【正文】 取標(biāo)準(zhǔn)值 D=，活塞桿直徑 d=。 液壓缸尺寸的計(jì)算 開(kāi)鐵口機(jī)在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，為了使開(kāi)鐵口機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)較為平穩(wěn)，需要液壓缸保持一定回油背壓。 2212 / 2 8 0 / 1a L t? ? ?=160 2( / )mms 120 1v at? ? ? =160 ( / )mms 利用以上數(shù)據(jù)即可繪制出圖 所示液壓缸的負(fù)載與時(shí)間工況圖、圖 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17頁(yè) 所示液壓缸的速度與時(shí)間工況圖、圖 所示液壓缸的行程與時(shí)間工況圖。 3( 2 5 0 0 1 0 / c o s 1 0 ) / 0 .0 3 3 7 7t ?? ? ?4 (s) 再根據(jù)液壓缸活塞桿行程 960mm，可大致計(jì)算出液壓活塞桿在每個(gè)工作階段的行程。 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16頁(yè) 24z d vAfv d K E??? () 式中 f ——— 沖擊頻率 (HZ)； ?——— 由釬桿到炮泥的傳遞系數(shù)， ? 取 ； zd ——— 鉆頭直徑 (cm)， 8cm； dK ——— 釬頭換算系數(shù)，查《礦山機(jī)械手冊(cè)》取 dK =； vE ——— 破碎單位體積炮泥所需能量 (J)，查《礦山機(jī)械手冊(cè)》取 vE =60J。 由前面可知開(kāi)鐵口機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間 t?1 1s， t?3 1s，于是根據(jù)開(kāi)鐵口機(jī)總的回轉(zhuǎn)時(shí)間 12s 計(jì)算出恒速時(shí)間為 t?2 122=10s。 3232 5 0 0 / 2 2 1 0 0 / 2 104600iic m r l lr m ?? ? ? ?? ? ? 32 5 0 0 ( 2 8 0 0 / s in 6 0 ) / 2 2 1 0 0 3 2 0 0 / 2104600 ?? ? ???=(m) 由式 ()可得 220 46 00 1 11 92 6Jm ?? ? ? ?( 2kgm? ) 由式 ()可得 301/ 1 1 9 2 3 . 6 6 2 100 . 7 6JtF l? ??? ? ?? ? ?m =(KN) 由式 ()得 fF F F??dm進(jìn) = 30. 16 66 00 10 9. 8 31 .3 8 41 .7 3?? ? ? ? ?(KN) ③ 開(kāi)鐵口機(jī) 恒速階段的負(fù)載 F恒 F恒 = fFd = 30 .1 6 6 6 0 0 1 0 9 .8?? ? ?=(KN) ④ 減速制動(dòng)階段的負(fù)載 F制 其大小可由以下公式計(jì)算 : 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15頁(yè) F制 = fmFF?d = 30 .1 6 6 6 0 0 1 0 9 .8?? ? ?=) ⑤ 開(kāi)鐵口機(jī)工進(jìn) 階段的負(fù)載 F工 fgF F F??工 d () F工 = 30 .1 6 6 6 0 0 1 0 9 .8?? ? ?+=(KN) ⑥ 開(kāi)鐵口機(jī)快退 階段的負(fù)載 F退 fdFF?退 = 30 .1 6 6 6 0 0 1 0 9 .8?? ? ?=(KN) 將以上計(jì)算的數(shù)據(jù)列于表 格 (表 所示 )。 所以由式 ()可得 F啟 30 .2 6 6 0 0 1 0 9 .8?? ? ? ?=(KN) ② 開(kāi)鐵口機(jī)快進(jìn)階段的負(fù)載 F進(jìn) fF F F??dm進(jìn) () 式中 fFd ——— 動(dòng)摩擦阻力，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 液壓分冊(cè) 》及根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)取其摩擦系 數(shù)為 fd =； Fm ——— 開(kāi)鐵口機(jī)慣性力，其大小可按下式計(jì)算 10gF l M J t??? ? ? ? ?m () 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14頁(yè) gM ——— 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件總慣性力矩； ?? ——— 起動(dòng)或制動(dòng)過(guò)程中角速 度增量 ( 1S? )； t? ——— 起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間 (s)。 鐵口運(yùn)行軌跡工作位置停放位置 圖 開(kāi)鐵口機(jī)回轉(zhuǎn)部分示意圖 由此根據(jù)示意圖 。 由此可進(jìn)行下面回轉(zhuǎn)部分液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。的角度，旋轉(zhuǎn)時(shí)間 12～ 14s，且開(kāi)鐵口機(jī)的鉆進(jìn)方向與鐵口軸線的傾斜角度為 10176。 繼而可以初步繪出推進(jìn)部分的液壓系統(tǒng)原理圖，如圖 所示。