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文檔簡介
1、<p><b> 目錄</b></p><p> 1 緒 論3</p><p> 2 絞車的選型計(jì)算與設(shè)計(jì)5</p><p><b> 2.1設(shè)計(jì)參數(shù)5</b></p><p> 2.2絞車鋼絲繩的布局5</p><p> 2.3選擇鋼絲繩
2、5</p><p> 2.3.1每米鋼絲繩質(zhì)量的計(jì)算5</p><p> 2.3.2驗(yàn)算鋼絲繩的安全系數(shù)6</p><p> 2.4絞車的選擇和計(jì)算主軸的結(jié)構(gòu)尺寸7</p><p> 2.4.1預(yù)選絞車滾筒的直徑7</p><p> 2.4.2絞車的最大靜張力及最大靜張力差的計(jì)算7</p&g
3、t;<p> 2.4.3絞車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)8</p><p> 2.5主軸承的選擇15</p><p> 2.6滑輪組的設(shè)計(jì)15</p><p> 2.6.1滑輪主要尺寸15</p><p> 2.6.2滑輪強(qiáng)度驗(yàn)算16</p><p> 2.6.3滑輪組設(shè)計(jì)17</p>
4、<p> 2.7預(yù)選絞車使用的電動(dòng)機(jī)17</p><p> 2.8設(shè)計(jì)的驗(yàn)算計(jì)算18</p><p> 3總體方案設(shè)計(jì)19</p><p> 3.1絞車的控制要求19</p><p> 3.2絞車房的布局19</p><p> 3.3根據(jù)減速器選擇的不同,絞車的布局也會(huì)不同20<
5、;/p><p> 4 減速器的選用20</p><p><b> 4.1減速器20</b></p><p> 4.1.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配20</p><p> 4.1.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算21</p><p> 4.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)23</p><p>
6、; 5 聯(lián)軸器和制動(dòng)器的選型28</p><p> 5.1電動(dòng)機(jī)與減速器的輸入軸處的聯(lián)軸器28</p><p> N工作轉(zhuǎn)速,r/min28</p><p> 5.2絞車電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)器29</p><p> 5.3盤形制動(dòng)器的選型30</p><p> 5.3.1正壓力30</p>
7、;<p> 5.3.2最大工作油壓31</p><p> 5.3.3盤形制動(dòng)器選型結(jié)果及其參數(shù)31</p><p> 5.4液壓站的設(shè)計(jì)32</p><p> 5.4.1液壓站的組成32</p><p> 5.4.2液壓站的結(jié)構(gòu)32</p><p> 5.4.3液壓站的工作原理33
8、</p><p> 5.4.4電液調(diào)壓裝置的作用33</p><p> 5.4.5液壓站元件的選型和計(jì)算33</p><p> 6 深度指示器的選型41</p><p> 6.1絞車的深度指示器的用途41</p><p> 6.2絞車用深度指示器類型41</p><p>
9、7 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)42</p><p> 7.1可編程序控制器(PLC)的特點(diǎn)及應(yīng)用42</p><p> 7.2 PLC的選型44</p><p> 7.2.1牽引絞車系統(tǒng)的工作情況44</p><p> 7.2.2系統(tǒng)配置44</p><p> 7.2.3系統(tǒng)控制圖46</p>
10、;<p> 7.2.4I/O接線圖和I/O分配表46</p><p> 7.2.5 編碼器的選型48</p><p> 7.2.6參數(shù)脈沖化的計(jì)算49</p><p> 7.2.7電氣接線51</p><p> 7.2.8操作臺(tái)的設(shè)計(jì)51</p><p> 7.2.9程序設(shè)計(jì)52&
11、lt;/p><p> 7.2.10提高系統(tǒng)可靠性的措施53</p><p><b> 8 結(jié)論53</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)55</b></p><p><b> 附錄157</b></p><p><b> 附
12、錄260</b></p><p><b> 致 謝67</b></p><p><b> 1 緒 論</b></p><p> 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是對(duì)纜車式活動(dòng)泵房的牽引絞車的控制系統(tǒng)的改進(jìn),利用PLC技術(shù)使其控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠,并且易于維修。本設(shè)計(jì)的意義是使用軟件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的硬件電氣的功能。&
13、lt;/p><p> 對(duì)于絞車及其控制系統(tǒng)的發(fā)展如下:</p><p> 國內(nèi)有移動(dòng)組合式全數(shù)字變頻防爆絞車控制系統(tǒng), 對(duì)于變頻調(diào)速技術(shù)和PLC控制技術(shù)已經(jīng)非常成熟,但還沒有將變頻調(diào)速技術(shù)和PLC 控制技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于井下防爆絞車控制的報(bào)道。究其原因:</p><p> 一、現(xiàn)有的國內(nèi)外生產(chǎn)的變頻器大多不適應(yīng)我國煤礦井下生產(chǎn)所用660V電壓等級(jí);</p>
14、<p> 二、現(xiàn)有的變頻器和PLC控制器均不防爆,不能滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井井下工況的要求;</p><p> 三、國內(nèi)外生產(chǎn)的隔爆變頻器普遍采用油浸或水冷散熱方式,體積龐大、價(jià)格高、不便于安裝和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù);</p><p> 四、沒有適用于井下提升機(jī)的變頻器控制的應(yīng)用軟件和PLC控制應(yīng)用軟件。移動(dòng)組合式全數(shù)字四象限變頻防爆絞車控制系統(tǒng)較好地解決了以上的問題。&
15、lt;/p><p> 在國外,鉆機(jī)制造商德國Wirth公司、Bentec公司以及美國Varco公司擁有先進(jìn)的絞車控制技術(shù)、電動(dòng)機(jī)四象限傳動(dòng)技術(shù)以及電子(自動(dòng)) 司鉆控制技術(shù)。這些絞車控制系統(tǒng)能根據(jù)鉆壓、機(jī)械鉆速、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和扭矩等參數(shù)控制鉆井鋼絲繩的連續(xù)遞送以保持穩(wěn)定的鉆井狀態(tài), 進(jìn)而大大提高鉆井效率。如:</p><p> 一、德國Wirth公司齒輪傳動(dòng)絞車</p><
