帶式輸送機減速裝置設計論文

　　題 目： 帶式輸送機減速裝置設計

　　學 院：

　　專 業：機械設計制造及其自動化

　　年 級：

　　學 號:

　　姓 名:

　　導 師:

　　定稿日期： 20XX年 XX月XX 日

　　摘要

　　機械設計畢業設計是在完成機械設計畢業學習后，一次重要的實踐性教學環節。是高等工科院校大多數專業學生第一次較全面的設計能力訓練，也是對機械設計畢業的全面復習和實踐。其目的是培養理論聯系實際的設計思想，訓練綜合運用機械設計和有關選修畢業的理論，結合生產實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關機械設計方面的知識。

　　本次設計的題目是帶式運輸機的減速傳動裝置設計。總體方案為：根據題目要求和機械設計的特點作者做了以下幾個方面的工作：①決定傳動裝置的總體設計方案，②選擇電動機，計算傳動裝置的運動和動力參數，③傳動零件以及軸的設計計算，軸承、聯接件、潤滑密封和聯軸器的選擇及校驗計算， ④ 機體結構及其附件的設計和參數的確定，⑤繪制裝配圖及零件圖，編寫計算說明書。

　　關鍵詞

　　減速器，帶式運輸機，機械設計，疲勞強度

　　一、研究背景

　　帶式輸送機自1795年被發明以來，經過200多年的發展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業廣泛采用，特別是第三次工業技術革命后新材料、新技術的采用，帶式輸送機的發展步入了一個新紀元。當今，無論從輸送量、運距、經濟效益等各方面來衡量，它已經可以同火車、汽車運輸相抗衡，成為各國爭先發展的行業。

　　帶式輸送機具有結構簡單、輸送量大、輸送物料范圍廣泛、運距長、裝卸料方便、可靠性高、運費低廉、自動化程度高等特點[1]，它的優越性已十分明顯，是國民經濟中不可缺少的關鍵設備。

　　近年來，隨著我國工業現代化的迅速發展，綜合機械化采煤工藝的推廣應用使得礦井的開采量和運輸量日益增大，從而長距離、大運量、大功率輸送設備的需求量越來越大[2]。單機總功率達到5000kW、輸送長度達到10km以上、運量超過5000t/h、運行速度超過5-6m/s的帶式輸送機已經在煤礦得到了實際應用[3]。

　　然而，長距離、大運量、高速度的帶式輸送機如采用傳統的直接啟動方式，由于啟動時間為1-3s，啟動加速度大于0.32/ms,會產生如下問題：

　　1.啟動時打滑問題 由于大型帶式輸送機的長度和功率較大，如果啟動時間過短，易出現打滑現象。為了消除打滑現象保證有效啟動，增大輸送帶與滾筒間的摩擦力，必須提高張緊裝置的初張力，由此相關連接部件的受力加大，對強度和剛度要求增加，提高了整機的初期投資。

　　2.振動問題 帶式輸送機在運行過程中存在著諸如輸送帶的縱向、橫向、側向振動，動力裝置、滾筒和托輥等旋轉部件的振動，裝卸載時物料的沖擊振動以及基礎的振動等各種形式的振動，這些振動對于大型帶式輸送機來說表現得更為明顯和強烈。當它們作用于輸送帶時會引起動態響應而導致速度、加速度以及張力的變化，從而產生較大的動載荷，影響元部件、輸送帶以及整機的穩定性和使用壽命。

　　3.瞬態沖擊大問題 啟動時產生的動態初張力會降低輸送帶的使用壽命，可能引發斷帶事故。為了保證輸送帶運行可靠，必須提高輸送帶的強度等級，相應加大了輸送帶的初期投資。同時，提高輸送帶的強度等級還必須相應加大滾筒的直徑，以滿足輸送帶最小彎曲半徑的要求，從而又加大了機械加工件的初期投資。

　　4.電動機功率增加問題 由于啟動時間過短，啟動力矩大，容易發生燒毀電機的事故，考慮電動機的選型時要相應提高安全系數，增加了正常使用的能耗。此外，大功率電動機在較短的時間啟動運行，對周邊環境電網的沖擊巨大，其負面影響是無法容忍的。 由此可見，啟動問題對帶式輸送機尤其是大型帶式輸送機來說，是一個關鍵的技術，它不僅對啟動性能產生直接影響，而且還可以降低輸送機的成本，因此必須對啟動加以控制。驅動裝置是帶式輸送機的心臟，從某種程度上來說，驅動裝置的性能就決定了輸送機的`性能。解決上述問題的有效方法就是合理和最佳地確定大型帶式輸送機的驅動方式。針對大型帶式輸送機的實際工況，理想的驅動裝置應滿足以下技術要求：

　　1.啟動時間可在一定的范圍內調整，使帶式輸送機平穩啟動，并可實現滿載啟動；

　　2.啟動加速度控制在一定的范圍內，可有效降低啟動時的動態初張力，降低整機輸送帶的選用安全系數，有效地降低輸送帶的初期投資；

　　3.在多機啟動或多點中間啟動時，可以實現多機的功率平衡；

　　4.電動機空載啟動，降低對電網的沖擊；

　　5.具有過載保護功能；

　　6.帶式輸送機瞬時停車時，可以實現不停電動機，提高電動機使用壽命；

　　7.帶式輸送機低速檢帶運行時，系統不會嚴重發熱導致停車故障，確保正常檢修工作。

　　作為帶式輸送機的關鍵技術之一，可控啟動技術或軟啟動技術應運而生。實現軟啟動和軟停車是解決大型帶式輸送機上述問題的有效措施。“軟啟動”是指機械設備在空、重載工況下，能夠逐步克服整個系統的慣性而平穩地啟動，而這種啟動是可控的[7]。對于帶式輸送機而言，“軟啟動”不僅能夠大幅度減輕傳動系統本身所受到的啟動沖擊，延長輸送機關鍵零部件的使用壽命，同時還能大大縮短電動機啟動電流的沖擊時間，減小對電動機的熱沖擊負荷及對電網的影響，從而節約電力并延長電動機的工作壽命。 帶式輸送機可控變速裝置是是一種新型的軟啟動裝置，能很好的解決大型帶式輸送機工作過程中產生的問題。它不僅能夠實現軟啟動、軟停車、過載保護、溫度保護、檢帶運行、多機驅動功率平衡等功能，而且具有結構設計新穎、制造成本低、備件購置方便、維護和日常運行費用低等特點，因而它是一種比較理想的軟啟動裝置。帶式輸送機可控變速裝置在國外已經被廣泛應用，但到目前為止國內這種產品應用還比較少。鑒于目前煤炭工業發展的迫切需要，急需開展關這方面的研究開發及推廣工作.