往復(fù)式給煤機(jī)

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1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院2008屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 緒 論 給煤設(shè)備是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一,給煤設(shè)備的可靠性,特別是關(guān)鍵咽喉部位給煤設(shè)備的可靠性,直接影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前,我國(guó)煤礦使用的給煤設(shè)備主要是往復(fù)式給煤機(jī)和電振給煤機(jī)。往復(fù)式給煤機(jī)在我國(guó)煤礦廣泛應(yīng)用幾十年。生產(chǎn)實(shí)踐證明,該設(shè)備對(duì)煤的品種、粒度、外在水份等適應(yīng)性強(qiáng),與其他給料設(shè)備相比,具有運(yùn)行安全可靠、性能穩(wěn)定、噪音低、維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn),仍不失推廣使用的價(jià)值。 1.1 往復(fù)式給煤機(jī)的發(fā)展歷史 往復(fù)式給煤機(jī)最早研制于20世紀(jì)60年代初,70年代,在ＮＧＷ基礎(chǔ)上,更換了

2、驅(qū)動(dòng)裝置,改為Ｋ系列,并一直沿用至今。國(guó)外給煤機(jī)發(fā)展?fàn)顩r也與國(guó)內(nèi)大相徑庭,并沒有更高的技術(shù)含量,但價(jià)格卻是國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的4～5倍。 自20世紀(jì)60年代定型后,我國(guó)各大煤礦使用的給煤機(jī)主要是K系列的往復(fù)式給煤機(jī)。Ｋ系列給煤機(jī)共有五種型號(hào):Ｋ-0、Ｋ-1、Ｋ-2、Ｋ-3、Ｋ-4，其技術(shù)參數(shù)如表1-1所示： 表1-1　K系列往復(fù)式給煤機(jī)技術(shù)參數(shù) 型號(hào)規(guī)格 K-0 K-1 K-2 K-3 K-4 給料能力 （t/h） 底版行程 曲柄位置 無煙煤 煙煤 無煙煤 煙煤 無煙煤 煙煤 無煙煤 煙煤 無煙煤 煙煤 200mm 4 100 90 150 1

3、35 225 200 330 300 590 530 150mm 3 75 67 112 100 170 150 247 220 440 395 100mm 2 50 45 75 68 133 100 165 150 295 268 50mm 1 25 22 34 34 55 50 83 75 148 132 曲柄轉(zhuǎn)速（r/min） 57 57 62 62 62 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) YB160 M1-8 YB160 M1-8 YB160 M1-8 YB160 M1-6

4、 YB160 M1-6 功率（KW） 4 4 4 7.5 18.5 轉(zhuǎn)速（r/min） 720 720 720 970 970 減速機(jī) 型號(hào) JZQ0-350 JZQ0-350 JZQ0-350 JZQ-400 JZQ-500 速比 12.64 12.64 12.64 15.75 15.75 允許 最大 顆粒（mm） 含量10%以下 250 350 400 500 700 含量10%以上 200 300 350 450 550 設(shè)備 重量（kg） 帶料斗 1127 1251 1481 1927

5、 2737 不帶料斗 1026 1144 1342 1735 2505 其結(jié)構(gòu)尺寸表1-2如下所示： 表1-2　K系列往復(fù)式給煤機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸 型號(hào) A B C H H1 H2 H3 L 11 12 13 14 15 16 K-0 1360 3100 846 210 210 325 1051 2450 840 1000 800 750 1040 750 K-1 1360 3100 1112 210 210 325 1051 2450 840 1000 800 750 1040 1000 K

6、-2 1360 3540 1112 208 208 325 1297 2850 1150 1250 1050 1000 940 1000 K-3 1352 3950 1360 250 250 345 1340 3270 1400 1500 1300 1250 1157 1250 K-4 1622 4740 1632 330 330 345 1543 3850 1700 1750 1550 1550 1435 1500 型號(hào) 17 18 19 110 111 112 n*113 114 n

7、*115 116 N*MD K-0 550 500 500 830 35 191 1*200 131 1*190 190 14*M20 K-1 800 750 750 1080 35 275 1*280 131 1*190 190 16*M20 K-2 800 750 750 1080 35 208 1*208 91 1*225 225 17*M20 K-3 1050 1000 1000 1300 35 273 1*273 91 1*290 290 17*M20 K-4 1300 1250

8、 1580 1580 35 270 1*270 96 1*320 220 20*M20 1.2 往復(fù)式給煤機(jī)的用途 往復(fù)式給煤機(jī)一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散粒狀物料的給料，適用于礦井和選煤廠，將煤碳經(jīng)煤倉(cāng)均勻地裝載到輸送機(jī)或其它篩選、貯存裝置上。 1.3 往復(fù)式給煤機(jī)的組成及工作原理 往復(fù)式給煤機(jī)結(jié)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、H形架、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、底板(給料槽)、傳動(dòng)平臺(tái)、漏斗閘門、托輥等組成。 傳動(dòng)原理：當(dāng)電動(dòng)機(jī)開動(dòng)后，經(jīng)彈性聯(lián)軸器、減速器、曲柄連軒機(jī)構(gòu)拖動(dòng)傾斜的底板在插輥上作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)装逭袝r(shí),將煤倉(cāng)和給料槽內(nèi)的煤帶到機(jī)體前端；底板逆行時(shí)

9、,給料槽內(nèi)的煤被機(jī)體后部的斜板擋住,底板與煤之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),機(jī)體前端的煤自行落下。將煤均勻地卸到運(yùn)輸機(jī)械或其它篩選設(shè)備上。該機(jī)設(shè)有帶漏斗、帶調(diào)節(jié)閥門和不帶漏斗、不帶調(diào)節(jié)閥門兩種形式。 1.4 往復(fù)式給煤機(jī)的特點(diǎn) 1.往復(fù)式給煤機(jī)的特點(diǎn) (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修量小 在往復(fù)式給煤機(jī)中,電動(dòng)機(jī)和減速器均采用標(biāo)準(zhǔn)件,其余大部分是焊接件,易損部件少,用在煤礦惡劣條件下,其適用性深受使用單位的好評(píng)。 (2)性能穩(wěn)定 往復(fù)式給煤機(jī)對(duì)煤的牌號(hào),粒度組成,水分、物理性質(zhì)等要求不嚴(yán),當(dāng)來料不均勻,水分不穩(wěn)定且夾有大塊煤、橡膠帶、木頭及鋼絲等時(shí),仍能正常工作。 (3)噪音低 往復(fù)式給煤機(jī)是非振動(dòng)式給

10、料設(shè)備,其噪音發(fā)生源只有電動(dòng)機(jī)和減速器,而這兩個(gè)的噪音都很低。尤其在井下或煤倉(cāng)等封閉型場(chǎng)所,噪音無法擴(kuò)散,這一點(diǎn)是電動(dòng)給料機(jī)所無法達(dá)到的。 (4)安裝方便、高度小 往復(fù)式給煤機(jī)一般安裝在煤倉(cāng)倉(cāng)口,不需另外配制倉(cāng)口閘門溜槽及電動(dòng)機(jī)支座,安裝可一步到位,調(diào)整工作量小,而電動(dòng)給煤機(jī)由于不能直接承受倉(cāng)壓,需要另外安放倉(cāng)口過渡溜槽,相比之下,往復(fù)式給煤機(jī)占有高度小,節(jié)省了建筑面積和投資。 2.往復(fù)式給煤機(jī)與振動(dòng)式給煤機(jī)的比較 　　往復(fù)式與振動(dòng)式給煤機(jī)兩種給料方式不同點(diǎn)是給料頻率和幅值以及運(yùn)動(dòng)軌跡不同。在使用過程中，由于振動(dòng)式給料機(jī)給料頻率高，噪聲也大；由于它是靠高頻振動(dòng)給料，其振動(dòng)和頻率受物料密

