礦井裝載裝置設(shè)計(jì)（液壓與電控）說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2裝卸載系統(tǒng)組成1</p><p>　　1.2.1 礦井提升設(shè)備中的裝卸載設(shè)備2</p&g

2、t;<p>　　1.2.2礦井裝卸載工藝過程5</p><p>　　1.3 裝置組成5</p><p>　　1.4 工作過程5</p><p><b>　　1.5電控系統(tǒng)5</b></p><p>　　1.5.1PLC在箕斗裝卸自動(dòng)控制中的應(yīng)用6</p><p>　　1.5

3、.2系統(tǒng)的功能7</p><p>　　1.5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理7</p><p>　　1.5.4 PLC的故障診斷8</p><p>　　1.5.5PLC在液壓傳動(dòng)控制中的應(yīng)用8</p><p>　　1.5.6液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)9</p><p>　　1.5.7 PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)9</p>

4、;<p>　　1.5.8 PLC的程序設(shè)計(jì)的方法10</p><p>　　2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.2液壓系統(tǒng)的使用要求及速度負(fù)載分析13</p><p>　　2.3液壓系統(tǒng)圖14</p><p>　　2.4液壓系統(tǒng)組成元件的

5、選擇和設(shè)計(jì)16</p><p>　　3 液壓缸的設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.1液壓缸的設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2閘門液壓缸的設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2.1閘門液壓缸工作壓力及主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算17</p><p>　　3.2.2液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算23</p>&l

6、t;p>　　3.2.3液壓缸缸蓋厚度的確定26</p><p>　　3.2.4液壓缸最小導(dǎo)向長度的確定27</p><p>　　3.2.5液壓缸缸體長度的確定27</p><p>　　3.3溜嘴液壓缸的設(shè)計(jì)28</p><p>　　3.3.1溜嘴液壓缸工作壓力及主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算28</p><p>　

7、　3.3.2液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算32</p><p>　　3.3.3液壓缸缸蓋厚度的確定35</p><p>　　3.3.4液壓缸最小導(dǎo)向長度的確定35</p><p>　　3.3.5液壓缸缸體長度的確定36</p><p>　　3.4液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).36</p><p>　　3.4.1缸體與缸蓋的連接形

8、式37</p><p>　　3.4.2活塞桿與活塞的連接形式38</p><p>　　3.4.3活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)39</p><p>　　3.4.4活塞及活塞桿處密封圈的選用39</p><p>　　3.4.5液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)40</p><p>　　3.4.6液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求41&l

9、t;/p><p>　　4 液壓泵站的設(shè)計(jì)與計(jì)算44</p><p>　　4.1液壓泵參數(shù)的計(jì)算與選型44</p><p>　　4.1.1液壓泵的概述44</p><p>　　4.1.2液壓泵的工作原理45</p><p>　　4.1.3液壓泵的分類和選用46</p><p>　　4.1.4

10、液壓泵的主要性能參數(shù)47</p><p>　　4.2電動(dòng)機(jī)的參數(shù)計(jì)算與選型49</p><p>　　5 液壓輔件的選擇49</p><p>　　5.1蓄能器的選型50</p><p>　　5.1.1蓄能器的計(jì)算與選型50</p><p>　　5.1.2蓄能器的安裝51</p><p>

11、;　　5.2 過濾器的選型51</p><p>　　5.3 油箱的選型與設(shè)計(jì)53</p><p>　　5.3.1油箱的功用：53</p><p>　　5.3.2油箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)53</p><p>　　5.3.3油箱容積的確定54</p><p>　　5.3.4油箱的尺寸55</p><p

12、>　　5.4 熱交換器56</p><p>　　5.5 管件的選擇58</p><p>　　5.6 密封裝置59</p><p>　　5.7液壓控制閥的選擇60</p><p>　　5.7.1液壓閥的原理與分類60</p><p>　　5.7.2液壓閥的參數(shù)與要求60</p><p

13、>　　5.7.3液壓閥的選擇61</p><p>　　5.8 聯(lián)軸器的選擇61</p><p>　　5.9 液壓油的選用及維護(hù)61</p><p>　　6 液壓泵站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63</p><p>　　6.1 泵站安裝聯(lián)接形式64</p><p>　　6.2 液壓泵站的安裝調(diào)試、使用維護(hù)與故障診斷65&

14、lt;/p><p>　　6.2.1 液壓泵站的安裝65</p><p>　　6.2.2 液壓泵站的調(diào)試66</p><p>　　6.2.3 其它輔件的安裝要求67</p><p>　　6.2.4 液壓泵站的使用與維護(hù)68</p><p>　　6.2.5 液壓泵站的故障診斷71</p><p&g

15、t;<b>　　結(jié)論73</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)74</b></p><p><b>　　致謝84</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前國內(nèi)礦井裝載裝置都是采用氣壓傳動(dòng)方式，雖然氣壓傳動(dòng)

16、方式具有響應(yīng)快、方便等優(yōu)點(diǎn)，但普遍存在可靠性差等問題，具體反映在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　(1)使用集中氣源，管路長，壓力損失及泄漏量大；</p><p>　　(2)壓力低，氣動(dòng)執(zhí)行元件(氣缸)結(jié)構(gòu)尺寸大，不易布置；</p><p>　　(3)水份分離不凈，冬季易產(chǎn)生管路凍結(jié)；</p><p>　　(4)定位精度低，動(dòng)作穩(wěn)定性差，傳

17、動(dòng)沖擊大，使設(shè)備壽命降低；</p><p><b>　　(5)噪聲污染大。</b></p><p>　　裝載裝置是礦井運(yùn)輸環(huán)節(jié)中一個(gè)主要的組成部分，隨著礦井生產(chǎn)能力的不斷提高，對(duì)礦井裝載裝置的工作能力和可靠性都提出了更高的要求，采用氣壓傳動(dòng)方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其生產(chǎn)要求。高產(chǎn)、高效礦井對(duì)裝載系統(tǒng)的工作能力和可靠性具體要求體現(xiàn)在以下幾方面</p><p

18、>　　(1)裝載量大、速度快，以滿足高產(chǎn)、高效礦井生產(chǎn)要求；</p><p>　　(2)裝載閘門、箕斗箱和溜嘴應(yīng)定位精確；</p><p>　　(3)發(fā)生停電事故時(shí)，閘門、溜嘴應(yīng)回到初始位置，以便箕斗通過。</p><p>　　(4)工作沖擊小，設(shè)備壽命長，工作安全可靠。</p><p>　　針對(duì)上述要求及氣動(dòng)式裝載裝置存在的問題，本文

19、介紹了一種采用PLC的電液控制方案，根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，這種控制方式能使裝載裝置滿足現(xiàn)代化高效、高產(chǎn)礦井的生產(chǎn)需要。</p><p>　　關(guān)鍵詞：礦井裝載裝置；液壓系統(tǒng)；電控</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Currently mine loading devices are used pneumati

20、c drive, although the pressure drive mode with fast response, convenient advantages, but the prevailing poor reliability problems, which are reflected in the following aspects :</p><p>　　(1) the use of conce

21、ntrated natural gas resources, pipeline length, pressure loss and leakage of a large quantity; </p><p>　　(2) low pressure, Pneumatic components (cylinder) structure size, which is difficult layout; </p>

