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1、摘 要本设计主要是带式输送机全自动液压张紧装置的设计。它是在吸收国、内外输送机张紧技术的基础上，根据国内带式输送机的运行特点及要求研制的。它采用比例控制技术及可靠性较高的可编程控制技术，可以对张紧力进行多点控制，根据不同工作情况随时调节张紧力的大小。能最大程度的延长皮带的寿命，大大节约了成本。在设计中，用一个动滑轮使液压缸的行程减少了一半，避免使用行程较长的液压缸，减少了制造液压缸的难度。同时，系统中增加了若干个蓄能器，可以最大限度的吸收液压冲击，减小对皮带的冲击力提高胶带的使用寿命。关键词：带式输送机；全自动液压张紧装置；比例控制；可编程控制2目 录1 概述11.1 张紧装置综述11.2 新
2、型液压张紧装置21.3 液压传动的特点22 主要设计参数及方案确定32.1 主要设计要求32.2 方案确定32.3 确定系统主要参数63 确定液压泵及配套电机93.1 液压泵的选用93.2 电动机的选用114 确定液压系统元件、辅件134.1 选择液压控制阀型号134.2 确定液压辅件135 液压缸设计205.1 液压缸的类型和安装形式205.2 液压缸主要零部件结构、材料和技术要求205.3 活塞杆的导向套、密封和防尘255.4 排气阀265.5 油口265.6 密封圈、防尘圈的选用275.7 销轴的安装275.8 液压缸的主要性能参数276 液压油路板的结构327 油箱及其附件367.1油
3、箱的用途和分类367.2 油箱的构造和尺寸367.3 液压油箱的结构设计378 液压系统的安装、使用和维护458.1 液压系统的安装、试压和调试458.2 试压468.3 液压系统的使用和维护46结 论48致 谢49参考文献50中国矿业大学成人教育学院2014毕业设计 1 概述1.1 张紧装置综述1.1.1 张紧装置作用张紧装置是皮带机的重要组成部分。它在输送机工作过程中有着重要的作用：（1）可以保证输送带在驱动滚筒的奔离点具有适当的张力，防止输送带打滑；（2）保证输送带与托辊接触弧上具有必要张力，防止输送带在两组托辊间松弛引起撒料;（3） 补偿输送带的永久变形以及在不同工况下起动、稳定运行时
4、弹性身长。我国带式输送机目前使用的张紧装置有两个特点:1）输送带在驱动滚筒奔离点的张紧力随时间、运行工况任意变化（例如螺栓拉紧装置和绞车拉紧装置）；2）保持输送带具有恒定张力值（例如重锤拉紧装置）。由于输送带在启动过程中的非稳定运动状态下，输送带除了受静张力作用外，还受到由于速度变化的附加张紧力作用，为了保证输送带在驱动滚筒上不滑动，而且再稳定运行中受力合理，要求它在启动与稳定运行时具有不同的张力，而且在稳定运行时保持张力恒定。但目前的煤矿带式输送机张紧装置不能满足这些要求。为此需要研制一种新型的自动张紧装置。1.1.2 张紧装置类型现有的张紧装置有三种形式，重锤式、机械式和液压式1、重锤式张
5、紧装置重锤式张紧装置是最初的张紧装置的形式之一，它主要由张紧装置框架、张紧改向滚筒、弹簧缓冲器、偏心制动轮等部件组成。此种张紧张紧装置主要靠框架的重量和配重的大小来拉紧皮带。此种张紧装置的优点是，结构简单，成本较低；缺点是，不能根据工作情况，调整张紧力的大小。皮带往往只能保持在一种较紧的张紧状态。2、固定式张紧装置固定式张紧装置是指张紧滚筒在输送机起动前和停机后可以左右移动改变张紧力,而在运行过程中位置始终不变,张紧力随张力的变化而变化（不能保持恒定）的张紧装置。其中螺旋张紧装置常用于短距离输送机中；电动绞车和手动绞车式固定式张紧装置适用于水平输送和小倾角上运输送的大型输送机，但当胶带产生塑性
