带式输送机减速装置设计论文

带式输送机减速装置设计论文

　　题 目： 带式输送机减速装置设计

　　学 院：

　　专 业：机械设计制造及其自动化

　　年 级：

　　学 号:

　　姓 名:

　　导 师:

　　定稿日期： 20XX年 XX月XX 日

　　摘要

　　机械设计毕业设计是在完成机械设计毕业学习后，一次重要的实践性教学环节。是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练，也是对机械设计毕业的全面复习和实践。其目的是培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关选修毕业的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识。

　　本次设计的题目是带式运输机的减速传动装置设计。总体方案为：根据题目要求和机械设计的特点作者做了以下几个方面的工作：①决定传动装置的总体设计方案，②选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数，③传动零件以及轴的设计计算，轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算， ④ 机体结构及其附件的设计和参数的确定，⑤绘制装配图及零件图，编写计算说明书。

　　关键词

　　减速器，带式运输机，机械设计，疲劳强度

　　一、研究背景

　　带式输送机自1795年被发明以来，经过200多年的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛采用，特别是第三次工业技术革命后新材料、新技术的采用，带式输送机的发展步入了一个新纪元。当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为各国争先发展的行业。

　　带式输送机具有结构简单、输送量大、输送物料范围广泛、运距长、装卸料方便、可靠性高、运费低廉、自动化程度高等特点[1]，它的优越性已十分明显，是国民经济中不可缺少的关键设备。

　　近年来，随着我国工业现代化的迅速发展，综合机械化采煤工艺的推广应用使得矿井的开采量和运输量日益增大，从而长距离、大运量、大功率输送设备的需求量越来越大[2]。单机总功率达到5000kW、输送长度达到10km以上、运量超过5000t/h、运行速度超过5-6m/s的带式输送机已经在煤矿得到了实际应用[3]。

　　然而，长距离、大运量、高速度的带式输送机如采用传统的直接启动方式，由于启动时间为1-3s，启动加速度大于0.32/ms,会产生如下问题：

　　1.启动时打滑问题 由于大型带式输送机的长度和功率较大，如果启动时间过短，易出现打滑现象。为了消除打滑现象保证有效启动，增大输送带与滚筒间的摩擦力，必须提高张紧装置的初张力，由此相关连接部件的受力加大，对强度和刚度要求增加，提高了整机的初期投资。

　　2.振动问题 带式输送机在运行过程中存在着诸如输送带的纵向、横向、侧向振动，动力装置、滚筒和托辊等旋转部件的振动，装卸载时物料的冲击振动以及基础的振动等各种形式的振动，这些振动对于大型带式输送机来说表现得更为明显和强烈。当它们作用于输送带时会引起动态响应而导致速度、加速度以及张力的变化，从而产生较大的动载荷，影响元部件、输送带以及整机的稳定性和使用寿命。

　　3.瞬态冲击大问题 启动时产生的动态初张力会降低输送带的使用寿命，可能引发断带事故。为了保证输送带运行可靠，必须提高输送带的强度等级，相应加大了输送带的初期投资。同时，提高输送带的强度等级还必须相应加大滚筒的直径，以满足输送带最小弯曲半径的要求，从而又加大了机械加工件的初期投资。

　　4.电动机功率增加问题 由于启动时间过短，启动力矩大，容易发生烧毁电机的事故，考虑电动机的选型时要相应提高安全系数，增加了正常使用的能耗。此外，大功率电动机在较短的时间启动运行，对周边环境电网的冲击巨大，其负面影响是无法容忍的。 由此可见，启动问题对带式输送机尤其是大型带式输送机来说，是一个关键的技术，它不仅对启动性能产生直接影响，而且还可以降低输送机的成本，因此必须对启动加以控制。驱动装置是带式输送机的心脏，从某种程度上来说，驱动装置的性能就决定了输送机的`性能。解决上述问题的有效方法就是合理和最佳地确定大型带式输送机的驱动方式。针对大型带式输送机的实际工况，理想的驱动装置应满足以下技术要求：

　　1.启动时间可在一定的范围内调整，使带式输送机平稳启动，并可实现满载启动；

　　2.启动加速度控制在一定的范围内，可有效降低启动时的动态初张力，降低整机输送带的选用安全系数，有效地降低输送带的初期投资；

　　3.在多机启动或多点中间启动时，可以实现多机的功率平衡；

　　4.电动机空载启动，降低对电网的冲击；

　　5.具有过载保护功能；

　　6.带式输送机瞬时停车时，可以实现不停电动机，提高电动机使用寿命；

　　7.带式输送机低速检带运行时，系统不会严重发热导致停车故障，确保正常检修工作。

　　作为带式输送机的关键技术之一，可控启动技术或软启动技术应运而生。实现软启动和软停车是解决大型带式输送机上述问题的有效措施。“软启动”是指机械设备在空、重载工况下，能够逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动，而这种启动是可控的[7]。对于带式输送机而言，“软启动”不仅能够大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长输送机关键零部件的使用寿命，同时还能大大缩短电动机启动电流的冲击时间，减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电力并延长电动机的工作寿命。 带式输送机可控变速装置是是一种新型的软启动装置，能很好的解决大型带式输送机工作过程中产生的问题。它不仅能够实现软启动、软停车、过载保护、温度保护、检带运行、多机驱动功率平衡等功能，而且具有结构设计新颖、制造成本低、备件购置方便、维护和日常运行费用低等特点，因而它是一种比较理想的软启动装置。带式输送机可控变速装置在国外已经被广泛应用，但到目前为止国内这种产品应用还比较少。鉴于目前煤炭工业发展的迫切需要，急需开展关这方面的研究开发及推广工作.