11、度及比重影響較大，所以，給料量不穩(wěn)定，給料量的調(diào)整也比較困難；由于是靠振動(dòng)給料，給料機(jī)必須起振并穩(wěn)定在一定的頻率和振幅下，但振動(dòng)參數(shù)對(duì)底板受力狀態(tài)很敏感，故底板不能承受較大的倉(cāng)壓，需增加倉(cāng)下給料槽的長(zhǎng)度，結(jié)果是增加了料倉(cāng)的整體高度，使工程投資加大；由于給料高度加大，無法用于替換目前大量使用的往復(fù)式給煤機(jī)。 1.5 往復(fù)式防竄倉(cāng)給煤機(jī)設(shè)計(jì)目的 隨著煤炭工業(yè)的迅猛發(fā)展,煤礦井型也在不斷擴(kuò)大,現(xiàn)有的往復(fù)式給煤機(jī)，如Ｋ-4生產(chǎn)能力最大,但也只有，已不能再滿足煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的選型要求。正是基于這個(gè)原因,我們?cè)趯?duì)給煤機(jī)使用情況大量調(diào)研的基礎(chǔ)上,研制了、、、、的大型往復(fù)式給煤機(jī)。 往復(fù)式給煤機(jī)安裝在

12、煤倉(cāng)下口處，在煤礦井下生產(chǎn)中，設(shè)置一定容量的煤倉(cāng)對(duì)于保證消峰平谷和高產(chǎn)、高效是十分必要的。它可以有效地提高工作面采掘設(shè)備的利用率，充分發(fā)揮運(yùn)輸系統(tǒng)的潛力，保證連續(xù)均衡生產(chǎn)。但是，煤倉(cāng)竄倉(cāng)事故在我國(guó)煤礦經(jīng)常發(fā)生，據(jù)調(diào)查，僅淮北礦業(yè)集團(tuán)所屬各煤礦每年就有十幾起甚至幾十起竄倉(cāng)事故發(fā)生。竄倉(cāng)事故常造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，井下停產(chǎn)，當(dāng)竄倉(cāng)煤量較大時(shí)，還會(huì)阻塞巷道，造成運(yùn)輸巷通風(fēng)不暢，引起瓦斯爆炸等事故。 為滿足大型高產(chǎn)高效礦井系統(tǒng)給煤設(shè)備的大流量輸送要求，且保證設(shè)備的工作可靠性和生產(chǎn)安全性，設(shè)計(jì)一種帶有防竄倉(cāng)裝置的往復(fù)式給煤機(jī)，替代現(xiàn)在使用的給煤機(jī)，保障運(yùn)輸系統(tǒng)和裝載系統(tǒng)正常、有序運(yùn)行，使系統(tǒng)各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)一致

13、。 第二章 往復(fù)式給煤機(jī)整體設(shè)計(jì) 2.1　往復(fù)式給煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)尺寸的確定 在確定往復(fù)式給煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)尺寸之前，首先考慮給煤機(jī)的容積利用系數(shù)。容積利用系數(shù)是給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的體積與槽體容積的比值。 在給煤機(jī)槽體容積一定的情況下,容積利用系數(shù)取值的高低,決定設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的大值大,則設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力大,反之就小?，F(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)容積利用系數(shù)取值為0.62。為了提高給煤機(jī)的綜合性能,通過對(duì)K型往復(fù)給煤機(jī)的使用情況進(jìn)行大量調(diào)查和性能測(cè)試,給煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力比設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力偏大約10～20%。這說明原設(shè)計(jì)容積利用系數(shù)取值偏低。在該往復(fù)給煤機(jī)設(shè)計(jì)中,我們將容積利用系數(shù)提高到0.7-0.8

14、,這就意味著,與原設(shè)計(jì)比較,在相同設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力條件下,給煤機(jī)槽體容積可以縮小13%。給煤機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)能力與煤的粒度、水份有較大關(guān)系。同樣一臺(tái)給煤機(jī),煤的流動(dòng)性好,則實(shí)際生產(chǎn)能力大;煤的流動(dòng)性差,則實(shí)際生產(chǎn)能力就小?，F(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)之所以適應(yīng)范圍廣,除其它性能以外,就在于設(shè)計(jì)時(shí)余量較大,即容積利用系數(shù)取值較低。我認(rèn)為,容積利用系數(shù)不宜取值過大,以保證往復(fù)給煤機(jī)對(duì)各種煤的適應(yīng)性。 2.1.1給煤機(jī)箱體尺寸的確定 根據(jù)已知參數(shù)（給料量：=；往復(fù)行程：=），初步設(shè)定曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)為，箱體的有效高度和寬度，高度為，寬度為。給料量可表示為　　　　　 　　　　　　　

15、 式中　　——給煤機(jī)給料量，； ——給料機(jī)箱體高度，； ——給料機(jī)箱體寬度，； ——給料機(jī)行程，； ——煤的密度，； ——給料機(jī)箱體高度，； ——工況系數(shù)，。 因此，由式 可求出給料量 　　　　　　　 由結(jié)果可得出，箱體尺寸滿足給料要求。 2.1.2給煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局 給煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局如圖2-1所示： 圖2-1　給煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局圖 2.2給煤機(jī)的受力分析 2.2.1 往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力 往復(fù)式給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率主要消耗在克服下列阻力上。 正行時(shí)：底板在托滾上的運(yùn)動(dòng)阻力和

16、煤與固定側(cè)板的摩擦阻力。 逆行時(shí)：底板在托滾上的運(yùn)動(dòng)阻力和煤與底板的摩擦阻力。 此外，還有一些能量消耗在克服底板加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)行阻力上。 往復(fù)式給煤機(jī)正行時(shí)的功耗是有效功耗，逆行時(shí)的功耗是無效功耗。 2.2.2 產(chǎn)生運(yùn)行阻力的因素及力的計(jì)算 現(xiàn)有往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力有以下公式計(jì)算： 　　 　　 　 式中 ——給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量，； ——給煤機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，； ——重力加速度，； ——煤倉(cāng)出口處壓力，； ——給煤機(jī)底板水平投影長(zhǎng)度，； —

17、—煤倉(cāng)出口對(duì)底板有效壓力區(qū)長(zhǎng)度，； ——給煤機(jī)槽體凈寬度，； ——底板在托滾輪上的運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)，； ——煤對(duì)側(cè)板的側(cè)壓系數(shù)； ——煤的松散容重， ； ——底板上煤的厚度， ，。 往復(fù)式給煤機(jī)計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖2-2。 圖2-2 給料機(jī)的計(jì)算簡(jiǎn)圖 正行阻力： 　　 正行阻力： 運(yùn)行阻力按正行阻力和逆行阻力的均方值計(jì)算，即 式中、、括號(hào)內(nèi)的第一項(xiàng)表示給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的重量和活動(dòng)件的重量；表

