带式输送机传动滚筒的防滑处理.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流带式输送机传动滚筒的防滑处理.精品文档.第1章 绪论1.1 前 言随着我国工业生产自动化程度的不断提高，配料皮带秤已广泛地应用在冶金、建材、电力、化工、食品等行业中。我国现在广泛使用的配料皮带秤的控制部分还比较落后，直接影响了产品的质量。过去传统配料皮带秤多采用模拟电路控制滑差调速电机的方法进行速度控制，由于滑差电机调速方式在低速时特性差、效率低；使用现场外部工作环境又很恶劣，工业粉尘很多，这些粉尘很容易进入滑差电机内部而出现磨损、卡死等现象，维修、维护麻烦，造成工作故障多，影响正常生产；另外由于采用模拟电路控制方式，控制不稳定，精度低，调试烦琐，使用极不方便。我们可结合现代先进控制技术，采用可编程序控制器控制矢量型变频器拖动密封式鼠笼电机方案，以数字处理技术取代传统的模拟控制方式，以无级变速的矢量型变频器控制封闭式鼠笼电机，取代老式的滑差式调速方式。1.4 配料混合系统的发展前景1.配料系统皮带秤由最初的纯机械式（滚轮式）皮带秤开始，已经发展四代产品，第二代是传感器电子仪表皮带秤，第三代是传感器微机式皮带秤，第四代是微机智能化皮带秤。电子皮带秤是在皮带输送机输送物料过程中同时进行物料连续自动称重的一种计量设备，其特点是无需人员的干预就可以完成称重操作。国外从上世纪五十年代开始使用电子皮带秤，国内则从六十年代末期开始试生产电子皮带秤。时至今日，虽然核子皮带秤、固体质量流量计、冲量式流量计、失重式秤等多种固体物料连续计量设备也有一定规模的应用，但他们仍无法与电子皮带秤抗衡，也无法撼动电子皮带秤作为固体物料连续自动称重主流计量设备的地位。电子皮带秤主要由传感器、秤架、二次仪表三大部分组成，在实际应用过程中，要想使电子皮带秤在一个较长的时间周期内保证一定的精确度。其检定过程非常重要，所以首先将从以下几个方面介绍电子皮带秤的发展现状：传感器、秤架、二次仪表、检定。（1）传感器电子皮带秤的传感器包括测量秤架上物料瞬时重量的称重传感器及测量皮带速度的测速传感器（又称测量皮带行程的位移传感器），该系统涉及到了其中的测速传感器。测速传感器主要分模拟式和数字式两种。当前国内外普遍使用数字式测速传感器，用模拟式测速传感器来检测速发电机输出电压的方式已不再使用。非接触式测速传感器尽管从理论上讲是优越的，能消除“打滑”，直接检测输送带的线速度，但在实际使用任然存在许多实际问题，有待解决，故未得到广泛的工程应用。实际广泛使用的是接触式测速传感器，其结构简单，安装维修方便，有些厂家的产品将测速元件直接装到尾轮或托辊上，以尾轮或托辊代替摩擦轮。接触式测速传感器正常条件下能比较好地测得输送带运行速度，缺点是摩擦轮粘上泥灰，使直径变大或者“打滑”，产生测速误差，不能准确地反映输送带线速度。（2）秤架秤架是电子皮带秤的负荷承受部分，即称重装置。为了减轻“皮带效应”对称重结构的影响，研究、设计出各种各样的秤架，典型的秤架结构形式有单托辊式、多托辊双杠杆式、多托辊悬浮式、平行板簧式、悬臂式、整体式等几种。其中杠杆系统的支点结构，早期采用刀口和一般轴承，这类支点结构因传递力的效果不佳基本上被淘汰。现在大多数采用弹簧片作弹性支撑，秤架上目前采用的支撑簧片有X型、十字型和单吊片型三种。此外少数厂用特殊橡胶轴承或无摩擦耳轴作秤架的支撑点。（3）二次仪表二次仪表分模拟式、数字式、电脑式和集散式。从上世纪八十年代起，微机数字式皮带秤就开始取代常规模拟皮带秤二次仪表了。其特点除了计算精确度远远高于常规模拟皮带秤二次仪表外，功能丰富也是其主要特点。以往常规模拟皮带秤二次仪表只有重量信号与皮带速度信号的乘法运算、累计值运算及简单的调零、调满值功能，而采用微机数字式皮带秤后，多达数十种功能可以储存在二次仪表内供用户随时调用，这些功能包括：自动调零、自动调满值、秤架特性非线性补偿、温度补偿、数字滤波、模拟检定精确度自动计算及结果判定、有关参数输入（如量程、托辊间距、皮带倾角、模拟标定值、累计值的分辨率等等）、公制英制单位（如 t/h、lb/s）选择、输入参数及中间计算参数显示、总运行时间显示、各种调整（调零、调满值）次数显示、多个称重传感器平衡调整、称重传感器及测速传感器数值调整、多组内部及外部累计器、PID 控制、定值控制、各种参数报警等等。