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機械設計論文開(kāi)題報告范文
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題目：上行式石灰帶式輸送機設計
一、課題依據及意義
帶式輸送機是連續運行的運輸設備，在冶金、采礦、動(dòng)力、建材等重工業(yè)部門(mén)及交通運輸部門(mén)中主要用來(lái)運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。由于帶式輸送機有長(cháng)距離、運量大、連續運輸等特點(diǎn)，其已經(jīng)成為煤礦最理想的高效連續輸送設備。帶式輸送機運行可靠,易于實(shí)現自動(dòng)化、集中化控制,特別是對高產(chǎn)高效礦井。
由于帶式輸送機是一種摩擦驅動(dòng)以連續方式運輸物料的機械。應用它，可以將物料在一定的輸送線(xiàn)上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。所以選擇帶式輸送機這種通用機械的設計作為畢業(yè)設計的選題，由此能培養我們獨立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。由于現在對貨物石灰比較常用，所以上行式石灰帶式輸送機的設計還是很有必要的。
二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢(含文獻綜述)
1、國外對帶式輸送機的發(fā)展研究
國外對帶式輸送機得研究包括多方面，比如輸送機起動(dòng)的優(yōu)化理論，輸送帶橫向振動(dòng)理論的發(fā)展，橡膠損耗裝置的研究，橡膠損耗裝置的研究，卸料軌跡與料流狀態(tài)研究等等。具體研究發(fā)展情況幾天如下：
最佳理論S—曲線(xiàn)起動(dòng) 此研究1981年開(kāi)始于澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織，優(yōu)化輸送帶的起動(dòng)，使瞬時(shí)應力最小化。在啟動(dòng)時(shí)，S曲線(xiàn)在輸送帶上產(chǎn)生一個(gè)可預測的動(dòng)態(tài)應力。
輸送帶振動(dòng)理論的發(fā)展 對正交各向異性薄板理論的研究，對運動(dòng)的輸送帶出現振動(dòng)和彎曲現象有了第一次數學(xué)解釋?zhuān)峁┝艘环N準確的方法預測帶式輸送機的回程段振動(dòng)的能量。得出了4階偏微分方程的解，并被應用于具體的稱(chēng)為薄板的彈性邊界。得出了一種方法，對鋼絲繩芯輸送帶和織物帶，預測運輸段和回程段帶的振動(dòng)形式需應用不同的特殊邊界條件。
滾動(dòng)損耗的研究 上世紀末，進(jìn)行了預測長(cháng)距離和轉彎輸送機摩擦力的新研究。
紐卡斯爾大學(xué)研究了物料和輸送帶彎曲的影響，并且發(fā)表了許多研究成果。其他人也相繼發(fā)表了自己的研究成果，主要體現在對彎曲和有關(guān)滾動(dòng)壓陷損耗的橡膠特點(diǎn)影響的理解以及壓陷損耗有關(guān)的復雜情況。
動(dòng)力學(xué)分析 有多種方法可以解決輸送帶中彈性應力傳播的問(wèn)題，包括波動(dòng)模型、質(zhì)量—彈簧模型、邊界元素模型和有限元/微分方法。每一種方法都有其數學(xué)根據。例如，對于波動(dòng)模型方法有必要考慮全部應力波的傅立葉成分，而質(zhì)量—彈簧模型的解決方案取決于產(chǎn)生應力各個(gè)模態(tài)的幅值，對于有限元模型，當運用大量的運算來(lái)模擬應力時(shí)若元素邊界錯誤就可能出現問(wèn)題，并且元素的模數會(huì )變成臨界的模數。應用波動(dòng)模型需要較多的數學(xué)基礎，而質(zhì)量—彈簧模型更易于用速度快、內存大的計算機來(lái)處理。
表1 國外帶式輸送機的主要技術(shù)指標 Zh_ _sxd =
Tab.1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas oq\_ {]7o.
