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论文方法大全-截齿截割性能实试验研究装置设计
时间:2021-04-22 12:30:59

  众所周知,现在的大型矿石煤岩等的开采发掘一般都采用破碎挖掘的方式来进行,即炸药爆破后进行机械挖掘。其中所用到的采掘机械大多数都是通过控制截割头上的截齿来进行矿石煤岩等物的破碎。因此,在开采矿石煤岩等物质的过程中有着很多影响截割的因素,例如截割阻力的大小变化、矿石煤岩等。而目前随着矿石煤岩等开采的深度的不断增加以及目前实验室截齿截割试验条件越来越成熟。因此,本论文对实验室截齿截割试验等一系列的截齿截割试验装置进行具体设计与试验研究,其中主要对截割试验台的机械部分进行了详细的的设计研究(包括对丝杠、电机、减速器等等)。

  工业的高速发展以至于对现在的各类设备要求不断提高。而目前已存在的掘进机主要通过与单体锚杆配合使用因此又被称作煤巷式机械掘进。并在我国范围内的到了广泛的使用。由于矿石煤岩体等具有结构复杂多变等很多不确定的因素,并且由于当前理论分析和经验计算等具有太多的局限性;因此,实验室的截齿截割试验台得到了广泛的使用,并且由于其测试结果可靠性较高,因此该类型设备可作为采掘工作性能中预测所用到的的有效手段。通过查找资料可知,目前影响截齿截割性能的主要因素有安装参数、运动参数、截齿材料等。本章内容从参考目前海内外已存在的各类型试验台研究现状出发,通过对截齿截割性能试验装置的各个系统进行分别的设计,从而对整体试验台进行设计研究。【1】

  1.2国内外截割试验台研究现状

  1.2.1国内研究成果

  1.2.1.1旋转式截割试验台

  图1-1为中国矿业大学教授刘送永老师在截煤理论的基础[2]上自主设计创新出来的新型煤岩截割试验台,该实验台主要被用在了采机滚筒上以及多类型截割头模拟试验中。该设备可以用来对8种几何尺寸所不同的锥形截齿来进行截割试验【1】,基于各类型尺寸大小所不同的截割试验上,且其锥角和截割扭矩大小和块煤率大小的变化关系呈现出一定的指数形式关系。【1】

  1-液压缸支架;2-推进油缸;3-推进导轨;4-电动机;5-联轴器;6-减速器;7-联轴器8-扭矩传感器;

  9-联轴器;10-轴承座;11-测力支架;12-压力传感器;13-试验滚筒;14-试验煤壁;15-齿轮-齿条机构;

  16-平移导轨;17-减速器;18-联轴器;19-液压马达

  图1-1截割试验台

  1.2.1.2直线式截割试验台

  在2006年,我国一工程技术大学(位于辽宁)教授丁仁政等人[3,4]基于已经存在的龙门刨床的基础上,创新改进了一台新型实验装置。其实物图如下图图1-2所示。该实验台可以采用两种不同类型的刀具(锥形截齿与刀型截齿)进行试验。同时可以对一些截割性能(例如载荷、比能耗等)进行具体的分析并统计。通过查看该实验台试验结果可知,这两种不同类型的截齿在实验室截割时,其相对应的载荷波动的大致趋势几乎相近;并且当切削深度等条件一致的情况下,锥形截齿所受到的载荷要远远大于同条件下刀型截齿所受到的载荷。在数据采集中,该实验装置可以通过高速摄影仪来对实验过程中的各类型照片进行详细的采集,这种采集方法的好处在于,在截割试验结束后,实验操作者可以通过观察视频回放来更加仔细直观的分析岩石截割过程。

  图1-2直线式截割试验台

  1.2.2国外截割试验台现状以成果

  国外的实验室截割试验台主要包括旋转以及线性两种类型的试验台。其发展现状具体如下:

