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矿车清车机设计.doc矿车清车机设计.doc -- 6 元

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www.88doc88.comwww.yanziedu.com1绪论矿车在煤矿井下运输中占有十分重要的地位,煤矸粘结矿车车底,是煤矿生产运输过程中存在的一个普遍问题。经常而及时地清扫矿车车箱是提高矿井轨道运输效率的重要因素。所以,清理车底的问题,在煤矿就显得尤为重要。清扫矿车车箱的主要要求是及时和干净,否则日积月累形成的煤、岩粉粘结层厚而结实,使用现有的任何清扫方法均难以立刻完全见效。清理矿车粘结物,可分为人工和机械清理、高压水射流清理等。用人工清理,劳动强度大,清车速度慢,且不符合煤矿安全生产规定采用机械清理,不仅可以降低劳动强度而且清车效果好,效率高高压水射流清理由于耗水量大,在推广上受到限制。目前国内矿车清理机械形式繁多,品种不一,而且造价较高。1.1国内几种矿用清车机简介70年代中后期,煤炭工业部召开了多次矿车清理机械化经验交流会,此后国内许多煤炭、冶金和化工等矿山推出了多种适合自己具体条件的清车机。这些清车机在提高运输效率和减小工人劳动强度方面都起了一定的作用。但是,由于各个矿山的具体条件不同和清车机本身的某些不完善之处使它们的发展受到了一定的限制。尽管如此,在完善和创新两方面仍然取得了不少可喜的成果。矿用清车机按照工作原理可分为振动法、电渗法、高压水射流法、机械法等,其中振动法又包括电磁振动、电动高频振动、电动低频振动、风力振动以及与翻车机笼体联动的无动力振动等机械法又包括抓斗式、刮板式和圆盘(旋转)式等。现将几种主要的矿用清车机简介如下一、振动清车机振动清车机是我国使用比较早、研究比较多的一种清车机。在多年的实践和研究中,通过取长补短和采用有关的新技术,已逐步趋于完善。部分金属矿山在采用电动高频振动清车机时,吸取了电动低频振动清车机的长处,由冲击强度和刚度比较小的矿车底部或两侧改为冲击强度和刚度比较大的矿车斗缘,以延长矿车的使用寿命用比较简单的偏心轴皮带轮取代比较复杂的振动器,使结构简单}近年来,广东某矿在清车机上采用小功率振动电机获得了成功。取得了明显的经济效益。煤炭部门所最多采用的电动低频振动清车机虽有不少优点,但缺点也较多。湘东铁矿矿务局对北京有色冶金设计研究总院为南京凤凰山铁矿设计的www.88doc88.comwww.yanziedu.com低频振动清车机作了一些改进,由原来比较复杂的单独安装简化为与翻笼固定在一起,由原来需要摘钩、每次只能清理一辆矿车改为不需要摘钩,每次能清理两辆矿车。东北工学院和北京有色冶金设计研究总院所作的电测应力分析表明,翻笼安装这种清车机对其强度影响是不大的,因而不必另外增加静笼的结构强度。为了向安装在翻笼上的清车机电机供电,在煤矿上采用集电环联动机构之后,一些金属矿山又推出了电磁给电装置和电动推杆给电装置。二、电渗清车器电渗法清理矿车是在外电场的作用下,以水为介质在矿车与粘结物之间形成一层水膜,使粘结物与车壁脱离而达到清理矿车的目的。这种方法具有无噪声、无粉尘、不损坏矿车等优点。但是由于耗电较多,故它仅适用于存积物含水量较高的矿车。该方法起初在徐州权台煤矿使用。后来,铜陵铜山铜矿和龙游黄铁矿等金属矿山也陆续采用,并取得了较好的效果。三、高压水射流联合机械截齿清理机该种矿车清理装置的工作机理包括高压水射流清理和机械截齿清理两部分。高压水射流清理高压水经喷嘴喷出后形成具有一定动能的高压水射流,当作用于矿车粘结物时,将对其进行切割和冲刷作用,使有一定粘结力的非固结性粘结物迅速脱落,同时高压水射流冲人粘结物的缝隙和孔洞后,则产生高压水楔作用,使粘结物的缝隙和孔洞不断扩展断裂,而破碎脱落。机械截齿清理利用螺旋分布的截齿对坚硬粘结物的切割作用,使粘结物快速与矿车分离。结构组成该种清理装置主要由可三维空间移动的门式组合机架、高压泵站、电控系统和截齿可伸缩清理滚筒等组成,其中清理滚筒是实现清理作业的直接执行部件。截齿可伸缩清理滚筒由圆柱形筒体、切割截齿、高压水射流喷嘴、旋转密封等组成,筒体上螺旋分布着12个切割截齿和6个高压水射流喷嘴,每个切割截齿能沿其旋转直径方向在50mm的范围内伸缩移动,以适应变形矿车的清理。高压水射流喷嘴随截齿螺旋均匀分布,泵站提供的高压水,经高压管路和旋转密封进入圆柱形筒体的中心孔,由各喷嘴喷出而形成高压水射流,实现对粘结物的冲刷、冷却润滑截齿和灭尘的作用。四、机械清车机机械清车机利用电动机带动清扫器在矿车车箱内转动清除车底的粘结www.88doc88.comwww.yanziedu.com物。