防爆鋰電蓄電池單軌吊機(jī)車設(shè)計(jì)_專題-制動(dòng)閥塊以及鋰電池箱的設(shè)計(jì)-機(jī)械電子畢業(yè)論文

1、 山東科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 機(jī)械電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 設(shè)計(jì)題目 防爆鋰電蓄電池單軌吊機(jī)車設(shè)計(jì) 專 題： 制動(dòng)閥塊以及鋰電池箱的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 職 稱： 2021年6月5日摘 要本文研究的防爆鋰電蓄電池單軌吊，是一種煤礦井下輔助運(yùn)輸機(jī)車。是一種多功能、高效率、多用途的井下輔助運(yùn)輸車輛。在平路或上坡時(shí)，由鋰電蓄電池提供動(dòng)力完成牽引工作；下坡時(shí)，可將動(dòng)能和勢能轉(zhuǎn)化成電能，反充給鋰電蓄電池，靠能量回饋實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速制動(dòng)。防爆鋰電蓄電池單軌吊，比之普通單軌吊能量利用更充分，主機(jī)部更輕便，能實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)利用是對(duì)傳統(tǒng)單軌吊的一次技術(shù)改進(jìn)。而此次設(shè)計(jì)主要是想用鋰

2、電蓄電池代替鉛酸蓄電池，進(jìn)一步取代柴油機(jī)單軌吊，到達(dá)減少本錢，降低污染的目的。通過簡化單軌吊的液壓系統(tǒng)取代復(fù)雜封閉式的液壓系統(tǒng)，降低主機(jī)局部的重量，提高單軌吊靈活性使之能更好的適應(yīng)各種地形，也進(jìn)一步改進(jìn)了緊急制動(dòng)裝置，添加了超速離心制動(dòng)裝置。使單軌吊車能更加平安的使用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還通過結(jié)合人機(jī)工程學(xué)內(nèi)容改進(jìn)了十座人車的構(gòu)造，使其更加人性化！通過此次設(shè)計(jì)，經(jīng)過深入了解了礦用鋰電蓄電池單軌吊的結(jié)構(gòu)與工作方式，結(jié)合液壓與電氣的知識(shí)對(duì)單軌吊進(jìn)行了局部改進(jìn)，在很大程度上回憶了大學(xué)所學(xué)知識(shí)，并合理運(yùn)用這些知識(shí)完本錢次設(shè)計(jì)！關(guān)鍵詞：單軌吊；控制系統(tǒng)； 液壓；電氣； 鋰電池ABSTRACTAnd in th

3、is paper, the explosion-proof lithium battery monorail crane, is a kind of underground auxiliary haulage locomotive, driving on the roadway monorail can not only delivery of materials and personnel and equipment, also can accomplish the downhole equipment simple lifting, hoisting work.when going dow

4、nhill, the kinetic energy and potential energy is converted into electrical energy, reverse charging to lithium battery and rely on the energy feedback to realize automatic deceleration and braking. Explosion-proof lithium battery monorail crane, than ordinary monorail energy utilization more fully

5、and hosts more portable and can realize energy recycling is the traditional monorail a technical improvement.And the design is mainly to replace lead-acid battery with lithium battery, further to replace diesel monorail crane, to reduce costs, reduce pollution purposes. The use of the monorail can b

6、e more secure. The graduation design also through the combination of ergonomic content to improve the structure of the ten men and cars, to make it more humane!Through the design, through in-depth understanding of the structure and work of mine lithium battery monorail, combined with knowledge of hy

7、draulic and electric monorail crane was partly improved, in a great extent reviews the knowledge, and the rational use of these knowledge to complete the design!Keywords: Monorail ; control system ; hydraulic ; sensor ; lithium batter目 錄摘 要I第一章 礦用蓄電池單軌吊簡介1防爆鋰電蓄電池單軌吊簡介及研究背景11.2 礦用單軌吊在國內(nèi)外開展情況2國外防爆鋰電蓄電

8、池單軌吊的開展?fàn)顩r2國內(nèi)防爆鋰電蓄電池單軌吊的開展?fàn)顩r3本課題的研究目的及意義51.4 DXP40防爆鋰電蓄電池單軌吊機(jī)車參數(shù)71.5 DXP40防爆鋰電蓄電池單軌吊組成局部8駕駛室8驅(qū)動(dòng)部10主機(jī)室11鋰電池箱12十座人車13第二章 單軌吊的設(shè)計(jì)計(jì)算14連桿裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算14連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14單軌吊制動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)20單軌吊機(jī)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)原理202.2.2 單軌吊機(jī)車制動(dòng)原理222.2.3 井下單軌吊對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求222.2.4 主要尺寸確實(shí)定24緊急制動(dòng)閥塊的設(shè)計(jì)25超速離心制動(dòng)裝置27第三章 液壓系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)29單軌吊液壓系統(tǒng)原理圖31液壓回路的工作情況31單軌吊工作回路31單軌吊制

9、動(dòng)回路32單軌吊起吊回路34手動(dòng)增壓泵在液壓系統(tǒng)中的作用34第四章 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算36電控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)37控制電路的設(shè)計(jì)37隔爆腔體的設(shè)計(jì)38電控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)39PLC 程序的設(shè)計(jì)39第五章 各部三維圖造型40承載小車40十座人車41鋰電池鋰電箱41連桿三維圖44外置制動(dòng)閥塊三維圖45第六章 有限元分析46結(jié)論58第七章 總體組裝設(shè)計(jì)59防爆鋰電蓄電池單軌吊車總體組裝圖59防爆鋰電蓄電池單軌吊機(jī)車液壓系統(tǒng)圖60防爆鋰電蓄電池單軌吊機(jī)車電控系統(tǒng)原理圖61防爆鋰電蓄電池單軌吊機(jī)車主機(jī)室總裝配圖62第八章 期望與總結(jié)63主要總結(jié)638.2 工作展望64致謝65參考文獻(xiàn)66第一章 礦用蓄電池單

10、軌吊簡介防爆鋰電蓄電池單軌吊簡介及研究背景隨著我國煤礦采、掘機(jī)械化程度的迅速開展及開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 使得井下所需的材料、設(shè)備的數(shù)量、品種、單重以及運(yùn)距大幅度增加; 井下人員數(shù)量增多、工作面的距離加長,而輔助運(yùn)輸系統(tǒng)仍舊依靠陳舊的傳統(tǒng)方式已明顯的不能適應(yīng)形勢開展的需要。因此, 吸收、引進(jìn)國際上先進(jìn)技術(shù), 改變我國煤礦以往落后的輔助運(yùn)輸形式已成必然的開展趨勢。目前國家對(duì)煤礦平安生產(chǎn)的重視程度和煤礦裝備水平的都有所提高，煤礦井下輔助運(yùn)輸裝備向本質(zhì)平安型方向轉(zhuǎn)變，單軌吊運(yùn)輸作為一種新的運(yùn)輸方式，克服了卡軌車運(yùn)輸條件限制，實(shí)現(xiàn)多條巷道連通使用，可以在多彎道、多起伏的巷道中應(yīng)用，靈活性和適應(yīng)性都較強(qiáng)。

