【正文】 防爆鋰電蓄電池單軌吊機車設計畢業(yè)論文目 錄摘 要 I第一章 礦用蓄電池單軌吊簡介 1 1 礦用單軌吊在國內(nèi)外發(fā)展情況 2 2 3 5 DXP40防爆鋰電蓄電池單軌吊機車參數(shù) 7 DXP40防爆鋰電蓄電池單軌吊組成部分 8 8 10 11 12 13第二章 單軌吊的設計計算 14 14 14 20 20 單軌吊機車制動原理 22 井下單軌吊對制動系統(tǒng)的要求 22 主要尺寸的確定 24 25 27第三章 液壓系統(tǒng)選型設計 29 31 31 31 32 34 34第四章 電氣控制系統(tǒng)的設計計算 36　電控系統(tǒng)硬件設計 37 37 38　電控系統(tǒng)軟件設計 39　PLC 程序的設計 39第五章 各部三維圖造型 40 40 41 41 44 45第六章 有限元分析 46結論 58第七章 總體組裝設計 59 59 60 61 62第八章 期望與總結 63 63 工作展望 64致謝 65參考文獻 6668第一章 礦用蓄電池單軌吊簡介隨著我國煤礦采、掘機械化程度的迅速發(fā)展及開采規(guī)模的不斷擴大, 使得井下所需的材料、設備的數(shù)量、品種、單重以及運距大幅度增加。 井下人員數(shù)量增多、工作面的距離加長,而輔助運輸系統(tǒng)仍舊依靠陳舊的傳統(tǒng)方式已明顯的不能適應形勢發(fā)展的需要。因此, 吸收、引進國際上先進技術, 改變我國煤礦以往落后的輔助運輸形式已成必然的發(fā)展趨勢。目前國家對煤礦安全生產(chǎn)的重視程度和煤礦裝備水平的都有所提高，煤礦井下輔助運輸裝備向本質(zhì)安全型方向轉變，單軌吊運輸作為一種新的運輸方式，克服了卡軌車運輸條件限制，實現(xiàn)多條巷道連通使用，可以在多彎道、多起伏的巷道中應用，靈活性和適應性都較強。由于其具有運輸能力大、隱患少、效率高、安裝簡單等優(yōu)點，正在被越來越多的煤礦企業(yè)所采用，成為近幾年來煤礦井下輔助運輸?shù)氖走x運輸工具。 (1) 單軌吊車是掛在巷道頂板上或支架上運送負載，不受底板變形 (底鼓) 及巷道內(nèi)物料堆積影響，但需要有可靠的吊掛承載裝置。吊掛在拱形或梯形鋼支架上時，支架應裝拉條加固，用錨桿懸吊時，每個吊軌點要用2根錨固力均為60kN以上的錨桿。巷道斷面要大于或等于7m2。(2) 可用于水平和傾斜巷道運輸。用于傾斜巷道運輸時，機車牽引單軌吊車，坡度18176。，最佳使用坡度12176。(國外最大達 40176。)。繩牽引單軌吊車坡度25176。(國外最大達 45176。)。最大單件運輸質(zhì)量為12～15t，最小水平曲率半徑為4 m。(3) 機車牽引單軌吊車具有機動靈活的特點，1臺機車可實現(xiàn)有多條分支巷道的物料、設備和人員的運輸，可以不經(jīng)過轉載，不受運程限制。繩牽引單軌吊車在彎道上需裝設大量繩輪，而且不能進分支岔道，運距一般為 1～2 km，最大不超過 3 km。因為運距過長，列車運行阻力、牽引繩的阻力、軌道和支架的承載能力等都要增加，單軌的支承、導向鋼絲繩及鋼絲繩的拉緊都將趨于復雜化。(4) 柴油機單軌吊車排放的氣體有少量污染和異味，因此，使用巷道要有足夠的風量以稀釋有害氣體，使其達到無損健康的程度。(5) 蓄電池單軌吊車的最大優(yōu)點是沒有空氣污染，但受蓄電池蓄電能力的限制，蓄電池單軌吊車的功率偏小，自重較大，適用于所需牽引力較小、通風較差的掘進巷道運送材料和人員。而鋰電池單軌吊則大大的減少了蓄電池單軌吊的缺點。 礦用單軌吊在國內(nèi)外發(fā)展情況原西德是世界采礦發(fā)達國家之一, 五十年代就開始研制單軌吊車, 到1967 年研制出柴油機單軌吊, 1979 年研制出蓄電池單軌吊,之后,法國、捷克、蘇聯(lián)、英國等國家也相繼引進或研制出單軌吊,并在這些國家普遍應用。