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本科畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯
系 別: 工程技術(shù)系
專 業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化
姓 名:
學(xué) 號:
年 4 月 30 日
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
學(xué)生姓名
學(xué)號
專業(yè)班級
指導(dǎo)教師
職稱
講師
單 位
課題性質(zhì)
設(shè)計□ 論文□
課題來源
科研□ 教學(xué)□ 生產(chǎn)□ 其它□
畢業(yè)設(shè)計(論文)題目
斗式提升機的設(shè)計
開題報告(闡述課題的目的、意義、研究現(xiàn)狀、研究內(nèi)容、研究方案、進度安排、預(yù)期結(jié)果、參考文獻等)
一、研究目的和意義
研制斗式提升機的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復(fù)勞動,以及替代人到有污染等危險環(huán)境中進行作業(yè),因此斗式提升機在建筑和礦山開采領(lǐng)域得以應(yīng)用。隨著社會的發(fā)展,在建筑方面需求施工高效、快捷、經(jīng)濟、安全、環(huán)境污染小,提升機在這一行業(yè)已經(jīng)開始大量使用,另外在礦山開采提升機也占據(jù)著重要的地位。它的廣泛應(yīng)用逐漸代替了大量的人力,又保障了生產(chǎn)的安全性,提高了生產(chǎn)效率,給社會帶來了給大的財富,此課題的提出就有十分重要的意義,通過本次設(shè)計,使我能熟練進行文獻檢索,對大學(xué)期間所學(xué)的各門專業(yè)知識進行鞏固,掌握工程設(shè)計手冊的使用,提高工程設(shè)計能力。
另外,選擇斗式提升機這種通用機械的設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計的選題,能培養(yǎng)我們獨立解決工程實際問題的能力,通過這次畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運用,也使我們的設(shè)計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓(xùn)練。
二、研究現(xiàn)狀
斗式提升機廣泛用于垂直輸送各種散狀物料,國內(nèi)斗提機的設(shè)計制造技術(shù)是50年代由前蘇聯(lián)引進的,直到80年代幾乎沒有大的發(fā)展。自80年代以后,隨著國家改革開放和經(jīng)濟發(fā)展的需要,一些大型及重點工程項目從國外引進了一定數(shù)量的斗提機,從而促進了國內(nèi)斗提機技術(shù)的發(fā)展。有關(guān)斗提機的部頒標(biāo)準JB3926—85及按此標(biāo)準設(shè)計的TD、TH及TB系列斗提機的相繼問世,使我國斗提機技術(shù)水平向前邁了一大步, 但由于產(chǎn)品設(shè)計、原材料、加工工藝和制造水平等方面的原因,使產(chǎn)品在實際使用中技術(shù)性能、傳遞扭矩、壽命、可靠性和噪聲等與國際先進水平相比仍存在相當(dāng)大的差距。
國內(nèi)斗式提升機的設(shè)計制造技術(shù)是20世紀50年代由前蘇聯(lián)引進的,直到80年代幾乎沒有大的發(fā)展。盡管在此期間,各行業(yè)針對使用中出現(xiàn)的問題做過一些改進,但大都因為某些原因而未能得到推廣。
20世紀80年代以后,由于改革開放和經(jīng)濟發(fā)展的需要,一些大型及重點工程項目引進了一定數(shù)量的斗式提升機,從而促進了國內(nèi)斗式提升機技術(shù)的發(fā)展。目前國內(nèi)常用的通用斗式提升機均為垂直式,按JB3926—85標(biāo)準,應(yīng)用最廣的是TD型帶式、TH型環(huán)鏈式和TB型板鏈式等3種型式。
TD型帶式斗式提升機采用離心式或混合式卸載方式,適用于輸送松散密度小于1.5t/m3的粉狀、粒狀、小塊狀的無磨琢性或磨琢性較小物料,物料溫度不超過60度;當(dāng)物料溫度在60-200度時,應(yīng)采用耐熱橡膠帶。提升高度約在4-40m范圍內(nèi),輸送量為4-238m3/h
TH型環(huán)鏈斗式提升機采用混合式或重力式卸載方式,適用于輸送松散密度小于1.5t/m3的粉狀、粒狀、小塊狀的無磨琢性或中等磨琢性的物料,物料溫度不超過250度。提升高度約在4.5-40m范圍內(nèi),輸送量為35-365m3/h
