2092 FDBZ型一吨单车不摘钩翻车机设计.doc

摘 要 翻车机最早应用于矿山当时称矿山翻笼其依靠钢丝绳驱动完成翻卸作业 在此基础上经不断演变最终成为当前翻卸车辆的专用机械 实现翻车机能连续自动工作 所以这次设计的主要方向是对焦煤集团赵固 一矿用的翻车机的改造设计 其传动系统和控制系统的改造 使其能够实现自 动化翻车 这次的改造使其比以往的老式翻车机更具有人性化的特点 使人的 工作量大大的减小 操作更加简单 老式的翻车机大多是齿轮传动 继电器 控制 这种体系结构机械冲击大 电气事故率高 很难维护 为了解决这一难 题 我决定采用液压传动作为动力源 可编程控制器 PLC 为核心的电气控 制系统 液压传动有以下优点 1 与机械传动和电气传动相比 在相同功率情况下 液压传动系统的体 积小 重量较轻 故障率低 可靠耐用 2 工作平稳 换向冲击小 便于实现频繁转向 便于实现过载保护 而 且工作油液能使传动零件实现自润滑 因此使用寿命长 3 操纵简单 便于实现自动化 特别是与电气控制联合使用时 易于实 现复杂的自动工作循环 4 机器结构简化 布置灵活 翻车 停车非常平稳 不烧电机 不存在 摔车的现象 5 液压元件实现了系列化 标准化和通用化 易于设计 制造和推广应 用 所以我提出了以下设计改造方案 首先对翻车机的动力系统进行改造设计 用液压系统来替代翻车机老式的 电动机减速器传动方式 用液压泵来驱动翻车机液压马达 其次对翻车机的 控制系统进行改造 用 PLC 可编程控制器来代替翻车机老式的继电器控制 关键词 翻车机 翻卸作业 可编程控制器 PLC 液压传动 过载保护 继电 器控制 ABSTRACT The earliest application in mining was dumper said the wire rope over mine cage on driving over homework finished unloading Based on this the ever evolving eventually become the un loading the special machine over vehicles To realize the continuous automatic work dumper so this time the design of the main direction of coking coal Zhao Gu group is a mine of reform of the counter design and its drive system and control system transformation so it can realize the automation overturned The reconstruction of the old car dumper than ever more with the human characteristics make the person s workload greatly reduces operation easier The old car dumper is mostly gear transmission relay control The system structure of the great mechanical shock electric rate high and difficult to maintain in order to solve the problem I decided to adopt hydraulic transmission as a power source programmable controller PLC is the core of the electrical control system Hydraulic transmission has the following advantages 1 and mechanical drive and electrical transmission compared in the same power hydraulic transmission system of small volume light in weight low failure rate reliable and durable 2 smooth impulsion is small easy to realize frequent turning Easy to achieve overload protection and the work the oil can make the trans mission parts realize self lubrication so long service life 3 and manipulation of simple easy to realize automatic especially when combined with the electrical control easy to realize complex automatic work cycle 4 machine structure is simplified decorate flexible overturned parking very smoothly doesn t burn motor there is no car broke the phenomenon 5 hydraulic components