畢業設計(論文)覆帶式擋邊帶式輸送機設計所在學院專業班級姓名學號指導老師年月日畢業設計（論文）任務書專業機械設計制造及其自動化班級姓名下發日期題目覆帶式擋邊帶式輸送機設計專題主要內容及要求主要內容：設計覆帶式擋邊帶式輸送機，培養學生的工程設計能力。擋邊帶及覆蓋帶設計；設計輸送機總圖和主要零件；輸送機傳動機構及張緊機構設計；要求：設計一套完整的設備，能用于實際的生產中；圖紙量：2.5張0號圖；設計說明書（字數不少于2萬字）；翻譯與課題有關的外文資料，譯文字數不少于5000字。主要技術參數輸送長度L：53m；輸送高度：36.615m；輸送傾角：90°；輸送物料：石灰石等（容重3,粒度<50）；輸送量Q：100t/h進度及完成日期3月7日~3月20日查閱有關資料，進行畢業實習，撰寫實習報告3月21日~3月27日運輸機任務分析、方案設計及標準設備及通用設備的選型3月28日~4月30日運輸機設計計算及總裝圖設計5月2日~5月22日運輸機零部件設計5月23日~5月31日整理圖紙，撰寫設計說明書6月1日~6月20日準備答辯教學院長簽字日期教研室主任簽字日期指導教師簽字日期摘要 IAbstract II目錄 III第1章緒論 11.1帶式輸送機的應用 11.2帶式輸送機的分類 11.3各種帶式輸送機的特點 21.4帶式輸送機的發展狀況 31.5帶式輸送機的工作原理 31.6大傾角帶式輸送機綜述 5大傾角帶式輸送機的幾種結構型式 5發展趨勢 71.7課題的提出與意義 71.8課題的主要內容 7第2章驅動裝置的總體設計 92.1傳動方案的設計 92.2電機的選用 11確定電動機類型 11選擇電動機轉速 122.3減速器的選用 122.4聯軸器的選用 13第3章帶式輸送機的設計計算 153.1已知原始數據： 153.2參數選擇 153.3功率和張力計算 153.4整機布置設計 183.5主要部件選用 193.6傳動滾筒軸強度的校核計算 203.7拉緊裝置張緊行程的計算 22第4章帶式輸送機部件的選用 234.1擋邊輸送帶及覆帶的選用 234.2傳動滾筒 244.3托輥 254.4擋輥 264.5改向裝置 274.6拉緊裝置 274.7壓帶輪和壓帶輥組 28第5章其他部件的選用 305.1機架與中間架 305.2給料裝置 315.3清掃裝置 325.4頭部漏斗 335.5電氣及安全保護裝置 33結論 35參考文獻 36致謝 37附件1 38附件2 49帶式輸送機是連續運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續運輸設備，與其他運輸設備相比，不僅具有長距離、大運量、連續輸送等優點，而且運行可靠,易于實現自動化、集中化控制,特別是對高產高效礦井，帶式輸送機已成為煤炭高效開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。特別是近10年，長距離、大運量、高速度的帶式輸送機的出現，使其在礦山建設的井下巷道、礦井地表運輸系統及露天采礦場、選礦廠中的應用又得到進一步推廣。帶式輸送機是連續運輸機的一種，連續運輸機是固定式或運移式起重運輸機中主要類型之一，其運輸特點是形成裝載點到裝載點之間的連續物料流，靠連續物料流的整體運動來完成物流從裝載點到卸載點的輸送。在工業、農業、交通等各企業中，連續運輸機是生產過程中組成有節奏的流水作業運輸線不可缺少的組成部分。連續運輸機可分為：（1）具有撓性牽引物件的輸送機，如帶式輸送機，板式輸送機，刮板輸送機，斗式輸送機、自動扶梯及架空索道等；（2）不具有撓性牽引物件的輸送機，如螺旋輸送機、振動輸送機等；（3）管道輸送機(流體輸送)，如氣力輸送裝置和液力輸送管道。其中帶輸送機是連續運輸機中是使用最廣泛的，帶式輸送機運行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護簡便，適應于冶金煤炭，機械電力，輕工，建材，糧食等各個部門。帶式輸送機分類方法有多種，按運輸物料的輸送帶結構可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機，這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結構的帶式輸送機，各有各的輸送特點。其簡介如下：（1）QD80輕型固定式帶輸送機QD80輕型固定式帶輸送機與TDⅡ型相比，其帶較薄、載荷也較輕，運距一般不超過100m，電機容量不超過22kw。（2）它屬于高強度帶式輸送機，其輸送帶的帶芯中有平行的細鋼繩，一臺運輸機運距可達幾公里到幾十公里。（3）U形帶式輸送機它又稱為槽形帶式輸送機，其明顯特點是將普通帶式輸送機的槽形托輥角由提高到使輸送帶成U形。這樣一來輸送帶與物料間產生擠壓，導致物料對膠帶的摩擦力增大，從而輸送機的運輸傾角可達25°。（4）管形帶式輸送機U形帶式輸送帶進一步的成槽，最后形成一個圓管狀，即為管形帶式輸送機，因為輸送帶被卷成一個圓管，故可以實現閉密輸送物料，可明顯減輕粉狀物料對環境的污染，并且可以實現彎曲運行。（5）氣墊式帶輸送機其輸送帶不是運行在托輥上的，而是在空氣膜(氣墊)上運行，省去了托輥，用不動的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運行的托輥，運動部件的減少，總的等效質量減少，阻力減小，效率提高，并且運行平穩，可提高帶速。但一般其運送物料的塊度不超過300mm。增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強壓成槽形外，也可以改變輸送帶本身，把輸送帶的運載面做成垂直邊的，并且帶有橫隔板。一般把垂直側擋邊作成波狀，故稱為波狀帶式輸送機，這種機型適用于大傾角，傾角在30°以上，最大可達90°。（6）壓帶式帶輸送機它是用一條輔助帶對物料施加壓力。這種輸送機的主要優點是：輸送物料的最大傾角可達90°，運行速度可達6m/s，輸送能力不隨傾角的變化而變化，可實現松散物料和有毒物料的密閉輸送。其主要缺點是結構復雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。（7）鋼繩牽引帶式輸送機它是無際繩運輸與帶式運輸相結合的產物，既具有鋼繩的高強度、牽引靈活的特點，又具有帶式運輸的連續、柔性的優點。目前帶式輸送機已廣泛應用于國民經經濟各個部門，近年來在露天礦和地下礦的聯合運輸系統中帶式輸送機又成為重要的組成部分。主要有：鋼繩芯帶式輸送機、鋼繩牽引膠帶輸送機和排棄場的連續輸送設施等。這些輸送機的特點是輸送能力大(可達30000t/h)，適用范圍廣(可運送礦石，煤炭，巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運人)，安全可靠，自動化程度高，設備維護檢修容易，爬坡能力大(可達16°)，經營費用低，由于縮短運輸距離可節省基建投資。