TB型板鏈斗式提升機采用重力式卸載方式,適用于輸送松散密度2t/m3的中、大塊,磨琢性較大的物料,物料溫度不超過250度。提升高度約在5-50m范圍內(nèi),輸送量為20-563m3/h。
TD、TH、TB型斗式提升機的問世,使我國斗式提升機技術(shù)水平向前邁進了一大步,但與國際先進水平相比還存在相當(dāng)大的差距。隨著國民經(jīng)濟的進一步發(fā)展,運輸行業(yè)引進、吸收、消化了國外斗式提升機的最新技術(shù),并結(jié)合我國的實際情況,在20世紀90年代初研制開發(fā)了THG型和TDG型高效斗式提升機系列,以滿足市場對大輸送量、大提升高度、結(jié)構(gòu)緊湊、運行平穩(wěn)可靠、使用壽命長的新型高效斗式提升機的需要。
THG型和TDG型斗式提升機分別是TH型和TD型斗式提升機的改型產(chǎn)品,在結(jié)構(gòu)上有以下顯著特點:(1)傳動裝置中采用了垂直軸減速器和液力偶合器,結(jié)構(gòu)緊湊,實現(xiàn)了柔性傳動,既能使運轉(zhuǎn)平穩(wěn),又能使電機減速器及牽引構(gòu)件得到保護,更能使物料在停機時保持穩(wěn)定狀態(tài)。(2)采用重錘式張緊裝置,既可實現(xiàn)自動張緊又可保持恒定的張緊力,避免膠帶打滑或脫鏈,從而保證機器正常運轉(zhuǎn)。(3)對頭、尾部和中部機殼全部做了密封處理,物料及粉塵不會外揚,可避免環(huán)境污染。(4)該機在下部增設(shè)了料位器和速度控制器,可將控制信號傳入中央控制室的計算機中,對斗式提升機的運轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)控。
在國內(nèi), 板鏈斗提機相對發(fā)展較慢, 這主要是因為該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、價格較高、牽引件性能差、安裝維修較困難等, 而PL 型板鏈式斗提機使用效果不理想, 通常認為: 板鏈式斗提機不太適用于輸送較輕的粉狀及顆粒狀物料; 板鏈運行速度不宜高, 否則會因多邊形效應(yīng)產(chǎn)生過大的動載荷而影響運行的平穩(wěn)性和生產(chǎn)效率。80 年代初開發(fā)的TB 型板鏈斗提機設(shè)計中存在明顯的不足之處如: 適用范圍較窄, 僅適合塊度較大、磨琢性較強及易破碎的物料; 運行速度僅為0.5或更低; 料斗形式單一; 確定主參數(shù)和主要結(jié)構(gòu)存在較多的不確切因而國外產(chǎn)品尤其是日本或美國的板鏈式斗提機技術(shù)發(fā)展較快, 先進的板鏈式斗提機性能參數(shù)往往超過圓環(huán)鏈和膠帶式斗提機, 如提升高度可達90m , 輸送能力可超過1500t/h, 牽引件使用壽命可達10 年, 且應(yīng)用范圍廣, 附表列出了斗寬約為300mm 的國內(nèi)產(chǎn)品及采用日本技術(shù)我國自行制造的NE 型產(chǎn)品與日本斗提機性能參數(shù)對照表。由附表可看出其技術(shù)水平差距, 產(chǎn)生差距的原因關(guān)鍵在于國外重視板鏈式斗提機的運行機理研究; 牽引件技術(shù)的發(fā)展和注重相關(guān)理論和新技術(shù)移植等。早期的板鏈斗提機多采用0.4~ 0.6 低速運行, 隨著技術(shù)的發(fā)展, 相繼研制了小節(jié)距, 素。高承載能力的鏈條, 采用多齒嚙合傳動,使高速多邊效應(yīng)減小, 日本、美國等諸多廠家生產(chǎn)的中高速斗提機速度可超過1.5??紤]斗提機用于輸送細顆粒、磨琢性強的物料, 其鏈條銷和套的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)及加工方法都是本著減小磨損, 保證鏈條平穩(wěn)運行和提高使用壽命進行專門設(shè)計的。通過對國內(nèi)一些進口板鏈斗提機使用情況調(diào)查表明, 普遍使用狀況良好, 包括采用日本技術(shù)生產(chǎn)的NE 型板鏈斗提機大多用戶也反映良好,其特點是采用了專用鏈條。相比之下, 有的生產(chǎn)廠雖是引進了德國技術(shù)圖紙, 但未進行認真消化和深入研究; 進口了鏈條加工設(shè)備, 但未引進鏈條加工工藝, 致使產(chǎn)品故障較多, 問題大多出在鏈條上。因此,在開發(fā)設(shè)計板鏈斗提機時首先要注意牽引鏈條的研制, 然后還應(yīng)根據(jù)用戶習(xí)慣和工藝布置等因素設(shè)計多種形式的驅(qū)動裝置, 力求經(jīng)濟合理;設(shè)置自動監(jiān)控報警和蠕動系統(tǒng), 以便于安裝檢修和集中控制; 盡量使外形美觀、減小自重, 采用殼體壓筋成型, 以增強剛度和整體穩(wěn)定性; 根據(jù)提升高度和輸送量等因素, 對牽引件進行分使用, 合理選配; 設(shè)計簡單可靠的自動張緊裝置并提高設(shè)備密封性。