关键词： 接线
连接装置（精选八篇）
连接装置 篇1
悬挂提升系统 (以下简称:本系统) 是在单绳缠绕提升系统的基础上结合多绳摩擦提升系统的特点加以改造而形成的新型提升系统。利用原有的提升机, 井架基本不变, 在两个天轮的下面, 增设一个悬挂轮, 形成悬挂系统。利用悬挂轮, 平衡了提升容器本身的重量, 使提升机的钢丝绳直径减小, 解决了卷筒容绳量不够的问题;解决了最大静张力不够的问题, 也解决了主提升绳安全系数的问题;用尾绳平衡提升钢丝绳的重量, 解决提升机的最大静张力差不够的问题。因为有悬挂轮加盘形闸, 取消了防坠器, 使系统消除了断绳的可能性, 变得更加安全可靠, 系统如图1。
悬挂轮一般位于天轮架平台下的检修平台, 由悬挂滚筒和制动盘及盘型闸、液压站等组成, 悬挂轮盘型闸与提升机盘型闸应同步动作 (或超前或滞后) 。悬挂轮液压站和提升机液压站启停保持一致, 闸瓦磨损监测, 液压回路断线保户, 超压、欠压保护等均接入提升机安全保护回路, 确保提升机和悬挂轮协调一致, 安全提升;悬挂绳及调绳器安装在提升容器上部, 钢丝绳通过液压缸与其本体相连接。
现将本系统与原提升机的机械与电气联系方式分述如下。
2 悬挂系统压站和提升机液压站及可调闸回路
本系统悬挂轮液压站和提升机液压站, 应同时启动, 同时停止, 特别是安全制动时应同时制动, 以确保提升机安全运行。再者在故障情况下, 应持二者同时停止, 实现安全制动、停车。
首先二者取自同一电源的同一接触器, 启动提升机液压站的同时启动了悬挂系统液压站;二个液压站都具有电接点压力表, 在操纵台上而可反映出二液压站的即时压力, 当任一系统出现障碍时能够启用安全保护。也可以增加一些电器部件, 对悬挂轮液压站进行保护, 如可显示失压、超压、油压不稳等故障, 及时通知司机采取相应处理措施。
制动油压超高、欠压保护:液压站制动油压超过要求时, 电接点压力表上触点闭合 (或断开) , 相应继电器得电 (或断电) 后断开安全回路, 实现安全制动。
还应经常检查液压站, 如油面低于最低指示线, 应及时补充。如液压油内出现大量泡沫或沉淀物时, 应及时更换。一般情况下, 应一年更换一次。新换的液压油应与原来的品牌相同。
液压系统故障发生不象其它机械那样直观, 故障查找比较困难, 系统中某一元件的失灵, 在不同工况下, 表现也不同。因此, 在使用过程中应注意观察油位、温度、压力、噪音的变化, 这些变化也是诊断各种故障的重要依据。
可调闸回路由司机操纵台手柄同时控制 (相当于一拖二) , 可调闸环节就是控制电液调压装置的线圈电流, 用以调节制动油缸压力油的压力, 从而控制制动器, 使制动器产生不同的制动力矩。
一般电液调压装置的线圈KT1、KT2是互为备用的, 用转换开关倒换, KT1或KT2中的电流是由可调闸模块供给的。司机在操作提升机制动手柄的同时, 本系统可调闸回路与提升机可调闸回路保持动作一致。
3 悬挂轮盘型闸与提升机盘型闸控制及闸瓦磨损检测
悬挂轮盘型闸与提升机盘型闸是几乎同时动作的。悬挂轮盘形闸, 实行二级制动, 其动作由司机用闸把控制, 与提升机的抱闸同步动作:在开车时, 悬挂轮盘闸超前松闸, 停车时提升机超前抱闸, 悬挂轮盘闸滞后, 以消除速度突然变化时, 主绳的瞬时松驰现象, 这种现象在老式加电阻调速时比较突出, 只需要在盘型闸间隙调整时稍加注意即可。现在提升机一般是PLC控制下的变频调速无极调速, 也就可以不考虑了。
我们在设计时考虑, 为了避免由于制造带来的差异, 尽可能在配置时, 考虑购买和提升机液压站同型号、同生产厂的产品, 这样方便维护维修, 配件也统一了。
悬挂轮闸瓦磨损检测和提升机闸瓦磨损检测具有同等重要地位, 因为当两边闸瓦不同步时间过大时, 可能会造成提升绳受力瞬时过大的问题。要定期检查闸瓦的磨损情况和制动器的工作状态, 如闸瓦间隙超过2mm时, 就要及时调整, 当闸瓦磨损量达到8mm或由于其它原因造成闸瓦提前失效时应及时更换闸瓦。
