PAGE35-中國礦業(yè)大學(xué)成教學(xué)院畢業(yè)論文說明書煤礦常閉互鎖風(fēng)門組自動控制系統(tǒng)引言此次我們所設(shè)計了煤礦常閉互鎖風(fēng)門組自動控制系統(tǒng)，是因為礦井風(fēng)門在整個煤礦系統(tǒng)中有著不可取代的作用，是井下通風(fēng)安全的保障。煤礦常閉互鎖風(fēng)門組是煤礦礦井下通風(fēng)安全管理的主要設(shè)施之一。其作用是避免進風(fēng)系統(tǒng)和回風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)流短路，同時有不影響進、回風(fēng)系統(tǒng)間的過車和行人。而煤礦常閉風(fēng)門組的自動控制是保證常閉風(fēng)門組互鎖有不影響過車和行人的唯一手段（手動控制難以保證其安全性）。也是煤礦現(xiàn)代化和自動化的標志之一。本次畢業(yè)設(shè)計，只是筆者將三年的所學(xué)致之所用，設(shè)計的產(chǎn)品也并非完美。隨著現(xiàn)代新技術(shù)的發(fā)展，智能技術(shù)的應(yīng)用，越來越多的智能產(chǎn)品的層出不窮，我們的生活不斷的變化著，科學(xué)的利用世界所賦予我們的一切來完善我們生活，從而使我們的明天更美好。目錄第一章系統(tǒng)介紹………1第二章PLC控制系統(tǒng)介紹……………23第三章電機的選用……第四章液壓泵…………第五章液壓控制閥……第六章液壓缸…………第七章液壓油…………第八章連接件的說明…………………第九章電源控制………第十章計算證明………第十一章參考文獻………1系統(tǒng)介紹1.1選用液壓系統(tǒng)的原因在這次畢業(yè)設(shè)計中之所以使用液壓系統(tǒng)作為主動力，是因為液壓傳動與機械傳動、電氣傳動相比，液壓傳動有以下優(yōu)點：液壓傳動的各種元件，可以根據(jù)需要方便、靈活地來布置；重量輕、體積小、運動慣性小、反應(yīng)速度快；操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速（調(diào)速范圍達2000：1）；可自動實現(xiàn)過載保護；一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對運動面可以自行潤滑，使用壽命長；很容易實現(xiàn)直線運動；容易實現(xiàn)機器的自動化，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)更高程度的自動控制過程，而且可以實現(xiàn)遙控。1.1.1液壓傳動的主要缺點及克服方法當(dāng)然液壓傳動也是有一定的缺點的，下面將針對主要的缺點只出在實際設(shè)計中的注意事項和改良措施：1、由于流體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄露不僅污染場地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。故在選用液壓元件時經(jīng)過詳細計算其動力完全能達到開啟風(fēng)門的要求；選用液壓油的時候，采用了礦井專用阻燃液壓油，所以其安全性能完全復(fù)合礦井的條件要求。2、工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很底的溫度條件下工作。因為兩道風(fēng)門之間的溫度在四季之中變化不是太大所以對此系統(tǒng)影響不明顯。3、液壓元件的制造精度要求較高，因而價格較貴，但考慮到系統(tǒng)帶來的安全性，和所用的地方是現(xiàn)代化大型礦井。4、由于液體介質(zhì)的泄漏及可壓縮性能影響，不能得到嚴格的定比傳動。在選用各個元件時已經(jīng)將其各種損失因數(shù)計算再內(nèi)了，所以可以達到較穩(wěn)定的傳動比。5、液壓傳動出故障時不易找出原因；使用和維修要求有較高的技術(shù)水平。此系統(tǒng)中的液壓元件并不是太多，所以維護起來比較容易，只要做到定期檢查，可保證系統(tǒng)的安全性能。1.2電路和控制系統(tǒng)所用的電源是礦井專用電源380V、127V，由礦井隔爆開關(guān)控制電機和PLC控制器的電源。井下專用電動機為動力源，由泵、閥、液壓缸和液壓輔助元件所組成的液壓系統(tǒng)控制風(fēng)門的開啟和關(guān)閉。在這個系統(tǒng)中只能是反向風(fēng)門才能實現(xiàn)整個動作過程。2PLC控制系統(tǒng)介紹2.1PLC控制常閉互鎖風(fēng)門組的優(yōu)點井下風(fēng)門是一種開啟頻繁的控風(fēng)設(shè)備，其控制系統(tǒng)的可靠性是影響其廣泛使用的關(guān)鍵因素。采用SIEMENSS7-200PLC，由于其具有結(jié)構(gòu)緊湊，擴展良好，指令強大，可靠性好等特點，對于提高煤礦常閉風(fēng)門組的自動控制系統(tǒng)運行的性能和可靠性有很大的幫助。2.2煤礦常閉風(fēng)門組的特點在煤礦進，回風(fēng)系統(tǒng)間需要過車行人的時候，必須開設(shè)一條巷道和設(shè)置一組常閉風(fēng)門組（兩道風(fēng)門為一組），如圖1所示圖1常閉風(fēng)門組示意圖FM1—常閉風(fēng)門1；FM2—常閉風(fēng)門2；……表示風(fēng)門開啟狀態(tài)左側(cè)為進風(fēng)系統(tǒng)（高風(fēng)壓區(qū)），右側(cè)為回風(fēng)系統(tǒng)（底風(fēng)壓區(qū)），當(dāng)FM1和FM2都開啟的時候，則形成進風(fēng)與回風(fēng)系統(tǒng)短路，是造成煤礦通風(fēng)系統(tǒng)不安全的重大隱患，必須杜絕。