掘进机液压系统热平衡研究及冷却器设计
掘进机行走机构的液压系统设计
掘进机行走机构的液压系统设计
简介
本文档旨在介绍掘进机行走机构的液压系统设计。
液压系统在
掘进机的行走过程中扮演着重要的角色,确保机器的稳定运行和高
效工作。
液压系统的组成
掘进机的液压系统主要由液压泵、液压马达、液压缸等组件组成。
其中液压泵负责将液压油压力加大,液压马达将液压能量转化
为机械能,液压缸则用于对行走机构进行动力驱动。
液压系统的设计
在设计掘进机行走机构的液压系统时,需要考虑以下几个方面:
1. 负载需求:根据掘进机的行走负载需求,选择合适的液压泵
和液压马达。
考虑负载的大小、速度和频率等因素,确保液压系统
可以提供足够的动力。
2. 系统的可靠性:液压系统的可靠性对于掘进机的安全运行至
关重要。
在设计过程中,应选择优质的液压元件,并确保系统的密
封性能良好。
3. 能效优化:掘进机行走过程中的能耗是一个重要的考虑因素。
在设计液压系统时,可以采用变量泵供油系统,通过根据负载需求
调整流量,来提高整体能效。
4. 系统保护:为了保护液压系统,防止因过载或其他异常情况
而损坏,可以添加液压阀、传感器以及报警装置等。
确保在出现异
常情况时可以及时采取相应措施。
结论
掘进机行走机构的液压系统设计是确保掘进机稳定运行和高效
工作的关键。
在设计过程中,需要考虑负载需求、系统可靠性、能
效优化以及系统保护等因素。
通过合理设计和选择优质的液压元件,可以满足掘进机行走机构的液压系统需求。
液压挖掘机热平衡冷却系统研究
液压挖掘机热平衡冷却系统研究摘要:热平衡性能是液压挖掘机的一个重要性能,直接影响着整机的使用。
目前国产挖掘机生产厂家都在小型液压挖掘机上投入大量的精力进行研究,以期能在市场上占有一席之地。
挖掘机冷却不良导致的温度过高,会使得发动机的热效率降低、油耗升高和尾气排放变差,同时由于温度过高会引起润滑效率降低,严重时可能导致机器磨损加剧而缩短寿命。
本文结合市场发生的挖掘机高温故障现象,通过理论分析、现场调查、设计改善等,对冷却系统主要组成部品对热平衡性能的影响进行了研究。
关键词:液压挖掘机;热平衡;效率1 引言内燃机的基本工作原理都是将燃料的化学能转化为热能,再利用热力循环将热能转化为机械能,最后通过机械系统进行动力的有效输出。
发动机气缸内的燃烧会产生大量的热量,这些热量一部分转化为曲轴的有效功,一部分随排气排除,其余通过热传递的方式,经过燃烧室壁面由冷却介质散失到缸外。
如果不能及时适度的冷却,那么发动机的缸盖、缸体、活塞等在长时间过热情况下,会强度降低甚至缩短寿命。
通常我们所说的液压挖掘机的热平衡指的是,液压挖掘机在不受外来因素干扰的情况下连续工作一定时间后,发动机水温、液压油油温达到稳定值的状态。
在这种热平衡状态下,冷却系统的降温散热量和整机产生并传导出的多余热量基本相等,当然,这是在不考虑机体与外界热交换的情况下。
对于液压挖掘机而言,其冷却系统就是其降温装置,因此进行热平衡研究。
2 热平衡冷却系统组成挖掘机冷却系统的主要组成有水泵、节温器、散热器、副水箱、冷却风扇、空调制冷制热系统等,散热器和冷却风扇作为冷却系统的关键部分是设计的重点。
机器运转时,发动机水泵将冷却液泵送到发动机水套、缸盖中用以冷却机体,如果温度足够高令节温器打开,则吸收热量后的冷却液流入散热器并通过吸风风扇进行散热降温,之后冷却液再被水泵泵送入发动机内,这是冷却系统的主要循环过程。
图1.1 冷却系统简图1)水泵水泵的主要作用是对冷却液进行加压送到机体和缸盖的水套中,加速循环流动。
探讨小型液压挖掘机动力系统热平衡
统, 内燃机燃烧释放 出的总热量可 以分为 五部分, 即: 转化为机械能 的部 分、 因尾气排放流 失的部分、 因冷却水流 失的部分、 因机油流失 的部分 以 及其他热量流 失。据有关试验研究表 明, 在 非增 压柴油机产生 的总热量 中,大约有 3 3 %左右转换成机 械能、 2 5 %左右 因冷却水流 失, 3 5 %左右 因 尾气排放 流、 4 %左 右的 因失机 油流失 、 3 %左右 的属于其他热 量流失: 而 在增压柴 油机 产生的总热量 中,大约有 4 0 %左右转 换成机械能 、 1 7 %左 右 因冷却水流 失, 3 3 %左右 因尾气 排放流 、 6 %左 右的 因失机 油流 失、 4 % 左右 的属于其他 热量流 失; 在汽油机产 生的总热量 中, 大约有 2 6 %左右 转换成机械 能、 2 0 % 左 右因冷却水 流 失, 4 2 %左右 因尾气排放 流、 4 %左右 的 因失机 油流失、 8 %左右的属于其他热量流 失。同 比之下 , 增压柴油机 产生 的总热量 中用于做功推动挖掘机运行的热量最多 。 小型液压挖掘机 动力系统的热平衡研究方 法: 主要包括试验测量方 法 以及计算方法 。在研 究小型液压挖掘机动力 系统热平衡过程 中, 通过 试 验 方 法 对 热 平 衡 公 式 中 各 部 分 的相 关 参数 进 行测 量 , 然后通过计算得 出总 热 量 在 各 部 分 的分 配 状 况 。
近 年来 , 我 国公路、 铁路 、 市政工程 、 水利工程 以及小城 镇改造 等施 工工程量 日益 增多 , 在这 些工程施工 过程 中 , 需要用 到挖掘 机等施 工机 械 设备, 其中 , 重量 在 1 3 t以下 或者铲斗容量在 2 5 0 d m , 以下 的液压 挖掘 机被称 为小型液压挖掘机 。小型液压 挖掘机 由于其轻便、 价格较低、 检修 维护方便 、 适用 多种 工况 以及结构紧凑等优 点, 已经得到 了广泛 的应 用。 同时, 由于 小型液压挖掘机 需要在条件较 为复杂 、 环 境较为恶 劣 的施 工 现 场中工作 , 并且需要承 担较大量 的工作负荷 , 所 以人们对 其性 能要求 较 为严格 。小型液压挖掘机主要包括动力 系统 、 回转系统 、 操控 系统、 行 走 系统 、 传动 系统 、 液压系统 以及辅助系统等 。本文主要探讨小型液压挖 掘机动力 系统 的热平衡 。