  1.2.2.1线性截割试验台

  伊斯坦布尔技术大学的N.Bilgin教授等人联合设计。最终成功制造出了一台新型的截割试验台-线性试验装置(该实验室截割设备被简称为LCM)[5]其原理图如下图1-3所示:其刀具被固定横梁上,通过液压缸提供动力,从而使样品来回不断地做往复移动,达到了试验台的截割目的。其样品夹具池最大可以放置0.8×0.8×1m的样品。该实验台所配备的数据采集系统则由所对应的8个不同的独立通道所组成。

  1-切削深度调整油缸;2-切削深度调整横梁;3-三向力传感器;4-实验刀具;5-样品固定槽;6-侧向移动控制油缸;7-水平移动控制油缸;8-轴承

  图1-3线性截割试验台

  在美国的一所大学里,该学校的教授联合研制出来了一台截割试验台,其原理图如下图1-4所示,该试验台的工作原理和上一套实验装置(其实物图见图1)原理颇为相似,其工作时所能承受的负荷最大不超过27t。并且Abamaker等人[7]的试验结果一度表明:物料浸水时更容易进行截割,而且这个时候的一系列切割阻力都相对较小。

  1-侧向移动控制油缸;2-截割深度调整油缸;3-三向力传感器;4-切削深度调整横梁;5-齿座;6-截齿;7-岩石样本;8-样品固定槽;9-工作台;10-滑动导轨;11-液压油缸

  图1-4线性截割实验台

  1984年,由khair所研制的了小型试验台[8]其实物图如下1-5所示。.该试验台主要包括基座,基座上所设置物料样品的固定槽以及滚筒,其原理主要是通过控制系统对截割过程所产生的压力以及刀具旋转的速度等一系列的因素等进行调节。同时,由于该试验台受功率限制,因此该实验室装置并不能够区拟采煤机工作过程时切削深度与截齿外伸部分是否接近的实际工况。【1】

  图1-5旋转截割试验台

  1.3主要内容及章节安排

  为了解决目前截割过程中所存在的一系列实际需要解决的问题,本论文提供一种能够接近真实截割环境,的截割平台。内容主要包括以下几个部分:

  1、通过参考各类型文献,总结出来实验室截割试验台在国内外的发展现状。其中国内试验台有旋转式和直线式两种类型试验台;而国外试验台的研究成果主要包括线性试验台。

  2、对机械部分进行了详细的设计分析。其中主要包括对试验台支撑部分、各类型机械结构的调整机构以及岩石的夹具夹持部分进行了具体的分析并确定了具体的设计路线。

  3、对机械结构的调整机构(主要包括深度调整机构和间距调整机构)进行绘图,并对其关键机构部件进行了详细的计算说明。其主要包括电动机的计算选型、导轨滑块的计算设计、减速器的设计、截齿选型以及夹具设计和丝杠以及丝杠螺母的计算选型。

  4、对该装置的减速器结构进行建模。并叙述建模过程。

  5、对液压测控部分进行了简单的介绍。其中液压系统中主要包括对其原理的解释以及所用到的一些主要液压元件进行了列表以及简单的选型介绍,其中比例阀和补偿器等附有实物图。在测控系统中则主要对测控原理进行了简单的介绍,并对所需要用到的一些元件(主要包括传感器以及数据采集卡等)进行了简单的说明及附图。

  6、结论展望及论文致谢!

  第二章试验装置整体设计

  2.1截割装置整体设计

  通过任务书可以知道,最终要求需要设计出合理性的截齿截割试验装置。根据目前国内外对试验台的研究成果,本论文所设计的截割试验台将参考龙门刨床进行改制。本次设计的试验台的结构以及运动方式和龙门刨床十分相似。本论文主要对截割试验台的机械部分进行基本的设计。其原理图如图2-1所示:

  1-底座,2-支柱,3-横梁,4-深度调整机构,5-夹具,6-间距调整机构,7-平台,8-液压缸

  图2-1截割装置机械系统图

  从上图可以看到,该装置主包括你:底座、支柱以及横梁等结构组成。【9】其中支柱与横梁焊接在一块,并由螺栓固定在设备底座,整个设备底座呈T型结构,支柱固定在底座上,起到一定的支撑稳定的作用。其中底座、支柱与横梁等结构均选用Q235钢【9】

