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针对 列车 超装后 进行 自动 计量 卸载 装置 设计

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目录1 绪论22 总体方案32.1自动计量卸载装置工况及要求32.1.1工况条件32.1.2要求32.2 方案对比42.2.1机架形式对比42.2.2取料装置方案对比42.2.3卸料装置方案对比42.2.4计量装置方案对比52.3装置基本组成简介52.4主要技术参数63 自动计量卸载装置电控技术方案83.1技术设计要求83.2电控系统方案设计93.2.1控制系统结构93.2.2装置系统控制方式综述103.2.3装置系统控制过程详述134主要电气设备选型及技术特点164.1 主要设备选型及技术特点164.1.1 可编程控制器(PLC)164.1.2 触摸屏TP270174.1.3 牵引绞车驱动变频器174.2 系统设计技术特点175主要部件的设计和选型185.1 取料装置的设计185.1.1 刮板输送机发展概况185.1.2 发展趋势195.1.3 刮板输送机的机构与作用205.1.4 刮板输送机的型式选择205.1.5 机头部及传动装置的设计与选型205.1.6 机尾部255.1.7 刮板链的设计与选择255.1.8 刮板的设计295.2 液压泵站系统的设计与计算315.2.1 初选系统工作压力325.2.2 油缸作用时间的确定335.2.3 液压缸345.2.4马达425.2.5 液压泵465.2.6 驱动电机515.2.7 液压控制阀555.2.8 油箱625.2.9 联轴器646 设备的检查及维护保养686.1设备的检查686.1.1班前检查686.1.2 常规防护检查687 总结69参考文献70翻译部分72中文译文72致 谢801 绪论在产的煤业大型生产企业，煤炭外运主要采取火车运输方式。外运煤炭一般由选煤厂、发运站火车装车系统装车。大部分装车系统为上世纪七、八十年代建成，由于受当时设计水平、装备能力、投资规模等条件的影响，该类装车系统普遍存在效率低、调控能力差，不能自动解决装运列车多装、超载、卸煤集约回收等问题。这些问题已广泛影响生产企业产能与运能的发挥，因此如何提高装车系统的自动化程度、减小装车误差、提高装车效率、集约回收超装后的卸煤，满足企业外运高产、高效的需求，是许多煤企在这一作业环节中亟待解决的问题。煤矿装车系统主要存在以下几方面的问题：1. 采用多人手动操作方式进行放煤式装载，装煤量依靠操作人员的经验控制，无法满足装煤精度的要求，普遍存在着装车误差大的缺点（亏装、超装，每一车皮最大超载量高达7000Kg）。2. 装车系统无“超装自动卸载装置”，对于超装的煤采用人工卸煤，卸煤量大小无法控制，无法满足车皮装载量精度的要求。3. 采用人工卸煤处理车皮的超装量，工人劳动强度大，影响整车装车效率，卸载煤沿铁路堆放、无法较好地集散、造成作业环境的无序、杂乱及污染。上述问题的存在也对煤炭外运作业的有序管理带来很大的困难和不利，也给运、销工作带来很多后续的问题。对于上述问题的解决，可以采用全自动装车（或配煤装车）系统，以保证快速、精确地装车。然而上述全自动装车系统仅适合于新建的装车线，而将其用于对于现有装车线的改造显然是不合适宜的。 针对多数煤矿装车系统存在的问题，我们通过广泛的调查研究，结合机械、液压传动；传感技术；自动化控制；计算机管理、监控等方面的综合技术，根据许多矿列车装运线现有的实际情况与条件，设计出了针对列车超装后进行自动计量卸载装置。2 总体方案2.1自动计量卸载装置工况及要求2.1.1工况条件最大卸载量：7000Kg车皮尺寸：1. 长度：1112.5m2. 高度：2.63.2m3. 轨距：1.435m4. 列车行最大驶速度：6m/min2.1.2要求1. 实现超装车皮的自动计量卸载，卸载量控制精度为200Kg；2. 系统具备自动计量卸载和人工手操作卸载两种工作方式；3. 具备完善的计量卸载系统与列车运行的安全连锁及各类保护。4. 整个自动计量卸载系统应满足煤矿装车场地及地面配套设备的要求。5. 根据用户提出的有关本装置的其他相关要求。2.2 方案对比2.2.1机架形式对比 机架是整个装置的载体，所有的设备和装置都是安装在机架上的。机架的形式主要有两种：一种是旁置式，一种是横跨式（龙门架）。最终我们采用了横跨式，和旁置式相比，横跨式具有及时性好，工作方式简单等优点。2.2.2取料装置方案对比 为了实现把超装的煤从车皮中取出，取料装置是必不可少的。在取料装置的选择上主要有以下几种方案：1. 抓斗式 2. 斗轮式3. 耙装式其中，抓斗式和斗轮式都能够具有快速取料的功能，但其取料量不便控制，不能实现准确计量。耙装式取料装置，它具有连续取煤的功能，取料均匀，瞬时取煤不至于过多或过少，便于取料量的控制。但它的不足之处是其快速性没有抓斗式和斗轮式的好。通过比较分析，最终选择耙装式取料装置。2.2.3卸料装置方案对比取料装置取出的煤要通过卸料装置才能到达计量皮带称称上。卸料装置的作用不仅是对超装量的卸载，同时为了实现精确装车的目的，其还担负着将多取的煤返回车皮的任务。为了实现这个功能，我们比较了以下几种方案：1. 四连杆翻板机构2. 分料器机构3. 油缸翻板卸料机构其中，四连杆机构能够实现卸料装置的功能，同时其及时性也好，但其所承受的摩擦力和驱动力都比较大，这样的后果是磨损严重，机构容易损坏，装置磨损后其精度变的很差，而且所需的动力源也需要更大的功率。显然，它不是好的方案。分料器不存在磨损问题和及时性问题，但其致命的缺点是其体积较另外两种大，而取料机构和平台之间的空间有限，如果采用分料器就必须提高取料装置，这样的后果是带来整体结构稳定性的问题，同样分料器也不是一个好的办法。油缸翻板机构能够很好地满足要求，而且它的体积较小，宜损件便于更换，最终我们采用了油缸翻板机构。2.2.4计量装置方案对比 为了实现精确卸载，需要对取料装置取出的煤进行计量，计量的方法有以下几种：1. 计量皮带称称2. 定容积法3. 定时间法其中，定容积法是指根据工人的经验或列车超装量的平均值对取料量设定一个固定的容积，每次取料都按这个固定的容积来取。定时间法是指对取料机构的工作时间设定一个固定的时间，如论超装量为多少，每次取料装置都工作那么长的时间。显然，这两种方法都不能满足准确取料的要求。采用计量皮带称称可以很好地满足精度要求。2.3装置基本组成简介经过分析比较后，最终自动计量卸载系统由龙门架、耙装式取煤装置、翻板卸载装置、液压泵站、计量皮带称、转运皮带、集煤仓、给煤机、电控柜、操控室等组成。1. 龙门架：龙门架采用焊接结构，为整个耙装式自动计量卸载系统的安装平台，耙装取煤装置、卸料翻板装置、液压泵站、计量皮带称、转运皮带、电控系统等置于龙门架安装平台之上。2. 耙装取煤装置：卸载取煤机构由耙装盘、刮板输送机、取料臂等组成。耙装盘、刮板输送机置于取料臂上，取料臂安装在龙门架安装平台的支撑座中。取煤卸载机构在升降液压缸的控制下，分别进入取煤卸载工位及列车通过工位。耙装盘铰接于取料臂上，在耙装盘液压缸的作用下，可对耙装盘角度进行调整，以利于取煤。3. 翻板卸料装置：翻板卸料装置由支撑架、卸料板、翻转液压缸等组成。翻板卸料装置工作时，根据控制指令将耙装取煤装置所取的煤送入计量皮机带或卸回车厢。4. 液压泵站：液压泵站安置于龙门架平台一侧。液压泵站采用双泵系统，分别为液压马达和液压缸提供液压动力。耙装盘液压马达由手动变量泵供液，以便调节拨转盘的转速，进而调节耙装取煤量。刮板输送机液压马达和一系列的油缸由定量液压泵供液。5. 计量皮带称：计量皮带称安置于龙门架平台中央，完成卸载煤的计量，并将计量后煤料送入转运皮带。6. 转运皮带：转运皮带安装在龙门架平台上，承接计量皮带称输送的卸载煤，并将卸载煤运至集煤仓。7. 集煤仓、给煤机：集煤仓安装在龙门架的侧面，用于承接转运皮带的卸载煤。给煤机连接在集煤仓的下端，用于集煤仓煤的装运。8. 电控柜：电控柜置于龙门架平台上，内置总电源及各类强、弱电控系统。9. 操作控制室：操作控制室布置在龙门架上，位于耙装取煤装置一侧。操作控制室内设置耙装式自动计量卸载系统的触摸屏人机控制界面。在控制室内可进行卸载系统的参数设置等各种操作。操作控制室前面及两侧配置观察玻璃窗，室内设置冷暖空调，配置一名操作人员操作控制。2.4主要技术参数1. 龙门架总体参数机架龙门长度(立柱中心距)： 3.0 m机架龙门宽度(过车宽)： 3.4 m机架龙门高度（距轨面）： 3.45 m2. 