1、 中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 1 页第一章 绪 论全套图纸，加 153893706给煤设备是煤矿生产系统的主要设备之一,给煤设备的可靠性,特别是关键咽喉部位给煤设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。目前,我国煤矿使用的给煤设备主要是往复式给煤机和电振给煤机。往复式给煤机在我国煤矿广泛应用几十年。生产实践证明,该设备对煤的品种、粒度、外在水份等适应性强,与其他给料设备相比,具有运行安全可靠、性能稳定、噪音低、维护工作量少等优点,仍不失推广使用的价值。1.1 往复式给煤机的发展历史往复式给煤机最早研制于20世纪60年代初,70年代,在基础上,更换了驱动装置,改为系列,并一直沿
2、用至今。国外给煤机发展状况也与国内大相径庭,并没有更高的技术含量,但价格却是国内同类产品的45倍。自20世纪60年代定型后,我国各大煤矿使用的给煤机主要是K 系列的往复式给煤机。系列给煤机共有五种型号:-0、 -1、-2、-3、-4 ，其技术参数如表1-1所示：表1-1 K系列往复式给煤机技术参数型号规格 K-0 K-1 K-2 K-3 K-4底版行程曲柄位置无烟煤 烟煤无烟煤 烟煤无烟煤烟煤无烟煤烟煤 无烟煤 烟煤200mm 4 100 90 150 135 225 200 330 300 590 530150mm 3 75 67 112 100 170 150 247 220 440 39
3、5100mm 2 50 45 75 68 133 100 165 150 295 268给料能力（t/h）50mm 1 25 22 34 34 55 50 83 75 148 132中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 2 页曲柄转速（r/min） 57 57 62 62 62型号YB160M1-8YB160M1-8YB160M1-8YB160M1-6YB160M1-6功率（KW） 4 4 4 7.5 18.5电动机转速（r/min） 720 720 720 970 970型号 JZQ0-350 JZQ0-350 JZQ0-350 JZQ-400 JZQ-500减速机速比 12.64 12
4、.64 12.64 15.75 15.75含量 10%以下 250 350 400 500 700允许最大颗粒（mm）含量 10%以上 200 300 350 450 550带料斗 1127 1251 1481 1927 2737设备重量（kg） 不带料斗 1026 1144 1342 1735 2505其结构尺寸表1-2如下所示：表1-2 K系列往复式给煤机的结构尺寸型号 A B C H H1 H2 H3 L 11 12 13 14 15 16K-013603100 846 210 210 32510512450 840 1000 800 750 1040 750K-113603100111
5、2210 210 32510512450 840 1000 800 750 1040 1000K-2136035401112208 208 325129728501150125010501000 940 1000K-3135239501360250 250 3451340327014001500130012501157 1250K-4162247401632330 330 3451543385017001750155015501435 1500型号 17 18 19 110 111 112 n*113 114 n*115 116 N*MDK-0 550 500 500 830 35 191 1
6、*200 131 1*190 190 14*M20K-1 800 750 750 1080 35 275 1*280 131 1*190 190 16*M20K-2 800 750 750 1080 35 208 1*208 91 1*225 225 17*M20K-3 1050 1000 10001300 35 273 1*273 91 1*290 290 17*M20K-4 1300 1250 15801580 35 270 1*270 96 1*320 220 20*M201.2 往复式给煤机的用途中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 3 页往复式给煤机一般用于煤或其他磨琢性小、黏性
