NZQ_2_0_11m_3气动抓岩机中气动绞车的改造
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更加平稳，同时降低了生产成本,缩短了制造周期。 2.3 气动绞车的试验
姨 按照扭转强度确定轴端直径
3
d≥
5T1
＝29.7 mm
[τ]
轴的结构设计： 取轴径处的直径为 60 mm，与
标准轴承 6212（GB/T276-1994）孔径相同。 各轴段配
合及表面光洁度选择如下：轴径处为 H7 k6
，Ra1.6；与
Abstract: This paper describes a face for more than a single well pumping emulsion developed based on MSP430 MCU intelligent emulsion pump station control system, discussed the conditions of emulsion pump station such centralized management control program, including a mechanical pump station part, control part and part of the software design process. Key words: MSP430 microcontroller； multiple working faces of the single well； intelligent central control； auto-matching
过载保护，便于自动控制。
根据原减速器技术性能用类比法以及从安全
（4）工作环境适应性好。 在易燃、易爆、多尘埃、 性考虑采用具有自锁性质的蜗轮蜗杆减速器，传动 153
Vol.31No.05
NZQ2—0.11m3 气动抓岩机中气动绞车的改造— ——吕翠侠，等
第 31 卷第 05 期
比为40：1,选定型号为 WPKS200。 外形尺寸见图 1。
Based on MSP430 MCU Modified Emulsion Pump Intelligent Systems
SONG Peng , CHEN Shuang (Liaoyuan Vocational and Technical College, Liaoyuan 136201， China)
第 31 卷第 05 期 2010 年 05 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31 No.05 May. 2010
NZQ2-0.11m3 气动抓岩机中气动绞车的改造
吕翠侠， 马新国 （徐州煤矿机械厂， 江苏 徐州 221004）
摘 要：简要介绍了 NZQ2-0.11m3 气动抓岩机的发展及其气动技术的优点，重点阐述了 NZQ20.11m3 气动抓岩机中气动绞车部分的改造措施及其试验要求, 并简要说明了气动抓岩机中气动绞 车的维护保养。
LV Cui-xia， MA Xin-guo (Xuzhou Coal Mine Machinery Factory, Xuzhou 221004， China)
Abstract: The page analyzes the development of NZQ2—0.11m3 pneumatic operated grad and the advantage of pneumatics, the improvement and experiment requirement for pneumatic winch in NZQ2— 0.11m3 pneumatic operated grad are mainly described. Finally the paper gives the maintenance of pneumatic winch in pneumatic operated grab. Key words: pneumatic operated grab； pneumatic winch； redactor； improvement； experiments
尺寸由原来的 100 改至 50， 缩短了卷筒轴长度，降 入口 灌 入 油 池 ，接 上 软 管 ，让 气 动 机 以 最 小 转 速 转
低了生产成本，增加了刚性，使其结构更为紧凑。
动 10 min 后 ， 把 煤 油 和 润 滑 油 的 混 合 物 放 出 ，再
2.2 轴承座的改造
装入新润滑 油。 开动气动 机空转 5 min，即 可使用。
气动绞车每班应维护检查，确保设备能正常运
转使用，在工作中也应经常检查声响、振动及温升
情况， 另外注意气动绞车除检查后作短期试验外，
不得空运转。
气 动 机 的 气 缸 润 滑 在 每 工 作 250 h 后 ， 应 换
图 2 卷筒轴的结构草图
新油 1 次，换油的程序为：放出废油，然后把清洁