卸载取煤机构耙装盘宽度： 2.5 m耙装盘卧底深度： 250 mm耙装盘抬起高度： 360 mm转盘转速： 30 r/min3. 刮板输送机运输形式： 边双链刮板槽 宽： 510 mm爬坡设计夹角： 25链 速： 0.95 m/s锚链规格： 1864 mm张紧形式： 黄油缸张紧输送量： 180 m/h4. 液压系统系统额定压力： 马达控制系统 16 MPa 液压缸控制系统 10 MPa装载马达驱动泵电动机：型 号： Y200L-4功 率： 30 KW转 速： 1470 r/min液压缸驱动泵电动机：型 号： Y160L-4功 率： 15 KW转 速： 1460 r/min5. 电气系统 供电电压 ： 380/660 V 总功率： 45 KW 3 自动计量卸载装置电控技术方案3.1技术设计要求1. 装置具备全自动取煤和人工手操作取煤两种工作方式，且两种方式可以任意切换，切换过程中不能打乱系统整个工作流程。2. 装置在自动工作方式下，每节车皮的卸载误差不得超过200kg。3. 由位置检测机构控制取料臂的动作，形成闭环控制。列车行走与耙装取煤机构动作相匹配。在整个卸载取煤过程中，不允许有洒、漏煤现象发生。4. 在手动操作方式下，各机构可单独动作，方便人工操作。装置具有完善的报警功能，防止人工操作失误。5. 装置具有各种保护，保证系统的安全正常运行。6. 装置具有完善的故障报警功能，及时发现设备存在的故障，并给出相应的信息，供维修人员判定和处理。 7. 整个电控系统设计，均按照铁路电控设计标准执行，依据故障导向安全的原则进行设计。8. 利用工业现场专用触摸屏面板显示整个系统的工作过程，和当前卸载取煤量、车皮编号、车皮总数、每节车皮的给定取煤量、实际取煤量、当日取煤总量、操作员姓名等数据。9. 电气线路设计要求简单、布线合理，走线及安装，一律按照国家电工协会标准执行。3.2电控系统方案设计3.2.1控制系统结构自动计量卸载装置主要是根据前方传来的车皮参数、装煤量等有关参数，通过调整自动计量卸载装置的有关工作参数进行计量取煤卸载。取出的煤量通过电子皮带秤进行计量、判定。本装置主要通过对列车牵引绞车进行变频调速，实现卸载取煤量的调节。耙装盘耙装速度也可根据相应的有关参数进行调节，以满足卸载取煤量的要求。列车定位、耙装取煤装置的定位及升降动作均由控制系统根据卸载取煤参数的要求进行调节与控制。上述各功能的实现均由PLC（可编程序控制器）完成。因此可编程序控制器 PLC是整个系统的控制核心。装置控制系统结构如图3.所示：触摸屏轨道衡称重数据打印故障报警列车牵引绞车控制可编程控制器PLC传感器转运皮带控制耙装卸载装置液压控制系统皮带秤控制耙装卸载装置保护刮板输送机控制耙装盘控制图3.1 电控原理方案3.2.2装置系统控制方式综述系统控制方式分为以下几种：1、 自动控制方式：当控制方式选择开关处于自动控制方式时，计量卸载取煤系统按照预定的工艺流程自动进行。在此过程中，除了故障按钮按下，手动状态无效。本过程中允许进行其中一些参数重新调整、设置，如车皮数量、型号等数据。自动控制卸载取煤工艺流程参见图3 .2。2、 手动控制方式：当控制方式选择开关处于手动控制方式时，可以手动控制耙装取煤机构的升降、耙装盘的运转、计量皮带称及转运皮带的运行等工况。手动控制时报警系统和保护系统及极限停车位有效，以防止人工操作失误。本过程允许进行参数设定以及参数调整。手动卸载取煤过程工艺流程参见图3.3。3、 故障处理方式：装置发生故障后，当按下故障处理按钮后，系统停止工作处于检修状态。设备所存在的故障排除后，控制方式转换开关处于自动位置时，可以按下故障恢复按钮，系统继续故障发生前的工况。若按下系统复位按钮，所有工作数据清零，系统所有的动作重新开始。4、 停止方式：按下系统急停开关，控制系统掉电。在此工作方式下，所有的自动、手动操作全部失效。此工作方式为安全检查方式。使用此功能时，列车就无法启动，必须把取料装置抬起复位，并关闭安全锁，列车才能启动。选择自动方式，按系统启动键参数设定完成，确认键按下开始 对比参数，计算第N节车皮的取煤量，同时计算牵引绞车速度 轨道衡传来第N节车皮装车重量 1、2号传感器上升沿信号，第N节车皮到达。蓄能器检测满足条件放下转臂，开始取煤皮带秤计量是否到达取煤量置传感器2为ON？N3、4号传感器是否有下降沿信号NYY转臂抬起，停止取煤5、6号传感器有下降沿信号时7号是否有信号紧急停止煤车启动蓄能器备用液压油路系统报警NY故障处理 N是否到达最后一节车皮 Y各机构停止动作结束 图3.2 自动取煤过程工艺流程 开始系统上电选择开关置于手动位置 启动液压系统启动刮板机和拨爪启动转运皮带和电子秤 车皮到，手动放下转臂取煤人工监控电子秤取煤读数N是否会碰上车厢 是否到达最终取煤量NYY手动抬起转臂 N是否到达最后一节车皮Y各机构停止动作结束图3.3 手动操作工艺流程图 3.2.3装置系统控制过程详述考虑到本系统的整个工艺运行流程以及相关的技术要求，将整个系统化分为下列控制过程：1. 系统上电电源总开关闭合，控制系统上电、液压控制系统上电，相应的上电指示灯点亮。2. 参数设定 人工初始设定系统运行有关参数。 选择或输入列车的编组信息。该信息可通过485口传送,也可直接输入。3. 自动运行控制（参见附录一卸载取煤运行时序图） 当列车编组信息输入后，选择开关处于自动控制方式时，按下启动按钮，系统信号检测正常后，进入自动控制方式工作状态。 转运皮带启动。 当1、2号传感器同时收到上升沿信号，耙装卸载装置、翻板卸料装置进入工作位置进行卸载取煤。同时对车皮开始计数。 卸载机构卸载取煤同时，电子皮带秤计量卸载量，并与轨道衡传过来的重量数据比较，当达到卸载取煤量时，翻板卸料装置动作，将刮板输送机上的煤返回到车厢内，减少了误差。与此同时，卸载机构动作，进入列车通过位置，到位后7号传感器有信号。 当3、4号传感器下降沿信号，卸载机构未处于列车通过位置时，且耙装盘距车厢顶部只有1米距离，卸载机构无条件抬起，处于列车通过位置。 当5、6号传感器下降沿信号，卸载机构距车厢只有0.6米距离，7号传感器仍无信号，系统报警，并无条件停止列车。 7号传感器有信号时，列车正常通过。当1号传感计数到达上限后，作业完成，相应机构停机，等待下一步命令。4. 煤量预估控制 依据经验数据，最大取煤量为7000Kg，根据不同的卸载取煤量，计算取煤机构插入煤层的深度和列车行进的速度。 如果卸载取煤量过大，必须调整列车行进速度，系统把列车行进速度分为三挡速度控制，以保证大卸载取煤量时也能完成工作要求。 根据不同的卸载取煤量，装置把取煤机构插入深度也分为三挡。当卸载取煤量大时，插入煤层的深度较大，反之较浅。既到达快速卸载取煤的要求，又保证称量精度。5. 卸载机构控制卸载机构控制是控制系统的主要部分，分别包括： 卸载机构的位置控制：卸载机构由液压缸配合限位开关控制。根据控制信号卸载机构分别处于卸载工作位和列车通过位。卸载取煤时，根据不同的卸载取煤量，卸载机构处于不同的工作位置。 刮板输送机驱动：刮板输送机由液压马达驱动，该马达由变频液压动力源驱动，使刮板输送机速度可调，以保证有限时间内的运量和卸载取煤量。 耙装盘驱动：耙装盘与刮板输送机同步变频调速。 卸载机构保护： 在正常卸载取煤作业中，若卸载机构受力过大超载，控制系统控制卸载机构自动上抬，以减小受力。在非作业期间使用卸载机构安全锁。当关闭安全锁后，牵引绞车启动回路接通，才能牵引列车。卸载机构具有双重保护，为防止撞上车厢，由3、4、5、6传感器测量位置，进行保护。若列车到位后卸载机构不能抬起，列车会联锁停车。另一方面在液压上设计有独立于PLC的旁路控制回路，供紧急时自动启动蓄能器备用油源，也可使卸载机构处于列车通过位置。6. 电子皮带秤控制 电子皮带秤启停：由PLC控制启停，具有保护功能。 数据采集：电子皮带秤的称重量通过485信号传输给PLC,一节车皮取完后，PLC下达数据清零信号给电子皮带秤，以备下次重新计量。7. 牵引绞车控制 启停控制：牵引绞车（铁牛）的启停仍由前方装煤人员控制。在启停回路中串入停止开关，卸载取煤操作人员可以按下停止开关使列车停止。卸载机构的位置信号也串入启停回路。当因卸载取煤系统原因，前方装煤人员无法启动列车时，卸载取煤系统会送出相应的指示信号。 速度控制：牵引绞车由45KW变频调速器控制（可根据用户装机容量定），进而控制列车的运行速度。速度分三挡进行，正常卸载取煤速度为V，当需卸载取煤量为04000Kg时，列车速度降为V, 当需卸载取煤量超过4000Kg时，列车速度降为0.6V。8. 液压系统控制 液压系统的启停：液压系统的启停由PLC依据工艺要求进行控制。 液压系统的运行监控：为了使液压系统安全可靠的运行，控制系统对其实行实时监控，内容包括：工作压力、液箱油位、液压油温、油污染、超压保护等。