單軌吊機車在德國已有兩家公司生產(chǎn)（DBT、布勞提干）并在多個國家銷售過蓄電池單軌吊車和柴油機動力單軌吊車；捷克Becorit公司也生產(chǎn)燃油動力柴油機車。先進產(chǎn)煤國家的輔助運輸采用單軌吊、卡軌車、齒軌車和無軌膠輪車等高效運輸裝備,礦井運輸基本實現(xiàn)了從井底車場甚至從地面(平峒或斜井開拓時) 至采區(qū)工作面的不經(jīng)轉載的直達運輸。這些裝備體積小、機動靈活、通過巷道斷面小、轉彎半徑小、無需轉載和停頓、運輸效率高,可實現(xiàn)遠距離連續(xù)運輸。牽引力大,可實現(xiàn)重型物料如重型支架的整體搬運,運行速度快。有比較完備的配套設備和運輸車輛,基本實現(xiàn)了裝卸作業(yè)的機械化。原捷克斯洛伐克的大部分煤礦煤層屬緩傾斜煤層，巷道坡度不一，而且底坡較多，因此其輔助運輸設備是清一色的單軌吊車；1979年年底西德沙爾夫公司研制出第一臺214KW蓄電池單軌吊車，次年投入使用；1980年西德魯爾塔勒公司又研制出38KW樣機；1982年原蘇聯(lián)卡拉干達煤礦設計院研制出6KW蓄電池單軌吊車。世界各主要采煤國近年來尤其加強了大容量高效率蓄電池的研究，這主要是因為鉛酸蓄電池和內(nèi)燃機相比，具有噪音低、運轉熱量小、維修簡單、無空氣污染等優(yōu)點。國內(nèi)使用只有柴油機牽引式單軌吊和蓄電池電機牽引單軌吊。目前，國內(nèi)使用防爆油柴機單軌吊機車的礦井有： 潞安礦業(yè)集團的漳村煤礦和常村煤礦。漳村礦是我國第一個輔助運輸單軌吊化礦井，它 可將167支架或其他貨載沿長1438m坡度6176。 (最大10176。)的斜井直接運到工作面，使輔助運輸系統(tǒng)大為減化。單軌吊作為煤礦輔助運輸?shù)囊环N新型裝備,20世紀90 年代初引進國內(nèi),至今使用已10年多,目前單軌吊運輸在煤礦輔助運輸中得到了廣泛的應用。由于是吊掛式運輸,與巷道底板狀況無關,巷道空間可以得到充分利用。除日常的運人、運料和運設備以外,還可實現(xiàn)液壓支架的整體搬運。單軌吊為煤礦輔助運輸現(xiàn)代化礦井的建設發(fā)揮了積極的作用。 常村煤礦所用的單軌吊屬于柴油機液壓牽引式單軌吊。使用過的15臺均為進口英國貝克瑞特公司生產(chǎn)的NFCD916型單軌吊，主要用于采煤工作面運輸。常村礦輔助運輸為多種輔助運輸形式接力轉運。從地面到井下運輸為副井雙罐籠和輔井單罐籠；大巷運輸為架線式電機車；采區(qū)運輸為液壓卡軌車；工作面運輸為單軌吊。該機型進口配件需要單獨安排生產(chǎn)，不僅費用髙，而且很難組織貨源，況且進口配件占用資金大，資金周轉慢，國內(nèi)很多代理商都不愿意代理此項業(yè)務。國內(nèi)引進過德國單軌吊車20多臺，引進捷克單軌吊2臺，同時原煤炭部石家莊煤機廠試制單軌吊近10臺，太原礦山機器有限公司電氣公司試制過蓄電池單軌吊2臺。太原市博世通機電液工程有限公司檢測檢驗進口單軌吊10多臺，并將主要部件（柴油 機、主泵、輔助泵驅(qū)動馬達、起吊馬達、溫度傳感器等）完全國產(chǎn)化，在性能上和可靠 性上有很大提高。1985 年，我國成功研制出了第一臺 FND40 型防爆柴油機單軌吊車，填補了國內(nèi)空白。其后，國內(nèi)相繼研制出各種型號不同的單軌吊車，單軌吊在我國煤礦井下也逐步得到了推廣和應用。目前我國已經(jīng)使用的較先進的單軌吊車有防爆柴油機單軌吊車和防爆蓄電池單軌吊車。防爆蓄電池單軌吊車是繼防爆柴油機單軌吊車之后的又一種高效煤礦井下輔助運輸設備，與防爆柴油機單軌吊車相比，它具有排氣無污染、運轉熱量小、噪音低、維護工作量小和易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)勢，在礦山具有更廣闊的推廣應用前景。我國以防爆特殊性蓄電池為動力的機車目前只生產(chǎn)地軌機車，、3t、5t、8t、12t幾種。