山东大学自学考试毕业设计（本科）
（2-18）
②动态摩擦液阻的确定
传统研究认为动态摩擦与稳态摩擦都是由于流体粘性作用引起的，因此动态摩擦液阻与稳态摩擦液阻有关。哈工大李洪人、陈照弟等人提出了一种管路分段集中参数键图模型，该模型把稳态摩擦液阻作为动摩擦液阻的一个独立变量，应用量纲分析π定理，经与研究管路动态的特征线法和分布参数键图模型大量仿真结果的对比分析，确定了层流状态下分段集中参数模型中的动态摩擦液阻。动态液阻的表达式为：
式中：r——管路半径，m； l——管路长度，m； Rs——稳态摩擦阻力，N。
8
（2-19）
山东大学自学考试毕业设计（本科）
3重装载系统的整体设计
本课题采用液压式的称重方法，由称重液压系统对箕斗中煤的质量进行定量称重，利用PLC作为系统的控制核心，研制了一套立井箕斗定重装载系统。该系统是在不破坏原有提升系统的前提下，在井底托罐梁的间隔增设两对称重液压缸（每对称重液压缸由两支液压缸组成），分别用来测量1号和2号箕斗煤的质量。在左右溜煤槽分别增设一个闸门液压缸，用来截止箕斗中煤达到设定质量后继续流入，系统整体结构如图3-1所示：
图3-1 系统整体结构示意图
以煤矿为例，分析现场条件，根据实际工况，采用液压式的称重方法，由定重装载液压系统对箕斗中煤的重量进行定量称重，利用PLC作为系统的控制核心，对定重装载系统进行设计。
3.1定重装载系统的基本原理
定重装载的基本原理如图3-2所示。压力油液被密封在液压缸2中，当被测箕斗安放在液压缸活塞承载面1上时，密封油液3中的压力将随着箕斗中煤质量的增加而增大。因此，通过压力传感器4测量油液压力的大小，便可换算出箕斗中煤重量的大小。
9
山东大学自学考试毕业设计（本科）
图3-2 称重基本原理
其中：1.活塞 2.液压缸 3.密封油液 4.称重压力变送器 油压p与斗箱质量m之间的关系式：
4mg?103 （3-1） P?2?d
3.2定重装载液压系统的设计
定重装载液压系统在不破坏原有提升系统的前提下，在井底托罐梁的间隔增设两对称重液压缸，分别用来测量1号和2号箕斗中煤的质量，在左右溜煤槽分别增设一个闸门液压缸，分别用来截止1号和2号箕斗中的过多煤流入。箕斗在装煤时，压力传感器实时测量箕斗中煤的重量，当压力传感器测量到箕斗中煤的质量达到预定值，控制系统会自动关闭闸门以截止煤流入，并打铃提示司机提升箕斗。定重装载液压系统原理如图3-3所示。
图3-3定重装载液压系统的原理图
10
山东大学自学考试毕业设计（本科）
定重装载液压系统的工作流程如下:1号箕斗下落在托罐梁上时压迫滑动架使溜嘴进入箕斗，同时安装在井下的下降限位开关接通使三位四通阀电磁铁1DT通电，芯克服弹簧力右移使压力油液经电磁阀进入称重液压缸下腔，活塞上升顶起箕斗。当重液压缸活塞上升的高度使举升限位开关接通时，电磁铁1DT断电使阀芯位于中位此时压力油液被密封在液压缸中，压力传感器便可以根据密封油液的压力变化测量箕中煤的质量。
当压力传感器的测量到的压力值达到系统设定值的时候，电磁铁5DT电使闸门液压缸立即上升截至煤流入箕斗，同时电磁铁2DT通电使称重液压缸下降到初始位置并发出提升信号。待箕斗提走以后，电磁铁6DT通电使闸门液压缸回到始位置从而完成定重装载的全过程。定重装载一个工作流程完成以后，电磁铁9通电电磁溢流阀卸荷掉液压泵输出的压力油液。2号箕斗的装载工作流程与1号箕斗相同。 3.3液压称重系统的设计
在不破坏原有提升系统的前提下，在井底托罐梁的间隔增设一对称重液压缸，在溜煤槽增设一个装载控制闸门，称重液压缸和装载控制闸门均由液压站进行控制。称重压力变送器的信号由自动控制系统进行处理，并送至绞车房进行实时监控。液压称重系统的原理如图3-4所示。
液压系统的工作过程如下：箕斗下落在托罐梁上时压迫滑动架使溜煤嘴进入箕斗，同时电磁阀2左端通电，阀芯克服弹簧力右移使压力油液经电磁阀进入称重液压缸下腔，活塞上升顶起箕斗开始称重。当称重重量达到系统设定值时，闸门则会及时启动切断煤流，绞车房接到系统发出的提升信号后启动绞车，箕斗上提时依靠重锤的重力使得溜煤嘴回转。箕斗提走以后，称重及闸门液压缸全部复位等待下次称重，从而完成定重装载的全过程。
11
山东大学自学考试毕业设计（本科）
图3-4 液压称重系统的原理图
其中：1.称重液压缸 2.电磁换向阀 3.单向阀4.压力表 5.液压泵 6.过滤器 7.油箱8.电磁溢流阀 9.闸门液压缸 10.称重传感器
已知箕斗质量为4 000 kg,装煤质量为8 000 kg,根据已知参数对液压系统进行设计: (1)称重液压缸直径为150 mm,行程为80 mm,举升时间为5 s,举升力为: (4 000+8 000)ηgn=176kN,
其中η为安全系数,取η=1.5,gn=9.8 m/s2;
(2)闸门液压缸直径为50 mm,行程为500 mm,举升时间为2 s,举升力为20 kN。 根据以上设计,以大流量的称重液压缸计算系统各参数: 每对称重液压缸活塞的总面积：S=2πD24=35 325 mm2； 所需液压泵的排量：q=Slnt=23.6 mL/r；
称重液压缸工作压力：p=FS=176 40035 325=4·99 MPa； 式中D———称重液压缸直径,mm； l———称重液压缸行程，mm； n———电动机转速，r/min； t———称重液压缸举升时间，s； F———称重液压缸举升力，kN。
12