9. 转运皮带控制 启停控制：启停由PLC依据工艺要求进行控制。驱动电机配有热保护。 跑偏控制：左右配置4个跑偏开关，当皮带极限跑偏时，信号传输到PLC,卸载取煤动作会自动停止，并报警。10. 触摸屏 控制系统数据设定与显示采用工业专用触摸屏，可方便的设定运行数据，并实时监控取煤运行数据，可以显示故障报警信息。4主要电气设备选型及技术特点4.1 主要设备选型及技术特点自动计量卸载装置电气控制部分主要有以下几个部分：4.1.1 可编程控制器(PLC)可编程控制器PLC为本套系统的控制核心，选用德国SIEMENS公司的成熟产品S7-300系列CPU 314可编程控制器。主要完成以下几种功能:1. 按照工艺流程要求完成卸载取煤联锁动作,包括自动、手动、 故障三种方式的联锁功能。2. 选用最适合的控制算法,控制刮板输送机运行速度、耙装盘入煤深度及转速、牵引绞车速度等在不同工况的运行值。3. 完成与轨道衡之间的数据交换、与电子皮带秤之间的数据交换、与牵引绞车驱动系统的数据交换、与TP270触摸屏之间的数据交换。S7-300系列PLC的性能及特点：1) 循环周期短、处理速度高、系统容错能力强。2) 指令及功能强大、可用于复杂功能。3) 产品设计紧凑、可用于空降有限的场合。4) 模块化结构、适合紧密安装。5) 可在各种恶劣的环境条件下可靠的运行。6) 结构紧凑,易于接线,用户程序和预置数据保存在EEPROM中相当安全,指令执行速度(布尔指令位0.2us)7) 具有MPI、PROFIBUS等多种通讯方式，可与多种设备通讯。4.1.2 触摸屏TP270系统人机界面采用德国SIEMENS公司TP270 10英寸彩色触摸屏，可十分方便的设置参数和显示数据。TP270 触摸屏特点：1) 功能强大，性能卓越，价格低廉，可显示各种过程控制和监视。2) 坚固耐用、稳定可靠、使用简便，具有标准硬件/软件接口，保证了极高的柔性度和透明度。3) 彩色STN液晶显示，640*480像素，256色。4) 独立内存卡，大容量数据存储。5) 具有MPI、PROFIBUS、以太网和USB等多种接口配置。6) 适合所有的文本显示和面板组态，使图形达到所见即所得。4.1.3 牵引绞车驱动变频器变频器采用德国SIEMENS公司MICROMASTER 440系列，同样具有使用方便、坚固耐用、通讯方便等特点。采用VVVF变频调速控制，整个运转过程中转矩恒定，可以采用本地面板控制，外部开关量控制，外部模拟量控制以及网络化通讯控制四种方式。4.2 系统设计技术特点自动计量卸载装置控制部分设计上充分考虑控制系统的可靠性、先进性、可扩展性以及经济性等方面，综合如下：1. 控制系统的先进性作为工控领域国际公认的知名品牌，西门子公司享有盛誉，本装置人机界面、PLC、变频器等控制核心部件全部选用该公司的产品。同时选用了西门子公司的两种网络：MPI网络和USS网络。本装置系统可以方便的接入工业现场总线网，纳入整个工厂的管控一体化。2. 完善的操作方式及故障处理手段本装置的参数设定灵活、方便。给出了各种故障报警提示。对于每节车皮的给定装煤量和实际卸煤量，可以进行显示、查询以及打印。当发生故障时，允许操作人员手动操作系统，故障恢复后，可继续使用自动装煤。现场设有急停开关，如果现场发生紧急情况，可以停止所有设备的动作，操作台选择开关设有零位档，禁止所有的操作和动作，可以有效的避免在设备维护和检修过程中的误动作。 3. 精确、简便的控制算法：本装置系统的关键性技术是如何在保证精度的同时，在有限的4050秒钟时间内，取出相应的数量的煤，太快精度不高，太慢无法完成作业。本装置系统采用实时调节耙装盘入煤深度、刮板输送机运行速度、牵引绞车速度的多变量预估计算法，保证每节车皮及时完成作业。4. 装置系统的可扩展性西门子S7-300系统具有很大的扩展空间。既可以作为以太网的主站控制多台现场传感一执行机构，也可以作为profibuspp网的一个从站方便地纳入管控一体化的网络系统。5. 装置系统的安全性系统充分考虑各关键部分的安全性，对于转臂采用二重保护控制，其他部分设计也依据故障导向安全的原则设计。最大限度的保证系统安全。6. 经济性西门子S7-300整个系统设计紧凑，性价比较高。再者采用了网络化通讯模式，大大降低了线缆方面的成本，也减少了布线、维护方面的费用。5主要部件的设计和选型5.1 取料装置的设计5.1.1 刮板输送机发展概况 5O年代广泛使用SGD型、SGB型刮板输送机，因不能横向弯曲自移工作面推进后要大拆大卸重新安装，占用时问长，劳动强度大，再加上强度不足，功率小，即使沿工作面分段放炮，仍不断发生超载事故。在逐步挟用SGD20型sGs30型刮板输送机之后，工作面的生产能力虽然有所提高，但仍不能弯曲自移，凭人力搬运十分笨重，而且输送机与煤壁距离较远，要人力攉煤。到了70年代，随着采煤机的大量应用，出现了SC-W-40、SGW44型可弯曲刮板输送机，实现了不解体和不停运分段自移，运输能力提高到200 th。80年代以来，工作面运输设备发展很陕，由于各种新型采煤机的出现，刮板输送机已大为改观，因采煤机要在输送机上行走，不仅要求输送机强度大，保证采煤机工作稳定，且要与采煤机生产能力相匹配，促使刮板输送机不断向重型化发展。代表机型有SGW-I50和SGW250型。随着大功率采煤机的出现，一些刮板输送机的功率已达到400500 kW，运输能力达1000 th，已能适应工作面单产150万ta的生产规模。目前煤矿用刮板输送机的类型很多，按牵引链的结构形式分为双边链，双中链和单链3种。1. 双边链刮板输送机：双边链是目前国外使用得最广泛的结构形式与单链相比其优点是预张力较低，能承受较大的张力，链条充满上下溜槽两边的槽帮链道并可自行清扫链道积煤。缺点是：溜槽磨损较大，两条链子受力不均，在链轮处易跳链，弯曲性能和断链事故多等。其代表机型有国产SGW-250型SGB764W264型及英国ML-722型。2. 双中链刮板输送机：其特点是将两条相同直径的链条并列布置在溜槽中心，与双边链相比，这种结构形式的链子受力均匀，弯曲性能好，使用性能较好。其代表机型有国产SGz_730320、SGZ一764264型及西德MZI600型等3. 单链刮板输送机：其特点是结构简单，事故少，受力均匀，运行平稳，摩擦阻力小，馏槽利用率高和弯曲性能好在输送机上不易出现堵塞。缺点是预张力较大。其代表机型为国产SGWD-250及德国E-HB280型。当然按照刮板链的构造及加工方式，按传动方式及溜槽的布置方式也可以对刮板输送机分类。目前，由西北煤机厂研制的SGZ-8B02400型交叉倾4卸式(功率8OO kW、运输能力l 500 th)的重型刮板输送机已于1995年5月通过了工业性试验。该机具有结构紧凑，占用空间小，有利于端头支护、输送和转载机布置在同一平面上，转载煤炭落差小。产生的煤粉少，输送机卸载煤流与转载机运输煤流一致，输送机回煤量步，底链阻力小，功率消耗少，输送机与转载机整体推移，有利于实现集中控制和管理等特点，代表着最先进的卸载方式。5.1.2 发展趋势 刮板输送机的发展趋势呈现以下几个特点：1. 研制运输能力20003500th，功率均为采煤机功率15倍的超重型刮板输送机。2. 中部槽采用整体铸造和轧制，尽量减少螺栓联接。3. 为了减少空载功率消耗，中部槽采用封底结构，取消铲、挡板的联接螺栓，提高工作可靠性。4. 为了避免端头卸载发生大块堵塞重点发展交叉侧卸式。5. 链条将普遍采用强化链或异形链，既有利于降低机身高度，增大装煤量，又有足够强度。同时随着链环强度的提高，单链重型刮板输送机将得到很大发展。6. 应增设软起动系统，既能保证满载起动，又能保证多电机同步调速和功率平衡。7. 减速器采用行星齿轮传动，其优点是：体积小，效率高，承载能力大和卸载便等。8. 应增设自动紧链和工况监测显示，传输及报警系统，为双高工作面进一步扩大发展创造条件。5.1.3 刮板输送机的机构与作用刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续输送机械。它由刮板、链轮、刮板链、溜槽、机头部、机尾等部件组成。其中牵引构件是刮板链，承载装置是溜槽。由于综采刮板输送机中的溜槽比较加工复杂，所以本系统的溜槽不采用综采中的刮板结构而使用钢板焊接而成。5.1.4 刮板输送机的型式选择本系统预紧力小，运输时倾角大，因此采用边双链型式的刮板输送机。这种刮板输送机的刮板链位于刮板两端链条和连结环在中部槽内起导向作用。其主要优缺点是：预紧力小，功率消耗少但两连受力不均。5.1.5 机头部及传动装置的设计与选型1. 