帶式輸送機(jī)的液壓自動張緊及檢測裝置設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)液壓皮帶張緊和監(jiān)測裝置設(shè)計(jì)the device design of the hydraulic tensioner and the detection of the belt conveyor學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師20*年5月27日 摘要本論文是設(shè)計(jì)一種用于帶式輸送機(jī)的液壓自動張緊及檢測裝置。首先，通過查閱資料，分析了現(xiàn)有的張緊裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了裝置的總體布局。其次，通過對工況要求的分析，選擇液壓張緊的方式，并查閱資料設(shè)計(jì)了該裝置的液壓系統(tǒng)，主要部件液壓缸以及對部分輔助液壓元件進(jìn)行了計(jì)算和選擇。最后，通過與指導(dǎo)老師交流和查閱資料選擇了用單片機(jī)控制的液壓檢

2、測裝置對皮帶進(jìn)行自動張緊。采用單片機(jī)具有反應(yīng)快，實(shí)時(shí)監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到生產(chǎn)使用的要求。該裝置可作為大型帶式輸送機(jī)的張緊裝置，例如煤礦上的帶式輸送機(jī)等。關(guān)鍵詞 帶式輸送機(jī)；液壓系統(tǒng)；液壓缸；單片機(jī)；絞車abstractthis paper is to design a hydraulic auto-tensioner and a detection device for the belt conveyor. first accessing to information, i analyzed the advantages and disadvantages of the existing tens

3、ioning device. and on this basis, i designed the overall layout of the device. secondly i analyzed the working conditions and selected the hydraulic tensioning mean, then designed the hydraulic system of the device and the important hydraulic cylinder. i also calculated and chose the hydraulic compo

4、nents on the part of the auxiliaries. finally with the guidance of teacher and accessing to information i selected scms to control the hydraulic cylinder for the belt conveyor. i used scms, which have a quick reaction and a real-time monitoring, to achieve the requirements of the production and use.

5、 the device can be used as a large belt tensioning device, such as the coal conveyor and so on.keywords belt conveyor hydraulic system hydraulic cylinder scm winch目 錄摘要iabstractii1 緒論11.1帶式輸送機(jī)簡述11.2帶式輸送機(jī)的工作原理11.3帶式輸送機(jī)的構(gòu)成及特點(diǎn)11.3.1 帶式輸送機(jī)的構(gòu)成11.3.2帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)21.4 帶式輸送機(jī)張緊裝置的作用和類型31.5現(xiàn)有帶式輸送機(jī)張緊裝置的原理及特點(diǎn)31.5.1重

6、錘式張緊裝置31.5.2螺旋式張緊裝置41.5.3鋼繩絞車式張緊裝置41.5.4電控自動張緊裝置41.6帶式輸送機(jī)液壓張緊裝置51.7液壓式自動張緊裝置的設(shè)計(jì)72 皮帶運(yùn)輸機(jī)液壓自動張緊裝置的總體結(jié)構(gòu)82.1總體結(jié)構(gòu)各部件的確定82.1.1執(zhí)行部件的選擇82.1.2控制部件的選擇82.1.3動力及其它部件的選擇82.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡圖繪制82.2.1張緊裝置總體組成及其作用92.2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡圖93 張緊裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.1設(shè)計(jì)參數(shù)和拉緊裝置應(yīng)該滿足要求分析103.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)103.1.2設(shè)計(jì)要求分析103.2工況分析并確定液壓缸參數(shù)113.1.1負(fù)載分析初步確定各工況的負(fù)載

7、和速度113.1.2初步確定液壓缸參數(shù)113.3液壓缸的設(shè)計(jì)123.3.1液壓缸的類型確定123.3.2液壓缸的安裝形式133.3.3液壓缸重要技術(shù)性能參數(shù)的計(jì)算143.3.4缸筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算143.4活塞桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算173.4.1活塞桿尺寸的確定173.4.2活塞桿的形式和材料及技術(shù)要求173.4.3活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算183.4.4活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)183.5活塞的設(shè)計(jì)與計(jì)算193.5.1活塞的結(jié)構(gòu)形式193.5.2活塞的材料及技術(shù)要求193.5.3活塞的尺寸的確定203.6導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算203.7端蓋和缸底的設(shè)計(jì)與計(jì)算213.7.1端蓋的設(shè)計(jì)213.7.2端蓋的材料和技術(shù)要求223.8其

8、他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算223.8.1油口的設(shè)計(jì)與計(jì)算223.8.2擋圈的設(shè)計(jì)選擇233.8.3軸套的設(shè)計(jì)與計(jì)算243.9液壓缸的密封防塵導(dǎo)向的選擇243.9.1端蓋和活塞桿的密封防塵243.9.2端蓋和缸筒的密封253.9.3活塞和活塞桿的密封263.9.4活塞和缸筒的密封263.10液壓回路的分析及選擇263.10.1液壓回路的選擇263.10.2液壓回路的組合及其動作原理283.11液壓元件的選擇293.11.1液壓泵的計(jì)算與選擇293.11.2驅(qū)動電機(jī)的計(jì)算和選擇303.11.3液壓元件型號303.11.4油管的計(jì)算和選擇303.11.5蓄能器，油箱的選擇314 外設(shè)的選用334.1絞車的選

