畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：校內(nèi)指導(dǎo)教師：校外指導(dǎo)教師：完成日期：教務(wù)處印制目錄TOC\o"1-2"\h\z\u10322一、緒論 礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、緒論（一）選題的背景礦用切割機(jī)在現(xiàn)代礦業(yè)開采中的核心地位不言而喻，它們?cè)谙锏劳诰?、維護(hù)以及巖石破碎等關(guān)鍵環(huán)節(jié)中發(fā)揮著無可替代的作用。礦井環(huán)境的特殊性對(duì)設(shè)備提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。狹小的空間、高濕的環(huán)境、粉塵與瓦斯的潛在威脅，以及頻繁的振動(dòng)和沖擊，隨著礦產(chǎn)資源的日益稀缺和開采難度的增加，對(duì)切割機(jī)性能的要求也在不斷提升，尤其在效率、精度與安全性方面。礦用切割機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)正是這一提升的關(guān)鍵所在，它不僅決定了切割動(dòng)力的穩(wěn)定性和一致性，還對(duì)設(shè)備的輕量化、模塊化、節(jié)能化以及智能化發(fā)展起到了決定性影響。傳統(tǒng)的氣動(dòng)系統(tǒng)可能無法滿足這些嚴(yán)苛條件下的穩(wěn)定運(yùn)行，因此，設(shè)計(jì)一款適應(yīng)礦井復(fù)雜環(huán)境，既能抵御惡劣條件，又能高效工作的氣動(dòng)系統(tǒng)，成為當(dāng)代礦業(yè)機(jī)械工程領(lǐng)域亟待解決的問題。（二）選題的意義礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選題具有深遠(yuǎn)的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用意義。首先，從理論層面，對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、優(yōu)化方法以及在特殊環(huán)境下運(yùn)行機(jī)理的研究，能夠豐富和完善機(jī)械工程中的氣動(dòng)傳動(dòng)理論，為同類設(shè)備的設(shè)計(jì)提供新的理論指導(dǎo)。特別是，通過深入研究節(jié)能化設(shè)計(jì)和智能控制技術(shù)，能夠推動(dòng)氣動(dòng)傳動(dòng)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)未來氣動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。在實(shí)際應(yīng)用方面，礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接影響到礦產(chǎn)資源開采的效率和安全性。優(yōu)化的氣動(dòng)系統(tǒng)能夠提供更穩(wěn)定、更高效的切割動(dòng)力，降低能源消耗，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，從而促進(jìn)礦業(yè)生產(chǎn)的高效進(jìn)行。特別是在礦井這一特殊環(huán)境下，設(shè)備的可靠性和耐用性是決定開采成本和人員安全的關(guān)鍵因素。適應(yīng)性強(qiáng)的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠有效抵御礦井中的極端條件，減少維修頻率，降低運(yùn)營成本，提高整個(gè)礦井作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著綠色礦業(yè)的發(fā)展，節(jié)能和環(huán)保成為設(shè)備設(shè)計(jì)的重要考量。通過研究和優(yōu)化氣動(dòng)系統(tǒng)的能效，可以降低礦井作業(yè)的環(huán)境影響，推動(dòng)礦業(yè)向可持續(xù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)型。智能控制系統(tǒng)的引入，不僅可以提高設(shè)備的自動(dòng)化水平，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還能通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障預(yù)測(cè)，提前采取預(yù)防措施，從而降低潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。在安全層面，礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也直接影響到礦井作業(yè)的安全性。通過優(yōu)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和安全保護(hù)系統(tǒng)，可以提高設(shè)備在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性和故障應(yīng)對(duì)能力，降低事故發(fā)生的可能性，保障礦工的生命安全。