大型带式输送机传动装置的设计研究.pdf

第 2 4卷第 3 期 2 0 0 5年 9月 成都大学学报 自然科学版 J o u rna l o f C h e n g d u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e V o 1 ． 2 4 No ． 3 S e p ． 2 0 0 5 文章编号 1 0 0 4 5 4 2 2 2 0 0 5 0 3 0 1 8 6 0 2 大型带式输送机传 动装置 的设计研 究 段钦华 ，杨 实如 成都 大学机械 工程 系 成都 6 1 0 1 0 6 摘要本文根据差动轮系自由度等于2的特点，在太阳轮上安装磁粉制动器，从而得到 了一种新型的传动装 置。可以解决大型带式输送机的驱动和负载起动问题．文中还论述了这种装置的工作原理 ，并给出了这种传动 装 置的设 计及 计算方法． 关键词带式输送机；差动轮 系；磁粉制动器；传动装置 中图分 类号 T H1 3 2 ． 4 2 5 文献标识码 A 0 引 言 1 工作原理 对于大型带式输送机 。 如果 以机器稳 定运转 时所需功率选择 电动机， 则很可能 因负载大而不 能起动或因起动 电流大而损坏 电动机 ；如果 按起 动要求选择电动机 ， 则进人稳定运转状态后 ， 会 因 电动机功率过大而造成浪费． 同时 ， 这种“ 硬起动” 方式因起动时间短 、 冲击大 而使输 送带承受瞬 间 拉力过大 ， 易造成输送带过早松 弛和其它零部件 的损坏． 因此 ， 这种传 动装置除应 能减速、 节 fl l - 。 还 应能控制起动和停车过程 中的加、 减速度 。 以延长 输送带和其它零部件的使用寿命． 图 1为应用差动轮系和磁粉制动器组成 的传 动装置 ， 可以解决以上问题． 图 1 带式 输送机传 动装置简 图 图 1中， 轮 a , g 、 b和转臂 H构成 N G W 型差动 轮系； 轮 1 、 2 、 2 和 3为定轴轮系； 在轮 a轴上装有 一 个磁粉制动器 和一个机械制动器． 其工作过 程如下 1 当机械制动器松开 ， 磁粉制动器不通电时 开启电动机 。 因转臂 H与带式输送机 的滚筒轴相 联 ， 负载很大 ， 故处 于静止状态 ， 但轮 a可 以空转． 因此 ， 电动机几乎属空载起动 ， 起动 电流不大． 2 给磁粉制动器中的励磁线圈通 电， 待电动 机转速稳定之后 ， 给磁粉制动器的励磁线圈通 电， 制动器中的磁粉被转子上 的电磁 铁吸引 ， 聚集在 定子与转子的间隙 中， 产生制动力矩． 随着 电流逐 步增大， 制动力矩也增大 ， 轮 a的转速逐渐降低 ， 转 臂 H的转速则逐渐升高． 通过控制励磁电流增 大 的速率 ， 可 以控制输送机起动时 的加速度． 当轮 a 被完全制动时 ， 带式输送机达到工作转速 ， 起动过 程完成． 因起动过程缓慢 。 可按机器稳定运转时所 需功率选择电动机． 3 用机械式制动器替代磁粉制动器 ， 起动过 程完成之后 ， 为防止 磁粉制动器 因工作 时间长 而 产生高温 ， 失去制动作用⋯． 应随即用机 械式制动 器 盘式或带式制动器 将 轮 a轴制动 ， 然后励磁 线圈断电． 4 磁粉制动器逐步松开 。 先用磁粉制动器替 收稿日期2 0 0 5 0 5 2 3 作者简介-段钦华 1 9 4 4一 ，教授，从事机械设计方面的教学和科研． 维普资讯 第 3期 段钦华， 杨实如 大型带式输送机传动装置的设计研 究 1 8 7 代机械制动器 制动 ， 然后逐渐减小励磁 线圈中的 电流强度 ， 随着轮 a 转速逐渐升高， 而转臂的转速 将逐渐降低 ， 直到完全停止 ， 再关闭电源． 2 设计与计算方法 2 ． 1 传动比计算 因大型带式输送 机滚筒转速一般较低 ， 用两 级定轴齿轮传动和一级行星齿轮传动减速． 当轮 a轴被制动时 ， 差动轮系变为行星轮系， 整个传动的传动 比为 i 1 Hi 1 3 i Hi l 3 1 1 ／ i N G W 型轮系的效率一般较高， 综合考虑承载能 力和结构合理陛等因素， 可取 i ⋯ 3 4 ． 5 [ 引 ． 将 i 1 3 z 2 Z 3 ／ z 1 z 2 ， 和 i 一z b ／ z 。 代人上 式可得 ． Z 2Z 3 Za Z b II H 一 ZI Z2。 ■ 2 ． 2 制动力矩的计算 若不计啮合损失 ， 周 转轮系三个基 本构 件上 承受 的外力矩应满足以下关系式H J ， 即 M Mb M H 一 1 一i H b 一1 一 i 因取 i ⋯3 4 ． 