11、由于其具有運(yùn)輸能力大、隱患少、效率高、安裝簡單等優(yōu)點(diǎn)，正在被越來越多的煤礦企業(yè)所采用，成為近幾年來煤礦井下輔助運(yùn)輸?shù)氖走x運(yùn)輸工具。 (1) 單軌吊車是掛在巷道頂板上或支架上運(yùn)送負(fù)載，不受底板變形 (底鼓) 及巷道內(nèi)物料堆積影響，但需要有可靠的吊掛承載裝置。吊掛在拱形或梯形鋼支架上時(shí)，支架應(yīng)裝拉條加固，用錨桿懸吊時(shí)，每個(gè)吊軌點(diǎn)要用2根錨固力均為60kN以上的錨桿。巷道斷面要大于或等于7m2。(2) 可用于水平和傾斜巷道運(yùn)輸。用于傾斜巷道運(yùn)輸時(shí)，機(jī)車牽引單軌吊車，坡度18，最正確使用坡度12(國外最大達(dá) 40)。繩牽引單軌吊車坡度25(國外最大達(dá) 45)。最大單件運(yùn)輸質(zhì)量為1215t，最小水平曲率

12、半徑為4 m。(3) 機(jī)車牽引單軌吊車具有機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，1臺(tái)機(jī)車可實(shí)現(xiàn)有多條分支巷道的物料、設(shè)備和人員的運(yùn)輸，可以不經(jīng)過轉(zhuǎn)載，不受運(yùn)程限制。繩牽引單軌吊車在彎道上需裝設(shè)大量繩輪，而且不能進(jìn)分支岔道，運(yùn)距一般為 12 km，最大不超過 3 km。因?yàn)檫\(yùn)距過長，列車運(yùn)行阻力、牽引繩的阻力、軌道和支架的承載能力等都要增加，單軌的支承、導(dǎo)向鋼絲繩及鋼絲繩的拉緊都將趨于復(fù)雜化。(4) 柴油機(jī)單軌吊車排放的氣體有少量污染和異味，因此，使用巷道要有足夠的風(fēng)量以稀釋有害氣體，使其到達(dá)無損健康的程度。(5) 蓄電池單軌吊車的最大優(yōu)點(diǎn)是沒有空氣污染，但受蓄電池蓄電能力的限制，蓄電池單軌吊車的功率偏小，自重較大，

13、適用于所需牽引力較小、通風(fēng)較差的掘進(jìn)巷道運(yùn)送材料和人員。而鋰電池單軌吊那么大大的減少了蓄電池單軌吊的缺點(diǎn)。1.2 礦用單軌吊在國內(nèi)外開展情況國外防爆鋰電蓄電池單軌吊的開展?fàn)顩r原西德是世界采礦興旺國家之一, 五十年代就開始研制單軌吊車, 到1967 年研制出柴油機(jī)單軌吊, 1979 年研制出蓄電池單軌吊,之后,法國、捷克、蘇聯(lián)、英國等國家也相繼引進(jìn)或研制出單軌吊,并在這些國家普遍應(yīng)用。單軌吊機(jī)車在德國已有兩家公司生產(chǎn)DBT、布勞提干并在多個(gè)國家銷售過蓄電池單軌吊車和柴油機(jī)動(dòng)力單軌吊車；捷克Becorit公司也生產(chǎn)燃油動(dòng)力柴油機(jī)車。先進(jìn)產(chǎn)煤國家的輔助運(yùn)輸采用單軌吊、卡軌車、齒軌車和無軌膠輪車等高效

14、運(yùn)輸裝備,礦井運(yùn)輸根本實(shí)現(xiàn)了從井底車場甚至從地面(平峒或斜井開拓時(shí)) 至采區(qū)工作面的不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達(dá)運(yùn)輸。這些裝備體積小、機(jī)動(dòng)靈活、通過巷道斷面小、轉(zhuǎn)彎半徑小、無需轉(zhuǎn)載和停頓、運(yùn)輸效率高,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離連續(xù)運(yùn)輸;牽引力大,可實(shí)現(xiàn)重型物料如重型支架的整體搬運(yùn),運(yùn)行速度快;有比擬完備的配套設(shè)備和運(yùn)輸車輛,根本實(shí)現(xiàn)了裝卸作業(yè)的機(jī)械化。原捷克斯洛伐克的大局部煤礦煤層屬緩傾斜煤層，巷道坡度不一，而且底坡較多，因此其輔助運(yùn)輸設(shè)備是清一色的單軌吊車；1979年年底西德沙爾夫公司研制出第一臺(tái)214KW蓄電池單軌吊車，次年投入使用；1980年西德魯爾塔勒公司又研制出38KW樣機(jī)；1982年原蘇聯(lián)卡拉干達(dá)煤礦設(shè)計(jì)院研

15、制出6KW蓄電池單軌吊車。世界各主要采煤國近年來尤其加強(qiáng)了大容量高效率蓄電池的研究，這主要是因?yàn)殂U酸蓄電池和內(nèi)燃機(jī)相比，具有噪音低、運(yùn)轉(zhuǎn)熱量小、維修簡單、無空氣污染等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)防爆鋰電蓄電池單軌吊的開展?fàn)顩r國內(nèi)使用只有柴油機(jī)牽引式單軌吊和蓄電池電機(jī)牽引單軌吊。目前，國內(nèi)使用防爆油柴機(jī)單軌吊機(jī)車的礦井有： 潞安礦業(yè)集團(tuán)的漳村煤礦和常村煤礦。漳村礦是我國第一個(gè)輔助運(yùn)輸單軌吊化礦井，它 可將167支架或其他貨載沿長1438m坡度6 (最大10)的斜井直接運(yùn)到工作面，使輔助運(yùn)輸系統(tǒng)大為減化。單軌吊作為煤礦輔助運(yùn)輸?shù)囊环N新型裝備,20世紀(jì)90 年代初引進(jìn)國內(nèi),至今使用已10年多,目前單軌吊運(yùn)輸在煤礦輔助

16、運(yùn)輸中得到了廣泛的應(yīng)用。由于是吊掛式運(yùn)輸,與巷道底板狀況無關(guān),巷道空間可以得到充分利用。除日常的運(yùn)人、運(yùn)料和運(yùn)設(shè)備以外,還可實(shí)現(xiàn)液壓支架的整體搬運(yùn)。單軌吊為煤礦輔助運(yùn)輸現(xiàn)代化礦井的建設(shè)發(fā)揮了積極的作用。 常村煤礦所用的單軌吊屬于柴油機(jī)液壓牽引式單軌吊。使用過的15臺(tái)均為進(jìn)口英國貝克瑞特公司生產(chǎn)的NFC-D916型單軌吊，主要用于采煤工作面運(yùn)輸。常村礦輔助運(yùn)輸為多種輔助運(yùn)輸形式接力轉(zhuǎn)運(yùn)。從地面到井下運(yùn)輸為副井雙罐籠和輔井單罐籠；大巷運(yùn)輸為架線式電機(jī)車；采區(qū)運(yùn)輸為液壓卡軌車；工作面運(yùn)輸為單軌吊。該機(jī)型進(jìn)口配件需要單獨(dú)安排生產(chǎn)，不僅費(fèi)用髙，而且很難組織貨源，況且進(jìn)口配件占用資金大，資金周轉(zhuǎn)慢，國內(nèi)很

