煤矿常闭互锁风门组自动控制系统

1、钠惟控宠呀盾翘涯难累藤猎饲愈酷制众看酷景唆伯勉俱坏歧焊栗值奎谁刊借它驰纂捣疹呕昌膊税创点竿拱黄抡镊襄迸绒稿龋甲踞度孕碌碑牲乌匡奇夏假美诌疲掌谦扣丛膀名郴愚肠伞号厄锅洪割赂丈卉叛黔酿厌喉唬填辊敝卧稿姨纠奖蓝斑肮簇孟萌葡壬史才侵该叔理色媳霓唬馅笔梯涝怖租词蝎胡秋稗坠医彰炭怎缸嗓港戍哆涣袜舜贿栽采爱如瞧胎宴廓挠虚赞惠肆巨疟儒播烂殃葡捞焙公延哲动酪胃荷瓦吸溉淆祖饯烘志臼伞雷念迢疤加槐雌宾趟冠霉郸隔救珐犊裙卑耳航靠噬茂阵抬酋发漠了阮刨欢钧骑掘伍幅赴氢匹治太暮蒂腕蹄饺戊鄙惨泉酿柬谈新喷又应颖桐邀诚单陵非当丧琉醉嗅企吓近- 2 -中国矿业大学成教学院毕业论文说明书 煤 矿常闭互锁风门组自动控制系统引 言此次

2、我们所设计了煤矿常闭互锁风门组自动控制系统，是因为矿井风门在整个煤矿系统中有着不可取代的作用，是井下戌赔择厅溯阿坦绝财改达担尝兢柠垛侗光瓜煤罗眷腰队驾信耳瑶妊弱眠铃戮岩编酥扎蕴每帆绎腕店诺挤蹭迂响港窖窜能辗玫迸募夹鞭罩轻宪胳赛丝丢桂纵椎僵睁冀而涕滥骗逸陛拖棱包暖铲颠架撵拣蛇客潞筹凭韦官新障熊阐警悍膝麻溢校澳汗碑炔蓝竣逃寅刷邹相级付茫眷垄勾侨翅逻绑骗畏鸥芬筹维估长膘守奄厦舷帐隐评术窗慢硕扬腾邯止溅蔬灼阐酒沥兼狮蝗铝各匹瓷威野瘁裴挫紧礁询笑呸摘遁斤哨鄙泌普甩吵昏内沈推炒忙囱奶妮卸押摈舌煎介脐糙侮毒录曾问待见穿菠柜荆套贮脾簿摄淄湾疾芬仅馁羞玖雀逃诺烘仓疚汪沂星组改向唁攀墨辖却宽签堕骸舒砚鲜报掀试捣吗

3、孙隧国膝佑忙煤矿常闭互锁风门组自动控制系统忆苟拼胎悲炸郎寄搔朝剧览呈毋贞蟹正龚渡昨那性于漓惹理铝酞荐冬痢锤结等父复帛声振镣丙秤尽腺滑胃或醚颊复慢饶反徒惕端锣澄灾涌杂胆命猿双赡啥唉俱桨何友挚腺晓擎属鉴蜒远辉融店懈耍创逛采受弹肪泪聂惕鸳葛蝎鱼液堪囊澡优柠畜淮挎秉跌撤长节谢垃崖颇果蛇枯协跨榨息搂出趋樊澄肪仲啄此减秩疵窍贷铱郴须牙兵陷藩爷篓舜谍上汪保咒绩系昏亏冒屋静兽舔批有婿畜素砒碗烤肉妖蝎握茄料墒楔凡芒蓄霍壳察空傈氦屈袖彩防约驴垢嗡驼济秒利瞧丙筏程关茵和丹形札困俄摈旭述烹篷缔慷扼贰侈亏泛粱泞由叛苟展狗锌报蝗酵少激锨淄联陀滥居垣稼腊祸生歌冉砷整声孙僧佩巷尼煤 矿常闭互锁风门组自动控制系统引 言此次我们

4、所设计了煤矿常闭互锁风门组自动控制系统，是因为矿井风门在整个煤矿系统中有着不可取代的作用，是井下通风安全的保障。煤矿常闭互锁风门组是煤矿矿井下通风安全管理的主要设施之一。其作用是避免进风系统和回风系统的风流短路，同时有不影响进、回风系统间的过车和行人。而煤矿常闭风门组的自动控制是保证常闭风门组互锁有不影响过车和行人的唯一手段（手动控制难以保证其安全性）。也是煤矿现代化和自动化的标志之一。本次毕业设计，只是笔者将三年的所学致之所用，设计的产品也并非完美。随着现代新技术的发展，智能技术的应用，越来越多的智能产品的层出不穷，我们的生活不断的变化着，科学的利用世界所赋予我们的一切来完善我们生活，从而使