因受爬坡能力的限制而主要應用于大巷運輸。1992年8月，國家級單軌吊車性能檢測中心站對國產(chǎn)25KW蓄電池單軌吊車首次進行了檢測，在汾西礦務局水峪礦作井下進行了檢測，半年多的運轉因其實用而深受煤礦工人歡迎。1993年3月中旬通過了中煤總公司組織的專家鑒定。單軌吊車運輸系統(tǒng)的核心部分就是單軌吊機車（簡稱單軌吊）。根據(jù)動力源不同，單軌吊可以分為防爆柴油機單軌吊與防爆蓄電池單軌吊。國內(nèi)極少數(shù)煤礦企業(yè)采用了單軌吊的，絕大多數(shù)都是幾十年前進口的柴油機動力型產(chǎn)品，油耗大，成本高，使用柴油對井下安全生產(chǎn)環(huán)境構成威脅，并且產(chǎn)生尾氣污染和噪音污染，影響礦井生產(chǎn)環(huán)境。由于電動單吊使用電能，動力源持續(xù)穩(wěn)定，運行距離遠，安全性能佳，且節(jié)能環(huán)保無污染，所以現(xiàn)在成為一種主流的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的電動單軌吊的動力源主要以鉛酸電池為主，這種單節(jié)電池電壓僅為左右，另外它存在體積大、重量重，污染重、不環(huán)保，設備自重大、工作效率低，可靠性差、報廢率高，維護繁瑣、占場地大等一系列缺點。鋰離子單節(jié)電池電壓可達到左右，具有穩(wěn)定性能好，環(huán)保，可以大電流充放電等優(yōu)點，基本克服了鉛酸電池的諸多缺點，電池的充電系統(tǒng)是電池使用過程中的一個必要環(huán)節(jié)，本文主要以動力鋰電池在單軌吊上的使用情況，針對動力鋰電池的充電環(huán)節(jié)進行了研究。目前，單軌吊系統(tǒng)技術在我國還處于發(fā)展階段，單軌吊行走在懸掛于巷道頂部的軌道上，靠行走驅(qū)動輪與工字鋼間的摩擦力來驅(qū)動機車行走。本文研制的單軌吊的行走、制動與起吊、裝載重物等功能均由液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)，因此液壓系統(tǒng)起著至關重要的作用。液壓系統(tǒng)依據(jù)現(xiàn)有的單軌吊液壓系統(tǒng)的功能和原理，根據(jù)在生產(chǎn)中出現(xiàn)的實際問題，應用現(xiàn)代設計理論和方法和近代液壓傳動系統(tǒng)理論，設計了單軌吊液壓系統(tǒng)，特別是介紹了液壓元件的選型和液壓性能分析，為實現(xiàn)單軌吊液壓系統(tǒng)的國產(chǎn)化做好準備。本文對單軌吊液壓系統(tǒng)進行設計及其性能分析，以降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而設計出更安全可靠的液壓系統(tǒng)，為今后單軌機車液壓系統(tǒng)的調(diào)整及國產(chǎn)化奠定一定的理論基礎，為以后排查液壓系統(tǒng)的故障做了保障，預計國產(chǎn)化后的液壓系統(tǒng)，基本能夠?qū)崿F(xiàn)單軌吊的各種功能，能夠達到其性能指標，還能在整體上改善人機接口，以便于維護和使用。本課題主要研究的就是鋰電池單軌吊的液壓控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，制動閥塊以及緊急制動裝置以及基于人體工程學的人車等各個方面的設計，經(jīng)過此次設計能給我國煤礦輔助運輸設備帶來重大革新！ DXP40防爆鋰電蓄電池單軌吊機車參數(shù) 單軌吊機車參數(shù)額定牽引力40KN額定制動力*40KN額定車速轉彎半徑水平轉彎半徑4m垂直轉彎半徑10m額定爬坡能力12額定載重量8t標準機車長28m機車寬蓄電池容量560Ah限定速度電動機功率4*驅(qū)動輪直徑350mm驅(qū)動輪與