采用三位換向閥，此時(shí)推進(jìn)部分處于中位，就能滿足這些要求，同時(shí)推進(jìn)部分有前進(jìn)和后退運(yùn)動(dòng)，要求液壓馬達(dá)有正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以采用三位四通換向閥來(lái)控制。 由式 ()得 141 .2 110 .14( / m in)qL? ? ?v 退 0 .7 8 7 .1 5 .5 4 ( / m in)qL? ? ?v 工 8 200 156 ( / m in)qL? ? ?vmax 液壓系統(tǒng)圖的擬定 執(zhí)行元件的類型 :根據(jù)此部分系統(tǒng)的特點(diǎn) ,工作時(shí)轉(zhuǎn)矩較大 ,速度較低 ,所以選用了低速大轉(zhuǎn)矩的 徑向柱塞式 液壓馬達(dá)。 由式 ()得 32 1 6 0 9 .8 8 1 3 .9 4 ( )0 .7 8 1 0 0 .9 3p M p a? ??????? 由于 16Mpa Mpa? ， 所以所選液壓馬達(dá)滿足要求。其理論排量 ，額定壓力 16Mpa,轉(zhuǎn)速10~200r/min，額定轉(zhuǎn)矩 1815Nm? ， 額定功率為 ，機(jī)械效率 %? 。 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9頁(yè) 快退時(shí)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速的計(jì)算 由式 ()可得 22 16 0 1 0 0 0 1 6 0 1 0 0 0 1 4 1 .2 ( / m in )1 7 2 5vnrzp?? ??? ? ?? 式中 2v ——— 快退時(shí)鉆頭的反退速度 ,即鏈輪的反退速度， 1/ms。 圖 鏈輪受力示意圖 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8頁(yè) 小車在軌道上靜摩擦力的計(jì)算 c os c os 80fsF m g??? () 式中 ? ——— 小車與軌道間的摩擦系數(shù) ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 液壓分冊(cè)》及 根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)取其摩擦系數(shù) ? =； m ——— 小車及鑿巖機(jī)總重量 1500kg； ? ——— 小車運(yùn)行時(shí)與水平面的夾角 ,大小為 10 。 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7頁(yè) 確定參數(shù) 工作載荷力矩的計(jì)算 /g g mT F r??? () 式中 gF——— 開(kāi)鐵口時(shí) 液壓馬達(dá) 的 工作載荷； m? ——— 液壓馬達(dá)總的機(jī)械效率 ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 液壓分冊(cè)》及根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)取 ? ? ； r ——— 鏈輪半徑 (如圖 ),可根據(jù)開(kāi) 鐵口機(jī)進(jìn)給部分的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算其值。鏈條帶動(dòng)的小車及鑿巖機(jī)總重量約 1500kg，鏈條節(jié)距 p=,齒數(shù)z=17。 推進(jìn)部分液壓 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 開(kāi)鐵口時(shí)，推進(jìn)速度 ～ ,反退速度為 1m/s，工作周期 16～ 18mm。因此，這就需要液壓系統(tǒng)在控制方面，使各分支系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)整體控制系統(tǒng)，使整個(gè)運(yùn)動(dòng)循序有致。 本課題 只做了 推 進(jìn)部分和回轉(zhuǎn)部分的液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)各支路液壓控制系統(tǒng)方案。而本機(jī)的液壓系統(tǒng)主要包括沖擊部分、轉(zhuǎn)釬部分、推進(jìn)部分和回轉(zhuǎn)部分共四部分的液壓控制系統(tǒng)。 沖擊部分的沖擊頻率 40～ 50HZ，而沖擊能量為250～ 300J。 旋轉(zhuǎn)時(shí)間 12～14s。 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5頁(yè) 2 .本課題的總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)要求 本液壓開(kāi)鐵口機(jī)適合爐口深度為 2500mm 左右的現(xiàn)代高爐，開(kāi)鐵口機(jī)的鉆進(jìn)方向與鐵口軸線的傾斜角度為 10176。與 氣動(dòng)式開(kāi)鐵口機(jī) 相比 ,全液壓開(kāi)鐵口機(jī)鉆削開(kāi)口的工作油壓是風(fēng)動(dòng)開(kāi)鐵口機(jī)風(fēng)壓的 20~30倍 ,故鉆削 、 沖打能量大 ,工作可靠 ,結(jié)構(gòu)緊湊輕便 ,可省去專用空壓機(jī) ,節(jié)省投資 ； 與電動(dòng)開(kāi)鐵口機(jī)相比較 ,開(kāi)口速度明顯加快 ,開(kāi)出的孔道平直光滑。 