所以我們在老師的知道和幫助下設(shè)計了風(fēng)門互鎖安全系統(tǒng)，其常閉風(fēng)門組可能的運行狀態(tài)如表1所示表1常閉風(fēng)門組可能的運行狀態(tài)FM1FM2風(fēng)流阻力運行狀態(tài)安全性關(guān)關(guān)∞常態(tài)安全開關(guān)∞閉鎖安全關(guān)開∞閉鎖安全開開0短路不安全為了實現(xiàn)常閉風(fēng)門組的正常運行，杜絕短路，必須設(shè)置自動控制。2.3常閉風(fēng)門組的自動控制系統(tǒng)組成常閉風(fēng)門組的自動控制系統(tǒng)由PLC可編程控制器、傳感器和風(fēng)門執(zhí)行機構(gòu)組成。PLC可編程控制器SIEMENSS7–200（224CPU），14I/O輸入、10繼電器的設(shè)置如圖1所示。I0.0、I0.1、I0.2、I0.3為OMRON光電開關(guān)，分別設(shè)在FM1和FM2的兩側(cè)，用來檢測兩道風(fēng)門前后的過車行人情況；I0.4、I0.5、I0.6、I0.7為OMRON接近開關(guān)，分別檢測FM1和FM2的開、關(guān)到位情況。PLC與各傳感器的連接以及控制風(fēng)門執(zhí)行機構(gòu)的能流輸出如圖2所示。圖2PLC控制器、各傳感器和能流輸出的連接示意圖其中I0.0~I0.7與圖1的I0.0~I0.7一一對應(yīng)：Q0.0、Q0.1對應(yīng)FM1的開、關(guān)能流輸出：Q0.2、Q0.3對應(yīng)FM2的開、關(guān)能流輸出；Q0.4、Q0.5對應(yīng)FM1和FM2的開、關(guān)到位顯示（關(guān)為0，開為1）和開關(guān)過程閃爍顯示（0.5s為0，0.5s為1）。2.4常閉風(fēng)門組的自動控制邏輯分析常閉風(fēng)門組的自動控制邏輯要求作到兩道風(fēng)門閉鎖不短路，同時又不影響過車或行人。下面就PLC的編程控制特點詳細敘述如何實現(xiàn)其自動控制。過車或行人的信號檢測采用中斷方式檢測I0.0~I0.3的過車或行人信號。I0.0~I0.3各對應(yīng)一個中斷事件，執(zhí)行一個中斷程序。中斷程序中建立其鏡像變量VB10（Byte）相“或”保存檢測到的信號，VB10的底4位與I0.0~I0.3一一對應(yīng)。中斷程序相“或”運算如下；I0.0ORVB10.0→VB10.0中斷事件1，中斷程序1I0.1ORVB10.1→VB10.1中斷事件3，中斷程序2I0.2ORVB10.2→VB10.2中斷事件5，中斷程序3I0.3ORVB10.3→VB10.3中斷事件7，中斷程序4采用中斷程序相“或”運算的目的是將其信號保存在鏡像變量中，從而不丟失任何一道門的過車或行人信號，因為I0.0~I0.3只有在所監(jiān)測的位置有過車或行人為1（執(zhí)行中斷程序），過后馬上為0。I0.0~I0.3每檢測到一次信號，則執(zhí)行一次中斷程序。2．FM1開啟FM2閉鎖根據(jù)VB10，若VB10.0或VB10.1為1，說明FM1處于過車或過人：若滿足開門條件（既FM1是關(guān)閉的〈I10.4=1〉，F(xiàn)M2也是關(guān)閉的〈I0.6=1〉，且風(fēng)門開啟標志VB100=0），則置位FM1的開門能流輸出（Q0.0=1，開門）并保持能流輸出，同時置位風(fēng)門開啟標志VB100（VB100≠0，避免在FM1的開啟期間，F(xiàn)M2的開啟條件也滿足，兩道風(fēng)門同時打開而短路，既實現(xiàn)FM2的閉鎖）。風(fēng)門到位后，馬上復(fù)位FM1的開啟能流輸出（既Q0.0=0，開門停止），同時啟動定時器延時，延時到則置位FM1的關(guān)門能流輸出（Q0.1=，關(guān)門）并保持能流輸出；若延時期間仍有過車或行人信號，則復(fù)位定時器（即定時重新定時），確保沒有過車或行人后且延時時間到，則置位關(guān)門能流輸出（Q0.1=1，關(guān)門）；關(guān)門期間，若再檢測到FM1處的過車或行人信號，則再打開FM1，延時后再關(guān)門，直到關(guān)門到位。關(guān)門到位時，應(yīng)立即復(fù)位關(guān)門能流輸出（Q0.1=0，關(guān)門停止），清除相關(guān)變量和處理過的信號并復(fù)位開門標志 VB100=0。值得注意的是：開門期間，開門到位或關(guān)門期間，都應(yīng)復(fù)位VB10.0和VB10.1，即令：VB10.0=0VB10.1=0因為本次開門請求已經(jīng)滿足，不在保留。若不滿足上述開門條件，說明或者FM1處于開啟狀態(tài)，或者FM2處于開啟狀態(tài)，這兩種情況都不能再開啟FM1。3．FM2開啟FM1閉鎖根究VB10，若VB10.2或VB10.3為1，說明FM2處于過車或行人：若滿足開門條件（即FM1是關(guān)閉的〈10.4=1〉，F(xiàn)M2也是關(guān)閉的〈I0.6=1〉，且風(fēng)門開啟標志VB100.0=0），則置位FM2的開門能流輸出（Q0.2=1，開門）并保持能流輸出，同時置位風(fēng)門開啟標志VB100（VB100≠0，避免在FM2的開啟期間，F(xiàn)M1的開啟條件也滿足，兩道風(fēng)門同時打開而短路，即實現(xiàn)FM1的閉鎖）。