斗式提升機作為一種水平和傾斜提升的連續(xù)運送設(shè)備,被廣泛應(yīng)用于建材、冶金、煤炭、化工和電力部門。近年來提升機行業(yè)已形成中外廠家充分競爭的局面, 有些種類的提升機雖然技術(shù)先進,但由于成本過高,不適合我國國情和選用習(xí)慣,逐步淡出中國市場。隨著我國基礎(chǔ)工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高, 國產(chǎn)提升機的質(zhì)量和可靠性亦逐步提高并得到認可,我國生產(chǎn)的高質(zhì)量斗式提升機在國內(nèi)市場已占主導(dǎo)地位,形成相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè),并已成批出口??梢灶A(yù)料,隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和產(chǎn)品質(zhì)量的提高,我國生產(chǎn)的斗式提升機將在國際市場中占有越來越大的份額。
斗式提升機具有占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單、輸送能力大、提升高度高、能耗低等特點, 在水泥工業(yè)中廣泛應(yīng)用:從原料儲運、原料粉磨系統(tǒng)、生料入窯系統(tǒng)、水泥粉磨系統(tǒng)到水泥儲運、水泥包裝等各個環(huán)節(jié)都要使用斗式提升機,在現(xiàn)代化大型水泥生產(chǎn)線中,用于重要部位的斗式提升機已成為主機,其主要向大輸送量、大提升高度、結(jié)構(gòu)緊湊、運行平穩(wěn)可靠、使用壽命長方向發(fā)展。
三、研究內(nèi)容
1.查閱并翻譯相關(guān)的外文資料;
2.了解提升機設(shè)備相關(guān)知識及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀;
3.熟悉提升機的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的文獻資料;
4.提升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)配件的選型;
5.繪制提升機的總體裝配圖、零件圖一套。
四、進度安排
1.查閱、收集資料,熟悉有關(guān)的資料,學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。 2015.3.1-3.5
2.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計課題進行外文資料閱讀并翻譯外文資料。 2015.3.6-3.15
3.開始編寫畢業(yè)設(shè)計工作計劃。 2015.3.16-3.20
4.提出初步的設(shè)計方案,完成開題報告。 2015.3.21-4.10
5.對提升機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,完成圖紙繪制。 2015.4.11-5.5
6.整理資料,編寫設(shè)計說明書。 2015.5.6-5.30
7.準備答辯。 2015.6.1-6.10
五、預(yù)期結(jié)果
1. 完成外文翻譯一份。
2. 完成設(shè)計說明書一份。
3. 完成口試提升機圖紙一套。
六、參考文獻
[1] 北京起重運輸機械研究所,武漢豐凡科技開發(fā)有限責(zé)任公司.DTⅡ(A)型帶式輸送機設(shè)計手冊.北京:冶金工業(yè)出版社,2003
[2] 楊復(fù)興.膠帶輸送機結(jié)構(gòu)、原理與計算.北京:煤炭工業(yè)出版社,1983
[3] 西門子(中國)有限公司.弗蘭德齒輪箱.產(chǎn)品樣本:MD20.1,2009
[4] 成大先.機械設(shè)計手冊第五版第1卷.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010
[5] 成大先.機械設(shè)計手冊第五版第2卷.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010
[6] 成大先.機械設(shè)計手冊第五版第4卷.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010
[7] 吳宗澤,盧頌峰,冼健生.簡明機械零件設(shè)計手冊.北京:中國電力出版社,2011
[8] 輸送設(shè)備制造商協(xié)會聯(lián)合會.散狀物料帶式輸送機.北京:機械工業(yè)出版社,1985