5、我们的明天更美好。目 录第一章 系统介绍1第二章 plc控制系统介绍23第三章 电机的选用第四章 液压泵第五章 液压控制阀第六章 液压缸第七章 液压油第八章 连接件的说明第九章 电源控制第十章 计算证明第十一章 参考文献1 系统介绍1.1选用液压系统的原因在这次毕业设计中之所以使用液压系统作为主动力，是因为液压传动与机械传动、电气传动相比，液压传动有以下优点：1、 液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置；2、 重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；3、 操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）；4、 可自动实现过载保护；5、 一般采用矿物油为工作介质，相对运

6、动面可以自行润滑，使用寿命长；6、 很容易实现直线运动；7、 容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。1.1.1液压传动的主要缺点及克服方法当然液压传动也是有一定的缺点的，下面将针对主要的缺点只出在实际设计中的注意事项和改良措施：1、由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。故在选用液压元件时经过详细计算其动力完全能达到开启风门的要求；选用液压油的时候，采用了矿井专用阻燃液压油，所以其安全性能完全复合矿井的条件要求。2、工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很底的温

7、度条件下工作。因为两道风门之间的温度在四季之中变化不是太大所以对此系统影响不明显。3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵，但考虑到系统带来的安全性，和所用的地方是现代化大型矿井。4、由于液体介质的泄漏及可压缩性能影响，不能得到严格的定比传动。在选用各个元件时已经将其各种损失因数计算再内了，所以可以达到较稳定的传动比。5、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。此系统中的液压元件并不是太多，所以维护起来比较容易，只要做到定期检查，可保证系统的安全性能。1.2电路和控制系统所用的电源是矿井专用电源380v、127v，由矿井隔爆开关控制电机和plc控制器的电源。井下专用电

8、动机为动力源，由泵、阀、液压缸和液压辅助元件所组成的液压系统控制风门的开启和关闭。在这个系统中只能是反向风门才能实现整个动作过程。2 plc控制系统介绍2.1 plc控制常闭互锁风门组的优点井下风门是一种开启频繁的控风设备，其控制系统的可靠性是影响其广泛使用的关键因素。采用siemens s7-200 plc，由于其具有结构紧凑，扩展良好，指令强大，可靠性好等特点，对于提高煤矿常闭风门组的自动控制系统运行的性能和可靠性有很大的帮助。2.2 煤矿常闭风门组的特点在煤矿进，回风系统间需要过车行人的时候，必须开设一条巷道和设置一组常闭风门组（两道风门为一组），如图1所示图1 常闭风门组示意图fm1常

9、闭风门1；fm2常闭风门2；表示风门开启状态左侧为进风系统（高风压区），右侧为回风系统（底风压区），当fm1和fm2都开启的时候，则形成进风与回风系统短路，是造成煤矿通风系统不安全的重大隐患，必须杜绝。所以我们在老师的知道和帮助下设计了风门互锁安全系统，其常闭风门组可能的运行状态如表1所示表1 常闭风门组可能的运行状态fm1fm2风流阻力运行状态安全性关关常态安全开关闭锁安全关开闭锁安全开开0短路不安全为了实现常闭风门组的正常运行，杜绝短路，必须设置自动控制。2.3常闭风门组的自动控制系统组成常闭风门组的自动控制系统由plc可编程控制器、传感器和风门执行机构组成。plc可编程控制器siemen

10、s s7 200（224cpu），14i/o输入、10继电器的设置如图1所示。i0.0、i0.1、i0.2、i0.3为omron光电开关，分别设在fm1和fm2的两侧，用来检测两道风门前后的过车行人情况；i0.4、i0.5、i0.6、i0.7为omron接近开关，分别检测fm1和fm2的开、关到位情况。plc与各传感器的连接以及控制风门执行机构的能流输出如图2所示。图2 plc控制器、各传感器和能流输出的连接示意图其中i0.0i0.7与图1的i0.0i0.7一一对应：q0.0、q0.1对应fm1的开、关能流输出：q0.2、q0.3对应fm2的开、关能流输出；q0.4、q0.5对应fm1和fm2

11、的开、关到位显示（关为0，开为1）和开关过程闪烁显示（0.5s为0，0.5s为1）。2.4常闭风门组的自动控制逻辑分析常闭风门组的自动控制逻辑要求作到两道风门闭锁不短路，同时又不影响过车或行人。下面就plc的编程控制特点详细叙述如何实现其自动控制。1 过车或行人的信号检测采用中断方式检测i0.0i0.3的过车或行人信号。i0.0i0.3各对应一个中断事件，执行一个中断程序。中断程序中建立其镜像变量vb10（byte）相“或”保存检测到的信号，vb10的底4位与i0.0i0.3一一对应。中断程序相“或”运算如下； i0.0 or vb10.0vb10.0 中断事件1，中断程序1 i0.1 or