17、多代理商都不愿意代理此項(xiàng)業(yè)務(wù)。國內(nèi)引進(jìn)過德國單軌吊車20多臺(tái)，引進(jìn)捷克單軌吊2臺(tái)，同時(shí)原煤炭部石家莊煤機(jī)廠試制單軌吊近10臺(tái)，太原礦山機(jī)器電氣公司試制過蓄電池單軌吊2臺(tái)。太原市博世通機(jī)電液工程檢測檢驗(yàn)進(jìn)口單軌吊10多臺(tái)，并將主要部件柴油 機(jī)、主泵、輔助泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、起吊馬達(dá)、溫度傳感器等完全國產(chǎn)化，在性能上和可靠 性上有很大提高。1985 年，我國成功研制出了第一臺(tái) FND-40 型防爆柴油機(jī)單軌吊車，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。其后，國內(nèi)相繼研制出各種型號(hào)不同的單軌吊車，單軌吊在我國煤礦井下也逐步得到了推廣和應(yīng)用。目前我國已經(jīng)使用的較先進(jìn)的單軌吊車有防爆柴油機(jī)單軌吊車和防爆蓄電池單軌吊車。防爆蓄電池單軌吊

18、車是繼防爆柴油機(jī)單軌吊車之后的又一種高效煤礦井下輔助運(yùn)輸設(shè)備，與防爆柴油機(jī)單軌吊車相比，它具有排氣無污染、運(yùn)轉(zhuǎn)熱量小、噪音低、維護(hù)工作量小和易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)勢，在礦山具有更廣闊的推廣應(yīng)用前景。我國以防爆特殊性蓄電池為動(dòng)力的機(jī)車目前只生產(chǎn)地軌機(jī)車，機(jī)型分別為2.5t、3t、5t、8t、12t幾種。因受爬坡能力的限制而主要應(yīng)用于大巷運(yùn)輸。1992年8月，國家級(jí)單軌吊車性能檢測中心站對(duì)國產(chǎn)25KW蓄電池單軌吊車首次進(jìn)行了檢測，在汾西礦務(wù)局水峪礦作井下進(jìn)行了檢測，半年多的運(yùn)轉(zhuǎn)因其實(shí)用而深受煤礦工人歡送。1993年3月中旬通過了中煤總公司組織的專家鑒定。1.3本課題的研究目的及意義單軌吊車運(yùn)輸系統(tǒng)的核

19、心局部就是單軌吊機(jī)車簡稱單軌吊。根據(jù)動(dòng)力源不同，單軌吊可以分為防爆柴油機(jī)單軌吊與防爆蓄電池單軌吊。國內(nèi)極少數(shù)煤礦企業(yè)采用了單軌吊的，絕大多數(shù)都是幾十年前進(jìn)口的柴油機(jī)動(dòng)力型產(chǎn)品，油耗大，本錢高，使用柴油對(duì)井下平安生產(chǎn)環(huán)境構(gòu)成威脅，并且產(chǎn)生尾氣污染和噪音污染，影響礦井生產(chǎn)環(huán)境。由于電動(dòng)單吊使用電能，動(dòng)力源持續(xù)穩(wěn)定，運(yùn)行距離遠(yuǎn)，平安性能佳，且節(jié)能環(huán)保無污染，所以現(xiàn)在成為一種主流的開展趨勢。傳統(tǒng)的電動(dòng)單軌吊的動(dòng)力源主要以鉛酸電池為主，這種單節(jié)電池電壓僅為左右，另外它存在體積大、重量重，污染重、不環(huán)保，設(shè)備自重大、工作效率低，可靠性差、報(bào)廢率高，維護(hù)繁瑣、占場地大等一系列缺點(diǎn)。鋰離子單節(jié)電池電壓可到達(dá)左

20、右，具有穩(wěn)定性能好，環(huán)保，可以大電流充放電等優(yōu)點(diǎn)，根本克服了鉛酸電池的諸多缺點(diǎn)，電池的充電系統(tǒng)是電池使用過程中的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，本文主要以動(dòng)力鋰電池在單軌吊上的使用情況，針對(duì)動(dòng)力鋰電池的充電環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究。目前，單軌吊系統(tǒng)技術(shù)在我國還處于開展階段，單軌吊行走在懸掛于巷道頂部的軌道上，靠行走驅(qū)動(dòng)輪與工字鋼間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)機(jī)車行走。本文研制的單軌吊的行走、制動(dòng)與起吊、裝載重物等功能均由液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，因此液壓系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。液壓系統(tǒng)依據(jù)現(xiàn)有的單軌吊液壓系統(tǒng)的功能和原理，根據(jù)在生產(chǎn)中出現(xiàn)的實(shí)際問題，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法和近代液壓傳動(dòng)系統(tǒng)理論，設(shè)計(jì)了單軌吊液壓系統(tǒng)，特別是介紹了液壓元件的選型和

21、液壓性能分析，為實(shí)現(xiàn)單軌吊液壓系統(tǒng)的國產(chǎn)化做好準(zhǔn)備。本文對(duì)單軌吊液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及其性能分析，以降低本錢，提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而設(shè)計(jì)出更平安可靠的液壓系統(tǒng)，為今后單軌機(jī)車液壓系統(tǒng)的調(diào)整及國產(chǎn)化奠定一定的理論根底，為以后排查液壓系統(tǒng)的故障做了保障，預(yù)計(jì)國產(chǎn)化后的液壓系統(tǒng)，根本能夠?qū)崿F(xiàn)單軌吊的各種功能，能夠到達(dá)其性能指標(biāo)，還能在整體上改善人機(jī)接口，以便于維護(hù)和使用。本課題主要研究的就是鋰電池單軌吊的液壓控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，制動(dòng)閥塊以及緊急制動(dòng)裝置以及基于人體工程學(xué)的人車等各個(gè)方面的設(shè)計(jì)，經(jīng)過此次設(shè)計(jì)能給我國煤礦輔助運(yùn)輸設(shè)備帶來重大革新！1.4 DXP40防爆鋰電蓄電池單軌吊機(jī)車參數(shù)表1.1 單軌吊

22、機(jī)車參數(shù)額定牽引力40KN額定制動(dòng)力1.5*40KN額定車速轉(zhuǎn)彎半徑水平轉(zhuǎn)彎半徑4m垂直轉(zhuǎn)彎半徑10m額定爬坡能力12額定載重量8t標(biāo)準(zhǔn)機(jī)車長28m機(jī)車寬蓄電池容量560Ah限定速度電動(dòng)機(jī)功率驅(qū)動(dòng)輪直徑350mm驅(qū)動(dòng)輪與軌道的摩擦系數(shù)甲烷濃度1.5%表1.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)液壓泵20ccm制動(dòng)缸夾緊缸起吊壓力12MPa制動(dòng)缸工作壓力15MPa夾緊壓力6MPa1.5 DXP40防爆鋰電蓄電池單軌吊組成局部1.5.1駕駛室圖駕駛室尤洛卡防爆鋰電蓄電池單軌吊機(jī)車駕駛室造型圖，用于控制機(jī)車的前進(jìn)后退，制動(dòng)與行走！駕駛室含座椅、減震、制動(dòng)、控制柜設(shè)計(jì)、射燈前白光、后為紅光，擋板保證駕駛員平安！駕駛室分為主

