EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計計算說明書
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EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計計算說明書 EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計計算說明書 主要參數(shù): 電動機(jī)功率: 160KW 輸入轉(zhuǎn)速: 1475/735 rpm 輸出轉(zhuǎn)速: 47/23.5 潤滑油: N320重負(fù)荷工業(yè)齒輪油 工作機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計 工作機(jī)構(gòu)傳動的特點及動力元件的選擇 工作機(jī)構(gòu)傳動有以下特點:驅(qū)動功率大,載荷變化范圍大,過硬巖石時短期過載運行,且具有沖擊載荷;振動較嚴(yán)重;要求傳動裝置體積小,能調(diào)速。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)過程中,不僅要求工作機(jī)構(gòu)的截割頭具有一定的扭矩和轉(zhuǎn)速以截割煤巖,而且要求工作機(jī)構(gòu)的懸臂能夠上下和左右擺動,以掘出整個巷道斷面,所以工作機(jī)構(gòu)一般都采用單機(jī)驅(qū)動,傳動裝置具有單獨的傳動系統(tǒng)。 截割頭的驅(qū)分電動機(jī)驅(qū)動和液壓馬達(dá)驅(qū)動兩種。電動機(jī)具有較好的短期過載能力,過載系數(shù)一般可達(dá)1.8~2.2,基本能適應(yīng)截割頭載荷變化的需要。其缺點是體積大,調(diào)速不便且需加設(shè)電氣保護(hù)裝置。采用液壓馬達(dá)驅(qū)動。體積小,調(diào)速方便,但液壓馬達(dá)對沖擊載荷很敏感,液壓元件經(jīng)常、發(fā)生故障不能承受較大的短時過載。因此,目前掘進(jìn)機(jī)截割頭一般多為電動機(jī)驅(qū)動。 掘進(jìn)機(jī)特殊的工作條件,對選用工作機(jī)構(gòu)的電動機(jī)有一定要求: 1.為了兼顧噴霧滅塵,宜采用水冷電動機(jī),以改善散熱條件。在體積相同的條件下,采用水冷電動機(jī)可提高功率25%左右。 2.功率較大的部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)在采用外水冷同軸雙電動機(jī),以充分利用懸臂長度,縮小電動機(jī)橫向尺寸,適應(yīng)懸臂的外形使結(jié)構(gòu)緊湊。 3.為了調(diào)節(jié)截割頭轉(zhuǎn)速以適應(yīng)煤巖機(jī)械待性的變化宜選用雙速電機(jī)。 減速器設(shè)計應(yīng)注意的問題 對于掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)而言,減速器是最復(fù)雜、制造精度要求最高的部件。除一般對減速器的要求之外,在選擇確定減速器的結(jié)構(gòu)時,值得注意的問題有以下幾點: 1.縱軸式截割頭的轉(zhuǎn)速一般為20~65r/min,橫軸式的在45~100rpm之間,而截割電動機(jī)的轉(zhuǎn)速約為1470rpm,按此傳動比進(jìn)行傳動系統(tǒng)設(shè)計,通常采用2~4級減速。傳動系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)使靠近輸出軸的傳動級具有較大的傳動比,這樣可以降低傳動裝置的其它高速級的平均載荷。 2.外伸縮懸臂的縱軸式工作機(jī)構(gòu),由于減速器與電動機(jī)、聯(lián)軸器一起整體裝入伸縮沿架中,這就要求傳動裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊,并滿足一定的強(qiáng)度要求和減速比要求。因此,這種工作機(jī)構(gòu)的傳動控置多采用行星齒輪傳動,以滿足上述要求。因此,本次設(shè)計選用2K-H型傳動行星減速器,并采用兩級減速。 3.