张紧装置采用丝杠加弹簧缓冲的结构,对刮板链的松紧程度进行调整。第一运输机只有一个功能,就是将铲板部装上来的货转运给第二运输机。图2-9为第一运输机结构。
1-机前部 2-机后部 3-边双链刮板 4-张紧装置 5-驱动装置 6-液压马达
图2-9 第一运输机
10. 电气系统
电气系统相当于人的神经,它同液压系统一起使掘进机各机械部分联动完成掘进机工作。
主要由防爆操作箱、防爆电控箱、截割电机、油泵电机、电动滚筒、矿用隔爆型压扣控制按钮、防爆电铃、照明灯、防爆电缆等组成。
2.3 本章小结
本章介绍悬臂式掘进机的分类、型号、掘进机整体结构及各部分功能。
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3 截割部调速控制系统
3.1 截割头恒扭矩双速电机调速控制
3.1.1 双速电机
双速电机属于异步电动机变极调速,是通过改变定子绕组的连接方法达到改变定子旋转磁场磁极对数,从而改变电动机的转速。根据公式:n?60f/p可知异步电动机的同步速度与磁极对数成反比,磁极对数增加一倍,同步转速n下降至原转速的一半,电动机额定转速n也将下降近似一半,所以改变磁极对数可以达到改变电动机转速的目的。这种调速方法是有级的,不能平滑调速,而且只适用于鼠笼式电动机。
双速电机属于异步电动机变极调速,是通过改变定子绕组的连接方法达到改变定子旋转磁场磁极对数,从而改变电动机的转速。变速原理电机的变速采用改变绕组的连接方式,也就是说用改变电机旋转磁场的磁极对数来改变它的转速。双速电机(风机),平时转速低,有时风机就高速转,主要是通过以下外部控制线路的切换来改变电机线圈的绕组连接方式来实现。(1)在定子槽内嵌有两个不同极对数的共有绕组,通过外部控制线路的切换来改变电机定子绕组的接法来实现变更磁极对数;(2)在定子槽内嵌有两个不同极对数的独立绕组;(3)在定子槽内嵌有两个不同极对数的独立绕组,而且每个绕组又可以有不同的联接。
1. 工作原理
(1)主电路:KM1主触点构成△接的低速接法; KM2、KM3用于将U1V1W1端短接,并在U2V2W2端通入三相交流电源,构成YY接的高速接法。如图3-1所示。 (2)控制电路
图a电路中,按钮SB1实现低速起动和运行。按钮SB2使KM2、KM3线圈通电自锁,用于实现YY变速起动和运行。
图b 电路在高速运行时,先低速起动,后高速(YY)运行,以减少启动电流。
选择开关SA合向高速→时间继电器KT线圈通电延时→KM1线圈通电,电动机M作低速启动。KT延时时间到→KM1线圈断电复位→KM2、KM3线圈通电→电动机M作YY接法高速运行。
选择开关SA合向低速→KM1线圈通电,电动机M作低速转动。
选择开关SA合向0位时,电动机停止运行 (2)双速电机定子接线 如图3-2所示
低速时绕组的接法 高速时绕组的接法
图3-2 定子接线图
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图3-1 工作原理图
3.1.2 恒扭矩双速电机调速
恒扭矩双速电机是高、低速时,其输出扭矩不变,不能很好的适应掘进机切割工作,通过机械变速来调速。
3.2 截割头恒功率自动牵引调速控制
从掘进机发展趋势看,由于切割岩石硬度不断提高,切割电机功率也不断增大。目前,国内掘进机切割电机采用的主要为恒转矩双速电机,高、低速工作时,其输出扭矩和切割单刀力没有变化,不能很好地适应掘进机切割工况。EBZ300TP型重型掘进机率先采用恒功率双速截割电机,彻底改变了以往掘进机为保持恒功率输出所采用的机械变速方式。在切割半煤岩巷的同一断面上,遇煤截割头转速达 65r/min,遇岩十分方便的控制电机使截割头转速降低一倍至32r/min,而输出扭矩、截割单刀力相应增大一倍,这一创新使截割效率最大化。