因此，礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，具有顯著的社會(huì)效益，有助于提升我國礦業(yè)的整體安全水平。礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，不僅有助于推動(dòng)機(jī)械工程領(lǐng)域的科技進(jìn)步，提高礦業(yè)生產(chǎn)的效率，而且有助于保障礦井作業(yè)的安全，促進(jìn)礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展在過去的幾十年中取得了顯著的進(jìn)步。隨著我國礦業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高效、安全、環(huán)保的切割設(shè)備需求日益增大，這也推動(dòng)了氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與改良。國內(nèi)的制造商，如中煤科工集團(tuán)、中國礦大機(jī)械等，已經(jīng)能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)和生產(chǎn)適應(yīng)各種工況的礦用切割機(jī)，并在氣動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)上取得突破。許多國內(nèi)設(shè)計(jì)的切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)采用了先進(jìn)的控制系統(tǒng)，如基于PLC的氣動(dòng)控制系統(tǒng)，以提高切割精度和設(shè)備的智能化水平。同時(shí)，針對(duì)礦井作業(yè)的安全性，研發(fā)了多重安全保護(hù)措施，如氣動(dòng)緊急制動(dòng)裝置，以確保在異常情況下能夠迅速停止設(shè)備運(yùn)行，保護(hù)操作人員的安全。在節(jié)能方面，國內(nèi)制造商也積極探索氣動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如，通過改進(jìn)壓縮空氣的利用效率，減少能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的低能耗運(yùn)行。同時(shí)，一些創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)理念，如氣液混合傳動(dòng)系統(tǒng)，也在部分切割機(jī)上得到了應(yīng)用，這種系統(tǒng)結(jié)合了氣體的高響應(yīng)速度和液體的高承載能力，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力輸出的高效與穩(wěn)定。然而，與國際先進(jìn)水平相比，國內(nèi)的礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍存在一些挑戰(zhàn)。如在關(guān)鍵元器件，如氣缸、氣閥等方面，國產(chǎn)化程度還有待提高，部分核心部件仍需依賴進(jìn)口。此外，智能化和遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)滯后，與國際領(lǐng)先的氣動(dòng)系統(tǒng)相比，還存在一定的技術(shù)差距。國外發(fā)展現(xiàn)狀國外礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)走在了全球的前沿，尤其是在技術(shù)創(chuàng)新和智能化水平方面，擁有著豐富的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的技術(shù)。歐洲，尤其是德國和瑞典，以及北美，如美國和加拿大，是全球礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的主要研發(fā)基地，許多國際知名的設(shè)備制造商，如AtlasCopco、Sandvik、JoyGlobal等，都在這里誕生。國外的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往注重高效能、高可靠性和環(huán)保性能的融合。他們通過精密的氣動(dòng)元件設(shè)計(jì)，如高壓空氣壓縮機(jī)、高性能氣缸和精確控制的氣閥，實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)系統(tǒng)的高效能運(yùn)行。這些元件不僅能夠在極端環(huán)境下保持穩(wěn)定工作，還通過優(yōu)化的氣流控制，降低了能耗和噪聲水平，有助于礦井作業(yè)的環(huán)保化。國外企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)積極探索物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等前沿技術(shù)的應(yīng)用。例如，通過集成傳感器和無線通信模塊，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)警，大大提高了設(shè)備的維護(hù)效率和安全性。