9、型334.2滑輪的設(shè)計(jì)與選用335 張緊裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)355.1控制功能分析355.2硬件的選擇365.2.1單片機(jī)的選擇365.2.2壓力傳感器的選擇375.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇385.2.4變頻器的選擇395.3程序流程圖的設(shè)計(jì)425.3.1單片機(jī)2控制變頻器程序流程圖425.3.2單片機(jī)1的程序流程圖435.4電路圖的繪制44結(jié)論46致謝47參考文獻(xiàn)481 緒論1.1帶式輸送機(jī)簡述帶式輸送機(jī)，又稱膠帶輸送機(jī)，現(xiàn)場俗稱“皮帶”。它是冶金，電力和化工等工礦企業(yè)常見的連續(xù)動作是運(yùn)輸設(shè)備之一，尤其在煤炭工業(yè)中，使用更為廣泛。在煤礦上，帶式輸送機(jī)主要用于采區(qū)順槽，采區(qū)上（下）山，主要運(yùn)輸平巷

10、及斜井，較常用于地面生產(chǎn)和選煤廠中。1.2帶式輸送機(jī)的工作原理帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示，輸送帶繞經(jīng)驅(qū)動滾筒1和機(jī)尾換向滾筒5形成無機(jī)閉合帶。上下兩股輸送帶是由安裝在機(jī)架上的托輥3支撐著。拉緊裝置的作用是給輸送帶正常云狀所需要的張緊力。工作時(shí)，驅(qū)動滾筒通過它與輸送帶之間的摩擦力驅(qū)動輸送帶運(yùn)行。圖1-1帶式運(yùn)輸機(jī)工作原理圖1.驅(qū)動滾筒2.清掃裝置3.托輥4.輸送帶5.機(jī)尾換向滾筒6.拉緊裝置1.3帶式輸送機(jī)的構(gòu)成及特點(diǎn)1.3.1 帶式輸送機(jī)的構(gòu)成帶式輸送機(jī)主要有輸送帶，驅(qū)動裝置，托輥及支架，拉緊裝置，制動裝置，儲帶裝置和清掃裝置組成。如圖1-2為ssj系列可伸縮帶式輸送機(jī)；如圖1-3為

11、td75型通用固定帶式輸送機(jī)。1.3.2帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)帶式輸送機(jī)鋪設(shè)傾角一般為1618,一般向上運(yùn)輸取較大值，向下運(yùn)輸取較小值。帶式輸送機(jī)能力大，調(diào)度組織簡單，維護(hù)方便，因而運(yùn)營費(fèi)低。此外，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，運(yùn)行阻力小，耗電量低，容易實(shí)現(xiàn)自動化也是它的特點(diǎn)。圖1-2 ssj系列可伸縮帶式輸送機(jī)圖1-3 td75型通用固定帶式輸送機(jī)輸送帶最初是由傳送帶發(fā)展而來的，隨著輸送機(jī)的用途不斷擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，輸送帶為了滿足輸送機(jī)的要求，品種不斷擴(kuò)大，但所有的輸送機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后都有可能使輸送帶變長，變形等，輸送帶的變長由彈性伸長和永久伸長組成。所以，需要采用張緊裝置來克服由于輸送帶變長而引

12、起的缺陷。帶式輸送機(jī)裝置是礦用帶式輸送機(jī)不可缺少的重要組成部分，它直接關(guān)系到帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行及使用壽命等。1.4 帶式輸送機(jī)張緊裝置的作用和類型為了保證輸送機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，張緊裝置勢必不可少的裝置之一。張緊裝置有四個(gè)主要作用：1.保證帶式輸送機(jī)驅(qū)動滾筒分離點(diǎn)的足夠張力，從而保證驅(qū)動裝置依靠摩擦傳動所必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2.保證承載分置最囂張鋰電的必須張緊力，限制輸送帶在托輥之間的垂度，保證帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行，不致因輸送帶松弛而導(dǎo)致打滑，跑偏等現(xiàn)象。3.補(bǔ)償塑性變形與過渡工況式輸送帶伸長量的變化。由于負(fù)載變化會引起輸送帶發(fā)生長度變化，蠕變現(xiàn)象也會造成輸送帶伸長，所以張

13、緊力是變化的，必須經(jīng)常調(diào)節(jié)拉緊滾筒的位置，才能保證帶式輸送機(jī)的正常工作。4.為輸送帶重新接頭作必要的行程準(zhǔn)備。每每部帶式輸送機(jī)都有若干個(gè)接頭，可能在某一時(shí)間街頭會出現(xiàn)問題，必須截頭重做，而這時(shí)可通過放松拉緊裝置重新接頭來解決?，F(xiàn)有張緊裝置大致五種，分別是：重錘車式張緊裝置，螺旋式張緊裝置，鋼繩絞車式張緊裝置，電控式自動張緊裝置和液壓式自動張緊裝置。1.5現(xiàn)有帶式輸送機(jī)張緊裝置的原理及特點(diǎn)1.5.1重錘式張緊裝置如圖1-4所示，機(jī)尾換向滾筒1固定在小車2上，垂直懸吊的重錘3和小車2相連，由于重錘3的重量可以為一定值，所以皮帶的張力，拉緊力恒定，同時(shí)重錘靠自重張緊，能自動補(bǔ)償皮帶的伸長，但其需要的

