《毕业论文开题报告直角轴CST设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文开题报告直角轴CST设计（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械工程学院 毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目：CST（可控启动传输）系统的结构及性能分析学 生： 指 导 教 师： 专 业 班 级： 机械设计制造及其自动化 机测 20 10 年 3 月 31 日1. 课题名称：直角轴CST设计2. 课题研究背景：一CST产生背景由于带式输送机具有运行可靠、连续、高效和对地形适应性强等优点，已成为现代散状物料连续运输的主要设备。国外输送线长已达100Km，单机长达37Km，带速达7.4m/s，运量达7500t/h，国内输送机也正在向着长距离、高带速、大运量、大倾角、大功率的方向发展。目前国内也有长达10Km 的皮带机在运行中。近年来，国外对带式
2、输送机相关理论的研究取得了很大进展，带式输送机主要部件的技术性能也明显提高，为带式输送机向长距离、大型化方向发展奠定了基础。随着对长距离带式输送机的可靠性和经济性要求的不断提高，大型皮带机拖动控制系统也有了很大的发展。主要表现在由机械驱动系统向变频调速驱动发展。针对皮带运输机存在：启动过程中对电网冲击严重，胶带的动张力变化剧烈，胶带输送机重载情况下启动困难及破坏胶带接头等现象。因此目前对拖动技术的要求越来越高,基本要求是:控制简单,启动特性好,调速性能好,启动转距大;节能;工作可靠,维护量小;价格适中。为了解决上诉问题，CST由此产生。二 什么是CST CST是Controlled Start
3、ing Transmission的缩写，中文名称为可控起动传输装置。CST是一种新型机电一体化产品，它由多级齿轮减速器、湿式线形离合器、液压控制系统组成。它是专门为平滑启动运送大惯性载荷，如长距离、大运量的皮带输送机而设计的。CST的输出扭矩由液压控制系统控制，它随着离合器上所加的液压压力而变化。一条皮带可以由一台电动机及一台CST驱动，也可以由多台电动机及多台CST驱动。驱动电动机在皮带机启动之前，此时CST的输出轴保持不动，当驱动电动机达到满转速时，控制系统逐渐增加每台CST离合器上的液压压力，启动皮带机并逐渐加速到满速度。这使得皮带机在被加速至满速度之前有一个缓慢而均匀的预拉伸过程。加速
4、时间可以根据需要在规定范围内进行调整。启动驱动电动机可以按顺序空载启动，所以电动机的冲击电流非常小。由于驱动电动机可以根据运行负载进行选择而不必根据启动负载选择，所以CST驱动系统可以选用功率较小的电动机。同样CST也可以象控制皮带机的启动那样控制皮带机的停车，通过延长停车时间可以降低对胶带的动态冲击力。典型的CST 系统由以下部分组成: ( 1) 机械传动系统; ( 2) 电液控制系统; ( 3) 风冷热交换器; ( 4) 油泵系统; ( 5) 冷却控制系统。三CST的作用1能使鼠笼式异步电动机空载起动， 又能利用其尖峰力矩作为起动力矩, 提高其起动能力， 缩短了电动机起动时间， 从而使工作
5、机滞后于电动机起动。电动机能在很短的时间内起动完毕, 以额定转速运转， 有效地防止过热，同时减小了设备起动对电网的冲击，与之相配的电器元件的容量及规格相对减小， 有一定的节能作用。2.采用CST 后, 使该胶带机起动更平稳。CST 可调整胶带机的起动时间, 一般在30 240 秒之间调整。主平硐胶带机设计起动时间为160 秒, 起动加速度仅为0. 028 m/ s2, 使该胶带机在起动时所受冲击很小, 且非常平稳。3 降低了电机总功率。通过计算, 该胶带机所需的轴功率为3 800 kW。若按传统带式机设计( 不选用CST ) ,起动系数KA = 1. 3 1. 5, 所需电动机总功率5 812
