基于差动轮系的液粘可控软起动器的设计及分析

摘要

软起动技术多应用于矿山企业的带式输送机等大功率设备中。大功率设备中的带式输送机正朝着大功率、大负载、长距离传输的方向发展。由于生产集中，容易出现负载不均匀，其起动问题日益突出。若要确保设备能够平稳运行，不仅要控制其起动加速度在合理的范围值之内，还要具备足够的带的张力和充足的起动时间。如果起动时间短，就会使带的张力下降，造成输送带在滚筒上打滑，影响输送机的正常起动。使用软起动器将有效解决这一困难，软起动技术就是在一定起动时间内，通过控制输送机起动加速度来控制其运行速度，使得输送机的运行速度曲线平稳，速度达到额定运行速度，从而实现输送机平稳运行。
　　本文主要研究差动轮系液粘可控软起动器。液力粘性软起动器应用较为广泛，通过改变离合器摩擦片之间的间距改变粘性液体间的剪切力最终改变传动力矩，其设计的主要目的是对大功率设备的输出轴转速及扭矩进行控制，进而确保惯性负载平稳起动的顺利实现。
　　本文详尽分析液粘系统软起动器的工作原理，采用以差动轮系为核心设计软起动器机械结构，采用液粘调速离合器对差动轮系中的内齿圈进行制动；设计离合器结构，对其摩擦片和离合器齿圈进行创新设计；设计完整的液压系统，通过液压系统控制离合器中摩擦片的结合与分离。通过 Solidworks软件对整个软起动器进行三维模型的建立；应用Matlab软件对差动轮系进行运动学的仿真分析；应用 Ansys软件对定轴轮系进行静力学分析和瞬态动力学分析，对差动轮系进行瞬态动力学分析；应用AMEsim对液压系统进行仿真分析。在设计软起动器的机械结构过程中，进一步改进摩擦片的结构，解决摩擦片的散热问题。设计合理的软起动器对于重载机械的企业安全生产以及改善大功率设备的性能具有深远影响。

目录

声明

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究工作

2 总体方案的确定

2.1 液粘可控软起动器的工作原理

2.2 机构设计方案

2.3 液压系统和润滑冷却系统方案

2.4 初始数据计算

2.5 本章小结

3 液粘可控软起动器机构设计

3.1 定轴轮系的传动设计

3.2 差动轮系的传动设计

3.3 轴的尺寸设计

3.4 键的选择与校核

3.5 轴承的选择与校核

3.6 离合器的总体设计

3.7 本章小结

4 液粘可控软起动器液压系统设计

4.1 设计要求

4.2 方案确定

4.3 液压系统工作原理

4.4 液压泵参数选择及选型

4.5 液压缸设计与强度校核

4.6 液压系统各控制元件计算选型

4.7 辅助元件的计算选型

4.8 液压系统仿真

4.9 本章小结

5 运动学分析及仿真

5.1 运动学分析

5.2 运动学仿真

5.3 本章小结

6 软起动器三维建模、有限元分析和优化

6.1 软起动器三维建模

6.2 软起动器中轮系的有限元分析

6.3 基于Matlab的差动轮系优化设计

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

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