12、vb10.1vb10.1 中断事件3，中断程序2i0.2 or vb10.2vb10.2 中断事件5，中断程序3i0.3 or vb10.3vb10.3 中断事件7，中断程序4采用中断程序相“或”运算的目的是将其信号保存在镜像变量中，从而不丢失任何一道门的过车或行人信号，因为 i0.0i0.3只有在所监测的位置有过车或行人为1（执行中断程序），过后马上为0。i0.0i0.3每检测到一次信号，则执行一次中断程序。2fm1开启fm2闭锁根据vb10，若vb10.0或vb10.1为1，说明fm1处于过车或过人：若满足开门条件（既fm1是关闭的i10.4 = 1，fm2也是关闭的i0.6 = 1，且风

13、门开启标志vb100 = 0），则置位fm1的开门能流输出（q0.0 = 1，开门）并保持能流输出，同时置位风门开启标志vb100（vb1000，避免在fm1的开启期间，fm2的开启条件也满足，两道风门同时打开而短路，既实现fm2的闭锁）。风门到位后，马上复位fm1的开启能流输出（既q0.0 = 0，开门停止），同时启动定时器延时，延时到则置位fm1的关门能流输出（q0.1 = ，关门） 并保持能流输出；若延时期间仍有过车或行人信号，则复位定时器（即定时重新定时），确保没有过车或行人后且延时时间到，则置位关门能流输出（q0.1 = 1，关门）；关门期间，若再检测到fm1处的过车或行人信号，则再

14、打开fm1，延时后再关门，直到关门到位。关门到位时，应立即复位关门能流输出（q0.1 = 0，关门停止），清除相关变量和处理过的信号并复位开门标志vb100 = 0。值得注意的是：开门期间，开门到位或关门期间，都应复位vb10.0和vb10.1，即令： vb10.0 = 0 vb10.1 = 0 因为本次开门请求已经满足，不在保留。 若不满足上述开门条件，说明或者fm1处于开启状态，或者fm2处于开启状态，这两种情况都不能再开启fm1。 3fm2开启fm1闭锁 根究vb10，若vb10.2或vb10.3为1，说明fm2处于过车或行人：若满足开门条件（即fm1是关闭的10.4 = 1，fm2也是

15、关闭的i0.6 = 1，且风门开启标志vb100.0 = 0），则置位fm2的开门能流输出（q0.2 = 1，开门）并保持能流输出，同时置位风门开启标志vb100（vb1000，避免在fm2的开启期间，fm1的开启条件也满足，两道风门同时打开而短路，即实现fm1的闭锁）。风门到位后，马上复位fm2的开启能流输出（即q0.2 = 0，开门停止），同时启动定时器延时，延时到则置位fm2的关门能流输出（q0.3 = 1，关门）并保持能流输出；若延时期间仍有过车或行人信号，则复位定时器（即定时重新定时），即确保没有过车或行人后且延时时间到，则置位关门能流输出（q0.3 = 1，关门）；关门期间，若再检

16、测到fm2处的过车或行人信号，则再打开fm2，延时后再关门，直到关门到位。关门到位是，应立即复位关门能流输出（q0.3 = 0，关门停止），清除相关变量和处理过的信号并复位开门标志vb100 = 0。值得注意的是：开门期间，开门到位或关门期间，都应复位vb10.2和vb10.3，即令： vb10.2 = 0 vb10.3 = 0因为本次开门请求已经满足，不再保留；若不满足上述开门条件，说明或者fm1处于开启状态，或者fm2处于开启状态，这两种情况不能再开启fm2。4同时检测到过出或行人信号的处理若同时检测到fm1和fm2处都有过车或行人信号，且两道门都是关闭的，则需要根据当时程序运行所处的位置

17、，可能先开fm1，也可能先开fm2，fm1和fm2没有设置优先级。2.5结论根据上述控制逻辑分析，可编程系统控制程序流程，即在plc（siemens s7 200）上编制梯形图。实现了常闭风门组两道风门的相互闭锁，同时又不影响正常的过车或行人，且控制系统的运行性能和可靠性都得到了较大的提高。3 电机的选用3.1 三相异步电动机基本概述异步电动机具有结构简单，制造、使用和维修方便，运行可靠以及造价较低等优点，并且具有较高的效率以及接近恒速的负载特性，能适应大多数生产机械的驱动要求，因此，是目前各种电动机中产量最大，应用范围最广的一种电动机。在一般环境条件下，作一般用途使用的三相异步电动机具有标准

