上海天地掘進機升降油缸94JT3261D

掘進機是一種能夠同時完成破落煤巖、裝載與轉載運輸、噴霧除塵和行走調動的機械設備。懸臂式掘進機工作機構前端的截割頭在截割斷面時，通過上下左右連續移動，逐步完成全斷面煤巖的破碎，設備才向前推進一段距離。本文通過對懸臂式掘進機截割臂的運動及受力分析，了解掘進機升降油缸在工作過程中受力變化情況，為掘進機液壓系統設計提供參考。

1懸臂的運動分析

掘進機對煤巖巷道斷面的截割，是通過懸臂升降和回轉運動來實現的。根據截割頭截割參數的設計，懸臂的升降速度必須控制在一定的范圍內（較軟的半煤巖：v=2-3m/min；較硬的半煤巖：v=1.5～2.0m/min；中等硬度的巖石：w=0.8~1.5m/min，以獲得截割頭對煤巖截割的*佳狀態。

2懸臂的受力分析

懸臂在工作過程中，通過截割頭將煤層或巖層的反作用力傳遞到截割臂。由截割部結構可知，作用力通過油缸和截割部剛性結構件傳遞到掘進機的回轉臺，并*終傳遞到掘進機的行走部。由于掘進機截割頭在截割過程中，受力復雜，以現有的條件無法完全確定截割頭的實際受力狀態。在無法確定具體的受力數據時，現假設煤巖層對掘進機懸臂的反作用力為大小恒定，方向與懸臂運動切向方向相反（本文只對懸臂的升降運動進行運動分析）。

懸臂在升降過程中主要承受的力有：懸臂的重力G、掘進機截割過程中煤層對懸臂的反作用力F，

（假設已知）、升降油缸對懸臂的支撐力F品、掘進機回轉臺對懸臂的反作用力F、F。

在懸臂運動過程中，需要保證2個平衡：①力的平衡；②力矩的平衡。對于力的平衡，由于懸臂為剛性裝置，而且與掘進機回轉臺是鉸接聯接，力的分析比較復雜，本文不對力平衡進行分析。對于力距的平衡，相對來說比較直觀，以力距的平衡為例分析懸臂的受力狀態。在掘進機懸臂上升時，重力方向向下，產生阻力矩M，方向為逆時針。油缸推力方向與油缸軸線重合，產生推力矩M2，方向為順時針。煤層的反作用力方向向下，產生阻力矩M，方向為逆時針。掘進機回轉臺對懸臂的反作用力與懸臂回轉軸重合，不產生力矩。

在液壓系統中，液壓油缸作為執行元件，起到了支撐和產生壓力的作用，油缸的運行狀態影響到設備的工作質量及可靠性。所以，在油缸的制造中要掌握好其制造關、檢驗關，才能保證機械設備安全、長期、穩定、滿負荷、高精度、高性能、低成本地運行。

1液壓油缸的結構組成

液壓油缸由缸體、活塞桿以及密封件組成。在缸體的內部，活塞將缸體分為兩個部分，兩個部分分別通著一個油孔，由于液壓油的黏性比較高，壓縮比很小，當缸底油口進油時，活塞將被推動使缸蓋油口出油，活塞會推動活塞桿，推動的結果是使另一個油孔出油，活塞就帶動了活塞桿的伸出、縮回運動，起到支撐和釋放壓力的作用。

2液壓油缸的加工難點

所有液壓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。在制造過程中，如果超差，如缸體的內徑、活塞的外徑、密封槽的深度、寬度和裝密封圈孔的尺寸超差、或者因為加工問題，發生了失圓、自身有毛刺或者鍍鉻脫落等情況，相應的密封件就會發生變形、壓死、劃傷或壓不實等現象，失去密封功能，不能保證設備的正常運轉。

解決辦法：在設計時，各元件要保證幾何精度，選擇正確的密封件；在制造時，保證各零部件的上下公差配合，從液壓系統泄漏影響因素出發，進行綜合考慮，采取有效措施減少泄漏。

2.1油缸缸體加工的基本過程下料：利用鋸床進行下料，兩端保留的是平頭、鋸口，長度按照設計確定。

熱處理：對材料進行調制，以此獲得綜合的機械性能，保證加工與應用質量。

車削：卡盤和頂尖配合使用，一夾一頂，同時用中心架對缸體進行支撐，保證缸體的同軸度，保證加工余量。

鏜削：這是油缸缸體加工的主要工序，加工制造過程中，一般采用的是粗鏜、半精鏜、浮動鏜和滾壓工藝。缸體內孔的鏜削過程是鏜刀、鐵質支座與軸承座形成穩定的加工結構，然后利用鏜刀完成加工。鏜削前將缸體放入鏜床的支架中并進行固定，利用螺栓加緊，調整鏜刀刀尖的高度，使之與油缸缸體中心保持一致，這是為了保證鏜刀嵌入后不需要找正，自動定心；鏜削的進刀量利用鏜刀的調整來控制，內孔鏜削粗加工與精加工是分開完成的，浮動鏜加工即為缸體的精加工階段，調整浮動鏜刀的水平位置，選擇適當的切削速度和走刀量，根據工藝要求，適當選擇加工次數并保留加工余量。

滾壓：滾壓加工時，要根據缸體公差要求，調整滾珠的松緊實現滾壓頭的公差尺寸，以達到加工要求。利用此種方式對油缸進行加工，缸體內孔的公差可以達到其要求的精度，同時也降低了工序間的誤差復映，保證缸體的粗糙度和公差滿足設計要求。二次車削：架中心架，按照內孔找正車削油缸缸體的螺紋與焊接尺寸。

檢測：*后對所有加工面進行檢測。

2.2油缸加工中容易遇到的問題和控制辦法

2.2.1振刀和讓刀

油缸缸體在鏜孔的加工中由于缸體的長度增加，鏜桿也相應變長，加工過程中很容易出現振刀或者讓刀的情況，使得內孔出現波紋或者錐度的缺陷。因此此種加工措施的關鍵就是控制內孔鏜削的加工精度，如果鏜削的精度降低，鏜削加工出現的誤差就會對缸體產生影響，就不能保證加工孔位的精度公差與位置要求。生產過程中，為了消除鏜削的精度影響，一般選擇在鏜加工和浮加工階段，走刀少量多次，準確地控制缸體內孔尺寸精度。在滾壓階段，調整好滾珠尺寸，調整轉速和走刀速度，保證缸體內孔光潔度。除此以外，冷卻液要清潔無雜質，流量要足以將鐵屑及時沖出浮動鏜刀的切削刃，防止產生切削瘤，造成缸筒表面劃痕，影響缸筒內表面加工質量。

2.2.2崩刀

缸體和活塞桿的車削過程中，合金刀對外圓進行車削的時候容易出現崩刃的情況，對于硬質合金刀頭而言，此類缸體的材料沖擊韌性不是很高，其硬度會隨著溫度的升高而顯著下降，當車削到缸體的焊接部位時，刀具溫度已經很高了，但是遇到焊接位置的時候因為材料的硬度突然發生了改變，因此就容易造成崩刃情況。為此，在加工過程中需要對刀具進行合理選擇，改進其加工性能，提高安全性。同時需要一直保持液體降溫，即利用車削液對加工過程進行保護，帶走多余的熱量，降低切削區域的溫度；同時也可以起到潤滑的作用降低車刀與工件之間的摩擦阻力，提高表面質量。