土豆挖掘機(jī)的設(shè)計

土豆挖掘機(jī)的設(shè)計,土豆,馬鈴薯,洋芋,挖掘機(jī),設(shè)計 摘 要 土豆挖掘機(jī)的設(shè)計是礦井運(yùn)輸中的咽喉設(shè)備，是溝通礦井上下的紐帶。它的運(yùn)行狀態(tài)好壞對煤礦安全生產(chǎn)起著重要的作用。實(shí)踐表明，因挖掘機(jī)設(shè)備故障造成生產(chǎn)損失的情況時有發(fā)生。因此，對其開展故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測維修工作是十分必要的。 本文中介紹了挖掘機(jī)機(jī)的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作原理，對挖掘機(jī)機(jī)進(jìn)行了選型設(shè)計，確定了工作參數(shù)，選用了最新型的JKMD－2.8/4多繩摩擦式挖掘機(jī)機(jī)。 文中分析了挖掘機(jī)機(jī)的常見故障現(xiàn)象，通過對挖掘機(jī)機(jī)主軸承進(jìn)行潤滑及磨損狀態(tài)分析后，發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重磨損現(xiàn)象，認(rèn)為尤其在加減速階段，應(yīng)該對挖掘機(jī)機(jī)進(jìn)行故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測。提出了狀態(tài)監(jiān)測維修的必要性，并將狀態(tài)監(jiān)測維修與其他監(jiān)測方法比較，得出狀態(tài)監(jiān)測維修的優(yōu)勢所在。本人進(jìn)行了故障診斷方法的研究，通過對幾種主要診斷方法比較論證后，認(rèn)為鐵譜監(jiān)測方法為首選方法。 本人對挖掘機(jī)機(jī)主軸承油樣進(jìn)行了鐵譜分析，制定了取樣規(guī)范和主軸承狀態(tài)判據(jù)，并伴有監(jiān)測實(shí)例。特別是鐵譜制譜參數(shù)優(yōu)化組合。比較了幾種常見鐵譜儀后，選擇我校研制的KTP－1型鐵譜儀，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)資料所述經(jīng)驗(yàn)推薦值，進(jìn)行了鐵譜制譜參數(shù)優(yōu)化組合試驗(yàn)，得出相對最佳組合試驗(yàn)參數(shù)值：粘度稀釋比3：1，成譜轉(zhuǎn)速70r/min，滴液速度2.0ml/min。試驗(yàn)成果對現(xiàn)場有一定的參考意義。 關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測維修； 主軸承； 鐵譜技術(shù)； 制譜參數(shù)優(yōu)化 ABSTRACT The coal mine hoisting technique is in the mine pit transportation pharynx and larynx equipment, is communicates about the mine pit. Its running status quality produces the vital role to the coal mine safety. The practice indicated the hoisting technique breakdown creates the situation which the production loses to sometimes occur. Therefore, to its development breakdown diagnosis and the condition monitor maintenance work is extremely essential. This article introduced the hoisting composition, the unique feature as well as the principle of work, have carried on the shaping design to the hoisting, had determined the operational parameter, selected the newest JKMD-2.8/4 multi-ropes to rub the type hoisting. In the article, the hoisting common breakdown phenomenon has been analyzed, through carries on the lubrication and the attrition state analysis after the hoisting main bearing, discovered the existence serious attrition phenomenon, thought is adding the deboost phase especially, should carry on the breakdown diagnosis and the condition monitor to the hoisting. Proposed the condition monitor service necessity, and compares the condition monitor service with other monitor method, obtains the condition monitor service the superiority to be at. I have conducted the breakdown diagnosis method research, through after several kind of main diagnosis method comparison proof, thinks the hard spectrum monitor method for the first choice method. I have carried on the hard spectrum analysis to the hoisting main bearing oil type, formulated the sample standard and the main bearing condition criterion, and accompanied by the monitor example. Specially hard spectrum system spectrum parameter optimum composition. After several kind of common hard spectrometers, has chosen my school development the KTP-1 profiled iron spectrometer, unifies the domestic and foreign correlation datas to state the experience to recommend the value, has carried on the hard spectrum system spectrum parameter optimum composition experiment, obtains the relatively optimal fit experiment parameter value: The viscosity dilution compares 3:1, becomes spectrum rotational speed 70r/min, dropping liquid speed 2.0ml/min. The experimental achievement has certain reference significance to the scene. Keywords: Condition monitor service; Main bearing; Ferrography; System Ferrography parameter optimization 目 錄 1 緒論 …………………………………………………………………………1 2 挖掘設(shè)備綜述 ………………………………………………………………2 2.1概述 ……………………………………………………………………2 2.2挖掘設(shè)備的組成 ………………………………………………………2 2.3挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ……………………………………………… 3 挖掘設(shè)備的選型計算 ………………………………………………………4 