23、駕駛和副駕駛室，安有轉(zhuǎn)換開關(guān)具備操作優(yōu)先性，不能同時(shí)進(jìn)行操作！1.5.2驅(qū)動(dòng)部圖 1.3驅(qū)動(dòng)部包含制動(dòng)閘 ，導(dǎo)向輪， 驅(qū)動(dòng)輪，制動(dòng)油缸減速機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī) ，夾緊油缸 ，承載輪，彎架，制動(dòng)彈簧等。主要用來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)是整個(gè)機(jī)車的驅(qū)動(dòng)部件！1.5.3主機(jī)室圖1.4主機(jī)室含電控箱，液壓站，電機(jī)，手搖泵，制動(dòng)閥塊等主要液壓控制設(shè)備！駕駛室信號(hào)通過主機(jī)室來控制電機(jī)以及制動(dòng)部件！1.5.4鋰電池箱圖1.5防爆鋰電箱防爆蓄電池箱，內(nèi)涵鋰電蓄電池。蓄電池提供的電能，通過行走電機(jī)逆變器和油泵電機(jī)逆變器，將直流電逆變成三相交流電，供給行走電機(jī)和液壓站油泵電機(jī)；同時(shí)，在機(jī)車下坡時(shí)，行走電機(jī)逆變器將單軌吊機(jī)車動(dòng)能或勢能轉(zhuǎn)變

24、成電能，向蓄電池組反充電。 圖十座人車用于井下搭載工人,掛載于副駕駛室后面，一般以十人座十二人座為主，本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)十人座小車。十座人車座椅采用栓木制作座椅輕便平安，結(jié)實(shí)并且容易保養(yǎng)制作。第二章 單軌吊的設(shè)計(jì)計(jì)算連桿裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算.1連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 單軌吊的駕駛室、驅(qū)動(dòng)單元、起吊梁、人車等件必須有可靠地連接，如圖10所示。在設(shè)計(jì)連接件時(shí)要考慮如下內(nèi)容：圖1連接件1-螺栓；2-六角螺母；3-開口銷；4-聯(lián)軸節(jié)；5-連桿軌道梁與承載梁的連接應(yīng)傳力直接，防止偏心，防止松動(dòng)并安裝方便。一般可直接或通過墊件 、吊桿等以普通防松螺栓銷軸相連接，螺栓直徑不宜小于16mm，所需螺栓數(shù)量按計(jì)算決定，并每側(cè)不少于

25、2個(gè)。計(jì)算時(shí)荷載與支吊反力均按作用在連接件的一側(cè)考慮 ，并乘以 2的增大系數(shù)。對(duì)抗剪的普通螺栓 ，其抗剪承載力宜考慮折減系數(shù)0.6；所有連接受力的螺栓均應(yīng)采用雙螺帽或扣緊螺母等措施，以防松動(dòng)，在軋制工字鋼翼緣內(nèi)側(cè)有斜面連接時(shí)應(yīng)采用斜墊圈；同時(shí)宜在外伸支座處加強(qiáng)梁的連接以增加其抗扭性能。當(dāng)伸臂長度超過 1.5m時(shí)，應(yīng)在伸臂端點(diǎn)處設(shè)置側(cè)向支撐。1拉桿材料選用20Cr無縫鋼管7012，調(diào)質(zhì)處理。拉桿處采用關(guān)節(jié)軸承 桿端關(guān)節(jié)軸承是帶有桿端或裝于桿端的關(guān)節(jié)軸承，它屬于關(guān)節(jié)軸承中的一支類。關(guān)節(jié)軸承是球面滑動(dòng)軸承，根本型是由具有球形滑動(dòng)球面接觸外表的內(nèi)、外圈組成。關(guān)節(jié)軸承主要是由一個(gè)有外球面的內(nèi)圈和一個(gè)有內(nèi)

26、球面的外圈組成，能承受較大的負(fù)荷。根據(jù)其不同的類型和結(jié)構(gòu)，可以承受徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷或徑向、軸向同時(shí)存在的聯(lián)合負(fù)荷。由于在內(nèi)圈的外球面上鑲有復(fù)合材料，故該軸承在工作中可產(chǎn)生自潤滑。一般用于速度較低的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，也可在一定角度范圍內(nèi)作傾斜運(yùn)動(dòng)，當(dāng)支承軸與軸殼孔不同心度較大時(shí)，仍能正常工作。自潤滑關(guān)節(jié)輔承應(yīng)用于水利、專業(yè)機(jī)械等行業(yè)。因?yàn)殛P(guān)節(jié)軸承的球形滑動(dòng)接觸面積大，傾斜角大，同時(shí)還因?yàn)榇蠖鄶?shù)關(guān)節(jié)軸承采取了特殊的工藝處理方法，如外表磷化、鍍鋅、鍍鉻或外滑動(dòng)面襯里、鑲墊、噴涂等。因此有較大的載荷能力和抗沖擊能力，并具有抗腐蝕、耐磨損、自調(diào)心、潤滑好或自潤滑無潤滑污物污染的特點(diǎn)，即使安裝錯(cuò)位也能正常工作。

27、因此，關(guān)節(jié)軸承廣泛用于速度較低的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、傾斜運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。關(guān)節(jié)軸承廣泛應(yīng)用于工程液壓油缸、鍛壓機(jī)床、工程機(jī)械、自動(dòng)化設(shè)備，汽車減震器，水利機(jī)械等行業(yè)。福建龍溪軸承集團(tuán)股份 總部：中國福建省漳州市延安北路 363000 : 辦公室 0086-596-2072156 國內(nèi)市場部 0086-596-2072087類別：關(guān)節(jié)軸承 - 桿端關(guān)節(jié)軸承 型號(hào):SAC 滑動(dòng)磨擦副：鋼/PTFE復(fù)合材料 鋼/PTFE編織物 特征及應(yīng)用：自潤滑組裝桿端關(guān)節(jié)軸承是由桿端體和自潤滑向心關(guān)節(jié)軸承GEC或GEET-2RS組裝而成，桿端體材料是碳鋼，外表鍍鋅；無需潤滑，具有較大的承受能力、安裝拆卸方便、機(jī)構(gòu)簡化的優(yōu)點(diǎn)。

28、浙江精久軸承電 話：86 578 2262838,2660751,2660752傳 真：86 578 2126755,2695988地 址：中國 浙江 麗水市 天寧工業(yè)區(qū)麗陽街1119號(hào)郵 編：323000SA45ET-2RS20Cr冷拔管抗拉強(qiáng)度及屈服點(diǎn)20Cr冷拔管的化學(xué)成分%：碳0.180.24；硅0.1737；錳0.50.8；鉬0；鉻0.71.0；鈦0；硼02、屈服點(diǎn)：540MPa 抗拉強(qiáng)度：835MPa3、伸長率5：10% 收縮率：40%4、沖擊吸收功Ak：47J5、退火或高溫回火供給狀態(tài)硬度HB179低淬透性滲碳鋼此鋼也可在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，用于制造工作速度較低并承受中等沖擊負(fù)荷的零