16、p> 德國Wirth公司新一代齒輪傳動(dòng)絞車采用四象限控制技術(shù),配有2臺(tái)或3臺(tái)直流或交流電動(dòng)機(jī),能平穩(wěn)地減速和停止下降或上升的載荷,在不超過設(shè)備使用限制的情況下,直流和交流電動(dòng)機(jī)都能運(yùn)用再生制動(dòng)技術(shù),制動(dòng)能量大部分回饋給電網(wǎng)。絞車控制系統(tǒng)通過控制電動(dòng)機(jī)四象限傳動(dòng),使能量在一個(gè)起下鉆作業(yè)中按4個(gè)不同傳動(dòng)階段分配。</p><p> 絞車的控制系統(tǒng)是通過一個(gè)30~60kW的交流電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)其它的輔助驅(qū)動(dòng)。在鉆
17、井過程中,自動(dòng)化司鉆控制電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)恒鉆壓自動(dòng)送鉆,保持設(shè)定的參數(shù),使鉆井工具的壽命得以大大增長。另外,在主電動(dòng)機(jī)失效時(shí),還可做為應(yīng)急裝置,將井中鉆具提起。</p><p> 絞車控制系統(tǒng)還包括一套智能防碰系統(tǒng)(ACS),用來優(yōu)化游車上下運(yùn)行過程中的安全和效率,它監(jiān)控絞車獨(dú)立的3個(gè)剎車系統(tǒng)。系統(tǒng)提供了整個(gè)提升系統(tǒng)動(dòng)能的參數(shù)分析,并考慮了包括系統(tǒng)制動(dòng)能力、鉤載、游車的速度和位置等參數(shù),在位于司鉆控制室的ACS系統(tǒng)終
18、端設(shè)定系統(tǒng)的上、下限位。</p><p> 兩個(gè)PLC上獨(dú)立計(jì)算大鉤的位置、速度和制動(dòng)距離。根據(jù)控制系統(tǒng)的運(yùn)算法則,并考慮到系統(tǒng)的動(dòng)能和絞車的剎車系統(tǒng)能力,兩個(gè)PLC能獨(dú)立啟用再生制動(dòng)、渦流剎車或盤式剎車。大鉤位置、載荷和所需要的制動(dòng)距離等參數(shù)持續(xù)地由兩個(gè)微處理器檢測(cè)和比較,任何差異都認(rèn)為是ACS系統(tǒng)失效。電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)、渦流剎車和盤剎緊急制動(dòng)將被激活,使載荷制動(dòng)停止。</p><p>
19、 Bentec公司絞車</p><p> 德國Bentec公司已成功地將四象限傳動(dòng)用于其鏈傳動(dòng)鉆機(jī)上, 將電動(dòng)機(jī)用于剎車, 并將能量回饋。盤式剎車只用于駐車或緊急制動(dòng)。絞車遙控操作, 游車可以準(zhǔn)確定位。自動(dòng)送鉆速度從10 m/ h到150 m/ h 。</p><p> 三、美國Varco公司單軸絞車</p><p> 美國Varco公司最新一代單軸ADS
20、—10絞車,充分利用了交流變頻的控制技術(shù), 可不使用摩擦離合器而使用電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)來保持負(fù)荷。高性能可精確控制的空氣冷卻和水冷卻伊頓( Eaton) 組合盤式剎車可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆,并且使該絞車唯一的剎車——空氣冷卻模塊用于緊急制動(dòng)和負(fù)載的靜態(tài)控制, 而水冷卻模塊用于鉆井鋼絲繩的均勻遞送、游車運(yùn)行、鉆壓以及其它鉆井參數(shù)的動(dòng)態(tài)控制。</p><p> 而我設(shè)計(jì)的絞車及其控制系統(tǒng),僅僅是以很簡單的方式對(duì)絞車進(jìn)行控制,由
21、PLC進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)對(duì)絞車各種動(dòng)作的控制。</p><p> 2 絞車的選型計(jì)算與設(shè)計(jì)</p><p><b> 2.1設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p> 泵房總重:50噸,斜坡的坡度:20度,絞車的垂直提升高度:25m,泵房的行走速度:2m/min=0.0333m/s</p><p> 2.2絞車鋼絲繩的布局&
22、lt;/p><p> 為了安全考慮,采用雙滾筒,雙繩提升泵房。為了使所選的絞車結(jié)構(gòu)和尺寸盡量的小,以降低成本,采用滑輪組來改善泵房的受力情況,從而選擇合適的零部件,進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)的目的。</p><p> 我設(shè)計(jì)的絞車不采用固定滾筒和游動(dòng)滾筒的形式,兩個(gè)滾筒使用相同的繩索布局,并且都以相同的方式提升絞車。</p><p> 圖2.1 鋼絲繩的布局</p&g
23、t;<p><b> 2.3選擇鋼絲繩</b></p><p> 鋼絲繩的選擇原則是根據(jù)繩的終端最大可能的懸垂重量等條件初選,再進(jìn)行安全系數(shù)的驗(yàn)算。</p><p> 2.3.1每米鋼絲繩質(zhì)量的計(jì)算</p><p> 公式: kg/m (2.1)</p><p><b&g
24、t; 其中,</b></p><p> m每根繩提升的泵房的重量kg</p><p> 鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度Pa</p><p> 為斜坡角度,L提升斜長</p><p> 鋼絲繩安全系數(shù),其值(參考《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定的提升鋼絲繩的安全系數(shù)的要求,專為升降物料用的鋼絲繩不得小于6.5)。</p><p
25、> f泵房阻力系數(shù),取f=0.01~0.015</p><p> 鋼絲繩阻力系數(shù),取=0.15~0.20</p><p> 參數(shù):m=G/4=50000/4=12500kg,=1850×10Pa,=20,</p><p> L=25/sin20°=73m,=8,f=0.01,=0.2</p><p><
26、b> 結(jié)果:</b></p><p> 選型結(jié)果:(YB829-79)</p><p><b> 表2.1</b></p><p> 此三角股鋼絲繩的主要用途:它是同向捻鋼絲繩,主要用于立井提升,高爐卷揚(yáng),露天礦斜坡卷揚(yáng),纜車,電鏟,以及雙卷揚(yáng)(左同向與右同向繩可成對(duì)使用)的各種起重設(shè)備,例如重型冶煉澆鑄吊車等。<
27、;/p><p> 2.3.2驗(yàn)算鋼絲繩的安全系數(shù)</p><p> 公式: (2.2)</p><p><b> 其中,</b></p><p> Q為所選鋼絲繩破斷力總和,即Q=319500N</p><p> g為重力加速度,即9.8m/s2</p><
28、;p><b> 結(jié)果:</b></p><p> 結(jié)論:鋼絲繩符合要求。此外,雙繩提升,兩根鋼絲繩同時(shí)斷的概率要比一根繩的小得多。</p><p> 2.4絞車的選擇和計(jì)算主軸的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p> 選擇滾筒直徑的主要原則是使鋼絲繩繞經(jīng)滾筒時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不要過大,以便保持鋼絲繩的一定承載能力和使用壽命,鋼絲繩彎曲應(yīng)力的大小
29、及其疲勞壽命,取決于滾筒和鋼絲繩的直徑比。</p><p> 2.4.1預(yù)選絞車滾筒的直徑</p><p><b> 公式:</b></p><p><b> (2.3)</b></p><p><b> 其中,</b></p><p><
30、b> D為滾筒直徑mm</b></p><p><b> d為鋼絲繩直徑mm</b></p><p> 為鋼絲繩中最粗鋼絲直徑mm</p><p><b> 結(jié)果:</b></p><p> 2.4.2絞車的最大靜張力及最大靜張力差的計(jì)算</p><p
