铸造机组冷却运输机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。铸造机组冷却运输机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井，铸造机组冷却运输机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。特别是近10年，长距离、大运量、高速度的铸造机组冷却运输机的出现，使其在矿山建设的井下巷道、矿井地表运输系统及露天采矿场、选矿厂中的应用又得到进一步推广。  

选择铸造机组冷却运输机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。

 

国外铸造机组冷却运输机技术的发展很快，其主要表现在两个方面：一方面是铸造机组冷却运输机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角铸造机组冷却运输机、管状铸造机组冷却运输机、空间转弯铸造机组冷却运输机等各种机型：另一方面是铸造机组冷却运输机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型铸造机组冷却运输机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了铸造机组冷却运输机动态分析与监控技术，提高了铸造机组冷却运输机的运行性能和可靠性。    

我国生产制造的铸造机组冷却运输机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙 “日产万吨综采设备”项目的实施，铸造机组冷却运输机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离铸造机组冷却运输机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离铸造机组冷却运输机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩铸造机组冷却运输机等均填补了国内空白，并对铸造机组冷却运输机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。 

长距离、大功率铸造机组冷却运输机的技术关键是动态设计与监测。它是制约大型铸造机组冷却运输机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究铸造机组冷却运输机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系数(一般取n=1O左右)，与实际情况相差较远。实际上输送带是粘弹性体，长距离铸造机组冷却运输机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了铸造机组冷却运输机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系数，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型铸造机组冷却运输机的设计达到了最高水平(输送带安全系数n=56)，并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。 

长距离、大运量铸造机组冷却运输机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机的动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击软起动时应有分时慢速起动，还要控制输送机起动加速度0.3～0.1m／2s，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离铸造机组冷却运输机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率铸造机组冷却运输机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率>500kW时，可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式摩擦离合器组合而成(即粘性传动)。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98％以上。但价格昂贵，急需国产化。

 

三、主要研究或设计内容，需要解决的关键问题和思路：

从铸造机头部落下来的铝锭，通过接收装置放到冷却运输机的链条上，然后被拖进水槽，进行直接水冷后再送到堆垛机上进行堆垛。

冷却输送系统对从铸机脱落的铝锭进行二次冷却，将铝锭从约450℃（从铸造机内出来）的温度减小到适用于堆垛和打捆工艺的温度（<60℃），主要参数如下：

·外形尺寸：      10.6×2.7×1.15m(L×W×H)

  ·重量：          ～5600kg

  ·速度：          8.8m/min(步进运动)

  ·冷却方式：      逆向流动

·冷却水量：      85 m³/h

·输送链条节距：  63.5mm

·驱动装置：    步进减速机

从接收装置转载下来的铝锭被放在冷却运输机的链条附件上，在步进减速机带动下做间歇运动的链条又将铝锭带进设在运输机中部的水槽内，对铝锭进行直接水冷却，然后再将铝锭送到堆垛机的牵引装置和翻转装置中。

冷却运输机上部用轻轨作链条轨道，下部无轨道，用托轮作链条支承。冷却运输机的信号由接近开关发出。

 

所需条件：

     计算机、AUTO CAD、solidworks、Pro/ENGINEER软件等。

解决办法:

    通过毕业设计，学生应能树立正确的设计思想，培养严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风，在完成毕业设计任务的同时，应树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点和全局观点。

五、工作的主要阶段、进度与时间安排：

2016年9月至2016年10月          了课题调研，相关外文资料翻译和查找搜集相关技术资料及文献并撰写开题报告；

2016年10月至2016年12月       根据需求及功能要求，确定设计总体方案；

2016年12月至2017年3月          完成20Kg铝锭水平连续铸造机组冷却运输机三维造型设计，绘制图纸；  

2017年3月至2017年6月          撰写阶段报告和毕业论文， 提交论文并准备答辩；

 

 

1、申永胜 主编  《机械原理教程》  清华大学出本社     2005.8

2、刘英 主编   《机械制造技术基础》   机械工业出版社    2008.4

3、孙进平 编著.  《Pro/ENGINEER 基础建模与运动仿真教程》[M]  清华大学出版社,2007.

4、赵秋玲, 王海琴等 编著, 《Pro/ENGINEER wildfire 3.0 机械设计实例教程》[M] ,电子工业出版社.

5、林清安 编著, 《Pro/ENGINEER动画与仿真》[M]   北京大学出版社   2002

6、龙振宇主编.《机械设计》.北京：机械工业出版社，2002.7.

7、许福玲，陈尧明主编.《液压和气压传动 第3版》.北京：机械工业出版社，2007.5.

8、濮良贵,纪名刚.《机械设计》[M].北京:高等教育出版社,2001

9、吴宗泽.《机械设计师（上下册）》[M].北京:机械工业出版社,2003

10、邓星钟.《机电传动控制》[M].武汉:华中科技大学出版社，2001

11、成大先.《机械设计手册（1-5 卷）》[M].北京:化学工业出版社,2002

12、郑玉华.《典型机械产品构造》[M].北京:科学出版社,2004

13、王世刚.《机械设计实践》[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2001

14、向凌霄 编著  《原铝及其合金的熔炼与铸造》冶金工业出版社  2005.10 

15、强明辉，曹会会  《20kg铝锭连续铸造机组控制系统研制》[J]，刊名：制造业自动化  出版日期：2008  期号：第7期 

16、杨胜清，《20kg铝锭冷运输机液压驱动方式的设计与研究》

17、苏建荣,《HMI及PLC在20Kg铝锭机上的应用》，2012年全国地方机械工程学会学术年会, 2012