升降油缸94JT3261D 上海天地掘进机升降油缸

上海天地掘进机升降油缸94JT3261D

掘进机是一种能够同时完成破落煤岩、装载与转载运输、喷雾除尘和行走调动的机械设备。悬臂式掘进机工作机构前端的截割头在截割断面时，通过上下左右连续移动，逐步完成全断面煤岩的破碎，设备才向前推进一段距离。本文通过对悬臂式掘进机截割臂的运动及受力分析，了解掘进机升降油缸在工作过程中受力变化情况，为掘进机液压系统设计提供参考。

1悬臂的运动分析

掘进机对煤岩巷道断面的截割，是通过悬臂升降和回转运动来实现的。根据截割头截割参数的设计，悬臂的升降速度必须控制在一定的范围内（较软的半煤岩：v=2-3m/min；较硬的半煤岩：v=1.5～2.0m/min；中等硬度的岩石：w=0.8~1.5m/min，以获得截割头对煤岩截割的*佳状态。

2悬臂的受力分析

悬臂在工作过程中，通过截割头将煤层或岩层的反作用力传递到截割臂。由截割部结构可知，作用力通过油缸和截割部刚性结构件传递到掘进机的回转台，并*终传递到掘进机的行走部。由于掘进机截割头在截割过程中，受力复杂，以现有的条件无法完全确定截割头的实际受力状态。在无法确定具体的受力数据时，现假设煤岩层对掘进机悬臂的反作用力为大小恒定，方向与悬臂运动切向方向相反（本文只对悬臂的升降运动进行运动分析）。

悬臂在升降过程中主要承受的力有：悬臂的重力G、掘进机截割过程中煤层对悬臂的反作用力F，

（假设已知）、升降油缸对悬臂的支撑力F品、掘进机回转台对悬臂的反作用力F、F。

在悬臂运动过程中，需要保证2个平衡：①力的平衡；②力矩的平衡。对于力的平衡，由于悬臂为刚性装置，而且与掘进机回转台是铰接联接，力的分析比较复杂，本文不对力平衡进行分析。对于力距的平衡，相对来说比较直观，以力距的平衡为例分析悬臂的受力状态。在掘进机悬臂上升时，重力方向向下，产生阻力矩M，方向为逆时针。油缸推力方向与油缸轴线重合，产生推力矩M2，方向为顺时针。煤层的反作用力方向向下，产生阻力矩M，方向为逆时针。掘进机回转台对悬臂的反作用力与悬臂回转轴重合，不产生力矩。

在液压系统中，液压油缸作为执行元件，起到了支撑和产生压力的作用，油缸的运行状态影响到设备的工作质量及可靠性。所以，在油缸的制造中要掌握好其制造关、检验关，才能保证机械设备安全、长期、稳定、满负荷、高精度、高性能、低成本地运行。

1液压油缸的结构组成

液压油缸由缸体、活塞杆以及密封件组成。在缸体的内部，活塞将缸体分为两个部分，两个部分分别通着一个油孔，由于液压油的黏性比较高，压缩比很小，当缸底油口进油时，活塞将被推动使缸盖油口出油，活塞会推动活塞杆，推动的结果是使另一个油孔出油，活塞就带动了活塞杆的伸出、缩回运动，起到支撑和释放压力的作用。

2液压油缸的加工难点

所有液压元件和密封部件在尺寸公差、表面粗糙度、形位公差等方面都有不同的要求。在制造过程中，如果超差，如缸体的内径、活塞的外径、密封槽的深度、宽度和装密封圈孔的尺寸超差、或者因为加工问题，发生了失圆、自身有毛刺或者镀铬脱落等情况，相应的密封件就会发生变形、压死、划伤或压不实等现象，失去密封功能，不能保证设备的正常运转。

解决办法：在设计时，各元件要保证几何精度，选择正确的密封件；在制造时，保证各零部件的上下公差配合，从液压系统泄漏影响因素出发，进行综合考虑，采取有效措施减少泄漏。

2.1油缸缸体加工的基本过程下料：利用锯床进行下料，两端保留的是平头、锯口，长度按照设计确定。

热处理：对材料进行调制，以此获得综合的机械性能，保证加工与应用质量。

车削：卡盘和顶尖配合使用，一夹一顶，同时用中心架对缸体进行支撑，保证缸体的同轴度，保证加工余量。

镗削：这是油缸缸体加工的主要工序，加工制造过程中，一般采用的是粗镗、半精镗、浮动镗和滚压工艺。缸体内孔的镗削过程是镗刀、铁质支座与轴承座形成稳定的加工结构，然后利用镗刀完成加工。镗削前将缸体放入镗床的支架中并进行固定，利用螺栓加紧，调整镗刀刀尖的高度，使之与油缸缸体中心保持一致，这是为了保证镗刀嵌入后不需要找正，自动定心；镗削的进刀量利用镗刀的调整来控制，内孔镗削粗加工与精加工是分开完成的，浮动镗加工即为缸体的精加工阶段，调整浮动镗刀的水平位置，选择适当的切削速度和走刀量，根据工艺要求，适当选择加工次数并保留加工余量。

滚压：滚压加工时，要根据缸体公差要求，调整滚珠的松紧实现滚压头的公差尺寸，以达到加工要求。利用此种方式对油缸进行加工，缸体内孔的公差可以达到其要求的精度，同时也降低了工序间的误差复映，保证缸体的粗糙度和公差满足设计要求。二次车削：架中心架，按照内孔找正车削油缸缸体的螺纹与焊接尺寸。

检测：*后对所有加工面进行检测。

2.2油缸加工中容易遇到的问题和控制办法

2.2.1振刀和让刀

油缸缸体在镗孔的加工中由于缸体的长度增加，镗杆也相应变长，加工过程中很容易出现振刀或者让刀的情况，使得内孔出现波纹或者锥度的缺陷。因此此种加工措施的关键就是控制内孔镗削的加工精度，如果镗削的精度降低，镗削加工出现的误差就会对缸体产生影响，就不能保证加工孔位的精度公差与位置要求。生产过程中，为了消除镗削的精度影响，一般选择在镗加工和浮加工阶段，走刀少量多次，准确地控制缸体内孔尺寸精度。在滚压阶段，调整好滚珠尺寸，调整转速和走刀速度，保证缸体内孔光洁度。除此以外，冷却液要清洁无杂质，流量要足以将铁屑及时冲出浮动镗刀的切削刃，防止产生切削瘤，造成缸筒表面划痕，影响缸筒内表面加工质量。

2.2.2崩刀

缸体和活塞杆的车削过程中，合金刀对外圆进行车削的时候容易出现崩刃的情况，对于硬质合金刀头而言，此类缸体的材料冲击韧性不是很高，其硬度会随着温度的升高而显著下降，当车削到缸体的焊接部位时，刀具温度已经很高了，但是遇到焊接位置的时候因为材料的硬度突然发生了改变，因此就容易造成崩刃情况。为此，在加工过程中需要对刀具进行合理选择，改进其加工性能，提高安全性。同时需要一直保持液体降温，即利用车削液对加工过程进行保护，带走多余的热量，降低切削区域的温度；同时也可以起到润滑的作用降低车刀与工件之间的摩擦阻力，提高表面质量。