小型液压挖掘机动力系统热平衡研究解读
中南大学硕士学位论文小型液压挖掘机动力系统热平衡研究姓名:蒋丛华申请学位级别:硕士专业:机械设计及理论指导教师:陈欠根20070602中南大学硕士学位论文摘要摘要作为小型液压挖掘机动力系统的核心,发动机性能的好坏,将直接影响其使用情况。
本文针对目前国内小型液压挖掘机普遍存在的发动机水箱进水温度过高的问题,利用计算机仿真技术并结合实际对小型液压挖掘机动力系统的热平衡问题进行了深入的研究。
首先对热平衡理论进行了分析,提出了发动机热平衡模型,通过实验测定了模型中的各参数,得到了工程应用中设计合理冷却系统的理论依据,并以此设计了相匹配的冷却系统。
其次,通过试验分析了影响热平衡的主要因素。
在此基础上,利用FLUNET软件对水散热器中的复杂流动传热进行了仿真研究,建立了水散热器芯体单元模型,对模型内流体的温度场进行研究和分析,仿真结果与实际结果基本吻合,证实了该模型的正确性。
接着利用该模型模拟不同环境温度下的流动传热,得到了环境温度与水散热器总散热量之间的关系式,该关系式对研究小型液压挖掘机动力系统的热平衡具有重要指导意义。
最后在不改变散热器等部件的情况下,通过测量测点的风速得到结构参数的改变对整机热平衡的影响,并提出了整机散热系统的改进方案。
这对冷却系统设计有重要的意义。
关键词:小型液压挖掘机,发动机,热平衡,冷却系统,有限元模拟中南大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTAsthecoreofthepowersystemofMini—HydraulicExcavator,theatperformanceoftheenginewillaffectitsworkdirectly.AimingprobleminwatercurrentthedomesticMini.HydraulicExcavator,whichiSthetooinlettemperatureoftheengineishigh,usingcomputersimulationtechnologyandinterrelatedtheory,theheatbalanceofthepowersystemofMini—HydraulicExcavatorisstudied.First,theheatbalancetheoryisanalyzed,andtheengineheatbalancemodelisproposed。
最新 EBZ160掘进机液压油水冷系统的优化设计分析-精品
EBZ160掘进机液压油水冷系统的优化设计分析中图分类号:TD421.5 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2019)14-0012-021 系统概况新郑煤电公司目前正在使用的掘进机普遍服役时间较长,在井下连续作业或在恶略条件下作业或非截割作业时,前置内外喷雾不能开启,造成液压油油温持续上升,而油温过高易损坏油管、液压油泵、伸缩油缸等液压系统部件,进而影响割煤作业,通过液压油及水冷系统运行分析并进行改造,提高掘进机的散热效率和在恶略条件下散热效率,从而达到高产高效的目的。
2 高温原因及危害对掘进机的液压油油温高、工作状态及易出现的液压系统故障进行分析,从而找出掘进机在井下作业时高温的产生及危害的规避。
2.1 液压油(油箱用)性能指标从以上液压油参数(如图1所示)可以看出油脂运动粘度与温度的关系,液压油的最佳运动粘度在37~43 mm2s(40 ℃)之间,液压油温度过高会造成液压系统各部件负荷增大损坏设备,所以当油温超过70 ℃时,须停机检查。
2.2 掘进机液压系统易出现的故障从表1液压系统故障现象来看,液压系统油温过高,造成掘进机液压油油温持续上升的恶性循环,危害就是各部件使用寿命降低,又增加了掘进机维护成本及降低掘进中的作业效率。
2.3 掘进机作业状态从表2可以看出,掘进机工作时>19 h,而检修的时间每天≤5 h(停机状态比较少),从掘进机的工作时间来看,避免油温高和持续高温的恶性循环,就必须提高油温的散热效率和连续性。
2.4 原液压油散热系统掘进机原液压油冷却系统在井下使用状况,一是服役时间长,造成掘进机降温效率有所降低;二是地质条件影响,造成掘进机截割时内外喷雾不能开启,“非正常”状态下工作温度升高;三是非截割状态下作业,不能开启内外喷雾,造成掘进机温度上升,而一旦温度升高后,停机时间短,温度降不下来。
原设计液压水冷系统如图2所示。
3 改进方案3.1 技术可行性针对冷却系统降温条件的局限性,提出分区并联冷却液压油系统理念,主要对掘进机作业时,液压油冷却系统能分区自成一体,对整个液压系统进行降温,就是可以分开单独使用,又可以并存运行,互不干扰又相辅相成。
中大型液压挖掘机热平衡试验技术研究
式 中 :Q为 总 散 热 量 ;U为 散 热 器 的 传 热 系 数 ,w/ (m2·oC);A 为散热器 有效 传热面 积 ,m2;AT为 平均温 差 ,oC;M1为热介质的质量流量 ,kg/s;M2为冷介质的质量 流量 ,kg/s;Tout。为热介质 出口温度 ;nn。为热介质入 口温 度 ;Tout2为冷介质出口温度 ;Tin2为冷介质入 口温度 ;cD, 为热介质比热容 ,kJ/(kg·℃ ); 为冷介质 比热容 ,kJ/ ( ·℃ );p,为热介质密度 ;g 为热介质流量 ,L/min;p 为 冷介质密度 ;g 为冷介质流量 ,L/min。