全液壓開(kāi)鐵口機(jī) 全液壓開(kāi)口機(jī)簡(jiǎn)介 與風(fēng)動(dòng)開(kāi)鐵口機(jī)相比較 ,液壓鑿巖機(jī)鉆削 、 沖打能量大 ,工作可靠 ,結(jié)構(gòu)緊湊輕便 ,可省去專用空壓機(jī) ,液壓開(kāi)鐵口機(jī)可以和液壓泥炮共用一個(gè)液壓泵站 ,節(jié)省投資 ,特別是由于鉆削和沖打的能量大 ,開(kāi)孔速度明顯加快 ,可大大減少鉆桿和鉆 頭的消耗 。 國(guó)際開(kāi)鐵口機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 根據(jù)世界各國(guó)開(kāi)鐵機(jī)綜合分析 ， 發(fā)現(xiàn)開(kāi)鐵口機(jī)基本采用液壓驅(qū)動(dòng)大臂的轉(zhuǎn)動(dòng)。其立臂回轉(zhuǎn)、鉆削、行走為全電動(dòng)，開(kāi)鐵口角度手工調(diào)整，主臂受力不強(qiáng)，大高爐使用不合適；另外盧森堡 PW 公司 PW 型開(kāi)鐵口機(jī)與德國(guó) DDS 型結(jié)構(gòu)及原理幾乎相伺，采用的同是液壓轉(zhuǎn)臂氣動(dòng)開(kāi)口機(jī)、氣動(dòng)行走馬達(dá)，優(yōu)越性在于其小結(jié)整個(gè)機(jī)身矮小受力性強(qiáng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊備。開(kāi)鐵口機(jī)、行走馬達(dá)為全氣動(dòng) 式；美國(guó)喬伊公司生產(chǎn)的開(kāi)鐵口機(jī)是一種全電動(dòng)開(kāi)鐵口機(jī)：該開(kāi)鐵口機(jī)打開(kāi)鐵口后能自動(dòng)退回原位，具有電動(dòng)進(jìn)給、電動(dòng)鉆削、無(wú)沖擊振打功能。 開(kāi)鐵口機(jī)國(guó)外的應(yīng)用與發(fā)展?fàn)顩r 日本岡崎工業(yè)株式會(huì)社 — 框架式框架式開(kāi)鐵口機(jī)：該開(kāi)鐵口機(jī)主機(jī)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)設(shè)在高爐框架立柱上，整套機(jī)構(gòu)為全氣動(dòng)式；德國(guó) DDS 公司 — 立柱高架式開(kāi)鐵口機(jī)：該開(kāi)鐵口機(jī)有一龐大立柱，轉(zhuǎn)臂以此為軸轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生了較好的社會(huì)效益，并迅速在全國(guó)大高爐和特大高爐推廣使用。具有功率大、效率高、消耗 低、故障少、帶逆打、安全環(huán)保等特點(diǎn)。 開(kāi)鐵口機(jī)國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)狀況 2021 年 1 月，三峽工業(yè)設(shè)計(jì)研究院組織專班成立項(xiàng)目 組，走科研與生產(chǎn)結(jié)合道路，用了近半年時(shí)間對(duì)使用 CHY4000A 型全液壓開(kāi)口機(jī)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察、跟蹤、了解，對(duì)泥 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2頁(yè) 炮、鐵口、鉆頭、鉆桿、開(kāi)口機(jī)給進(jìn)機(jī)構(gòu)以及風(fēng)壓、水壓、油壓等進(jìn)行了反復(fù)研究、解剖、試驗(yàn)、分析，終于在 2021 年逐一解決了以上六個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題，并研究開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) CHY4000A 型全液壓開(kāi)口機(jī)，該機(jī)主要針對(duì) 2021m3以上高爐的爐前開(kāi)鐵口作業(yè)。 4)20 世紀(jì)末， DDS 公司與 PW公司重組，組建為 TMT 公司。 3)1998 年 12 月 ， DDS 公司第三代開(kāi)口機(jī) (CHQ2021L)在昆鋼 6BF 使用 ， 開(kāi)口機(jī)轉(zhuǎn)臂為低柱斜座式 ， 此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng) ， 離地面空間小 ， 便于設(shè)備檢修及備件拆換。 1)20 世紀(jì) 80 年代末期 ， 國(guó)內(nèi)引進(jìn) DDS 公司第一代開(kāi)口機(jī) (CHQ1000)用于湘鋼 3BF，采用矮柱雙軌式 ， 在同一行走梁上并排掛兩臺(tái)開(kāi)口機(jī) ， 集沖鉆為一體 ， 廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)1000m3以下高爐。 關(guān)鍵詞 開(kāi)鐵口機(jī) ； 液壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì) ； 液壓全自動(dòng)控制 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 II頁(yè) ABSTRACT Taphole drill is a key equip