3.1設(shè)計的指導(dǎo)思想、原則、依據(jù)…………………………………………6 3.1.1選型設(shè)計的指導(dǎo)思想…………………………………………………6 3.1.2選型設(shè)計的基本原則…………………………………………………6 3.1.3選型設(shè)計的依據(jù)和主要內(nèi)容…………………………………………7 3.2付井多繩挖掘設(shè)備選型設(shè)計……………………………………………8 3.2.1設(shè)計依據(jù)………………………………………………………………8 3.2.2設(shè)計過程………………………………………………………………8 3.3小結(jié) ……………………………………………………………………31 4 挖掘機(jī)的主要故障及狀態(tài)維修應(yīng)用…………………………………32 4.1常見故障現(xiàn)象及處理方法 ……………………………………………32 4.1.1主軸承 ………………………………………………………………32 4.1.2制動系統(tǒng) ……………………………………………………………32 4.1.3減速系統(tǒng) ……………………………………………………………33 4.1.4鋼絲繩、天輪、挖掘容器 …………………………………………34 4.1.5主軸、卷筒 …………………………………………………………35 4.1.6調(diào)繩離合裝置 ………………………………………………………35 4.1.7詳細(xì)分析主軸承損壞的原因及防范措施 …………………………36 4.1.8小結(jié) …………………………………………………………………36 4.2狀態(tài)監(jiān)測維修在挖掘機(jī)中的應(yīng)用 ……………………………………37 4.2.1概述 …………………………………………………………………37 4.2.2狀態(tài)維修的理論內(nèi)涵和特點(diǎn) ………………………………………38 4.3故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測維修 ……………………………………………39 4.3.1故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況 …………………………………………39 4.3.2故障診斷、狀態(tài)監(jiān)測的概述 ………………………………………41 4.4故障診斷方法選擇 ……………………………………………………42 4.4.1振動監(jiān)測分析法………………………………………………………42 4.4.2油阻尼法………………………………………………………………43 4.4.3溫度法…………………………………………………………………43 4.4.4鐵譜分析法……………………………………………………………43 4.4.5方法選擇………………………………………………………………43 5 采用鐵譜技術(shù)開展軸承狀態(tài)監(jiān)測…………………………………………45 5.1鐵譜技術(shù)與光譜、磁塞檢測比較 ……………………………………45 5.1.1鐵譜技術(shù)原理…………………………………………………………45 5.1.2油樣光譜分析的簡單原理 …………………………………………45 5.1.3磁塞檢測的基本原理 ………………………………………………45 5.1.4鐵譜技術(shù)的特點(diǎn) ……………………………………………………45 5.2鐵譜儀器選擇 …………………………………………………………46 5.2.1分析式鐵譜儀 ………………………………………………………46 5.2.2直讀式鐵譜儀 ………………………………………………………48 5.2.3在線鐵譜儀 …………………………………………………………50 5.2.4旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀 ………………………………………………………50 5.2.5儀器選擇 ……………………………………………………………52 5.3鐵譜油樣取樣規(guī)范 ……………………………………………………52 5.4鐵譜油樣處理…………………………………………………………53 5.5鐵譜技術(shù)中的定量分析方法 …………………………………………54 5.5.1定量鐵譜的理論依據(jù)………………………………………………54 5.5.2鐵譜分析的定量參數(shù) ………………………………………………54 5.6鐵譜技術(shù)中的定性分析方法 …………………………………………55 5.6.1概述 …………………………………………………………………55 5.6.2磨粒的識別及形成機(jī)理 ……………………………………………55 5.6.3主軸承磨損狀態(tài)判據(jù)制定 …………………………………………61 5.6.4挖掘機(jī)主軸承鐵譜監(jiān)測實(shí)例 ………………………………………61 5.7滑動軸承磨損狀態(tài)鐵譜分析 …………………………………………61 5.7.1磨損試驗(yàn) ……………………………………………………………62 5.7.2鐵譜實(shí)驗(yàn)分析 ………………………………………………………63 6 鐵譜制譜參數(shù)優(yōu)化組合……………………………………………………64 6.1前言 ……………………………………………………………………64 6.2試驗(yàn)原理和參數(shù)選擇 …………………………………………………64 6.2.1試驗(yàn)參數(shù)選擇 ………………………………………………………64 6.2.2正交試驗(yàn)原理 ………………………………………………………65 6.3試驗(yàn)過程 ………………………………………………………………65 6.3.1概述 …………………………………………………………………65 6.3.2試驗(yàn)儀器選擇 ………………………………………………………65 6.3.3試驗(yàn)具體操作步驟 …………………………………………………66 6.3.4相關(guān)信息 ……………………………………………………………67 6.3.5因素取值范圍 ………………………………………………………68 6.4定量定性鐵譜分析 ……………………………………………………68 6.4.1金相顯微鏡和光密度測量儀簡介 …………………………………68 6.4.2試驗(yàn)結(jié)果 ……………………………………………………………71 6.4.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 ………………………………………………………75 6.5結(jié)論分析 ………………………………………………………………76 結(jié)論 ……………………………………………………………………………77 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………78 翻譯部分 ………………………………………………………………………80 英文原文 …………………………………………………………………80 中文譯文 …………………………………………………………………89 致謝 ……………………………………………………………………………96 第 97 頁 1 緒 論 土豆挖掘機(jī)的設(shè)計是挖掘機(jī)械的重要組成部分之一 。它的運(yùn)行狀態(tài)好壞對挖掘安全生產(chǎn)起著重要的作用。實(shí)踐表明，因挖掘設(shè)備故障造成生產(chǎn)損失的情況時有發(fā)生。因此，作為預(yù)防措施．對其故障進(jìn)行診斷是十分必要的。礦山挖掘設(shè)備的維護(hù)通常采用定期檢修的方法，在日常設(shè)備維修中，人們常常根據(jù)異響或溫升變化等外部因素來判斷設(shè)備的故障。挖掘設(shè)備常見故障有多種類型，如斷繩、過卷、滑動、制動失靈及軸承和齒輪磨損等。但按此安排的停機(jī)檢修，有時卻發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部零件(如軸、軸承、齒輪等)并沒有達(dá)到失效的程度，于是如何準(zhǔn)確地判斷設(shè)備的故障并及時維修，就成為有關(guān)人員十分關(guān)注的問題。 本次畢業(yè)設(shè)計通過對挖掘機(jī)主軸承等進(jìn)行潤滑狀態(tài)分析后，發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重磨損現(xiàn)象，應(yīng)該開展故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測維修工作，本人進(jìn)行了故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測方法方面的研究，通過對各種監(jiān)測方法比較論證，發(fā)現(xiàn)鐵譜監(jiān)測方法是首選方法。