液压防爆提升机的设计
喜欢这套资料就充值下载吧。。。资源目录里展示的都可在线预览哦。。。下载后都有，，请放心下载，，文件全都包含在内，图纸为CAD格式可编辑，【有疑问咨询QQ:414951605 或 1304139763】
摘 要
本设计首先对液压防爆提升机的用途、工作原理、类型及其发展历程进行了概述，通过对液压传动优缺点的分析以及与其它类型提升机进行比较确定了液压系统的设计方案。然后通过对其工作环境和技术特点的分析，并参考目前国内液压防爆提升机的结构，对液压防爆提升机的整体结构进行了设计，包括钢丝绳的选择、卷筒的设计、主轴装置的设计、制动装置的设计、液压系统的设计以及计算与校核。本设计由防爆电动机、低速大扭矩液压马达、轴向柱塞泵、双联叶片泵、多种控制阀、盘形制动器、卷筒、支承轴等部件组成。由于液压系统部分比较复杂，为了使提升机的结构紧凑，提高液压系统的性能和指标，将其主回路部分和其它部分分别组合在一起，构成主阀组和控制阀组。此液压提升机的特点是：采用液压传动、采用无级调速、结构紧凑、操纵简单、采用液压控制、制动安全可靠，其最大的优点是防爆功能。本液压提升机用于矿山、港口、码头等需要搬运物料的场所，尤其在煤矿井下等含有瓦斯或其它易燃易爆气体的场所广泛应用。
关键词：液压提升机； 设计； 计算； 阀组
Abstract
The first design of the hydraulic hoist the use of explosion-proof, principle, type and its development process was outlined by the advantages and disadvantages of hydraulic and other types of analysis and comparison determine elevator hydraulic systems design. Then through their work environment and the technical characteristics of the analysis, and refer to the current domestic hydraulic elevator explosion-proof structure of the hydraulic elevator explosion-proof structure of the overall design, including the choice of wire rope, roll the design, spindle Equipment design, the design of the braking system, hydraulic system design and calculation and verification. The design by the explosion-proof motor, a low-speed torque hydraulic motors, axial piston pump, double-blade pump, a variety of control valves, disc brakes, drum, the support shaft and other components。As part of the hydraulic system more complicated, in order to hoist the compact structure, improve the performance of the hydraulic system and indicators, its main circuit and other parts of the portfolio together, constitute the main valve block and control valve block. This hydraulic hoist features: The hydraulic transmission, a stepless speed regulation, compact and simple manipulation, the use of hydraulic control, brake safe and reliable, its biggest advantages is the explosion-proof function. The hydraulic hoist used for mining, ports, terminals and other necessary materials handling establishments, particularly in the coal mine gas, such as containing flammable and explosive gases or other places widely used.
Key words：Hydraulic hoist； design； Computation； Valve group
目 录
1 绪论……………………………………………………………………………1
1.1液压防爆提升机概述……………………………………………………1
1.1.1引言……………………………………………………………………1
1.1.2液压防爆提升经济的用途、工作原理、类型…………………………1
1.2液压防爆提升机的方展历程……………………………………………3
1.2.1国外发展历程…………………………………………………………3
1.2.2国内发展历程…………………………………………………………4
1.3技术特点…………………………………………………………………5
1.4液压传动的优缺点………………………………………………………7
1.5液压系统设计方案的确定………………………………………………8
1.5.1概述……………………………………………………………………9
1.5.2方案确定………………………………………………………………9
2 钢丝绳的选择和卷筒尺寸的确定…………………………………………10
2.1钢丝绳的选择……………………………………………………………10
2.1.1钢丝绳的结构…………………………………………………………10
2.1.2钢丝绳的分类…………………………………………………………10
2.1.3钢丝绳的选择…………………………………………………………11
2.1.4钢丝绳在卷筒上的固定方式…………………………………………12
2.2卷筒尺寸的确定…………………………………………………………12
2.2.1卷筒结构………………………………………………………………12
2.2.2卷筒尺寸的确定………………………………………………………13
3 液压马达、主液压泵及其电机的选择………………………………………16
3.1液压马达…………………………………………………………………16
3.1.1概述……………………………………………………………………16
3.1.2液压防爆提升绞车常采用的几种液压马达…………………………16
3.2液压泵……………………………………………………………………22
3.2.1概述……………………………………………………………………22
3.2.2液压防爆提升绞车常采用的几种液压泵……………………………22
3.3液压马达、主液压泵及其电机的选择…………………………………30
4 主轴装置的设计……………………………………………………………32
4.1概述………………………………………………………………………32
4.2主轴装置的结构设计……………………………………………………32
4.3主轴装置的计算…………………………………………………………32
4.3.1变位质量计算…………………………………………………………32
4.3.2筒壳强度计算…………………………………………………………35
4.3.3主轴强度和刚度计算…………………………………………………35
4.3.4主轴承强度计算………………………………………………………50
5 制动装置的设计……………………………………………………………51
5.1概述………………………………………………………………………51
5.2制动装置的结构设计……………………………………………………52
5.3制动装置的设计计算……………………………………………………56
5.3.1盘形制动闸正压力计算………………………………………………56
5.3.2松闸时作用在活塞上的液压力计算…………………………………58
5.3.3盘形制动闸工作油压计算……………………………………………59
6 液压系统的设计……………………………………………………………59
6.1液压系统各液压回路的设计……………………………………………59
6.1.1引言……………………………………………………………………59
6.1.2各液压回路的设计……………………………………………………60
6.2液压阀组及油箱的设计…………………………………………………62
6.2.1液压阀组的设计………………………………………………………62
6.2.2油箱的设计……………………………………………………………64
7 液压提升机的安装与调试…………………………………………………65
7.1液压提升机的安装………………………………………………………65
7.1.1安装前的准备工作和设备运搬………………………………………65
7.1.2液压提升机的安装……………………………………………………66
7.2液压提升机的调试………………………………………………………69
8 液压提升机的运转、维护与检修……………………………………………71
8.1液压提升机的操作与运转………………………………………………71
8.2液压提升及的维护与检修………………………………………………73
结论……………………………………………………………………………77
参考文献………………………………………………………………………78
翻译部分
英文原文……………………………………………………………………79
中文译文……………………………………………………………………87
致谢……………………………………………………………………………94
编号：（ ）字 号
本科生毕业设计
液压防爆提升机
范利娟 21040221
机械工程及自动化04-1班
题目：
姓名： 学号：
班级：
二〇〇八年六月
第97页
1 绪论
1.1液压防爆提升机概述
1.1.1引言
液压绞车是利用液压马达直接或通过减速箱来拖动滚筒的一种绞车，液压绞车的用途很广泛，常用于船舶、港口、建筑、矿山、冶金和林业等许多行业。液压防爆绞车则是在一般液压绞车的基础上配上全套防爆电气设备,并在结构上能满足煤矿井下使用需要的一种防爆绞车。习惯把卷筒直径< 2000mm 时的称为绞车, 而把≥2000mm时的称为提升机,以下统称为提升机。自60年代中期提升机出现以来,40 多年发展迅速,在工业发达国家的煤矿井下已广泛使用,从大到小,从单绳到多绳，从有极绳到无极绳,从缠绕式到摩擦式,各种品种规格比较齐全。液压提升机主要由液压驱动系统、液压制动系统、液压控制系统、卷筒- 负载系统、操作系统及其它如深度指示、提升超速、过卷安全保护等辅助系统组成。
1.1.2液压防爆提升机的用途、工作原理、类型
（1）用途
液压防爆提升机主要用于有沼气、煤尘爆炸危险的煤矿井下,作为提升和下放人员、煤、矸石及运输材料、设备之用。也可供其它有易燃气体和爆炸危险,要求使用防爆电气设备的场所作起重运输用.在煤矿主要是用于采区上、下山运输,同时也可用于井下暗立井、暗斜井和掘进时的提升运输及井下辅助运输.