18、示給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的重量； 表示煤的重量對(duì)給煤機(jī)固定側(cè)板產(chǎn)生的側(cè)壓力。號(hào)內(nèi)的第二項(xiàng)表示煤倉(cāng)出口處壓力； 表示煤倉(cāng)出口處壓力對(duì)給煤機(jī)固定側(cè)板產(chǎn)生的側(cè)壓力。由于底板在托滾輪上的運(yùn)動(dòng)阻力較小(運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)ω值較小),給煤機(jī)運(yùn)行阻力主要是煤與固定側(cè)板的摩擦阻力和煤與底板的摩擦阻力。因此可知,產(chǎn)生運(yùn)行阻力的主要因素是給煤機(jī)槽體內(nèi)的煤的重量和煤倉(cāng)出口處的壓力以及煤與側(cè)板或底板的摩擦系數(shù)。 從以上分析可知,我們只能從減少煤倉(cāng)出口處壓力對(duì)底板的作用,以及減小煤與固定側(cè)板和底板的摩擦力來往復(fù)式給煤機(jī)的節(jié)能措施。 采用傾斜式倉(cāng)口漏斗由于煤倉(cāng)出口處壓力的作用,使底板產(chǎn)生了運(yùn)行阻力,如果采用斜倉(cāng)口漏斗,使煤倉(cāng)出口壓

19、力對(duì)底板作用減小或不作用在底板上,底板的運(yùn)行阻力就可以減小。 往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力由以下簡(jiǎn)化公式計(jì)算： 　 　　　 　　　 給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量： 　　底托板選用的材料為，其密度，底托板長(zhǎng)、寬、厚度分別為1809、1198、16。則底托板質(zhì)量為： 則 　　　 正行阻力：

20、 正行阻力： 運(yùn)行阻力： ＝ 減少煤與底板的磨擦系數(shù)是有限的。這是因?yàn)檎袝r(shí)，給煤機(jī)槽體內(nèi)的煤是在其與底板之間的磨擦力的作用下，移到給煤機(jī)前端。煤與底板的磨擦力要大于煤在加速時(shí)的動(dòng)阻力和煤與固定側(cè)板的磨擦力，才能保證在正行時(shí)，煤與底板間不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。 2.3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 給煤機(jī)的受力分析如上2.2所述，只要得出曲柄連桿的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，根據(jù)公式便可得出給煤機(jī)電機(jī)的功率。 曲柄連桿受力如圖2-3所示。 圖2-3　曲柄連桿運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 已知：由滑塊行程得出曲柄，連桿長(zhǎng)，曲柄轉(zhuǎn)速。參考文獻(xiàn)[1]表41.1-24，

21、用VB程序編寫計(jì)算曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的速度、加速度。程序見附錄。 　　由程序結(jié)果可知： 　　 　　　　　　　　 2.4 電機(jī)選型 因設(shè)備是在井下工作，電機(jī)選為隔爆異步電動(dòng)機(jī)。 1. 給煤機(jī)所需功率： 　　　　　 　　 2. 給煤機(jī)的傳動(dòng)效率 (1) 曲柄連桿的傳動(dòng)效率：0.95 (2)減速器的傳動(dòng)效率：0.75 (3)聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.99 所以，給煤機(jī)的總傳動(dòng)效率為 3. 電動(dòng)機(jī)的功率確定 電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為

22、 一般來說，選擇電動(dòng)機(jī)容量時(shí)應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)功率，即，所以，選擇電機(jī)額定功率為11，選擇電機(jī)型號(hào)如表2-1所示 表2-1　往復(fù)式給煤機(jī)電機(jī)選型 型號(hào) 額定功率 額定轉(zhuǎn)速 同步轉(zhuǎn)速 功率因數(shù) YB160L1-6 11 970 1000 0.78 2.5 減速器選型 1. 減速器選型 現(xiàn)在已使用的K系列往復(fù)式給煤機(jī)常用的減速器型號(hào)如表2-2所示。 表2-2 K系列往復(fù)式給煤機(jī)常用的減速器型號(hào) 型號(hào)規(guī)格 K-0 K-1 K-2 K-3 K-4 減速機(jī) 型號(hào) JZQ0-350

23、JZQ0-350 JZQ0-350 JZQ-400 JZQ-500 速比 12.64 12.64 12.64 15.75 15.75 ZQ、ZQH（JZQ、PM）型減速器具有機(jī)械性能好、工作可靠、維修方便、過載能力強(qiáng)、耐沖擊、慣性力矩小等特點(diǎn)。適用于起重、運(yùn)輸、冶金、礦山、建筑、化工、紡織等行業(yè)。 　　其適用條件如下：減速器齒輪圓周速度不大于12m/s；高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；可用于正反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)；工作環(huán)境溫度為-40℃～+40℃。減速器有九種傳動(dòng)比、九種裝配形式和三種低速軸軸端型式。 1) 計(jì)算速比 減速器速比為 2) 參考成熟產(chǎn)品中的減速器型號(hào)

24、，選其型號(hào)為JZQ－400。 其型號(hào)意義為： JZQ 400 —Ⅵ —2—ｚ 　　 1 2 3 4 5 1 減速器型號(hào)； 2 總中心距為400mm； 3 傳動(dòng)比代號(hào)為Ⅵ，即15.75； 4 第二種裝配形式； 5 圓柱型軸端形式。 3) 選用減速器的公稱輸入功率 選用減速器的公稱輸入功率，應(yīng)滿足： 式中　 ——計(jì)算功率，KW； ——載荷功率，KW； ——減速器的公稱輸入功率，KW； ——工況系數(shù)（即使用系數(shù)）； ——啟動(dòng)系數(shù)；

25、 ——可靠度系數(shù)； 往復(fù)式給煤機(jī)載荷為中等沖擊，查表15-2-8得，；選取啟動(dòng)系數(shù)和可靠度系數(shù)，查表15-2-9和15-2-10得、；所以計(jì)算功率： 所以，選其輸入功率為。 2. 校核熱平衡許用功率 校核熱平衡許用功率，應(yīng)滿足： 或 式中　 ——計(jì)算熱功率，KW； 、——減速器熱功率， 無冷卻裝置為，有冷卻裝置為； 、、——環(huán)境溫度系數(shù)，載荷率系數(shù)，公稱功率利用系數(shù)； 查表15-2-11

26、、15-2-12、15-2-13得：，（每天20h連續(xù)工作），。 所以熱平衡許用功率： 查表可得， 　　根據(jù)以上結(jié)果可知，選型成功。 2.6　聯(lián)軸器選型 選用彈性柱銷聯(lián)軸器HL4。彈性柱銷聯(lián)軸器是利用若干非金屬材料制成的柱銷，置于兩半聯(lián)軸器凸緣的孔中，以實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器連接。該聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，彈性元件材料一般多用尼龍6，耐磨性好，有微量補(bǔ)償和和吸振能力，彈性元件受剪切，超載荷工作不可靠。適用于啟動(dòng)頻繁，正反轉(zhuǎn)多變，帶載荷啟動(dòng)的中速軸系傳動(dòng)，不適用于工作要求高的部位，不宜用于重載、高速、有強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng)較大的