这些功能的增加都是通过软件实现的，所以二次仪表的成本并不增加。2.混合系统螺旋输送机是化工企业中用途较广的一种连续混料输送设备，与其它输送设备相比较，它在输送过程中同时完成搅拌、混合等工序，即实现连续性混合。特别地，具有结构简单、紧凑，制造成本低，维修方便。对封闭的料槽可减少对环境的污染。螺杆计量配重方式则具有较多的技术优势。采用螺杆计量装置，其计量精度较高，在输送过程中不会出现堵塞物料的现象，是食品、精细化工行业运用比较普遍的一种计量输送方式。1.5 本文的结构本文在现有的配料混合系统进行分析的基础上，根据配料混合系统的总体结构，从机械和电气控制两方面对系统各个部分的设计分章节展开了详细的介绍。第2章 配料混合机械执行系统设计2.1 设计方案在化工生产中，采用带式输送机连续输送，而皮带秤是一种能解决带式运输机散装物料连续自动称量和自动配料的衡器。本系统设计的:三台带式输送机作为配料系统运载复合肥的设备,其基本参数为：每台输送机的额定输送能力为Q=30t/h，带宽B=650mm，复合肥的粒度25mm，松散密度，安息角，机长L=5m，配料过程中输送机的额定线速度为0.8m/s。完成配料后的复合肥通过混合系统对其进行混合，混合系统选择过程中关键是要能够进行混合的同时完成输送的连续性设备。其中，选型的时候，要注意其输送能力要与配料系统相匹配。，再将混合后的物料通过输送带运送到下一个生产线上。2.2 配料系统设计2.2.1 结构选择电子皮带秤在输送状态下利用测速传感器将输送带运送复合肥式的速度转换成电信号。再通过S200-7中的模拟量扩展模块进行A/D转换成数字信号，通过PLC对变频器来实现配料输送带的速度的调节。从而实现自动配料控制。其工作原理图见图2-1。输送机输送物料式，PLC连续测量输送带在某时刻的速度（m/s），由于下料的阀门口始终保持不变，即输送带上每单位长度的物料质量q（kg/m）为恒值，二者相乘所得结果为物料的瞬时质量流量（kg/s）。因带速随时间变化，所以在T时间间隔的累积质量可用以下积分式表示：式中 时间间隔内的物料累计质量，kg；物料通过秤的时间，s； 输送带单位长度上的物料质量，kg/s； 物料的运行速度（取输送带速），m/s。 图2-1 皮带秤工作原理输送机组成部件由下面几部分构成。1.输送带输送带是输送机中的曳引构件。本系列带式输送机采用普通型输送带。抗拉体（芯层）有棉帆布、聚酯帆布和钢丝绳芯。（1）覆盖胶层厚度根据所输送物料的松散密度、粒度、落料高度及物料的磨琢性确定。（2）输送带的安全系数应根据安全、可靠、寿命及制造质量、经济成本、接头效率、起动系数、现场条件、使用经验等综合考虑确定。2.驱动装置带式输送机的动力部分，由安装在驱动架上的Y系列鼠笼型电机、凸缘联轴器、减速器等组成。（1）按带宽、带速、电机功率确定所需驱动单元。（2）减速器。优先采用圆柱齿轮减速器。一般采用渐开线齿轮传动。其优点是：效率高、结构紧凑、传动比稳定。根据齿轮的密封情况可分为开式、半开式及闭式。在运输机械方面多采用闭式齿轮传动（齿轮箱）。它与开式或半开式相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要的场合。表示减速箱减速能力的技术参数为传动比，即式中 大齿轮齿数； 小齿轮齿数。在本设计中采用先进的圆柱直齿轮传动，使传动效率有了很大的提高。（3）轴之间是根据轴的直径选用不同型号的凸缘式联轴器进行联接。3.传动滚筒传动滚筒是传递动力的主要部件。根据承载能力分轻型、中型和重型三种。滚筒直径为500、630、800、1000mm。同一种滚筒直径又有不同的轴径和中心跨距。传动滚筒表面有裸露光钢面，人字型和菱形花纹橡胶覆面。