realized the seriating standardize tion and universal easy to design manufacture and application So I put forward the following design reform plan First the dumper power system design modification With the hydraulic dumper system to replace the old motor reduce drive way Use to drive the car dumper hydraulic pump hydrauliccmotor Secondly the dumpers control system to reform Use PLC programmable controller to replace dumper old fashioned relay control Key words dumper turns over the discharge operation programmable controller PLC hydraulic transmission overload protection relay control 目目 录录 前 言 1 1 选题的目的和意义 4 2 毕业设计计算说明书 5 2 1 矿车特性的计算 5 2 1 1 空车重心距规面的高 5 2 2 翻车机的计算 8 2 2 1 摩擦阻力矩的计算 8 2 2 2 静不平衡力矩计算 14 2 2 3 总阻力矩计算 16 2 2 4 驱动翻笼的最大功率 17 2 2 5 传动轮对滚筒的滑转验算 17 2 2 6 滚轮与滚筒接触强度的验算 18 2 2 7 缓冲弹簧的计算 19 3 液压系统的设计 33 3 1 设备概况 33 3 2 翻车机液压系统的设计要求 34 3 2 1 拟制液压系统图如下 35 3 2 2 液压系统的计算 35 3 2 3 液压元件的选择和计算 36 3 2 4 液压元件的选择验算 36 3 3 液压系统发热量的计算 39 3 4 系统的散热量 42 4 电控系统设计 44 4 1 推车机 翻车机电控设计要求 44 4 1 1 推车机电控系统能够完成的功能 44 4 2 推车机和翻车机的工作方式 44 4 2 1 起始状态 44 4 2 2 联动方式 44 4 2 3 手动工况 45 4 2 4 煤仓煤位保护 46 4 2 5 故障显示及闭锁 46 4 3 可编程控制器的选择 46 4 4 自动推车机翻车机程序的绘制 47 5 翻车机传动负载计算 51 5 1 散料对回转中心力矩计算分为三部分 51 5 2 翻车机偏载平衡方法和对回转中心的最大静载力矩 57 5 3 翻车机加速转矩和电机选择 59 结 论 60 致 谢 61 参考文献 62 附 录 64 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 前 言 翻车机作为卸车专用机械国外使用的历史可追溯到十九世纪八十年代国内 则在上世纪五十年代 上世纪五十年代国内翻车机作为单机设备主要用于钢厂 待翻卸的铁路敞车由机车送入翻车机翻卸过程中翻车机各个机构为非连续工作 设备效率较低为节时 上世纪八十年计算机绘图和有限元计算开始在产品设计开发中应用为翻车 机突破传统的桁架结构形式奠定了基础 同时对翻车机的认识已由单机设备提 高到翻车机卸车系统的层次上 新型翻车机采用强度和稳定性更高的三大梁结 构配备了重车铁牛和空车铁牛取代机车采用机械压车和靠车等结构形式组成了 一套完整的 可连续工作的翻车机卸车系统 新型翻车机卸车系统可将效率提 高到节小时 但此阶段翻车机仍未摆脱传统的 形构造形式 上世纪八十年代十一世纪初期在引进国外先进技术并逐步消化吸收基础上 再创新国内厂家设计开发了 形翻车机 由 形翻车机为核心构成的卸车系统 采用液压压车 液压靠车结构形式采用重车调车机和空车调车机替代重车铁牛 和空车铁牛从而使铁路敝车可在翻车机内准确定位翻车机卸车系统效率因此大 幅度提高到节小时 为提高设备效率又相继开发出一次可翻卸双车和三车翻车机卸车系统效率 又达到了新的高度最高可达到节小时 由于我国煤炭资源和生产主要集中在山 西 陕西 内蒙西部地区煤炭消费主要集中在华东 华南沿海地区资源分布 生产力布局和能源结构的特点决定了我国将长期存在 西煤东调 北煤南运 和 铁海联运 的运输格局 这种运输格局导致铁路敞车的运输量逐年递增物流 系统的能力不断扩大 为防止出现物流瓶颈国内市场对翻车机卸车系统的数量 和效率不断提出更高的要求 全国 级通用敞车的普推与此同时澳大利亚 巴 西 印度 伊朗 南非等国的大量矿石出口到中国也对翻车机的应用数量的增 长起到了推动作用 强大的市场需求不断促进我国装备制造企业提高产品设计 开发水平不断满足国内外顾客对产品的性能和质量的要求 国内需求量的快速增长为翻车机的发展提供了广阔的市场空间 强劲的市 场需求刺激了国内制造企业加大翻车机对研发的投入力度与国外合作也在更高 的层次展开国内翻车机的技术水平因此在较短的时间内迅速达到国外先进水平 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 其产量和质量也实现了同步提升 单车翻车机自动 安全和高效国内单车翻车 机卸车系统已有近五十年的发展史目前的翻车机械车系统主要由形翻车机 重 车调车机及其轨道 空车调车机及其轨道 迁车台 夹轮器 止挡器 洒水装 