7、小的松散粒状物料的给料，适用于矿井和选煤厂，将煤碳经煤仓均匀地装载到输送机或其它筛选、贮存装置上。1.3 往复式给煤机的组成及工作原理往复式给煤机结构是由电动机、减速器、联轴器、H 形架、曲柄连杆机构、底板( 给料槽) 、传动平台、漏斗闸门、托辊等组成。传动原理：当电动机开动后，经弹性联轴器、减速器、曲柄连轩机构拖动倾斜的底板在插辊上作直线往复运动，当底板正行时,将煤仓和给料槽内的煤带到机体前端；底板逆行时,给料槽内的煤被机体后部的斜板挡住,底板与煤之间产生相对滑动,机体前端的煤自行落下。将煤均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。该机设有带漏斗、带调节阀门和不带漏斗、不带调节阀门两种形式。1.4
8、 往复式给煤机的特点1.往复式给煤机的特点(1)结构简单, 维修量小在往复式给煤机中,电动机和减速器均采用标准件,其余大部分是焊接件,易损部件少,用在煤矿恶劣条件下,其适用性深受使用单位的好评。(2)性能稳定往复式给煤机对煤的牌号,粒度组成,水分、物理性质等要求不严,当来料不均匀,水分不稳定且夹有大块煤、橡胶带、木头及钢丝等时,仍能正常工作。(3)噪音低往复式给煤机是非振动式给料设备,其噪音发生源只有电动机和减速器,而这两个的噪音都很低。尤其在井下或煤仓等封闭型场所,噪音无法扩散,这一点是电动给料机所无法达到的。(4)安装方便、高度小往复式给煤机一般安装在煤仓仓口,不需另外配制仓口闸门溜槽及电
9、动机支座,安装可一步到位,调整工作量小,而电动给煤机由于不能直接承受仓压,需要另外安放仓口过渡溜槽,相比之下,往复式给煤机占有高度小,节省了建筑面积和投资。2.往复式给煤机与振动式给煤机的比较往复式与振动式给煤机两种给料方式不同点是给料频率和幅值以及中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 4 页运动轨迹不同。在使用过程中，由于振动式给料机给料频率高，噪声也大；由于它是靠高频振动给料，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以，给料量不稳定，给料量的调整也比较困难；由于是靠振动给料，给料机必须起振并稳定在一定的频率和振幅下，但振动参数对底板受力状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下给
10、料槽的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于给料高度加大，无法用于替换目前大量使用的往复式给煤机。1.5 往复式防窜仓给煤机设计目的随着煤炭工业的迅猛发展,煤矿井型也在不断扩大,现有的往复式给煤机，如-4 生产能力最大,但也只有 ，已不能再满足煤矿生产系统ht590的选型要求。正是基于这个原因,我们在对给煤机使用情况大量调研的基础上,研制了 、 、 、 、 的大型往复ht80t1t2t1ht20式给煤机。往复式给煤机安装在煤仓下口处，在煤矿井下生产中，设置一定容量的煤仓对于保证消峰平谷和高产、高效是十分必要的。它可以有效地提高工作面采掘设备的利用率，充分发挥运输系统的潜力，保证
11、连续均衡生产。但是，煤仓窜仓事故在我国煤矿经常发生，据调查，仅淮北矿业集团所属各煤矿每年就有十几起甚至几十起窜仓事故发生。窜仓事故常造成设备严重损坏，井下停产，当窜仓煤量较大时，还会阻塞巷道，造成运输巷通风不畅，引起瓦斯爆炸等事故。为满足大型高产高效矿井系统给煤设备的大流量输送要求，且保证设备的工作可靠性和生产安全性，设计一种带有防窜仓装置的往复式给煤机，替代现在使用的给煤机，保障运输系统和装载系统正常、有序运行，使系统各环节协调一致。中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 5 页第二章 往复式给煤机整体设计2.1 往复式给煤机整体结构尺寸的确定在确定往复式给煤机整体结构尺寸之前，首先考虑给
12、煤机的容积利用系数。容积利用系数是给煤机槽体内煤的体积与槽体容积的比值。在给煤机槽体容积一定的情况下,容积利用系数取值的高低,决定设计生产能力的大值大,则设计生产能力大,反之就小。现有型往复给煤机容积利用系数取值为 0.62。为了提高给煤机的综合性能,通过对 K 型往复给煤机的使用情况进行大量调查和性能测试,给煤机实际生产能力比设计生产能力偏大约 1020%。这说明原设计容积利用系数取值偏低。在该往复给煤机设计中,我们将容积利用系数提高到 0.7-0.8,这就意味着,与原设计比较,在相同设计生产能力条件下,给煤机槽体容积可以缩小 13%。给煤机的实际生产能力与煤的粒度、水份有较大关系。同样一台
