型带式输送机可控变速装置系统设计.docx
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1、 TD75型带式输送机可控变速装置系统设计摘要液压技术是机电设备中发展速度最快的技术之一,特别是近年来,随着煤炭生产的发展,长距离、大运量、大功率带式输送机的应用越来越广泛。合理和最佳地确定大型带式输送机的驱动方式,已成为其推广应用的关键技术之一。一般而言,大型带式输送机的驱动系统要能够提供可调的、平滑而无冲击的启动力矩,以减小输送带的动张力,从而改善输送带和整机的受力状况,并保护电网免受冲击。在多台电动机驱动的情况下,希望各驱动装置之间能够做到功率基本平衡,或者说具有合理分配驱动功率的能力。对于长距离带式输送机,为满足日常维修和检带要求,应该能够实现慢速运行。总而言之,长距离、大运量、大功率
2、带式输送机的驱动系统要具有较好的力矩速度控制功能或可控启动功能。因为本项目所研制的带式输送机可控变速装置由机械传动系统、液压系统和电控系统三大部分组成,所以液压调速系统显示出了其优越性。同时液压系统中的液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展;向低能耗、低噪声、低振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展;开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件;积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。关键词:统筹区域发展;中部崛起;互动发展AbstractKey Words: 摘要 1第一章 前言1第二章 总体方案设计31.1 设计目标31.2
3、拟定液压调速系统原理图31.2.1 液压系统的功能31.2 .2 液压系统的关键制造技术41.3 原始数据41.4 设计总体方案4第2章 系统元件的选择及设计52.1 液压马达的选择52.2 液压泵的选择62.2.1 液压泵的分类62.2.2 液压泵的选择原则62.2.3 液压泵的具体选择62.2.4 液压泵的计算72.2.5 液压工作介质的选择8 2.3 电动机的选择82.3.1 电动机选择原则92.3.2 电动机具体的选择92.4 联轴器的选择102.5 阀的选择102.5.1 单向阀的选择102.5.2 电液比例调速阀的选择122.5.3 电磁溢流阀的选择142.5.4 直动型溢流阀的选
4、择162.6 集成块的设计182.6.1 集成块的特点192.6.2 集成块的设计步骤192.6.3 集成块的设计参数的确定202.7 液压管路及其连接222.7.1 管路的种类及材料222.7.2 油管尺寸的确定232.7.3 管路系统压力损失的计算242.7.4 管接头的结构及选择252.7.5 液压管路的连接方法262.8 液压附件的选择262.8.1 密封件的选择262.8.2 压力表的选择272.8.3 液位液温计的选择272.8.4 滤油器的选择272.8.5 空气滤清器的选择282.9 液压油箱的设计282.9.1 液压油箱的作油、分类及设计要点282.9.2油箱的外形尺寸的设计
5、302.9.3 油箱的结构设计302.10 液压泵站的设计312.10.1液压泵站的作用、分类及设计要点312.10.2 电动机与液压泵的连接方式322.10.3 液压调速系统的总装33第3章 液压系统的污染控制和治理353.1 液压系统污染的控制353.1.1 污染控制的主要措施353.1.2 液压系统的清洗的要点353.1.3 防止污染物侵入的措施353.2 液压系统的清洗353.2.1主要清洗方法363.2.2液压元件、油箱及管道清洗363.2.3液压系统的清洗36参考文献37致 谢38第一章 前言带式输送机自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、
6、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,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
7、,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
8、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5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。第