[9] 洪曉華.礦山運輸提升.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2007
[10] 成大先.機械設(shè)計圖冊第二卷.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000
[11] Wei Li,Zhengduo Pang,Haitao Zhang.Design of Multi-loading Control System for Belt Conveyor.Bulk Solids Handing.2007,17(1):47-50
[12] Zaimei Zhang,F(xiàn)ang Zhou,Jianheng Ji.Parameters Calculation and Structure Design of Pipe Belt Conveyer.Coal Technology.2006,25(09):19-21
指導(dǎo)教師意見:
指導(dǎo)教師簽名:
年 月 日
教研室意見:
審查結(jié)果: 同 意□ 不 同 意□
教研室主任簽名:
年 月 日
文獻綜述
斗式提升機廣泛用于垂直輸送各種散狀物料,國內(nèi)斗提機的設(shè)計制造技術(shù)是50年代由前蘇聯(lián)引進的,直到80年代幾乎沒有大的發(fā)展。自80年代以后,隨著國家改革開放和經(jīng)濟發(fā)展的需要,一些大型及重點工程項目從國外引進了一定數(shù)量的斗提機,從而促進了國內(nèi)斗提機技術(shù)的發(fā)展。有關(guān)斗提機的部頒標(biāo)準JB3926—85及按此標(biāo)準設(shè)計的TD、TH及TB系列斗提機的相繼問世,使我國斗提機技術(shù)水平向前邁了一大步, 但由于產(chǎn)品設(shè)計、原材料、加工工藝和制造水平等方面的原因,使產(chǎn)品在實際使用中技術(shù)性能、傳遞扭矩、壽命、可靠性和噪聲等與國際先進水平相比仍存在相當(dāng)大的差距。
一、 國內(nèi)外斗式提升機的發(fā)展與現(xiàn)狀
1國內(nèi)斗式提升機的技術(shù)現(xiàn)狀
國內(nèi)斗式提升機的設(shè)計制造技術(shù)是20世紀50年代由前蘇聯(lián)引進的,直到80年代幾乎沒有大的發(fā)展。盡管在此期間,各行業(yè)針對使用中出現(xiàn)的問題做過一些改進,但大都因為某些原因而未能得到推廣。
20世紀80年代以后,由于改革開放和經(jīng)濟發(fā)展的需要,一些大型及重點工程項目引進了一定數(shù)量的斗式提升機,從而促進了國內(nèi)斗式提升機技術(shù)的發(fā)展。目前國內(nèi)常用的通用斗式提升機均為垂直式,按JB3926—85標(biāo)準,應(yīng)用最廣的是TD型帶式、TH型環(huán)鏈式和TB型板鏈式等3種型式。
TD型帶式斗式提升機采用離心式或混合式卸載方式,適用于輸送松散密度小于1.5t/m3的粉狀、粒狀、小塊狀的無磨琢性或磨琢性較小物料,物料溫度不超過60度;當(dāng)物料溫度在60-200度時,應(yīng)采用耐熱橡膠帶。提升高度約在4-40m范圍內(nèi),輸送量為4-238m3/h
TH型環(huán)鏈斗式提升機采用混合式或重力式卸載方式,適用于輸送松散密度小于1.5t/m3的粉狀、粒狀、小塊狀的無磨琢性或中等磨琢性的物料,物料溫度不超過250度。提升高度約在4.5-40m范圍內(nèi),輸送量為35-365m3/h
TB型板鏈斗式提升機采用重力式卸載方式,適用于輸送松散密度2t/m3的中、大塊,磨琢性較大的物料,物料溫度不超過250度。提升高度約在5-50m范圍內(nèi),輸送量為20-563m3/h。
TD、TH、TB型斗式提升機的問世,使我國斗式提升機技術(shù)水平向前邁進了一大步,但與國際先進水平相比還存在相當(dāng)大的差距。隨著國民經(jīng)濟的進一步發(fā)展,運輸行業(yè)引進、吸收、消化了國外斗式提升機的最新技術(shù),并結(jié)合我國的實際情況,在20世紀90年代初研制開發(fā)了THG型和TDG型高效斗式提升機系列,以滿足市場對大輸送量、大提升高度、結(jié)構(gòu)緊湊、運行平穩(wěn)可靠、使用壽命長的新型高效斗式提升機的需要。
THG型和TDG型斗式提升機分別是TH型和TD型斗式提升機的改型產(chǎn)品,在結(jié)構(gòu)上有以下顯著特點:(1)傳動裝置中采用了垂直軸減速器和液力偶合器,結(jié)構(gòu)緊湊,實現(xiàn)了柔性傳動,既能使運轉(zhuǎn)平穩(wěn),又能使電機減速器及牽引構(gòu)件得到保護,更能使物料在停機時保持穩(wěn)定狀態(tài)。(2)采用重錘式張緊裝置,既可實現(xiàn)自動張緊又可保持恒定的張緊力,避免膠帶打滑或脫鏈,從而保證機器正常運轉(zhuǎn)。(3)對頭、尾部和中部機殼全部做了密封處理,物料及粉塵不會外揚,可避免環(huán)境污染。(4)該機在下部增設(shè)了料位器和速度控制器,可將控制信號傳入中央控制室的計算機中,對斗式提升機的運轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)控。