29、件，這種鋼還可用作低碳馬氏體淬火用鋼，更進(jìn)2 拉桿拉應(yīng)力強(qiáng)度校核如下：無縫鋼管7012，調(diào)質(zhì)處理，許用拉應(yīng)力=s/S平安系數(shù)，=s/S平安系數(shù)=835/2=417.5MPa,無縫鋼管的受力面積A=3.14(D2-d2)/4=1884mm2實(shí)際拉應(yīng)力=F/A=180000/1884=95.54MPa=417.5MPa,強(qiáng)度滿足。螺紋強(qiáng)度計(jì)算，用4-M16螺栓連接3連接螺栓強(qiáng)度校核，聯(lián)軸節(jié)用4-M16固定在機(jī)架上。 單個(gè)M16螺栓最小拉應(yīng)力查GB/T 3098.1-2021 最小拉力載荷是125KN，所以4125KN=1000KN，強(qiáng)度滿足。4 把桿端關(guān)節(jié)用M423螺紋鞏固在拉桿端，后用1010焊

30、縫圓周施焊。 w=190N/mm25拉桿用銷軸選材和強(qiáng)度計(jì)算 牌號(hào)：20CrMnTi標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 3077-1999特性及適用范圍：是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的外表與堅(jiān)韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面30mm的承受高速、中等或重載荷、沖擊及摩擦的重要零件，如齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等。抗拉強(qiáng)度b=1080MPa，s=835MPa，銷軸40上端，下端M242，調(diào)質(zhì)處理， a)剪切強(qiáng)度校核如下： 剪切許用應(yīng)力=0.6， =s/S平安系數(shù) 無縫鋼管的受力面積A=3.14d2/4=1256mm2 實(shí)際剪切應(yīng)力=F/A=180

31、0000.5/1256=71.6MPa=250.5MPa,強(qiáng)度滿足。 圖2 鏈接結(jié)構(gòu) b)彎曲應(yīng)力校核 許用彎曲應(yīng)力應(yīng)力w=， =s/S平安系數(shù)=835/2=417.5MPa,w=417.5MPa,，側(cè)支承板厚18mm，耳環(huán)厚度=28mm，安裝空間每側(cè)5mm,=28+10=38 彎曲應(yīng)力力臂a=18+0.5=37mm，側(cè)支承的反力PA=F/2=180000/2=90000N 實(shí)際彎曲應(yīng)力w=32PAa/(3.14D3=329000/(3.14403=14.33w=417.5MPa強(qiáng)度滿足。單軌吊機(jī)車的外形猶如空中纜車，懸吊在井下巷道頂端的鋼軌I140E上，靠防爆柴油機(jī)提供動(dòng)力。這種井下輔助運(yùn)輸

32、工具的優(yōu)越性表現(xiàn)在續(xù)航能力強(qiáng)、運(yùn)載載荷大、平安性能高、減少煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中的換裝環(huán)節(jié)和工作人員數(shù)量，運(yùn)輸效率高。單軌吊車機(jī)車主體由兩個(gè)駕駛室和發(fā)動(dòng)機(jī)以及驅(qū)動(dòng)單元等主要局部組成。驅(qū)動(dòng)單元提供機(jī)車行駛的動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)單元由驅(qū)動(dòng)輪、承載輪和工作制動(dòng)輪等主要部件組成。每一組驅(qū)動(dòng)單元中安裝低轉(zhuǎn)速大扭矩液壓馬達(dá)，它的輸出法蘭連接驅(qū)動(dòng)輪，夾緊油缸將驅(qū)動(dòng)輪緊固在軌道上。再由驅(qū)動(dòng)輪外表的特殊材料將強(qiáng)大的正壓力轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)輪與軌道的摩擦力，其反作用力就是機(jī)車行進(jìn)的強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力源。單軌吊機(jī)車安裝有超速保護(hù)器編碼器，當(dāng)機(jī)車行駛速度超過額定行進(jìn)速度，也即馬達(dá)轉(zhuǎn)速超標(biāo)時(shí)，編碼器把信號(hào)傳給電腦，控制程序發(fā)送電信號(hào)，電信號(hào)控制電

33、液換向閥，立即啟動(dòng)緊急制動(dòng)，機(jī)車克服慣性，自動(dòng)制動(dòng)停車。單軌吊車的軌道是工字形斷面，但與普通工字鋼不同，它的翼板厚而窄，對(duì)長度方向的平直性、截面形狀誤差、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)成分都有嚴(yán)格的要求，以提高其承載能力和耐磨損能力，減少運(yùn)行阻力。采用I140E型鋼軌的直軌每節(jié)不超過3m，其兩端有連接機(jī)構(gòu)和吊鉤。節(jié)間連接在結(jié)構(gòu)上使之在水平和垂直兩個(gè)方向各有一定角度變化的間隙。直軌之間通常采用吊耳和塔式連接，材質(zhì)選用20SiMn。軌道截面如下列圖所示：驅(qū)動(dòng)單元和制動(dòng)單元結(jié)構(gòu)如圖1所示： (a) (b) I140E單軌截面 (c)單軌軌道連接方式 (d)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)圖3 驅(qū)動(dòng)單元和軌道結(jié)構(gòu)圖 單軌吊機(jī)車制動(dòng)原

34、理單軌吊機(jī)車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器摩擦片與單軌腹板接觸，制動(dòng)力一般都是用制動(dòng)彈簧蓄能，靠液壓操作，釋放流體后，有制動(dòng)彈簧產(chǎn)生的正壓力使閘塊與軌道摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力。鉗式摩擦液壓制動(dòng)采用了液壓漲緊，制動(dòng)彈簧釋放的原理，具有平安可靠，制動(dòng)力可調(diào)，復(fù)位方便的特點(diǎn)。制動(dòng)器制動(dòng)方式確實(shí)定是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，它對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)性能、可靠性、及制動(dòng)材料的選擇等多方面有著決定性的意義。該制動(dòng)方式，制動(dòng)彈簧套在液壓缸體上，減少了空間布置。同時(shí)，由于液壓相對(duì)于氣壓，提供的力較大，因此，下端連桿可以設(shè)計(jì)的相對(duì)較短，整體結(jié)構(gòu)較小。水平方向是沿襯套水平運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)桿。另外有一根支撐桿，繞機(jī)架支點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)臂連接制動(dòng)液壓缸與制動(dòng)桿，并與

35、支撐桿連接在一起，繞機(jī)架旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)桿的水平運(yùn)動(dòng)。 井下單軌吊對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求單軌吊由于工作在煤礦井下的特殊環(huán)境中，正常工作時(shí)不可防止的要受到作業(yè)空間和地質(zhì)條件等諸多因素的制約。一方面由于井下粉塵瓦斯?jié)舛却?，制?dòng)系統(tǒng)直接暴露在高粉塵瓦斯環(huán)境中，這就對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的防爆要求。因此，制動(dòng)摩擦材料的選用就比擬特殊。另一方面，井下巷道較窄，坡道較多，工況差，這就要求單軌吊機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)總體尺寸不應(yīng)過大，以免影響正常運(yùn)行；同時(shí)，在礦井生產(chǎn)平安第一的前提下，制動(dòng)系統(tǒng)的平安可靠性更要得到保證。制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)的主要制動(dòng)執(zhí)行元件，是用于產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢的制動(dòng)部件，它在行駛過程中起減速和停車，

