地下鏟運(yùn)機(jī)變幅工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

地下鏟運(yùn)機(jī)變幅工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1變幅工作機(jī)構(gòu)傳統(tǒng)地下挖掘機(jī)有兩個(gè)工作機(jī)構(gòu)。其中之一是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)斗直接連接到轉(zhuǎn)向斗，或通過搖晃臂連接到旋轉(zhuǎn)斗（見圖1）。鏟運(yùn)機(jī)以單獨(dú)鏟取法鏟取作業(yè)時(shí),在一定插入深度上轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿縮回,鏟斗圍繞工作機(jī)構(gòu)上的支點(diǎn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動,鏟斗斗尖在礦巖堆中劃過一道圓弧。而在聯(lián)合鏟取法中,在轉(zhuǎn)斗鏟取的同時(shí),不斷提升工作機(jī)構(gòu)大臂,因此,鏟斗斗尖在礦巖堆中將劃過更大面積,鏟取的礦巖量顯然比前者多。從結(jié)構(gòu)上看,在地下鏟運(yùn)機(jī)鏟取礦巖時(shí),轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿推出,搖臂圍繞其中部支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動,從而拉動連桿和鏟斗完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動。從上述兩種類型的鏟取方法看,首先必須充分利用轉(zhuǎn)斗油缸的推力才能獲得足夠大的鏟取力,其次,在鏟取過程中必須使鏟斗斗尖在礦巖堆中劃過盡量大的面積,從而以足夠大的鏟取力去獲得足夠多的鏟取量。地下鏟運(yùn)機(jī)的功率與鏟斗容積、鏟斗插入力、插入深度間存在必然的內(nèi)在聯(lián)系,采用增大功率、附著重量、傳動速比等措施,以求增大鏟斗插入深度,獲取更多鏟取量,不是一個(gè)好的技術(shù)措施。因此,地下鏟運(yùn)機(jī)變幅工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)提到議事日程。變幅工作機(jī)構(gòu)必需滿足3個(gè)要求:(1)在地下鏟運(yùn)機(jī)功率不變條件下,以轉(zhuǎn)斗油缸推力去實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)斗運(yùn)動;(2)變幅工作機(jī)構(gòu)在保持鏟斗獲得鏟運(yùn)機(jī)傳動系統(tǒng)的分流功率的條件下,能產(chǎn)生較大的鏟斗插入力和插入深度;(3)變幅工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)必須使鏟斗斗尖在礦巖堆中劃過更大的面積。有多種方法多種機(jī)構(gòu)原理能實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)的變幅動作,使地下鏟運(yùn)機(jī)鏟斗斗尖按照設(shè)計(jì)的軌跡進(jìn)行運(yùn)動,從而在保有地下鏟運(yùn)機(jī)原功率的前提下增大斗容,提高地下鏟運(yùn)機(jī)的生產(chǎn)能力。2地下挖掘機(jī)的智能2.1柴油運(yùn)動學(xué)的監(jiān)控電子控制模塊(ECM)系統(tǒng)可以根據(jù)外負(fù)荷的變化對柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行自動控制。該裝置設(shè)有柴油機(jī)的速度/時(shí)間傳感器、噴射壓力傳感器、燃油壓力傳感器、機(jī)油壓力傳感器、機(jī)油溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液傳感器等,可以對柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與顯示。例如,當(dāng)機(jī)油壓力過低時(shí),EMS顯示屏將閃亮示警并發(fā)出示警信號,提醒操作司機(jī)立即停機(jī)檢查相關(guān)系統(tǒng)。