试验 -研究
Test and Research
中大型液压挖掘机热平衡试验技术研究
何周雄 ’,刘兴鑫 ’,甘建琨 z,俞松松 , 1.广 西柳工机械股份有限公司 ;2.陆军工程兵驻长沙地 区军代室
摘 要 I液压挖掘机热平衡试验受环境温度约束 ,规定要求气温低于 24℃时不应进行热平衡试验 ,这将导致整机开发周 期延长 。应用热 交换原理 ,通过建 立散热系统 的热交换理论模 型 ,识别 出环境 温度是影 响热平衡结果 的关键 因子 。在不 同环 境温度下 ,分别对 某中 、大型挖掘机 进行 20次 热平衡试验 ,建立热 平衡的双 线性折算模型 。相 比传 统的单线性折算 方法 ,按 照双线性折算 方法得 出的不同环境 温度下 的热平衡 试验结果 偏差可 由 7.O℃降低 为 1.4℃ ,在提 高试验一 致性的 同时 ,还 将热平衡试验 环境温度 的下限值 由 24℃拓宽 至 1O℃ ,降低 了热平衡试 验对环境 温度的依赖 性 。
S100型掘进机冷却系统的改进
收稿日期:1999-11-10作者简介:田庆军(1967-),男,黑龙江鸡西人,工程师,现在杏花矿机运科工作。
S100型掘进机冷却系统的改进田庆军,朱玉琢,周晓娟(鸡西矿务局杏花煤矿,黑龙江鸡西158100)摘 要:分析了S100型掘进机在使用过程中冷却系统存在的问题,提出了应采取的措施。
关键词:掘进机;冷却系统;冷却器中图分类号:T D 42115+2 文献标识码:B 文章编号:1008-8725(2000)01-0002-020 前言S100型掘进机是由日本三井三池公司研制,佳木斯煤机厂生产的煤巷或半煤巷掘进机。
鸡西矿务局杏花矿使用的S100型掘进机是1996年底投入使用的,经过近半年的使用,机器的截割能力大、机器稳定性好、粉尘少、操作与维护方便、运行安全可靠等优点充分地显示出来。
但同时机器的不足也同样暴露出来,即冷却系统不完善,机器油温升温迅速,造成液压元件损坏,运行时间缩短。
针对这一问题,结合生产实际进行了分析,并找出了解决问题的办法。
1 冷却不良的原因当施工的巷道地质条件复杂,煤层硬度变硬割顶及拉三角底时,负荷增大,而原设计中两台油冷却器实际只有一台油冷却器,以上是造成冷却不良的主要原因。
2 解决的途径211 原冷却系统静压水→过滤器→减压阀→油冷却器→切割电机→喷雾头。
212 改进后冷却系统在油箱中加一组自制冷却器(见图1),冷却路线达到两条。
静压水→油箱自制冷却器→过滤器→减压阀→油冷却器→切割电机→喷雾头。
213 自制冷却器图1 改进后冷却系统11截止阀 21过滤器(40目) 31减压阀(110MPa ) 41压力表51冷却器 61切割电机 71液压马达 81水泵310MPa 40l/m in -191水密封 101过滤器(100目) 111油箱(带自制冷却器)在煤矿生产中多以简单、实用而被广泛采用,因此用4 铜管弯曲形成冷却器安装在油箱内(见图2)。
图2 自制冷却器114 离接头(焊接在油箱盖) 21油箱 314 距离铜管弯制成冷却器3 结论该自制冷却器,有效地控制油温迅速升高,达到了改进目的。
掘进机总体方案设计及液压系统方案设计
掘进机总体方案设计及液压系统方案设计掘进机总体方案设计及液压系统设计前言掘进机在矿山井下设备中属于大型机械设备,是巷道掘进机械中重要的一种,是实现掘进机械化的关键。
由于它是集矿岩的破碎、装载和转运于一身,因此它的结构复杂,对设计和制造的要求也是多方面的。
掘进机在巷道掘进中的使用,把工人从繁重的体力劳动中解放出来。
随着我国经济建设发展步伐的加快,对能源的需求量增加,必然要求加大开采强度。
则巷道掘进速度必须大幅度提高,才能满足煤炭生产的需要。
要完成艰巨的巷道掘进任务,必须尽快研制出高生产率和高可靠性的掘进机械。
加快掘进机的研制速度,已成为保证煤炭生产发展的关键。
我国对悬臂式掘进机技术的研究始于20世纪60年代中期,通过对引进型掘进机的消化吸收和国产化工作积累了一些设计悬臂式掘进机的初步经验,但当时研究规模较小,成效甚微。
我国煤矿真正推广应用悬臂式掘进机则是在1979年引进了100余台国外产品以后。
在此后的20多年中,我国在引进悬臂式掘进机产品及制造技术的同时,翻开了自主开发研制、规模生产的一页。
目前,国内掘进机发展水平相对落后,巷道掘进成为煤矿发展的一个瓶颈,制约着煤炭工业的高产与发展。
目前我国掘进机机型很多,其中以中小型和重型机型占多数,S100型和AM50型是中小型机的代表,S200, EBJ160和LH-1300重型机的代表,其中中小型机的市场占有率较高。
由于多年来一直没有进行大的、突破性的改进,已不能很好地满足高效掘进的要求。
而以5200为代表的重型掘进机,由于体积和重量偏大,存在工作时调车困难等不利因素,该机型对地质条件及煤层要求又高,因此其市场空间越来越小。
而以S100为代表的中机型掘进机,通过多年使用,用户反映良好,但不能完全适应煤矿生产高产高效的需要。
因此,研制一种具有一定先进性、可靠性、适应性和高效性,截割功率介于100-15OkW之间的中型掘进机已成为煤机市场的一种需求[1]。
各国早期研制的悬臂式掘进机都是以煤炭为作业对象,机重在13.17吨之间、切割功率在30KW左右的轻型机,代表机型是前苏联的二k-3型掘进机。
