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滑道式提升机及其控制电路的设计.rar

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    编号:20180802233201253    类型:共享资源    大小:2.42MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    滑道 提升 及其 控制电路 设计
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    南昌航空大学科技学院学士学位论文1前 言矿山生产的全过程离不开矿山运输和提升工作。因此,运输和提升工作的好坏直接关系到矿山生产能否正常高效进行。如果说运输线路是矿山生产的动脉,那提升设备则是其咽喉,可见其重要性和必要性。提升机是联系井下和地面的主要运输工具,矿井提升工作是整个采矿工程中的重要环节。从地下采出的煤炭、矿石必须提升至地面才有实际应用价值。废石的提升、工作人员、材料及设备的升降等都要靠提升工作来完成。矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分,由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。根据提升机工作原理和结构的不同,矿井提升机有以下一些类型:我国目前广泛使用的有单绳缠绕式双圆柱卷筒提升机和多绳摩擦式提升机两种。但在长期的使用中,它们的缺点逐渐显现出来,为了适应高效安全的新生产要求,我们急需寻求一种新型的提升机来逐步代替这些原本陈旧的设备,本文我们所研究的滑道式提升机就是在此环境下呼之欲出的新产品。它的优点在实践中得到了很好的发挥。我相信,随着研制工作的进一步完善,滑道式提升机的进一步改进,在未来的矿山生产中将发挥巨大的作用。至关重要的是提升机的设计,这个课题主要包括总体、传动系统及提升系统的尺寸确定及计算方面内容。完成这个课题,可以对实际设计某种设备方面有自己的看法和体会由于本人水平有限。本论文中必然存在不少纰漏和错误,敬请评阅老师们批评指正。南昌航空大学科技学院学士学位论文21 绪 论1.1各 种 提 升 机 的 工 作 原 理D 型 斗 式 提 升 机 由 运 行 部 分 (料 斗 与 牵 引 胶 带 ),带 有 传 动 滚 筒 的 上 部 区 段 ,带 有 拉 紧 滚 筒 的 下 部 区 段 ,中 间 机 壳 ,驱 动 装 置 ,逆 止 制 动 装 置 等 组 成 ,适 用 于 向上 输 送 松 散 密 度 ρ < 1.5t/m3 粉 状 、 粒 状 和 小 块 状 的 无 磨 琢 性 和 半 磨 琢 性 散 状 物料 ,如 煤 、 砂 、 焦 末 、 水 泥 、 碎 矿 石 等 。 TD 型 斗 式 提 升 机 结 构 形 式 :传 动 装 置TD 型 斗 提 升 机 的 传 动 装 置 有 两 种 形 式 分 别 配 有 YZ 型 减 速 器 ZQ(或 YY)型 减 速 器。 YZ 型 轴 减 速 器 直 接 装 在 主 轴 轴 头 上 ,省 去 了 传 动 平 台 、 联 轴 器 等 ,使 结 构 紧 凑、 重 量 轻 ,而 且 其 内 部 带 有 异 型 辊 逆 止 器 , 逆 止 可 靠 。 该 减 速 器 噪 音 低 , 运 转 平稳 , 并 随 主 轴 浮 动 , 可 消 除 安 装 应 力 。 