JW-1200型調(diào)速型無極繩絞車的液壓調(diào)速裝置設(shè)計(jì)

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 47 47 無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計(jì) 摘要 目前使用的無極繩絞車屬于直接啟動(dòng)，無調(diào)速性能，在使用中，啟動(dòng)平穩(wěn)性不好，不能夠進(jìn)行調(diào)速，當(dāng)?shù)V車運(yùn)行到直角彎道、變坡點(diǎn)或軌道不平等處需要慢性的場(chǎng)合，由于速度不易控制，就對(duì)絞車、礦車或牽引的設(shè)備引起沖擊、造成礦車掉道等問題，一定程度上影響了安全高效生產(chǎn)。 針對(duì)井下特殊的環(huán)境，改造現(xiàn)有的無極繩絞車，利用液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)代替原來的防爆電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，使絞車能夠平穩(wěn)的起步，方便的調(diào)速，能夠針對(duì)不同的工況，使用不同的速度來運(yùn)行，得到安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、使用方便、節(jié)省人力、安全高效、運(yùn)行可靠的目的。 而液壓技術(shù)的發(fā)展，使液壓調(diào)速控制絞車更具有結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)便宜、起動(dòng)平穩(wěn)、調(diào)速方便、過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，特別是采用鼠籠式電機(jī)拖動(dòng)，使電控系統(tǒng)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了防爆要求。 關(guān)鍵詞：無極繩絞車 無極調(diào)速 液壓 Abstract Current use of endless rope winch belongs to start directly, without the performance of speed adjustment, in use, a smooth start can not control, when the car runs into a right-angled bend, variable slope or track inequality require chronic situations, because the speed is not easy to control, the winch, or traction. The device caused by impact, causing the car off the track and other issues, to some extent affected the safety and high efficiency production. According to the special environment, reforming the existing endless rope winch, hydraulic pump driven by hydraulic motor instead of the explosion-proof motor, to realize stepless speed regulation, so that the winch can smooth starting, convenient speed regulation, can according to the different conditions, using different speed of operation, has simple installation and maintenance, convenient use, labor saving, safe and efficient, reliable operation of the purpose of. And the development of hydraulic technology, the hydraulic speed control winch has compact structure, low cost, stable starting, convenient speed regulation, overload protection and other advantages, particularly the squirrel-cage motor, the control system is simple, achieve explosion-proof requirements. Key words: endless rope winch stepless speed regulation of smooth starting 目錄 前言 5 第一章 現(xiàn)有無極繩絞車總體概況和發(fā)展 6 1.1 無極繩絞車用途 6 1.2 傳統(tǒng)無極繩絞車各零件及工作原理 6 1.2.1 絞車 6 1.2.2 張緊裝置 8 1.2.3 梭車 9 1.2.4 輪組 10 1.3 傳統(tǒng)無極繩絞車存在的問題 12 1.4 國(guó)內(nèi)外防爆液壓絞車的發(fā)展 13 1.4.1 國(guó)外防爆液壓絞車的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì) 13 1.4.2 國(guó)內(nèi)防爆液壓絞車的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì) 14 第二章 傳統(tǒng)無極繩絞車改造方案 16 2.1絞車基本情況 16 2.2 存在問題 16 2.3 解決問題的方案 16 第三章 無極繩絞車驅(qū)動(dòng)工況分析和確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 20 3.1 載荷的組成和計(jì)算 20 3.1.1 工作載荷力矩Fg 20 3.1.2 軸頸摩擦力矩Tf 20 3.1.3 慣性力矩Ta 21 3.2 初選系統(tǒng)工作壓力 22 3.3 確定液壓泵的最大工作壓力Pp 23 第四章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 24 4.1 系統(tǒng)基本方案制定 24 4.1.1 制定調(diào)速方案 24 4.1.2 制定壓力控制方案 25 4.1.3 制定順序動(dòng)作方案 25 4.1.4 選擇液壓動(dòng)力源 26 4.2 繪制液壓系統(tǒng)圖 27 第五章 液壓元件的選擇 29 5.1 液壓泵的選擇 29 5.2 液壓馬達(dá)的選取 30 5.2.1 確定液壓馬達(dá)的流量 30 5.2.2 確定液壓馬達(dá)扭矩 30 5.2.3 計(jì)算液壓馬達(dá)的排量 30 5.2.4 選定液壓馬達(dá) 31 5.3 液壓閥的選擇 31 5.4 蓄能器的選擇 31 5.5 管道尺寸的確定 32 5.6 油箱容量的確定 34 第六章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 35 6.1 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 35 6.1.1 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率的計(jì)算 35 6.1.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率 37 第七章 減速器的選用 40 7.1 按減速器機(jī)械強(qiáng)度許用公稱輸入功率P1選用 40 7.1.1 確定減速器的負(fù)載功率P2 40 7.1.2 確定工況系數(shù)KA、安全系數(shù)SA 40 7.1.3 求計(jì)算功率P2c 41 7.1.4 求總傳動(dòng)比 41 7.2 校核熱功率 42 7.2.1 確定系數(shù)f1、f2、f3 42 7.2.2 計(jì)算熱功率P2t 42 第八章 減速器滾筒傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 44 8.