27、軸系傳動(dòng)，對(duì)于徑向及角向位移大的工況以及安裝精度較低的軸系傳動(dòng)，亦不宜選用。 1. 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩 聯(lián)軸器的主要參數(shù)是公稱轉(zhuǎn)矩，選用時(shí)轉(zhuǎn)矩應(yīng)符合下列關(guān)系： 式中　　——理論轉(zhuǎn)矩； 　——計(jì)算轉(zhuǎn)矩； 　 ——公稱轉(zhuǎn)矩； 　——許用轉(zhuǎn)矩； 　——許用最大轉(zhuǎn)矩； 　——最大轉(zhuǎn)矩。 2. 聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩計(jì)算 式中　　——驅(qū)動(dòng)功率； 　——工作轉(zhuǎn)速

28、； 所以　　 3. 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算 式中　　——?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)，； ——工況系數(shù)，； ——起動(dòng)系數(shù)，； ——溫度系數(shù)，。 所以　　 4. 強(qiáng)度校驗(yàn) (1)　抗剪強(qiáng)度校驗(yàn) 　　　　　　　　　　　　　　 式中　　——聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，； ——柱銷中心分布圓直徑，； ——柱銷數(shù)； —— 柱銷直徑，； ——柱銷材料的許用切應(yīng)力，可取； 所以　　 　　　　　

29、由結(jié)果可知，校驗(yàn)通過。 (2) 壓強(qiáng)校驗(yàn) 　　　　　　　　　　　　　　　 式中　　——柱銷長(zhǎng)度，（）； ——柱銷材料的許用壓強(qiáng)，可??； 所以　　 　　　　　 由結(jié)果可知，校驗(yàn)通過。 2.7 托輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.7.1 整體布局 1）根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案的整體布局，擬定軸上零件的布局和裝配方案，如圖2-4所示。 圖2-4　托輥軸的整體布局 2.7.2 托輥軸的設(shè)計(jì)與校驗(yàn) 1. 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 　　　 2. 求作用在托輥上的力 由以上計(jì)算可知，給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量：；底托板質(zhì)量：。所以作用在托輥上的垂直力為：

30、 因?yàn)樽饔迷谕休伾系乃搅椋? 3. 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理，按式初估軸的最小直徑，參考文獻(xiàn)[4]查表2-4，取，可得 　　　 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 擬定軸上零件的裝配方案 　裝配方案如圖4-4所示 圖2-5 軸的結(jié)構(gòu)圖 (2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 軸段1 該軸段用與安裝固定板，為了把該軸固定在箱體上，使軸在軸向定位，取該軸段直徑，長(zhǎng)度。 軸段2 該軸段用于安裝放松螺栓，為套筒的軸向定位。軸段①右端制出定位軸肩，根據(jù)箱體和托輥的結(jié)構(gòu)尺寸可確定該段軸的長(zhǎng)度，因此取。 軸段3 該段

31、安裝套筒，用于固定軸承內(nèi)圈。取軸段直徑，取。 軸段4 該軸段用于安裝軸承和套筒，裝在軸承中間的套筒為了固定兩邊的軸承內(nèi)圈，由于給料機(jī)在工作過程中受沖擊，即承受軸向載荷，又承受徑向載荷，所以選用圓錐滾子軸承　(面對(duì)面的排列)，它能承受雙向軸向載荷。參考文獻(xiàn)[6]表24.4-7可得知：取該軸段直徑，選取7011C形角接觸球軸承，尺寸為，長(zhǎng)度。 軸段5 該軸段用于軸承內(nèi)圈左端的定位，外圈有端蓋定位，取定位軸肩，取直徑為，。 軸段6 取該軸段直徑為，是有給料機(jī)的總寬所確定。 其余各軸段的直徑和長(zhǎng)度如圖2-5所示，與如上軸段是對(duì)稱關(guān)系，結(jié)構(gòu)尺寸同上。 (3) 確定軸端倒角取。 4.

32、 軸的強(qiáng)度校核 (1)求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見圖2-6），在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，參考文獻(xiàn)[6]表24.2-15可得知：對(duì)于7011C型角接觸球軸承，取,因此軸的支撐跨距為。 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖，扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖，截面處的及的數(shù)值如下。 所以作用在托輥上的垂直力為： 所以作用在單個(gè)托輥上的垂直力為： 因?yàn)樽饔迷谕休伾系乃搅椋? 支反力 水平面， 垂直面， 彎矩和 水平面， 垂直面 合成彎矩

33、扭矩 當(dāng)量彎矩 圖2-6 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 (2)校核軸的強(qiáng)度 　軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理，參考文獻(xiàn)[4]表4-1,查得，則，即，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為 滿足強(qiáng)度要求。 5．軸承選擇與校核 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸，參考文獻(xiàn)[6]表24.2-15可得知，選用7011C角接觸球軸承，該軸承的主要性能參數(shù)為：基本額定動(dòng)載荷；基本額定靜載荷，，。 根據(jù)以上軸的載荷計(jì)算，得知： (1) 軸承的支反力： 水平支反力 水平面， 垂直支反力 垂直面， 合成支反力 (2) 軸承所承受的軸向載荷： 參

34、考文獻(xiàn)[5],由式5-9 　　 (3) 軸承的當(dāng)量載荷 兩對(duì)軸承結(jié)構(gòu)對(duì)稱，尺寸相同，所以當(dāng)量載荷也相同。 因，參考文獻(xiàn)[5]查表5-12得:， 參考文獻(xiàn)[5]式5-1 (4) 軸承的壽命 因,由參考文獻(xiàn)[5]表3-1、表3-2查得， 滿足使用要求。 第三章 防竄倉(cāng)執(zhí)行元件的設(shè)計(jì) 3.1　液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3.1.1　負(fù)載分析 １．煤的重量 現(xiàn)在大多數(shù)的煤礦中煤倉(cāng)的高度范圍約為，作為參照，初定煤倉(cāng)高度，給料口為方形口，長(zhǎng)寬相等，為 。因此，當(dāng)發(fā)生竄倉(cāng)時(shí)，竄倉(cāng)煤的體積為： 　　　 在給料口上方的煤的重量可得：

35、 其中 ——煤的密度，為； ——煤的體積。 即可得出，作用在閘門上方的力為 　 ２．擋板的重量　 此擋板在在側(cè)板上方,靠近給料口的一端用與側(cè)板鉸接，擋板的長(zhǎng)寬略小于給料口的長(zhǎng)寬，。取其厚度為，因此，擋板的體積為：　　　　 則擋板的質(zhì)量為 　　　 其中 ——擋板材料選為，密度為； ——擋板的體積。 擋板的重量為： 　　　　　 ３．總負(fù)載 　　　 圓整，取。在給料機(jī)側(cè)板上分別裝一個(gè)液壓缸，則一個(gè)液壓缸所承

36、載的力為。因液壓缸裝在側(cè)板中央，在側(cè)板上再放一塊鋼板，即剛才所說的擋板。當(dāng)發(fā)生竄倉(cāng)時(shí)，液壓缸將擋板推至給料口，此時(shí)，液壓缸與鋼板不是垂直的，而是有一個(gè)角度，初定此角度為，如圖3-1所示 圖3-1　受力示意圖 根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]中，防竄倉(cāng)時(shí)間應(yīng)控制在一秒以內(nèi)，本系統(tǒng)中的活塞桿行程約為300，因此，初定液壓缸快進(jìn)速度為，快退的速度為。 則作用在一個(gè)液壓缸上的力應(yīng)為 圓整，負(fù)載力。 3.1.2　液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1．液壓系統(tǒng)原理圖 圖3-2　液壓系統(tǒng)原理圖 2．系統(tǒng)的工作原理 根據(jù)防竄倉(cāng)裝置的工作特點(diǎn)和所擬定的方案，設(shè)計(jì)了防竄倉(cāng)裝