9、二章 总体方案设计1.1 设计目标本次液压调速系统的设计是整个机器的一部分,其任务是实现利用液压装置带动蜗杆来实现对外部机器的速度控制。1.2 拟定液压调速系统原理图 考虑内齿圈载荷小、要求无级变速等具体情况,本装置采用电液比例阀组成的液压系统作为内齿圈的动力源。1.2.1 液压系统的功能液压系统的功能是为控制内齿圈的运动提供动力源,主要元件有液压泵、液压马达、电液比例调速阀和电液比例溢流阀等。其中液压马达是机械传动系统中蜗杆的驱动装置,通过电液比例调速阀6调节液压马达的流量,使其转速实现无级变化。电液比例调速阀6安装在马达的回油路上,不仅形成回油节流调速系统,而且作为马达的负载,起到平衡力矩
10、的作用。马达的驱动回路是闭式回路,若蜗杆为主动时,则泵2变为补油泵。电液比例调速阀9是控制润滑油液流量的。根据温度变送器的信号,通过控制系统调节电液比例调速阀9的开口量,实现对润滑油量的控制。电液比例溢流阀8是用来调整液压系统工作压力的,通过控制系统对液压系统不同工作状态下压力的设定,使液压系统始终工作在最优状态,以实现效率最高、油温最低的设计目标。下图为液压系统原理图图1.1液压系统原理图1.2 .2 液压系统的关键制造技术液压系统能否长期处于良好的工作状态,除了液压元件具有优良的性能外,系统的安装调试也非常重要。电液比例调速阀6、9和溢流阀8是液压系统的关键元件,安全阀7采用普通溢流阀。这
11、些阀均选用板式安装结构,所以需要设计一个集成块。对液压系统而言,集成块就是一个关键加工件,主要是各个阀的安装基面的平面度要求高一些。其几何形状简单,加工难度不大。 1.3 原始数据1)采用定量泵定量马达作为动力源和执行元件2)采用比例调速阀调节马达转速3)马达转速从0r/min.2000r/min4)驱动电机功率1.5kw 1.4 设计总体方案由液压系统原理图确定总体方案示意图 图1.2液压系统原理图确定总体方案示意图 同时在液压马达后接一个电液比例调速阀,用来调节马达的转速,进而控制对外蜗杆的转动。第2章 系统元件的选择及设计 2.1 液压马达的选择液压马达的作用是将液体的压力能转化为连续回
12、转的机械能。选择液压马达的原则:主要依据是设备对液压系统的工作要求。如液压系统的工作压力、所使用的工作介质;对液压马达的转矩和转速的要求;对液压马达的体积、重量、价格、货源情况以及使用维护方便性等。以便确定液压马达的结构类型、基本性能参数和变量方式等。液压马达按结构可分为齿轮式、叶片式、柱塞式三大类。现由液压马达的原始数据确定马达型号。查液压气动系统设计手册表3.25、表3.26和液压系统设计简明手册表5.6选用合肥长源液压件厂的CMW.F204CFZ型齿轮马达。其主要技术参数如下:排量4ml/r额定压力20MPa理论输出转矩10.3Nm转数8003000r/min容积效率88%由液压气动系统
13、设计手册式(1.48) 马达的转速 式中 输入马达的流量(L/min) 马达的理论排量(L/r) 马达的容积效率 得 输入马达的流量由液压气动系统手册式(3.32)马达实际输出转矩 式中 马达的机械效率,取0.9得马达的实际输出转矩 由液压气动系统设计手册式(1.44)液压马达的输入功率: 式中 入口与出口压力之差(MPa) 输入流量(L/min)得马达的输入功率 以上式所选择的液压马达的具体参数的计算,并以此为依据来选定合适的液压泵,并计算出泵的各项参数。 2.2 液压泵的选择2.2.1 液压泵的分类 液压泵是液压系统的动力元件,其作用是将电动机输出的机械能转换为液体的压力能,从而为系统提供
14、动力。液压泵分为定量型和变量型:定量型有齿轮泵、叶片泵和螺杆泵,变量泵有叶片式、轴向柱塞式和径向柱塞式。2.2.2 液压泵的选择原则马达的输入功率首先考虑应用的不同来选择,一类是用在固定设备上,另一类是用在行走机械上的。参考液压气动系统设计手册表5.14。其次根据液压系统的设计要求选择合适的泵的类型。最后还应考虑系统对液压泵的其他要求,例如重量、价格,使用寿命及可靠性,液压泵的安装方式,泵与原动机的联接方式及泵的油口联接型式等。2.2.3 液压泵的具体选择根据以上选择原则和液压马达的性能参数数据及液压系统原理图(图一)可确定出泵出口压力不小于。查液压与气压传动表2.3确定选用外啮合齿轮泵最为合
15、适,查液压气动系统设计手册表5.14确定泵为固定设备中使用,查液压气动系统设计手册表5.9及液压系统设计简明手册表5.2确定选用CBF.E510.ALPL型齿轮泵。CBF.E510.ALPL型齿轮泵的其主要技术参数如下:公称排量为额定压力为20MPa转速为800.3000(r/min)容积效率95%合肥长源液压件厂 2.2.4 液压泵的计算 式中 泵的容积效率泵的输出流量(L/min)得 泵的输出流量:由液压气动系统手册式(1.37),输出功率:式中 输出功率(kw) 出口压力和入口压力之差(MPa)泵的输出流量(L/min)得:2.2.5 液压工作介质的选择 液压工作介质有液压油和液压液两类