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 44 8.2 按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 44 8.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 45 總結(jié) 47 致謝 48 參考文獻(xiàn) 49 附錄 50 前言 無極繩絞車作為一種新型高效的煤礦輔助運(yùn)輸設(shè)備，具有操作簡(jiǎn)單、安裝方便、投資少、費(fèi)用低、運(yùn)距長(zhǎng)、運(yùn)輸連續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)，很受煤礦的青睞。在煤礦井下其可取代多臺(tái)小絞車的接力運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)工作面設(shè)備、材料和煤炭不經(jīng)轉(zhuǎn)載的連續(xù)運(yùn)輸，簡(jiǎn)化了運(yùn)輸環(huán)節(jié)，減少了輔助人員，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)，提高了工作效率、運(yùn)行安全可靠。 目前使用的無極繩絞車屬于直接啟動(dòng)，無調(diào)速性能，在使用中，啟動(dòng)平穩(wěn)能不好，不能夠進(jìn)行調(diào)速，當(dāng)?shù)V車運(yùn)行到直角彎道、變坡點(diǎn)或軌道不平等處需要慢性的場(chǎng)合，由于速度不易控制，就對(duì)絞車、礦車或牽引的設(shè)備引起沖擊、造成礦車掉道等問題，一定程度上影響了安全高效生產(chǎn)。 通過了解JW-1200型無極繩絞車的適用場(chǎng)合、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各部件功能，液壓驅(qū)動(dòng)的相關(guān)理論。針對(duì)井下特殊的環(huán)境，改造現(xiàn)有的無極繩絞車，利用液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)代替原來的防爆電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，使絞車能夠平穩(wěn)的起步，方便的調(diào)速，能夠針對(duì)不同的工況，使用不同的速度來運(yùn)行，得到安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、使用方便、節(jié)省人力、安全高效、運(yùn)行可靠的目的。 第一章 現(xiàn)有無極繩絞車總體概況和發(fā)展 1.1 無極繩絞車用途 無級(jí)繩連續(xù)牽引車是一種新型的被迅速推廣的煤礦輔助運(yùn)輸裝備。以一臺(tái)無極繩絞車作為驅(qū)動(dòng)裝置，以鋼絲繩為牽引構(gòu)件，與張緊裝置、梭車、尾輪等配套設(shè)備一起構(gòu)成一套完整的無級(jí)繩連續(xù)牽引車運(yùn)輸系統(tǒng)，適合于有瓦斯和煤塵的煤礦井下工作面順槽和軌道港，實(shí)現(xiàn)材料、設(shè)備的長(zhǎng)距離連續(xù)高效運(yùn)輸，特別適合于大型綜采設(shè)備的連續(xù)運(yùn)輸。也可用于金屬礦井下和地面的軌道運(yùn)輸。 綜采工作面設(shè)備輔助運(yùn)輸以往一般使用的是小絞車和電瓶車聯(lián)合運(yùn)輸，需要投入大量的人力、物力，且作業(yè)人員安全系數(shù)低，事故率高，運(yùn)輸效率低，運(yùn)行費(fèi)用高；經(jīng)合理設(shè)計(jì)，再回風(fēng)巷安裝一臺(tái)無級(jí)繩連續(xù)牽引絞車，解決了長(zhǎng)距離運(yùn)輸巷道變坡多、拐彎大等問題。 1.2 傳統(tǒng)無極繩絞車各零件及工作原理 1.2.1 絞車 絞車是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源，采用機(jī)械傳動(dòng)，如附圖1，主要組成為: (1) 電機(jī)，為無極繩絞車提供動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)選用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)、功率為55—185KW、根據(jù)用戶需要可配置雙速電機(jī)或變頻電機(jī)。 (2) 底座，由結(jié)構(gòu)件焊接成整體。通過地腳螺栓與基礎(chǔ)固定。 (3) 減速箱，采用硬齒面齒輪。減速箱具有機(jī)械變速功能、可實(shí)現(xiàn)快慢兩種速度、快慢速比在2倍左右。如附圖2 (4) 滾筒部分，滾筒部分由小齒輪軸、大齒輪、主軸、卷繩筒及繩襯等組成。 (5) 聯(lián)軸器，聯(lián)軸器用于聯(lián)結(jié)電機(jī)和變速箱。 (6) 制動(dòng)裝置，有電力液壓推桿和手動(dòng)帶式二套制動(dòng)裝置。 (7) 齒輪罩，鐵皮制成固定于底座上，用以保護(hù)大小齒輪，以保證安全。 1.2.2 張緊裝置 無極繩運(yùn)輸系統(tǒng)為保證鋼絲繩有一定的初張力必須配置張緊裝置。本系統(tǒng)張緊裝置為重錘式，主要由框架、張緊繩輪、動(dòng)輪組、轉(zhuǎn)向輪、配重和防護(hù)網(wǎng)等組成。該裝置可吸收鋼絲繩系統(tǒng)由于彈性變形而伸長(zhǎng)的部分；同時(shí)，可為絞車提供尾張力,保證鋼絲繩在卷繩筒繩襯上有較穩(wěn)定的正壓力，促使絞車正常牽引，而不致鋼絲繩在卷繩筒上打滑。由于系統(tǒng)用于雙向運(yùn)輸，所以系統(tǒng)中設(shè)有兩組張緊裝置。張緊裝置有重力張緊、液壓張緊及電動(dòng)張緊三種形式，用戶可根據(jù)需要選配?？梢赃x用單繩張緊和雙繩張緊。 1.2.3 梭車 梭車是用來牽引礦車、平板車、材料車等車列，且具有固定鋼絲繩和儲(chǔ)存鋼絲繩等功能。 梭車主要有下列部分組成：車架、儲(chǔ)繩筒、車輪組件等。梭車帶防跑車制動(dòng)裝置，當(dāng)出現(xiàn)斷繩等危急情況時(shí)制動(dòng)裝置能卡住道軌枕木而使梭車及礦車等負(fù)載制動(dòng)住。梭車上裝有儲(chǔ)繩輪，可以根據(jù)巷道長(zhǎng)度隨時(shí)調(diào)整輸送距離。 (1) 車架：梭車車架主要有架體、碰頭組成，車架兩端是碰頭，車輪組件安裝在架體上，組成行走機(jī)構(gòu)，起行走和承重作用。 (2) 儲(chǔ)繩筒;梭車安裝有一個(gè)儲(chǔ)繩筒，可儲(chǔ)存鋼絲繩，以備巷道延深開采或縮短運(yùn)距之用。收繩時(shí)先拔出固定插鞘，再用手把搖轉(zhuǎn)儲(chǔ)繩筒，鋼絲繩逐漸纏繞于儲(chǔ)繩筒上，最后插入固定插銷。 (3) 可在梭車前面或后面串列2～4節(jié)礦車或2節(jié)平板車，運(yùn)輸矸石、支護(hù)材料和配件等輔助材料。如附圖3： (4) 鍥塊：梭車前后各有一個(gè)鍥塊，鋼絲繩兩端穿過鍥塊，擰緊鍥塊上的壓緊螺栓壓緊鋼絲繩，收放鋼絲繩時(shí)只需松開一個(gè)鍥塊，然后把鋼絲繩卷入或卷出儲(chǔ)繩筒，鍥塊起固定鋼絲繩作用。 1.2.4 輪組 為適應(yīng)起伏變化坡道，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)有輪組，既可防止鋼絲繩抬高時(shí)車輛掉道，又可避免鋼絲繩摩擦巷道底板。輪組的固定方法象礦用軌枕一樣通過螺栓固定在軌道下沿上。輪組安裝數(shù)量需根據(jù)巷道具體起伏變化程度設(shè)置。 尾輪固定在運(yùn)距的終端，支承整個(gè)系統(tǒng)的反力，并可隨工作面的推進(jìn)，可方便地移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)距的變化。注意：在運(yùn)輸支架時(shí)，須澆灌水泥基礎(chǔ)固定尾輪，其它情況可用錨桿或其它方法固定尾輪。如附圖4： 壓繩輪組：為適應(yīng)起伏變化坡道，設(shè)計(jì)有壓繩輪組，既可防止在過垂直彎道時(shí)因鋼絲繩抬高而引起車輛掉道，壓繩輪組分為主壓繩輪組和副壓繩輪組，在主壓繩輪組上通過彈簧把壓繩輪壓在鋼絲繩上，當(dāng)梭車通過時(shí)，梭車前端的牽引板分開兩壓繩輪，使梭車能順利通過。