清扫器有金属刷式、盘式、滚筒式、螺旋割刀式等几种。清车机的横向行走部、纵向行走部、截割部都是由许多机械零件组合起来的,因此,结构笨重、操作复杂、维修量大。此外,使用这种清车机还需二次翻卸,费工费时,效率不高。有关煤矿虽作了一些改进,但效果不明显。吉林通化铜矿曾研制成一台由刷洗头、制动轴、减速器和电动机等组成的车箱清扫器。其纵向行走部分是一个装有四个小轮的小车,能沿轨道前进或后退。清扫器底座与小车铰接,能绕铰点上下和左右摆动。最近,这类清车机有了新的进展。由洛阳工学院等单位研制的Qw3型机械铣切卧式三吨矿车清车机通过了技术鉴定。据称,适应性强能利用部分现有配件和标准件,便于加工与同类产品相比成本低、省人、省力、省电、经济效益好。机械圆盘截齿式矿车清扫机1电动机2减速器3小链轮4链轮大轴5截盘轴6圆截盘7前轮轴8大齿轮9双向摩擦离合器10小齿轮11大齿轮12单向摩擦离合器13锥齿轮14下踏板15离合器手把16底轮传动轴17锥齿轮组18换向手把19升降架20升降手轮21司机座椅22上车架23底架五、液压清车机液压传动与机械、电气、气压传动相比,其主要优点是容易实现无级变速,调速范围大,单位重量的输出功率大,结构紧凑,惯性小,能传递大扭矩和较大的推力,控制和调节简单、方便、省力,可实现自动控制和过载保护。因此,近年来,各种液压清车机相继问世。1980年4月,邯邢矿山局矿山研究所研制成功YQJ型液压清车机,它用于符山铁矿侧卸式矿车,以铲头的铲扒达到清车的目的。1983年,湖南马田煤矿研制成功液压铲抓式清车机,其效果优于圆盘切割式清车机和机械高频振动清车机不需要二次翻卸。1986年l2月,徐州矿山设备制造厂试制成功的适用于lt矿车的YQl型液压清车机通过了市级技术鉴定。1987年5月,徐州矿山机械厂和中国矿业大学共同研制的适用于U型矿车的YLQ型液压螺旋式清车机通过了部级技术鉴定。这几种清车机的共同特点是结构紧凑、操作轻便灵活,拆装维修方便www.88doc88.comwww.yanziedu.com等。最近,福州大学又研制成全液压矿车清理机控制系统,以液压逻辑元件组成的逻辑控制回路取代由电器元件组成的控制线路,实现对清车机的自动控制。整机除了用防爆型电机及磁力启动器驱动油泵工作外,没有其它电器元件,符合井下防爆要求。1.2液压矿车清车机的特点以前研制的圆盘截齿式清车机见上图,属于六十年代产品。该机前后、左右等行走部靠磨擦离合器控制,运行容易产生打滑,无法保证正常工作。同时该机操作复杂、清车效果差,满足不了煤矿实际生产的需要。为此,我针列该机使用上存在的这些缺点,对原清车机进行了改进,设计了一台液压式双圆盘截齿清车机。在设计过程中,我吸取了国内各类清车机的特点,经过分析与论证,最后选定了液压式双圆盘截齿清车机。根据以前的清车机现场使用情况,我认为传动机构必须有一定的过载能力,设计时须考虑冲击负荷对清车机的影响,应采取相应的减振、缓冲和过载保护等措施。液压控制部分的流量与压力必须满足该机纵向、横向行走速度的要求。在零部件的设计选型中,在不影响总体设计的情况下,尽量采用了煤矿常用标准零部件。如轨道传动部分中选用的车轮、车架、轨道、轴承等均系煤矿常用标准零部件。1.3液压式双圆盘截齿矿车清车机简介液压式圆盘截齿清车机主要由行走机构、截割机构、液压驱动系统以及操作机构等四部分组成。各部关系如下图所示。矿车清车机组成图框1、纵向行走机构由上车体、纵向行走轮轴、纵内行走液压缸等组成。由于纵内行走液压缸的缸体与纵向行走的轨道架连接,而活塞杆与上车架连接,因此通过操作换向阀,使液压油进入压力缸,使活塞作往复运动以带动清车机前进或后退。2、横向行走机构由下车体、横向行走轮轴、横向行走油液压缸等组成。横向行走液压缸的缸体铰接在地面上,活塞杆与下车体底托盘连接。同理操作换向阔的手柄即可使清车机左、右行走。行走机构截割机构矿车操作机构www.88doc88.comwww.yanziedu.com3、截割机构由圆形截盘,升降臂和支承截盘的轴承等组成。截割盘是清车机的主要工作部件。每个截齿盘上装有四个截齿。截齿的旋转是通过链条传动的。为适应矿车清理的需要,升降臂靠液压活塞可作上下摆动,以达清理整个车底之目的。4、驱动机构有气动、液动、电动和机械式四种形式。气动式速度快,结构简单,成本低。采用电位控制或机械挡块定位时,有较高的重复定位精度。液动式可实现连续控制,使工业机械的用途和通用性更广,定位精度一般在1mm范围内。本设计采用液动驱动方式。5、液压传动系统,如下图所示液压传动系统图1.横向行走液压缸2.电磁换向阀3.电磁溢流阀4.纵向行走液压缸5.电磁换向阀6.电磁溢流阀7.仰俯液压缸8.电磁换向阀9.电磁溢流阀10.液压马达11.电磁换向阀12.电动机13.齿轮泵14.滤清器15.空气滤清器16.