目前，帶式輸送機的發展趨勢是：大運輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機長度和水平轉彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。我國已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機的定型設計。鋼繩芯帶式輸送機的適用范圍：（1）適用于環境溫度一般為°°C；在寒冷地區驅動站應有采暖設施；（2）可做水平運輸，傾斜向上(16°)和向下()運輸，也可以轉彎運輸；運輸距離長，單機輸送可達15km；（3）可露天鋪設，運輸線可設防護罩或設通廊；（4）輸送帶伸長率為普通帶的1/5左右；其使用壽命比普通膠帶長；其成槽性好；運輸距離大。帶式輸送機又稱膠帶運輸機，其主要部件是輸送帶，亦稱為膠帶，輸送帶兼作牽引機構和承載機構。帶式輸送機組成及工作原理如圖1-1示，它主要包括一下幾個部分：輸送帶(通常稱為膠帶)、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動裝置、清掃裝置和卸料裝置等。1-張緊裝置2-裝料裝置3-犁形卸料器4-槽形托輥5-輸送帶6-機架7-傳動滾筒8-卸料器9-清掃裝置10-平行托輥11-空段清掃器12-清掃器圖1-1帶式輸送機簡圖輸送帶繞經傳動滾筒和機尾換向滾筒形成一個無極的環形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。拉緊裝置給輸送帶以正常運轉所需要的拉緊力。工作時，傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行。物料從裝載點裝到輸送帶上，形成連續運動的物流，在卸載點卸載。一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面，在機頭滾筒(在此，即是傳動滾筒)卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。普通型帶式輸送機的機身的上帶是用槽形托輥支撐，以增加物流斷面積，下帶為返回段(不承載的空帶)一般下托輥為平托輥。帶式輸送機可用于水平、傾斜和垂直運輸。對于普通型帶式輸送機傾斜向上運輸，其傾斜角不超過18°，向下運輸不超過15°。輸送帶是帶式輸送機部件中最昂貴和最易磨損的部件。當輸送磨損性強的物料時，如鐵礦石等，輸送帶的耐久性要顯著降低。提高傳動裝置的牽引力可以從以下三個方面考慮：（1）增大拉緊力。增加初張力可使輸送帶在傳動滾筒分離點的張力增加，此法提高牽引力雖然是可行的。但因增大必須相應地增大輸送帶斷面，這樣導致傳動裝置的結構尺寸加大，是不經濟的。故設計時不宜采用。但在運轉中由于運輸帶伸長，張力減小，造成牽引力下降，可以利用拉緊裝置適當地增大初張力，從而增大，以提高牽引力。（2）增加圍包角對需要牽引力較大的場合，可采用雙滾筒傳動，以增大圍包角。（3）增大摩擦系數其具體措施可在傳動滾筒上覆蓋摩擦系數較大的襯墊，以增大摩擦系數。通過對上述傳動原理的闡述可以看出，增大圍包角是增大牽引力的有效方法。故在傳動中擬采用這種方法。大傾角帶式輸送機的幾種結構型式發展趨勢大傾角帶式輸送機的推廣和應用克服了通用帶式輸送機占地面積大的缺點，但是它的輸送能力受到它所采用的波狀擋邊帶的橫隔板間距和輸送傾角的制約。橫隔板間距越小、輸送傾角越小，輸送能力就越大。為了保證輸送物料的順利卸落，必須采用適當的橫隔板間距，橫隔板間距過小容易造成回料現象；減小輸送傾角就勢必會增加普通擋邊機的長度，加大占地面積，影響整機布置的經濟性。對于越來越要求大運量、又要求占地緊湊的設計選型，普通擋邊機顯然不是最佳的選擇。有沒有一種輸送設備既能像普通擋邊機那樣節約占地面積，又能像通用帶式輸送機那樣擁有較大的輸送能力呢？覆帶式擋邊機恰好填補了這項技術空白。我的設計題目為《覆帶式擋邊帶式輸送機》，設計一條傾角為90°的擋邊機，這不僅可以讓我將所學的知識應用于實踐，培養將來作為技術人員應具備的基本設計能力，還能在設計的過程中思考解決目前存在問題的一些辦法。驅動裝置是整個皮帶輸送機的動力來源，它由電動機、偶合器、減速器、聯軸器、傳動滾筒組成。驅動滾筒由一臺或兩臺電機通過各自的聯軸器、減速器和鏈式聯軸器傳遞轉矩給傳動滾筒。電動滾筒是將電機、減速齒輪裝入滾筒內部的傳動滾筒。其結構緊湊，外形尺寸小，適于短距離及較小功率的單機驅動輸送機。本次設計采用電機—減速器—傳動滾筒驅動方式。傳動裝置是將原動機的運動和動力傳遞給工作機的中間裝置。它常具備減速、改變運動形式或運動方向以及將動力和運動進行傳遞與分配的作用。傳動裝置是機器的重要組成部分。傳動裝置的質量和成本在整部機器中占有很大的比重，整部機器的工作性能、成本費用以及整體尺寸在很大程度上取決于傳動裝置設計的狀況。因此，合理地設計傳動裝置是機械設計工作的一個重要組成部分。合理的傳動方案首先應滿足工作機的性能要求。另外，還要與工作條件相適應。同時還要求工作可靠，結構簡單，尺寸緊湊，傳動效率高，使用維護方便，工藝性和經濟性好。若要同時滿足上述各方面要求往往是比較困難的。因此，要分清主次，首先滿足重要要求，同時要分析比較多種傳動方案，選擇其中既能保證重點，又能兼顧其他要求的合理傳動方案作為最終確定的傳動方案。∵運輸帶工作速度=1m/s，運輸帶滾筒直徑D=800mm=0.8m∴滾筒轉速nw=2×60v/πD=120×1/3.14×0.8=48r/min若選用同步轉速為1500或1000r/min的電動機，則可估算出，總傳動比約為30，因為普通圓柱齒輪傳動的傳動比常用值為3～5，蝸桿傳動的傳動比常用值為10～60，帶傳動傳動比常用值為2～4。所以，該傳動可由二級圓柱齒輪、一級蝸輪蝸桿或一級帶傳動和一級齒輪傳動來實現。可有如圖2-1傳動方案：圖2-1帶式輸送機傳動方案比較：方案1采用二級圓柱斜齒輪減速器，該方案結構尺寸小，傳動效率高，適合于在較差的工作環境下長期工作；方案2采用一級閉式齒輪傳動和一級開式齒輪傳動，該方案成本低，但使用壽命短且不適用于較差的工作環境；方案3采用一級蝸桿傳動，該方案結構緊湊，但傳動效率低，長期工作不經濟。根據本次設計的實際情況，選擇方案1。方案1具體分析：一、組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。二、特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。三、確定傳動方案：為了實現過載保護作用，采用了V帶輪傳動，同時考慮到電機轉速高，傳動功率大，應將V帶設置在高速級；為了確保整個傳動裝置能夠更平穩的工作，初步確定選用二級斜齒圓柱齒輪減速器（展開式）。其傳動方案總體設計圖初步擬定如圖2-2示：圖2-2帶式輸送機傳動方案總體設計圖其中，η1、η2、η3、η4、η5分別為彈性聯軸器、閉式齒輪傳動（設齒輪精度為7級）、滾動軸承、V形帶傳動、工作機，Pd為電動機的輸出總功率,Pw為工作機滾筒上的輸入功率。