在副壓繩輪組上，壓繩輪直接固定在底架上。壓繩輪組的固定方法像礦用軌枕一樣通過螺栓固定在軌道下沿上。如附圖5： 平托輪：平托輪托在鋼絲繩的下面，平托輪為雙輪式（亦可采用兩個(gè)繩槽式托繩輪），可同時(shí)通過方向相反的兩根鋼絲繩，如附圖6： 彎道護(hù)軌裝置（有轉(zhuǎn)彎時(shí)需用）：為適應(yīng)轉(zhuǎn)彎巷道的運(yùn)輸需要，特別設(shè)計(jì)了一種專用的彎道護(hù)軌系統(tǒng)。 1.3 傳統(tǒng)無極繩絞車存在的問題 雖然無極繩絞車在使用過程中，優(yōu)點(diǎn)比較突出，但是目前無極繩絞車在實(shí)際使用中還存在著以下問題：①啟動(dòng)時(shí)，無極繩絞車的梭車沖擊太大；②在絞車的運(yùn)行過程中，絞車?yán)K張得較緊時(shí)，特別是在地質(zhì)條件變化較大時(shí)，車輛容易掉道；③在運(yùn)輸過程中，絞車?yán)K在張得較松時(shí)，特別是運(yùn)行到中間部位時(shí)，常出現(xiàn)鋼絲繩在繩襯中打滑，拉不動(dòng)車的現(xiàn)象；④在運(yùn)輸過程中對(duì)軌道質(zhì)量要求較高；⑤對(duì)地質(zhì)條件要求較平緩，當(dāng)軌道變化大于9°時(shí)，鋼絲繩容易摩擦到頂板；⑥對(duì)鋼絲繩的插接質(zhì)量要求較高，當(dāng)所埋繩頭不好時(shí)，極易拉出并損壞；⑦當(dāng)環(huán)境較復(fù)雜，特別是當(dāng)坡度大于9°時(shí)，在放無極繩絞車的絞車?yán)K時(shí)，危險(xiǎn)性較大，且絞車?yán)K在放的過程中容易打滑。 1.4 國(guó)內(nèi)外防爆液壓絞車的發(fā)展 1.4.1 國(guó)外防爆液壓絞車的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì) 礦井防爆絞車按其拖動(dòng)方式可分為電動(dòng)防爆和液壓防爆兩大類。國(guó)外由于電器技術(shù)水平較高，井下工程機(jī)械化程度高，一般巷道和硐室較大，設(shè)備安裝方便，較早的開始推廣應(yīng)用電動(dòng)防爆絞車，主要是繞線型電機(jī)轉(zhuǎn)子外接電子調(diào)速。其缺點(diǎn)為發(fā)熱 嚴(yán)重，占地面積大，電控系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，調(diào)整性差。隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，軸向柱塞式和徑向柱塞式液壓馬達(dá)系列產(chǎn)品推出，并逐漸用于井下提升設(shè)備和研制液壓防爆絞車。液壓防爆絞車具有結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)便宜、起動(dòng)平穩(wěn)、調(diào)速方便、過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，特別是采用鼠籠式電機(jī)拖動(dòng)，使電控系統(tǒng)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了防爆要求。在國(guó)外，液壓防爆絞車根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為兩大類：一類是采用低速大扭矩柱塞液壓馬達(dá)直接拖動(dòng)絞車卷筒的全液壓傳動(dòng)式；另一類是采用高速小扭矩柱塞液壓馬達(dá)經(jīng)減速器再拖動(dòng)絞車卷筒的液壓一機(jī)械傳動(dòng)式。 20世紀(jì)80年代初，歐洲一些國(guó)家開始推廣應(yīng)用液壓傳動(dòng)絞車。其優(yōu)點(diǎn)是采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)絞車卷筒，省去減速器，使絞車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。低速大扭矩柱塞液壓馬達(dá)有制造困難、傳動(dòng) 效率低、壽命短、噪聲大、維修費(fèi)用高等缺點(diǎn)。 20世紀(jì)80年代后期，日本、美國(guó)又開始推廣應(yīng)用液壓一機(jī)械傳動(dòng)絞車。其優(yōu)點(diǎn)是高速小扭矩液壓馬達(dá)具有制造容易、質(zhì)量穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)效率高、噪音低、體積小等。日本三井三池制作所引進(jìn)西德蓋特拉馬齊克公司和法國(guó)西克馬菲爾公司的高速液壓馬達(dá)，研制了卷簡(jiǎn)直徑為2米液壓防爆絞車，高速液壓馬達(dá)經(jīng)行星減速器傳動(dòng)卷筒，用操作手柄改變變量泵斜盤的角度來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。主電機(jī)采用鼠籠式電機(jī)，比繞線式電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、堅(jiān)固耐用及效率較高，而且無滑環(huán)，運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生火花，電控系統(tǒng)易實(shí)現(xiàn)防爆。鋼絲繩直徑為22.5 毫米，容繩量為1 100 m，最大靜張力為40 KN時(shí)提升速度為3.3 ?8m／s，靜張力為33 KN時(shí)最大提升速度為4m/s，主電機(jī)功率為160KW。由于液壓-機(jī)械傳動(dòng)絞車的優(yōu)點(diǎn)很多，在國(guó)外應(yīng)用廣泛并逐步向大型化發(fā)展。 1.4.2 國(guó)內(nèi)防爆液壓絞車的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)1975年提出研制防爆絞車，1981年國(guó)內(nèi)試制了第一臺(tái)1.2m液壓防爆絞車。其采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直聯(lián)卷筒的全液壓傳動(dòng)形式，通過的鼠籠防爆電機(jī)拖動(dòng)雙向變量斜軸式軸向柱塞泵旋轉(zhuǎn)，由柱塞泵和內(nèi)曲線低速大扭矩液壓馬達(dá)構(gòu)成閉式網(wǎng)路。當(dāng)工作泵的輸出油量變化，或改變油流方向時(shí)，液壓馬達(dá)也相應(yīng)地變化，實(shí)現(xiàn)卷筒增速、減速、停止或反轉(zhuǎn)。該結(jié)構(gòu)由液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)卷筒，省去減速器，使絞車結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。但是，目前國(guó)內(nèi)制造的低速大扭矩液壓馬達(dá)磨損后，提升絞車不能實(shí)現(xiàn)自鎖，則容易出現(xiàn)跑車現(xiàn)象。 洛陽礦山機(jī)械研究所設(shè)計(jì)有特色的液壓防爆絞車。其傳動(dòng)形式如圖， 絞車液壓系統(tǒng)由1臺(tái)高壓泵和多臺(tái)高速液壓馬達(dá)組成閉式回路，高速液壓馬達(dá)經(jīng)高精度硬齒面的行星減速器與卷筒連接，由液壓控制系統(tǒng)控制高壓泵的流量，實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的無級(jí)調(diào)速，從而達(dá)到控制負(fù)載提升或下放的工況。該防爆絞車壽命長(zhǎng)、效率高、噪聲小和不漏油，同時(shí)操作十分方便，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝硐室小，特別是主硐室跨度小，可以節(jié)省基建投資。該防爆絞車還具有速度顯示、過載、超載、減速點(diǎn)減速、閘瓦磨損、松繩、高壓油過壓、補(bǔ)油欠壓、控制油欠壓、短路、斷相、零位和方向保護(hù)環(huán)節(jié)。液壓冷卻系統(tǒng)采用水冷和風(fēng)冷兩種形式，可供用戶選擇。液壓站安裝在單獨(dú)的泵房?jī)?nèi)，改善了司機(jī)的工作環(huán)境。 第二章 傳統(tǒng)無極繩絞車改造方案 2.1絞車基本情況 1．