2國內(nèi)外斗式提升機技術(shù)的差距
我國通用斗式提升機在使用中仍存在一些問題,例如,對于頻繁更換物料品種的斗式提升機,如何快速清理機座存料和機內(nèi)殘存料;如何提高配套件(減速器、環(huán)鏈及聯(lián)接環(huán)鉤、鏈輪、牽引膠帶、軸承座等)的性能和強度,等等。
我國斗式提升機的技術(shù)水平與世界先進水平的差距還相當(dāng)明顯,例如在材料選擇、制造工藝等方面尚達不到國外先進水平的技術(shù)要求;輸送能力、提升高度等還相對落后。國外采用鋼繩芯輸送帶作為牽引構(gòu)件,并采用小型斗式提升機對大型斗式提升機定量供料,使斗式提升機的輸送能力高達2000t/h,提升高度達到350m;我國板鏈斗式提升機的發(fā)展相對較慢,而在國外尤其是日本、美國等國家制造的板鏈斗式提升機性能參數(shù)往往超過環(huán)鏈斗式提升機和膠帶斗式提升機,提升高度可達90m,輸送能力超過1500t/h,牽引構(gòu)件使用壽命可達10年,應(yīng)用范圍很廣。
對于斗式垂直提升機而言,設(shè)計的主要參數(shù)有粒度、松散密度、溫度、濕度、粘度、磨琢性、實際輸送量Q、提升高度H等。
斗式提升機作為一種常用的提升設(shè)備,在得到廣泛的應(yīng)用的同時,根據(jù)不同行業(yè)的要求也有著非常清楚地分類.
1. 按照其傳動結(jié)構(gòu)分類
(1)TD系列斗式提升機
TD系列斗式提升機是一種國家標(biāo)準的斗式提升機,該系列斗式提升機和D系列斗式提升機都是采用膠帶傳動來提升物料,兩者沒有本質(zhì)的區(qū)別,D系列斗式提升機產(chǎn)品型號叫老且規(guī)格少。TD列類斗式提升機是在D系列斗式提升機的基礎(chǔ)上經(jīng)過產(chǎn)品改良而來的。其規(guī)格TD100、TD160、TD250、TD315、TD400、TD500、TD630、D800、D1000等型號,其中D160、D250、D315等型號為普遍采用的型號。
(2)TH系列斗式提升機
TH系列斗式提升機是一種常用的提升設(shè)備,該系列斗式提升機采用鍛造環(huán)鏈作為傳動部件,具有很強的機械強度,主要用于提升粉體和小顆粒及小塊狀物料,區(qū)別于TD系列斗式提升機,其提升量更大、運轉(zhuǎn)效率更高。其常用于較大比重物料的提升。
(3)NE系列斗式提升機
NE系列斗式提升機是一種新型的斗式提升機,其采用板鏈傳動,區(qū)別于老型號TB系列板鏈斗式提升機,其命名方式采用提升量而非斗寬。如NE150是指提升量為150噸每小時而不是斗寬150。NE系列斗式提升機有著很高的提升效率,根據(jù)提升速度不同還分有NSE型號和高速板鏈斗式提升機。
(4)TB系列斗式提升機
TB系列斗式提升機是一種老型號的斗式提升機,其傳動部分采用板鏈傳動,現(xiàn)已經(jīng)被相應(yīng)的NE系列斗式提升機傳品代替。
(5)TG系列斗式提升機
TG系列斗式提升機是一種加強型膠帶斗式提升機,其區(qū)別于TD系列斗式提升機,TG系列斗式提升機采用鋼絲膠帶作為傳動帶,其具有更強的傳動能力。該系列斗式提升機多被用于糧食的輸送上,又常稱為糧食專用斗式提升機。
(6)其它型號斗式提升機
常見的斗式提升機還有HL系列斗式提升機、GTD系列斗式提升機、GTH系列斗式提升機等,其均為上型號的不同叫法和演變形式。
2. 按牽引件分類
斗式提升機的牽引構(gòu)件有環(huán)鏈、板鏈和膠帶等幾種。環(huán)鏈的結(jié)構(gòu)和制造比較簡單,與料斗的連接也很牢固,輸送磨琢性大地的物料時,鏈條的磨損較小,但其自重較大。板鏈結(jié)構(gòu)比較牢固,自重較輕,適用于提升量較大的提升機,但鉸接接頭易被磨損,膠帶的結(jié)構(gòu)比較簡單,但不適宜輸送磨琢性較大的物料,普通膠帶物料溫度不超過60 C,鋼繩膠帶允許物料溫度達80 C,耐熱膠帶允許物料溫度達120 C,環(huán)鏈、板鏈輸送物料溫度可達250 C。斗式提升機最廣泛使用的是帶式(TD),環(huán)鏈式(TH)兩種型式。用于輸送散裝水泥時大多采用深型料斗。如TD型帶式斗式提升機采用離心式卸料或混合式卸料適用于堆積密度小于1.5t/m3的粉狀、粒狀物料。TH環(huán)鏈斗式提升機采用混合式或重力式卸料用淺斗。
3. 按卸料方式分類