22、;<p>　　(3) water separation is not the net. Winter easily frozen pipes; </p><p>　　(4) low precision positioning, movements poor stability, transmission shocks, so that the equipment reduced life expec

23、tancy; </p><p>　　(5) noise pollution. </p><p>　　Mine loading device is the transport link a major component of the mine with production capacity continues to improve, Mine loading of the device&

24、#39;s ability and reliability, have set higher requirements using pneumatic drive mode has not far to meet their production requirements. High-yield, Mine right efficient loading system the capability and reliability of

25、the specific requirements in the following areas </p><p>　　(1) loading, fast, and to meet the high-yield, high-efficiency coal production; </p><p>　　(2) loading gate, skip boxes and wandering mo

26、uth should be accurate positioning; </p><p>　　(3) an outage occurs, the doors, wandering mouth should return to the initial position, in order to skip through.</p><p>　　(4) the impact of small,

27、equipment longevity, safe and reliable.</p><p>　　In response to these requests and pneumatic loading devices exist, The paper introduces a PLC using the electro-hydraulic control programs, according to the p

28、rinciple, This control enables loading device to meet modern efficient, high-yield mine production needs. </p><p>　　Keywords： mine loading device；hydraulic system；</p><p><b>　　1 緒論</b&g

29、t;</p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　礦井提升裝置是采礦業(yè)的重要設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和礦井生產(chǎn)現(xiàn)代化要求的不斷提高，人們對(duì)提升機(jī)工作特性的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深化，提升設(shè)備及拖動(dòng)控制系統(tǒng)也逐步趨于完善，各種新技術(shù)、新工藝逐步應(yīng)用于礦井提升設(shè)備中。特別是模 擬技術(shù)、微電子技術(shù)、微電腦技術(shù)在提升機(jī)控制中的應(yīng)用已成為必然的發(fā)展方向。</p

30、><p>　　礦井提升是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場(chǎng)相連接的樞紐，是礦山的運(yùn)輸?shù)难屎?。因此提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的全過程中占有極其重要的地位。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)的機(jī)械化和集中化，目前，世界上經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的一些國家，提升機(jī)的運(yùn)行速度已達(dá)20-25 m/s，一次提升量達(dá)到 50 t，電機(jī)容量已超過 10000 KW，但其自動(dòng)化程度不高，如果提升過程中出在故必然會(huì)造成停產(chǎn)，

31、產(chǎn)生嚴(yán)重后果。</p><p>　　裝載機(jī)提升能力是衡量整機(jī)性能的一個(gè)重要參數(shù)，提升能力不足是指在生產(chǎn)中或新產(chǎn)品性能試驗(yàn)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證時(shí)，發(fā)現(xiàn)裝載機(jī)不能將規(guī)定重量的載荷舉升到規(guī)定高度。提升能力不足將影響整機(jī)性能的發(fā)揮，降低工作效率。因此必須進(jìn)行改進(jìn)，提高提升能力改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮改動(dòng)的部分越少越好，這樣可盡量不影響裝載機(jī)的其它性能且減少了工作量。</p><p>　　此外，礦井提升設(shè)備是一大型

32、的綜合機(jī)械——電氣設(shè)備，其成本和耗電量比較高，所以在新礦井的設(shè)計(jì)和老礦井的改建設(shè)計(jì)中，必須要從新的角度來考濾。本設(shè)計(jì)結(jié)合機(jī)械——電氣——液壓系統(tǒng)，全自動(dòng)化裝載。</p><p>　　1.2裝卸載系統(tǒng)組成</p><p>　　測(cè)元件主要是用于檢測(cè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　圖1-1 礦井提升系統(tǒng)安裝示意圖</p><p>　　1.2

33、.1 礦井提升設(shè)備中的裝卸載設(shè)備</p><p>　　目前國內(nèi)礦井裝卸載設(shè)備都是采用氣壓傳動(dòng)方式，雖然氣壓傳動(dòng)方式具有響應(yīng)快、以空氣作工作介質(zhì)方便等優(yōu)點(diǎn)，但更多得缺點(diǎn)使得氣動(dòng)式裝卸載裝置普遍存在工作能力低、可靠性差等問題，現(xiàn)場(chǎng)使用中，具體反映在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　(1)使用集中氣源，管路長，壓力損失及泄漏量大；</p><p>　　(2)壓力低，氣動(dòng)

34、執(zhí)行元件(氣缸)結(jié)構(gòu)尺寸大，不易布置；</p><p>　　(3)定位精度低，動(dòng)作穩(wěn)定性差，傳動(dòng)沖擊大，使設(shè)備壽命降低；</p><p>　　(4)水份分離不凈，冬季易產(chǎn)生管路凍結(jié)；</p><p><b>　　(5)噪聲污染大。</b></p><p>　　裝卸載裝置是礦井運(yùn)輸環(huán)節(jié)得主要組成部分，隨著礦井生產(chǎn)能力得不斷

35、提高,對(duì)礦井裝卸載裝置得工作能力和工作可靠性都提出了更高的要求，采用氣壓傳動(dòng)方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其生產(chǎn)要求。因此采用新型的傳動(dòng)方式，以提高轉(zhuǎn)載卸裝置的工作能力和可靠性是當(dāng)前礦山生產(chǎn)中急需解決的問題。</p><p>　　高產(chǎn)、高效礦井對(duì)裝卸載裝置的工作能力和可靠性具體要求體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）裝卸載量大、速度快，以滿足高產(chǎn)、高效礦井生產(chǎn)要求。</p>

36、<p>　?。?）裝載閘門、箕斗箱 和溜嘴應(yīng)定位精確；</p><p>　　（3）發(fā)生停電事故時(shí)，閘門、溜嘴應(yīng)回到初始位置，以使箕斗通過。</p><p>　　針對(duì)氣動(dòng)式卸載裝置存在的問題，結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)，根據(jù)礦井提升機(jī)卸載系統(tǒng)原理，采用液壓工作方式設(shè)計(jì)一礦井提升機(jī)卸載液壓系統(tǒng)。</p><p>　　從70年代開始，隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)控制技術(shù)已逐步應(yīng)用

37、于礦井提升機(jī)中。目前，國外已達(dá)到相當(dāng)成熟的階段，使整個(gè)拖動(dòng)控制產(chǎn)生一次大的變革。其應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：</p><p>　　提升工藝過程微機(jī)控制</p><p>　　在交流變頻裝置中，提升工藝大都采用微機(jī)控制。由于微機(jī)的功能強(qiáng)，使用靈活，運(yùn)算速度快，監(jiān)視顯示易于實(shí)現(xiàn)，并具有診斷功能，這是采用模擬控制無法實(shí)現(xiàn)的。如AEG公司采用CP-80微機(jī)、ABB公司采用MWSTER-200和SIE

38、MENS采用S5-150等微機(jī)實(shí)現(xiàn)的變頻控制，都獲得了相當(dāng)?shù)某晒ΑＫ鼈兛刂?、監(jiān)視、基準(zhǔn)值預(yù)測(cè)以及模擬控制等組合在公共的微機(jī)控制總線上，組成靜止變流器的傳動(dòng)控制，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)速度及多個(gè)變量的調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　提升行程的控制</b></p><p>　　提升機(jī)的控制從本質(zhì)上說是一個(gè)位置控制，要保證提升容器在約定的地點(diǎn)準(zhǔn)確停車，要求準(zhǔn)確度高。采用微機(jī)控制，可

