采掘机械第1篇5章牵引部

第五章行走部行走部担负采煤机任务时的挪动和非任务时的调动。行走部包括行走机构(又称牵引机构)和行走驱动安装两部分。第五章行走部行走机构是直接挪动采煤机的安装，分钢丝绳牵引、链牵引及无链牵引。行走驱动安装用来驱动行走机构，并实现牵引速度的调理。按调速传动方式有机械传动、液压传动和电传动，分别称机械牵引、液压牵引和电牵引。行走驱动安装位于采煤机上的称内牵引，位于任务面两端的称外牵引。第一节对行走部根本要求1)牵引力大2)传动比大传动安装的总传动比在300左右。3)能实现无级调速4)不受滚筒转向的影响5)能实现正反向牵引和停顿牵引6)有完善可靠的平安维护7)操作方便第二节液压牵引系统行走驱动安装按调速传动方式有机械传动、液压传动和电传动(机械牵引、液压牵引和电牵引)。液压牵引部是利用容积式液压传动的调速特性来实现调速性能的行走部。液压牵引系统经过液压泵排出的压力油，驱动液压马达，液压马达经齿轮传动或直接带动驱动轮。改动液压泵的流量和排油方向(或利用换向阀改动油流方向)来改动液压马达的转速和转向，从而实现牵引速度的调理和牵引方向的变换。第二节液压牵引系统一、主回路型式按液压系统主油路液流的循环方式，有开式液压系统和闭式液压系统两种。1．开式系统开式系统特点：液压泵从油箱吸油，液压缸(或液压马达)的回油直接回油箱；执行元件(液压缸)的开停和换向由换向阀控制。优点：系统简单、油液散热条件好。缺陷：所需油箱容积较大，油液与空气长期接触，空气和杂质容易混入。第二节液压牵引系统2.闭式系统特点：统构造复杂，油液散热条件差。油箱体积小，系统较紧凑；系统的封锁性能好，任务液体不易污染，延伸液压元件和油液的运用寿命。泵1排出压力油直接进入马达2，马达2回油直接前往到泵的吸油口——任务液体在泵和马达之间循环流动。系统减少的油液由辅助泵3进展补充。溢流阀8限制系统最高压力，与辅助泵并联的低压溢流阀4调定压力略高于背压阀6，以保证热交换正常进展油温上升。设置换向阀5使马达回油中的小部分液体经低压溢流阀6(背压阀)和冷却器7流回油箱。第二节液压牵引系统闭式液压系统按液压泵-液压马达的组合方式分变量泵-定量马达和变量泵-变量马达两种。多数采煤机液压行走部采用变量泵-定量马达系统。二、主液压泵和主液压马达滚筒采煤机多用轴向柱塞泵作为主液压泵，具有任务压力高，效率高，转动惯量小，便于调理排量，径向尺寸较小等优点。径向柱塞泵径向尺寸较大，配流外表受不平衡的径向力→液压泵任务压力和流量遭到限制。叶片泵对油液污染较敏感，靠叶片离心力封隔高压腔和低压腔，任务压力和流量遭到限制。叶片泵和径向柱塞泵曾在小功率采煤机上用过。第二节液压牵引系统三、主回路参数确定液压牵引部传动模型电动机经液压泵→液压马达→减速齿轮R→驱动链轮S或驱动轮。根据总体设计的牵引力和牵引速度，确定主液压泵和液压马达的任务压力、排量和流量，作为选型的根据。第二节液压牵引系统1．液压马达输出转矩Tmax——每台液压马达分担的最大牵引力，kN；D0——链牵引自动链轮节圆直径或无链牵引齿轨轮节圆直径，mm；iq——液压马达输出轴至自动链轮或齿轨轮的总传动比；ηq——液压马达输出轴至自动链轮或齿轨轮的总传动效率；ηn——牵引机构啮合效率。无链牵引可取1，链牵引ηl——链传动效率，可取0.95；n——牵引链张紧段在自动链轮和导向链轮上的弯曲次数。第二节液压牵引系统2．液压马达排量Δp=p1-p2——液压马达的有效任务压力，MPa；p1——液压马达进口压力，MPa；p2——液压马达出口压力，MPa。闭式系统要有1.0～1.5MPa背压，以使液压马达运转平稳和利于主液压泵吸油；ηm——液压马达的机械效率。