经过对比后得知：改造后的减速器卷筒轴中的 的 煤油加 50％润 滑 油 ， 通 过 上 部 油 孔 和 压 缩 空 气
（5）成本低廉。 由于气动系统工作压力较低，因
其气动绞车设计的工艺性能差， 内部零件较多，气 此降低了气动元、 辅件的材质和加工精度要求，制
体通路比较繁杂，维修不方便，无法满足现场施工 造容易，成本较低。
工况条件。 尤其是在竖井施工中，装岩工序在整个
技术性能参数：
作业循环过程中占有比较大的比重，抓岩机的技术
宋 鹏， 陈 爽 （辽源职业技术学院， 吉林 辽源 136201）
摘 要： 简要介绍一种适用于单井多工作面乳化液泵站基于 MSP430 单片机开发的智能乳 化液泵站控制系统，论述此种条件的乳化液泵站集中管理控制方案，包括泵站的机械部分、控制部 分及部分软件的设计过程。
关键词： MSP430 单片机； 单井多工作面； 智能集中控制； 自动配比 中图分类号： TD442 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2010）05 － 0155 － 02
便，一般不需设置回收管道和容器，介质清洁，管道 阀关闭时能使抓岩机停留在任意位置上。 气动绞车
不易堵存。
由气动机、弹性圈柱销联轴器、减速器、卷筒和底座
（2）阻 力 损 失 和 泄 漏 较 小 ，在 压 缩 空 气 的 输 送 等主要部件组成，现对其改造部分简述如下。
过程中 ，阻 力 损 失 较 小 ，空 气 便 于 集 中 供 应 和 远 距 2.1 减速器的选项改造
炭生产。 目前市场已开发成功的乳化液泵站控制系
我国目前煤矿开采主要由高产高效的单井单
统其主要适用于高产高效单一工作面的条件，而对 面开采和多水平小工作面开采 2 种采煤方式构成，
于由多个中小工作面组成的矿井使用的乳化液泵 对于单一工作面的乳化液泵站控制，市场已有成熟
全。 目前，大部分乳化液泵站还是采用手动开启和 额定指标； 液压系统是否泄漏严重等类似一系列问
关闭泵站，人工调节泵站压力、配制乳化液，不仅无 题，在实现实时工况监测前都将是未知数，因此开发
法达到及时、准确的控制效果，而且也造成了人力、 研制乳化液泵站工况监测及乳化自动配比的集中智
物力的巨大浪费，甚至造成设备损坏 ，影响矿井煤 能系统，已成为保障煤矿安全生产的迫切需要。
图 3 改造后轴承座 1. 螺栓 2. 上半轴承座 3. 下半轴承座
P1=Pdηlηzh1ηzh2=3.675×0.99×0.98×0.98=3.5 kW 式中 Pd— ——输入功率；
ηl— ——弹性联轴器效率； ηzh1— ——轴承 1 效率； ηzh2— ——轴承 2 效率。 卷筒轴的转速
n1=
减速器配合的轴头处 H7 m6
，Ra1.6。
改造后的卷筒轴
结构草图见图 2。
按 照 JB/T2500－1997 气 动 绞 车 的 出 厂 试 验 要 求,气动绞车运转试验,正反转各 0.5 h，气动机减 速 器等各传动部分运转平稳，无不正常的噪音及周期 性 噪 音 。 在 压 缩 空 气 压 力 为 49.03×104 Pa 时 提 升 1 200 kg 重物升降 10～15 min。 当要求环境温 度为 20 ℃时减速器中润滑油的温度不超过 85 ℃，提升速 度不小于 0.1～0.12 m/s。 其性能高于国家标准。 3 气动绞车的维护保养
n0 i
＝ 300~370 40
＝7.5～9.25
r/min
卷筒轴的输出转矩
T1=9 550 Pa/n0（ηlηzh1ηzh2ηlgi）=1 692～2 088.6 N·m
图 4 改造前轴承座 1. 油杯 B-25 2. 轴承外壳 3. 开槽紧定螺钉 4. 铜轴套 经过核验，改造后轴承座中的轴承使用寿命相 对于轴承座中的铜套使用寿命有很大的提高，传动
抓岩能力/m3·h－1
12
性能对气动绞车的依赖、使用的可靠性显现的格外
抓斗容量/m3
0.11
重要。 本文主要论述了根据该产品的现有设计原理
起重气缸提升力wk.baidu.comN
9 810
和实际应用对气动绞车进行改造的方法，供制造厂
铲片张开闭合时间/s
2.3
参考。
提升速度/m·s-1
0.1～0.12
1 0.11m3 气动抓岩机的简介
要经过铸造，机加工，装配，加工复杂（要在轴承座 内 孔 镶 嵌 铜 套 ）， 造 成 其 成 本 过 高 ， 生 产 周 期 过 长 ， 改造后在满足其使用要求的前提下改用标准轴承 座，型号为 SN212，在标准轴承座内孔装标准轴承与 卷筒轴配合（轴承座图见图 3 及图 4）。
图 1 减速器外形图
卷筒轴采用常用材料 45 钢，调质处理，硬度为
提升高度/m
50
NZQ2－0.11m3 气动抓岩机， 是以压缩空气的压 力来驱动绞车来带动执行机构运动。 其主要特点是:
气动机功率/kW 气缸数/个
3.675 4
（1）介质提取和处理方便。 气压传动工作压力 2 气动绞车的改造
较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方