39、通過采集各種傳感信號(hào)，如轉(zhuǎn)角脈沖變換、鋼絲繩打滑、井筒位置、滾筒及鋼絲繩磨損等消耗進(jìn)行處理，計(jì)算儲(chǔ)容器準(zhǔn)確地位置而施以控制和保護(hù)，在罐籠提升時(shí)可實(shí)現(xiàn)無爬行提升，大大提高了提升能力。如AEG、ABB、SIEMENS等公司已采用32位微機(jī)來構(gòu)成行程給定控制器。一般過程控制用微機(jī)不同時(shí)用作監(jiān)視，行程控制也采用單獨(dú)微機(jī)完成，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性。</p><p><b>　　提升過程監(jiān)視</b>

40、;</p><p>　　由于近代提升機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特別強(qiáng)調(diào)安全可靠性，所以提升過程監(jiān)視與安全回路一樣，是現(xiàn)代提升機(jī)控制的主要環(huán)節(jié)，提升過程采用微機(jī)主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視：提升過程中各工況參數(shù)監(jiān)視；各主要設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視；各傳感器信號(hào)的監(jiān)視。使各種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生，并對(duì)個(gè)監(jiān)視參數(shù)進(jìn)行儲(chǔ)存、保留或打印輸出。甚至與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，合并于礦井監(jiān)視系統(tǒng)中。</p><p><

41、b>　　安全回路</b></p><p>　　安全回路是指提升機(jī)在出現(xiàn)機(jī)械、電氣故障時(shí)控制提升機(jī)進(jìn)入安全 護(hù)狀態(tài)極為主要的環(huán)節(jié)。對(duì)不同故障一般采用不同的處理方法，大致分為一下幾種情況：報(bào)警顯示，如冷卻器過高等；二次不能開車，如電機(jī)繞組過熱、制動(dòng)油過熱等；立即進(jìn)行電氣制動(dòng)，如停車終點(diǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)本次提升應(yīng)盡快停下來；立即進(jìn)行安全制動(dòng)，如過卷、超速等。安全回路極為重要，它是保護(hù)的最后環(huán)節(jié)之一，英、

42、德幾家公司都采用兩臺(tái)PC微機(jī)構(gòu)成安全回路，使安全回路具有完善的故障監(jiān)視功能，無論是提升機(jī)還是安全回路本身出現(xiàn)故障時(shí)都準(zhǔn)確實(shí)施安全制動(dòng)。</p><p>　　剎車特性的控制和監(jiān)視</p><p>　　剎車控制系統(tǒng)除姚保證可靠地完成制動(dòng)和安全制動(dòng)外，還要完成對(duì)液壓站的控制以及各環(huán)節(jié)參數(shù)的監(jiān)視，其技術(shù)要求與安全回路相似。如西門子公司采用兩套可編程序控制器（PC）的雙重控制與保護(hù)系統(tǒng)。</p

43、><p>　　6)全數(shù)字化系統(tǒng)高速控制</p><p>　　德國AEG公司的Tyrak(16位機(jī))系統(tǒng)都已應(yīng)用于提升機(jī)上。全數(shù)字化系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)單一、參數(shù)穩(wěn)定且調(diào)整方便，可方便地與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然此類系統(tǒng)要求維護(hù)人員有更高的技術(shù)水平和計(jì)算機(jī)知識(shí)。</p><p><b>　　（4）內(nèi)裝式提升機(jī)</b></p><p>

44、;　　AEG公司生產(chǎn)的內(nèi)裝式提升機(jī)，將提升主電機(jī)與滾筒合為一體，轉(zhuǎn)子固定，轉(zhuǎn)動(dòng)的定子充當(dāng)滾筒，使機(jī)構(gòu)大為簡化，占地面積小，制造成本低。</p><p>　?。?）直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)礦井提升機(jī)</p><p>　　最近國外提出了一種用于立井提升機(jī)的“礦井運(yùn)輸系統(tǒng)”，為直線電機(jī)在礦井提升中的應(yīng)用開拓了嶄新的途徑?；驹硎菍⒕哂欣@組結(jié)構(gòu)的直線電機(jī)初級(jí)繞組間隔地布置在提升罐道中，它既是提升支撐系統(tǒng)，又

45、是動(dòng)力源。繞組由配電站供電，產(chǎn)生沿井筒方向的平移磁場(chǎng)。由永久磁鐵組成的次級(jí)處于雙邊初級(jí)的中間并已導(dǎo)向輪沿提升罐道滾動(dòng)，提升容器通過吊掛裝置與次級(jí)相連接。采用同步直線電機(jī)變頻調(diào)速方式達(dá)到提升要求。這種系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：井筒深度不受限制；提升系統(tǒng)大為簡化，提升設(shè)備極少；減少了占地空間，不需要井塔。但系統(tǒng)還存在制動(dòng)系統(tǒng)的重大技術(shù)問題，目前國外尚無報(bào)道。</p><p>　　1.2.2礦井裝卸載工藝過程</p>

46、;<p>　　礦井提升系統(tǒng)各設(shè)備的安裝位置如圖1所示。提升系統(tǒng)是周期性工作的，其工藝過程為，箕斗下放到裝礦位，溜嘴油缸伸出，閘門油缸縮回打開閘門，礦石從計(jì)量斗通過閘門借助溜嘴進(jìn)入箕斗，裝滿箕斗后，閘門油缸伸出關(guān)閉閘門，然后溜嘴油缸縮回。接近開關(guān)1～4用來控制閘門油缸和溜嘴油缸的伸縮位置?；诽嵘竭_(dá)井口，由卸載油缸拉動(dòng)箕斗，使箕斗旋轉(zhuǎn)，到位后分配小車油缸伸出，箕斗打開卸料。卸料結(jié)束后，分配小車油缸縮回，之后卸載油缸伸出使箕

47、斗歸位以便進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。接近開關(guān)5和6用于控制分配小車油缸的位置，接近開關(guān)7和8用于控制箕斗旋轉(zhuǎn)時(shí)的定位。</p><p><b>　　1.3 裝置組成</b></p><p>　　礦井裝卸載裝置包括兩部分：裝載裝置和卸載裝置。本次主要研究裝載裝置液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由執(zhí)行元件（閘門油缸、溜嘴油缸），液壓油源，控制閥組，系統(tǒng)工況監(jiān)測(cè)元件（溫度傳感器、壓力繼電器、濾

48、油器發(fā)訊裝置和壓力表）等組成。</p><p><b>　　1.4 工作過程</b></p><p>　　裝載裝置在輸送生產(chǎn)線上循環(huán)動(dòng)作，一個(gè)工作周期內(nèi)的工況順序?yàn)椋?lt;/p><p>　?。?）箕斗箱下放，當(dāng)接近開關(guān)檢測(cè)斗箱到位后，溜嘴油缸伸出；</p><p>　　（2）到位后，閘門油缸縮回打開閘門，打開料艙門使礦料從