此外，智能控制算法的引入，使得氣動(dòng)系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際工作負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整供氣量，進(jìn)一步優(yōu)化了切割效率。在安全設(shè)計(jì)上，國外的礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)通常采用了多重冗余保護(hù)機(jī)制，如壓力監(jiān)控、溫度控制和故障診斷系統(tǒng)，確保在極端條件下設(shè)備仍能安全運(yùn)行。有些系統(tǒng)甚至配備了自適應(yīng)控制系統(tǒng)，能夠在出現(xiàn)異常情況時(shí)，自動(dòng)調(diào)整工作模式，防止設(shè)備損壞和事故的發(fā)生。然而，盡管國外的礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，但其高昂的研發(fā)成本和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，使得這些技術(shù)在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用仍面臨一定的挑戰(zhàn)。盡管如此，通過技術(shù)引進(jìn)、合作研發(fā)以及消化吸收再創(chuàng)新，國內(nèi)的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)正在逐步縮小與國際先進(jìn)水平的差距，并且在特定領(lǐng)域，如高濕高粉塵環(huán)境下的氣密性設(shè)計(jì)，以及針對(duì)中國礦井特殊工況的優(yōu)化上，展現(xiàn)出獨(dú)特的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)。二、礦用切割機(jī)的結(jié)構(gòu)（一）切割機(jī)的工作原理礦用切割機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1所示。它主要由機(jī)架9（設(shè)有帶減速器的氣動(dòng)馬達(dá)14、曲柄11、連桿工和I）、鋸梁導(dǎo)軌1、刀架2和氣缸12等部件組成。氣動(dòng)馬達(dá)輸出軸通過鍵與曲柄相配合，連桿一端與曲柄上的一偏心孔相鉸接，鋸梁與支撐在機(jī)架上的芯軸相連接，可實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)。刀架上端整體騎在鋸梁導(dǎo)軌上，下端鉸接連桿I另一端，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞，而切割鋸圖1-1全氣動(dòng)鋸床實(shí)物外形圖條6則固定在刀架的底側(cè)，與刀架一起移動(dòng)。1-鋸梁導(dǎo)軌，2-刀架，3-軸I；4-連桿I；5-軸I；6-切割鋸條；7-夾緊機(jī)構(gòu)；8-氣動(dòng)元件箱9-機(jī)架，10-連桿I；11-曲柄；12-氣缸；13-凸輪；14-帶減速器的氣動(dòng)馬達(dá)圖2-1礦用切割機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖鋸條是切割機(jī)的直接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以是固定式的，也可以是可更換的，以適應(yīng)不同切割任務(wù)的需求。在切割過程中，鋸條對(duì)礦石或其他硬質(zhì)材料施加機(jī)械能，通過切削、磨蝕和破碎等方式，實(shí)現(xiàn)材料的切割分離。切割機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)控制鋸條的運(yùn)動(dòng)，包括進(jìn)給速度、切割深度和切割角度。這些參數(shù)通常由操作員通過操作臺(tái)上的控制器設(shè)定，控制器再通過電磁閥等元件調(diào)節(jié)氣流，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋸條運(yùn)動(dòng)的精確控制。此外，系統(tǒng)還包含了壓力、溫度和流量的監(jiān)測(cè)，以確保氣動(dòng)元件在正常工作范圍內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)預(yù)防潛在的過熱或過載情況。在安全性方面，設(shè)計(jì)中包含了多重保護(hù)機(jī)制，如過載保護(hù)、緊急停機(jī)和氣壓安全閥等，它們?cè)跈z測(cè)到異?；蛭ｋU(xiǎn)情況時(shí)，能夠迅速切斷氣流或停止鋸條的運(yùn)動(dòng)，保護(hù)操作人員和設(shè)備的安全。同時(shí)，考慮到礦井環(huán)境的特殊性，氣動(dòng)系統(tǒng)的密封性和防爆設(shè)計(jì)也是必不可少的，以防止壓縮空氣泄漏引發(fā)的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)。