带式输送机是广泛应用于工业、矿业等领域的物料运输设备，其工作原理主要是利用一个连续的封闭无端的输送带，由驱动滚筒驱动，使输送带与驱动滚筒之间产生摩擦力，从而将物料从一端运输到另一端。然而，在实际使用中，带式输送机经常出现输送带打滑的故障，这不仅影响生产效率，还可能带来安全隐患。因此，对带式输送机进行打滑监测具有重要意义。 打滑监测系统的设计一般依赖于速度测量技术，主要是通过测量驱动滚筒和输送带的实际速度，并对二者进行比较，以确定是否存在打滑现象。在本设计方案中，采用的是51单片机作为系统控制核心，利用霍尔传感器和漫反射式光电开关来实现速度的测量。 霍尔传感器是一种基于霍尔效应工作的传感器，能够感知磁场的变化。在本设计中，霍尔传感器被用以检测滚筒转动时产生的磁场变化，通过测量磁场变化的频率，可以间接测量出滚筒的转动速度。而漫反射式光电开关则通过发射光束并接收反射光来检测输送带运动状态，它对反射面（即输送带表面）的特性要求不高，能够在不同的工作环境下稳定工作，适用于检测输送带的速度。 51单片机是本方案的核心处理器，它是一种经典的单片机系列，具有成本低廉、控制简单、开发方便等优点。在本设计中，51单片机负责处理从霍尔传感器和光电开关传入的信号，通过编程实现对速度数据的读取、处理及判断，当检测到输送带速度与滚筒速度有较大偏差时，系统判断为输送带打滑，并通过相应的输出接口进行报警或停机处理，以保证系统的正常运行。 本方案中的速度测量是通过比较滚筒速度与输送带速度来实现的。如果输送带与滚筒之间的相对速度太大，则可判断为输送带打滑。速度的测量可以采用脉冲计数法，即通过霍尔传感器和光电开关检测到的脉冲数来换算速度。在实际应用中，系统需要对这些脉冲信号进行滤波处理，以消除噪声干扰，确保测量结果的准确性。 本设计的研究和开发具有重要的应用价值和实际意义。通过监测带式输送机的打滑情况，可以预防和减少因打滑造成的生产事故，保障生产的安全性和连续性，同时还能提高输送效率，降低设备损耗，进而达到节约成本和提高经济效益的目的。 基于51单片机的带式输送机打滑监测系统，通过霍尔传感器和漫反射式光电开关，能够有效地对输送带的运行状态进行实时监测，及时发现和处理打滑故障。该系统设计不仅技术成熟，操作简便，而且成本低、适应性强，非常适合应用在各种工业生产环境中。

知识点内容： 带式输送机传动装置的设计是一个复杂的过程，涉及到机械传动、结构设计、材料选择等多个方面。本说明书旨在阐述传动装置设计的总体方案、传动零件计算、轴的设计、润滑和密封的选择、箱体尺寸及数据确定等方面。 在传动装置的总体设计中，首先需要确定传动方案，考虑工作条件、使用年限、生产批量和工作班制等因素。例如，带式输送机要求传动平稳、能在十年使用期限内保持可靠性，且在小批量生产条件下运行。设计时通常采用二级展开式直齿圆柱齿轮减速器，以保证传动的平稳性和承载能力。 电动机的选择是根据工作要求和条件进行的，考虑到电动机与减速器的直接连接，选择三相笼型异步电动机。电动机容量的选择需综合考虑联轴器、轴承、齿轮、传动卷筒及链条的传动效率。依据总传动效率计算得到的理论功率，根据具体的设计参数，选择满足要求的电动机型号。 传动零件的设计计算是传动装置设计的重点之一。设计时需计算齿轮的齿数、模数、材料、强度等参数，并进行疲劳强度的校核，确保零件在长期运转下的可靠性。轴的设计同样重要，需要根据齿轮的载荷分布和力矩大小来确定轴的直径，保证轴的强度和刚度满足要求。 润滑和密封的选择对于保证传动装置长期稳定运行同样至关重要。根据工作条件和环境，选择合适的润滑油和润滑方式，确保润滑油能有效到达各个摩擦部位，减少磨损和发热。同时，选择合适的密封方式来防止润滑油的泄漏和外界杂质的进入。 箱体设计需要确定主要尺寸和数据，包括箱体的长度、宽度、高度和壁厚等。箱体不仅要为传动装置提供足够的支撑和保护，还要考虑到装配的便利性和维护的可操作性。 绘制装配图和零件图是设计工作的直观体现，需要准确表达各个零件的位置关系和配合要求。这些图纸对于生产加工和装配调试都具有重要的指导意义。 通过本课程设计，学生能够将机械设计的理论知识与实际应用结合起来，提高分析问题和解决问题的能力，同时锻炼设计绘图能力，为今后的工程实践打下坚实的基础。