机头架机头架是机头部支撑安装链轮组件、马达、过滤槽等部件的框架式焊接构件，它由左侧板、右侧板和中板用较厚的钢板焊接而成，右足够的刚度和强度。2. 传动装置及选型本系统刮板输送机的传动装置为液压马达。刮板输送机的输送能力，按连续运行方式进行计算，其公式为 （5.1）式中 F货载最大横断面积， （如图5.1） （5.2） （5.3） （5.4） 货载在溜槽中的动堆角，对原煤 货载的装满系数，0.650.9货载的集中容量，t /，对原煤 v刮板输送机的链速，m / s，v0.95 m / s 取值： b = 510 h = 157.5 = 0 = 0.65 = 1.0 t / v = 0.95 m / s计算结果： 163.5 t / h图5.1 中部槽物料断面刮板输送机的运输能力应应不得小于铲斗的装载能力即： （5.5）铲斗的装载能力为： 即 163.5 t / h （5.6）所以 刮板输送机的运输能力符合要求。当给定输送机生产能力时，验算溜槽最大货载断面时，按下式计算 （） （5.7）式中 输送机对列车得相对速度 (m/s) （5.8）式中号选取的原则是：当刮板链与列车的运动方向相反是取“”号，相同时取“”号。3. 链轮组件及链轮 驱动链轮的型式如图5.2 本系统刮板链采用圆环链。 圆环链公称直径 = 18 节 距 = 64 圆环链最大外宽 = 60 以上刮板链的选择按GB/T12718规定取用 链轮齿数 = 5 链轮节距角 （5.9） 链轮节圆直径 （5.10）链轮外径 （5.11）图5.2 驱动链轮的型式和尺寸链轮立环立槽直径 （5.12）链轮立环立槽宽度 （5.13）齿根圆弧半径 （5.14）链窝长度 L （5.15）链窝平面圆弧半径 值等于接连环圆弧部分的最大外圆半径。圆心在连接环中心线上，此中心线平行链窝平面，距链轮中心的距离为链窝中心至窝底平面的距离 （5.16） 值精确到0.5 短齿厚度 （5.17）式中：A为链窝中心距链窝中心距离 （A为参考值） （5.18）齿形圆弧半径 （5.19） 式中： 为参考值，圆弧半径的中心在离链轮中心的直线上立环槽圆弧半径 （5.20）短齿根部圆弧半径 （5.21）链窝间隙 限制 的最大值，能保证圆环链在链窝中得到足够的支撑，也能保证连接环和刮板在链窝中有足够的间隙。但在某些重载情况下，平链环的支撑面积有必要增加时，用户和厂方商定，可以规定尺寸，而调整值。带入数值计算得：36 ， 208 ，244129 ， 25 ，9L105 ， 30 ，86.560 ， 87 ，379 ， 9驱动链轮的技术要求：1）驱动链轮的材料：抗拉强度： 延伸率： 冲击值： 链轮材料选用： 2）链轮须进行碉质处理凋质硬度应达到HB260320，链禽和齿形表而须进行淬火，淬火硬度应达到HRC4555，淬火硬度层深度不低于3mm。3）链轮齿面及链窝表面粗糙度不高于25。5.1.6 机尾部本系统刮板输送机的功率较小，因此采用机头传动方式，机尾则采用光轴传动。光轴在两侧开槽槽的宽和深与链轮相同。为减少刮板链对槽帮的磨损，在机尾假上槽两侧装有压板块。由于不在机尾部紧链，机尾不设紧链装置。5.1.7 刮板链的设计与选择 刮板链和刮板的连接如图5.3所示 图5.3 刮板与刮板链形状与连接采用边双链与型刮板连接，刮板和开口时连接环相连接。本系统采用圆环链。1. 圆环链的型式和尺寸表1 圆环链型式和尺寸（ GB/T12718-91） 成 品 链 直 径d节 距p宽度圆弧半径r焊接处单位长度质量kg/m最 大直 径长度公称尺 寸极限偏差公称尺 寸极限偏差最大内宽 b 最小内宽 a 公称尺 寸极限偏差18 64 2160 28 +2019.513 6.62. 配对长度在拉应力为的成品链上测量，任意两条配对链的长度之差在2m以内，不得大于链条公称长度的;2m以上应符合图5.4和表2的规定图5.4 圆环链型式、尺寸与配对链条长度图 a链条型式和尺寸; b单链型式和尺寸； c配对链条长度图表2 圆环链配对链条长度（ GB/T12718-91）圆 环 链规 格长 度 L1长 度 L2连环数n公称尺寸极限偏差公 称尺 寸极限偏 差测 量次 数大于至大于至18x64317919845056+20995（15环 ）255101021212579159505610176+301593191017620416+603193892041624896+803. 圆环链的技术要求1）圆环链的钢材性能（GB10560-89）： 牌号： 试样毛坯尺寸： 15mm 热处理： 淬火： 温度： 880冷却剂： 水 回火： 温度： 370冷却剂： 空气 力学性能： 适用于钢材直径： 1018mm 屈服点： 885 抗拉强度： 1080 伸长率： 10冷弯试验180， d=弯心直径， a钢材直径： da（热扎钢）2）圆环链的破断负荷参数(GB/T12718-91) 圆环链规格： 18 x 64 mm B级： 试验负荷： 260KN 最小破断负荷： 320KN C级： 试验负荷： 330KN 最小破断负荷： 410KN D级： 试验负荷： 410KN 最小破断负荷： 510KN3）疲劳试验时的上限负荷、下限负荷和弯曲挠度值（GB12718-91） 圆环链规格： 18 x 64 mm B级： 下限： 25 KN 上限： 127 KN C级： 下限： 25 KN 上限： 168 KN D级： 下限： 25 KN 上限： 204 KN 最小挠度值： 14 mm4. 刮板链的连接装置 刮板链之间采用开口式连接环进行连接。开口式连接环适用于煤矿井下边双链刮板输送机及转载机，与矿用高强度圆环链，刮板相连接使用，其形状如图5.5所示。 图5.5 开口式连接环1连接环； 2螺栓；3弹簧垫圈； 4螺母连接环组件静拉伸和疲劳性能（MT/T71-1997）: 规格： 18 x 64 mm 初始载荷： 13 KN 试验负荷： B级： 232 KN C级： 300 KN 试验负荷下最大伸长率： 2 最小破断负荷： B级： 290 KN C级： 370 KN 破断后永久伸长率： 8 脉动负荷范围： 上限： 25 KN 下限： 127 KN 最小循环次数： B级： 25000 C级： 40000连接环配合使用紧固件性能（MT/T71-1997）： 连接环规格： 1864 mm 螺栓： 规格： M20 x 75 mm 性能等级： 10.9 螺母： 规格： M20 最小拧紧力矩： 400 Nm 弹簧垫圈: 规格： 20 mm5.1.8 刮板的设计 刮板是刮板输送机和刮板转载机的重要部件，刮板不仅要求强度高、耐磨，而且要具有一定的韧性和抗腐蚀性，所以设计时要考虑的问题较多。 这里选用边双链刮板，边双链刮板适用于煤矿井下边双链刮板输送机和边双链转载机，其规格有、和四种型式，如下图5.6所示。其中、型刮板用于圆环链1864mm以下非综采小型刮板输送机，、型刮板用于中型以上的刮板输送机。制造边双链刮板常用的钢号为27SiMn。本系统选用型刮板。我国刮板链分中单链、边双链、中双链和准边双链4种型式，但无论哪一种型式，其刮板的设计都要考虑与链轮的配套关系、与溜槽的配套关系、与链环的配套关系及上、下刮板的配套关系，同时还要考虑结构的合理性(包括强度与重量、体积的关系)和制造的工艺性。刮板还可分整体刮板和分体刮板2种。整体刮板是由刮板、横梁(E形螺栓或u形螺栓)组成，其受力主要作用在刮板两端头。整体刮板强度高，但随着输送机功率加大溜槽加宽，也就要求刮板越来越长，这就给制造带来困难。如果刮板超出12OO mm，制造后其变形量就比较大，无法满足设计要求，那么就有必要考虑设计成分体刮板。分体刮板由左、右或上、下2个分刮板组成，两端所受的力作用在不同刮板上，所以螺栓受力比较大。分体刮板由于长度缩小，其设计加工也就比较方便，但对紧固螺栓的要求比较高，尤其是防松问题。所以目前多采用整体刮板。随着输送机向重型发展，分体刮板也将是发展方向因此应加紧研制，尽快解决紧固螺栓的防松问题。本系统刮板较短且受力较小因此使用整体刮板。图5.6 刮板结构5.2 液压泵站系统的设计与计算 液压泵站安置于龙门架平台一侧。液压泵站采用双泵系统，分别为液压马达和液压缸提供液压动力。耙装盘液压马达、刮板输送机液压马达由变频驱动液压泵供液，以便调节耙装取煤量和刮板输送机输送量。耙装取煤装置升降液压缸、耙装盘液压缸由定量泵系统供液。本装置中主要的执行元件有液压马达和液压缸，包括铲板上的拨转盘马达，刮板输送机的链轮马达以及各个油路的液压缸。液压缸共三组5个，其中，铲板升降油缸2个，铲臂升降油缸2个，翻板机构油缸1个。根据装置的功能要求现确定总体规划如图4.1所示图5.7 液压系统原理图图中共分为三个回路：装载回路，运输回路和油缸回路。