選用行星齒輪傳動應(yīng)設(shè)均載機(jī)構(gòu)。對于采用三個行星齒輪的結(jié)論,中心輪浮動均載效果好。即中心輪在三個行星輪間可自由地調(diào)節(jié)徑向位移,使幾個行星輪的載荷趨于均勻。 4.在工作機(jī)構(gòu)截割過程中,電動機(jī)過載以至堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的。這將造成掘進(jìn)機(jī)嚴(yán)重的故障。為此,減速器的設(shè)計應(yīng)從兩個方面考慮來解決這一問題: (1)減速器的強(qiáng)度能夠滿足電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和動載荷,即使電動機(jī)過載以至堵轉(zhuǎn),減速器也不至于出現(xiàn)故障。保證減速器無故障工作,給使用帶來很大方便。為克服沖擊載荷在減速器的輸入軸裝彈性聯(lián)軸器是有益的; (2)若減速軸強(qiáng)度不能滿足電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩,必須設(shè)過載保護(hù)裝置如安全銷、壓緊彈簧、液壓或摩擦聯(lián)軸器等。采用壓緊彈簧不僅能保護(hù)過載、而且還使截割頭卸裝方便。旋緊螺栓,便可使軸與截割頭輪轂相連。若采用安全銷,更換必須方便。 1.行量齒輪傳動設(shè)計計算 1.1計算總傳動比 2.根據(jù)表14-5-3知,需選用兩級NGW型行星齒輪減速傳動方案。 1.2分配傳動比 用角標(biāo)1表示高速級參數(shù),2表示低速級參數(shù)。設(shè)高速級與低速級外嚙合齒輪材料,齒面硬度相同,則 l)計算參數(shù)E 式中: -行星輪數(shù)目; -載荷分布系數(shù); -接觸強(qiáng)度的載荷分布系數(shù)。 -動載系數(shù); -齒面工作硬化系數(shù)。 取,,,,, 則 查圖 14-5-7得 2)高速級計算 配齒計算 查表14-5-3選擇行星輪數(shù)目,取,由于距可能達(dá)到的傳動比極限值較遠(yuǎn),所以可不檢驗鄰接條件。 確定各輪齒數(shù) 查表 c=3 4 則 為改善嚙合質(zhì)量,提高承載能力,考慮角變位,則 由圖 14-5-4,得 , 按接觸強(qiáng)度初算A-C傳動的中心距和模數(shù) 輸入轉(zhuǎn)矩 設(shè)截荷不均勻系數(shù) 在一對A-C傳動中,太陽輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 齒數(shù)比 太陽輪和行星輪材料用20CrMnTi滲碳淬火,齒面硬度60-62HRC(太陽輪)和56-58HRC(行星輪),取, 取齒寬系數(shù),載荷系數(shù)k=2.4 則中心距為 模數(shù) 取 m=5.5 則A-C傳動未變位時的中心距 按預(yù)取中心嚙合角,可取A-C傳動中心距變動系數(shù) 則中心距 取實際中心距(圓整值) 3)計算A-C傳動的實際中心距變動系數(shù)和嚙合角 4)計算A-C傳動的變位系數(shù) 由圖 14-1-4校核,,在許用區(qū)內(nèi),可用 由圖14-1-4分配變位系數(shù),得 5)計算C-B傳動中心距變動系數(shù) C-B傳動的未變位時的中心距 6)計算C-B傳動變位系數(shù) 因為,所以 7)對驗算A-C傳動的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度 a.中心輪分度圓名義切向力 取使用系數(shù) ,,,, ,, 則 因為 所以安全。 b.變曲強(qiáng)度校核 中心輪檢算 式中:,,, 合格 行星輪檢算 式中,,, 合格 c.根據(jù)接觸強(qiáng)度計算來確定內(nèi)嚙輪材料 根據(jù)14-1-80的公式得 式中:-接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù), ; -潤滑劑系數(shù),; -速度系數(shù), ; -粗糙度系數(shù), ; -工作硬化系數(shù),; -接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù),。 