（2）工作原理
液压防爆提升机由机械、液压传动、电气部分等组成。采用鼠笼型防爆主电机驱动双向变量主油泵；主油泵和二台内曲线低速大扭矩液压马达组成闭合回路、衡扭矩液压调速系统；二台液压马达分别布置在主组装置两侧与主组联接,拖动提升机运转。提升机有二台辅助油泵，一台工作、一台备用。辅助油泵中，其大泵作补油泵用，给主液压传动补油；小泵作控制用，给制动系统、操作系统、调绳系统供油。
提升机采用远距离液控操纵方式。司机通过操作液压式比例先导伐给主油泵的比例油缸输入由低到高的压力油，使主油泵的行程调节器动作，改变主油泵摆动的缸体的倾角来改变主油泵的流量，以改变液压马达的转速，使提升机起动，加速运转。司机通过操作液压式比例先导伐的手柄扳到不同角度，就可使主油泵输出不同的流量，使提升机得到不同的提升速度。当液压式比例先导伐的手柄扳到最大位置时，提升速度最大。当液压式比例先导伐的手柄扳到中立位置时，提升机停车。当手柄反方向扳动时，提升机反方向运行。
提升机采用盘型闸制动，以实现提升机的正常和紧急制动。正常制动的制动力靠液压传动装置本身产生的。提升时负荷成为制动力。下放重物时液压马达变为泵。液压泵变为液压马达。使电动机产生发电反馈制动。盘型制动器不参与工作制动。只是在提升机卷筒停止运转后作为保险装置来使用。提升机在运行中出现故障，保险装置自动工作，也可由司机用脚踏开关进行紧急制动停车。
提升制动系统有压力油时，盘型闸制动打开，没有压力油盘型闸制动。司机操作的液压式比例先导阀共有4个减压阀，其中两个减压阀操纵主油泵正反向供油，另两个减压阀控制盘型闸的开起，当司机操作液压式比例先导伐时，同时压下两个阀，一个阀输出的压力油进主泵的比例油缸，使主泵向液压马达供油并使其运转。另一个阀输出的压力油供制动系统的液控换向阀，使制动系统向盘型制动器供油，盘型闸制动打开、使提升机运转。当司机扳回液压式比例先导伐的手柄扳到中立位置时，（比例油缸向中位返回）主泵流量逐渐减小到零，液压马达停止运转。同时液控换向阀由于没有压力油而复位，提升机制动。这样就实现了开始提升运转时，盘型制动闸同时打开，提升机停止运转时，盘型制动闸同时立刻制动，保征了提升机的安全运行。
（3）类型
液压防爆提升机按传动系统有全液压传动和液压－机械传动液压提升机两大类。全液压传动液压提升机工作原理如图1.1所示,它是利用鼠笼式防爆电动
图1.1 全液压传动提升机工作原理
1.电机 2.主液压泵 3.液压马达 4.滚筒
机1,双向变量液压泵2,内曲线低速大扭矩液压马达3组成闭式回路,液压马达直接与滚筒4联接拖动提升机运转；液压－机械传动液压提升机工作原理如图1.2所示, 它是利用鼠笼式防爆电动机1带动双向变量液压泵2和高速液压马达3组成闭式回路, 液压马达经行星齿轮减速箱4再带动提升滚筒5直接拖动提升机运转,滚筒的正、反向运转依靠改变液压泵输出液流的方向来完成,提升机的转速大小由改变液压泵输入液压马达油量大小来调节。
图1.2 液压－机械传动提升机工作原理
1.电机 2.主液压泵 3.液压马达 4.减速箱 5.滚筒
1.2液压防爆提升机发展历程
1.2.1国外发展历程
国外在50年代中期，随着新型的轴向柱塞式和径向柱塞式液压马达的问世，研制出了在轮船和建筑机械上使用的液压绞车。大约在60年代中期，研制出煤矿井下使用的液压防爆提升机。近20液压防爆提升机发展迅速，在工业发达国家的煤矿已广泛使用，从大到小，从单绳到多绳，从有极绳到无极绳，从缠绕式到摩擦式，各种各样规格比较齐全。
英国是研制液压提升机较早的国家之一，60年代就有矿用液压提升机问世。英国的Needham Brose﹠Brown LTD研制了“C”系列本机或无线电遥控的液压提升机，功率7.5～25kw，共有20种规格，该公司制造的250KW用低速大扭矩液压马达直接驱动的液压提升机在约克夏的Barnsley矿井使用。Pikrose公司研制的轻便液压提升机，结构紧凑，井下运输相当方便。采用滚轮传力式液压马达和斜盘式双向变量轴向柱塞泵，具有恒功率控制装置。
日本三井三池制作所在1965年制造出第一台防爆液压提升机，以后又反复进行了多次设计和改进，其卷筒直径为900㎜、1200㎜、2000㎜和2100㎜，具有手动、半自动两种形式，可用来提升货物和人员。
南非Easten Transfaal 的New Bosjesspruit 煤矿的副井装有一台大型多绳摩擦轮式液压提升机，采用4台液压马达驱动，有效载荷达到35t，特大型的罐笼可同时容纳300人，可整体向井下运送大型机械设备。
捷克斯洛伐克研制了小型液压传动的双绳和4绳摩擦轮提升机，用于煤矿井下暗立井的罐笼提升。
法国Stephanoise 公司制造了电机功率为110kw最大静张力为50kN,绳速1.8m/s的液压提升机。瑞典Alimak公司制造了HPG型,最大静张力为100kN的液压提升机。西班牙TAIM－TFG公司也生产了单、双滚筒防爆液压提升机和摩擦轮防爆液压无绳提升机。此外, 前苏联、波兰和德国等国家,近几年均研制和采用压防爆提升机作为倾斜煤层中采煤机构的安全防滑、同步辅助牵引设备。这些液压提升机的液压系统有开式和闭式的,采用开式液压系统的有英国的PIKROSE型、波兰的KBH－3型液压安全绞车,采用闭式系统的英国AB－25型,前苏联的100型和日本的MSD型安全提升机。
联邦德国、英国和前苏联等国家还广泛采用液压无极绳提升机牵引井下运输用的卡轨车和单轨吊。在德国这种钢丝绳牵引方式占煤矿井下运输方式的70％，使用总台数超过1500台。其最大功率达到330kw,最大单绳牵引力达到91kN。
1.2.2国内发展历程
我国煤矿井下液压防爆提升机的研制工作和应用比欧洲、日本等大约晚了10年,我国在1980年以前还没有直径1.2m以上的液压防爆提升机供煤矿使用,所以过去煤矿井下使用的直径1.2m以上的提升机都是非防爆型的,违反了煤矿安全规程的规定,严重危害煤矿安全生产,甚至因此而引起重大的瓦斯爆炸事故。