然后對各種鐵譜儀進(jìn)行比較，首選我校研制的KTP-1型旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀用于試驗(yàn)。 對挖掘機(jī)主軸承油樣進(jìn)行鐵譜分析，提出鐵譜制譜規(guī)范，特別是影響鐵譜沉積狀態(tài)的幾個主要因素的取值范圍和最佳組合，國內(nèi)外一直沒有正式相關(guān)規(guī)程報道，本人查閱國內(nèi)外大量資料后，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)推薦值，進(jìn)行鐵譜優(yōu)化組合試驗(yàn)，得出最佳組合值，對現(xiàn)場應(yīng)該有一定參考意義。 2 挖掘設(shè)備綜述 2.1概述 挖掘機(jī)就其工作原理來看，與纏繞式挖掘具有顯著的區(qū)別：鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，而是套在主導(dǎo)輪（輪）上，兩端各懸掛一個挖掘容器，借助于安裝在主導(dǎo)輪上的襯墊與鋼絲繩之間的力來傳動鋼絲繩，使容器移動，從而完成挖掘或下放重物的任務(wù)。 具體來講就是，幾根挖掘鋼絲繩2（多位偶數(shù)根，如2、4、6根）等距離地搭在輪地襯墊上，其兩端分別與容器或平衡錘（單容器挖掘時）相連，平衡尾繩地兩端分別與容器尾部相連后，自由地懸在井筒中。當(dāng)電動機(jī)帶動輪轉(zhuǎn)動時，通過襯墊與挖掘鋼絲繩之間地力帶動容器往復(fù)運(yùn)動，完成挖掘任務(wù)。導(dǎo)向輪是加大鋼絲繩在輪上地圍包角或縮小挖掘中心距離的，是否采用導(dǎo)向輪視實(shí)際情況而定。 挖掘與纏繞挖掘一樣，最初使用的是單繩式挖掘機(jī)，后來隨著礦井深度和產(chǎn)量的增加，挖掘鋼絲繩的直徑越來越大，不但制造困難、懸掛不便，而且使挖掘機(jī)的有關(guān)尺亦隨之增大。為了解決這個矛盾，在單繩式挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造出了幾根鋼絲繩代替一根鋼絲繩的新型多繩挖掘機(jī)。我國在1958年試制成功了第一臺式挖掘機(jī)。 多繩挖掘機(jī)按布置方式，可分為塔式與落地式兩大類。落地式多繩挖掘機(jī)是在塔式多繩挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上將主機(jī)裝置由空中搬到地面，其優(yōu)點(diǎn)如下： （1）井塔（或稱井架）、挖掘機(jī)房和井上口設(shè)備可以同時進(jìn)行施工和安裝，縮短了施工時間； （2）原井塔可用普通井塔式或井架代替，減少了附屬設(shè)備（其中設(shè)備和電梯等）； （3）提高了抗震性能； （4）經(jīng)濟(jì)效益好； （5）檢修更換部件方便。 2.2 挖掘設(shè)備的組成 JKMD型多繩挖掘機(jī)由主軸裝置、制動裝置、減速器、深度指示器、車槽裝置、導(dǎo)向輪裝置以及其它輔助設(shè)備組成。根據(jù)多繩式挖掘機(jī)使用的特殊需要，還設(shè)有調(diào)零裝置等。 （一）主軸裝置 多繩挖掘機(jī)主軸裝置由主導(dǎo)輪、主軸和兩個軸承及鎖緊器組成。主導(dǎo)輪和制動盤選用16Mn鋼板焊接而成。制動盤的表面粗糙度不低于3.2，偏擺值不大于0.5mm。對于JKMD-2.8/4以上的挖掘機(jī)，主導(dǎo)輪還帶有支環(huán)，以增加主導(dǎo)輪的剛度。由于各種挖掘機(jī)能力（最大靜張力差）的大小不同，挖掘機(jī)選用盤形閘的副數(shù)不同，因此一個主導(dǎo)輪上有焊接一個制動盤的，也有焊接兩個制動盤的。 主軸選用45號鋼鍛造后加工而成，其極限強(qiáng)度＝4.2～5.6Mpa,它與減速器采用剛性聯(lián)軸器連接。主軸與鑄鋼輪轂采用熱壓配合連接。 主軸承采用滾動軸承，與滑動軸承相比有效率高、寬度小、維護(hù)簡單、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 襯墊是多繩挖掘機(jī)的重要零件，它承擔(dān)者挖掘機(jī)鋼絲繩上的全部載荷，并且還必須具有足夠的系數(shù)，以防止挖掘過程中的滑動。因此，襯墊材質(zhì)的優(yōu)劣對挖掘的工作性能、使用范圍、工作安全等有著直接的影響。目前，國內(nèi)多采用熱塑性塑料和聚氯乙稀襯墊，利用梯形槽固定法、即靠圓周方向的推力將襯塊推入，故增加了主導(dǎo)輪的強(qiáng)度，延長了使用壽命。 為了更換挖掘鋼絲繩襯墊、檢修盤制動器的方便和安全，在一側(cè)的軸承梁上（或地平上）還裝有一個鎖緊主導(dǎo)輪用的鎖緊器。 （二）減速器 本次畢業(yè)設(shè)計選用ZHDR－140剛性基礎(chǔ)減速器。剛性基礎(chǔ)減速器為單級雙入軸圓柱圓弧齒輪減速器，主要由兩側(cè)的高速軸、齒輪和中間的低速軸、齒輪以及減速器箱體等組成。該減速器傳動齒輪采用圓弧齒輪，但各種減速器的軸承有所不同。凡采用巴氏合金滑動軸承的，均應(yīng)采用潤滑油端強(qiáng)迫潤滑，其潤滑油的粘度以E為2.2～2.5最為合適。 （三）防過卷裝置 多繩挖掘機(jī)的防過卷裝置共分為三個部分：一是安裝在深度指示器上的終點(diǎn)開關(guān)；二是安裝在井塔上的過卷開關(guān)；三是設(shè)置在井塔和井底的兩套楔形罐道裝置。 （四）車槽裝置 車槽裝置是式挖掘機(jī)必備的裝置，對新安裝的挖掘機(jī)要開設(shè)繩槽。運(yùn)行中襯墊有了磨損，各繩槽間磨損程度不均，而使半徑有差異，致使每根挖掘繩張力不均勻。當(dāng)繩槽直徑誤差大于1.5～2mm時，即應(yīng)對襯墊上的鋼絲繩槽進(jìn)行車削調(diào)整，以保證各條挖掘鋼絲繩的張力平衡。 （五）導(dǎo)向輪裝置 當(dāng)主導(dǎo)輪的直徑大于兩個挖掘容器或挖掘容器與平衡重錘之間的距離時，則需要采用導(dǎo)向輪系統(tǒng)來改變兩根鋼絲繩之間的中心距離。有時也可以利用導(dǎo)向輪來增加鋼絲繩對主導(dǎo)輪的圍包角，提高輪挖掘機(jī)的防滑安全系數(shù)。 （六）調(diào)繩懸掛裝置 目前用于多繩挖掘機(jī)中的挖掘繩的張緊調(diào)節(jié)裝置為XJ型懸掛裝置，本裝置具有調(diào)繩準(zhǔn)確方便和自動、平衡等優(yōu)點(diǎn)。它主要由楔形繩卡、LYT型螺旋液壓調(diào)繩器、液壓管路、壓力表連接組件、連接板以及主連桿等部件組成。 螺旋液壓調(diào)繩器的主要作用是用來調(diào)整鋼絲繩在安裝時的長度偏差，以及運(yùn)行后由于不同的殘余伸長所引起的長度偏差。調(diào)繩的最大長度不得超過液壓油缸中活塞的行程，如調(diào)繩量再增大，則需重新調(diào)繩。 （七）深度指示器和調(diào)零裝置 使用多繩式深度指示器時，為了防止因鋼絲繩滑動伸長及蠕動等原因所產(chǎn)生的偏差，一般都有調(diào)零機(jī)構(gòu)，以消除挖掘容器在每次運(yùn)行后，由于上述原因所引起的容器實(shí)際停車位置與深度指示器指針預(yù)定零位之間的誤差。當(dāng)挖掘鋼絲繩未發(fā)生滑動伸長及蠕動時，則調(diào)零電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，所以與它連接的螺桿，渦輪也不轉(zhuǎn)。此時挖掘機(jī)主軸和齒輪使差動輪系的圓錐齒輪轉(zhuǎn)動，再通過軸和齒輪帶動圓錐齒輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)絲桿轉(zhuǎn)動時，深度指示器的指針便向上或向下移動，指示挖掘容器在井筒中的位置。指針稱為粗針。為了更精細(xì)準(zhǔn)確地反映容器在停車前的位置，則經(jīng)過幾級齒輪傳動帶動一根精針，并在井筒中距離挖掘容器卸載位置前10m處安裝一個控制電磁離合器地磁感斷電器。當(dāng)容器在井筒中經(jīng)過磁感斷電器時，則電磁離合器合上使齒輪和軸連接上。于是當(dāng)容器挖掘到距離卸載位置10m處時，則精針開始轉(zhuǎn)動。精針刻度盤上有刻度，每柱表示1m的挖掘高度，這樣就能精確地反映容器在停車前的位置。 當(dāng)鋼絲繩發(fā)生滑動伸長和蠕動時，即容器已達(dá)到卸載水平而指針還未到達(dá)零位或已超過零位時，調(diào)整零自整角機(jī)32的轉(zhuǎn)角與預(yù)定零位不對應(yīng)，則產(chǎn)生偏差。