EBI-132SH型掘进机的水冷却系统的改进
在各断路器的控制回路内设有二次回路 的故障点 , 在配电柜背面设置有专门的故障 箱, 在故障箱内设有搬把开关控制故障的发 生, 正常工作时, 搬把开关全部打至合位, 此时 电路可正常工作 , 当需要设置故降时, 可将相 应故障的搬把开关打至断位, 即可模拟相应的 控制回路故障。可设定的主要回路故障有: 远控合闸断线、手动分闸断线,合闸线圈断 线、跳闸线圈断线、合闸压 力低构建 (1)仿真综合自动化变电站所选定的监控 系统 , 其界面和操作方法与我们目前大部分变 电所的实际系统一致。能够方便的实现对实 时数据进行监侧和自动管理, 通过主接线及运 行曲线监视仿真变电站的运行状态, 查着历史 及当前故障和操作记录. 对分布于局域网中 仿其系统中的教员机、学员机、和实物盘台 实时进行 通信。 (2 )故障编程软件。仿真监控和 P LC 匀
皿 路 狈
SINl3E 00V , 77C& pH 0 , 0t N T . CE 4 0
。
工 业 技 术
E 日 !一 132S H 型
掘 进 机 的水 冷 却 系 统 的 改 进
王志国
( 同焦族团挖金清煤业有限公司
037042) C, 导致夜压
12 万元 .
2005 年。 我矿引进了 上海天地公司生产的 EBI 一 132SE 型掘进机. 经过一年多使用, 整 个机器在设计上有许多优点:有提高机器稳定 性的装置, 装运部及行走部采用了夜压驱动装 I , 电控采用了CPU 微处理集中控制等。 但该 机的水冷却系统效果却不太好, 特别是油箱的 油温升高快, 循环油温高。使用时油箱的油温
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.a 犷 书
等都会对系统电压、电流等电气t 产生一定 的影响, 必须真实地加以反映。在交流信号 的处理上, 采用了真实的低压 loo v 的交流信 号, 相应各种仪表的显示以实际的高压形式显 示出来。而一次系统主接线纯物理方式的实 现, 恰好为系统真实电流的通过其定了坚实的 墓础, 了 保证 在所有异常和事故情况下所引发 的变电站内电气量的变化都能够进行完全真 实准确的得到反映, 通过侧控装置在保护单元 和监控装置内得到了真实的再现。 3 .5 - 次系统中故降设, 由于在一次系统中采用了真实的低压电 信号进行模拟, 各用电负载也采用物理方式模 拟, 因此仿真系统的动态行为必将与实际一 致。在进行故障设置时 , 选择了PL C 编程来 控制各类一次电气模拟事故 , 由事故遥控程序 的遥控点( 在程序 “ 段事故遥控”中用中文 标注事故名称的常开点)进行遥控发生, 真实的 电信号体现了真实的事故发生过程。 3 .8 二次回路中故陈设,
掘进机液压系统的优化与降温
目 前国内投产的E Z 0 , B 20 B 20E Z 6 等型号的掘进机, 具有配置高、 技术先
进、可靠性高,重心低和稳定性好的特点。 其液压系统由 两个变量泵提供液
压动力: 第一泵具有恒功率 压力切断和负载敏感功能。第二泵具有恒压力、 负载敏 感功能 。 第一 给油缸 、 行走 和喷雾 回路提供 高压油 , 二泵给一 运和 左 第 右星轮提供高压油。该掘进机液压系统由多路阀液压系统、液压泵控制系统 和各动作元件液压系统( 包括油缸、行走,装载运输和先导控制液压系统) 组 成。 多路换 向阀液压 系统 多路换 向阀液压 系统是 掘进机 的主油路 , 它决 定了液 压泵 向各液压 元件 的供油方 式及掘进 机 的工作特性 。 B 20 E Z 6 型掘进 机采用 闭 中位 负载敏感 比例 多路换 向阀 , 各油路 的流量 变化随 阀芯位移成 比例变 化 。 闭 中位 负载敏感 比例多 路换 向阀的工 作原理 如图 l 所示 , 中变 节流 口相 当于换 图 向 阀。 图 I 进机 主油路 液压 系统 , 掘 掘进 机各油 路均 采用 负载敏 感 比例 多 路 阀, 即在油路换向阀前设压 力补偿 阀, 压力油经压力补偿 阀, 通过方向阀向各液
图 l液压 原理 大致 图 有 些型号 的掘进 机在使 用过程 中 , 存在 以下几个 问题 :) 载、运 输能力 1 装 不足 , 低 , 装载 、 输系统 与截割 系统不 协调 。 ) 定压 力范 围下 . 效率 以及 运 2在调 操纵 截割 机构升 降油缸 和 回转 油缸 时 , 作缓 慢。3在 掘进 时 , 动 ) 大都需 要支撑 油缸把机身稳住, 履带不能随意开动。由于煤层物理性质的突变, 截割滚筒突 然卸载都会造成作用于系统的外载荷突变, 又因以液压系统为主要功率传递方 式的机械设备, 冲击载荷将导致油缸载荷的突变, 使液压系统承受严重的冲击 和 振动 , 造成系统 工作压 力和运 动速度 不稳定 , 导致 后支撑 油缸缓慢 从而 直接 自降 , 重时直 接造成 油缸 等执行 元件的破 坏 。 严 针对 以上 掘进 机在运行 中存在 的不足, 分析其原因, 是掘进机液压系统设计参数不合理, 在该机型返厂大修 时, 对其液 压系统 进行 优化设 计 。 掘进机水系统中配备内外喷雾水系统 , 并且只有在启动水系统后才能启动
挖掘机液压系统热平衡研究
参考 文献
[ 1 ] 葛蕴 珊,谭 建伟 ,宋 艳,陆小 明 . 增压 柴油机进 排气过程
的模 拟计算研究 [ J ] . 内燃 机 工程 , 2 0 0 7 , ( 0 2 ). [ 2 ] 楼波 . 用 于 大 型 汽 轮 机 快 速 冷 却 的 高 温 空 气 生 产 方 法 与 装
重庆大学 ,2 0 0 3 , 1 8 — 2 0.