確定電動機類型帶式輸送機的負載是一種典型的恒轉矩負載，而且不可避免地要帶負載起動和制動。電動機的起動特性與負載的起動要求不相適應的情況在帶式輸送機上比較突出，為了保證必要的起動力矩，電機起動時的電流要比額定運行時的電流大6~7倍，要保證電動機不因電流的沖擊過熱而燒壞，電網不因大電流使電壓過分降低，這就要求電動機的起動要盡量快，即提高轉子的加速度，使起動過程不超過3~5秒。鼠籠式交流異步電動機是驅動帶式輸送機的最簡單最經濟的電動機。按工作要求和條件,選用y系列三相交流異步電動機。選擇電動機轉速傳動副傳動比合理范圍普通V帶傳動=2～4圓柱齒輪傳動=3～5則傳動裝置總傳動比的合理范圍為（2-1）由公式（2-1）得：=（2～4）（3～5）（3～5）=（18～100）則，電動機轉速的可選范圍為==（18～100）48r/min=864～4800r/min根據電動機所需功率30kw和同步轉速，符合這一范圍的常用同步加速有1500、1000r/min。選用同步轉速為1000r/min，選定電動機型號為Y225M-6。電機的主要性能參數如表2-1：表2-1電機的主要性能型號效率％額定功率kw同步轉速r/min滿載轉速r/min功率因數額定電流A起動轉矩/額定轉矩起動電流/額定電流最大轉矩/額定轉矩Y225M-690.23010009800.959.51.76.52傳動裝置總傳動比=nm/nw=式中：nm為電動機滿載轉速,980r/min；nw為工作機的轉速，48r/min。由參考文獻1表2-119查得，本次設計選用ZSY280-40型減速器，傳動比為22.4，輸出轉速為44r/min。當電機功率小于或等于37KW時，驅動裝置采用聯軸器聯接電機和減速器。聯軸器是機械傳動中常用的部件。它用來把兩軸聯接在一起，機器運轉時兩軸不能分離：只有在機器停車并將聯接拆開后，兩軸才能分離。聯軸器所聯接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴格的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設計聯軸器時，要從結構上采取各種不同的措施，使之具有適應一定范圍的相對位移的性能。根據對各種相對位移有無補償能力（即能否在發生相對位移條件下保持聯接的功能），聯軸器可分為剛性聯軸器（無補償能力）和撓性聯軸器（有補償能力）兩大類。撓性聯軸器又可按是否具有彈性元件分為無彈性元件的撓性聯軸器和有彈性元件的撓性聯軸器兩個類別。梅花形彈性聯軸器的半聯軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形。裝配聯軸器時將梅花形彈性件的花瓣部分夾緊在兩半聯軸器端面凸齒交錯插進所形成的齒側空間，以便在聯軸器工作時起到緩沖減振的作用。結構圖如圖2-3：彈性柱銷聯軸器能傳遞轉矩的能力很大，結構更為簡單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動較大、正反轉變化較多和起動頻繁的場合。本次設計中，由文獻1表2-119查得電動機與減速器軸之間聯接選用梅花形彈性聯軸器，減速器與傳動滾筒之間聯接選用彈性柱銷齒式聯軸器ZL10。圖2-3梅花型彈性聯軸器結構圖綜合上述所有設計選用，驅動裝置采用文獻1表2-119第184組合號，裝配型式采用Q141184圖號裝置圖所示，不帶制動器和逆止器。（1）輸送物料：石灰石（2）物料特性：1)粒度：＜502)容重：0.8~3.5（3）輸送系統及相關尺寸：1)輸送長度L：53m2)輸送高度Lv：36.615m3)輸送傾角：90°4)輸送量Q:100t/h（1）將要求的輸送能力轉換成體積輸送能力：（m3/h）根據文獻1表9-1初選帶寬B=1200mm，擋邊高H=240mm，隔板間隔，帶速v=1m/s.按文獻1表9-1查得=139m3/h,大于125m3/h，滿足要求。（2）校核帶速、粒度是否在許范圍內。查文獻1表9-2得，當帶寬B=1200mm，擋邊高H=240mm，傾角時，許用最大粒度，大于給出值；許用最大帶速，大于選用值。（1）傳動滾筒上所需的圓周力見文獻1公式（9-1）（N）（3-1）式中：為主要阻力，單位N；由文獻1公式（9-3）得時，（3-2）C為附加阻力系數，見文獻1表9-3；L為擋邊機水平投影長度，單位m；H為擋邊機提升高度，單位m；f為模擬摩擦系數，一般f=0.03；g為重力加速度，g=9.81；為上托輥轉動部分質量，單位kg/m，一般取托輥間距為1m；為下托輥轉動部分質量，單位kg/m，一般取托輥間距為1.2m；為擋邊帶每米質量，單位kg/m；由文獻1公式（9-4）得（3-3）為基帶每米質量，單位kg/m，帶加強層的棉帆布芯基帶每米質量見文獻1表9-4；為擋邊每米質量，單位kg/m，見文獻1表9-5；為有效寬度，單位m，見文獻1表9-6；為隔板間距，單位m，見文獻1表9-1；為隔板每米質量，單位kg/m,見文獻1表9-7；q為每米物料質量，單位kg/m，由文獻1公式（9-5）得；q=Q/3.6v（3-4）Q為輸送能力，單位t/h；V為帶速，單位m/s；為提升阻力，單位N，按文獻1公式（9-6）計算（3-5）因為,查文獻1表9-3得C=2.7，又知f=0.03，L=16.385m,g=9.81m/，查文獻1表9-4得=13kg/m，=14kg/m。查文獻1表9-5,表9-6，表9-7得=6.3kg/m，=23.99kg/m，=10.1kg/m，0.69m。則由（3-3）得（kg/m）由（3-4）得q=Q/3.6v=100/（3.61）=27.78(kg/m)由（3-5）得(N)由（3-2）得（N）由（3-1）得(N)式中的計算如下：覆帶材料：棉帆布芯基帶。型號：CC-56帶寬：B=800mm。層數：4層。（3-6）式中：為覆帶每米質量，單位kg/m，見文獻1表9-6；由公式（3-6）得（N）（2）電動機功率計算P由文獻1公式9-7計算（KW）（3-7）式中：為傳動效率，一般取。(KW)選P=30KW。（3）輸送帶張力計算輸送帶最大張力按文獻1公式（9-8）得：（3-8）式中：為最小初拉力，由文獻1公式（9-9）得（N）（3-9）l為托輥間距，單位m，一般取l=1m。則（N）（N）（4）帶芯層數Z的計算帶芯層數按文獻1公式（9-10）計算（3-10）式中：m為輸送帶安全系數，一般取8-10；為輸送帶許用強度，棉帆布芯時=56N/(mm﹒層)（層）考慮到接頭部位的強度損失及擋邊帶制造工藝的需要，選Z=6層；（1）整機布置的基本形式整機布置的基本形式有如圖3-1所示五種：圖3-1整機布置的形式本次設計中輸送機的輸送角度為90°，且帶有波狀擋邊，所以選用第五種基本形式（e）型。（2）改向滾筒直徑和壓帶輪直徑，按文獻1表9-7中選定。（3）凸弧段有載分支曲率半徑R與帶寬B、傳動滾筒直徑的關系見文獻1表9-8。（4）拍打清掃器設在傳動滾筒與凸弧段壓帶輪之間。