PAGEPAGE2長壁采煤機(jī)搖臂升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u4734摘要 III806第一章采煤機(jī)的發(fā)展及背景 1299801.1.國內(nèi)外發(fā)展進(jìn)程及存在的問題 1209401.1.1.采煤機(jī)國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)研究 1223241.1.2.自動(dòng)調(diào)高現(xiàn)狀 269171.1.3.液壓控制系統(tǒng)現(xiàn)狀 382241.1.4.當(dāng)前調(diào)高液壓系統(tǒng)存在問題 3309981.2.采煤機(jī)的類型、組成及工作原理 4265121.2.1.采煤機(jī)的類型 4229121.2.2.采煤機(jī)的組成 439111.2.3.采煤機(jī)的工作原理 5164101.3.課題研究的背景 662361.3.1.調(diào)高系統(tǒng)的作用 627601第二章采煤機(jī)總體方案的確定 8182902.1.采煤機(jī)參數(shù)的確定 8129292.1.1.主要技術(shù)參數(shù)確定 814255第三章調(diào)高系統(tǒng) 11216403.1.采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)及原理 11149753.2.自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 13199713.2.1.液壓油缸數(shù)學(xué)模型 1347133.2.2.采煤機(jī)滾筒高度和調(diào)高油缸行程之間的數(shù)學(xué)關(guān)系 1668663.3.液壓操作 17188093.3.1.調(diào)高鎖緊回路 17194103.3.2.滾筒調(diào)高 18102523.3.3.調(diào)高油路 19325063.3.4.卸載回路 19140913.3.5.調(diào)高油缸位置鎖定 1964543.4.調(diào)高油缸 19206863.4.1.油缸受力的確定 20225763.4.2.確定系統(tǒng)工作壓力 2277393.4.3.調(diào)高油缸基本長度和行程的確定 23172683.4.4.調(diào)高油缸壓力參數(shù)確定 242540第四章液壓系統(tǒng)計(jì)算 26326504.1.液壓泵與馬達(dá)的選擇 26167254.1.1.液壓馬達(dá)的選擇 26232854.1.2.液壓泵的選擇 27236164.1.3.輔助泵的選擇 28277204.1.4.調(diào)高泵的選擇 2917700第五章油路計(jì)算及閥門的選擇 3145165.1.主油路系統(tǒng) 3143745.1.1.操作系統(tǒng) 32259485.1.2.手動(dòng)操作 32113685.1.3.電氣操作 3362965.1.4.液壓操作 33105565.2.液壓閥的選擇 34276905.2.1.主要性能指標(biāo) 35101175.2.2.主油路系統(tǒng)閥的選擇 362435.2.3.濾油器的選擇 39190325.2.4.主要元件一覽表 4217548參考文獻(xiàn) 443193總結(jié) 46

摘要文章主要對采煤機(jī)搖臂升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括調(diào)高油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主油路系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過給定的參數(shù)對自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型；選擇相應(yīng)液壓元件，完成各油路設(shè)計(jì)和控制；最后調(diào)定系統(tǒng)工作壓力，完成油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；調(diào)高系統(tǒng)；油缸設(shè)計(jì)采煤機(jī)的發(fā)展及背景國內(nèi)外發(fā)展進(jìn)程及存在的問題采煤機(jī)國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)研究十九世紀(jì)四十年代，英國和前蘇聯(lián)這兩個(gè)煤炭開采大國，率先發(fā)展了采煤機(jī)械。1960年，采煤機(jī)調(diào)高由固定變?yōu)樽杂烧{(diào)節(jié)。2011年，國外采煤機(jī)的采掘功率不斷增加。在眾多采煤機(jī)中美國JOY公司做的較為出色，設(shè)計(jì)的出來的采煤機(jī)最大總功率可以達(dá)到2600kW。國內(nèi)由于各種方面的原因，發(fā)展比較遲緩，但天道酬勤，最終利用國人智慧設(shè)計(jì)出屬于我們國家的采煤機(jī)。1990年，上海煤炭科學(xué)研究院成功研究出了我國第一臺電牽引式采煤機(jī)。從那以后，我國采煤機(jī)飛快發(fā)展，更大功率的采煤機(jī)相繼被設(shè)計(jì)出來。在此期間，2009年山西的一所煤礦機(jī)械所設(shè)計(jì)出的采煤機(jī)成為國內(nèi)功率最大的采煤機(jī)。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛快增長，我國在采煤機(jī)的研發(fā)中與日俱增，不斷有大功率的采煤機(jī)被我國研究人員研發(fā)出來。如今，我國在采煤機(jī)的研發(fā)與生產(chǎn)上，以及煤炭的產(chǎn)量也位居世界前茅。從采煤機(jī)的演變中，可以看到一些發(fā)展規(guī)律：采煤機(jī)在開采過程中，采煤機(jī)滾筒截割煤的高度會受到煤層厚度的影響，經(jīng)過長期研究與試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，采煤機(jī)滾筒截割煤的高度與煤層厚度成正比，也就是說，煤層厚度越低，采煤機(jī)滾筒截割煤的高度也就越低。在這些薄煤層采煤機(jī)中，隨著煤層高度遞減，采煤高度越來越低，但采煤高度越低，對采煤機(jī)的要求就越高。主要問題是薄煤層與煤機(jī)高度如何相適應(yīng)，從而得到更加高效的采煤機(jī)。同理，采煤機(jī)滾筒截割煤的厚度增加，就會要求與之相匹配的更高的采高，隨著采高的增加，也就意味著采煤機(jī)搖臂需要承受更大的壓力，這對采煤機(jī)搖臂的承載能力提出更高要求。也就是說，需要設(shè)計(jì)制造出更高強(qiáng)度的搖臂來承載更高的采高。面對厚煤層，選擇合適的采煤機(jī)搖臂材料一直是我國采煤機(jī)發(fā)展上的難題。現(xiàn)在，大部分企業(yè)都是機(jī)械化采煤，不符合現(xiàn)在時(shí)代發(fā)展趨勢，采煤機(jī)的發(fā)展應(yīng)該不斷向著智能化、自動(dòng)化的趨勢發(fā)展。目前可以采用工業(yè)智能化設(shè)備對其進(jìn)行控制，方便操作。高穩(wěn)定性、安全性采煤機(jī)成為研究趨勢。采煤機(jī)面臨的環(huán)境多變，維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜，采煤機(jī)可靠性越高，煤炭產(chǎn)量越高。多臺采煤機(jī)的液壓支架水平排列將是以后采煤機(jī)的發(fā)展趨勢。多臺電機(jī)水平排列是一種非常穩(wěn)定的排列方式，即多臺電機(jī)既可以保證獨(dú)立性，又可以保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。模塊化控制也是目前采煤機(jī)控制的大趨勢。圖1.1井下開采實(shí)拍圖自動(dòng)調(diào)高現(xiàn)狀從1960年開始，全世界的采煤大國開始投入到對采煤機(jī)調(diào)高技術(shù)的研究，采煤機(jī)的調(diào)高系統(tǒng)就如同人身體的心臟，控制采煤機(jī)搖臂截割部自動(dòng)割煤，采煤機(jī)可靠穩(wěn)定的調(diào)高決定采煤機(jī)的采煤效率。