往復(fù)式給煤機(jī)

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1、中國礦業(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,直接影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前,我國煤礦使用的給煤設(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)在我國煤礦廣泛應(yīng)用幾十年。生產(chǎn)實(shí)踐證明,該設(shè)備對煤的品種、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)動裝置,改為Ｋ系列,并一直沿用至今。國外給煤機(jī)發(fā)展?fàn)顩r也與國內(nèi)大相徑庭,并沒有更高的技術(shù)含量,但價(jià)格卻是國內(nèi)同類產(chǎn)品的4～5倍。 自20世紀(jì)60年代定型后,我國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: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 電動機(jī) 型號 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 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 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 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)、傳動平臺、漏斗閘門、托輥等組成。 傳動原理：當(dāng)電動機(jī)開動后，經(jīng)彈性聯(lián)軸器、減速器、曲柄連軒機(jī)構(gòu)拖動傾斜的底板在插輥上作直線往復(fù)運(yùn)動，當(dāng)?shù)装逭袝r,將煤倉和給料槽內(nèi)的煤帶到機(jī)體前端；底板逆行時

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)生相對滑動,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)簡單,維修量小 在往復(fù)式給煤機(jī)中,電動機(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。 (2)性能穩(wěn)定 往復(fù)式給煤機(jī)對煤的牌號,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,仍能正常工作。 (3)噪音低 往復(fù)式給煤機(jī)是非振動式給

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

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，但振動參數(shù)對底板受力狀態(tài)很敏感，故底板不能承受較大的倉壓，需增加倉下給料槽的長度，結(jié)果是增加了料倉的整體高度，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。正是基于這個原因,我們在對給煤機(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、煤倉下口處，在煤礦井下生產(chǎn)中，設(shè)置一定容量的煤倉對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，煤倉竄倉事故在我國煤礦經(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事故發(fā)生。竄倉事故常造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，井下停產(chǎn)，當(dāng)竄倉煤量較大時，還會阻塞巷道，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。同樣一臺給煤機(jī),煤的流動性好,則實(shí)際生產(chǎn)能力大;煤的流動性差,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，電動機(jī)功率主要消耗在克服下列阻力上。 正行時：底板在托滾上的運(yùn)動阻力和

16、煤與固定側(cè)板的摩擦阻力。 逆行時：底板在托滾上的運(yùn)動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)動時的運(yùn)行阻力上。 往復(fù)式給煤機(jī)正行時的功耗是有效功耗，逆行時的功耗是無效功耗。 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)動部件的質(zhì)量，； ——重力加速度，； ——煤倉出口處壓力，； ——給煤機(jī)底板水平投影長度，； —

17、—煤倉出口對底板有效壓力區(qū)長度，； ——給煤機(jī)槽體凈寬度，； ——底板在托滾輪上的運(yùn)動阻力系數(shù)，； ——煤對側(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)算簡圖見圖2-2。 圖2-2 給料機(jī)的計(jì)算簡圖 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、、括號內(nèi)的第一項(xiàng)表示給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的重量和活動件的重量；表

18、示給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的重量； 表示煤的重量對給煤機(jī)固定側(cè)板產(chǎn)生的側(cè)壓力。號內(nèi)的第二項(xiàng)表示煤倉出口處壓力； 表示煤倉出口處壓力對給煤機(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)動阻力較小(運(yùn)動阻力系數(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出口處壓力對底板的作用,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。 采用傾斜式倉口漏斗由于煤倉出口處壓力的作用,使底板產(chǎn)生了運(yùn)行阻力,如果采用斜倉口漏斗,使煤倉出口壓

19、力對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、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，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的動阻力和煤與固定側(cè)板的磨擦力，才能保證在正行時，煤與底板間不產(chǎn)生相對滑動。 2.3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 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)動簡圖 已知：由滑塊行程得出曲柄，連桿長，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)選為隔爆異步電動機(jī)。 1. 給煤機(jī)所需功率： 　　　　　 　　 2. 給煤機(jī)的傳動效率 (1) 曲柄連桿的傳動效率：0.95 (2)減速器的傳動效率：0.75 (3)聯(lián)軸器的傳動效率：0.99 所以，給煤機(jī)的總傳動效率為 3. 電動機(jī)的功率確定 電動機(jī)的實(shí)際功率為

