皮带式输送机的设计论文开题报告文档格式.docx

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指导教师：

设计（论文）

题目

皮带式输送机设计

类型（划“√”）

工程设计

应用研究

开发研究

基础研究

其它

√

一、本课题的研究目的和意义

皮带式输送机是连续运动的无端输送带输送货物的机械。

它结构简单、造价低、运输距离长，而且有很高的生产率。

主要用于冶金、采矿、煤炭、电站、港口以及 

工业企业。

随着现代工业科学技术的不断发展，皮带式输送机在工业生产中重要性越 

来越大，是工业机械化的重要内容。

皮带式输送机是最重要的现代散状物料输送设备，它广泛应用于电力、冶金、化工、煤矿、港口、建材、粮食等领域。

因此，对皮带式输送机进行设计十分必要。

由于组成皮带式输送机的基本部件有几十种，每种又包括若干类型，加之不同的地形、工况、布置形式又有多种变化，使得皮带式输送机的设计任务相当繁重，尤其部件的选型涉及较多的知识、经验与规则。

随着国内外市场的迅速发展，皮带式输送机市场的竞争也日趋激烈。

为了适应用户要求，必须向新产品、多品种方向发展，因此，以往的设计方法已经不能满足当前的需要，采用现代化的设计方法和CAD技术，增强竞争能力。

并在课题的研究中将对皮带式输送机的基本设计思想进行较深入的研究，应用现代的设计计算方法对皮带式输送机的设计理论进行分析，相信通过本课题的研究，必定会对皮带式输送机的设计提出新的理念，进一步完善设计结果。

二、本课题的主要研究内容（提纲）

本课题的侧重点在于皮带式输送机的结构与设计计算。

首先对皮带式输送机的一些结构进行分析，分析其现有的结构存在哪些弊端和不足，并从中得出比较合理的布置结构。

然后根据所得结果，进一步分析研究，得出最优布置方案。

其次给出实现平稳可靠布置结构。

本文主要应用机械原理设计的知识，首先应用力学等基本知识对皮带式输送机的不同布置结构进行分析和研究，并得出各自的特点；

研究皮带式输送机的受力情况，争取改进现有的皮带式输送机的结构或能创造性地提出一种新的布置结构。

1、皮带式输送机的主要结构设计主要包括以下内容：

（1）输送带 

（2）支承装置

（3）滚筒组

（4）拉紧装置

（5）驱动装置 

（6）机架

2、皮带式输送机的主要技术参数与校验：

（1）输送能力和输送带宽度 

（2）圆周驱动力

（3）托辊校核

（4）输送带张力

（5）传动滚筒轴功率

（6）传动滚筒的最大扭矩

（7）电动机功率

（8）织物芯输送带层数

（9）核算传动滚筒直径 

（10）拉紧参数计算

三、文献综述（国内外研究情况及其发展）

1 

国外皮带式输送机技术的现状 

国外皮带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：

一方面是皮带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状皮带式输送机、空间转弯皮带式输送机等各种机型；

另一方面是皮带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型皮带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了皮带式输送机动态分析与监控技术，提高了皮带式输送机的运行性能和可靠性。

其关键技术与装备有以下几个特点：

⑴设备大型化。

其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300~500万t以上高产高效集约化生产的需要。

⑵应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。

⑶采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。

⑷新型、高可靠性关键元部件技术。

如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。

如英国FSW生产的FSW1200/（2~3）×

400（600）工作面顺槽皮带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3000 

t/h以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。

2国内皮带式输送机技术的现状 

我国生产制造的皮带式输送机的品种、类型较多。

在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，皮带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离皮带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。

如大倾角长距离皮带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩皮带式输送机等均填补了国内空白，并对皮带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。

3 

煤矿皮带式输送机技术的发展趋势 

3.1 

设备大型化、提高运输能力 

为了适应高产高效集约化生产的需要，皮带式输送机的输送能力要加大。

长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。

在今后的10a内输送量要提高到3000～4000 

t/h，还速提高至4～6m/s，输送长度对于可伸缩皮带式输送机要达到3000m。

对于钢绳芯强力皮带式输送机需加长至5000m以上，单机驱动功率要求达到1000～1500 

kW，输送带抗拉强度达到6000 

N/mm（钢绳芯）和2500 

N/mm（钢绳芯）。

尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩皮带式输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩皮带式输送机，以提高我国皮带式输送机技术的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。

其包含7个方面的关键技术：

⑴皮带式输送机动态分析与监控技术；

⑵软起动与功率平衡技术；

⑶中间驱动技术；

⑷自动张紧技术；

⑸新型高寿命高速托辊技术；

⑹快速自移机尾技术；

⑺高效储带技术。

3.2 

提高元部件性能和可靠性 

设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。

除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使皮带式输送机的性能得到进一步的提高。

3.3 

扩大功能，一机多用化 

拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。

开发特殊型皮带式输送机，如弯曲皮带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。

4电控系统介绍

电控装置控制核心采用可编程控制器，它能自动对输送机的可控起动、可控制动、带速同步、功率平衡、输送带张力、输送带接头强度、传动滚筒与托辊轴承温度、输送量计量及各类保护与安全装置等进行监控。