  2.2设计分析

  通过任务书我们可以知道,本文主要是在合理的范围内设计一台截齿截割试验装置即截齿截割试验台。其主要包括三大部分

  1、试验台骨架,其主要包括底座、支柱等结构。设备底座上安装岩石物料等移动导轨以及刀架移动的导轨,该两对导轨设置相互垂直且各自包括两条平行移动的导轨。【10】

  2、各类型调整机构,其中包括深度、间距等的调整。其中关于截割深度调整机构则由螺纹杆、丝杠、电机和上面所设置的移动横梁等所组成;而间距调整机构则由安装在下面的往复平台以及其上的导轨、装夹岩石的夹具等构成。

  3、岩石的夹具夹持部分,该部分结构主要对岩石等样品起到夹持固定的作用,从而保障在截割过程中的稳定。岩石的夹具部分主要由夹具台组成(夹具台主要由放置在中间的槽型台面和放置在两端的台肩所构成)。

  2.3具体设计路线

  2.3.1试验台支撑部分

  众所周知,任何机械结构的支持部分都对该机械有着最基础的作用,他相当于一个生命体的骨架。而该截割试验台的底座支撑设备则承担了其机械结构的所有重量。由图2-1可知该试验台支架主要包括了底座支柱横梁等结构。将横梁固定在支架上,并在横梁上安装其余的工作部件。从而实现试验台的上下左右的各方向截割运动。同时,通过参考原有的龙门刨床结构以及考虑到经济成本以及此次设计主要是截割试验台等原因,故选用角钢来安装框架并用来固定工作头。【11】支架如图2-2所示

  图2-2试验台支架

  2.3.2截割头

  由上图2-1中可以看到,该截割试验台的核心部位是其截割头。其主要由以下几部分组成提供动力的电动机、控制电机转速的减速器,主轴和负责安装固定截齿的夹持器具(该器具与主轴相连)所组成。其工作机理通过电动机提供截割运动所需要的动力,并通过减速器将电动机转速调节至刀具夹持机构所需要的速度从而来进行截割运动。具体如图2-3所示

  图2-3截割头

  2.3.3岩石夹具夹持部分

  随着柔性制造的发展,夹具设计也和以往传统相比变得更加复杂【12】。而该岩石装夹装置主要包括夹具台以及用来调节高度的夹具台高度调整两部分。其中夹具台包括了放置物料的槽型台面和用来固定物料两侧的台肩。这样可以保证岩石物料在被截齿截割的过程中固定不动,从而确保试验的精确度。其图如2-4所示

  图2-4岩石夹具台

  2.4本章小结

  该章节主要对该实验装置进行了整体的分析设计。其中主要包括三大部分:

  1、截割试验台支持部分,该部分主要设计了设备的底座支柱以及横梁结构等并画出了相应的二维结构示意图。

  2、该试验装置所用到的各种类型的调整机构,其中包括间距以及深度两种不同类型的调整机构。并对其截割头的部位进行了设计绘图。

  3、岩石物料的夹具夹持部分,其主要包括了夹具台以及相应的调整部分。主要作用便是用来固定物料。结构如上图2-4所示。

  

  

  第三章机械系统机构设计及部件计算选型

  3.1截割试验台机构设计

  该实验台调整机构主要由两部分组成,分别为深度调整机构以及间距调整机构【9】,其二维图分别如图3-1、图3-2所示。。

  1-手柄,2-传动轴,3-螺纹杆,4-丝杠,5-电机,6-横梁

  图3-1深度调整机构图

  1-往复平台,2-导轨,3-齿条,4-夹具,5-齿轮,6-调节手柄,7-锁紧器

  图3-2间距调整机构图

  由上述两图可知,该调节机构主要的运动部件以及相关功能支持部件为导轨、丝杠、电机以及齿条等。其中导轨丝杠主要用来保证滑块在其上可以进行稳定的运动,电机则为其运动提供基础的动力源。故本章节将详细对以上所列出来的运动部件以及电机等硬件做出详细的计算选型及其相关说明。