絞車型號(hào)：JW1200型無極繩絞車。 2．生產(chǎn)廠家：山西臨汾天馬煤機(jī)有限責(zé)任公司 3．基本技術(shù)參數(shù)：電機(jī)功率55KW-6極，最大靜張力30KN，繩速：1.1米/秒。 2.2 存在問題 對(duì)于目前使用的無極繩絞車屬于直接起動(dòng)，無調(diào)速性能。在使用中，起動(dòng)平穩(wěn)性能不好，不能夠進(jìn)行調(diào)速，當(dāng)?shù)V車運(yùn)行到直角彎道、變坡點(diǎn)或軌道不平等處需要慢速運(yùn)行的場(chǎng)合時(shí)，由于速度不易控制，就對(duì)絞車、礦車或牽引的設(shè)備引起沖擊、造成礦車掉道等問題，一定程度上影響了安全高效生產(chǎn)。 針對(duì)井下特殊作業(yè)環(huán)境，改造現(xiàn)有無極繩絞車，使無極繩絞車能夠平穩(wěn)的起步，方便的調(diào)速，能夠針對(duì)不同的工況，使用不同的速度來運(yùn)行，達(dá)到安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、使用方便、節(jié)省人力、安全高效、運(yùn)行可靠的目的。 2.3 解決問題的方案 針對(duì)上述存在的問題，提出如下改造措施。 方案一： 即利用液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)代替原來的防爆電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。采用液壓泵產(chǎn)生的高壓油來驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)帶動(dòng)帶動(dòng)原減速器，再驅(qū)動(dòng)滾筒工作。保證起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)重載荷低速運(yùn)行，輕載荷高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 方案特點(diǎn)： 1）采用液壓傳動(dòng)。與傳統(tǒng)的電氣防爆相比，防爆性能優(yōu)越，尤其在煤礦井下等高瓦斯或易燃?xì)怏w的環(huán)境中，防爆十分可靠。 2）起動(dòng)平穩(wěn)。可空載零負(fù)荷起動(dòng)。 3）調(diào)速平穩(wěn)，可無級(jí)調(diào)速。能在最高速度范圍內(nèi)的任一速度下穩(wěn)定運(yùn)行。 4）操縱簡(jiǎn)單。司機(jī)用一個(gè)手柄就能控制絞車的加速、減速、制動(dòng)及停車。 電控功能概述 1) 具有系統(tǒng)具有超速、過卷等信號(hào)的檢測(cè)并實(shí)行停主泵保護(hù)及聲光報(bào)警功能。 2) 具有絞車運(yùn)行速度實(shí)、絞車升/降深度實(shí)、位置實(shí)時(shí)顯示功能。 3) 主泵的狀態(tài)檢測(cè)和啟動(dòng)/停止控制 4) 故障狀態(tài)檢測(cè)功能。 研究?jī)?nèi)容： 液壓系統(tǒng)相關(guān)元件的設(shè)計(jì)選型、性能試驗(yàn)。機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。針對(duì)無極繩絞車的使用工況，利用液壓系統(tǒng)調(diào)速性能高，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠的特點(diǎn)，與現(xiàn)有絞車的機(jī)械結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速、快慢速運(yùn)行。同時(shí)，結(jié)構(gòu)更加緊湊、性能更加可靠。 關(guān)鍵技術(shù) 主要是根據(jù)現(xiàn)有無極繩絞車的使用工況，選擇高可靠性的液壓元件。組合成驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計(jì)改進(jìn)現(xiàn)有的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以及電控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)預(yù)定的要求。 技術(shù)方案二： 針對(duì)起步不平穩(wěn)，無調(diào)速性的問題，提出一種較為經(jīng)濟(jì)的改造措施。 方案簡(jiǎn)述： 利用防爆電機(jī)加調(diào)速型液力偶合器來驅(qū)動(dòng)減速器和滾筒，實(shí)現(xiàn)輕載啟動(dòng)，起步平穩(wěn)、并無級(jí)調(diào)速。 調(diào)速型液力偶合器：是安裝在原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）和工作機(jī)之間的一種液力傳動(dòng)機(jī)械。它可在電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速恒定的條件下，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中，通過操縱勺管，對(duì)其輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)，并使電機(jī)的功率通過液力偶合器泵輪和渦輪之間工作油的循環(huán)流動(dòng)，平穩(wěn)而無沖擊地傳遞給工作機(jī)。 方案特點(diǎn)： 1）采用液力傳動(dòng)。通過控制液力偶合器的充油量來進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，從0到設(shè)定的最大速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 2）動(dòng)力機(jī)輕載啟動(dòng)功能（即“軟啟動(dòng)”），降低電機(jī)啟動(dòng)電流。 3）改造簡(jiǎn)單，與液壓傳動(dòng)來比較，不需要增加液壓泵站、液壓馬達(dá)電控系統(tǒng)等部件。結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。 4）維修維護(hù)保養(yǎng)方便。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、無機(jī)械磨損，能在環(huán)境惡劣的條件下工作，無需特殊維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)。 5）操縱簡(jiǎn)單。司機(jī)通過手動(dòng)或電動(dòng)控制液壓偶合器的勺管得伸縮就能控制絞車的加速、減速、制動(dòng)及停車。 6）柔性傳動(dòng)自動(dòng)適應(yīng)功能：液力偶合器以液體為工作介質(zhì)，介質(zhì)本身具有減沖緩震的功能，輸入與輸出之間無任何機(jī)械連接，所以傳動(dòng)柔和平穩(wěn)、減緩沖擊和隔離扭震。 研究?jī)?nèi)容： 液力偶合器在泵類機(jī)械、風(fēng)機(jī)上廣泛使用，使用效果良好，節(jié)電效果明顯、調(diào)速性能良好。在防爆提升絞車上也有使用，要把該偶合器運(yùn)用到無極繩絞車上，主要的研究?jī)?nèi)容有：無極繩絞車現(xiàn)場(chǎng)使用的載荷大小、性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)狀況的分析，速度控制性能的要求，根據(jù)載荷性質(zhì)和控制要求，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，選擇液力偶合器的類型、規(guī)格，并計(jì)算電動(dòng)機(jī)與偶合器的聯(lián)合運(yùn)行特性。并根據(jù)現(xiàn)有絞車的安裝尺寸和偶合器的安裝要求，設(shè)計(jì)配套的聯(lián)軸器、安裝機(jī)架等機(jī)械改造措施。 這里選取方案一對(duì)無極繩絞車做液壓調(diào)速裝置改造設(shè)計(jì)計(jì)算。 