因此,根據(jù),選用40Cr,進(jìn)行長時間氣體氮化,表面硬度達(dá)52~55HRC即可。 8)低速級計算 低速級輸入轉(zhuǎn)矩 傳動比 計算過程同高速級(略) 現(xiàn)只將設(shè)計結(jié)果列舉如下: 齒輪材料、熱處理及齒面硬度同高速級。 主要參數(shù)為: ,,,,, ,,, 截割減速機(jī)具體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 圖1截割減速機(jī) 液壓系統(tǒng)設(shè)計 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容是元件的選擇與系統(tǒng)設(shè)計。一個合理的液壓系統(tǒng),在技術(shù)上應(yīng)滿足機(jī)構(gòu)的運動速度、動作配合和傳動功率的要求,在使用上要保證安全可靠,操作簡便,維修容易,在經(jīng)濟(jì)上應(yīng)力求傳動效率高,元件容易制造或購置。為此,在設(shè)計掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)以前,首先應(yīng)明確掘進(jìn)機(jī)的負(fù)載特性,工況及使用要求,收集各種掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng),并分析各自的特點及存在的問題,運用已掌握的液壓元件、基本回路和液壓系統(tǒng)的知識,擬定出也有資系統(tǒng)的方案,然后進(jìn)行液壓系統(tǒng)的計算,選擇和設(shè)計所用元件。通過方案的分析和比較,確定出一種最佳的液壓系統(tǒng)方案。 設(shè)計依據(jù) 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)包括: 1.掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu) 總體布置和工作原理,如機(jī)器結(jié)構(gòu)圖,各部分的布置、作業(yè)方式、作業(yè)和循環(huán)等,這些對液壓系統(tǒng)的元件選擇、計算及安裝是十分重要的。 2.掘進(jìn)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 如負(fù)載的大小和變化規(guī)律,工作速度的大小和變化范圍,生產(chǎn)率等,它們是確定液壓系統(tǒng)功率及選擇泵的執(zhí)行元件的依據(jù)。 3.主要技術(shù)要求 如調(diào)速范圍,運動平穩(wěn)性,系統(tǒng)允許溫度、效率、自動化程度,以及安全保護(hù)要求等。 4.液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境 如溫度、濕度、振動、沖擊、污染、以及防爆等,特別要考慮潮濕。煤塵污染和降爆。 5.其它要求 對液壓系統(tǒng)元件及系統(tǒng)的外形尺寸、重量、經(jīng)濟(jì)性等要求。掘進(jìn)機(jī)工作空間狹窄,機(jī)器的外形尺寸受到嚴(yán)格限制,在選擇元件時必須給予重視。 巷道掘進(jìn)機(jī)在井下存在大量煤塵、巖粉和污水的惡劣條件下工作,地質(zhì)條件復(fù)雜多變、工作空間很小,掘進(jìn)機(jī)的調(diào)動困難,掘進(jìn)工作的銜接對掘進(jìn)機(jī)效率影響很大,所有這些因素,都對掘進(jìn)機(jī)的工作適應(yīng)性和可靠性提出了較高的要求,因此,掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求: (1)液壓系統(tǒng)的工作可靠性要高; (2)要有靈敏的過載保護(hù)裝置,以防止掘進(jìn)機(jī)的液壓元件的損壞; (3)要能適應(yīng)負(fù)載變化大的要求,過載能力強(qiáng),同時易于無級調(diào)速; (4)傳動功率要大,結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕; (5)控制方式簡便集中,便于使用,維護(hù)和檢查。 