49、料艙通過閘門借助溜嘴進(jìn)入箕斗箱；</p><p>　?。?）由定量秤檢測(cè)物料重量，滿足要求后，油缸伸出關(guān)閉閘門，到位后，縮回溜嘴油缸，箕斗上提到井口卸載，接著箕斗下放，進(jìn)入下一周期。</p><p><b>　　1.5電控系統(tǒng)</b></p><p>　　電控系統(tǒng)是整個(gè)裝置的控制核心，負(fù)責(zé)裝置與 外部系統(tǒng)的通訊，控制油缸的動(dòng)作并具有檢測(cè)系統(tǒng) 本

50、身故障的功能。系統(tǒng)組成如圖 1-2 所示。</p><p>　　工作前由中控室發(fā)出準(zhǔn)備信號(hào)，由控制器先控制泵站將蓄能器充液，達(dá)到壓力后使泵瀉荷，并發(fā)出裝載裝置準(zhǔn)備完畢信號(hào)，當(dāng)收到箕斗接近開關(guān)的信號(hào)后，依次控制溜嘴油缸伸出，閘門油缸縮回，并發(fā)信號(hào)給料艙控制器下料，當(dāng)稱重傳感器發(fā)出信號(hào)后，控制器首先發(fā)信號(hào)給料艙控制器停止下料，然后依次控制閘門油缸伸出、溜嘴油缸縮回，油缸到位后，控制油泵給蓄能器供液，達(dá)到壓力后壓力繼電

51、器動(dòng)作使泵站卸荷等待下一周期。為了滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，當(dāng)系統(tǒng)停電時(shí)要保證溜嘴油缸全部縮回、閘門油缸全部伸出。在電控系統(tǒng)中還采用了備用電瓶，并可檢測(cè)電瓶電壓。停電后，靠復(fù)位開關(guān)切換供電線路，由電瓶對(duì)電磁鐵供電，使溜嘴和閘門歸位，以保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　圖 1-2 電控系統(tǒng)框圖</p><p>　　1.5.1PLC在箕斗裝卸自動(dòng)控制中的應(yīng)用</p><p&g

52、t;　　主井箕斗裝卸載設(shè)備自動(dòng)控制式為實(shí)現(xiàn)煤礦主井提升自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的PLC微機(jī)控制設(shè)備，它既可實(shí)現(xiàn)主井箕斗裝卸工藝過程的控制要求，又可模擬顯示其工藝過程，以監(jiān)視裝卸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行故障診斷檢測(cè)，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。PLC系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定性可靠，通用性、靈活性強(qiáng)，能很方便的實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，使用簡單，編程方便，還可實(shí)現(xiàn)控制的可視化。其軟件實(shí)現(xiàn)了模塊化，硬件實(shí)現(xiàn)了積木化，便于改進(jìn)，擴(kuò)展和維修，其井下設(shè)備為防爆型，

53、能適應(yīng)煤礦的要求。</p><p>　　1.5.2系統(tǒng)的功能</p><p>　　(1)保證箕斗裝卸載系統(tǒng)的設(shè)備按規(guī)定的程序運(yùn)行，并根據(jù)狀態(tài)的設(shè)備運(yùn)行情況自動(dòng)發(fā)出開、停提升機(jī)指令。</p><p>　　(2)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)載井下集控的模擬屏上均有信號(hào)顯示，可監(jiān)視各設(shè)備的運(yùn)行情況。當(dāng)裝卸設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能根據(jù)故障性質(zhì)發(fā)出停止設(shè)別運(yùn)轉(zhuǎn)的指令，并報(bào)警顯示故障設(shè)備的代號(hào)。還有

54、自動(dòng)計(jì)數(shù)、顯示功能和天神級(jí)方向斷電記憶顯示功能。</p><p>　　(3)具有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種控制方式。載井下集控臺(tái)上可集中手動(dòng)控制各設(shè)備的工作。</p><p>　　(4)配有通訊接口，可實(shí)現(xiàn)與礦井調(diào)度管理微機(jī)的聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　　1.5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　系統(tǒng)主要由模擬顯示柜、井下集控臺(tái)防爆控制箱、

55、卸載信號(hào)箱及各種傳感器組成。</p><p><b>　　(1)開關(guān)量輸入</b></p><p>　　開關(guān)量輸入用來接收裝卸系統(tǒng)各部分的狀態(tài)信號(hào)，這些信號(hào)由位置傳感器或狀態(tài)接觸點(diǎn)通過電纜送到PLC的輸入端，PLC對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行采集處理，輸出指控指令，在開關(guān)量輸入信號(hào)中，單向狀態(tài)信號(hào)以高電位表示“1”，低電位表示“0”，而雙向狀態(tài)信號(hào)，高電位表示啟動(dòng)，低電位表示停止，

56、以上電信號(hào)均由無源觸點(diǎn)提供。PLC系統(tǒng)提供一個(gè)單獨(dú)的與主機(jī)電源隔離的電源，信號(hào)通過觸點(diǎn)返回到各開關(guān)輸入端，每個(gè)輸入端都有對(duì)應(yīng)的信號(hào)指示燈。</p><p><b>　　(2)開關(guān)量輸出</b></p><p>　　開關(guān)量輸出式用來驅(qū)動(dòng)箕斗裝卸系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　(3)系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　

57、采用PLC實(shí)現(xiàn)裝卸設(shè)備的自動(dòng)化控制式根據(jù)主井裝卸系統(tǒng)的工藝過程和控制要求，用PLC的梯形圖語言編制用戶軟件，以實(shí)現(xiàn)裝卸系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。軟件采用循環(huán)順序控制的程序。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先初始化各個(gè)狀態(tài)，容納后，對(duì)各開關(guān)量輸入進(jìn)行采集、運(yùn)算和處理，再輸給驅(qū)動(dòng)電控，以控制帶式輸送機(jī)和裝卸載設(shè)備。</p><p>　　1.5.4 PLC的故障診斷</p><p>　　為了延長系統(tǒng)的有效壽命，就要知道那

58、些部分容易出現(xiàn)故障，以便采取相應(yīng)措施。系統(tǒng)故障主要分為外部故障和內(nèi)部故障兩類，外部故障指系統(tǒng)與實(shí)際過程相連的傳感器、檢測(cè)開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載等外部設(shè)備的故障。外部設(shè)備發(fā)生故障，直接影響系統(tǒng)餓控制功能，這類故障一般是由本身的質(zhì)量和壽命所致。內(nèi)部故障指PLC本身的故障。一般來說，PLC本省的故障率很低，可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外部設(shè)備的可靠性，</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，PLC系統(tǒng)的故障診斷大致分為以下幾步：</

59、p><p>　　(1)是否使用不當(dāng)引起的故障。常見的使用不當(dāng)包括供電電源錯(cuò)誤、端子接線錯(cuò)誤、模板安裝錯(cuò)誤等。</p><p>　　(2)如果不是使用故障，則可能式偶然性故障或系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長所引發(fā)的故障。對(duì)這類故障故按PLC控制系統(tǒng)的故障分布依次檢查判斷故障。首先檢查與實(shí)際過程相連的傳感器、檢測(cè)開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載是否有故障；然后檢查I/O接口模板是否有故障；最后檢查CPU是否有故障。<