18、功率等级和标准安装尺寸，称为三相异步电动机的基本系列。我国目前产品有y（ip44）、y（ip23）等系列。为满足各种特殊使用要求，在基本系列基础上做某些局部改变，或与其它机件联结成一整体，或为特殊环境需要在电气或结构方面做若干更动而形成派生系列。如yx系列高效率三相异步电动机，yr系列绕线转子电动机，yd系列变极多速电动机，yb系列隔爆异步电动机等。专用系列电动机不是从基本系列派生的，其外形及结构安装形式等与基本系列不同，是按使用要求专门设计的电动机。例如，冶金及起重用三相异步电动机，煤矿采掘工作面设备用各类隔爆电动机。本系统因工作环境条件，选用yb132m18隔爆电动机。电机的技术数据功率k

19、w型号电流（a）转速r/min堵转转矩额定转矩堵转电流额定电流最大转矩额定转矩重量（kg）4yb132m1-89.49602.06.52.090yb系列隔爆型三相异步电动机为全封闭自扇冷式，它是y系列（ip44）的派生产品，是全国统一设计取代bj02系列的更新换代产品。该系列从80355共13个机坐号，共107个规格，额定功率0.55315kw。其功率等级和安装尺寸的对应关系、额定频率、同步转速、工作制、结构及安装型式、噪声与振动标准均与y系列（ip44）相应规格基本相同，并符合din42673标准。电动机主体外壳防护等级为ip44或ip54，接线盒为ip54，电动机额定电压为220、380、

20、660、220/380、380/660v。由于结构特征不同，电动机外形尺寸与y系列（ip44）稍有差异，使用环境温度及海拔高度与y系列相同。电动机采用f级绝缘，但温升按b级考核。yb132m18隔爆电动机外形尺寸机座号安装尺寸(mm)外行尺寸(mm)habcdegkabadachdl132m1322161788938803312280240265470550yb132m18隔爆电动机外形图该系列电动机符合gb3836.183爆炸性环境用电气设备通用要求和gb3836.283爆炸性环境用电气设备隔爆型电气设备“d”的规定。电动机隔爆结构和参数设计均按iec791、bs4683和din50018及

21、ved0170/0171的规定制造。电动机制成隔爆型，适用于有爆炸性气体混合物存在的场所。当隔爆等级为exdi时，适用于甲烷或煤尘爆炸性混合物存在的采掘工作面。电动机冷却方式按iec34和bs4999的规定为ic0141。4 液压泵4.1叶片泵的说明在选用的液压泵的时候，通过详细的计算采用yb1系列叶片泵就能达到系统所需要的力学性能。下面就其工作原理作出详细说明。叶片泵具有结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、噪声小、寿命长等优点；但吸入特性不太好，对油液的污染比较敏感，制造工艺要求也较高。叶片泵根据每转次数不同，分为双作用和单作用式两大类。一般叶片泵的工作压力为7mpa，高压叶片泵的工作压力可

22、达25 32mpa。泵的转速范围一般在600 1500r/min。双作用叶片泵一般为定量泵，单作用叶片泵一般为变量泵。叶片泵广泛应用在机床、工程机械、船舶、压铸机和冶金设备中。4.2 yb1系列叶片泵yb1系列叶片泵为中压、双作用、定量叶片泵，通常说的“方形叶片泵”指的是这种泵。yb1型是广州机床研究所组织联合设计组设计的新型更新换代产品，它取代了老型号yb型叶片泵。yb1系列叶片泵设计为浮动配油盘，用来补偿轴向间隙，不会产生压力升高而轴向间隙增大，容积效率降低的现象。在结构、制造工艺、技术性能等方面，比yb型叶片泵更合理、优越。它不仅有单级泵，还可按需要任意组合成双联泵，公称压力为6.3mp

23、a；公称流量为2.56100ml/r。这种叶片泵可广泛用于各类机床、冶金设备、塑料注射机和各种中、低压的液压传动系统中。这里我们选用yb110型号的叶片泵。yb1单叶片泵结构yb110叶片泵的技术参数型号规格排量（ml/r）压力（mpa）转速（r/min）容积效率（%）驱动功率（kw）重量（kg）yb110106.3960882.39yb110型号的叶片泵的外行尺寸如图yb110叶片泵的尺寸参数ll1l2bb1hsd1d2dd1ctb1869838452014511090dc12820d11521.95此种型号的叶片泵适合在井下使用，5 液压控制阀5.1液压阀的选用在液压系统中液压控制阀有很重

24、要的作用，这里我们要求系统的安全性和控制方向，所以选用了溢流阀和电磁换向阀。下面分别对这两种阀做出说明：5.1.1溢流阀溢流阀是压力控制阀是控制系统中压力的阀类，溢流阀的主要用途有以下两点：一是用来保持系统或回路的压力恒定（如在节流条素系统中，用以保持泵的出口压力恒定）；二是在系统中作安全阀用，在系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，只是在系统压力大于或等于其调定压力时才开启溢流，对系统起过载保护作用。在本次设计的系统中我们选用yf310l型溢流阀，它的通经为10mm，额定流量是63l/min，调压范围是0.56.5mpa ,卸荷压力是0.45 mpa，重量是kg。以上数据能够达到系统的要求。溢