31、> 絞車各承力部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是按照絞車系列參數(shù)規(guī)定的鋼絲繩最大靜張力和最大靜張力差來設(shè)計(jì)的。選擇絞車時(shí),應(yīng)驗(yàn)算實(shí)際負(fù)荷所產(chǎn)生的最大靜張力和最大靜張力差,使它小于所選絞車規(guī)定的最大靜張力和最大靜張力差。考慮到泵房的受力情況,則:</p><p><b> 公式:</b></p><p><b> (2.4)</b></p>
32、<p><b> 其中,</b></p><p> L為提升斜長,斜坡角度</p><p> f泵房運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力參數(shù),滾動(dòng)軸承f=0.015,滑動(dòng)軸承f=0.02</p><p> f提升鋼絲繩運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力系數(shù),f=0.15~0.2,由于斜坡距離較短,鋼絲繩始終處于繃緊狀態(tài),鋼絲繩的阻力系數(shù)僅考慮動(dòng)滑輪處的阻力,取值會(huì)小一些,
33、取f=0.03</p><p> p為鋼絲繩單位長度重量</p><p><b> 參數(shù):</b></p><p> G=50000kg,α=20,f=0.02,f=0.03,L=73m</p><p><b> 結(jié)果:</b></p><p><b>
34、預(yù)選絞車類型:</b></p><p><b> 表2.2</b></p><p> 2.4.3絞車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p> 上述所選用的礦用提升絞車是根據(jù)參數(shù)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行的初選,考慮到我所設(shè)計(jì)的絞車只是單方向的提升,并且兩卷筒是同時(shí)提升泵房,相當(dāng)于兩卷筒都是固定滾筒,所以,絞車的最大靜張力差也應(yīng)該是45KN,則預(yù)選的絞
35、車不滿足要求,需要自行設(shè)計(jì)絞車的結(jié)構(gòu)。而上述所選的雙剎2JTK1.6型絞車的技術(shù)參數(shù)可以作為參考,從而有利于設(shè)計(jì)的合理性。</p><p><b> 1、原始數(shù)據(jù)</b></p><p> 滾筒直徑:D=1600mm</p><p><b> 繩纏繞圈數(shù):</b></p><p> 繩的間距
36、:l=2mm</p><p><b> 摩擦圈:nm=3</b></p><p> 滾筒寬度(至少):B=(29.1+3)×21+(28+3)×2=736.1mm,</p><p><b> 取B=900mm</b></p><p><b> 纏繞層數(shù):一層&l
37、t;/b></p><p><b> 滾筒個(gè)數(shù):2</b></p><p> 鋼絲繩最大靜張力:T=45KN</p><p> 鋼絲繩最大靜張力差:</p><p> 鋼絲繩最大直徑:d=21mm</p><p> 鋼絲繩的鋼絲最大直徑:</p><p>
38、 鋼絲繩單位長度重量:p=1.832kg/m</p><p> 鋼絲繩所有鋼絲總斷面積:</p><p> 鋼絲繩所有鋼絲破斷力總和:,(抗拉強(qiáng)度為1850Mpa)</p><p> 提升速度:取v=0.0333×2=0.067m/s</p><p><b> 環(huán)境溫度:0~40</b></p&g
39、t;<p> 環(huán)境濕度:不小于95%</p><p> 傳動(dòng)方式:機(jī)械式傳動(dòng)</p><p> 2、滾筒支輪輪緣的直徑</p><p><b> ,取</b></p><p> 因?yàn)闈L筒支輪輪緣的作用之一是定位鋼絲繩,使其始終處在滾筒的寬度之內(nèi),所以,支輪輪緣直徑取的比計(jì)算值要高出一些。</
40、p><p><b> 3、最大提升高度</b></p><p><b> 公式:單層提升高度</b></p><p><b> (2.5)</b></p><p><b> 其中,</b></p><p> H1為纏繞單層的最
41、大提升高度m</p><p> B為滾筒兩擋繩板之間的寬度mm</p><p> d為使用鋼絲繩的最大直徑mm</p><p> b為由滾筒擋繩板內(nèi)側(cè)至筒殼出繩孔中心的距離mm</p><p> 滾筒筒殼鋼板厚度mm</p><p> t為鋼絲繩在滾筒上的纏繞節(jié)距mm</p><p>
42、<b> D滾筒的名義直徑m</b></p><p> nm鋼絲繩在滾筒上纏繞的摩擦圈,通常取</p><p> LS試驗(yàn)用鋼絲繩長度(絞車實(shí)際使用的頻率較低,但是,為了保證絞車的安全運(yùn)行,每隔一定的時(shí)間還是要進(jìn)行檢查,間隔的時(shí)間可以取的長些),則取Ls=3m </p><p><b> 參數(shù):</b></p
43、><p> B=900mm,d=21mm,=25mm,b=d/2-(1~1.5)=35.5~48,取b=40mm,t=d+(2~3)=23mm,=3,D=1.6m</p><p><b> 結(jié)果:</b></p><p> 結(jié)論:斜坡提升的繩長是73×2=146mm,所以,單層提升高度值滿足要求。</p><p&
44、gt;<b> 4、變位質(zhì)量計(jì)算</b></p><p><b> (1)、筒殼</b></p><p> 參考《液壓絞車》中的相關(guān)參數(shù),并由設(shè)計(jì)圖紙,取筒殼的質(zhì)量為</p><p><b> 圖1.2 滾筒筒殼</b></p><p> 參數(shù):Di零件i的慣性回轉(zhuǎn)直
45、徑m</p><p> Gi零件的實(shí)際重量kg</p><p><b> D滾筒直徑m</b></p><p><b> (2.6)</b></p><p><b> (2.7)</b></p><p><b> (2)、支輪<
46、/b></p><p> 支輪的結(jié)構(gòu)如下圖,由輪、圈、環(huán)、筋四部分組成,其尺寸已經(jīng)在圖中標(biāo)注出,以便于后續(xù)的計(jì)算。</p><p><b> 圖1.3 滾筒支輪</b></p><p> 支輪重量,將支輪分解為四部分:</p><p> 主軸裝置變位質(zhì)量為:</p><p><
47、b> 5、筒殼強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p> (1)、已知條件,絞車滾筒的筒殼的結(jié)構(gòu)尺寸如下:</p><p> 圖1.4 滾筒筒殼結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b> 筒殼材質(zhì):16Mn</b></p><p><b> 筒殼厚度:</b></p>&l
48、t;p> 筒殼厚度中線半徑:r=700mm </p><p><b> 筒殼彈性模數(shù):E=</b></p><p><b> 鋼絲繩彈性模數(shù):</b></p><p> 鋼絲繩橫向彈性模數(shù):</p><p> (2)、筒殼自由段強(qiáng)度計(jì)算</p><p> 查
49、表得16Mn是低合金結(jié)構(gòu)鋼,含碳量0.16%,用于制造大型容器和管道。其抗拉強(qiáng)度,屈服點(diǎn),伸長率,則許用應(yīng)力</p><p><b> 參數(shù):</b></p><p> T鋼絲繩最大靜張力,T=45000N</p><p> 筒殼厚度,=5.0cm</p><p> t繩圈間距,t=d+=21+2=23mm,取鋼
50、絲繩排列間隙,=2mm</p><p> C由于筒殼變形,使鋼絲繩拉力降低的系數(shù)</p><p> B滾筒寬度,B=900,</p><p><b> 筒殼的彈性系數(shù)</b></p><p> p鋼絲繩單位長度重量,p=1.832kg/m</p><p><b> 斜坡傾角,&
51、lt;/b></p><p><b> 計(jì)算:</b></p><p> 纏繞一層繩時(shí),筒殼自由段壓縮應(yīng)力:</p><p><b> <=21530</b></p><p><b> 結(jié)論:</b></p><p> 該絞車滾筒采