國外300~500萬(wàn)t/a高產(chǎn)高效礦井 @_jLSym Rn
>G主參數
順槽可伸縮帶式輸送機
大巷與斜井固定式強力帶式輸送機
運距/m
2000～3000
﹥3000
帶速/m.s-1
3.5～4
4～5，最高達8
輸送量/t.h-1
2500～3000
3000～4000
驅動(dòng)總功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大達10100
2、國內對帶式輸送機的發(fā)展研究
我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機的品種、類(lèi)型較多。在“八五”期間，通過(guò)國家一條龍“日產(chǎn)萬(wàn)噸綜采設備”項目的實(shí)施，帶式輸送機的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長(cháng)距離帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開(kāi)發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長(cháng)距離帶式輸送機成套設備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內空白，并對帶式輸送機的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅動(dòng)系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用帶式輸送機的主要技術(shù)特征指標如表2所示。
表2 國內帶式輸送機的主要技術(shù)指標
Tab.2 The main technical parameters of the belt conveyer in China
主參數
順槽可伸縮帶式輸送機
大巷與斜井固定式強力帶式輸送機
運距/m
2000～3000
﹥3000
帶速/m.s-1
3.5～4
4～5，最高達8
輸送量/t.h-1
2500～3000
3000～4000
驅動(dòng)總功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大達10100
3、國內外帶式輸送機技術(shù)的差距
差距一：技術(shù)性能上的對比
我國帶式輸送機的主要性能與參數已不能滿(mǎn)足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著(zhù)很大差距。 |S _>(YWu9 從上面國內外帶式輸送機得主要技術(shù)指標可以了解到：
1. 各種輸送帶式機的最大裝機功率都要遠遠的低于國外的最大裝機功率。
2. 帶速 由于受托輥轉速的限制，我國帶式輸送機帶速要比國外低上至少1m/s(我國為4m/s，國外已經(jīng)達到5m/s以上)。
3. 運輸能力 我國帶式輸送機最大運量為3000 t/h，國外已達5500 t/h。
4. 工作面順槽運輸長(cháng)度 我國為3000 m，國外為7300m。
5. 最大輸送帶寬度 我國帶式輸送機為1400 mm，國外最大為1830 mm。
6. 自移機尾=nr_YjxlC~ 如今高效工作需要求輸送機機尾隨著(zhù)工作面的快速推進(jìn)而快速自移。而國內自移機尾主要依賴(lài)進(jìn)口，可見(jiàn)差距相差甚遠。
7. 高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結構和絞車(chē)紅緊為主，張緊小車(chē)易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時(shí)，托輥小車(chē)不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結構先進(jìn)的開(kāi)放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動(dòng)張緊設備，托輥小車(chē)能自動(dòng)隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會(huì )出現脫軌現象。
8. 輸送機品種 國內機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分的發(fā)揮其性能。而且由于我國煤礦的地質(zhì)條件差異很大，需要在運輸系統里布置新的特殊條件，所以需有待開(kāi)發(fā)專(zhuān)用型的運輸機。
差距二：核心技術(shù)上的差異
1.動(dòng)態(tài)分析與監測技術(shù)
動(dòng)態(tài)分析與監測技術(shù)是長(cháng)距離、大功率帶式輸送機的技術(shù)關(guān)鍵，這種核心技術(shù)制約著(zhù)大型帶式輸送機的發(fā)展。對帶式輸送機的研究中，我國在計算方法和設計規范中，使用的是剛性理論來(lái)進(jìn)行分析研究。而實(shí)際上輸送帶是粘彈性體，長(cháng)距離帶式輸送機其輸送帶對驅動(dòng)裝置的起、制動(dòng)力的動(dòng)態(tài)響應是一個(gè)非常復雜的過(guò)程，而不能簡(jiǎn)單地用剛體力學(xué)來(lái)解釋和計算。因此說(shuō)我國對輸送帶使用了很高的安全系統。