5.2.1 初选系统工作压力压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看出不经济；反之，压力选得太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，行走机械重载设备压力要选得高一些。具体选择可参考表3和表4。表3 按载荷选择工作压力载荷/kN551010202030305050工作压力/MPa0.811.522.5334455表4 各种机械常用的系统工作压力机械类型机床家业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门创床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032根据系统的工作情况和各执行元件载荷的大小，参考表3和表4，选择各执行元件的工作压力，如表5 表5 系统各回路额定压力执行元件铲板油缸回路铲臂油缸回路翻板油缸回路装载回路转载回路额定压力/MPa1010216105.2.2 油缸作用时间的确定由方案原理图可知，铲臂油缸的行程为190mm。绞车正常运行时的速度为V = 6 m/s ,则一节车厢通过龙门架的时间为 t = = 60 = 110 s装载机构的装载能力按 180m/h计算，取煤量为4000Kg时，所需的时间为 t = 3600 = 80 s现把时间分配如下： 取煤时间： 80 S 铲臂上升和下降各 10 S 铲板升降各 3 S 剩余 4 S当取煤量为4000Kg7000 Kg时，列车的运行速度为V = 3.6m/s ,则一节车厢通过龙门架的时间为 t = 60 = 183 S装载机构的装载能力按 180m/h计算，取煤量为7000Kg时，所需的时间为 t = 3600 = 140 S时间分配如下： 取煤时间： 140 S 铲臂上升和下降各 10 S 铲板升降各 5 S 剩余 13 S对照要求可以发现，时间的分配完全能够满足及时性要求。5.2.3 液压缸1. 铲板液压缸设计计算1) 铲板升降油缸受力分析图5.8 铲板油缸受力示意图如图5.8所示，F为液压缸对铲板拉力，且F始终为正，即液压缸始终承受拉力，G为铲板重力，分别为两力对O点取的力臂，为铲板与水平方向的夹角，根据力矩平衡有FG （5.22）根据系统的工作情况，初取铲板重为3.5t，而取最大值时为铲板成水平位置放置，即，而始终变化不大，可取其最小值计算，即当铲板提至最高点时有237mm，692mm，为方便计算取230mm，700mm，由公式(5.22)得104.3kN取110 kN 2) 液压缸主要尺寸得确定由于该液压缸组在工作过程中始终承受着拉力，由总体方案可知，系统采用双缸方案，则每缸所承受的最大拉力为F kN=55 kN取速比1.33，则查手册可得杆径比0.5，系统压力由前可知10MPa，系统被压0.6 MPa，由公式 得D m0.1007m查手册，取内径D=125mm，则有外径146mm，杆径d63mm缸体壁厚mm10.5mm3) 强度校核a) 缸筒壁厚关于壁厚的值，可按下列情况分别进行校核当时，可用薄壁缸筒的实用计算式mm （5.23）当时，可用缸筒壁厚实用公式mm （5.24）当时，可用厚壁缸筒的实用计算式mm （5.25）式中 缸筒内最高工作压力，MPa缸筒材料的许用应力，MPa缸筒材料的抗拉强度，MPa安全系数，通常取5缸筒取钢，有610 MPa ，取5MPa122 MPa铲板液压缸壁厚10.5mm，内径125mm，10MPa10.5/1250.084，可按式（5.24）进行校核，令mm5.0mm现有10.5mm，显然有，故该缸壁厚满足强度要求。b) 活塞杆直径活塞杆的直径d可按下式进行校核mm （5.26）式中 F活塞杆上的作用力,kN活塞杆材料的许用应力, MPa材料抗拉强度，MPa活塞杆取钢，有610 MPaMPa435.7MPa按式（5.26）对活塞杆直径进行校核，令mm12.7mm现有d63mm，显然有，故活塞杆满足强度要求。4) 稳定性校核活塞杆受轴向压缩时，它所承受的轴向力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关,液压缸弯曲示意图如图5.9所示。图5.9 液压缸弯曲示意图假设液压缸的受力完全在轴线上，活塞杆稳定性的校核可依下式（稳定条件）进行 （5.27） N （5.28）MPa式中 活塞杆弯曲失稳临界压缩力，N安全系数，通常取3.56K液压缸安装及导向系数实际弹性模数a材料组织缺陷系数，钢材一般取a1/12b活塞杆截面不均匀系数，一般取b1/13E材料的弹性模数，MPa，钢材液压缸支撑长度，mI活塞杆横截面惯性矩，对于圆截面有 由总体方案可以知道，该液压缸组的安装型式为前后耳环，有导向。则有液压缸安装及导向系数K2，而液压缸支撑长度110480mm590mm0.59m由式（5.28）得985kN据式（5.27），令 kN197 kN现有F55 kN，显然有，故活塞杆弯曲稳定性验算合格。5) 液压缸型号的选择据上面的计算和系统工作的要求选择HSGK-125/63E-3201-110480型工程液压缸，其外形如图5.10所示。图5.10 内卡键式工程液压缸2. 铲臂液压缸设计计算1) 铲臂升降油缸受力分析如图5.11所示，F即为铲臂升降油缸的推力，G1为铲板的重力，G2为铲臂和刮板输送机输送链部分的重力，G3为刮板输送机驱动部分（包括刮板链驱动装置和液压马达）的重力，分别为G1，G2，G3，F这四力对O点所取的力臂，根据力矩平衡有FG1G2 G3 （5.29）根据系统的工作情况，铲板重为G1=3.5t，铲臂和刮板输送机输送链部分重为G22t，刮板输送机驱动部分重为G31t，当铲臂抬至最高点时有，其时有3939mm，1346mm，1458mm，752mm，同时推力F最大，为方便计算，取3940mm，1350mm，1460mm，750mm，根据公式(5.29)可得 kN193.4 kN取200 kN即铲臂液压缸共受力为200kN，每个铲臂液压缸的受力为100kN。图5.11 铲臂油缸受力示意图2) 液压缸主要尺寸得确定由于该液压缸组在工作过程中始终承受着压力，由总体方案可知，系统采用双缸方案，则每缸所承受的最大压力为F kN=100 kN取速比1.46，则由手册可查得杆径比0.48，系统压力由前可知10MPa，系统背压0.6 MPa，由公式 得D m0.117m查手册，取内径D=125mm，则有外径146mm，杆径d70mm缸体壁厚mm10.5mm3) 强度校核a) 缸筒壁厚缸筒取钢，有610 MPa ，取5MPa122 MPa铲板液压缸壁厚10.5mm，内径125mm，10MPa10.5/1250.084，可按式（5.24）进行校核，令mm5.0mm现有10.5mm，显然有，故该缸壁厚满足强度要求。b) 活塞杆直径活塞杆取钢，有610 MPaMPa435.7MPa按式（5.26）对活塞杆直径进行校核，令mm17.1mm现有d70mm，显然有，故活塞杆满足强度要求。4) 稳定性校核由总体方案可以知道，该液压缸组的安装型式为前后耳环，有导向。则有液压缸安装及导向系数K2，而液压缸支撑长度200700mm900mm0.9m由式（5.28）得645kN根据式（5.27），令 kN129 kN现有F100 kN，显然有，故活塞杆弯曲稳定性验算合格。5) 液压缸型号的选择据上面的计算和系统工作的要求选择HSGK-125/70E-3201-200700型工程液压缸，其外形如图5.10所示。5.2.4马达 本装置中共有两类三个液压马达，其中铲板机构的拨转盘为两个同型号的液压马达，刮板输送机为1个液压马达。1. 装载马达的计算1) 马达的排量 式中 油泵电机转速，r/min；q 油泵排量，ml/r； 油泵容积效率。取 =096；液压马达的机械效率，取 =092; 带入数据得： ml/r根据所求得的马达排量q ，选择马达规格 :JMDG11-1200。其技术参数如下： 型 号 JMDG11-1200 排 量 1175 ml/r 额定压力 20 MPa 额定扭矩 3512 Nm 转速范围 3320 r/min再根据马达的实际排量求出马达的实际转速: r/min2) 马达转矩校核：阻力估算：式中 载荷不均匀系数，1.6爪数拨爪的长度单位长度煤的阻力 带入数据得：1.636252.57500 N阻力矩估算：TR/2 75000.3125 2343.75 Nm 阻力矩小于马达的额定转矩，马达符合要求。马达安装尺寸如图5.12所示：图5.12 马达的安装尺寸2. 