13、给煤机,煤的流动性好,则实际生产能力大;煤的流动性差,则实际生产能力就小。现有型往复给煤机之所以适应范围广,除其它性能以外,就在于设计时余量较大,即容积利用系数取值较低。我认为,容积利用系数不宜取值过大,以保证往复给煤机对各种煤的适应性。2.1.1 给煤机箱体尺寸的确定根据已知参数（给料量： = ；往复行程： = ），初Qht80lm250步设定曲柄的转数为 ，箱体的有效高度和宽度，高度为 ，min62r 6宽度为 。给料量可表示为 120lBHQ )12(ht2.9642.16.50.1式中 给煤机给料量， ；ht给料机箱体高度， ；Hm给料机箱体宽度， ；B给料机行程， ；l煤的密度， ；
14、32.1t中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 6 页给料机箱体高度， ；nminr工况系数， 。2.1因此，由式 可求出给料量)1(nlBHQ60ht2.942.16.50.由结果可得出，箱体尺寸满足给料要求。2.1.2 给煤机整体结构布局给煤机整体结构布局如图 2-1 所示：图 2-1 给煤机整体结构布局图2.2 给煤机的受力分析2.2.1 往复式给煤机的运行阻力往复式给煤机运行时，电动机功率主要消耗在克服下列阻力上。正行时：底板在托滚上的运动阻力 和煤与固定侧板的摩擦阻力 。1F2F逆行时：底板在托滚上的运动阻力 和煤与底板的摩擦阻力 。1 3此外，还有一些能量消耗在克服底板加速运动
15、时的运行阻力上。往复式给煤机正行时的功耗是有效功耗，逆行时的功耗是无效功耗。中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 7 页2.2.2 产生运行阻力的因素及力的计算现有往复式给煤机的运行阻力有以下公式计算：bplgmF321 )2(hh2 3l313 )4(式中 给煤机槽体内煤的质量， ；mkg给煤机运动部件的质量， ；2重力加速度， ；gsm8.9煤仓出口处压力， ；p2N给煤机底板水平投影长度， ；1l煤仓出口对底板有效压力区长度， ；3 m给煤机槽体净宽度， ；b底板在托滚轮上的运动阻力系数， ；08.煤对侧板的侧压系数； 煤的松散容重， ；3950mkg底板上煤的厚度， ， 。h18.
16、h往复式给煤机计算简图见图 2-2。中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 8 页图 2-2 给料机的计算简图正行阻力： 214F )52(正行阻力： 35 6运行阻力按正行阻力和逆行阻力的均方值计算，即25401F )72(式中 、 、 括号内的第一项 表示给煤机)2()3()(gm21槽体内煤的重量和活动件的重量； 表示给煤机槽体内煤的重量； gm1表示煤的重量对给煤机固定侧板产生的侧压力。号内的第二glh312项 表示煤仓出口处压力； 表示煤仓出口处压力对给煤机固定phpl3侧板产生的侧压力。由于底板在托滚轮上的运动阻力 较小(运动阻力系1F数 值较小 ),给煤机运行阻力主要是煤与固定
17、侧板的摩擦阻力 和煤与2底板的摩擦阻力 。因此可知,产生运行阻力的主要因素是给煤机槽体内3F的煤的重量和煤仓出口处的压力以及煤与侧板或底板的摩擦系数。从以上分析可知,我们只能从减少煤仓出口处压力对底板的作用,以及减小煤与固定侧板和底板的摩擦力来往复式给煤机的节能措施。采用倾斜式仓口漏斗由于煤仓出口处压力的作用,使底板产生了运行中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 9 页阻力,如果采用斜仓口漏斗,使煤仓出口压力对底板作用减小或不作用在底板上,底板的运行阻力就可以减小。往复式给煤机的运行阻力由以下简化公式计算：12Fmg)82(21hl93 )10(给煤机槽体内煤的质量： 2.694795.0
18、21.98.75.08.21 mt9底托板选用的材料为 ，其密度 ，底托板长、3Q38.mt宽、厚度分别为 1809 、1198 、16 。则底托板质量为：mt27.018.76198092 则12FgN4.169308.97.08. 221hl7.853.5.231mgFN.189.8907.正行阻力： 21441.6827463)(正行阻力： 35FN95运行阻力： 2540 )132(中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 10 页 N5.1934.1584.6212减少煤与底板的磨擦系数是有限的。这是因为正行时，给煤机槽体内的煤是在其与底板之间的磨擦力的作用下，移到给煤机前端。煤与底