6、 kW( KA= 1. 3、机械效率为0.85) 。选用CST 后, 延长了起动时间、降低起动加速度, 同时降低了起动系数( KA =1. 05) 。此时所需电动机总功率为4 694 kW ( 仍取机械效率为0. 85) 。该胶带机选用了3 台1 600 kW电动机, 驱动总功率为4 800 kW, 大大降低了电动机功率。4降低了输送带起动时的最大张力。采用CST 后,主平硐胶带机在起动时发生了很大变化。实践表明, 空载起动时输送带最大张力由389 kN降为299 kN; 满载起动时最大张力由1 310 kN降为1 066 kN, 使输送带更安全, 同时延长了使用寿命。5 使该胶带机运行更可靠
7、: 1) 在多电动机驱动时,采用CST 的驱动装置, 可以消除因带式的弹性变形、机械传动的效率差别、驱动滚筒的尺寸误差、电机的力矩- 转速特性差异造成的各电动机负荷不均衡, CST 可将多台驱动单元之间的功率不平衡系数控制在一定范围之内, 从而降低了胶带机对电动机功率的要求; 2) CST 可设定额定功率及最大功率限制, 对胶带机进行过载保护, 以免对滚筒、托辊、胶带、电动机及结构件所造成的损害。6CST 可为该胶带机提供所需的验带速度。现场可以调整CST 在空载条件下的验带速度, 使之在额定速度的15% 99% 之内调整, 即主平硐胶带机的验带速度可在0. 675 4. 455 m/ s之内
8、调整, 用户可根据需要任意选择,此时可由一台CST 完成, 且没有运行时间限制。7 CST 使胶带机停车更可靠。由于主平硐胶带机长度很大, 因此它的运行阻力和动负荷( 即惯性) 很大, 如果胶带机在很短的时间内停下来, 停车减速度非常大, 对胶带机的冲击相应也非常大。对于长距离、大运量的胶带机来说, 控制停车时间是非常必要的。CST 能延长停车时间, 以避免突然停车对胶带机的动力破坏。用户可以将该胶带机停车时所能接受的最大减速度作为停车曲线, 既使在突然停电的情况下, CST 也可以使胶带机按紧急停车曲线停车, 从而避免了突然停电对胶带机的动力学破坏。四CST的主要特点1CST 可控起动装置,
9、 是美国Dodge 公司开发的带式输送机专用可控起制动装置。主要适用于长距离、大运量、大功率、线路复杂的带式输送机, 具有设定起制动速度曲线自动跟踪控制功能、过载保护功能、多机平衡功能和低速验带功能。2CST 可控起动装置起动时调速精度高, 可以变速运行, 可控起动性能好, 具有反馈系统, 可实时控制起动加速度。起动系数可以控制在1. 05 1. 1,起动加速度可以控制在0 0. 05 m s2, 控制精度为2%。3 CST 可控起动装置的电流反馈系统决定了驱动力是可控的, 它可以象控制皮带机的起动那样控制皮带机的停车, 通过延长停车时间可以降低对胶带的动态冲击力, 稳定性好, 可靠性高。4C
10、ST 可控起动装置的加速时间可以根据需要在规定范围内进行调整, 启动时驱动电机空载启动, 电机的冲击电流非常小, 由于驱动电机可以根据运行负载进行选择, 而不必根据起动负载选择, 所以CST 驱动系统可以选用功率较小的电机。5 CST 可控起动装置能大幅度的降低皮带的张力、电机的功率及结构费用。在起动曲线中, 延迟段的速度为10% 的额定速度。在延迟段内, 下垂皮带被张紧。在延迟段结束后, 按最小加速度或最小冲击方式完成输送机的起动过程, 从而最大程度地降低了胶带机的起动张力。采用CST可降低30%的基本的胶带张力 6 CST 可控起动装置是唯一的驱动系统, 能保证在紧急停车时及突然断电时,