链轮马达的计算刮板输送机采用低速大扭矩液压马达直接驱动，输送机功率的大小要根据工作面倾角、输送机铺设长度以及输送量的大小等具体条件来决定，其关系式为 （5.30）式中 货载每米重力，N/m ，按下式计算 （N/m） （5.31）刮板链每米重力，N / m输送量 t / h马达功率备用系数，1.151.2刮板链绕过两端链轮时的附加阻力系数，1.1输送机水平弯曲时附加阻力系数，1.1刮板输送机安装倾角（ ）刮板输送机的铺设长度，m 链速，m/s 货物在溜槽中的运行阻力系数 刮板链在溜槽中的运行阻力系数运行阻力系数与输送机的结构、货载在溜槽中的断面、货载性质、块度、湿度、卸载方式，底板情况、溜槽铺设质量、链速以及低链回煤情况等多种因素有关，一般要根据具体情况通过试验测定。计算时可参考下列情况选取1) 对封底时溜槽、侧卸式、低链部回煤的情况a） 单链： 0.40.6； 0.30.4b） 边双链：0.60.8； 0.30.42) 对带挡煤板的敞底式溜槽a） 在平底板情况下：0.60.8； 0.30.4b） 在波浪形底板情况下：1.2； 0.4 传动效率， 减速器传动效率，0.90.94 液力偶合器传动效率，0.96取1.1，1.1，Q=180t/h，=0.95m/s，6.69.8N/m，L5.5m，0.7, 0.35，由公式（5.31）得N/m515.79N/m由公式（5.30）得kW3.36kW由总体方案以知刮板输送机驱动装置的回转半径r110mm，刮板链链速0.95m/s，则可知驱动装置的转速为r/min82.5r/min刮板输送机驱动装置的阻力矩 （5.32）对数据圆整分别取P=4kW，n80r/min，由式（5.32）可求得刮板输送机驱动装置的阻力矩亦即马达的输出转矩 N/m477 N/m取液压马达的机械效率为0.92，可得该液压马达的载荷转矩为 N/m 520 N/m5.2.5 液压泵 在本装置中，根据实际的工作需要，采用了双泵工作系统。一个为手动变量径向柱塞泵，为装置回路的液压马达供油。另一个为双联齿轮泵，为运输回路和油缸回路供油。1. 手动变量柱塞泵 采用手动变量泵，既可以保证装载马达的速度可调，又可以保证在给定的条件下，液压马达的转速恒定。这使得装载机构的灵活性和可调性都有很大的提高。 装载马达的主要参数如下； 装载回路的压力 16 MPa 马达的转速 n 30r/min 装载马达的排量 1.175 L/r 驱动电机的转速n 1470r/min 装载回路总的流量为： Q = 2n = 21.230 = 1.2 L/s 泵的的排量 = = = 48.98 ml/r 考虑泄露的因素，泵的实际排量取1.2 = 58.77 ml/r 查手册选取63SCY 14-1B 型轴向柱塞泵。其性能参数如下： 排 量 63 ml/r 额定压力 32 MPa 额定转速 1500 r/min 容积效率 92% 重 量 65 Kg2. 双联齿轮泵 在本装置中,泵站及其附件是安装在平台上的。由于平台的空间有限，为了使布置结构紧凑有序，特采用双联齿轮泵。该类泵采用铝合金压铸成形泵体，径向密封采用齿顶扫镗，轴向密封采用浮动压力平衡侧板，因而，其具有体积小、重量轻、效率高、性能好、工作可靠、价格低等特点。 在本系统中，该双联齿轮泵给运输回路和油缸回路供油。采用双联泵除了体积小、结构紧凑外，还具有节约能源的功效。因而，泵站的油箱可以做的相对较小。1) 运输回路的流量及泵的排量刮板输送机的参数如下：运行速度 V 0.95 m/s链轮半径 r 110 mm马达功率 P 4 Kw供油压力 P 10 MPa电机转速 1470 r/min链轮的转速为 n = = = 82.5 r/min取 n = 80 r/min马达的流量 Q = = 60 = 24 L/min 泵的排量为 = = 1000 = 16.33 ml/r2) 油缸回路的流量和泵的排量 油缸回路中共有三组5个油缸，依次为铲臂升降油缸，铲板升降油缸和翻板机构油缸。铲臂升降油缸和铲板升降油缸各为两个，翻板机构油缸为一个。其中，翻板机构的油缸流量和排量都很小，并且本系统为并联系统，因而翻板机构的油缸并不影响泵的选型。a) 铲臂升降油缸铲臂升降油缸的选型计算在前面已经进行了，其型号为HSG.-K-125/70-E-0-1250-615，主要技术参数如下：缸径 125 mm活塞杆直径 70 mm速度比 1.46额定工作压力 16 MPa拉力 134770 N最大行程 1250 mm 本装置中铲臂油缸的参数如下： 最大行程 190 mm 单程所需时间 10 s 铲臂油缸流量的计算： 活塞杆的运行速度为V = = 60 1000 = 1.14 m/min 油缸流量的计算公式为 Q = D v 10 (5.33) 式中 Q 油缸的流量，L/min t 液压缸活塞一次行程所需的时间，min D 液压缸内径，m v 活塞杆运动速度，m/min 液压缸容积效率，当活塞密封为弹性密封材料时， =1，当活塞密封材料为金属环时， = 0.98本装置中取 = 1，则把参数代入公式得 Q = 0.125 1.14 10 = 13.98 L/minb) 铲板升降油缸铲板升降油缸的参数如下：缸 径 125 mm最大行程 38 mm 单程所需时间 3 s 活塞杆的运行速度为V = = 60 1000 = 0.76 m/min本装置中取 = 1，则把参数代入公式（5.33）得 Q = 0.125 0.76 10 = 9.32 L/min 因为本系统为并联系统，所以各组油缸是依次工作的，它们没有太大的重叠。因而油缸回路总的流量为 Q = 2 13.98 = 28 L/min 油缸回路总的排量为 = = 1000 = 19.05 ml/r 考虑到系统的误差问题，把各自的排量相应地有所增加。然后查手册选取双联齿轮泵的型号为CBGF1032/1018。其技术参数如下： 型 号 CBGF1032/1018 公称排量 50 ml/r 额定压力 16 MPa 最高压力 20 MPa 额定转速 2000 r/min 最高转速 3000 r/min 额定功率 27 Kw 容积效率 91% 总效率 82%比较其技术参数，不难发现该泵满足我们的要求。 5.2.6 驱动电机在本系统中共选用两个电机，分别为两个泵的提供动力。一个为装载回路提供动力，一个为运输回路和油缸回路提供动力。1. 装载回路电机 在装载回路中，我们选用的泵为63SCY 14-1B 型轴向柱塞泵。其性能参数如下： 排 量 63 ml/r 油路压力 16 MPa 工作转速 1470 r/min 容积效率 92% 重 量 65 Kg驱动泵轴所需的机械功率可由下面的公式确定， = pQ/ (5.34) Q = n式中 电机输入功率，W P 油路的工作压力，Pa Q 实际流量，m/s 泵的排量，ml/r n 转速，r/min 总效率，= 容积效率，泵的实际输出流量与理论流量的比值 = Q / 机械效率，泵的理论转矩与泵轴上实际输出转矩的比值 = 把参数代入公式(5.34)得 = 16106314700.981060 = 25200 W = 25.2 Kw 查手册选取电机型号为Y200L-4 JB/T 96161999，其技术参数如下： 同步转速 1500 r/min 额定功率 30 Kw 额定电流 56.8 A 满载转速 1470 r/min 满载效率 92.2% 功率因数 0.87 堵转转矩/额定转矩 2.0 堵转电流/额定电流 7.0 最大转矩/额定转矩 2.2 振动速度 1.8 mm/s 转动惯量 0.262 Kgm 重 量 253 Kg2. 双联泵电机 在液压系统中，为油缸回路和运输回路提供动力的是双联齿轮泵，其技术参数如下： 型号 CBGF1032/1018 公称排量 50 ml/r 回路压力 10 MPa 工作转速 1450 r/min 容积效率 91% 总效率 82%驱动泵轴所需的机械功率可由公式(5.34)确定， 把参数代入公式(5.34)得 = 10101814500.981060 +10103214500.981060 = 12330 W = 12.3 Kw 查手册选取电机型号为Y160L-4 JB/T 96161999，其技术参数如下： 同步转速 1500 r/min 额定功率 15 KW 额定电流 30.3 A 满载转速 1460 r/min 满载效率 88.5% 功率因数 0.85 堵转转矩/额定转矩 2.2 堵转电流/额定电流 7.0 最大转矩/额定转矩 2.3 振动速度 1.8 mm/s 转动惯量 0.0918 Kgm 重 量 142 Kg上面两个电机都Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机。