36、下坡時(shí)保持速度相對(duì)穩(wěn)定，以及在平地或坡道上較長時(shí)間實(shí)現(xiàn)駐車的功能。為滿足煤礦井下單軌吊的使用要求，一般應(yīng)設(shè)有工作制動(dòng)、緊急制動(dòng)和駐車制動(dòng)等三種制動(dòng)方式。 工作制動(dòng)：單軌吊正常運(yùn)行中由司機(jī)操縱的制動(dòng)。緊急制動(dòng)：(平安制動(dòng)):在工作制動(dòng)失靈、或者單軌吊出現(xiàn)突發(fā)情況需緊急停車、或超速狀態(tài)下的自動(dòng)停車制動(dòng)。駐車制動(dòng):單軌吊停車后為了防止停在坡道上下滑的制動(dòng)。這種制動(dòng)可以有獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)。也可以采用上述任一形式的制動(dòng)。但是必須能產(chǎn)生可靠和足夠大的制動(dòng)力。a)非制動(dòng)狀態(tài) b)制動(dòng)狀態(tài) c)極限制動(dòng)狀態(tài)圖4單軌吊機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單軌吊制動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)性能做出了規(guī)定:l 機(jī)車超速保護(hù)裝置一離心限速釋放器動(dòng)作時(shí)，轉(zhuǎn)子的

37、轉(zhuǎn)速值不超過規(guī)定值的5%。l 單軌吊機(jī)車應(yīng)設(shè)有工作制動(dòng)、緊急制動(dòng)和停車制動(dòng)。工作制動(dòng)裝置和緊急制動(dòng)裝置必須具有相互獨(dú)立的控制系統(tǒng)，緊急制動(dòng)和停車制動(dòng)裝置允許合二為一。l 緊急制動(dòng)必須設(shè)計(jì)成失效平安型，且既可手動(dòng)又可自動(dòng)的制動(dòng)裝置。l 制動(dòng)閘塊所用的材料，應(yīng)選用在制動(dòng)時(shí)阻燃且不會(huì)引爆外界爆炸性物質(zhì)的材料。單軌吊制動(dòng)性能的規(guī)定:v 2倍。v 緊急制動(dòng)施閘的空動(dòng)時(shí)間不大于0.7s。v 在最大坡道上，以相應(yīng)的最大載荷和最大速度向下運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)距離應(yīng)不超過相當(dāng)于在這一速度運(yùn)行6s的行程。2.2.4 主要尺寸確實(shí)定 在設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)時(shí)，要確定以下幾個(gè)關(guān)鍵尺寸: 制動(dòng)閘塊摩擦片到鋼軌的距離。制動(dòng)閘塊到

38、鋼軌的距離，應(yīng)該在一個(gè)合理的范圍內(nèi)：尺寸過小，對(duì)于設(shè)計(jì)安裝要求就比擬高;尺寸過大，那么會(huì)造成下端制動(dòng)彈簧以及液壓缸行程過長，制動(dòng)結(jié)構(gòu)整體尺寸過大。 鋼軌底端到制動(dòng)系統(tǒng)最小距離。鋼軌由于相互之間的連接，下方焊接了連接機(jī)構(gòu) 和吊鉤。為防止機(jī)構(gòu)發(fā)生干預(yù)，要注意其間的尺寸，不應(yīng)過小。 制動(dòng)連接桿相關(guān)尺寸確實(shí)定。為了減小制動(dòng)彈簧以及液壓缸所受壓力，采用了1:3的 杠桿機(jī)構(gòu)。其他一些尺寸，如制動(dòng)彈簧，液壓缸等，在具體零件設(shè)計(jì)中，單獨(dú)考慮。 相關(guān)尺寸如圖5所示。圖5 杠桿結(jié)構(gòu)2.2.5緊急制動(dòng)閥塊的設(shè)計(jì)1外置閥塊外置式制動(dòng)模塊，通過外部接油管的方式控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)部的一對(duì)制動(dòng)缸。該外置式制動(dòng)由阻尼孔、單向閥和插

39、裝閥組成。外置式制動(dòng)模塊加工制造工藝簡單、本錢低，能方便更換和維修閥組。圖6制動(dòng)液壓系統(tǒng)圖1-電機(jī)；2-齒輪泵；3-溢流閥；4-單向節(jié)流閥；5，6-電液換向閥；7-插裝閥；8-阻尼孔；9-單向閥；10-制動(dòng)缸;11-X腔壓力傳感器；12B腔壓力傳感器；13-液擬閥該系統(tǒng)中有兩個(gè)兩位三通電液換向閥5和6,控制外置式制動(dòng)模塊，該模塊中的單向閥9向制動(dòng)缸10的有桿腔進(jìn)油而反向截止，阻尼孔8為插裝閥的X腔和B腔提供壓差，插裝閥開啟后由于液油路阻力，制動(dòng)缸活塞腔的容積在制動(dòng)彈簧伸出力作用下擴(kuò)大，形成局部負(fù)壓吸油，絕大多數(shù)油液迅速進(jìn)入制動(dòng)缸活塞腔，縮短了回油時(shí)間，增強(qiáng)了緊急制動(dòng)效果。電液換向閥5,6通電，

40、輔助泵2產(chǎn)生的高壓液體經(jīng)電液換向閥5、單向閥4-2、電液換向閥6、單向閥9進(jìn)入制動(dòng)缸10液壓力克服彈簧力脫離軌道，機(jī)車行走，這個(gè)工況稱為解除制動(dòng)。當(dāng)圖1中的電液換向閥5，6都得電時(shí)，機(jī)車行進(jìn)；當(dāng)電液換向閥5斷電時(shí)，液流通過阻尼孔、節(jié)流閥、電液換向閥6，從電液換向閥5的T回油箱，實(shí)施行進(jìn)制動(dòng)。2.2.6超速離心制動(dòng)裝置離心式限速器的結(jié)構(gòu)及原理離心式限速器是制動(dòng)系統(tǒng)中重要的一個(gè)機(jī)構(gòu),其作用是在單軌吊機(jī)車運(yùn)行過程中超過限定速度時(shí),起到自動(dòng)制動(dòng)的作用。一旦到達(dá)設(shè)定速度,限速器的撥桿伸出,撥動(dòng)行程閥開關(guān),使液壓缸快速卸荷。圖是山東立業(yè)公司使用的離心限速器機(jī)構(gòu)。離心限速器是緊急制動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件。圖是離

41、心限速器的結(jié)構(gòu)圖,主要有轉(zhuǎn)動(dòng)體組件,滑塊、,滑動(dòng)軸,連接板組件,壓簧等組成。在滑動(dòng)軸上裝有個(gè)滑塊,滑塊通過銷釘與滑動(dòng)軸相聯(lián)結(jié),滑塊可在滑動(dòng)軸上滑動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)體組件高速旋轉(zhuǎn)時(shí),滑塊做類似于圓錐擺運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生離心現(xiàn)象。滑塊沿滑動(dòng)軸向外移動(dòng),由于滑塊與滑動(dòng)軸聯(lián)結(jié)在一起,所以當(dāng)滑塊向外移動(dòng)時(shí),就帶動(dòng)滑動(dòng)軸一起向外移動(dòng)。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)得越快,滑動(dòng)軸向外移動(dòng)距離越大,即滑動(dòng)軸向外移動(dòng)距離的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)體組件軸的旋轉(zhuǎn)快慢有著對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖7立業(yè)公司離心限速器結(jié)構(gòu)圖8 離心式限速器結(jié)構(gòu)示意圖離心釋放器的優(yōu)點(diǎn)離心釋放器只在單軌吊機(jī)車超速運(yùn)行時(shí)才動(dòng)作。單軌吊在運(yùn)行中,一旦發(fā)生連接局部斷裂,那么牽引部后面的車體,將失去動(dòng)力,此時(shí)離