柱塞式液压马达为0.9～0.95，叶片式液压马达为0.8～0.90。第二节液压牵引系统3．液压马达最大转速无链牵引vqmax——采煤机最大牵引速度，m/min。链牵引Z——自动链轮齿数；t——牵引链的链节距，mm。第二节液压牵引系统4．液压马达实际流量5．主液压泵流量K——思索液压系统走漏损失和流量裕度的系数，取1.1～1.3。6．主液压泵有效任务压力ΣΔp——系统压力损失，初步估算时可取0.5～1.0MPa。第二节液压牵引系统根据q和p选用或设计主液压泵，根据qm和p1选用或设计液压马达。液压牵引部总效率普通只需60%～65%。设计时验算管路压力损失和整个液压系统的热平衡，保证液压马达得到需求的任务压力和足够的油箱容积。必要时配备冷却设备，使系统温升不超越限制。采煤机液压牵引部油箱的热平衡温升不应超越45℃，最高任务温度不超越75℃。第二节液压牵引系统四、补油和热交换回路闭式主回路散热条件较差，渗漏，需求强化冷却和补充任务介质——配置补油和热交换回路。第二节液压牵引系统五、平安维护回路(一)压力维护1．高压维护2．低压维护(二)“反链敲缸〞维护内曲线径向柱塞式液压马达特有问题第二节液压牵引系统六、液压伺服系统伺服系统中，输出量(位移、速度、加速度、力等)可以自动、快速而准确地复现输入量的变化规律。液压伺服系统：由液压元件作动力元件所构成的伺服系统。液压伺服系统用于采煤机液压牵引部的调速机构。七、牵引部调速系统根据煤质情况及时调整牵引速度，使采煤机满载运转，既能发扬效能，又能维护采煤机防止过载。第二节液压牵引系统液压牵引部调速系统：手动调速系统、无线电控制离机操作调速系统和自动调速系统。前两者经过手动或离机控制给牵引部输入给定位移，并经过比较元件送入机液伺服系统的输入端，经机液伺服系统输出位移去调理液压泵排量。自动调速系统按反响信号不同分为电动机恒功率自动调速和牵引力自动调速。1．电动机恒功率自动调速根据电动机负载功率的大小来自动调整牵引速度，使电动机坚持在接近满载(额定功率)的工况下任务。第二节液压牵引系统调速原理主电动机功率由电流互感器测得→整流器整流→电压检测器→电压U与额定功率时的整定电压U0比较→偏向信号Ue送入控制器→控制器根据输入信号进展判别后即输出控制信号到信号转换器→电信号转换成机械信号→放大器放大后→表征电动机负载功率大小的位移xN反响到比较器1，并与手把调速的整定值x0比较→偏向信号xi输入到机液伺服系统进展调速。第二节液压牵引系统2．牵引力自动调速根据主回路高压侧压力因牵引力而变化时，经过压力反响元件将压力信号变换成机械位移并反响到比较元件，经过机液伺服系统自动调速。按调速特性分，牵引力自动调速分恒功率、限压和恒压调速。1)恒牵引功率自动调速牵引功率为恒值，即常数第二节液压牵引系统2)限压调速采煤机整定速度vq，在软煤中任务，任务点为1点——牵引力小于限压特性线，但手把位置已固定，速度不能够升到0点；遇到中硬煤，牵引力加大，任务点由1→2→3，稳定在3点任务；遇硬煤，任务点移到4点；假设煤质又变中硬，任务点由4→5→3，并固定在3点；又遇软煤，任务点由3→6→1，并固定在l点。即使煤更松软，牵引速度也不能够超越手把给定的整定值。在整个牵引速度范围内，其牵引速度随最大牵引力增大而减小。第二节液压牵引系统3)恒压调速牵引速度整定值足够大时，牵引力一直坚持最大的固定值。将牵引速度整定为vq(e点)，当牵引力小于最大值Tc时，采煤机在ed线上运转；当牵引力大于Tc时，牵引速度沿da线下降，直到零为止；当随着牵引速度下降而牵引力又减小到小于Tc时，牵引速度又沿ad线上升，直到整定值。第三节电牵引系统电牵引部由公用牵引电动机经传动安装带动驱动轮，利用电气调速安装改动电动机的旋转方向和旋转速度，实现牵引方向的变换和牵引速度的调理。