帶液壓缸的帶式輸送機(jī)液壓拉緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含5張CAD圖帶開題報(bào)告+外文翻譯】

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I帶液壓缸的帶式輸送機(jī)液壓拉緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)DESIGN OF HYDRAULIC TENSIONING SYSTEM FOR BELT CONVEYOR WITH HYDRAULIC CYLINDRE摘要隨著當(dāng)代科技的發(fā)展，帶式輸送機(jī)的用途正在發(fā)生日異月新的變化。帶液壓油缸的帶式輸送機(jī)發(fā)展尤為迅速，其性能功率正影響著機(jī)械行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。作為機(jī)械專業(yè)的一名大學(xué)生面對(duì)我們國(guó)家的機(jī)械行業(yè)的壯大感到深深的震撼。在帶式輸送機(jī)的制啟過程中，研究力的變化對(duì)帶式輸送機(jī)使用壽命的影響尤為重要。在此過程中，拉緊力變化應(yīng)與帶式輸送機(jī)張力變化相適應(yīng)，對(duì)此研究帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)變化成為我們?nèi)ヌ接懙闹攸c(diǎn)。在本次的帶液壓油缸的帶式輸送機(jī)液壓拉緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們的設(shè)計(jì)應(yīng)本著一些基本原則：在電機(jī)啟動(dòng)過程中，拉緊力變化應(yīng)該在電機(jī)驅(qū)動(dòng)力變化范圍之內(nèi)，不應(yīng)超出電機(jī)載荷；在電機(jī)制動(dòng)過程中，皮帶張力應(yīng)自動(dòng)松弛以減緩對(duì)帶式輸送機(jī)造成的負(fù)面影響。自適用拉緊系統(tǒng)在本次的設(shè)計(jì)中起到關(guān)鍵作用，不僅如此，其他行業(yè)對(duì)自適用控制理論的應(yīng)用更為廣泛。采用液壓拉緊裝置可以很輕松的解決皮帶傳動(dòng)過程中存在的拉緊問題，能實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)過程中拉緊控制的調(diào)節(jié)，使帶式輸送機(jī)的制啟過程有效方便的進(jìn)行。關(guān)鍵詞 ；帶液壓油缸；帶式輸送機(jī)；液壓拉緊裝置；拉緊力；皮帶張力IIAbstractWith the development of modern science and technology, the use of belt conveyor is changing. The belt conveyor with hydraulic cylinder is developing rapidly, and its performance power is affecting all fields of the machinery industry. As a college student in the mechanical profession, we are deeply shocked by the growth of the mechanical industry in our country. It is very important to study the influence of the change of force on the service life of belt conveyor in the process of making up belt conveyor. In this process, the tension force change should be adapted to the tension change of the belt conveyor. The research on the dynamic change of the belt conveyor has become the focus of our discussion. In the system design of the belt conveyor with tensioning, our design should be based on some basic principles: during the motor start-up process, the tension force change should be within the range of motor driving force change, should not exceed the motor load; During the braking process of electric machine, belt tension should be relaxed automatically to slow down the negative impact on belt conveyor. The self-application tensioning system plays a key role in this design. Not only that, but other industries have applied the self-application control theory more widely. The use of hydraulic tension device can easily solve the tension problem in the process of Pidaichuandong, and can realize the adjustment of tension control in the transmission process, so that the belt conveyor's opening process can be effectively and conveniently carried out.Keywords hydraulic cylinder hydraulic tensioning device tighten force belt tension小四號(hào) Times New Roman 字體，首行縮進(jìn) 2 字符，行距固定值 20 磅。III目 錄摘要 ........................................................................IAbstract ...................................................................II1 緒論 ......................................................................11.1 帶液壓油缸 ...........................................................................................................................11.1.1 帶液壓油缸定義 ............................................................................................................11.1.2 液壓油缸的組成及原理 ................................................................................................11.1.3 帶液壓油缸的分類 ........................................................................................................21.2 帶式輸送機(jī) ..........................................................................................................................21.2.1 帶式輸送機(jī)對(duì)液壓拉緊系統(tǒng)的要求 ...........................................................................32 拉緊裝置 ..................................................................42.1 拉緊裝置簡(jiǎn)介 ......................................................................................................................42.1.1 拉緊裝置的發(fā)展歷程 ....................................................................................................42.1.2 帶式輸送機(jī)對(duì)拉力系統(tǒng)要求 .......................................................................................42．