52、用16Mn,鋼板時(shí),可以滿足要求。</p><p> (3)、筒殼在支輪處的強(qiáng)度計(jì)算</p><p> 當(dāng)時(shí),可認(rèn)為筒殼與支輪的連接為固接結(jié)構(gòu);當(dāng)時(shí),可認(rèn)為筒殼與支輪的連接為鉸接結(jié)構(gòu)。</p><p> 該絞車筒殼的尺寸,筒殼的彈性系數(shù):</p><p> 故認(rèn)為該絞車筒殼與支輪連接為鉸接結(jié)構(gòu),可按下述方法計(jì)算筒殼在支輪處的強(qiáng)度。&l
53、t;/p><p><b> 支輪區(qū)筒殼彎矩為:</b></p><p> 最大彎矩可由求出,即在處,</p><p><b> 相應(yīng)的彎曲應(yīng)力:</b></p><p><b> 相應(yīng)的壓縮應(yīng)力:</b></p><p> 根據(jù)最大剪應(yīng)力理論,合成
54、應(yīng)力:</p><p> 據(jù)計(jì)算最大合應(yīng)力發(fā)生在處,此時(shí)合應(yīng)力為: </p><p> 筒殼在支輪處的強(qiáng)度計(jì)算如下,筒殼上單位面積的壓力:</p><p> 支輪處鋼絲繩拉力降低系數(shù)取平均值:</p><p><b> 在處,</b></p><p><b> 在處,<
55、/b></p><p><b> 筒殼符合要求。</b></p><p><b> 6、主軸的結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p> 主軸使用的材料為45號(hào)鋼,經(jīng)熱處理正火加回火,相應(yīng)得參數(shù):</p><p> 主軸的尺寸設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上承載的各個(gè)部件的尺寸,并考慮各個(gè)零部件的定位情況而確定
56、。在主軸上有:兩個(gè)滾筒、一對(duì)滑動(dòng)軸承、開式齒輪、深度指示器、光電旋轉(zhuǎn)編碼器的安裝。此外,還要考慮盤形制動(dòng)器的尺寸。主軸結(jié)構(gòu)尺寸如圖紙。</p><p><b> 2.5主軸承的選擇</b></p><p> 主軸處的軸承,我采用對(duì)開式四螺柱正滑動(dòng)軸承。主軸承的結(jié)構(gòu),它是由鑄鐵制作的軸承體、軸承蓋,鑄鐵制的上、下瓦襯和巴氏合金襯層等部件組成。在上、下瓦襯的接口處有瓦
57、口墊,以便調(diào)整軸頸與軸瓦間的間隙用。</p><p><b> 2.6滑輪組的設(shè)計(jì)</b></p><p> 滑輪組的布局不同,會(huì)導(dǎo)致絞車的提升鋼絲繩的長度不同,從而影響到對(duì)滾筒強(qiáng)度的要求的不同,同時(shí),鋼絲繩本身的受力情況也要發(fā)生變化,所以,應(yīng)該合理進(jìn)行布局。</p><p> 繩索滑輪一般用來導(dǎo)向和支承,以改變繩索及其傳遞拉力的方向或平
58、衡繩索分支的拉力。滑輪組分為省力和倍增兩種,省力滑輪組用于提升物品,它的撓性件的自由端或者經(jīng)過導(dǎo)向滑輪,或者直接卷上絞車卷筒。我所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中使用的是省力滑輪組,并且使用鋼絲繩作為撓性件,鋼絲繩經(jīng)過導(dǎo)向滑輪,一端卷上絞車滾筒,另一端連接于液壓缸。</p><p> 2.6.1滑輪主要尺寸</p><p> 參考纜索式起重機(jī)(GB3811-83),裝卸用吊鉤式主起升機(jī)構(gòu),取機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別
59、M7,則系數(shù)h的值,查表得,卷筒h=22.4,滑輪h=25</p><p> 圖2.5:滑輪主要尺寸</p><p> 鋼絲繩直徑d =21mm</p><p> 滑輪繩槽底半徑R=(0.53~0.6)d=0.55×21=11.55mm</p><p> 繩槽兩側(cè)面夾角,一般為,取</p><p>&
60、lt;b> 滑輪直徑</b></p><p><b> 平衡滑輪直徑</b></p><p> D>350mm屬于大尺寸滑輪,應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。</p><p> 查表得,標(biāo)記為:繩槽斷面11.5-2 ZBJ80006.1-87,即滑輪繩槽半徑R=11.2mm,表面精度為2級(jí)的繩槽斷面。</p>&l
61、t;p> 查表,選擇滑輪,滑輪A21×525-80 ZBJ80 006.3-87</p><p> 2.6.2滑輪強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p> 計(jì)算假定:假定輪緣是多點(diǎn)支點(diǎn)梁,繩索拉力s使輪緣彎曲。</p><p> 圖2.6 滑輪輪緣的受力</p><p><b> 參數(shù):</b></p&
62、gt;<p><b> s繩索拉力N</b></p><p> 繩索在滑輪上包角的圓心角</p><p> l兩輪輻間的輪緣弧長mm</p><p> w輪緣抗彎段面模數(shù)mm</p><p> 許用彎曲應(yīng)力,對(duì)于Q235型鋼應(yīng)小于100N/ </p><p><b&g
63、t; F輻條段面積 </b></p><p><b> 斷面折減系數(shù) </b></p><p> 許用壓應(yīng)力,對(duì)于Q235鋼大約為100 N/ </p><p><b> 繩索拉力的合力:</b></p><p> 由于鋼絲繩的最大靜張力小于其破斷力總和,使用鋼絲繩破斷
64、力總和值進(jìn)行驗(yàn)算,若滿足,則滑輪的選型符合要求。</p><p><b> 輪緣最大彎矩:</b></p><p><b> 最大彎曲應(yīng)力:</b></p><p><b> 滿足要求</b></p><p><b> 輻條內(nèi)壓應(yīng)力:</b><
65、;/p><p> 當(dāng)p力方向與輻條中心線重合時(shí),輻條中產(chǎn)生的壓力最大,查表,以輻條斷面為正方形,F(xiàn)=,=0.84,則:</p><p><b> 符合要求。</b></p><p> 2.6.3滑輪組設(shè)計(jì)</p><p><b> 選用省力滑輪組。</b></p><p>
66、;<b> 參數(shù):</b></p><p> p撓性件自由端牽引力N</p><p><b> Q起重物的重力N</b></p><p> 滑輪倍率,單聯(lián)滑輪組m=n,雙聯(lián)滑輪組m=n/2</p><p> n懸掛物品撓性件分支數(shù)</p><p> 撓性件自由端牽
67、引速度m/min</p><p> 動(dòng)滑輪組速度m/min</p><p><b> 撓性件自由端:</b></p><p><b> 牽引力:</b></p><p><b> 牽引速度:</b></p><p> 滑輪的結(jié)構(gòu)尺寸可由查表得相
68、應(yīng)得值,通過手冊(cè)來確定。</p><p> 2.7預(yù)選絞車使用的電動(dòng)機(jī)</p><p> 計(jì)算: (2.8)</p><p><b> 其中,</b></p><p> Fjm是鋼絲繩最大靜張力</p><p> vm鋼絲繩最大繩速 </p><p>
69、 動(dòng)力系數(shù),取=1.2~1.4</p><p> 絞車減速器的傳動(dòng)效率。當(dāng)減速器的傳動(dòng)比時(shí),=0.92;當(dāng)時(shí),=0.85??紤]到此處的電動(dòng)機(jī)只作一般用途,初定為常用的Y系列,而其常用的同步轉(zhuǎn)速中最低為600r/min,而絞車的提升速度是0.067m/s,由公式ω=2πn/60和n=rω得到絞車的轉(zhuǎn)速是n=0.8r/min,則整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)比較大,取=0.75。</p><p> 由計(jì)算