1970年初，我國也逐漸意識到采煤機(jī)滾筒調(diào)高技術(shù)對采煤的重要性，幾所相關(guān)特色大學(xué)和研究所也在向此方向投入大量時(shí)間經(jīng)歷，最終，經(jīng)過我國研究人員的不懈努力，終于在采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng)上取得突破性進(jìn)展，總結(jié)出實(shí)踐性結(jié)論。我國煤炭產(chǎn)量屢創(chuàng)新高，我國在提高采煤率，以及保障井下礦山安全方面發(fā)揮著不可缺少的作用。為了我國煤礦智能化發(fā)展，需要積極開發(fā)礦山綜合智能控制系統(tǒng)。目前，各國不斷加強(qiáng)、攻堅(jiān)克難。從70年代末開始，我國相關(guān)礦業(yè)大學(xué)和主要煤炭設(shè)計(jì)研究院也開始致力高新技術(shù)的研究，捷報(bào)頻傳，得到很多很好的研究結(jié)果。由于我國進(jìn)入該領(lǐng)域較晚，還處于理論和實(shí)驗(yàn)階段，與國外采煤機(jī)的發(fā)展還存在一定的距離，所以，我國應(yīng)該積極向國外學(xué)習(xí)，取其精華、棄其糟粕、尋求優(yōu)勢、避免劣勢。在這方面與科研院所和大學(xué)相結(jié)合，并根據(jù)礦山的不同情況，掌握采煤機(jī)自動(dòng)調(diào)高技術(shù)的關(guān)鍵。未來自動(dòng)高度調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域會出現(xiàn)新的研究成果，不僅要通過對可靠的液壓控制系統(tǒng)的研究，還要通過不斷積累經(jīng)驗(yàn)和不斷改進(jìn)。液壓控制系統(tǒng)現(xiàn)狀液壓技術(shù)是控制采煤機(jī)作業(yè)的核心，因此液壓技術(shù)的發(fā)展備受矚目。在許多發(fā)達(dá)國家，隨著1980年代末以水為介質(zhì)的液壓傳動(dòng)裝置的問世，液壓系統(tǒng)也取得了長足的進(jìn)步，但該系統(tǒng)仍然不穩(wěn)定，并且存在許多缺點(diǎn)。多種液壓元件在社會經(jīng)濟(jì)和技術(shù)領(lǐng)域的不斷涌現(xiàn)，為液壓技術(shù)的發(fā)展提供了必要條件，也為其快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)：直到90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，液壓元件的結(jié)構(gòu)也逐漸得到完善。電控系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的結(jié)合相比其他伺服系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢，大大提高了采煤效率。同時(shí)，國外也在研究液壓技術(shù)領(lǐng)域方面擴(kuò)大范圍，為了節(jié)約成本，使閥門結(jié)構(gòu)更為簡，國外加大了對電液伺服閥的研究力度，改進(jìn)和提高抗震性，污染效應(yīng)。通用化、模塊化的電液比例閥的發(fā)展方式得到了批量生產(chǎn)，全球化的制造過程也使制造的效率提高了很多，各元器件的互通有無，也是錦上添花。當(dāng)前調(diào)高液壓系統(tǒng)存在問題對于采煤機(jī)滾筒的高度和調(diào)節(jié)控制，在對采煤機(jī)進(jìn)行采煤的操作過程中，需要通過依靠采煤機(jī)滾筒上所截割出的煤物噪聲和采礦機(jī)司機(jī)的檢查視線范圍等因素來準(zhǔn)確地判斷一個(gè)采煤機(jī)到底是在切割上有煤層或者是巖石。此外，還需要手動(dòng)控制來調(diào)整滾筒的位置。但是，由于采煤機(jī)在切割大量的煤層或者是巖石時(shí)，會使其伴隨著一些較多的灰塵而產(chǎn)生，影響采煤機(jī)司機(jī)的視線范圍，對采煤環(huán)境造成極大的困擾。礦機(jī)總輸出功率達(dá)數(shù)千瓦，在采煤機(jī)運(yùn)行時(shí)對操作人員影響很大，精準(zhǔn)的滾筒高度調(diào)節(jié)會受到周圍環(huán)境的影響，會造成實(shí)際的精度誤差。此外，采煤機(jī)在工作時(shí)滾筒必須連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在開采中，由于存在巖石的影響，采煤機(jī)截齒等主要元件就會受到磨損，元件磨損會直接造成采煤效率下降，最終導(dǎo)致采出的煤質(zhì)量變差，這種情況發(fā)生在瓦斯?jié)舛雀叩牡V井還易引發(fā)爆炸，對工作人員造成嚴(yán)重危險(xiǎn)。通過對油缸進(jìn)行伸縮調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)滾筒自動(dòng)升降。在我國目前整個(gè)專門應(yīng)用于對煤礦工業(yè)機(jī)械進(jìn)行高度調(diào)節(jié)的液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)中,液壓自動(dòng)控制高度調(diào)節(jié)的煤礦工業(yè)液壓自動(dòng)控制是通過操作式開關(guān)的位置和估計(jì)控制閥的啟動(dòng)和開閉時(shí)間等因素來進(jìn)行調(diào)節(jié)高度。這種設(shè)計(jì)方法對于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的影響很大，具有一定的局限性。由于因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)系統(tǒng)中流量或者是壓力的限制，無法滿足設(shè)計(jì)要求的高度限制。當(dāng)采煤機(jī)從采高大的一側(cè)切入時(shí)，需要對滾筒進(jìn)行較大的振幅調(diào)整以適應(yīng)煤層的高度，但在這個(gè)過程中，系統(tǒng)的流量低，產(chǎn)生的動(dòng)力也不足，因此搖臂不能快速調(diào)整，反而會大大增加調(diào)節(jié)時(shí)間，降低整體采煤機(jī)的截煤能力，當(dāng)振幅比較小時(shí)，需要的流量明顯偏大，無法準(zhǔn)確地控制滾輪的運(yùn)行軌跡，不利于其自動(dòng)化的實(shí)際需求。因此，需要將采煤機(jī)的調(diào)高液壓系統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化與先進(jìn)的創(chuàng)新工藝相互融合，通過提升精度準(zhǔn)確性、縮短工作時(shí)間、提升系統(tǒng)的性能等措施彌補(bǔ)其不足。采煤機(jī)的類型、組成及工作原理采煤機(jī)的類型采煤機(jī)是機(jī)械化采煤的主要設(shè)備之一，它完成了兩個(gè)過程：放煤和裝煤。現(xiàn)代煤礦機(jī)械通常使用滾筒式采煤機(jī)和刨煤機(jī)。采煤機(jī)有許多不同的分類方法：滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)是根據(jù)采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)形式進(jìn)行分類的。因?yàn)闈L筒式采煤機(jī)具有工作效率高，使用范圍廣泛等特點(diǎn)，所以被我國許多煤礦企業(yè)廣泛使用。采煤機(jī)按照滾筒的數(shù)量可以分為：單滾筒采煤機(jī)和雙滾筒采煤機(jī)，多滾筒采煤機(jī)的應(yīng)用范圍最為廣泛。采煤機(jī)按照行走機(jī)構(gòu)形式分為：鋼絲繩、鏈、無鏈條牽引采煤機(jī)按照調(diào)速方式分為：機(jī)械調(diào)速、液壓調(diào)速、電氣調(diào)速采煤機(jī)按照機(jī)身與工作面輸送機(jī)的配合導(dǎo)向方式分為：騎槽式和爬板式采煤機(jī)。采煤機(jī)的組成采煤機(jī)的牽引方式也早已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，且在我國當(dāng)今市場背景下主要采用滾筒采煤機(jī)：使用范圍廣；調(diào)高方便，免開缺口；生產(chǎn)率高、功率大、可靠性高；操作方便并有完善的保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)；向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展。