6、变形后,引起胶带张力变小，悬垂度增大，这时应重新调整张紧位置。3、液压式张紧装置液压式张紧装置主要通过液压缸的伸缩来拉紧皮带。现在的液压张紧装置，一般是通过继电器来控制皮带的张紧。它可以根据工作情况调整张紧力的大小，改善了皮带的工作状况，大大提高了皮带的使用寿命。但是，它不容易对皮带的张紧力实现点控。为此，可以设计一种液压张紧装置，这种张紧装置不仅可以实时改变张紧力的大小，还可以解决张紧力的点控问题。1.2 新型液压张紧装置新型自动控制液压张紧装置的主要技术特点：（1）用动滑轮解决长行程的要求。由于在胶合接头和安装过程中都要求输送带有一定的松弛量，如用油缸直接张紧小车，则油缸行程太长。为此可以
7、通过若干个动滑轮组拉住张紧小车，通过这种方法可以降低液压缸的长度；但是，在减小液压缸行程的同时，增大了液压缸的拉力。（2）设置蓄能器提高系统张力的稳定性。在输送机启动过程中，构成输送带动张紧力的弹性波有入射波、反射波和透射波三种。由于入射波与反射波的作用，输送带在传动滚筒奔离点的力忽大忽小，成不稳定状态，输送带承受着冲击载荷。为此在张紧装置的液压系统中设置若干个蓄能器，来抵消入射波与反射波对奔离点张紧力的影响。（3）通过压力传感器及时监控液压缸的张紧状态，根据情况改变张紧力的大小。这样就可以大大改善皮带的工作条件，提高皮带的寿命。1.3 液压传动的特点1.3.1优点1）同其它传动方式比较，传动
8、功率相同，液压传动装置的重量轻、体积紧凑。2）级变速，调速范围大。3）建的惯性小，能够频繁迅速换向；传动工作平稳；系统容易实现缓冲吸震，并能自动防止过载。4）电气配合容易实现动作和操作自动化；与微电子技术和计算机配合，能实现各种自动控制工作。5）件已基本上系列化、通用化和标准化，利于CAD技术的应用，提高效率，降低成本。1.3.2 缺点1）易产生泄漏，污染环境。2）因有泄漏和弹性变形大，不易做到精确的定比传动。3）系统内混入空气，会引起爬行、噪音和震动。，4）环境温度比机械传动小。2 主要设计参数及方案确定2.1 主要设计要求根据实际情况，设计一种符合下列条件的张紧装置（1）最大张紧力160K
9、N；（2）最大张紧行程200m；（3）电机功率：7.5-11KW2.2 方案确定2.2.1参考方案一（1）方案原理图见图1：（2）工作原理如上图所示，此种重锤式张紧装置主要由张紧装置框架、张紧改向滚筒、弹簧缓冲器、偏心制动轮等部件组成。张紧装置框架本身包含一个能供滚筒上下滑动的滚筒滑槽，并在安装滚筒的钢结构上平面装有两个弹簧缓冲器，配重块重量不直接作用在滚筒轴上。偏心制动轮通过传动连杆与张紧滚筒的钢结构平台连接。胶带主要通过张紧改向滚筒来实现胶带张紧。张紧力的大小取决于配重块的重量、张紧装置框架重量以及滚筒的重量，根据胶带重载时的所需驱动力来选择。2.2.2 参考方案二（1）方案原理图见图2：
10、 1.滑轨 2.张紧装置框架 3.滚筒安装平台 4.滚筒滑槽5.限位挡块 6.制动偏心轮7.销轴 8.装运连杆9.吊架 10.传动连杆 11.缓冲器 12.胶带 13.轴承支座14.张紧改向滚筒 15.配重图1 重锤张紧装置1慢速绞车 2张紧小车 3输送带 4手动换向阀 5张紧油缸 6单向阀 7电磁换向阀 8油泵 9油箱 10，11溢流阀 J压力继电器图2张紧装置原理（2）工作原理当司机合上开关后，电控箱开始工作。首先启动油泵8，压力油经过手动换向阀4及单向阀6进入油缸，拉动张紧小车2；然后启动慢速绞车，直接拉动张紧小车2。当达到输送机启动时所需的张紧力时，电动箱的压力继电器控制输送机启动。溢
