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中国矿业大学成人教育学院2010届毕业设计（论文）

1绪 论

1.1课题背景

1.1.1 研究目的和意义

总采工作面设备搬迁包括：采煤机、工作面刮板输送机、液压支架、转载机以及一些其他辅助设备的搬迁。其中液压支架的搬迁量占到总搬迁量的70%到75%，所以液压支架的搬迁效率直接影响综采工作面的工作效率。本设计的液压绞车主要是为了提高液压支架搬迁效率。与传统煤矿井下电动绞

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车相比较液压绞车有着自己独特的优点：

(1)动力源由液压代替了电动，减少了电气设备可能带来的危险。 (2)可以通过液压马达自身实现高低速度调速，在带动负载时液压马达低速，没有负载时液压马达高速，这样可以提高钢丝绳的利用率。

(3)液压绞车管路采用了大量快换接头，通过高压橡胶管联接，乳化液泵站可以采用液压支架的泵站，加强了绞车的可移动性。

而且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了广泛的应用，代替许多的机械结构。

液压传动具有很多优点：

(1) 易于获得很大的力和力矩,使液压传动成为最省力的有效手段。 (2) 可以实现无级调速和稳定的低速运转性能，而且能获得很大的调速比，还容易获得极低的运转速度，使整个系统简化。

(3) 能容量大，用较小的重量和尺寸的液压件就可以传递较大的功率使机械结构紧凑,体积小重量轻.矿用防暴绞车由于受井下空间尺寸的限制，就要求体积小。同时液压系统的惯性小，起动快，工作平稳，易于实现快速而无冲击的变速与换向。

(4) 易于获得更复杂的机械动作，以直接驱动工作装置。 (5) 动力传递方便。

(6) 易于实现安全保护,能只动防止过载，满足绞车安全工作的要求。 (7) 液压元件能自行润滑，延长使用寿命。

(8) 液压元件易于实现标准化，系列化，通用化。

采用专用液压绞车进行液压支架的搬迁可以加快搬迁速度，提高液压支架使用效率以及综采面生产效率，实现恒力控制和离机操作，对井下工作人员在搬迁液压支架时的安全起到非常大的保障。

1.1.2 国内外的发展现状

20世纪年代后期，日本、美国又开始推广应用液压—机械传动绞车。其优点是高速小扭矩液压马达具有制造容易、质量稳定、寿命长、传动效率高、噪音低、体积小等。日本三井三池制作所引进西德盖特拉马齐克公司和法国

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西克马菲尔公司的高速液压马达，研制了卷简直径为2m的MHW22.5?S2000?1型液压防爆绞车，高速液压马达经行星减速器传动卷筒，用操作手柄改变变量泵斜盘的角度来实现无级调速。主电机采用鼠笼式电机，比绕线式电机的结构简单、价格便宜、坚固耐用及效率较高，而且无滑环，运行时不产生火花，电控系统易实现防爆。钢丝绳直径为22.5mm容绳量为1100m，最大静张力为40kN时提升速度为3.3m/s，静张力为33kN时最大提升速度为4m/s，主电机功率160kW。由于液压—机械传动绞车的优点很多，在国外应用广泛并逐步向大型化发展[2]。

2005年国内直径最大的液压防爆绞车在河南省洛阳中信重机公司试车成功，并顺利发往内蒙古大雁煤业公司。这台液压防爆绞车直径达3m，宽度2.5m，最大静张力为120kN，最大容绳量1767m，最大提升速度为4m/s，具有良好的防爆性能、稳定的无极调速性能和低速运转性能，节能效果明显。由于其配置科学合理、结构紧凑、体积小，可大大节约硐室基建成本；又由于其具有性能参数高、安全可靠、操作简便易学、寿命长、综合运行成本低等优势，在井下30?的斜坡上，这台绞车一次可提升24t的煤炭，其直径和提升力均称得上是国内之最矿井防爆绞车按其拖动方式可分为电动防爆和液压防爆两大类。国外由于电器技术水平较高，井下工程机械化程度高，一般巷道和硐室较大，设备安装方便，较早的开始推广应用电动防爆绞车，主要是绕线型电机转子外接电子调速。其缺点为发热严重，占地面积大，电控系统复杂，成本高，调整性差。随着液压技术的不断发展，轴向柱塞式和径向柱塞式液压马达系列产品推出，并逐渐用于井下提升设备和研制液压防爆绞车。液压防爆绞车具有结构紧凑、造价便宜、起动平稳、调速方便、过载保护等优点，特别是采用鼠笼式电机拖动，使电控系统简单，实现了防爆要求。在国外，液压防爆绞车根据结构形式可分为两大类：一类是采用低速大扭矩柱塞液压马达直接拖动绞车卷筒的全液压传动式；另一类是采用高速小扭矩柱塞液压马达经减速器再拖动绞车卷筒的液压—机械传动式。

