带式输送机制动装置设计及速度检测

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带式输送机制动装置设计及速度检测BELT CONVEYOR BRAKING AND SPEED DETECTION DEVICE DESIGN

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摘要

考虑到矿用下运式运输机停止运行措施，本文采取盘式制动器。首先,介绍盘式制动器运行过程。盘式制动器是利用油缸中的油压的改变来控制制动盘内制动转矩的而改变来实现制动效果的。制动系统失电时，制动油缸加大油压改变制动盘制动力，从而发生摩擦转矩;其次,本文还研究了液压控制系统。其中利用溢流阀来精确调节油压，继而调节停止运行压力，改变停止运行力矩。制动装置在其中起着很关键的作用，良好的制动能力对于保证带式输送机的稳定运行有极大作用。

除此之外,本篇论文还讲述了常见的带速传感器及其检测原理。根据研究带式输送机运行环境及工作特点，本文进行速度监测设备的设计。通过对皮带速度的检测可以实时控制带速及使输送机可靠运行。

通过改进输送机制动设备和研究带速检测设备，带式输送机能够工作得更加安全可靠。

关键词：带式输送机；盘式制动器；液压控制系统；速度检测

Abstract

Considering the stopped running mine belt conveyor, this paper take the disc brake.First, this paper introduces the process of disc brake.Disc brake is controlled using the change of the oil cylinder of hydraulic brake disc brake torque and the change to realize the braking

effect.Braking system loss of electricity, the brake cylinder increase oil pressure change the brake disc braking force, causing friction torque; Secondly, this paper also studied the hydraulic control system.The overflow valve is used to precisely adjusting oil pressure, and then adjust the stop running, change stop running torque.Braking device is an important part in the belt conveyor, good braking capability to ensure the stable operation of belt conveyor has great effects.

In addition, this paper also tells the story of common tape speed sensors and its detection principle. According to the belt conveyor running environment and working characteristics, this paper for the design of speed monitoring equipment. By the detection of the belt speed can

real-time control tape speed and reliable running conveyor.

By improving the conveyor braking equipment and the tape speed detection equipment, belt conveyor can work more safe and reliable.

Keywords Belt conveyor Disc brake The hydraulic control system Speed monitoring

目录

摘要................................................................... II Abstract .............................................................. III 1 绪论 (1)

1.1论文研究的背景意义 (1)

1.2 国内外研究现状 (2)

1.2.1 带式输送机制动装置的发展情况 (2)

1.2.2 盘式制动装置的发展情况 (2)

1.3 本设计的研究方向 (2)

2 制动装置的设计 (3)

2.1制动装置的总体布置 (3)

2.2带式输送机制动器的结构及工作原理 (4)

2.3盘式制动器的优点 (5)

2.4盘式制动器的设计计算 (5)

2.4.1带式输送机参数计算........................... 错误！未定义书签。

2.4.2制动系统受力分析............................. 错误！未定义书签。

2.4.3制动器各变量值............................... 错误！未定义书签。

2.4.4盘形弹簧的设计计算........................... 错误！未定义书签。

2.4.5液压油缸的单位排量........................... 错误！未定义书签。

3 液压控制系统的设计................................... 错误！未定义书签。

3.1 液压系统总方案设计............................... 错误！未定义书签。

3.1.1确定整体设计方案............................. 错误！未定义书签。

3.1.2 液压系统原理与动作过程....................... 错误！未定义书签。

3.1.3液压泵性能参数计算........................... 错误！未定义书签。

3.2 液压控制元件和装置的选择......................... 错误！未定义书签。

3.2.1 选取的标准................................... 错误！未定义书签。

3.2.2 液压元件的选择............................... 错误！未定义书签。

3.3 液压辅助元件的设计............................... 错误！未定义书签。

3.3.1蓄能器的选用................................. 错误！未定义书签。

3.3.2 过滤器的选择................................. 错误！未定义书签。

3.3.3油管和管接头的选择........................... 错误！未定义书签。

3.3.4 油箱的设计和计算............................. 错误！未定义书签。

3.3.5 液压泵组的连接和安装方式..................... 错误！未定义书签。

4 带式输送机制动系统的速度检测......................... 错误！未定义书签。

4.1 速度检测系统的组成与实现......................... 错误！未定义书签。

4.1.1速度检测电路的设计........................... 错误！未定义书签。

4.1.2 速度传感器的选择与原理....................... 错误！未定义书签。

4.2监测电路各部分设计及作用......................... 错误！未定义书签。

4.2.1信号输入隔离放大器........................... 错误！未定义书签。

4.2.2施密特整形电路............................... 错误！未定义书签。

4.2.3频率电压变换器 (5)