14、空間大，占地面積大，往往受空間限制而無法使用，易于使用在固定式長距離運(yùn)輸機(jī)上。圖1-4 重錘車式張緊裝置1.滾筒 2.小車 3.重錘1.5.2螺旋式張緊裝置如圖1-5所示，拉近滾筒的軸承座安裝在活動架上，活動架可以在導(dǎo)軌上滑動，旋轉(zhuǎn)螺旋桿使活動架上的螺母和活動架一起前進(jìn)和后退，達(dá)到張金和放松的目的。其結(jié)構(gòu)簡單，但行程太小，只適用于短距離的運(yùn)輸機(jī)上，且當(dāng)皮帶自行伸長時(shí)，不能自動張緊。圖1-5 螺旋式張緊裝置1.5.3鋼繩絞車式張緊裝置如圖1-6所示，這種張緊裝置是利用小型絞車張緊。絞車一般用蝸輪蝸桿減速器帶動卷筒來纏繞鋼繩從而張緊皮帶。這種張緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是體積小，拉力大，所以被廣泛運(yùn)用到井下帶式

15、運(yùn)輸機(jī)中，但其不能自行張緊。圖1-6 鋼繩絞車式張緊裝置1.5.4電控自動張緊裝置自動張緊裝置不僅能根據(jù)主動滾筒的牽引力來自動調(diào)節(jié)拉緊力，而且還能補(bǔ)償皮帶的伸長。如圖1-7所示，是電控自動張緊裝置的一種，此張緊裝置只能保持張緊力恒定，相當(dāng)于重錘是拉緊裝置，不能根據(jù)其工況隨時(shí)改變張緊力。圖1-8 電控自動張緊裝置1.控制箱 2.永久磁鐵 3.控制桿 4.彈簧 5.緩沖器 6.電動機(jī) 7.減速器 8.鏈傳動 9.傳動齒輪 10.滾筒 11.鋼絲繩 12.拉緊滾筒及活動小車 13.皮帶電動機(jī)6啟動后，經(jīng)過彈性連軸節(jié)帶動蝸輪減速器7，在經(jīng)過傳動裝置8（鏈傳動）帶動下面的滾筒，下面的滾筒通過傳動比為1:

16、1的齒輪9帶動上面的滾筒，兩個(gè)滾筒10旋轉(zhuǎn)方向相反，這樣通過鋼繩11可以移動小車12，是皮帶13存儲或放出，張緊或放松?？刂茥U2的一端通過鋼繩繞過兩個(gè)定滑輪組后與動滑輪相連，另一端連有兩根彈簧4，通過調(diào)節(jié)彈簧可以做到滿足所需要的拉力。在鋼繩拉力和彈簧拉力的共同作用下，控制桿處于中間位置。當(dāng)膠帶張緊力小于調(diào)節(jié)好的數(shù)值時(shí)，彈簧對控制桿的作用力大于鋼繩對控制桿的作用力，原被拉伸的彈簧縮回，帶動控制桿向右偏斜。裝在控制桿上的磁鐵3接通安裝在控制箱1中的張緊繼電器，開動絞車使皮帶拉緊，鋼繩對控制桿的張緊力逐漸增加，彈簧又逐漸伸長。當(dāng)皮帶的張緊力恢復(fù)到調(diào)節(jié)好的數(shù)值時(shí)，控制桿回到中間位置。這時(shí)永久磁鐵離開張

17、緊繼電器，繼電器斷開，絞車停止轉(zhuǎn)動，從而張緊過程結(jié)束。反之，當(dāng)膠帶張緊力大于調(diào)節(jié)好的數(shù)值時(shí)，可以開動絞車反轉(zhuǎn)，以放松皮帶。緩沖器5的作用是使張緊力的震蕩受到阻尼作用。此裝置中的張緊力調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)彈簧實(shí)現(xiàn)。1.6帶式輸送機(jī)液壓張緊裝置zyl500j型帶式輸送機(jī)自控液壓拉緊裝置帶式輸送機(jī)自控液壓拉緊裝置是根據(jù)我國帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)，吸取世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，考慮大師輸送機(jī)在工作時(shí)所需拉緊力不同，經(jīng)合理的張力模型分析研究而設(shè)計(jì)的。如圖1-9所示，zyl500j型自控液壓拉緊裝置適用于長距離歹勢輸送機(jī)的張緊，主要由拉緊油缸，液壓泵站，蓄能站，電氣控制開關(guān)，張緊小車和拉緊附件等五大部分組成。其中

18、液壓泵站，蓄能站和電氣控制開關(guān)不需要做地基，僅要求安放地點(diǎn)不落物料和水即可。圖1-9 zyl500j型帶式輸送機(jī)自控液壓拉緊裝置液壓原理圖1，13，15.吸油濾油器2.組電機(jī)泵組3，14.電磁溢流閥4.手動換向閥5.液控單向閥6，12.壓力表7.拉緊油缸8.蓄能器9.截止閥10.壓力繼電器11.溢流閥16.副電機(jī)泵組17.卸荷溢流閥18.電液電磁換向閥20.平衡閥21.制動器22.液壓馬達(dá)液壓系統(tǒng)的工作原理如下：將旋鈕開關(guān)調(diào)整到自動位置，按下啟動按鈕準(zhǔn)備進(jìn)入啟動過程自動狀態(tài)1.輸送機(jī)啟動控制開關(guān)得到啟動信號后，電磁鐵2dt,4dt及主電機(jī)得電啟動張緊絞車正轉(zhuǎn)，張緊力上升至啟動設(shè)定值，電磁鐵2d