傳動滾筒中心至壓帶輪中心的最小距離應大于0.5（）+1000mm。（5）加料點距凹弧段壓帶輪中心距離應大于0.5+1000mm。（6）拉緊裝置的行程S有500mm、800mm、1000mm三種，在選用時應保證拉緊行程大于擋邊帶總長度的1%。（1）查文獻1表9-6擋邊帶帶寬B=1200mm，擋邊高度H=240mm，隔板間距=252mm，基帶帆布芯層數Z=6，上膠厚4.5mm，下膠厚1.5mm，加強層厚3.0mm。（2）查文獻1表9-7選擇傳動滾筒直徑=800mm，改向滾筒直徑=630mm，壓帶輪直徑=1000mm。通過軸的結構設計，軸的主要結構尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強度條件對軸進行強度校核計算。（1）做出軸的計算簡圖（即力學模型），如圖3-2a在做計算簡圖時，先求出軸上受力零件的載荷，并將其分解為水平分力和垂直分力，然后求出各支承處的支反力。（2）計算總彎矩，做出彎矩圖，如圖3-2b（3）做出扭矩圖，如圖3-2c圖3-2軸的載荷分析圖T的計算由文獻4公式（17）得，忽略減速器的效率：（3-11）式中：為電動機的額定功率；為電動機的滿載轉速；為減速器的公稱傳動比；（4）校核軸的強度對于直徑為d的圓軸，軸的彎扭合成強度條件由文獻5公式（15-5）得：（3-12）式中：為軸的計算應力，MPa；M為軸所受的彎矩，；T為軸所受的扭矩，；W為軸的抗彎截面系數，，計算公式由文獻5表15-4得（3-13）為對稱循環變應力時軸的許用彎曲應力，其值按文獻5表15-1選取。為折合系數，當扭轉切應力為靜應力時，取為0.3；當扭轉切應力為脈動循環變應力時，取為0.6；扭轉切應力為對稱循環變應力時，取為1。則，由公式（3-11）得已知==16685.39N,，求得N求得由公式（3-13）得由公式（3-12）得因此，所選擇的軸滿足強度要求。張緊裝置的總行程由文獻3公式（1-11）得：（3-14）式中：為工作行程，為安裝行程。安裝行程是為重新搭接膠帶和修理驅動裝置時所需，其大小由文獻3公式（1-12）得：（3-15）工作行程決定于帶條的類型和輸送機的長度，由文獻3公式（1-13）得：（3-16）式中：K為膠帶受工作載荷時的伸長系數，由文獻3表1-10查得。則，由公式（3-15）得：由公式（3-16）得：由公式（3-14）得：輸送帶在帶式輸送機中既是承載構件又是牽引構件，它不僅要有承載能力，還要有足夠的抗拉強度。輸送帶有帶芯和覆蓋層組成，其中覆蓋層又分為上覆蓋膠、邊條膠和下覆蓋膠。常用輸送帶有兩大類：織物芯膠帶和鋼繩芯膠帶。國產織物芯膠帶的襯墊常用帆布制成，普通織物芯橡膠帶適用于工作溫度在-15~+40℃之間。鋼繩芯膠帶與織物芯相比，具有抗拉強度高、動態性能好等優點，但它橫向強度低、接頭和修理的勞動量大、當覆蓋膠損壞后，鋼絲易腐蝕。根據給定條件，此次設計中擋邊帶基帶及覆帶選用棉帆布芯膠帶即可。擋邊帶由基帶、擋邊和隔板組成。基帶與普通輸送帶相同，擋邊波的形狀可以是S型波、WM型波、W型波等。由于擋邊高在300mm以下，本設計采用S型擋邊。隔板按其不同的斷面可分成T型、C型、TC型（見圖4-1）。本設計選用TC型，TC型適用于輸送機傾角，物料粘性較大、粒度較大的場合。圖4-1橫隔板在確定橫隔板間距時，一方面要考慮為了使輸送帶能夠合理地加大輸送量，提高輸送能力，避免出現物料撒漏現象，要求有較小的橫隔板間距；一方面又要考慮為了獲得較好的受料、卸料狀況，要求有較大的橫隔板間距，同時膠帶本身制作工藝也限制著間距不能太小。因此橫隔板間距應視具體情況而定。本設計根據文獻2表2-6選取的最小橫隔板間距為280mm。傳動滾筒是傳遞動力的主要部件，它是依靠與輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行的部件。傳動滾筒根據承載能力分為輕型、中型和重型三種。同一種滾筒直徑又有幾種不同的軸徑和中心跨距供選用。輕型：軸承孔徑80~100mm。軸與輪轂為單鍵聯接的單幅板焊接筒體結構。單向出軸。中型：軸承孔徑120~180mm。軸與輪轂為脹套聯接。重型：軸承孔徑200~220mm。軸與輪轂為脹套聯接，筒體為鑄焊結構。有單向出軸和雙向出軸兩種。輸送機的傳動滾筒結構有鋼板焊接結構及鑄鋼或鑄鐵結構，驅動滾筒的表面形式有鋼制光面滾筒、鑄膠滾筒等，鋼制光面滾筒主要缺點是表面摩擦系數小，一般用在周圍環境濕度小的短距離輸送機上。鑄膠滾筒的主要優點是表面摩擦系數大，適用于環境濕度大、運距長的輸送機，鑄膠滾筒按其表面形狀又可分為光面鑄膠滾筒、人字形溝槽鑄（包）膠滾筒和菱形鑄（包）膠滾筒。人字形溝槽鑄（包）膠滾筒是為了增大摩擦系數，在鋼制光面滾筒表面上，加一層帶人字溝槽的橡膠層面，這種滾筒有方向性，不得反響運轉。人字形溝槽鑄（包）膠滾筒，溝槽能使水的薄膜中斷，不積水，同時輸送帶與滾筒接觸時，輸送帶表面能擠壓到溝槽里，由于這兩種原因，即使在潮濕的場合工作，摩擦系數降低也很小。考慮本設計的實際情況和輸送機的工作環境：用于工廠生產，環境潮濕，功率消耗大，易打滑，所以我們選擇人字形滾筒。鑄膠膠面厚且耐磨，質量好；而包膠膠皮易掉，螺釘頭容易露出，刮傷皮帶，使用壽命較短，比較二者選用鑄膠滾筒。表4-1傳動滾筒參數表Bmm許用扭矩Kn·m許用合力KnDmm12001280800軸承型號軸承座型號轉動慣量Kg·重量Kg3524DTⅡ961059傳動滾筒長度的確定，查文獻1表2-39得。其主要性能參數如表4-1所示。再查文獻1表2-40可得出滾筒長度為1400mm。或者由經驗公式：已知帶寬B=1200mm，傳動滾筒直徑為800mm，滾筒長度比膠帶寬略大，一般取。取=1200+200=1400，與查表結果一致。托輥是決定帶式輸送機的使用效果，特別是輸送帶使用壽命的最重要部件之一。托輥組的結構在很大程度上決定了輸送帶和托輥所受承載的大小與性質。對托輥的基本要求是：結構合理，經久耐用，密封裝置防塵性能和防水性能好，使用可靠。軸承保證良好的潤滑，自重較輕，回轉阻力系數小，制造成本低，托輥表面必須光滑等。托輥分上平托輥、回程托輥、弧形托輥和緩沖托輥。上平托輥用于支撐輸送帶上分支—承載分支；回程托輥用于支撐輸送帶下分支—空載分支；弧段托輥分凸弧托輥和凹弧托輥兩種，其中凸弧托輥與上平托輥同；緩沖托輥用于加料點，因為在那里如果輸送帶用剛性支承，由被輸送物料中的大塊和物料重量引起的沖擊會使輸送帶遭到嚴重的損壞。該設計因為有波狀擋邊帶，所以選用平行托輥。由原始尺寸B=1200mm查文獻1表2-48取上平托輥為DTⅡ05C1423，托輥直徑D為108mm。回程托輥查文獻1表2-50取用DTⅡ05C2122，托輥直徑為108mm。托輥的間距設計由帶寬B=1200mm，取上平托輥間距為1200mm，回程托輥間距為2400mm。弧段托輥間距一般取托輥直徑的1.5~2倍。緩沖托輥間距視物料堆積密度和塊度而定，一般取上平托輥間距的1/3~1/4，本設計采用。