風(fēng)門到位后，馬上復(fù)位FM2的開啟能流輸出（即Q0.2=0，開門停止），同時啟動定時器延時，延時到則置位FM2的關(guān)門能流輸出（Q0.3=1，關(guān)門）并保持能流輸出；若延時期間仍有過車或行人信號，則復(fù)位定時器（即定時重新定時），即確保沒有過車或行人后且延時時間到，則置位關(guān)門能流輸出（Q0.3=1，關(guān)門）；關(guān)門期間，若再檢測到FM2處的過車或行人信號，則再打開FM2，延時后再關(guān)門，直到關(guān)門到位。關(guān)門到位是，應(yīng)立即復(fù)位關(guān)門能流輸出（Q0.3=0，關(guān)門停止），清除相關(guān)變量和處理過的信號并復(fù)位開門標志VB100=0。值得注意的是：開門期間，開門到位或關(guān)門期間，都應(yīng)復(fù)位VB10.2和VB10.3，即令：VB10.2=0VB10.3=0因為本次開門請求已經(jīng)滿足，不再保留；若不滿足上述開門條件，說明或者FM1處于開啟狀態(tài)，或者FM2處于開啟狀態(tài)，這兩種情況不能再開啟FM2。4．同時檢測到過出或行人信號的處理若同時檢測到FM1和FM2處都有過車或行人信號，且兩道門都是關(guān)閉的，則需要根據(jù)當(dāng)時程序運行所處的位置，可能先開FM1，也可能先開FM2，F(xiàn)M1和FM2沒有設(shè)置優(yōu)先級。2.5結(jié)論根據(jù)上述控制邏輯分析，可編程系統(tǒng)控制程序流程，即在PLC（SIEMENSS7—200）上編制梯形圖。實現(xiàn)了常閉風(fēng)門組兩道風(fēng)門的相互閉鎖，同時又不影響正常的過車或行人，且控制系統(tǒng)的運行性能和可靠性都得到了較大的提高。3電機的選用3.1三相異步電動機基本概述異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維修方便，運行可靠以及造價較低等優(yōu)點，并且具有較高的效率以及接近恒速的負載特性，能適應(yīng)大多數(shù)生產(chǎn)機械的驅(qū)動要求，因此，是目前各種電動機中產(chǎn)量最大，應(yīng)用范圍最廣的一種電動機。在一般環(huán)境條件下，作一般用途使用的三相異步電動機具有標準功率等級和標準安裝尺寸，稱為三相異步電動機的基本系列。我國目前產(chǎn)品有Y（IP44）、Y（IP23）等系列。為滿足各種特殊使用要求，在基本系列基礎(chǔ)上做某些局部改變，或與其它機件聯(lián)結(jié)成一整體，或為特殊環(huán)境需要在電氣或結(jié)構(gòu)方面做若干更動而形成派生系列。如YX系列高效率三相異步電動機，YR系列繞線轉(zhuǎn)子電動機，YD系列變極多速電動機，YB系列隔爆異步電動機等。專用系列電動機不是從基本系列派生的，其外形及結(jié)構(gòu)安裝形式等與基本系列不同，是按使用要求專門設(shè)計的電動機。例如，冶金及起重用三相異步電動機，煤礦采掘工作面設(shè)備用各類隔爆電動機。本系統(tǒng)因工作環(huán)境條件，選用YB132M1—8隔爆電動機。電機的技術(shù)數(shù)據(jù)功率kW型號電流（A）轉(zhuǎn)速r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流額定電流最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩重量（kg）4YB132M1-89.49602.06.52.090YB系列隔爆型三相異步電動機為全封閉自扇冷式，它是Y系列（IP44）的派生產(chǎn)品，是全國統(tǒng)一設(shè)計取代BJ02系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品。該系列從80~355共13個機坐號，共107個規(guī)格，額定功率0.55~315kW。其功率等級和安裝尺寸的對應(yīng)關(guān)系、額定頻率、同步轉(zhuǎn)速、工作制、結(jié)構(gòu)及安裝型式、噪聲與振動標準均與Y系列（IP44）相應(yīng)規(guī)格基本相同，并符合DIN42673標準。電動機主體外殼防護等級為IP44或IP54，接線盒為IP54，電動機額定電壓為220、380、660、220/380、380/660V。由于結(jié)構(gòu)特征不同，電動機外形尺寸與Y系列（IP44）稍有差異，使用環(huán)境溫度及海拔高度與Y系列相同。電動機采用F級絕緣，但溫升按B級考核。YB132M1—8隔爆電動機外形尺寸機座號安裝尺寸(mm)外行尺寸(mm)HABCDEGKABADACHDL132M1322161788938803312280240265470550YB132M1—8隔爆電動機外形圖該系列電動機符合GB3836.1—83《爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備—通用要求》和GB3836.2—83《爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備—隔爆型電氣設(shè)備“d”》的規(guī)定。電動機隔爆結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計均按IEC79—1、BS4683和DIN50018及VED0170/0171的規(guī)定制造。