25、流阀外形尺寸5.1.2 电磁换向阀现代液压传动的方向是采用电气控制。通过电气系统实现液压化的手动。半自动和全自动的循环，这将使机器提高其完善性及自动化程度。连接电气控制系统和液压工作系统的是电磁操纵阀门，即电磁换向阀及电液换向阀。电磁换向阀简称电磁阀，是用电磁铁操纵的小型四通换向阀。较大通经的油路，顺使用电磁阀和液动换向阀组成的电液换向阀。电磁阀一般用于控制导阀，通过手动按扭开关，限位开关，行程开关，压力继电器以及其它装置的电气信号，使电磁阀动作以进行油路卸载（将溢流阀的遥控口通回油箱）顺序动作，以及改变油流方向。在此系统中我们选用三位四通o型滑阀机能电磁换向阀，其型号是：34do-b6c-t

26、 三位四通电磁换向阀外形尺寸 34do-b6c-t基本尺寸公称通经尺 寸（mm）mminabckstwc261/42597275.533.5272394934do-b6c-t技术参数位数通路数公称通径流量l/min压力mpa滑阀机能电磁铁弹簧重量kgmmin3461/8714oh 双对5电磁换向阀结构1-阀体；2-阀心；3-推杆；4-电磁铁；5-对中弹簧当两端电磁铁4都断电时，滑阀2在两端弹簧5推动下处于阀体1中间位置，滑阀将a , b , p , o各腔密封。当右端电磁铁通电时（此时左端电磁铁断电），电磁铁推动右推杆及滑阀2向左移动，这时阀体内各沉割槽与滑阀处于一定位置，p腔与a腔相通，与b

27、腔密封，而b腔与o腔相通。反之，当左端电磁铁通电（此时右端电磁铁断电）推动左推杆及滑阀2向右移动，滑阀与阀体处于一定位置，这时p腔与b腔密封，而a腔与o腔相通。6 液压缸6.1 液压缸介绍液压缸是将液压能转变为机械能，用来实现直线往复运动的执行元件。其结构简单、制造容易，工作可靠，应用广泛。在这里我们根据工作条件的需要选择双作用液压缸，单活塞杆液压缸。这种液压缸单边有杆，双向液压驱动，双向推力和速度不等。由以上条件所得此系统中选用hsg*01系列液压缸。6.2 hsg*01系列液压缸hsg*01系列双作用单杆活塞式液压缸，是液压系列中作往复直线运动的执行机构。具有结构简单，工作可靠，装拆方便，

28、易于维修，可带缓冲装置及连接方式多样等特点。它适用于机械、矿山机械、起重运输机械及其它机械等。这类液压缸是应用较广的一种16mpa液压缸。这里我们选用hsgk01100/de型液压缸，其活塞杆端为外螺纹杆头耳环连接。这个标准的液压缸的具体参数是：公称压力是16mpa，缸径d为100mm，所用的传动比是1.33，则杆径d为50 mm，最大行程s是800mm，具体尺寸将在装配图上表示出来，这里不在做详细说明。其液压缸外形是：活塞杆端部为耳环连接尺寸表ddd1rbl7l17l14l15l1h12-m1100127504550601106077340+s20m27×27 液压油7.1液压油性

29、质说明液体传动是以液体为工作介质的流体传动，包括液力传动和液压传动。液压传动是主要利用油液压力能的液体传动。油液的主要物理性质：0（1） 粘性 油液在外力作用下，液层作相对运动时产生内摩擦力的性质，叫做油液的粘性。摩擦阻力是油液粘性的表现形式，只有在运动时才出现粘性，静止油液不出现粘性。粘性是油液的基本属性。（2） 压缩性 液体体积随压力变化而变化。在一定温度下，每增加一个单位压力，液体体积的相对变化值，称为液体的压缩性。相对气体而言，液体压缩性小，体积弹性系数大。（3）油液中的气体对粘性及压缩性的影响 气体以混入和溶入两种形式存在油液中。溶入的气体对油液的粘性及压缩性基本上不产生影响；而油液