但滾筒式采煤機(jī)也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高、割煤煤塊小、含塵量高、單位體積煤能耗高等缺點(diǎn)。采煤機(jī)的主要結(jié)構(gòu)如下圖1.2所示。圖1.2采煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖整機(jī)主要由以下及部分組成：截割部：截割部是進(jìn)行采煤的部分。牽引裝置：將采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的能量傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上，并實(shí)現(xiàn)調(diào)速和換向。兩臺交流電機(jī)帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使采煤機(jī)平穩(wěn)移動(dòng)。泵站：為采煤機(jī)的調(diào)高系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力，為行走部的制動(dòng)器提供控制制動(dòng)油。調(diào)高油缸：調(diào)高油缸與采煤機(jī)的液壓裝置和截割部分相連，調(diào)高油缸的作為液壓裝置的執(zhí)行元件來調(diào)節(jié)截割滾筒的高度。電控箱：控制采煤機(jī)的配電，實(shí)時(shí)檢測采煤機(jī)各部分的電機(jī)。輔助部件：輔助采煤機(jī)的運(yùn)行。對采煤機(jī)的工作條件進(jìn)行改善，起輔助作用的部件總稱。包括底托架，冷卻噴霧裝置和防滑裝置。采煤機(jī)液壓控制系統(tǒng)的主要功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能。系統(tǒng)的功能分為兩部分。一是為采煤機(jī)的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供液壓，二是為牽引驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器提供控制油路。采煤機(jī)的工作原理在采煤過程中，采煤機(jī)在液壓支架的保護(hù)下對煤層進(jìn)行切割，用刮板機(jī)和輸送機(jī)將切割好的煤炭輸送出去，這三臺機(jī)器組合被稱作“三機(jī)聯(lián)動(dòng)技術(shù)”。采煤機(jī)的作業(yè)主要包括割煤、落煤、裝煤、支護(hù)和運(yùn)輸?shù)葞讉€(gè)過程。綜合機(jī)械化采煤（綜采）：采用大功率采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)落煤，采用刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，采用自移式液壓支架支護(hù)，確保工作面采煤過程完全機(jī)械化。如下圖1.3所示1.采煤機(jī)2.刮板輸送機(jī)3.液壓支架圖1.3綜合機(jī)械化采煤課題研究的背景為了保證我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭資源起著至關(guān)重要的作用。我國作為煤炭生產(chǎn)大國，煤炭工業(yè)的進(jìn)步在于機(jī)械化，是指我國對\t"/item/%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E7%85%A4%E7%82%AD%E5%B7%A5%E4%B8%9A/_blank"煤炭資源勘探、煤田開發(fā)、煤礦生產(chǎn)、煤炭貯運(yùn)、加工轉(zhuǎn)換和環(huán)境保護(hù)的科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)。其中，采礦包括煤炭開采和隧道掘進(jìn)。在采煤過程中，采煤機(jī)在液壓支架的保護(hù)下對煤層進(jìn)行切割，用刮板機(jī)和輸送機(jī)將切割好的煤炭輸送出去，這三臺機(jī)器的組合采用“三機(jī)”聯(lián)動(dòng)技術(shù)又稱綜合采煤技術(shù)。采煤機(jī)的作業(yè)原理是通過螺旋滾筒切割煤層，各大學(xué)和企業(yè)都在研究采煤機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性，以實(shí)現(xiàn)高效安全的開采。系對此高度重視，各研究人員不斷升級前者的模型和類型。在工作環(huán)境上，采煤機(jī)利用控制液壓缸來定位搖臂，控制滾筒的切割高度。采煤機(jī)是一個(gè)由許多大型復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)成的機(jī)械。近年來，由于煤炭開采環(huán)境惡劣，煤炭在開采的過程中造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，采煤機(jī)的功能越來越多，其自身的結(jié)構(gòu)和配置也越來越復(fù)雜，所以故障的原因也很復(fù)雜。調(diào)高系統(tǒng)的作用調(diào)高油缸是液壓系統(tǒng)的重要運(yùn)行元件，調(diào)高油缸可以控制搖臂的升降，通過控制搖臂的升降來完成采煤的一系列過程。為了實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)滾筒的調(diào)高而設(shè)計(jì)調(diào)高液壓系統(tǒng)元部件，調(diào)高系統(tǒng)元部件包括電動(dòng)機(jī)、齒輪泵、調(diào)高油缸、及液壓控制閥等。通過采煤機(jī)的調(diào)高系統(tǒng)可以對采煤機(jī)的采高和挖底進(jìn)行控制，極大的擴(kuò)大了采煤機(jī)的工作面，提高了采煤機(jī)的采煤效率。采煤機(jī)總體方案的確定采煤機(jī)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)確定輸入轉(zhuǎn)速：1460rad/min；輸出轉(zhuǎn)速：29.6rad/min采高：6m滾筒直徑：3.5m緊固性系數(shù)：f=3牽引速度：10m/min滾筒轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速取值：直徑為0.5~0.7m，轉(zhuǎn)速n=80~120r/min；直徑為1.8~2.0m，轉(zhuǎn)速n=30~40m/s。直徑較大的滾筒選用低檔轉(zhuǎn)速，直徑較小的滾筒選用高檔轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在絕大多數(shù)滾筒的轉(zhuǎn)速都是下減的趨勢，根據(jù)上面所確定的滾筒的直徑應(yīng)該是3.5m,設(shè)計(jì)滾筒的轉(zhuǎn)速應(yīng)該是30r/min。式(2.1)式中：則：根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，截割速度為4.6m/s符合要求。采煤機(jī)功率預(yù)計(jì)裝機(jī)功率采煤機(jī)的裝機(jī)功率：式(2.2)式中：，硬煤及韌性煤取上限，軟煤及脆性煤取下限。本次設(shè)計(jì)取3.0。則:式(2.3)截割功率采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)消耗的功率占用大部分裝機(jī)功率的；采煤機(jī)截割功率為：式(2.4)牽引和輔助功率故采煤機(jī)牽引功率：式(2.5)輔助裝置功率:式(2.6)裝機(jī)功率則采煤機(jī)實(shí)際裝機(jī)功率為：式(2.7)采煤機(jī)的采煤效率與采高密切相關(guān)，有時(shí)，可以根據(jù)采煤機(jī)的采高來估算裝機(jī)功率。采煤機(jī)的采煤效率還和煤的硬度有關(guān)，通常情況下，煤的硬度越高，所需要的裝機(jī)功率也會隨之增大。