2 張緊裝置的組成及其主要功能 .........................................................................................42．2．1 張緊裝置的組成 ........................................................................................................42.2.2 帶式輸送機(jī)張力裝置的作用 ........................................................................................52.3 帶式輸送機(jī)對(duì)張緊裝置的性能要求 ...................................................................................52.3.1 自動(dòng)跟蹤性能 ................................................................................................................52.3.2 克服系統(tǒng)的滯后性能 ....................................................................................................62.3.3 克服工作條件的變化 ....................................................................................................63 皮帶張緊器液壓拉緊系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................113.1 帶式輸送機(jī)液壓伺服張緊系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .........................................................................113.1.1 液壓拉緊裝置的構(gòu)成和工況分析 ..............................................................................113.1.2 伺服張緊裝置的特點(diǎn) .....................................................................................................133.2 建立液壓張緊系統(tǒng)模型 .....................................................................................................133.2.1 建立液壓缸閥控制的相關(guān)表達(dá)式 ..............................................................................133.3 系統(tǒng)模型仿真分析 .............................................................................................................163.3.1 實(shí)驗(yàn)仿真數(shù)據(jù) ..............................................................................................................173.3.2 由仿真函數(shù)求得系統(tǒng)函數(shù)傳遞值 ...........................................................................20結(jié)論 .......................................................................22致謝 .......................................................................23參考文獻(xiàn) ...................................................................2411 緒論帶液壓缸的帶式輸送機(jī)液壓拉緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有非常實(shí)用的意義。在日常的操作生產(chǎn)當(dāng)中，帶式輸送機(jī)的拉緊裝置是應(yīng)用較為廣泛的一種裝置，該裝置的應(yīng)用極大的節(jié)約了成本和作業(yè)時(shí)間，對(duì)于遠(yuǎn)距離，體型大的物料傳送是非常適用的。在進(jìn)行本次的設(shè)計(jì)之前，我們應(yīng)當(dāng)首先明確帶液壓油缸 ，帶式輸送機(jī)以及拉緊裝置具體的結(jié)構(gòu)和原理，只有將各個(gè)部件進(jìn)行合理有效的分析，我們才可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的數(shù)字分析，建立有自己特點(diǎn)的新型數(shù)學(xué)模型。以下就是我們對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行的各部件的分析。 1.1 帶液壓油缸在液壓油缸長(zhǎng)時(shí)間的使用過程需要進(jìn)行合理的維護(hù)，畢竟它是整個(gè)液壓系統(tǒng)的核心部件，在液壓缸活塞伸出油缸后是要與空氣接觸的，這樣它就很容易遭到氣體的氧化作用，如果長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行工作的話，活塞部位就會(huì)變的非常脆弱，所以要做好防氧化的工作。我們都知道液壓油箱中有液壓油，液壓油是要換的，如果長(zhǎng)時(shí)間不換就會(huì)對(duì)缸壁造成腐蝕，影響整個(gè)油缸的使用。一定要注意油缸衛(wèi)生的保養(yǎng)工作，定期擦拭掉油缸表面的污染物。在組裝液壓油缸時(shí)，一定要注意線路和油管的連接，管道如果連接錯(cuò)誤就會(huì)出現(xiàn)漏油或是系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)。另外油缸的放置應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離重物的碰撞，不然會(huì)損壞缸壁。 1.1.1 帶液壓油缸定義液壓油缸是將其他形式的能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并且油缸做直線運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一種液壓元件。由于其使用較為穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。1.1.2 液壓油缸的組成及原理常見的油缸基本結(jié)構(gòu)為：缸筒 缸蓋 活塞 活塞桿 密封裝置 緩沖裝置 排氣裝置在液壓油缸的使用當(dāng)中，液壓油缸的輸出力與活塞的有效面積和它兩邊的壓力差成正比。如下圖 1-1 所示，在兩端的進(jìn)出油口中，當(dāng)一端進(jìn)油時(shí)，在達(dá)到一定壓力后，活塞以一定的速度朝另一方向以穩(wěn)定的速度運(yùn)動(dòng)，此時(shí)活塞桿就會(huì)對(duì)外界做功。21-1 液壓油缸工作原理1 缸筒 2 活塞 3 活塞桿 4 密封裝置 5 緩沖裝置1.1.3 帶液壓油缸的分類在對(duì)液壓缸的分類當(dāng)中，由于其分類方式的不同，它可以分為多類。按運(yùn)動(dòng)的方式分類可分為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)型和回轉(zhuǎn)擺動(dòng)型；按壓力作用不同分為單作用型和雙作用型；按結(jié)構(gòu)分為活塞式和柱塞式等。無(wú)論液壓缸分類如何，其工作原理大體相似。1.2 帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)的產(chǎn)生為當(dāng)代生產(chǎn)的發(fā)展起到了巨大的作用，自此以后，工業(yè)，建筑，水力及其他各行各業(yè)得到了質(zhì)的飛躍。帶式輸送機(jī)的遠(yuǎn)距離傳送極大的節(jié)約了成本，避免了生產(chǎn)過程中能源的浪費(fèi)。