19、板的磨擦力要大于煤在加速时的动阻力和煤与固定侧板的磨擦力，才能保证在正行时，煤与底板间不产生相对滑动。2.3 曲柄连杆机构的运动分析给煤机的受力分析如上 2.2 所述，只要得出曲柄连杆的运动参数，根据公式 便可得出给煤机电机的功率。vFp曲柄连杆受力如图 2-3 所示。图 2-3 曲柄连杆运动简图已知：由滑块行程 得出曲柄 ，连杆长 ，m250ma125mb10曲柄转速 。参考文献1表 41.1-24，用 VB 程序编写计算曲in6r柄连杆机构运动的速度、加速度。程序见附录。由程序结果可知：sV6251.0max2.4 电机选型因设备是在井下工作，电机选为隔爆异步电动机。1. 给煤机所需功率：
20、max0VFp )142(中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 11 页kW46.7251.09312. 给煤机的传动效率(1) 曲柄连杆的传动效率 ：0.951(2)减速器的传动效率 ：0.752(3)联轴器的传动效率 ：0.993所以，给煤机的总传动效率为71.09.750.321 )152(3. 电动机的功率确定电动机的实际功率为kWpd 51.07.46 )162(一般来说，选择电动机容量时应保证电动机的额定功率 等于或稍edp大于工作机所需的电动机功率 ，即 ，所以，选择电机额定功dpdep率为 11 ，选择电机型号如表 2-1 所示kW表 2-1 往复式给煤机电机选型型号 额定
21、功率 额定转速 同步转速 功率因 数YB160L1-6 11k970 minr1000 inr0.782.5 减速器选型1. 减速器选型现在已使用的 K 系列往复式给煤机常用的减速器型号如表 2-2 所示。表 2-2 K 系列往复式给煤机常用的减速器型号型号规格 K-0 K-1 K-2 K-3 K-4减速型号 JZQ0-350 JZQ0-350 JZQ0-350 JZQ-400 JZQ-500中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 12 页机 速比 12.64 12.64 12.64 15.75 15.75ZQ、ZQH（ JZQ、PM）型减速器具有机械性能好、工作可靠、维修方便、过载能力强、
22、耐冲击、惯性力矩小等特点。适用于起重、运输、冶金、矿山、建筑、化工、纺织等行业。 其适用条件如下：减速器齿轮圆周速度不大于 12m/s；高速轴的转速不大于 1500r/min；可用于正反两向运转；工作环境温度为-40+40 。减速器有九种传动比、九种装配形式和三种低速轴轴端型式。1) 计算速比减速器速比为 75.162901ni2) 参考成熟产品中的减速器型号，选其型号为 JZQ400。其型号意义为：JZQ 400 21 2 3 4 51 减速器型号；2 总中心距为 400mm；3 传动比代号为，即 15.75；4 第二种装配形式；5 圆柱型轴端形式。3) 选用减速器的公称输入功率 NP选用减
23、速器的公称输入功率 ，应满足：21ASRNcPK )172(式中 计算功率，KW；载荷功率，KW；2减速器的公称输入功率，KW；NP工况系数（即使用系数） ；AK中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 13 页启动系数；SK可靠度系数；R往复式给煤机载荷为中等冲击，查表 15-2-8 得， ；选取启2.1AK动系数 和可靠度系数 ，查表 15-2-9 和 15-2-10 得 、SR S；所以计算功率 ：1.56RK1cP2ASRcK)182(56467kW913所以，选其输入功率为 。2. 校核热平衡许用功率校核热平衡许用功率，应满足：或 21231t GPf2P)192(式中 计算热功率，
24、KW；t、 减速器热功率，1G2无冷却装置为 ，有冷却装置为 ；1GP2GP、 、 环境温度系数 ，载荷率系数 ，公称1f23fff功率利用系数 ；3查表 15-2-11、15-2-12 、15-2-13 得： ， （每天 20h1.5f21f连续工作） ， 。.0246.75.123Npf所以热平衡许用功率：2123tPf )20(kW87.5.46中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 14 页查表可得， tGpkWp213.5根据以上结果可知，选型成功。2.6 联轴器选型选用弹性柱销联轴器 HL4。弹性柱销联轴器是利用若干非金属材料制成的柱销，置于两半联轴器凸缘的孔中，以实现两半联轴器
25、连接。该联轴器结构简单，装拆方便，弹性元件材料一般多用尼龙 6，耐磨性好，有微量补偿和和吸振能力，弹性元件受剪切，超载荷工作不可靠。适用于启动频繁，正反转多变，带载荷启动的中速轴系传动，不适用于工作要求高的部位，不宜用于重载、高速、有强烈冲击和振动较大的轴系传动，对于径向及角向位移大的工况以及安装精度较低的轴系传动，亦不宜选用。1. 联轴器的转矩联轴器的主要参数是公称转矩 ，选用时转矩应符合下列关系： nTmaxacnT)21(式中 理论转矩 ；N计算转矩 ；c公称转矩 ；nT许用转矩 ；mN许用最大转矩 ；max最大转矩 。T2. 联轴器的理论转矩计算950wPn )2(式中 驱动功率 ；k