（三）采煤機(jī)牽引力一般由經(jīng)驗(yàn)公式確定：則：式(2.8)由上述計(jì)算結(jié)果可得采煤機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表2.1所示：表2.1采煤機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)采高m6截深mm800適應(yīng)傾角適應(yīng)煤層硬度滾筒轉(zhuǎn)速r/min30滾筒直徑mm3500牽引速度m/min10牽引力KN1260牽引方式齒軌式無鏈電牽引滅塵方式內(nèi)外噴霧最大臥底量mm315裝機(jī)功率KW2520電壓V1140調(diào)高系統(tǒng)采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)及原理右圖為采煤機(jī)的調(diào)高液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)采煤機(jī)開始運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓齒輪泵通過油箱吸入壓力油，壓力油經(jīng)過濾器過濾后進(jìn)入液壓齒輪泵提供必要的動(dòng)力。在滾筒完成升降的過程下，調(diào)高換向閥處于開始操作的狀態(tài)，通過控制閥回路，壓力油經(jīng)過調(diào)高換向閥作用到油缸，直到調(diào)節(jié)高度到達(dá)指定位置，壓力油經(jīng)過調(diào)高油缸排油腔回油池，此時(shí)調(diào)高換向閥停止工作。如果沒有操作調(diào)高換向閥，采煤機(jī)滾筒的高度將保持不變，為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，液壓油經(jīng)過控制閥回路調(diào)節(jié)。在強(qiáng)吸引力的影響下，閥體和換向閥芯也會做出相應(yīng)改變油路也會發(fā)生改變，要想活塞桿能夠左右移動(dòng)，那么就對油缸進(jìn)油方式進(jìn)行控制，兩側(cè)承受壓力不等，那么滾筒就與之匹配的完成了這個(gè)升降過程。液壓系統(tǒng)主要由控制和動(dòng)力兩部分組成。通過輸入控制信號，對控制信號進(jìn)行處理，來對一些控制元件（即各種液壓閥）執(zhí)行控制操作，控制元件又可以實(shí)現(xiàn)對動(dòng)力原件（各種油泵）以及執(zhí)行元件（液壓缸或者馬達(dá)）的控制。如圖3.2所示。圖3.2液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與其他控制系統(tǒng)相比，液壓控制系統(tǒng)具有重量輕、剛度大、精度高、響應(yīng)快、等比較明顯的優(yōu)點(diǎn)。重量雖然輕，但是卻可以產(chǎn)生很大的動(dòng)力，同時(shí)，在解決多余的熱量上，回路中的油液能夠?qū)⒍嘤嗟臒崃可⑷?，與此同時(shí)，液壓油還能起到緩解摩擦的作用，即使煤礦井下環(huán)境惡劣，但是液壓控制系統(tǒng)具有更高的靈敏度，可以減少調(diào)高過程對負(fù)載的影響。更適用于采煤機(jī)對滾筒的調(diào)整。在負(fù)載較大時(shí)，即大慣量負(fù)載下，具有良好的動(dòng)態(tài)特性和良好的平穩(wěn)性。能有效抑制控制預(yù)防狀態(tài)。高度調(diào)節(jié)過程根據(jù)采煤機(jī)與頂板之間高度的整體變化，來調(diào)節(jié)不同厚度的過程。在設(shè)計(jì)采煤機(jī)高度調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)上下板的條件和要求，合理設(shè)置和安裝液壓元件。高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需的液壓元件主要由電動(dòng)機(jī)、精濾油箱、齒輪泵、液壓高度調(diào)節(jié)控制閥、換向閥、高度調(diào)節(jié)油缸、油箱壓力表、冷卻和過濾部件組成。如圖3.3所示，高度可調(diào)泵箱基本上安裝了除液壓控制閥（液壓鎖緊裝置等）以外的所有液壓件和零件。高度可調(diào)泵箱體由焊接組成，箱體由油箱和電機(jī)箱組成。這個(gè)舉足輕重的部件，裝有對應(yīng)的抽屜板去連接對應(yīng)的箱體，以便操作員可以隨時(shí)觀察油情況。采煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，油位應(yīng)達(dá)到最低油位，油箱窗口可顯示油液高度。圖3.3調(diào)高泵箱自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為了適應(yīng)不同厚度的煤層，快速有效地進(jìn)行開采作業(yè)，如圖3.4所示，在高度調(diào)節(jié)過程中主要采用高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)采煤機(jī)滾筒。此階段采煤機(jī)高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作過程主要是通過控制高度調(diào)節(jié)液壓缸的活塞桿左右移動(dòng)，帶動(dòng)搖臂進(jìn)行高度調(diào)整，從而改變滾筒截割煤的位置，進(jìn)而完成滾筒自動(dòng)調(diào)高。圖3.4采煤機(jī)調(diào)高機(jī)構(gòu)簡圖液壓油缸數(shù)學(xué)模型調(diào)高液壓系統(tǒng)由多個(gè)液壓元件組成，它們緊密相連，依靠液壓介質(zhì)作為動(dòng)力，在各個(gè)環(huán)節(jié)互通有無，保障系統(tǒng)可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。由于整個(gè)系統(tǒng)較為復(fù)雜，且其中的非對稱油缸，以及其他因素，比如連接的其他設(shè)備也會影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為了方便觀察，故建立一數(shù)學(xué)模型：液壓缸可以忽略其中的摩擦損耗，不考慮其他因素，例如液壓油其他輸油管道；保障缸體內(nèi)工作壓力平均分配；液壓油各項(xiàng)參數(shù)視為常數(shù)；忽略外泄露，液壓缸內(nèi)外泄露用層流流動(dòng)來表示。在此建立液壓缸的壓力和負(fù)載力的力平衡方程：式(3.1)式中，——調(diào)高油缸位移，m；——等效至活塞桿的當(dāng)量質(zhì)量，kg；——調(diào)高油缸有桿腔壓力，；——活塞和負(fù)載等運(yùn)動(dòng)部件的阻尼系數(shù)，——調(diào)高油缸無桿腔壓力，；——調(diào)高油缸有桿腔截面積，；——調(diào)高油缸無桿腔截面積，；——作用在油缸活塞上的外力，N；油缸無桿腔的流量連續(xù)性方程如式(3.2)所示：式(3.2)式中，——油缸內(nèi)泄漏系數(shù)，；——無桿腔流量，；——無桿腔與液壓閥之間的管道等效容積，；——工作液體的體積彈性模量，。油缸有桿腔的流量連續(xù)性方程如式(3.3)所示：式(3.3)式中，——油缸外泄漏系數(shù)，；——無桿腔流量，；——無桿腔與液壓閥間的管道等效容積，。為了計(jì)算方便，取流量連續(xù)方程為(3.4)(3.5)式所示：式(3.4)式(3.5)閥控缸系統(tǒng)在建立模型時(shí)，關(guān)心的是液壓缸的固有頻率最小時(shí)的情況。固有頻率與系統(tǒng)的彈簧剛度和質(zhì)量有關(guān)，對于液壓缸質(zhì)量不變，彈簧剛度可以推理出：式(3.6)式(3.7)將和代入式(3.7)可得：式(3.8)式中，——油缸總行程，m；——彈簧剛度，N/m。當(dāng)，此時(shí)式(3.9)由式(3.9)可得：式(3.10)式(3.11)對以上(3.10)和(3.11)兩式拉式變換后，把兩腔的截面面積近似為二者的平均值，即令后得到傳遞函數(shù)：式(3.12)由(3.12)可知系統(tǒng)調(diào)高油缸受到的外力擾動(dòng)的影響較大，具有較強(qiáng)的非線性。