電動機制成隔爆型，適用于有爆炸性氣體混合物存在的場所。當(dāng)隔爆等級為EXdI時，適用于甲烷或煤塵爆炸性混合物存在的采掘工作面。電動機冷卻方式按IEC34—和BS4999的規(guī)定為IC0141。4液壓泵4.1葉片泵的說明在選用的液壓泵的時候，通過詳細的計算采用YB1系列葉片泵就能達到系統(tǒng)所需要的力學(xué)性能。下面就其工作原理作出詳細說明。葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、流量均勻、噪聲小、壽命長等優(yōu)點；但吸入特性不太好，對油液的污染比較敏感，制造工藝要求也較高。葉片泵根據(jù)每轉(zhuǎn)次數(shù)不同，分為雙作用和單作用式兩大類。一般葉片泵的工作壓力為7MPa，高壓葉片泵的工作壓力可達25~32MPa。泵的轉(zhuǎn)速范圍一般在600~1500r/min。雙作用葉片泵一般為定量泵，單作用葉片泵一般為變量泵。葉片泵廣泛應(yīng)用在機床、工程機械、船舶、壓鑄機和冶金設(shè)備中。4.2YB1系列葉片泵YB1系列葉片泵為中壓、雙作用、定量葉片泵，通常說的“方形葉片泵”指的是這種泵。YB1型是廣州機床研究所組織聯(lián)合設(shè)計組設(shè)計的新型更新?lián)Q代產(chǎn)品，它取代了老型號YB型葉片泵。YB1系列葉片泵設(shè)計為浮動配油盤，用來補償軸向間隙，不會產(chǎn)生壓力升高而軸向間隙增大，容積效率降低的現(xiàn)象。在結(jié)構(gòu)、制造工藝、技術(shù)性能等方面，比YB型葉片泵更合理、優(yōu)越。它不僅有單級泵，還可按需要任意組合成雙聯(lián)泵，公稱壓力為6.3MPa；公稱流量為2.56~100mL/r。這種葉片泵可廣泛用于各類機床、冶金設(shè)備、塑料注射機和各種中、低壓的液壓傳動系統(tǒng)中。這里我們選用YB1—10型號的葉片泵。YB1單葉片泵結(jié)構(gòu)YB1—10葉片泵的技術(shù)參數(shù)型號規(guī)格排量（mL/r）壓力（MPa）轉(zhuǎn)速（r/min）容積效率（%）驅(qū)動功率（kW）重量（kg）YB1—10106.3960≥882.39YB1—10型號的葉片泵的外行尺寸如圖YB1—10葉片泵的尺寸參數(shù)LL1L2BB1HSD1D2dd1Ctb18698384520145110φ90dcφ128φ20dφ11521.95此種型號的葉片泵適合在井下使用，5液壓控制閥5.1液壓閥的選用在液壓系統(tǒng)中液壓控制閥有很重要的作用，這里我們要求系統(tǒng)的安全性和控制方向，所以選用了溢流閥和電磁換向閥。下面分別對這兩種閥做出說明：5.1.1溢流閥溢流閥是壓力控制閥是控制系統(tǒng)中壓力的閥類，溢流閥的主要用途有以下兩點：一是用來保持系統(tǒng)或回路的壓力恒定（如在節(jié)流條素系統(tǒng)中，用以保持泵的出口壓力恒定）；二是在系統(tǒng)中作安全閥用，在系統(tǒng)正常工作時，溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)，只是在系統(tǒng)壓力大于或等于其調(diào)定壓力時才開啟溢流，對系統(tǒng)起過載保護作用。在本次設(shè)計的系統(tǒng)中我們選用YF3—10L型溢流閥，它的通經(jīng)為10mm，額定流量是63L/min，調(diào)壓范圍是0.5~6.5Mpa,卸荷壓力是0.45Mpa，重量是kg。以上數(shù)據(jù)能夠達到系統(tǒng)的要求。溢流閥外形尺寸5.1.2電磁換向閥現(xiàn)代液壓傳動的方向是采用電氣控制。通過電氣系統(tǒng)實現(xiàn)液壓化的手動。半自動和全自動的循環(huán)，這將使機器提高其完善性及自動化程度。連接電氣控制系統(tǒng)和液壓工作系統(tǒng)的是電磁操縱閥門，即電磁換向閥及電液換向閥。電磁換向閥簡稱電磁閥，是用電磁鐵操縱的小型四通換向閥。較大通經(jīng)的油路，順使用電磁閥和液動換向閥組成的電液換向閥。電磁閥一般用于控制導(dǎo)閥，通過手動按扭開關(guān)，限位開關(guān)，行程開關(guān)，壓力繼電器以及其它裝置的電氣信號，使電磁閥動作以進行油路卸載（將溢流閥的遙控口通回油箱）順序動作，以及改變油流方向。在此系統(tǒng)中我們選用三位四通O型滑閥機能電磁換向閥，其型號是：34DO-B6C-T三位四通電磁換向閥外形尺寸34DO-B6C-T基本尺寸公稱通經(jīng)尺寸（mm）mminABCKSTWC261/42597275.533.5272394934DO-B6C-T技術(shù)參數(shù)位數(shù)通路數(shù)公稱通徑流量L/min壓力MPa滑閥機能電磁鐵彈簧重量kgmmin3461/8714OH雙對5電磁換向閥結(jié)構(gòu)1-閥體；2-閥心；3-推桿；4-電磁鐵；5-對中彈簧當(dāng)兩端電磁鐵4都斷電時，滑閥2在兩端彈簧5推動下處于閥體1中間位置，滑閥將A,B,P,O各腔密封。當(dāng)右端電磁鐵通電時（此時左端電磁鐵斷電），電磁鐵推動右推桿及滑閥2向左移動，這時閥體內(nèi)各沉割槽與滑閥處于一定位置，P腔與A腔相通，與B腔密封，而B腔與O腔相通。反之，當(dāng)左端電磁鐵通電（此時右端電磁鐵斷電）推動左推桿及滑閥2向右移動，滑閥與閥體處于一定位置，這時P腔與B腔密封，而A腔與O腔相通。6液壓缸6.1液壓缸介紹液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，用來實現(xiàn)直線往復(fù)運動的執(zhí)行元件。