帶式輸送機(jī)能減少作業(yè)時(shí)間并能輕松解決運(yùn)量大的難題。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的故障可以輕松地解決。帶式輸送機(jī)可以形成一條長(zhǎng)的流水線，將貨物由起送點(diǎn)運(yùn)送到卸貨點(diǎn)，運(yùn)送的貨物可以質(zhì)量很大。帶式輸送機(jī)在起發(fā)展過程中可以歸納為以下幾個(gè)階段：1 拉緊階段：此時(shí)帶式輸送機(jī)剛剛起步用于生產(chǎn)，從當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)背景來(lái)看，其作用僅僅拉緊，當(dāng)皮帶因?yàn)槔於鴱埩ο陆禃r(shí)，必須有人在旁從新操作使皮帶重新正常運(yùn)行。當(dāng)時(shí)的帶式輸送機(jī)功耗較大，運(yùn)行操作較為緩慢，并且其能承受的最大載荷也有限度。在運(yùn)行過程中，皮帶張力不能夠恒定調(diào)節(jié)，運(yùn)行速度緩慢，生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)。盡管如此，當(dāng)時(shí)的工業(yè)和建筑業(yè)仍然得到了極大的發(fā)展。2 拉力可調(diào)節(jié)階段：此時(shí)在操作過程中，皮帶的張緊運(yùn)行得以勻速進(jìn)行，生產(chǎn)得以改進(jìn)。并且此時(shí)帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，更便宜人的操作。但在發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止時(shí)，皮帶速度仍然很難穩(wěn)定控制。3 自動(dòng)拉緊階段：此時(shí)的拉緊系統(tǒng)與液壓發(fā)展相結(jié)合，生產(chǎn)出了先進(jìn)的液壓絞車，此時(shí)的絞車雖能實(shí)現(xiàn)速度的穩(wěn)定運(yùn)行但功耗較大。為此，新型的液壓缸式拉緊系統(tǒng)由此誕生，由于其運(yùn)行響應(yīng)快，能夠極大降低能耗，并且其零部件造價(jià)較低，在皮帶啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)能夠以平穩(wěn)速度運(yùn)行，皮帶拉力也較為穩(wěn)3定。 1.2.1 帶式輸送機(jī)對(duì)液壓拉緊系統(tǒng)的要求穩(wěn)定性：在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，皮帶的伸長(zhǎng)速度應(yīng)與拉緊裝置密切配合，減少皮帶在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦與滯損，防止出現(xiàn)斷帶現(xiàn)象，使帶式輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。在皮帶與滾筒之間摩擦力一定要充足，不然皮帶容易打滑。另外，在皮帶上各點(diǎn)必須有充足的壓力，不然在運(yùn)動(dòng)貨物時(shí)容易出現(xiàn)貨物脫落的現(xiàn)象。要為皮帶的修復(fù)工作做好準(zhǔn)備，以免工作時(shí)出現(xiàn)問題影響運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行?？朔笮裕贺浳镌谄魉蜁r(shí)受到慣性力和摩擦力的影響，這對(duì)于拉緊裝置的要求就要高一些，拉緊裝置必須要有一定的高靈敏性才能使貨物在遠(yuǎn)距離傳送中安全到達(dá)存放點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)動(dòng)力過大也會(huì)對(duì)傳送造成影響，如若皮帶應(yīng)力達(dá)到拉緊裝置所允許的最大值，拉緊裝置將進(jìn)行下一個(gè)周期，嚴(yán)重拖延了貨物在皮帶上的傳動(dòng)時(shí)間?？朔嘧冃裕簬捷斔蜋C(jī)在啟動(dòng)或停止時(shí)在力與速度上存在很大的不穩(wěn)定性，在正常情況下起動(dòng)機(jī)應(yīng)在啟動(dòng)時(shí)比正常運(yùn)行時(shí)要提供更大的力才能維持貨物傳送，這就要求拉緊裝置在響應(yīng)時(shí)要更為靈活，由于在制動(dòng)時(shí)危險(xiǎn)性較大，停滯較為困難，必須計(jì)算好摩擦力，帶張緊力與貨物重量之間的關(guān)系，從而通過拉緊裝置來(lái)有效制動(dòng)。貨物在皮帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)，要對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的變化做好相應(yīng)的記錄，以便進(jìn)行更深層次的研究。42 拉緊裝置2.1 拉緊裝置簡(jiǎn)介2.1.1 拉緊裝置的發(fā)展歷程在拉緊裝置的發(fā)展歷程中，由于缺乏安全穩(wěn)定的先進(jìn)技術(shù)，所以危險(xiǎn)事故常有發(fā)生，為此如何解決這一技術(shù)難題是我們討論的重點(diǎn)。目前，自動(dòng)拉緊裝置是這一領(lǐng)域研究的方向，如何讓自動(dòng)拉緊裝置反應(yīng)速度快，使貨物在皮帶上平穩(wěn)運(yùn)行始終是放在首位的。我們國(guó)家在這一領(lǐng)域雖能做到自動(dòng)控制皮帶拉力，但在拉緊裝置的反應(yīng)速度上與國(guó)外還存在很大差距。對(duì)于不同類型的帶式輸送機(jī)，能否合理安放拉緊裝置的位置極其重要，因?yàn)檫@關(guān)系到皮帶運(yùn)行的穩(wěn)定與效率，考慮到皮帶運(yùn)行的速度和時(shí)間等各個(gè)方面的因素，我們一定要做好合理的實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，便于實(shí)踐操作，防止安全以外的發(fā)生。2.1.2 帶式輸送機(jī)對(duì)拉力系統(tǒng)要求當(dāng)代帶式輸送機(jī)正朝著多元化的社會(huì)科技方向發(fā)展，在本次拉緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也有著至關(guān)重要的作用。在生產(chǎn)操作中，輸送機(jī)的性能好壞對(duì)于生產(chǎn)安全有著至關(guān)重要的作用。好的輸送機(jī)能夠降低皮帶在啟動(dòng)過程中的張力。但在正常運(yùn)行時(shí)皮帶的拉力又不能太低，如若太低，貨物不能穩(wěn)定在皮帶運(yùn)行，皮帶也有可能出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)中對(duì)于輸送機(jī)的控制非常重要，可以通過拉緊裝置力大小的調(diào)節(jié)來(lái)改變輸送機(jī)的狀態(tài)，為此拉緊裝置在本次設(shè)計(jì)中就起到了關(guān)鍵性的作用。拉緊裝置是此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的部分，在皮帶運(yùn)行時(shí)正確利用力的變化來(lái)平穩(wěn)操作，靠的是拉緊裝置與輸送機(jī)的合理配合。下面針對(duì)帶式輸送機(jī)張力裝置的問題分析。2．2 張緊裝置的組成及其主要功能2．2．1 張緊裝置的組成對(duì)于帶小傾角的帶式輸送機(jī)，一般用于拉緊裝置。圖 2-1 拉緊裝置的組成圖示5張緊裝置包括拉小車、拉緊滾筒、拉緊張力產(chǎn)生設(shè)備(如重錘、絞車或拉桿 和油缸等)及其控制系統(tǒng)。小型車對(duì)膠帶特性的影響主要體現(xiàn)在兩方面:一是小型車及其配件，其質(zhì)量、動(dòng)力和靜摩擦系數(shù)均能影響其振動(dòng)特性，間接影響到粘結(jié)的驅(qū)動(dòng)特性。另一方面是緊湊型車在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中的位置會(huì)引起其運(yùn)動(dòng)特性的變化。張緊滾筒是與膠帶直接接觸的張緊裝置的一部分，在運(yùn)動(dòng)時(shí)將會(huì)直接受到影響，同時(shí)膠帶的振動(dòng)特性、慣性質(zhì)量和摩擦系數(shù)將影響膠帶的運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生和控制拉力的裝置是影響膠帶動(dòng)態(tài)特性的主要因素之一。當(dāng)皮帶張力變化拉緊裝置時(shí)如何反應(yīng)，是張緊裝置的核心部分。由此可見，對(duì)帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行優(yōu)化是十分重要的。2.2.2 帶式輸送機(jī)張力裝置的作用(1)使皮帶與傳動(dòng)裝置之間有足夠大的摩擦力，這樣貨物在傳送時(shí)才不會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，避免了危險(xiǎn)事故的發(fā)生。