采煤機(jī)滾筒高度和調(diào)高油缸行程之間的數(shù)學(xué)關(guān)系在采煤機(jī)調(diào)高機(jī)構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上，得出油缸活塞桿位移與滾筒高度之間的數(shù)學(xué)模型。圖3.5為滾筒調(diào)高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，當(dāng)調(diào)高液壓缸活塞發(fā)生細(xì)微變化時(shí)，可以近似認(rèn)為：圖3.5采煤機(jī)滾筒調(diào)高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖式(3.13)式中，——調(diào)高油虹活塞伸縮量，m；——滾筒調(diào)高機(jī)構(gòu)小搖臂的長度，m；——在活塞伸縮改變量為時(shí)，大搖臂與水平面夾角的變化量。釆煤機(jī)滾筒的高度調(diào)整量為：式(3.14)式中，——在調(diào)高油缸活塞伸縮量為時(shí)，采煤機(jī)滾筒高度變化量。由式(3.14)可得：式(3.15)由式(3.15)可得：式(3.16)聯(lián)立(3.15)、(3.16)可得：式(3.17)由式(3.17)可得：式(3.18)化簡式(3.18)可得采煤機(jī)滾筒位置變化量和油缸活塞位移間的關(guān)系式：式(3.19)綜上可得采煤機(jī)滾筒高度表達(dá)式為式(3.20)因?yàn)樵趯?shí)際工作中環(huán)境多變復(fù)雜，煤層的頂端也不會發(fā)生巨大變化，而且一周內(nèi)的變化很少，用k來表示兩者之間的關(guān)系，即大小搖臂長度之比，即：式(3.21)液壓操作調(diào)高鎖緊回路“調(diào)高鎖緊回路”作為調(diào)高系統(tǒng)的重要一部分，需要對其進(jìn)行系統(tǒng)分析。調(diào)高鎖緊式回路主要是采煤機(jī)液壓系統(tǒng)中一種能夠使得液壓缸中的一個(gè)活塞桿能夠在任何一個(gè)位置上進(jìn)行固定的回路，利用調(diào)高鎖緊式回路，可以使得活塞桿在任意位置停留后也不會因?yàn)槿魏瓮饬Φ淖饔枚l(fā)生移動(dòng)的一種液壓回路，如圖3.6所示。例如，如果當(dāng)液壓換向閥的控制口處于右位或者左位時(shí)，液控式單向閥的控制口或油液管道內(nèi)通入了液壓油，此時(shí)，液體以及氣缸的回油就可以通過反向流經(jīng)單向閥口，此時(shí)液壓缸的活塞就可向左或向右地移動(dòng)。當(dāng)換向閥保持在一個(gè)中位時(shí)，就可以控制活塞停止，此時(shí)該閥的壓力和中位傳感器機(jī)能轉(zhuǎn)化成為h型，所有的壓力和控制油液都直接通入到換向閥的油箱，油箱的壓力就會迅速減少，使得控制閥不會在一個(gè)方向?qū)?，油缸也會因?yàn)橛鸵翰煌ǘP(guān)閉，利用這種閉合回路，可以讓采煤機(jī)的滾筒能夠在所需要的地點(diǎn)進(jìn)行固定，增強(qiáng)了采煤機(jī)的適應(yīng)性能。圖3.6調(diào)高鎖緊回路就目前采煤機(jī)發(fā)展水平來看，還是需要人為控制采煤機(jī)滾筒截割煤的高度，需要采用各種換向閥進(jìn)行調(diào)整。滾筒調(diào)高調(diào)高油缸可也控制搖臂升降，由手、液動(dòng)換向電磁閥操縱。專用的徑向柱塞泵、手動(dòng)換向閥→滾筒調(diào)高換向閥30、31→控制左右搖臂升降安全閥33的額定調(diào)定壓力為20MPa，被用作限制調(diào)高泵29的最大壓力。安全閥34的調(diào)高壓力為32MPa，用以保護(hù)調(diào)高油缸。液控單向閥35的作用是固定調(diào)高油缸的位置。由于采用了三個(gè)串聯(lián)的H機(jī)能的換向閥，因此三個(gè)油缸只能單獨(dú)使用。調(diào)高油路當(dāng)電磁閥30右端的電磁鐵通電時(shí)，調(diào)活塞桿伸出，帶動(dòng)搖臂上擺，油路是：進(jìn)油路：調(diào)高液壓泵29→手、液動(dòng)換向閥30→單向閥（右方）→油缸活塞腔回油路：油缸→單向閥（左方）→手液動(dòng)單向閥→油缸當(dāng)手、液壓換向閥30左端的按鈕打開時(shí)，油路與上述相反，搖臂向下擺動(dòng)。卸載回路手、液動(dòng)換向閥（不動(dòng)）→油缸與換向閥相通→液壓泵卸荷油路是：液壓泵→手、液動(dòng)換向閥→油箱當(dāng)手、液動(dòng)換向閥（動(dòng)作）→油缸不通，保證系統(tǒng)正常工作。調(diào)高油缸位置鎖定同理，按下任意每對調(diào)高閥，即可利用液動(dòng)的方法移動(dòng)換向閥的閥芯，使左邊右邊搖臂位置發(fā)生變化，斷開控制裝置，導(dǎo)致液壓油路不通，換向閥復(fù)位，保持在固定位置上。調(diào)高油缸雙滾筒式采煤機(jī)的調(diào)高傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)直接決定采煤機(jī)截割滾筒和升降的一個(gè)核心元器件，采用雙作用單活塞式油缸對采煤機(jī)滾筒進(jìn)行了調(diào)高，由于滾筒的上升搖臂和滾筒的自重較大，導(dǎo)致上升滾筒的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了下升滾筒的載荷，因此，我們設(shè)計(jì)中的活塞桿可以伸出作用為上升，活塞桿收縮控制滾筒下降。調(diào)高油缸的設(shè)計(jì)調(diào)高油缸的設(shè)計(jì)要點(diǎn)液壓式采煤機(jī)對于調(diào)高式油缸的各個(gè)組成部位，其結(jié)構(gòu)要求是設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，在工藝流程中要求是加工、裝配、維修方便。選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)高油缸，缸筒中的內(nèi)徑主要參數(shù)D及其活塞桿直徑d。保證每個(gè)油缸都具有一個(gè)足夠的輸出力、速度、行程，同時(shí)也應(yīng)該使其具有相當(dāng)高的強(qiáng)度，以便于承受液壓力、負(fù)荷壓力、意料中的沖擊力。搖臂的工作穩(wěn)定性及過載保護(hù)。調(diào)高油缸的結(jié)構(gòu)及工作原理采煤機(jī)油缸結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。1.活塞桿2.法蘭3.卡環(huán)4.導(dǎo)向套5.缸體6.活塞7.液壓鎖圖3.7采煤機(jī)油缸結(jié)構(gòu)圖調(diào)高油缸為雙作用油缸，從一個(gè)壓力油缸兩側(cè)油液向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)液，正反2個(gè)油缸方向向前運(yùn)動(dòng)，都主要是在油缸壓力和兩側(cè)油液的相互作用下運(yùn)動(dòng)完成，通過手動(dòng)調(diào)整一個(gè)油缸的橫向運(yùn)動(dòng)量和行程高度來隨時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)油滾筒高度，以便于隨時(shí)適應(yīng)油缸壓力和控制煤層的運(yùn)動(dòng)改變。系統(tǒng)工作壓力的確定載荷和裝置都能夠直接決定整個(gè)系統(tǒng)的工作壓力，選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫ぷ餍视泻艽筇嵘?，原件所承載的阻力也可以幫助系統(tǒng)更準(zhǔn)確的調(diào)整工作壓力。在清晰的知道負(fù)載的前提下，就可推導(dǎo)出壓力與液壓執(zhí)行原件的大小成反比，如果傳動(dòng)器的工作時(shí)壓力相對較高，就要盡量減小執(zhí)行時(shí)壓力最小的尺寸，反之，就要考慮選擇更多的方式來增加執(zhí)行時(shí)壓力最小的尺寸；但是，由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力油的壓力越大，因此執(zhí)行系統(tǒng)原件的生產(chǎn)制造技術(shù)要求也會隨之得到更高，從而大大降低了經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)在我國采煤發(fā)動(dòng)機(jī)中普遍使用的壓力油調(diào)高系統(tǒng)壓力為12mpa左右，隨著時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)與的進(jìn)步，高性能的采煤發(fā)動(dòng)機(jī)也逐漸普及到各個(gè)礦業(yè)，本設(shè)計(jì)所選的壓力油為10mpa。