从1977年开始,由湖南省煤炭工业局液压绞车研制组、湖南省煤炭科学研究所和湖南省煤矿机械厂共同研制BYT－1.2型防爆液压提升机,于1981年3月经鉴定定型,转入批量生产。随后,该厂又研制了直径1.6m、2m、2.5m等系列提升机,并在煤矿井下得到广泛推广应用。此外国内其它单位如洛阳矿山机械工程设计研究院研制了JTY系列直径1.6m、2m、2.5m液压防爆提升机,淮南煤矿机械厂研制了JT－1200Y型防爆液压提升机,重庆矿山机械厂也研制了直径1.2m防爆液压提升机,山西机器厂也研制了直径1.6m防爆液压提升机,重庆煤炭研究所、鸡西煤矿机械厂、徐州煤矿机械厂等也研制了多种型号、规格的液压防爆提升机,并在不同程度的煤矿得到采用。近年来,湖南株州煤矿机械厂、洛阳矿山机械工程设计研究院厂等单位,在提高液压防爆提升机产品性能和稳定性、降低能耗、降低噪声、控制漏油、提高运行工作效率和工作可靠性等方面进行了一系列的研究和探索, 在反馈控制系统和控制器的开发上进行探索性的工作,并取得较好的成果。
近日，国内功率最大的液压防爆提升机在中信重机问世，如图1.3所示，标志着我国液压防爆提升机设计、制造水平迈上新台阶。这台主电机功率为680KW的2JTYB-3×1.5XP液压防爆提升机，在自动化公司成功试车后，已发往用户。该防爆提升机设计拉力120kN，最大提升速度5.5m/s，提升高度1028m。该提升机采用双筒设计，可通过离合器实现自由调绳，并大大节约电能消耗量，起动扭矩大，提升、下放和制动过程较平稳，具有操作简便、可靠性高等特点。
图1.3 2JTYB-3×1.5XP液压防爆提升机
1.3技术特点
液压防爆提升机由于采用液压传动,减小了产生电火花的元件,空载直接启动,完全由液压系统实现调速,电气控制设备简单,便于实现防爆,安全可靠性好, 液压系统传递动力均匀平稳,而且通过液压变量泵能实现无级变速,起动换向平稳低速动转性能好,电控防爆提升机在启动和低速提升时电阻器消耗能量,在低速重载下放时靠制动间摩擦来实现调速。而液压提升机调节器无电阻器消耗电能, 且在下放重载时向电网反馈电能。液压提升机不像电控制提升机那样频繁启动电动机,与同功串的电控防爆提升机相比：结构简单、体积小、占用碉室小；运输、安装费用低；安全保护设施齐全。
（1）防爆功能
提升机的主要使用环境是含煤尘和易燃、易爆气体的煤矿井下或井口,防爆是其最基本的安全功能,液压提升机电控系统与电控式提升机电控系统相比更为简单,防爆问题更易解决。因为,液压提升机由液压系统来实现矿井负载的提升与下放及其速度控制与调节,因此驱动其主、辅助油泵的电动机只需朝一个方向旋转,不像电控式提升机那样电机有正、反转要求;液压提升机的主、辅助油泵为空载起动,起动设备可更为简单;两液压泵的起动顺序是先起动辅助油泵,再起动主液压泵,其相应电机的磁力起动可利用控制回路中继电器的辅助触点联锁。
液压提升机电气控制系统主要采用隔爆型或安全火花型电气设备,常用的防爆元器件有防爆自动馈开关、鼠笼型防爆电机、防爆磁力起动器、防爆电磁阀、防爆干式变压器、防爆检漏器、防爆行程开关及防爆电铃等。
（2）超速、过卷保护功能
液压提升机在工作过程中尤其是在下放负载过程中,容易发生跑车超速。当速度超过额定最大速度运转时,不仅机械或液压元件如液压马达容易损坏,也是诱发重大事故的安全隐患。因此,液压提升机设计中规定,当跑车速度超过额定速度15%时,系统必须能自动断电。液压提升机的超速保护装置有机械和电气两种型式,电气超速保护装置由测速发电机和过速断电器组成,机械超速保护装置一般都采用离心式。
图1.4 液压提升机机械式超速保护装置
图1.4为常见的机械式离心超速保护装置结构示意图,安装在液压提升机主轴上,内齿圈6与主轴相连,将主轴转速输入超速保护装置,内齿圈6与轴齿轮5构成超速保护装置增速装置。通过增速后,轴齿轮5带动旋转体高速旋转,在离心力的作用于下,离心块3被甩出,并通过杠杆4推动顶杆2;主轴转速越高,顶杆被推动的距离越大,当主轴速度超过额定速度15%时,顶杆触动超速保护行程开关1,使它的接点断开,使主油泵电机断电,液压制动器紧急制动,液压提升机停机。
电气超速保护装置由测速发电机、速度指示器及速度开关组成,实现超速保护。提升容器的提升高度超过限定位置(即过卷) 时,提升容器和深度指示器顶开安装在深度指示器顶部的过卷行程开关,行程开关失电使液压提升机停电抱闸制动,反向重新起动时,必须反向扳动转速开关,控制液流换向使提升容器下降。
（3）高、低压保护
置有高、低压保护回路,当液压系统压力升高超过正常工作台压力(1. 2～1. 25)倍时,高压溢流阀开启,液压油经高压安全阀、单向阀流入主回路的低压侧管道,而液压系统压力不会继续升高,液压马达带不动过重的负载,提升机自动停机；若辅助补油系统的补油压力过低,低压保护压力继电器动作,切断电源,提升机也会自动停机,且信号灯亮,报警铃声报警。
此外,液压提升机还有其它安全保护功能,例如：液压提升机有故障时,不能起动；在运行中发生故障时,提升机中途自动停机；在进行紧急制动,同时信号批示灯亮警示故障发生。
闸瓦磨损过大；卷筒- 负载系统在减速点未减速；液压系统油箱油温过高,油位过低,都会使液压提升机的主油泵停转、制动闸紧急制动,事故信号灯亮,报警铃报警：
在紧急制动情况下,司机可操作脚踏制动开关(ES) ,使液压提升机紧急停车,并断开控制电源。一旦或下降负载时出现断绳现象,安装在提升容器两侧的防堕器会紧急抱紧罐道实现强制停车。
图1.5 提升机液压主回路在液压回路中设计
1.4液压传动的优缺点
随着液压技术的迅速发展，液压传动已经在各种各样的机械上得到越来越广泛的应用，代替了许多复杂的机械结构。
液压传动具有很多其它传动方式所没有的独特的优点：
（1）易于获得很大的力和力矩，使液压传动成为实现省力的有效手段。提升机往往需要产生很大的提升力，故这一优点使液压传动适用于提升系统。
（2）可以实现无级调速，而且能获得很大的调速比，还容易获得极地的运转速度，使整个传动系统简化。这对于工作中需要调速的提升机来说是很重要的。
（3）能容量大，用较小重量和尺寸的液压件就可传递较大的功率，使机械结构紧凑，体积小，重量轻。矿用防爆液压提升机由于受井下空间尺寸限制，就要求体积小。同时，液压系统惯性小，启动快，工作平稳，易于实现快速而无冲击的变速与换向。这对于提升机的频繁启动、换向很有利。
（4）易于获得各种复杂的机械动作，以直接驱动工作装置，故可用低速大扭矩液压马达直接拖动滚筒，而不需要减速装置。
（5）动力传递很方便。由于用管道传递压力油，所以液压元件和各种机械装置都易于布局，各元件的安装可以随意放在任何适当的位置上，因此便于液压提升机进行远距离操纵。
