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機(jī)械設(shè)計(jì)開題報(bào)告精選
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題目：上行式石灰?guī)捷斔蜋C(jī)設(shè)計(jì)
一、課題依據(jù)及意義
帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)行的運(yùn)輸設(shè)備，在冶金、采礦、動(dòng)力、建材等重工業(yè)部門及交通運(yùn)輸部門中主要用來運(yùn)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(jī)有長距離、運(yùn)量大、連續(xù)運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)，其已經(jīng)成為煤礦最理想的高效連續(xù)輸送設(shè)備。帶式輸送機(jī)運(yùn)行可靠,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、集中化控制,特別是對(duì)高產(chǎn)高效礦井。
由于帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，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(jī)這種通用機(jī)械的設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，由此能培養(yǎng)我們獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力。由于現(xiàn)在對(duì)貨物石灰比較常用，所以上行式石灰?guī)捷斔蜋C(jī)的設(shè)計(jì)還是很有必要的。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(含文獻(xiàn)綜述)
1、國外對(duì)帶式輸送機(jī)的發(fā)展研究
國外對(duì)帶式輸送機(jī)得研究包括多方面，比如輸送機(jī)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—曲線起動(dòng) 此研究1981年開始于澳大利亞聯(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(yīng)力最小化。在啟動(dòng)時(shí)，S曲線在輸送帶上產(chǎn)生一個(gè)可預(yù)測的動(dòng)態(tài)應(yīng)力。
輸送帶振動(dòng)理論的發(fā)展 對(duì)正交各向異性薄板理論的研究，對(duì)運(yùn)動(dòng)的輸送帶出現(xiàn)振動(dòng)和彎曲現(xiàn)象有了第一次數(shù)學(xué)解釋，提供了一種準(zhǔn)確的方法預(yù)測帶式輸送機(jī)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(yīng)用于具體的稱為薄板的彈性邊界。得出了一種方法，對(duì)鋼絲繩芯輸送帶和織物帶，預(yù)測運(yùn)輸段和回程段帶的振動(dòng)形式需應(yīng)用不同的特殊邊界條件。
滾動(dòng)損耗的研究 上世紀(jì)末，進(jìn)行了預(yù)測長距離和轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)摩擦力的新研究。
紐卡斯?fàn)柎髮W(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(xiàn)在對(duì)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(fù)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(yīng)力傳播的問題，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(shù)學(xué)根據(jù)。例如，對(duì)于波動(dòng)模型方法有必要考慮全部應(yīng)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(yīng)力各個(gè)模態(tài)的幅值，對(duì)于有限元模型，當(dāng)運(yùn)用大量的運(yùn)算來模擬應(yīng)力時(shí)若元素邊界錯(cuò)誤就可能出現(xiàn)問題，并且元素的模數(shù)會(huì)變成臨界的模數(shù)。應(yīng)用波動(dòng)模型需要較多的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，而質(zhì)量—彈簧模型更易于用速度快、內(nèi)存大的計(jì)算機(jī)來處理。
表1 國外帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) Zh_ _sxd =
Tab.1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas oq\_ {]7o.