在提升机工作中, 制动盘和闸瓦表面应保持清洁, 不得有油污和水珠, 否则会降低闸瓦的摩擦系数, 影响提升机的制动力, 严重时会造成设备事故和人员伤亡事故。
闸瓦磨损开关:闸瓦磨损到一定程度, 开关动作, 相应继电器得电, 断开安全回路, 实现安全制动。
4 悬挂绳及调绳器
悬挂轮的钢丝绳衬垫, 采用耐磨且摩擦系数较高的材料制成, 并按多绳摩擦提升系统要求, 进行防滑计算:上提或下放时的防滑安全系数, 动防滑系数均大于1.25, 静防滑系数均大于1.75, 都符合煤矿设计规范的要求。这样悬挂部分的重量, 由悬挂轮的四根绳承担差。钢丝绳末端装有调绳器, 与罐笼框架本体联接。提升绳的调绳器液压缸设有单独的管路和压力表;悬挂绳的调绳器液压缸共用一个压力表, 且底部用连通管相连, 使四根辅绳的张力相同, 增加了罐笼的平稳性, 确保提升绳只承担提升时的张力差。
提升绳在安装时留应留有一定的预紧力, 主要作用为:减少提升机在起制动中的短时松绳问题, 吸收钢丝绳本身的弹性张力, 使系统受力均衡。预紧力的大小以不超过空罐终端载荷的三分之一为宜:太大会增加提升绳拉力, 这需要在安装调试中逐步调整, 直至最佳状态。
5 安全回路
现在提升机安全回路, 保护齐全, 一般有主令控制器手柄零位联锁, 工作闸制动手柄连锁限位, 测速断线保护, 制动油压高, 等速超速, PLC输出安全制动, 减速过速保护, 过卷开关, 过卷复位开关, 断轴保护, 松绳保护, 闸瓦磨损, 制动电源保护, 松绳保护等等, 只有这些预设的各个部分都处于完好接入时安全回路接通, 才能转动提升机。
悬挂提升系统也将可调闸回路、闸瓦磨损等电气接点接入提升机安全回路, 参与整个提升系统的安全检测, 因此整个是安全的。
6 综述
提升机应用了位置闭环控制技术, 采用上位监控系统, 选用工控机与PLC进行网络通讯, 实现实时多画面监控, 根据需要随时切换当前工作画面, 主要监控画面有:系统概貌, 提升机实时运行状态, 实时运行速度, 安全回路, 提升信号, 液压站电磁阀工作状态等等, 组成了一个完整的提升机过程控制网络。本系统悬挂装置各个电气接点也相应接入操纵台参与控制与检测, 提高了提升机的整体性能。
摘要：悬挂提升系统是在单绳缠绕提升系统的基础上结合多绳摩擦提升系统的特点加以改造而形成的新型提升系统。本文对悬挂提升系统和悬挂装置的电气机械的联系, 以及安装调试注意事项做一简述。
一种新型转炉炉体与托圈的连接装置 篇2
关键词：连接装置三点下吊挂静定系统特点推广应用
0引言
转炉炉体与托圈的连接装置是转炉本体系统的关键设备之一，炉体通过连接装置与托圈连接。由于炉体重量是公称吨位的5-8倍，并通过连接装置随托圈倾转加减3600，而且炉壳和托圈在机械与热负荷作用下都将产生变形，因此，对连接装置提出要求：连接必须牢固可靠，同时又要适应炉壳和托圈热膨涨时在径向和轴向产生的相对位移，以免造成炉壳或托圈严重变形和破坏。
另外，连接装置还存在一个严重问题是：伴随着炉壳和托圈的变形，在连接装置中引起传递载荷的重新分布，往往造成局部过载，并由此引起严重变形和破坏。
为了满足连接装置的要求，并能较好地克服可能出现的问题，设计连接装置时，应保证以下几点：①保证炉壳、托圈结构合理，提高使用寿命。②保证转炉在任何位置时，都能将炉体负荷尽可能均匀地传递到托圈，并保持炉体在托圈中的正确位置。③能适应炉体在轴向和径向的胀、缩，不产生旷动。④考虑到变形的产生，能以预先确定的方式传递载荷，并避免因静不定问题的存在，而使支承系统承受附加载荷。⑤连接装置应安装、拆卸方便，加工、维修容易。
目前常用的连接装置类型：悬挂支撑盘连接装置、卡板夹持器连接装置、薄带连接装置、三点球面支承连接装置、拉杆吊挂连接装置等。而这些种类的连接装置都有各自的优缺点。
1一种新型炉体与托圈的连接装置