16、。液压系统选择工作介质要考虑一下几点:液体的粘性、粘温特性、润滑性、防锈性、抗氧化性、抗乳化性、抗泡沫性、凝固点、体积弹性模量、与密封材料的相容性等。查液压气动系统设计手册确定选用46# HM液压油。 l)规格 , 抗磨液压油(HM液压油)是从防锈、抗氧液压油基础上发展而来的,它有碱性高锌、碱性低锌、中性高锌型及无灰型等系列产品,它们均按40C运动粘度分为22、32、46、68四个牌号。 2)用途 (l)抗磨液压油主要用于重负荷、中压、高压的叶片泵、柱塞泵和齿轮泵等液压系统。 (2)用于中压、高压工程机械、引进设备和车辆的液压系统。如电脑数控机床、隧道掘进机、履带式起重机、液压反铲挖掘机和采煤
17、机等的液压系统。 (3)除适用于各种液压泵的中高压液压系统外,也可用于中等负荷工业齿轮(蜗轮、双曲线齿轮除外)的润滑。其应用的环境温度为一10C.40C。该产品与丁腈橡胶具有良好的适应性。 3)质量要求 (l)合适的粘度和良好的粘温性能,以保证液压元件在工作压力和工作温度发生变化的条件下得到良好润滑、冷却和密封。 (2)良好的抗磨性,以保证油泵、液压马达、控制阀和油缸中的摩擦副在高压、高速苛刻条件下得到正常的润滑,减少磨损。 (3)优良的抗氧化安定性、水解安定性和热稳定性,以抵抗空气、水分和高温、高压等因素的影响或作用,使其不易老化变质,延长使用寿命。 (4)良好的抗泡性和空气释放值,以保证在
18、运转中受到机械剧烈搅拌的条件下产生的泡沫能迅速消失;并能将混入油中的空气在较短时间内释放出来,以实现准确、灵敏、平稳地传递静压。 (5)良好的抗乳化性,能与混入油中的水分迅速分离,以免形成乳化液,引起液压系统的金属材质锈蚀和降低使用性能。 (6)良好的防锈性,以防止金属表面锈蚀。 4)注意事项 (l)要保持液压系统的清洁,及时清除油箱内的油泥和金属屑。 (2)按换油参考指标进行换油,换油时应将设备各部件清洗干净,以免杂质等混入油中,影响使用效果。 (3)储存和使用时,容器和加油工具必须清洁,防止油品被污染。 (4)该油品主要适用于钢.钢摩擦副的液压油泵。用于其它材质摩擦副的液压油泵时,必须要有
19、油泵制造厂或供油单位推荐本产品所适用的油泵负荷限值。2.3 电动机的选择2.3.1 电动机选择原则A 电动机的类型选择 由于液压泵通常是在空载下启动,故对电动机的启动转矩没有过高的要求,负荷变化比较平稳,起动次数不多,因此可以采用Y系列笼型异步电动机。但如果液压系统功率较大而电网容量不大时,可采用绕线转子电动机。B 电动机的转速选择 电动机的转速应与液压泵的转速相适应。电动机与液压泵之间通常采用联轴器连接,电动机的转速应在液压泵的最佳转速范围内。液压泵的转速过高或过低,都会使液压泵的效率下降。C 电动机的功率 当液压泵的额定压力和流量下工作时,可按照液压泵产品样本中的液压泵的驱动功率,来选择电
20、动机的功率。泵的驱动功率,由于泵在主电机启动后处于很低的负载下工作,故泵的实际驱动电机功率不大。2.3.2 电动机具体的选择根据以上原则查机械设计手册表9.14、9.55,选用Y90L.6型电动机较合适,转速为910r/min,功率为1.1kw,效率为85%,额定转矩2.2,最大转矩2.3,重量32kg,轴径为24mm。2.4 联轴器的选择考虑到在带式输送机正常工作之前,仅仅由电机产生的振动并不大,刚性联轴器连接这种连接形式虽然无补偿性能,不能缓冲减振,但结构简单,成本低,满足使用要求,故选用刚性凸缘联轴器。查机械零件设计手册,选用GYH2.J型凸缘联轴器。主要技术参数和尺寸(GB/T5843
21、.2003)联轴器的公称扭矩 T= 63N/m 许用转速 n=10000r/min轴孔直径 , 轴孔长度 转动惯量 质量 2.5 阀的选择在液压系统中,液压控制阀用来控制液压系统中的压力、流量及油液的流动方向,从而控制液压执行元件的启动、停止、改变运动速度、方向、力等。以满足各类液压设备对运动、速度、力矩等的要求。液压控制阀按功用控制特点分:方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀。按压力大小分:中、底压控制阀(6.3MPa),中、高压控制阀(32MPa)由此可知,本系统应该选用中、高压控制阀。本系统需要选用的阀名称和数量为:单向阀 2个电液比例调速阀 1个电磁溢流阀 1个直动型溢流阀 1个2.5.
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