第三章 無極繩絞車驅(qū)動(dòng)工況分析和確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 3.1 載荷的組成和計(jì)算 3.1.1 工作載荷力矩Fg 常見的載荷力矩有被驅(qū)動(dòng)輪的阻力矩、液壓卷筒的阻力矩等 Tg=F 式中 F—最大靜張力30KN R—驅(qū)動(dòng)輪半徑1.2m Tg=30= 3.1.2 軸頸摩擦力矩Tf Tf= 式中 G—旋轉(zhuǎn)部件施加于軸徑上的徑向力G=60KN 摩擦系數(shù)，參考下表1選用μ=0.02 r—旋轉(zhuǎn)軸的半徑r=1.2m Tf=60 表1 摩擦系數(shù) 導(dǎo)軌類型 導(dǎo)軌材料 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 摩擦系數(shù) 滑動(dòng)導(dǎo)軌 鑄鐵對(duì)鑄鐵 啟動(dòng)時(shí) 低速 （） 高速 （） 0.15～0.20 0.1～0.12 0.05～0.08 滾動(dòng)導(dǎo)軌 鑄鐵對(duì)滾柱 淬火鋼導(dǎo)軌對(duì)滾柱 0.005～0.02 0.003～0.006 靜壓導(dǎo)軌 鑄鐵 0.005 3.1.3 慣性力矩Ta Ta=J=J 式中 行走機(jī)械一般取=0.5～1.5m取a=1.1m／ ==0.92 J—回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.）（m=400kg）=288kg／ 啟動(dòng)加速時(shí) =37.7N.m 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí) =37.44 N.m 減速制動(dòng)時(shí) =37 N.m 3.2 初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看出不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對(duì)于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選得高一些。具體選擇可參考表 2 和表 3。 表2 按載荷選擇工作壓力 載荷／kN 10～20 20～30 30～50 工作壓力／MPa 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 表3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)壓力 機(jī)床 家業(yè)機(jī)械 液壓機(jī) 機(jī)械類型 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 家業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 工作壓力／ MPa 0.8～2 3～5 2～8 8～10 10～18 20～32 根據(jù)上表選取系統(tǒng)工作壓力為16MPa 3.3 確定液壓泵的最大工作壓力Pp 式中 p1——液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力； ——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失。 Σp 的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪出管路圖時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取：管路簡(jiǎn)單、流速不大的，取 Σp=（0.2～0.5）MPa；管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)閥的，取 Σ△p=（0.5～1.5）MPa。這里取Σ△p=0.5MPa。 第四章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 4.1 系統(tǒng)基本方案制定 4.1.1 制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 　 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實(shí)現(xiàn)。 　　速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。 　　節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于這種系統(tǒng)必須用節(jié)流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場(chǎng)合。 　　容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。 　　容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 　節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起動(dòng)沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場(chǎng)合，旁路節(jié)流多用于高速。 　　調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 　　節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個(gè)封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 　　4.1.2 制定壓力控制方案 　　液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。 　　在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 　　在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 　　4.1.3 制定順序動(dòng)作方案 　　主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)的或人為的。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般用手動(dòng)的多路換向閥控制。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動(dòng)到一定位置時(shí)，通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵推動(dòng)電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動(dòng)作。行程開關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場(chǎng)合。 　　另外還有時(shí)間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延時(shí)繼電器發(fā)出電信號(hào)使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機(jī)床、擠壓機(jī)壓力機(jī)等場(chǎng)合。當(dāng)某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)，回路中的壓力達(dá)到一定的數(shù)值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)或打開順序閥使壓力油通過，來啟動(dòng)下一個(gè)動(dòng)作。 　　4.1.4 選擇液壓動(dòng)力源 　　液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 　　為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 　　油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 　　4.2 繪制液壓系統(tǒng)圖 　　整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動(dòng)作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 　　為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測(cè)元件（如壓力表、溫度計(jì)等）。 　　