式提升機可分為:離心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三種形式。離心式卸料的斗速較快,適用于輸送粉狀、粒狀、小塊狀等磨琢性小的物料;重力式卸料的斗速較慢,適用于輸送塊狀的,比重較大的,磨琢性大的物料,如石灰石、熟料等。
二、 斗式提升機的發(fā)展趨勢
國外斗式提升機技術(shù)的發(fā)展很快,其主要表現(xiàn)在以下幾個個方面:
(1)斗式提升機的功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化,如HL型環(huán)鏈離心斗式提升機、GTD/GTH系列斗式提升機等各種機型;
(2)斗式提升機本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展,尤其是高距離、大運量、高提升速等大型斗式提升機已成為發(fā)展的主要方向,其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用了斗式提升機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù),提高了斗式提升機的運行性能和可靠性。
(3)大型化由于石油、化工、冶煉、制造、食品、啤酒、飲料、煙草、醫(yī)藥、家電等地工程規(guī)模越來越大型化,所以運輸機運輸物品的重量也越來越大,如碼頭的集裝箱專用輸送機的超大型結(jié)構(gòu)件達1000t,目前世界上運輸機重量最大的是3000t的斗式輸送機。
(4)實現(xiàn)產(chǎn)品的機電一體化
機械產(chǎn)品需要更新?lián)Q代。在當(dāng)今計算機、自控技術(shù)和數(shù)顯技術(shù)大發(fā)展的年代里,更新?lián)Q代的重要標(biāo)志是實現(xiàn)產(chǎn)品的機電一體化。在輸送機械上應(yīng)用計算機技術(shù),可以提高作業(yè)性能。
(5)人機工程學(xué)的應(yīng)用
輸送機械一般應(yīng)用在沉重和繁忙的、環(huán)境比較差得場合。為了減少人員的作業(yè)強度,保證持久旺盛的體力和注意力,應(yīng)該根據(jù)人機工程學(xué)的理論,設(shè)計導(dǎo)動裝置和人員輔助裝置,改善振動與噪聲的影響,防止廢棄污染,使其符合健康規(guī)范的要求根據(jù)不同的輸送要求、不同的輸送產(chǎn)品,選擇不同的最佳的工藝和運輸設(shè)備,以使最少、最合理的投資,獲得最佳的使用效果,使設(shè)備發(fā)揮最大的效率。
參考文獻
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本科畢業(yè)設(shè)計文獻綜述
系 別: 工程技術(shù)系
專 業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化
姓 名:
學(xué) 號:
年 4 月 26 日
中文譯文
礦井提升機精確測速的微機實現(xiàn)
礦井提升機是礦井生產(chǎn)的重要設(shè)備,擔(dān)負礦物、材料、設(shè)備和人員在井筒內(nèi)往復(fù)運輸?shù)娜蝿?wù),在礦井的正常生產(chǎn)中占有極其重要地位。為保證提升設(shè)備安全可靠地運行,要求控制系統(tǒng)的性能良好,要有較高的調(diào)速性能和位置控制。
隨著計算機應(yīng)用科學(xué)的飛速發(fā)展,采用計算機控制系統(tǒng)取代原來的電控系統(tǒng)是一種趨勢。由于礦井提升機控制系統(tǒng)高度復(fù)雜性和對安全可靠性的嚴格要求,目前國內(nèi)還未開發(fā)出較為理想、適于工業(yè)現(xiàn)場要求的計算機控制系統(tǒng)。本文介紹了作者從事這方面工作的一個片斷。
1 對微機測速裝置的要求
對微機測速裝置的一般要求是:分辨能力強、精度高,盡可能短的檢測時間。
1.1分辨率
用微機進行轉(zhuǎn)速檢測時,分辨率用改變一個測量計數(shù)字所對應(yīng)的被測轉(zhuǎn)速的變化量來表示。設(shè)轉(zhuǎn)速由n1變?yōu)閚2時,引起測量計數(shù)值改變了一個字,用Q代表分辨率:
r/min (1)
分辨率的大小與系統(tǒng)的控制精度關(guān)系甚大,Q值愈小,分辨能力愈強,系統(tǒng)的控制精度愈高,它是測速裝置的一個重要指標(biāo)。
1. 2測速精度
測速精度是指測速裝置對實際轉(zhuǎn)速測量的精確程度。如果用△n代表測量值與實際值之差,n代表實際轉(zhuǎn)速,代表用相對值表示的測量誤差,則
(2)
顯然,ε%愈小,測速精度愈高,系統(tǒng)的控制精度也將愈高。測量誤差ε%的大小決定于測速元件的制造精度,并與測速方法有關(guān)。
1. 3檢測時間