工況分析及載荷計算 工況分析包括繪制負(fù)載、速度和功率變化規(guī)律的分析圖表,掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)是一個包括多個執(zhí)行元件的復(fù)雜系統(tǒng),各執(zhí)行元件的工作順序和作業(yè)時間,充分地利用原動機(jī)功率。 執(zhí)行元件上的外負(fù)載包括工作負(fù)載,摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載三部分。 對于液壓缸,外負(fù)載為 式中:-工作負(fù)載; -摩擦負(fù)載; -慣性負(fù)載。 對于液壓馬達(dá),外負(fù)載為 式中:-工作負(fù)載扭矩; -摩擦阻力矩; -慣性力矩 液壓系統(tǒng)用油的選定 造成液壓系統(tǒng)故障的原因,70%以上是由于液壓油問題造成的。因此,必須正確選擇液壓油的類型。根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的工作環(huán)境,所用液壓油,必須是適合于高壓系統(tǒng)的油類,要選用具有耐磨耗性、抗氧化性、潤滑性等特性良好的油類。根據(jù)上述要求,本掘進(jìn)機(jī)選用液壓油類型為YB-N68抗壓抗磨潤滑油。其性能指標(biāo)如下: 運動粘度:37~43 凝 點:≤ 25℃ 粘度指數(shù):≥90 擬定液壓系統(tǒng) 液壓傳功系統(tǒng)的性能固然與所選元件密切相關(guān),但這些元件按照什么方式組合具有很大靈活性,同樣的元件如果組合方式不同,就可能得到完全不同的使用效果。因此,液壓系統(tǒng)工作原理圖的擬定是系統(tǒng)設(shè)計中很重要的一步。它表示系統(tǒng)的組成和工作原理的,也是選擇液壓元件,計算系統(tǒng)功率和最后確定液壓泵規(guī)格的依據(jù)。 1.初選系統(tǒng)壓力 同樣功率條件下,若系統(tǒng)壓力選得低,則流量大;反之,壓力高則流量小。;可見,系統(tǒng)壓力的大小,直接影響液壓元件的尺寸、型號、系統(tǒng)的重量、效率及制造、安裝工藝要求等。適當(dāng)?shù)靥岣呦到y(tǒng)壓力,對減小系統(tǒng)尺寸和重量是有利的,但對元件的制造精度,密封性、抗污染能力及強(qiáng)度要求提高了。因此,必須合理地選樣系統(tǒng)壓力。 根據(jù)實際情況,本掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)壓力初選為8~22MPa。 2.?dāng)M定主回路 初選系統(tǒng)的壓力后,就可以根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的負(fù)載及速度的性質(zhì)和其它要求擬定主回路。它包括確定執(zhí)行元件類型,確定回路調(diào)速方式和液壓泵的類型,選擇回路工作液體的循環(huán)方式等。 (l)執(zhí)行元件類型選擇 執(zhí)行元件有液壓缸和液壓馬達(dá)兩種。對于掘進(jìn)機(jī)來說,常用油缸實現(xiàn)往復(fù)運動,如掘進(jìn)機(jī)的支撐與推進(jìn)機(jī)構(gòu),以及懸臂的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),裝載和轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)的升降、行走裝置的張緊機(jī)構(gòu)等,用液壓馬達(dá)實現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動,如行走機(jī)構(gòu),裝載和轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)等。 綜上所述,本掘進(jìn)機(jī)油缸采用雙作用單活塞式油缸,這些中高壓油缸一股無定型產(chǎn)品,應(yīng)根據(jù)要求參照典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。