（二）主要部件礦業(yè)切割機(jī)的主要部件有底座、鋸架及傳動(dòng)裝置、導(dǎo)向裝置、張緊裝置、快轉(zhuǎn)工進(jìn)裝置、夾緊機(jī)構(gòu)、自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、后托架等幾部分，依靠液壓系統(tǒng)以及電氣控制統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種動(dòng)作。1、機(jī)械部分底座：底座是一種焊接到鋼板上的箱形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成整個(gè)機(jī)器的基礎(chǔ)。床已連接到它，并且內(nèi)部有很多空間。左側(cè)是電源箱和燃油箱，正面是冷卻箱，背面是液壓泵站。因此，內(nèi)置設(shè)備的左側(cè)應(yīng)有較大的空間以方便供電。鋸架和傳動(dòng)裝置：鋸架是焊接在厚鋼板上的鋸帶傳動(dòng)架。右后方是變速箱蝸桿變速箱。盒子中的蝸輪與鋸架的鋸架緊密連接。同步旋轉(zhuǎn)向被動(dòng)輪鋸框架的左側(cè)旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)鋸；鋸帶的速度有五種速度，而速度隨塔輪的變化而變化。鋸架配備有導(dǎo)向裝置，快速旋轉(zhuǎn)的工作裝置和控制箱。張緊裝置：張緊裝置位于鋸架的左后方，包括張緊缸，滑動(dòng)座和換向閥等，可以通過手動(dòng)和自動(dòng)張緊引入鋸條。當(dāng)止回閥處于“張緊”位置時(shí)，鋸桿處于張緊和工作位置。當(dāng)止回閥處于“松弛”位置時(shí)，鋸將關(guān)閉，此時(shí)可以更換鋸桿。機(jī)器完成后，它將停止。鋸條自動(dòng)打開時(shí)，可以延長(zhǎng)鋸條的使用壽命?！霸谔厥馇闆r下（切割特殊材料，例如固體和粘合材料），如果鋸片在自動(dòng)張緊后仍然很弱，則可以手動(dòng)進(jìn)行。擰緊鋸片。手動(dòng)裝置和快速旋轉(zhuǎn)的工件前置裝置：手動(dòng)裝置用于更改鋸片的安裝角度，以使鋸的尺寸垂直于工作表面。它由左右釘子和其他零件組成。右支架是固定的，而左支架可沿鴿子導(dǎo)向板左右移動(dòng)，以調(diào)節(jié)兩個(gè)支架之間的距離和工件尺寸，以確保切割精度。手動(dòng)框架中間是一條快速移動(dòng)的工作設(shè)備設(shè)備通道。可以通過滑動(dòng)操作液壓閥來調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，從而提高工作效率。固定機(jī)構(gòu)：固定機(jī)構(gòu)的主要部分是床，床固定在基座上。鋸架可以向右移動(dòng)以達(dá)到提升效果。中間是支持簽證，前面是與成品的連接。桌子的左側(cè)裝有一個(gè)固定缸，該固定缸可通過按壓機(jī)架來控制工作部件的夾緊和擠壓。后支架：當(dāng)工件的毛坯很長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)支撐并用后支架進(jìn)給。后支架與主機(jī)分離，并作為隨機(jī)附件提供。它通過工具安裝在汽車的后部，其高度可以調(diào)節(jié)?？蛻艨梢栽诤笾Ъ艿牡撞糠胖靡粋€(gè)導(dǎo)軌，以方便進(jìn)紙。2、傳動(dòng)系統(tǒng)鋸帶傳動(dòng)：安裝在蝸輪箱上的電動(dòng)機(jī)通過皮帶輪帶動(dòng)蝸輪箱上的蝸輪和蝸輪，帶動(dòng)導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)，然后帶動(dòng)導(dǎo)輪和從動(dòng)輪周圍的鋸帶執(zhí)行切削和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)l10I。鋸帶進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：由升降缸和調(diào)速閥組成的液壓循環(huán)系統(tǒng)控制鋸架的下降速度，從而實(shí)現(xiàn)鋸帶的無級(jí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鋸條旋轉(zhuǎn)：安裝在蝸桿上的皮帶輪依靠皮帶驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器，鋸條旋轉(zhuǎn)以去除鋸齒上的切屑。切割部分鋸條作為礦用切割機(jī)鋸條的關(guān)鍵組成部分，其材質(zhì)選擇對(duì)于切割效率、耐用性和安全性至關(guān)重要。通常，鋸條材料需要具備高強(qiáng)度、高耐磨性和抗沖擊性能，以適應(yīng)礦井環(huán)境的嚴(yán)苛條件。常用的鋸條材料包括高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和復(fù)合材料。高速鋼鋸條因其良好的韌性、熱硬性和加工性而被廣泛應(yīng)用，但其耐磨性相對(duì)較差，尤其是在切割硬度較高的礦石時(shí)，磨損較快。為改善這一問題，有時(shí)會(huì)在高速鋼表面進(jìn)行滲碳、氮化或鍍層處理，以提高其表面硬度和耐磨性。硬質(zhì)合金鋸條則憑借其高硬度、高耐磨性和抗沖擊性，成為針對(duì)硬質(zhì)礦石的理想選擇。硬質(zhì)合金主要由碳化鎢、碳化鈦和鈷等金屬化合物組成，其硬度僅次于金剛石，因此在切割過程中能保持較長(zhǎng)的使用壽命。然而，硬質(zhì)合金鋸條的韌性較差，對(duì)于沖擊性切割和突然負(fù)載變化較敏感，可能在礦井中的復(fù)雜環(huán)境下容易折斷。