最小传动滚筒直径D按下式选取： （mm）式中 芯层厚度或钢绳直径，mm； 系数，棉织物，尼龙，聚酯，钢绳芯。滚筒轴承座全部采用油杯式润滑脂润滑。4.改向滚筒用于改变输送带的运行方向或增加输送带与传动滚筒间的围包角。5.托辊托辊是用于支撑输送带及输送带上所承载的物料，保证输送带稳定运行的装置。（1）托辊分为槽行托辊、平行托辊、调心托辊、缓冲托辊、回程托辊、梳形托辊、螺旋托辊、过渡托辊等。（2）托辊间距应满足两个条件：辊子轴承的承载能力及输送带的下垂度，托辊间距应配合考虑该处的输送带张力，使输送带获得合适的垂度。最大下垂度：式中 两组托辊间输送带的最大下垂度，m； 重力加速度，； 托辊间距，m； 物料质量，kg/m； 输送带质量，kg/m； 该处输送带张力，N。6.拉紧装置使输送带具有足够的张力，保证输送带和传动滚筒间产生摩擦力使输送带不打滑，并限制输送带在各托辊间的垂度，使输送机正常运行。螺旋拉紧装置适用于长度较短（小于100mm），对功率较小的输送机，可按机长的的1%1.5%选取拉紧行程。7.清扫器清扫器用于清扫输送带上粘附的物料，又有头部及空段清扫器两种。8.卸料装置及导料槽卸料装置用于输送机中部任意点卸料。导料槽可使从漏斗落下的物料在达到带速之前集中到输送带的中部。导料槽的底边宽为2/31/2带宽。9.机架机架是支撑滚筒及承受输送带张力的装置。其中机架四种结构中的01机架用于倾角的头部传动及头部卸料滚筒。选用时应标注角度。10.头部漏斗头部漏斗用于导料、控制料流方向的装置。也可起防尘作用。11.电气及安全保护装置安全保护装置（输送带跑偏监测、打滑监测、超速监测等根据需要进行选择）是在输送机工作中出现故障能进行检测和报警的设备，可使输送机系统安全生产，正常运行，预防机械部分的损坏，保护操作人员的安全。此外，还便于集中控制和提高自动化水平。2.2.2 结构设计1.设计选型计算（1）原始参数及物料特性复合肥的配料系统带长5-7米，宽B=650mm，带速0.8m/s，输送能力Q=30t/h，粒度25mm，松散密度，安息角，机长L=5m。（2）初定设计参数带宽B=650mm，带速v=0.8m/s，上托辊槽角，下托辊槽角，上下托滚辊径89mm，承载分支托辊间距1.2m。（3）由带宽、带速验算输送能力由式 (2-1)得 由得，取，得S=0.0362m²。1）确定k值输送机倾角=0°。2）由式（1-1）得 （kg/s） （t/h）能满足t/h的输送能力要求。（4） 驱动力及所需传动功率计算1）圆周驱动力由式 （2-2）其中=0.02，查得上托辊mm，轴承4G204。且单个上辊转动部分质量kg查得下托辊mm，轴承4G204。且单个下辊转动部分质量得（kg）计算初选输送带NN100，Z=5层，查表输送带每层质量1.02kg/m²，上胶厚mm，下胶厚mm，每毫米厚胶料质量1.19kg/m²。=5×1.02+（3+4.5）×1.19× 650×0.001=6.7958 （kg/m）计算输送带清扫器的摩擦阻力 （2-3）带入数据得 计算，计算公式为 （2-4）带入数据有 计算。 （2-5） （N）计算，无前倾 则 =0 （N）由表得导料槽阻力 （2-6） （N）式中，l=1.5m ，m 。 （N）计算please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings4.控制变频器实现换速控制在第三章中，已经对变频器的工作原理进行了详细的说明，下面对本系统进行针对性论述。当S7-200CPU224和变频器进行配合工作后，运行信号通过PLC的处理输入变频器内，包括对配料、混合和输送机电机的运行/停止的控制，而省去了继电器控制电机的过程中，防止电流过大而进行的Y-联接。对配料电机的调速运行，通过接点的组合使变频器按事先设定的频率进行调速，而这些运行频率则可以通过变频器内部参数进行设定。同时这种方式的设定精度高，也不存在漂移和噪声带来的各种问题。在工作过程中，若出现过载时，系统会自动报警，也相应地设置了复位按钮。