德国Eickhoff公司于1976年制造出第一台电牵引采煤机。电牵引采煤机代表采煤机的开展方向，近年来高产高效的世界记录都是电牵引采煤机发明的。电牵引采煤机优点：①具有良好牵引特性采煤机前进时提供牵引力；采煤机下滑时进展发电制动，向电网反响电能。②可用于大倾角煤层牵引电动机轴端装停机时防止采煤机下滑的制动器。设计制动转矩为电动机额定转矩的1.6～2.0倍，电牵引采煤机可用在40°倾角的煤层。第三节电牵引系统③运转可靠，运用寿命长电牵引采煤机除电动机的电刷和整流子有磨损外，其它件无磨损→运用可靠，缺点少，寿命长，维修任务量小。④反响灵敏，动态特性好电子控制系统能将多种信号快速传送到调理器中，以便及时调整各参数，防止机器超载运转。⑤效率高电牵引采煤机将电能转化为机械能只做一次转换，效率可达0.9；液压牵引由于能量的几次转换，再加上存在的走漏损失、机械摩擦损失和液压损失，效率只需0.65～0.7左右。第三节电牵引系统⑥构造简单机械传动系统构造简单，尺寸小，分量轻。⑦有完善的检测和显示系统采煤机在运转各参数如电压、电流、温度、速度等均可检测和显示。当某些参数超越允许值时，便会发出报警信号，严重时可以自行切断电源。按电气调速传动的类型不同分直流电牵引和交流电牵引两种。①直流电牵引采用直流调速传动，经过直流调速安装来改动直流电动机电枢电压及励磁电压的大小和方向，从而调理电动机的转速和变换转向。直流电动机分串激直流电动机和他激直流电动机，以他激电动机运用最多。第三节电牵引系统②交流电牵引采用交流调速传动广泛运用交流变频调速技术，依托交流变频调速安装改动交流电动机的供电频率和供电相序，实现电动机转速的调理和转向的变换。一、直流他激电动机的牵引调速特性直流他激电动机的电枢绕组和励磁绕组分别供电、分别控制，其机械特性是硬特性。直流他激电动机的机械特性方程M=KmKeφI第三节电牵引系统M=KmKeφIn电动机转速；M电动机转矩；U电枢端电压；I电枢电流；Rs电枢电阻；φ励磁磁通；Km，Ke电动机常数。利用晶闸管整流和触发电路控制晶闸管的导通与截止来调理电枢电压U，以此来调理电动机转速n；同时坚持磁通φ和电枢电流I不变，实现恒转矩自动调速特性。假设调理磁通φ来调理电动机转速n，同时坚持U和I不变，并使M和n乘积不变，实现恒功率自动调速特性。第三节电牵引系统二、直流串激电动机的牵引调速特性直流串激电动机的机械特性方程M=KmKeφI方程与直流他激电动机的机械特性方程一样，但电枢绕组和励磁绕组是串联的。励磁磁通φ随电枢电流I变化，当电枢电压U一定，负载转矩增大时，磁通增大，电动机转速n下降；当负载转矩下降时，磁通减弱，转速n上升。M和n的乘积变化不大→直流串激电动机调速属于恒功率调速，其特性属软特性，特性曲线为双曲线。第三节电牵引系统直流串激电动机的机械特性方程M=KmKeφI直流串激电动机的软特性具有起动转矩大，过载才干强，电路简单的特点。截割功率增大时，牵引力随之增大，同时牵引速度急剧下降，负载功率随着下降，有利于过载维护。串激电动机空载时牵引速度急剧升高，易出现“飞车〞危险，但采煤机空运转负载也不小，不会出现此景象。直流串激电动机采用晶闸管整流和触发电路控制晶闸管的调速系统，其调电枢电压U的方法与直流他激电动机根本一样。第三节电牵引系统三、交流电动机的牵引调速特性交流电动机转速方程f定子电源频率，Hz；p电动机的磁极对数；s转差率。调理供电频率f就可调理转速n。f在工频以下变化时，气隙磁通φq为U定子端电压。第三节电牵引系统f升高，假设U不变→φq下降，导致电动机转矩下降。