### 带式输送机特大重型滚筒设计的关键知识点 #### 一、滚筒失效分析 ##### 1.1 滚筒失效形式 - **裂纹**：焊接滚筒的裂纹主要出现在辐板与轮毂以及轮毂与筒体的连接处；而铸焊滚筒的裂纹则更多地出现在轮毂与筒体的焊接处。 - **局部变形过大**：通常发生在筒体的中部，表现为筒体中部塌陷。 - **压裂**：在长期承受较大的比压作用下，滚筒可能会发生压裂破坏。 - **胀套损坏**：连接螺栓可能被剪断或弯曲变形过大。 ##### 1.2 滚筒失效产生的原因 - **理论计算不符合实际情况**：设计时所采用的理论模型与实际工作条件不符。 - **原材料缺陷**：比如内部裂纹等问题。 - **结构不合理**：如过渡部分刚度相差过大，导致应力集中。 - **焊接工艺不当**：焊接处未清洁干净或其他焊接问题。 - **使用不当**：包括过载运行或启动时加速过大等。 - **未进行适当的热处理**：焊后未及时进行热处理会导致焊接残余应力过大。 #### 二、重型滚筒结构设计 ##### 2.1 铸焊结构 - **特点**：为减少焊缝破裂的几率，特大重型滚筒多采用铸焊结构。铸焊结构的滚筒，应力最大的轮辐和轮毂为整体铸件。 - **结构形式**：文中提到了两种典型结构形式，其中图2所示的形式更为优选，因为它保证了筒体外表面没有焊缝，极大程度上消除了筒体外表面焊缝破裂的风险，从而提高了滚筒的承载能力。 ##### 2.2 胀套连接 - **原理**：胀套联结是通过高强度螺栓的作用，使内环与轴之间、胀套外环与轮毂之间能够产生巨大的抱紧力，进而传递扭矩。 - **优点**： - **使用寿命长**：依靠摩擦传动，对被联结件没有键槽削弱。 - **定位精度高**：能够传递力矩均匀，轴受力合理。 - **装配简单**：轴向定位可调整，拆装维修方便。 - **超载保护**：在超载情况下，胀套会失去联结作用，保护设备不受损害。 - **易于拆卸和互换**：拆卸方便，具有良好的互换性。 ##### 2.3 滚筒轴设计计算 - **材料选择**：滚筒轴选用37SiMn2MoV材料，并进行调质处理，其抗拉强度σb=1000MPa，屈服点σs=850MPa。 - **轴径计算**：根据不同的计算方法（如电动机功率计算、制动工况考虑以及弯扭合成强度计算）得出轴伸处的直径分别为310mm、321mm等不同数值。这些计算确保了轴在承受各种工况下的安全性。 带式输送机特大重型滚筒的设计涉及到多个方面的综合考量，包括滚筒失效的原因分析、合理的结构设计（尤其是铸焊结构的选择和胀套连接的应用）、以及精确的轴设计计算。通过对这些关键因素的深入理解和应用，可以有效提升滚筒的稳定性和使用寿命，从而保障整个带式输送机系统的高效运行。