第5章 设计的可行性分析5.1 系统设计的合理性物料由闸门落在输送皮带上形成连续物料流，检测装置感测到皮带线速度，再将其转换成电量信号，信号经检波，对比校正、放大等综合处理后，PLC控制变频器来调节电机的转速，进而来调节皮带的运转速度，以保证物料以一定比例被输送。物料从皮带上落下后，被螺旋输送机进行混合，再转移到下一个工序。自动配料系统设计合理周密，运行稳定可靠，控制精确度好。用PLC技术对复合肥的配料控制系统是可行的，更是优选的方案。5.2 系统设计的经济性配料生产的集中控制通过一系列新技术的应用，实现了生产方式的转变，大大提高了复合肥料生产的产能和合格率，延长了电气设备的运转周期，缩短了故障护理时间，降低生产成本和岗位操作工的劳动强度，强化生产管理。该系统的开发是 PLC 在生产实际中的成功应用，系统显示画面丰富、直观，现场运行可靠，不仅各项指标满足技术要求，同时系统的效益也有很大提高，主要表现在管理成本的降低、岗位的缩减、系统检修周期的延长和检修费用的降低等。1.对于S7-200CPU224的PLC由于可以自由自在控制电机，因此输送带、混合输送机等速度，可简单地变化。另外，根据变频器的功能可实现最佳运行，提升机械等级就这么简单。再次，由于PLC采用软件编制程序来完成控制任务，使用灵活，因此，可以随时变更程序来适应生产工艺的改变，就能满足新的控制要求，给生产带来了很大方便。相比继电器等其它控制方式更简单，在成本上相应降低了。同时，PLC控制多台变频器，成本明显低于D/A控制方式。当然，由于PLC自身的接线灵活性，该系统是对三台配料输送带进行控制，在生产过程中系统可以根据实际需要来对控制系统进行调整，控制可以实时增加配料输送带，方便可靠，PLC的逻辑运算功能完全可以代替继电器满足系统的控制要求。按国外资料统计，使用继电器30个以上的线路，采用PLC代替继电器控制可以得到很好的性能价格比，配料系统所需原料愈多，使用PLC控制的优越性就愈显著。根据分析如果用最小I/0点的方案，由于在配料过程中根据系统的特点可以将三台输送带的电机同时启动，这样相比分别设启动开关减少了三个输入端，而在系统停止运行后只需设置一个停止开关就行，本身西门子的S7-200的产品价格较低，这样在大大降低了I/O点数后，成本大大降低。可见PLC的一系列特点和优点，是非常适于配料控制系统的使用。2.对于森兰BT40系列变频器在实际的使用过程中，是根据复合肥的化工配料要求来设定速度的，而改变速度是通过变频器对电机的转速控制实现。（1）高度128毫米小型化容易安装在控制柜内。符合国际标准：符合UL/CUL和CE标准，备有200V级（三相，单相），400V（三相）系列产品。并妥善地抑制了电源高次谐波，因此是可以安心使用的变频器。（2）使用简单主回路端子上下排列，像接触器一样的接线。运行只要求转一下频率电位器。冷却风扇只要按一下即可交换，细微之处也要精益求精，让您用起来得心应手。（3）全面提升机械等级在满足系统功能要求的前提下，BT40变频器在同类产品中性价比较高。总之，采用PLC控制交流变压变频(VVVF)调速配料混合系统，无论在性价比还是在操作过程中的安全性、以及安装维修方面都具有不可替代的优点，在目前化工生产发展的方向方面具有广阔的市场发展前景！结 论由于PLC引入，替代较复杂的继电接触器控制。配料混合系统在保证工艺控制要求的情况下，大大的提高了生产效率，改善了设备的电器性能，提高了设备的自动化水平。该系统具有操作简单、可靠性高、工艺参数修改方便的特点，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素。在生产规模较大的场合，还可以将多台由PLC的设备与上位计算机联网，实现“集中管理、分散控制”，在现代工业控制中，将具有广阔的应用前景，取得了良好的经济效益和社会效益。1.PLC控制曳引电动机采用变频调速在各种负载下都有良好的调速性能和停车性能，不仅满足自动控制的先进性还保证生产配料的精度。2.VVVF控制复合肥配料系统速度调节平滑，能获得十分精确的配料比；能明显的降低电动机的启动电流。