( 5 )改 进 后 排 气管 出 口的速 度 场 和压 力 场 的均 匀 [ 6 ] 曹雷,李意民,雷蕾 ,马龙信 . 轴 流风机二级 叶片的试验 程 度 均要优 于改进 前。当发动机 转 速为 1 8 0 0 r / mi n时, 模态分析 [ J ] . 风机 技术 ,2 0 1 1 , ( 0 6 ).
Z ; 曩啊
—I ● 石墨 习 研 司隔
挖 掘 机 液 压 系 统 热 平 衡 研 究
Re s e ar c h o n He a t Ba l a nc e f o r t he Hydr a ul i c S ys t e m o f t he Exc a v a t o r
l 系统发 热现象及其危害
根 据 市场用户使 用 的效 果反馈 介绍 ,产品 的高温 ,
在5 0  ̄ C~ 8 0  ̄ C范 围 内,一旦高f 8 0  ̄ C,就 称 之为液 压 在 使 用 过程 中,发现 安 装在 发 动机 机体上 方 的冷 却液
系统 过热 。 出现 液压 系统 过 热 随即会 表现 出各 液压 执 泵 出 口到水 箱 水管 节 温器 的下 部 位 置通 过仪 表 显 示超
挖 掘 机 正常 工况 下,系 统 达 到 热平 衡 后,液 压 系
掘进机新型冷却器的设计
为2 P ,保证冷却器不被高压损坏。 Ma
两侧端盘各有6 条MI × 0 内六角螺栓与连 O 4的
接盘 固定 ,它们 之间采 用轴 向密封 圈密封 ,可有效 防 止水 向油池 渗漏 ,该冷 却器 由2 条形 卡板 固定 个
3 结 语
该 冷却 器 由于 良好 的耐 用性及 冷却效 果 ,使 掘 进 机事 故率 大为 减少 ,从 而减少 了液压 系统零 部件 的更换 ,加快 了掘进速度 ,可 以推广使用 。
针对该 冷却 器 的损坏原 因及 缺点 ,重新 设 计了
2 主 要 内容
邢 台矿 所使 用 的E Z0  ̄ 掘 进机 在掘 进 T作 B 10 ! 中发挥 着重要作 用 ,由于掘进 机 的履 带行 走 、各处 油缸 的动作及 运输机 的运转 全部 采用液 压传 动 ,因 而 ,液 压 系统 对于整 个掘进机 来说 是至关 重要 的 ,
时 ,极易造 成冷却 器芯损 坏而使 油箱 的液压 油混 入
维普资讯
28 0 年第3 0 期
河 北 煤 炭
3 9
果 。其外形 设计 成六边 形 ,可 以保 证无缝 钢 管分布
另 外 ,在外 面还设 有溢 流 阀 ,来保证 通水 压力
圆周直径的最大 ,还可以保证冷却器整体直径尺寸
作者简介:胡进省 ( 95 16 一),男 ,河北 任县 人,高级 工程师,河北金能金牛股份公司张家口金牛 能源有限公 司沽 源矿机 电矿长。
( 稿 日期 :2 一 3 2 ;编辑 :毛 志 国 ) 收 0 0— 4
在掘进机油箱内,也就是将冷却器直接放在液压油
中。
在 冷 却器 通 人 冷却 水后 ,7 冷 却管 即发 挥冷 根 却作 用 ,该 冷却 器过水 量大 ,冷却 管路长 ,经 实 际 应用 该冷却 器 的冷却效 果极 佳 ,在 掘进 机正 常工作 时 ,可使 油温始 终保持 在 3 %左右 ,且坚 固耐用 , 5
液压挖掘机散热系统热平衡设计
设计计算DESIGN & CALCULATION液压挖掘机散热系统热平衡设计钟玉柱,高希祥,马士存(山东卡特重工机械有限公司,山东临沭276700)[摘要]简述系统高温现象对液压挖掘机的危害,分析研究机器高温现象的原因,对其系统热平衡的重新设计,采取了解决高温问题的措施,达到了挖掘机在极端工况和高温环境中工作需求。
[关键词]挖掘机;发动机;热平衡;高温[中图分类号]TU621 [文献标识码]B [文章编号]1001-554X(2014)04-0094-04Study on heat balance design of cooling system for hydraulic excavatorsZHONG Yu-zhu,GAO Xi-xiang,MA Shi-cun山东卡特重工机械公司新开发的CT68小型液压挖掘机采用原装进口康明斯发动机、日本KYB 液压元件,样机在32℃~38℃环境温度下进行施工时,遇到发动机高温、液压系统温升过高(超出50℃~80℃正常工作范围)的现象,不能适应各种极端工况和高温环境中工作需求。
液压系统过热会出现各液压执行机构无力、工作动作滞缓的情况,严重时会造成机器失效。
针对该液压挖掘机温度过高的现象,经全面系统的分析,对挖掘机发动机散热系统和液压系统两个方面进行热平衡设计验证,提出改进方案。
1 系统的发热现象1.1 发动机发热现象及其危害根据用户反馈的产品高温,即发动机“开锅”现象,是指打开水箱盖后,水箱里的水已经“烧开”,不时往外喷溅,这是发动机水泵工作时水循环所发生的现象。
发动机运转时,受到强烈加热的汽缸、缸盖、活塞、喷油器等零部件如冷却不及时,易造成可燃混合气的早燃,加剧发动机的过热现象,整个工作循环的温度高并形成恶性循环,使发动机处于过热状态。
同时,造成发动机功率下降、运行无力,充气系数下降,混合气相对变浓,废气中的有害物质浓度增大,增加环境污染。