  3.2电动机的计算选型

  电动机的选择类型根据动力源以及实际工作条件所选,故根据该装置的实际工作情况,选用封闭式Y系列的三相异步电机。

  经分析丝杠工作时的扭矩M=7162.5N·mm,输出轴转速n=860r/min

  电动机扭矩与功率的关系式为:

   (3-1)

  上式3-1中

  P——功率;

  M——转矩;

  N——转速。

  代入计算得驱动滚珠丝杠工作时所需要的有效功率:

   (3-2)

  即有效功率:

  由《机械设计课程设计》该书中表2-2可查得:

  η1=0.99

  η2=0.97

  η3=0.99

  η4=0.97

  则传动总效率为:

   (3-3)

  联立3-1、3-2两式可得电动机所需功率为

  即所需功率

  Pd=0.7KW

  根据以上数据,通过查《机械设计课程设计手册》表16-1可知,可以选用三相异步电动机Y80M1,其额定功率P0=0.75KW.或者也可以选用型号为Y90S、Y80M2等三相异步电机。以上三相异步电机额定功率皆为:P0=0.75KW

  根据电机实际工作过程。并考虑到经济成本的一系列的问题,故最终选用型号为Y80M1的三相异步电机。其具体技术数据如下表3-1所示

  表3-1电动机技术数据

  电动机型号 额定功率/KW 满载转速/(r/min) 堵转转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩

  Y80M1 0.75 2830 2.2 2.3

  3.3导轨滑块的计算设计

  由实际情况可知,滑动导轨其自身的刚度等性质一定比接触刚度大很多。因此本节会对导轨进行自身静刚度【13】等的计算。通过查询《机械设计手册》可知,滑动导轨所受到的压强计算公式为:

  所受最小压强:

   (3-4)

  所受最大压强:

   (3-5)

  联立3-4、3-5两式可得其所受压强

  上式3-4、3-5中:

  F---------导轨所受到的集中力(N);

  M--------导轨所受到的颠覆力矩(N·mm);

  Pf--------导轨集中力所引起的压强(MPa);

  Pm-------颠覆力矩所引起的压强(MPa);

  a---------导轨宽度(mm);

  L---------动导轨长度(mm)。

  综上所述可得:

  基于以上公式可知对导轨压强有着很大的影响,具体分为一下三种情况:

  当<1时,,。其导轨中心与合力集中受力点的距离为。因此,在导轨设计中尽可能使<1。

  当=1时,,。此时导轨全部接触,且所受到的压强呈三角形式均匀分布。

  当>1时,导轨表面将会有一段距离不能够良好接触,在这种情况下必须得安装压板,其中安装压板的地方被称作辅助到柜面。

  综上所述,若想采用无压力的开式导轨,只需满足即可。

  导轨刚度选择

  导轨乃是由一种或多种金属或非金属制成,因此其精度、刚度以及其它一些特性(例如运动平稳性等特性)对该实验台结构的稳定有着很大的影响。由于本实验台乃是基于龙门刨床所改造的线性试验台,而龙门刨床上等多种机床的导轨一般所受压强最大不超过0.7MPa。结合其实用性以及成本等方面的考虑,因此,该试验台采用型号为GGB16AA的导轨。

  3.4截齿夹具设计

  根据实验台实际工作要求,对截齿设计等需满足以下几点:

  1、尽最大可能使截割头的安装满足所规定需要的排列要求;

  2、尽量使每一个截齿都能展现出最好的截割姿态;

  3、尽可能使每一个齿座以及相对应的截割头实现完美的配合。

  综合以上原因,再参考之前龙门刨床所用到的截齿截割头,因此该试验台将最终选用镐型齿型作为本实验台的截齿,【14】其具体型号为S150。

  其具体安装即通过将镐型截齿的齿柄固定于齿座中,随后齿座与之前已经设计好的截齿夹具相连接。这样一来,若我们想更换不同直径类型的截齿刀具时,只需要通过更换齿座即可达到更换目的。如此设计,结构相对简单且实用性更为广泛。而在该试验装置截割台中,主要使用三种截割角度所不同的截齿夹具。其分别为55°、50°和45°三种不同的类型。具体设计图如图3-3所示