1.1结构说明该装置使用在我单位的50吨转炉上，它采用两组连杆，将炉体吊挂在托圈上。炉体直立时，靠一组垂直连杆吊挂，炉体倾转到水平位置时，靠另一组水平连杆吊挂在托圈上。
炉体倾转时，垂直拉杆与水平连杆及水平导向架一起承受托圈平面内的横向载荷。
图1所示为连杆在托圈1上的配置情况，炉体5通过三个活动垂直连杆3吊挂在托圈1上。两个活动垂直连杆3配置在与耳轴轴线成450的位置，一根连杆3在出钢口对面位置上。在驱动侧和非驱动侧各有一个活动水平连杆2。在出钢口对面位置的下方设有一个水平导向架4，作用是阻止炉体5在托圈1内发生耳轴方向的摆动。炉体5倾转时，水平连杆2与水平导向架4一起承受托圈平面内的横向载荷。
活动垂直连杆3和活动水平连杆2的结构型式相同表示在图2中。
由图2可知：垂直连杆和水平连杆中的连杆10通过两个球铰5和两个轴6铰接，轴6又通过四个球铰14分别与两个托圈凸耳1及两个炉体凸耳17铰接，用其他零件将各个球铰定位且使球铰处于全封闭状态，球铰全部采用先进的耐高温、免维护型球铰轴承。托圈凸耳1焊在托圈的底板上，炉体凸耳17则与炉壳焊在一起。
将水平导向架中的导向快与托圈底板焊在一起，导向支架与炉壳焊在一起。
为了尽量减少炉壳及托圈对结构使用性能的影响。这种连接装置安置在托圈的下部也是炉体下部，这里温度较低，变形较小，对结构是有利的。这种结构的连杆，在炉体处于一定倾转位置时，它们会成为“拉杆”或“压杆”进行工作。
1.2结构分析
1.2.1运动链的建立根据机械原理结合结构说明。可以把该装置看成为由炉体5、托圈1、水平连杆2以及垂直连杆3共七个构件组合而成的一个闭式空间运动链。在该运动链中，构件炉体、托圈与构件两组连杆间是采用…级运动副(球铰)联接，构件炉体与构件托圈间也是采用…级运动副(移动、转动副)联接。
1.2.2运动链的简化及自由度的确定由理论力学可知，空间运动的自由构件有六个自由度，即沿×、Y、Z轴的三个移动和绕三个轴的三个转动。但在该运动链中，由于运动副的特殊配置(图1)，即在×OY平面内水平导向架4的设置，使得该运动链中的各构件都失去了饶Y、Z轴转动以及沿×轴移动的可能性，或者说，对该运动链所有构件的运动加上了三个公共约束。由结1-托圈凸耳2-螺栓3-螺母4-垫片5-轴构说明可知，由于两个水平连承6-轴7-环8-密封环9-夹子10-连杆2所起的限制作用是互为杆11-盖(1)12-盖(2)13-盖(3)14-轴承重复的，即互为虚约束，计算15-螺栓16-套17-炉体凸耳18-环时可除去一个不计。两个配置图2水平、垂直连杆结构图在与耳轴轴线成45°的位置垂直连杆3所起的限制作用是互为重复的，即互为虚约束，计算时可除去一个不计。机构中的球饺(图2中件14)对整个运动链的运动无任何影响，属局部自由度计算时除去不计。这样，该运动链可简化成是由N=5个构件组成，公共约束为3，各个构件之间的联结副为V级副。当固定其中之一为机架后，所剩活动构件数为n=N 1=4。对于这种空间运动链，其自由度的计算公式应为:
式中k为运动副的级数
m为公共约束值
计算这个空间运动链相对于机架的自由度为
F=(6 3)×4-e5-3)×6=0
因此，这个自由度为零空间的运动链是不能产生相对运动的刚性桁架一静定系统。
由于该运动链的自由度为零可以得出，在此静定系统中，各构件的位置保持相对静止，即炉体和托圈位置以及各个连杆的位置保持相对静止且各构件无多余的约束。因此，当以托圈为机架时，且托圈绕耳轴转动过程中，托圈与炉体的相对位置保持不变。