國外300~500萬t/a高產(chǎn)高效礦井 @_jLSym Rn
>G主參數(shù)
順槽可伸縮帶式輸送機(jī)
大巷與斜井固定式強(qiáng)力帶式輸送機(jī)
運(yùn)距/m
2000～3000
﹥3000
帶速/m.s-1
3.5～4
4～5，最高達(dá)8
輸送量/t.h-1
2500～3000
3000～4000
驅(qū)動(dòng)總功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大達(dá)10100
2、國內(nèi)對(duì)帶式輸送機(jī)的發(fā)展研究
我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并對(duì)帶式輸送機(jī)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)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(jī)的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表2所示。
表2 國內(nèi)帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)
Tab.2 The main technical parameters of the belt conveyer in China
主參數(shù)
順槽可伸縮帶式輸送機(jī)
大巷與斜井固定式強(qiáng)力帶式輸送機(jī)
運(yùn)距/m
2000～3000
﹥3000
帶速/m.s-1
3.5～4
4～5，最高達(dá)8
輸送量/t.h-1
2500～3000
3000～4000
驅(qū)動(dòng)總功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大達(dá)10100
3、國內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的差距
差距一：技術(shù)性能上的對(duì)比
我國帶式輸送機(jī)的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機(jī)尾、高效儲(chǔ)帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 |S _>(YWu9 從上面國內(nèi)外帶式輸送機(jī)得主要技術(shù)指標(biāo)可以了解到：
1. 各種輸送帶式機(jī)的最大裝機(jī)功率都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于國外的最大裝機(jī)功率。
2. 帶速 由于受托輥轉(zhuǎn)速的限制，我國帶式輸送機(jī)帶速要比國外低上至少1m/s(我國為4m/s，國外已經(jīng)達(dá)到5m/s以上)。
3. 運(yùn)輸能力 我國帶式輸送機(jī)最大運(yùn)量為3000 t/h，國外已達(dá)5500 t/h。
4. 工作面順槽運(yùn)輸長度 我國為3000 m，國外為7300m。
5. 最大輸送帶寬度 我國帶式輸送機(jī)為1400 mm，國外最大為1830 mm。
6. 自移機(jī)尾=nr_YjxlC~ 如今高效工作需要求輸送機(jī)機(jī)尾隨著工作面的快速推進(jìn)而快速自移。而國內(nèi)自移機(jī)尾主要依賴進(jìn)口，可見差距相差甚遠(yuǎn)。
7. 高效儲(chǔ)帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲(chǔ)帶結(jié)構(gòu)和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時(shí)，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開放式儲(chǔ)帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動(dòng)張緊設(shè)備，托輥小車能自動(dòng)隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會(huì)出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。
8. 輸送機(jī)品種 國內(nèi)機(jī)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(yùn)輸系統(tǒng)里布置新的特殊條件，所以需有待開發(fā)專用型的運(yùn)輸機(jī)。
差距二：核心技術(shù)上的差異
1.動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù)
動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù)是長距離、大功率帶式輸送機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵，這種核心技術(shù)制約著大型帶式輸送機(jī)的發(fā)展。對(duì)帶式輸送機(jī)的研究中，我國在計(jì)算方法和設(shè)計(jì)規(guī)范中，使用的是剛性理論來進(jìn)行分析研究。而實(shí)際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機(jī)其輸送帶對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的起、制動(dòng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，而不能簡單地用剛體力學(xué)來解釋和計(jì)算。因此說我國對(duì)輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)。
已開發(fā)了帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機(jī)上對(duì)輸送機(jī)的動(dòng)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性，從而使大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)達(dá)到了最高水平，并使輸送機(jī)的設(shè)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)方式來降低輸送機(jī)制動(dòng)張力，尤其是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，對(duì)于那種大運(yùn)量產(chǎn)距離的帶式輸送機(jī)。但對(duì)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(duì)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(qū)動(dòng)帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對(duì)元部件的沖擊。各電機(jī)之間的功率平衡也應(yīng)加以控制，并提高平衡精度。國內(nèi)解決了長距離帶式輸送機(jī)的起動(dòng)與功率平衡及同步性問題，但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率帶式輸送機(jī)除了要求一個(gè)運(yùn)煤帶速外，還需要一個(gè)驗(yàn)帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級(jí)液力調(diào)速裝置。
差距三：控制系統(tǒng)差距
1. 驅(qū)動(dòng)方式 我國為調(diào)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(tǒng)、CST可控傳動(dòng)系統(tǒng)等，控制精度較高。
2. 監(jiān)控裝置 我國輸送機(jī)采用的是中檔可編程序控制器來控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)等工作過程。這種可編程序控制器沒有自動(dòng)臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。而在國外，采用的是高檔可編程序控制器PLC，開發(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(shù)據(jù)采信、處理、存儲(chǔ)、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。
3.輸送機(jī)保護(hù)裝置 我國的輸送機(jī)保護(hù)裝置相對(duì)于國外來說對(duì)于很多方面都是處于一種空白狀態(tài)，也就是說國外所設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置，我國目前還做不到。比如國外的帶式輸送機(jī)除了安裝了輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動(dòng)灑水降塵這些基本等保護(hù)裝置外，還開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置，如傳動(dòng)滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)、煙霧報(bào)警及自動(dòng)消防滅火裝置、纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)、防爆電子輸送帶秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)等等。我國不但沒有這些開發(fā)，而且那些基本保護(hù)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(qiáng)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(qiáng)度 我國輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的50%～65%，國外能夠達(dá)到母帶的70%～75%。 h-_fIO_*3
3. 托輥壽命 我國現(xiàn)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(yùn)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(yīng)用于帶式輸送機(jī)上，使用面廣，經(jīng)濟(jì)效益顯著。我國輸送機(jī)托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命5～9萬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(jī)減速器壽命 我國輸送機(jī)減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬h。 _P`uU_o(?
