机械设计论文开题报告
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发布时间：2023-04-11 13:44
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时间：2023-09-24 06:00
下文是为大家精选的机械设计论文开题报告，希望对大家有帮助!
机械设计论文开题报告
题目：上行式石灰带式输送机设计
一、课题依据及意义
带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。由于带式输送机有长距离、运量大、连续运输等特点，其已经成为煤矿最理想的高效连续输送设备。带式输送机运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井。
由于带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。所以选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，由此能培养我们独立解决工程实际问题的能力。由于现在对货物石灰比较常用，所以上行式石灰带式输送机的设计还是很有必要的。
二、国内外研究概况及发展趋势(含文献综述)
1、国外对带式输送机的发展研究
国外对带式输送机得研究包括多方面，比如输送机起动的优化理论，输送带横向振动理论的发展，橡胶损耗装置的研究，橡胶损耗装置的研究，卸料轨迹与料流状态研究等等。具体研究发展情况几天如下：
最佳理论S—曲线起动 此研究1981年开始于澳大利亚联邦科学与工业研究组织，优化输送带的起动，使瞬时应力最小化。在启动时，S曲线在输送带上产生一个可预测的动态应力。
输送带振动理论的发展 对正交各向异性薄板理论的研究，对运动的输送带出现振动和弯曲现象有了第一次数学解释，提供了一种准确的方法预测带式输送机的回程段振动的能量。得出了4阶偏微分方程的解，并被应用于具体的称为薄板的弹性边界。得出了一种方法，对钢丝绳芯输送带和织物带，预测运输段和回程段带的振动形式需应用不同的特殊边界条件。
滚动损耗的研究 上世纪末，进行了预测长距离和转弯输送机摩擦力的新研究。
纽卡斯尔大学研究了物料和输送带弯曲的影响，并且发表了许多研究成果。其他人也相继发表了自己的研究成果，主要体现在对弯曲和有关滚动压陷损耗的橡胶特点影响的理解以及压陷损耗有关的复杂情况。
动力学分析 有多种方法可以解决输送带中弹性应力传播的问题，包括波动模型、质量—弹簧模型、边界元素模型和有限元/微分方法。每一种方法都有其数学根据。例如，对于波动模型方法有必要考虑全部应力波的傅立叶成分，而质量—弹簧模型的解决方案取决于产生应力各个模态的幅值，对于有限元模型，当运用大量的运算来模拟应力时若元素边界错误就可能出现问题，并且元素的模数会变成临界的模数。应用波动模型需要较多的数学基础，而质量—弹簧模型更易于用速度快、内存大的计算机来处理。
表1 国外带式输送机的主要技术指标 Zh_ _sxd =
Tab.1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas oq\_ {]7o.
国外300~500万t/a高产高效矿井 @_jLSym Rn
>G主参数
顺槽可伸缩带式输送机
大巷与斜井固定式强力带式输送机
运距/m
2000～3000
﹥3000
带速/m.s-1
3.5～4
4～5，最高达8
输送量/t.h-1
2500～3000
3000～4000
驱动总功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大达10100
2、国内对带式输送机的发展研究
我国生产制造的带式输送机的品种、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，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式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。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式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器。目前，我国煤矿井下用带式输送机的主要技术特征指标如表2所示。
表2 国内带式输送机的主要技术指标
Tab.2 The main technical parameters of the belt conveyer in China
主参数
顺槽可伸缩带式输送机
大巷与斜井固定式强力带式输送机
运距/m
2000～3000
﹥3000
带速/m.s-1
3.5～4
4～5，最高达8
输送量/t.h-1
2500～3000
3000～4000
驱动总功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大达10100
3、国内外带式输送机技术的差距
差距一：技术性能上的对比
我国带式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，尤其是顺槽可伸缩带式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。 |S _>(YWu9 从上面国内外带式输送机得主要技术指标可以了解到：
1. 各种输送带式机的最大装机功率都要远远的低于国外的最大装机功率。
2. 带速 由于受托辊转速的*，我国带式输送机带速要比国外低上至少1m/s(我国为4m/s，国外已经达到5m/s以上)。
3. 运输能力 我国带式输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。
4. 工作面顺槽运输长度 我国为3000 m，国外为7300m。
5. 最大输送带宽度 我国带式输送机为1400 mm，国外最大为1830 mm。
6. 自移机尾=nr_YjxlC~ 如今高效工作需要求输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。而国内自移机尾主要依赖进口，可见差距相差甚远。
7. 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。
8. 输送机品种 国内机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分的发挥其性能。而且由于我国煤矿的地质条件差异很大，需要在运输系统里布置新的特殊条件，所以需有待开发专用型的运输机。
差距二：核心技术上的差异
1.动态分析与监测技术
动态分析与监测技术是长距离、大功率带式输送机的技术关键，这种核心技术制约着大型带式输送机的发展。对带式输送机的研究中，我国在计算方法和设计规范中，使用的是刚性理论来进行分析研究。而实际上输送带是粘弹性体，长距离带式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。因此说我国对输送带使用了很高的安全系统。
已开发了带式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，从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平，并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。