因為內(nèi)曲線馬達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊體積小,輸出扭矩大,低速穩(wěn)定性好,而齒輪油馬達(dá)的結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)方便,耐沖擊性好,所以本掘進(jìn)機(jī)采用這兩種油馬達(dá)。 (2)確定調(diào)速方式 液壓系統(tǒng)調(diào)速方式分為容積調(diào)速、節(jié)流調(diào)速及兩種合成的聯(lián)合調(diào)速。 掘進(jìn)機(jī)選擇調(diào)速方案要考慮的因素很多,一般可根據(jù)以下幾個原則: a.根據(jù)壓力,速度和負(fù)載變化的特點選擇 壓力高、功率大的可選容積調(diào)速,反之選節(jié)流調(diào)速。要求達(dá)到微小的低速時,應(yīng)選節(jié)流調(diào)速,負(fù)載變化較大,只影響速度的穩(wěn)定性,如要求速度的穩(wěn)定性較高,在選擇調(diào)速方法時應(yīng)例時考慮速度穩(wěn)定的方法;選擇調(diào)速方法時,還應(yīng)考慮負(fù)載的變化是恒功率,還是恒扭矩的特性。 b.根據(jù)工作條件選擇 要特別注意液壓系統(tǒng)的振動、噪音和發(fā)熱等造成的一些不良影響,節(jié)流調(diào)速會導(dǎo)致油液的嚴(yán)重發(fā)熱,在這種情況下,即使功率不大也要考慮選用容積調(diào)速。 c.根據(jù)成本費用選擇 由于掘進(jìn)機(jī)各部分的動作比較多,負(fù)載特性也不一樣。所以液壓系統(tǒng)較復(fù)雜,另外,對于多泵系統(tǒng),也可根據(jù)各執(zhí)行元件的工作順序來獲得不同的速度。 (3)油泵型式的選擇。 油泵的選擇除了考慮其壓力能否滿足要求外,還應(yīng)考慮效率,質(zhì)量及外型尺寸,污染敏感性,自吸能力,調(diào)節(jié)特性,噪聲以及成本和維修方便等因素。因為低壓系統(tǒng)不易污染環(huán)境,污物對其影響也不大,比高壓系統(tǒng)的維修最小,工作較可靠,使用壽命長。因此,本掘進(jìn)機(jī)采用齒輪泵的低壓系統(tǒng)。 (4)回路循環(huán)方式選擇 倔進(jìn)機(jī)的工作條件是煤塵和巖粉較多,通風(fēng)條件差,機(jī)器的體積受工作面空間的嚴(yán)格限制。由于掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)多為泵-缸系統(tǒng)和泵-馬達(dá)組成的混合系統(tǒng),油泵向二個以上的執(zhí)行元件供液的組合系統(tǒng),所以本掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)采用開式系統(tǒng)。 3.操縱控制回路的擬定 根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的性能和各基本回路的作用,擬定出滿足換向,調(diào)壓,平衡,鎖緊,緩沖,制動以及安全保護(hù)等要求的操縱回路。 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)中油缸數(shù)量較多,宜采用多路換向閥進(jìn)行集中控制。截割機(jī)構(gòu)和鏟板為懸臂結(jié)構(gòu),為使工作平穩(wěn),無沖擊振動,需采用只有背壓的平衡回路。工作機(jī)構(gòu)的伸縮,升降、水平回轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)載機(jī)的升降以及鏟板升降等都用雙作用油缸,由此應(yīng)采用換向閥的換向回路,液壓驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)的左右履帶使用帶分流閥的同步回路,當(dāng)油箱體積因受空間限制無法增大時,需設(shè)冷卻裝置。 4.液壓系統(tǒng)的擬定 把主回路及操縱控制回路組合起來,即構(gòu)成了液壓系統(tǒng),但是在組合過程中,必須考慮回路之間的相互聯(lián)系和匹配問題,防止系統(tǒng)中的沖擊和發(fā)熱、系統(tǒng)短期不工作時的卸載、油缸的選擇和過濾以及監(jiān)測儀表的配備等問題。