19、t，4dt及主電機(jī)失電張緊絞車停止正轉(zhuǎn)，并返回允許啟動信號，進(jìn)入啟動過程。輸送機(jī)在啟動過程中張緊系統(tǒng)不允許參與任何動作。輸送機(jī)啟動完成后，并發(fā)出滿速信號或通過時(shí)間延時(shí)t秒?？刂崎_關(guān)得到滿速信號或延時(shí)t秒后，電磁鐵2dt，3dt及主電機(jī)得電啟動張緊絞車反轉(zhuǎn)，張緊力下降至運(yùn)行上限設(shè)定值。電磁鐵2dt，3dt及主電機(jī)失電張緊絞車停止反轉(zhuǎn)，進(jìn)入正常運(yùn)行階段。2.正常運(yùn)行階段在正常運(yùn)行期間，當(dāng)系統(tǒng)張緊力低于測力裝置變送設(shè)定下限值時(shí)，電磁鐵2dt，4dt及主電機(jī)得電啟動張緊絞車正轉(zhuǎn)，張緊力上升至測力裝置變送設(shè)定上限值。電磁鐵2dt，4dt及電機(jī)失電張緊絞車停止正傳。在正常運(yùn)行期間，當(dāng)活塞桿伸出行程達(dá)到頭行

20、程開關(guān)時(shí)，發(fā)出報(bào)警故障燈閃爍信號。通知值班司機(jī)輸送機(jī)停車后需要調(diào)整活塞桿伸出位置。在正常運(yùn)行期間，當(dāng)活塞桿縮回行程達(dá)到頭行程開關(guān)時(shí)，發(fā)出報(bào)警故障燈閃爍信號。通知值班司機(jī)輸送機(jī)停車后需要調(diào)整活塞桿伸出位置。若系統(tǒng)張緊力超過設(shè)定高限值時(shí)，電磁鐵2dt,3dt及主電機(jī)得電啟動張緊絞車反轉(zhuǎn)，張緊力下降至運(yùn)行上限設(shè)定值。電磁鐵2dt，3dt及主電機(jī)失電張緊絞車停止反轉(zhuǎn)。3.停機(jī)階段與正常運(yùn)行階段工況相同，等待再次啟動準(zhǔn)備信號。1.7液壓式自動張緊裝置的設(shè)計(jì)液壓式自動張緊裝置有很多形式，其最終目的就是不僅能根據(jù)主動滾筒的牽引力來自動調(diào)節(jié)拉緊力，而且還能補(bǔ)償皮帶的伸長以及在輸送機(jī)皮帶調(diào)整時(shí)能方便操作等。本設(shè)

21、計(jì)采用液壓缸和絞車結(jié)合的液壓式自動張緊裝置，一定程度上滿足了上述目的，定為生產(chǎn)實(shí)際帶來很大效益。通過上文分析，結(jié)合他們的優(yōu)點(diǎn)，下面將分三部分對液壓式自動張緊裝置的結(jié)構(gòu)布置，液壓系統(tǒng)和液壓缸等進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算。2 皮帶運(yùn)輸機(jī)液壓自動張緊裝置的總體結(jié)構(gòu)2.1總體結(jié)構(gòu)各部件的確定通過對整個(gè)張緊裝置的作用以及應(yīng)滿足的要求的分析和選擇，確定裝置應(yīng)具有的部件如下。2.1.1執(zhí)行部件的選擇由前文可知張緊裝置在其工作過程中的作用如下：1.保證帶式輸送機(jī)驅(qū)動滾筒分離點(diǎn)的足夠張力，從而保證驅(qū)動裝置依靠摩擦傳動所必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2.保證承載分支最小張力點(diǎn)的必須張力，限制輸送帶在托錕之間垂度

22、，保證帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行，不致因輸送帶松弛而導(dǎo)致打滑，跑偏等現(xiàn)象。3.補(bǔ)償塑性變形與過渡工況式輸送帶伸長量的變化。由于負(fù)載變化會引起輸送帶發(fā)生長度變化，蠕變現(xiàn)象也會造成輸送帶伸長，所以張緊力是變化的，必須經(jīng)常調(diào)節(jié)拉緊滾筒的位置，才能保證帶式輸送機(jī)的正常工作。4.為輸送帶重新接頭作必要的行程準(zhǔn)備。每每部帶式輸送機(jī)都有若干個(gè)接頭，可能在某一時(shí)間街頭會出現(xiàn)問題，必須截頭重做，而這時(shí)可通過放松拉緊裝置重新接頭來解決?？梢?，張緊裝置因具有自動調(diào)節(jié)拉緊力，響應(yīng)快，體積小，控制簡單等特點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，液壓自動張緊裝置的執(zhí)行元件可選擇工程液壓缸結(jié)合調(diào)度絞車的形式，以滿足皮帶機(jī)在正常工作，斷帶調(diào)整，重新接頭