其性能最好，运行效率最高。3.系统可保证较高的配料精度，人机界面丰富、友好、控制方便灵活。本系统选用的硬件设备和软件平台具有包容整个复合肥生产流程输送设备自动控制能力。另外，随着PLC技术水平的提高，其计算能力、响应速度、灵活性和可维护性已经达到相当高水平，性能价格比有了更大的提高，从而进一步推动了PLC控制系统在中小型化肥厂的应用。致 谢大学生活马上就快结束了。在这四年的生活中，毕业设计是我的最后一门课程，也是我走向岗位的必修课。在整个设计过程中，虽十分短暂而忙碌，但美好而有意义，毕业设计是对大学四年所学的专业知识的一次全面总结，从中我学到了不少东西。提高了我的绘图能力，增长了我的见解，为将来走上工作岗位打下了坚定的基础。我在毕业设计期间，得到了机电教研室的各位老师特别是陈焕林老师的精心指导。各位老师治学严谨，学识渊博，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了明确的设计目标，领会了基本的思考方式，掌握了通用的设计方法，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。特在此表示衷心的感谢！同时，感谢教研室的所有老师给予我的殷切指导，同时感谢答辩组老师在百忙之中审阅我的毕业设计。在此，深深地道一声：“老师，你们都辛苦了！”参考文献1 崔忠圻.金属学及热处理机械工业出版社，1989：60-982 原魁,刘伟强.变频器基础及应用.冶金工业出版社, 1997:2-623 满水奎,韩安荣,吴成东.通用变频器及其应用.机械工业出版社, 1995:1-1184 运输机械设计选用手册编辑委员会.运输机械设计选用手册(上、下).化学工业出版社,2005：1-279、333-3435 袁任光.交流变频调速器选用手册.广东科技出版社, 2004：1-826 袁任光.可编程序控制器应用技术与实例.华南理工大学出版社, 2003：21-347 吴安顺.最新使用交流调速系统.机械工业出版社,1998:20-328 李保宏.电工常用电路解易通.人民邮电出版社,2005：148-1609 张万忠,刘明芹.电器与PLC控制技术.化学工业出版社,2003年205-21110 丁炜,魏孔平.可编程控制器在工业控制中的应用.化学工业出版社,2004：12-3211 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.人民邮电出版社, 2004：98-12612 高万珍.PLC分析与设计应用.电子工业出版社, 2004：175-18213 廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社,2002：11-2814 曾毅,王效良,张朝平.调速控制系统的设计与维修.山东科学技术出版社, 2003：10-8615 王树.变频调速系统设计与应用.机械工程出版社,2005：117-15116 沙占友.中外集成传感器实用手册.电子工业出版社,2005：266-27117 刘元扬.自动检测和过程控制.冶金工业出版社,2005：145-14618 杨宝清.实用电路手册.机械工业出版社,2003：715-73619 田凤桐.机电设备及其控制.机械工业出版社,1999：43-8720 杨平.机械电子工程设计.国防工业出版社,2001：103-11521 Mikell P.Groover. Automation Production Systems, and Computer Integrated Manufacturing.清华大学出版社，2002：61-28122 Kuehnle M R. Tproidal Drive Combines Cpncepts. Product Engineering,1979:55-6923 Orlov P. Fundamentals of Mechanical Engineering. Katson Publ. House,1985:11-20 附录1