其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，工作可靠，應(yīng)用廣泛。在這里我們根據(jù)工作條件的需要選擇雙作用液壓缸，單活塞桿液壓缸。這種液壓缸單邊有桿，雙向液壓驅(qū)動，雙向推力和速度不等。由以上條件所得此系統(tǒng)中選用HSG*01系列液壓缸。6.2HSG*01系列液壓缸HSG*01系列雙作用單桿活塞式液壓缸，是液壓系列中作往復(fù)直線運動的執(zhí)行機構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，裝拆方便，易于維修，可帶緩沖裝置及連接方式多樣等特點。它適用于機械、礦山機械、起重運輸機械及其它機械等。這類液壓缸是應(yīng)用較廣的一種16MPa液壓缸。這里我們選用HSGK01—100/dE型液壓缸，其活塞桿端為外螺紋桿頭耳環(huán)連接。這個標準的液壓缸的具體參數(shù)是：公稱壓力是16MPa，缸徑D為100mm，所用的傳動比是1.33，則桿徑d為50mm，最大行程s是800mm，具體尺寸將在裝配圖上表示出來，這里不在做詳細說明。其液壓缸外形是：活塞桿端部為耳環(huán)連接尺寸表Dφdd1RbL7L17L14L15L1H12-M1100127504550601106077340+S20M27×27液壓油7.1液壓油性質(zhì)說明液體傳動是以液體為工作介質(zhì)的流體傳動，包括液力傳動和液壓傳動。液壓傳動是主要利用油液壓力能的液體傳動。油液的主要物理性質(zhì)：0粘性油液在外力作用下，液層作相對運動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，叫做油液的粘性。摩擦阻力是油液粘性的表現(xiàn)形式，只有在運動時才出現(xiàn)粘性，靜止油液不出現(xiàn)粘性。粘性是油液的基本屬性。（2）壓縮性液體體積隨壓力變化而變化。在一定溫度下，每增加一個單位壓力，液體體積的相對變化值，稱為液體的壓縮性。相對氣體而言，液體壓縮性小，體積彈性系數(shù)大。（3）油液中的氣體對粘性及壓縮性的影響氣體以混入和溶入兩種形式存在油液中。溶入的氣體對油液的粘性及壓縮性基本上不產(chǎn)生影響；而油液中混有不溶解性氣體，對油液的粘性和表示油液壓縮性的體積彈性系數(shù)均產(chǎn)生影響，而且對后者的影響極大。液壓油在整個液壓系統(tǒng)中有著很重要的作用，它不僅是傳遞動力的主要介質(zhì)，而且對整個系統(tǒng)起到了潤滑保護作用。7.2液壓油的選擇選用液壓油、液需要考慮以下幾個因素：1．液壓系統(tǒng)所處的環(huán)境，既液壓設(shè)備在地下、水下、室內(nèi)、室外作業(yè)，或是處于溫度變化的寒區(qū)、嚴寒區(qū)；附近有無高熱源或火等。以便選用適當(dāng)品種的液壓油、液。2．液壓系統(tǒng)的工況，如油泵的類型；工作壓力、溫度；液壓元件使用的金屬、密封件和的性質(zhì)；系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時間和工作特點等。以便選用合適品種與系統(tǒng)的金屬、蜜蜂件和涂料相適應(yīng)，并選擇適宜的黏度。3．液壓油、液的性質(zhì)如液壓油、液的理化指標，使用性能和各類油液的特點。4．經(jīng)濟性即要綜合考慮液壓油、液的價格，使用壽命；以及液壓系統(tǒng)的維護，安全運行周期等各方面情況，著眼于經(jīng)濟效益好。通常，在液壓系統(tǒng)中油泵對液壓油的黏度和粘溫性能是最敏感的元件之一。因此，把滿足系統(tǒng)油泵要求作為選擇液壓油、液的重要依據(jù)。抗燃的液壓有都是合成油其中含有：有機酯、磷酸酯、有機硅等物質(zhì)。在煤礦的井下作業(yè)中首先想到是安全，所以在選用液壓油的時候一定要把抗燃性放在第一位。對液壓系統(tǒng)來說，在液壓油、液品種選擇適宜后，黏度的選擇具有決定的意義。如粘度選擇適當(dāng)，就可以提高系統(tǒng)的工作效率，靈敏度與可靠性；還可以減少溫升和降低摩擦，從而延長系統(tǒng)和元件的使用壽命。根據(jù)以上條件分析在此系統(tǒng)中我們選用HFAS液壓液。7.3HFAS液壓液HFAS液壓液是七十年代中期發(fā)展的一種含有化學(xué)添加劑的高水基抗燃液（或稱HWBF或HMC）。是呈透明狀的真溶液，或微乳化液，其中含水95%。通常，高水基液除95%的水以外，還要加少量的乳化劑、油性劑、抗磨劑、潤濕劑、氣相、液相防銹劑、抗泡劑、殺菌劑和稠化劑，以滿足液壓系統(tǒng)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、穩(wěn)定、容易處理。在葉片泵中，乳化液比合成溶液磨損小，微乳化液更小。而在柱塞泵中，它們均有良好的使用性能。高水基液使用添加劑的目的之一，是為了保持液體的pH在8~9.5之間。這有助于防銹和抵制細菌的繁殖。但是，高堿性侵蝕鋁、鎂、鋅、鍍鋅網(wǎng)和鎘。因此，在高水基液系統(tǒng)中應(yīng)避免使用這類金屬。高水基液不燃，無壓縮性，具有高的熱容和導(dǎo)熱性，冷卻效果好，一般系統(tǒng)運行溫度要比油的系統(tǒng)底。且黏度底、污物沉降快，價廉、僅是礦物油成本的1/5~1/10，無毒、無污染、易處理。但該液畢竟主要是水，因此使用溫度最好在4~50℃系統(tǒng)中所選用葉片泵的公稱壓力為6.3MPa，所以HFAS液可以滿足其使用要求。葉片泵最大吸入黏度是500~700mm2/s，該液壓液完全可以滿足其性能需要。