（6）容易实现安全保护，能自动防止过载，故能满足提升机安全工作的要求，避免发生事故。
（7）液压元件能自行润滑，延长了使用寿命。
（8）液压元件易于实现标准化、系列化、通用化、便于组织专业化大批量生产，从而提高生产率，提高产品质量、降低成本。
同时液压传动也有一些缺点：
（1）液压油易泄漏。外漏会污染环境，并造成液压油的浪费；内漏会降低传动效率，并影响传动的平稳性和准确性。
（2）液压油的粘度随温度的变化而变化，容易引起工作机构的不稳定。在低温和高温的情况下，不宜采用液压传动。
（3）液压油易污染，要求液压油经常保持清洁干净，使用中要防止灰尘和杂物混入。
（4）零件加工精度和质量要求高，加工难度大、成本较高。
（5）液压油易燃，需注意防火，如用阻燃液作为液压传动介质则可避免。
由于液压传动具有以上许多突出的优点，对提高提升机的技术性能具有很重要的作用，所以导致在提升机上采用液压传动。
1.5液压系统设计方案的确定
1.5.1概述
液压绞车的液压系统是液压绞车的核心部分。液压绞车液压系统的任务是将电动机产生的机械能转换为液压能，再将液压能转变为机械能对外作功拖动外负载。
液压绞车的液压系统一般由以下四个部分液压元件组成：
(1)动力元件。液压泵是液压系统的动力元件，其作用是将原动机的机械能转变为液压能供给液压系统。
(2)执行元件。液压马达是液压系统的执行元件，其作用是将液压系统提供的液压能转变为机械能，拖动外部负载做机械运动。
(3)控制元件。液压系统用阀作控制元件，执行机构的运动都具有一定的力、速度和方向，这三个要素都是由阀来控制的。阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。
(4)辅助元什。除了上述三类元件外，其他元件均为辅助元件。它们主要用于液压油的储存、油管的连接和密封，油液的滤清、冷却、液压系统某些参数的显示等。
液压绞车液压系统主要元件的动力传递关系如图1.6所示。电动机将机械能输入液压系统，由液压动力元件—液压泵转变为液压能，通过控制元件—液压阀凋整控制压力油的方向、流量和压力的大小，然后传递给执行元件—液压马达，使其按照一定的方向、速度和出力带动负载运动和工作，构成液压系统。
图1.6液压绞车液压系统的动力传递关系
1.5.2方案确定
液压系统按照液流循环方式不同分为开式系统和闭式系统。矿用防爆液压提升绞车一般常采用闭式系统，采煤工作面的液压安全绞车一般常采用开式系统。其主要理由是：
(1)考虑到闭式系统能够满足防爆液压提升绞车提升重物的工作要求。在提升时能可靠地支承住重物，不会自行下落，在重物下降时能有效的控制下降速度，并且能量可以通过电动机发电反馈电网回收。
(2)考虑到防爆液压提升绞车的功率大，闭式系统比开式系统的效率高，可节省电耗。—般开式系统常用定量泵或单向变量泵，它的换向、凋速由阀或泵、阀联合控制，压力过高时，多余的油自溢流阀流回油箱，造成效率损失。而闭式系统一般采用双向变量泵，通过改变变量泵输出油液的方向和流量，控制液压马达的运动方向和速度，回路中压力的高低取决于负载的大小。因而没有过剩的压力和多余的流量，故效率较高。同时，闭式系统可以将开式系统回油背压所造成的能量损失及工作部件换向时的能量损失回收。开式系统为了保证工作部件运动的平稳性，常常特意在液压马达的回油管路上用节流阀或压力阀形成背压。这样回油背压的压力能便白白消耗在节流阀或压力阀内的节流损失上，并转变为热能，引起油液温度升高。但在闭式系统中，液压马达的回油直接流入油泵的进油腔，如果液压马达的排油腔有背压P2，则油泵的进油腔也受到油压P2的作用，而作用在油泵吸油腔的这个压力是帮助电动机推动油泵转动的，因此节省了电动机的一部分动力，使液压系统效率较高。
(3)考虑到防爆液压提升绞车换向较频繁，闭式系统起动，换向工作比较平稳，效率较高。开式系统工作部件的换向，要靠换向阀来实现，换向制动过程中，工作部件的动能便完全消耗在换向阀关闭回油所产生的节流损失上。如果开式系统采用的油泵是定量泵时，工作部件换向制动时不需要油泵供给动力，但是由于油泵的流速一定，压力一定（由溢流阀凋定），所以油泵仍然耍输出功率，这些功率便白白浪费在大量油液经溢流阀流回油箱时所发生的节流损失上了。而闭式系统一般是采用双向变量油泵来控制工作部件的换向，通过一定的控制方式，使油泵的斜盘或斜轴倾角从凋定的某一数值逐渐减少，一直减到零，然后逐渐向反方向增大到所需数值。这样在换向时．油泵输出的功率便相应减少，工作平稳，效率高。
(4)考虑到开式系统结构较简单，油液可在油箱中很好地冷却和沉淀杂质，散热良好，故较适应采煤工作面液压安全绞车使用。而闭式系统结构较复杂，为了补偿泄漏需要设置油箱和补油泵；为了使液压系统的油得到冷却需要设置油冷却器，不断将系统中的一部分热油置换出来，经油冷却器再回到油箱以进行冷却；同时又将油箱中冷却了的油液输入到系统中去。
2 钢丝绳的选择和卷筒尺寸的确定
2.1钢丝绳的选择
2.1.1钢丝绳的结构
矿用钢丝绳都是丝→股→绳结构，即先由钢丝捻成绳股，再由绳股捻成绳。制造钢丝绳的钢丝是由优质碳素结构圆钢冷拔而成的，一般直径为0.4～4㎜，钢丝的抗拉强度为1400～2000N/㎜2，我国多用1550和1700两种。为了增加抗腐蚀能力，钢丝表面可以镀锌，称为镀锌钢丝，未镀锌的称为光面钢丝。此外还可以用钢丝韧性来标志，分为特号，Ⅰ号和Ⅱ号三种，提升矿物用的钢丝绳可以选用特号或Ⅰ号钢丝来制造，提升人员用的钢丝绳只允许用特号钢丝来制造。
在由钢丝捻成股时有一个股芯，在由股捻成绳时有一个绳芯。股芯一般为钢丝，绳芯有金属绳芯和纤维绳芯两种，前者由钢丝组成，后者可用剑麻、黄麻或有机纤维制成。绳芯的作用是支持绳股，使绳富于弹性，并可储存润滑油，防止内部钢丝腐蚀生锈。
2.1.2钢丝绳的分类
提升钢丝绳有很多种，结构不同性能也不同。根据不同的特点有不同的分类方法，实际上都是从不同的角度来说明钢丝绳的结构特点，了解这些特点，对于认识不同钢丝绳的性能，正确选择和合理使用钢丝绳都是有益的。
（1）依绳股在绳中的捻向来分，有：左捻钢丝绳，即股在绳中以左螺旋方向捻绕；右捻钢丝绳，即股在绳中以右螺旋方向捻绕。