當(dāng)此偏差較大時，則調(diào)零自整角機(jī)輸出一定數(shù)值的電壓足以使調(diào)零電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過渦輪對差動輪系等使粗針在至電動機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下得到向減少偏差的方向移動（限速圓盤也隨著轉(zhuǎn)動），直到偏差消除（即指針的位置與容器的位置一致），調(diào)零電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，調(diào)零完畢。在另一個挖掘方向不進(jìn)行調(diào)零，即一個挖掘調(diào)零一次。此外，調(diào)零自整角機(jī)在挖掘過程中不帶電，隨深度指示器空轉(zhuǎn)。當(dāng)挖掘容器準(zhǔn)確到達(dá)停車位置停車拖閘后，才具備自動調(diào)零的條件。 2.3多繩挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 多繩挖掘機(jī)的特點(diǎn)主要在主導(dǎo)輪上。主導(dǎo)輪窄面小，輪上包有帶繩槽的襯墊。襯墊承擔(dān)著挖掘鋼絲繩重力、容器自重、貨載重力、平衡尾繩重力以及運(yùn)行時的各種動載荷與沖擊載荷，所以它也須有足夠的抗壓強(qiáng)度。此外，它與鋼絲繩之間還必須具有足夠的系數(shù)，從而使挖掘機(jī)達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)能力，并防止挖掘過程中的滑動。因此襯墊材質(zhì)的優(yōu)劣對挖掘機(jī)的工作性能，應(yīng)用范圍及工作安全等都有直接的影響。目前經(jīng)常使用的有膠帶、牛皮、熱塑性塑料和聚乙烯塑料、聚氨酯橡膠等。 多繩挖掘機(jī)設(shè)有車槽裝置，它的用途是在機(jī)器安裝和使用過程中，在主導(dǎo)輪襯墊上車制繩槽及根據(jù)磨損情況，不定期地對繩槽進(jìn)行車削，以保證各繩槽直徑相等，磨損均勻，同時也能使每根鋼絲繩拉緊程度相近、受力均勻。 多繩挖掘機(jī)主導(dǎo)輪寬度與繩數(shù)有關(guān)。繩數(shù)取決于終端載荷及挖掘高度，常見的有2、4及6根繩幾種。采用偶數(shù)根繩的目的是：可以采用一半左捻鋼絲繩，一半右捻鋼絲繩，以便消除容器與罐道間由于鋼絲繩扭轉(zhuǎn)而引起的附加阻力。 為平衡挖掘鋼絲繩的重力，在容器下面一般都設(shè)有平衡尾繩，平衡尾繩的樹木取決于平衡尾繩重力，常見的扁尾繩有一根或兩根，圓股繩有兩根或的三根，經(jīng)過適當(dāng)搭配，使主繩與平衡尾繩的總單重相等，或者尾繩比主繩總單繩重稍重些。 為使多繩挖掘設(shè)備的幾根挖掘鋼絲繩張力保持平衡，在容器與鋼絲繩連接處設(shè)有張力平衡裝置。 多繩挖掘機(jī)在工作或程中，會出現(xiàn)鋼絲繩的蠕動現(xiàn)象。因此，鋼絲繩與主導(dǎo)輪間會產(chǎn)生相對位移，隨著挖掘系數(shù)增多，相對位移量亦不斷增大。除了蠕動外，同時還可能存在著鋼絲繩滑動與伸長等問題。這些都影響深度指示器的準(zhǔn)確性，為止，必須在多繩挖掘機(jī)的深度指示器上，增加一個調(diào)零機(jī)構(gòu)。所謂“調(diào)零”，就是深度指示器結(jié)構(gòu)本身能夠在容器每次運(yùn)行后，消除由于鋼絲繩的滑動、蠕動和伸長等原因引起容器實(shí)際停車位置與深度指示器指針預(yù)定零位之間的誤差。 在某些情況下，例如，當(dāng)受到井筒斷面積及其它條件的限制，兩挖掘容器中心之間的距離小于主導(dǎo)輪直徑，此時，為了使主導(dǎo)輪兩側(cè)的鋼絲繩相互靠近一點(diǎn)，以適應(yīng)兩挖掘容器中心距離的要求，就需要裝設(shè)導(dǎo)向輪。這時，挖掘鋼絲繩在主導(dǎo)輪上的圍包角增大，改善了多繩挖掘機(jī)的防滑性能。對于單容器帶平衡錘的挖掘系統(tǒng)，當(dāng)采用帶導(dǎo)向輪的多繩挖掘機(jī)時，習(xí)慣上都是將導(dǎo)向輪設(shè)置在平衡錘的一側(cè)。 3 挖掘設(shè)備的選型計算 3.1設(shè)計的指導(dǎo)思想、原則、依據(jù) 3.1.1選型設(shè)計的指導(dǎo)思想 貫徹實(shí)事求是的精神，從實(shí)際出發(fā)，深入現(xiàn)場調(diào)查研究，理論聯(lián)系實(shí)際，使設(shè)計做到切合實(shí)際，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、符合多、快、好、省的要求，要學(xué)習(xí)和總結(jié)國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，努力提高設(shè)計水平，在設(shè)計中要積極采用國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，選用的機(jī)械設(shè)備，必須以國產(chǎn)為主。要選用標(biāo)轉(zhuǎn)化、系列化產(chǎn)品，便于設(shè)備能及時供應(yīng)，零部件易于更換和修理，以加快建設(shè)速度。 3.1.2選型設(shè)計的基本原則 礦井挖掘設(shè)備的選型設(shè)計是否經(jīng)濟(jì)合理，對礦山的安全生產(chǎn)、基建投資、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率及噸煤有著直接的影響。 挖掘設(shè)備選型設(shè)計只能在挖掘方式確定之后進(jìn)行。礦井挖掘運(yùn)輸設(shè)備的合理設(shè)計主要取決于確定合理的挖掘方式和運(yùn)輸系統(tǒng)。主要應(yīng)考慮以下幾方面因素。 1）對礦井年產(chǎn)量大于60萬噸的大中型礦井，一般均設(shè)主付井兩套挖掘設(shè)備。主井采用箕斗挖掘煤炭，付井采用罐籠完成輔助挖掘任務(wù)，如挖掘矸石、升降人員和下放料石和下放材料、設(shè)備等。對于年生產(chǎn)量小于30萬噸的小型礦井，如果僅用一套罐籠挖掘設(shè)備就可以完成全部主付井任務(wù)時，采用一套挖掘設(shè)備是經(jīng)濟(jì)的。對于年產(chǎn)量大于180萬噸的大型礦井，主井往往需要兩套箕斗挖掘設(shè)備，付井除配備一套罐籠挖掘設(shè)備外，多數(shù)尚需設(shè)置一套單容器平衡錘系統(tǒng)以專門挖掘矸石。 2）一般情況下，主井均采用箕斗挖掘方式。 3)為了提高生產(chǎn)率，中型以上礦井，原則上都要采用雙鉤挖掘。如果礦井同時開采水平數(shù)過多，采用平衡錘單容器挖掘方式也是比較方便的。 4）根據(jù)我國目前實(shí)際情況，對于小型礦井，以采用單繩纏繞式挖掘系統(tǒng)為宜，對于年產(chǎn)量90萬噸以上的大型礦井，以采用多繩系統(tǒng)為宜。 5）挖掘若有兩個水平，且分前后期開采時，挖掘機(jī)、井架或井塔等大型固定設(shè)備要接最終水平選擇。挖掘容器、鋼絲繩和挖掘電動機(jī)根據(jù)實(shí)際情況也可按第一水平選擇，待井筒延伸至第二水平時，另行更換，但電動機(jī)以換裝一次為宜。 以上所述，只是決定合理挖掘方式的一般原則。在具體設(shè)計中，要根據(jù)礦井的具體條件，提出若干可能的方案。然后對基建投資、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、技術(shù)的先進(jìn)性等諸方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比。同時，還要考慮到我國挖掘設(shè)備的生產(chǎn)和庫存情況，才能決定出比較合理的方案。 3.1.3選型設(shè)計的依據(jù)和主要內(nèi)容 （一）設(shè)計依據(jù) [1]、主井挖掘 1）礦井年生產(chǎn)量A（t/a）; 2）工作制度即年生產(chǎn)日數(shù)b，日工作小時數(shù)t，《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：b＝300d，t＝14h； 3）礦井開采水平數(shù)及各水平服務(wù)年限； 4）礦井深度H（m）,即井口至各開采水平的深度， 5）卸載水平與井口的高差H(m),可按下列數(shù)據(jù)選?。? 對于底卸式箕斗：H＝15～25m, 對于普通罐籠：H＝0～15m； 6）裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差H(m)，對于底卸式箕斗：H=18～25m； 7）煤的散集密度（t/m）; 8)挖掘方式：箕斗或罐籠； 9）礦井電壓等級。 [2]、付井挖掘 1）矸石年產(chǎn)量：如無特別指出時，可取煤炭產(chǎn)量的15～20％；最大班出矸量按日矸量的50％計算； 2）最大班下井人員數(shù)目（人/班）； 3）礦井深度H（m）； 4）每班下井材料、設(shè)備、炸藥次數(shù)。