只有這樣,才 能設(shè)計出經(jīng)濟(jì)、合理的液壓系統(tǒng) 根據(jù)上面掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計的基本方法,設(shè)計了EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng),其工作原理如圖2所示。 圖 2 EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 EBZ160掘進(jìn)機(jī)除截割機(jī)構(gòu)用電動機(jī)驅(qū)動之外,其余裝運、行走等機(jī)構(gòu)都采用液壓傳動。泵站由一臺55KW電動機(jī)帶動一臺CBZ2050/2040/2032三聯(lián)泵和一臺 CBZ2063/2050雙聯(lián)泵。這兩臺泵分別向液壓系統(tǒng)中的單聯(lián)閥ZL15E-YW,ZL20E-YW,ZL20E-YW-J,雙聯(lián)閥ZL20E-YTYT和七聯(lián)閥ZL15E1-0T04T04T0T0T04T04T供油。油箱容量為500L,裝有過濾器和冷卻器等輔助裝置,以保證液壓系統(tǒng)工作安全可靠。 (1)裝運機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng) 裝運機(jī)構(gòu)液壓控制裝置由星輪馬達(dá)、驅(qū)動中間輸送機(jī)的第一運輸機(jī)馬達(dá)和控制鏟板上下擺動的油缸組成。 (2)行走機(jī)構(gòu) 由圖可見,雙聯(lián)泵右側(cè)泵和三聯(lián)泵右側(cè)泵輸出的高壓油都通往雙聯(lián)換向閥ZL20E-YTYT,當(dāng)該換向閥部處于中間位置時,高壓油以溢流閥回油箱;當(dāng)該閥處于右側(cè)位或左側(cè)位時,高壓油通過單向閥頂開油馬達(dá)的彈簧制動閘,由高壓油驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)的左右驅(qū)動馬達(dá),使掘進(jìn)機(jī)行進(jìn),當(dāng)掘進(jìn)機(jī)停止行走時,彈簧張力使油馬達(dá)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,防止掘進(jìn)機(jī)下滑。 (3)懸臂升降、回轉(zhuǎn)及推進(jìn)油缸 三聯(lián)泵中間的油泵輸出的高壓油通往七聯(lián)閥換向閥1,當(dāng)其處于中間位置時,截割機(jī)構(gòu)升降油缸不動作。當(dāng)該閥處于右側(cè)位置時,高壓油進(jìn)入油缸的下腔,截割機(jī)構(gòu)向上擺動,當(dāng)該閥處于左側(cè)位置時,高壓油進(jìn)入油缸上腔,油缸向下擺動,為了實現(xiàn)擺動過程中的平穩(wěn)運動,在截割油缸前部安裝了安全平衡閥。 當(dāng)七聯(lián)閥換向閥2處于中間位置時,回轉(zhuǎn)油缸不動,當(dāng)換向閥處于主或右側(cè)位置時,高壓油進(jìn)入水平回轉(zhuǎn)油缸的下腔和下腔,截割頭實現(xiàn)左右擺動。 當(dāng)七聯(lián)閥換向閥3處于中間位置時,截割頭伸縮油缸不動,當(dāng)換向閥處于右側(cè)位置時,高壓油進(jìn)入油缸下腔,油缸伸出,當(dāng)處于左側(cè)位置時,油缸縮回。 (4)起重油缸 當(dāng)七聯(lián)閥換向閥5處于中間位置時,后支撐油缸不動,當(dāng)換向閥處于右側(cè)位置時,兩個后支撐油缸下腔進(jìn)入高壓油液,兩個油缸活塞桿同時伸出,掘進(jìn)機(jī)后部被抬起,行走機(jī)構(gòu)后部履帶離開地面,當(dāng)換向閥處于左側(cè)位置時,活塞桿縮回,履帶著地。 (5)噴霧泵油馬達(dá)的控制 三聯(lián)泵左側(cè)油泵輸出的高壓油經(jīng)單聯(lián)閥ZL15E-YW,由其控制驅(qū)動噴霧的馬達(dá)運轉(zhuǎn),向內(nèi)噴霧噴嘴提供高壓水。 (6)系統(tǒng)壓力的調(diào)節(jié) 由圖可見,每個換向閥組成都裝有溢流閥,以便調(diào)節(jié)該閥向供油油泵輸出壓力,以適應(yīng)掘進(jìn)巷道的條件變化。