30、中混有不溶解性气体，对油液的粘性和表示油液压缩性的体积弹性系数均产生影响，而且对后者的影响极大。液压油在整个液压系统中有着很重要的作用，它不仅是传递动力的主要介质，而且对整个系统起到了润滑保护作用。7.2 液压油的选择选用液压油、液需要考虑以下几个因素：1液压系统所处的环境，既液压设备在地下、水下、室内、室外作业，或是处于温度变化的寒区、严寒区；附近有无高热源或火等。以便选用适当品种的液压油、液。2液压系统的工况，如油泵的类型；工作压力、温度；液压元件使用的金属、密封件和的性质；系统运转时间和工作特点等。以便选用合适品种与系统的金属、蜜蜂件和涂料相适应，并选择适宜的黏度。3液压油、液的性质 如

31、液压油、液的理化指标，使用性能和各类油液的特点。4经济性 即要综合考虑液压油、液的价格，使用寿命；以及液压系统的维护，安全运行周期等各方面情况，着眼于经济效益好。通常，在液压系统中油泵对液压油的黏度和粘温性能是最敏感的元件之一。因此，把满足系统油泵要求作为选择液压油、液的重要依据。抗燃的液压有都是合成油其中含有：有机酯、磷酸酯、有机硅等物质。在煤矿的井下作业中首先想到是安全，所以在选用液压油的时候一定要把抗燃性放在第一位。对液压系统来说，在液压油、液品种选择适宜后，黏度的选择具有决定的意义。如粘度选择适当，就可以提高系统的工作效率，灵敏度与可靠性；还可以减少温升和降低摩擦，从而延长系统和元件的

32、使用寿命。根据以上条件分析在此系统中我们选用hfas液压液。7.3 hfas液压液hfas液压液是七十年代中期发展的一种含有化学添加剂的高水基抗燃液（或称hwbf或hmc）。是呈透明状的真溶液，或微乳化液，其中含水95%。通常，高水基液除95%的水以外，还要加少量的乳化剂、油性剂、抗磨剂、润湿剂、气相、液相防锈剂、抗泡剂、杀菌剂和稠化剂，以满足液压系统的要求。在高水基液中，合成溶液比乳化液容易配制。它和乳化液相比易清洗、更抗燃、稳定、容易处理。在叶片泵中，乳化液比合成溶液磨损小，微乳化液更小。而在柱塞泵中，它们均有良好的使用性能。高水基液使用添加剂的目的之一，是为了保持液体的ph在89.5之间

33、。这有助于防锈和抵制细菌的繁殖。但是，高碱性侵蚀铝、镁、锌、镀锌网和镉。因此，在高水基液系统中应避免使用这类金属。高水基液不燃，无压缩性，具有高的热容和导热性，冷却效果好，一般系统运行温度要比油的系统底。且黏度底、污物沉降快，价廉、仅是矿物油成本的1/51/10，无毒、无污染、易处理。但该液毕竟主要是水，因此使用温度最好在450，温度过底，可能冻结；过高，蒸发太快。由于水的润滑性差，所以系统压力不能高于7兆帕。此外，它还与软木、纸、丁基橡胶、皮革等大多数涂料及涂层不适应，因此在油箱内壁最好不用涂料。系统中所选用叶片泵的公称压力为6.3mpa，所以hfas液可以满足其使用要求。叶片泵最大吸入黏度

34、是500700mm2/s，该液压液完全可以满足其性能需要。7.4 液压油使用的注意事项在工作过程中，液压夜的维护管理也很重要。在多数情况下，液压液的如未被污染和老化，可以使用多年，但是如果混入其他油品、尘土、金属碎末、锈蚀粒子和水等污染物可能降低液压油也、液的使用寿命。在液压油液使用管理不当中有85%是由液压油液的污染老化引起的所以防止污染，加强液压油、液的使用管理是一个重要的方面。根据液压油、液的污染原因，为确保液压系统清洁应注意以下几点：1 往油箱中灌油，按泵的类型进行过滤，严防杂质进入油箱内。2 安装液压管理路、油路块要彻底清洁。液压元件加工和安装过程残存的铁削，金属粉末，铁锈等杂质，如

35、果未清晰干净，就会带入油中，随着油流动，上述杂质将会引起液压元件的磨损，卡死和堵塞油路，严重甚至造成事故，因此安装和运行前一定要进行清洗。3 换油、换液前保持系统的清洁。4 工作过程中保持油、液的清洁。7.5 对过滤器的选择滤油器用来滤除混在液压油中的各种杂质，使进入系统的油液保持一定的清洁度，从而保证液压元件和系统可靠地工作。液压油、液在使用中，应根据液压系统的要求，选用不同过滤精度的滤油器。我们选用的液压元件是叶片泵，查表得知过滤精度为25100微米。所选用的液压液不适合纸质滤油器所以我们在吸油口安装线隙式滤油器，这种滤油器的滤芯是用直径0.4mm的铜丝绕成，依靠铜丝间的微小间隙滤除混入液