（次/班）； 5）挖掘罐籠或規(guī)格，罐籠質(zhì)量（kg），礦車質(zhì)量（kg）； 6）矸石散集密度（t/m）。 （二）設(shè)計的主要內(nèi)容 1）計算并選擇挖掘容器 2）計算并選擇挖掘鋼絲繩； 3）計算并選擇挖掘機(jī)； 4）挖掘電動機(jī)的預(yù)選； 5）挖掘機(jī)與井筒相對位置的計算； 6）運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)計算 7）電動機(jī)功率的驗(yàn)算； 8）計算噸煤電耗（對于主井挖掘）； 9）制定最大班作業(yè)時間平衡表（對于付井）。 3.2付井多繩挖掘設(shè)備選型設(shè)計 3.2.1 設(shè)計依據(jù) 1. 礦井年生產(chǎn)量150萬噸，含矸率18％，考慮到運(yùn)輸不均勻系數(shù)，則最大班出矸量為500噸； 2. 最大班下井人數(shù)940人； 3. 坑木消耗定額10米/千噸； 4. 采用MG3.3－9B三噸固定車廂式礦車，礦車自重q=1320千克，容積v=3.3米，裝矸量Q＝5300千克； 5. 該礦只有一個開采水平，礦井深度為H=598米。 3.2.2設(shè)計過程 一、 確定單容器挖掘或雙容器挖掘、選擇挖掘容器、并確定布置方式 由于該礦只有一個開采水平，為了充分利用設(shè)備能力，決定采用雙罐籠挖掘系統(tǒng)。 采用合理的經(jīng)濟(jì)挖掘速度V V＝0.4＝0.4＝9.78米/秒 選擇GDSY-32/1504三噸雙層單車多繩罐籠，罐籠自重Q=11000千克，全高H＝11.8米，每層可乘人數(shù)30人，為了縮短每班運(yùn)送人員時間，兩層可同時進(jìn)出人員，每層兩側(cè)也可同時進(jìn)出人員，為此在井上下相應(yīng)位置要修建出入平臺。 在提矸和下料時，只用單層一車，這樣可減小鋼絲繩直徑，也減小了挖掘機(jī)尺寸。 根據(jù)地形等條件，本礦采用井塔式布置。 二、 選擇主挖掘鋼絲繩和尾繩 1. 主挖掘鋼絲繩 （1） 鋼絲繩終端荷重G 挖掘矸石：G＝Q+Q+q =5300+11000+1320=17620千克 式中： Q＝5300千克，Q＝11000千克，q＝1320千克 挖掘人員：每人體重按70千克計算 G＝Q+ Q＝23070+11000＝15200千克 （2） 計算鋼絲繩單位長度重量p:按挖掘矸石計算 p＝ ＝＝2.55千克/米 式中： n=4, =170千克/毫米 H＝H+H+H=598+30+23=651米 H暫取30米 H=H+H+0.5+2S =2+10+0.5+22.208=16.9米 H＝2米，H＝10米，S＝2.208米， 取H＝23米。 ＝8.2-0.0005H=8.2-0.0005651=7.87 選擇6（30）-28-170-Ⅰ-鍍YB829-73左右捻鋼絲繩各二根，其規(guī)格為：d=28毫米，p=3.04千克/米，＝170千克/毫米，Q=52250千克 2. 尾繩： 采用二根尾繩，n=2 單位長度重量：q=p=3.04=6.08千克/米 選擇187園股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩：d=40毫米，q=6.25千克/米， 本系統(tǒng)為重尾繩挖掘系統(tǒng)。 ＝2q-4p=26.25-43.04=0.34千克/米 3. 驗(yàn)算主鋼絲繩的安全系數(shù) ＝＝8.11 鋼絲繩的實(shí)際安全系數(shù)大于7.87，所選鋼絲繩可用。 三、選擇多繩式挖掘機(jī) 1.計算主導(dǎo)輪直徑D D＝100d=1002800毫米。 2.計算挖掘系統(tǒng)靜張力F:按提矸罐籠在井口計算 F＝G+4pH+nq(H+H) =17620+4 =25747千克 3.計算挖掘系統(tǒng)最大靜張力差 F＝Q+＝5300+0.34千克 4. 確定減速器速比i和電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n 根據(jù) V＝9.78米/秒，選取i=7.35. 則 n===490.3轉(zhuǎn)/分 決定選擇JKMD－2.8/4多繩挖掘機(jī)，其規(guī)格為：D=2800毫米，D=2500毫米，F(xiàn)＝30000千克，F(xiàn)＝9000千克，G＝9310千克，G＝19噸/米。 5. 驗(yàn)算主導(dǎo)輪襯墊比壓P 采用一般塑料襯墊，＝0.2，[P]＝20千克/厘米 P＝ ＝ ＝16.25千克/厘米 式中： Q＝＝1.5＝4950千克（矸石比重＝1.5噸/米） 主導(dǎo)輪襯墊承受的比壓P小于襯墊的允許比壓[P]＝20千克/厘米，滿足要求。 三、 挖掘機(jī)對井筒的相對位置： 1. 計算井塔高度H H=H+H+h+0.75R+H =11.8+10+2+0.751.25+5=29.7 米 式中： H＝11.8米，H＝10米，h=2米，R＝1.25米，H＝5米 確定 H＝30米 2. 計算主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪的水平間距L L＝S+ R-R＝2.208+1.25-1.4＝2.058米 式中： R＝1.4米 3. 確定圍包角 （1） 主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪的中心距離 b=＝＝5.407米 （2）sin-tg = sin-tg=6.28 (3) 圍包角=180+=180+6.28=186.28<195 折算成弧度＝＝3.2495弧度 五、挖掘系統(tǒng)變位質(zhì)量 1.預(yù)選電動機(jī) （1）估算電動機(jī)功率p p＝＝＝927千瓦 式中： K＝1.2，V=9.78米/秒，＝0.92（一級傳動），＝1.4。 前面已確定選用同步轉(zhuǎn)數(shù)為500轉(zhuǎn)/分的電動機(jī)，現(xiàn)根據(jù)計算的電動機(jī)容量p，決定選擇YR1000-12/1430型三相繞線式異步電動機(jī)，其規(guī)格為：p=1000千瓦，n=492轉(zhuǎn)/分，＝2.95，（GD）＝1861千克米，＝0.915。 （2）挖掘機(jī)實(shí)際速度 V＝＝＝9.81米/秒 2.挖掘系統(tǒng)變位質(zhì)量 （1）挖掘系統(tǒng)變位重量G 有效載荷變位重量：即一次挖掘矸石重量Q＝5300千克 挖掘容器變位重量：G＝2（Q+q）＝2（11000+1320）＝24640千克 主挖掘鋼絲繩變位重量：4p（H+2H）=4(598+2)=8001千克 尾繩變位質(zhì)量：2q（H+2H）＝26.25（598+223）＝8050千克 導(dǎo)向輪變位質(zhì)量：G＝2380千克 挖掘機(jī)變位重量：G＝9310千克 電動機(jī)變位重量：G＝（GD）＝1961＝12823千克 總變位重量：G＝Q+ G+4p（H+2H）+2q（H+2H）+ G+ G+ G ＝5300+24640+8001+8050+2380+9310+12823 ＝70504千克 （2）挖掘系統(tǒng)變位質(zhì)量 m===7186千克秒/米 六、運(yùn)動學(xué)計算 （一）確定挖掘速度圖階段：本挖掘系統(tǒng)為付井罐籠挖掘，決定采用五階段速度圖。 （二）確定挖掘加速度a 1、 <規(guī)程>規(guī)定：升降人員時a0.75米/秒 2、按減速器輸出軸允許最大扭矩計算 a ＝＝1.22米/秒 3、按充分利用電動機(jī)過負(fù)荷能力計算 a ＝＝2.1米/秒 式中： ＝2.95 F＝＝＝9566千克 4、按防滑條件計算（按挖掘開始考慮） （1）上升側(cè)鋼絲繩靜張力F F＝Q+Q+q+4p(H+H)+2qH+Q. ＝5300+11000+1320+43.04（598+30）+26.2523+0.15300 ＝26074千克 式中： ＝0.1 （2）下放側(cè)鋼絲繩靜張力F F＝Q+ q+4pH+2q（H+H）－Q. ＝11000+1320+43.0430+26.25（598+23）-530 ＝19918千克 式中： Q.＝0.15300＝530千克 （3）上升側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量m m===2604千克秒/米 (4)下放側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量m m＝＝＝2327千克秒/米 （5）按防滑條件允許的加速度為： a ＝＝1.27米/秒 式中：－1＝2.718＝0.915 根據(jù)以上計算，確定挖掘矸石時a＝1.0米/秒，挖掘人員時a＝0.75米/秒。 （三）確定減速度a 1、<規(guī)程>規(guī)定：升降人員時a0.75米/秒 2、按自由滑行減速方式計算（按挖掘終了考慮）。 a＝＝＝0.91米/秒 3.按挖掘矸時防滑允許的減速度（按挖掘終了考慮）。 （1）上升側(cè)鋼絲繩靜張力F F＝Q+ Q+ q+4pH+2q（H+H）+Q. ＝5300+11000+1320+43.0430+26.25（598+23）+530 ＝26278千克 （2）下放側(cè)鋼絲繩靜張力F F＝Q+q+4p(H+H)+2qH－Q. ＝11000+1320+43.04（598+30）+26.2523－530 ＝19715千克 （3）上升側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量m m===2867千克秒/米 （4）下放側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量m m＝＝＝2064千克秒/米 （5）防滑允許的減速度 a ＝＝3.67 a 根據(jù)以上計算，確定挖掘矸石及人員的減速度a＝0.75米/秒 （四）速度圖各參數(shù)計算 1、挖掘矸石 （1）加速階段 加速度：a＝1.0米/秒 加速時間：t＝＝＝9.8秒 加速距離：h＝＝＝48.1米 （2）減速階段 減速度：a＝0.75米/秒 減速時間：t===12.5秒 減速距離：h==12.5=63.8米 （3）爬行階段 爬行速度：取V＝0.4米/秒 爬行距離：h＝3米 爬行時間：t＝＝＝7.5秒 （4）等速階段 等速距離：h=H-h-h-h =598-48.1-63.8-3=483.1米 等速時間：t===49.2秒 （5）一次挖掘循環(huán)時間 T＝t+ t+ t+ t+t+ ＝9.8+49.2+12.5+7.5+1+20＝100秒 式中： 制動減速時間t＝1秒，＝20秒 2、挖掘人員 （1）加速階段 加速度：a＝0.75米/秒 加速時間：t＝＝＝13.1秒 加速距離：h＝＝＝64.3米 （2）等速階段 等速距離：h=H-h-h-h =598-64.3-63.8-3=466.9米 等速時間：t===47.6秒 （3）一次挖掘循環(huán)時間 T＝t+ t+ t+ t+t+ ＝13.1+47.6+12.5+7.5+1+47＝128.7秒 式中： ＝47秒（根據(jù)<設(shè)計規(guī)范>規(guī)定計算）。 3、下放貨載 選取a＝a＝0.75米/秒。則一次挖掘循環(huán)時間與挖掘人員時間相同。 七、防滑驗(yàn)算 （一）挖掘矸石 1、驗(yàn)算挖掘矸石的靜防滑安全系數(shù)：本挖掘系統(tǒng)為重尾繩系統(tǒng)，以挖掘終了時最小，故應(yīng)按挖掘終了計算。 （1）挖掘終了時，上升側(cè)鋼絲繩靜張力F：與計算防滑允許減速度相應(yīng)的F相同。F＝26278千克 （2）挖掘終了時，下放側(cè)鋼絲繩靜張力F：與計算防滑允許減速度相應(yīng)的F相同。F＝19715千克 （3）驗(yàn)算靜防滑安全系數(shù) ＝＝＝2.75>1.75 2、驗(yàn)算挖掘矸石之加速階段動防滑安全系數(shù) (1)計算加速終了時，上升側(cè)鋼絲繩靜張力F F= Q+ Q+ q+4p(H+H－h(huán))+2q（H+h）+Q. ＝5300+11000+1320+43.04（598+30-48.1）+26.25（23+48.1）+530 ＝26091千克 （2）計算加速終了時，下放側(cè)鋼絲繩靜張力F F＝Q+q+4p（H+h)+2q(H+H－h(huán))－Q. ＝11000+1320+43.04（30+48.1）+26.25（598+23-48.1）－530 ＝19901千克 （3）計算上升側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量m m===2606千克秒/米 (4)計算下放側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量m m＝＝＝2325千克秒/米 （5）驗(yàn)算動防滑安全系數(shù) ＝ ＝＝1.45>1.25 3、挖掘矸石安全制動的防滑驗(yàn)算 （1）計算安全制動時需要的制動力矩 按照三倍靜阻力矩計算最大制動力矩M M＝3（Q+H） =3(5300+0.34598)＝23114千克米 由于在計算下放料石制動減速度時，該制動力矩所形成的制動減速度a<1.5米/秒，因此采用一級制動，可調(diào)整制動系統(tǒng)，加大制動力矩，則實(shí)際的制動力矩M為： M＝[1.5m+（KQ+H）] ＝[1.57186+（1.25300+0.34598）] ＝24279千克米 （2）驗(yàn)算挖掘矸石的實(shí)際安全制動減速度a a= = =3.27米/秒<5米/秒 (3)驗(yàn)算挖掘矸石的防滑極限減速度[a] [a]= = =3.98米/秒 式中：F= Q+q+np(H+H)+nqH. =11000+1320+43.04(598+30)+26.2523 =20243千克 滿足：a<[a] （二）挖掘人員 1、驗(yàn)算挖掘人員的靜防滑安全系數(shù) 當(dāng)上升罐滿員，下放罐空載（無礦車）時，靜張力差最大，最易打滑，故應(yīng)驗(yàn)算該情況下的靜防滑安全系數(shù)。 一次挖掘人員重量：Q＝4200千克 （1）上升側(cè)鋼絲繩靜張力F F＝Q+Q+4pH+2q（H+H）+Q. ＝4200+11000+43.0430+26.25（598+23）+0.14200 ＝23748千克 （2）下放側(cè)鋼絲繩靜張力F F＝Q+4p（H+H）+2qH－Q. ＝11000+43.04(598+30)+26.2523-0.14200 ＝18504千克 (3)靜防滑安全系數(shù) ＝ ＝ ＝3.23>1.75 2、驗(yàn)算挖掘人員加速段動防滑安全系數(shù) （1）計算加速終了上升側(cè)鋼絲繩靜張力 F＝Q+Q+4p（H+H－h(huán)）+2q（H+h）+Q. ＝4200+11000+43.04(598+30-48.1)+26.25（23+48.1）+0.14200 ＝23561千克 (2)計算加速終了下放側(cè)鋼絲繩靜張力 F＝Q+4p（H+H）+2q（H+H- h）－Q. ＝11000+43.04(30+48.1)+26.25(598+23-48.1)-0.14200 ＝18691千克 （3）上升側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量m m===2358千克秒/米 (4)下放側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量 m＝＝＝2190千克秒/米 （5）驗(yàn)算動防滑安全系數(shù) ＝ ＝ ＝1.88>1.25 式中：挖掘人員的加速度a＝0.75米/秒 3、挖掘人員安全制動的動防滑驗(yàn)算 （1）驗(yàn)算挖掘人員實(shí)際的安全制動減速度a 安全制動力矩M是由一臺制動裝置產(chǎn)生的，故與挖掘矸石相同， M＝24279千克米 實(shí)際的安全制動減速度a為： a= = =3.25米/秒<5米/秒 式中：m――挖掘人員時，挖掘系統(tǒng)的變位質(zhì)量 m= =6806千克秒/米 (2)驗(yàn)算挖掘人員的防滑極限減速度[a] [a]= = =3.80米/秒 式中：F―挖掘人員時空載側(cè)靜張力 F= Q+np(H+H)+nqH. =11000+43.04(598+30)+26.2523 =18923千克 滿足：a<[a] （三）下放料石 1、驗(yàn)算下放料石的靜防滑安全系數(shù)：按下放開始考慮。 （1）計算開始下放時，下放側(cè)鋼絲繩靜張力F F＝Q+ Q+q+4pH+2q（H+H）－Q. ＝4950+11000+1320+43.0430+26.25(598+23)-0.14950 ＝24903千克 式中： Q－一次下放料石的重量 Q＝4950千克 （2）計算開始下放時，上升側(cè)鋼絲繩靜張力F F= Q+q+4p（H+H）+2qH+Q. ＝11000+1320+43.04(598+30)+26.2523+0.14950 ＝20739千克 (3)驗(yàn)算靜防滑安全系數(shù) ＝ ＝＝4.55>1.75 2、驗(yàn)算下放料石時減速段動防滑安全系數(shù) （1）計算減速開始時，下放側(cè)鋼絲繩的靜張力F F=Q+ Q+q+np（H+H-h-h）+nq(H+h+h)－Q =4950+11000+1320+43.04(598+30-63.8-3)+26.25(23+63.8+3)-0.14950 =24722千克 （2）計算減速開始時，上升側(cè)鋼絲繩的靜張力F F＝Q+q+4p（H+h+h）+2q(H+H－h(huán)－h(huán))+Q =11000+1320+43.04(30+63.8+3)+26.25(598+23－63.8－3)+0.14950 =20920千克 （3）計算下放側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量m m===2571千克秒/米 (4)計算上升側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量m m=＝＝2325千克秒/米 (5)驗(yàn)算動防滑安全系數(shù) ＝ ＝＝2.35>1.25 3、下放料石安全制動的動防滑驗(yàn)算 （1）驗(yàn)算下放料石實(shí)際的安全制動減速度a a= = =1.57米/秒>1.5米/秒 式中： M－制動器產(chǎn)生的制動力矩，與上提貨載相同。 