37、置，其工作原理如圖3-2所示。 （1）系統(tǒng)正常工作時(shí)。 當(dāng)給煤機(jī)給煤時(shí)，液壓系統(tǒng)電機(jī)送電，液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)，向蓄能器充液，當(dāng)蓄能器達(dá)到所需壓力時(shí)，壓力繼電器動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)斷電，油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。壓力繼電器和溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)為蓄能器能夠提供瞬時(shí)沖擊能所需要的壓力。 （2）給煤機(jī)工作時(shí)出現(xiàn)竄倉(cāng)，堵料倉(cāng)口過程。 當(dāng)給煤機(jī)工作過程中出現(xiàn)竄倉(cāng)時(shí)，先由傳感器將信號(hào)傳遞給電控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)控制二位二通電液換向閥通電，三位四通電液閥通電，蓄能器至油缸間的油路接通，蓄能器向油缸提供瞬時(shí)動(dòng)力，油缸推動(dòng)擋板快速關(guān)閉。由液壓鎖鎖定液壓缸。與此同時(shí)，使給煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)斷電，給煤機(jī)停止工作。 3.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

38、 　　本系統(tǒng)的執(zhí)行元件,采用的是單活塞桿液壓缸?；钊麠U以推力驅(qū)動(dòng)工作負(fù)載時(shí)，壓力油進(jìn)入無桿腔，推動(dòng)液壓缸工作。 3.2.1 初選液壓缸的工作壓力 參考同類設(shè)備，根據(jù)負(fù)載情況，初選液壓缸的工作壓力為。 3.2.2 缸筒的計(jì)算與驗(yàn)算 1．液壓缸缸筒內(nèi)徑的計(jì)算 本系統(tǒng)是活塞桿以推力驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，壓力油進(jìn)入無桿腔，由 得： 式中 ——單活塞桿液壓缸實(shí)際推力，； 　　——液壓缸活塞有效作用面積； 　　——液壓缸有桿腔有效作用

39、面積； 　　——液壓缸活塞桿徑，大約為的0.5～0.7倍； 　　——液壓缸工作壓力,等于； 　　——液壓缸回油背壓, ； 　　——液壓缸機(jī)械效率,約為0.93。 由上式求得缸筒內(nèi)徑值后，應(yīng)根據(jù)液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)尺寸系列，圓整,取。 2．缸筒壁厚的計(jì)算 　　　　 　　　　 式中　——缸筒壁厚（）； ——缸筒內(nèi)徑（）； ——最高允許壓力（）；； ——缸筒材料的許用應(yīng)力（）； ——缸筒材料的屈服強(qiáng)度（）； 缸筒材料為45鋼，其

40、屈服強(qiáng)度為685； ——安全系數(shù)，一般取=1.5～2.5。 當(dāng)時(shí)，參考典型的液壓缸系列產(chǎn)品的缸筒壁厚取值，取=11。 3．缸筒壁厚的驗(yàn)算 1) 液壓缸的額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全。 　　　　　 　　　　　 2) 為避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力值應(yīng)與塑性變形壓力有一定的比例范圍。 　 　 3) 為確保液壓缸安全使用，缸筒的爆裂壓力應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓。 耐壓試驗(yàn)壓力是液壓缸在

41、檢查質(zhì)量時(shí)必須隨的試驗(yàn)壓力。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，液壓缸在此壓力作用下，全部零件不得有破壞或永久變形等異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。 通常規(guī)定為 當(dāng)額定壓力時(shí) 　　　　　　　　。 當(dāng)額定壓力時(shí) 　　　　　　　　。 本系統(tǒng)初定其額定壓力，所以，其耐壓試驗(yàn)壓力 　　　 　　　 　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 式中　——缸筒內(nèi)徑（）； 　　　　　——缸筒外徑（）； 　　　　　——液壓缸的額定壓力（）； 　　　　　——缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力（）； 　　　　　——缸筒耐壓試驗(yàn)壓力（）；　 　　

42、　　　——缸筒發(fā)生爆裂時(shí)壓力（）； 　　　　　——缸筒材料的抗拉強(qiáng)度（）； 　　　　　——缸筒材料的屈服點(diǎn)（）。 3.2.3液壓缸進(jìn)、出油口尺寸 液壓缸進(jìn)、出油口可布置在缸筒前、后端蓋上，連接形式有螺紋連接、法蘭連接等，如圖3-3所示。 圖3-3　　　液壓缸進(jìn)、出油口尺寸代號(hào) 本系統(tǒng)的進(jìn)、出油口采用螺紋連接。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2878-1993規(guī)定了液壓缸進(jìn)、出油口螺紋連接尺寸系列。如表2-1。 表2-1　16MPa中型系列單桿液壓缸油口安裝尺寸（） 缸徑 EC EE 100 20 3.2.4缸底厚度計(jì)算 液壓缸的底部設(shè)計(jì)為平面，其厚度可以按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)

43、度公式近似計(jì)算。 　　　　　　 式中　　——缸筒底部厚度（）； 　　　　　　——缸底內(nèi)徑（）； 　　　　　　——液壓缸的額定壓力（）； 　　　　　　——缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa）。 缸底結(jié)構(gòu)如圖3-4： 圖3-4　　　平面缸底 3.2.5活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算 1. 活塞桿直徑的確定 一般情況下，活塞桿直徑約為缸筒內(nèi)徑的0.5～0.7倍。所以， 2. 活塞桿驗(yàn)算 一般以液壓缸活塞桿端部和缸筒后端蓋均為耳環(huán)鉸接安裝方式的情況來考慮，而且當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，活塞桿端和負(fù)載的連接點(diǎn)到液壓缸支承點(diǎn)間的距離假定為。

44、如圖3-5所示。 圖3-5　支承點(diǎn)間的距離示意圖 當(dāng)時(shí)，主要驗(yàn)算活塞壓縮或抗拉強(qiáng)度，當(dāng)時(shí)，活塞桿須進(jìn)行彎曲穩(wěn)定性驗(yàn)算。根據(jù)實(shí)際情況，本系統(tǒng)中的跨距，對(duì)其壓縮和抗拉強(qiáng)度校驗(yàn)如下： 　　　 　　 　 式中　　——活塞桿直徑，70； 　　　　——液壓缸的最大推（拉）力,160； ——缸筒材料的屈服強(qiáng)度（）； 缸筒材料為45鋼，其屈服強(qiáng)度為685； ——安全系數(shù)，一般取2～4。 由計(jì)算結(jié)果可看出，活塞桿強(qiáng)度滿足要求。 3.2.6 液壓缸的其它結(jié)構(gòu)尺寸 1.液壓缸無桿腔有效作用面積

45、 2.液壓缸有桿腔有效作用面積 3.2.7 液壓缸的性能參數(shù) 1. 速比 　　除特殊場(chǎng)合外，速比不宜過小或過大，以免產(chǎn)生過大的背壓或活塞桿太細(xì)，造成穩(wěn)定性不好。一般來說，工作壓力高的液壓缸選用大值，工作壓力低的液壓缸則選用小值。 2. 效率 (1) 機(jī)械效率 由磨擦損失造成，在額定壓力下，通常取。 (2)容積效率 由泄漏所致，用彈性密封時(shí)，≈1，用活塞環(huán)密封時(shí)，≈0.98。本系統(tǒng)采用彈性密封，故=1。 (3)作用力效率 由回油背壓所致，當(dāng)回油口接油箱時(shí)，≈1。 (4)總效率