1.1.1 HL 型 环 链 离 心 斗 式 提 升 机 工 作 原 理HL 型 环 链 离 心 斗 式 提 升 机 , 由 运 动 部 分 ( 料 斗 与 牵 引 链 条 ) 、 带 有 传 动 链 轮的 上 部 区 段 、 带 有 拉 紧 轮 的 下 部 区 段 、 中 间 机 壳 、 驱 动 装 置 、 逆 止 制 动 装 置 等 组成 。 本 提 升 机 的 料 斗 为 间 断 式 布 置 , 利 用 “掏 取 法 ”进 行 装 载 , “离 心 投 料 法”卸 料 。 本 提 升 机 的 牵 引 机 构 是 两 根 环 形 链 条 。 TH 系 列 斗 式 提 升 机 工 作 原 理 :TH 系 列 斗 式 提 升 机 适 用 于 输 送 粉 状 、 粒 状 及小 块 状 的 无 磨 琢 及 磨 琢 性 小 的 物 料 。 TH 型 是 一 种 圆 环 链 斗 式 提 升 机 采 用 混 合 式或 重 力 卸 料 , 挖 取 式 装 料 。 牵 引 件 用 优 质 合 金 钢 高 度 圆 环 链 。 中 部 机 壳 分 单 、 双通 道 两 种 形 式 为 机 内 重 锤 箱 恒 力 自 动 张 紧 。 链 轮 采 用 可 换 轮 缘 组 合 式 结 构 。 使 用寿 命 长 , 轮 缘 更 换 工 作 简 便 。 下 部 采 用 重 力 自 动 张 紧 装 置 , 能 保 持 恒 定 的 张 紧 力, 避 免 打 滑 或 脱 链 , 同 时 料 斗 遇 到 偶 然 因 素 引 起 的 卡 壳 现 象 时 有 一 定 的 容 让 性 ,能 够 有 效 地 保 护 下 部 轴 等 部 件 。 该 斗 式 提 升 机 适 用 于 输 送 堆 积 密 度 小 于 1.5t/m3 易 于 掏 取 的 粉 状 、 粒 状 、 小 块 状 的 底 磨 琢 性 物 料 。 如 煤 、 水 泥 、 碎 石 、 砂 子 、化 肥 、 粮 食 等 。 TH 型 斗 式 提 升 机 用 于 各 种 散 状 物 料 的 垂 直 输 送 。 适 用 于 输 送 粉状 、 粒 状 、 小 块 状 物 料 , 物 料 温 度 在 250℃ 以 下 。 1.1.2 NE 系 列 板 链 斗 式 提 升 机 工 作 原 理NE 系 列 板 链 式 斗 式 提 升 机 本 机 系 流 入 式 喂 料 , 物 料 流 入 料 斗 内 靠 板 链 提 升 到顶 端 , 在 物 料 重 力 作 用 下 自 行 卸 料 。 本 系 列 提 升 机 规 格 多 (NE15~NE800 共 11 种 )提升 量 广 ; 且 生 产 能 高 , 能 耗 较 低 , 可 逐 步 代 替 其 他 类 型 提 升 机 , 其 主 要 参 数 见 下表 。 该 机 采 用 全 封 式 机 壳 链 速 低 , 几 乎 无 回 料 现 象 , 因 此 无 功 功 率 损 耗 少 , 噪 声低 , 寿 命 长 。 南昌航空大学科技学院学士学位论文31.1.3 DZC 系 列 振 动 提 升 机 工 作 原 理DZC 系 列 电 机 振 动 垂 直 提 升 机 是 由 提 升 槽 、 振 动 电 机 、 减 振 系 统 和 底 座 等 组成 。 该 系 列 提 升 机 是 采 用 振 动 电 机 作 为 振 动 源 , 固 定 在 提 升 槽 上 的 两 台 相 同 型 号的 振 动 电 机 中 心 线 交 叉 一 定 角 度 安 装 , 并 做 相 反 方 向 自 同 步 旋 转 , 振 动 电 机 所 带的 偏 心 块 在 旋 转 时 各 个 瞬 间 位 置 所 产 生 的 离 心 力 之 分 力 沿 抛 掷 方 向 作 往 复 运 动 ,使 支 承 在 减 振 器 上 的 整 个 机 体 不 停 振 动 , 使 物 料 在 提 升 槽 内 被 抛 起 的 同 时 向 上 运动 , 物 料 落 入 入 料 槽 后 , 开 始 被 抛 起 , 此 时 可 以 使 物 料 与 空 气 充 分 接 触 , 还 可 以起 到 散 热 冷 却 的 作 用 。 