(2)在運(yùn)行過程中，皮帶與傳動(dòng)裝置之間應(yīng)該會(huì)有一小段距離的移動(dòng)，這樣能預(yù)防輸送機(jī)在制啟過程出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。(3)確保輸送帶的每一點(diǎn)都有必要的張力，并限制輸送帶在滾筒上的負(fù)荷。傳送帶的垂直偏轉(zhuǎn)，使傳送帶無(wú)法在滾子的間隙太松，會(huì)使輸送帶失去溝槽，這就使貨物在傳送時(shí)出現(xiàn)偏差，造成皮帶摩擦阻力的減小的情況。(4)在一定條件下可以減少皮帶過大的伸長(zhǎng)，因?yàn)樵诠ぷ鲿r(shí)皮帶會(huì)有一段時(shí)間保持較大的長(zhǎng)。 ，在過渡條件下，皮帶有時(shí)會(huì)永久伸長(zhǎng)，這樣就使用到了帶式輸送機(jī)，因?yàn)樗梢苑乐蛊С霈F(xiàn)過緊或過松的現(xiàn)象。(5)為傳送帶的重新連接和維修提供必要的路線。(6)在長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)中，當(dāng)輸送帶減少和制動(dòng)時(shí)，其動(dòng)載荷出現(xiàn)在傳送帶上，尤其重要的是要確保皮帶不會(huì)在驅(qū)動(dòng)輥上打滑。目前，煤礦豎井或斜井的主帶往往在超載時(shí)打滑，皮帶輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)力是通過滾筒與膠帶之間的摩擦而定的，所以在特定的情況下，皮帶應(yīng)該有超過一定程度的張緊。2.3 帶式輸送機(jī)對(duì)張緊裝置的性能要求帶式輸送機(jī)向高速、長(zhǎng)距離、大容量、高功率方向發(fā)展，因?yàn)殡S著皮帶的長(zhǎng)距離和大變形，提出了對(duì)張力裝置的新要求，根據(jù)膠料皮帶會(huì)以不同運(yùn)行狀態(tài)快速響應(yīng)，以確保皮帶的正常運(yùn)行。2.3.1 自動(dòng)跟蹤性能6對(duì)于長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)，由于輸送帶的高負(fù)荷，輸送帶的粘結(jié)彈性更為明顯，這對(duì)操作條件的穩(wěn)定性，尤其是制動(dòng)特性有很大的影響。運(yùn)輸延伸的距離也增加了輸送帶在運(yùn)行過程中的伸長(zhǎng)，以及傳統(tǒng)的螺旋張力和重量。輸送帶的張緊裝置，如重錘的拉力和絞車的張緊力，由于拉伸距離的限制而難以調(diào)節(jié)，輸送帶張緊要求 1000 米以上，長(zhǎng)距離輸送機(jī)的張力應(yīng)該不僅滿足輸送帶的伸長(zhǎng)，還可以根據(jù)數(shù)量和張力的要求進(jìn)行調(diào)整。另外在起動(dòng)階段應(yīng)做好帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)防滑。帶式輸送機(jī)在低壓條件下可改善輸送帶的使用，減少能源消耗。當(dāng)長(zhǎng)距離和大動(dòng)量帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)能產(chǎn)生足夠的張力以減少傳送帶浪涌現(xiàn)象，保證了輸送機(jī)的可靠啟動(dòng)，使帶式輸送機(jī)滿足輸送帶的要求。張力自動(dòng)實(shí)時(shí)控制應(yīng)選擇性能優(yōu)越、動(dòng)作靈敏的輸送帶張力調(diào)節(jié)裝置。2.3.2 克服系統(tǒng)的滯后性能由于系統(tǒng)的慣性質(zhì)量，產(chǎn)生了慣性力，系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)它也受到摩擦力的影響，這阻礙了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)在傳送帶上張力的變化下，下一個(gè)變化周期已經(jīng)到來(lái)，張緊裝置沒有調(diào)整上一個(gè)周期內(nèi)部張力的變化，導(dǎo)致調(diào)整速度跟不上性能在一定程度上出現(xiàn)滯后，所以拉緊裝置應(yīng)有快速響應(yīng)速度和高靈敏度。導(dǎo)致張力裝置工作不穩(wěn)定的另一個(gè)主要原因是動(dòng)態(tài)應(yīng)力的波動(dòng)。在中國(guó)很少使用軟起動(dòng)，大多數(shù)主電機(jī)啟動(dòng)過程過快，且輸送帶的應(yīng)力峰值沖擊張力裝置力傳感器，例如峰的峰值，持續(xù)了一定的時(shí)間，導(dǎo)致張力裝置從一個(gè)開始還沒完成，又進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。2.3.3 克服工作條件的變化磁帶機(jī)的工作條件不斷變化，如滿載起動(dòng)、空載起動(dòng)、滿載運(yùn)行，空載運(yùn)行，滿載減速，空載減速，預(yù)拉伸等。(1)起始條件當(dāng)輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，輸送帶松散的一側(cè)會(huì)突然放松和拉伸，張力裝置應(yīng)擰緊。此時(shí)速度應(yīng)該足夠快，以補(bǔ)充輸送帶的伸長(zhǎng)，減少輸送帶松散側(cè)對(duì)緊邊的影響。不僅如此，輸送機(jī)可以平穩(wěn)、可靠、良好地啟動(dòng)，從而輸送帶得到保護(hù)。在啟動(dòng)階段，要求張緊裝置提供足夠的張緊力，如果張緊力小，輸送帶就會(huì)打滑，所以不能啟動(dòng)。如果張力過大，就會(huì)發(fā)生斷帶事故。與此同時(shí)，當(dāng)輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，要求張力比穩(wěn)定運(yùn)行強(qiáng) 1.4 倍或 1.5 倍，所以在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)該自動(dòng)擰緊輸送機(jī)。(2)制動(dòng)條件制動(dòng)工況包括自由制動(dòng)和有力制動(dòng)兩種工況在動(dòng)力作用的情況下，系統(tǒng)的慣性可以達(dá)到停車目的的工作狀態(tài)就叫自由制動(dòng)。當(dāng)7有一個(gè)自由的停止時(shí)，通常會(huì)有很大的影響，所以需要張緊裝置快速反應(yīng)以產(chǎn)生影響。對(duì)于具有長(zhǎng)距離和大彈性模量的帶式輸送機(jī)而言，停車比加速更為危險(xiǎn)，控制更難。分析表明，在停車過程中可以產(chǎn)生內(nèi)部存儲(chǔ)應(yīng)力。這種特殊的動(dòng)應(yīng)力比驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在加速時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)力要大得多，這需要長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)必須通過動(dòng)力分析，如對(duì)起動(dòng)電源故障和緊急停車等進(jìn)行深入研究從而了解這種工作條件所造成的危害。(3)錯(cuò)誤工況條件a 隨著輸送機(jī)速度的不斷提高，輸送機(jī)的軟起動(dòng)器可以得到有效的解決起動(dòng)過程中的沖擊問題，但啟動(dòng)和制動(dòng)的加速度小，需要設(shè)備的熱容在加載過程中吸收能量耗散。制動(dòng)的減速小，也減少了設(shè)備的安全性，輸送機(jī)的安全對(duì)緊急情況的響應(yīng)也較小。當(dāng)斷帶或傳送帶被物體卡住時(shí)，設(shè)備可以立即停止帶式輸送機(jī)。當(dāng)傳送帶出現(xiàn)滑移時(shí)，張力裝置在滑移時(shí)能自動(dòng)增加拉力。b 停電 當(dāng)停電時(shí)，擰緊絞車鎖緊，使輸送機(jī)系統(tǒng)關(guān)閉，這將導(dǎo)致張緊裝置的張力要比絞車引起的張力大得多。所以在開始傳送帶之前，應(yīng)盡量減少壓力。否則，輸送機(jī)將啟動(dòng)，它會(huì)對(duì)皮帶產(chǎn)生很大的影響。(4)穩(wěn)定工況時(shí)間變化負(fù)荷。a 空載運(yùn)行帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的力不斷變化使輸送帶移動(dòng)，這對(duì)于長(zhǎng)距離和大型運(yùn)輸機(jī)的大型運(yùn)輸來(lái)說(shuō)更為明顯，張緊裝置可根據(jù)動(dòng)態(tài)張力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)張力。b .滿載運(yùn)行當(dāng)帶式輸送機(jī)滿載時(shí)，負(fù)載對(duì)輸送帶有很大的影響，會(huì)使其邊緣偏轉(zhuǎn)，這就要求張緊裝置能平衡沖擊力和減小撓度。通常帶式輸送機(jī)滿載開始，因?yàn)槌霈F(xiàn)故障很難在停車前把所有材料從傳送帶上取下來(lái) ，這個(gè)問題必須在計(jì)劃中考慮。