4.2.4微分器 (5)

结论 (6)

致谢 (7)

参考文献 (7)

1 绪论

1.1论文研究的背景意义

采煤工作想要提高生产发展效率做到高效高产，就必须要有强大运输能力的运输系统。运输系统能精简转载过程，实行连续畅通的运输以此改善工作效率。

目前带式输送机运输方式被广泛采用，主要由于输送机运输的运载量大、能适用于不平坦的道路、适用范围广等优点，带式输送机在采煤矿业中扮演着极其重要的角色。

带式输送机最大的作用是加速和集中产煤工作系统，提高工作效率。在运输效率一样的条件下，采取下运带式运输方式更好。下运式带式输送可缩短输送机机身长度，节约成本，利用斜坡上物料的下滑力，降低电动机的电能损耗。因此下运式带式运输机在采矿业中被广泛使用。

伴随下运带式输送机的不断推广，输送机的制动问题已经逐渐暴露出来。在运行过程中输送机会主要出现以下制动问题，有制动系统失效引起的断带、堵塞巷道以及飞车。只有使带式输送机做到在突然断电时依旧能平稳制动，减速时也不会产生较大冲击。才能确保带式输送机的精准限速和安全制动。

要保证带式输送机安全可靠的运行，就必须装设功能完善优良性能的制动装置。因此，研制一种优良性能的制动装置具有很大的必要。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 带式输送机制动装置的发展情况

通过对带式输送机制动方式的深入探究。国内外专家总结出了，使输送机停止运行能够依靠电气、液力、液压以及机械等。

通过研究该机械的中断运行方式，现成功研制出的制动装置包括：液压、盘式、液力以及电液推杆等。

不仅具有灵活性能高而且拥有良好的散热性，此外盘式制动装置还易于使用和维修。因此盘式制动装置十分适用于下运式输送机。盘式制动器的原理是利用油缸中的油压与弹簧来产生摩擦制动转矩。可以实现定车功能，原理是利用增大油压缩弹簧松开闸门、卸掉油压后弹簧回复关闭闸门。制动系统失电时，改变制动油缸给予活塞的推力来改变摩擦衬块引起的摩擦力。然后利用液压控制系统改变油压来控制制动正压力大小，从而控制制动力矩，达到制动的目的。

1.2.2 盘式制动装置的发展情况

由于国外对其研究历史比国内久，因此已经有了很好的发展。德国公司的盘式制动器因其运行可靠，控制灵活，保护功能齐全等优点已开始在国内，应用。但因其价格昂贵需要进口耗费时间长，且产品的安全认证方面不完善，没能在国内广泛应用。而国内对盘式制动装置的研究较晚，制动器的制动转矩及运行稳定性与国外还是有很大差距。

国内外在矿井输送机上的发展仍未到完全成熟的地步，还需要不断探索研究。

1.3 本设计的研究方向

1、进行制动器的选择。本文使用盘式制动器，因其灵活性能高且拥有良好的散热性及易于使用和维修等特点，能够实现下运带式输送机的定车功能、紧急制动功能和断电制动功能。

2、盘式制动器各元部件的设计。通过改进制动油缸的结构设计，来加大油缸对制动盘的推力，减少容量，使之变轻。

3、研究液压系统来支持盘式制动器运作。利用溢流阀来精确控制油压，继而调节制动压力。

4、进行带速检测装置的设计。实时监控输送机速度以防打滑和超速现象。通过对输送带速度的检测可以实时控制带速及保护带式输送机的安全和稳定。

2 制动装置的设计

2.1制动装置的总体布置

图2-1盘式制动器立体图

1——电动机；2——联轴器；3——牵引体；4——传动轮；5——联轴器；6——垂直减速器；7——制动器；

8——弹簧；9——活塞；10——闸瓦；11——油管

图2-2盘式制动器布置图

2.2带式输送机制动器的结构及工作原理

盘式制动装置组成部分包括制动盘和摩擦衬块。按照结构形式可分有全盘式和点盘式两种。盘式制动器总是成组出现，一副有两个。带式输送机上使用制动器的副数与制动力矩有关。盘式制动器配置如图2-3