60、/p><p>　　(3)在檢查PLC本身故障時(shí)，可參考各種控制元件指示燈。</p><p>　　(4)采取上述步驟還查不出故障部位和原因，則可能式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，此時(shí)要重新檢查系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。另外，在PLC控制系統(tǒng)的日常運(yùn)行中，井下信號(hào)工應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)護(hù)，當(dāng)裝載過程出現(xiàn)特殊情況時(shí)，可按下裝載急停按鈕，整個(gè)裝載部分設(shè)備將全部停止工作，等到故障處理完后，裝載方式轉(zhuǎn)換到點(diǎn)動(dòng)工

61、作方式，繼續(xù)完成剩下的部分。在箕斗到位后，再恢復(fù)系統(tǒng)自動(dòng)控制的工作方式。</p><p>　　(5)PLC式通過傳感器、限位開關(guān)等對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的，一旦傳感器元件失靈或誤動(dòng)作，PLC也將進(jìn)行誤動(dòng)或不動(dòng)作，此時(shí)單單通過控制臺(tái)顯示屏是觀察不到設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的，要求信號(hào)工要經(jīng)常巡查工作現(xiàn)場(chǎng)，或監(jiān)聽設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音是否正常，以便采取相應(yīng)的措施。</p><p>　　1.5.5PLC在液壓傳動(dòng)控

62、制中的應(yīng)用 </p><p>　　液壓傳動(dòng)式研究以液體為傳動(dòng)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械傳動(dòng)與控制的技術(shù)，幾乎應(yīng)用于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，已成為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分，采用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志。目前，我國的液壓工業(yè)已成為影響機(jī)械工業(yè)和擴(kuò)大機(jī)電產(chǎn)品國際交往的瓶頸產(chǎn)業(yè)，迅速改變這種狀況，式我國液壓技術(shù)研究和制造和創(chuàng)造所面臨的迫切的任務(wù)，液壓傳動(dòng)的控制經(jīng)歷了繼電器控制、無觸點(diǎn)邏輯控制

63、、衛(wèi)星計(jì)算機(jī)控制以及現(xiàn)在的PLC控制等階段，PLC式以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制設(shè)備，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器邏輯控制概念有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。</p><p>　　1.5.6液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)一般含有一個(gè)或幾個(gè)基本的液壓回路，包括控制執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的速度控制回路，控制液壓系統(tǒng)全部或局部壓力的壓力控制回路，用來控制液壓缸運(yùn)動(dòng)方式的換向回路等。功能復(fù)雜

64、的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)油多個(gè)不同功能的基本液壓回路組成，這些回路的傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備所需要的各種運(yùn)動(dòng)及控制功能。通過對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過程和特點(diǎn)進(jìn)行分析，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制的任何一各運(yùn)動(dòng)幾乎都是按順序步驟進(jìn)行的，工作部件主要為液壓缸，他們的工作過程按預(yù)定的邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變靠轉(zhuǎn)換信號(hào)。信號(hào)主要來源于按鈕開關(guān)、行程限位開關(guān)、壓力控制開關(guān)以及溫度、壓力等參數(shù)變化。這些輸入的信號(hào)可通過PLC邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)化為控制液壓換向閥電磁鐵線圈的輸出信

65、號(hào)。</p><p>　　1.5.7 PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　PLC系統(tǒng)可以用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制，主要式控制液壓系統(tǒng)完成基本的動(dòng)作-液壓缸的自由進(jìn)退，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?？偟目刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)是：上位機(jī)用力控組態(tài)軟件做人機(jī)畫面，實(shí)現(xiàn)各種控制的可視化；下位機(jī)用PLC實(shí)現(xiàn)電磁換向閥的控制，如圖1-3所示</p><p>　　圖1-3 液壓控

66、制系統(tǒng)PLC控制原理圖</p><p>　　從上圖可以看出，PLC選擇是否合適非常重要。在選擇PLC時(shí)，首先要分析液壓系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程、設(shè)計(jì)功能以及輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的作用，明確輸入、輸出信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系和數(shù)量，選擇與之相適應(yīng)的PLC.</p><p>　　1.5.8 PLC的程序設(shè)計(jì)的方法</p><p>　　常用PLC程序設(shè)計(jì)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、功能設(shè)計(jì)表圖法、分解設(shè)計(jì)法等

67、。雖然不同方法設(shè)計(jì)出的程序控制效果是一樣的，dan 仍需根據(jù)具體情況分析以選擇合適的方法。</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC程序：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是利用傳統(tǒng)機(jī)電器電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念，即在一些典型程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際的要求，不斷修改、完善程序。有時(shí)需多次反復(fù)修改后才能得到一個(gè)滿意的結(jié)果，常用于簡單的液壓系統(tǒng)。</p><p>　　功能表圖設(shè)計(jì)PLC程序：該方法首先式繪制功能表圖

68、，然后再將其轉(zhuǎn)化為PLC程序，一個(gè)功能表圖由工步、轉(zhuǎn)換、用以連接和轉(zhuǎn)換的外部接線圖。將液壓系統(tǒng)的工作順序劃分為步，并確定各步之間的轉(zhuǎn)換的條件，當(dāng)滿足進(jìn)入下一步的轉(zhuǎn)換條件的輸入信號(hào)出現(xiàn)時(shí)即標(biāo)志這一步的結(jié)束和下一步的開始。在步內(nèi)，輸出狀態(tài)保持不變，當(dāng)本步的轉(zhuǎn)換條件成立時(shí)，上一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束，下一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)開始。這種方法有章可尋，設(shè)計(jì)出的程序較規(guī)范，但對(duì)簡單的液壓系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)顯得有點(diǎn)繁瑣。一般用于較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)。</p>&

69、lt;p>　　分析設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC程序：任何復(fù)雜的控制系統(tǒng)都可將其拆分成獨(dú)立的、相對(duì)簡單的基本回路單元，可先針對(duì)獨(dú)立的基本回路編程，然后分析其運(yùn)動(dòng)順序的關(guān)系，根據(jù)輸入信號(hào)與執(zhí)行元件的邏輯關(guān)系，用輸入和輸出新華區(qū)奧將各獨(dú)立回路連成一個(gè)整體。該方法在某種程度上具有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的性質(zhì)，對(duì)復(fù)雜的液壓系統(tǒng)適用。</p><p><b>　　2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><

70、p>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為液壓主機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足主機(jī)工作循環(huán)所需的全部技術(shù)要求，且靜動(dòng)態(tài)性能好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠、壽命長、經(jīng)濟(jì)性好、使用維護(hù)方便。為此，要明確與液壓系統(tǒng)有關(guān)的主機(jī)參數(shù)的確定原則，要與主機(jī)的總體設(shè)計(jì)（包括機(jī)械、電氣設(shè)計(jì)）綜合考慮，做到機(jī)、電、液相互配合，保證整機(jī)的性能最好。</p><p>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟一般是：</p><p>

71、　　明確液壓系統(tǒng)的使用要求，進(jìn)行負(fù)載特性分析。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案。</b></p><p>　　計(jì)算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)。</p><p>　　繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖。</p><p><b>　　選擇液壓元件。</b></p><p><b&g