置等单机组成实现了由手动单机操作到全线自动运行的技术跨越 由于新系统 不完善使用初期卸车效率仅节时 为此改进了卸车工艺布置采用交流变频电机 替代直流电机合理匹配各单机性能参数后卸车效率达到节时 为便于重车调车 机大臂通过实现翻车机在平台上准确定位同时实现液压压车 液压靠车满足铁 道部要求大幅度降低铁路敞车损坏率翻车机整体结构由 形改为 形 为提高卸车效率和使用次数实现柔性牵引重车调车机牵引能力由吨提高吨 并配置编码器运用交流变频技术实现了铁路敞车多位置定点 多速度行走 为 保证迁车台在空 重车线工况下止挡器安全止挡有效阻止空 重敝车掉入迁车 台坑内将迁车台自行式驱动行走轮改为销齿传动设涨轮器防止空敞车在迁车台 上随便移动设插销式定位装置实现机械式准确定位止挡器实现与迁车台联动 同时将空车推车机牵引能力由吨提高到吨 翻车机又名翻罐笼 他是矿山固定车箱式矿车主要转载设备 它具有生产 效率高 使用简单 安全可靠等特点 被广泛地矿山煤矿 电动翻车机是一种 矿用电动链式翻车机 属于矿山机械技术领域 所要解决的技术问题是现有矿 山用翻车机结构复杂 噪声大 驱动装置置于地坑内 不便安装 维修 构成 中包括主体框架 两个分别与主体框架两端固定的滚圈 电机与减速机构成的 驱动装置和主体框架与驱动装置间的传动机构 主体框架与驱动装置间的传动 为链传动机构 驱动装置可安装在位于主体框架一侧且其高度高于主体框架内 的矿车轨道上表面的支架上 安装 维修方便 且结构简单 噪声小 驱动装 置在地面之上 不会被水浸和物料堆埋 增设防尘罩能有效的改善工作环境 此外 本实用新型每次翻两个矿车 使摘钩型翻车机的生产效率提高一倍 工 作安全 适于作矿车的翻转卸料设备 翻车机用于配合推车机翻卸一吨矿车 是一种用电力驱动圆形滚筒旋转的 卸载设备 该翻车机机械化程度高 生产能力大 便于实现翻卸系统的自动化 可以减轻工人的劳动强度 因此 中型以上的矿井一般都采用这种翻车机 一吨矿车系列翻车机分三大类 六个品种 即一吨矿车单车摘勾翻车机 一吨矿车单车不摘勾翻车机和一吨矿车不摘勾翻车机 其中每一种根据峒室的 布置要求和合理的安装翻车机的传动装置 而又分成左侧式和右侧式 即从进 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 刀方向上看 滚筒按逆时针方向旋转的为左侧式 从进刀方向上看 滚筒按顺 时针方向旋转的为右侧式 一吨矿车单 双车不摘勾翻车机是用于煤炭生产 系统中的主要设备 它与列车推车机配套使用 可连续翻转用万能链连接的矿 车列车 翻卸时不需摘勾 一吨矿车单车摘勾翻车机 一般用于地面单车卸载 煤炭或矸石 适用于单环链或双环链连接的矿车列车 翻卸时需要摘勾 不摘 勾翻车机与推车机之间设有相互联锁的自动化电控系统 并设有手把按钮系统 翻车机由滚筒 底座 定位装置 传动装置 传动滚轮 支持滚轮 进车 端阻车器 出车端阻车器 或内阻车器 及挡煤板等部件组成 所有部件的螺 栓联接部位 均对称布置有螺栓孔 适用于左侧式或右侧式 主要规格有 1 FDZZ 1 6 型翻车机 2 FDZY 1 6 型翻车机 3 FDBZ 1 6 型翻车机 4 FDBY 1 6 型翻车机 5 FDSZ 1 6 型翻车机 6 FDBY 1 6 型翻车机 7 FDZZ 1 5 6 型翻车机 8 FDZY 1 5 6 型翻车机 9 FDZZ 1 5 9 型翻车机 10 FDZY1 5 9 型翻车机 它是矿山和煤矿使用固定式矿车运输中转的主要卸料设备 它具有生产效 率高 使用简单 安全可靠等特点 广泛地运用在冶金矿山和煤矿上 FDZZ Y 1 6 电动翻车机为新型电动翻车机 规格齐全 整体滚圆 电动 回转 可与列车推车机 阻车器配套使用 并可配制互挽联锁自动化电控系统 连续翻转列车 也可手动按钮控制 实现单机翻转卸载 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 选题的目的和意义 翻车机是矿山常用一种卸矿机械 原矿山由矿车编组运输至矿仓上方后 由翻车机卸入矿仓 随着采矿技术发展和提高产量要求 原设计翻车机往往不 能满足要求 至于有些矿山原设计就是采用翻斗式矿车 采用人工翻矿 则更 是生产效率低 劳动强度大 安全性差 目前 定型产品只要固定式圆盘翻车机 它只能固定向一个矿仓卸矿 不 仅产量固定 且无法满足向多个矿仓卸矿要求 卸矿机械是矿山机械中薄弱环 节 矿山机械在国民经济和国防建设中占有重要地位 研制出适应矿山改造 满足用户需要卸矿机械具有很大现实意义 此课题研制的翻车机不仅适用与对 矿山多个矿仓卸矿 而且也适用与其它用矿车运输物料 如沙石 煤 卸车 因此 此项研究对加快国民经济建设和国防建设都有很大意义 通过研制一 种新型机器 掌握研制新设备基本方法 锻炼科研能力 提高创新思维能力 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 毕业设计计算说明书 2 1 矿车特性的计算 我们采用固定式矿车 矿车型号 MGC1 1 6 图 3 1 2 1 12 1 1 空车重心距规面的高空车重心距规面的高 A 空车箱的重心 图 3 2 1 半圆形弧板的重心到圆心的距离 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 式中 D 矿车的外宽 d 矿车的内宽 设侧板的总重心距直线边的中点的距离为 X0 则 式中 h 车厢直线部分的高度 R 弧板大直径 r 弧板小直径 重心距上边的距离为 432 7 167 5 600 2mm 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 