  1-截齿,2-齿座,3-连接平板,4-套筒

  图3-3截齿安装原理图

  3.5丝杠与丝杠螺母

  滚珠丝杠是两种运动互相转化的最好的机构。因此在各类精密的工具机械中其主要用到的传动元件便是滚珠丝杠。其主要功能便是将直线运动与旋转运动互相来回转化,或是将轴向作用力与扭矩互相转换。

  该丝杠所具备的特点:其具有效率高、互相可逆性、摩擦阻力较小以及较高精度等一系列优点。本节介绍了丝杠副可靠性实验装置的基本工作原理【15】其从材料、热处理、制造、检查至出货。

  3.5.1丝杠所承受的静载荷强度

  众所周知,丝杠副即使是在低速运转时,我们也必须按照其所能承受的最大载荷来计算,最后以我们所算出来(即丝杠静载荷)为最终依据。通过查询资料可知,其具体计算公式如下:

   (3-6)

  在上式中

  --------丝杠载荷的性质系数;

  -------丝杠所承受的最大轴向载荷;

  ---------对丝杠硬度产生影响的影响系数且当时,

  3.5.2丝杠副所产生的疲劳强度

  对丝杠的选择,应根据其所需性能来确定使用。其计算公式如下所示:

   (3-7)

   (3-8)

  在上式(3-7、3-8)中

  L-------丝杠工作寿命,其一单位为,即;

  n-------丝杠转速;

  T-------丝杠使用寿命,一般来说,数控机床T=15000h;

  Fmax--丝杠所承受的最大轴向载荷;

  Fmin--丝杠所承受的最小轴向载荷。

  3.5.3丝杠螺母

  查询资料可知,选择丝杠螺母首先必须确定该丝杠的当量动载荷,即。其计算公式如下:

   (3-9)

  在已经与选好的丝杠中选出来与相近的(要求),从而初步筛选出来该实验台所选用的丝杠螺母。

  上式中:

  ----当量动载荷

  ----额定动载荷

  3.6减速器的设计计算

  电动机的输出转速=2830r/min,驱动滚珠丝杠工作时所需要的转速=860r/min,需要设计减速器来满足装置的需要,则其总传动比:

   (3-10)

  即总传动比:

  考虑到总传动比较小,考虑到减速器结构简单稳定的因素,根据扭矩和传动比选用直齿轮减速器。

  各轴转速:

  =2830r/min

  =860r/min

  各轴输入功率: (3-11)

   (3-12)

  各轴输入转矩:

   (3-13)

   (3-14)

  齿轮的设计计算

  考虑到直齿轮传动有着经久耐用,承载负载大等特点,因此方案最终选择了使用直齿圆柱齿轮的传动;其次考虑到减速器是较为常用的普通设备,因此选择其精度为7级[GB/T10095.1-2008]。由机械设计手册选择小齿轮材料40Cr调质,齿面硬度为280HBS,疲劳强度,。大齿轮材料为45钢调质硬度为240HBS,,;二者材料硬度差为40HBS。查表取,。

  由:

   (3-15)

   (3-16)

  计算可得:

  高速级传动齿轮以8级精度制造,取载荷系数K=1.5,齿宽系数。取,。小齿轮上的转矩。转速n2=860r/min。

  齿轮计算公式如下:

   (3-17)

  取d=42mm,小齿轮齿数Z1=21,Z2=69.

  模数:

   (3-18)

  齿宽:

   (3-19)

  取b1=35mm,b2=30mm

  查表取模数m=2,实际的d=Zm

  则中心距:

   (3-20)

   齿形系数YFa1=2.91, YFa2=2.52,YSa1=1.56,YSa2=1.76.

   (3-21)

   (3-22)

  经校准齿轮符合强度条件。

  传动轴的设计:

  选取40Cr调质钢为轴的材料,查表得C=101.