42、心限速器靠車輪與鋼軌之間的粘著力完全能使限速器動(dòng)作,翻開制動(dòng)裝置。離心限速器動(dòng)作靈敏可靠,鞏固耐用,不用防爆,造價(jià)低,維修方便。第三章 液壓系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)須從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求能設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡單、本錢低、效率高、工作可靠、操作簡單和維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。液壓技術(shù)與其它傳動(dòng)方式相比擬具有如下優(yōu)勢：單位功率的質(zhì)量輕，布局較靈活方便，調(diào)速范圍大，即可采用調(diào)節(jié)變量泵的容積和內(nèi)燃機(jī)的油門結(jié)合變速，從而實(shí)現(xiàn)大范圍的無極調(diào)速，工作平穩(wěn)、油液具有彈性，可吸收沖擊，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)電液一體化，液壓系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)

43、動(dòng)，且其設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)等比擬方便。液壓系統(tǒng)通常按油液的循環(huán)方式分類，可以分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩種。開式系統(tǒng)：即液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件回油返回油箱。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、散熱條件好，但需要較大容積的油箱、低壓油路與空氣接觸，空氣易滲入管路而造成沖擊和振動(dòng)；閉式系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、無論高壓還是低壓管路都有一定的壓力，空氣不易進(jìn)入管路，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且無沖擊現(xiàn)象，但是液壓系統(tǒng)較復(fù)雜，需用補(bǔ)油泵進(jìn)行補(bǔ)油，并用沖洗閥換油進(jìn)行熱交換，液壓執(zhí)行元件排出的油液直接流回到泵的進(jìn)口，此系統(tǒng)效率較高，這種系統(tǒng)多應(yīng)用于車輛、船舶絞車、起重運(yùn)輸機(jī)械、造紙和紡織等設(shè)備中。根據(jù)工作特性可分為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)

44、。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)通常是不帶反應(yīng)的開環(huán)系統(tǒng)，它主要是以傳遞動(dòng)力為主，以信息的傳遞為次，追求其傳動(dòng)特性的完善。液壓系統(tǒng)的特性液壓元件的特性及它們之間的相互作用來確定，其工作質(zhì)量受工作條件變化的影響比擬大，因此液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用較為普遍；液壓控制系統(tǒng)通常為采用伺服閥等組成的帶反應(yīng)的閉式系統(tǒng)，以信息傳遞信息為主，以動(dòng)力傳遞為次，追求控制特性的完善。因?yàn)閰⒓恿藱z測反應(yīng)，故系統(tǒng)可用一般的元件來構(gòu)成精確的控制系統(tǒng)，控制質(zhì)量受其工作條件變化的影響較小，液壓控制系統(tǒng)在高精數(shù)控機(jī)床、冶金、航空等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。綜上所述，單軌機(jī)車的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅要滿足主機(jī)所要求的工作循環(huán)和主機(jī)的性能要求，而且還應(yīng)到達(dá)效率高，工作可

45、靠、壽命長、造價(jià)低，制造容易和維修方便等方面的要求，而且要充分考慮單軌機(jī)車的使用工況及動(dòng)作特點(diǎn)的情況下設(shè)計(jì)完成液壓系統(tǒng)。目前液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要還是經(jīng)驗(yàn)法，往往隨著設(shè)計(jì)的實(shí)際的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)不同而各有差異，但從總體上看，設(shè)計(jì)過程主要分為以下幾個(gè)方面：1)明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行其工況分析；2)確定執(zhí)行元件；3)草擬液壓系統(tǒng)原理圖；4)計(jì)算和選擇液壓元件；5)驗(yàn)證液壓系統(tǒng)的性能；6)液壓系統(tǒng)的裝配設(shè)計(jì)。3.1單軌吊液壓系統(tǒng)原理圖圖3.1 單軌吊系統(tǒng)原理圖3.2液壓回路的工作情況3.2.1單軌吊工作回路單軌吊機(jī)車啟動(dòng)前，剎車片是緊貼軌道起到制動(dòng)防止單軌吊滑動(dòng)出現(xiàn)事故，驅(qū)動(dòng)輪是離開軌道。啟

46、動(dòng)時(shí)的工作狀態(tài)回路：主泵1單向閥3.1泵出頭壓力控制溢流閥15當(dāng)油壓超過21MPa時(shí)多余的油壓將返回油箱二位四通電磁換向閥14Y1斷電單向閥10先導(dǎo)式二位三通電磁換向閥9.1Y2得電單向閥12先導(dǎo)式二位三通電磁換向閥9.2Y3得電，此時(shí)主油路將分別進(jìn)入1號(hào)及2號(hào)驅(qū)動(dòng)部的制動(dòng)缸和夾緊缸、1號(hào)和2號(hào)駕駛室的控制缸和蓄能器與壓力指示表里。1當(dāng)油液通往驅(qū)動(dòng)部的制動(dòng)缸時(shí)的情況，得先經(jīng)過外置制動(dòng)閥塊分別由插裝閥、節(jié)流閥和單向閥組成，具體情況見圖和圖3.6通過單向閥制動(dòng)缸的上腔體活塞固定，缸體自由隨著缸體上腔體體積的增大，下腔體的油液將阻尼孔27.2和27.3緩慢返回油箱，隨著缸體的不斷上升表示剎車片不斷地

47、脫離軌道。2當(dāng)油液通往驅(qū)動(dòng)部的夾緊缸時(shí)的情況，先經(jīng)過減壓閥25夾緊缸是使驅(qū)動(dòng)輪與軌道的夾緊與松弛；過大的油壓，容易使得兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)軌道壓力過大，不僅破壞軌道也易于使驅(qū)動(dòng)輪變形或損壞，效率也不高，將壓力降低到12MPa左右先導(dǎo)式二位四通電磁換向閥32Y4斷電夾緊缸22下腔體，上腔體油液返回油箱；此時(shí)活塞缸上升，即驅(qū)動(dòng)輪開始不斷夾緊軌道，此時(shí)如果驅(qū)動(dòng)部電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著夾緊的摩擦力增大，當(dāng)牽引力將帶動(dòng)單軌吊行走。3當(dāng)油液通往駕駛室的控制缸時(shí)的情況，其工作原理與驅(qū)動(dòng)部制動(dòng)缸相似，均是先通過外置制動(dòng)閥塊的單向閥控制缸的上腔體，下腔體油液返回油箱，解除制動(dòng)狀態(tài)。4當(dāng)油液通往蓄能器與壓力指示表時(shí)的情