72、t;　　驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能。</b></p><p><b>　　液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</b></p><p>　　8）繪制工作圖，編制文件，并提出電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書。</p><p>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為液壓主機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分，設(shè)計(jì)必須滿足工作需要的全部技術(shù)要求，且靜動(dòng)態(tài)性能好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠、壽命長、經(jīng)濟(jì)性好、使

73、用維護(hù)方便。</p><p>　　2.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.確定回路方式</b></p><p>　　選用開式回路，即執(zhí)行元件的排油回油箱，油液經(jīng)過沉淀、冷卻后再進(jìn)入液壓泵的進(jìn)口。行走機(jī)械和航空航天液壓裝置為減少體積和重量可選擇閉式回路，即執(zhí)行元件的排油直接進(jìn)入液壓泵的進(jìn)口。本設(shè)計(jì)選用開式回路。</p>

74、<p><b>　　2.選用液壓油液</b></p><p>　　設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)選用礦油型液壓油作工作介質(zhì)，其中室內(nèi)設(shè)備多選用汽輪機(jī)油和普通液壓油，室外設(shè)備則選用抗磨液壓油或低凝液壓油，航空液壓系統(tǒng)多選用航空液壓油。對(duì)某些高溫設(shè)備或井下液壓系統(tǒng)，應(yīng)選用難燃介質(zhì)，如膦酸酯液、水一乙二醇、乳化液。液壓油液選定后，設(shè)計(jì)和選擇液壓元件時(shí)應(yīng)考慮其相容性。本系統(tǒng)屬于普通液壓系統(tǒng)，故選用礦油型

75、液壓油作為工作介質(zhì)。</p><p><b>　　3．初定系統(tǒng)壓力</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的壓力與液壓設(shè)備工作環(huán)境、精度要求等有關(guān)。在大多數(shù)情況下可以自由的選取。適當(dāng)提高壓力可以降低成本，同時(shí)可以提高響應(yīng)速度、加大輸出力、提高功率密度和管流速度，并且不容易發(fā)生執(zhí)行器低速爬行現(xiàn)象，所以，系統(tǒng)壓力有提高的趨勢(shì)，但液壓系統(tǒng)的壓力受到所用元件的限制，而且提高壓力

76、也帶來一些問題，如元件壽命縮短，易于發(fā)生閥的卡阻及自激振蕩，液壓工作介質(zhì)容易變質(zhì)，內(nèi)泄露加大，油溫升高，必須采取措施防止漏油。根據(jù)下面表格中的參考值初步選定系統(tǒng)的工作壓力p=13Mpa</p><p>　　表2-1各類液壓執(zhí)行器常用的設(shè)計(jì)壓力/Mpa</p><p><b>　　選擇執(zhí)行元件</b></p><p>　　若要求實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，

77、選用液壓馬達(dá)。如果轉(zhuǎn)速高于500，可直接選用告訴液壓馬達(dá)，如齒輪馬達(dá)、雙作用葉片馬達(dá)或軸向柱塞馬達(dá)；若轉(zhuǎn)速低于500，可選用低速液壓馬達(dá)或告訴液壓馬達(dá)加機(jī)械減速裝置，低速液壓馬達(dá)有單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)和多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)。</p><p>　　要求往復(fù)擺動(dòng)，可選用擺動(dòng)液壓缸或齒條活塞液壓缸。</p><p>　　若要求實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)選用活塞液壓缸或柱塞液壓缸。如果是雙向工作進(jìn)給

78、，應(yīng)選用雙活塞桿液壓缸；如果只要求一個(gè)方向工作、反向退回，應(yīng)選用單活塞桿液壓缸；如果負(fù)載力不與活塞桿軸線重合或缸徑較大、行程較長，應(yīng)選用柱塞缸，反向退回則采用其他方式。</p><p><b>　　確定液壓泵類型</b></p><p>　　系統(tǒng)壓力，選用齒輪泵或雙作用葉片泵；，選用柱塞泵。在該設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)中為了保證整個(gè)系統(tǒng)的良好工作，選用軸向柱塞泵。</p&

79、gt;<p>　　若系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速，選用定量泵，若系統(tǒng)要求高效節(jié)能，應(yīng)選用變量泵。本系統(tǒng)屬于一泵多缸的系統(tǒng)，而且執(zhí)行元件不是同時(shí)工作，所以本系統(tǒng)中選用變量柱塞泵。</p><p>　　若液壓系統(tǒng)有多個(gè)執(zhí)行元件，且各工作循環(huán)所需流量相差很大，應(yīng)選用多臺(tái)泵供油，實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)速。</p><p><b>　　選擇調(diào)速方式</b></p><

80、p>　　中小型液壓設(shè)備特別是機(jī)床，一般選用定量泵節(jié)流調(diào)速。若設(shè)備對(duì)速度穩(wěn)定性要求較高，則選用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路。</p><p>　　如果設(shè)備原動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)，可采用定量泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速，同時(shí)用多路換向閥閥口實(shí)現(xiàn)微調(diào)。</p><p>　　采用變量泵調(diào)速，可以是手動(dòng)變量調(diào)速，也可以是壓力適應(yīng)變量調(diào)速。在本系統(tǒng)中選用手動(dòng)變量調(diào)速。</p><p><b>

81、　　確定調(diào)壓方式</b></p><p>　　溢流閥旁接在液壓泵出口，在進(jìn)油和回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中為定壓閥，保持系統(tǒng)工作壓力恒定 ，其他場(chǎng)合為安全閥，限制系統(tǒng)最高工作壓力。當(dāng)液壓系統(tǒng)在工作循環(huán)不同階段的工作壓力相差很大時(shí)，為節(jié)省能量消耗，應(yīng)采用多級(jí)調(diào)壓。</p><p>　　中低壓系統(tǒng)為獲得低于系統(tǒng)壓力的二次壓力可選用減壓閥，大型高壓系統(tǒng)宜選用單獨(dú)的控制油源。</p>

82、<p>　　為了使執(zhí)行元件不工作時(shí)液壓泵在很小輸出功率下工作，應(yīng)采用卸載回路。</p><p>　　對(duì)垂直性負(fù)載應(yīng)采用平衡回路，對(duì)垂直變負(fù)載則應(yīng)采用限速鎖，以保證重物平穩(wěn)下落。</p><p><b>　　選擇換向回路</b></p><p>　　若液壓設(shè)備自動(dòng)化程度較高，應(yīng)選用電動(dòng)換向。此時(shí)各執(zhí)行元件的順序、互鎖、聯(lián)動(dòng)等要求可由

83、電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　對(duì)行走機(jī)械，為工作可靠，一般選用手動(dòng)換向。若執(zhí)行元件較多，可選用多路換向閥。</p><p><b>　　繪制液壓系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　液壓基本回路確定以后，用一些輔助元件將其組合起來構(gòu)成完整的液壓系統(tǒng)。在組合回路時(shí)，盡可能多地去掉相同的多余元件，力求系統(tǒng)簡單，元件數(shù)量、品種規(guī)格少。綜合