陶瓷鋸條則是另一種耐磨性極高的材料，其硬度僅次于金剛石和立方氮化硼，具有極低的摩擦系數(shù)和極佳的熱穩(wěn)定性，使得陶瓷鋸條在高溫和高速切割中表現(xiàn)優(yōu)異。然而，陶瓷鋸條的脆性較大，抗沖擊能力弱，不適用于高沖擊的切割環(huán)境。復(fù)合材料鋸條，如金屬陶瓷復(fù)合材料，結(jié)合了金屬的塑性和陶瓷的硬度，旨在提供更好的綜合性能。這類鋸條在保持一定耐磨性的同時(shí)，提高了韌性，降低了斷裂風(fēng)險(xiǎn)。不過，復(fù)合材料的制造工藝復(fù)雜，成本相對(duì)較高，且在實(shí)際應(yīng)用中可能面臨界面結(jié)合強(qiáng)度的挑戰(zhàn)。在選擇鋸條材料時(shí)，還應(yīng)考慮礦石的特性和切割機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，如切割速度、進(jìn)給量和切削角度等。此外，鋸條的幾何形狀、齒距和齒形也是影響切割性能的關(guān)鍵因素。通過優(yōu)化這些參數(shù)，并結(jié)合實(shí)際礦井環(huán)境，可以進(jìn)一步提高鋸條的耐用性和切割效率，降低操作成本，同時(shí)確保切割過程的安全。值得注意的是，定期更換和維護(hù)鋸條，也是延長(zhǎng)切割機(jī)整體使用壽命和保障工作安全的重要措施。

三、切割機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）氣動(dòng)系統(tǒng)原理礦用切割機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于氣壓原理，通過壓縮空氣的控制和傳輸，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)力來源與控制。這一系統(tǒng)的核心是壓縮空氣的產(chǎn)生、傳輸及分配，以及與鋸條運(yùn)動(dòng)的耦合，確保整個(gè)切割過程的穩(wěn)定與高效。壓縮空氣的產(chǎn)生通常由專門的空氣壓縮機(jī)負(fù)責(zé)，通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的活塞，在封閉的氣缸內(nèi)進(jìn)行吸氣、壓縮和排氣過程，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為高壓氣體。壓縮空氣經(jīng)過一系列的過濾和調(diào)壓裝置，以確保其清潔度和穩(wěn)定的壓力，為后續(xù)的動(dòng)力傳輸提供保障。氣動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力傳輸主要依賴于氣缸和氣動(dòng)馬達(dá)。氣缸內(nèi)的活塞在高壓氣體的作用下，產(chǎn)生線性運(yùn)動(dòng)，通過連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒輪或鏈條，進(jìn)而帶動(dòng)鋸條的旋轉(zhuǎn)。氣缸的大小、行程和氣壓的大小決定了鋸條的轉(zhuǎn)速和扭矩，是切割力的關(guān)鍵控制因素。系統(tǒng)中的氣動(dòng)馬達(dá)則通過改變壓縮氣體的流速和方向，將氣體的動(dòng)量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力輸出。馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可以通過改變輸入氣壓或改變馬達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的切割需求。為了精確控制切割過程，氣動(dòng)系統(tǒng)還包含精密的控制元件，如電磁閥、壓力傳感器和流量控制器。這些元件可以實(shí)時(shí)監(jiān)控氣流的流量、壓力和速度，根據(jù)操作指令或預(yù)設(shè)的程序，調(diào)整壓縮空氣的供應(yīng)，確保鋸條的運(yùn)動(dòng)精度和切割深度的一致性。同時(shí)，控制元件還能在出現(xiàn)異常時(shí)，如過載或失壓，迅速切斷氣流，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。為了適應(yīng)礦井環(huán)境的特殊性，氣動(dòng)系統(tǒng)的密封性與防爆設(shè)計(jì)至關(guān)重要。氣缸、管道和接頭都必須具備良好的密封性能，防止壓縮空氣泄漏，減少能源浪費(fèi)，同時(shí)也防止壓縮空氣與礦井中的可燃?xì)怏w混合，引發(fā)爆炸風(fēng)險(xiǎn)。此外，系統(tǒng)中還可能會(huì)加入防爆閥或者防爆膜，以降低爆炸的可能性。如圖3-1為本次設(shè)計(jì)的礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)的氣源為氣馬達(dá)10，其輸出的壓縮空氣由壓力表13~14顯示設(shè)定（0.4~0.6MPa），氣源開關(guān)是二位二通換向閥12。系統(tǒng)的執(zhí)行元件為氣缸7。氣缸的活塞桿與連桿相鉸接，用于驅(qū)動(dòng)鋸梁的抬起和落下，氣缸配合行程開關(guān)帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鋸條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。