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EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 EBZ160掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 主要參數(shù)： 電動(dòng)機(jī)功率： 160KW 輸入轉(zhuǎn)速： 1475／735 rpm 輸出轉(zhuǎn)速： 47／23.5 潤(rùn)滑油： N320重負(fù)荷工業(yè)齒輪油 工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的特點(diǎn)及動(dòng)力元件的選擇 工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)有以下特點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)功率大，載荷變化范圍大，過(guò)硬巖石時(shí)短期過(guò)載運(yùn)行，且具有沖擊載荷；振動(dòng)較嚴(yán)重；要求傳動(dòng)裝置體積小，能調(diào)速。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，不僅要求工作機(jī)構(gòu)的截割頭具有一定的扭矩和轉(zhuǎn)速以截割煤巖，而且要求工作機(jī)構(gòu)的懸臂能夠上下和左右擺動(dòng)，以掘出整個(gè)巷道斷面，所以工作機(jī)構(gòu)一般都采用單機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)裝置具有單獨(dú)的傳動(dòng)系統(tǒng)。 截割頭的驅(qū)分電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩種。電動(dòng)機(jī)具有較好的短期過(guò)載能力，過(guò)載系數(shù)一般可達(dá)1.8～2.2，基本能適應(yīng)截割頭載荷變化的需要。其缺點(diǎn)是體積大，調(diào)速不便且需加設(shè)電氣保護(hù)裝置。采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。體積小，調(diào)速方便，但液壓馬達(dá)對(duì)沖擊載荷很敏感，液壓元件經(jīng)常、發(fā)生故障不能承受較大的短時(shí)過(guò)載。因此，目前掘進(jìn)機(jī)截割頭一般多為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 掘進(jìn)機(jī)特殊的工作條件，對(duì)選用工作機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)有一定要求： 1．為了兼顧噴霧滅塵，宜采用水冷電動(dòng)機(jī)，以改善散熱條件。在體積相同的條件下，采用水冷電動(dòng)機(jī)可提高功率25%左右。 2．功率較大的部分?jǐn)嗝嫦锏谰蜻M(jìn)機(jī)在采用外水冷同軸雙電動(dòng)機(jī)，以充分利用懸臂長(zhǎng)度，縮小電動(dòng)機(jī)橫向尺寸，適應(yīng)懸臂的外形使結(jié)構(gòu)緊湊。 3．為了調(diào)節(jié)截割頭轉(zhuǎn)速以適應(yīng)煤巖機(jī)械待性的變化宜選用雙速電機(jī)。 減速器設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 對(duì)于掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)而言，減速器是最復(fù)雜、制造精度要求最高的部件。除一般對(duì)減速器的要求之外，在選擇確定減速器的結(jié)構(gòu)時(shí)，值得注意的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)： 1．縱軸式截割頭的轉(zhuǎn)速一般為20～65r/min，橫軸式的在45～100rpm之間，而截割電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約為1470rpm，按此傳動(dòng)比進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通常采用2～4級(jí)減速。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)使靠近輸出軸的傳動(dòng)級(jí)具有較大的傳動(dòng)比，這樣可以降低傳動(dòng)裝置的其它高速級(jí)的平均載荷。 2．