檢測時間是指兩次轉(zhuǎn)速采樣之間的時間間隔。檢測時間的長短對系統(tǒng)的控制性能影響很大,如果檢測時間很長,則系統(tǒng)將難以實現(xiàn)穩(wěn)定的快速響應(yīng)。檢測時間愈短,對于系統(tǒng)的控制性能的改善愈有利。
2微機測速的一般方法
由光電式旋轉(zhuǎn)編碼器與提升機的軸硬性聯(lián)接,提升機每轉(zhuǎn)發(fā)出一定數(shù)量(1080個)的脈沖信號,由計數(shù)器記下脈沖數(shù),并送給計算機處理以實現(xiàn)微機測速。常用的測速方法主要有以下兩種。
2.1 M法測速
M法測速是在相等的時間間隔內(nèi)讀取旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖個數(shù)以算出轉(zhuǎn)速。在相同的時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖數(shù)不同,測量值也不相同。M法測速的原理圖如圖1所示。
由計數(shù)器對旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送的脈沖計數(shù),定時器每隔時間T向CPU發(fā)出一次中斷請求,根據(jù)計數(shù)值的大小求出對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出脈沖1080個,在T時間內(nèi)共發(fā)生m個脈沖,則轉(zhuǎn)速為:
r/min (3)
這種測速方法是由計數(shù)值m的大小反映轉(zhuǎn)速的高低,因而稱為M法測速。
(1)分辨率
根據(jù)分辨率的定義由式(3)可得:
(4)
可見,M法測速時的分辨率與速度的大小無關(guān),和轉(zhuǎn)速采樣周期T有關(guān)。
(2)測速精度
利用旋轉(zhuǎn)編碼器測速時,其測量誤差決定于編碼器的制造精度并與轉(zhuǎn)速的大小有關(guān)。設(shè)旋轉(zhuǎn)編碼器兩相鄰脈沖之間的角偏差為。一個檢測周期的計數(shù)值為m,則測量誤差為:
(5)
轉(zhuǎn)速愈低,m愈小,測量誤差愈大,測速精度愈低。隨著轉(zhuǎn)速下降測速精度降低是M法測速的一個缺點。
(3)檢測時間:就等于測量周期T。
2. 2T法測速
T法測速是測出旋轉(zhuǎn)編碼器兩個輸出脈沖之間的間隔時間來計算轉(zhuǎn)速的測速方法。時間的測量由一個計數(shù)器對已知頻率的時鐘脈沖進行計數(shù)求得,T法測速原理圖如圖2所示。
旋轉(zhuǎn)編碼器每輸出一個脈沖都通過微機接口向CPU發(fā)出一次中斷,CPU響應(yīng)后從計數(shù)器中讀出計數(shù)值,由計數(shù)值即可算出轉(zhuǎn)速。設(shè)時鐘頻率為f,兩個脈沖間的計數(shù)值為m,則轉(zhuǎn)速n為:
r/min (6)
可以看出,T法測速與M法恰恰相反.轉(zhuǎn)速愈高測量計數(shù)值m愈小。
(1)分辨率
設(shè)轉(zhuǎn)速的計數(shù)值由m變?yōu)閙-1,根據(jù)分辨率的定義:
(7)
由式(7)得,Q值的大小與轉(zhuǎn)速有關(guān),轉(zhuǎn)速愈小,m愈大,Q則愈小,測速裝置的分辨能力愈強。T法測速的優(yōu)點在于低速段對轉(zhuǎn)速有較強的分辨能力,從而可提高低速的控制性能。
(2)測速精度
測量誤差就等于旋轉(zhuǎn)編碼器兩脈沖間的角偏差,即測量誤差:
(8)
它只決定于編碼器的制造精度,與被測轉(zhuǎn)速無關(guān),它比M法測速精度要差。
(3)檢測時間:
由于旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出1080個脈沖,所以兩脈沖之間的間隔時間為:
s (9)
式(9)表明,T法測速檢測時間隨轉(zhuǎn)速而變。
3 礦井提升機對轉(zhuǎn)速測量的要求
礦井提升機的運行過程,是一個周期性的過程。一般提升機的提升周期包括加速、等速、減速、爬行、停車五個階段。在五個階段中,提升機的運行速度是有很大差別的。下面給出安徽省某礦提升機運行的速度圖,見圖3。由速度圖可以看出,在加速段和減速段提升機的速度是一個按一定加速度或減速度不斷變化的過程,等速段以較高運行速度運行,爬行段的速度相對來講要慢得多,只有0.4m/s,總體來說,提升機運行過程是一個速度在較大范圍內(nèi)不斷變化的過程,要想實現(xiàn)微機的準確測速,則測速方法必須滿足在較高速度和較低速度段均能準確測量的要求。
為保障提升機運行的高安全性,在提升機的各種保護中,有等速段過速保護和減速段過速保護,等速段運行速度如超過最高轉(zhuǎn)速Vm的15%,提升機將安全制動;減速段運行中,如測出速度超過給定值10%,亦將實施安全制動。因而,為了準確反映提升機運行中的速度狀況,實現(xiàn)控制系統(tǒng)安全、可靠、連續(xù)地運行,要求微機測出的速度必須準確,能夠滿足一定的精度。
