土豆挖掘機的設(shè)計

土豆挖掘機的設(shè)計,土豆,馬鈴薯,洋芋,挖掘機,設(shè)計 第 97 頁1 緒 論土豆挖掘機的設(shè)計是挖掘機械的重要組成部分之一 。它的運行狀態(tài)好壞對挖掘安全生產(chǎn)起著重要的作用。實踐表明，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。對挖掘機主軸承油樣進(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)驗推薦值，進(jìn)行鐵譜優(yōu)化組合試驗，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，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。我國在1958年試制成功了第一臺式挖掘機。 多繩挖掘機按布置方式，可分為塔式與落地式兩大類。落地式多繩挖掘機是在塔式多繩挖掘機的基礎(chǔ)上將主機裝置由空中搬到地面，其優(yōu)點如下： （1）井塔（或稱井架）、挖掘機房和井上口設(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，主導(dǎo)輪還帶有支環(huán)，以增加主導(dǎo)輪的剛度。由于各種挖掘機能力（最大靜張力差）的大小不同，挖掘機選用盤形閘的副數(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，其極限強度4.25.6Mpa,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。襯墊是多繩挖掘機的重要零件，它承擔(dān)者挖掘機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ZHDR140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)采用潤滑油端強迫潤滑，其潤滑油的粘度以E為2.22.5最為合適。（三）防過卷裝置多繩挖掘機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必備的裝置，對新安裝的挖掘機要開設(shè)繩槽。運行中襯墊有了磨損，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1.52mm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。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)零機構(gòu)，以消除挖掘容器在每次運行后，由于上述原因所引起的容器實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)零電動機不運轉(zhuǎn)，所以與它連接的螺桿，渦輪也不轉(zhuǎn)。此時挖掘機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)零自整角機輸出一定數(shù)值的電壓足以使調(diào)零電動機運轉(zhuǎn)，通過渦輪對差動輪系等使粗針在至電動機停止?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多繩挖掘機的結(jié)構(gòu)特點多繩挖掘機的特點主要在主導(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。多繩挖掘機設(shè)有車槽裝置，它的用途是在機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，必須在多繩挖掘機的深度指示器上，增加一個調(diào)零機構(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，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)思想貫徹實事求是的精神，從實際出發(fā)，深入現(xiàn)場調(diào)查研究，理論聯(lián)系實際，使設(shè)計做到切合實際，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、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，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、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根據(jù)實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、運轉(zhuǎn)費用、技術(shù)的先進(jìn)性等諸方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟對比。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：b300d，t14h；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?。簩τ诘仔妒交罚篐1525m,對于普通罐籠：H015m；6）裝載水平與井下運輸水平的高差H(m)，對于底卸式箕斗：H=1825m；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1520；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； 4）挖掘電動機的預(yù)選； 5）挖掘機與井筒相對位置的計算； 6）運動學(xué)及動力學(xué)計算 7）電動機功率的驗算； 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MG3.39B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Q5300千克；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)濟挖掘速度V V0.40.49.78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H11.8米，每層可乘人數(shù)30人，為了縮短每班運送人員時間，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：GQ+Q+q =5300+11000+1320=17620千克式中： Q5300千克，Q11000千克，q1320千克 挖掘人員：每人體重按70千克計算 GQ+ Q23070+1100015200千克（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 HH+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H2米，H10米，S2.208米，取H23米。