7.4液壓油使用的注意事項在工作過程中，液壓夜的維護管理也很重要。在多數(shù)情況下，液壓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、塵土、金屬碎末、銹蝕粒子和水等污染物可能降低液壓油也、液的使用壽命。在液壓油液使用管理不當(dāng)中有85%是由液壓油液的污染老化引起的所以防止污染，加強液壓油、液的使用管理是一個重要的方面。根據(jù)液壓油、液的污染原因，為確保液壓系統(tǒng)清潔應(yīng)注意以下幾點：往油箱中灌油，按泵的類型進行過濾，嚴防雜質(zhì)進入油箱內(nèi)。安裝液壓管理路、油路塊要徹底清潔。液壓元件加工和安裝過程殘存的鐵削，金屬粉末，鐵銹等雜質(zhì)，如果未清晰干凈，就會帶入油中，隨著油流動，上述雜質(zhì)將會引起液壓元件的磨損，卡死和堵塞油路，嚴重甚至造成事故，因此安裝和運行前一定要進行清洗。換油、換液前保持系統(tǒng)的清潔。工作過程中保持油、液的清潔。7.5對過濾器的選擇濾油器用來濾除混在液壓油中的各種雜質(zhì)，使進入系統(tǒng)的油液保持一定的清潔度，從而保證液壓元件和系統(tǒng)可靠地工作。液壓油、液在使用中，應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求，選用不同過濾精度的濾油器。我們選用的液壓元件是葉片泵，查表得知過濾精度為25~100微米。所選用的液壓液不適合紙質(zhì)濾油器所以我們在吸油口安裝線隙式濾油器，這種濾油器的濾芯是用直徑0.4mm的銅絲繞成，依靠銅絲間的微小間隙濾除混入液體中的雜質(zhì)。其結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大，過濾精度比網(wǎng)式濾油器高，但是不易清洗。銅絲網(wǎng)為此過濾器的過濾元件，其理論上過濾精度是＜35微米的滿足了葉片泵的過濾精度要求。此濾油器適用與吸油管處過濾。線隙式濾油器1—發(fā)訊裝置；2—外殼；3—濾芯8連接件的說明8.1聯(lián)軸器聯(lián)軸器選用時，首先按工作條件選擇合適的類型；再按轉(zhuǎn)矩、軸徑和轉(zhuǎn)速選擇聯(lián)軸器的尺寸；必要時較核其薄弱件的承載能力。選擇及校核時，按最大轉(zhuǎn)距進行。由于在設(shè)計時最大轉(zhuǎn)距不易確定，故通常按計算轉(zhuǎn)距進行。Tc=KT，N·M式中T——公稱轉(zhuǎn)矩，N·M K——工作情況系數(shù)，查表可知：1.5~2.0在這里我們選用梅花形彈性聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器由兩個帶凸爪的、形狀相同的半聯(lián)軸器和彈性元件組成。梅花彈性元件置于兩半聯(lián)軸器凸爪之間，以實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。它能補償兩軸的相對偏移，能減振、緩沖，徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單，不用潤滑，承載能力較高，維護方便，但更換彈性元件時兩半聯(lián)軸器需沿軸向移動。它適用于連接兩共軸線，起動頻繁，正反轉(zhuǎn)變化，中速，中小功率傳動的軸系和要求工作可靠性高的工作部位。它不適用于重載及軸向尺寸受限制，更換彈性元件后兩軸線對中困難的部位。梅花形彈性元件的材料有橡膠、聚氨脂和鑄型尼龍三種材料價格幾乎是成倍的關(guān)系。根據(jù)工況條件選用。風(fēng)機、水泵、輕工、紡織等工作平穩(wěn)，載荷變化不大的機械可選用橡膠。這里我們選用GB272中的MLZ型——單法蘭型梅花形彈性聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器的規(guī)格是3，公稱扭矩是90~280N·M，許用轉(zhuǎn)速是9000r/min，軸孔直徑d是2~38，總長L是128~188，D=85，D2=60，s=3,彈性件型號MT3，D=125，質(zhì)量為2.5kg。單法蘭型梅花形彈性聯(lián)軸器外形8.2液壓缸與風(fēng)門的聯(lián)接在第六章中我們所選用的液壓缸為HSGK01—100/dE型液壓缸，其活塞桿端為外螺紋桿頭耳環(huán)連接。所以在與風(fēng)門的聯(lián)接并傳動動力處根據(jù)活塞桿端部的耳環(huán)設(shè)計出相應(yīng)的聯(lián)接器件。聯(lián)接件要用鑄件來加工起具體形狀，在這里根據(jù)拉動風(fēng)門的力道和需要的強度選用球墨鑄鐵，球墨鑄鐵的強度和韌性遠遠超過灰鑄鐵，并可與鋼媲美。球墨鑄鐵的牌號中QT表示“球鐵”。在這里我們選用的具體牌號為QT450—10這種鑄鐵的主要用途是：汽車和拖拉機的底盤零件，減速器，農(nóng)機具體及牽引架。其力學(xué)性能：牌號抗拉強度σMPa伸長率δ%硬度HB基本組織QT450—1045010160~210鐵素體球墨鑄鐵目前已成功地取代部分可鍛鑄鐵件、鑄剛件，也取代部分負荷較重但受沖擊不大的鑄剛件，因此用在這里適用。活塞桿端部耳環(huán)與其連接時候還需要圓柱銷，在這里圓柱銷起到了定位、聯(lián)接、安全作用。在選材是根據(jù)實際條件，要求圓柱銷抗剪切應(yīng)力，抗沖擊力，拆裝方便，定位精度高等方面的技術(shù)要求。這里我們選用小頭帶孔銷軸，根據(jù)GB882—86的技術(shù)要求來選擇制造合適的銷軸。