22、 一般來說，選擇電動機(jī)容量時應(yīng)保證電動機(jī)的額定功率等于或稍大于工作機(jī)所需的電動機(jī)功率，即，所以，選擇電機(jī)額定功率為11，選擇電機(jī)型號如表2-1所示 表2-1　往復(fù)式給煤機(jī)電機(jī)選型 型號 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 型號規(guī)格 K-0 K-1 K-2 K-3 K-4 減速機(jī) 型號 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

24、，選其型號為JZQ－400。 其型號意義為： JZQ 400 —Ⅵ —2—ｚ 　　 1 2 3 4 5 1 減速器型號； 2 總中心距為400mm； 3 傳動比代號為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。適用于啟動頻繁，正反轉(zhuǎn)多變，帶載荷啟動的中速軸系傳動，不適用于工作要求高的部位，不宜用于重載、高速、有強(qiáng)烈沖擊和振動較大的

27、軸系傳動，對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，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　　——動力機(jī)系數(shù)，； ——工況系數(shù)，； ——起動系數(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??； 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度如圖2-5所示，與如上軸段是對稱關(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)算簡圖（見圖2-6），在確定軸承的支點(diǎn)位置時，參考文獻(xiàn)[6]表24.2-15可得知：對于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 兩對軸承結(jié)構(gòu)對稱，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)的煤礦中煤倉的高度范圍約為，作為參照，初定煤倉高度，給料口為方形口，長寬相等，為 。因此，當(dāng)發(fā)生竄倉時，竄倉煤的體積為： 　　　 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，擋板的長寬略小于給料口的長寬，。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)板上分別裝一個液壓缸，則一個液壓缸所承

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)生竄倉時，液壓缸將擋板推至給料口，此時，液壓缸與鋼板不是垂直的，而是有一個角度，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，防竄倉時間應(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)防竄倉裝置的工作特點(diǎn)和所擬定的方案，設(shè)計(jì)了防竄倉裝

37、置，其工作原理如圖3-2所示。 （1）系統(tǒng)正常工作時。 當(dāng)給煤機(jī)給煤時，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，壓力繼電器動作，電動機(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沖擊能所需要的壓力。 （2）給煤機(jī)工作時出現(xiàn)竄倉，堵料倉口過程。 當(dāng)給煤機(jī)工作過程中出現(xiàn)竄倉時，先由傳感器將信號傳遞給電控制系統(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動力，油缸推動擋板快速關(guān)閉。由液壓鎖鎖定液壓缸。與此同時，使給煤機(jī)的電動機(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)動工作負(fù)載時，壓力油進(jìn)入無桿腔，推動液壓缸工作。 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，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)量時必須隨的試驗(yàn)壓力。在規(guī)定時間內(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常現(xiàn)象出現(xiàn)。 通常規(guī)定為 當(dāng)額定壓力時 　　　　　　　　。 當(dāng)額定壓力時 　　　　　　　　。 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 本系統(tǒng)的進(jìn)、出油口采用螺紋連接。國家標(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，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，主要驗(yàn)算活塞壓縮或抗拉強(qiáng)度，當(dāng)時，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，≈1，用活塞環(huán)密封時，≈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，≈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，能長期隨最高工作壓力及短期動態(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號等； 不銹鋼1Cr18Ni9Ti； 鋁合金ZL105、5A03、5A06等； 鑄鋼ZG270—500、ZG310—570。 對于厚壁缸筒，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，取為0.4～0.1；當(dāng)采用活塞環(huán)密封時，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級或者說９級精度。 ③　缸筒端面的垂直度公差可選取７級精度。 ④　缸筒端部用螺紋連接時，螺