其电机外壳的防护等级为IP44。IP表示国际防护，前一个4为第一位表征数字，4级能防止直径或厚度大于1mm的导线或片条触及或接近壳内带电或运转部件。后一个4为第二位表征数字，4级能承受任何方向的溅水而无有害影响。该类电机的主要性能及结构特点是：效率高，耗电少，性能好，噪声低，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便。为B级绝缘。结构为全封闭、自扇冷式，能防止灰尘、铁屑、杂物侵入电动机内部。冷却方式为IC411。容量范围0.55160 Kw。用途：适用于灰尘多、土扬水溅的场合，如农业机械、矿山机械、搅拌机、碾米机、磨粉机等，为一般用途电动机。工作条件：1) 海拔不超过1000m2) 环境温度不超过10，最低温度为 -15，轴承允许温度（温度计法）不超过95。3) 最湿月月平均最高相对湿度为 90%，同时该月月平均最低温度不高于 25。4) 额定电压为380V，额定频率为 50Hz。5) 3 Kw以下为Y接法，4Kw及以上为接法。6) 工作方式为连续使用。5.2.7 液压控制阀本装置液压系统中共有三个工作回路，依次为装载回路，运输回路和油缸回路。此外，还有一个紧急制动回路，以确保铲臂及整个装置在紧急情况下的安全。1. 装载回路的控制阀由液压系统原理图可知，装载回路中共有4个控制元件，包括分流阀，溢流阀，电磁换向阀和单向阀。1) 单向阀装载回路的主要参数如下：回路压力 16 MPa 泵的型号 63SCY 14-1B 马达型号 JMDG11-1200 由流量公式Q = n可得 回路流量 72 L/min 查手册选取单向阀的型号为：S20P30 图5.13 S20P30型单向阀的型号意义其技术规格如下： 通 径 20 mm 连接形式 板式 最大工作压力 31.5 MPa 最大流量 115 L/min 介质粘度 （2.8380）10 介质温度 -30802) 溢流阀根据回路的参数，查手册选取SBG-03-V-L-40型分流集流阀。其技术规格如下：型 号 SBG-03-V-L-40调压范围 0.425.0 MPa最大流量 100 L/min重 量 4.1 Kg其型号意义如下：图5.14 SBG-03-V-L-40溢流阀的型号意义3) 电磁换向阀根据回路的参数，查手册选取4WE10G20/AG24NZ4型电磁电磁换向阀。其型号意义如下：图5.15 4WE10G20/AG24NZ4型电磁换向阀的型号意义其技术规格如下： 通 径 10 mm 介 质 矿物油、磷酸脂 介质温度 -3080 介质粘度 （2.8380）10 工作压力 A、B、P腔 31.5 MPa T腔 16 MPa 额定流量 100 L/min 电源电压 直流24V 消耗功率 35 W 最高环境温度 50 最高线圈温度 150 开关频率 1500 次/h 4) 分流阀（同步阀）根据回路的参数，查手册选取FL-B20H型分流集流阀。其型号意义如下：图5.16 分流阀型号意义FL型分流阀又称同步阀，内部设有压力反馈机构，在液压系统中可使用由同一台泵供油的24只液压缸或液压马达，不论负载怎样变化，基本上能达到同步运行。该阀具有机构紧、体积小、维护方便等特点。FL型分流阀按固定比例自动将油流分成两个支流，是执行元件一个方向同步运行。这种阀安装时应尽量保持阀心轴线在水平位置，否则会影响同步精度，不许阀心轴线垂直安装。当使用流量大于阀的公称流量时，流经阀的能量损失最大，但速度同步有所提高，若低于公称流量则能量损失较小，但速度同步精度降低。2. 运输回路的控制阀由液压系统原理图可知，运输回路中共有3个控制元件，包括溢流阀，电磁换向阀和单向阀。运输回路的参数如下：回路压力 10 MPa 泵的型号 CBGF1032/1018 由流量公式Q = n可得 回路流量 24 L/min 1) 溢流阀 根据回路的参数，查手册选取YF3-E10B型溢流阀，其型号意义如下： 图5.17 YF3-E10B型溢流阀的型号意义此阀由溢流阀和电磁阀组合而成，用于液压系统的卸载和多级压力控制。其技术规格如下： 通 径 10 mm 额定流量 63 L/min 调压范围 0.516 MPa 卸荷压力 0.45 MPa 重 量 3.7 Kg2) 单向阀根据回路参数，查手册选取单向阀的型号为：S10P20 图5.18 S10P20型单向阀的型号意义其技术规格如下： 通 径 10 mm 连接形式 板式 最大工作压力 31.5 MPa 最大流量 30 L/min 介质粘度 （2.8380）10 介质温度 -30803) 电磁换向阀根据回路的参数，查手册选取4WE10G20/AG24NZ4型电磁电磁换向阀。其型号意义如下：图5.19 4WE6G50/AG24NZ4型电磁换向阀的型号意义其技术规格如下： 通 径 6 mm 介 质 矿物油、磷酸脂 介质温度 -3080 介质粘度 （2.8380）10 工作压力 A、B、P腔 31.5 MPa T腔 16 MPa 额定流量 60 L/min 重 量 1.6 Kg 电源电压 直流24V 消耗功率 26 W 接通时间 45 ms 断开时间 20 ms 最高环境温度 50 最高线圈温度 150 开关频率 1500 次/h3. 油缸回路的控制阀由液压系统原理图可知，油缸回路中共有5个控制元件，包括1个溢流阀，3个同型号的电磁换向阀和1个单向阀。油缸回路的参数如下：回路压力 10 MPa 泵的型号 CBGF1032/1018 由流量公式Q = n可得 回路流量 28 L/min 选取阀的型号依次为YF3-E10B型溢流阀，3个同型号4WE10G20/AG24NZ4型电磁电磁换向阀和S20P30型单向阀。它们的型号意义和技术规格在上面都以说明，在此就不多加叙述。5.2.8 油箱1. 油箱的用途和分类 油箱在系统中的功能，主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀物污物的作用。根据系统的具体要求，合理选用油箱的容积，形式和附件，以使油箱充分发挥作用。 油箱有开式和闭式两种。1) 开式油箱开式油箱应用广泛。箱内液面与大气相通。为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口。 2) 闭式油箱 闭式油箱一般指箱内液面不直接与大气连通，而将通气孔与具有一定压力的惰性气体相接，充气压力可达0.05MPa。油箱的形状一般采用矩形，而容量大于2m的油箱采用圆筒形结构比较合理，设备重量轻，油箱内部压力可达0.05MPa。 图5.20 油箱简图1液位计；2吸油管；3空气过滤器；4回油管；5侧板；6入孔盖；7放油塞；8地脚；9隔板；10底板；11吸油过滤器；12盖板。2. 油箱的结构与设计要点1) 油箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度；为满足散热要求，对于管路比较长的系统，还应考虑停车维修时能容纳油液自由流回油箱时的容量；在油箱容积不能增大而又不能满足散热要求时，需要设冷却装置。2) 设置过滤器。油箱的回油口一般都设置系统所要求的过滤精度的回油过 滤器，以保持返回油箱的具有允许的污染等级。油箱的排油口为了防止意外落入油箱中的污染物，有时也装设吸油网式过滤器。由于这种过滤器浸入油箱的深处，不好清理，因此，即使设置，过滤网目也是很低的，一般为60目以下。3) 设置油箱主要油口。油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低油面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成45的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流动时速度变化不致过大。管口应面向箱壁。吸油管离箱底距离 H2D （D为管径），距箱边不小于3D。回油管离箱底距离 h3D。4) 设置隔板将吸、回油管隔开，使液流循环，油液中的气泡与杂质分离和沉淀。隔板结构有溢流式标准型、回流式及溢流式等几种。另外还可根据需要在隔板上安置滤网。5) 在开式油箱上部的通气孔上必须配置空气滤清器。兼作注油口用。油箱的注油口一般不从油桶中将油液直接注入油箱，而是经过滤车从注油口注入，这样可以保证注入油箱中的油液具有一定的污染等级。6) 放油孔要设置在油箱底部最低的位置，使换油时油液和污物能顺利地从放油孔流出。在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油的方便，设置清洗孔，以便于油箱内沉淀物的定期清理。