液壓調(diào)高油缸活塞桿直徑的計(jì)算油缸就是一種通過液壓傳動(dòng)能量變化的裝置，可以把油缸中的液壓能變化成驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)滾筒調(diào)高的機(jī)械能。油缸采用很高效的結(jié)構(gòu)，可以提供工作所需要的全部能量，強(qiáng)勁且穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)中的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要選擇了油缸，這種是雙作用的單活塞桿液壓缸，當(dāng)一個(gè)活塞桿進(jìn)行一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)相反方向的運(yùn)動(dòng)。油缸受力的確定調(diào)高油缸拉力的確定根據(jù)搖臂截割煤的受力可以確定調(diào)高油缸的推力和拉力。采煤機(jī)搖臂在截煤過程中受到許多力的作用，主要包括截割阻力、牽引力、搖臂重力等，根據(jù)力矩平衡原理，即可確定搖臂不同位置時(shí)，調(diào)高油缸的推力和拉力。圖2、圖3、分別為采煤機(jī)最大臥底、最大采高時(shí)的搖臂受力圖。其中，滾筒扭矩；式(3.22)滾筒截割阻力式(3.23)式中滾筒直徑，。由圖2可知，當(dāng)滾筒推進(jìn)阻力時(shí)，搖臂下降到最低位置，調(diào)高油缸的理論推力最大，根據(jù)，代入數(shù)值計(jì)算得出由圖3可知，根據(jù)，代入數(shù)值計(jì)算得出確定系統(tǒng)工作壓力在正常的工況下,由液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件的壓力油按照液壓調(diào)高系統(tǒng)和液壓缸的具體大小來確定,如圖中表3-1所示:表3-1執(zhí)行液壓原件實(shí)際工作壓力工況執(zhí)行原件名稱載荷KN背壓力工作壓力計(jì)算公式初始位置油缸3.36011.40調(diào)高鎖定油缸3.46011.01截煤油缸3.58010.70式(3.24)式中，本課題為11.40Mpa。即可確定油缸的工作條件和安裝位置，調(diào)高油缸基本長度和行程的確定下圖為采煤機(jī)搖臂調(diào)高簡圖，由圖可知，采煤機(jī)的采高式(3.25)式中圖1中B點(diǎn)與工作面底板的距離；搖臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)；滾筒的直徑?？傻脫u臂的擺角式(3.26)根據(jù)圖1，利用余弦定理，可得調(diào)高油缸長度式(3.27)式中搖臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)；將式（3.26）代入式（3.27）中，即可求出采煤機(jī)調(diào)高油缸長度與采高的對應(yīng)關(guān)系。式（3.26）和（3.27）中，除了采高H為變量外，其他均為采煤機(jī)搖臂和機(jī)身的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對油缸的最大長度進(jìn)一步調(diào)整。式(3.28)基本長度式(3.29)式(3.30)式(3.31)式中采煤機(jī)調(diào)高油缸的行程式(3.32)調(diào)高油缸壓力參數(shù)確定在進(jìn)行搖臂升降的過程中，升降油缸的基礎(chǔ)長度及其行程不但要滿足對于采煤機(jī)的高度及臥底量的要求，調(diào)高油缸將搖臂升起需要克服力矩的作用。式(3.33)式中在圖一中，通過正弦定理，可得到調(diào)高油缸的力臂式(3.39)由式(3.22)和式(3.33)即可求得調(diào)高油缸升起搖臂需要軸向力式(3.40)由以上公式可以設(shè)計(jì)出活塞、活塞桿、油缸等所受壓力。液壓系統(tǒng)計(jì)算在整機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的組成部分必須包括對于主機(jī)液壓循環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，液壓循環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)除了必須滿足傳動(dòng)主機(jī)的機(jī)械動(dòng)作性能、液壓循環(huán)及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制性能等各個(gè)方面的最低要求外，還同時(shí)要滿足相應(yīng)的裝機(jī)條件，只有達(dá)到基本的條件下，才能完成工況需求。用途分析采煤機(jī)可以與許多設(shè)備進(jìn)行配合工作，例如刮板輸送機(jī)、液壓支架，構(gòu)成“三機(jī)配套”，而“三機(jī)配套”與調(diào)高部、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)為采煤機(jī)的正常運(yùn)作提供重要保障。液壓系統(tǒng)作為其中的一部分，對液壓系統(tǒng)的計(jì)算及主要液壓元器件的選擇為本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。液壓泵與馬達(dá)的選擇液壓泵選擇準(zhǔn)則：首先按照采煤機(jī)主機(jī)的工作狀況、采煤機(jī)功率大小以及系統(tǒng)對工作性能的要求，第一步要選擇液壓泵的類型，其次根據(jù)系統(tǒng)要求的流量、壓力選擇合適的規(guī)格型號。液壓馬達(dá)選擇：根據(jù)泵的排量，及液壓馬達(dá)所需要的轉(zhuǎn)速，來計(jì)算液壓馬達(dá)的排量，同時(shí)要滿足液壓泵的最大壓力要求，不能超過馬達(dá)所能允許的最大壓力。液壓馬達(dá)的選擇按照采煤機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，液壓馬達(dá)外負(fù)載轉(zhuǎn)T為1300Nm，液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)實(shí)際排量625mL/r，額定轉(zhuǎn)速160r/min，則液壓馬達(dá)的排量：式(4.1)液壓馬達(dá)所需要的最大流量為：式(4.2)式中端面配流型低速大扭矩液壓馬達(dá)具有良好的啟動(dòng)型，調(diào)速平穩(wěn)，低速穩(wěn)定，過載保護(hù)簡單，重量輕等優(yōu)點(diǎn)。查表（見163頁），選擇BM—ES630擺線液壓馬達(dá)，其具體參數(shù)如表4.1所示表4.1馬達(dá)參數(shù)馬達(dá)液壓馬達(dá)型號BM—ES630液壓馬達(dá)型式端面配流擺線馬達(dá)排量ml/r625額定轉(zhuǎn)矩N·m1300額定壓差Mpa14額定轉(zhuǎn)速r/min160液壓泵的選擇在清晰了解各種系統(tǒng)的工作壓力后，可以更加高效的計(jì)算出本設(shè)計(jì)中應(yīng)該選用何種液壓泵，即按照液壓泵所能承受的滿載壓力和滿載流量進(jìn)行選擇，在選用時(shí)，泵的額定流量應(yīng)該大于或者等于計(jì)算時(shí)的流量，一般情況下，泵的額定壓力可以達(dá)到系統(tǒng)的最高工作壓力的110%~130%。先根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)際需求和液壓系統(tǒng)實(shí)際使用情況等來確定各種液壓泵的型號種類，然后按照確定液壓泵的最大時(shí)間運(yùn)行工作壓力和最大時(shí)間供給的油量等影響因素等來確定液壓泵的各種型號。在清晰的了解各種型號的液壓泵后，發(fā)現(xiàn)軸向液壓柱塞泵在工作中的表現(xiàn)更好，也能應(yīng)付各種工作環(huán)境，所以本設(shè)計(jì)中選擇軸向液壓柱塞泵。