m―下放料石的挖掘系統(tǒng)變位質(zhì)量 m= =7151千克秒/米 （2)驗(yàn)算下放料石的滑動極限減速度[a] [a]= = =2.05米/秒 滿足：a<[a] （四）下放人員 1.驗(yàn)算下放人員的靜防滑安全系數(shù)：按上升罐滿員，下放罐為空罐計算得： F＝22808千克， F＝19345千克 ＝＝＝5.11>1.75 2、驗(yàn)算下放人員減速段的動防滑安全系數(shù)：（按下放罐滿員，上升罐為空罐計算） F＝22727千克， F＝19525千克 m＝2360千克秒/米 m＝2190千克秒/米 ＝ ＝＝2.47>1.25 3、下放人員安全制動的動防滑驗(yàn)算 （1）驗(yàn)算下放人員實(shí)際的安全制動減速器a a= = =1.78米/秒>1.5米/秒 （2）驗(yàn)算下放人員的滑動極限減速度[a] [a]= = =2.16米/秒 滿足 a<[a] （五）滑動空罐籠安全制動的動防滑驗(yàn)算 1、計算調(diào)動空罐籠的實(shí)際安全制動減速度a a= ==2.57米/秒 式中： m－調(diào)動空罐籠時，挖掘系統(tǒng)的變位質(zhì)量 m＝m－＝7186－＝6646千克秒/米 2、計算調(diào)動空罐的滑動極限減速度[a] [a]= = =2.8米/秒 滿足 [a]<[a] 將防滑驗(yàn)算結(jié)果列表如下: 作業(yè)名稱 靜防滑 安全系數(shù) 加減速階段 動防滑安全系數(shù) 實(shí)際的安全 制動減速度 a a a （米/秒） 滑動極限減速度 [a] [a] [a] （米/秒） 挖掘矸石 2.75 1.45（加速階段） 3.27 3.98 挖掘人員 3.23 1.88（加速階段） 3.25 3.8 下放料石 4.55 2.35（減速階段） 1.57 2.05 下放人員 5.11 2.47（減速階段） 1.78 2.16 調(diào)動空罐 2.57 2.8 根據(jù)上面驗(yàn)算結(jié)果可以看出： 靜防滑安全系數(shù)>1.75； 動防滑安全系數(shù)>1.25； 安全制動減速度,在挖掘載荷時a<5米/秒，下放載荷時a>1.5米/秒； 安全制動減速度小于滑動極限減速度a<[a]，a<[a]， a<[a]； 該挖掘系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是安全可靠的。 八、動力學(xué)計算 1.挖掘矸石動力學(xué)計算 （1）加速階段拖動力 挖掘開始：F＝KQ－H+ma =1.25300-0.34598+71861=13343千克 加速終了：F＝KQ－（H－2h）+ma ＝1.25300-0.34（598－248.1）+71861＝13375千克 （2）等速階段拖動力 等速開始：F＝KQ－（H－2h） ＝1.25300-0.34（598－248.1）＝6189千克 等速終了：F＝KQ－（H－2h－2h） =1.25300-0.34（598－248.1－2483.1）=6518千克 （3）減速階段拖動力 減速開始：F＝KQ－（H－2h－2h）－ma =1.25300-0.34（598－248.1－2483.1）－71860.75=1129千克 減速終了：F＝KQ+（H－2h）－ma ＝1.25300-0.34（598－23）－71860.75＝1172千克 （4）爬行階段拖動力 爬行開始：F =KQ+（H－2h） ＝1.25300-0.34（598－23）＝6561千克 挖掘終了：F＝KQ+H＝1.25300-0.34598＝6563千克 2、計算下放料石滾筒圓周負(fù)力：下放料石時，上升側(cè)要放一個空礦車，則挖掘系統(tǒng)變位質(zhì)量m＝7151千克秒/米 （1）加速階段 下放開始：F＝－[0.8Q+H]+ ma＝－[0.84950+0.34598]+71510.75 ＝1200千克 加速終了：F＝F+2h＝1200+20.3448.1＝1232千克 （2）等速階段 等速開始：F＝F－ma＝1232－71510.75＝－4131千克 等速終了：F＝F+2h＝－4131+20.34483.1＝－3802千克 （3）減速階段 減速開始：F＝F－ma＝－3802－71510.75＝－9165千克 減速終了：F＝F+2h=-9165+20.3463.8=-9121千克 （4）爬行階段 爬行開始：F＝F+ ma＝－9121+71510.75＝－3758千克 下放終了：F＝F+2h＝－3758+20.343＝－3756千克 3、運(yùn)送人員，下放載荷動力學(xué)分析 由于上提人員重量小于矸石，只要挖掘矸石時電動機(jī)容量能滿足，則挖掘人員時一定能夠滿足，可不必計算挖掘人員動力學(xué)。 由于下放料石時為負(fù)力，因此在下放時，應(yīng)進(jìn)行電氣制動。最好能將挖掘矸石與下放料石同時進(jìn)行，這樣對電動機(jī)容量，電能消耗及縮短工作時間都是有利的。 非經(jīng)常性下放特殊重量設(shè)備時，可在空罐籠側(cè)配以平衡重物，必要時，也可低速運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖3.1 挖掘矸石時，速度圖、力圖 F＝13343千克； F＝13375千克； F＝6189千克； F=6518千克 F=1129千克； F＝1172千克； F＝6561千克； F＝6563千克。 九、校驗(yàn)電動機(jī)容量（按挖掘矸石計算） 1、驗(yàn)算等效功率 （1）計算等效力F c＝＝＝7564千克 式中：＝+t++ ＝+ +＝405110千克 T＝（t+t+t)+t+ =(9.8+12.5+7.5)+49.2+=70.8秒 （2）計算等效功率p p==＝791千瓦 ＝＝1.26>1.1 考慮到下放重物時采用電氣制動，電動機(jī)工作條件惡劣，故電動機(jī)容量大一些是合適的。 2、工作過負(fù)荷校驗(yàn) 力圖中最大拖動力F＝F=13375千克 電動機(jī)額定拖動力 F=9566千克 ＝＝1.39 0.75＝0.752.95＝2.2 <0.75 電動機(jī)的最大過負(fù)荷能力是夠用的。 十、付井挖掘平衡作業(yè)時間表 1、最大班下放工人的實(shí)際時間 最大班下放工人次數(shù)n＝＝＝10次/班 最大班下放工人時間t＝n＝16＝34.3分<40分 式中： T－下放人員一次循環(huán)時間T＝128.7秒 符合<規(guī)范>關(guān)于最大班下放工人時間不得超過40分鐘的規(guī)定。 2、每班挖掘矸石時間 每班挖掘矸石次數(shù)n＝＝＝95次/班 每班挖掘矸石時間t＝n＝95＝158.3分 式中： T－挖掘矸石一次循環(huán)時間T＝100秒 3、其它作業(yè)所需時間見挖掘平衡作業(yè)時間表 付井挖掘平衡作業(yè)時間表 作 業(yè) 名 稱 單位 數(shù)量 每次 數(shù)量 每班 次數(shù) 每次時間（秒） 每班時間 （分） 備注 下放工人 人 940 60 16 128.7 34.3 挖掘工人 人 470 60 8 128.7 17.2 運(yùn)送干部、技術(shù)人員 人 5 128.7 10.7 挖掘矸石 噸 500 5.3 95 100.0 158.3 下放料石 噸 4.95 5 128.7 10.7 下放木材 米 25 3 9 128.7 19.3 運(yùn)送炸藥 3 395.0 19.8 運(yùn)送設(shè)備 3 128.7 6.4 下保健車 3 128.7 6.4 作業(yè)時間合計 283.1 由上表看出，全部凈挖掘工作時間為4.7小時，小于<規(guī)范>關(guān)于凈挖掘工作時間小于5小時的規(guī)定。 3.3小結(jié) 挖掘機(jī)主軸承為挖掘機(jī)的關(guān)鍵部位之一，經(jīng)常發(fā)生故障，且故障會影響挖掘機(jī)的運(yùn)行，應(yīng)重點(diǎn)對挖掘機(jī)的主軸承進(jìn)行監(jiān)測。選型設(shè)計計算后發(fā)現(xiàn)該挖掘機(jī)負(fù)荷大，運(yùn)轉(zhuǎn)速度低，特別是由本章挖掘機(jī)速度圖分析知，速度圖分為五階段，在第一階段初期和第三階段末期和第四、五階段，速度較低，挖掘設(shè)備啟動、停機(jī)頻繁，經(jīng)常在以上階段，主軸承滾子與內(nèi)外圈滾道為線接觸，為彈流潤滑狀態(tài)，依據(jù)道森方程，其最小油膜厚度與軸的轉(zhuǎn)速的0.7次方成正比，與載荷的0.13次方成反比。載荷高、轉(zhuǎn)速低，則最小油膜厚度小，形不成全膜流體動壓潤滑，因此磨損將較為嚴(yán)重。