大型設(shè)備的關(guān)鍵部位，要附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時(shí)能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。 　　各液壓元件盡量采用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號(hào)的常態(tài)位置繪制。對(duì)于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。 　　系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動(dòng)作，注明各液壓元件的序號(hào)以及各電磁鐵的代號(hào)，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動(dòng)作表。 繪制出液壓原理圖如下 本系統(tǒng)采用液壓換向閥調(diào)速，通過外部壓力控制M型三位四通換向閥的移動(dòng)位置來控制方向閥的流量開度，如左圖調(diào)速過程中具有旁路或回路節(jié)流的調(diào)速特性，這種調(diào)速方案相比調(diào)速閥調(diào)速，能使用于功率較大速度穩(wěn)定性要求不高的機(jī)械，相比容積調(diào)速系統(tǒng)更簡(jiǎn)單安裝維護(hù)更方便，開始系統(tǒng)散熱更好，目前在大型工程機(jī)械中，運(yùn)用已越來越廣泛。 第五章 液壓元件的選擇 5.1 液壓泵的選擇 已知無極繩絞車所用電機(jī)為功率55KW-6極電機(jī)，根據(jù)電機(jī)功率知液壓泵驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)小于55千瓦，且接近電機(jī)功率的泵。有液壓系統(tǒng)原理圖知系統(tǒng)需要兩個(gè)泵提供動(dòng)力，且系統(tǒng)工作壓力為16兆帕。系統(tǒng)最大壓力16.5兆帕。 由上述條件在實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)里選取泵，為使液壓泵有一定壓力儲(chǔ)備，所選液壓泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25％～60％。 選得PEED-4131070／022型柱銷式葉片泵具體參數(shù)如下： 排量 （ml／r） 額定壓力（MPa） 輸出流量 （L／min） 驅(qū)動(dòng)功率 （kw） 轉(zhuǎn)速范圍 （r／min） 前泵 后泵 前泵 后泵 前泵 后泵 前泵 后泵 800～2500 69.9 21.6 21 21 91 23 41 13 5.2 液壓馬達(dá)的選取 5.2.1 確定液壓馬達(dá)的流量 式中 K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.1～1.3 取K=1.1 —液壓泵的輸出流量 =91L／min 5.2.2 確定液壓馬達(dá)扭矩 絞車驅(qū)動(dòng)扭矩為37.7N.m減速器常用單級(jí)傳動(dòng)比為3～6 機(jī)械效率0.95 5.2.3 計(jì)算液壓馬達(dá)的排量 式中 T—液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩載 —液壓馬達(dá)進(jìn)出口壓力差 5.2.4 選定液壓馬達(dá) 選取排量小的低速運(yùn)轉(zhuǎn)更穩(wěn)定。選得1QJM21-0.5型徑向球塞馬達(dá)，基本參數(shù)如下表 排量(L／r) 壓力（MPa） 轉(zhuǎn)速范圍（r／min） 額定輸出扭矩（N.m） 最大功率(W) 額定 尖峰 0.469 16 25 2～320 1175 14.3 5.3 液壓閥的選擇 （1）閥的規(guī)格 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求?？刂崎y的流量一般要選得比實(shí)際通過的流量大一些，必要時(shí)也允許有 20%以內(nèi)的短時(shí)間過流量。 （2）閥的型式 按安裝和操作方式選擇。 5.4 蓄能器的選擇 根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數(shù)。 （1） 液壓執(zhí)行元件短時(shí)間快速運(yùn)動(dòng)，由蓄能器來補(bǔ)充供油 其有效工作容積為 式中 l——液壓缸行程（m）； K——油液損失系數(shù)，一般取 K=1.2； A——液壓缸有效作用面積（m ） ——液壓泵流量（m /s） t——?jiǎng)幼鲿r(shí)間（s） （2） 蓄能器作應(yīng)急能源 其有效工作容積為： 式中 ——要求應(yīng)急液壓缸總的工作容積（） 有效工作容積算出后，根據(jù)有關(guān)蓄能器的相應(yīng)計(jì)算公式，求出蓄能器的容積，再根據(jù)其他性能 要求，即可確定所需蓄能器。 5.5 管道尺寸的確定 （1）管道內(nèi)徑計(jì)算 式中 ——通過管道內(nèi)的流量 υ——管內(nèi)允許流速（m/s），見表下表。 允許流速推薦值 管 道 推薦流速／(m／s) 液壓泵吸油管道 0.5～1.5,一般常取1以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5～2.6 計(jì)算出內(nèi)徑 d 后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子。 管 道 計(jì)算管內(nèi)徑（m） 選用管內(nèi)經(jīng)(mm) 液壓前泵吸油管道 0.034 40 液壓主系統(tǒng)壓油管道 0.017 20 液壓主系統(tǒng)回油管道 0.015 15 液壓后泵吸油管道 0.017 20 液壓控制系統(tǒng)壓油管道 0.0085 10 液壓控制系統(tǒng)回油管道 0.0075 8 （2）管道壁厚 δ 的計(jì)算 式中 p——管道內(nèi)最高工作壓力（Pa）； d——管道內(nèi)徑（m）； [σ]—— 管 道 材 料 的 許 用 應(yīng) 力（Pa），[σ]= ——管道材料的抗拉強(qiáng)度（Pa）； n——安全系數(shù)，對(duì)鋼管來說，p＜7MPa 時(shí)，取 n=8；p＜17.5MPa 時(shí)，取 n=6；p＞17.5MPa 時(shí)，取 n=4。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果和內(nèi)徑壓力選出管壁厚 管 道 選用管壁厚(mm) 液壓前泵吸油管道 4.5 液壓主系統(tǒng)壓油管道 2.5 液壓主系統(tǒng)回油管道 2 液壓后泵吸油管道 2.5 液壓控制系統(tǒng)壓油管道 1.6 液壓控制系統(tǒng)回油管道 1.6 5.6 油箱容量的確定 初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進(jìn)行校核。 油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為 式中 ——液壓泵每分鐘排除壓力油的容積() α——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見下表。 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) α 系統(tǒng)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機(jī)械 冶金機(jī)械 a 1～2 2～4 5～7 6～12 10 在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。 第六章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各回路形式、液壓元件及聯(lián)接管路等完全確定后，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。