该 提 升 机 对 粉 状 、 块 状 和 短 纤 维 状 的 固 体 物 料 ( 有 粘 性 和易 结 块 的 除 外 ) 都 可 垂 直 输 送 , 还 可 以 完 成 对 物 料 的 干 燥 、 冷 却 作 用 。 分 敞 开 式、 封 闭 式 两 种 结 构 。 并 可 按 照 用 户 需 要 进 行 特 殊 设 计 。 斗 式 提 升 机 主 要 技 术 参 数 : 规格 提升最大高度(m)输送量(m/h) 斗距(mm) 电机功率(kw)160 型 28 3-8 500 3-7.5200 型 31.5 6-15 500 3-7.5250 型 30.16 10-25 500 4-11300 型 30.16 25-35 500 5.5-15350 型 31 19-40 600 7.5-18.5400 型 32 35-50 600 7.5-22450 型 32.7 42-60 600 7.5-221.2提升机简介斗式提升机在机械化连续运输系统中是一种被普遍采用的垂直输送设备,主要用于提升粉状、粒状、小块状的无磨琢性和磨琢性物料(如水泥、煤、砂、谷物、木屑、矿石、焦炭、硅酸盐、铝镁砂、耐火材料、化肥、化学物品等)。根据生产工艺的需要,它与板式给料机、带式输送机、螺旋输送机等其它形式输送设备配合,可以布置成不同的工艺沉积,形成各种运输系统。因此斗式提升机广泛地应用于建村、电力、冶金、机械、化工、轻工、有色金属、粮食等各工业部门。在现代化的工厂中,从原材料进厂,中『自J经过各道加工工艺到成品出厂,时刻都需要均匀地连续地进行物料输送,连续输送设备是实现这一途南昌航空大学科技学院学士学位论文4径的理想设备。在垂直提升设备中,斗式提升机的输送效率高,机壳横断面尺寸小,占地空间小,而提升高度可达60.80m;且系统可靠性好,故障少,并能够实现远距离显示和控制;另外它具有良好的密封性能,能够防止粉尘污染和防止粉尘爆炸,与其它垂直输送设备比较,功率消耗小是气力输送的1/3。斗式提升机是通过紧固在牵引构件(胶带、链条)上的许多料斗,并环绕在提升机上部头轮和下部尾轮之间,构成了闭合轮廓;驱动装置与头轮轴相连是斗式提升机的动力部分,可以使头轮轴转动,张紧装置一般和下部尾轮相连,使牵引构件获得必要的初张力,以维持牵引构件正常运转。物料从斗式提升机下部机壳的进料口进入,通道流入式或掏取式装入料斗后,提升到头部,在头部沿出料口卸出,实现垂直方向输送物料的目的。斗式提升机的料斗、牵引构件、头轮和尾轮等安装在全封闭的机壳之内。斗式提升机在下部装料,在头部卸料。由于被输送的物料特性差异很大,所以装料和卸料的方式也就不同,根据物料特性,正确选择装料和卸料方式,对其工作情况和生产率影响很大。对装料和卸料的要求是:装料均匀,块状物料直接流入料斗;卸料时物料能正确地进入卸料槽,不返料:物料抛卸中不冲击头部罩壳,采用问隔布置料斗的高速斗式提升机,物料抛卸过程中不碰撞到前面的料斗上148I。1.3提升机的应用1.3.1 粮食提升机通过前期国家粮库的建设,粮食仓储企业的粮食储运状况得到很大的提升,立筒库和浅圆仓的粮食装仓和出仓实现了机械化生产,生产作业效率得到较大提高。其输送的物料对象为粮食,尤其是烘干后的玉米,有易碎的特点,而在用的输送设备却都是以普通物料为输送对象。