液壓泵的最大工作流量由4.4.1已經(jīng)算出一只液壓馬達(dá)所需最大流量為75000mL，所以液壓泵最高流量為式(4.3)因?yàn)橐笠簤罕迷诠ぷ髦蟹€(wěn)定性好，要求其具有一定的額定壓力，一般情況下，要求比液壓馬達(dá)高20%~55%。但是，額定流量則要求與液壓泵的額定流量接近，不能多出太多，避免功率過大，造成不必要的損失。由計(jì)算得出：（查閱第94頁）先預(yù)選ZB125型斜軸式軸向柱塞泵。通過上述分析，選擇的斜軸式柱塞泵符合設(shè)計(jì)要求，液壓泵的具體參數(shù)如表4.2所示表4.2液壓泵技術(shù)參數(shù)主油泵主油泵型號ZB125主油泵形式斜軸式軸向柱塞泵理論排量125額定壓力25最高壓力32實(shí)際工作壓力16額定轉(zhuǎn)速2200最高轉(zhuǎn)速2500最大擺角柱塞數(shù)7輔助泵的選擇因?yàn)檩o助泵在液壓設(shè)計(jì)油路特別是閉式回路中起著重要作用，可以為主回路提供補(bǔ)油，保持一定背壓，除此之外，輔助泵一般還可以向控制元件提供一定的動(dòng)力。本設(shè)計(jì)中需要要求輔助泵使用時(shí)間要久，并且要求維持工作環(huán)境壓力（查選用YB型定量葉片泵）流量以及排油量的計(jì)算：式(4.4)式中考慮葉片厚度和葉片傾角為：式(4.5)泵的實(shí)際輸出流量：式(4.6)一般通常情況下在雙復(fù)合作用葉片泵中，葉片底部完全都認(rèn)為是液體連接通了一個(gè)壓力的油腔，因而當(dāng)一個(gè)葉片在槽中移動(dòng)作為一個(gè)流體往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于壓力的作用，葉片槽底部的氣體吸入機(jī)油和底部壓油并沒有同時(shí)得到一個(gè)足夠的壓力補(bǔ)償，因?yàn)榇藭r(shí)葉片底部厚度改變了有機(jī)氣體壓油排量發(fā)生變化，因此，雙復(fù)合作用泵型葉片泵的壓油流量必須根據(jù)上面的計(jì)算公式才能進(jìn)行精確計(jì)算。但是，每當(dāng)雙向作用葉片泵中葉片的數(shù)量均大于為4倍時(shí)，波動(dòng)小，因此葉片數(shù)為12或16片為宜。則其輔助油泵所需的流量系數(shù)為式(4.7)了解齒輪泵具有諸多優(yōu)點(diǎn)后，本設(shè)計(jì)中優(yōu)選齒輪泵。查液壓技術(shù)手冊（見第74頁），將計(jì)算流量值圓整，選擇CB-32型齒輪泵，其詳細(xì)參數(shù)如表4.3所示表4.3輔助泵技術(shù)參數(shù)輔助泵輔助泵型號CB-32型齒輪泵額定壓力Mpa16額定轉(zhuǎn)速r/min1500實(shí)際流量L/min45實(shí)際工作壓力Mpa3調(diào)高泵的選擇因?yàn)椴擅簷C(jī)在工作過程中工作環(huán)境惡劣，所以要求采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng)要能夠承受足夠大的壓力，所以要求泵的軸向尺寸大，徑向尺寸小，以滿足工況安全穩(wěn)定，因此選擇徑向柱塞泵。調(diào)高泵一般在采煤機(jī)滾筒調(diào)高中使用，按照在其使用過程中的最大流量進(jìn)行選型，選擇過程中要根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行取整選型。查液壓技術(shù)手冊，調(diào)高泵的主要參數(shù)如表4.4所示表4.4調(diào)高泵主要技術(shù)參數(shù)調(diào)高泵調(diào)高泵型號lJB19型單極離心泵額定壓力Mpa32額定轉(zhuǎn)速r/min1000實(shí)際流量l/min19實(shí)際工作壓力Mpa18油路計(jì)算及閥門的選擇在選擇液壓閥之前，要考慮清楚在本設(shè)計(jì)中應(yīng)該選擇哪種油路。高壓油路是一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的主回路，而低壓油路一般是除主油路以外的其它油路。主油路系統(tǒng)主油路主油路由四個(gè)液壓馬達(dá)和一個(gè)液壓泵組成。如圖4.1所示圖5.1主回路液壓油補(bǔ)充回路和冷卻回路液壓油補(bǔ)充回路：油箱→濾油器3→濾油器5→主油路低壓側(cè)油箱→濾油器3→單向閥8（9）→主油路低壓側(cè)冷卻回路：液壓馬達(dá)→整流閥10→背向閥11→冷卻器12→單向閥13→油箱由于輔助泵只能單向工作，為了防止電機(jī)因線路錯(cuò)誤而短時(shí)反轉(zhuǎn)使泵吸空，專門設(shè)置了單向閥14，這時(shí)輔助泵可通過該單向閥從吸油泵吸油。如圖5.2所示圖5.2補(bǔ)油和熱交換回路操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)用于控制牽引的手動(dòng)操作牽引裝置（15）處于中間位置→開關(guān)圓盤16對零→行程開關(guān)斷開→電磁閥22斷電液壓制動(dòng)器24→電磁閥22→油箱控制閥26失壓后處于左位，于是由一個(gè)不返回零的電動(dòng)液壓缸和一個(gè)油池相互連接而自動(dòng)返回零，并經(jīng)過一個(gè)伺服運(yùn)動(dòng)變量控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)即可從而使整個(gè)主缸和液壓泵一直保持工作為零位。正常關(guān)閉開啟的運(yùn)動(dòng)行程會使驅(qū)動(dòng)器上的開關(guān)自然地自動(dòng)閉合，電磁閥22通過通電而使得驅(qū)動(dòng)主泵動(dòng)作上位，使得整個(gè)輔助機(jī)主泵的自動(dòng)供油控制回路自動(dòng)連接至制動(dòng)器，系統(tǒng)在操控液體和驅(qū)動(dòng)壓力的相互作用下控制動(dòng)作至停止右位，輔助機(jī)主泵的自動(dòng)排油便通過驅(qū)動(dòng)電磁閥28和驅(qū)動(dòng)進(jìn)而由驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)變量驅(qū)動(dòng)裝置控制使得驅(qū)動(dòng)主泵全部自動(dòng)投入采煤工作，最終我們可以直接實(shí)現(xiàn)了在采煤期間發(fā)動(dòng)機(jī)的主泵自然停止調(diào)速及自動(dòng)換向。如本框圖5.3所示。圖5.3手動(dòng)調(diào)速和換向電氣操作電氣操作是指利用電信號來控制采煤機(jī)運(yùn)行。具體：電信號→電磁閥42→液壓信號圖5.4電氣操作液壓操作液壓油→（按下）牽引閥36→單向閥37（38）→牽引油缸25→壓力油→單向閥37（38）及牽引閥36→油箱油缸25（活塞移動(dòng)）→齒輪23→螺旋副17、調(diào)速副18→實(shí)現(xiàn)換向、調(diào)速。圖5.5液壓調(diào)速和換向液壓閥的選擇根據(jù)新型液壓壓力傳動(dòng)器系統(tǒng)的工作原理和本框圖所示及其提供的實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用數(shù)據(jù)情況，審查了本框圖中各個(gè)類型液壓傳動(dòng)控制閥在不同的操作工況下及其所應(yīng)用能夠同時(shí)達(dá)到的最高工作負(fù)載壓力和最高流量，并以此數(shù)據(jù)確定所應(yīng)用需要的各個(gè)類型液壓傳動(dòng)控制閥的最高工作負(fù)載和最高流量。通常，閥的真實(shí)壓力和最大流量數(shù)值應(yīng)該與實(shí)際流量值相同或相似，但是對于實(shí)際最大壓力閥和最大流量控制閘，允許的最大壓力流量控制范圍很有可能會大大高于實(shí)際設(shè)計(jì)壓力載荷的10%，此外換向閥需要的最大流量還要受液壓閥功率要求。也可能需要注意受到換向閥門的大功率流動(dòng)性質(zhì)的很大限制。用于設(shè)備能夠滿足安全可靠性的使用要求時(shí)，其使用壓力按照其縮減值(由32Mpa縮減到20Mpa)的正常實(shí)際壓力范圍內(nèi)確定。電液壓自動(dòng)換向控制閥系統(tǒng)正常運(yùn)行的工作壓力，一般從1.5~2.0Mpa。