84、后的系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)主機(jī)要求的各項(xiàng)功能，并且操作方便，工作安全可靠，動(dòng)作平穩(wěn)，調(diào)整維修方便。對(duì)于系統(tǒng)中的壓力閥，應(yīng)設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，以便將壓力閥調(diào)節(jié)到要求的數(shù)值，并可由測(cè)壓點(diǎn)處壓力表觀察系統(tǒng)是否正常工作。</p><p>　　2.2液壓系統(tǒng)的使用要求及速度負(fù)載分析</p><p><b>　　使用要求</b></p><p>　　主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的使用要求

85、是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。因此，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)前必須明確下列問題：</p><p>　　主機(jī)的用途、總體布局、對(duì)液壓裝置的位置及空間尺寸的限制。</p><p>　　主機(jī)的工藝流程、動(dòng)作循環(huán)、技術(shù)參數(shù)及性能要求。</p><p>　　主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的工作方式及控制方式的要求。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的工作條件和工作環(huán)境。</p>

86、;<p>　　經(jīng)濟(jì)性與成本等方面的要求。</p><p><b>　　速度負(fù)載分析</b></p><p>　　對(duì)主機(jī)工作過程中各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度及負(fù)載規(guī)律進(jìn)行分析的內(nèi)容包括：</p><p>　　各執(zhí)行遠(yuǎn)近無負(fù)載運(yùn)動(dòng)的最大速度（快進(jìn)、快退速度）、有負(fù)載的工作速度（工進(jìn)速度）范圍以及它們的變化規(guī)律，并繪制速度圖（）。</p

87、><p>　　各執(zhí)行元件的負(fù)載是單向負(fù)載還是雙向負(fù)載、是與運(yùn)動(dòng)方向相反的正值負(fù)載還是與運(yùn)動(dòng)方向相同的負(fù)值負(fù)載、是恒定負(fù)載還是變負(fù)載，負(fù)載力的方向是否與液壓缸活塞軸線重合，對(duì)復(fù)雜的液壓系統(tǒng)需繪制復(fù)雜譜（）。</p><p><b>　　2.3液壓系統(tǒng)圖</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖由液壓系統(tǒng)圖，工藝循環(huán)順序動(dòng)作圖表和元件明細(xì)表三部分組成

88、。</p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)圖注意事項(xiàng)：</p><p>　　不允許多余元件，使用的元件和電磁鐵數(shù)越少越好。</p><p>　　注意元件間的連鎖關(guān)系，防止相互影響產(chǎn)生誤動(dòng)性。</p><p>　　系統(tǒng)各主要部位的壓力能夠隨時(shí)檢測(cè)，壓力表數(shù)目要少。</p><p>　　按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，元件符號(hào)按常態(tài)工況繪出，非

89、標(biāo)準(zhǔn)元件用簡練的結(jié)構(gòu)示意圖表達(dá)。</p><p>　　裝載裝置中液壓系統(tǒng)是主體執(zhí)行單元，如圖2-1</p><p>　　手動(dòng)變量泵 2.精過濾器 3,8.兩位兩通電磁換向閥 4.電磁溢流閥 5.截至閥 6.壓力表 7,9.三位四通電磁換向閥 10.單向節(jié)流閥 11.壓力繼電器 12.蓄能器 13.溜嘴油缸 14,閘門油缸 15,背壓閥 16. 溫度傳感器 17.油箱</p>

90、<p>　　圖2-1 裝載裝置液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　裝載前，裝載裝置先將蓄能器充液達(dá)到壓力后使泵瀉荷，并發(fā)出裝卸載裝置準(zhǔn)備完畢信號(hào)，然后整套裝卸載裝置按上述工作周期的順序依次動(dòng)作。蓄能器的作用一方面是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或停電時(shí)，起保護(hù)作用，使閘門油缸和溜嘴油缸歸位（溜嘴油缸縮回，閘門油缸伸出），另一方面是由于溜嘴油缸和閘門油缸的缸徑和速度相差較大，蓄能器起到輔助油源的作用，來降低油泵的排量和電

91、機(jī)的功率。在工況間隔，即箕斗提升和下放的時(shí)候，泵向蓄能器充液，恢復(fù)到最初的就緒狀態(tài)。由于流量大，速度快，所有的換向閥選用了大流量的插裝閥作主閥，直流型電磁換向閥作先導(dǎo)閥，為了保證油缸伸出和縮回有相同的速度，采用了差動(dòng)連接的方式，并由電瓶對(duì)電磁閥供電，當(dāng)系統(tǒng)停電時(shí)換向閥也能正常工作。閘門油缸安裝時(shí)存在超越負(fù)載，背壓閥 15 防止油缸運(yùn)行超速。油缸的速度可由變量泵的排量和蓄能器出口處的單向節(jié)流閥來調(diào)。采用插裝閥系統(tǒng)大大降低了成本，保證了整個(gè)

92、礦井的產(chǎn)量。裝載裝置安裝下，一個(gè)完整周期和相應(yīng)工況電磁鐵狀態(tài)表如表2－2所示。</p><p>　　表 2-2　　一個(gè)工作周期電磁鐵工作狀態(tài)表</p><p>　　“＋”為電磁鐵得電，“－”為電磁鐵失電</p><p>　　2.4液壓系統(tǒng)組成元件的選擇和設(shè)計(jì) </p><p>　　液壓系統(tǒng)中的元件分為四大類，能量輸入元件，例如液壓泵；能量輸出

93、元件，例如液壓缸或液壓馬達(dá)；控制元件，例如各種控制閥；輔助元件，例如郵箱、管件、過濾器等。前三類元件直接參與系統(tǒng)的能量傳遞功能，輔助元件盡管不直接參與能量傳遞，卻是保證和改善功能所必需的。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的組成元件包括標(biāo)準(zhǔn)元件和專用元件。在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，不得已的情況下才自行設(shè)計(jì)液壓元件。選擇液壓元件時(shí)一般應(yīng)考慮以下問題。</p><p&g

94、t;　　應(yīng)用方面的問題：如主機(jī)的類型（工業(yè)設(shè)備、行走機(jī)械和航空航天等）、原動(dòng)機(jī)的特性、環(huán)境情況（溫度、塵土等）、安裝形式、貨源情況及維護(hù)要求等。系統(tǒng)要求：如壓力和流量的大小、工作介質(zhì)的種類、循環(huán)周期、操縱控制方式、沖擊振動(dòng)情況等。經(jīng)濟(jì)性問題：如使用量，購置及更換成本貨源情況及產(chǎn)品歷史、質(zhì)量和信譽(yù)等。</p><p>　　其他：應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及貨源條件較好的元件，以縮短制造周期，便于互換和維護(hù)。</

95、p><p><b>　　3 液壓缸的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1液壓缸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液壓執(zhí)行器是將液壓介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能力轉(zhuǎn)化裝置，他依靠壓力油液驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)與其外伸桿或軸相連的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)而做功。按輸出運(yùn)動(dòng)形式的不同，液壓執(zhí)行器有液壓缸（將液壓能轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能）、液壓

96、馬達(dá)（將液壓能轉(zhuǎn)換回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能）和擺動(dòng)液壓馬達(dá)（將液壓能轉(zhuǎn)化為往復(fù)擺動(dòng)機(jī)械能）三類。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的執(zhí)行器做往返式的直連運(yùn)動(dòng)，所以選擇的執(zhí)行器為液壓缸。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用單作用、液壓缸固定的單桿式液壓缸。單活塞桿液壓缸分為：無緩沖式液壓缸、不可調(diào)緩沖式液壓缸、可調(diào)緩沖式液壓缸和差動(dòng)式液壓缸四類。</p><p>　　3.2閘門液壓缸的設(shè)計(jì)</p>&l