液位液温计17.压力表清车机安装在垂直于翻车机纵向中心线的专用硐室中,翻车机专用于安放待清矿车于水平位置。清扫过程是,载重矿车进入翻车机,翻车机连同矿车朝清车机的相反方向旋转270度完成卸载后开动清车机,割盘由液压马达www.88doc88.comwww.yanziedu.com通过链条带动旋转,操纵纵向液压换向阀,压力油进入液压缸,纵向液压缸伸出,使机身纵向前进,将割盘伸入到矿车内,割盘旋转,截割粘车底煤。然后操纵横向换向阀,压力油进入液压缸,横向液压缸作往复运动,使截盘沿矿车往复截割,并可配合仰俯换向阀,可使截盘上下摆动,直到全部清理干净为止。1.4与原机械式矿车清车机的比较与机械式矿车清扫机相比较液压矿车清车机主要改进了以下部位1、由摩擦离合器控制行走部改为液压控制,控制系统采用液压系统代替,安装了多路液压换向控制阀,分别控制清车机前后、左右行走及割盘升降。2、增设了传动轴中心距调整装置降低工作噪声,延长使用寿命。3、增加链保护罩,为链传动提供更优的工作环境。4、由单排链改为三排链,极大地减小了链轮尺寸。5、主要传动轴的滑动轴承均改为滚动轴承,并增加了密封,减少传动系统的磨损与振动,延长了寿命。1.5矿车清车机设计的目的毕业设计是本科教学的一个重要教学环节,是学完技术基础课及有关专业课以后的一个专业课程内容的综合设计。矿车清车机的设计正是通过具体设计来提高学生的机构分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计能力,掌握实现生产过程自动化的设计方法有效途径。通过这一教学环节要求达到(1)通过设计,把有关课程(机构分析与综合、机械原理、机械设计、液压与气动技术等)中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用,使这些知识得到巩固和发展,并使理论知识和生产密切的结合起来。因此,矿车清车机设计是有关专业基础课和专业课以后的综合性的专业课程设计。(2)矿车清车机设计是机械工程及自动化专业的学生一次比较完整的机电一体化整机设计。通过设计,培养学生独立的机械整机设计的能力,树立正确的设计思想,掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤,为自动化机械设计打下良好的基础。(3)通过设计,使学生能熟练的应用有关参考资料、计算图表、手册、图册和规范熟悉有关国家标准和部颁标准,以完成一个工程技术人员在机械整体设计方面所必须具备的基本技能训练。(4)煤矿生产的需要。www.88doc88.comwww.yanziedu.com2总体设计的方案确定2.1方案的制定原则此次毕业设计的题目是矿车清车机的设计。作为一次整机的设计,对各方面都有明确的原则要求。1)设计出的整机矿车清车机要能够在控制系统的控制驱动下,准确实现预定动作,完成设计任务2)设计出的整机矿车清车机结构尺寸要合理,要具有良好的工艺性,方便制造,方便安装。要留有合理的空间,以便各种控制线路或是液压油路的铺设3)设计出的整机矿车清车机在最大负载情况下要能够符合强度要求。并且,为了提高其抗瞬间振荡冲击的能力,应留有一定的强度和功率余度。原则是固定的大框架,在设计过程中,还应在遵循大框架的前提下,做一些灵活的变动,以达到设计的良好工艺性、高效性,积极应用各种优化设计方法。2.2本设计方案的规划2.2.1清车机各部分的设计一、矿车清车机运动方式的选择矿车清车机,不仅要求能够顺利的实现动作,而且还要求这种有目的的动作能够有耗时短、动作迅速,效率高,能耗小的特点。所以,在设计矿车清车机的时候,我们就要根据现场的实际使用需求来最优化的选择它的动作实现方案。本设计中的矿车清车机,在实际生产中主要要求实现的任务是完成矿车底部粘结物的清理。在综合考虑了各种方案后,我选择了以下方案1)截割部实现粘结物的清理工作2)行走部实现前后左右的行走3)臂部实现截割部支撑与上下摆动4)控制部分实现整机的操作控制5)液压传动系统实现动力的传递和转换。二、矿车清车机驱动方式的选择设计矿车清车机时,选择哪一类驱动系统,要根据矿车清车机的作业要求、矿车清车机的性能规范、控制功能、维护的复杂程度、运动的功耗、性能与价格比以及现有条件等综合因素加以考虑。在注意各类驱动系统特点的
编号:201311211628130146    大小:3.09MB    格式:DOC    上传时间:2013-11-21
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zhaozilong上传于2013-11-21

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