上平托輥的結構見圖4-2：圖4-2上平托輥回程托輥的結構見圖4-3：圖4-3回程托輥擋輥的作用是防止輸送帶跑偏，本系列擋輥直徑分89和108兩種，一般布置輥距為6m。在輸送機的凸弧段和凹弧段處的輸送帶上下分支均應加設擋輥。查文獻2，取上下擋輥為DDJⅡ100-5，輥徑為108mm。上下擋輥的結構圖如圖4-4：圖4-4上、下擋輥帶式輸送機采用改向滾筒或改向托輥組來改變輸送帶的運動方向。本機改向滾筒用于輸送帶180°的方向改變，布置在尾部拉緊裝置附近。改向滾筒直徑有250、315、400、500、630、800、1000mm等規格。選用時可與傳動滾筒直徑匹配，改向180°時其直徑可比傳動滾筒直徑小一檔。此次設計采用的是直徑為630mm的改向滾筒。改向滾筒與拉緊裝置位置圖如圖4-5：1、拉緊裝置2、改向滾筒圖4-5改向滾筒與拉緊裝置位置圖拉緊裝置的作用是：保證輸送帶在傳動滾筒的繞出端（即輸送帶與傳動滾筒的分離點）有足夠的張力，能使滾筒與輸送帶之間產生必須的摩擦力，防止輸送帶打滑；保證輸送帶的張力不低于一定值，以限制輸送帶在各支撐托輥間的垂度，避免撒料和增加運動阻力；補償輸送帶在運轉過程中產生的塑性伸長和過渡工況下彈性伸長的變化。拉緊裝置分為手動拉緊裝置、自動拉緊裝置。手動拉緊裝置一般布置在與輸送機驅動端相對的一端，這是最簡便、費用最低的布置，因為不需要額外的滾筒。手動拉緊裝置最常用的就是螺旋式拉緊裝置。螺旋式拉緊裝置適用于輸送機展開長L<=70m的輸送機，其拉緊行程有500mm、800mm兩種。自動拉緊裝置是現代長距離帶式輸送機中應用較廣泛的形式。它能使帶條具有合理的張力圖、自動補償帶條的彈性變形和塑性伸長。它的缺點是：結構較復雜；外形尺寸大；對污染較敏感及需要輔助驅動裝置。本次設計機長小于70m，功率較小故可采用手動拉緊裝置中的螺旋拉緊裝置，如圖4-6，可按機長的1％~1.5％選取拉緊行程。1、螺桿、2—滾筒、3—機架、4—可移動的滾筒軸承座圖4-6螺旋拉緊裝置根據DTⅡ系列，其許用的最大拉緊力見表4-2：表4-2螺旋拉緊裝置的最大拉緊力帶寬（mm）500650800100012001400最大拉緊力（kN）91624385475壓帶輪和壓帶輥組的作用相同，都是壓住擋邊帶工作面的空邊，使擋邊帶改變運行方向。它們被布置在擋邊機凸弧段的回程分支和凹弧段的承載分支處。壓帶輪是最常用的形式，由復式輪緣、軸、軸承座組成。大輪緣壓在擋邊帶的空邊上，小輪緣則輕輕壓在兩條擋邊上。壓帶輥組由若干個懸臂輥子按一個較大的、公共的曲率半徑布置。當帶速較大時，它能有效地克服物料在通過凸弧段時所產生的向后簸料現象。壓帶輪和壓帶輥組側剖面如圖4-7：圖4-7壓帶輪和壓帶輥組側剖圖機架是支承滾筒及承受輸送帶張力的裝置。本系列機架采用結構緊湊、剛性好、強度高的三角形機架。圖5-1機架（1）機架有四種結構如圖5-1所示。可滿足帶寬500~1400mm、傾角0°~18°、圍包角190°~210°多種形式的典型布置。并能與漏斗配套使用。a．01機架：用于0°~18°傾角的頭部傳動及頭部卸料滾筒。選用時標注角度。b．02機架：用于0°~18°傾角的尾部改向滾筒。c．03機架：用于0°~18°傾角的頭部探頭滾筒或頭部卸料傳動滾筒，圍包角小于或等于180°。d．04機架：用于傳動滾筒設在下分支的機架。可用于單滾筒傳動，也可用于雙滾筒傳動。圍包角大于或等于200°。（2）本系列機架適用于輸送帶強度范圍：CC-56棉帆布3~8層。滾筒直徑范圍：500~1000mm。（3）中間架用于安裝托輥。標準長度6000mm，非標準長度3000~6000mm及凸凹弧段中間架;支腿有I型——無斜撐、H型——有斜撐兩種。中間架和中間架支腿全部采用螺栓聯接，便于運輸和安裝。中間架為螺栓聯接的快速拆裝支架，它由鋼管、H型支架、下托輥和掛鉤式槽型托輥組成，是機器的非固定部分，鋼管作為可拆卸的機身，用彈性柱銷架設在H型支架的管座中。柱銷固裝在鋼管上，只是打入的位置適當轉動鋼管，就能方便地從管座中抽出或放入。槽型托輥軸的兩端加工成矩形，這樣就可以把單個滾筒放進機架中，既可以定位又可以起到固定軸的作用。因為皮帶輸送機的滾筒很多，損壞的也經常，當輥子需要維修時，就可以快速取下，以便于維修和更換，對運輸很小，提高了工作效率。這就是快速拆裝的特點。中間架作為輸送機架的一部分，輸送機架的選型即決定了中間架的型式。輸送機的機架隨輸送機類型的不同而不同，有落地式和吊掛式，而落地式又有鋼架落地式和繩架落地式，吊掛式有鋼架吊掛式和繩架吊掛式種類。本皮帶運輸機選用鋼架落地式機架。該種機架機身結構簡單，節省鋼材，安裝、拆卸方便，不易跑偏。只有兩個可能的加料方向——沿著輸送帶運行方向加料和在輸送帶的側面加料。沿輸送帶運行方向加料是最好的，因為設計最簡單，可以使物料通過加料溜槽裝到運行的輸送帶上，這樣物料的前進速度幾乎與帶速相同。物料可以被導向到輸送帶的中央，從而使載料形狀對稱。加料點的導料槽長度最小。給料量的變化不會明顯地影響輸送帶的正常裝載。采用這種加料方向時，物料從一條輸送帶向另一條輸送帶運轉的高度損失為最小。在輸送帶沿著運行方向加料時，加料溜槽可做的十分簡單。加料溜槽的寬帶應不大于受料輸送帶寬帶的三分之二。本設計物料為石灰石塊料，此時應使加料溜槽的內部寬度至少為最大塊料尺寸的2倍。加料溜槽的后半或底板應該安裝在靠近輸送帶的地方，而且還應裝上可以調節的橡膠邊板，來防止塊料跑到溜槽后板的下面或后面，并在后板與輸送帶之間跳動。物料在離開溜槽之后和在達到帶速之前，需要用導料槽將物料保持在輸送帶上。圖5-2為導料槽在輸送帶上的典型用法：圖5-2導料槽在輸送帶上的位置裝料點的托輥組間距應在0.3m~0.6m范圍內。本設計采用300mm。給料漏斗的安裝位置必須保證物料塊落到兩組托輥之間，而不是落在某一托輥上。輸送機在運轉過程中，不可避免的有部分顆粒和粉料粘在輸送帶表面，通過卸料裝置后不能完全卸凈，表面黏有物料的輸送帶工作面通過下托輥或改向滾筒時，由于物料的積聚而使其直徑增大，加劇托輥和輸送帶的磨損，引起輸送帶跑偏。而且，不段掉落的物料還污染了場地環境。因此，清掃粘結在輸送帶表面的物料，對于提高輸送帶的壽命和保證輸送帶的正常工作具有重要意義。本設計頭部選用旋轉式輸送帶清掃器，如圖5-3，旋轉式清掃器系由動力驅動的主軸或管子及裝在它上面的硬毛刷或刮板組成的。旋轉刷子和旋轉刮板清掃器的運動方向應使刷子或刮板的周邊的運動方向與輸送帶運動方向相反。清掃器可由附近的頭部滾筒傳動軸通過鏈條來驅動，或者用單獨的驅動裝置來驅動。圖5-3旋轉刮板清掃器在輸送帶上的位置在加料點和沿輸送帶長度的任何地方都可能發生輸送帶撒料現象。如果發生撒料現象，撤出的物料可能落在輸送帶空載段上，而被夾在輸送帶與尾部滾筒之間，從而引起輸送帶的損壞或跑偏。用來防止產生這種麻煩的兩種裝置是蓋板和空載段輸送帶清除器。本設計采用空載段輸送帶刮板清掃器即可。將其安裝在空載段輸送帶上側，緊靠在尾部滾筒的前方，用來清掃撒在空載段輸送帶上的任何物料。如圖5-4：尾部滾筒V形刮板下托輥圖5-4V形刮板清掃器頭部漏斗是用于導料、控制料流方向的裝置，也可起防塵作用。