图2-3 盘式制动器配置 盘式制动器运行过程是将油液压入轮缸、利用油压压紧活塞。使制动块及圆盘间出现摩擦力矩达到制动效果。当油压增强时，油液带动活塞往左，活塞带动摩擦衬块往左，同时压缩弹簧，此时松开制动盘，正常运转。当油压降低时，被压缩的弹簧恢复形变，推动活塞和摩擦衬块一起向右，加紧制动盘，停止运转。原理图如下图2-4

1——活塞；2——碟形弹簧；3——闸瓦

图2-4盘式制动器调节制动力原理图

当闸瓦压紧制动盘，活塞此时受到弹簧作用力2F 和制动油压力1F ，此时一个摩擦衬块对制动盘的正压力为：12F F N -=

当油压0=P 时，即2max 1,0F N N F ===时，为全制动状态。

当油压max P P =时，21F F >,摩擦衬块间隙大于零时，为全松闸状态，

正压力N 与油压力成正比：P N μ=，

而闸瓦与制动盘的摩擦系数μ一般不变，故正压力的变化就反映了制动力的变化。

2.3盘式制动器的优点

盘式制动器具有收到摩擦系数影响小，制动稳定性好；容易实现间隙调整；热稳定性好，水稳定性好；制动器内的摩擦衬块更换，方便维修；结构简单；灵敏性高、散热性能好等优点。

2.4盘式制动器的设计计算

4.2.3频率电压变换器

频率电压(F/V)变换器输出电压大小正比于输入信号的频率大小。整形电路的输出波频率f 正比于与带式输送机速度。所以，F/V 输出电压正比于带速。通过观察F/V 输出电压能够控制输送机速度提高工作的稳定性。

F/V 频率电压变换器构成部分包括BG030集成变换模块和调节电位器W 。BG030的各个参数为:

输入信号频率为:KHZ 1~0；输出直流电压:V 15~0；线性精度误差范围:0.1%<，电源电压:15V +

该装置采用10K Ω的20.5WS W -。

此时F/V 频率电压转换器输出电压03V :

100/03f V =(V )

令d V f 250=则:d V V 5.203=(V )

所以由上述计算选择输送带的最大速度为m/s 6。

4.2.4微分器

微分器由2C 、8R 、9R 、10R 及4BG 组成。微分器可以实现监测带式输送机运行时的加速度的功能。因为原始微分电路非常容易被输入信号中的高频及噪音所影响，导致电路的信噪比减弱很多。所以将电阻8R （其阻值并不大）串联到微分电路中。通过下列公式可求得装置的输出电压04V 为: 030404102

82()dV dV V R C R C dt dt =-+ 式（4.2）

要改善计算的精确程度，28C R 必须足够小。本设计中选择Ω=K R 1008, F C μ7.42=,Ω=M R 110,Ω=K R 919。

那么:

03

04102

dV V R C dt ≈- 可得)/(2s m a 与04V 关联公式为:)V (75.1104a V -=

其中:机器加速工作时004V 。 以获得更精准的结果为目的，本设计应用了OP07型号的运算放大器4BG 。

结论

伴随下运式带式输送机的普遍推广使用，运输机的制动问题不断暴露出来。带式输送机工作时设备会出现以下制动问题，有制动系统失效引起的断带、堵塞巷道以及飞车。只有使带式输送机做到发生突然断电情况依旧能稳定安全的制动，减速状况下也不会出现大的冲击。才能确保带式输送机的精准限速和安全制动。

盘式制动装置的灵活性能高而且拥有良好的散热性，此外还易于使用和维修。因此本文使用盘式制动器作为下运式输送机的制动设备。使用液压系统来支持刹车系统,保证设备在正常运行时能够稳定刹车。即使在设备带速超出安全速度时,依旧能够实现紧急刹车,确保安全。

速度检测系统通过实时监测输送机带速以确保机器安全运行。

致谢参考文献

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