當(dāng)帶式輸送機(jī)滿載時(shí)，需要更大的牽引力才能克服慣性力的靜態(tài)阻力，當(dāng)牽引力能克服靜阻力時(shí)，就需要拉力也會(huì)做出相應(yīng)的改變來(lái)使整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)有效的進(jìn)行。重錘張緊裝置1)錘式張緊裝置的組成皮帶式輸送機(jī)的錘緊裝置是由拉緊小車、重錘、滑輪組、鋼絲繩等組成。重量張緊裝置的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。8圖 2-2 重錘拉緊裝置1 臂帶 2 張緊輥 3 軸承座 4 滑塊 5 重錘 6 拉緊小車重錘張緊裝置是最簡(jiǎn)單、最廣泛使用的張緊裝置，質(zhì)量較大。錘頭本身的重量實(shí)現(xiàn)了輸送帶的自動(dòng)張力，從而保證了各種工況下的張力保持不變。它可以使整個(gè)裝置有足夠的摩擦力，防止皮帶伸長(zhǎng)時(shí)摩擦力不足，限制每個(gè)托輥之間垂度，使功能正常運(yùn)行。重量張緊裝置適用于固定的長(zhǎng)途運(yùn)輸機(jī)器，對(duì)環(huán)境的使用沒有特別的要求。2)錘式張緊裝置的布置重錘張緊裝置一般使用在帶固定裝置的帶式輸送機(jī)尾部，如果尾部空間小，它也可以用于機(jī)身中部。它依靠錘的重量來(lái)擰緊傳送帶，調(diào)整拉緊力可以有不同的效果。理論上它可以保持恒定的張力，但它實(shí)際上是一個(gè)重錘，它不是恒力張緊裝置，而附加動(dòng)載荷是由重錘張緊系統(tǒng)的振動(dòng)特性產(chǎn)生的，這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)是非常重要的。對(duì)于大多數(shù)重錘擰緊裝置，張緊裝置本身存在摩擦阻力，存在死亡區(qū)域，但死亡面積并不大，可以充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，并且可靠性強(qiáng)。3)重型皮帶張緊裝置的負(fù)面影響使用此拉緊裝置雖然能夠獲取恒定的拉力使貨物穩(wěn)定運(yùn)行，但有時(shí)也會(huì)有一定的缺陷。(1)使用重型拉緊可以把拉力穩(wěn)定到固定大小，防止出現(xiàn)打滑或脫落現(xiàn)象。重錘的拉力在開始運(yùn)動(dòng)時(shí)就隨著帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)而確定，而在貨物運(yùn)行時(shí)拉力大小是不變的，但當(dāng)貨物運(yùn)到指定地點(diǎn)需要停止時(shí)，這時(shí)需要的皮帶拉力應(yīng)該減小，但重型拉緊系統(tǒng)拉力是恒定的，這就使貨物安全停放出現(xiàn)了困難，從而嚴(yán)重影響了皮帶拉緊裝置的使用壽命。(2)此種拉緊裝置占地面積較大，使用時(shí)應(yīng)該有足夠大的使用場(chǎng)所，這是我們應(yīng)該考慮的。另外拉力是恒定的，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，維修是有一定困難的。(3)在啟動(dòng)的過程中，由于過程迅速，重錘的晃動(dòng)較為劇烈，貨物偏移，皮帶打滑的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，同時(shí)皮帶的使用壽命會(huì)大大降低，不利于安全生產(chǎn)工作的進(jìn)行。(4)在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)，運(yùn)行或停止時(shí)，系統(tǒng)所需拉力大小是不同的，這就需要安裝9不同的分配拉力裝置，過程較為繁瑣，工作量較大。自動(dòng)液壓張緊裝置1)自動(dòng)液壓張緊裝置的組成及原理介紹皮帶輸送機(jī)自動(dòng)液壓張緊裝置主要由液壓泵、油缸和蓄能器等組成。這種裝置油缸固定，用鋼絲把拉緊小車與液壓缸的活塞桿連接成一個(gè)整體，便于操作，結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單。眾所周知，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)階段由啟動(dòng)，正常運(yùn)行和制動(dòng)停止三個(gè)階段構(gòu)成，我們所使用的拉緊裝置主要控制的就是前兩個(gè)階段的拉力變化，實(shí)現(xiàn)電能，液壓能，機(jī)械能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。在系統(tǒng)的啟動(dòng)中，由于貨物要穩(wěn)定向前運(yùn)動(dòng)，這就要求一定的摩擦力來(lái)完成。根據(jù)物理學(xué)知識(shí)的分析，這就要求皮帶的拉力要比輸送機(jī)提供的拉力要大一些。在貨物運(yùn)行時(shí)，此時(shí)皮帶拉緊力就要小一些才能使貨物快速的移動(dòng)。所以，皮帶拉力啟動(dòng)時(shí)較大一些，在正常運(yùn)行時(shí)小一些。在這兩種工況之中，液壓油缸應(yīng)該能夠由此提供兩種不同的拉力進(jìn)行控制。另外在工作時(shí)由于受到外界環(huán)境的干擾，皮帶可能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于拉緊狀態(tài)，或者皮會(huì)出現(xiàn)大范圍內(nèi)的波動(dòng)，這就需要蓄能器進(jìn)行及時(shí)的調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)快速的恢復(fù)正常。 液壓拉緊系統(tǒng)如圖 2-3 所示張緊站用于油缸前腔內(nèi)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)泵出油，從而使氣缸活塞桿產(chǎn)生張力，張力由溢流閥 3 控制。在一定范圍內(nèi)使用兩個(gè)壓力繼電器來(lái)控制液壓系統(tǒng)的壓力從而控制張力。在一定條件下，可以由兩個(gè)繼電器根據(jù)拉力大小的判斷決定液壓油泵的出油或進(jìn)油。當(dāng)油泵電機(jī)停止時(shí)，穩(wěn)定的拉力由蓄能器保證，以保證皮帶的正常運(yùn)行。2-3 自動(dòng)液壓拉緊站系統(tǒng)圖101 粗過濾器 2 油泵 3 電動(dòng)機(jī) 4 精過濾器 5 手動(dòng)換向閥 6 液控單向閥 7 壓力泵 8 油缸 9 動(dòng)滑輪 10 拉緊小車 11 蓄能器 12 開關(guān)閥 13 溢流閥 14 溢流閥 YJ1 YJ2 YJ3 壓力繼電器2）自動(dòng)液壓張緊裝置的特點(diǎn)自動(dòng)液壓裝置在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，其自動(dòng)調(diào)節(jié)極大節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間，節(jié)約了成本。當(dāng)啟動(dòng)和運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)，張力需要不同。該裝置具有以下特點(diǎn)：(1)開始張力和正常運(yùn)行張力可以根據(jù)皮帶輸送機(jī)的張力調(diào)整。(2)與其他類型拉緊裝置相比，液壓拉緊裝置相關(guān)技術(shù)較為先進(jìn)。(3)當(dāng)斷裂帶自動(dòng)停止并自動(dòng)打滑時(shí)，可以自動(dòng)增加張力的保護(hù)性能;(4)其組裝較為精密，同時(shí)占地面積較小(5)在操作過程中，工作人員不需要跟著機(jī)器走，在距離較遠(yuǎn)的控制站就能完成生產(chǎn)作業(yè)。3)液壓拉緊裝置拉力不足在裝置控制方面由于繼電器的使用，這就造成了系統(tǒng)拉力不能跟隨貨物運(yùn)行及時(shí)調(diào)節(jié)到所需大小，貨物運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)遲緩現(xiàn)象。正是因?yàn)樯鲜鲈?，系統(tǒng)響應(yīng)不能及時(shí)跟上，造成了皮帶在運(yùn)送貨物時(shí)出現(xiàn)時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象，速度大小難以掌控。113 皮帶張緊器液壓拉緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中首先應(yīng)當(dāng)對(duì)各種張力裝置工作方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，由此實(shí)驗(yàn)人員在對(duì)以往的拉緊裝置進(jìn)行合理分析后，盡量使研究趨于滿足輸送帶不打滑，保證輸送在滾筒的垂直要求下張力最小化。在帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)存在張力過大問題，如何解決類似相關(guān)問題，使系統(tǒng)穩(wěn)定進(jìn)行是我們所要達(dá)到的目的。