（2）依钢丝在股中和股灾绳中捻向的关系分，有：同向捻钢丝绳，即股和绳的捻制方向相同；交叉捻钢丝绳，即股和绳的捻制方向相反。同向捻钢丝绳比较柔软，表面比较光滑，弯曲应力较小，因而寿命较长，但有较大的恢复力，容易旋转打结；交叉捻钢丝绳则与上述情况相反。习惯上又把以上两种分类方法结合起来，分为右同向捻、左同向捻、右交叉捻、左交叉捻四种。
（3）依钢丝在股中的接触情况分，钢丝在绳股中的接触形式有点接触、线接触和面接触三种。点接触式钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻角不等捻距来捻制，一般以相同直径的钢丝来制造，钢丝间呈点接触状态。线接触式钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻距不等捻角来捻制，一般以不同直径的钢丝来制造，丝间呈线接触状态。两种绳比较，线接触绳比较柔软，无压力集中现象，寿命较长。为了改善丝间的接触状态，将线接触式钢丝绳的绳股经特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形，形成钢丝间呈面接触状态，然后再捻制成绳，称为面接触式钢丝绳，所有线接触钢丝绳均可制成面接触式钢丝绳。面接触式钢丝绳结构紧密，表面光滑，抗磨损和抗腐蚀性能好，寿命较长。
（4）依绳股断面形状分，种类较多，其中最常用为圆股绳，这种绳的绳股断面为圆形。此外还有异形股绳，绳股的断面形状为三角形或椭圆形，提升应用最多的三角绳股，三角绳股具有承压面积达、抗磨损、强度大和寿命长等优点。
（5）特种钢丝绳。除了上面介绍的一些钢丝绳以外，还有一些结构比较特殊的钢丝绳。在矿井提升中应用的有多层股不旋转钢丝绳，这种绳由二层或三层绳股捻成，各层捻向相反，因而克服了钢丝绳的旋转性，适用于作凿井提升绳或生产矿井提升尾绳。密封钢丝绳和半密封钢丝绳，属于单股节后，最外一层是用异形钢丝彼此互相锁住，它的特点是密实、表面光滑、耐磨和耐腐蚀性能好、不旋转、弹性伸长小，但挠性差、制造技术复杂，适用于作罐道绳，国外也有用作提升钢丝绳的。扁钢丝绳，这是一种扁平钢丝绳，一般为手工编制，生产效率低，但这种绳由很大的挠性，又不旋转，所以有些矿井用来作尾绳。
2.1.3钢丝绳的选择
提升钢丝绳的选择计算时提升设备选型设计中的关键环节之一，我国是按《煤矿安全规程》的规定来设计的，其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算，安全系数是指钢丝绳拉断力的总和与钢丝绳的静拉力之比。
由于是单绳缠绕式，且用于提升物料和升降人员，故选安全系数n＝8,所选钢丝绳的破断拉力应满足下式
≥Sn （2.1）
式中：—所选用钢丝绳的破断拉力，N；
S—钢丝绳最大静拉力，N；
则 ≥45000×8＝360000N
此外，还应考虑的因素是此钢丝绳主要用于斜井提升，采区上、下山运输等，属于以磨损为主要损坏原因，所以应选用外层钢丝绳较粗的钢丝绳，如6×7、6×19或三角股等。
所以暂选用普通圆形股钢丝绳6×19纤维芯，其钢丝绳直径d＝24.5㎜,钢丝直径§＝1.6㎜,钢丝总断面积S＝229.09,每米重力p＝21.65N/m,公称抗拉强度为1700N/，钢丝破断拉力总和＝389000N。
2.1.4钢丝绳在卷筒上的固定方式
钢丝绳在卷筒上固定应保证工作时安全可靠，便于检查、装拆及调整，且固定处不应使钢丝绳过分弯折。钢丝绳常用的固定方式有：楔块固定和压板固定两类。
（1）楔块固定
钢丝绳通过楔块固定在卷筒上。楔块的斜度通常取1：4~1：5，以满足自锁条件。这种绳端的固定方式比较简单，但钢丝绳允许的直径不能太大。
（2）压板和螺钉绳端固定装置
钢丝绳端从端侧板预留斜孔中引出至板外，通过压板和螺钉把绳端固定。为安全起见，压板数目至少为两个。这种绳端的固定方式，卷筒结构简单，对铸造卷筒及钢板焊接卷筒都适用。本设计中就采用此种固定方式。斜孔角度为45°，斜孔的边缘倒圆角，这样可保证钢丝绳平缓的缠绕在卷筒上，避免了钢丝绳的损伤。
2.2卷筒尺寸的确定
2.2.1卷筒结构
卷筒结构形式多样，可按下述方法分类：
按照制造方式不同可分为铸造卷筒和焊接卷筒。铸造卷筒应用广泛。绞车卷筒大多为铸造卷筒，成本低，工艺性好，但质量大，适用于中小型绞车。大吨位绞车一般采用铸钢卷筒。铸钢卷筒虽然承载能力较大，但成本较高，若工艺允许，可采用钢板焊接结构。
按照卷筒缠绕层数的不同可分为单层缠绕卷筒和多层缠绕卷筒。绞车主要使用多层缠绕卷筒。
按照卷筒内部是否带有筋板，可分为带筋板卷筒和不带筋板卷筒。无论是卷筒内的环向筋还是纵向筋，均增加了制造难度，同时在筋板和筒壁的连接处还会引起应力集中。
按照结构的整体性，卷筒可分为整体式卷筒和分体式卷筒。绞车吨位比较小时，卷筒常采用整体结构。对较大吨位的卷筒，常做成分体装配形式，这样可以简化工艺，减轻重量。
按照转矩的传递方式来分，常采用端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式。这种卷筒的特点是卷筒轴只承受弯矩。
2.2.2卷筒尺寸的确定
（1）卷筒直径
选择提升机卷筒直径的主要原则是：使钢丝在卷筒上缠绕时所产生的弯曲应力不要过大，以保证提升钢丝绳具有一定的承载能力和使用寿命。理论与实践已证明，绕经卷筒的钢丝绳，其弯曲应力的大小及其疲劳寿命取决于卷筒与钢丝绳直径的比值。
我国《煤矿安全规程》规定，对于安装在井下的提升机，其直径与钢丝绳直径的关系如下
≥80d （2.2）
≥1200 （2.3）
式中：—提升机卷筒直径，㎜；
d—钢丝绳直径，㎜；
—钢丝绳中最粗钢丝直径，㎜。
已选d＝24.5㎜，＝1.6㎜
则 ≥60×24.5＝1470㎜
≥900×1.6＝1440㎜
根据计算值D，选取标准卷筒直径﹤D，故取D＝1600㎜
（2）缠绕层数
根据最大提升高度为800m，参考已有的液压防爆提升机，暂确定最大缠绕层数为3层。
（3）滚筒支轮轮缘直径
根据《煤矿安全规程》规定，绞车卷筒上缠绕两层或两层以上钢丝绳时，滚筒边缘应高出最外一层钢丝绳的高度至少应为钢丝绳直径的2.5倍，暂取3倍。
＝3＋3＝6 （2.4）
式中：—支轮轮缘直径，㎜；
D—滚筒直径，D＝1600㎜；
d—钢丝绳直径，d＝24.5㎜