外伸縮懸臂的縱軸式工作機(jī)構(gòu)，由于減速器與電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器一起整體裝入伸縮沿架中，這就要求傳動(dòng)裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，并滿足一定的強(qiáng)度要求和減速比要求。因此，這種工作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)控置多采用行星齒輪傳動(dòng)，以滿足上述要求。因此，本次設(shè)計(jì)選用2K-H型傳動(dòng)行星減速器，并采用兩級(jí)減速。 3．選用行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)設(shè)均載機(jī)構(gòu)。對(duì)于采用三個(gè)行星齒輪的結(jié)論，中心輪浮動(dòng)均載效果好。即中心輪在三個(gè)行星輪間可自由地調(diào)節(jié)徑向位移，使幾個(gè)行星輪的載荷趨于均勻。 4．在工作機(jī)構(gòu)截割過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)過(guò)載以至堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的。這將造成掘進(jìn)機(jī)嚴(yán)重的故障。為此，減速器的設(shè)計(jì)應(yīng)從兩個(gè)方面考慮來(lái)解決這一問(wèn)題： （1）減速器的強(qiáng)度能夠滿足電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和動(dòng)載荷，即使電動(dòng)機(jī)過(guò)載以至堵轉(zhuǎn)，減速器也不至于出現(xiàn)故障。保證減速器無(wú)故障工作，給使用帶來(lái)很大方便。為克服沖擊載荷在減速器的輸入軸裝彈性聯(lián)軸器是有益的； （2）若減速軸強(qiáng)度不能滿足電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，必須設(shè)過(guò)載保護(hù)裝置如安全銷、壓緊彈簧、液壓或摩擦聯(lián)軸器等。采用壓緊彈簧不僅能保護(hù)過(guò)載、而且還使截割頭卸裝方便。旋緊螺栓，便可使軸與截割頭輪轂相連。若采用安全銷，更換必須方便。 1.行量齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1.1計(jì)算總傳動(dòng)比 2.根據(jù)表14-5-3知，需選用兩級(jí)NGW型行星齒輪減速傳動(dòng)方案。 1.2分配傳動(dòng)比 用角標(biāo)1表示高速級(jí)參數(shù)，2表示低速級(jí)參數(shù)。設(shè)高速級(jí)與低速級(jí)外嚙合齒輪材料，齒面硬度相同，則 l）計(jì)算參數(shù)E 式中： －行星輪數(shù)目； －載荷分布系數(shù)； －接觸強(qiáng)度的載荷分布系數(shù)。 －動(dòng)載系數(shù)； －齒面工作硬化系數(shù)。 取，，，，， 則 查圖 14-5-7得 2）高速級(jí)計(jì)算 配齒計(jì)算 查表14-5-3選擇行星輪數(shù)目，取，由于距可能達(dá)到的傳動(dòng)比極限值較遠(yuǎn)，所以可不檢驗(yàn)鄰接條件。 確定各輪齒數(shù) 查表 c=3 4 則 為改善嚙合質(zhì)量，提高承載能力，考慮角變位，則 由圖 14-5-4，得 ， 按接觸強(qiáng)度初算A－C傳動(dòng)的中心距和模數(shù) 輸入轉(zhuǎn)矩 設(shè)截荷不均勻系數(shù) 在一對(duì)A－C傳動(dòng)中，太陽(yáng)輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 齒數(shù)比 太陽(yáng)輪和行星輪材料用20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度60－62HRC（太陽(yáng)輪）和56－58HRC（行星輪），取， 取齒寬系數(shù)，載荷系數(shù)k＝2.4 則中心距為 模數(shù) 取 m＝5.5 則A－C傳動(dòng)未變位時(shí)的中心距 按預(yù)取中心嚙合角，可取A－C傳動(dòng)中心距變動(dòng)系數(shù) 則中心距 取實(shí)際中心距（圓整值） 3）計(jì)算A－C傳動(dòng)的實(shí)際中心距變動(dòng)系數(shù)和嚙合角 4）計(jì)算A－C傳動(dòng)的變位系數(shù) 由圖 14－1－4校核，，在許用區(qū)內(nèi)，可用 由圖14－1－4分配變位系數(shù)，得 5）計(jì)算C－B傳動(dòng)中心距變動(dòng)系數(shù) C－B傳動(dòng)的未變位時(shí)的中心距 6）計(jì)算C－B傳動(dòng)變位系數(shù) 因?yàn)椋? 7）對(duì)驗(yàn)算A－C傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度 a.