23、以及位置轉(zhuǎn)移時(shí)對張緊裝置的不同要求。2.1.2控制部件的選擇1.皮帶運(yùn)輸機(jī)在煤礦生產(chǎn)中大多用在井下和地上選煤，在井下使用時(shí)應(yīng)保證其工作過程中不產(chǎn)生電火花，所以張緊裝置應(yīng)有防爆控制箱。2.張緊裝置正常工作時(shí)，可采用泵斷續(xù)的供油，利用蓄能器實(shí)現(xiàn)油缸的自動張緊和特殊情況下啟動保護(hù)作用，以降低能耗。3.在皮帶運(yùn)輸機(jī)尾部拉緊小車的軌道上設(shè)置行程開關(guān)，來控制液壓缸張緊系統(tǒng)快速動作，以防在斷帶時(shí)拉緊小車的快速后退和油缸中某一腔的液壓急劇變化而造成很大的沖擊對系統(tǒng)帶來巨大的破壞。2.1.3動力及其它部件的選擇1.設(shè)置液壓泵站，為系統(tǒng)提供動力。2.設(shè)置固定繩座，選擇系統(tǒng)所用的鋼繩以及其他附屬元件。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

24、布置簡圖繪制2.2.1張緊裝置總體組成及其作用由上文分析，選擇可知，張緊裝置總體有以下幾個(gè)部分組成：1.油缸，正常工作時(shí)的執(zhí)行元件。2.慢速調(diào)度絞車，在皮帶機(jī)斷帶調(diào)整，重新接頭時(shí)工作。3.防爆控制箱，皮皮帶機(jī)在井下工作時(shí)起隔離，防爆作用。4.液壓泵站，提供壓力油，提供系統(tǒng)動力。5.蓄能器，在液壓泵間隔空轉(zhuǎn)是為系統(tǒng)提供動力，并在特殊情況下起保護(hù)作用。6.行程開關(guān)，起斷帶保護(hù)的作用。7.其他部件，為系統(tǒng)起固定，連接，傳動等作用。2.2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡圖如圖2-1所示：圖2-1 皮帶機(jī)液壓自動漲緊裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡圖1.皮帶2.拉緊小車3.小車軌道4.鋼繩5 .行程開關(guān)6.液壓泵站7.滑輪組8.防

25、爆控制箱9. 蓄能器10. 慢速調(diào)度小車11.壓力傳感器 12. 拉緊油缸13. 固定繩索系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置圖說明：1.此圖為示意圖，詳見工程圖。2.拉緊油缸的中線位置，滑輪組，鋼繩的布置位于同一水平面內(nèi)。3.防爆控制箱8，液壓泵站6為無地基放置件，可根據(jù)使用場合的不同靈活放置。4.滑輪組之間的垂直距離要盡可能大，以保證拉緊小車的穩(wěn)定性。3 張緊裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)參數(shù)和拉緊裝置應(yīng)該滿足要求分析3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)1.啟動張力是正常運(yùn)行的1.3-1.5倍要求2.被拉緊皮帶寬1米3.最大拉緊力150kn4.張緊速度：v1=2m/min，快退速度為：v2=4m/min5.張緊行程：s=1000mm

26、3.1.2設(shè)計(jì)要求分析結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，考慮多方面原因得出以下拉緊裝置應(yīng)滿足的要求：1.如圖3-1所示，實(shí)現(xiàn)油缸的張緊，松開以及特殊時(shí)期的動作2.張緊系統(tǒng)能隨皮帶張力的大小的變化而動作，實(shí)現(xiàn)皮帶的張緊力在一范圍內(nèi)保持不變，哲理取皮帶的張力f的范圍為： 0.95ffa穩(wěn)，所以能滿足最小穩(wěn)定速度的要求。2.計(jì)算進(jìn)給液壓缸各運(yùn)動階段的壓力，流量和功率通過估計(jì)，工作時(shí)背壓p背=pa，快退時(shí)背壓p背=pa,同時(shí)根據(jù)上面計(jì)算出的液壓缸的直徑及活塞桿的直徑等，計(jì)算出液壓缸各運(yùn)動階段的壓力，流量和功率，如下表3-2。表3-2 液壓缸的壓力流量和功率工況負(fù)載f(kn)回油腔壓力p2(mp)進(jìn)油腔壓力p1(mp)輸入

27、油量q(l/min)輸入功率n(kw)計(jì)算公式啟動階段116.67 p2=p123.22變化值變化值張緊階段83.30.67.1524.532.92快速后退階段00.81.3528.970.653.3液壓缸的設(shè)計(jì)3.3.1液壓缸的類型確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)為中高壓系統(tǒng)，根據(jù)不同類型液壓缸所需滿足的工況情況的不同，可選擇“雙作用單桿直線液壓缸”，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇焊接型液壓缸，因?yàn)檫@類液壓缸暴露在外面的零件較少，外表光潔，外形尺寸小，能承受一定的沖擊負(fù)載和惡劣的外界環(huán)境條件。但由于前端蓋螺紋強(qiáng)度和預(yù)緊時(shí)端蓋對操作的限制，因而不能用于過大的缸的內(nèi)徑和較高的工作壓力，缸的內(nèi)徑常用于d200

28、mm,額定壓力p530mpa,則：材料的許用應(yīng)力：=/n=530/3=176.67mpa2.缸筒的尺寸參數(shù)選擇（1）缸筒內(nèi)徑的確定由前面計(jì)算得到：缸筒內(nèi)徑d=125mm（2）缸筒壁厚的計(jì)算按薄壁筒計(jì)算，=10.27mm 式（3.10）式中 py試驗(yàn)壓力，當(dāng)工作壓力p16mpa時(shí),py=1.25p；液壓缸的內(nèi)徑；材料的許用應(yīng)力。查手冊取工程液壓缸的外徑的標(biāo)準(zhǔn)值為146mm,即缸筒壁厚為10.5mm，=10.271.2mm式中 fmax=116670n；l=d=0.46m；=0.6=。即一般焊接即可滿足要求。（2）結(jié)構(gòu)形式鑒于此液壓缸用于皮帶運(yùn)輸機(jī)張緊裝置中，主要為礦上所用，且內(nèi)徑d200mm，額