46、 　 (5)實(shí)際工作壓力 式中　　——工作負(fù)載； 　　——液壓缸無桿腔有效作用面積。 本系統(tǒng)原初定壓力為，結(jié)果顯示，滿足要求。 (6) 流量 3.2.8 液壓缸的主要零部件 (1) 缸筒與端蓋 缸筒的結(jié)構(gòu)與端蓋的連接形式、液壓缸的的用途、工作壓力、環(huán)境以及安裝要求等因素有關(guān)。端蓋分為前端蓋和后端蓋。前端蓋將液壓缸的活塞桿（柱塞）腔封閉，并起著為活塞桿（柱塞）導(dǎo)向、密封和防塵的作用。后端蓋將缸筒底腔封閉，并常常起著將液壓缸

47、與其他機(jī)件連接的作用。對(duì)于雙活塞桿液壓缸，一般前、后端蓋是相同的。 1)　結(jié)構(gòu) 常用的缸筒與端蓋的連接有拉桿、法蘭、焊接、內(nèi)、外螺紋、內(nèi)外卡環(huán)及擋圈等連接形式，其中，焊接形式只能用于缸筒與后端蓋的連接。 本系統(tǒng)中，端蓋采用焊接形式。 2)　材料 缸筒的材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，能長(zhǎng)期隨最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形；有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。需要焊接的缸筒，還要求有良好的焊接性能。 目前，普遍采用的缸筒材料是熱扎或冷拔無縫鋼管。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途等，缸筒與端蓋還可選用下列材料： 普通低合金結(jié)構(gòu)鋼Ｑ390； 合金

48、結(jié)構(gòu)鋼30CrMo 、35CrMo、38CrMoAlA等； 碳素鋼20、35、45號(hào)等； 不銹鋼1Cr18Ni9Ti； 鋁合金ZL105、5A03、5A06等； 鑄鋼ZG270—500、ZG310—570。 對(duì)于厚壁缸筒，可用鑄件或鍛件。 本系統(tǒng)中，缸筒的材料為45鋼。 3)　技術(shù)要求 ①　缸筒內(nèi)徑可選用Ｈ8、Ｈ9或Ｈ10配合。內(nèi)徑的表面粗糙度，當(dāng)活塞密封采用橡膠密封件時(shí)，取為0.4～0.1；當(dāng)采用活塞環(huán)密封時(shí)，則取為0.4～0.2；均需珩磨。 ②　缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度公差可選擇8級(jí)或者說９級(jí)精度。 ③　缸筒端面的垂直度公差可選取７級(jí)精度。 ④　缸筒端部用螺紋連接時(shí)，螺

49、紋應(yīng)選用6級(jí)精度的細(xì)牙螺紋。 ⑤　當(dāng)液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型或耳軸型時(shí)，后端蓋的耳環(huán)孔徑或缸筒耳軸軸徑的中心線，對(duì)缸筒內(nèi)孔軸線的垂直度可取9級(jí)精度。 ⑥　為了防止腐蝕以及其他使用的特殊要求，缸筒內(nèi)表面可鍍鉻，鍍層厚度為30～40，鍍后珩磨或拋光。 (2) 活塞 1)　結(jié)構(gòu) 活塞的結(jié)構(gòu)主要考慮與缸筒內(nèi)壁的滑動(dòng)和密封，以及與活塞桿之間的連接和密封?；钊慕Y(jié)構(gòu)形式取決于密封件的型式，而密封件的型式則可須根據(jù)壓力、速度、溫度等工作條件而定。 常用的活塞結(jié)構(gòu)形式有整體式和分體式兩類。整體活塞可分為無導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）、密封件、導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）分槽安裝、密封件、導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）同槽安裝三種方式。

50、 活塞的寬度一般由密封件、導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）的安裝溝槽尺寸來決定。 2)　密封 活塞與缸筒常用的密封有間隙密封、活塞環(huán)、Ｏ形密封圈和唇形密封圈等橡膠密封件密封。目前，組合密封裝置（方形圈、階梯圈）應(yīng)用比較多，它顯著地提高了密封性能，降低了磨擦阻力，無爬行現(xiàn)象；具有耐磨損，安裝溝槽簡(jiǎn)單，裝拆方便的特點(diǎn)。同時(shí)，允許活塞外圓與缸筒內(nèi)壁間有較大的間隙。 活塞與活塞桿之間為間隙密封，配合之間的密封為固定密封、采用Ｏ形圈密封，密封槽開在活塞桿上。 3)　導(dǎo)向 安裝活塞外圓的導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)），具有精確地導(dǎo)向作用，并可吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。 帶導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）的活塞，在缸筒內(nèi)為非金屬接觸，磨

51、擦系數(shù)小，無爬行；導(dǎo)向環(huán)能改善活塞與缸筒的同軸度，使間隙均勻，減少泄漏；導(dǎo)向環(huán)采用耐磨材料，使用壽命長(zhǎng)，且具有良好的承載能力。 活塞的導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）有嵌入型、浮動(dòng)型和組合型等型式。 4)　活塞的材料 無導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）的活塞選用高強(qiáng)度鑄鐵HT200～HT300、球墨鑄鐵和青銅QAl9—4等材料。 有導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）的活塞選用碳素鋼20號(hào)、35號(hào)和45號(hào)等；也有用鋁合金、1Cr18Ni9Ti等。 本系統(tǒng)中，活塞的材料選用45鋼。 5)　技術(shù)要求 ① 活塞外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值取7級(jí)精度或8級(jí)精度。 ② 端面對(duì)內(nèi)孔的垂直度公差值按7級(jí)精度選取。 ③ 活塞的圓柱度公差值

52、按9~11級(jí)精度選取。如圖3-6所示。 圖3- 6 　活塞的技術(shù)要求 (3)活塞桿 1) 結(jié)構(gòu) 活塞桿有實(shí)心桿和空民桿兩種?？招臈U必須于一端留有焊接和熱處理用的通氣孔。 活塞桿的外端是液壓缸用來與負(fù)載相連的部位。根據(jù)液壓缸的安裝連接方式，有多種結(jié)構(gòu)形式。常用的活塞桿外端的結(jié)構(gòu)形式有單耳環(huán)（帶球鉸）、方形雙耳環(huán)、單耳環(huán)、 外螺紋（帶肩）、 外螺紋（無肩）、內(nèi)螺紋。 　　 活塞桿的內(nèi)端是用來與活塞連接的部位，活塞和活塞桿常用的連接形式有很多。所有的連接形式都必須有鎖緊措施，以防松動(dòng)。 2)　活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵結(jié)構(gòu)全部在液壓缸的前端

53、蓋內(nèi)。 ①　活塞桿的導(dǎo)向 活塞桿的導(dǎo)向有無導(dǎo)向、金屬導(dǎo)向套和非金屬導(dǎo)向套等三種結(jié)構(gòu)形式。 ②　活塞桿的密封 以往多采用Ｏ型密封圈和唇型密封圈。這些密封形式由于活塞桿與密封件之間是干磨擦，磨擦阻力大，磨損快。因此，近年來多選用組合式密封圈，如方形圈（格來圈）、階梯圈（斯特封）。它們具有磨擦阻力小，起動(dòng)時(shí)無爬行，極低的泄漏量和耐磨等優(yōu)點(diǎn)。 ③　活塞桿的防塵 　　活塞桿的防塵以往多采用無骨架防塵圈。目前多采用既可以防塵，又可以密封的雙唇形防塵圈。外唇可以起防塵作用，保持活塞桿表面清洗，內(nèi)唇起密封作用。當(dāng)活塞桿外伸時(shí)，通過主密封圈留在活塞桿表面的油膜，即被防塵圈的內(nèi)唇刮下，這樣，在主密封圈