4 提升機精確測速的M/T法
由上述可知,提升機的速度測量要求有較高的精確度,能夠準確地反映提升機運行中的實際轉(zhuǎn)速。前述的M法測速,低速段測速精度比較低;T法測速,低速段轉(zhuǎn)速分辨能力較強,但其測速精度比M法又差得多,它們用于提升機測速均不夠理想;而M/T測速法則綜合兩種方法的優(yōu)點,既可以低速段可靠地測速,又在高速段具有較高的分辨能力,適應(yīng)了提升機對速度測量的要求。M /T法則測速原理見圖4。
其中T0由一定時器定時,檢測周期T由T0結(jié)束后,脈沖發(fā)生器輸出的第一個脈沖決定,即T=T0+△T, m1為T時間內(nèi)編碼器發(fā)出的脈沖數(shù),m2為周期T內(nèi)對時鐘脈沖的計數(shù)值。轉(zhuǎn)速的表達式為:
r/min (10)
式中:f一時鐘脈沖的頻率;
1080一編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)。
我們開發(fā)的IPC控制系統(tǒng)中,M /T法測速是依賴于HY-6220計數(shù)/定時器模板實現(xiàn)的,這是IBM PC XT/AT總線兼容的隔離型可編程多功能模板,板上有8253,8255,8259三種可編程器件。M/T法測速的硬件實現(xiàn)圖見圖5。
工作過程如下:計算機發(fā)出啟動信號,從編碼器輸出第一個脈沖起,8253定時器(T0)計數(shù)開始,與此同時8253計數(shù)器(m2)亦開始計數(shù),20ms后T0定時器向8259發(fā)中斷信號,直到編碼器再送來一個脈沖,停止m1和m2計數(shù)器,并通過8259向CPU發(fā)出中斷請求,計算轉(zhuǎn)速n。HY-6220模板軟件編程框圖見圖6。
以上給出M/T法測速的硬件實現(xiàn)圖和軟件框圖,現(xiàn)討論M /T法測速的分辨率等問題。
(1)分辨率:
M/T法測速計數(shù)值m1及m2都隨轉(zhuǎn)速而變化。在此分別對高速段和低速段討論分辨率。在高速段,T0≥△T,即T≈T0,認為M2不隨轉(zhuǎn)速變化。該種情況下可得:
r/min
把M2= fT≈fT0代入上式得:Q=60/1080T0。這與M法測速分辨完全相同。在轉(zhuǎn)速很低時,m1=l。m2隨轉(zhuǎn)速變化而變化,其分辨率為:
r/min
這與T法測速完全相同。
圖6 HY-6220模板軟件編程框圖
由上分析,M/T法測速在高速段與M法相近,在低速段則與T法相近,兼有二者的優(yōu)點,在高速和低速均有較強的分辨能力。
(1)測速精度:
高速段(M1>1),測速精度與M法相同,即ε%=εp %/m1;在低速段(m1<1)。測速精度與T法相同??梢娕cT法測速相比,高速段精度提高了。
(2)檢測時間:
M/T法測速的檢測周期T在不同的轉(zhuǎn)速下是不同的,在高速段(m1>1)與M法相近,轉(zhuǎn)速愈高,檢測時間愈接近T0,在低速段(m1
1), measured that the fast precision and the M law are the same, namely ε%=εp %/m1; in low speed section (m1
(3) Examination time:
The M/T law measured that fast examination cycle T under the different rotational speed is different, (m1>1) and the M law is close in the high speed section, the rotational speed is higher, examination time closer T0, in low speed section is close with the T law.
5 conclusions
The M/T law measured that the fast microcomputer realized, has satisfied the elevator movement to the velocity measurement request, in the constant speed section, the deceleration section and crawled Duan Junneng to satisfy certain accuracy requirement, had guaranteed the elevator safe, reliable, moved continually.