在高温、高压下工作时,发动机机油的抗氧化安定性变坏,加剧了其热分解、氧化和聚合过程,引起机油变质,机油粘温性发生变化,粘度下降、稠度变稀,润滑性能变差。
煤矿掘进设备冷却系统研究
煤矿掘进设备冷却系统研究(陕西黄陵二号煤矿有限公司,陕西黄陵 727307)摘要:针对煤矿掘进设备集成度高、功率密度大、驱动电机多、工作环境恶劣的特点和工况,阐述了掘进设备的主要热源,分析了掘进设备的各种冷却方式及其特点,给出了自热平衡冷却、水冷却和风冷却的相关计算公式,并以EML340系列连续采煤机冷却系统为例对其自热平衡、水冷却相应参数进行计算与验证。
实践表明:组合式设计冷却系统的方法,能够满足掘进设备冷却系统架构优、成本低、可靠性高的要求。
关键词:掘进设备;冷却;水冷却;风冷却0 引言掘进设备是煤矿巷道掘进和开采的关键设备,集截割、装载、运输、行走、除尘等多种功能于一体,发展煤矿掘进设备技术、提高煤矿掘进工艺水平对于缓解我国煤矿“采掘失衡”矛盾、构建安全高效集约化生产保障体系具有重要意义。
掘进设备在实现其各项功能的过程中会产生功率损耗和热量,受煤矿井下通风差、空间小、粉尘多、水压不稳等条件的限制,产生的大量热量如果不及时消解和处理,必然会降低各功能元部件的性能和使用寿命,进而影响设备整机的可靠性,也不符合煤矿绿色高效智能开采的发展趋势。
1 掘进设备热源分析1.1 机械传动系统掘进设备的截割机构、装载机构、行走机构、运输机构一般由1个或多个减速器驱动,减速器传递能量过程中会产生啮合损失、搅油损失、轴承损失、密封损失等,能量损失主要转化为热量。
1.2 电气系统掘进设备电气系统包括电控箱、变频器控制箱、电动机、功能件等。
电动机在运转过程中,电动机定子与转子线圈的电流热损耗、定子铁芯损耗、摩擦损耗以及杂散损耗等能量损耗最终都将转化为热量;电控箱、变频器控制箱在运行时,内部集成的电路、变压器、变频器等会存在一定能量损耗,该部分损耗也将转换为热量。
1.3 液压系统掘进设备液压系统包括泵、控制阀、执行元件和管路接头等,在实现能量转换与传递过程中, 液压系统各环节的阻力会消耗一部分能量, 体现为流量和压力损失。
120型掘进机液压油温冷却系统改造设计
120型掘进机液压油温冷却系统改造设计赵占宏【摘要】文章对120型掘进机原有的液压油温冷却系统存在的种种弊病进行了分析,利用机组上的除尘装置,对120型掘进机原有的液压油温冷却系统进行了改造,巧妙地加设了一组板翅式水幕雾化风冷装置,有效地增强了液压油温的降温效果,保证了机组的工作性能,降低了巷道的粉尘污染,改善了作业环境.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2010(019)002【总页数】2页(P49-49,58)【关键词】120型掘进机;液压油温冷却系统;板翅式水幕雾化风冷除尘装置【作者】赵占宏【作者单位】潞安环能股份公司,五阳煤矿,山西,长治,046205【正文语种】中文【中图分类】TD421.5目前煤矿井下巷道掘进所使用的 120型掘进机,在实际生产使用中,经常出现机组动力不足、或电路频繁跳闸断电、液压油管被蹩破漏油等现象,导致机组的工作性能不稳,油脂消耗过大,直接影响正常生产。
经过认真研究分析,发现主要是机组液压油温过高,原有的液压油温冷却系统冷却性能差,不能满足机组正常生产的动力需要,故必须对液压油温冷却系统进行改造,使液压油温降到能满足机组正常工作所需的温度,从而为煤矿巷道掘进的正常生产提供保证。
原来的 120型掘进机的液压油温冷却系统,大都采用在液压油箱内加设蛇形水管作为冷却装置。
此装置降温面积小,对机组液压油温的冷却性能效果差,导致在实际掘进生产过程中,机组油温过高,直接影响机组工作性能。
主要经常出现的现象有以下几种:①油温过高导致机组工作性能下降,主要会出现行走系统功率不足,刮板输送机运转不正常,截割头不能正常摆动,升降系统功能失灵等事故;②油温过高导致频繁地蹩破吸油管和频繁地损坏高压油管的 O型密封圈;③蛇形水管冷却装置水管容易破裂,会造成串水,导致液压油脂乳化。
基于上述原因分析,改造机组油路的冷却系统,最有效的办法是将原有的水冷装置改造成水幕雾化风冷装置。
利用机组上的除尘设施作为风冷的进风系统,在进风流中加设一台板翅式冷却器,让机组液压系统的回路液压油全部经过板翅式冷却器,然后再将进风流进行水幕雾化,进一步降低风流温度,以增强板翅式冷却器的冷却效果。
挖掘机液压油冷却系统分析及优化改造李文琦
挖掘机液压油冷却系统分析及优化改造李文琦发布时间:2023-06-22T02:07:23.172Z 来源:《中国建设信息化》2023年7期作者:李文琦[导读] 在常规的挖掘机上,在回到油罐之前,液压系统的回流是由冷凝器来完成的。
在使用液压油冷却时,一般以挖土机整体液压动力的30-50%为标准,依据经验来选取。
在面对各种环境温度和复杂多变的工作环境时,无法对其进行准确的热辐射功率的调控,这就造成了其设计、生产和使用的高油耗。
而且,由于液压系统的回油具有突然性,压力冲击,如果通过冷却器,将会造成冷却器出现裂纹,漏油等问题。
为了解决以上问题,为挖掘机提供一种新型的液压油冷却装置已刻不容缓。