其材料將選擇安全銷專用的50號鋼，熱處理后的硬度為30~36HRC。其具體尺寸將在零件圖上作出詳細說明。8.3液壓缸的固定液壓缸在此系統(tǒng)工作時候需要兩個自由度，所以在設(shè)計其固定件的時候要克服前后和上下的自由度，在克服前后自由度的時主要是固定好液壓缸缸頭處的耳環(huán)。所以我們設(shè)計了一個簡易的固定裝置來控制液壓缸前后的自由度，將此固定器安裝在墻體內(nèi)在重壓下牢固不動，在由其端部的連接頭與液壓缸缸頭處的耳環(huán)相接以達到固定作用。其材料選用灰鑄鐵，灰鑄鐵是應(yīng)用最廣的鑄鐵。由于它的顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）和片狀石墨所組成。由于石墨的存在賦予灰鑄鐵具有如下優(yōu)越性能：1．優(yōu)良的減振性，2．耐磨性好，3．缺口敏感性小。所選用的牌號為HT300，鑄件的壁厚為30~50mm,則查表GB5675—85可知其抗拉強度為230MPa.具體的形狀和尺寸由零件圖詳細表示出來。8.3.1液壓缸的支撐件在控制液壓缸上下的自由度時，我們設(shè)計了一個支撐液壓缸的裝置。具體形狀和尺寸有零件圖表示。下面介紹以下支撐件的選材，這個零件和上節(jié)所介紹的固定件都是很簡單的零件在技術(shù)方面沒有太多的要求，主要考慮其堅固性以達到這個系統(tǒng)力學(xué)性能，和滿足井下特殊條件中的性能要求。裝置固定液壓缸并接觸的一對軸瓦是用應(yīng)用最廣的灰鑄鐵制作，在上一節(jié)已經(jīng)對其作了詳細介紹，這里就不在說明。因為它所受的力不大所以選用的具體鑄鐵牌號為HT100，查表GB5675—85可知鑄件的壁厚為2.5~10mm，抗拉強度是130MPa。兩軸瓦連接處是由長銷聯(lián)接，固定是用標準件的螺絲、螺母固定。在零件圖上具體表示出來，這里不在詳細介紹。軸瓦與液壓缸接觸的地方放有5mm厚的橡膠墊，這樣對液壓缸起到了保護、防滑作用。用直徑為10mm的鋼筋焊接作成的兩個三角架為支座的，支座與軸瓦是焊接在一起的。9電源控制9.1控制開關(guān)根據(jù)礦井條件狀況，選用礦用隔爆型開關(guān)。礦用隔爆型自動開關(guān)主要用于在煤礦井下采區(qū)變電所和各種安全性要求高的場所，控制保護交流50Hz、電壓380V至1440V低壓送電線路，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，自動切斷供電電源。其工作環(huán)境條件與礦用隔爆磁力起動器相同。開關(guān)外形本系統(tǒng)使用QC83—225（g2B）型真空磁力啟動器，這種開關(guān)是由國產(chǎn)CJZ—400/1140型真空接觸器代替空氣接觸器，用JDB—120（225）型綜合保護器代替JR—4型過流熱繼電器，其它部件原則不動。改裝后的開關(guān)技術(shù)指標遠遠超過原開關(guān)，且改裝費用不到同種規(guī)格真空磁力啟動器的1/3。改裝中用CJZ—200/1140型真空接觸器和DH1—3型隔離換向開關(guān)，更換原開關(guān)中的相應(yīng)元件；用JDB—120（225）型電動機綜合保護器代替JR4型熱繼電器。改裝后的電路圖如下：QCZ83—225（g2B）起動器原理接線圖QS—隔離換向開關(guān)；KM—真空磁力接觸器；JDB—120（225）型保護器；TC—控制變壓器；K—中間繼電器；KT—時間繼電器；SB1—停止按鈕；SB2—啟動按鈕；V—二極管；KL—漏氣繼電器本開關(guān)具有就地控制、遠方控制和連鎖控制。就地控制時，先把2—5連好，端子2和9分別接地；合上QS，TC二次有36V交流電，電動機綜合保護器JDB開始工作。同時控制器PLC也使用此36V電源。當(dāng)電網(wǎng)對地絕緣電阻大于漏電閉鎖整定動作植時，JDB3—4觸點閉合，解除閉鎖，為開關(guān)起動作好準備。運行中出現(xiàn)過載、短路、斷相故障時候，JDB綜合保護器動作，線圈KM失電，開關(guān)跳閘，起到了保護作用。使用真空開關(guān)的優(yōu)點是：1．真空介質(zhì)強度高，恢復(fù)快，熄弧能力強，分斷電流能力大，礦用真空接觸器可以分斷4500A短路電流，特別適合井下電動機頻繁點動和重載起動要求。2．真空電弧產(chǎn)生在密閉的真空管內(nèi)，不向外飛弧，使用特別安全。其防爆性能更好。3．真空電弧小，燃弧時間短，觸頭磨損小，因而使用壽命長。礦用真空接觸器的電壽命可達到6萬次。因真空觸頭幾乎沒有維修工作量，給維修、管理帶來很大方便。4．真空觸頭開距小（1~2mm），所以接觸器磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小，動作線圈功耗小，又沒有噴弧距離，故其體積小，重量輕。10計算證明10.1風(fēng)門的受力說明此系統(tǒng)選用的是平煤集團十礦井下中區(qū)下山處片盤的風(fēng)門為實例，此處為回風(fēng)巷。回風(fēng)壓強是P=515Pa,回風(fēng)截面積（風(fēng)門的面積）：A=2×3m2，所以回風(fēng)力是：F=PA=515×需要的拉力是：N=3090/COS30O=3568.1N根據(jù)液壓缸的行程長度在A處聯(lián)接如圖所示：液壓缸最底拉力是，F(xiàn)=N×3/0.4=26760.9N10.2液壓缸的受力分析液壓缸伸出速度和拉回速度計算。