54、和防塵圈之間保留一層油膜，起潤(rùn)滑作用，提高了密封圈的壽命。 本系統(tǒng)中活塞桿的導(dǎo)向、密封的結(jié)構(gòu)為圖3-7示。 圖3-7　活塞與活塞桿連接結(jié)構(gòu)形式 1——密封圈　2——導(dǎo)向套 3——導(dǎo)向環(huán)　4——防塵圈 3)　活塞桿的材料 活塞桿采用的材料是45鋼。 4) 活塞桿的技術(shù)要求 ①　活塞桿表面須鍍硬鉻，鍍層厚度為15~25或30~50。防腐要求特別高的則要先鍍一層軟鉻或鎳，然后再鍍硬鉻并拋光。 ②　在惡劣、腐蝕性極強(qiáng)的工作環(huán)境中，活塞桿噴涂一種名為Meramax-1000陶瓷涂層，在強(qiáng)度、抗腐蝕和抗磨損等方面，比鍍硬鉻更優(yōu)。 ③　活塞桿外徑公差取f7~f9；直線度0.02/

55、100；表面粗糙度；對(duì)精度要求更高者，。 ④　活塞桿外徑的圓柱度公差值，按8級(jí)精度選取。 (4)密封件、防塵圈的選擇 液壓缸活塞和活塞桿的密封形式及密封圈、防塵圈的選擇直接關(guān)系到液壓缸是否有良好的工作狀態(tài)和理想的使用壽命。 市場(chǎng)上密封件、防塵圈的品種規(guī)格很多，生產(chǎn)廠家亦很多。下面簡(jiǎn)單介紹一下活塞與活塞桿的密封件形式。 1)　密封 ①?。闲兔芊饧訐跞? Ｏ型密封加擋圈有兩種形式，一是加普通擋圈，這種做法是防止Ｏ型密封圈被擠入間隙中；二是加弧形擋圈，擋圈的一側(cè)加工成弧形，以更好地和Ｏ形圈相適應(yīng)，且在很高的脈動(dòng)壓力作用下能保持其形狀不變。 ②　Ｕ型密封圈 Ｕ型密封圈有單唇和雙唇兩種截

56、面形狀，材料為聚氨酯。雙唇間形成的油膜，降低了磨擦力并提高了耐磨性。 本系統(tǒng)中，用到的密封形式主要是Ｏ型密封、鼓形密封和蕾形密封。 2) 防塵 本系統(tǒng)中所采用的防塵圈為丁型防塵圈，材料為橡膠Ｐ209。 第四章 防竄倉(cāng)泵站的設(shè)計(jì) 液壓泵站由泵組、油箱組件、濾油器組件、控油組件及蓄能器組件等組合而成。它是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，可按機(jī)械設(shè)備工況需要的壓力、流量和清潔度，提供工作介質(zhì)。目前液壓泵站產(chǎn)品沿未標(biāo)準(zhǔn)化，為獲得一套性能良好的液壓系統(tǒng)，建議主機(jī)廠委托液壓專業(yè)廠設(shè)計(jì)和制造。 4.1　泵站的分類與特點(diǎn) 規(guī)模小的單機(jī)型液壓泵站，通逃跑將液壓控制閥安裝在油箱面板之上或集成

57、在油路塊上，再安裝在油箱之上。中等規(guī)模的機(jī)組型液壓泵站則將控制閥組安裝于一個(gè)或幾個(gè)閥臺(tái)架上，閥臺(tái)設(shè)置在被控設(shè)備附近。大規(guī)模的中央型液壓泵站，往往設(shè)置在地下室內(nèi)，可以對(duì)組成的各液壓系統(tǒng)進(jìn)行集中管理。 泵組布置型式有整體型和分離型兩類． 1．整體型 均可制造成定量型或變量型（恒功率式、恒壓式、恒流量式、限壓式和壓力切斷式）。整體式可分 (1)上置式 廣泛應(yīng)用在中、小功率液壓泵站，油箱容量可達(dá)1000 L。 (2) 非上置式 適用于傳動(dòng)功率較大的場(chǎng)合。 2．分離型 可分為非上置式和旁置式． 泵組和油箱組件分離，單獨(dú)安裝在地基上。改善液壓泵的吸入性能，便于維修，占地大。 適用于

58、傳動(dòng)功率大，油箱容量大的場(chǎng)合。 可制造成定量型或變量型（恒功率式、恒壓式、恒流量式、限壓式和壓力切斷式）。 4.2　本系統(tǒng)的泵站設(shè)計(jì) 4.2.1　液壓系統(tǒng)圖的擬定 液壓系統(tǒng)原理，如圖4-1所示 圖4-1 液壓系統(tǒng)圖 系統(tǒng)的工作原理 根據(jù)防竄倉(cāng)裝置的工作特點(diǎn)和所擬定的方案，設(shè)計(jì)了防竄倉(cāng)裝置，其工作原理如下： (1) 系統(tǒng)正常工作時(shí)。 當(dāng)給煤機(jī)給煤時(shí)，液壓系統(tǒng)電機(jī)送電，液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)，向蓄能器充液，當(dāng)蓄能器達(dá)到所需壓力時(shí)，壓力繼電器動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)斷電，油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。壓力繼電器和溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)為蓄能器能夠提供瞬時(shí)沖擊能所需要的壓力。 (2) 給煤機(jī)工作時(shí)出現(xiàn)竄倉(cāng)，堵料倉(cāng)口過程

59、。 當(dāng)給煤機(jī)工作過程中出現(xiàn)竄倉(cāng)時(shí)，先由傳感器將信號(hào)傳遞給電控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)控制二位二通電液換向閥通電，三位四通電液閥通電，蓄能器至油缸間的油路接通，蓄能器向油缸提供瞬時(shí)動(dòng)力，油缸推動(dòng)擋板快速關(guān)閉。由液壓鎖鎖定液壓缸。與此同時(shí)，使給煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)斷電，給煤機(jī)停止工作。 4.2.2　液壓泵的選型 液壓泵的選擇，主要是根據(jù)系統(tǒng)的工況來選擇的。泵的主要參數(shù)有壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率。為了保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和泵的使用壽命，一般在固定設(shè)備系統(tǒng)中，正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右；要求工作可靠性較高的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的設(shè)備（例如車輛），系統(tǒng)工作壓力為泵額定壓力的60%左右。泵的流量要大于系統(tǒng)工作的最大

60、流量。為了延長(zhǎng)泵的壽命，泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速不宜同時(shí)使用。 　　1.　液壓泵的參數(shù)計(jì)算 (1) 泵的最大工作壓力 一般來說，泵的最大工作壓力為工作時(shí)液壓缸所需的最大壓力與油路壓力損失之和。即 式中　——液壓泵的實(shí)際壓力； ——液壓系統(tǒng)中壓力損失，約為。 (2)泵的流量 因本系統(tǒng)中裝有蓄能器，發(fā)生竄倉(cāng)時(shí)，主要是由預(yù)存在蓄能器中的壓力油供給油缸。泵只要滿足在發(fā)生竄倉(cāng)之前，能夠提供給蓄能器足夠防竄倉(cāng)的油液即可，因此，液壓泵的流量沒有要求，可以很小，只要液壓泵能滿足壓力要求即可。 2. 液壓泵的選型 (1)　因計(jì)算得液壓泵的壓力為，所以，選用CY14-1