漏斗有普通型和調節擋邊型（3型）兩種。其中普通型又可分為不帶襯板（1型）和帶襯板（2型）兩種。帶速范圍：≤2.5m/s(1型)，3.15m/s（2型），調節擋板帶速范圍1.6~5m/s；2型漏斗在水平運輸時可達4m/s。本設計選用普通型，參考文獻2選用圖號。安全保護裝置是在輸送帶工作中出現故障能進行監測和報警的設備，可使輸送機系統安全生產，正常運行，預防機械部分的損壞，保護操作人員的安全。此外，還便于集中控制和提高自動化水平。電氣設備的保護：主回路要求有電壓、電流儀表指示器，并有斷路、短路、過流、缺相、接地等項保護及聲、光報警指示，指示器應靈敏、可靠。輸送帶跑偏監測：一般安裝在輸送機頭部、尾部、中間及需要監測的點，輕度跑偏量達5%帶寬時發出信號并報警，重度跑偏量達10%帶寬時延時動作、報警、正常停機。打滑監測：用于監視傳動滾筒和輸送帶之間的線速度之差，并能報警、自動張緊輸送帶或正常停機。沿線緊急停機用拉繩開關：沿輸送機全長在機架的兩側每隔60m各安裝一組開關，動作后自鎖、報警、停機。其他料倉堵塞信號、縱向撕裂信號及拉緊、制動、測溫信號等，可根據需要進行選擇。[1]編輯委員會,《運輸機械設計選用手冊》[M],化學工業出版社,1999[2]青島運輸設備制造廠編,《DDJП型大傾角擋邊帶式輸送機選用手冊》,1995[3]蔣瓊珠主編,《連續運輸機》[M],人民交通出版社,1986[4]龔溎義主編,《機械設計課程設計指導書》[M],高等教育出版社,2005[5]濮良貴、紀名剛主編,西北工業大學機械原理及機械零件教研室編著,《機械設計》[M],第七版,高等教育出版社,2000[6]孫可文主編,《帶式輸送機的傳動理論與設計計算》,北京煤炭工業出版社,1991[7]輸送設備制造商協會聯合會編,《散狀物料帶式輸送機》,機械工業出版社,1986[8]孫恒,陳作模,葛文杰主編,《機械原理》[M],高等教育出版社,2006[9]陳于萍、周兆元主編,《互換性與測量計術基礎》[M],機械工業出版社,2005[10]王鷹,呂建行主編,《起重輸送機械圖冊》[M],機械工業出版社,1991[11]徐克晉主編,《金屬結構》,第二版,機械工業出版社,1990[12]機械設計手冊編委會編,《機械設計手冊》[M],機械工業出版社,2004[13]劉鴻文主編,《材料力學》[M],第四版,高等教育出版社,2003[14]何銘新,錢可強主編,《機械制圖》高等教育出版社,2004[15]龔溎義主編,《機械設計課程設計圖冊》[M],高等教育出版社,2005[16]成大先主編,《機械設計手冊》（單行本）,減（變）速器.電機與電器,化學工業出版社,2004[17]成大先主編,《機械設計手冊》（1-5卷）[M],第三版,化學工業出版社,1992[18]成大先主編,《機械設計手冊》（第1卷）[M],第四版,化學工業出版社,2001,VerticalConveyousforBulkMaterials—TheEconomicSolution[J],BulkSolidsHandling,1998,18（3）：443-448[20]ZhouManshanAnalysisOnDynamicProperticsOfBeltConveyorICMH/ICFP99shanghaichina[21]ZhangYuan,ComputerSimulationonContinuousModelofBeltConveyorDynamicAnalysis,ProceedingsoftheFirstInternationalConferenceonMechanicalEngineering.2000.shanghaichina附件1外文資料翻譯風力與太陽能電池發電組成的混合發電系統又叫做風/光互補系統，由于風和太陽能都有一些共同的缺點，如能量密度低、穩定性差、受天氣影響不連續、有季節性強弱變化、太陽能日夜間斷等。分別由風力和太陽能發電來供電，其供電的可靠性大大降低。風能、太陽能具有一定的互補性，如白天太陽光強，夜晚風多，夏天日照好、風弱；冬春季節風大而陽光相對較弱。開發風力一太陽能互補發電系統，將風力與太陽能技術加以綜合利用，從而構成一種互補的可分散布點的新型能源，將是本世紀能源結構中一個新的增長點。有條件時通過搭配適當容量的蓄電池或接入市電作為備用電源，可使運行費用大大的降低、供電的可靠性大大的提高。目前國內主要針對獨立的風力發電、光伏發電及風一光互補發電控制系統的研究較多。在設計風一光發電系統中，普遍采用的設計思路是根據負載每天的總耗電量，和由當地氣象數據得到的日輻射量來確定太陽能電池陣列、風力發電機的容量，再來確定可再生能源發電控制裝置的功率和蓄電池容量，但是在混合發電系統的運行控制和優化管理方法方面的研究較少。由于風電機組、太陽能電池陣列的輸出功率和負荷功率受外界因素的影響，變動范圍較大，因而對控制和優化發電系統的能量管理也提出了較高的要求。本文針對系統運行的特點設計了一能量管理系統（EnergyManagementSystem,簡稱EMS）來提高系統的運行效率和可靠性。本文以華南理工大學新能源中心的分散式風力一太陽能混合發電系統為研究景，系統的結構圖如圖2-1示：由圖2-1可知，系統包括以下幾部分：風力發電機及其控制器：共5套，風機的最大輸出功率15kw/臺，風力機發電控制器使風力機始終處于最大功率輸出狀態。太陽能電池及其發電控制器：共5組，太陽能電池每組峰瓦3kw，太陽能發電控制器使太陽能電池陣列始終處于最大功率輸出狀態。數據采集系統（DataAcquisitionSystem，簡稱DAS）：用于采集檢測太陽能電池輸出功率、風力發電機輸出功率、系統直流部分的電壓、負載功率，并把采集到的系統運行有關信息，提供能量管理系統進行分析處理。能量管理系統：根據數據采集系統提供的系統各功能單元運行參數，來實現對系統的有效管理和控制。緩沖電容：實現系統直流部分電壓的平穩。負載和逆變器：新能源中心的負載分類，一類負載是能源中心辦公和實驗所必須保證的負載；二類負載是能源中心的溫室控制等輔助設施所需的電能，當可再生能源輸出電能有多余的能量時，才投入的負載。系統的負載和直流部分的連接是通過逆變器來實現的，直流側經過PWM逆變器，轉換為電壓恒定、波形良好的交流電能，提供給負載。市電控制器：當可再生能源提供的電能不能滿足系統一類負載所需時，由市電來作補充；即把市電作為備用電源，通過并網控制器來控制市電的投入和切除。在風力、太陽能和負荷構成的發電、用電系統中，由于風速、日照強度和其它氣候條件的變化，風電機組、太陽能電池陣列的輸出功率和負荷功率都存在著較大范圍的波動，因而對能量管理系統提出了很高的要求。本文針對正在建設中的華南理工大學新能源中心分散式風力一太陽能混合發電系統，設計了一個能量管理系統，根據系統發電、負荷用電狀況，來管理系統的供電模式，靈活調節各部分供電量的比例。能量管理系統在可再生能源大于負荷需求時，切斷部分太陽能、風電機；可再生能源不能滿足基本負載要求時，在充分利用可再生能源的前提下，不足部分由市電來進行適當的補充，取系統的最大負荷為750KW。