需要調(diào)壓時,先將溢閥保護(hù)罩卸下,再將死頭螺母卸下,用六萬扳手調(diào)節(jié)螺栓,若往里擰入,則壓力升高,若反方向調(diào)節(jié)螺栓,則壓力下降。 掘進(jìn)機(jī)的穩(wěn)定性分析與計算 穩(wěn)定性是指掘進(jìn)機(jī)在規(guī)定方向行走和工作時不發(fā)生翻倒或側(cè)滑的能力。它不僅關(guān)系到行走和工作的安全、機(jī)器的生產(chǎn)率,而且還直接影響截齒、機(jī)械聯(lián)接與傳動元件、以及電氣元件和液壓元件的壽命,是評價懸臂式掘進(jìn)機(jī)使用性能的一項重要指標(biāo),只有具有良好的穩(wěn)定性,才能保證機(jī)器性能的充分發(fā)揮。 1.行走時的靜態(tài)穩(wěn)定性計算 (l)極限傾翻角 掘進(jìn)機(jī)在上山、下山、橫向傾斜停留及行走時的極限傾翻角由下式確定: 式中-上山(坡)極限傾翻角; -下山(坡)極限傾翻角; -橫向極限傾翻角; a-掘進(jìn)機(jī)重心至履帶后輪軸心線距離; b-掘進(jìn)機(jī)重心至履帶前輪軸心線距離; e-掘進(jìn)機(jī)重心至履帶邊緣的距離; h-掘進(jìn)機(jī)重心離地高度。 取,,, 則 (2)下滑臨界坡度角 在掘進(jìn)機(jī)發(fā)生傾翻之前,若履帶板與巷道底板附著力不足,則可能導(dǎo)致機(jī)器下滑或靠幫,履帶板與巷道底板的附著力為: 式中-履帶板與巷道底板的附著力; -履帶板與底板的附著系數(shù); -掘進(jìn)機(jī)的重力; -巷道坡度角。 取,, 則 使機(jī)器產(chǎn)生下滑的力是與底板平行的重力分力,即 若二力平衡,即=可求得下滑的臨界坡度角 為保證掘進(jìn)機(jī)在坡道上停留及行走的穩(wěn)定性,機(jī)器的極限傾翻角和下滑臨界 坡度均要大于機(jī)器設(shè)計的適應(yīng)坡度。 2.截割時的靜態(tài)穩(wěn)定性計算 掘進(jìn)機(jī)截割時的靜態(tài)穩(wěn)定性是按照回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和推進(jìn)機(jī)構(gòu)在截割頭上產(chǎn)生的力分析掘進(jìn)機(jī)穩(wěn)定性的方法。 掘進(jìn)機(jī)截割煤巖的的受力如圖3所示。 圖3掘進(jìn)機(jī)截割時受力分析 a)縱向截割 b)橫向截割 c)軸向鉆進(jìn) (l)縱向截割(上下截割) 當(dāng)截割頭向上截割時(圖3a),極限傾翻力矩為: 根據(jù)液壓缸壓力計算和機(jī)器外形尺寸,并考慮平衡閥1/4的壓力損失, 得, 則 加機(jī)器自重產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩為: 當(dāng)截割頭向下截割時,極限傾翻力矩為 根據(jù)液壓缸壓力計算和機(jī)器外形尺寸,并考慮平衡閥1/4的壓力損失, 得, 則 這時的穩(wěn)定力矩為 式中,-分別為截割頭向上、向下截割時的阻力,其值取為:大小與截割頭縱向進(jìn)給力相等,方向相反; c-履帶前輪軸心線至鏟板前緣的距離; e-鏟板前緣至截割頭載荷中心的水平距離。 顯然,兩種情況下的穩(wěn)定條件為, 由上分析可知:,。顯然,機(jī)器向下截割時穩(wěn)定性不及向上截割時。為了使兩種工況的穩(wěn)定性程度接近,在整體布置時應(yīng)使機(jī)器重心位于履帶中心稍偏前,即a>b。 根據(jù)以上計算,合格。 (2)橫向截割(左右截割) 掘進(jìn)機(jī)橫向截割時,最不利的狀況是截割頭位于最高位置,這時機(jī)器的受力如圖 3 b所示。其極限傾翻力矩為: 根據(jù)液壓缸壓力計算和機(jī)器外形尺寸,并考慮平衡閥1/4的壓力損失, 得 則 式中-截割頭橫向截割時的阻力,取其大小與橫向送給力相等方向相反; -截割頭最高位置時載荷中心距底板的高度。 這時,機(jī)器的穩(wěn)定力矩為: 掘進(jìn)機(jī)橫向截割時的穩(wěn)定條件: 根據(jù)以上計算,合格 實際上,由于截割頭載荷中心在縱向方向距機(jī)器重心較遠(yuǎn),加上機(jī)器與底板的附著力較小,所以不會出現(xiàn)橫向傾翻,只能造成機(jī)器的水平橫向擺動的不穩(wěn)定狀況。