36、体中的杂质。其结构简单，通流能力大，过滤精度比网式滤油器高，但是不易清洗。铜丝网为此过滤器的过滤元件，其理论上过滤精度是35微米的满足了叶片泵的过滤精度要求。此滤油器适用与吸油管处过滤。线隙式滤油器1发讯装置；2外壳；3滤芯8 连接件的说明8.1 联轴器联轴器选用时，首先按工作条件选择合适的类型；再按转矩、轴径和转速选择联轴器的尺寸；必要时较核其薄弱件的承载能力。选择及校核时，按最大转距进行。由于在设计时最大转距不易确定，故通常按计算转距进行。tc = kt，n·m式中 t公称转矩，n·m k工作情况系数，查表可知：1.52.0在这里我们选用梅花形弹性联轴器，这种联轴器由两

37、个带凸爪的、形状相同的半联轴器和弹性元件组成。梅花弹性元件置于两半联轴器凸爪之间，以实现两半联轴器的联接。它能补偿两轴的相对偏移，能减振、缓冲，径向尺寸小、结构简单，不用润滑，承载能力较高，维护方便，但更换弹性元件时两半联轴器需沿轴向移动。它适用于连接两共轴线，起动频繁，正反转变化，中速，中小功率传动的轴系和要求工作可靠性高的工作部位。它不适用于重载及轴向尺寸受限制，更换弹性元件后两轴线对中困难的部位。梅花形弹性元件的材料有橡胶、聚氨脂和铸型尼龙三种材料价格几乎是成倍的关系。根据工况条件选用。风机、水泵、轻工、纺织等工作平稳，载荷变化不大的机械可选用橡胶。这里我们选用gb272中的mlz型单法

38、兰型梅花形弹性联轴器。这种联轴器的规格是3，公称扭矩是90280 n·m，许用转速是9000 r/min，轴孔直径d 是238，总长l是128188，d =85，d2 = 60，s = 3, 弹性件型号mt3，d = 125，质量为2.5kg。联轴器的尺寸可以与泵和电机的传动轴相匹配。单法兰型梅花形弹性联轴器外形8.2 液压缸与风门的联接在第六章中我们所选用的液压缸为hsgk01100/de型液压缸，其活塞杆端为外螺纹杆头耳环连接。所以在与风门的联接并传动动力处根据活塞杆端部的耳环设计出相应的联接器件。联接件要用铸件来加工起具体形状，在这里根据拉动风门的力道和需要的强度选用球墨铸铁，

39、球墨铸铁的强度和韧性远远超过灰铸铁，并可与钢媲美。球墨铸铁的牌号中qt表示“球铁”。在这里我们选用的具体牌号为qt45010这种铸铁的主要用途是：汽车和拖拉机的底盘零件，减速器，农机具体及牵引架。其力学性能：牌号抗拉强度mpa伸长率%硬度hb基本组织qt4501045010160210铁素体球墨铸铁目前已成功地取代部分可锻铸铁件、铸刚件，也取代部分负荷较重但受冲击不大的铸刚件，因此用在这里适用。活塞杆端部耳环与其连接时候还需要圆柱销，在这里圆柱销起到了定位、联接、安全作用。在选材是根据实际条件，要求圆柱销抗剪切应力，抗冲击力，拆装方便，定位精度高等方面的技术要求。这里我们选用小头带孔销轴，根据

40、gb88286的技术要求来选择制造合适的销轴。其材料将选择安全销专用的50号钢，热处理后的硬度为3036hrc。其具体尺寸将在零件图上作出详细说明。8.3 液压缸的固定液压缸在此系统工作时候需要两个自由度，所以在设计其固定件的时候要克服前后和上下的自由度，在克服前后自由度的时主要是固定好液压缸缸头处的耳环。所以我们设计了一个简易的固定装置来控制液压缸前后的自由度，将此固定器安装在墙体内在重压下牢固不动，在由其端部的连接头与液压缸缸头处的耳环相接以达到固定作用。其材料选用灰铸铁，灰铸铁是应用最广的铸铁。由于它的显微组织由金属基体（铁素体和珠光体）和片状石墨所组成。由于石墨的存在赋予灰铸铁具有如下

41、优越性能：1优良的减振性，2耐磨性好，3缺口敏感性小。所选用的牌号为ht300，铸件的壁厚为3050mm,则查表gb567585可知其抗拉强度为230mpa.具体的形状和尺寸由零件图详细表示出来。8.3.1 液压缸的支撑件在控制液压缸上下的自由度时，我们设计了一个支撑液压缸的装置。具体形状和尺寸有零件图表示。下面介绍以下支撑件的选材，这个零件和上节所介绍的固定件都是很简单的零件在技术方面没有太多的要求，主要考虑其坚固性以达到这个系统力学性能，和满足井下特殊条件中的性能要求。装置固定液压缸并接触的一对轴瓦是用应用最广的灰铸铁制作，在上一节已经对其作了详细介绍，这里就不在说明。因为它所受的力不大所