如目前在粮库普遍使用的斗式提升机、刮板输送机在结构上并没有因以粮食为输送对象而采用特殊的结构和选用合适的相关技术参数。粮库在使用这些输送设备对烘后玉米进行进出仓作业的过程中,造成较大的玉米破碎率,提升机一般为2. 7% ~4. 0% ,刮板输送机在3. 0%以上,甚至更高。由于提升机是粮库输送作业的重要设备,其造成的玉米破碎经济损失巨大。特别是在今后一个阶段,国家将推行散粮运输,同时随着中国加入WTO和日益提高的物质生活水平,粮食的破碎问题对粮库而言日显其重要性。由于粮食作为一种特殊的输送对象,国家对相关粮食品种的破碎有专门的要求。尤其是烘后的玉米(含水率14. 5% ) ,具有易碎的特性,在受到外力的作用下,破碎率大的问题比较明显。因此,设计专门为易碎粮食提供服务的提升机十分必要。在参数和结构方面进行优化改进,通过合理降低畚斗带速度,南昌航空大学科技学院学士学位论文5选配相应的头底轮的直径和符合抛料轨迹的机头罩壳以及配套的畚斗型式和规格,并保证机座定向定距、底部微少积料,可以使提升机的破碎率得到较大幅度的降低。通过生产实际的考核, 100 t/h输送量的提升机破碎率不超过1. 3%。如果将进粮速度控制在合理的范围之内,粮食专用提升机的破碎率会进一步的降低。粮食专用提升机是从粮食产后的生产实际中提出来的,并在生产实际中得到了应用,取得良好的效果,可以广泛应用于对破碎有要求的工作环境,如米厂、港口、粮食仓储企业。1.4 提升机的发展1.4.1 提升机结构从机电分体到机电一体的沿革德国人哈德摩托·阿诺尔德( HartmutArnold) ,于1956 年7 月第一个提出矿山提升机机电一体结构原理,1960 年11 月获得专利,专利号1095485 。顾名思义,机电一体是指提升机滚筒和电机成为一体,是区别于机电分体即滚筒和传动装置分体安装而言的。现结合我国矿山提升机构的沿革,来看从机电分体到机电一体的演变过程。20 年前,当机电一体提升机在德国鲁姆贝克矿井和雷敦矿井相继取得成功以后,德国因矿业凋敝,没有出现第3 台机电一体提升机。5年前,当我国准备进口第1 台机电一体提升机时,有人预言,这是提升机结构的发展方向,虽然当时的结构还不算成熟,也应当引进1 、2 台作为借鉴,才不会落后世界潮流太远。接着就引进了3 台。大雁提升机结构已有重大改进,陈四楼提升机则得到进一步完善,逐步实现了标准化。再过二三年,也就是大约用了十年时间,当引进的提升机调试和投产运行取得成功后,就可以说基本完成了这项新技术的开发阶段,标志着这项技术已经成熟。用机电一体结构逐步代替传统结构的总趋势已不可逆转。而南非的3 台大型提升机以及澳大利亚和我国准备引进的项目,都实际上已经是这项技术的应用成果了。我国是世界上矿业大国,有较大的提升机市场,如果以后再要进口,机电一体提升机就自然会成为首选方案,因为这对用户有利。我国也需要自己开发这项新技术,而这些引进项目的成功,必然会起到重要的促进和借鉴作用。矿井提升机全自动化控制的实现,给矿井提升机的技术进步带来无限的生机,使得矿井提升系统向着多功能化、数字化、网络化和机电一体化的方向发展,极大的提高了系统的安全可靠性、运行效率以及控制的精确性,实现了无人值守。它的实现与当今世界对传统机械进行数字化、自动化、网络化改造的潮流和时代的脉搏是相吻合的,对发展电力拖动学科与技术、推动现代科学技术在矿山的应用产生了一定的影响,为矿山企业走新型工业化道路提供了借鉴之路,开创了我国矿井提升新局面,值得进一步推广应用。南昌航空大学科技学院学士学位论文62 总体方案确定2.1 总体设计要求1.