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，該軸承易發(fā)生疲勞失效，保持架故障也時有發(fā)生。因此開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測維修具有十分重要的意義。 4 礦井挖掘機(jī)的主要故障及狀態(tài)維修應(yīng)用 4.1常見故障現(xiàn)象及處理方法 4.1.1主軸承 故障現(xiàn)象 故障原因 處理方法 強(qiáng)金屬音 1.異常荷載 2.潤滑劑不足，或潤滑劑不合適 3.組裝不良 配合修正分析軸承游隙、預(yù)壓調(diào)整軸承緊力 潤滑油補(bǔ)充，選擇合適的潤滑劑； 對安裝方法的改進(jìn) 規(guī)則音 1.由于異物引起滾道上形成壓痕、生銹現(xiàn)象； 2.滾道上的剝離 更換軸承 不規(guī)則音 1.游隙過大； 2.異物侵入損壞； 3.滾動體有傷痕 注意軸承游隙的配合、對預(yù)壓量進(jìn)行修正 更換軸承并清洗相關(guān)零件，改善密封裝置，使用清潔的潤滑油； 更換軸承 異常溫升 1.潤滑油過多或過少； 2.潤滑劑不足、不合適； 3.跑套（配合面蠕動） 4.密封裝置不合適，有現(xiàn)象。 檢查潤滑情況； 對軸套的修正、改善配合； 密封件的修正。 振動大 1.剝離 2.組裝不良 3.異物侵入 更換軸承； 應(yīng)對軸、軸承室、油蓋凸緣的垂直度的修正； 更換軸承、清洗相關(guān)部件，改善密封等。 磨損故障 1.異物侵入 2.生銹電腐蝕的發(fā)展 3.潤滑不良 改善密封裝置 定期清洗軸承室 改善潤滑劑及潤滑方式 4.1.2 制動系統(tǒng) 故障現(xiàn)象 故障原因 處理方法 閘瓦局部過熱 制動力矩分布不均勻，調(diào)整不當(dāng)，造成局部接觸，單位壓力大 調(diào)整拉桿長度與閘瓦間隙，或車削制動輪（制動盤）使閘瓦間隙一致，接觸均勻 松閘不靈活 轉(zhuǎn)動活結(jié)不靈活，制動油缸卡缸，油壓壓力小 檢查各部傳動活結(jié)與制動油缸活塞的動作是否靈活，檢查油壓是否正常 制動力矩不足 制動重錘重量不夠，或盤形彈簧彈力不夠 驗(yàn)算制動力矩是否合適，檢查盤形彈簧彈力是否合適 油壓不穩(wěn) 1.密封皮碗或漲圈過緊，或活塞表面不光滑 2.油孔或油管堵塞 3.密封圈漏氣 4.油質(zhì)不良 5.油泵工作性能不良 檢查修理或者更換 檢查清掃或更換 調(diào)整或更換 換油 檢查修理 閘瓦偏磨 1.閘瓦與制動中心線不重合，偏差過大。 2.閘瓦間隙不均勻 進(jìn)行調(diào)整 進(jìn)行調(diào)整 制動器操縱把手已推到極限位置，但松閘慢而且不能完全松開，或制動力矩不足 1.調(diào)整機(jī)構(gòu)或水平小杠桿臂的長短調(diào)整不適合 2.制動器操縱手把移動的角度不適合 3.彈簧的彈力小 適當(dāng)調(diào)整杠桿臂的長短 移動、調(diào)整操縱臺上的擋鐵 更換彈簧 4.1.3 減速系統(tǒng)： 故障現(xiàn)象 故障原因 處理方法 齒輪有異響和震動 1.裝配嚙合間隙過大或過小 2.齒輪加工精度不夠或齒形不對 3.兩齒輪軸線不平行、扭斜或不垂直，接觸長度不夠 4.軸承間隙過大 5.齒輪磨損過大 6.潤滑不良 進(jìn)行調(diào)整 進(jìn)行修理或更換 進(jìn)行調(diào)整或修理 修理或更換 超過限度時更換 加強(qiáng)潤滑 齒輪磨損過快 1.裝配不當(dāng)，嚙合不好 2.潤滑不良 3.加工精度不符合要求 4.載荷過大或材質(zhì)不符合規(guī)格，齒面硬度過軟或過硬 5.疲勞 進(jìn)行調(diào)整 檢查油質(zhì)牌號是否合格 修理或更換 調(diào)整載荷，材質(zhì)或硬度不合格、應(yīng)研究改進(jìn) 修理或更換 齒輪斷齒 1.齒間調(diào)入金屬物體 2.突然或多次超載運(yùn)行 3.材質(zhì)不良或淬火有問題 檢查修理 制定正常載荷數(shù)量和規(guī)定 改進(jìn)材質(zhì)，更換新齒輪 傳動軸彎或斷裂 1.齒間掉入金屬物體，軸受彎矩過大 2.斷齒掉入齒輪嚙合中 3.材質(zhì)不良 4.加工質(zhì)量不符合要求，產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成斷裂 取出異物，軸彎超出規(guī)定更換新軸 停機(jī)檢查，修理或更換 軸料加工前，應(yīng)進(jìn)行化驗(yàn) 改進(jìn)加工質(zhì)量，制定加工工藝規(guī)程 4.1.4 鋼絲繩、天輪、挖掘容器 故障現(xiàn)象 故障原因 處理方法 鋼絲繩磨損和斷裂過快 1.缺油 2.纏繞不正常 3.無襯木或襯木損壞 4.鋼絲繩倒頭使用不及時 5.沖擊載荷大，并且次數(shù)多 6.選用的規(guī)格不對或材質(zhì)不佳 7.多層纏繞時，臨界段位置未及時串換或無過渡塊 8.鋼絲繩托滾設(shè)置不當(dāng)，或轉(zhuǎn)動不靈活 加強(qiáng)專責(zé)、定期涂油 調(diào)整鋼絲繩偏角，采取加導(dǎo)輪的補(bǔ)充措施 增設(shè)或更換襯木 要及時倒頭 要采取措施，防止沖擊 合理選擇或更換 及時調(diào)整串換位置，增設(shè)過渡塊 按標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)，定期輪換檢修 鋼絲繩折斷或伸長過大 1.斷絲或磨損超限未及時更換 2.突然卡罐、急劇停機(jī) 3.外力突然沖擊鋼絲繩或挖掘容器 要按規(guī)定，定期檢查更換 注意防止，研究防止措施 加強(qiáng)檢查，避免沖擊 天輪磨損過快 1.安裝偏斜，偏擺度過大，天輪與卷筒中心線不在一條直線上 2.材質(zhì)不對 3.鋼絲繩偏角過大 進(jìn)行檢查調(diào)整 進(jìn)行改進(jìn)或更換 進(jìn)行調(diào)整，偏角不大于130 運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)鋼絲繩振動或由天輪槽中脫罐 1.繩弦過長 2.偏角過大 增設(shè)導(dǎo)輪 進(jìn)行調(diào)整，使偏角不大于130 天輪軸斷 1.突然卡罐，急劇停機(jī) 2.設(shè)計有錯誤 3.材質(zhì)不對 4.加工質(zhì)量不符合要求 5.發(fā)生過卷事故 防止發(fā)生這類現(xiàn)象 改進(jìn)設(shè)計并更換新軸 軸料加工前要進(jìn)行化驗(yàn) 改進(jìn)并制定合理加工工藝 檢查過卷開關(guān)，制定防止措施 斷繩保險器動作不靈活 1.各部連桿銷軸卡緊，轉(zhuǎn)動不靈活或折斷 2.彈簧彈力小或失效 3.缺少潤滑油 4.插爪動作不靈活或不銳利 檢查修理或更換 更換新彈簧 加添潤滑油 調(diào)整修理 4.1.5主軸、卷筒 故障現(xiàn)象 故障原因 處理方法 卷筒發(fā)出軋軋的響聲 1.連接件松動或斷裂 2.焊縫斷裂 3.筒殼強(qiáng)度不夠，變形或裂紋 進(jìn)行緊固或更換 進(jìn)行補(bǔ)焊 用塑鋼作加強(qiáng)筋，進(jìn)行補(bǔ)焊 卷筒殼裂紋 1.局部受力過大，聯(lián)結(jié)件松動或斷裂 2.襯木斷裂 在卷筒內(nèi)側(cè)增設(shè)立筋，增強(qiáng)卷筒強(qiáng)度 更換襯木 卷筒輪殼或內(nèi)支輪松動 1.連接螺栓松動或斷裂 2.加工和裝配質(zhì)量不符合要求 進(jìn)行緊固或更換連接螺栓修理或重新裝配，更換新鍵 主軸斷裂或彎曲 1.各支點(diǎn)軸承不同心度和不水平偏差過大，使軸局部受力過大，造成疲勞斷裂 2.多次重載荷沖擊 3.加工質(zhì)量不符合要求 4.材質(zhì)不佳 5.放置時間過久，由于自重產(chǎn)生彎曲變形 進(jìn)行調(diào)整 防止重載荷沖擊 改進(jìn)加工質(zhì)量，制定合理加工工藝 改進(jìn)材質(zhì)，加工前材質(zhì)要化驗(yàn) 經(jīng)常進(jìn)行轉(zhuǎn)動，勿使一面受力過久 4.1.6調(diào)繩離合裝置 故障現(xiàn)象 故障原因 處理方法 運(yùn)動卷筒卡在軸上 活動卷筒的軸套潤滑不良，或尼龍軸套與軸粘結(jié)在一起 加強(qiáng)潤滑，油管不能用直角接頭。尼龍?zhí)渍辰Y(jié)時更換新品 離合器發(fā)熱 離合器溝槽內(nèi)有臟物或金屬碎屑 用煤油清洗，擦拭，加強(qiáng)潤滑 離合器油缸（氣缸）內(nèi)有敲擊聲 1.活塞安裝不正確 2.活塞與缸蓋間的間隙太小 分解檢查，重新安裝 分解檢查，重新安裝調(diào)試，一般間隙不應(yīng)小于2～3毫米 離合器不能很好的合上 內(nèi)齒圈和外齒輪的輪齒上有毛刺 分解檢查，清除毛刺 4.1.7詳細(xì)分析主軸承損壞的原因及防范措施 4.1.8小結(jié) 對