29、定壓力pn 600mpa,340mpa。顯然，活塞桿符合要求。3.4.4活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.活塞桿和活塞的連接液壓系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，本著滿足方便安裝，連接強(qiáng)度高等要求，選擇卡環(huán)式連接，如圖3-8所示。2.活塞桿端部和負(fù)載的拖動機(jī)構(gòu)相連接，考慮到液壓缸工作時(shí)軸線固定不動，可采用螺栓連接。圖3-8 活塞桿和活塞的連接1.缸底2.缸壁3.活塞4.活塞桿5.軸套6.擋圈7.卡環(huán)3.5活塞的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.5.1活塞的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)液壓缸使用的情況（密封，有無導(dǎo)向環(huán)等），選用有導(dǎo)向環(huán)形活塞，具體結(jié)構(gòu)形式如圖3-9所示。圖3-9 活塞的密封和導(dǎo)向1.yx型密封圈2.導(dǎo)向環(huán)3.活塞4.缸壁3.5.2活塞的材料及技

30、術(shù)要求查表可選“有導(dǎo)向環(huán)活塞”，材料為45號鋼，外加導(dǎo)向環(huán)。技術(shù)要求（如圖3-10）：1.活塞外徑d對內(nèi)徑d1的徑向跳動公差值按7，8級精度選取。2.端面t對內(nèi)徑d1軸線的垂直度公差值按7,8級精度選取。3.外徑d的援助度公差值按8,9或10級精度選取。圖3-10 活塞的技術(shù)參數(shù)3.5.3活塞的尺寸的確定根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，可取活塞的寬度為活塞外徑的0.6-1.0倍，這里取活塞的寬度為活塞外徑的0.8倍，即h=0.8d=10cm。3.6導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算導(dǎo)向套在活塞往復(fù)運(yùn)動中起導(dǎo)向支承作用，導(dǎo)向套的性能的好壞對液壓缸的性能有很大的影響。最小導(dǎo)向長度及中隔圈長度的確定當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支承面中

31、點(diǎn)到導(dǎo)向套活動面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度h，如圖3-11所示。圖3-11 最小導(dǎo)向長度一般情況下，最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足下面的要求： 式（3.17）=0.1125m式中 l最大工作行程m；d缸筒的內(nèi)徑m。因?yàn)楦讖酱笥?0mm，所以導(dǎo)向套滑動面的長度a為：a=（0.6-1.0）d=0.8d=0.64m 式（3.18）式中 d活塞桿的直徑m。導(dǎo)向套的長度為：b=（2/3）d=(2/3)80=53.33mm,這里取b=60mm，以滿足要求。由于液壓缸的行程長度較長，一個(gè)導(dǎo)向套不能滿足要求，增加導(dǎo)向套會增加系統(tǒng)摩擦，降低效率，故可在導(dǎo)向套和活塞之間裝一個(gè)中隔圈，使活塞桿在全部外伸時(shí)仍有足夠的支承長度，通

32、常支承長度應(yīng)滿足：lg(d+d/2)m 式（3.19）lg0.125+0.08/2=0.165m一般情況下，當(dāng)行程長度超過缸筒內(nèi)徑的8倍時(shí)，可裝一個(gè)100mm的中隔圈；超過的部分每增加700mm，中隔圈的長度即增加100mm。由于此液壓缸的行程要求為1000mm，缸筒內(nèi)徑為125mm為8倍，所以可選擇安裝一個(gè)長度為100mm的中隔圈。根據(jù)以上計(jì)算，同時(shí)考慮盡量減少設(shè)計(jì)零件，又因?yàn)橐簤焊坠ぷ鲿r(shí)相對滑動少，磨損也少，所以取端蓋結(jié)合導(dǎo)向支承環(huán)的方式導(dǎo)向，這里取端蓋的長度（圖3-12）h=80mm,導(dǎo)向支承長度為l=30mm，具體布置見工程圖。3.7端蓋和缸底的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.7.1端蓋的設(shè)計(jì)在單活塞桿

33、液壓缸中，有活塞桿通過的缸蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。缸蓋的設(shè)計(jì)主要考慮活塞桿的導(dǎo)向，密封，防塵等問題。圖3-12 端蓋3.7.2端蓋的材料和技術(shù)要求如圖3-12所示。1.端蓋的材料采用45號鋼。2.技術(shù)要求：（1）直徑d1,d2,d3的圓柱度公差值按9,10,11級精度選??；（2）d2，d3與d1的同軸度公差值為0.03mm；（3）端面a,b與直徑d1軸心線的垂直度公差值按7級精度選??；（4）導(dǎo)向孔的表面粗糙度ra=1.25um3.7.3液壓缸缸底尺寸的確定如圖3-5所示。選擇缸底形狀為平面有油口型，材料為35號鋼，計(jì)算如下：=30.47mm 式（3.20）式中 py試驗(yàn)壓力m