2.2智能位置控制系統(tǒng)目前,國內(nèi)外市場上已經(jīng)有若干商品化的多種智能化控制元件產(chǎn)品,例如電液控制泵和電液控制比例閥、微機(jī)控制的壓力閥和流量閥等,這些元件可根據(jù)外部設(shè)計(jì)指令去進(jìn)行壓力與流量的控制調(diào)節(jié)。智能控制系統(tǒng)可使工作臂-鏟斗按設(shè)計(jì)指定的軌跡運(yùn)動,同時(shí)考慮鏟取時(shí)鏟斗與巖石的相互作用因素,在鏟斗接觸巖石時(shí),智能位置控制系統(tǒng)就能根據(jù)鏟取阻力的變化自動調(diào)節(jié)工作油缸和轉(zhuǎn)斗油缸的壓力,以產(chǎn)生足夠大的鏟取力克服鏟取阻力,同時(shí)自動控制流量和油缸運(yùn)動規(guī)律,使鏟斗斗尖沿設(shè)計(jì)曲線劃過礦巖堆。變量泵則按照負(fù)載的要求進(jìn)行流量供給(負(fù)荷敏感控制),從而達(dá)到智能化作業(yè)和節(jié)能的雙重目的。常規(guī)的地下鏟運(yùn)機(jī)采用定量泵供油系統(tǒng),它的溢流損失和卸荷損失會使工作效率大幅度降低,工作裝置液壓系統(tǒng)效率一般僅60%,而轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的效率更不足50%。柴油機(jī)與液壓系統(tǒng)的聯(lián)合智能控制,使地下鏟運(yùn)機(jī)液壓系統(tǒng)在不同負(fù)荷下能充分利用柴油機(jī)的功率,而在地下鏟運(yùn)機(jī)處于運(yùn)輸狀態(tài)時(shí),又能使柴油機(jī)在低能耗下運(yùn)轉(zhuǎn)。3地下挖掘機(jī)的環(huán)保設(shè)計(jì)柴油地下鏟運(yùn)機(jī)對環(huán)境的主要污染來自于兩個(gè)方面:一方面是柴油機(jī)噪聲污染,它主要源于柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械噪聲和尾氣噪聲;另一方面是柴油機(jī)尾氣污染。由于柴油機(jī)尾氣中含有NOx、CO、CH和碳煙(含有致癌物質(zhì)苯芭芘)等有害排放物質(zhì),嚴(yán)重污染了井下空氣,誘使井下作業(yè)人員的呼吸道發(fā)生病變。無污染型地下鏟運(yùn)機(jī)主要從減少噪聲和凈化尾氣著手。(1)降低柴油機(jī)的機(jī)械噪聲最根本的措施是改進(jìn)柴油機(jī)設(shè)計(jì)和提高制造精度,同時(shí)在地下鏟運(yùn)機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮設(shè)置隔音、吸音裝置。柴油機(jī)尾氣噪聲可以采用尾氣凈化箱降低80%～85%。(2)國內(nèi)地下鏟運(yùn)機(jī)的柴油機(jī)尾氣凈化技術(shù)已經(jīng)有20多年的發(fā)展歷史,但目前國內(nèi)若干生產(chǎn)廠家的地下鏟運(yùn)機(jī)僅裝有含鉑氧化催化箱,由于此類凈化裝置存在局限性,使用一段時(shí)間后催化劑易被“毒化”,柴油機(jī)尾氣中的CO和黑煙照樣污染井下環(huán)境。(3)長沙礦山研究院機(jī)械廠開發(fā)的柴油動力機(jī)機(jī)內(nèi)機(jī)外凈化技術(shù),有效地解決了尾氣噪聲污染和尾氣排放污染。該技術(shù)對發(fā)動機(jī)、變矩器、變速箱、驅(qū)動橋進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)與匹配,有效地利用了水冷式電噴柴油機(jī)的能源,控制了尾氣排放。配套的外凈化箱將氧化催化箱和凈化箱結(jié)合為一體,既充分利用了尾氣的能量,又消除了CO、黑煙和醛類的污染,同時(shí)減少了尾氣噪聲85%。(4)鏟運(yùn)機(jī)的綠色技術(shù)改造還有:針對地下環(huán)境易使柴油中混入雜質(zhì)或水質(zhì)的問題,開發(fā)油水分離功能強(qiáng)的燃油濾清器;針對柴油機(jī)“高溫”、“富氧”和“高溫持續(xù)”易產(chǎn)生NOx,非均質(zhì)燃燒易產(chǎn)生碳煙微粒等問題,在柴油機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)須使混合氣的過量空氣系數(shù)保持在0.6～0.9之間,空氣過多則NOx將增加,空氣過少,碳煙微粒增加、CO值增加;當(dāng)柴油機(jī)