三位四通換向閥4控制氣缸的快速升降，單向節(jié)流閥8和9用于調(diào)節(jié)缸7帶動(dòng)鋸梁抬起和落下的速度（根據(jù)進(jìn)給量大小調(diào)節(jié)），減壓閥5和6用于調(diào)控切割壓力（根據(jù)工件大小調(diào)定）。總之，氣動(dòng)系統(tǒng)的功能是配合鋸條的主運(yùn)動(dòng)（往復(fù)運(yùn)動(dòng)），實(shí)現(xiàn)鋸床“落下→向前→鋸切→抬起→往回”工作過程中的鋸梁及鋸條升降功能。圖3-1礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖1-氣源2-開關(guān)閥3-切換閥4-三位四通電磁換向閥5~6-減壓閥7-氣缸8~9-單向節(jié)流閥，10-氣馬達(dá)11-二位五通電磁換向閥12-二位二通電磁換向閥13~14-壓力表（二）氣動(dòng)系統(tǒng)的工作流程1、初始狀態(tài)2、系統(tǒng)上電，接通氣源3、鋸梁快速升起4、工件安裝5、鋸梁快速下降（靠近工件）6、鋸梁慢速下降鋸切7、鋸條向前鋸切工件（氣馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，軸旋轉(zhuǎn)180度-帶減速器的氣動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鋸條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)）8、鋸梁慢速上升9、鋸條向后返回（氣馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)180度）10、鋸切完成，工件卸下11、鋸梁快速下降（三）電磁鐵通斷電表表3-1電磁鐵通斷電表（動(dòng)作狀態(tài)表）工況0YA1YA2YA3YA4YA5YA1初始狀態(tài)2系統(tǒng)上電+3鋸梁快速升起+-+4工件安裝+5鋸梁快速下降+--+--6鋸梁慢速下降++--+-7鋸條向前鋸切++--++8鋸梁慢速上升++9鋸條向后返回+++10工件卸下+11鋸梁快速下降+--+--（四）外部接線圖圖3-2外部接線圖輸入端：4個(gè)按鈕——停止按鈕SB1、上電按鈕SB2、快速升起SB3、啟動(dòng)按鈕SB43個(gè)磁性接近開關(guān)——B1、B2、B3輸出端：6個(gè)換向閥電磁線圈——0YA~5YA（五）順序功能圖圖3-3順序功能圖圖4-3手動(dòng)操作梯形圖四、礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)單步仿真1、初始狀態(tài)（a）（b）（c）未按下按鈕，氣動(dòng)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。此時(shí)開關(guān)閥處于右位，P口封閉，壓縮空氣不能進(jìn)入系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)上電，接通氣源（a）（b）（c）按下上電按鈕SB2，開關(guān)閥0YA得電，換向至左位（PA），氣動(dòng)系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒。3、鋸梁快速升起（a）（b）（c）按下快速升起按鈕SB3，三位四通電磁換向閥2YA通電，換向至左位，氣缸快速升起，實(shí)現(xiàn)鋸梁抬起。進(jìn)氣路：氣源→開關(guān)閥左位（P→A）→切換閥右位（P→A）→三位四通電磁換向閥左位（P→A）→氣缸下腔排氣路：氣缸上腔→→三位四通電磁換向閥左位（B→R）→排入大氣4、工件安裝（a）（b）（c）升起到位，磁性接近開關(guān)B3發(fā)訊，三位四通電磁換向閥2YA失電，換向至中位，氣缸停止運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件安裝。

5、鋸梁快速下降（靠近工件）（a）（b）（c）按下氣動(dòng)按鈕SB4，三位四通電磁換向閥3YA通電，換向至右位，氣缸快速下降，實(shí)現(xiàn)鋸梁落下。進(jìn)氣路：氣源→開關(guān)閥左位（P→A）→切換閥右位（P→A）→三位四通電磁換向閥右位（P→B）→氣缸上腔排氣路：氣缸下腔→→三位四通電磁換向閥右位（A→R）→排入大氣

6、鋸梁慢速下降鋸切（a）（b）（c）下降到位，磁性接近開關(guān)B2發(fā)訊，切換閥1YA得電，換向至左位，二位五通電磁換向閥4YA得電，換向至右位，氣缸慢速下降。進(jìn)氣路：氣源→氣動(dòng)三聯(lián)件→開關(guān)閥左位（P→A）→切換閥左位（P→B）→減壓閥（P→A）二位五通電磁換向閥右位（P→B）→單向閥（BA）氣缸上腔排氣路：氣缸下腔→節(jié)流閥（A→B）→二位五通電磁換向閥右位（A→R）→排入大氣7、鋸條向前鋸切工件（氣馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，軸旋轉(zhuǎn)180度-帶減速器的氣動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鋸條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)）（a）（b）（c）下降到位，磁性接近開關(guān)B1發(fā)訊，二位二通電磁換向閥5YA得電，換向至左位，氣馬達(dá)旋轉(zhuǎn)（氣馬達(dá)通過減速器減速，帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鋸條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。）