目前，国际上出现了采用PLC技术也就是可编程控制器研发出了一套较为完善的自动监控系统。

采用综合电源电器控制技术以及相关的程序软件形成的监控系统。

它能轻松完成对相关信息的采集、存储、处理、传输、故障诊断、查寻等工作。

因此，它能自动对输送机的可控起动、可控制动、带速同步、功率平衡、输送带张力、输送带接头强度、传动滚筒与托辊轴承温度、输送量计量及各类保护与安全装置等进行监控。

“九五”期间，我国经过在胶带运输系统的长期研究，在这方面的技术有了极大的突破和进展，尤其在其控制和自动检测方面发展迅速，有的技术指标已接近或达到国际先进水平。

不过，在某些方面还是和国外有一定的差距，表现在功率平衡、故障的诊断与查、保护措施。

4.1 

PLC的组成

PLC是可编程控制器（Programmablelogicalcontroller）缩写，与20世纪70年代诞生于美国，是计算机与继电器接触控制技术相结合的产物。

PLC具有逻辑控制、定时、计数等功能，并取代了继电器-接触器控制，采用了计算机存储程序和顺序执行的原理，也是靠存储程序、执行指令进行信息处理，实现输入到输出的变换。

PLC编程语言采用直观的类似继电器-接触器控制电路图的梯形语言，它的目的是用以控制各种类型机械或生产过程。

所以从实质讲PLC是一台工业环境应用的满足实时控制要求的专用计算机。

与普通计算机所不同的主要是：

（1）没有键盘，代之为一个个输出电路，并用其获取控制命令或现场信号。

同时，此输入电路具有滤波能力，与内部电路是电隔离的，但可通过光耦合建立联系；

（2）没有显示器，代之为一个个输出电路，并用其产生控制输出。

由于此电路具有驱动功能，故可以驱动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等。

同时，此电路与内部电路也是电隔离的，用光或磁偶合建立联系。

（3）没有有硬盘，只有内存。

但可配备存储卡，为程序与数据建立备份；

（4）配置有外设或通信接口，可用以编程或下载程序、监控及联网通信；

（5）结构为模块化，体积小，安装方便，比较坚固，具有很强的抗干扰、抗冲击、抗震动特性。

4.2PLC的指令系统

按结构特点分可分为箱体式的PLC和模块式PLC。

箱体式的PLC把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小箱体内，一个主机箱就是一台完整的PLC，就可以实现控制。

微型机、小型机多为箱体式。

模块式PLC是由不同功能的模块组成，包括CPU模块、输入输出模块、电源模块、通信模块、机架等。

超大、大型机多采用模块式。

PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的可靠的操作系统，因而具有丰富的功能，如：

（1）信号采集功能：

可采用开关信号、模拟信号及脉冲信号。

（2）输出控制功能：

可控制输出开关信号、模拟信号及脉冲（脉冲链或脉宽可调制的脉冲）信号。

（3）逻辑处理功能：

可进行各种位、字节、字、双字逻辑运算

（4）数据运算功能：

可进行各种字、双字整数运算，有的还可以进行浮点运算。

（5）定时功能：

可进行延时或定时控制，时间可精确到毫秒。

有的还有内置实时时钟。

（6）计数功能：

可进行计数，高速计数频率可高达几百赫兹。

（7）中断处理功能：

可实现种种内外中断，以提高对输入的响应速度与精度。

（8）程序与数据存储功能：

可存储系统设定、程序及数据，并可保证这些数据在掉电时不丢失。

除此外，还有联网通信、自检测、自诊断等功能。

可见，丰富的功能使PLC得到广泛应用，也为工业系统的自动化、远程化、信息化及智能化创造了条件。

4.3PLC的主要特性

与其他控制器相比，PLC在工业生产中得到了广泛应用，主要因为PLC具有以下主要特性：

（l）具有高可靠性。

所有输入输出电路均采用光电隔离；

各FO端子除了采用常规模拟量滤波外，还有数字滤波；

内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰；

每次扫描都对程序进行检查和校验，一旦程序出错立即报警并停止运行。

（2）编程方便，易于使用。

PLC采用与实际电路接线图非常接近的梯形图，易懂易编，编程工作集中到了设计思想的本身而不是如何实现设计思想。

从硬件方面说，使用可编程控制器，无论是接线、配置都及其方便。

（3）环境要求低，适用于恶劣的工业环境，且不需要特殊维护。

（4）与其它装置配置连接方便。

PLC的接口原则是使用外部接线，电平转换尽量少。

对于开关量，输入可以是无源触点开关或集电极晶体管输出；

输出有继电器、可控硅、晶体管等不同的形式。

对于模拟量，只要模拟量信号电平在一定的范围内（士10或4-20MA），就可以按要求直接