對(duì)一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來說，主要是進(jìn)一步確切地計(jì)算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)問題，對(duì)某些不合理的設(shè)計(jì)要進(jìn)行重新調(diào)整，或采取其他必要的措施。 6.1 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 6.1.1 液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率的計(jì)算 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式： （1） 液壓泵的功率損失 式中 ——工作循環(huán)周期（s）； z——投入工作液壓泵的臺(tái)數(shù)； ——液壓泵的輸入功率（W）； ——各臺(tái)液壓泵的總效率； ——第i臺(tái)泵工作時(shí)間（s）。 （2） 液壓執(zhí)行元件的功率損失 式中 M——液壓執(zhí)行元件的數(shù)量； ——液壓執(zhí)行元件的輸入功率（W）； ——液壓執(zhí)行元件的效率； ——第j個(gè)執(zhí)行元件工作時(shí)間（s）。 （3）溢流閥的功率損失 式中 ——溢流閥的調(diào)整壓力（Pa）； ——經(jīng)溢流閥流回油箱的流量（ （4）油液流經(jīng)閥或管路的功率損失 式中 △p——通過閥或管路的壓力損失（Pa）； ——通過閥或管路的功率損失（ 由以上各種損失構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 =++ + 上式適用于回路比較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，由于功率損失的環(huán)節(jié)太多，一一計(jì)算較麻煩，通常用下式計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 式中 是液壓系統(tǒng)的總輸入功率，是輸出的有效功率。 對(duì)于本系統(tǒng)來說，是整個(gè)工作循環(huán)中泵的平均輸入功率 其中 ——工作周期（s）； z——液壓泵的數(shù)量； ——第i臺(tái)泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率； ——第i臺(tái)泵工作時(shí)間（s）； 系統(tǒng)總輸出功率 式中 ——工作周期（s）； ——馬達(dá)外載扭矩（N.m） ——馬達(dá)外載轉(zhuǎn)速(rad／s) ——第i臺(tái)馬達(dá)工作時(shí)間（s） 總發(fā)熱功率為： 2.5kw 6.1.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率 前面初步求得郵箱的有效容積為1,按v=0.8abh求得郵箱個(gè)邊之積 Abh= 取a為1.25，b,h分別為1m 根據(jù)散熱公式 =1.8 =5.9 郵箱散熱功率為： 式中 ——郵箱散熱系數(shù)，查表a,取15 ——油溫和環(huán)境溫度之差 表a 郵箱散熱系數(shù) 冷卻條件 通風(fēng)條件很差 通風(fēng)條件良好 用風(fēng)扇冷卻 循環(huán)水強(qiáng)制冷卻 8～9 15～17 23 110～170 各種機(jī)械允許溫度（） 液壓設(shè)備類型 正常工作溫度 最高允許溫度 數(shù)控機(jī)床 30～50 55～70 一般機(jī)床 30～55 55～70 機(jī)車車輛 40～60 70～80 船舶 30～60 80～90 冶金機(jī)械、液壓機(jī) 40～70 60～90 工程機(jī)械、礦山機(jī)械 50～80 70～90 =2.66kw2.5kw 由此可見，油箱的散熱滿足散熱要求，無需加冷卻器。 第七章 減速器的選用 7.1 按減速器機(jī)械強(qiáng)度許用公稱輸入功率P1選用 7.1.1 確定減速器的負(fù)載功率P2 式中 ——絞車驅(qū)動(dòng)需要最大扭矩（N.m） ——絞車轉(zhuǎn)動(dòng)最大角速度(rad／s) 計(jì)算得 7.1.2 確定工況系數(shù)KA、安全系數(shù)SA 無極繩絞車運(yùn)輸時(shí)負(fù)荷為中等沖擊，減速器失效會(huì)引起生產(chǎn)線停產(chǎn)查下表1和2 表1 減速器的工況系數(shù) 原動(dòng)機(jī) 每日工作時(shí)間／h 輕微沖擊載荷U 中等沖擊載荷M 強(qiáng)沖擊載荷H 電動(dòng)機(jī) 汽輪機(jī) 水輪機(jī) 3 0.8 1 1.5 3～10 1 1.25 1.75 10 1.25 1 2 4～6缸的活塞發(fā)動(dòng)機(jī) ≤3 1 1.25 1.75 >3～10 1.25 1.5 2 >10 1.5 1.25 2.25 1～3缸的活塞發(fā)動(dòng)機(jī) ≤3 1.25 1.5 2 >3～10 1.5 1.75 2.25 >10 1.75 2 2.5 表2 減速器安全系數(shù) 重要性與安全要求 一般設(shè)備，減速器失效引起單機(jī)停產(chǎn)且已更換備件 重要設(shè)備，減速器失效引起機(jī)組、生產(chǎn)線或全廠停產(chǎn) 高度安全設(shè)備，減速器失效引起設(shè)備、人身事故 1.1～1.3 1.3～1.5 1.5～1.7 查的：=1.5 =1.4 7.1.3 求計(jì)算功率P2c 馬達(dá)正常轉(zhuǎn)速為180r／min，折算轉(zhuǎn)速為750r／min 7.1.4 求總傳動(dòng)比 式中 ——絞車驅(qū)動(dòng)需要最大扭矩（N.m） ——馬達(dá)輸出扭矩 求得 i=32 外部齒輪傳動(dòng)比為4 選得ZLY-125 i=8 =23kw 7.2 校核熱功率 7.2.1 確定系數(shù)f1、f2、f3 查表3，4，5 表3 環(huán)境溫度系數(shù)f1 環(huán)境溫度t／ 10 20 30 40 50 冷卻條件 無冷卻 0.88 1 1.15 1.35 1.65 循環(huán)油潤(rùn)滑冷卻 0.9 1 1.1 1.2 1.3 表4 負(fù)載率系數(shù)f2 小時(shí)負(fù)荷率（％） 100 80 60 40 20 1 0.94 0.86 0.74 0.56 表5 減速器公稱功率利用系數(shù) 功率利用系數(shù) 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8～1 1.25 1.15 1.1 1.05 1 取得： 7.2.2 計(jì)算熱功率P2t 查手冊(cè)得：ZLY-125,，只有采用盤狀管冷卻時(shí)，,因此可以選定： ZLY125- 8-減速器，采用油池潤(rùn)滑，盤狀水管通水冷卻潤(rùn)滑油 第八章 減速器滾筒傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 已知傳動(dòng)比為4，傳動(dòng)扭矩為37.7 8.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1) 根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2) 絞車為一般工作機(jī)器，速度要求不高，故選用7級(jí)精度。 3) 材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 4) 選小齒輪齒數(shù)Z1=50，大齒輪齒數(shù)Z2=4=200 8.2 按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:先由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 a) 試選載荷系 K=1.1. b) 計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T =4837.5N.m c) 齒寬系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.5選取齒寬系數(shù)d=1 d) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由公式 得出N = 由公式 得出N = 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) ； 。