则 ＝6×2d＋D
＝12×24.5＋1600＝1894㎜
故取＝1950㎜
（4）滚筒宽度
在提升机卷筒上应容纳以下几部分钢丝绳：
1）提升高度H，m；
2）提升钢丝绳试验长度，规定每半年剁绳头一次，每次剁掉5m，按提升钢丝绳的使用寿命为三年计，则试验长度为30m；
3）为了减少钢丝绳在卷筒上固定处的拉力，钢丝绳在卷筒上松绳时，不能全部松放，应在卷筒表面保留三圈摩擦圈，则卷筒的实际容绳宽度为
＝（ （2.5）
其中 ＝D+ （2.6）
式中：—多层缠绕时，为了避免绳圈总在一个地方过渡，每季度要将提
升钢丝绳错动1/4圈，根据提升钢丝绳的使用寿命可达2～4年，
故取＝3；
D—滚筒直径，16m；
d—钢丝绳最大直径，24.5㎜；
—提升钢丝绳圈间的间隙，一般取＝2～3㎜；
i—缠绕层数；
—钢丝绳平均缠绕直径，m。
则 ＝1600+
＝1641㎜＝1.641m
＝（）×
＝1475㎜
故取卷筒宽度为1500㎜。
（5）各层提升高度计算
＝-30 （2.7）
＝ （2.8）
式中：—不同缠绕层数时的最大提升高度，m；
—不同缠绕层数时，钢丝绳在滚筒上的缠绕圈数；
t—钢丝绳在滚筒上的缠绕节距；
t＝d+（2～3）＝24.5+2＝26.5㎜
—错绳圈数，＝3。
1）第一层提升高度
＝
＝
＝237m
2）第二层提升高度
＝D+
＝1600+
＝1621㎜＝1.621m
＝
＝
＝509m
3）第三层提升高度
＝D+
＝1600+
＝1641㎜
＝1.641m
＝
＝
＝803m
3 液压马达、主液压泵及其电机的确定
3.1液压马达
3.1.1概述
液压马达是将液压能转变为机械能，并连续旋转的执行元件。
液压马达通入压力油后，由于作用在转子上的液压力不平衡而产生扭矩，并使转子旋转。它的结构与液压泵相似。从工作原理上看，任何液压泵都可以作液压马达使用，反之也是一样，即液压泵与液压马达有可逆性。但是有时为了更好地改善它们的性能，往往分别采用特殊的结构，使之不能通用。例如采用配流盘配流的液压泵，不能作液压马达使用。另外，液压马达与液压泵技术要求的侧重点也有所不同，一般液压泵要求提高容积效率，减少泄漏，而液压马达则希望有较高的机械效率，以得到较大的输出扭矩。在实际使用时，液压泵通常为单向旋转，而液压马达多为双向旋转。液压泵的工作转速都比较高，而液压马达往往需要很低的转速，这就使得它们在结构上不得不有所区别。
液压马达按结构和工作特性分类如下：
3.1.2液压提升绞车常采用的液压马达
液压提升绞车常采用径向柱塞式低速大扭矩液压马达和轴向柱塞式高速液压马达。
国产BYT系列防爆液压提升绞车采用内曲线径向柱塞式低速大扭矩液压马达。其主要理由是：
(1)采用低速大扭矩液压马达可以直接拖动绞车滚筒，省去减速箱，使绞车结构简化。
(2)提升绞车的工作特点为满载起动，且最大扭矩发生在加速阶段，这就对绞车用液压马达的起动特性提出了一定要求。而内曲线低速大扭矩液压马达的起动效率高，它的起动扭矩与其他类型的同排量的低速大扭矩液压马达相比是最高的，它能满足绞车的起动需要。
(3)内曲线低速大扭矩液压马达为多作用式的液压马达，它运转平稳，特别是低速运转稳定，试验证明可以1～2r／min的低速度稳定运行，而无爬行现象，适合提升绞车使用。
这种内曲线径向柱塞式低速大扭矩液压马达在采煤机牵引部中已见使用。但液压绞车与采煤机相比，其液压马达的使用转速高，每班运转时间长，工作任务繁重，同时由于液压绞车要提升人员，故安全显得很重要。所以要求液压绞车的液压马达工作要可靠，运转寿命要长，对液压马达设计和制造工艺要求高。原有国产内曲线径向柱塞式低速大扭矩液压马达都满足不了液压绞车的需要。因此，湖南省煤炭科学研究所与湖南省煤矿专用机械厂在研制BYT系列防爆液压绞车的同时，专门研制了NJM-E10、NJM-E12.5和NJM-E16等3种型号的内曲线径向柱塞式低速大扭矩液压马达，在液压马达结构设计上和制造工艺上都进行了一些研究和改进，以满足液压绞车的需要。
下面分别介绍一下BYT系列防爆液压绞车使用的几种液压马达。
1.NJM-E10型内曲线径向柱塞式低速大扭矩液压马达
该液压马达用在BYT-1．2型防爆液压绞车上，直接拖动绞车滚筒运转。NJM-E10型液压马达如图3.1所示，其工作原理如图3.2所示。柱塞在压力油作用
图3.1 NJM-E10型液压马达
下，紧紧抵住定子曲线ab段的一点，此时定子内壁对柱塞产生反作用力N，N可以分解为两个分力P和M。P为径向力，它与柱塞液压力平衡，M为切向力，它驱
图3.2 内曲线径向柱塞式液压马达工作原理
使转子顺时针旋转并产生扭矩。当柱塞运动到b点时，柱塞腔处于封油区，超过b点时，柱塞腔与回油相通，柱塞在曲线作用下，缩回杆塞腔。在定子内腔有若干这样的曲线，转子旋转1周，使柱塞多次往复运动，所以又称多作用式。该液压马达的定子由8段曲线组成，滚轮每经过1段曲线，柱塞副实现1次往复，转子每转1转柱塞就往复8次，实现8次进油和8次排油。
这种内曲线径向柱塞式液压马达结构紧凑、体积小、扭矩大、转速均匀、低速稳定性好、在2r/min的情况下没有爬行现象。但是它的结构较复杂，要求零件精度高，制造较困难。
NJM-E10型液压马达由湖南省煤矿专用机械厂生产，主要供BYT-1．2型防爆液压绞车配套用，也可供其它液压传动机械使用。其技术性能见表3.1。
表3.1 内曲线径向柱塞式液压马达技术性能
该液压马达型号含义如下：
NJM-12．5型内曲线径向柱塞式低速大扭矩液压马达主要用于BYT-2型防爆液压提升机，采用双液压马达直接拖动提升机滚筒运转，其主要技术性能见表3.1。
2.NJM-El6型内曲线径向柱塞式低速大扭矩液压马达
该液压马达的结构如图3.3所示，其技术性能见表3.1。它用在BTY-1.6防爆液压提升绞车，不经减速箱直接拖动绞车滚筒运转。
NJM-El6型内曲线径向柱塞式低速大扭矩液压马达，由湖南剩煤炭科学研究所和湖南省煤矿专用机械厂研制。
NJM-El6型液压马达的工作原理与NJM-El0型液压马达相同。如图3.3所示， 来自油泵的液压油由配油盖13的进油孔，流向配油轴12和配油套9，通过窗口进入转子8的油缸内，推动柱塞6和滚轮横梁组5，柱塞由下死点沿液压马达径向移动。使滚轮与定于内曲线工作区段接触产生侧向分力，再通过横梁传递给转子，使转子连同输出轴1旋转，输出扭矩，直至柱塞达到死点。