半圆板的重心到圆心的距离 设端板的总重心距两直线边中点的距离为 X1 则 重心距上边的距离为 263 1 167 5 427mm 边缘板及扁钢的重心 为 30mm 重量 56 76kg 加强角钢的重心 为 31 8mm 重量 34 2kg 整个空车厢的重心为 499mm 重量为 侧板重量为 352 9kg 端板重量为 95 5kg 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 车架重心轨道面为 71 150 221mm 车架的重量为 560 5kg 轮轴重心距轨道面的距离 175mm 轮轴的重量 225kg 空车重心距轨面的高度为 450 mm 2 矸石车的重心距离轨道面的高度 当整个车箱装满载荷时 载荷的重心为半圆的重心到圆心的距离 YS2 0 2122d 0 2122x1278 271 2mm 车箱装满载荷时 载荷的重心距离轨道面的高度为 1300 259 5 318 6 721 9mm 当矿车装满矸石时重车的重心为 1000 x721 9x1 6x3 3 446 4x1350 5300 1350 y2 y 2 663 8mm 3 煤车的重心距离轨道面的高度 当矿车装满煤时 重车的重心为 721 9 x3000 446 4 x1350 3000 1350 y3 y3 636 4mm 2 2 翻车机的计算 选用 600mm 轨距一吨不摘钩右侧翻车机 2 2 1 摩擦阻力矩的计算 1 回转部分总重量为 W W1 W2 W3 Kg 上式 W1 翻车机的制动块及前后拨杆等部件的重量 5000kg W2 900mm 轨距 1 吨固定车箱式矿车自重 1350kg W3 矿车内装载的物料重量 其数值随回转角度 a 而变 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 当 a 等于 450 650 900 时物料重量 矿车及物料重心的位置用计算 与图解结合的方法计算 a 45 车内物料表面处于安息角的位置 故而物料重量以满车计算 满车时物料重量为 W3 煤 3000 Abc 半圆面积 A1 0 641mm2 A1 的形心 C3 1 到圆心的距离为 Y1 0 4244x 0 639 0 271m acde 长方形面积 A 2 1 278 x0 335 0 428m2 A2 的形心 C3 2 到圆心的距离为 Y2 0 2631m 总面积 A A1 A2 0 641 0 428 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 069m2 设总面积的形心即物料重心 C3 到半圆面积形心 C3 1 的距离为 Y 则 AY A 2 Y1 Y2 1 069Y 0 428 0 271 0 2631 Y 0 214m 即总面积形心 C3 不在圆心上 矿车重心 C2 到回转中心距离为 2 137 6m 矿车中心对回转中心线的夹角为 7 1 物料重心至回转中心距离为 3 1 97 a 65 时 矿车卸料情况如图所示 abc 半圆的面积 A1 0 6412 m 2 A1 之圆心 C3 1 至圆心距离 y1 0 4244 x0 639 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 0 271m Acdf 梯形面积为 A2 0 026 0 365 x1 278 2 0 25m2 总面积为 A A1 A2 0 641 0 25 0 891m2 矿车内煤的重量为 W3 煤 2414 6kg 矿车重心 C2 至回转中心的距离为 2 141 4mm 矿车重心对回转中心线的夹角为 7 1 物料重心 C3 至回转中心的距离为 3 561 1m 物料重心对回转中心线的夹角为 r 12 a 90 时 矿车卸料的情况如图所示 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 abc 的弓高为 h 0 349m abc 弓形弦长为 C 1 139m abc 弓形弧长为 l 0 01745x 0 639 x126 1 405m abc 弓形面积为 A 1 2 0 639 x1 405 1 139 0 639 0 349 1 2 0 897795 0 33031 0 284m 2 A1 的圆心 C3 1 至圆心距离为 Y1 0 434m acd 三角形面积为 A2 1 2x 1 139x 0 325 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 0 185m2 总面积为 A A1 A2 0 284 0 185 0 469 m2 矿车内煤的质量为 W 煤 1271kg 矿车重心 C3 到回转中心距离为 2 214mm 矿车重心对回转中心线的夹角为 5 1 物料重心 C3 支回转中心线的距离为 3 600mm 物料重心对回转中心线的夹角为 46 设 传动滚论上所受的正压力 P1 和支持轮上所受的正压力 P2 见图 可分别 由下式计算得出 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 P1 0 732Wkgf P2 0 518Wkgf 1 传动轮相对滚轮纵向中心线的安转偏角 1 30 2 支持轮相对滚筒纵向中心线的安转偏角 2 45 以滚筒中心为回转中心回转时 滚轮对滚筒的摩擦阻力距为 M1 kR r R r 0 05x 150 25 0 35Pkgf cm 式中 P 传动滚轮与支持滚轮所受压力之和 P P1 P2 kgf k 