中心輪分度圓名義切向力 取使用系數(shù) ，，，， ，， 則 因?yàn)? 所以安全。 b.變曲強(qiáng)度校核 中心輪檢算 式中：，，， 合格 行星輪檢算 式中，，， 合格 c.根據(jù)接觸強(qiáng)度計(jì)算來(lái)確定內(nèi)嚙輪材料 根據(jù)14－1－80的公式得 式中：－接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)， ； －潤(rùn)滑劑系數(shù)，； －速度系數(shù)， ； －粗糙度系數(shù)， ； －工作硬化系數(shù)，； －接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，。 因此，根據(jù)，選用40Cr，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間氣體氮化，表面硬度達(dá)52～55HRC即可。 8）低速級(jí)計(jì)算 低速級(jí)輸入轉(zhuǎn)矩 傳動(dòng)比 計(jì)算過(guò)程同高速級(jí)（略） 現(xiàn)只將設(shè)計(jì)結(jié)果列舉如下： 齒輪材料、熱處理及齒面硬度同高速級(jí)。 主要參數(shù)為： ，，，，， ，，， 截割減速機(jī)具體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 圖1截割減速機(jī) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是元件的選擇與系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一個(gè)合理的液壓系統(tǒng)，在技術(shù)上應(yīng)滿足機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度、動(dòng)作配合和傳動(dòng)功率的要求，在使用上要保證安全可靠，操作簡(jiǎn)便，維修容易，在經(jīng)濟(jì)上應(yīng)力求傳動(dòng)效率高，元件容易制造或購(gòu)置。為此，在設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)以前，首先應(yīng)明確掘進(jìn)機(jī)的負(fù)載特性，工況及使用要求，收集各種掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)，并分析各自的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題，運(yùn)用已掌握的液壓元件、基本回路和液壓系統(tǒng)的知識(shí)，擬定出也有資系統(tǒng)的方案，然后進(jìn)行液壓系統(tǒng)的計(jì)算，選擇和設(shè)計(jì)所用元件。通過(guò)方案的分析和比較，確定出一種最佳的液壓系統(tǒng)方案。 設(shè)計(jì)依據(jù) 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)包括： 1．掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu) 總體布置和工作原理，如機(jī)器結(jié)構(gòu)圖，各部分的布置、作業(yè)方式、作業(yè)和循環(huán)等，這些對(duì)液壓系統(tǒng)的元件選擇、計(jì)算及安裝是十分重要的。 2．掘進(jìn)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 如負(fù)載的大小和變化規(guī)律，工作速度的大小和變化范圍，生產(chǎn)率等，它們是確定液壓系統(tǒng)功率及選擇泵的執(zhí)行元件的依據(jù)。 3．主要技術(shù)要求 如調(diào)速范圍，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，系統(tǒng)允許溫度、效率、自動(dòng)化程度，以及安全保護(hù)要求等。 4．液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境 如溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊、污染、以及防爆等，特別要考慮潮濕。煤塵污染和降爆。 5．其它要求 對(duì)液壓系統(tǒng)元件及系統(tǒng)的外形尺寸、重量、經(jīng)濟(jì)性等要求。掘進(jìn)機(jī)工作空間狹窄，機(jī)器的外形尺寸受到嚴(yán)格限制，在選擇元件時(shí)必須給予重視。 