70、結(jié)果,選用Y160L—8型,功率是7.5KW的異步電動(dòng)機(jī)。同步轉(zhuǎn)速750r/min,工作轉(zhuǎn)速720r/min。</p><p> 2.8設(shè)計(jì)的驗(yàn)算計(jì)算</p><p> (1)、驗(yàn)算滾筒寬度</p><p> 計(jì)算: (2.9)</p><p><b> 其中,</b></p><p
71、><b> H為提升斜長m</b></p><p> 相鄰繩圈的間隙,取=2mm</p><p><b> 纏繞層數(shù):層</b></p><p> 計(jì)算出的滾筒寬度小于所設(shè)計(jì)絞車的寬度,應(yīng)為一層,因此,符合要求。</p><p> (2)、驗(yàn)算主電機(jī)功率</p><
72、;p> 計(jì)算: (2.10)</p><p><b> 其中,</b></p><p> 考慮附加阻力備用系數(shù),一般取=1.1~1.2 </p><p> 滿載系數(shù),一般取=0.7~0.85 </p><p> 最大靜張力差,=45000N</p><p> 絞車總傳動(dòng)
73、效率,一般取=0.75~0.78 </p><p> 經(jīng)驗(yàn)算,可以選用Y160L—8型異步電動(dòng)機(jī),功率為7.5KW,而且有較大的余量,能夠保證系統(tǒng)的正常工作。</p><p><b> 3總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p> 牽引絞車的設(shè)計(jì)是參考礦用絞車的設(shè)計(jì)方法完成的,完成絞車的選型設(shè)計(jì)后,應(yīng)考慮整個(gè)系統(tǒng)的總體布局方案,以便于充分利
74、用現(xiàn)場(chǎng)的條件。首先,要考慮到對(duì)于絞車的控制要求,并應(yīng)該考慮絞車硐室的大小和布置問題。</p><p> 3.1絞車的控制要求</p><p> (1)、牽引絞車是提升泵房系統(tǒng)的重要組成部分之一,其安全可靠性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全。由于水廠泵房的工作環(huán)境較惡劣,運(yùn)行工況復(fù)雜,各種操作要求準(zhǔn)確,因此對(duì)絞車電控系統(tǒng)來說,除了能夠滿足各種復(fù)雜的控制要求外,更重要的是其可靠性和安全保障。&
75、lt;/p><p> (2)、要求有很好的調(diào)速性能,能夠較精確地完成泵房的提升和下放的各個(gè)運(yùn)行階段。能重載起動(dòng),有一定的過載能力。</p><p> (3)、工作方式轉(zhuǎn)換容易,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。</p><p> (5) 、技術(shù)先進(jìn),維護(hù)簡單、方便,在保證安全可靠運(yùn)行前提下,控制線路簡潔明了,便于維修排除故障。</p><p> (6) 、
76、盡量降低投資成本,減少運(yùn)行費(fèi)用,提高節(jié)電效果和經(jīng)濟(jì)效益,保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的長期運(yùn)行,具有較長的工作壽命。</p><p><b> 3.2絞車房的布局</b></p><p> 絞車房的布置方式有以下兩種:</p><p><b> (1)、集中布置</b></p><p> 將絞車主機(jī)部分
77、與液壓傳動(dòng)部分,電氣控制部分都集中布置在一個(gè)絞車房中。這種集中布置的方式結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,維護(hù)檢查方便。但是液壓傳動(dòng)裝置(特別是主油泵)的噪聲大,對(duì)液壓絞車司機(jī)的操作有不良的影響。</p><p> (2)、設(shè)單獨(dú)的泵站</p><p> 絞車的液壓傳動(dòng)的動(dòng)力部分是由油泵、閥組、油箱、冷卻器、濾油器等組成。將液壓站單獨(dú)安放在一個(gè)相鄰的小房中。這種布置的優(yōu)點(diǎn)是便于采取措施減輕絞車噪聲
78、對(duì)司機(jī)操作的影響。</p><p> 上述兩種方案的比較:</p><p> 集中布置要比單獨(dú)為泵站設(shè)置小房的占地小,而且,成本相對(duì)較低些,適用于噪聲不是很大的絞車系統(tǒng)。</p><p> 而單獨(dú)設(shè)泵站的方案比集中布置易于設(shè)置隔音系統(tǒng),保證操作員不受噪音的影響,使用于噪音較大的場(chǎng)合。</p><p> 3.3根據(jù)減速器選擇的不同,絞車
79、的布局也會(huì)不同</p><p> (1)、采用圓柱齒輪減速器和開式齒輪傳動(dòng)的方式進(jìn)行減速。其優(yōu)點(diǎn)是占地少,緊湊。缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低。</p><p> (2)、采用三級(jí)行星減速器,并使用直線式布置。其優(yōu)點(diǎn)是效率高。缺點(diǎn)是占地大。</p><p> 因此,選用第一種方案,會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p><b> 4 減速
80、器的選用</b></p><p><b> 4.1減速器</b></p><p> 對(duì)于減速器的選擇有兩種方案:一種是采用圓柱齒輪減速器配合開式齒輪傳動(dòng);另一種是選用行星齒輪減速器。兩者的特點(diǎn)如下:</p><p> 行星齒輪減速器的特點(diǎn):體積小,重量輕,承載能力大,傳動(dòng)效率高,占地面積小,噪聲低和運(yùn)行平穩(wěn)可靠。</p&
81、gt;<p> 平行軸漸開線齒輪減速器的特點(diǎn):傳動(dòng)速度和功率范圍大。漸開線齒廓嚙合具有可分性,對(duì)中心距偏差的敏感性小,裝配和維修簡單。</p><p> 我選用三級(jí)展開式圓柱齒輪減速器</p><p> 圖4.1:減速器結(jié)構(gòu)簡圖</p><p><b> 減速器參數(shù)初算:</b></p><p>
82、 開式小齒輪的轉(zhuǎn)速=4r/min,選用Y系列電動(dòng)機(jī)Y160L—8型,功率7.5KW,轉(zhuǎn)速n=720r/min。</p><p> 4.1.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配</p><p> 總傳動(dòng)比 ,取 則:</p><p> 4.1.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算</p><p><b> 1 、各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算</b><
83、;/p><p> 式中,n電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速r/min,電動(dòng)機(jī)至Ⅰ軸的傳動(dòng)比,</p><p> 是Ⅰ軸至Ⅱ軸,Ⅱ軸至Ⅲ軸,Ⅲ軸至Ⅳ軸的傳動(dòng)比。</p><p><b> 2、各軸功率計(jì)算</b></p><p><b> 其中,</b></p><p> 聯(lián)軸器或帶傳動(dòng)效率
84、,查表齒輪式聯(lián)軸器的=0.99</p><p> 軸承效率,查表得球軸承=0.99,滾子軸承=0.98 </p><p> 齒輪或蝸桿的傳動(dòng)效率,對(duì)于閉式圓柱齒輪效率(跑合良好6級(jí)精度和7級(jí)精度的齒輪傳動(dòng),稀油潤滑)=0.99</p><p><b> 3、各軸扭矩計(jì)算</b></p><p><b>