阐述了研究中部槽弯曲角度的必要性,根据中部槽的实际使用情况与结构特点找出与弯曲角度有关的参数,列出水平和垂直弯曲的最大角度公式;总结出中部槽弯曲角度设计计算时应遵循的原则,为中部槽弯曲角度的设计提供了依据。 刮板输送机中部槽弯曲角度设计计算是煤炭开采中至关重要的一环，因为它直接影响到输送机的性能和寿命。刮板输送机主要用于综合机械化采煤工作面，承担着将开采的煤炭从工作面运输到巷道的任务。由于工作面地形的不平整，刮板输送机需要在一定范围内具备弯曲能力，以便于适应底板起伏的变化。 1. 水平弯曲角度计算 刮板输送机由多节中部槽连接成水平弯曲段，这一设计是为了确保在推进工作面设备时，输送机能与支架协调工作，依次向前移动。计算最大弯曲角度的公式如下： 向采空侧弯曲最大角度α = arctg[(L-Lc -Lc) / (L1+B+L4)] 向煤壁侧弯曲最大角度β = arctg[(L-Ld -Ld) / (L2+B+L3)] 其中，L表示哑铃定位尺寸，Ld和Lc分别代表挡板侧和铲板侧哑铃窝的定位尺寸，B为中部槽槽内口宽度，K为槽帮哑铃窝的垂直定位尺寸，L1和L2为铲板侧和挡板侧槽内口到哑铃中心的距离，L3和L4为哑铃中心到槽帮回转支撑点的距离。这些参数的选择和计算确保了刮板链在弯曲段的顺畅运行，同时减小刮板链运行阻力和中部槽的磨损。 2. 垂直弯曲角度计算 中部槽在垂直方向上的弯曲主要应对工作面底板的不平现象。通常，采用±3°的弯曲方案即可满足需求。向下弯曲最大角度θ1 = arctg[(L-Ld -Ld) / (H-H1+K/2)]，向上弯曲最大角度θ2 = arctg[(L-Ld -Ld) / (H1+K/2)]，其中H为挡板槽帮高度，H1为哑铃窝中心到挡板槽帮上沿高度。这样的设计旨在适应不同高度的底板起伏，确保输送机的稳定运行。 3. 中部槽弯曲角度设计原则 在设计中部槽的弯曲角度时，有以下几点原则需遵循： (1) 尽可能在允许的弯曲范围内选取最小的弯曲角度，以降低刮板链的运行阻力，减少中部槽的磨损。 (2) 考虑操作的便利性，弯曲段的长度应该适中，既能满足工作面的适应性，又不会过分增加拉架推溜时的操作难度。 (3) 结构稳定性是关键，中部槽的弯曲设计必须保证在各种工况下都能保持输送机的整体稳定，避免因过度弯曲导致的结构损坏。 刮板输送机中部槽的弯曲角度设计是一项涉及多方面因素的技术任务，需要综合考虑实际使用情况、结构特点以及工作面的地质条件。通过精确计算和合理设计，可以提高输送机的工作效率，延长其使用寿命，从而对煤矿井下的生产和管理带来显著的效益。

在长期使用过程中,刮板输送机因刮板链的磨损不同、链轮老化不对称、输送机弯曲角度大等原因造成链距缩短,运行时易出现底链出槽。通过对SGB-620/40T型刮板输送机中部槽的工作状况分析,指出了中部槽在运转系统中存在的部分问题,提出了优化设计方案。该方案大大降低了SGB-620/40T型刮板输送机的底链出槽事故,减少了职工在煤矿井下复杂多变环境中抢修事故次数,提高了职工的人身安全系数。

针对传统端卸式重型刮板输送机机头推移装置在使用过程中存在的故障率高、维修不方便、影响生产效率的问题,通过对使用工况、现有推移结构等进行分析,研制开发了一种新型分体式机头推移装置。该装置具有强度高、结构轻巧、拆装方便、经济实用等特点,解决了封底式推移部连接螺栓及定位销切断问题,提升了综采生产系统的安全性、可靠性、经济性,并在官地矿得到成功应用,效果良好。

本文以晋城煤业集团成庄矿CAN通讯为基础,对现有刮板输送机的电气系统进行改进,在改进方案中先后给出系统设计、硬件设计以及软件设计,并详细分析了核心控制器与变频器、与人机界面的CAN通讯协议。经过工业性试验证明,该系统运行安全、稳定,故障率低。