巷道掘進(jìn)機(jī)在井下存在大量煤塵、巖粉和污水的惡劣條件下工作，地質(zhì)條件復(fù)雜多變、工作空間很小，掘進(jìn)機(jī)的調(diào)動(dòng)困難，掘進(jìn)工作的銜接對(duì)掘進(jìn)機(jī)效率影響很大，所有這些因素，都對(duì)掘進(jìn)機(jī)的工作適應(yīng)性和可靠性提出了較高的要求，因此，掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求： （1）液壓系統(tǒng)的工作可靠性要高； （2）要有靈敏的過(guò)載保護(hù)裝置，以防止掘進(jìn)機(jī)的液壓元件的損壞； （3）要能適應(yīng)負(fù)載變化大的要求，過(guò)載能力強(qiáng)，同時(shí)易于無(wú)級(jí)調(diào)速； （4）傳動(dòng)功率要大，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕； （5）控制方式簡(jiǎn)便集中，便于使用，維護(hù)和檢查。 工況分析及載荷計(jì)算 工況分析包括繪制負(fù)載、速度和功率變化規(guī)律的分析圖表，掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)是一個(gè)包括多個(gè)執(zhí)行元件的復(fù)雜系統(tǒng)，各執(zhí)行元件的工作順序和作業(yè)時(shí)間，充分地利用原動(dòng)機(jī)功率。 執(zhí)行元件上的外負(fù)載包括工作負(fù)載，摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載三部分。 對(duì)于液壓缸，外負(fù)載為 式中：－工作負(fù)載； －摩擦負(fù)載； －慣性負(fù)載。 對(duì)于液壓馬達(dá)，外負(fù)載為 式中：－工作負(fù)載扭矩； －摩擦阻力矩； －慣性力矩 液壓系統(tǒng)用油的選定 造成液壓系統(tǒng)故障的原因，70％以上是由于液壓油問(wèn)題造成的。因此，必須正確選擇液壓油的類型。根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的工作環(huán)境，所用液壓油，必須是適合于高壓系統(tǒng)的油類，要選用具有耐磨耗性、抗氧化性、潤(rùn)滑性等特性良好的油類。根據(jù)上述要求，本掘進(jìn)機(jī)選用液壓油類型為YB－N68抗壓抗磨潤(rùn)滑油。其性能指標(biāo)如下： 運(yùn)動(dòng)粘度：37～43 凝 點(diǎn)：≤ 25℃ 粘度指數(shù)：≥90 擬定液壓系統(tǒng) 液壓傳功系統(tǒng)的性能固然與所選元件密切相關(guān)，但這些元件按照什么方式組合具有很大靈活性，同樣的元件如果組合方式不同，就可能得到完全不同的使用效果。因此，液壓系統(tǒng)工作原理圖的擬定是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中很重要的一步。它表示系統(tǒng)的組成和工作原理的，也是選擇液壓元件，計(jì)算系統(tǒng)功率和最后確定液壓泵規(guī)格的依據(jù)。 1．初選系統(tǒng)壓力 同樣功率條件下，若系統(tǒng)壓力選得低，則流量大；反之，壓力高則流量小。；可見(jiàn)，系統(tǒng)壓力的大小，直接影響液壓元件的尺寸、型號(hào)、系統(tǒng)的重量、效率及制造、安裝工藝要求等。適當(dāng)?shù)靥岣呦到y(tǒng)壓力，對(duì)減小系統(tǒng)尺寸和重量是有利的，但對(duì)元件的制造精度，密封性、抗污染能力及強(qiáng)度要求提高了。因此，必須合理地選樣系統(tǒng)壓力。 根據(jù)實(shí)際情況，本掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)壓力初選為8～22MPa。 2．?dāng)M定主回路 初選系統(tǒng)的壓力后，就可以根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的負(fù)載及速度的性質(zhì)和其它要求擬定主回路。它包括確定執(zhí)行元件類型，確定回路調(diào)速方式和液壓泵的類型，選擇回路工作液體的循環(huán)方式等。 （l）執(zhí)行元件類型選擇 執(zhí)行元件有液壓缸和液壓馬達(dá)兩種。對(duì)于掘進(jìn)機(jī)來(lái)說(shuō)，常用油缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如掘進(jìn)機(jī)的支撐與推進(jìn)機(jī)構(gòu)，以及懸臂的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，裝載和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)的升降、行走裝置的張緊機(jī)構(gòu)等，用液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如行走機(jī)構(gòu)，裝載和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)等。 