气动绞车是其驱动元件，应能保证自锁，当气
离输送。 外泄漏不会造成压力明显降低和严重污
减速器是气动绞车的减速传动机构。 改造前使
染。
用的减速器为仿制苏联减速器，不符合国内标准要
（3）动作迅速，反应灵敏。 气动系统一般只需要 求，为 此 ，根 据 所 使 用 的 气 动 机 功 率 要 求 对 标 准 减
0.02～0.3 s 即可建立起所需的压力和速度并能实现 速器进行选型及核验。
改造前轴承座为非标准轴承座，过大、笨重，且 每 班 开 始 工 作 前 ，应 添 加 200～250 g 润 滑 油 ，以 维 154
第 31 卷第 05 期 2010 年 05 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31 No.05 May. 2010
基于 MSP430 单片机改造的乳化液泵站智能系统
0 引言
监测和控制乳化液的配比使其处于合理的范围之
液压支架、单体支柱是煤矿综采、普采工作面 内。是保证支架运行在良好工作状况的重要条件。另
最主要的设备之一，乳化液泵站做为其工作的动力 外，乳化液泵随着工作时间的加长，内部磨损也会加
源，其工况的优劣直接影响到煤矿的正常生产与安 重，其工作效率也将下降；乳化液出口压力是否达到
0 前言
强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制
国 内 现 在 生 产 的 NZQ2-0.11m3 气 动 抓 岩 机 是 系统 比 机 械 、电 器 及 液 压 系 统 优 越 ，而 且 不 会 因 温
1959 年从苏联引进的 仿制产品，由 抓岩机、气 动绞 度变化影响传动及控制性能。
车及导向轮组成。 使用于煤矿立井抓取岩石施工，
关键词： 气动抓岩机； 气动绞车； 减速器； 改造； 实验 中图分类号： TD534 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2010）05 － 0153 － 03
Improvement of Pneumatic Winch in NZQ2-0.11m3 Pneumatic Operated Grab
HB240～280，其 抗 拉 强 度 σb＝637 MPa，屈 服 点 强 度 σs=353 MPa，弯曲疲劳极限 σ-1=300 MPa,轴材料的许 用切应力 τ＝40 MPa。 气动马达的功率为 3.675 kW, 即 输 入 功 率 为 3.675 kW，转 速 （带 负 荷 时 ）为 300～ 370 r/min。 采用此类标准减速器后的输出功率
姨 按照扭转强度确定轴端直径
3
d≥
5T1
＝29.7 mm
[τ]
轴的结构设计： 取轴径处的直径为 60 mm，与
标准轴承 6212（GB/T276-1994）孔径相同。 各轴段配
合及表面光洁度选择如下：轴径处为 H7 k6
，Ra1.6；与
Abstract: This paper describes a face for more than a single well pumping emulsion developed based on MSP430 MCU intelligent emulsion pump station control system, discussed the conditions of emulsion pump station such centralized management control program, including a mechanical pump station part, control part and part of the software design process. Key words: MSP430 microcontroller； multiple working faces of the single well； intelligent central control； auto-matching
过载保护，便于自动控制。
根据原减速器技术性能用类比法以及从安全
（4）工作环境适应性好。 在易燃、易爆、多尘埃、 性考虑采用具有自锁性质的蜗轮蜗杆减速器，传动 153
Vol.31No.05
NZQ2—0.11m3 气动抓岩机中气动绞车的改造— ——吕翠侠，等
第 31 卷第 05 期
比为40：1,选定型号为 WPKS200。 外形尺寸见图 1。
Based on MSP430 MCU Modified Emulsion Pump Intelligent Systems
SONG Peng , CHEN Shuang (Liaoyuan Vocational and Technical College, Liaoyuan 136201， China)
第 31 卷第 05 期 2010 年 05 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31 No.05 May. 2010