對于3~4個(gè)中等傳動(dòng)流量的齒輪電動(dòng)泵液動(dòng)閥和換向閥，可以考慮額定壓力為2.5Mpa，額定流量20L/min的齒輪泵，這種傳動(dòng)方式齒輪泵可用來將其當(dāng)作液壓控制動(dòng)力輸送機(jī)的油源。同時(shí)這些控制動(dòng)作發(fā)生次數(shù)未必是傳動(dòng)系統(tǒng)上每個(gè)動(dòng)力閥和換向閥的總數(shù)。當(dāng)在傳動(dòng)系統(tǒng)上重新設(shè)置了一個(gè)輸入流量較大電子式液動(dòng)動(dòng)力換向閥時(shí)，油路控制所需流量按上面公式核算得出。式(5.1)或式(5.2)式中主要性能指標(biāo)單向閥的性能指標(biāo)（通徑6~80mm）；公稱壓力：21.0~32.5Mpa；公稱流量：25~2000L/min；額定流量：15.0~1600L/min；壓力損失：0.4~1.5Mpa；開啟壓力：0.05~1.0Mpa；反向開啟最低控制壓力；反向關(guān)閉最高控制壓力。其中，f、g兩項(xiàng)是針對液控單向閥。電磁換向閥主要性能指標(biāo)（通徑6~10mm）公稱壓力：21.0~31.5Mpa；公稱流量：38.0~100L/min；額定流量：12~40L/min；允許背壓：6.3~31.5Mpa；壓力損失：0.8L/min；內(nèi)泄漏量：450~9270；最低控制壓力：mL/min；相應(yīng)時(shí)間：0.9~12.0Mpa；壽命：。電磁換向閥主要性能指標(biāo)（通徑16~80mm）公稱壓力：31.5~35Mpa；公稱流量：300~4500L/min；額定流量：140~2000L/min；允許背壓：6.3~25Mpa；壓力損失：0.8Mpa；內(nèi)泄露量：450~9270；最低控制壓力：mL/min；響應(yīng)時(shí)間：0.9~12.0Mpa；壽命：主油路系統(tǒng)閥的選擇由以上知，主回路中包括的各種閥有：單向閥(6)、(8)、(9)、(13)、(14)、換向閥(10)，溢流閥(7)、(11)。對于一個(gè)精密單向閥(6)，它與一個(gè)精密過濾油器(5)并聯(lián)。此閥一般都操作是常規(guī)的關(guān)閉，當(dāng)閥前的油壓力極限大于此閥的壓力極限時(shí)，該液壓閥馬上就打開了，液壓油隨之往下流到一個(gè)壓力較低的控制油路。因?yàn)榫珵V油器的價(jià)格昂貴，用單向閥(6)做濾芯安全閥，用它就這樣可以輕松完成整個(gè)精濾油器的安全保護(hù)。對于一個(gè)單向補(bǔ)油閥(8)和(9)，連接在輔助泵提供壓力的油液補(bǔ)充的油路。而這個(gè)單向閥(13)、(14)的主要功能其實(shí)就是把它當(dāng)做一個(gè)單向閥的啟動(dòng)器由以上得到，單向閥需要承載壓力4Mpa，通過實(shí)際工作流量50l/min。（查閱第267頁）選擇AF3型單向閥。表5.1單向閥6參數(shù)型號最大流量(L/min)通徑(mm)壓力調(diào)節(jié)范圍(Mpa)開啟壓力(Mpa)AF3-Ea10B801016~200.05對于換向閥（10），需要選擇液動(dòng)換向閥，因?yàn)橐簞?dòng)換向閥可以改變油液壓力進(jìn)而改變閥芯位置，但不能依靠電磁推力，因?yàn)橛鸵毫髁枯^大，所以靠電磁推力改變閥芯位置就會非常困難。閥芯位于中位→油路導(dǎo)通→安全閥（46）、調(diào)壓閥（43）關(guān)閉選擇E35Y型三位四通液動(dòng)換向閥。溢流閥7作用是控制調(diào)節(jié)輔助泵最高壓力。溢流閥11作用是使馬達(dá)排油口維持一定背壓。見第309頁，選擇GE系列溢流閥。表5.2溢流閥技術(shù)參數(shù)型號通徑（mm）壓力調(diào)節(jié)范圍（Mpa）額定流量（L/min）重量（kg）YF-10L100.5~6.3631.6操作系統(tǒng)包括單向閥、電磁閥、牽引閥、安全閥、控制閥、手動(dòng)換向閥、調(diào)高閥等。因?yàn)殡姶砰y22排出輔助泵通過液壓油，所以該閥應(yīng)滿足輔助泵的額定壓力和額定流量。（見第217頁），選擇YDF系列電磁閥。其主要型號如表5.3表5.3電磁閥22主要技術(shù)參數(shù)型號調(diào)節(jié)范圍（Mpa）重量（kg）額定流量（L/min）通徑（mm）YDE3-10B0.5~6.33.26310而電磁閥由于管路性質(zhì)的原因，都選擇三位三通電磁閥（見第260頁），其主要型號如表5.4表5.4三通電磁閥主要技術(shù)參數(shù)型號額定壓力（Mpa）額定流量（l/min）生產(chǎn)廠家通徑（mm）GE系列F3166~80佛山液壓件廠4、6、10、16在輔助泵液壓油路，實(shí)際壓力為4Mpa，（見第275頁），控制閥26選型如表5.5所示表5.5控制閥26主要技術(shù)參數(shù)型號額定流量（L/min）調(diào)節(jié)范圍（Mpa）重量（kg）通徑（mm）23YF3PAT-E10B800.6~164.710伺服閥20的選型是按照影響它的運(yùn)動(dòng)方式選擇，（見第275頁），選擇三位五通液動(dòng)換向閥，選型見下表5.6表5.6伺服閥20主要技術(shù)參數(shù)型號重量（kg）額定流量（L/min）通徑（mm）調(diào)壓范圍（Mpa）35YF34.780100.6~16由于手動(dòng)換向閥與調(diào)高泵屬于一個(gè)油路系統(tǒng)，因此允許的壓力和排油量也應(yīng)該相同，（見第311頁），選型見下表5.7表5.7手動(dòng)換向閥主要技術(shù)參數(shù)型號額定流量（L/min）調(diào)壓范圍（Mpa）生產(chǎn)地通徑（mm）6316長江15安全閥33的作用是限定調(diào)高泵的峰值壓力，允許通過的流量比實(shí)際稍高，比能承受的最大壓力低，（見第214頁），選型見下表5.8表5.8安全閥33主要技術(shù)參數(shù)型號額定流量（L/min）調(diào)壓范圍(Mpa)卸荷壓力（Mpa）重量（kg）YF3-E10L630.5~160.451.6安全閥(34)的作用是保護(hù)調(diào)高油缸，其壓力值應(yīng)設(shè)為32Mpa。同時(shí)，單向閥(35)也屬于調(diào)高油缸回路，（見第258頁），選型見下表5.9表5.9單向閥主要技術(shù)參數(shù)型號生產(chǎn)廠家額定流量（L/min）通徑（mm）調(diào)壓范圍（Mpa）YAF3佛山液壓件廠40~10010、2016由以上分析得：按照油路中各閥的位置及其作用，實(shí)現(xiàn)了對采煤機(jī)滾筒的調(diào)高，換向等。（見第267頁）單向閥37、38選型如下表5.10。表5.10交替單向閥主要技術(shù)參數(shù)型號最大流量（L/min）通徑（mm）壓力調(diào)節(jié)范圍（Mpa）開啟壓力（Mpa）AF3-Ea10B801016~200.05牽引閥36，調(diào)高閥39、40、41選擇二位三通換向閥，（見第309頁），選型見下表5.11表5.11調(diào)高換向閥主要技術(shù)參數(shù)型號通徑最大流量壓力調(diào)節(jié)范圍生產(chǎn)地ZFS-L20H:T20804~16長江、錦州調(diào)壓閥43（見第216頁）選型見下表5.12表5.12遠(yuǎn)程調(diào)壓溢流閥技術(shù)參數(shù)型號重量（kg）最大流量（L/min）壓力調(diào)節(jié)范圍（Mpa）通徑（mm）YTF3-E6B0.920.5~166濾油器的選擇一般情況下，為了使得采煤機(jī)的使用時(shí)長以，以及對機(jī)體本身的保護(hù)，避免吸進(jìn)較大雜質(zhì)影響采煤機(jī)使用壽命，在液壓系統(tǒng)吸油回路中安裝一個(gè)吸油過濾器，但是至于精度就沒有必要很高，一般不超過45um(c)，當(dāng)泵的吸油回路阻力過大時(shí)，很容易因?yàn)榭諝獾奈朐斐上到y(tǒng)的損傷。安裝油液過濾器首當(dāng)其沖需要考慮的就是系統(tǒng)整體的流量大小，但是通過油液過濾器的流量不是定值，且在工作過程中會受到過濾精度、油液的粘度等這些不穩(wěn)定因素的影響。所以，選擇合適的油液過濾器應(yīng)該首先考慮通過過濾器的流量的流速、以及油液的粘度，通過油液過濾器的流量不能大于過濾器允許的額定流量。因此，過濾器的標(biāo)準(zhǔn)尺寸應(yīng)根據(jù)通過過濾器的額定流速、濾芯的過濾器和液壓油的粘度來確定的。過濾器廠商一般會給出清潔濾芯的壓差-流量特性曲線，即當(dāng)油的粘度為32mm時(shí)