85、 4、參數(shù)表</b></p><p><b> 表4.1</b></p><p> 5、直齒圓柱齒輪減速器中Ⅰ、Ⅱ軸上的齒輪的基本參數(shù)</p><p><b> 表4.2</b></p><p> 6、直齒圓柱齒輪減速器中Ⅲ、Ⅳ軸上的齒輪的基本參數(shù)</p><
86、;p><b> 表4.3</b></p><p> 使用《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》軟件驗(yàn)算,減速器中各對(duì)嚙合齒輪的設(shè)計(jì)滿足其齒根彎曲強(qiáng)度要求。</p><p><b> 4.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p> 開式齒輪傳動(dòng),傳動(dòng)比是5。</p><p> 已知條件:減速器低速級(jí)軸端的齒輪
87、的功率,即小齒輪的功率P=6.5KW,轉(zhuǎn)速n=4r/min,傳動(dòng)比i=5,工作預(yù)期壽命三年,即26280h。雙向運(yùn)轉(zhuǎn),工作條件是減速器低速軸工作平穩(wěn),而絞車主軸也工作平穩(wěn)。開式齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算如下所示:</p><p> 5 聯(lián)軸器和制動(dòng)器的選型</p><p> 5.1電動(dòng)機(jī)與減速器的輸入軸處的聯(lián)軸器</p><p> 我國使用KJ型提升機(jī)的高速軸和低速軸的聯(lián)
88、軸器是齒輪聯(lián)軸器;2JK型和JKM型提升機(jī),低速軸均配套齒輪聯(lián)軸器,高速軸則采用蛇形彈簧聯(lián)軸器。</p><p> 齒輪聯(lián)軸器的特點(diǎn):具有制造加工方便,安裝找正容易,但存在著在減速、停車和安全制動(dòng)時(shí),齒面沖擊大、磨損快、維修量大、更換頻繁等。</p><p> 蛇形彈簧聯(lián)軸器的齒輪沖擊方面有明顯的效果,但蛇形彈簧易折斷損壞,而且制造空難,購置費(fèi)用高。</p><p&
89、gt; 系統(tǒng)中,電動(dòng)機(jī)與減速器的輸入軸處的聯(lián)軸器,考慮到電動(dòng)機(jī)的需要制動(dòng)的要求,我選用帶制動(dòng)輪的鼓形齒式聯(lián)軸器NGCLZ型(A型)的。</p><p> 聯(lián)軸器一般根據(jù)負(fù)荷情況,計(jì)算轉(zhuǎn)矩,軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。已知條件是減速器高速軸扭矩T=96.8N·m,軸徑d=40mm;電動(dòng)的工作轉(zhuǎn)速n=720r/min,軸徑d=42mm,則選型如下:</p><p><b>
90、; 表5.1</b></p><p><b> 計(jì)算轉(zhuǎn)矩如下:</b></p><p><b> 公式:</b></p><p> Tc=K·T=K·9550×PW/n≤[Tn] (5.1)</p><p>
91、;<b> 其中,</b></p><p><b> T理論轉(zhuǎn)矩,N·m</b></p><p> [Tn]許用轉(zhuǎn)矩,N·m</p><p> N工作轉(zhuǎn)速,r/min</p><p><b> PW驅(qū)動(dòng)功率,KW</b></p>&l
92、t;p> K工作情況系數(shù),取K=1.5</p><p> 結(jié)果:Tc=1.5×9550×7.5/720=149.2 N·m≤1600 N·m</p><p> 對(duì)于齒式聯(lián)軸器,還應(yīng)考慮轉(zhuǎn)速與角向補(bǔ)償量的變化對(duì)傳遞轉(zhuǎn)矩的影響。即:Tc≤K1·Tn,</p><p> 式中K1為轉(zhuǎn)矩修正系數(shù),其由角向補(bǔ)償量
93、Δα=1°30’=90min和轉(zhuǎn)速系數(shù)Kn查表得到,而Kn=n/[n]=720/3800=0.19,</p><p> 式中n工作轉(zhuǎn)速r/min</p><p> [n]許用轉(zhuǎn)速r/min</p><p> 所以查表得到K1=0.62,則:</p><p> Tc≤0.62×1600=992N·m<
94、/p><p> 結(jié)論:選型滿足要求。</p><p> 5.2絞車電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)器</p><p> 電磁鐵式制動(dòng)器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,工作安全可靠。但工作是響聲大,沖擊大,電磁線圈壽命短,磨損嚴(yán)重。用于操作頻繁,快速起動(dòng)的場(chǎng)合。雖然,我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)起動(dòng)不是很頻繁,但是要求其能夠快速起動(dòng),以便于實(shí)現(xiàn)絞車的準(zhǔn)確定位。</p><p> (1)
95、、制動(dòng)力矩的確定</p><p> 對(duì)于提升機(jī)構(gòu),制動(dòng)力矩M通常是根據(jù)重物可靠的懸吊在空中來確定的,因有較大的安全系數(shù),可略去慣性力矩。</p><p> 公式: (5.2)</p><p><b> 其中,</b></p><p> W重物與吊具重力之和,N</p>
96、<p><b> D提升卷筒直徑,m</b></p><p> 制動(dòng)軸到卷筒的傳動(dòng)比 </p><p><b> η制動(dòng)軸到卷筒</b></p><p><b> S制動(dòng)安全系數(shù)</b></p><p> 參數(shù):W=50000×9
97、.8=490000N,D=1.6m,設(shè)備類型是機(jī)動(dòng)的重級(jí)工作制,所以S=2,JC=40%,η=(0.97)5=0.86,=180×5=900</p><p><b> 結(jié)果:</b></p><p> (2)、選型:TJ2交流電磁鐵塊式制動(dòng)器,TJ2-200/100型,</p><p><b> 技術(shù)性能如下:<
98、/b></p><p><b> 表5.2</b></p><p> 5.3盤形制動(dòng)器的選型</p><p> 盤形制動(dòng)器的作用是實(shí)現(xiàn)絞車的停車。</p><p> 盤形制動(dòng)器的主要特點(diǎn):閘瓦不作用于制動(dòng)輪上,而是作用在制動(dòng)盤上。與其他類型的制動(dòng)器相比,盤形制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是體積小,重量輕,慣量小,結(jié)構(gòu)緊湊,動(dòng)
99、作迅速,安全可靠,制動(dòng)力矩可調(diào)性好,零件通用,方便制造與維修等。</p><p> 液壓式盤形制動(dòng)器的基本工作原理是液壓松閘,彈簧力制動(dòng)。其主要參數(shù)如下:</p><p><b> 5.3.1正壓力</b></p><p> 公式:盤形制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩:MZ=2NfRmn</p><p> 同時(shí)制動(dòng)力矩MZ應(yīng)
100、能滿足三倍最大靜力矩Mj的要求,則有</p><p> MZ=2NfRmn=3Mj=3FC(D/2)</p><p> 即: (5.3)</p><p><b> 其中, </b></p><p> MZ制動(dòng)力矩,N·m</p><p> f閘盤對(duì)制
101、動(dòng)盤得摩擦系數(shù),f=0.35~0.4</p><p> Rm制動(dòng)盤的平均摩擦半徑,m </p><p><b> N制動(dòng)器閘瓦副數(shù)</b></p><p><b> D滾筒名義直徑,m</b></p><p> FC絞車最大靜張力,N</p><p> 參數(shù):D=1