軸轉(zhuǎn)過180度，鋸條向前鋸切工件。8、鋸梁慢速上升（a）（b）（c）2秒后，二位五通電磁換向閥4YA失電，換向至左位，氣缸慢速上升。進(jìn)氣路：氣源→氣動(dòng)三聯(lián)件→開關(guān)閥左位（P→A）→切換閥左位（P→B）→減壓閥（PA）二位五通電磁換向閥左位（P→A）→單向閥（BA）氣缸下腔排氣路：氣缸上腔→節(jié)流閥（A→B）→二位五通電磁換向閥左位（B→S）→排入大氣9、鋸條向后返回（氣馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)180度）（a）（b）（c）上升到位，磁性接近開關(guān)B2發(fā)訊，二位二通電磁換向閥5YA得電，換向至左位，氣馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，軸繼續(xù)轉(zhuǎn)過180度，鋸條返回。一個(gè)小工作循環(huán)結(jié)束，自動(dòng)開始下一小循環(huán)（鋸梁慢速下降鋸條向前鋸切鋸梁慢速上升鋸條向后返回）。

10、鋸切完成，工件卸下（a）（b）鋸切完成，留出10秒時(shí)間完成工件卸下。11、鋸梁快速下降（a）（b）（c）工件卸下后，三位四通電磁換向閥3YA通電，換向至右位，氣缸快速下降，實(shí)現(xiàn)鋸梁落下。進(jìn)氣路：氣源→開關(guān)閥左位（P→A）→切換閥右位（P→A）→三位四通電磁換向閥右位（P→B）→氣缸上腔排氣路：氣缸下腔→→三位四通電磁換向閥右位（A→R）→排入大氣12、工作過程中未按停止按鈕時(shí)的狀態(tài)（未探測(cè)到停止信號(hào)），工作正常進(jìn)行。13、工作過程中，隨時(shí)按下停止按鈕，系統(tǒng)將走完一個(gè)工作循環(huán)后恢復(fù)初始狀態(tài)。（a）工作過程中，隨時(shí)按下停止按鈕SB1，系統(tǒng)將走完一個(gè)工作循環(huán)后，回到初始狀態(tài)。圖（a）探測(cè)到停止信號(hào)，STOP=1。（b）按下按鈕SB2后，系統(tǒng)開始工作。停止信號(hào)解除，STOP=0。五、畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)首先從選題的背景出發(fā)，闡述了礦用切割機(jī)在礦業(yè)開采中的核心地位以及氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)備性能的決定性影響。礦井環(huán)境的特殊性，如空間限制、惡劣條件和安全要求，使得氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，而隨著綠色礦業(yè)的發(fā)展，節(jié)能和智能化也成為研究的重點(diǎn)，然后是礦用切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括了工作原理的主要組成部件。之后對(duì)切割機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)的工作原理，流程等等，最后對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了單步仿真。同時(shí)通過對(duì)礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的深入研究，不僅豐富了氣動(dòng)傳動(dòng)的理論知識(shí)，還為實(shí)際工程應(yīng)用提供了可操作的策略和方法。鑒于礦井環(huán)境的特殊性和礦業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，未來的研究可以進(jìn)一步關(guān)注氣動(dòng)系統(tǒng)的智能化、模塊化和綠色化設(shè)計(jì)，以滿足更嚴(yán)苛的工況要求和更高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。此外，針對(duì)礦用設(shè)備其他關(guān)鍵部分，如動(dòng)力源、鋸條和控制系統(tǒng)，開展整合優(yōu)化設(shè)計(jì)，將有助于整體提升礦用切割機(jī)的性能和安全性，推動(dòng)礦業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。參考資料[1]卞澤宇.礦用切割機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].《機(jī)械管理開發(fā)》,2024年第2期137-138,143,共3頁[2]武雙鑫.礦用切割的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].《煤礦機(jī)械》,2024年第1期14-16,共3頁[3]陳永峰.礦用切割機(jī)液壓及氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].《金屬礦山》,2018年第2期131-134,共4頁[4]