11、流阀10控制胶带的最大张紧力。正常运行阶段张紧力由压力继电器J1,J2和溢流阀调整。溢流阀10的调定压力比溢流阀11的调定压力高。通过这种控制就可以保证输送胶带的自动张紧，张紧力减小时，溢流阀11关闭，油泵向油缸补液，油缸拉动张紧小车提高张紧力；张紧力超出整定范围时，溢流阀11打开进行回油，油缸带动张紧小车减小张紧力。启动与正常运行这两个阶段由测速装置进行控制，将速度信号转换为开关信号，由电磁阀7进行切换。2.2.3 参考方案三（1）原理图见图 3：1过滤器 2液压泵 3.9溢流阀4手动换向阀 5液控单向阀 6压力表7液压缸8蓄能器 图3 原理图（2）工作原理工作前，先关闭节止阀，液压泵工作，
12、拉紧装置起动，使系统达到规定的启动拉力，进行拉紧，当装置拉紧后，打开节止阀，使系统压力达到运行张力，启动张力约是运行张力的1.2-1.5倍。2.2.4 方案对比 上面提出的三个方案各有特点，现表述如下。方案一的优点是，结构和原理都比较简单，就是利用物体自身的重力，来拉紧皮带 ，需要多大的张紧力，只要给它坠上同等重量的物体即可，它的制造也比较方便。但是，它的缺点也是比较明显的，其中最重要的缺点就是张紧力不能调节，皮带的张紧力只能固定在皮带机起动需要的最大数值上，即使以后不需要如此大的力，也不容易调节；它的另一个缺点是，体积比较庞大，占用地方大。方案二的优点是，它是靠油缸来张紧皮带的，需要多大的张
13、紧力，只要选用对应大小的液压缸，即可达到规定的要求，结构设计比较紧凑。由于它是采用压力继电器来控制系统，所以它容易实现自动化，这一点对产品的推广非常有利。它的缺点就是，对于张紧力不能达到实时控制，不容易实现张紧力的点动控制。方案三的优点有：张紧力可以根据带式输送机的需要调节，实现起动张紧力为正常运行张紧力 1.2 -1.5 倍的要求；响应快；结构紧凑，安装空间小；比较以上几个方案后，在此选择第三个方案进行设计。因为它具有前面方案所没有的优点，代表着张紧装置未来发展的方向。2.3 确定系统主要参数2.3.1 主要设计参数图4 布置图根据上面液压张紧装置的张紧行程、最大张紧力，以及张紧装置是通过两
14、根钢丝绳绕过滑轮与液压钢的耳环连接等已知条件（如上图），可以知道液压缸的主要设计参数：液压缸负载作用力 F=480KN液压缸行程 S=3400mm 2.3.2 液压缸的主要参数（1）液压缸工作压力的确定液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。设计时，可用类比法来确定。查机械设计手册第四卷液压传动部分相关数据，确定液压缸的工作压力为20Mpa。（2）液压缸内径和活塞杆外径的确定计算液压缸内径D= =200mm其中Fn-液压缸载荷液压缸效率圆整D的标准值选200mm计算活塞杆外径选取的速比按=1.43经计算得d=100mm计算速
15、比主要是为了确定活塞杆的直径和要否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或者活塞杆太细，稳定性不好。验算张紧力验算油缸的最大回程张紧力，FH=573小于最大的张紧力600KN，不能达到要求。油缸的内径需要增大油缸内径取D=220mm由于速比按=1.43计算得d=121mm验算张紧力是否符合要求FH=603大于600KN符合最大张紧力的要求。（3）液压缸壁厚关于液压缸壁厚可以按照下式计算：=106Mpa=20.8mm考虑到缸筒的外径公差余量缸筒的壁厚定为25mm3 确定液压泵及配套电机3.1 液压泵的选用（1） 液压泵的分类液压泵在液压传动中将原动机输出的机械能转换为液体的压力能，为液压系统提供压力油源。液压泵是利用封闭容积的大小变化来工作的。泵内的封闭油腔分为吸油腔和压油腔，当泵轴旋转