2.可控软起动技术与功率均衡技术
我们需要采用软起动方式来降低输送机制动张力，尤其是多电机驱动时，对于那种大运量产距离的带式输送机。但对软起动也需有所研究，软起动分时慢时快起动以减少对电网的冲击;但又要控制起动加速度0.3～0.1 m/ ，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。各电机之间的功率平衡也应加以控制，并提高平衡精度。国内解决了长距离带式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比还有一定差距。此外，长距离大功率带式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。
差距三：控制系统差距
1. 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。
2. 监控装置 我国输送机采用的是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。这种可编程序控制器没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。而在国外，采用的是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动监控系统。
3.输送机保护装置 我国的输送机保护装置相对于国外来说对于很多方面都是处于一种空白状态，也就是说国外所设计的保护装置，我国目前还做不到。比如国外的带式输送机除了安装了输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘这些基本等保护装置外，还开发了很多新型监测装置，如传动滚筒、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等等。我国不但没有这些开发，而且那些基本保护其可靠性、灵敏性、寿命都较低。
差距四：可靠性、寿命上的差距
1.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。 \ [email protected] _l_xWG
2.输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的50%～65%，国外能够达到母带的70%～75%。 h-_fIO_*3
3. 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，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于带式输送机上，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%。 J_\z-_Y O_
4. 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。 _P`uU_o(?
5. 带式输送机上下运行时可靠性差。 a<+O`4____
4.现如今带式输送机的发展趋势
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，带式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。
2. 提高元部件性能和可靠性 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，使带式输送机的性能得到进一步提
3. 扩大功能，一机多用化 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。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。
三、研究内容及实验方案
通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。我此次设计的是上行式石灰带式输送机，属于一种通用 带式输送机，主要计算与选择输送带类型，托辊类型，滚筒类型以及张紧装置。
根据使用地点的具体情况、用户要求或输送机类型情况，进行输送机的整体布置。主要包括驱动装置的形式、数量和安装位置的确定，拉紧装置的形式和安装位置的确定，机头、机尾布置，装载位置及形式，清扫装置的类型及位置的确定等。输送带绕经驱动滚筒和尾部改向滚筒形成无极的环形封闭带。上、下雨股输送带分别支承在上托辊和下托辊上。拉紧装置保证输送带正常运转所需的张紧力。工作时，驱动滚筒通过摩擦力驱动输送带运行。物料装在输送带上与输送带一同运动。通常利用上股输送带运送物料，并在输送带绕过机头滚筒改变方向时卸载。必要时，可利用专门的卸载装置在输送机中部任意点进行卸载。
四、目标、主要特色及工作进度
目标 带式输送机得研究以及设计应用中，我们对带式输送机的利用要达到效率最大化。带式输送机在不断的发展，其设计理论以及开发成果基本满足矿工业的需求，我们利用现代化的计算机技术，结合现实地点与理论，设计出更好更有特色的带式输送机。带式输送机的应用跟广泛，所以在安全装置上需要更加的用心，而且根据市场的需求，设计出性能以及质量更能满意的输送机。
特点 上行式石灰带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的传送带-流水线-传送带机械。矿井地面选煤厂及井下主要输送道中，大部分采用此种输送机。通过它我们能将物料从最初的供料点运输到最终的卸料点，其输送路线适应性强且灵活，线路长度可以短到10米，长到数十千米以上，也可以安装到小型隧道里，甚至架设在危险地面上课。对于现代化工业企业中，这是一种不可缺少的装置。
工作进度安排
1. 查阅相关资料，外文资料翻译(6000字符以上)，撰写开题报告 20xx.12.27～20xx.01.21 4周
2.运动及动力参数计算 20xx.03.21～20xx.04.03 2周
3.总装图设计 20xx.04.04～20xx.04.24 3周
4 主要零、部件强度及选用计算 20xx.04.25～20xx.05.08 2周
5.绘制零、部件图 20xx.05.09～20xx.05.22 2周
6.编写设计计算说明书(毕业论文) 20xx.05.23～20xx.06.05 2周
7.毕业设计审查、毕业答辩 20xx.06.06～20xx.06.23 2周
五、参考文献
[1]孙桓等主编.机械原理.北京:高等教育出版社，2001
[2]濮良贵等主编.机械设计. 北京:高等教育出版社，2001
[3]《运输机械设计选用手册》编委会.运输机械设计选用手册. 北京: 化学工业出版社.1999
[4]范祖尧主编.现代机械设备设计手册. 北京:机械工业出版社，1996
[5]徐灏主编.机械设计手册(第四版).北京.机械工业出版社.1991
[6]Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.NewYork:McGraw-Hill Book Company,1980
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