26、W工作转速 ；mir中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 15 页所以 mNT3.1089753. 联轴器的计算转矩计算cwztK)23(式中 动力机系数， ；1.w工况系数， ；25起动系数， ；zKzK温度系数， 。t 1t所以 cwztTmN91.4825.304. 强度校验(1) 抗剪强度校验2138cTDZd)24(式中 联轴器的计算转矩， ； c mN柱销中心分布圆直径， ；1柱销数；Z 柱销直径， ；3d柱销材料的许用切应力，可取 ； 7MPa所以 2138cTDZd中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 16 页3.0204189.3MPa由结果可知，校验通过。(2) 压
27、强校验134cTppDZdl )25(式中 柱销长度， （ ） ；lm柱销材料的许用压强，可取 ；MPap01所以 134cTpDZdlpMPa84.06209.3由结果可知，校验通过。2.7 托辊轴的设计计算2.7.1 整体布局1）根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的布局和装配方案，如图 2-4 所示。图 2-4 托辊轴的整体布局中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 17 页2.7.2 托辊轴的设计与校验1. 求输出轴上的转矩 TmNnP460269.8504.79502. 求作用在托辊上的力由以上计算可知，给煤机槽体内煤的质量： ；底托板质量：t8.1。所以作用在托辊上的垂直力为
28、：tm27.0NgF26108.927.08.131 因为作用在托辊上的水平力为： Fx3. 确定轴的最小直径选取轴的材料为 ，调质处理，按式 初估轴的最小Cr403minPAd直径，参考文献4查表 2-4，取 ，可得105AnPd 38269.4.733mi 4.轴的结构设计(1) 拟定轴上零件的装配方案装配方案如图 4-4 所示图 2-5 轴的结构图(2) 按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段 1该轴段用与安装固定板，为了把该轴固定在箱体上，使轴在轴向定位，取该轴段直径 ，长度 。md401ml721中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 18 页轴段 2 该轴段用于安装放松螺栓，为套
29、筒的轴向定位。轴段右端制出定位轴肩 ，根据箱体和托辊的结构尺寸可确定该段轴的长度，因mh3此取 。L92轴段 3 该段安装套筒，用于固定轴承内圈。取轴段直径 ，取md501。mL473轴段 4 该轴段用于安装轴承和套筒，装在轴承中间的套筒为了固定两边的轴承内圈，由于给料机在工作过程中受冲击，即承受轴向载荷，又承受径向载荷，所以选用圆锥滚子轴承 (面对面的排列)，它能承受双向轴向载荷。参考文献6表 24.4-7 可得知：取该轴段直径 ，选取md5647011C 形角接触球轴承，尺寸为 ，长度 。189056BDdL73轴段 5该轴段用于轴承内圈左端的定位，外圈有端盖定位，取定位轴肩，取直径为 ，
30、 。mh.1md53L5轴段 6取该轴段直径为 ， 是有给料机的总宽所确定。966其余各轴段的直径和长度如图 2-5 所示，与如上轴段是对称关系，结构尺寸同上。(3) 确定轴端倒角取 。 4524. 轴的强度校核(1)求轴的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图（见图 2-6） ，在确定轴承的支点位置时，参考文献6 表 24.2-15 可得知：对于 7011C 型角接触球轴承，取 ,因此轴的支撑跨距为 。ma27mL10根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图和当量弯矩图。从轴的中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 19 页结构图和当量弯矩图，截面处的 及 的数值如下。TMVH、 c所以作用