102、.6m,F(xiàn)C=45000N,f=0.35,n=2,</p><p> Rm=(1.85-1.6)/4+1.6/2=0.863m</p><p><b> 結(jié)果:</b></p><p> 由正壓力的值選擇TP1-10型盤形制動(dòng)器,其最大正壓力是98000N。</p><p> 5.3.2最大工作油壓</p&
103、gt;<p> 公式:在松閘時(shí),壓力油作用于活塞上的推力需要克服三部分力,即:</p><p> 彈簧的預(yù)壓力,其數(shù)值等于正壓力;</p><p> 為保持必須的閘瓦間隙使彈簧壓縮的反力;</p><p><b> 制動(dòng)器部分的阻力.</b></p><p><b> 活塞推力:<
104、/b></p><p> F1=N+Kδ/n1+C (5.4)</p><p><b> 其中,</b></p><p><b> N所需正壓力</b></p><p> δ閘瓦最大間隙,mm</p><p> K碟形彈簧的剛度,取
105、K=54300N/mm</p><p> n1一組碟形彈簧的片數(shù)</p><p> C盤形閘制動(dòng)器各運(yùn)動(dòng)部分的阻力,取C=0.1N</p><p> 制動(dòng)器所需最大工作油壓力:</p><p> P=4F1/[π(D2-d2)] (5.5)</p><p><b> 其中
106、,</b></p><p><b> D油缸直徑,cm</b></p><p> D活塞小端直徑,cm</p><p><b> 參數(shù):</b></p><p> N=89389N,K=54300N/mm,δ=2mm,C=0.1,n1=9,D=140mm,d=50mm</p
107、><p><b> 結(jié)果:</b></p><p> F1=N+Kδ/n1+C=98389+54300×2/9+0.1=101456N</p><p> P=4F1/[π(D2-d2)]=4×101456/[3.14×(1402-502)]=7.5N/mm2</p><p><b&g
108、t; ?。?.5MPa</b></p><p> 5.3.3盤形制動(dòng)器選型結(jié)果及其參數(shù)</p><p><b> 表5.3</b></p><p><b> 5.4液壓站的設(shè)計(jì)</b></p><p> 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成有能源裝置、執(zhí)行裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置、工作介質(zhì)。其
109、中,能源裝置是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成油液的壓力能;執(zhí)行裝置是將油液壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能,并對(duì)外做功;控制調(diào)節(jié)裝置是控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和流動(dòng)方向的裝置;輔助裝置對(duì)保證液壓系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、持久的工作,有重要作用;工作介質(zhì)是液壓油或其他合成液體。</p><p> 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是工作壓力和流量,是選擇液壓元件的主要依據(jù),而系統(tǒng)的工作壓力和流量分別取決于液壓執(zhí)行元件的工作壓力,管路上的壓力損失和液壓執(zhí)行元件所需
110、的流量、回路泄漏。所以,確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)實(shí)質(zhì)上是確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)。在我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中主要是考慮對(duì)于盤形制動(dòng)器提高液壓油。</p><p> 5.4.1液壓站的組成</p><p> 本系統(tǒng)的液壓站是由油泵,電動(dòng)機(jī),過濾器,溫度計(jì),電液調(diào)壓裝置,減壓閥,蓄能器,電磁換向閥(G1、G2)等組成。</p><p> 5.4.2液壓站的結(jié)構(gòu)</p&
111、gt;<p> 雙繩雙滾筒絞車的液壓站原理如圖紙,由于我所設(shè)計(jì)的絞車工作不是很頻繁,而且絞車的運(yùn)行速度很慢。為了確保絞車的正常工作,以一套油泵和電動(dòng)機(jī)提供液壓油,就可以滿足液壓站的安全要求。設(shè)置溫度計(jì)可以方便的了解油箱內(nèi)液壓油的溫度,從而決定是否換油。</p><p> 5.4.3液壓站的工作原理</p><p> 液壓站通過電液調(diào)壓裝置來調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的油壓,為盤形制動(dòng)器
112、提供所需的油壓值。油壓得變化,通過絞車司機(jī)控制電液調(diào)壓裝置的信號(hào)電流大小來實(shí)現(xiàn)的,從而達(dá)到調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的目的。</p><p> 絞車正常工作時(shí),液壓站的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),油泵產(chǎn)生的壓力油經(jīng)過濾油器,一部分經(jīng)減壓閥進(jìn)入調(diào)繩液壓缸處的電磁換向閥G1,再進(jìn)入調(diào)繩液壓缸和蓄能器。另一部分經(jīng)電磁換向閥G2進(jìn)入盤形制動(dòng)器的油缸內(nèi),使盤形制動(dòng)器松閘,滾筒正常轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p> 絞車實(shí)現(xiàn)
113、停車制動(dòng)或是處于停車狀態(tài)時(shí),電磁換向閥G1、G2經(jīng)彈簧復(fù)位,此時(shí),調(diào)繩液壓缸的壓力油與繩的張力平衡,并由蓄能器提供壓力能。而盤形制動(dòng)器的壓力油流回油箱,使盤形制動(dòng)器由碟形彈簧復(fù)位,從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)操作。</p><p> 5.4.4電液調(diào)壓裝置的作用</p><p> 電液調(diào)壓裝置是液壓站中的重要工作機(jī)構(gòu),它的作用是:一、根據(jù)絞車的實(shí)際工作額定負(fù)荷,確定最大工作油壓值,并通過電液調(diào)壓裝置的
114、固定的手柄進(jìn)行調(diào)定的;二、通過改變電液調(diào)壓裝置的線圈的電流的大小實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)油壓的可調(diào)性,保證實(shí)際制動(dòng)力矩的需要。</p><p> 5.4.5液壓站元件的選型和計(jì)算</p><p><b> 1、調(diào)繩液壓缸</b></p><p> 調(diào)繩液壓缸的設(shè)計(jì)目的是補(bǔ)償由提升鋼絲繩變形引起的變化。提升鋼絲繩經(jīng)過多次的提升絞車,時(shí)間長了,由于多種原因,
115、繩子會(huì)出現(xiàn)塑性伸長,需要進(jìn)行補(bǔ)償。通過繩的最大靜張力和液壓缸內(nèi)液壓油的油壓力的平衡原理,來設(shè)計(jì)液壓缸。調(diào)繩液壓缸可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償繩的拉伸變化,使調(diào)整繩長更簡單。</p><p> 液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件,它的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。液壓缸由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋、活塞桿密封件等主要部件組成。根據(jù)設(shè)計(jì)目的和用途,我選用單作用單活塞液壓缸,由于單作用缸是向缸的一側(cè)輸入高壓油,靠其它外力使活塞反向回程。如圖
