煤矿井下现场的下运带式输送机中应用比较广泛，但是此种制动装置存在着体积庞大、多种能源（电、液、气）操作复杂、要求操作人员技术水平较高等缺陷。故不适应中小型煤矿使用。 液压制动装置质量轻，体积小，便于实现自动化。缺点是液压元件制造精度高，使用维护较困难；阻尼式下运带式输送机具有较为广阔的应用前景，有一种是在输送带底面施加阻尼力来抵消载荷下运时产生的下滑力的输送机。这种输送机在下运倾角不大于10的下运工况也可应用，其防下滑的阻尼力随时均可任意调整，十分灵活方便。但是这种带式输送机加剧了胶带的磨损，需经常更换胶带；盘式制动装置由液压控制，散热快，构造简单
8、，调整方便且制动效果稳定，对恶劣环境的适应性也较强。缺点是制作要求高，成本贵。2 方案设计 鉴于上述情况，我们研究设计的下运带式输送机阻尼限速器采用机械式装置，其主要装置是在下运带式输送机的下部加装一个或多个阻尼滚筒和一台或多台阻尼限速器，使阻尼限速器产生的阻尼力矩作用于阻尼滚筒，起到抵消皮带惯性力矩的效果，从而达到限速的目的，使运输机平稳可靠的运行。其基本结构如图1所示。图1 阻尼滚筒工作原理图3 凸轮设计3.1 计算最大下滑力矩在实习中我们收集到了现场常用的下运带式输送机的有关技术参数和使用现场一些数据 下倾角 运距 运量 带速 带宽 阻尼滚筒直径通过实验得出，皮带上能够产生下滑力的物料重
9、力仅占皮带上总物料重力下滑分力的，取平均值。在满载情况下，200m皮带上煤的总重力为G 下滑力式中f为皮带运转中的综合摩擦系数。该摩擦系数考虑为皮带与滚筒托辊的摩擦因数。在上述作用下使阻尼滚筒产生最大下滑力矩（驱动力矩）为：上式中D为滚筒直径。3.2 确定凸轮机构的工作原理 通过对各种机械类运动机构的反复比较，我们决定对下运带式输送机的阻尼滚筒产生阻尼作用的阻尼装置选择凸轮机构，其凸轮机构的基本原理如图2所示。 图2 凸轮机构工作原理图当下运带式输送机工作运行时，凸轮与同轴的阻尼滚筒共同转动，此时，凸轮转动过程中始终与滚轮接触，由于凸轮外形轮廓的变化，凸轮通过滚轮向上推动导杆，导杆上升时需要克
10、服压缩弹簧的弹力，同理，由于压缩弹簧被压缩产生的弹性力通过导杆和滚轮作用在凸轮上，对凸轮的转动产生阻尼力矩，最终将此阻尼力矩传递给阻尼滚筒，达到了控制阻尼滚筒保持匀速转动、皮带保持匀速运动的目的。另外，通过调整压缩弹簧的初始位移，可以改变凸轮机构产生的阻尼力矩的大小。3.3 设计凸轮的具体结构形状对凸轮机构的设计而言，最关键的设计是凸轮的结构形状。对凸轮的设计一开始，我们想使问题简单化，所以就简单将凸轮的外形设计为一个圆轮廓，而将回转中心（O）偏离几何中心（O1），形成一个偏心圆凸轮机构，如图3所示。图3 偏心圆凸轮凸轮初步设计出来后，我们进行了简单的受力分析和有关计算，通过分析和计算我们得知
11、：这种偏心轮式的凸轮虽然外形轮廓简单，制造容易，但却不能采用，原因是在凸轮的推程中虽然能够产生阻尼力矩，但在回程中产生的却是驱动力矩，所以用偏心圆作为凸轮的方案很快就被否定了。随后我们经过反复分析和研究，最终设计出了能够实际使用的凸轮，如图4所示，该凸轮的形状是由不同圆心不同直径的两个相切圆盘各取一半的方法得到的，凸轮的转动中心与小半圆盘的圆心重合。经过该凸轮的运动和受力分析可知：在凸轮的推程中，利用凸轮偏心距的增大来压缩弹簧，增加凸轮转动时的阻尼力矩；而在凸轮的回程中，弹簧虽然通过导杆和滚轮对凸轮仍然有恒定的作用力（该作用力是由于弹簧的初始位移产生的），但由于凸轮的回程轮廓为圆，凸轮受到的作
12、用力始终通过回转中心，力臂为零，所以不会产生驱动力矩。图4 凸轮的结构形状3.4 对凸轮机构进行运动分析及有关计算 在凸轮机构的设计过程中，我们对凸轮机构进行了详细的运动分析及有关计算，如图5所示。 图5 凸轮机构的运动分析上图中：=100mm =120mm e=20mm =136mm =116mm =16mm 为从动件(滚轮和导杆）起始位置，根据反转原理，当从动件反转角后，其位移为S，由图5可知： （1） 由AOC可得： 根号前“-”无意义，去掉，并带入公式（1）得： (2)由公式（2）可计算出当从动件反转不同角度时，其对应的位移S的具体数值，其结果如表1。 表1 转角对应的位移数值转角位移
13、S（mm）00150.58302.31455.12608.897513.449018.5210523.8012023.8913533.4015036.9516539.22180403.5 对凸轮机构推程中受力和力矩的计算 3.5.1 圆柱螺旋压缩弹簧的主要参数和特性曲线压缩螺旋弹簧主要参数：簧丝直径：d=10mm弹簧中径：D=48mm有效圈数：n=16旋绕比：C=D/d=4.84弹簧材料：剪切弹性模量：刚度系数：许用切应力其弹簧特性曲线如图6 图6 弹簧特性曲线 3.5.2 计算压力角 由图5可得出：将不同转角值带入可得不同位置时的压力角，其结果见表2.表2 转角与压力角的对应关系转角压力角00152.22304.30456.09607.46758.33908.631058.331207.461356.091504.301652.221800 3.5.3 弹性力计算当弹簧压缩时，弹性力。对应凸轮转过角时，其。对图7进行分析可得出 （3）当时，阻尼力矩最大，将对应的S值、值带入公式（3），可得出：初始压缩量，取，则 带入不同角对应的S值，可得