設(shè)活塞左、右兩端的有效作用面積分別為A1和A2，且A1>A2，若輸入液壓缸左、右兩腔的流量q相等，則活塞向右和向左運動的速度v1和v2分別為v1=q/A1×ηv=[4q/（π×D×D）]×ηv（m/s）v2=q/A2×ηv=[4q/π×（D×D）-（d×d）]×ηv（m/s）本系統(tǒng)液壓缸v1和v2的速度計算如下：v1=q/A1×ηvq—流量，V—排量，n—轉(zhuǎn)速，ηv—容積效率，ηv=90%D—液壓缸內(nèi)徑，d—活塞直徑，V=10m/r=0.1×10-5m3/q=（2πn/60）×V=[（2×3.14×960）]/60×0.1×10-5=0.0000988v1=q/A1×ηv=[4q/（π×D×D）]×ηv=4×0.0000988/（π×D×D）×90%=0.01132mv2=q/A2×ηv=[4q/π×（D×D）-（d×d）]×ηv=[4×0.0000988/3.14×（0.1×0.1-0.05×0.05）]×90%=（4×0.0000988/0.0235）×90%=0.015m若進入左、右腔的液壓力q相等，回油壓力p0≈0，則活塞向左和向右的的推力分別為：F1=p×A1×ηm=π（D×D）/4×p×ηm=[3.14×（0.1×0.1）/4]×6.3×106×90%=48960.4NF2=p×A2×ηm=[π（D×D）-（d×d）/4]×p×ηm=0.00588×6.3×106×90%=33339.6Np——液壓泵壓力，ηm——液壓缸的機械效率，由上兩式可以看出，F(xiàn)1>F210.3銷軸的剪切強度計算Q——銷受到的剪切力，A——銷的截面積τ=Q/A=24.480235KN×1/103/2×π/4×40×1/106=9.745MPa根據(jù)銷的剪切強度和礦井井下環(huán)境條件，選用50鋼，抗拉強度為750MPa參考文獻[1]段嗣福、段紫崗、史娛慈主編：《機械設(shè)計基礎(chǔ)》（第一版），中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1993。[2]楊長能、張興毅主編：《可編程序控制器（PC）基礎(chǔ)應(yīng)用》（第一版），重慶大學(xué)出版社，1993。[3]李景恩主編：《礦井供電》（第一版），煤炭工業(yè)出版社，1996。[4]何存興、張鐵華、主編：《液壓傳動與氣壓傳動》（第二版），華中科技大學(xué)出版社，2003。[5]徐之主編：《煤礦供電及其設(shè)備》（第一版），煤炭工業(yè)出版社，1993。[6]陳淑連、張愛淑、徐桂云主編《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》（第一版），中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1994。[7]鄧文英主編：《金屬工藝學(xué)》（第四版），高等教育出版社，2002。[8]袁世鷹主編《煤礦電工手冊》（修訂版），煤炭工業(yè)出版社，1994。[9]《機械設(shè)計師手冊》編寫組主編《機械設(shè)計師手冊》（第一版），機械工業(yè)出版社，1989。[10]馬玉貴、馬治武主編：《新編液壓件使用與維修技術(shù)大全》（第一版），中國建材工業(yè)出版社，1999。結(jié)束語目錄第一章總論11、項目名稱及承辦單位12、編制依據(jù)43、編制原則54、項目概況65、結(jié)論6第二章項目提出的背景及必要性81、項目提出的背景82、項目建設(shè)的必要性9第三章項目性質(zhì)及建設(shè)規(guī)模131、項目性質(zhì)132、建設(shè)規(guī)模13第四章項目建設(shè)地點及建設(shè)條件171、項目建設(shè)地點172、項目建設(shè)條件17第五章項目建設(shè)方案251、建設(shè)原則252、建設(shè)內(nèi)容253、工程項目實施33第六章節(jié)水與節(jié)能措施371、節(jié)水措施372、節(jié)能措施38第七章環(huán)境影響評價391、項目所在地環(huán)境現(xiàn)狀392、項目建設(shè)和生產(chǎn)對環(huán)境的影響分析393、環(huán)境保護措施……404、環(huán)境影響評價結(jié)論……………..……………42第八章勞動安全保護與消防441、危害因素和危害程度442、安全措施方案443、消防設(shè)施…………...45第九章組織機構(gòu)與人力資源配置461、組織機構(gòu)462、組織機構(gòu)圖46第十章項目實施進度481、建設(shè)工期482、項目實施進度安排483、項目實施進度表48第十一章投資估算及資金籌措491、投資估算依據(jù)492、建設(shè)投資估算49目錄TOC\o"1-2"\p""\h\z\u第一章總論 11.1項目概況 11.2研究依據(jù)及范圍 31.3主要技術(shù)經(jīng)濟指標 41.4研究結(jié)論及建議 4第二章項目建設(shè)的背景和必要性 62.1項目建設(shè)的背景 62.2項目建設(shè)的必要性 8第三章項目服務(wù)需求分析 11第四章項目選址與建設(shè)條件 134.1選址原則 134.2項目選址 134.3建設(shè)條件 144.4項目建設(shè)優(yōu)勢條件分析 15第五章建設(shè)方案 185.1建設(shè)規(guī)模與內(nèi)容 185.2總體規(guī)劃設(shè)計 195.3建筑方案 245.4結(jié)構(gòu)方案 265.5給水工程 275.6排水工程 295.7電氣設(shè)計 315.8暖通設(shè)計 34HYPERLINK\l"_Toc30084502