已開(kāi)發(fā)了帶式輸送機動(dòng)態(tài)設計方法和應用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動(dòng)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)監測，降低輸送帶的安全系統，大大延長(cháng)使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型帶式輸送機的設計達到了最高水平，并使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。
2.可控軟起動(dòng)技術(shù)與功率均衡技術(shù)
我們需要采用軟起動(dòng)方式來(lái)降低輸送機制動(dòng)張力，尤其是多電機驅動(dòng)時(shí)，對于那種大運量產(chǎn)距離的帶式輸送機。但對軟起動(dòng)也需有所研究，軟起動(dòng)分時(shí)慢時(shí)快起動(dòng)以減少對電網(wǎng)的沖擊;但又要控制起動(dòng)加速度0.3～0.1 m/ ，解決承載帶與驅動(dòng)帶的帶速同步問(wèn)題及輸送帶涌浪現象，減少對元部件的沖擊。各電機之間的功率平衡也應加以控制，并提高平衡精度。國內解決了長(cháng)距離帶式輸送機的起動(dòng)與功率平衡及同步性問(wèn)題，但其調節精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長(cháng)距離大功率帶式輸送機除了要求一個(gè)運煤帶速外，還需要一個(gè)驗帶的帶速，調速型液力偶合器雖然實(shí)現軟啟動(dòng)與功率平衡，但還需研制適合長(cháng)距離的無(wú)級液力調速裝置。
差距三：控制系統差距
1. 驅動(dòng)方式 我國為調速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動(dòng)方式多樣，如BOSS系統、CST可控傳動(dòng)系統等，控制精度較高。
2. 監控裝置 我國輸送機采用的是中檔可編程序控制器來(lái)控制輸送機的啟動(dòng)、正常運行、停機等工作過(guò)程。這種可編程序控制器沒(méi)有自動(dòng)臨近裝置，沒(méi)有故障診斷與查詢(xún)等。而在國外，采用的是高檔可編程序控制器PLC，開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數據采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢(xún)等完整自動(dòng)監控系統。
3.輸送機保護裝置 我國的輸送機保護裝置相對于國外來(lái)說(shuō)對于很多方面都是處于一種空白狀態(tài)，也就是說(shuō)國外所設計的保護裝置，我國目前還做不到。比如國外的帶式輸送機除了安裝了輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過(guò)滿(mǎn)堵塞、自動(dòng)灑水降塵這些基本等保護裝置外，還開(kāi)發(fā)了很多新型監測裝置，如傳動(dòng)滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監測系統、煙霧報警及自動(dòng)消防滅火裝置、纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監測系統、防爆電子輸送帶秤自動(dòng)計量系統等等。我國不但沒(méi)有這些開(kāi)發(fā)，而且那些基本保護其可靠性、靈敏性、壽命都較低。
差距四：可靠性、壽命上的差距
1.輸送帶抗拉強度 我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為2500 N/mm，國外為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 N/mm，國外為7000 N/mm。 \_@w_l_xWG
2.輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的50%～65%，國外能夠達到母帶的70%～75%。 h-_fIO_*3
3. 托輥壽命 我國現有的托輥技術(shù)與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應用于帶式輸送機上，使用面廣，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。我國輸送機托輥壽命為2萬(wàn)h，國外托輥壽命5～9萬(wàn)h，國產(chǎn)托輥壽命僅為國外產(chǎn)品的30%～40%。 J_\z-_Y O_
4. 輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命2萬(wàn)h，國外減速器壽命7萬(wàn)h。 _P`uU_o(?