綜上所述，本掘進(jìn)機(jī)油缸采用雙作用單活塞式油缸，這些中高壓油缸一股無(wú)定型產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)要求參照典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。因?yàn)閮?nèi)曲線馬達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊體積小，輸出扭矩大，低速穩(wěn)定性好，而齒輪油馬達(dá)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，耐沖擊性好，所以本掘進(jìn)機(jī)采用這兩種油馬達(dá)。 （2）確定調(diào)速方式 液壓系統(tǒng)調(diào)速方式分為容積調(diào)速、節(jié)流調(diào)速及兩種合成的聯(lián)合調(diào)速。 掘進(jìn)機(jī)選擇調(diào)速方案要考慮的因素很多，一般可根據(jù)以下幾個(gè)原則： a．根據(jù)壓力，速度和負(fù)載變化的特點(diǎn)選擇 壓力高、功率大的可選容積調(diào)速，反之選節(jié)流調(diào)速。要求達(dá)到微小的低速時(shí)，應(yīng)選節(jié)流調(diào)速，負(fù)載變化較大，只影響速度的穩(wěn)定性，如要求速度的穩(wěn)定性較高，在選擇調(diào)速方法時(shí)應(yīng)例時(shí)考慮速度穩(wěn)定的方法；選擇調(diào)速方法時(shí)，還應(yīng)考慮負(fù)載的變化是恒功率，還是恒扭矩的特性。 b．根據(jù)工作條件選擇 要特別注意液壓系統(tǒng)的振動(dòng)、噪音和發(fā)熱等造成的一些不良影響，節(jié)流調(diào)速會(huì)導(dǎo)致油液的嚴(yán)重發(fā)熱，在這種情況下，即使功率不大也要考慮選用容積調(diào)速。 c．根據(jù)成本費(fèi)用選擇 由于掘進(jìn)機(jī)各部分的動(dòng)作比較多，負(fù)載特性也不一樣。所以液壓系統(tǒng)較復(fù)雜，另外，對(duì)于多泵系統(tǒng)，也可根據(jù)各執(zhí)行元件的工作順序來(lái)獲得不同的速度。 （3）油泵型式的選擇。 油泵的選擇除了考慮其壓力能否滿足要求外，還應(yīng)考慮效率，質(zhì)量及外型尺寸，污染敏感性，自吸能力，調(diào)節(jié)特性，噪聲以及成本和維修方便等因素。因?yàn)榈蛪合到y(tǒng)不易污染環(huán)境，污物對(duì)其影響也不大，比高壓系統(tǒng)的維修最小，工作較可靠，使用壽命長(zhǎng)。因此，本掘進(jìn)機(jī)采用齒輪泵的低壓系統(tǒng)。 （4）回路循環(huán)方式選擇 倔進(jìn)機(jī)的工作條件是煤塵和巖粉較多，通風(fēng)條件差，機(jī)器的體積受工作面空間的嚴(yán)格限制。由于掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)多為泵－缸系統(tǒng)和泵－馬達(dá)組成的混合系統(tǒng)，油泵向二個(gè)以上的執(zhí)行元件供液的組合系統(tǒng)，所以本掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)采用開(kāi)式系統(tǒng)。 3．操縱控制回路的擬定 根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的性能和各基本回路的作用，擬定出滿足換向，調(diào)壓，平衡，鎖緊，緩沖，制動(dòng)以及安全保護(hù)等要求的操縱回路。 掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)中油缸數(shù)量較多，宜采用多路換向閥進(jìn)行集中控制。截割機(jī)構(gòu)和鏟板為懸臂結(jié)構(gòu)，為使工作平穩(wěn)，無(wú)沖擊振動(dòng)，需采用只有背壓的平衡回路。工作機(jī)構(gòu)的伸縮，升降、水平回轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)載機(jī)的升降以及鏟板升降等都用雙作用油缸，由此應(yīng)采用換向閥的換向回路，液壓驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)的左右履帶使用帶分流閥的同步回路，當(dāng)油箱體積因受空間限制無(wú)法增大時(shí)，需設(shè)冷卻裝置。 4．液壓系統(tǒng)的擬定 把主回路及操縱控制回路組合起來(lái)，即構(gòu)成了液壓系統(tǒng)，但是在組合過(guò)程中，必須考慮回路之間的相互聯(lián)系和匹配問(wèn)題，防止系統(tǒng)中的沖擊和發(fā)熱、系統(tǒng)短期不工作時(shí)的卸載、油缸的選擇和過(guò)濾以及監(jiān)測(cè)儀表的配備等問(wèn)題。