8.2-0.0005H=8.2-0.0005651=7.87 選擇6（30）-28-170-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. 驗算主鋼絲繩的安全系數(shù)8.11鋼絲繩的實際安全系數(shù)大于7.87，所選鋼絲繩可用。三、選擇多繩式挖掘機1.計算主導(dǎo)輪直徑DD100d=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FG+4pH+nq(H+H) =17620+4 =25747千克3.計算挖掘系統(tǒng)最大靜張力差FQ+5300+0.34千克4. 確定減速器速比i和電動機轉(zhuǎn)數(shù)n根據(jù) V9.78米/秒，選取i=7.35.則 n=490.3轉(zhuǎn)/分 決定選擇JKMD2.8/4多繩挖掘機，其規(guī)格為：D=2800毫米，D=2500毫米，F(xiàn)30000千克，F(xiàn)9000千克，G9310千克，G19噸/米。5. 驗算主導(dǎo)輪襯墊比壓P 采用一般塑料襯墊，0.2，P20千克/厘米 P16.25千克/厘米式中： Q1.54950千克（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P20千克/厘米，滿足要求。三、 挖掘機對井筒的相對位置：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： H11.8米，H10米，h=2米，R1.25米，H5米確定 H30米2. 計算主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪的水平間距L LS+ R-R2.208+1.25-1.42.058米式中： R1.4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=186.28195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（1）估算電動機功率p p927千瓦式中： K1.2，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，現(xiàn)根據(jù)計算的電動機容量p，決定選擇YR1000-12/1430型三相繞線式異步電動機，其規(guī)格為：p=1000千瓦，n=492轉(zhuǎn)/分，2.95，（GD）1861千克米，0.915。（2）挖掘機實際速度 V9.81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Q5300千克挖掘容器變位重量：G2（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：G2380千克挖掘機變位重量：G9310千克電動機變位重量：G（GD）196112823千克總變位重量：GQ+ G+4p（H+2H）+2q（H+2H）+ G+ G+ G5300+24640+8001+8050+2380+9310+1282370504千克（2）挖掘系統(tǒng)變位質(zhì)量 m=7186千克秒/米六、運動學(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a1、 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、按充分利用電動機過負(fù)荷能力計算a2.1米/秒式中： 2.95F9566千克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FFQ+Q+q+4p(H+H)+2qH+Q.5300+11000+1320+43.04（598+30）+26.2523+0.1530026074千克式中： 0.1（2）下放側(cè)鋼絲繩靜張力F FQ+ q+4pH+2q（H+H）Q. 11000+1320+43.0430+26.25（598+23）-530 19918千克式中： Q.0.15300530千克（3）上升側(cè)運動部分變位質(zhì)量m m=2604千克秒/米(4)下放側(cè)運動部分變位質(zhì)量mm2327千克秒/米（5）按防滑條件允許的加速度為：a 1.27米/秒式中：12.7180.915根據(jù)以上計算，確定挖掘矸石時a1.0米/秒，挖掘人員時a0.75米/秒。（三）確定減速度a1、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）。a0.91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 FQ+ Q+ q+4pH+2q（H+H）+Q.5300+11000+1320+43.0430+26.25（598+23）+53026278千克 （2）下放側(cè)鋼絲繩靜張力F FQ+q+4p(H+H)+2qHQ. 11000+1320+43.04（598+30）+26.2523530 19715千克 （3）上升側(cè)運動部分變位質(zhì)量m m=2867千克秒/米 （4）下放側(cè)運動部分變位質(zhì)量mm2064千克秒/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a0.75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：a1.0米/秒 加速時間：t9.8秒加速距離：h48.1米（2）減速階段 減速度：a0.75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V0.4米/秒 爬行距離：h3米 爬行時間：t7.5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 Tt+ t+ t+ t+t+ 9.8+49.2+12.5+7.5+1+20100秒式中： 制動減速時間t1秒，20秒2、挖掘人員（1）加速階段 加速度：a0.75米/秒 加速時間：t13.1秒 加速距離：h64.3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 Tt+ t+ t+ t+t+ 13.1+47.6+12.5+7.5+1+47128.7秒式中： 47秒（根據(jù)規(guī)定計算）。 3、下放貨載 選取aa0.75米/秒。則一次挖掘循環(huán)時間與挖掘人員時間相同。七、防滑驗算（一）挖掘矸石1、驗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。F26278千克（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。