学位论文-—皮带机的张紧装置.doc

目 录 摘要1 绪论 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11.1 输送机自动张紧装置的一般概念 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11.2 输送机张紧装置的分类 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11.3 液压自动张紧装置与其它张紧装置的类比 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12 总体设计‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3 2.1 设计任务 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3 2.2 设计方案的确定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 32.2.1 液压自动张紧装置的特点‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32.2.2 液压张紧系统工作原理 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3 2.2.3 总体设计方案的确定 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥43 管路的设计 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53.1 吸油管的设计‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53.2 压油管的设计‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53.3 回油管的设计‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥63.4 液压系统中的压力损失验算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥64主要部件的设计计算及强度校核‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥84.1 油缸后的支座的设计及强度校核‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥84.2 液压缸活塞杆上的耳环的设计及强度设计 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 95 设计分析 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10结束语‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 11结论‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11参考文献‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12致谢 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥13摘要输送机是橡胶和纤维品两者符合而成的制品，在应用中的重锤张紧装置，在运行一段时间后，重锤会自动下降一段距离，使输送带变长。

这说明输送带发生了蠕变，在启动、制动过程中也会产生蠕变现象此时张紧装置就必须进一步收缩才不会发生打滑现象由此可见，张紧装置是保证带式输送机正常运转中必不可少的重要部件该论文主要介绍了带式输送机的自动张紧装置的设计过程，详细的介绍了各个液压元件的选取自动张紧装置的设计是张紧装置的设计的一个重大变革关键词：自动张紧装置 带式输送机 液压张紧系统 2.1 设计任务参数设定及工况分析 设：张紧行程L=2m，活塞杆运动速度=4m/minDT-Ⅱ型带式输送机的T3=2460.72N,T4=2559.15,每天工作22h，停车2h，全年工作360天，每天停机两次 张紧装置在驱动滚筒之后，所以张紧力F= T3+T4，这个张紧力是只考虑带式输送机在满载正常运行情况下的张紧力当启动时，所需要的输送带的张紧力=1.5F 用公式表示为：F= T3+T4=2460.72+2559.15=10.19kN F其=1.5F=75.29kN2.2 设计方案的确定2.2.1 液压自动张紧装置的特点液压自动张紧装置的工作过程中，由于张紧力在输送机启动时和正常运行时不同，这就要求液压系统必须能够在两种压力下工作。

在带式输送机运料的过程中由于负荷或其它原因引起输送带拉力增大、减小，液压系统就会自动调节张紧力，保证输送带正常工作2.2.2 液压张紧系统工作原理皮带式传送机在启动时和稳定运行时对皮带的张力要求是不同的，启动时所需要的张力大约是稳定运行时所需要的张力的 1.5 倍这就需要液压系统能在两级工作压力下工作，一个是启动压力，另一个是稳定运行时压力，前者约为后者的 1.5 倍系统工作原理图如下：图2-11.2. 溢流阀 3. 电磁换向阀 4. 伺服阀 5. 液压缸 6.压力表 7.力传感器 8. 拉紧小车 9. 压力继电器 10. 液控单向阀 11. 蓄能器 12.液压泵 13.电动机 14.单向阀 15. 过滤器 本方案采用一个直动溢流阀 2 和一个叠加溢流阀并联来实现这个目的叠加溢流阀由直动溢流阀 1 和二位二通电磁换向阀3 串联而成当二位二通电磁换向阀3 通电时，其阀芯处于右位，二位二通电磁换向阀通导，叠加溢流阀才通导直动溢流阀 2 的调定压力较大，是叠加溢流阀的调定压力的 1.5 倍系统启动时，二位二通电磁换向阀 3不通电，叠加溢流阀不通导，油液只能经由直动溢流阀 2溢流；系统启动后稳定运行时，二位二通电磁换向阀 3通电，叠加溢流阀通导，油液经由调定压力较低的叠加溢流阀溢流。

这样便可实现两级压力控制系统要求启动迅速，即液压缸要迅速拉紧原来松弛的皮带，这就使得液压缸启动时需要很大的流量稳定运行时，张紧的皮带使得液压缸活塞杆移动范围很小，这时液压缸需要的流量下降为解决这个问题，加了一个蓄能器用以补油，既能及时补油，又能在正常稳定工作时保持恒定压力 首先，电机 13 启动带动泵 12 运转给系统加压当系统压力达到压力继电器9 设定的启动压力后，压力继电器 9 发信号，皮带式传送机启动皮带式传送机启动后带速达到稳定值时，二位二通电磁换向阀 3通电，叠加溢流阀通导，油液经由调定压力较低的叠加溢流阀溢流，同时系统切换到由伺服阀 4 控制的状态伺服阀的工作原理：预先确定压力指令信号μr ，它与压力传感器的压力反馈信号μi 相比较，其偏差量(实际压力与给定压力的差值)经放大器处理后产生电流 i 输给伺服阀 4，控制加载液压缸，这样就形成了伺服阀压力控制回路液压缸的拉力与指令信号 μr 一一对应2.2.3总体设计方案的确定（1）液压回路设计2）元件的确定包括：油缸的选择和计算，液压油的确定，液压泵的选择及计算，电动机的确定，各种阀类的选择3）主要部件的设计及计算强度校核。