NZQ2-0.11m3 气动抓岩机中气动绞车的改造
吕翠侠， 马新国 （徐州煤矿机械厂， 江苏 徐州 221004）
摘 要：简要介绍了 NZQ2-0.11m3 气动抓岩机的发展及其气动技术的优点，重点阐述了 NZQ20.11m3 气动抓岩机中气动绞车部分的改造措施及其试验要求, 并简要说明了气动抓岩机中气动绞 车的维护保养。
LV Cui-xia， MA Xin-guo (Xuzhou Coal Mine Machinery Factory, Xuzhou 221004， China)
Abstract: The page analyzes the development of NZQ2—0.11m3 pneumatic operated grad and the advantage of pneumatics, the improvement and experiment requirement for pneumatic winch in NZQ2— 0.11m3 pneumatic operated grad are mainly described. Finally the paper gives the maintenance of pneumatic winch in pneumatic operated grab. Key words: pneumatic operated grab； pneumatic winch； redactor； improvement； experiments
尺寸由原来的 100 改至 50， 缩短了卷筒轴长度，降 入口 灌 入 油 池 ，接 上 软 管 ，让 气 动 机 以 最 小 转 速 转
低了生产成本，增加了刚性，使其结构更为紧凑。
动 10 min 后 ， 把 煤 油 和 润 滑 油 的 混 合 物 放 出 ，再
2.2 轴承座的改造
装入新润滑 油。 开动气动 机空转 5 min，即 可使用。
气动绞车每班应维护检查，确保设备能正常运
转使用，在工作中也应经常检查声响、振动及温升
情况， 另外注意气动绞车除检查后作短期试验外，
不得空运转。
气 动 机 的 气 缸 润 滑 在 每 工 作 250 h 后 ， 应 换
图 2 卷筒轴的结构草图
新油 1 次，换油的程序为：放出废油，然后把清洁
经过对比后得知：改造后的减速器卷筒轴中的 的 煤油加 50％润 滑 油 ， 通 过 上 部 油 孔 和 压 缩 空 气
（5）成本低廉。 由于气动系统工作压力较低，因
其气动绞车设计的工艺性能差， 内部零件较多，气 此降低了气动元、 辅件的材质和加工精度要求，制
体通路比较繁杂，维修不方便，无法满足现场施工 造容易，成本较低。
工况条件。 尤其是在竖井施工中，装岩工序在整个
技术性能参数：
作业循环过程中占有比较大的比重，抓岩机的技术
宋 鹏， 陈 爽 （辽源职业技术学院， 吉林 辽源 136201）
摘 要： 简要介绍一种适用于单井多工作面乳化液泵站基于 MSP430 单片机开发的智能乳 化液泵站控制系统，论述此种条件的乳化液泵站集中管理控制方案，包括泵站的机械部分、控制部 分及部分软件的设计过程。
关键词： MSP430 单片机； 单井多工作面； 智能集中控制； 自动配比 中图分类号： TD442 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2010）05 － 0155 － 02
便，一般不需设置回收管道和容器，介质清洁，管道 阀关闭时能使抓岩机停留在任意位置上。 气动绞车
不易堵存。
由气动机、弹性圈柱销联轴器、减速器、卷筒和底座
（2）阻 力 损 失 和 泄 漏 较 小 ，在 压 缩 空 气 的 输 送 等主要部件组成，现对其改造部分简述如下。
过程中 ，阻 力 损 失 较 小 ，空 气 便 于 集 中 供 应 和 远 距 2.1 减速器的选项改造
炭生产。 目前市场已开发成功的乳化液泵站控制系
我国目前煤矿开采主要由高产高效的单井单
统其主要适用于高产高效单一工作面的条件，而对 面开采和多水平小工作面开采 2 种采煤方式构成，
于由多个中小工作面组成的矿井使用的乳化液泵 对于单一工作面的乳化液泵站控制，市场已有成熟
全。 目前，大部分乳化液泵站还是采用手动开启和 额定指标； 液压系统是否泄漏严重等类似一系列问
关闭泵站，人工调节泵站压力、配制乳化液，不仅无 题，在实现实时工况监测前都将是未知数，因此开发
法达到及时、准确的控制效果，而且也造成了人力、 研制乳化液泵站工况监测及乳化自动配比的集中智
物力的巨大浪费，甚至造成设备损坏 ，影响矿井煤 能系统，已成为保障煤矿安全生产的迫切需要。
图 3 改造后轴承座 1. 螺栓 2. 上半轴承座 3. 下半轴承座
P1=Pdηlηzh1ηzh2=3.675×0.99×0.98×0.98=3.5 kW 式中 Pd— ——输入功率；
ηl— ——弹性联轴器效率； ηzh1— ——轴承 1 效率； ηzh2— ——轴承 2 效率。 卷筒轴的转速