F19715千克（3）驗算靜防滑安全系數(shù) 2.751.752、驗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FF= Q+ Q+ q+4p(H+Hh)+2q（H+h）+Q.5300+11000+1320+43.04（598+30-48.1）+26.25（23+48.1）+53026091千克 （2）計算加速終了時，下放側(cè)鋼絲繩靜張力FFQ+q+4p（H+h)+2q(H+Hh)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)運動部分變位質(zhì)量m m=2606千克秒/米(4)計算下放側(cè)運動部分變位質(zhì)量mm2325千克秒/米（5）驗算動防滑安全系數(shù) 1.451.253、挖掘矸石安全制動的防滑驗算（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 M3（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a1.5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，則實際的制動力矩M為：M1.5m+（KQ+H） 1.57186+（1.25300+0.34598）24279千克米 （2）驗算挖掘矸石的實際安全制動減速度a a= = =3.27米/秒5米/秒(3)驗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：a1.752、驗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FQ+Q+4p（H+Hh）+2q（H+h）+Q.4200+11000+43.04(598+30-48.1)+26.25（23+48.1）+0.1420023561千克(2)計算加速終了下放側(cè)鋼絲繩靜張力FQ+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)運動部分變位質(zhì)量m m=2358千克秒/米(4)下放側(cè)運動部分變位質(zhì)量m2190千克秒/米（5）驗算動防滑安全系數(shù) 1.881.25式中：挖掘人員的加速度a0.75米/秒3、挖掘人員安全制動的動防滑驗算（1）驗算挖掘人員實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，M24279千克米實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：a1.752、驗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FF=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FFQ+q+4p（H+h+h）+2q(H+Hhh)+Q =11000+1320+43.04(30+63.8+3)+26.25(598+2363.83)+0.14950 =20920千克（3）計算下放側(cè)運動部分變位質(zhì)量mm=2571千克秒/米(4)計算上升側(cè)運動部分變位質(zhì)量m m=2325千克秒/米(5)驗算動防滑安全系數(shù) 2.351.253、下放料石安全制動的動防滑驗算（1）驗算下放料石實際的安全制動減速度aa= = =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)驗算下放料石的滑動極限減速度a a= = =2.05米/秒 滿足：a1.75 2、驗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）F22727千克， F19525千克m2360千克秒/米 m2190千克秒/米 2.471.253、下放人員安全制動的動防滑驗算（1）驗算下放人員實際的安全制動減速器aa= = =1.78米/秒1.5米/秒（2）驗算下放人員的滑動極限減速度aa= = =2.16米/秒 滿足 aa（五）滑動空罐籠安全制動的動防滑驗算1、計算調(diào)動空罐籠的實際安全制動減速度aa= =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 mm71866646千克秒/米2、計算調(diào)動空罐的滑動極限減速度aa= = =2.8米/秒 滿足 a1.75； 動防滑安全系數(shù)1.25； 安全制動減速度,在挖掘載荷時a1.5米/秒； 安全制動減速度小于滑動極限減速度aa，aa，a1.1考慮到下放重物時采用電氣制動，電動機工作條件惡劣，故電動機容量大一些是合適的。2、工作過負(fù)荷校驗力圖中最大拖動力FF=13375千克電動機額定拖動力 F=9566千克 1.39 0.750.752.952.2 0.75 電動機的最大過負(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際時間 最大班下放工人次數(shù)n10次/班 最大班下放工人時間tn1634.3分40分式中： T下放人員一次循環(huán)時間T128.7秒 符合關(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)n95次/班 每班挖掘矸石時間tn95158.3分式中： T挖掘矸石一次循環(huán)時間T100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9406016128.734.3挖掘工人人470608128.717.2運送干部、技術(shù)人員人5128.710.7挖掘矸石噸5005.395100.0158.3下放料石噸4.955128.710.7下放木材米2539128.719.3運送炸藥3395.019.8運送設(shè)備3128.76.4下保健車3128.76.4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)挖掘機主軸承為挖掘機的關(guān)鍵部位之一，經(jīng)常發(fā)生故障，且故障會影響挖掘機的運行，應(yīng)重點對挖掘機的主軸承進(jìn)行監(jiān)測。選型設(shè)計計算后發(fā)現(xiàn)該挖掘機負(fù)荷大，運轉(zhuǎn)速度低，特別是由本章挖掘機速度圖分析知，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)定更換新軸停機檢查，修理或更換軸料加工前，應(yīng)進(jìn)行化驗改進(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)動不靈活加強專責(zé)、定期涂油調(diào)整鋼絲繩偏角，采取加導(dǎo)輪的補充措施增設(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.筒殼強度不夠，變形或裂紋進(jìn)行緊固或更換進(jìn)行補焊用塑鋼作加強筋，進(jìn)行補焊卷筒殼裂紋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，增強卷筒強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23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