采样机液压驱动系统的设计

　　0 引言

　　龙门式采样机主要用于火车入场煤的采样制样,在采样过程中可以全自动采样,也可以半自动或者手动操作采样。而采样头是采样机最关键的部件之一,它的主要功能是钻取物料到一定的深度,然后通过螺旋传输器把取到的物料输送到指定的集料斗内。由于在整个取样过程中,物料表面有一层固化抑尘剂或者在冬天时表面有结冰层存在,因此采样头在取样过程中,物料断面的性能状况有很大范围的变化,采样头的切削力和转速也有很大的变化,这样造成了采样头驱动机构的工作工况很复杂,要使采样头既能切开坚硬的表层物质,又要能在表层下面的松软物质中转速均匀,所以本文用了液压驱动系统,以实现复杂的工况要求。而需要解决的问题是,首先,采样头在物料表层时,采样头的扭矩比较小,但是转速比较高,采用高速切削的方法;其次,当在物料里层取样时,采样头转速较低,扭矩较大,同时物料条件改变时转速要可调,比如由煤变为其他金属物料时,转速需要变化。

　　1 采样头驱动液压系统的原理设计

　　采样头头部的切削刀具直径为300 mm,采样头驱动系统主要由液压泵站、阀块组、管路、液压马达、减速器、大小齿轮、主轴承及密封组成。液压系统如图1所示,设计成开式回路,可适应两种工况,即软物料工况时的低速大扭矩和硬物料工况时的高速小扭矩。两种工况转换可通过控制电磁换向阀6来实现,当电磁铁失电时,溢流阀7确定系统的最大压力。此时,系统压力调定为10MPa,输出扭矩小,但流量大(最大为300L /min),输出转速高;当电磁铁得电时,溢流阀8确定系统的最大压力。此时,系统压力调定为20 MPa,输出扭矩大,但流量小,输出转速低。刀盘转速通过调节变量泵2的排量实现,压力传感器4测量液压马达的进油口压力,压力信号经处理后反馈到变量泵的比例阀上,构成速度闭环控制系统。液压马达9和10的正反转可通过电液换向阀3来控制,电磁铁B1得电,马达正转,电磁铁B2得电,马达反转,该阀的开启压力约为0. 85MPa。

　　2 动力元件的选择与计算

　　采样头扭矩为117 kN.m液压马达的最大输出扭矩为

　　其中η_j为马达的机械效率, ic为齿圈速比,zm为马达的个数, ij为减速机的减速比。液压马达进出口工作压差为

　　其中qm为马达的排量;ηmm为马达的机械效率;所以系统最大工作压力确定为24 MPa。液压马达选用的是Rexroth公司的A2FE45/61W-NZL191,其标称数据:

　　液压马达实际流量

　　其中η_mV为马达的容积效率。泵所需最大排量