当滚轮进入内曲面的回程区时，通过横梁压向柱塞将柱塞推至下死点，实现一次往复运动，并使油缸内的液压油通过配油套、配油轴、配油盖排出。某一柱塞越过下死点及上死点，是靠其中柱塞横梁滚轮组进去工作区段产生转矩时所带动。
定子内曲面由相同的8段组成，柱塞每往复1次，滚轮经过1段曲线，柱塞每往复8次，转子旋转l周。定子有8段内曲面，而转子上每排有14个柱塞，它们的最大公约数为2，即每7只柱塞在4段曲面内分布，这就保证了在任一时刻每排14个柱塞中至少有6个在工作，有6个在回油，使转子能够连续稳定运转。
这种类型的液压马达采用横梁传递切向力，如图3.4所示。安装滚轮的横梁，可在柱塞上部的槽内滑动，横梁在定子内曲线和柱塞的作用下可上下滑动。滚轮与定子曲线接触时产生的侧向力T，直接通过横梁传递给转子。由于柱塞没有切向力，所以柱塞寿命长．可保持较高的压力和效率。
该液压马达的壳体是分片组合式的。由5片组成：如图3.3，两片导轨具有
图3.3 NJM-El6型液压马达结构图
1—输出轴；2—密封圈；3—轴承；4—定子前盖；5—横梁滚轮体；6—柱塞；7—定子；8—转子；9—配油套10—定子后盖；11—微调螺钉；12—配油轴；13—配油盖
图3.4 横梁传递切向力
1—定子内曲线；2—转子；3—横梁；4—滚轮；5—柱塞
相同的导轨曲面，中间定子7，定子左右两侧的前盖4和后盖10，用螺栓联成一个整体。壳体采用分片结构，使导轨结构简化，便于锻造和轧制，不仅提高材料的金相组织，延长使用寿命，而且便于成批大量生产。由于分片结构，使关键部件—导轨可以采用优质合金钢来制造(这里采用强度高耐磨性好的GCr15SiMn轴承钢，而非关键部件—定子、前盖、后盖等壳体零件可以用一般球墨铸铁，这样既可满足导轨接触强度要求(导轨的接触应力大约可达到1000kN／cm2，，又不会使材料费用过高。同时由于分片结构，转子外径可适当增大伸入两导轨之间的空槽内．以增大横梁和转子之间的导向长度，从而消除横梁滑移到最外点时产生的倾覆力矩。但是分片组合式结构也带来壳体刚性弱．加工量增多等缺点。
内曲线径向柱塞式液压马达定子导轨内曲线的形状对液压马达的性能有很大的影响。常用的有圆弧导轨曲线，余弦导轨曲线和等加速导轨曲线。圆弧导轨曲线是最简单的一种曲线，它便于加工，但是它的流量不均匀系数较大，仅用于要求不高的内曲线径向柱塞式液压马达。余弦导轨曲线的流量比较均匀，柱塞的相对加速度按余弦规律变化，这种曲线也比较容易加工，因而也常被采用。等加速导轨曲线可使柱塞按等加速—等速—等减速的规律变化，它理论上可使流量不均匀系数为零，因此被广泛采用。NJM-El6型液压马达设计采用等加速组合导轨曲线．幅角不对称分布。这样在加速区就降低了滚轮的加速度，降低了滚轮与导轨的最大接触应力，以便适应高应力、高转速的需要。
液压马达的转子是一个重要而复杂的零件，在转子上有3对摩擦副。第一对摩擦副是直径200mm转子内孔，它与配油副相配合，完成液压马达的配油。它们之间的间隙很小，只有0．06～0．07mm，接触面又较长．所以要求转子内孔的尺寸精度和表面粗糙度都较高。同时，更为重要的是对转子上直径260mm轴颈和联在一起的花键连接套上直径220㎜轴颈与转子直径200mm内孔的同轴度公差要求很严格。为了保证达到三者的同轴度要求，在机械加工时采取在用14条带定位销的螺栓把转子和花键联接套联成一个整体以后，再精加工转子及花键联接套的轴颈和转子内孔的工艺路线。第二对摩擦副是柱塞与柱塞孔。14个柱塞孔均匀地分布在转子上，柱塞与柱塞孔之间采用间隙密封，必须严格控制间隙大小。柱塞直径为55mm，柱塞与柱塞孔的配合间隙范围为0．03～0．035mm。通常采用“选配’的办法来保证达到这个间隙范围。第三对摩擦副是转子上的横梁槽与横梁。液压马达在运转工程中，横梁上的滚轮与导轨互相作用产生的切向力是通过横梁和横梁槽传递给转子的，从而得到需要的扭矩。14个横梁槽与14个柱塞孔是同轴线，其等分误差要求达到±5′，并要从同一个起点划线。
该液压马达的额定转速和最高转速都较高，因此选择的配油套与配油副、柱塞与柱塞孔、横梁与横梁槽等3对摩擦副的配合间隙都较大。间隙稍大虽然增加了泄漏量，但由于转速高，流量大，故容积效率并不低。否则，如果间隙过小，由于热冲击，高速度，可能会使相对运动的零件卡死，而且过小的间隙会使制造复杂化，增加制造成本。
制造转子的材料选用QT60-2球墨铸铁，它强度高，减磨性好，可以提高摩擦副的允许接触应力，防止运动表面咬死。
该液压马达采用径向配油方式。配油副包括配油轴套与配油轴，配油轴套的配油槽呈放射形布置，结构简单，加工方便。根据该液压马达转速较高的特点，在配油窗口设计上，把困油角度取得较小，这虽使低转速运行时容积效率有所下降，但对中速运转比较好。配油轴套热装在配油轴上，使配油副成为一个整体。这种结构使配油轴套与配油轴可以分别加工，把内部油路加工好后热装在一起，再精加工配油轴套外部。因此可以保证配油副的尺寸精度、表面粗糙度和形位公差精度。
滚轮也是该液压马达上一个很重要的零件，它的质量好坏，有时就决定了液压马达的寿命。滚轮实际上是一个加厚了的滚针轴承的外圈，但是采用一般的GCr15轴承外圈是不好的。因为这种轴承外圈承受的冲击韧性小，在周围重载荷的作用下寿命很短。所以NJM-E16型液压马达选用冲击韧性和强度都较高的镍铬钢90Ni2Cr4制造滚轮，而且外圈较厚。理论计算滚轮寿命可达9000小时，实际防爆液压提升绞车并不都是满负荷运行，因此实际寿命要超过10000小时以上。更换滚轮也是很容易的，就像换一个滚动轴承一样，一般的煤矿机修厂都能更换。
3.2液压泵
3.2.1概述
液压泵按照工作原理和基本结构可分为齿轮泵、叶片泵、螺杆泵、柱塞泵等几种类型。液压绞车的主油泵常用柱塞泵，辅助油泵常用叶片泵、齿轮泵。
液压泵按照工作压力可分为低压泵、中压泵、中高压泵、高压泵和超高压泵。液压绞车常有工作压力为中高压8～16MPa和高压16～32MPa。
液压泵按照工作流量能否调节，可分为定量泵和变量泵。在转速不变的条件下，输出流量不可改变的液压泵称作定量泵，输出流量可以改变的液压泵称作变量泵。液压绞车的主油泵常用变量泵，辅助油泵常用定量泵。
3.2.2液压提升绞车常采用的几种液压泵