7) 当液压泵和电动机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板。安装板在油箱盖板上通过螺栓加以固定。8) 为了能够观察油箱注油的液位上升情况和在系统过程中看见液位高度，必须设置液位计。9) 按GB/T 3766-1983中5、2、3a规定：“油箱底部离地面150mm以上，以便于搬移、放油和散热”。10) 为了防止油液可能落在地面上，可在油箱下部或上盖附近四周设置油盘。油盘必须有排油口，以便于油盘的清洁。油箱的内壁应进行抛丸或喷砂处理，以清除焊渣和铁锈。待灰沙清理干净以后，按不同工作介质进行处理或者涂层。对于矿物油，常采用磷化处理。对于高水基或水、乙二醇等介质，则应采用与介质相容的涂料进行涂刷，以防油漆剥落污染油液。3. 油箱的容量计算油箱有效容量一般为泵每分钟流量的37倍。油箱中油液温度一般推荐3050，最高不应超过65，最低也不应低于15。过高，将使油液迅速变质，同时使泵的容积效率下降；过低，则油泵启动吸入困难。每分钟流出油箱的流量为两个泵的流量总和。由前面可知63SCY 14-1B泵的流量为72 L/min，CBGF1032/1018泵的流量为50 L/min，所以每分钟流出油箱的流量为122 L/min。取油箱的有效容积为泵每分钟流量的5倍，则V610 L 。在本装置的液压泵站中，油箱的长、宽、高，依次为1350mm、700mm、890mm，其容积为V = 840 L，基本上满足散热条件。5.2.9 联轴器在本液压泵站中共有2联轴器，分别连用于连接Y200L-4电机和63SCY 14-1B泵以及Y160L-4电机和CBGF1032/1018泵。根据现场的工作环境和要求，两个联轴器都采用弹性柱销联轴器。弹性柱销联轴器（GB5014）是利用若干非金属材料制成的柱销，置于两半联轴器凸缘的孔中，以实现两半联轴器联接。该联轴器结构简单，装拆方便，弹性元件材料一般多为尼龙6，耐磨性好，有微量补偿和吸振能力，弹性元件受剪切，超载荷工作不可靠。适用于启动频繁，正反转多变，带载荷启动的中速轴系传动，不适用于工作可靠性要求高的部位，不宜用于重载、高速、有强烈冲击和振动较大的轴系传动。对于径向及角向位移大的工况以及安装精度较低的轴系传动，亦不宜选用。1. 联轴器一弹性柱销联轴器中的柱销在工作时，处于剪切和挤压状态。因而需对其强度进行校核。1） 抗剪强度验算：抗剪强度验算公式为： （5.35）式中 联轴器计算转矩，Nmm 柱销中心分布圆直径，mm 柱销直径，mm Z 柱销数； 柱销材料的许用切应力，可取7 MPa联轴器的转矩公式 = 9550 （5.36）式中 驱动电机的功率，KW n 联轴器的工作转速，r/min 由前面可知 = 30 KW ；n = 1470 r/min 代入公式（5.36）得： = 9550 = 194.9 N m = 194900 N mm 由泵站总图可知 Z = 6 ； = 120 mm ；把参数代入公式（5.35）得： = = 1.72 MPa 满足 的条件，因而该联轴器满足抗剪切的要求。2） 压强验算 （5.37）式中 l柱销的长度，mm p柱销材料的许用压强，可取p = 1520 MPa把参数代入公式（5.37）求得 P = = 1.5 MPa满足 P P 的要求，因此该联轴器满足压强的要求。2. 联轴器二弹性柱销联轴器中的柱销在工作时，处于剪切和挤压状态。因而需对其强度进行校核。1) 抗剪强度验算：在联轴器二中，电机的功率为15 KW，转速为1460 r/min，代入公式（5.36）得： = 9550 = 98.1 N m = 98100 N mm 由泵站总图可知 Z = 6 ； = 100 mm ；把参数代入公式（5.35）得： = = 1.85 MPa 满足 的条件，因而该联轴器满足抗剪切的要求。6 设备的检查及维护保养6.1设备的检查6.1.1班前检查1. 检查电缆有无损坏、破裂；2. 检查电气元件是否正常；3. 检查各装置有无损坏；4. 检查取料装置的铲臂是否处于列车通过工位；5. 检查机器的隐患，如端盖、零件有无松脱、破坏；6. 检查液压阀组有无泄露；7. 确认所有控制开关能自由操作；8. 确认所有控制开关处于断开或中位；9. 检查液压油路有无损坏、破裂；10. 确认油箱油位处于正常位置；11. 按设备润滑要求对润滑点注油；12. 检查铲臂支座有无隐患；13. 检查翻板机构的磨损情况；14. 正式工作前应先试车几分钟，确保各装置都能正常工作；15. 确认紧急处理装置能准确工作； 6.1.2 常规防护检查1. 保持机械铰接点和转动件润滑良好；2. 检查所有密封有无泄露，必要时更换；3. 保持螺栓、螺钉紧固；4. 检查铲臂支座的磨损情况；5. 检查所有设备有无异常现象；6. 检查电气设备的老化情况，必要时更换；7. 检查油箱的油位，油量不足应及时补加液压油；油液如严重污染或变质，应及时更换；8. 检查油泵、油马达等有无异常噪音、温升和泄露等并及时排除；9. 检查输送机刮板链的松紧程度，并适时调整；7 总结 本次设计主要是针对煤企现有装车系统所存在的问题，提出了一种具体的解决方案。在这个过程中，主要分为以下几个工作阶段：. 总体方案的确定在几个过程中，主要是对装置的几个主要部件进行分析和比较。包括机架的结构形式、取料装置，卸料装置和计量装置等。这个过程是设计的关键所在，方案的好坏直接关系到整个装置性能的优越与否，因而也是我的工作重点。在老师的指导下，最终确定了现有的方案。. 龙门架的设计这个过程主要是把总体方案中关于龙门架的构思给表达出来，龙门架是整个装置的骨架，是承载所有设备的平台。在这个过程中，主要的工作有分为立柱形式的确定、承载平台的形式和安装。龙门架的形式要求是既要有足够的刚度、强度和稳定性，还要尽量少地使用刚才。这期间，我做的主要工作是画龙门架的立体图和平面图，以便把龙门架中各个组件、零件以及它们之间的连接形式表示出来。. 液压系统的设计液压系统是整个装置控制系统的一部分，它和电控系统相结合形成了整个装置的控制系统。在装置中，各个执行元件主要是采用液压驱动的方式。在这个过程中，我的主要工作包括各个执行元件的选型，液压系统动力源的设计，液压泵站及其附属器件的设计等。. 零部件的设计这个过程主要是对装置中一些重要的部件、零件进行设计。包括翻板装置的设计和油路块的设计。由于时间的原因，只列出了装置的电控技术方案和一些元器件的选型，并没有对电控方面进行更多的研究和分析，这其中肯定存在着或多或少的错误。这是本次毕业设计的不足之处。本次设计，主要是进行了总体方案的规划和主要部件的设计，没来得及各个部件进行细化、完善，这将是以后工作的重点。参考文献1 成大先机械设计手册液压传动北京：化学工业出版社，20042 机械设计手册编委会机械设计手册，新版北京：机械工业出版社，20043 吴宗泽机械设计师北京：机械工业出版社，20024 吴宗泽机械设计实用手册北京：化学工业出版社，19995 机械化运输设计手册编委会机械化运输设计手册北京：机械工业出版社，19976 综采技术手册编委会综采技术手册煤炭工业出版社7 刘荣贵新编常用材料换算手册北京：中国物资出版社，1992 8 杨广钧常用材料计算手册北京：宇航出版社，19889 叶德安钢结构工程技术手册武汉：华中科技大学出版社，199510 王安麟钢结构详图设计实例图集北京：中国建筑工业出版社，199611 轻型钢结构设计手册编辑委员会轻型钢结构设计手册北京：中国建筑工业出版社，199612 李和华钢结构连接点设计手册北京：中国建筑工业出版社，199213 赵熙元，张嘉六钢结构材料手册北京：中国建筑工业出版社，199414 北京市技术协作委员会实用焊接手册北京：水利电力出版社，198515 曾乐现代焊接技术手册上海：上海科学技术出版社，199316 中国机械工程学会焊接学会焊接手册，第1卷北京：机械工业出版社，199217 雷天觉液压工程手册北京：机械工业出版社，199018 张利平，邓钟明液压气动系统设计手册北京：机械工业出版社，199719 煤炭工业部煤炭科学研究院上海研究所液压传动设计手册上海：上海科学技术出版社，198120 杨培元，朱福元液压系统设计简明手册北京：机械工业出版社，199421 陈扼西，冯培锋，闫勇刚，龚志坚，贡凯军，林学才，李俊宁装载机工作装置电液比例先导控制模块设计液压与气动，2005（7）：111322 陈扼西，冯培锋，贡凯军，林学才装载机工作装置电液比例控制系统研制中国机械工程，2005, 16 (4)：29529823 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