在供電系統中，系統發電與負荷有功功率的平衡，是系統安全穩定運行的必要條件。由于系統的負荷是由直流電壓經逆變器提供的，直流電壓的穩定性直接影響系統給負載提供電能的質量，在這里取系統直流母線電壓為系統的被控量，并取其工作范圍為192V－240V，選擇216V為直流部分的額定電壓。為了不使系統的結構過于復雜，在這里對蓄電池的處理不予以考慮。即能量管理系統結構圖如圖2－2所示：,,,和分別為系統的直流母線電壓、風力機可輸出的最大功率、太陽能電池陣列可輸出的最大功率、系統中一類負載所需功率和二類負載所需的功率；和分別為系統的風力機輸出利用系數和太陽能電池陣列輸出利用率，即為風力機啟用的臺數與風力機總數之比,為太陽能陣列啟用的組數和太陽能陣列組總數之比。取、［0,0.2,0.4,0.6,0.8,1］，則5和5分別表示風力機啟用的臺數和太陽能電池陣列啟用的組數；和，分別為市電開關控制變量和二類負載的提供率，本文定義、為開關函數，取值“0”或“1”；當＝1表示電網接入混合發電系統，＝0表示電網從混合發電系統中切除；＝1表示二類負載接入混合發電系統投入工作，＝0則表示二類負載從混合發電系統切除。針對系統運行的特點，制定以下設計規則：（1）規則一構成混合發電系統的風電機組功率容量較大，因而選擇以風電機組供電為主，太陽能電池陣列作為能量微調部分。（2）規則二根據系統的工作特點，取直流側端電壓期望值為216V，當可再生能源可輸出最大功率大于負載要求時，可再生能源不向電網輸送電能。（3）規則三在這里取直流母線電壓低于192V時，通過并網控制器接通電網，由市電來補充負載所需短缺部分的電能，并由本文后面章節介紹的并網控制器使直流母線電壓維持192V，即＝1當吸>200V時，關閉并網控制器，即＝0（4）規則四二類負載幾：為混合發電系統中輔助設施所需的電能，當可再生能源輸出電能有多余的能量時，才投入的負載。二類負載未工作情況下，其負載功率檢測較困難，為了避免二類負載的頻繁投徹；本文根據系統的負載配置情況，設二類負載最大功率為，當+＞+把二類負載投入運行，即＝1（5）規則五為了提高系統直流部分電壓的穩定性，當吸<204V時，把二類負載從系統中撤出，即＝0當>230V時，自動把二類負載投入運行，即＝1>240V時，自動切除所有的可再生能源發電裝置對直流母線進行供電，即===0，＝1針對系統多輸入多輸出、變化復雜的特點，本系統采用智能控制中的模糊控制技術（FuzzyControl,簡稱FC）來實現對系統進行管理和控制；研究并設計了一種基于分級模糊控制（HierarchicalFuzzyControl，簡稱HFC）算法的能量管理系統。模糊集合和模糊控制的概念是由美國加利福尼亞大學著名教授在其FuzzySets、FuzzyAlgorithm和RationaleforFuzzyControl等著名論著中首先提出一種完全不同于傳統數學與控制理論的智能理論。它的產生不僅拓廣了經典數學的數學基礎，而且是使計算機科學向模擬人類思維方面發展的重大突破。模糊集合將人的判斷、思維過程用比較簡單的語言和數學形式直接表達出來。使得復雜系統按人類的思維方式進行運作和處理成為可能，為模糊控制器的形成奠定了基礎，并得到世界各國的學者和工程技術人員廣泛的重視和應用。模糊控制通過模糊集合和邏輯推理方法把人的經驗形式化，模型化，變成計算機可以接受的控制模型和語言，讓計算機來代替人來進行有效的實時控制。模糊控制器的組成框圖如圖2-3所示：它包括：輸入量模糊化接口，知識庫（數據庫和規則庫），推理機和解模糊接口。（1）模糊化接口模糊控制器的輸入通常是確定的量，必須要模糊化后，變為控制器所認識的語言或變量才能被控制器使用，模糊化接口是將確定的輸入量轉化為模糊量，它也是模糊控制器的輸入接口。（2）知識庫知識庫描述形式主要有兩種：數據庫和規則庫。數據庫是存放所有輸入、輸出變量的全部模糊子集的隸屬度關系的矢量值；若論域為連續域，數據庫則為相應的隸屬函數。規則庫是基于專家知識和有豐富經驗的操作人員根據長期積累的經驗，按人的直覺推理的一種語言表示形式。最常用的為if－then，else,also,or等，如2維模糊推理規則可表示為R：if（偏差isa；差變化率isb；）then（控制量isc；）規則庫就是用來存放全部模糊控制規則，在推理時為“推理機”提供推理的依據。（3）推理和解模糊接口推理時，控制器推理機根據輸入的模糊量，經模糊控制規則來求解模糊關系方程，獲取模糊控制器的模糊控制量。由推理機獲得的控制量是一個模糊矢量，不能直接被用來控制被控對象，還必須轉換成確定的控制量，我們把這一過程稱為解模糊或模糊量的清晰化。通常把推理和輸出端具有把模糊量轉化為清晰值的過程稱為解模糊。本文所設計的風能一太陽能混合發電系統的結構框圖如圖2-6所示：為了提高可再生能源的利用效率，在風能和太陽能能夠滿足負載要求的情況下，負載所需求的能源則由風能和太陽能提供；在風能和太陽能不能滿足負載要求時，在充分利用可再生能源的基礎上，負載所需求的能源由風能、太陽能和電網共同提供。由系統的結構圖可知，系統直流母線電壓的變化直接影響系統給負載提供電能的質量和可靠性，因而穩定的直流電壓是系統工作可靠性和性能的一個重要指標。取系統直流母線電壓為被控量，由圖2－6可得系統的數學模型：其中—直流母線電壓，—風力發電裝置輸出電流，—太陽能發電裝置輸出電流，—系統輸送到負載得電流，—電網輸送電直流部分得電流，C—直流平波電容容量。通常可再生能源發電裝置的投資較大，為了充分發揮其發電的效率，縮短系統成本的回收周期，發電裝置多采用最大功率輸出為控制目標。設每臺風力發電機和每組太陽能電池陣列都工作在的最大輸出功率狀態，風力發電和太陽能發電裝置輸出總功率分別為和，系統對其利用率分別和，則（2-3）式可改寫為系統的結構圖如圖2-7所示：由圖2-7可知，系統的輸入量較多，針對風力一太陽能混合發電系統的特點，在這里我們采用分級模糊控制的策略來對系統進行控制，并設計一個四級的分級模糊控制器來實現對混合發電系統進行能量管理和控制。系統結構圖如圖2-8所示：系統的負荷是由直流電能直接提供和經逆變器輸出，直流電壓的穩定性成為直接影響是系統輸出交流電能質量、穩定性與可靠性的關鍵因素。因而選擇直流部分實際直流電壓和直流電壓變化量，作為系統的第一級輸入，輸出為直流電壓等效值：是綜合直流電壓和直流電壓變化量，得出未來的狀態。實質上，它反映了系統在當前直流電壓基礎上，若不改變控制量，則下一個采樣時刻直流側電壓的預測值即為，由于在下一個采用周期到來之前，系統的輸出控制量，經模糊推理己發生改變，因而在這里定義為系統直流部分電壓的等效值。第二級以第一級輸出的直流電壓等效值和負荷作為該級模糊控制器的輸入，輸出取為負載相對系統能量負載強度：是綜合負荷和負載直流電壓等效值得出的一個參變量。