97、t;p>　　3.2.1閘門液壓缸工作壓力及主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算</p><p>　　液壓缸的主要尺寸參數(shù)包括液壓缸的內(nèi)徑D、活塞桿直徑d和液壓缸行程S等。</p><p>　　1.初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對(duì)于不同用途的液壓設(shè)備同于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同設(shè)計(jì)可用類比法確定。查《液壓系統(tǒng)設(shè)

98、計(jì)簡明手冊(cè)》表 3-1列出的數(shù)據(jù)：</p><p>　　表3-1 液壓設(shè)備常用的工作壓力</p><p>　　初定液壓缸的工作壓力為=13Mpa。</p><p>　　2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用單作用、液壓缸固定的單桿式液壓缸。單活塞桿液壓缸分為：無緩沖式液壓缸、不可調(diào)緩沖式液壓缸、可調(diào)緩沖式液壓缸和差

99、動(dòng)式液壓缸四類。單活塞桿缸只有一端有活塞桿。它主要由缸底、缸筒、缸頭、活塞、活塞桿、導(dǎo)向套、緩沖套、節(jié)流閥、帶放氣孔的單向閥及密封裝置等組成。缸筒與法蘭焊接成一體，通過螺釘與缸底、缸頭連接?；钊c缸筒、活塞桿與缸蓋之間在半剖視圖上部為橡塑組合密封，下部為唇形密封。單活塞桿缸也有缸筒固定和活塞桿固定兩種安裝形式。兩種安裝方式的工作臺(tái)移動(dòng)范圍均為活塞有效行程的兩倍。設(shè)計(jì)取無桿腔有效面積等于有桿腔有效面積的兩倍，即=2。取液壓缸回油腔背壓為=

100、0.4MPa（采用差動(dòng)聯(lián)接時(shí)使其活塞往返運(yùn)動(dòng)速度一致）。</p><p><b>　　由圖 3-1可知：</b></p><p>　　=+ </p><p>　　圖 3-1 單活塞桿伸出液壓缸計(jì)算示意圖</p><p>　　式中：——液壓工作壓力,初算時(shí)可取工作壓

101、力；</p><p>　　——液壓缸回油腔背壓，初算時(shí)無法精確計(jì)算，可查《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表3-1列出的數(shù)據(jù)=0.4Mpa；</p><p>　　——活塞無桿腔有效面積 ；</p><p>　　——活塞有桿腔有效面積 ； </p><p>　　——液壓缸回油腔背壓，=0.4MPa；</p><p>　　F——工作

102、循環(huán)是最大外負(fù)載，F(xiàn)=11KN；</p><p>　　——液壓缸密封處的摩擦力它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率來進(jìn)行估算；</p><p>　　= </p><p>　　式中： ——液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.9-0.97，設(shè)計(jì)取 =0.95；</p><p>　　將各數(shù)值代

103、入公式，可計(jì)算液壓缸無桿腔的有效面積：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1.83m=18.3 cm </p><p><b>　　則液壓缸的直徑：</b></p><p>　　===4.8 cm=48 mm

104、 </p><p>　　由=2，可求活塞桿的直徑：</p><p>　　===3.4 cm=34 mm </p><p>　　因 所以活塞桿、活塞直徑符合要求。</p><p><b>　　2）由圖 可知：</b></p><p>　　圖 3-2單活塞桿液壓缸縮

105、回計(jì)算示意圖</p><p>　　= </p><p>　　式中：——液壓缸回油腔壓力，初算時(shí)可取工作壓力；</p><p>　　——活塞有桿腔有效面積 ；</p><p>　　F——工作循環(huán)是最大外負(fù)載，F(xiàn)=20.2KN；</p><p>　　——液壓缸密封處

106、的摩擦力它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率來進(jìn)行估算；</p><p>　　——液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.9-0.97，設(shè)計(jì)取 =0.95；</p><p>　　將各數(shù)值代入公式，可計(jì)算液壓缸無桿腔的有效面積</p><p>　　==1.64m=16.4 cm </p><p><b>　　則液壓缸的直徑：</b>

107、;</p><p>　　===4.6 cm=46 mm </p><p>　　由=2，可求活塞桿的直徑：</p><p>　　===6.5 cm=65 mm </p><p>　　因 所以活塞桿、活塞直徑符合要求。</p><p>　　設(shè)計(jì)考慮實(shí)際工作條件，滿足液壓

108、缸規(guī)定要求,取液壓缸缸體內(nèi)徑=80 mm、活塞桿直徑=50 mm。</p><p>　　3.活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算</p><p>　　活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只受軸向推力或拉力，可以近似地用直桿承受拉壓載荷的簡單強(qiáng)度計(jì)算公式（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 17-273）：</p><p>　　Mpa </p><

109、;p>　　式中： ——材料的許用應(yīng)力，Mpa；無縫鋼管的 Mpa，取=100 Mpa；</p><p>　　F——活塞桿的作用力，N；</p><p>　　d——活塞桿直徑，m；</p><p>　　把已知數(shù)據(jù)代入上式得：</p><p><b>　　Mpa</b></p><p>　　活塞

110、桿的強(qiáng)度校核符合要求。</p><p>　　4.活塞桿彎穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　活塞桿完全伸出時(shí)需考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表17-6-16和表 17-6-17，設(shè)定受力完全作用在活塞桿軸線上，主要驗(yàn)算：</p><p>　　N </p><p>　　MPa

111、 </p><p><b>　　圓截面： m</b></p><p>　　式中 ——實(shí)際彈性模數(shù)；</p><p>　　E——材料彈性模數(shù)，Mpa，鋼材取 Mpa；</p><p>　　——安全系數(shù)， ，取4；</p><p>　　—活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界的壓縮力，

112、N；</p><p>　　—材料組織缺陷系數(shù)，鋼材一般?。?lt;/p><p>　　—活塞桿截面不均勻系數(shù)，一般?。?lt;/p><p>　　—液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，根據(jù)實(shí)際安裝取 =2；</p><p>　　—活塞桿橫截面慣性矩，m；</p><p>　　—液壓缸的支承長度，根據(jù)設(shè)計(jì) mm</p><p&

113、gt;　　將各數(shù)據(jù)上述公式，可求得：</p><p><b>　　Mpa</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　N =34.4 kN＞=20.2 kN</p><p>　　∴ 活塞桿彎曲穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　5.液壓缸的工作壓

114、力的確定</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)選取缸徑和活塞桿的直徑，計(jì)算出活塞桿伸出時(shí)所需液壓油的壓力：</p><p><b>　　閘門油缸縮回時(shí),</b></p><p>　　=0; 10.8 Mpa; </p><p><b>　　閘門油缸伸出時(shí),</b></p><p&

115、gt;　　5 Mpa; </p><p>　　5+0.4=5.4 Mpa; </p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)取液壓缸的工作壓力 =12 MPa。</p><p>　　3.2.2液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算</p><p>