49、紋應(yīng)選用6級精度的細(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，后端蓋的耳環(huán)孔徑或缸筒耳軸軸徑的中心線，對缸筒內(nèi)孔軸線的垂直度可取9級精度。 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，安裝溝槽簡單，裝拆方便的特點(diǎn)。同時，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)動時產(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，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、35號和45號等；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 活塞外徑對內(nèi)孔的徑向跳動公差值取7級精度或8級精度。 ② 端面對內(nèi)孔的垂直度公差值按7級精度選取。 ③ 活塞的圓柱度公差值

52、按9~11級精度選取。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。 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，起動時無爬行，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，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；對精度要求更高者，。 ④　活塞桿外徑的圓柱度公差值，按8級精度選取。 (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)，且在很高的脈動壓力作用下能保持其形狀不變。 ②?。招兔芊馊? 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或幾個閥臺架上，閥臺設(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 適用于傳動功率較大的場合。 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、傳動功率大，油箱容量大的場合。 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)防竄倉裝置的工作特點(diǎn)和所擬定的方案，設(shè)計(jì)了防竄倉裝置，其工作原理如下： (1) 系統(tǒng)正常工作時。 當(dāng)給煤機(jī)給煤時，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，壓力繼電器動作，電動機(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沖擊能所需要的壓力。 (2) 給煤機(jī)工作時出現(xiàn)竄倉，堵料倉口過程

59、。 當(dāng)給煤機(jī)工作過程中出現(xiàn)竄倉時，先由傳感器將信號傳遞給電控制系統(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動力，油缸推動擋板快速關(guān)閉。由液壓鎖鎖定液壓缸。與此同時，使給煤機(jī)的電動機(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。為了延長泵的壽命，泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速不宜同時使用。 　　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)生竄倉時，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)生竄倉之前，能夠提供給蓄能器足夠防竄倉的油液即可，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 排量 額定壓力 驅(qū)動功率 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 輸出軸直徑 總長度 2.5MCY14－1B 14 171 (2)　型號意義 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——定級變量； 3　壓力：32MPa； 4　泵； 5　缸體轉(zhuǎn)動軸向柱塞泵； 6　結(jié)構(gòu)代號； 7　改進(jìn)號。 (3)向柱塞泵的使用須知 1)　軸向柱塞泵與原動機(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)　軸向柱塞泵對工作介質(zhì)的過濾精度要求較高，

63、為。對開式系統(tǒng)采用全部回油過濾，吸油口不宜裝過濾器；對閉式系統(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．傳動裝置效率 本系統(tǒng)中，效率有 液壓缸的傳動效率：0.93； 　　　液壓泵的效率：； 則總效率為 　　　 2．電動功率的確定 由表3-1可得出，泵的驅(qū)動功率為5，因此，電動機(jī)的輸出功率為：

64、 式中　　——液壓泵的驅(qū)動功率； 　　　　——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)選為隔爆異步電動機(jī)。 隔爆電動機(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，電氣設(shè)備須同時按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　電動機(jī)的性能參數(shù) 型號 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 電動機(jī)的外形尺寸如表4-4所示 表4-4　電動機(jī)的外形尺寸 型號 輸出軸直徑 總長度 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)中的一種能量儲存裝置，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)作輔助動力源 對于間歇運(yùn)行的液壓系統(tǒng)，或在一個工作循環(huán)內(nèi)，執(zhí)行元件運(yùn)動速度差別很大，即對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，蓄能器與液壓泵一起供油，當(dāng)要求供油量小時，泵輸出的多余的壓力油就輸入蓄能器儲存起來。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 對于執(zhí)行元件長時間不動，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，執(zhí)行元件仍須繼續(xù)完成必要的動作。 (4)消除脈動 如果液壓系統(tǒng)中采用柱塞泵，且其柱塞數(shù)較少時，或齒輪泵的齒數(shù)較少時，系統(tǒng)的壓力、流量和力矩等參數(shù)脈動很大。 (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)動突然停止，甚至人為的要執(zhí)行元件緊急制動等原因，都會使管路內(nèi)液體流動發(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)生竄倉時，向液壓缸提供壓力油，使液壓缸工作。要滿足兩個條件： ①當(dāng)發(fā)生竄倉時，要滿足液壓缸所