當大于期望值時，系統負荷所需的能量除了由可再生能源提供外，還有一部分需由直流儲能元件電容，才能降低直流側電壓，使直流側電壓向期望值方向變化，即負荷需由可再生能源提供能量被減弱；當小于期望值時，可再生能源除了向系統負荷提供能量外，還要向直流儲能元件電容補償電能，來提高直流側電壓，從可再生能源角度來看，所需提供能量在負載的基礎上被加強：因而在這里定義輸出為負載相對系統能量的負載強度。第三級以影響次大的風能輸出最大功率和負載相對系統能量強度作為第三級模糊控制器的輸入，輸出為風能的利用率，作為輸出提供給風電機控制器，控制風電機開啟的臺數，其中為太陽能輸入和風機提供系統相對能量負荷強度不足部分＝75-作為第四級模糊控制器的輸入，取輸出為為太陽能發電的利用率即為：第四級控制器的輸出和第三級控制器的輸出作用到發電控制裝置給負載供電。當和，不能滿足負荷要求，直流部分電壓低于192Ｖ時，接通電網，由電網和風能-太陽能混合發電系統共同提供電能；當直流部分電壓高于240Ｖ時，則切斷風力發電機和太陽能發電裝置向系統供電，直至直流端電壓低于220Ｖ時再重新投入工作。這樣，通過分級結構的逐步求精，逐步逼近目標函數，從而達到理想的控制效果。本文首先簡單介紹了風力太陽能混合發電系統的配置，隨后針對該多輸入多數出變量的分散式風力太陽能混合發電的能量管理系統，研究設計了一個基于遺傳算法分級模糊控制算法，并給出了該系統采用分級模糊控制的詳細設計步驟。最后，借助于仿真，將上述算法應用于風能—太陽能混合發電的能量管理系統中。仿真結果表明，基于分級模糊控制器能夠對分散式風力太陽能混合發電系統實施較好的管理和控制，并可取得良好的效果。這也為多種可再生能源混合發電系統的管理和控制，提供了一條有效的解決途徑。附件2外文資料Theadmixturethatwindforceandsolarcellsgenerateelectricitytoconstitutegenerateselectricitythesystemandiscalledthebreeze/lighttorepairthesystemwitheachother,allhavingsomecommonweaknessbecauseofthebreezeandsolarenergies,suchastheenergydensitylow,thestabilityisbadandissubjectedtotheweatherinfluencenottocontinue,havethestrongweakconjugation,solarenergyofseasonaltointerruptedetc.dayandnight.Begenerateelectricitybythewindforceandsolarenergyrespectivelytothepowersupply,thecredibilityofitspowersupplylowersconsumedly.Thewindenergy,solarenergyhastorepairsexwitheachothercertainly,ifthesunlightofdaytimeisstrong,thenightbreezeismany,thesummersunshinegood,thebreezeisweak;Thespringstanzabreezeofwinterisstrongbutthesunlightisoppositeweaker.Developthewindforceasolarenergytosupplyagaintogiveorgetanelectricshockthesystemwitheachother,takeintowindforceandthesolarenergytechniquestosynthesizetheexploitation,thusconstituteakindofrepairwitheachotherofcanscatterthenewenergythatclothorder,willisanewgrowthtoorderinthisenergystructureofcentury.Havetheconditionpassthestoragebatteryofmatchtheappropriatecapacityorconnectintothecitytogiveorgetanelectricshocktheconductandactionsbackuppowersupply,canmakecirculatetheexpensestolowerconsumedly,hugeexaltationofthecredibilityofthepowersupply.Indesignthebreezealightgenerateelectricitysystem,thedesignwayofthinkingofthewidespreadadoptionaccordingtoloadeverydaytotaltoconsumetheelectricityquantity,andradiatethequantityfromthedaythatthelocalweatherdatagettothecapacityofthecertainsolarcellarray,thewindpowermachine,thencomecertaincantherenewableenergygenerateelectricitythepowerandthestoragebatterycapacitiesofcontrolthedevices,butatmixwiththemovementofgenerateelectricitythesystemcontrolandexcellentturntheresearchofmanagethemethodless.Becausetheexportationpowerandtheburdenpowersofthebreezeelectricalengineeringset,thesolarcellarrayisaffectbytheoutsidefactor,changingthescopetocomparegreatly,asaresultturnedtheenergyofgenerateelectricitythesystemmanagementtoalsoputforwardthehigherrequesttowardscontrolandexcellently.Thistextaimsatthemovementefficiencyandcredibility’sthatthecharacteristicsofthesystemmovementdesignsoneenergymanagementsystem(energymanagementsystem,briefnameEMS)toraisethesystem.Thistextwiththesouthscienceandengineeringuniversitydispersiontype