31、在托辊上的垂直力为： NgmF216808.927.08.131 所以作用在单个托辊上的垂直力为： cVb 5461因为作用在托辊上的水平力为： NFxcHb 160231支反力 水平面 ，NFbH060垂直面 ，V529cV529弯矩 和 HM水平面 ， mNH.18407垂直面 V653合成弯矩 mNMVH 38.647250.1847222扭矩 TmNT6当量弯矩 cmNTc 45.6372.4956.038.604725222中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 20 页中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 21 页图 2-6 轴的计算简图(2)校核轴的强度轴的材料为 ，调质处
32、理，参考文献4表 4-1,查得Cr40，则 ，即 ，取265mNBB1.09.275.6mN，轴的计算应力为 223 709.601.4572WMcc 满足强度要求。5轴承选择与校核根据轴的结构尺寸，参考文献6表 24.2-15 可得知，选用 7011C 角接触球轴承，该轴承的主要性能参数为：基本额定动载荷 ；NCr102基本额定静载荷 ， ， 。NCor1304.0e5.1Y根据以上轴的载荷计算，得知：(1) 轴承的支反力：水平支反力 水平面 ，FbH160NFcH160垂直支反力 垂直面 ，V529V529合成支反力 RbH .1 NFcVc 01602222中国矿业大学 07 届本科生毕
33、业设计 第 22 页(2) 轴承所承受的轴向载荷：参考文献5, 由式 5-9NYRSA1654.20.59211 2(3) 轴承的当量载荷两对轴承结构对称，尺寸相同，所以当量载荷也相同。因 ，参考文献5查表 5-12 得: ，4.031.57168RA 1X.1Y参考文献5式 5-1 NARXPr 52.7693105.291121 (4) 轴承的寿命因 ,由参考文献5表 3-1、表 3-2 查得 ，21r .pf1tfhPfCnLrpth 2308559.736.1026060 1312 满足使用要求。中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 23 页第三章 防窜仓执行元件的设计3.1 液压
34、系统方案设计3.1.1 负载分析煤的重量现在大多数的煤矿中煤仓的高度范围约为 ，作为参照，初m15定煤仓高度 ，给料口为方形口，长宽相等，为 。因mh9 Bl2.此，当发生窜仓时，窜仓煤的体积为： 348.217.BlV )13(在给料口上方的煤的重量 可得：tkg8.2910.9.02. 33 )(其中 煤的密度，为 ；31mkg煤的体积。V即可得出，作用在闸门上方的力为kNmgG92.86.3291 )3(挡板的重量 此挡板在在侧板上方,靠近给料口的一端用与侧板铰接，挡板的长宽略小于给料口的长宽， 。取其厚度为 ，因此，挡板的体Bl1m1积为： 36.0.hV )43(则挡板的质量为tkg
35、m26.12.1.85.733 )5(其中 挡板材料选为 ，密度为 ；Q30857m挡板的体积。V挡板的重量为：kNmgG35.128.962 )63(总负载F7.921 )7(中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 24 页圆整，取 。在给料机侧板上分别装一个液压缸，则一个kNG30液压缸所承载的力 为 。因液压缸装在侧板中央，在侧板上再放F15一块钢板，即刚才所说的挡板。当发生窜仓时，液压缸将挡板推至给料口，此时，液压缸与钢板不是垂直的，而是有一个角度，初定此角度为，如图 3-1 所示20图 3-1 受力示意图根据参考文献4中，防窜仓时间应控制在一秒以内，本系统中的活塞杆行程约为 300
36、 ，因此，初定液压缸快进速度为 ，快退的msm3.0速度为 。s2.0则作用在一个液压缸上的力应为kNFL 25.190cos52cs )83(圆整，负载力 。kN1603.1.2 液压系统方案设计1液压系统原理图中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 25 页图 3-2 液压系统原理图2系统的工作原理根据防窜仓装置的工作特点和所拟定的方案，设计了防窜仓装置，其工作原理如图 3-2 所示。（1）系统正常工作时。当给煤机给煤时，液压系统电机送电，液压泵运转，向蓄能器充液，当蓄能器达到所需压力时，压力继电器动作，电动机断电，油泵停止运转。压力继电器和溢流阀的调定压力应为蓄能器能够提供瞬时冲击能所