滚动摩擦系数 k 0 05 R 滚筒半径 R 150mm r 滚轮半径 r 25mm 滚轮所用轴承及滚动摩擦阻力距为 式中 滚子轴承的摩擦系数 0 01 d0 滚子轴承的外直径平均 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 2 2 静不平衡力矩计算 由于滚筒 矿车和物料重心均不与翻车机回转中心重合 翻卸时物料重心 随物料减少而改变同时矿车再翻卸过程中也以稍幼移动 因此产生了随回转角 而变化的不平衡力矩 变化情况见表 2 a 12 矿车开始倒向滚筒侧珩架上 a45 矿车内物料处于安息角位置 煤的最大安息角为 450 a 65 矿车内物料已卸出一部分 a 90 矿车水平横卧 车内的物料句续卸出 a 135 矿车内物料已全部卸出 矿车下移 2 5 a 180 矿车车箱口垂直向下 a 225 矿车车箱口倾斜向下 a 270 矿车水平横卧 a 315 矿车已退回到轨道上 a 360 矿车恢复到原来位置 表 2 静不平衡力矩表 滚滚筒筒静静不不平平 衡衡力力矩矩 矿矿车车静静不不平平衡衡力力矩矩物物料料静静不不平平衡衡力力矩矩滚滚 筒筒 回回 转转 角角 M 1 W1 1si na M 2 W2 2sin a M 3 W 3sin a 总总静静不不平平衡衡力力矩矩 M3 M 1 M 2 M 3 a 1 2 3 M每 每 M孔 孔 度度c m M 1 kgf c mcm 度度 M 2 kgf c m 度度 M 3 Kgf c m M3 kgf cm kgf cmkgf cm 00014 1 8 0040 8 6 03000000 120014 1 8 0 4127 540 8 6 03000 25485 8 29613 3 4127 5 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 450014 1 8 7 1 15664 9 40 8 6 3 0 8 3000 91209 1 10687 4 15664 9 650014 1 8 7 1 18891 1 56 11122500 136679 8 155570 9 1555702 9 900014 1 8 7 1 19699 8 49 82371316 52361 72060 8 19699 8 13 5 0014 1 8 7 2 12194 8 12194 8 12194 8 18 0 0014 1 8 7 212453 72453 72453 7 22 5 0014 1 8 7 2 115664 9 15664 915664 9 27 0 0014 1 8 7 2 19699 819699 819699 8 31 5 0014 1 8 8 6 12194 812194 812194 8 36 0 0014 1 8 0000 翻车机的静不平衡力矩为滚筒 矿车和物料三者静不平衡力矩的代数和 即 M3 M 1 M 2 M 3 Kg cm 式中 M 1 滚筒静不平衡力矩 M 1 W1 1sina kgf cm M 2 矿车静不平衡力矩 M 2 W2 2sin a kgf cm M 3 物料静不平衡力矩 M 3 W3 3sin a kgf cm 1 滚筒重心至回转中心的距离 按图纸算出 cm 2 矿车中心至回转中心的距离 cm 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 矿车内物料重心至回转中心的距离 cm 矿车中心对回转中心线的夹角 当滚筒回转之后 度 矿车内物料重心对回转中心线的夹角 当滚筒回转后 度 2 2 3 总阻力矩计算 翻车机的总阻力矩等于摩擦阻力矩与静不平衡力矩的代数和 即 M M1 M2 M3 f 式中 M1 滚轮对滚筒的摩擦力矩 f M2 滚轮所用轴承的摩擦阻力矩 f M3 滚轮 矿车和物料三者的静不平衡力矩之和 f 表表 3 总阻力矩汇总表总阻力矩汇总表 250000 200000 150000 100000 50000 0 50000 0 12 45 65 90 135 180 225 270 315 360 重车空车 回转角回转角 力距力距 0 12 45 65 90 135 180 225 270 315 360 M14112 53856 43356 082800 M249354627 74027 33360 M2 煤煤0 29613 106874 155571 72061 121952453 715664 919699 812194 80 翻翻 煤煤 时时 M 煤煤9047 5 20566 97827 147087 64677 6034 88163 321824 925859 818354 86160 M12800 M23360 M3 空空0 4127 5 15665 18891 19700 121952453 715664 919699 812194 80 空空 车车 时时 M 空空61602030 5 9504 9 12731 13540 6034 88613 721824 925859 818354 86160 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 2 42 2 4 驱动翻笼的最大功率驱动翻笼的最大功率 9550 1555 7 3 0 48 9550 Mn p KW 式中 M 扭矩 N m n 转速 r min 2 2 5 传动轮对滚筒的滑转验算 摩擦力矩 Mm 1 R 0 1 150 1 kgf 式中 摩擦系数 R 滚筒半径 1 传动滚轮上所受的正压力 表表 4 回回转转总总阻阻力力矩矩表表 