5 ， 由上式知 ， M 的绝对 值最大 ， 宜将转臂 H与输出轴相联 ； M。 最小 ， 故磁 粉制动器装在轮 a的轴上可减小所需制动力矩． M 由输 送 机所 需 驱 动力 矩 确定 ， 即 M M驱． 则磁粉制动器和机械式制动器所需 的制动力 矩 M制可按下式计算 M制13 MH ／ I i 式 中 B为制动安全 系数 J ． 因配备两台制动 器， 可取 B1 ． 5 ． 3 结 论 1 本文根据差动轮系的自由度为 2的特点 ， 将可以控制制动力矩的磁粉制动器安装在太 阳轮 轴上 ， 既解决了带式输送机的驱 动问题 ， 又避免 了 起动和停 车过程 中的冲击 ， 同时还降低 了运行 成 本 ． 2 根据本文所述磁粉制动器工作原理 ， 也可 以用湿式线性离合器替代磁粉制 动器． 该离合 器 的动片与静片之 间充满黏性油 ， 通过液压缸控 制 动片与静片之间的间隙， 当增大液压 缸 内的油压 时 ， 间隙减小 ， 则制动力矩增 大． 反之 ， 间隙增大． 制动力矩则 减小， 从而控制带式输送机起 动和停 车过程 中的加、 减速度． 最新 的研究表 明， 在上述湿式 离合器中也可 以装入电流变 液或磁 流变液 - 5 J ， 通过改变所 加 电 场或磁场的强度 ， 达到改变制动力矩的 目的． 参考文献 [ 1 ] 西北工业大学机械原理及机械零件教研室．机械设计 下册 [ M] ．北京 人民教育出版社 ， 1 9 8 1 ， 5 8 6 5 9 9 [ 2 ] 李柱国．机械设计与理论[ M] ．北京 科 学出版社 ， 2 0 03， 6 7 5 6 9 5 [ 3 ] 渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会 ．渐开线齿 轮行星传动的设计与制造[ M] ．北京机械 工业出版社， 2 0 0 2， 8 7 1 25 [ 4 ] 傅则绍， 卢予馨．机构设计[ M] ．山东东营市 石油大 学出版社 ， 3 0 3 3 2 1 ． [ 5 ] 田 玲， 王传杰， 韦寿旗 ．磁流变液体的研究和应用 [ M] ．稀有重属， 2 0 0 3 5 6 2 86 3 1 Re s e a r c h a n d De s i g n o n Ge a r i n g o f La r g e Be l t Co nv e y o r DU A N Q i n h u a ， Y A N G S h i r u D e p a m e n t o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， C h e n g d u U n i v e r s i t y ，C h e n g d u ， 6 1 0 1 0 6 ， C h i n a Abs t r a c t I n t h i s p a p e r ，a c c o r d i n g t o t h e t wo f r e e d o m d e g r e e s o f d i f f e r e n t i a l g e a r ， we fi nd a n e w k i n d o f g e a rin g b y i n s t a l l i n g ma g n e t i c p o wd e r br a k e o n s u n g e a r ． W i t h t h e h e l p o f t hi s g e a ring ， the d riv e a nd l o a d p r o b l e ms o f l a r g e b e l t c o n v e y o r c a n b e s o l v e d ．Th i s p a p e r a l s o d i s c u s s e s the ．wo r k i n g t h e o r y o f t hi s g e a r i n g a n d p r e s e n t s i t s d e s i gn a n d c o mpu t a t i o n a l me t h o d ． Ke y wor ds b e l t c o n v e y o r ；di ffe r e n t i a l g e ar t r a i n；ma g n e t i c p o wd e r b r a k e；g e a r i n g 维普资讯