5. 帶式輸送機(jī)上下運(yùn)行時(shí)可靠性差。 a<+O`4____
4.現(xiàn)如今帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢
1. 設(shè)備大型化、提高運(yùn)輸能力 為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機(jī)的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運(yùn)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(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展方向。
2. 提高元部件性能和可靠性 設(shè)備開機(jī)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(xiàn)有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(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(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高速托輥等，使帶式輸送機(jī)的性能得到進(jìn)一步提
3. 擴(kuò)大功能，一機(jī)多用化 拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ埽龅揭粰C(jī)多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)特殊型帶式輸送機(jī)，如彎曲帶式輸送機(jī)、大傾角或垂直提升輸送機(jī)等。
三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案
通用帶式輸送機(jī)由輸送帶、托輥、滾筒及驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。我此次設(shè)計(jì)的是上行式石灰?guī)捷斔蜋C(jī)，屬于一種通用 帶式輸送機(jī)，主要計(jì)算與選擇輸送帶類型，托輥類型，滾筒類型以及張緊裝置。
根據(jù)使用地點(diǎn)的具體情況、用戶要求或輸送機(jī)類型情況，進(jìn)行輸送機(jī)的整體布置。主要包括驅(qū)動(dòng)裝置的形式、數(shù)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(jī)頭、機(jī)尾布置，裝載位置及形式，清掃裝置的類型及位置的確定等。輸送帶繞經(jīng)驅(qū)動(dòng)滾筒和尾部改向滾筒形成無極的環(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(yùn)轉(zhuǎn)所需的張緊力。工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)滾筒通過摩擦力驅(qū)動(dòng)輸送帶運(yùn)行。物料裝在輸送帶上與輸送帶一同運(yùn)動(dòng)。通常利用上股輸送帶運(yùn)送物料，并在輸送帶繞過機(jī)頭滾筒改變方向時(shí)卸載。必要時(shí)，可利用專門的卸載裝置在輸送機(jī)中部任意點(diǎn)進(jìn)行卸載。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
目標(biāo) 帶式輸送機(jī)得研究以及設(shè)計(jì)應(yīng)用中，我們對(duì)帶式輸送機(jī)的利用要達(dá)到效率最大化。帶式輸送機(jī)在不斷的發(fā)展，其設(shè)計(jì)理論以及開發(fā)成果基本滿足礦工業(yè)的需求，我們利用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)實(shí)地點(diǎn)與理論，設(shè)計(jì)出更好更有特色的帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)的應(yīng)用跟廣泛，所以在安全裝置上需要更加的用心，而且根據(jù)市場的需求，設(shè)計(jì)出性能以及質(zhì)量更能滿意的輸送機(jī)。
特點(diǎn) 上行式石灰?guī)捷斔蜋C(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的傳送帶-流水線-傳送帶機(jī)械。礦井地面選煤廠及井下主要輸送道中，大部分采用此種輸送機(jī)。通過它我們能將物料從最初的供料點(diǎn)運(yùn)輸?shù)阶罱K的卸料點(diǎn)，其輸送路線適應(yīng)性強(qiáng)且靈活，線路長度可以短到10米，長到數(shù)十千米以上，也可以安裝到小型隧道里，甚至架設(shè)在危險(xiǎn)地面上課。對(duì)于現(xiàn)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)，撰寫開題報(bào)告 20xx.12.27～20xx.01.21 4周
2.運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 20xx.03.21～20xx.04.03 2周
3.總裝圖設(shè)計(jì) 20xx.04.04～20xx.04.24 3周
4 主要零、部件強(qiáng)度及選用計(jì)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.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(畢業(yè)論文) 20xx.05.23～20xx.06.05 2周
7.畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯 20xx.06.06～20xx.06.23 2周
五、參考文獻(xiàn)
[1]孫桓等主編.機(jī)械原理.北京:高等教育出版社，2001
[2]濮良貴等主編.機(jī)械設(shè)計(jì). 北京:高等教育出版社，2001
[3]《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》編委會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社.1999
[4]范祖堯主編.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996
[5]徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四版).北京.機(jī)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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