5. 帶式輸送機上下運行時(shí)可靠性差。 a<+O`4____
4.現如今帶式輸送機的發(fā)展趨勢
1. 設備大型化、提高運輸能力 為了適應高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機的輸送能力要加大。長(cháng)距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)高效礦井運輸技術(shù)的發(fā)展方向。
2. 提高元部件性能和可靠性 設備開(kāi)機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進(jìn)一步完善和提高現有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開(kāi)發(fā)研究新的技術(shù)和元部件，如高性能可控軟起動(dòng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)分析與監控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進(jìn)一步提
3. 擴大功能，一機多用化 拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。開(kāi)發(fā)特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。
三、研究?jì)热菁皩?shí)驗方案
通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅動(dòng)、制動(dòng)、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。我此次設計的是上行式石灰帶式輸送機，屬于一種通用 帶式輸送機，主要計算與選擇輸送帶類(lèi)型，托輥類(lèi)型，滾筒類(lèi)型以及張緊裝置。
根據使用地點(diǎn)的具體情況、用戶(hù)要求或輸送機類(lèi)型情況，進(jìn)行輸送機的整體布置。主要包括驅動(dòng)裝置的形式、數量和安裝位置的確定，拉緊裝置的形式和安裝位置的確定，機頭、機尾布置，裝載位置及形式，清掃裝置的類(lèi)型及位置的確定等。輸送帶繞經(jīng)驅動(dòng)滾筒和尾部改向滾筒形成無(wú)極的環(huán)形封閉帶。上、下雨股輸送帶分別支承在上托輥和下托輥上。拉緊裝置保證輸送帶正常運轉所需的張緊力。工作時(shí)，驅動(dòng)滾筒通過(guò)摩擦力驅動(dòng)輸送帶運行。物料裝在輸送帶上與輸送帶一同運動(dòng)。通常利用上股輸送帶運送物料，并在輸送帶繞過(guò)機頭滾筒改變方向時(shí)卸載。必要時(shí)，可利用專(zhuān)門(mén)的卸載裝置在輸送機中部任意點(diǎn)進(jìn)行卸載。
四、目標、主要特色及工作進(jìn)度
目標 帶式輸送機得研究以及設計應用中，我們對帶式輸送機的利用要達到效率最大化。帶式輸送機在不斷的發(fā)展，其設計理論以及開(kāi)發(fā)成果基本滿(mǎn)足礦工業(yè)的需求，我們利用現代化的計算機技術(shù)，結合現實(shí)地點(diǎn)與理論，設計出更好更有特色的帶式輸送機。帶式輸送機的應用跟廣泛，所以在安全裝置上需要更加的用心，而且根據市場(chǎng)的需求，設計出性能以及質(zhì)量更能滿(mǎn)意的輸送機。
特點(diǎn) 上行式石灰帶式輸送機是一種摩擦驅動(dòng)以連續方式運輸物料的傳送帶-流水線(xiàn)-傳送帶機械。礦井地面選煤廠(chǎng)及井下主要輸送道中，大部分采用此種輸送機。通過(guò)它我們能將物料從最初的供料點(diǎn)運輸到最終的卸料點(diǎn)，其輸送路線(xiàn)適應性強且靈活，線(xiàn)路長(cháng)度可以短到10米，長(cháng)到數十千米以上，也可以安裝到小型隧道里，甚至架設在危險地面上課。對于現代化工業(yè)企業(yè)中，這是一種不可缺少的裝置。
工作進(jìn)度安排
1. 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯(6000字符以上)，撰寫(xiě)開(kāi)題報告 20xx.12.27～20xx.01.21 4周
2.運動(dòng)及動(dòng)力參數計算 20xx.03.21～20xx.04.03 2周
3.總裝圖設計 20xx.04.04～20xx.04.24 3周
4 主要零、部件強度及選用計算 20xx.04.25～20xx.05.08 2周
5.繪制零、部件圖 20xx.05.09～20xx.05.22 2周
6.編寫(xiě)設計計算說(shuō)明書(shū)(畢業(yè)論文) 20xx.05.23～20xx.06.05 2周
7.畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 20xx.06.06～20xx.06.23 2周
五、參考文獻
[1]孫桓等主編.機械原理.北京:高等教育出版社，2001
[2]濮良貴等主編.機械設計. 北京:高等教育出版社，2001
[3]《運輸機械設計選用手冊》編委會(huì ).運輸機械設計選用手冊. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社.1999
[4]范祖堯主編.現代機械設備設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1996
[5]徐灝主編.機械設計手冊(第四版).北京.機械工業(yè)出版社.1991
[6]Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.NewYork:McGraw-Hill Book Company,1980
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