48、況，直接供給開光球閥給蓄能器補(bǔ)液且通過指路在壓力指示表中顯示油壓；直觀地顯示出當(dāng)前油壓，便于工作員調(diào)節(jié)壓力。以上四個(gè)支路均是同時(shí)進(jìn)行的，不分先后順序由于回路較為長，所以單軌吊啟動(dòng)較為平緩，不會(huì)出現(xiàn)因快速啟動(dòng)導(dǎo)致顛簸。3.2.2單軌吊制動(dòng)回路單軌吊的制動(dòng)可分為工作制動(dòng)、緊急制動(dòng)、超速制動(dòng)及其駕駛室的手動(dòng)制動(dòng)。工作制動(dòng)回路：工作制動(dòng)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是先導(dǎo)式電磁兩位三通換向閥9.1Y2斷電、先導(dǎo)式電磁兩位三通換向閥9.2Y3得電和先導(dǎo)式電磁兩位四通換向閥32Y4得電；具體回路是先導(dǎo)式電磁兩位三通換向閥9.1Y2斷電此時(shí)主油路將不再為各個(gè)油缸提供油壓，在正常行駛的狀態(tài)里，驅(qū)動(dòng)部的制動(dòng)缸及駕駛室的控制缸彈簧

49、都是壓縮的，油液沒有油壓繼續(xù)作用下，它將恢復(fù)原長，所以油液從油壓缸的上腔體流出經(jīng)過阻尼孔27.1先導(dǎo)式電磁兩位三通換向閥9.2Y3得電 節(jié)流閥11先導(dǎo)式電磁兩位三通換向閥9.1Y2斷電，局部油液通過阻尼孔27.2和27.3進(jìn)入油壓缸的下腔體，局部油液返回油箱，即剎車片夾緊軌道；此時(shí)，先導(dǎo)式電磁兩位四通換向閥32Y4得電，局部液壓缸的油液進(jìn)過減壓閥2和換向閥32后回到夾緊缸的上腔體，活塞缸下降，下腔體油液返回到油箱，即驅(qū)動(dòng)輪離開軌道；由于回路較長所以制動(dòng)相對(duì)較為緩慢，所以稱之為工作制動(dòng)。緊急制動(dòng)回路：先導(dǎo)式電磁二位三通換向閥9.2Y3斷電，此時(shí)無論先導(dǎo)式電磁二位三通換向閥9.1是否得電，主油路油

50、液均在換向閥9.2被截止，由于液壓無法通過換向閥9.2，換向閥9.2相當(dāng)于直接通油箱，油壓可視為0MPa。但由于之前機(jī)車還處于行駛狀態(tài)，液壓缸彈簧處于被壓縮狀態(tài)，要恢復(fù)原長，所以油液從上腔體流出，小局部油液通過阻尼孔27.1和27.4回到油箱，絕大局部油液通過插裝閥開啟狀態(tài)快速回到油壓缸的下腔體，液壓缸缸體下降，即剎車片貼近軌道起制動(dòng)作用，由于回路短，所以制動(dòng)快捷、迅速，所以稱之緊急制動(dòng)。但是由于夾緊缸回路，下腔體由于通過換向閥32Y4得電返回下腔體相對(duì)制動(dòng)缸稍慢點(diǎn)，所以這種緊急制動(dòng)容易驅(qū)動(dòng)輪空轉(zhuǎn)，易損壞電機(jī)及驅(qū)動(dòng)輪，因此，盡量防止開啟緊急制動(dòng)。3.2.3單軌吊起吊回路通過主泵1溢流閥15電磁

51、二位四通換向閥14Y1得電起吊平安16當(dāng)油壓超過12MPa后，多余的油壓將返回油箱；此時(shí)油路分成兩路，一路到起吊雙作用液壓缸，另一路到起吊液壓馬達(dá)。到液壓缸的支路先通過液壓支架單片閘19.1和 19.2，每個(gè)閘片均要么上面的全開下面的全閉或下面的全開上面的全閉，保證兩個(gè)起吊雙作用液壓缸17.1和17.2一端進(jìn)口一端閉合，由于進(jìn)油端油壓越來越大大，閉合端對(duì)應(yīng)的液壓腔體的油液可通過液壓支架雙向液壓鎖回到進(jìn)油腔那端；到起吊液壓馬達(dá)的支路作用效果和進(jìn)液壓缸相似，只是有驅(qū)動(dòng)起吊液壓缸升降的那局部改成用液壓馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)。3.2.4手動(dòng)增壓泵在液壓系統(tǒng)中的作用從系統(tǒng)液壓圖3.1中可以看出，手動(dòng)增壓泵的下面還有

52、一個(gè)單向閥，其目的為了防止當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)油壓過大，反向把手動(dòng)增壓泵給沖擊破壞掉，因此，為了應(yīng)對(duì)這種情況，我們在手動(dòng)液壓泵的下面增加單向閥，在其上面增加手動(dòng)增壓泵溢流閥，當(dāng)油壓超過20MPa時(shí)多余的油壓自動(dòng)溢出回到油箱，具體所示； 圖第四章 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括電控系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)、電氣元件選型設(shè)計(jì)和隔爆腔體設(shè)計(jì)；軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括 PLC 程序設(shè)計(jì)和觸摸屏程序設(shè)計(jì)，其中 PLC 程序根據(jù)其功能可分為信號(hào)接收、控制和故障報(bào)警 3 個(gè)模塊，觸摸屏程序主要實(shí)現(xiàn)車速、轉(zhuǎn)速、溫度和壓力等機(jī)車性能參數(shù)的顯示和報(bào)警記錄的顯示。電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框

53、圖如圖 4.1 所示。 電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖4.1電控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)控制電路的設(shè)計(jì)電控系統(tǒng)的控制電路可以分為電源單元、信號(hào)接收單元、中央控制單元和指令執(zhí)行單元，以及自動(dòng)滅火和視頻監(jiān)控兩個(gè)獨(dú)立單元。電源單元為系統(tǒng)供電，控制系統(tǒng)的電源為 24 V 直流電源；信號(hào)接收單元主要由傳感器、繼電器以及控制按鈕組成。信號(hào)采集之后將數(shù)據(jù)傳送給 PLC 單元，PLC 單元在接收到信號(hào)之后進(jìn)行運(yùn)算處理，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令；執(zhí)行元件如電磁閥、電磁鐵在接到指令后執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。電控系統(tǒng)的原理如圖 2 所示。信號(hào)采集是電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其監(jiān)測、控制以及報(bào)警等功能的根底，下面就信號(hào)的采集如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。從圖 2 可以看出

54、，電控系統(tǒng)中既有夾緊開關(guān)、駐車開關(guān)和喇叭按鈕等數(shù)字量開關(guān)，又有諸如車速、轉(zhuǎn)速和液位等模擬量傳感器，這些電器元件都屬于本安電路，而 PLC 單元由于其構(gòu)造復(fù)雜，屬于非本安電路，為了防止非本安電路對(duì)本安電路造成電磁干擾而導(dǎo)致采集的信號(hào)發(fā)生偏差，要在本安電路與非本安電路之間進(jìn)行隔離。該設(shè)計(jì)中分別選用了封裝繼電器和光電隔離柵來分別實(shí)現(xiàn)數(shù)字量開關(guān)和模擬量傳感器與 PLC 單元之間的平安隔離，保證了采集信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。視頻監(jiān)控單元和自動(dòng)滅火單元是兩個(gè)獨(dú)立單元，除了電源外，它們的電路獨(dú)立于主控電路之外。 圖4.2電氣原理圖4.1.2隔爆腔體的設(shè)計(jì)隔爆腔體是為了滿足非本安電路的防爆要求而設(shè)計(jì)的，所以主要根據(jù)非本安電路中電氣元件的體積以及相關(guān)