为坚持φq不变，通常采用同时调理U和f，并使压频比恒定常数φq根本不变，转矩根本不变。在工频以下属压频比恒定、恒转矩的调频调速控制。第三节电牵引系统在频率f很低时，U(定子端电压)并不与E(电动势)根本近似相等，而是E下降更多，使φq减少，坚持不了φq恒定→电动机的转矩M和Mmax下降。为提高低频的转矩，采用提高U来提高M→U与f比值增大，不是原先恒定的比值，属于提高电压、补偿低频的调频调速控制，以提高电动机在低频时的M和Mmax。提高电压不能超越电动机的允许范围。当电压为恒定值后，转为恒功率调速。第三节电牵引系统调压调频(VVVF)是交流电动机的变频调速控制的根本原理。为实现VVVF变频调速，多采用交—直—交变频器。采用二极管整流将交流变成直流，再采用SPWM正弦脉宽调制逆变器，将直流变成可调频率的交流，以实现交流电动机的频率调速控制。SPWM控制可采用微机软件实现或大规模PWM集成块实现。采煤机上广泛采用微机软件实现。四、开关磁阻调速电动机原理开关磁阻调速电动机(简称SRD)主要由开关磁阻电动机〔简称SRM〕、功率变换器、转子位置检测器和控制器组成。第三节电牵引系统开关磁阻调速电动机(简称SRD)是80年代推出的新型无级变速系统，主要由开关磁阻电动机(简称SRM)、功率变换器、转子位置检测器和控制器组成。第四节链牵引机构牵引链3绕过自动链轮1和导向链轮2，两端分别固定在保送机上下机头的拉紧安装4上。自动链轮转动，经过牵引链与自动链轮啮合驱动采煤机沿任务面挪动。自动链轮逆时针方向旋转时，牵引链从右段绕入——左段链拉力P1，右段链拉力P2，采煤机牵引力P=P2-P1采煤机P力作用下，抑制阻力向右挪动。当自动链轮顺时针方向旋转时，采煤机向左挪动。第四节链牵引机构根据链轮安装位置不同，分立式链轮和程度链轮。立式链轮吐链方便，程度链轮的牵引链容易堆积，呵斥牵引链在链轮处被卡死，冒落矸石易进入程度链轮，产生严重磨损和脱链景象——广泛采用立式链轮。链牵引特点：①强度高，承载才干大，满足采煤机增大牵引力和提高牵引速度的要求。②链牵引依托链轮齿和链环相啮合，任务较可靠。③牵引链运用寿命长，普通可用6个月以上。断链后用衔接环衔接，非常方便。④牵引链节距较大，当链轮作等速运转时，牵引链相对链轮的挪动周期性变化→产生动载荷。第四节链牵引机构链牵引机构组成：矿用牵引链、链轮、链接头和紧链安装等。一、牵引链采煤机和刨煤机的牵引链都采用高强度(C级或D级)矿用牵引链，23MnCrNiMo优质合金钢经编链成型后焊接而成。牵引链已规范化，GB/T12718-91<矿用高强度圆环链>对牵引链的型式、根本参数和尺寸、技术要求、实验方法等都作了规定。第四节链牵引机构在选用牵引链时，进展平安系数校核～3.5s——实验负荷，kN；P2max——紧边牵引力的最大拉力，它取决于紧链方式，kN。第四节链牵引机构为制造和运输方便，圆环链普通做成适当长度、由奇数个链环组成的链段。运用时将链段用链接头接成所需长度。处置断链事故时也需用链接头衔接。对链接头要求：外形尺寸与圆环链相差不多，强度不低于链环，装拆方便，运转中不会自行脱开。链接头用65Mn等优质钢制造，并经严厉的质量检验。二、链接头第四节链牵引机构三、链轮圆环链链轮几何外形比较复杂。链轮齿数Z，内接多边形边数为2Z，边长(t+d)和(t-d)。链轮旋转一周，绕入的圆环链长度为Z(t+d)+Z(t-d)=2Zt。圆环链缠绕到链轮上后，平环链棒料中心所在的圆称为节圆(直径为D0)，各中心点的连线在节圆内构成了一个内接多边形。采煤机平均牵引速度m/minvq——牵引速度，m/min；Z——链轮齿数；t——牵引链节距，mm；ns——链轮转速，r/min第四节链牵引机构链牵引缺陷：牵引速度不均匀，致使采煤机负载不平稳。