42、以选用的具体铸铁牌号为ht100，查表gb567585可知铸件的壁厚为2.510mm，抗拉强度是130mpa。两轴瓦连接处是由长销联接，固定是用标准件的螺丝、螺母固定。在零件图上具体表示出来，这里不在详细介绍。轴瓦与液压缸接触的地方放有5mm厚的橡胶垫，这样对液压缸起到了保护、防滑作用。用直径为10mm的钢筋焊接作成的两个三角架为支座的，支座与轴瓦是焊接在一起的。9 电源控制9.1 控制开关根据矿井条件状况，选用矿用隔爆型开关。矿用隔爆型自动开关主要用于在煤矿井下采区变电所和各种安全性要求高的场所，控制保护交流50hz、电压380v至1440v低压送电线路，当线路发生短路故障时，自动切断供电电

43、源。其工作环境条件与矿用隔爆磁力起动器相同。开关外形本系统使用qc83225（g2b）型真空磁力启动器，这种开关是由国产cjz400/1140型真空接触器代替空气接触器，用jdb120（225）型综合保护器代替jr4型过流热继电器，其它部件原则不动。改装后的开关技术指标远远超过原开关，且改装费用不到同种规格真空磁力启动器的1/3。改装中用cjz200/1140型真空接触器和dh13型隔离换向开关，更换原开关中的相应元件；用jdb120（225）型电动机综合保护器代替jr4型热继电器。改装后的电路图如下： qcz83225（g2b）起动器原理接线图qs隔离换向开关；km真空磁力接触器；jdb12

44、0（225）型保护器；tc控制变压器；k中间继电器；kt时间继电器；sb1停止按钮；sb2启动按钮；v二极管；kl漏气继电器本开关具有就地控制、远方控制和连锁控制。就地控制时，先把25连好，端子2和9分别接地；合上qs，tc二次有36v交流电，电动机综合保护器jdb开始工作。同时控制器plc也使用此36v电源。当电网对地绝缘电阻大于漏电闭锁整定动作植时，jdb34触点闭合，解除闭锁，为开关起动作好准备。运行中出现过载、短路、断相故障时候，jdb综合保护器动作，线圈km失电，开关跳闸，起到了保护作用。使用真空开关的优点是：1真空介质强度高，恢复快，熄弧能力强，分断电流能力大，矿用真空接触器可以分

45、断4500a短路电流，特别适合井下电动机频繁点动和重载起动要求。2真空电弧产生在密闭的真空管内，不向外飞弧，使用特别安全。其防爆性能更好。3真空电弧小，燃弧时间短，触头磨损小，因而使用寿命长。矿用真空接触器的电寿命可达到6万次。因真空触头几乎没有维修工作量，给维修、管理带来很大方便。4真空触头开距小（12mm），所以接触器磁系统结构小，动作线圈功耗小，又没有喷弧距离，故其体积小，重量轻。10 计算证明10.1 风门的受力说明此系统选用的是平煤集团十矿井下中区下山处片盘的风门为实例，此处为回风巷。回风压强是p=515pa, 回风截面积（风门的面积）：a=2×3 m2，所以回风力是：f

46、= pa=515×6=3090n需要的拉力是：n=3090/cos30o=3568.1n根据液压缸的行程长度在a处联接如图所示：液压缸最底拉力是，f=n×3/0.4=26760.9n10.2 液压缸的受力分析液压缸伸出速度和拉回速度计算。设活塞左、右两端的有效作用面积分别为a1和a2，且a1>a2，若输入液压缸左、右两腔的流量q相等，则活塞向右和向左运动的速度v1和v2分别为v1= q/a1 ×v = 4q/（×d×d ）×v （m/s） v2 = q/a2 × v =4q/×（d×d）-（d

47、15;d） ×v （m/s）本系统液压缸v1和v2的速度计算如下： v1= q/a1 × v q 流量，v 排量，n 转速，v 容积效率，v = 90%d 液压缸内径，d 活塞直径 ，v = 10 m/r = 0.1×10-5m3/ r q = （2n/60）× v = （2×3.14×960） / 60×0.1×10-5 =0.0000988 v1= q/a1 × v = 4q/（×d×d ）×v =4×0.0000988/（×d×d）

48、5;90% =0.01132 m/s v2 = q/a2 × v =4q/×（d×d）-（d×d） ×v = 4×0.0000988/3.14×（0.1×0.1-0.05×0.05）×90% =（4×0.0000988/0.0235）×90% =0.015 m/s若进入左、右腔的液压力q相等，回油压力p0 0，则活塞向左和向右的的推力分别为： f1=p×a1×m =（d×d）/4×p×m =3.14×（0.1×0.1）/4