37、需要的压力。（2）给煤机工作时出现窜仓，堵料仓口过程。当给煤机工作过程中出现窜仓时，先由传感器将信号传递给电控制系统，电气控制系统控制二位二通电液换向阀通电，三位四通电液阀通电，蓄能器至油缸间的油路接通，蓄能器向油缸提供瞬时动力，油缸推动挡板快速关闭。由液压锁锁定液压缸。与此同时，使给煤机的电动机断电，给煤机停止工作。3.2 液压缸的结构设计本系统的执行元件,采用的是单活塞杆液压缸。活塞杆以推力驱动工作负载时，压力油进入无杆腔，推动液压缸工作。中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 26 页3.2.1 初选液压缸的工作压力参考同类设备，根据负载情况，初选液压缸的工作压力为。MPa2513.2
38、.2 缸筒的计算与验算1液压缸缸筒内径 的计算D本系统是活塞杆以推力驱动负载工作，压力油进入无杆腔，由mmpdpAF)(4)( 0202021 )93(得：0201)(pdpDm )10(8.25)7(93.)825(64D9.式中 单活塞杆液压缸实际推力， ；1FkN160液压缸活塞有效作用面积；A液压缸有杆腔有效作用面积；2液压缸活塞杆径，大约为 的 0.50.7 倍；dD液压缸工作压力,等于 ；p MPap251液压缸回油背压, ；0 8.0液压缸机械效率,约为 0.93。m由上式求得缸筒内径 值后，应根据液压缸缸筒内径尺寸系列圆整D为标准值。根据尺寸系列，圆整,取 。m102缸筒壁厚
39、的计算)(maxp )13(中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 27 页)125.417(205.m式中 缸筒壁厚（ ） ；缸筒内径（ ） ；D最高允许压力（ ） ； ；maxpMPanp5.1maxn25缸筒材料的许用应力（ ） ；pnsp缸筒材料的屈服强度（ ） ；sMPa缸筒材料为 45 钢，其屈服强度为 685 ；a安全系数，一般取 =1.52.5。nn当 时，参考典型的液压缸系列产品的缸筒壁厚取 值，mD10 取 =11 。3缸筒壁厚的验算1) 液压缸的额定压力 值应低于一定的极限值，保证工作安全。np21)(35.0Dpsn )123(2)0(68.MPa7.2) 为避免缸筒
40、在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力 值应与np塑性变形压力有一定的比例范围。DpsPL1log3.2 )13(中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 28 页102log6853.2MPa1Lnpp)4.0( )143(Pa38.526.10.3) 为确保液压缸安全使用，缸筒的爆裂压力 应远远大于耐压试Ep验压 。Tp耐压试验压力是液压缸在检查质量时必须随的试验压力。在规定时间内，液压缸在此压力作用下，全部零件不得有破坏或永久变形等异常现象出现。通常规定为当额定压力 时MPapn16。nT5.当额定压力 时n。nTp2.1本系统初定其额定压力 ，所以，其耐压试验压力MPa5pnT .3.
41、5. )153(DBE1log32 6028.MPa56式中 缸筒内径（ ） ； Dm缸筒外径（ ） ； 1中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 29 页液压缸的额定压力（ ） ；npMPa缸筒发生完全塑性变形的压力（ ） ；PL缸筒耐压试验压力（ ） ； T缸筒发生爆裂时压力（ ） ；EpPa缸筒材料的抗拉强度（ ） ；BM缸筒材料的屈服点（ ） 。s3.2.3 液压缸进、出油口尺寸液压缸进、出油口可布置在缸筒前、后端盖上，连接形式有螺纹连接、法兰连接等，如图 3-3 所示。图 3-3 液压缸进、出油口尺寸代号本系统的进、出油口采用螺纹连接。国家标准 GB/T2878-1993 规定了液
42、压缸进、出油口螺纹连接尺寸系列。如表 2-1。表 2-1 16MPa 中型系列单杆液压缸油口安装尺寸（ ）m缸径 DEC EE100 23M203.2.4 缸底厚度计算液压缸的底部设计为平面，其厚度可以按照四周嵌住的圆盘强度公式近似计算。中国矿业大学 07 届本科生毕业设计 第 30 页pnD043. )173(m48.5.4176式中 缸筒底部厚度（ ） ；m缸底内径（ ） ；D液压缸的额定压力（ ） ；npMPa缸筒材料的许用应力（MPa） 。缸底结构如图 3-4：图 3-4 平面缸底3.2.5 活塞杆的稳定性验算1. 活塞杆直径 的确定d一般情况下，活塞杆直径约为缸筒内径的 0.50.7 倍。所以，mD701.)7.05(2. 活塞杆验算一般以液压缸活塞杆端部和缸筒后端盖均为耳环铰接安装方式的情况来考虑，而且当活塞杆全部伸出时，活塞杆端和负载的连接点到液压缸支承点间的距离假定为 。如图 3-5 所示。BL