34、pa，當(dāng)工作壓力p16mpa時(shí)，py=1.25p；液壓缸的內(nèi)徑m；d0油口的直徑m；材料的許用應(yīng)力mpa。根據(jù)計(jì)算，同時(shí)考慮到油口在缸底的布置，取缸底尺寸h=65mm。3.8其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.8.1油口的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.液壓缸油口的連接形式采用螺紋連接。2.液壓缸油口直徑的計(jì)算（圖3-13）圖3-13 油口油口的計(jì)算根據(jù)活塞的最高運(yùn)動速度和油口的最高液流速度計(jì)算如下：=16.25mm 式（3.21）式中 d0油口的直徑mm；缸筒的內(nèi)徑m；v液壓缸的最大輸出速度，v=4m/min；v0油口液流速度m/s，通常取油口液流速度為2.5-5m/s。根據(jù)計(jì)算以及d=125mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表17-

35、6-25得ec=m272，ee=17mm，螺紋精度為6h。3.8.2擋圈的設(shè)計(jì)選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查表選用彈性擋圈a型(gb/t 894.1-1986),材料62mn，熱處理44-51hrc,表面氧化處理。如圖3-14所示，其尺寸如下：1.端蓋用擋圈：d0=125mm,d=105mm,s=3mm,b=12.6mm,d1=4mm，d2=121m=3.2mm,n6mm,重量為每1000個(gè)89.97kg。2.活塞用擋圈：d0=70mm,d=50mm,s=2.5mm,b=7.6mm,d1=3mm,d2=56.5mm，m=2.7mm,n5.3mm,重量為每1000個(gè)32.5kg。圖3-14擋圈以及和軸的配

36、合圖3.8.3軸套的設(shè)計(jì)與計(jì)算軸套的尺寸由擋圈和卡環(huán)決定，一般取其截面的長，寬分別為卡環(huán)，擋圈的長，寬的二倍（卡環(huán)固定用）；端蓋用軸套的尺寸由卡環(huán)決定。3.9液壓缸的密封防塵導(dǎo)向的選擇3.9.1端蓋和活塞桿的密封防塵活塞桿在端蓋中作往復(fù)運(yùn)動，其密封屬于動密封，且液壓缸工作壓力大于16mpa，所以可采用yx型密封圈，擋圈結(jié)合j形防塵圈的密封方式，如圖3-15,圖3-16,圖3-17,圖3-18所示。圖3-15 端蓋和活塞桿的密封和防塵1.擋圈2.yx密封圈3.j型防塵圈圖3-16 j型防塵圈圖3-17 軸用yx型密封圈圖3-18 孔用yx型密封圈查手冊（根據(jù)jb/zq4265-86）選擇，密封圈

37、代號d80（d=80mm，h=14mm，h1=12.5mm）材料：聚氨酯3；擋圈規(guī)格：d=80mm,d=92mm，t=20.15mm，材料：聚四氟乙烯；防塵圈代號：j型防塵圈d80，d1=81.50.6mm，d2=75.50.6mm，d1=124.50.6mm,h=10mm(允許公差-0.5mm)，h=5mm（允許公差-0.5mm），材料：聚氨酯橡膠。查手冊（根據(jù)zb/zq4265-88）取擋圈的規(guī)格為：d=80mm；t=1.35-4.35mm，材料為：聚四氟乙烯。3.9.2端蓋和缸筒的密封圖3-19 端蓋和缸體的密封1.擋圈2.o型密封圈3.卡環(huán)缸蓋和缸筒連接在一起，其密封屬于靜密封，如圖3

38、-19所示，這里采用o型密封圈加擋圈的密封方式，擋圈的作用是防止密封圈被擠壓損壞。查手冊（根據(jù)gb3452.1-92）取o型密封圈尺寸為：d=125mm，d2=70.15mm，b=9.3mm，d=75mm，d2=5.30.13mm,b=6.9mm,由于增加了擋圈，其密封槽分別為b=12.3mm，b=9mm，其密封圈材料為：耐油通用橡膠i-4。查手冊（根據(jù)zb/zq4265-88）取擋圈的規(guī)格為：d=75mm；t=1.35-4.35mm，材料為：聚四氟乙烯。3.9.3活塞和活塞桿的密封活塞和活塞桿連接在一起作往復(fù)運(yùn)動，屬于靜密封，可采用0型密封圈結(jié)合擋圈的密封方式（如圖3-20）。圖3-20 o

39、型密封圈的尺寸圖圖3-21 擋圈的尺寸3.9.4活塞和缸筒的密封活塞在缸筒中作往復(fù)運(yùn)動，其密封屬于動密封，可選擇yx型密封圈如圖3-18所示。查手冊（根據(jù)jb/zq4264-86）得yx型密封圈d125（d=125mm，h=14mm，h1=12.5mm，溝槽長度為16mm，深度為10mm，材料為聚氨酯-4）。3.10液壓回路的分析及選擇3.10.1液壓回路的選擇1.選擇蓄能供能回路和過載保護(hù)回路（如圖3-22）設(shè)置蓄能器6可在一定時(shí)間內(nèi)保持系統(tǒng)壓力動態(tài)平衡，同時(shí)其采用二位二通電磁閥5可起到斷帶保護(hù)的作用。圖示壓力油流動方向?yàn)閱雍髩毫τ土鲃臃较?，此時(shí)，蓄能器蓄能。啟動階段，由于系統(tǒng)壓力較高，此