116、8,液壓缸缸體固定,而液壓缸的活塞桿連于提升鋼絲繩,由P1處輸入高壓油,由高壓油產(chǎn)生的壓力和鋼絲繩的靜張力處于平衡狀態(tài),當(dāng)鋼絲繩發(fā)生變形時(shí),液壓缸的活塞受力不平衡,液壓油會(huì)自動(dòng)向缸內(nèi)補(bǔ)充,從而達(dá)到補(bǔ)償鋼絲繩的變化的目的。</p><p> 已知條件:負(fù)載大小,F(xiàn)=45000N;工作壓力,P=10.8MPa(為了便于液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié),使液壓缸的工作壓力盡量與盤形制動(dòng)器的最大工作油壓相近)。</p>&
117、lt;p><b> 圖5.1:液壓缸</b></p><p> 設(shè):無桿腔活塞的有效面積A1=(π/4)D2</p><p> 有桿腔活塞的有效面積A2=(π/4)(D2-d2)</p><p> 當(dāng)壓力油進(jìn)入有桿腔時(shí)的輸出力是F2,而且活塞桿受拉伸,查表取d=(0.3~0.5)D=0.3D,由平衡原理,則有:</p>
118、<p> F2=P1A2-P2A1 (5.6)</p><p> 其中,F(xiàn)= P2A1=45000N, P1=P=10.8MPa, F2=0,得:</p><p> P1A2=P(π/4)(D2-d2)=10.8×(3.14/4)×[D2-(0.3D)2]=45000</p><p> 結(jié)果:D=7
119、2.86mm</p><p> 由標(biāo)準(zhǔn)系列選缸筒的內(nèi)徑D=80mm,則活塞桿直徑d=0.3×80=24mm,圓整取d=25mm,缸長L≤20×80=1600mm,則實(shí)際的工作壓力為:</p><p> PS=F2/A2=45000/[(3.14/4)×(802-252)]=9.93MPa (5.7)</p><p> 選型
120、:W140L-1 LB 80 C 140 N600 A </p><p> 含義:型號(hào)W140L,采用丁腈橡膠密封,缸徑80mm,桿型為C,額定壓力為14MPa,無緩沖,行程長度600mm,進(jìn)出油口位置A(GB/T2348-1993)。</p><p><b> 參數(shù):</b></p><p><b> 表5.4</b&g
121、t;</p><p><b> 2、液壓泵</b></p><p> 液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置,它把驅(qū)動(dòng)它的原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸送到系統(tǒng)中去的油液的壓力能。</p><p> (1)、液壓泵工作壓力:</p><p> PP≥P+ΣΔP (5.8)</p><p>
122、;<b> 其中,</b></p><p> P盤形制動(dòng)器和調(diào)繩液壓缸額最大工作壓力,取P=10.8MPa</p><p> ΣΔP進(jìn)油路上壓力損失,在簡單系統(tǒng)中取ΣΔP=0.3MPa</p><p> 結(jié)果:PP≥10.8+0.3=11.1MPa</p><p> (2)、液壓泵流量:</p>
123、<p> QP≥K(ΣQi)max (5.9)</p><p><b> 其中, </b></p><p> K回油泄漏折算系數(shù)K=1.1~1.3</p><p> (ΣQi)max同時(shí)工作的執(zhí)行元件流量之和的最大值。</p><p> 由于調(diào)繩液壓缸的主要作用是平衡鋼絲繩的張力的
124、,對(duì)其流量要求不是很嚴(yán)格,可以不予考慮。主要考慮盤形制動(dòng)器的最大流量,取其松閘的時(shí)間是t=1s,閘瓦的允許間隙是δ=2mm,而活塞的有效面積是A=13430mm2,由于有兩副,即四個(gè)制動(dòng)頭,則盤形制動(dòng)器的流量是:</p><p> Q1=4Aδ(60×10-6)/t=4×13430×2×(60×10-6)/0.1=6.4L/min</p><
125、p> 若取K=1.3,則:</p><p> 結(jié)果:QP≥K(ΣQi)max=K Q1=1.3×6.4=8.32 L/min</p><p> (3)、計(jì)算所得的PP是系統(tǒng)的靜壓力。</p><p> 系統(tǒng)在工作過程常因過渡過程的壓力超調(diào)或周期性的壓力脈動(dòng)而存在著動(dòng)態(tài)壓力,其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過靜態(tài)壓力.所以液壓泵的額定壓力,應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大出25%
126、~60%,至于液壓泵的流量應(yīng)與系統(tǒng)所需的最大流量相適應(yīng)即可。</p><p> 則液壓泵的額定壓力PN=11.1×(1+30%)=14.43MPa,取PN=14MPa</p><p><b> 選型:</b></p><p> Y2B型雙級(jí)雙作用葉片泵,其特點(diǎn)是具有工作可靠、壽命長等優(yōu)點(diǎn),但軸向尺寸較大,容積效率較低。</
127、p><p><b> 參數(shù):</b></p><p><b> 表5.5</b></p><p> 液壓泵理論流量Q=Vn=8.9×10-3×1000=8.9L/min,即最大流量。</p><p><b> 3、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)</b></p>
128、<p> 油泵電動(dòng)機(jī)的功率的計(jì)算</p><p> 公式: Nb=Kb·Km·Fc·Vmax/(1000ηZ) (5.10)</p><p><b> 其中,</b></p><p> Nb油泵電動(dòng)機(jī)功率,kw</p><p> Fc絞車最大靜張力
129、,N</p><p> Vmax鋼絲繩最大繩速,m/s</p><p> Kb備用系數(shù),一般取Kb=1.1~1.2</p><p> Km滿載工作系數(shù),一般取Km=0.7~0.85</p><p> ηZ液壓絞車總效率,一般ηZ=0.75~0.8</p><p> 參數(shù):Kb=1.1,Km=0.8,ηZ=0.
130、75,Vmax=0.067m/s,F(xiàn)c=45000N</p><p> 結(jié)果:P=1.1×0.8×45000×0.067/(1000×0.75)=3.54KW</p><p><b> 選型:</b></p><p> 液壓泵的應(yīng)用范圍很廣,但可以歸納為兩大類:一類為固定設(shè)備用液壓裝置,另一類為移動(dòng)
131、設(shè)備用液壓裝置,這兩類液壓裝置對(duì)液壓泵的選用有較大的差異。由于本系統(tǒng)中的液壓泵為盤形制動(dòng)器和液壓缸提供壓力油,屬于固定設(shè)備用液壓裝置,則原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī),驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定,且多為1450r/min左右。</p><p> 由計(jì)算結(jié)果及液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率,選用Y132M1型電動(dòng)機(jī),其功率是4KW,同步轉(zhuǎn)速是1000r/min,即可滿足要求。</p><p><b> 4、電液調(diào)速閥&
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