只有這樣，才 能設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、合理的液壓系統(tǒng) 根據(jù)上面掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，設(shè)計(jì)了EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)，其工作原理如圖2所示。 圖 2 EBZ160掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 EBZ160掘進(jìn)機(jī)除截割機(jī)構(gòu)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)之外，其余裝運(yùn)、行走等機(jī)構(gòu)都采用液壓傳動(dòng)。泵站由一臺(tái)55KW電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一臺(tái)CBZ2050／2040／2032三聯(lián)泵和一臺(tái) CBZ2063／2050雙聯(lián)泵。這兩臺(tái)泵分別向液壓系統(tǒng)中的單聯(lián)閥ZL15E－YW，ZL20E－YW，ZL20E－YW－J，雙聯(lián)閥ZL20E－YTYT和七聯(lián)閥ZL15E1－0T04T04T0T0T04T04T供油。油箱容量為500L，裝有過(guò)濾器和冷卻器等輔助裝置，以保證液壓系統(tǒng)工作安全可靠。 （1）裝運(yùn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng) 裝運(yùn)機(jī)構(gòu)液壓控制裝置由星輪馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)中間輸送機(jī)的第一運(yùn)輸機(jī)馬達(dá)和控制鏟板上下擺動(dòng)的油缸組成。 （2）行走機(jī)構(gòu) 由圖可見(jiàn)，雙聯(lián)泵右側(cè)泵和三聯(lián)泵右側(cè)泵輸出的高壓油都通往雙聯(lián)換向閥ZL20E－YTYT，當(dāng)該換向閥部處于中間位置時(shí)，高壓油以溢流閥回油箱；當(dāng)該閥處于右側(cè)位或左側(cè)位時(shí)，高壓油通過(guò)單向閥頂開(kāi)油馬達(dá)的彈簧制動(dòng)閘，由高壓油驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)的左右驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，使掘進(jìn)機(jī)行進(jìn)，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)停止行走時(shí)，彈簧張力使油馬達(dá)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，防止掘進(jìn)機(jī)下滑。 （3）懸臂升降、回轉(zhuǎn)及推進(jìn)油缸 三聯(lián)泵中間的油泵輸出的高壓油通往七聯(lián)閥換向閥1，當(dāng)其處于中間位置時(shí)，截割機(jī)構(gòu)升降油缸不動(dòng)作。當(dāng)該閥處于右側(cè)位置時(shí)，高壓油進(jìn)入油缸的下腔，截割機(jī)構(gòu)向上擺動(dòng)，當(dāng)該閥處于左側(cè)位置時(shí)，高壓油進(jìn)入油缸上腔，油缸向下擺動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)過(guò)程中的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，在截割油缸前部安裝了安全平衡閥。 當(dāng)七聯(lián)閥換向閥2處于中間位置時(shí)，回轉(zhuǎn)油缸不動(dòng)，當(dāng)換向閥處于主或右側(cè)位置時(shí)，高壓油進(jìn)入水平回轉(zhuǎn)油缸的下腔和下腔，截割頭實(shí)現(xiàn)左右擺動(dòng)。 當(dāng)七聯(lián)閥換向閥3處于中間位置時(shí)，截割頭伸縮油缸不動(dòng)，當(dāng)換向閥處于右側(cè)位置時(shí)，高壓油進(jìn)入油缸下腔，油缸伸出，當(dāng)處于左側(cè)位置時(shí)，油缸縮回。 （4）起重油缸 當(dāng)七聯(lián)閥換向閥5處于中間位置時(shí)，后支撐油缸不動(dòng)，當(dāng)換向閥處于右側(cè)位置時(shí)，兩個(gè)后支撐油缸下腔進(jìn)入高壓油液，兩個(gè)油缸活塞桿同時(shí)伸出，掘進(jìn)機(jī)后部被抬起，行走機(jī)構(gòu)后部履帶離開(kāi)地面，當(dāng)換向閥處于左側(cè)位置時(shí)，活塞桿縮回，履帶著地。 （5）噴霧泵油馬達(dá)的控制 三聯(lián)泵左側(cè)油泵輸出的高壓油經(jīng)單聯(lián)閥ZL15E－YW，由其控制驅(qū)動(dòng)噴霧的馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，向內(nèi)噴霧噴嘴提供高壓水。 （6）系統(tǒng)壓力的調(diào)節(jié) 由圖可見(jiàn)，每個(gè)換向閥組成都裝有溢流閥，以便調(diào)節(jié)該閥向供油油泵輸出壓力，以適應(yīng)掘進(jìn)巷道的條件變化。需要調(diào)壓時(shí)，先將溢閥保護(hù)罩卸下，再將死頭螺母卸下，用六萬(wàn)扳手調(diào)節(jié)螺栓，若往里擰入，則壓力升高，若反方向調(diào)節(jié)螺栓，則壓力下降。 掘進(jìn)機(jī)的穩(wěn)定性分析與計(jì)算 穩(wěn)定性是指掘進(jìn)機(jī)在規(guī)定方向行走和工作時(shí)不發(fā)生翻倒或側(cè)滑的能力。它不僅關(guān)系到行走和工作的安全、機(jī)器的生產(chǎn)率，而且還直接影響截齒、機(jī)械聯(lián)接與傳動(dòng)元件、以及電氣元件和液壓元件的壽命，是評(píng)價(jià)懸臂式掘進(jìn)機(jī)使用性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，只有具有良好的穩(wěn)定性，才能保證機(jī)器性能的充分發(fā)揮。 1．行走時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算 （l）極限傾翻角 掘進(jìn)機(jī)在上山、下山、橫向傾斜停留及行走時(shí)的極限傾翻角由下式確定： 式中－上山（坡）極限傾翻角； －下山（坡）極限傾翻角； －橫向極限傾翻角； a－掘進(jìn)機(jī)重心至履帶后輪軸心線距離； b－掘進(jìn)機(jī)重心至履帶前輪軸心線距離； e－掘進(jìn)機(jī)重心至履帶邊緣的距離； h－掘進(jìn)機(jī)重心離地高度。 取，，， 則 （2）下滑臨界坡度角 在掘進(jìn)機(jī)發(fā)生傾翻之前，若履帶板與巷道底板附著力不足，則可能導(dǎo)致機(jī)器下滑或靠幫，履帶板與巷道底板的附著力為： 式中－履帶板與巷道底板的附著力； －履帶板與底板的附著系數(shù)； －掘進(jìn)機(jī)的重力； －巷道坡度角。 取，, 則 使機(jī)器產(chǎn)生下滑的力是與底板平行的重力分力，即 若二力平衡，即＝可求得下滑的臨界坡度角 為保證掘進(jìn)機(jī)在坡道上停留及行走的穩(wěn)定性，機(jī)器的極限傾翻角和下滑臨界 坡度均要大于機(jī)器設(shè)計(jì)的適應(yīng)坡度。 2．截割時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算 掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定性是按照回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和推進(jìn)機(jī)構(gòu)在截割頭上產(chǎn)生的力分析掘進(jìn)機(jī)穩(wěn)定性的方法。 掘進(jìn)機(jī)截割煤巖的的受力如圖3所示。 圖3掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)受力分析 a）縱向截割 b）橫向截割 c）軸向鉆進(jìn) （l）縱向截割（上下截割） 當(dāng)截割頭向上截割時(shí)（圖3a），極限傾翻力矩為： 根據(jù)液壓缸壓力計(jì)算和機(jī)器外形尺寸，并考慮平衡閥1/4的壓力損失， 得, 則 加機(jī)器自重產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩為： 當(dāng)截割頭向下截割時(shí)，極限傾翻力矩為 根據(jù)液壓缸壓力計(jì)算和機(jī)器外形尺寸，并考慮平衡閥1/4的壓力損失， 得, 則 這時(shí)的穩(wěn)定力矩為 式中，－分別為截割頭向上、向下截割時(shí)的阻力，其值取為：大小與截割頭縱向進(jìn)給力相等，方向相反； c－履帶前輪軸心線至鏟板前緣的距離； e－鏟板前緣至截割頭載荷中心的水平距離。 顯然，兩種情況下的穩(wěn)定條件為， 由上分析可知：，。顯然，機(jī)器向下截割時(shí)穩(wěn)定性不及向上截割時(shí)。為了使兩種工況的穩(wěn)定性程度接近，在整體布置時(shí)應(yīng)使機(jī)器重心位于履帶中心稍偏前，即a＞b。 根據(jù)以上計(jì)算，合格。 （2）橫向截割（左右截割） 掘進(jìn)機(jī)橫向截割時(shí)，最不利的狀況是截割頭位于最高位置，這時(shí)機(jī)器的受力如圖 3 b所示。