对于掘进机来说,当截割煤层时,因截割阻力较小,这时需要提高截割速度来提高生产率;当截割岩石时,截割阻力较大,为避免截割电动机过载,同时也为减少截齿损耗,这时应降低截割速度,同时增大截割单刀力。如果进行改进,则需改进为恒功率双速截割电机,这种方法采用电动机调速,调速方便且高、低速时电机功率恒定不变,低速时单刀力增加一倍,以提高掘进机切割机构的破岩能力。目前,三一重型机械有限公司研制的EBZ132型掘进机采用了这种截割电机,截割电动机功率为132/75kw,截割头转速47/23.5rpm,最大/可经切割岩石单向抗压强度70/50Mpa,整机截割能力明显增强,使用效果良好。
根据掘进巷道断面煤岩硬度分布的不同,自适应调节截割臂摆动速度,在不超过截割电动机电流额定值的情况下,可提高截割效率。截割臂摆动速度取决于掘进机截割对象,与掘进机自身参数、煤岩硬度、钻入深度和切削厚度有关,其中切削厚度与截割臂摆动速度成反比。
3.2.1 截割头工况
1. 截割头截割路线如图3-3所示
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图3-3 掘进机截割路线
2. 截割头工况
截割头在截割煤壁时,可以分解为三种运动:如图3-4所示,旋转运动ω、以vy在水平面内移动和以vz大小有很大关系,截割牵引速度大则截割头受到的阻力大,当转速一定时消耗功率也大,反之亦然。而vy所表示的在水平面内的截割牵引速度是与推动悬臂在水平面内油缸柱塞伸缩的长度快慢有关的,进一步说明与柱塞伸缩的长度同引起伸缩的时间比值相等,这里设水平油缸伸缩长度为l1,则vy?dl1/dt。同样,vz所表示的在垂直面内截割牵引速度是与推动悬臂在垂直面内的油缸柱塞伸缩的长度快慢有关的,设垂直油缸柱塞伸缩长度为l2,则 vz?dl2/dt。
图3-4 截割工况示意图
3. 控制策略
(1)直接对主电机进行调速。
(2)截割头以给定范围转速钻切后,调节截割牵引速度vy和vz大小保证主电机安全可靠工作。
3.2.2 悬臂式掘进机截割部调速方法
悬臂式掘进机截割机构调速系统的调速方法主要有节流调速、变量泵-负载反馈无级调速(包括截割电动机电流反馈和液压系统压力反馈2种调速方式) 及定量泵-分流合流有级调速等,下面介绍四种典型的调速系统。
1. 定量泵-分流合流有级调速的三种典型调速系统
对大功率悬臂式半煤岩巷道掘进机来说,当截割煤层时,因截割阻力较小,这时需给截割机构提供较大的进给速度来提高生产率;当截割岩石时,截割阻力较大,为避免截割电机过载,同时也为减少截齿损耗,这时应对截割机构提供较小的进给速度。截割机构调速系统就是为完成上述自动调速功能而设置的。本文对国内外几种典型的调速系统的特点及其性能进行分析,以供同行依据自身条件选用合适的调速系统。
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(1)调速系统I
图3-5是国内掘进机中常用的一种有级调速系统。
系统工作原理: K1[K2]使液控换向阀组换向,定量泵输出的液压油经分流阀、液控换向阀组输往油缸。当截割阻力较小,油缸的工作油压低于顺序阀的调定压力时,分流阀B 腔出油经单向阀与A 腔出油合并输往油缸,这时油缸对截割机构提供较大的进给速度以提高生产率;当截割阻力较大,油缸的工作油压高于顺序阀的调定压力时,顺序阀开启,分流阀B 腔流出的油经顺序阀直接返回油箱,仅有A腔输往油缸,因而油缸对截割机构提供较小的进给速度。下面根据节流式分流阀的工作原理来分析该系统的性能。
图3-6为等量控制节流式分流阀的工作原理图。
设流出A腔和B腔的流量分别为QA和QB,即为流经右侧节流孔Fa和左侧节流孔Fb的流量,根据伯努利方程:
QA?KaFa2g?ppa/? (3-1) QB?KbFb2g?ppa/? (3-2)
式中: Ka、Kb—与阀口形状、过流面积和油液粘度等因素有关的系数; g—重力加速度;
Δppa、Δppb—分别为右、左两侧节流孔前后的油压差; ?—油液密度。
Fa、Fb—分别为左右两侧节流孔的面积;
1-电动机 2-定量泵 3-溢流阀 4-节流式分流阀 5-单向阀
6-顺序阀 7-液控换向阀组 8-油缸
图3-5 截割机构调速系统I
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