為了實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行時(shí)帶式輸送機(jī)能夠以恒定張緊力運(yùn)送貨物，本文采用了液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)拉緊裝置進(jìn)行改進(jìn)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)液壓缸進(jìn)行控制，建立合理有效的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。3.1 帶式輸送機(jī)液壓伺服張緊系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3.1.1 液壓拉緊裝置的構(gòu)成和工況分析（1）拉緊裝置的構(gòu)成液壓伺服張緊器由液壓泵，油缸，繼電器，伺服閥，力傳感器，放大器，控制箱等一系列重要結(jié)構(gòu)組成。液壓拉緊系統(tǒng)圖如 3.1 所示。（2）工作條件狀況分析通過以上的分析可知，在整個(gè)系統(tǒng)的制啟過程中，我們運(yùn)送貨物所需要的拉力大小是不同的。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所需拉緊力要比啟動(dòng)時(shí)拉力小很多。這就需要我們明確在兩種工況下拉力大小能做到合理的調(diào)節(jié)。如圖 3.1 所示，此種設(shè)計(jì)方案是在油缸得進(jìn)油管道中安裝伺服閥，使其并聯(lián)接入。這種接入方式使皮帶運(yùn)行時(shí)拉緊力大小可以穩(wěn)定操控。此解決方案可緊固進(jìn)油管并連接電液伺服閥控制油路，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)張力的實(shí)時(shí)控制。從圖中可以看出，在整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)之前，首先打開拉緊裝置，油缸拉力逐漸增大，當(dāng)增加到一定程度后，就能夠啟動(dòng)輸送，此時(shí)我們的繼電器 7 會(huì)發(fā)出拉力足以啟動(dòng)的信號(hào)。在啟動(dòng)之前，5是打開的，15 是關(guān)閉的，而 6 是打開的。在啟動(dòng)后，在 7 發(fā)出信號(hào)時(shí)，5 迅速關(guān)閉，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)由 15 來(lái)控制，此時(shí) 15 能夠?qū)φ＿\(yùn)行條件下的油缸壓力大小進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。12圖 3-1 液壓張緊裝置拉緊站系統(tǒng)圖1 粗過濾器 2 油泵 3 電動(dòng)機(jī) 4 精過濾器 5 手動(dòng)換向閥 6 開關(guān)閥 7 壓力繼電器 8 壓力表 9 油缸 10 拉力傳感器 11 動(dòng)滑輪 12 改向滑輪 13 拉緊小車 14 慢速絞車 15 電液伺服閥 16 蓄能器 17 溢流閥 18 油箱該系統(tǒng)需要快速啟動(dòng)，即液壓缸必須快速擰緊原始松緊帶并啟動(dòng)膠帶機(jī)。在這一過程當(dāng)中，皮帶的下支帶會(huì)因此迅速拉緊，輸送機(jī)和液壓油缸應(yīng)當(dāng)迅速響應(yīng)。在正常情況下，正是因?yàn)榇藭r(shí)的皮帶處于拉緊狀態(tài)，造成了液壓油缸活塞桿的位移量很小，這就會(huì)造成油流量不足，系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)不到理想的狀態(tài)。針對(duì)這一問題，在系統(tǒng)中加入了蓄能器，這一裝置不僅解決了油量不足的問題，還為系統(tǒng)提供了一個(gè)穩(wěn)定而又可靠的拉緊力。在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，液壓拉緊裝置通過伺服放大器和電液伺服閥對(duì)液壓缸的流量和壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使系統(tǒng)得到所需要的相應(yīng)拉力大小。為此我們可以根據(jù)下圖進(jìn)行分析圖 3-2 電液力伺服控制系統(tǒng)原理圖把系統(tǒng)中理論上的拉緊力轉(zhuǎn)換為電力訊號(hào) Ur 作為電液力伺服控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)，由上圖知，電力訊號(hào) Ur 需要與力傳感器傳出的訊號(hào) Uf 進(jìn)行比較，從而得到一個(gè)新的訊號(hào) Uc，此信號(hào)經(jīng)過經(jīng)過放大器后進(jìn)入電液伺服閥，此信號(hào)可以控制閥口的大小，然后此訊號(hào)可以進(jìn)入液壓缸從而控制油缸的輸出壓力。從圖中不難看出，輸入的訊號(hào) Ur 與得到13的結(jié)果液壓油缸壓力是相對(duì)應(yīng)的。3.1.2 伺服張緊裝置的特點(diǎn)（1）自動(dòng)張力調(diào)整本文設(shè)計(jì)的液壓張緊裝置可以根據(jù)帶式輸送機(jī)的工作條件和輸送帶上的張力進(jìn)行設(shè)置。傳送帶啟動(dòng)時(shí)，不同的要求會(huì)隨意調(diào)整張力,系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)后，它將被命令程序自動(dòng)運(yùn)行，以確保傳送帶工作在理想狀態(tài)。它還可以在正常操作條件下實(shí)時(shí)控制，在皮帶正常工作時(shí)而使帶式輸送機(jī)的拉緊張力保持在較小的水平，此時(shí)系統(tǒng)的其他數(shù)據(jù)基本上是保持不變的。此種拉緊張置于其他方式相比較，功率較小，并且極大的降低了帶式輸送機(jī)在使用過程中的人力與財(cái)力。（2）響應(yīng)速度快在系統(tǒng)的啟動(dòng)過程中，皮帶的一邊會(huì)因?yàn)閱?dòng)而被突然拉緊，在正常生產(chǎn)作業(yè)中皮帶很容易被拉斷，為此當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，本次設(shè)計(jì)中的液壓油缸就起到了至關(guān)重要的作用，在蓄能器的作用下，此裝置可以補(bǔ)償皮帶的突然拉緊，同時(shí)還可以預(yù)防皮帶另一端的松動(dòng)。在運(yùn)送貨物時(shí)，系統(tǒng)的電液伺服閥可以將拉緊力控制在一定的范圍內(nèi)，極大的增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。（3）易于調(diào)節(jié)系統(tǒng)拉緊裝置與輸送機(jī)緊密的連接在了一起，極大節(jié)約了操作人員的操作時(shí)間。3.2 建立液壓張緊系統(tǒng)模型在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，伺服閥與液壓油缸是緊密相關(guān)的，是電液伺服閥將電力訊號(hào)傳入的液壓油缸從而控制油缸壓力的。從整體來(lái)看，二者作用是相互的，為此，在建立系統(tǒng)模型時(shí)，二者最好可以分開來(lái)分析，這樣可以輕松的得到兩者的動(dòng)態(tài)變化。3.2.1 建立液壓缸閥控制的相關(guān)表達(dá)式在建立表達(dá)式過程中，我們應(yīng)當(dāng)首先明確影響此方程表達(dá)式的因素是閥和液壓油缸相關(guān)參數(shù)，另外皮帶所載物料與拉緊小車對(duì)參數(shù)表達(dá)也是有一定影響程度的。在分析過程中，為了得到相關(guān)變量之間的關(guān)系，盡量把方程表達(dá)式盡量線性化表達(dá)，這樣我們就可以由一個(gè)變量來(lái)觀察另一變量的變化。此種線性表達(dá)在其他領(lǐng)域也是較為常見實(shí)用的。我們可以把整個(gè)工件的研究集中在一個(gè)點(diǎn)上，采用逐點(diǎn)分析的方法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行研究。此次研究我們要得到拉緊裝置力變化的傳遞函數(shù)，可以先把它分成多個(gè)方程式，然后再進(jìn)行綜合處理。閥口控制液壓缸模型如圖 3.3 所示l]滑閥流動(dòng)量表達(dá)式我們已經(jīng)在上述提到了線性化處理的方法，對(duì)于滑動(dòng)閥表達(dá)式的獲取，我們就可以14采用此種方法。為了實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)閥的線性表達(dá)，我們應(yīng)當(dāng)本著以下幾個(gè)原則進(jìn)行：（1）滑動(dòng)閥的不對(duì)稱性讓我們可以假定流量前的系數(shù)大小是相等的（2）由于有些系統(tǒng)量對(duì)我們函數(shù)的推導(dǎo)影響不大，在這里我們可以忽略不計(jì)的（3）系統(tǒng)中各閥應(yīng)當(dāng)具有很高的靈敏響應(yīng)度，即一點(diǎn)微小變動(dòng)使我們?cè)谙到y(tǒng)中是可以觀察到的。