1.IZXB740型轴向柱塞泵
该泵是ZB系列无铰斜轴式轴向柱塞泵，它是双向变量泵。这种类型的液压泵具有压力高、流量范围大、结构强度高、耐冲击、耐震动等特点。比较适合煤矿井下防爆液压绞车使用。BYT-1．2型防爆液压提升绞车采用12×B740型轴向柱塞泵作主油泵。
ZB系列无铰斜轴式轴向柱塞泵的变量方式有手动随动变量、液压随动变量、定压变量、恒功率变量和液控随动恒功率变量等。在现有国产防爆液压绞车中多用手动随动变量方式。该系列泵的技术性能如表3．2所示。
该系列轴向柱塞泵的额定压力为16MPa，若工作压力大于16MPa时，油泵的连续运转时间要相应减少。其连续工作时间的百分率JC应符合表3．3的规
定。连续工作时间百分率JC以1小时为工作周期，油泵承压连续运转的允许时间与周期工作时间的百分比。
表3．2 ZB系列无铰斜轴式轴向柱塞泵技术性能
表3．3 连续工作时间分率
IZXB740型轴向柱塞泵为手动随动操纵双向变量带外壳的轴向柱塞泵，简称手动双向变量泵。它由ZXB轴向柱塞泵和1CTQ行程调节器组成，靠手动操纵改变油泵的排量，其摆角为0°～±25°即双向变量。
ZXB轴向柱塞泵结构如图3．5所示，主要是由在前泵体4内带球窝盘的泵轴1及装载泵轴上边的连杆6，柱塞7和缸体9等传动部分组成。连杆两头带有球铰，一头与泵轴连接，一头与柱塞相连。缸体上有7个等分圆周的孔，其轴线平行于缸体旋转轴线，每个孔内均装有一个柱塞。前泵体借助推力滚子轴承5，双列滚针轴承3及单列向心球轴承2来支撑主轴。后泵体8通过两个滚针轴承支撑住缸体，并又通过单列圆锥滚子轴承与壳体连接在一起。后泵体绕自身的两个耳轴可在壳体内的单列圆锥滚子轴承上左右摆动。蝶形弹簧将缸体压紧在配流盘10上，其预压缩量的调整靠缸体轴线上4的调节螺杆进行，后盖11通过代两个月牙形槽的配流盘把缸体支撑在轴向方向。油流通道经过后泵体和后盖，后泵体和后盖间的缝隙时用耐油橡胶制成的密封环密封。
图3．5 ZXB轴向柱塞泵结构
1—泵轴；2—轴承；3—滚针轴承；4—前泵体；5—推力滚子轴承；6—连杆； 7—柱塞；8—后泵体；9—缸体；10—配流盘；11—后盖；12—外壳
当泵轴旋转其一角度时，在某一组连杆与柱塞的轴线之间组成的夹角和连杆上的锥角之半相等时，该组连杆与柱塞内壁相接触，迫使缸体旋转。油泵由7组柱塞副组成，这些连杆将在不同时间内轮流进入工作，交替的带动缸体旋转。
当缸体轴线与泵轴轴线的夹角为0°时，即缸体摆角为零，此时泵轴转动，柱塞在缸体的孔内没有相对的往复运动，油泵送不出油流。
当缸体轴线与泵轴轴线成倾斜，即缸体摆角大于0°，到±25°的某一值时，随着泵轴的转动，柱塞在缸体孔中进行强制的往复运动，将油从油孔b经月牙形槽d吸入到缸体的孔中，压力油经孔c从月牙形槽e压出，连续的进行吸油和压油的循环。由泵轴输入的机械能便转换为输出的液压能。泵轴旋转一周七个柱塞各往复运动一次，缸体的摆角范围为0°～±25°。
1CTQ行程调节器为手动随动操纵调节器，其结构见图3．6。它由先导滑阀1、随动活塞2、壳体3、曲柄4及密封接头8等主要零件组成。靠随动活塞的轴向移动来带动曲柄左右摆动，曲柄上的月牙形部分与油泵后泵体上的耳轴相连，使缸体摆动，达到改变油泵排量的目的。
1CTQ行程调节器的工作原理：如图3．6所示位置为中间状态，随动活塞的A室和孔1不通，B室处于操纵油作用之下，但和A室不通，故随动活塞处于静止状态。有手（或机械）将先导滑阀向左移动，B室经孔4，凹槽，孔3和A室相通，同处在操纵油压力作用之下，由于随动活塞面积差的关系，使随动活塞按照先导滑阀的位移量向左随动。用手（或机械），将先导滑阀向右移动，A室和孔1相通，孔1经孔2和回油孔连通。这时随动活塞在操纵油压作
图3．6 1CTQ行程调节器
1—先导滑阀；2—随动活塞；3—壳体；4—曲柄；5、6—接头；7—键；8—密封接头
用下，按照先导滑阀的位移量向右随动。曲柄的摆角在－25°～＋25°之间变化。
2.ZB-H915型轴向柱塞泵
该泵是手动随动操纵双向变量带外壳的轴向柱塞泵。原名IZXB-750H型斜轴式轴向柱塞泵，由太原矿山机器厂研制，于1983年12月通过鉴定，定名为ZB-H915型。它是国内目前生产的同类型中排量较大的泵，用在BYT-1．6型防爆液压提升绞车上作主油泵。它由IZXB750H轴向柱塞泵和1CTQ750行程调节器组成，采用手动随动操纵改变油泵的排量。由于该泵得排量大，在BYT-1．6防爆液压提升绞车上使用时，只需630L/Min的流量，故采取控制油泵缸体摆角的办法限制泵的排量。
为了满足BYT-1．6型防爆液压提升绞车进行远距离液控操纵的需要，在ZB-915H型斜轴式轴向柱塞泵的行程调节器上专门设计加装了一个比例油缸，其结构如图3．7所示。
该比例油缸用内六角螺钉固定在1厂程调节CTQ750行程调节器的外壳上，比例油缸的活塞杆4与行程调节器的先导滑阀相连接，先导滑阀的位移由活塞杆的运动来确定。油缸从绞车操纵台上的减压式比例先导阀引进来两根压力油管，用来控制ZB-915H斜轴式轴向柱塞泵的缸体摆角，进入比例油缸的油压力越高，泵的缸体摆角越大，使排量越大，液压绞车的转速越高。两根油管中的一根油管进油，另一根油管回油。如改变进油方向就可相应改变活塞杆的移动方向，使缸体摆角相反，主泵油流换向，液压绞车向反方向运转。如改变进入比例油缸的油压，就可改变主泵的排量，使液压绞车调速。为了与活塞杆4上的液压力平衡，专门设置了弹簧13，并有调整弹簧预压力的套螺母8、调整套9和六角扁螺母10。比例油缸中的由压力越高，弹簧的压缩量越大，使活塞杆4的位移与油压大小成正比例。
3.PV27-52D型通轴式变量轴向柱塞泵
该轴向柱塞泵用作MHW22．4-S2000-1型防爆液压提升绞车的主油泵，由日本大金液压件厂制造。
该泵是通轴式双向变量泵，即缸体的传动轴穿过斜盘的轴向柱塞泵。它的轴承在传动轴两端，径向载荷由传动轴支承，所以轴径较大，缸体孔分布圆直径也较大，滑履滑动速度高。它的重量轻、体积小、零件少，可以串联辅助液压浆。
PV27-52D通轴式双向变量轴向柱塞泵主要技术性能：排量333．7mL／r、流量525L／Min、长时额定压力35MPa、补油回路压力1．4～1．8MPa、补油泵排量36．6mL／r、转速空载2900r
收藏