0 12 45 65 90 135 180 225 270 315 360 Mm 96784 584228 M 9047 5 20565 8 97826 5 147086 8 64677 42 6034 88613 321824 925859 818354 86160 K 11 48 23 22 73 811 4 Mm M 61602032 5 9504 9 12731 1 13539 8 6034 88613 721824 925859 818354 86160 K 11 434 68 23 22 73 811 4 空车时 70272 回转角 力距 翻煤时 102312 70272 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 2 6 滚轮与滚筒接触强度的验算 两个圆柱接触 1 6 0 418 4318 82 1 10 0 418 1 5 1521 4 2721 2 d Cd d P E K BD kgfcm 式中 kd 动力系数 kd 1 5 P 1 每个传动滚轮的最大正压力 1 1 8637 6 4318 8 22 P Pkgf P1 两个传动滚轮上所受的正压力 Ed 弹性模数 B 滚轮接触面宽度 Dd 当量直径 1 0 1 30050 21 4 22 30050 DD Dcm DD D 滚圈直经 300 cm D1 传动滚轮直径 50 cm ZG35 铸钢的许用接触应力可达到 4200kgf cm2 计算接触应力小于许用接触应 力 故接触强度够 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 2 7 缓冲弹簧的计算 缓冲弹簧的选择 弹簧钢丝直径 d 25mm 弹簧中径 D 120 mm 弹簧内径 D1 95 mm 弹簧节距 t 38 mm 自由高度 H0 nt 1 5d 380 mm 工作圈数 1 P P n 总圈数 211nn 总 弹簧最小工作负荷 P1 500N 最大工作行程 h 90 m 从 机械设计手册 中查得 弹簧最大工作负荷 P2 22845 6 N 弹簧允许极限负荷 P3 28557 N 单圈弹簧刚度 P 1 2204 N mm 允许极限负荷下的单圈变形 f 3 12 96 3 2 3 2 计算弹簧的刚度 圈数和其他尺寸计算弹簧的刚度 圈数和其他尺寸 弹簧刚度 21 22845 6500 248 3 90 PP PN mm h 弹簧工作圈数 1 2204 9 248 3 P n P 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 弹簧总圈数 211nn 总 弹簧间隙 382513tdmm 最小工作负荷下弹簧的变形 1 1 500 2 248 3 P Fmm P 3 弹簧强度验算弹簧强度验算 圆环链推车及推动列车前进时 列车冲击阻车器的动能的大小 除与推车速度有关外 还与翻车机的型式 翻车机前后 即内部线路 坡度的大小等有关 故许根据翻车机的形式 线路坡度的大小等对列 车冲击阻车器的情况具体分析 算出列车冲击动能 在验算弹簧强度 2 2 82 2 8 阻车器的弹簧刚度验算阻车器的弹簧刚度验算 600 轨距 1 吨单车不摘钩翻车机前后 内部线路坡度和推车 机停止时的列车状态如图11 所示 取2 3 段长为21m 可停 六辆 3 吨矿车 设推车之前在i 0 9 的线路上无空车存在 在 i 20 坡度上的矿车是可以拉伸开的 翻车机的前后都设有阻车器 不摘钩列车的重车前方随有空车相连 但进车端阻车器的阻车爪到出 车端阻车器的阻爪之间的距离l1小于编号的矿车c d l 拉伸 开 的距离l 见下图 因此空车和重车d 的冲击动能由出车端阻 车器承受 其余重车的冲击动能有进车端阻车启承受 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 c L i 0 L1 3950mm 15000mm 图 2 8 A 出车侧阻车其弹簧验算出车侧阻车其弹簧验算 冲击出车端阻车器的动能需根据参与冲击的空重车数来计算 而 参与冲击的空重车数又需根据空重车在推车过程中拉开的多少来定 推车机起动后 在很短的时间内 部分后全部处于拉伸状态的空重车 将逐次被推接触 推车晚了之前当尚未被推接触的下滑空车下滑速度 达到推车速度或下滑空车都被推接触之后 位于2 3 段上的空 车下滑速度将逐渐大于推车速度 这样 在空车1 碰上出车端阻 车器之前 已接触的空重车就有被拉伸开的可能性 如果只是矿车1 与 2 间及其它的空车间被拉开而重车d 与空车1 间未被拉开 这 是可能把重车d 与空车1 时为接触状态 拉伸开的空车视为拉紧状 态 冲击阻车器 冲击阻车器的动能就按这些矿车及荷载来计算 若 是重车d 与空车1 也被拉开 那么就在空车1 及其他已被拉开的 空车压缩弹簧停止前 重车d 碰上空车1 需考虑重车d 的冲 击 否则不必考虑 计算如下 设在推车机起动时间内矿车匀变速前进 前进距离为 0 11 2 V St m 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 式中 V0 推车机的推车速度 V0 0 53m s t 1 推车机的起动时间 t 1 2 6s 推车机等速推车时间为 s 0 1 2 V slm t 式中 m 一次推进的矿车数 m 1 矿车长 l 3 45m l 两矿车碰头间距 0 08 m 总推车时间为 1 1 01 00 2 13 450 08 2 6 0 532 8 m lsm lt tt VV s 在 2 3 段上每个空车下滑力为 F