（4）供給壓力 Ps 恒定，返回壓力 Po 為零。圖 3-3 三通閥控制不對(duì)稱缸的原理圖根據(jù)上述條件，閥的線性相關(guān)表達(dá)式可以用增加量的形式表示如下： ?????=???????????????+???????????????在公式中，閥芯的位移量與輸入電流的大小是正相關(guān)變化的。以下將伺服閥的三個(gè)閥系數(shù)定義為：A 流量變化系數(shù) Kq ????=??????????次參數(shù)是流量特性方程的斜率B 流量壓力系數(shù) Kc ????=???????????15這是壓力流量特性曲線的斜率,前面為負(fù)號(hào),使其變?yōu)檎?。另外還有壓力增益 Kp????=????????這是壓力特性曲線的斜率。根據(jù)閥門系數(shù)的定義，滑閥（3.1）的線性流量可表示為 ?????=???????????????????因?yàn)樗欧刂崎y在工作過程中變化是非常微小的，故而我們可以把它的數(shù)值絕對(duì)化，即絕對(duì)值，所以閥門的線性流量公式（3-5）也可寫成： ????=?????????????????2）流量的連續(xù)變化特性為了得到相關(guān)線性表達(dá)式，我們可以本著以下幾個(gè)原則進(jìn)行：（1）在連接的各個(gè)油管中，盡量使油管粗一些，這樣可以忽略摩擦力對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響;（2）在油缸活塞的兩個(gè)空間盡量避免飽和和氣穴現(xiàn)象，這就使油缸各點(diǎn)的壓力都是相同的。（3）油溫和體積模量不變;（4）液壓缸兩室在任何情況下的泄漏現(xiàn)象都應(yīng)該是相同的（5）活塞在液壓缸的兩個(gè)工作室的相同容積下進(jìn)行微動(dòng)。根據(jù)流量持續(xù)性的特點(diǎn)，流入液壓缸控制裝置的流量可用以下表達(dá)式表示：????=??????????????+????????+??????????????????Ap: 液壓缸進(jìn)口室的活塞有效面積Xp: 活塞位移Cφ:泄漏總系數(shù)16Βe:有效彈性量Vt：進(jìn)油室體積3）增加液壓缸壓力方程由于負(fù)載因素影響，我們必須在一定程度上增加油缸壓力，增大對(duì)系統(tǒng)的控制，使作業(yè)平穩(wěn)有效的進(jìn)行。在啟動(dòng)時(shí)慣性拉力有時(shí)是很大的，這是我們不可忽視的。液壓缸張緊裝置的原理和功率模型如圖 3-4 所示。圖 3-4 液壓缸拉緊裝置動(dòng)力模型由于液壓張緊器瞬時(shí)工作，我們可以忽略瞬時(shí)啟動(dòng)時(shí)個(gè)別力的變化。我們可以將拉緊小車和活塞桿一起記為總質(zhì)量 M.擰緊小汽車與軌道之間的摩擦具有摩擦作用，其尺寸為 Fz,大小為 mΩgfr 有方向性。液壓缸的輸出力增量方程為?????=?????????=??????2????????2+??????????????+??????+????3.3 系統(tǒng)模型仿真分析系統(tǒng)模型仿真分析是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高度全面的新興學(xué)科。它涉及到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在系統(tǒng)仿真當(dāng)中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用尤為重要。目前，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為一個(gè)綜合分析系統(tǒng)模型的不可或缺的工具，因?yàn)殡S著社會(huì)的發(fā)展，綜合考慮各個(gè)方面的因素，為了獲取巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，必須將其應(yīng)用于方便，安全和節(jié)約的研究部門系統(tǒng)。在社會(huì)的各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，系統(tǒng)仿真在各項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)之前把各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行真實(shí)的放大，或多或少的避免了在實(shí)踐過程當(dāng)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。通過上述的計(jì)算，我們已經(jīng)設(shè)定了具體的計(jì)算模擬數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)仿真的過程中這些數(shù)據(jù)可以讓我們看到我們此次的設(shè)計(jì)是否合理，為此我們可以引用液壓仿真，液壓仿真可以讓我們看到在仿真過程中系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化。讓我17們可以真實(shí)看到液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中存在的不合理與不足之處。在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化之中，液壓仿真可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的運(yùn)行與分配，使我們?cè)谙到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化中有機(jī)會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行合理優(yōu)化和控制。另外，研究人員可以在液壓仿真中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的不足之處進(jìn)行自我改進(jìn)，觀察參數(shù)是否和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性合理配置，若有改進(jìn)之處隨時(shí)更改。仿真技術(shù)在軍事和科技研發(fā)中具有較高的價(jià)值，其使用方式替代了以往研究人員的假想和猜測(cè)，增加了人們對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)成功的可能性，極大的促進(jìn)了當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展。在本次的設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)各項(xiàng)拉緊裝置和液壓缸數(shù)據(jù)的選取對(duì)本次的設(shè)計(jì)成功有重要的作用。當(dāng)然還有一些必要軟件是我們所需要的。目前較為常用的軟件是 simulink,此軟件是眾多軟件中應(yīng)用最為廣泛的使用軟件，其他軟件只使用在個(gè)別領(lǐng)域之中。在本次仿真中，需要用到 simulink 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，計(jì)算，編程，顯示結(jié)果并進(jìn)行驗(yàn)證。在本次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先我們應(yīng)該根據(jù)通過計(jì)算獲得的函數(shù)建立函數(shù)模型，根據(jù)軟件獲取所需要的圖像變化的信息，例如各時(shí)間變化量和各個(gè)峰值的變化。通過使用 simulink，我們可以隨時(shí)更改系統(tǒng)仿真的各個(gè)數(shù)據(jù)，以便很快使系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)達(dá)到我們所需要的效果。另外，它還可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)的步驟，使實(shí)驗(yàn)具有穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，實(shí)驗(yàn)得到的圖像數(shù)據(jù)的顯示結(jié)果直觀明確，圖像變化也較為清晰?？偠灾?，實(shí)驗(yàn)必須先選定好數(shù)據(jù)，然后編程得到所需代碼，最后代入仿真系統(tǒng)中得到實(shí)驗(yàn)所需結(jié)果。3.3.1 實(shí)驗(yàn)仿真數(shù)據(jù)（1）在本次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)仿真所需數(shù)據(jù)見表 3. 1 表 3-1 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)（2）張緊缸的技術(shù)參數(shù)1 確定氣缸工作移動(dòng)量 s從圖 3.1 我們可以看到 s=1/2L18S 油缸移動(dòng)量L 拉緊小車移動(dòng)量通過查閱相關(guān)資料，皮帶受拉力產(chǎn)生的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)研究尤為重要，皮帶會(huì)由張力引起彈性變形，長(zhǎng)期使用后皮帶會(huì)產(chǎn)生永久性變形。