n1=
减速器配合的轴头处 H7 m6
，Ra1.6。
改造后的卷筒轴
结构草图见图 2。
按 照 JB/T2500－1997 气 动 绞 车 的 出 厂 试 验 要 求,气动绞车运转试验,正反转各 0.5 h，气动机减 速 器等各传动部分运转平稳，无不正常的噪音及周期 性 噪 音 。 在 压 缩 空 气 压 力 为 49.03×104 Pa 时 提 升 1 200 kg 重物升降 10～15 min。 当要求环境温 度为 20 ℃时减速器中润滑油的温度不超过 85 ℃，提升速 度不小于 0.1～0.12 m/s。 其性能高于国家标准。 3 气动绞车的维护保养
n0 i
＝ 300~370 40
＝7.5～9.25
r/min
卷筒轴的输出转矩
T1=9 550 Pa/n0（ηlηzh1ηzh2ηlgi）=1 692～2 088.6 N·m
图 4 改造前轴承座 1. 油杯 B-25 2. 轴承外壳 3. 开槽紧定螺钉 4. 铜轴套 经过核验，改造后轴承座中的轴承使用寿命相 对于轴承座中的铜套使用寿命有很大的提高，传动
抓岩能力/m3·h－1
12
性能对气动绞车的依赖、使用的可靠性显现的格外
抓斗容量/m3
0.11
重要。 本文主要论述了根据该产品的现有设计原理
起重气缸提升力wk.baidu.comN
9 810
和实际应用对气动绞车进行改造的方法，供制造厂
铲片张开闭合时间/s
2.3
参考。
提升速度/m·s-1
0.1～0.12
1 0.11m3 气动抓岩机的简介
要经过铸造，机加工，装配，加工复杂（要在轴承座 内 孔 镶 嵌 铜 套 ）， 造 成 其 成 本 过 高 ， 生 产 周 期 过 长 ， 改造后在满足其使用要求的前提下改用标准轴承 座，型号为 SN212，在标准轴承座内孔装标准轴承与 卷筒轴配合（轴承座图见图 3 及图 4）。
图 1 减速器外形图
卷筒轴采用常用材料 45 钢，调质处理，硬度为
提升高度/m
50
NZQ2－0.11m3 气动抓岩机， 是以压缩空气的压 力来驱动绞车来带动执行机构运动。 其主要特点是:
气动机功率/kW 气缸数/个
3.675 4
（1）介质提取和处理方便。 气压传动工作压力 2 气动绞车的改造
较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方
气动绞车是其驱动元件，应能保证自锁，当气
离输送。 外泄漏不会造成压力明显降低和严重污
减速器是气动绞车的减速传动机构。 改造前使
染。
用的减速器为仿制苏联减速器，不符合国内标准要
（3）动作迅速，反应灵敏。 气动系统一般只需要 求，为 此 ，根 据 所 使 用 的 气 动 机 功 率 要 求 对 标 准 减
0.02～0.3 s 即可建立起所需的压力和速度并能实现 速器进行选型及核验。
改造前轴承座为非标准轴承座，过大、笨重，且 每 班 开 始 工 作 前 ，应 添 加 200～250 g 润 滑 油 ，以 维 154
第 31 卷第 05 期 2010 年 05 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31 No.05 May. 2010
基于 MSP430 单片机改造的乳化液泵站智能系统
0 引言
监测和控制乳化液的配比使其处于合理的范围之
液压支架、单体支柱是煤矿综采、普采工作面 内。是保证支架运行在良好工作状况的重要条件。另
最主要的设备之一，乳化液泵站做为其工作的动力 外，乳化液泵随着工作时间的加长，内部磨损也会加
源，其工况的优劣直接影响到煤矿的正常生产与安 重，其工作效率也将下降；乳化液出口压力是否达到
0 前言
强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制
国 内 现 在 生 产 的 NZQ2-0.11m3 气 动 抓 岩 机 是 系统 比 机 械 、电 器 及 液 压 系 统 优 越 ，而 且 不 会 因 温
1959 年从苏联引进的 仿制产品，由 抓岩机、气 动绞 度变化影响传动及控制性能。
车及导向轮组成。 使用于煤矿立井抓取岩石施工，
关键词： 气动抓岩机； 气动绞车； 减速器； 改造； 实验 中图分类号： TD534 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2010）05 － 0153 － 03
Improvement of Pneumatic Winch in NZQ2-0.11m3 Pneumatic Operated Grab
HB240～280，其 抗 拉 强 度 σb＝637 MPa，屈 服 点 强 度 σs=353 MPa，弯曲疲劳极限 σ-1=300 MPa,轴材料的许 用切应力 τ＝40 MPa。 气动马达的功率为 3.675 kW, 即 输 入 功 率 为 3.675 kW，转 速 （带 负 荷 时 ）为 300～ 370 r/min。 采用此类标准减速器后的输出功率