3管路的设计3.1吸油管的设计吸油管内油的流量Ｑ＝24L/min，吸油管道的推荐管道流速=1～2m/s，取=1m/s，则吸油管内径为：由于吸油管承压力很小，用钢管作为吸油管的管材，其壁厚为1mm即可，这样吸油管外径为因此，选用外径为25mm，壁厚1.2mm的冷拔钢管3.2压油管的设计压油管的管道流速≦3～6m/s，压油管内油流量Q=24L/min，则压油管的内径为：压油管的壁厚公式为：式中 ——壁厚，mm； d——管道内径，mm；——管道压力，MPa；——需用应力，MPa 对于钢管有：式中　　——抗拉强度，MPa；　　　 n——安全系数，取　n＝3.5～6当Pg<17.5MPa时，n＝6钢管材料选15号钢， ＝372.4MPa，则：＝=62.07MPa则壁厚为： 压油管外径＝2＋d＝12.54mm由《液压设计手册》查出压油管选用外径为14mm，壁厚为1.8mm3.3回油管的设计回油管的管道流速≦1.5～2.5m/s，取＝2m/s，回油管内油的油量为Q=24L/min，则回油管的内径为：回油管不承受油压，因此取壁厚=1mm，回油管外径=2+d=16.04+2=18.04mm。

由《液压设计手册》查出回油管选用外径为18mm，壁厚为0.8mm3.4液压系统中的压力损失验算雷诺数的计算公式为： 压力油管的内径为d=10.4mm，管道中液压油流速＝5m/s，液压油的运动粘度V＝10×，所以其雷诺数为：　　　　　　　　 　　＝ 因为＝5200>2320，所以主油路中的液压油的流动状态是紊流 紊流状态下，液体流经直管的压力损失的计算公式为：式中 ——油速，m/s； d——油管内径，cm； L——直管的总长度，cm;——压力油的密度，kg/m3；——摩擦阻力系数的计算公式为：=0.3164则： =003726×0.9 =0.075MPa局部压力损失公式为：式中 ——局部阻力系数 管道入口处的局部阻力（=0.5）为： 管道出口处的局部阻力（=1）为：管道分支处的局部阻力（=0.2）为：管道转弯处的局部阻力（，=1.12）为： 由于有四处直角弯管， 系统的管路压力损失为直管压力损失和各局部压力损失之和，即：单向阀的开启压力为0.343MPa，所以总的压力损失为：4 主要部件的设计计算及强度校核4.1油缸支座的设计及强度校核从前面的计算可知，由缸对带式输送机施加的最大拉力=75.29kN，为此决定选用铸造结构，材料为HT30-54。

这个零件处于工作状态时最危险的地方在支座孔处（图5-1）图5-1 支座孔示意图以下计算这危险面的强度 HT30-54灰铸铁的力学性能如下，主要壁厚15～30mm时，=300MPa由于支座的受力周期与输送带张紧力的循环周期相同，每天11小时，因此这种受力的变化可视为静载荷，但由于灰铸铁是脆性材料，根据一般的机械制造中的规定，安全系数选用n=3由此得：由此说明这个截面的抗拉强度符合要求挤压强度的校核： HT30-54具有较大的抗拉强度，其抗压强度是抗拉强度的3.7倍，支座在孔截面的抗压截面积，是抗拉截面积的1/2，因此在抗拉应力的安全系数和抗压力的安全系数相同情况下，其抗压强度也是足够地角螺钉丝孔mm所能承受的挤压应力计算如下：由于零件是由脆性材料铸造的，其＝1100MPa，取安全系数n=3，则许用应力为：同时随挤压力的有4个孔的内表面，每个孔内表面的挤压力为：式中 F——零件受到的压力，F=75.29kN； d——受挤压的孔内直径，d=28mm；h——孔的深度，h=18mm；m——承受挤压力的表面数目，m=4 由此：由此说明其挤压强度满足设计要求4.2液压缸活塞杆上的耳环的设计及强度设计对活塞杆上的耳环的技术要求为能承受F=75.29kN的拉力，具有体积小，质量轻等特点。

根据实际情况设计一个叉型耳环以实现液压缸活塞杆与张紧钢丝绳之间的连接叉型耳环的材料为45号钢，耳环的内螺纹按国家标准GB1068-67规定，选用M42×2mm螺纹，叉型耳环45号钢的力学性能为：抗拉强度：屈服强度：耳环的受拉力作用的危险截面的面积S为：当F=75.299kN时，有：取安全系数n=3，许用应力为：由此说明这个截面的抗拉强度满足要求5 经济分析带式输送机在国民经济的众多的机械产品中是一种寿命周期较长的产品，并在诸多行业发挥重要的作用这种产品市场的发展是不需论辩的，其每年市场增用量都在上升从外观上看，作为一种产品，带式输送机又被众多的行业和人认为技术含量较低，因而，无论是该产品的制造商还是业主们都把它的价格作为市场竞争的最重筹码近年来，带式输送机价格大战此起彼伏：行业内企业都经历了。