61、B型斜盤式軸向柱塞泵，其性能參數(shù)如表4-1所示。 表4-1　液壓泵的參數(shù) 型號(hào) 排量 額定壓力 驅(qū)動(dòng)功率 2.5 32 5 2.5MCY14－1B 額定轉(zhuǎn)速 重量 效率 3000 4.5 泵的外形尺寸如表4-2所示 表4-2　泵的外形尺寸 型號(hào) 輸出軸直徑 總長(zhǎng)度 2.5MCY14－1B 14 171 (2)　型號(hào)意義 25 ※ C Y 14 1 B 1 2 3 4 5 6 7 1　排量； 2　變量方式 M——定量；S——手動(dòng)變量；C——伺服變量；D——電控變量；Y——壓力補(bǔ)償變量；Z——液控變量；P——恒壓變量；

62、MY——定級(jí)變量； 3　壓力：32MPa； 4　泵； 5　缸體轉(zhuǎn)動(dòng)軸向柱塞泵； 6　結(jié)構(gòu)代號(hào)； 7　改進(jìn)號(hào)。 (3)向柱塞泵的使用須知 1)　軸向柱塞泵與原動(dòng)機(jī)之間要求用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接，兩軸的同軸度要求在以內(nèi)。 2)　軸向柱塞泵在殼體的最高處設(shè)有外泄油口，泵或馬達(dá)起動(dòng)前應(yīng)由此油口向殼體內(nèi)灌滿清潔的工作介質(zhì)，排凈殼體內(nèi)的空氣。 3)　配流盤配流的軸向柱塞泵的自吸高度應(yīng)小于，最好是液面高度高于泵的吸沒口，以改善吸油性能。 4)　軸向柱塞泵若配流盤采用非對(duì)稱型結(jié)構(gòu)，則必須按指定的方向旋轉(zhuǎn)，至于閥式配流軸向柱塞泵則只能按指定方向。 5)　軸向柱塞泵對(duì)工作介質(zhì)的過濾精度要求較高，

63、為。對(duì)開式系統(tǒng)采用全部回油過濾，吸油口不宜裝過濾器；對(duì)閉式系統(tǒng)，進(jìn)、排油都要進(jìn)行過濾。 6)　軸向柱塞泵的傳動(dòng)軸的徑向載荷和軸向載荷不得超過產(chǎn)品說明書或工廠的有關(guān)規(guī)定。 7)　軸向柱塞泵所用工作介質(zhì)必須與其具有相容性，若系統(tǒng)所用工作介質(zhì)為非礦物油，應(yīng)特別予以說明。 4.2.3　泵站電機(jī)的選型 1．傳動(dòng)裝置效率 本系統(tǒng)中，效率有 液壓缸的傳動(dòng)效率：0.93； 　　　液壓泵的效率：； 則總效率為 　　　 2．電動(dòng)功率的確定 由表3-1可得出，泵的驅(qū)動(dòng)功率為5，因此，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：

64、 式中　　——液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率； 　　　　——系統(tǒng)總效率。 3．電機(jī)的選擇 因設(shè)備是在井下工作，電機(jī)選為隔爆異步電動(dòng)機(jī)。 隔爆電動(dòng)機(jī)設(shè)備分為Ⅰ類和Ⅱ類。Ⅰ類為煤礦井下電氣設(shè)備。 在礦井中，除正常情況下有沼氣外，還有其他可燃性氣體或蒸氣時(shí)，電氣設(shè)備須同時(shí)按Ⅰ類和Ⅱ類的相應(yīng)規(guī)定制造與試驗(yàn)。 防爆電氣設(shè)備除符合通用要求外，還須分別符合各防爆型式的專用標(biāo)準(zhǔn)。 本系統(tǒng)中，選用的電機(jī)如表4-3所示 表4-3　電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù) 型號(hào) 額定功率 額定轉(zhuǎn)速 同步轉(zhuǎn)速 效率 % 功率因數(shù) 重量 YB132S1-2 5.5 2900 300

65、0 85.5 0.89 79 電動(dòng)機(jī)的外形尺寸如表4-4所示 表4-4　電動(dòng)機(jī)的外形尺寸 型號(hào) 輸出軸直徑 總長(zhǎng)度 YB132S1-2 38 510 4.2.4　聯(lián)軸器的選型 根據(jù)泵和電機(jī)的輸出軸尺寸選擇聯(lián)軸器。 泵的輸出軸直徑 ，電機(jī)的輸出軸直徑。 因此，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器HL4。 4.2.5 蓄能器的選型 1． 蓄能器的種類及特點(diǎn) 蓄能器是液壓系統(tǒng)中的一種能量?jī)?chǔ)存裝置，它利用力的平衡原理，便工作液體的體積發(fā)生變化，從而達(dá)到儲(chǔ)存或釋放液壓能的作用。 蓄能器一般分為重力加載式、彈簧加載式和氣體加載式三類。 本系統(tǒng)所選用的蓄能器為氣囊式蓄能器，

66、氣囊為折合形。 2．蓄能器的應(yīng)用 (1)作輔助動(dòng)力源 對(duì)于間歇運(yùn)行的液壓系統(tǒng)，或在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度差別很大，即對(duì)液壓泵供油量要求差別很大的液壓系統(tǒng)使用蓄能器，當(dāng)需要供油量大時(shí)，蓄能器與液壓泵一起供油，當(dāng)要求供油量小時(shí)，泵輸出的多余的壓力油就輸入蓄能器儲(chǔ)存起來。這樣，可以按照液壓系統(tǒng)所需的平均流量來選擇泵，泵的利用和功率的消耗比較合理。 (2)補(bǔ)償泄漏，保持壓力 對(duì)于執(zhí)行元件長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)，又要求保持一定的壓力，可用蓄能器來補(bǔ)償泄漏。 (3)作緊急動(dòng)力源 某些系統(tǒng)要求當(dāng)液壓泵發(fā)生故障或?qū)?zhí)行元件的供油突然中斷時(shí)，執(zhí)行元件仍須繼續(xù)完成必要的動(dòng)作。 (4)消除脈動(dòng) 如果液壓系統(tǒng)中采用柱塞泵，且其柱塞數(shù)較少時(shí)，或齒輪泵的齒數(shù)較少時(shí)，系統(tǒng)的壓力、流量和力矩等參數(shù)脈動(dòng)很大。 (5)吸收液壓沖擊 由于換向閥突然換向，液壓泵突然停車執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)突然停止，甚至人為的要執(zhí)行元件緊急制動(dòng)等原因，都會(huì)使管路內(nèi)液體流動(dòng)發(fā)生急劇變化，產(chǎn)生液壓沖擊。 　3．蓄能器的計(jì)算 1)器在發(fā)生竄倉(cāng)時(shí)，向液壓缸提供壓力油，使液壓缸工作。要滿足兩個(gè)條件： ①當(dāng)發(fā)生竄倉(cāng)時(shí)，要滿足液壓缸所