徐州徐工矿业机械有限公司江苏徐州 221000摘要:在常规的挖掘机上,在回到油罐之前,液压系统的回流是由冷凝器来完成的。
在使用液压油冷却时,一般以挖土机整体液压动力的30-50%为标准,依据经验来选取。
在面对各种环境温度和复杂多变的工作环境时,无法对其进行准确的热辐射功率的调控,这就造成了其设计、生产和使用的高油耗。
而且,由于液压系统的回油具有突然性,压力冲击,如果通过冷却器,将会造成冷却器出现裂纹,漏油等问题。
为了解决以上问题,为挖掘机提供一种新型的液压油冷却装置已刻不容缓。
关键词:挖掘机;液压油;冷却系统1问题描述一般的挖掘机用液压油进行冷却,其冷却装置的风机是由柴油机带动的:一是柴油机用皮带带动风机,风机和引擎以一定的速度传递;二是采用带式+角度式变速器来带动风机,风机和引擎的转速可调为3档。
两种方法都有一个共同的缺陷:无法按照实际的冷却能力进行调整,或者调整幅度过窄,从而导致了燃油消耗的增加;柴油机低速运行时,风机速度较慢,导致其散热能力较弱,在高温工况下需要增大散热器体积(10%~30%),导致其设计与生产费用较高。
从结构上看,从挖掘机的液压系统中返回的油是通过冷却装置,然后返回到液压油箱中的,因为系统返回的油是断断续续的,并且有很大的波动性,这就使得对液压油冷却装置的散热能力的计算变得很困难,所以必须要有丰富的经验,进行多次的测试和多次的检验;此外,由于水力流动的剧烈变化,系统会有压力峰值出现,这些峰值可能达到最大压力的数倍,这种水压的变化表现为脉动,只有通过示波器才能观测到。
新型掘进机液压系统的设计
新型掘进机液压系统的设计1、概述随着国民经济快速的发展,电力、能源日趋紧张。
由于我国的电力行业大部分是火力发电,所以对煤炭的需求量日益增加。
为了加强安全生产,国家关闭了小煤窑,扶持大煤矿,加大煤矿开采的现代化装备,从政策上带动了煤矿机械的大发展。
2、掘进机的用途、组成及工作状况掘进机是集截割、装运和行走于一体的综合掘进设备。
用于截割任意断面形状的井下巷道。
边打煤巷边用锚杆机打煤巷的帮和顶进行支护。
然后采煤机才能进入巷道,骑在刮板运输机上进行采煤及运输。
掘进机是由截割部、装运部、行走部、本体部、后支撑部5大部分以及液压、电气、水路3大系统组成。
除截割部、本体部及电气系统外,其他部分均由液压系统驱动。
工作时,后支撑部的支腿缸支撑地面,截割部的防爆电机带动截割头旋转,液压油缸驱动截割臂回转、升降,破落煤(岩),煤落在装运部的铲板上,铲板可升降,在铲板上安装2个星轮,星轮旋转将落在铲板上的煤块送到一运输机刮板上,将煤块运出。
掘进机能够自力走行,在头部安装内、外喷水系统进行灭尘。
3、老型掘进机液压系统的特点老型掘进机是参照日本技术设计的,上世纪五、六十年代开发的产品,经过不断完善而成,下面以EBZ150型为例,来说明系统的优缺点:(1)该系统采用的是多泵配多组阀的形式。
5个齿轮泵,型号较多,需要加分动箱,实际上成本并不低。
掘进机在硬岩或半煤岩工作时需要承受较大的外力冲击,由于大排量齿轮泵的工作压力不高,承受的液压冲击能力较差,同时又是连续工作,使用寿命较低,由于矿井下地方小,环境差,维修极不方便且容易造成二次污染;(2)采用国产三位六通阀,阀的内泄漏量大,片间及操纵杆处容易漏油。
由于25m的直线跑偏比较大,所以行走需进行马达功率选配,比较麻烦;(3)阀多,比较分散,管路较乱,且占用空间;(4)由于空间所限油箱较小,发热较快;(5)星轮采用齿轮分油器,由于受压力冲击较大,纠正偏载能力差,容易漏油,使用寿命较短;(6)系统采用阀控节流调速,能量损失较大;(7)由于系统采用国产液压元件,制造和维修成本较低;进入2l世纪,液压技术发展较快,负载敏感技术在工程机械上得到了越来越广泛的应用。
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掘进 机液压 系统 热平衡研究及冷却器 设计
Hale Waihona Puke 权 钰 云 (中 国煤 炭 科 工 集 团 太原 研 究 院有 限公 司 ,山西 太 原 030006)
摘 要 : 通 过 分 析 掘 进 机 液 压 系统 的 能 量 传 递 过 程 和 功 率 损 失 ,探 讨 了 系 统 过 热 的 原 因 和 危 害 。 对 系 统 进 行 热 平 衡 分 析 . 阐 述 了 油 箱 和 冷 却 器 的 设 计 过 程 。 利 用 SimulationX 对 系统 的 温 度 、 热 量 及 热 量 变 化 率 进 行 仿 真 .得 出了温度 响应 曲 线并 分析 了冷却 器 关键 参数 对 系统 温 升 的影 响 。为掘 进 机 冷却 系统 设 计 以及 参数 优 化提 供 了可 靠 的依据 。 关 键 词 :掘 进 机 液 压 系 统 ;功 率 损 失 ;热 平 衡 分 析 ;散 热 面 积 ; 传 热 系数 中 图 分 类 号 :TH137 文 献 标 识 码 :A doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2018.03.020