生产率为 4~5t/h2.对环境污染小,符合环保要求3.整体布置美观,紧凑,操作维修方便4.设备造价低,有较好的技术经济性能2.2 总体设计2.2.1 工作原理该 提 升 机 是 一 种 作 循 环 、 间 歇 运 动 的 机 械 。 一 个 工 作 循 环 包 括 : 取 物 装 置 从取 物 地 把 物 品 提 起 , 然 后 水 平 移 动 到 指 定 地 点 降 下 物 品 , 接 着 进 行 反 向 运 动 , 使取 物 装 置 返 回 原 位 , 以 便 进 行 下 一 次 循 环 。由电动机通过钢丝绳的拉引,在固定轨道上进行上下的运动从而达到提升的作用。2.2.2 总体尺寸综合确定设备外形尺寸:7500×3500×6300。在这个基础上来定其它各个部件的尺寸。考虑到料斗对导轨的作用,导轨选槽钢 126×53×5.5,长度初步选为 10m,导轨与地面角度定为 60 度。因为还有计量包装系统,所以料斗仓放在水平地面以下,料斗仓支座离地面高度为 1520mm。第一、二根支架间定为 1.2m 第二、三根支架间定为 0.7m。料斗仓离左边立柱处定为 3810mm。机架由于受到滚筒的压力作用并考虑支撑滚筒的尺寸,机架的尺寸定为 4450×3500,机架选槽钢 126×53×5.5。立柱选槽钢 140×58×6,并由两根槽钢 140×58×6 焊接在一起而成。左右立柱间相距2900mm。2.3 总体图滑道式提升机设计图如下:南昌航空大学科技学院学士学位论文71.提升斗 2.提升导轨 3.提升机构 4.楼梯 5.搅拌滚筒 6.机架 7.成品仓 8.控制柜图 2.1 总体装配图3 提升系统的设计计算3.1 料斗仓重量计算3.1.1主要参数的确定通常料斗是在无动力情况下依靠物料白重进行工作的,其工况主要取决于物料的物理特性和料斗的几何形状,这里料斗的工况主要是指物料从捧料口卸出时的流动状况。最为常见的流动状况有两种,一是所谓的“垂直柱流动 ,排料孔上方的物料作垂直运动,靠近斗壁的物料静止不动或缓慢流动,物料上表面的中心部位下陷形成漏斗状;二是所谓。整体流动 ,当物料从捧料孔卸出,斗内所有物料都同时向南昌航空大学科技学院学士学位论文8下运动,如同液体整体下泄。为使料斗最有效地发挥作用,整体流动是一般料斗设计所追求的理想流态 由于影响料斗内锈料流动的因素很多,诸如物料的粒度、湿度、粘度和硬度等物理特性,料斗的材料特性以及料斗的几何形状等,描述物料流态的运动方程很复杂,但对于特定的物料和斗壁材料,物料的流态取决于料斗的形状,即斗壁倾角、斗窖及上下斗口尺寸等。主要因素,当α ≥β ( β为物料与斗壁的静摩擦角),就会产生整体流动,当α=β时,α即为临界倾角,在实际设计中倾角a通常按经验公式选取,α= β+(5。~10。),对于接卸肥料的料斗一般最小倾角可取40°。根据料斗仓设计尺寸计算的重量,已知料斗仓厚度为 4mm,材料为不锈钢。由《机械设计手册》上查得不锈钢的密度为 7.9g/ 。具体尺寸如下:3cm图 3.1 料斗一侧面设计尺寸图 3.2 料斗另一侧面设计尺寸由设计尺寸计算料斗外表面积 S1 42170.240.31Scm28423(.)6.604053.281S c45110c262.m南昌航空大学科技学院学士学位论文9料斗底面面积: 4270.48.310Scm可得料斗仓面积大概为: 41235674(....40.3)108SSc得料斗不加其它零件时的重量为: 13421307.9/.8./3GSmgccmt考虑诸如滚轮等零件的重量,所以将料斗的总重量设为 0.5t。