分析了刮板输送机链条的常见故障及其产生原因,阐述了刮板输送机链条的预紧力计算过程,介绍了目前国内外5种主要的链条张紧力监控技术的原理和特点,即基于张紧力与功率或油缸压力关系的监控技术、基于链条悬垂量的监控技术、基于微应变的监控技术、基于滑模控制的监控技术、基于电流法的监控技术,总结了现有监控技术存在的不足,并从张力监控技术和自动控制技术两方面展望了链条张紧力监控技术的发展方向。

在自动化和机电一体化领域中，综采工作面的设备优化一直是一个重要的研究方向。综采工作面刮板输送机链条自动张紧系统的开发是一个典型的实例。该系统的研发利用了现代控制理论和电子技术，提高设备的工作效率和安全性，降低工人的劳动强度。 提到的C8051F020单片机是一种性能强大的微控制器，它在本系统中扮演着核心的角色。该单片机时钟频率可达25MHz，指令执行速度高达25MIPS，能够快速处理复杂的控制算法。C8051F020丰富的外设配置功能使其能够通过多种传感器和控制接口灵活地与系统其他部分通信，满足了实时控制的需求。 系统采用的硬件设计包括一个功能强大的中央控制单元，其硬件框图清晰地展示了各个组件。例如，RS-485通讯电路用于实现远程控制和数据传输，它支持Modbus-RTU协议，能够在工业环境中可靠地工作。为了保证数据采集的准确性，系统采用了光耦隔离技术，有效防止外部干扰或过电压、过电流对电路的损害。 自动控制系统的关键在于其控制策略。文中提到的单参数控制和多参数自动控制模式是张力控制策略的一部分。单参数控制可能指的是依赖于某一特定的传感器信号（如链条张力或油缸位移）来进行调节。而多参数控制模式则可能涉及到同时考虑多个参数（例如链条张力、油缸压力和位移，以及电机的电压和电流等）来更精确地评估系统状态并作出控制决策。这种控制策略需要基于一些算法，如PID控制或模糊逻辑控制，来实现对链条张紧力的动态调节。 信号采集电路的精确度和稳定性直接决定了整个张紧系统的性能。电路需要对油缸压力和位移、电动机的状态和运行参数进行实时监测，并保证这些信号的采集不会因外界干扰而失真。这通常涉及到模拟信号和数字信号的转换和隔离技术。 RS-485总线因其较强的抗干扰能力和较高的传输速率，被广泛应用于工业控制系统中。文中描述了RS-485电路的设计，以及MAX3088芯片的应用，这是为了确保在复杂的工业环境中数据传输的可靠性和速度。 此外，系统还包含了人机交互界面设计，如4.3吋液晶显示屏，它可以让操作人员输入参数，同时显示传感器的数据。这样的设计提高了操作的便捷性，并有助于实时监控设备状态。 综采工作面刮板输送机链条自动张紧系统的设计不仅仅局限于硬件和控制策略本身，还涉及到整个系统的网络拓扑结构。该结构决定了系统中各个控制分站（如机尾控制器）和监测装置（如刮板输送机的机尾监测装置）之间的信息交换方式和通道。这种设计可以实现对整个综采工作面输送设备状态的监控，包括但不限于刮板输送机链条的工作状况。 本文涉及的技术细节和系统设计策略，展示了一套完整的综合自动化控制系统方案，该方案能够有效提高综采工作面的自动化程度和安全保障，对于推动采煤行业的技术进步具有重要意义。

在分析链条预张力和运行中张力关系的基础上,探讨了刮板输送机两种链条张紧方式的工作原理、适用范围及实际应用中存在的问题,并提出了改进建议。对于中小型刮板输送机,链条预张力大小对链条负载运行性能影响不显著,一般对链条进行直接张紧;对于重型刮板输送机,由于铺设长度和输送能力的提高导致链条预张力对链条负载运行特性影响加剧,应采用自动张紧系统对链条进行实时张紧。