  根据公式计算:

   (3-23)

  可得:

  轴上有一个键槽,取d1=10mm

  45钢调质的弯曲强度疲劳极限,由于选择的是直齿轮和深沟球轴承,所以轴只受到径向力的作用,低速轴齿轮分度圆直径d1=42mm,齿轮作用在轴的轴向力:

   (3-24)

  齿轮作用在轴的径向力:

   (3-26)

  将电动机直接与高连轴通过联轴器连接,轴在垂直面上受到齿轮的圆周力,右侧支反力等于左侧支反力:

   (3-27)

  弯矩最大处在轴中点处:

   (3-28)

   (3-29)

  剪力图和弯矩图如下:

  图3-4低速轴受力示意图

  危险截面的弯矩:

   (3-30)

  危险截面的扭矩:

  抗弯截面系数:

   (3-31)

  根据第三强度条件:

   (3-32)

  代入数据计算可得:

  经校核符合强度条件。

  3.6.1箱体及零部件的设计

  箱体是用HT200铸造而成,其相关参数如表3-2:

  表3-2箱体数据

  表3-2箱体各部分尺寸数据

  3.7本章小结

  1、本章首先进行了介绍了该试验台的两大机构,其主要包括两大机构,即深度调整机构及间距调整机构,并介绍了其主要构成零件导轨、丝杠、电机等。

  2、通过查询《机械设计手册》对机构上所需电动机进行了计算选型,并在后面表格内附有该型号电动机的具体技术数据。

  3、对导轨滑块的设计,其具体包括对导轨工作时所受压强的计算以及对导轨精度的计算选型。并附有导轨实物图及原理图。

  4、对实验台所用到的截齿以及夹具的设计,其主要包括对截齿的选型安装(包括三种不同类型、不同角度的截齿齿座的设计)以及齿座的选型安装等。

  5、对丝杠的设计,首先介绍了丝杠的各类型及其对应的机械特性等,并列出来一些主要用途。随后对丝杠各性能进行了计算,其中包括对静载荷强度、运作时所产生的疲劳度以及相对应的丝杠螺母等。

  6、对减速器各零部件进行详细的计算选择,其中主要有低速轴、高速轴齿轮以及箱体等。

  第四章

  减速器的建模仿真

  4.1减速器零部件建模

  4.1.1齿轮建模

  首先根据已经确定的齿轮参数,进行齿轮建模。齿轮建模包括对输入轴与输出轴上面的两个齿轮。齿轮三维图如下图4-1(a,b)所示。齿轮建模完成后通过已经定好的中心距将两个齿轮的位置确定。

  图4-1a输入轴齿轮

  

  图4-1b输出轴齿轮

  4.1.2输出轴建模

  在齿轮建模并确定位置后,开始对轴进行画图建模。画轴时首先进行初步的画轴,其次确定输入轴与输出轴的轴承并进行校核。确定好轴承后将其固定于轴上,此时要保证靠近齿轮一边的轴承必须齐平。即对前面画好的轴进行相应的调整,调整好之后该减速器的轴系便建模完毕。其输出轴的三维图如图4-2所示:

  图4-2输出轴

  4.1.3箱体建模

  在确定好齿轮以及轴系之后,根据之前对减速器设计计算中的箱体数据,对箱体进行画图建模。其中箱体建模包括对机座以及机盖两部分进行建模。其三维图如下图4-3(a,b)所示:

  图4-3a机座

  图4-3b机盖

  4.2减速器总成建模

  完成减速器所需要的零配件建模后将其组装便完成了减速器的建模。其减速器总成三维图如下图4-4所示:

  图4-4减速器总成

  4.3本章小结

  本章节主要进行了对减速器的建模。其中主要三个部分:即齿轮、轴系以及箱体。

  齿轮主要包括两个分别是输入轴上与输出轴上所安装的齿轮;轴系主要包括输入轴与输出轴以及四个轴承;箱体则包括机座与机盖两部分。在对零部件建模完成后对其进行组装并附有总成图。

  第五章液压与测控系统

  5.1液压系统的主要元件

  液压部分则主要包括液压缸、柱塞泵等等一系列的辅助性元件。其具体组成元件及型号将在下表仔细列出:

  表4-1该装置液压元件及型号

  序号元件名称数量型号

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

  10

  11

  12

  13

  14

  15

  16

  17

  18

  19

  20 油箱总成

  液位计

  空气滤清器

  自封式吸油滤清器

  电机

  轴向变量柱塞泵

  先导式溢流阀

  双联齿轮泵

  高压路滤油器

  直动式溢流阀

  磁性集污器

  压力表开关

  抗震压力表

  单向阀

  囊式蓄能器

  压力传感器

  二通压力补偿器

  比例换向阀

  平衡阀

  液压缸 1

  1

  1

  2

  1

  1

  2

  1

  1

  1

  1

  2

  2

  1

  3

  1

  1

  1

  1

  1 YSYA-1

  YWZ-250T

  EP4-50

  TF-250x80F

  YB2-4-180L

  A11VO60DR/10R-NPC/12K01

  DB20-1-50/31.5

  CNB-E315

  QUI-E100×30DL

  DBDS10G10B/315/2

  NG-3

  KF-L8/14E

  YK-100(0~25Mpa)

  S20P1.0

  NXQ-L40

  JYB-KO-HAG

  ZDC25P-21/M

  DPZO-TE-371-L541

  LV-1090-V1

  CST3MT4/160/110/1500Z1X/B11HHUMTC

  C021624

  5.2测控系统的主要元件

  控系统主要由:电机、传感器等构。其中关于传感器的一些性能等参数在下表5-1中列出:

  表5-1传感器参数

  尺寸 400×400×180

  精度等级 0.5%线性误差

  输出型号 1mV/V

  工作温度 -20~+60°

  电缆 5m

  测量范围 Fx:500kN,Fy:500kN,Fz:500kN

  5.3液压缸计算选型

  在液压缸结构设计满足使用要求的情况下【16】所用到的油缸为非对称拉杆油缸。查资料可获得该油缸的额定压力以及最高压力。因此根据公式:

   = (4-1)

  初步计算可得:

   (4-2)

  其中=300KN,=16MPa,代入公式得:

  =187.5cm2

  因此选择内径160mm,杆径110mm的液压缸。

  由前面可知本实验装置所选用的技物料样品的长度为1000mm。因此考虑到其他原因等,选择行程1500mm的液压缸。

  随后,根据流量计算公式:

  可得:

  =380L/min。

  结合上面所计算出来的液压缸所需要满足的各项数据,因此最终选用性能较好的力士乐液压缸,其具体型号CST3MT4/160/110/1500Z1X/B11HHUMTCC021624。

  5.4本章小结

  本章主要对液压与测控两大系统所需要用到的元件进行了一定的列表。其中包括了液压缸、蓄能器、传感器等等。并对液压缸需要满足的条件进行了一系列简单的计算。

  第六章

  结论与展望

  本设计主要是基于当前煤岩截割为背景,通过查找各雷士文献资料以及专利等,以龙门刨床为背景进行设计改进。主要对其运动机构进行了详细的设计以及对应零部件的计算选型。该设计主要有以下几步骤:

  1、通过参考各类型文献,总结出来实验室截割试验台在国内外的发展现状。

  2、对机械部分进行了设计与分析。其中主要包括对试验台支撑部分、各类型机械结构的调整机构以及岩石的夹具夹持部分进行了具体的分析并确定了具体的设计路线。

  3、对机械结构的调整机构(主要包括深度调整机构和间距调整机构)进行绘图,并对其关键机构部件进行了详细的计算说明。其主要包括电动机的计算选型、导轨滑块的计算设计、截齿选型以及夹具设计和丝杠以及丝杠螺母的计算选型。

  4、对液压测控部分进行了简单的介绍。其中液压系统中主要包括对其原理的解释以及所用到的一些主要液压元件进行了列表以及简单的选型介绍,其中比例阀和补偿器等附有实物图。在测控系统中则主要对测控原理进行了简单的介绍,并对所需要用到的一些元件(主要包括传感器以及数据采集卡等)进行了简单的说明及附图。本次所设计的实验室截割试验台并不复杂,其结构简单,并且生产成本相对较低。因此可以较为广泛的被使用。