40、時(shí)二位二通電磁閥7應(yīng)斷開，4ya得電，啟動完畢后接通。圖3-22 蓄能，供能，斷帶保護(hù)回路2.選擇斷帶保護(hù)回路（如圖3-22）實(shí)際工作中，當(dāng)意外的事情（如突然斷帶等）發(fā)生時(shí)，會對液壓缸產(chǎn)生很大的沖擊，此時(shí)若對系統(tǒng)不加以保護(hù)，定會造成嚴(yán)重的損失。為防止類似事情的發(fā)生，在小車軌道上設(shè)置行程開關(guān)，斷帶時(shí)，小車快速右移，觸動行程開關(guān)，行程開關(guān)通過給單片機(jī)信號控制二位二通電磁換向閥5，使5ya得電，左位工作，油液壓力下降，通過二位二通電磁換向閥5流回油箱，從而保護(hù)系統(tǒng)。3.過載保護(hù)回路（如圖3-23）實(shí)際工作過程中，若皮帶機(jī)突然過載，即油缸無桿腔壓力突然增大，此時(shí)可以通過設(shè)置壓力溢流閥，設(shè)置溢流閥壓力為

41、某一定值，當(dāng)油缸中的壓力達(dá)到此值時(shí)即通過溢流閥8卸荷，活塞桿左移，過載消除，液壓缸恢復(fù)原位，保持皮帶拉壓力在一個(gè)很小范圍內(nèi)變化。同理，油缸無桿腔壓力突然減小時(shí)（皮帶輕載），活塞桿右移拉緊皮帶。圖3-23 過載和快退保護(hù)回路3.10.2液壓回路的組合及其動作原理根據(jù)以上選擇的液壓回路，考慮各個(gè)回路及元件之間的先后動作組合成符合設(shè)計(jì)要求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)圖（如圖3-24）。其基本動作原理簡要如下：1.啟動階段：啟動系統(tǒng)，泵12開始工作，油液通過二位四通電磁閥2，調(diào)速閥3，液控單向閥4，進(jìn)入液壓缸無桿腔，油液壓力達(dá)到一定值后，活塞，活塞桿帶動滑輪組以及拉緊小車右移，進(jìn)而拉緊皮帶，液壓缸有桿腔油

42、液經(jīng)二位三通閥10，經(jīng)二位四通電磁閥2回油箱。2.張緊階段：控制二位二通電磁閥7,4ya失電，油路同上。但油液進(jìn)入液壓缸無桿腔的同時(shí)經(jīng)二位二通電磁閥7進(jìn)入蓄能器6，蓄能器6蓄能；當(dāng)液壓缸的壓力達(dá)到一定值（系統(tǒng)工作時(shí)的壓力值），單片機(jī)控制電磁溢流閥1,1ya得電，使電磁溢流閥1的二位二通閥接通，油液從泵源直接回油箱，泵空轉(zhuǎn)（停止工作）。3.保壓階段：由蓄能器為液壓缸補(bǔ)充由于油液損失而造成的壓力不足等，以維持液壓缸的正常的工作壓力；由于油液損失的繼續(xù)，以致蓄能器的補(bǔ)充也難以維持時(shí)（系統(tǒng)壓力小于規(guī)定值時(shí)），單片機(jī)控制電磁溢流閥1,1ya失電，使電磁溢流閥1的二位二通閥斷開，油液重新向液壓缸無桿腔，蓄

43、能器供油；到蓄能器的壓力達(dá)到一定值（系統(tǒng)工作時(shí)的壓力值），單片機(jī)控制電磁溢流閥1,1ya得電，使電磁溢流閥1的二位二通閥接通，油液從泵源直接回油箱，泵空轉(zhuǎn)（停止工作）。這樣系統(tǒng)反復(fù)此過程，保證液壓缸工作的正常壓力。4.快退階段：系統(tǒng)要停止工作時(shí)，控制二位四通電磁閥2,2ya得電，油液通過二位三四通電磁閥10進(jìn)入液壓缸有桿腔，無桿腔油液通過液控單向閥4和調(diào)速閥3回油箱，同時(shí)二位二通電磁閥5，5ya得電，二位二通電磁閥5接通，蓄能器6卸荷。當(dāng)液壓缸碰到障礙物或油路堵塞（液控單向閥壞了）油液可通過溢流閥8回油箱，從而保護(hù)系統(tǒng)。5.實(shí)際工作中，當(dāng)意外的事情（如突然斷帶等）發(fā)生時(shí)，會對液壓缸產(chǎn)生很大沖擊，此時(shí)若對系統(tǒng)不加以保護(hù)，定定會造成嚴(yán)重?fù)p失。為防止類似事情發(fā)生，在小車軌道上設(shè)置行程開關(guān)。斷帶時(shí)，小車快速右移，觸動行程開關(guān)，行程開關(guān)通過給單片機(jī)信號控制二位二通電磁換向閥5，使5ya得電，左位工作，油液壓力下降，通過二位二通電磁換向閥5流回油箱，從而保護(hù)系統(tǒng)。6.實(shí)際工作過程中，若皮帶機(jī)突然過載，即油缸無桿腔壓力突然增大，此時(shí)可以通過設(shè)置壓力溢流閥壓力為某一定值，當(dāng)油缸中的壓力達(dá)到此值即通過溢流閥8卸荷，活塞桿左移，過載消除，液壓缸恢復(fù)原位，保持皮帶拉壓