W2 i 1350 0 02 0 0085 15 525 N 式中 W2 900 轨距 3 吨矿车自重 W2 1350 kg i 2 3 段线路坡度 i 0 02 900 轨距 3 吨矿车运行阻力系数 0 0085 在 2 3 段上每个空车下滑的加速度为 2 2 9 8 0 020 00850 113 K Fg ag im s W 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 式中 g 重力加速度 g 9 8 m s2 在 2 3 段上每个空车下滑的速度达到V0 0 525 时所用的时间为 0 0 53 4 69 0 113 P K V ts a tp 4 69s 内 在2 3 段上每个空车下滑的距离为 2 2 1 2 1 0 1134 69 2 1 243 xKP Sat m 在 tp 4 69s 内 推车机推车的距离为 0 1 201 2 0 532 6 0 53 4 692 6 2 1 797 p V t SVtt m 由计算结果得知 在tp 4 69s 内推车机推车距离sz大于在 2 3 段上的空车下滑距离 因此将有一部分推车机的推爪前方的矿 车被推至接触状态 接触的矿车数为 1 7971 243 7 0 08 ZX Z SS n 在 tp 4 69s 后的 2 3 段上的空车速度逐渐大于推车速度 因此有 之间拉开已接触的矿车 在剩余的推车时间 t 0 tp 内 推车 距离大于2 3 段上的空车下滑距离之差即拉开的距离为 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 1 02 21 0 11384 69 2 0 619 lKp Satt m 在空车1 碰撞出车端阻车器之前能拉开的矿车数为 0 619 7 7 0 08 l l S n 计算结果表明 在空车1 碰撞出车端阻车器之前 推抓前方就 已接触的矿车只拉开7 7 辆 从图11 中可以看出首先是矿车2 与 3 间拉开 其次是矿车1 与 2 间或 3 与 4 间拉开一些 设矿车 1 2 3 4 间都是被拉开 则出车端阻车器弹簧只承受空车 1 2 3 4 及重车d 的冲击 重车d 与空车1 是以接触状态冲 击阻车器 矿车弹性碰头上能吸收一部分能量 但考虑只吸收很少一 部分动能 故计算中仍将重车d 与空车1 视为刚体冲击 四辆空 车于一辆煤重车的冲击动能为 223 0 2 5 2 5 135053009 8 0 53 29 8 1692 42 172 7 d WW Av g N m kgf m 式中 W2 900 轨距 3 吨固定车箱式矿车自重 W2 1350kg W3 矿车内装载煤的重量 W3 5300kg 出车端阻车器两个弹簧能够吸收的动能为 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 12 2 2 0 936330350 09 275 24 T PP Ah kgf m 式中 弹簧受力不均系数 0 9 验算结果AT大于 Ad 弹簧强度够 假设在空车1 碰撞阻车器之前 空车1 8 空车8 在推车 前位于 段上 都被拉开 即空车1 8 已拉伸状态冲击阻 车器 则空车1 8 和重车d 的冲击动能为 223 0 2 9 2 9 135053009 8 0 53 29 8 2450 85 250 1 d WW AV g N m kgf m AT大于 Ad 故弹簧强度满足要求 B 进车端阻车器弹簧演算 进车端阻车器弹簧演算 当推车机推列车前进冲击进车端阻车器时 推爪后方的重矿车处 于拉伸状态 推爪前方a b c d 重矿车及空车1 等处于接触 状态 已知重矿车d 及空旷车的冲击动能有出车端阻车器承受 故 推爪前方只有a b c 这三辆重车首先以接触状态冲击进车端阻车 器 至于推爪后方的重车 如果在a b c 这三辆重车从开始压 缩弹簧至停止的时间内 推爪后方的重矿车逐次撞上其前方的重矿车 则计算冲击动能时应考虑推爪后方重矿车的影响 否则不必考虑 已知碰撞弹簧的矿车数 碰撞得初速度和弹簧的刚度等就可以算 出矿车 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 压缩弹簧开始到停止所需要的时间 当矿车轮碰上弹簧之后 车轮所受的弹簧力为变力 其大小为 FT P x kgf 式中 P 弹簧刚度 kgf mm x 从弹簧自由长度算起的弹簧形变量 mm 根据牛顿第二定律知弹簧所受的力为 FT max kgf 式中 m 碰撞弹簧的矿车及载重质量 kg ax 矿车碰撞弹簧后的加速度 m s2 m s2 xa xPmaF m P x xT 设弹簧的自由位置到装配位置的距离即初压缩量为x1 当 矿车轮从x1压缩到x 时弹簧所作的功为 kgf m 2 1 2 1 2 1 xxPxdxPA x x 设矿车轮压缩弹簧至任意位置并使弹簧变形量为x 时的矿车 速度为v 又经过一段时间 t 后矿车的速度变为v 其速度增 量为 v v v 在 t 时间内把矿车压缩弹簧的运动视为匀变速运 动 则得 dv xP m a dv dt a v t tav x x x 式中 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 ax 矿车压缩到弹簧变形量为x 时的加速度 已知 0 x m P ax 当矿车轮从x1压缩弹簧至x 时矿车动能的变化为 22 0 2 0 2 2 1 2 1 2 1 vvmvmvAd 对摩擦阻力所消耗的功忽略不计时 矿车动能的变化等于弹簧力所做 的功 2 1 2 2 0 2 1 2 2 0 