电动防暴绞车包括调度绞车和回柱绞车等。调度绞车是供井下回采工作面和掘进工作面装载站，调度编组矿车及中间巷道拖运矿车，也可用于短距离运送材料，井下广泛使用。回柱绞车主要用于回采工作面中的回柱放顶，也可用来拖运重物和调度车辆[3][4]。

大约在60年代中期，研制出防暴液压绞车在煤矿井下使用.英国是最早研制液压绞车的国家之一。60年代就有液压绞车问世.彼克诺斯公司研制了一种适用矿井用的轻便液压绞车,结构紧凑,井下运输很方便。其型号为H20/900/2150、H30/900/2150、H20/900/2165、H30/900/43/04700，电机功率为15kW或22.3kW。采用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,工作介质可用60/40号阻燃液。

日本三井三池制作所制造出第一台防暴液压绞车，以后反复进行了多种

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设计和改，生产有40和75等几种型号的防暴液压绞车，具有手动和半自动两种运转方式。液压控制方式与电动控制方式进行比较，液压控制方式能任意选择所需要的速度，操作简单，能任意调整加减速度，易于防暴结构，电器控制系统复杂，维修麻烦。

苏联、波兰、德国等国家研制和采用液压安全绞车作为倾斜煤层的采煤机的防滑、同步牵引设备。这些国家还矿泛采用液压无极绳绞车牵引井下运输用的卡轨车和单轨吊。日本三井三池制作所研制的小型液压绞车系列，主要用于煤矿井下作辅助运输，功率有22kW、37kW及48kW三档。其采用高速轴向柱塞式液压马达通过安装在滚筒内部的行星齿轮减速箱拖动绞车运转，因而结构紧凑，体积小[5]。

我国煤矿井下防暴液压绞车的研制和应用比欧美、日本大约晚10年，在煤与沼气突出的矿井都要使用防暴型电器设备。由湖南省煤炭科学研究所和湖南省煤矿专业机械厂共同研制BYT?1200?1型防暴液压绞车和BYT?1.6型防暴液压绞车，并随同研制了NIM?E16型防暴绞车。国内其它厂家也进行了液压绞车的研制工作，淮南煤机厂研制了JT?1200Y型防暴液压绞车，它采用高速液压马达通过行星减速箱驱动滚筒，洛阳矿山机械研究所研制采用高速马达驱动的防暴液压绞车。

液压绞车是利用液压马达直接或通过减速箱拖动滚筒的一种绞车。防暴液压绞车是在一般液压绞车的基础上配上防暴电气设备并在结构上满足煤矿井下使用，具有良好运转特性，在低速运转、起动和制动时比电控绞车效率高且操作简单、体积小、重量、安全效率高。一般均由机械部分、液压传动部分、电气部分组成。主要用于：船舶、港口、建筑、矿山和林业。液压控制方式能任意选择所需要的速度，操作简单能任意调整加减速度、易于设计防暴结构、保养维护容易。

1.2 液压绞车的工作原理和用途

液压绞车是利用防爆电动机1带动乳化液泵2，然后乳化液泵带动变量液压马达3，液压马达将动力通过减速器拖动滚筒转动。绞车的正反转和高低转速改变依靠马达自身调节完成。原理图1-1

~1电动机 2主油泵 3液压马达

4减速箱 5绞车滚筒

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