其極限傾翻力矩為： 根據(jù)液壓缸壓力計(jì)算和機(jī)器外形尺寸，并考慮平衡閥1/4的壓力損失， 得 則 式中－截割頭橫向截割時(shí)的阻力，取其大小與橫向送給力相等方向相反； －截割頭最高位置時(shí)載荷中心距底板的高度。 這時(shí)，機(jī)器的穩(wěn)定力矩為： 掘進(jìn)機(jī)橫向截割時(shí)的穩(wěn)定條件： 根據(jù)以上計(jì)算，合格 實(shí)際上，由于截割頭載荷中心在縱向方向距機(jī)器重心較遠(yuǎn)，加上機(jī)器與底板的附著力較小，所以不會(huì)出現(xiàn)橫向傾翻，只能造成機(jī)器的水平橫向擺動(dòng)的不穩(wěn)定狀況。這將使截割頭產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象，造成橫向進(jìn)刀困難以至無(wú)法實(shí)觀。 （3）軸向鉆進(jìn) 截割頭軸向鉆進(jìn)時(shí)的受力如圖3c所示 極限傾翻力矩為： 穩(wěn)定力矩為： 顯然，這時(shí)的穩(wěn)定條件為： 式中－截割頭的推進(jìn)阻力，若靠行走機(jī)構(gòu)推進(jìn)，取其為行走機(jī)構(gòu)的牽引力，如果靠伸縮機(jī)構(gòu)推進(jìn)，取為伸縮油缸的推力； －截割頭擺動(dòng)中心至底板的距離。 行走機(jī)構(gòu)得牽引力為2105N，伸縮油缸得推力為2.46105N 取 則 根據(jù)以上計(jì)算，合格 由上分析可知，作用在掘進(jìn)機(jī)上的外力，對(duì)掘進(jìn)機(jī)可能產(chǎn)生兩種力矩：一種是使掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)生傾翻趨勢(shì)的傾翻力矩；另一種是使掘進(jìn)機(jī)趨于穩(wěn)定的穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩與傾翻力距之比，稱為穩(wěn)定比，即 當(dāng)K＞1時(shí)，機(jī)器穩(wěn)定；當(dāng)K＜1時(shí)，掘進(jìn)機(jī)傾翻；當(dāng)K＝1時(shí)，掘進(jìn)機(jī)處于將要傾翻而又未傾翻的臨界狀態(tài)。對(duì)本掘進(jìn)機(jī)，取K＝1.3。因此，可保證掘進(jìn)機(jī)在截割過(guò)程中有很好的穩(wěn)定性。 a.縱向截割（上下截割） 當(dāng)截割頭向上截割時(shí) 當(dāng)截割頭向下截割時(shí) b.橫向截割（左右截割） c.軸向鉆進(jìn) 根據(jù)計(jì)算可知，EBZ160掘進(jìn)機(jī)有很好的穩(wěn)定性。 掘進(jìn)機(jī)行走速度及牽引力計(jì)算 掘進(jìn)機(jī)行走速度的計(jì)算 1）當(dāng)兩泵同時(shí)供油時(shí) v=n電* （q泵/q馬)*i減*Z*b節(jié)*η泵*η馬 v-行走速度（m/min） n電-電機(jī)轉(zhuǎn)速1470r/min q泵-泵的額定排量（50+63）=113mL/S q馬-馬達(dá)的額定排量(300x2)=600mL/S i減-減速機(jī)減速比 67.34 Z-傳動(dòng)輪齒數(shù) 10.5 b-鏈條節(jié)距 190mm η泵-泵的容積效率 0.94-1 η馬-馬達(dá)的容積效率 0.95-1 則 V=8.2-7.3(m/min) 2）當(dāng)單泵供油時(shí) v=n電* （q泵/q馬)*i減*Z*b節(jié)*η泵*η馬 v-行走速度（m/min） n電-電機(jī)轉(zhuǎn)速1470r/min q泵-泵的額定排量63mL/S q馬-馬達(dá)的額定排量(300x2)=600mL/S i減-減速機(jī)減速比 67.34 Z-傳動(dòng)輪齒數(shù) 10.5 b-鏈條節(jié)距 190mm η泵-泵的容積效率 0.94-1 η馬-馬達(dá)的容積效率 0.95-1 則 V=4.57-4.08(m/min) 掘進(jìn)機(jī)牽引力的計(jì)算 單馬達(dá)提供牽引力為 F=T液 *η機(jī)*i減/L T液＝P*q*η馬/2π＝16*300*0.98/2*3.14=749N.m i減-減速機(jī)減速比 67.34 η機(jī)-減速機(jī)機(jī)械效率 0.9８ L -力臂　0.407m 則F＝121447N 　2F=２*121447=242894N 截割頭伸縮油缸計(jì)算 1．校合活塞桿直徑： －液壓缸的最大推力（或拉力） （） －材料的屈服強(qiáng)度 （） －安全系數(shù) －活塞桿直徑 （） 此時(shí)，考慮掘進(jìn)機(jī)下16坡，取，， 則 合格 2．校合缸筒體壁厚： 時(shí) －最大允許壓力（） －缸筒材料的許用應(yīng)力() －缸筒材料的屈服強(qiáng)度（） －安全系數(shù) 取，， 合格 - 21 -