3.2 提升钢丝绳的确定3.2.1 种类提升钢丝绳是由一定数量的细钢丝捻成股,再由若干个股围绕绳芯捻成绳。矿用钢丝绳的钢丝为优质碳素结构钢,直径为0.4“---4毫米,更细的钢丝易于磨损和腐蚀,直径超过4毫米的钢丝在生产中难以保证理想的抗拉强度和疲劳性能。通常矿井提升用钢丝绳选用155“-'170公斤/毫米z为宜。为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力,钢丝表面可以镀锌加以保护。钢丝韧性号可分为特号、I号、K号。升降人员用绳必须采用特号钢丝绳,提煤的主提升钢丝绳可用特号或I号钢丝绳。钢丝绳的结构,指的是钢丝绳股的数目、捻向、捻距以及绳股内的钢丝数日、直径大小及排列方式等综合参数。这些参数都直接影响着钢丝绳的性能和使用寿命。钢丝绳可分为单捻、复捻和三次捻。单捻钢丝绳,就是把钢丝捻转一次而形成的钢丝束。复捻是先把钢丝围绕成钢丝芯,再捻成绳股。三次捻钢丝绳是先把钢丝捻成绳股,然后把绳股捻成细小钢丝,最后把钢丝捻成细小钢丝绳。钢丝绳在绳股中或绳股在钢丝绳中有捻转方向的区别,有左向捻和右向捻转。钢丝绳在绳股中和绳股在钢丝绳中按同一方向捻转称为顺捻或平行捻转;按相对方向捻转称此钢丝绳是交叉捻转的。顺捻钢丝绳与交叉钢丝绳各有优缺点:顺捻钢丝绳扰向性大,具有较大的支撑表面。但是易扭转,在任何情况下都不能把钢丝绳放下。交叉钢丝绳几乎不发生扭转。摩擦轮主动轮的衬多为木质,它对不平行的钢丝绳轴线的钢丝绳摩擦系数较大,因为钢丝绳轻微地压入轮衬。理论上用顺捻钢丝绳比交叉捻钢丝绳好,但是由于其有扭转倾向致使悬挂困难所以一般采用交叉捻钢丝绳。钢丝绳在绳股上的区别可以分为:圆形股钢丝绳、扁平股钢丝绳、封闭结构钢丝绳3.2.2实效原因钢丝绳的好坏直接影响提升设备的功能和安全性能。研究其时效原因不仅有利于南昌航空大学科技学院学士学位论文10提高钢丝绳的寿命,而且可以为换绳工艺提供指导。根据有关人员的研究,钢丝绳失效原因重要有以下几个 ‘(1)钢丝绳锈蚀提丹钢丝绳使用的环境比较恶劣,时常受到井筒硫酸水的腐蚀,使其表层剥离,产生黑皮麻坑形成沟纹。含有酸性或碱性的淋水和气流,不仅会冲刷掉钢丝绳表面和内部的油脂,而且还会使钢丝锈蚀、绳芯腐烂、股与股及钢丝与钢丝间磨损挤压,钢丝强度和韧性损失加剧。(2)钢丝绳磨损钢丝绳在运行过程中其外周与绳道、底板、挡绳器等物体表面接触而引起的磨损,而摩擦式提升机由于自身的传动特点更容易磨损。磨损使钢丝绳截面减少,外周表面钢丝磨平,破断载荷随之降低,当钢丝绳外径的磨损低于《煤矿安全规程》规定就应停止使用,更换新绳。(3)钢丝绳弯曲、打结造成失效钢丝绳容易出现弯曲、打结、扭转、窝鼻等现象,如不及时处理就会磨损、损伤钢丝绳。如在车场挂、摘勾处余绳太多,易使钢丝绳盘圈,若不及时处理,此时就会产生弯曲或扭转。在运行中,弯曲凸出部位磨损速度快,极易出现断丝且发展迅速直至钢丝绳报废。(4)钢丝绳冲击力过大造成失效提升钢丝绳受力因素很多,既有提升系统内部的因素,也有外部因素对其产生冲击力的影响。①运行过程中,加、减速度过大易产生惯性力,当惯性力过大时将对钢丝绳产生直接的冲击甚至发生穿眼、棚罐现象。②重物运输时如制动力过大,下放会使钢丝绳受到较大的冲击力:制动力过大上提时会产生松绳,在重物作用下加速下滑,使钢丝绳突然拉紧受到冲击。③双滚筒提升时,井下扳道工误操作,造成同勾现象而使提升容器相互碰撞产生冲击。④道床失修造成提升容器掉道、卡罐现象使钢丝绳产生冲击。3.2.3 钢丝绳的计算1、 钢丝绳的受力分析:
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