当平环进入啮合区α角(α=2π/Z)范围内时，链轮与平环开场啮合，链轮槽推进平环。牵引速度(0≤φ≤α/2)第四节链牵引机构牵引速度(0≤φ≤α/2)(α/2≤φ≤α)当φ=α/2时牵引速度有极大值，当φ=α时牵引速度有极小值。齿数越少，速度动摇越大。井下空间限制，自动链轮的齿数普通为5～8。第四节链牵引机构齿数越少，速度动摇越大。井下空间限制，自动链轮的齿数普通为5～8。(0≤φ≤α/2)第四节链牵引机构四、牵引链的固定与张紧牵引链经过紧链安装固定在保送机两端。紧链安装产生的初拉力可使牵引链拉紧，并可缓和因紧边链转移到松边时弹性收缩而增大紧边的张力。牵引链紧链安装有弹簧紧链安装和液压紧链安装。1.弹簧紧链安装1-顺链管；2-导向链轮；3-弹簧；4-卡链销；5-压板；6-保送机机头(或机尾)；7-牵引链第四节链牵引机构1-牵引链；2-导向链轮；3-液压缸；4-截止阀；5-减压阀；6-单向阀；7-平安阀任务原理：牵引链1绕过导向链轮2，经过衔接环和液压缸3衔接采煤机向右任务，右端牵引链张紧力使平安阀7超越调定值→液压缸缩回。采煤机左端牵引链的预紧力(初张力)由定压减压阀5的调定压力值决议，并使左端液压缸活塞杆伸出。2.液压紧链安装第四节链牵引机构采煤机继续向右端牵引，非任务边张力逐渐添加，当左端液压缸的压力值添加到平安阀调定值时，平安阀动作，液压缸收缩，导向链轮2右移，用液压缸的行程补偿牵引链的弹性收缩——限制非任务边张力添加。液压紧链安装优点：非任务边坚持恒定张力，初张力(预紧力)大小由定压减压阀调定值决议。任务过程中非任务边张力由平安阀整定值决议。采煤机向强力化、重型化及大倾角开展，装率增大到2000kW，牵引力到达600～1000kN——牵引链不能满足要求，且牵引链一旦断裂，其储存的弹性能被释放，严重危及人身平安→无链牵引机构。第五节无链牵引机构无链牵引优点：①取消任务面牵引链，消除断链和跳链伤人事故，任务平安可靠；②同一任务面可同时运用多台采煤机，降低消费本钱，提高任务效率；③牵引速度脉动比链牵引小，采煤机运转较平稳。链轨式虽然也是链条，但强度余量较大，弹性变形对牵引速度影响较小；④牵引力大，能顺应大功率采煤机和高产高效的需求；⑤取消链牵引的张紧安装，使任务面切口缩短。对底板起伏、任务面弯曲、煤层不规那么等顺应性加强；⑥顺应采煤机在大倾角(可达54°)条件下任务，利用制动器使采煤机防滑问题得到处理。第五节无链牵引机构问题：①加强保送机本身构造，运用和管理中坚持平直度；②齿轮、齿轨或销轴在啮合传动中传送力很大，且起支点作用，磨损加快——材质和热处置要求较高，构造上要能快速改换；③为顺应采煤机在推移中程度和垂直方向的倾斜，仍能保证正确的啮合，在销轴座或齿轨之间的衔接方式上留意可调性，同时留意溜槽的衔接强度；④无链牵引机构使机道宽度添加约100mm，提高了对支架控顶才干的要求。无链牵引机构类型：齿轨式无链牵引机构、销轨式无链牵引机构、链轨式无链牵引机构。第五节无链牵引机构第五节无链牵引机构一、齿轨式无链牵引机构按行走轮方式不同分为销轮-齿轨式和齿轮-齿轨式无链牵引机构。销轮-齿轨式无链牵引机构齿轨分长齿轨和短齿轨。长齿轨固定在保送机挡煤板上，随溜槽弯曲。短齿轨(调理齿轨)活装在两节长齿轨之间。长齿轨两端各有椭圆形孔，短齿轨两端的销轴装在此孔中。第五节无链牵引机构二、销轨式无链牵引机构齿轮-销轨式和链条-销轨式。销轨长度=溜槽长度/2，销轨接口与溜槽接口相互错开。当溜槽在垂直方向弯曲α角时，销轨间只弯曲α/2。第五节无链牵引机构三、链轨式无链牵引机构1-采煤机行走部；2-驱动链轮；3-牵引链；4-链轨架；5-挡板；6-导向滚轮；7-底托