分別為0.95和1.05 e) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 安全系數(shù)S=1 3) 計(jì)算 a) 求 小齒輪直徑應(yīng)大于減速器輸出軸上齒輪直徑取 b) 試算齒輪模數(shù) 由 m=計(jì)算可得m，但按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)m=4 c) 計(jì)算主要尺寸。 1.分度圓 =200mm =mz2 =4×200=400mm 2.齒寬 B2 =80 mm B1= B2+5=85 mm 3.標(biāo)準(zhǔn)中心距a a=1/2×m(z1 +z2 )=500mm 4.齒頂圓直徑d 根據(jù)國(guó)標(biāo)有關(guān)數(shù)據(jù) 齒頂高h(yuǎn) = ha×m=4mm D1 = D1 +2ha =200+2×4=208mm D2 = D2 +2ha =800+2×4=808mm 8.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 滿足上述公式則合格 1>.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5《標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)YFa 》得出=2.65 Y =2.18 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5《標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Ysa 》得出=1.59 =1.80 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20得許用彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =500Mpa； =380Mpa 取安全系數(shù)S=1.3 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18《彎曲疲勞壽命系數(shù)》 與分別為0.87,0.95 由公式 代入數(shù)據(jù)比較得出齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格 總結(jié) 歷時(shí)十幾周的畢業(yè)設(shè)計(jì)在緊張有序中即將結(jié)束，回憶這個(gè)過程這段經(jīng)歷，感覺收益良多。 在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，使我深刻體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)踐的重要性，也使我更進(jìn)一步的掌握了平實(shí)所學(xué)到的理論知識(shí)。經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我能夠更好的將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，使我綜合運(yùn)用的能力得到了進(jìn)一步的提高。在設(shè)計(jì)中，我通過查閱書籍、上網(wǎng)得到了大量的資料，使我對(duì)設(shè)計(jì)的全過程和整個(gè)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的聯(lián)系有了更深一步的認(rèn)識(shí)。為我以后從事工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 當(dāng)我初涉設(shè)計(jì)時(shí)，主、客觀問題層出不窮，按著設(shè)計(jì)計(jì)劃，設(shè)計(jì)思路有序地進(jìn)行，圍繞無極繩絞車無級(jí)調(diào)速設(shè)計(jì)該題目，既了解了無極繩絞車的有關(guān)規(guī)范，又涉及到了專業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)了自己的專業(yè)，拓寬了知識(shí)面。 當(dāng)無數(shù)次的奔波于圖書館、教室時(shí)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不僅僅是設(shè)計(jì)，還包括了實(shí)踐、耐心、毅力。這也是學(xué)校、老師讓我們?cè)O(shè)計(jì)的目的所在。設(shè)計(jì)工作已經(jīng)結(jié)束，由于水平有限，難免出現(xiàn)不妥之處，懇請(qǐng)批評(píng)指正。 致謝 首先，我要感謝河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院，感謝機(jī)械系對(duì)我四年的培養(yǎng)，讓我學(xué)到了許許多多的知識(shí)。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，我得到了張益民老師和牛振華老師的精心指導(dǎo)。在此我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，是他們?cè)谖矣龅絾栴}時(shí)給我細(xì)心的指導(dǎo)。同時(shí)提供了許多有價(jià)值的參考資料。他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，使我深受啟發(fā)。在此，謹(jǐn)向張益民老師和牛振華老師致以衷心的感謝和深深的祝福。 在這四年的學(xué)習(xí)生活中，給我上課的其他老師和班上的同學(xué)們，也給予了我極大的支持和幫助，我將永遠(yuǎn)記住這份友情，并致以深深地謝意，同時(shí)對(duì)所有關(guān)心、支持和幫助過我的朋友們表示誠(chéng)摯的謝意！ 最后衷心感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師，謝謝你們！ 參考文獻(xiàn) [1] 邵俊鵬, 周德繁等.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)禁忌[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2008 [2] 劉忠.液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社.2009.8. [3] 焦生杰等.工程機(jī)械機(jī)電液一體化[M].北京：人民交通出版社.2000.11. [4] 蘇欣平, 劉士通等.工程機(jī)械液壓液力傳動(dòng)[M]. 北京：中國(guó)電力出版社.2010.2. [5] 張瀾, 弓海霞.新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京：人民郵電出版社. 2008.5. [6] 宋志安.基于MATLAB的液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2007.6. [7] 姜漢軍著.礦井輔助運(yùn)輸設(shè)備[M]. 北京：中國(guó)礦業(yè)出版社.2008.7. [8] 王成峰, 李華.無極繩絞車液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械.2011(12) [9] 程乃士.減速器和變速器設(shè)計(jì)與選用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006 [10] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007 [11] 張利平.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2010 [12] 張展. 聯(lián)軸器、離合器與制動(dòng)器設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009 附錄 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院