這將使截割頭產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象,造成橫向進(jìn)刀困難以至無法實觀。 (3)軸向鉆進(jìn) 截割頭軸向鉆進(jìn)時的受力如圖3c所示 極限傾翻力矩為: 穩(wěn)定力矩為: 顯然,這時的穩(wěn)定條件為: 式中-截割頭的推進(jìn)阻力,若靠行走機(jī)構(gòu)推進(jìn),取其為行走機(jī)構(gòu)的牽引力,如果靠伸縮機(jī)構(gòu)推進(jìn),取為伸縮油缸的推力; -截割頭擺動中心至底板的距離。 行走機(jī)構(gòu)得牽引力為2105N,伸縮油缸得推力為2.46105N 取 則 根據(jù)以上計算,合格 由上分析可知,作用在掘進(jìn)機(jī)上的外力,對掘進(jìn)機(jī)可能產(chǎn)生兩種力矩:一種是使掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)生傾翻趨勢的傾翻力矩;另一種是使掘進(jìn)機(jī)趨于穩(wěn)定的穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩與傾翻力距之比,稱為穩(wěn)定比,即 當(dāng)K>1時,機(jī)器穩(wěn)定;當(dāng)K<1時,掘進(jìn)機(jī)傾翻;當(dāng)K=1時,掘進(jìn)機(jī)處于將要傾翻而又未傾翻的臨界狀態(tài)。對本掘進(jìn)機(jī),取K=1.3。因此,可保證掘進(jìn)機(jī)在截割過程中有很好的穩(wěn)定性。 a.縱向截割(上下截割) 當(dāng)截割頭向上截割時 當(dāng)截割頭向下截割時 b.橫向截割(左右截割) c.軸向鉆進(jìn) 根據(jù)計算可知,EBZ160掘進(jìn)機(jī)有很好的穩(wěn)定性。 掘進(jìn)機(jī)行走速度及牽引力計算 掘進(jìn)機(jī)行走速度的計算 1)當(dāng)兩泵同時供油時 v=n電* (q泵/q馬)*i減*Z*b節(jié)*η泵*η馬 v-行走速度(m/min) n電-電機(jī)轉(zhuǎn)速1470r/min q泵-泵的額定排量(50+63)=113mL/S q馬-馬達(dá)的額定排量(300x2)=600mL/S i減-減速機(jī)減速比 67.34 Z-傳動輪齒數(shù) 10.5 b-鏈條節(jié)距 190mm η泵-泵的容積效率 0.94-1 η馬-馬達(dá)的容積效率 0.95-1 則 V=8.2-7.3(m/min) 2)當(dāng)單泵供油時 v=n電* (q泵/q馬)*i減*Z*b節(jié)*η泵*η馬 v-行走速度(m/min) n電-電機(jī)轉(zhuǎn)速1470r/min q泵-泵的額定排量63mL/S q馬-馬達(dá)的額定排量(300x2)=600mL/S i減-減速機(jī)減速比 67.34 Z-傳動輪齒數(shù) 10.5 b-鏈條節(jié)距 190mm η泵-泵的容積效率 0.94-1 η馬-馬達(dá)的容積效率 0.95-1 則 V=4.57-4.08(m/min) 掘進(jìn)機(jī)牽引力的計算 單馬達(dá)提供牽引力為 F=T液 *η機(jī)*i減/L T液=P*q*η馬/2π=16*300*0.98/2*3.14=749N.m i減-減速機(jī)減速比 67.34 η機(jī)-減速機(jī)機(jī)械效率 0.98 L -力臂 0.407m 則F=121447N 2F=2*121447=242894N 截割頭伸縮油缸計算 1.校合活塞桿直徑: -液壓缸的最大推力(或拉力) () -材料的屈服強(qiáng)度 () -安全系數(shù) -活塞桿直徑 () 此時,考慮掘進(jìn)機(jī)下16坡,取,, 則 合格 2.校合缸筒體壁厚: 時 -最大允許壓力() -缸筒材料的許用應(yīng)力() -缸筒材料的屈服強(qiáng)度() -安全系數(shù) 取,, 合格 - 21 -- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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