11、提供可控停车。可在CST 输入轴安装飞轮, 使电机在断电后的一段时间内, 依靠惯性对胶带机提供动力。同时在液压系统通向高压控制腔的管道内增加闭锁阀, 一旦断电, 闭锁阀从开路变为单向阀, 高压腔内油压能保持一段时间。7 采用CST 可控起动装置后, 胶带可选用较小的安全系数并可获得较高的安全度。一般情况下, 采用CST 后所选用的胶带安全系数可相应降低1. 9,但安全度仍旧保持不变。8 与偶合器相比, 采用CST 后, 传动效率可提高13%。可节省大量电费。9采用CST 可控起动装置后, 任何瞬间过载或冲击载荷都将引起离合器的打滑, 这样驱动系统的所有部件, 包括联轴器、轴承和齿轮等都将在冲击
12、或过载时受到保护, 从而延长其使用寿命。10 CST 可控起动装置独特的力矩控制器是装在低速轴而不是高速轴处, 在CST 的离合片之间流动的是层流而不是紊流。紊流会带来不稳定和非线性。11CST 可控起动装置的不利之处在于增加了液压系统的维护工作; 对于倾斜带式输送机, 必须设置较大的低速轴制动器和逆止器。五CST的工作原理 操作者可根据需要, 通过控制器设置所需要的加速度曲线和起动时间。在收到起动信号后, 电机空载起动, 达到额定速度后, 液压系统开始增加离合器反应盘系统的压力。当反应盘相互作用时, 其输出力矩将与液压系统的压力成正比。设在输出轴上的速度传感器, 检测出转速并反馈给控制系统,
13、 该速度信号将与控制系统设定的加速度曲线比较, 其差值用作调整反应盘压力, 从而确保稳定的加速度斜率。 图1 CST 驱动系统剖面图 在起动过程中, 离合器滑差所产生的热量将由流经反应盘的冷却液带走并经热交换系统散热。冷却液、减速器润滑液以及液压控制系统的液压油采用相同的油。当电机旋转时, 太阳轮( 1) 驱动3 个行星轮( 2) 。行星轮自转, 并带动自由旋转的内齿圈( 4) , 因此, 与输出轴为一体的行星架( 3) 并不转动( 行星轮不绕太阳轮公转) 。当压力控制阀增加环形油缸( 5) 的压力时, 离合器的静止盘和内齿圈相联的转动盘相互作用, 其结果使内齿圈受到力矩作用, 转速受到控制,
14、同时, 行星轮在内齿圈上滚动( 行星轮围绕太阳轮公转) 并驱动行星架( 输出轴) 转动, 其转速与内齿圈的转速之和为常数。反应盘系统为一线性湿式离合器。传递到输出轴的力矩完全由压力控制阀的压力控制。在加速过程中, 冷却油通过反应盘上的沟槽( 专利技术) 将热量带到热交换器散热。控制系统实时检测输出轴转速并随时调整液压系统压力以保证跟踪所要求的加速度斜率。与液力耦合器不同, 在稳定运行阶段, CST 的反应盘像液压制动器一样完全锁住, 此时, 不产生滑差, 没有效率损失。六CST的优缺点CST具有以下优点：1CST装置在启动负载之前驱动电机空载启动，而CST输出轴并不转动，能使电机达到额定的速度
15、之后，通过控制系统使每台CST离合器的液压力逐渐增加来缓慢、平稳地对输送带进行张紧，输送带平稳地加速到全速；使带式输送机在重载工况下可控制地逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动；使输送带的启动非常平滑，速度由零逐渐缓慢上升，加速度为连续的，实现了无冲击的软启动。2CST装置不仅降低了电动机的启动电流和减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电能并延长电动机的工作寿命，而且极为有效地减小了启动时传动系统对输送胶带的破坏性张力，消除了输送机启动时产生的振荡，还能大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长胶带、托辊等关键部件的使用寿命，保证了设备的安全可靠运行，有效地降低了设备维修及故障时间成本。3使用CST装置时，因电机的选择是基于运动条件而不是启动条件，因而使用CST时电机的功率及尺寸可减小到最小，因而也能够减少不必要的设备投资和运行电费。4使用CST装置系统，可防止输入到带式输送机的功率及力矩超过安全限度，以保证带式输送机过载时不能运行，从而保护该系统的其他部件；5