2 2 1 2 22 0 2 1 2 1 xx m P vv xx m P vv xxPvvm 将 v 的导出式取正号代入时间的微分式中得 2 2 1 2 0 2 1 2 2 0 x m P x m P v dx xx m P vd P m dt 设矿车从x1开始压缩弹簧至x2停止 则压缩弹簧的时间为 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 1 2 0 1 2 1 2 0 2 2 2 2 1 2 0 arcsinarcsin 2 1 xv P m x xv P m x P m x m P x m P v dx t x x 矿车压缩弹簧至x2时的速度为v2 0 根据弹簧力所做的功等于 矿车动能变化 各种摩擦阻力所消耗的功忽略不及 的原理得 2 1 2 0 2 2 1 2 0 2 2 2 0 2 1 2 2 2 2 2 0 2 1 2 1 2 1 xv P m x xv P m x mvxxPvvm 将 x2 的导出式取正号代入压缩弹簧得时间计算公式中得 s xv P m x P m xv P m x xv P m x P m t 2 1 2 0 1 2 1 2 0 1 2 1 2 0 2 arcsin 2 arcsinarcsin 已知 v0 0 53m s P 20600kgf m x1 0 018 设 a b c 这三辆煤重矿车以刚性接触 同时碰撞在进车端阻车器上 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 的两个弹簧上 则碰撞单个弹簧的质量为 23 33 13505300 229 8 1017 9 WW m g kg 将 v0 P x1 m 各值代入压所弹簧的时间计算公式中得 s xv P m x P m t 2 1 2 0 1 arcsin 2 0 35s 推爪前方三辆重矿车 a b c 压缩弹簧的距离为 22 121011 22 1040 8 0 530 0180 018 20600 0 1025 m sxxvxx P m 推爪后方第一辆重矿车与重矿车a 拉开的距离 两矿车碰头间距 加上压缩弹簧的距离为 1 S s 0 08 0 1025 0 1825m 推爪后方第一辆重矿车减速运行的加速度为 a g 0 9 8 0 0085 0 083m s2 式中 0 3 吨矿车运行阻力系数 0 0 0085 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 g 重力加速度 以推车速度v0作为推爪后方第一辆重矿车减速运行的初速度 设滑 行时间为t 则 2 0 2 2 1 2 1 0 18250 530 083 2 12 4 12 40 353 sv ta t tt ts tsts 计算结果表明 推爪前方三辆重矿车 a b c 压缩弹簧 停止时 推爪后方第一辆重矿车尚未赶上其前方的重矿车a 故进车端阻车器弹簧可按三辆运煤矿车的冲击动能来验算 对矿车弹 簧碰头吸收的动能忽略不计时 三辆重矿车的冲击动能为 232 0 2 3 2 3 13505300 0 53 29 8 285 92 d WW AV g kgf m 进车端阻车器弹簧和出车端弹簧是一样的 能够吸收的动能为 300 T Akgf m AT Ad 故弹簧强度够 C 阻车爪的轴强度的验算 阻车爪的力臂为 mmRS 3 277120250 22 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 80 图 2 9 将弹簧最大工作负荷P2视为阻车爪所收的最大的冲击力 则力矩 为 K2S M P R 3056 2 27 73 84748 426 kgf cm 轴承的支持反力为 2 33 44492 7 869 0 10 1 8 u u M kgfcm d 已知在最大工作负荷P2作用下 阻车爪的最大工作行程为 90mm 于是轴所受的最大弯曲力矩为 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 cmkgf PKM Adu 7 44492 59 7 21185 1 59 式中 Kd 动力系数 Kd 1 5 轴的最大弯曲应力为 2 33 44492 7 869 0 10 1 8 u u M kgfcm d 轴的材料为45 号钢 正火处理 其许用应力 1150N cm2 u 故轴的强度够 3 液压系统的设计 3 1 设备概况 根据我矿翻笼及推车机的实际情况 采用了电液传动方式来驱动翻车机及 推车机的运转 表表 3 1 表表 项目 翻车机 单位规格或型号 1适用矿车型号MGC3 3 9 2翻车次数每分钟3 直径mm30003滚筒尺寸 长度mm3600 4传动滚筒直径mm500 5支持滚筒直径mm500 型号JM12 E1 0F2 几何排量ml r1104 6液压马达 转数r min45 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 工作压力Mpa16 输出扭矩N m3209 项目 推车机 1链轮直径mm762 2推车长度mm7200 型号JM12 E1 0F2 几何排量ml r1104 转数r min12 5 工作压力MPa16 3液压马达 输出转矩N m3209 我们对在用的翻笼液压系统存在的问题进行了分析 认为其设计 的液压传动系统简单 没有考虑好定位装置并加以控制 这次设计加 入液压平衡控制回路 能使马达停留在任意位置上 选用设备 定量齿轮泵 两台 径向多作用柱塞马达 两台 电磁换向阀 四组 溢流阀 一组 节