1、毕业论文文献综述 机械设计制造及其自动化 螺旋输送机传动装置设计 1、 国内螺旋输送机技术的现状 我国生产制造的螺旋输送机的品种、类型较多。在 “ 八五 ” 期间，通过国家一条龙“ 日产万吨综采设备 ” 项目的实施，螺旋输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离螺旋输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离螺旋输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩螺旋输送机等均填补了国内空白，并对螺旋输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及 以 PLC 为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速
2、器。目前，我国煤矿井下用螺旋输送机的主要技术特征指标如表 1 所示。 2.1 大型螺旋输送机的关键核心技术上的差距 螺旋输送机动态分析与监测技术 长距离、大功率螺旋输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型螺旋输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究螺旋输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取 n=10 左右），与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体，长距离螺旋输送机其输送带对驱动 装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了螺旋输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动
3、态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型螺旋输送机的设计达到了最高水平（输送带安全系数 n=5 6），并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。 可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量螺旋输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是 多电机驱动时。为了减少对电网的冲击，软起动时应有分时慢速起动；还要控制输送机起动加速度 0.3 0.1 m/s2，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一旦某个电机功率过大
4、将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制，并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离螺旋输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相1 比还有一定差距。此外，长距离大功率螺旋 输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率 500 kW 时，可控 CST 软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达 9
5、8% 以上。但价格昂贵，急需国产化。 2.2 技术性能上差距 我国螺旋输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩螺旋输送机的关键元部件及其功能如自移 机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。 装机功率 我国工作面顺槽可伸缩螺旋输送机最大装机功率为 4250 kW ，国外产品可达4970 kW ，国产螺旋输送机的装机功率约为国外产品的 30% 40%，固定螺旋输送机的装机功率相差更大。 运输能力 我国螺旋输送机最大运量为 3000 t/h，国外已达 5500 t/h。 最大输送带宽度 我国螺旋输送机为 1400 mm，国外最大为 1830 mm。 带速 由于受托辊
6、转速的限制，我国螺旋输送机带速为 4m/s，国外为 5m/s 以上。 工作面顺 槽运输长度 我国为 3000 m，国外为 7300m。 自移机尾 随着高产高效工作面的不断出现，要求顺槽可伸缩螺旋输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口，主要有 2种：（ a）随转载机一起移动的由英国 LONGWALL 公司生产的自移机尾装置。（ b）德国 DBT 公司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸，后者则有 2个推进油缸。 LONGWALL 公司生产的自称机尾用于在国内带宽 1.2 m 的输送机上，缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小，纠偏能力弱，刚性差。德国生产的自移机尾在国内
7、使用效果优 于前者，水平、垂直 2 个方向均有调偏油缸，纠偏能力强。因此，前者还需完善，后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自2 移。 高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。 输送机品种 机型品种少，功 能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做
8、到一机多用；另外，我国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（ +25 ）直至垂直提升等，应开发特殊型专用机种螺旋输送机。 2.3 可靠性、寿命上的差距 输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为 2500 N/mm，国外为 3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为 4000 N/mm，国外为 7000 N/mm。 输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带 的 50% 65%，国外达母带的 70% 75%。 托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高
9、了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于螺旋输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为 2万 h，国外托辊寿命 5 9万 h，国产托辊寿命仅为国外产品的 30% 40%。 输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命 2 万 h，国外减速器寿命 7万 h。 螺旋输送机上下运行时可靠性差 2.4 控制系统上差距 驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如 BOSS 系统、 CST可控传动系统等，控制精度较高。 监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器 PLC，开发了先进的程序软伯与综合电源继3 电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自
10、动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启（制）支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。 输送机保护装置 国外螺旋输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵
11、敏性、寿命都较低。 3 螺旋输送机技术的发展趋势 3.1 设备大型化、提高运输能力 为了适应高产高效集约化生产的需要 ，螺旋输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的 10a 内输送量要提高到 3000 4000 t/h，还速提高至 4 6m/s，输送长度对于可伸缩螺旋输送机要达到 3000m。对于钢绳芯强力螺旋输送机需加长至 5000m 以上，单机驱动功率要求达到 1000 1500 kW，输送带抗拉强度达到 6000 N/mm（钢绳芯）和 2500 N/mm（钢绳芯）。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着
12、高产高效工作面的出现，原有的可伸缩螺旋输送机，无论 是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求， 所以 现 在 急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩螺旋输送机，以提高我国螺旋输送机技术的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含 7个方面的关键技术： 螺旋输送机动态分析与监控技术； 软起动与功率平衡技术； 中间驱动技术； 自动张紧技术； 新型高寿命高速托辊技术； 快速自移机尾技术； 高效储带技术。 3.2 提高 零 部件性能和可靠性 设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完 善和提高现有元部件的性能和可
13、靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使螺旋输送机的性能得到进一步的提高。 3.3 扩大功能，一机多用化 4 拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型螺旋输送机，如弯曲螺旋输送机、大倾角或垂直提升输送机等。 参考文献 1 张尊敬等主编 .DTII（ A）型带式输送机设计手册 .北京 :冶金工业出版社 ,2003.8 2 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 .北京 :化学工业出版社 ,1999.1 3 王旭 ,王积森主编 .机械设计课程设计 .北京
14、:机械工业出版社 ,2003.8 4 李钊刚 .国内外工业齿轮减速器技术的新发展 迎接 WTO 的挑战与机遇 (一 ).机械传动 .2001,25(4):54-58 5 李钊刚 .国内外工业齿轮减速器技术的新发展 迎接 WTO 的挑战与机遇 (二 ).机械传动 .2001,26(1):7475 6 董大仟 ,何青 ,杜冬梅 .大型带式输送机系统设计 .起重运输机械 .2006,4:26-29 7 秦汝明 . 二级展开 式渐开线标准直齿圆柱齿轮减速器的多目标整数全局优化系统 .机械设计与制造 .2000,2:1012 8 朱孝录 .齿轮传动设计手册 .北京 :化学工业出版社 ， 2004.7 9
15、 路永明 ,武汉民编 .新编机械设计手册 (修订版 ).东营 :石油大学出版社 ,1998.3 10 汪朴澄 .机械设计基础 .第一版 .人民教育出版社出版 ,1977 11 朱文坚 ,黄平 .机械设计课程设计 .第二版 .华南理工大学出版社出版 ,2004 12 邹慧君 .机械原理 .第一版 . 高等教育出版社出版 ,1999 年 13 吴宗泽 .机械设 计课程设计手册 .第二版 .高等教育出版社 , 1999 14 邱宣怀 .机械设计 .第四版 .高等教育出版社 ,1997 15 濮良贵 , 纪名刚 .机械设计 .第七版 . 高等教育出版社出版 ,2001 16 龚桂义 .机械设计课程设计
16、指导书 .高等教育出版社 ,1996 17 Biermann J. W. and Hagerodt B. Investigation of clonk phenomenon in vehicle transmissions measurement, modelling, and simulation. Proc. Instn Mech. Engrs, Part K, J.Multi-bodyDynamics,1999,213(J1),pp. 53 60. 18 Farshidianfar A,Ebrahimi M.,Barlett H. and Moavenian M. Manufacturi
17、ng parametervariation in automotive driveline. Advanced Manufacturing Processes, System andTechnologies International Conference, 1999, pp. 143 152 (MEP). 19 Leishman B A, Drew S J and Stone B J. Torsional vibration of a back-to-back gearbox rig Part2: time domain modelling and verification. Proc Instn Mech Engrs 5 Vol 214 Part K. IMechE2000, 163-179.