R esearch on H eat Balance of R oadheader H ydraulic System and Cooler D esign QUAN Yu—Yun
(Taiyuan Inst itute of China Coal Technology Engineering Group Co.,Ltd,Taiyuan,030006) Abstract: Based on analysis of the energy transfer process and pow er loss for roadheader hydraulic system , the causes and hazards of system overheating are explored.The design process of fuel tank and cooler is elaborated by analyzing heat balance of the system .The temperature, heat and the changing rate of heat are simulated by using SimulationX ,the temperature response curves are obtained and the key parameters of the cooler which afect the system tem perature are analvzed.This provides a reliable theoretical basis for the design and param eter opti—
1 掘进机液压 系统 组成 及能量传递过程
液 压 系 统 是 掘 进 机 的 重 要 组 成 部 分 , 除 截 割 头 的 旋
转外 ,其它 所 有动 作 均 由液压 驱 动 。掘 进 机 工作 时 ,电 动 机输 出的机 械 能通 过 变量 泵转 化 为 液压 能 ,然 后 通 过 先 导 阀 、多路 阀控 制 流 量 的大 小 、方 向 ,使 其 作用 于 执行 元 件 .使 液 压 能 再 转 化 为 机 械 能 ,实 现 截 割 升 降 、回转 、行 走 、装 载 、运 输 等各 项 动作 ,最后 通 过 多路 阀 流 回油 箱 ,完 成 一 个 工 作 循 环 。掘 进 机 液 压 系 统 循 环 油 路 如 图 1所 示 。
第 31卷 第 3期 2018年 5月
机 电 产 品开 笈 与 斩
Development& Innovation of Machinery& Electr ical Products
VOI.31.No.3 M av..201 8
文 章 编 号 :1002—6673 (2018)03—058—04
掘 进 机 工 作 环 境 中 煤 尘 和 岩 粉 较 多 ,通 风 条 件 差 ,油 箱 的体 积受 巷道 空 间 的严 格 限制 ,易 导致 液 压 系统 油温 过 高 。一 般 情 况 下 ,掘 进 机 采 取 循 环 作 业 形 式 ,在 掘 进 1~ 3m 后 ,会 停 机 2~4h。进 行 支 护 作 业 ,液 压 系 统 积 累 的热 量会 在 这段 时 间 内散发 。使 掘进 机 的油 温不 致过 高 。但在 某 些 情 况 下 ,如 巷 道 顶 板 条 件 较 好 、空 顶 距 较 大 ,掘 进 机 超 长 时间连 续工 作 时 .其液 压 系统 温升 过快 。掘 进机 的正 常 工 作 油 温 为 35℃ 一65℃ .最 高 允 许 油 温 为 70℃ ,若 循 环 油液 温 度过 高 ,将 导致 掘进 机 整体 作业 能力 下 降 。因此 在 合适 的温度 下 ,保 持液 压 系统 热平 衡 ,对 掘进 机 的正 常 运 行 ,各 液压 元 件 的 动态 和 稳态 性 能 ,掘 进机 的效 率 、可 靠 性 及 稳 定 性 都 有 着 重 要 的 作 用 。
m ization of the coohng system . K ey words: roadheader hydraulic system ; power loss; heat b ̄ance analysis; coohng area; heat transfer coefi cient
0 引 言
图 1 掘 进 机 液 压 系 统 的 循 环 油 路
Fig.1 Circulating oil path of hydraulic system of excavator
在 掘 进 机 作 业 时 ,液 压 系 统 存 在 多 种 功 率 损 失 ,包 括 液 压 泵 、液 压 马 达 和 液 压 缸 的机 械 损 失 和 容 积 损 失 ;阀 类 元 件 和 管 路 的 压 力 损 失 ;液 压 油 的粘 性 摩 擦 损 失 ;电 动 机 功 率 与 负载不 匹配 的损 失等 。这些损失 几乎全部 转化为热 量 ,这 些 热量 除一部分散 发到周 围空间外 ,大部 分使 系统油温 升高 。 掘 进 机 液 压 系统 能 量 传 递 过 程 和 功 率 损 失 如 图 2。