根據(jù)這篇文章的傳送帶的長(zhǎng)度是 1000m計(jì)算，拉緊小車行程為 10m，氣缸行程 s = 5m。從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，氣缸可以在輸送機(jī)安裝期間進(jìn)行初始緊固，并將張力施加到次級(jí)張力上。并且在實(shí)驗(yàn)中有滾筒的存在，此裝置降低了在皮帶制啟過程中皮帶因過度拉緊產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)它還可以增加皮帶運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。所以，確定氣缸行程 s = 2m2 確定氣缸內(nèi)徑氣缸拉力可以計(jì)算如下??=????(??2???2)/4000D 氣缸內(nèi)徑，mmd 活塞桿直徑，d = D/2，mmp 工作油壓，MPa在本系統(tǒng)中，由于鋼絲的纏繞方法不同，力的計(jì)算方式是不同的，所以我們用到的力 F = 2Fl,Fl 是緊固托架所需的張力。根據(jù)皮帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)要求，手推車的最大緊固力為 150KN，然后 F = 2×150 = 300（KN） 。確定 p = 21MPa，代入上述公式，即：??=????(??2???2)/4000??=(16000??/3????)1/2=155.8????取 D=160mm,d=90mm,根據(jù)載荷力和速度的設(shè)計(jì)要求，選用不對(duì)稱液壓缸作為張緊器的實(shí)施方案部件和氣缸的參數(shù)如表 3.2 所示3-2 油缸的技術(shù)參數(shù)（3）選擇電液伺服閥19在本次拉緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，因?yàn)樾枰o裝置靈敏度較大，市場(chǎng)上并沒有體型小，流量大的拉緊裝置，故而選取體型較大的液壓伺服閥。本文選用的是由北京機(jī)床研究所QDYl 選定的 G200-15 型扭力馬達(dá)電液伺服閥： 恒流量（無(wú)負(fù)載）200L / min，額定電流 15mA，幅度帶寬 100Hz。令伺服閥： ????=????=21??????穩(wěn)態(tài)情況：????=14??????有載流量；=115L/min Q??=????0?????????????可求得液壓缸輸入時(shí)的最大速度：V1=Q??????=130????/??液壓缸輸入時(shí)的最大速度：??2=????0????=225????/??（4）閥控缸相關(guān)參數(shù)具體參數(shù)如表 3-3 所示，根據(jù)選定的組件從相關(guān)數(shù)據(jù)中選擇。閥門流量壓力系數(shù)：????= ????2(?????????)= 1152(21?14)×106=1.37×10?10??3/???????閥流量系數(shù)：????=11515=1.28×10?4??3/???????表 3-3 閥控缸的相關(guān)參數(shù)203.3.2 由仿真函數(shù)求得系統(tǒng)函數(shù)傳遞值由以上得傳遞函數(shù)為??(??)??(??)= ??0??????(??)(??2??2+1)(??????+1)(??2??02+2??0??0??+1)接下來(lái)我們把相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)代入上述函數(shù)方程式中，就會(huì)得到相應(yīng)的傳遞函數(shù)。??????=????+????=1.37×10?10+2.435×10?13負(fù)載的固有頻率：????= ??????= 200×1034000=7.07??????/??液壓彈簧鋼度：N/m???=????????2??1 =6.9×103 ×137372×10?1213737×10?6×1 =9.48×10?6由于 K《Kh，液壓彈簧與負(fù)載彈簧偶合的剛度與阻尼系數(shù)之比為????≈????????????2=1.37×10?10×200000137372×10?12 =0.145??????/??液壓固有頻率???=???????= 9.48×106??/??4000????=48.7??????/??所以系統(tǒng)開環(huán)增益為21??0=??0????????????????????????=1.28×104??0??????????根據(jù)前面的分析，液壓固有頻率變化范圍是很容易確定的，變化范圍不大，易于使用。而液壓阻尼比大小波動(dòng)范圍較大，工作條件不同帶來(lái)的效果差別是很大的，所以它不易確定。實(shí)際測(cè)量一般在 0.2 - 0.7 變化，這里取阻尼比的大小為 0.7對(duì)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得到的固有頻率約是 100Hz，此值遠(yuǎn)大于以上數(shù)值，可以用比例來(lái)劃分大小。所以程序框圖可以簡(jiǎn)化，如圖 3.5 所示。圖 3.5 力控制系統(tǒng)圖通過分析，得到的函數(shù)是??(??)??(??)= 1.28×104??0??????????(0.02??2+1)(6.9??+1)(0.00042??2+0.04??+1)此函數(shù)就是我們要進(jìn)行仿真時(shí)所要用到的函數(shù)。22結(jié)論（1） 帶液壓油缸可以補(bǔ)償皮帶運(yùn)行時(shí)的力的損失，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定工作程度。（2） 帶式輸送機(jī)應(yīng)用較為廣泛，此裝置在工作時(shí)要求靈敏度較高，反應(yīng)迅速。（3） 液壓拉緊裝置是我們研究的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)出優(yōu)良的拉緊裝置能夠節(jié)約工作時(shí)間，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并能增加操作的安全系數(shù)。（4） 伺服拉緊裝置反應(yīng)較為迅速，拉緊力大小還可以易于調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)化了以往的拉緊裝置。（5） 根據(jù)液壓閥等相關(guān)部件建立合理的線性模型，線性化的模型可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)仿真，便于我們得出結(jié)論。（6） 在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，無(wú)論怎樣都要保證所選參數(shù)的正確性與合理性。（7） 油缸活塞能夠符合系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行移動(dòng)，不能出現(xiàn)較大的誤差。23致謝在不經(jīng)意間我們大學(xué)四年的時(shí)光已經(jīng)走完，在此感謝四年來(lái)陪伴我的朋友們，在畢業(yè)論文即將完成之際，感謝我的導(dǎo)師 XXX 老師這幾個(gè)月來(lái)的悉心指導(dǎo)，使我能夠順利完成此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在選題之初，感覺這次的題目有一些困難，但在老師的指導(dǎo)下我漸漸的領(lǐng)悟了在設(shè)計(jì)時(shí)的一些技巧，于是思路漸漸明朗起來(lái)。在設(shè)計(jì)中有些計(jì)算非常難以理解，好在經(jīng)過導(dǎo)師指導(dǎo)，經(jīng)過查閱資料發(fā)現(xiàn)并沒有想象中的那么困難，一些深?yuàn)W難懂的地方都可以理解透徹。最后在這里向幫助我的導(dǎo)師和朋友們表示衷心的的感謝！同時(shí)感謝參加答辯的各位老師：你們辛苦了！24參考文獻(xiàn)[1]徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000． [2]許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動(dòng)，機(jī)械工業(yè)出版社，2007[3]陳國(guó)定，吳立顏.機(jī)械設(shè)計(jì)，高等教育出版社，2013 [4]裘新建，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，高等教育出版社，2010 [5]孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理，高等教育出版社，2015[6]朱顏，張雨震.礦車清掃機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].湖南農(nóng)機(jī)，2013 [7]陳文，孫