1.2.3虚约束和局部约束在静定系统中的作用实际应用中为使各构件受力均衡，增加各构件的刚性，改善其受力状况，因此，采用了虚约束。水平连杆、垂直连杆数量的增加及对称布置和水平导向架的设置，虽不影响机构的约束，但却改善了其受力状况，使每个连杆的受力减小，增加了其刚性，并且改善了炉体和托圈受力状况，使其受力均衡，因而增加了整个系统的刚性。而且三个垂直连杆3、两个水平连杆2以及水平导向架按图1所示的布置，使得炉体5的中心与托圈1的中心重合，且当炉体5、托圈1产生径向和轴向胀、缩的情况下，各连杆通过其中的各联接副(球铰)发生摆动，同时水平导向架4通过自身联接副适应炉体和托圈产生径向和轴向胀、缩，充分地满足各种变形的需要，并保持炉体和托圈的相对位置不变且不产生相对转动。从而保证该装置的机构属性。既使在托圈倾转过程中，也只是改变各连杆的受力状态。而且各连杆的局部约束(连杆两端的轴的两端支承各采用一球铰)，在托圈和炉体胀、缩的情况下，对该轴不产生附加应力，改变轴的工作状态。
2新型炉体与托圈的连接装置的特点
这种连接装置的特点，在于采取了三点静定的支承系统，连接装置中的球铰的连接能充分地满足各种变形的需要。因此，从原理上来讲，能更好地满足上述五点连接装置设计要求。它具有如下优点：
2.1该连接装置设置在托圈底部，结构合理，工作环境相对较好，并且利于冷却，又采用了多个先进的耐高温、免维护型轴承且这些球铰轴承处于全封闭状态，维护的工作量小。并且载荷传递元件的表面没有间隙，从而不产生旷动。
2.2转炉在任何位置时，都能将炉体负荷尽可能均匀地传递到托圈上面，并且从炉壳到托圈的载荷传递是静态的。
2.3适应炉体在轴向和径向的胀、缩，即使在炉壳非对称的膨胀和变形的情况下，并保持炉体在托圈中的正确位置。
2.4考虑到变形的产生，能以预先确定的方式传递载荷，避免了因静不定问题的存在而使支承系统承受附加载荷。
2.5该连接装置重量輕、结构简单，零件加工制作容易。
2.6由于该连接装置设置在托圈的下部，结构合理，工作环境相对较好，炉体的变形较小，因此炉体的安装和更换容易。
2.7该连接装置的设置对托圈的结构没有任何特殊的要求，因而不会提高托圈的制作难度。
2.8该连接装置设置在托圈的下部，利于中、小型转炉的炉体设置炉帽防热板和挡渣板：利于大、中型转炉炉体设置挡渣板及水冷炉帽，提高炉体的寿命。这一点对大、中型转炉尤为重要。
2.9由于该连接装置设置在托圈的下部，使得整体转炉炉体的重心下移，因此利于转炉采用死炉底结构和活炉底中的小炉底结构。
2.10各连杆的局部约束(连杆两端的轴的两端支承各采用一球铰轴承)，能够适应托圈和炉体的变形，使得托圈和炉体在胀、缩的情况下，对该轴不产生附加应力，不改变轴的工作状态。
2.11各连杆受力状况简单，均为二力杆。该装置的缺点，在于系统中只要有一根杆破坏，整个承载结构就会失去作用。
因此，对杆的材质、加工、处理提出较高要求，同时在生产过程中必须经常进行仔细检查，而静不定结构在个别地方损坏时，尚可利用其承载潜力，不致发生重大事故。
3结论
一种新型的塑壳断路器连接装置 篇3
关键词：塑壳断路器,接线方式,母线式转接器,凸轮滑块机构
0 引言
自1929年美国西屋公司研制出与现代塑壳断路器结构几乎相同的塑料外壳和去游离灭弧室的断路器以来, 塑壳断路器的发展取得了长足的进步。但随着国民经济的发展, 国家电网改造工程的深入, 低压塑壳断路器的使用场所越来越广。而由于成套柜体的空间限制, 如何优化断路器的安装及布线方式, 提高柜体空间的利用率, 成为目前亟待解决的问题。
1 目前主流的几种接线安装方式
现今低压塑壳断路器的主要接线安装方式有:板前接线、板后接线、插入式接线、抽屉式以及老式转接器。用户可根据使用安装的环境对这几种接线方式进行选择, 下表1对这几种接线方式的优缺点进行了简要分析对比:
2 新型的母线式转接器
新型的母线式转接器结合老式转接器的优点, 并在结构上对其进行了改进, 从而实现可从柜体正面进行安装, 一次操作就可实现进线端接线与断路器的安装固定, 其外形图如下图1。用户在安装断路器时, 可通过手柄逆时针旋转使滑块6移动, 由于A、B、C三相母线1固定于柜体上, 则与转接器固接在一起的塑壳断路器2会与沿滑块6运动相反的方向向上移动。由于弹簧片尺寸比母线1小, 在母线1进入弹簧片5后, 弹簧片5会发生变形, 变形产生的压力使母线1与联接板4被压紧, 这就实现了进线端电路的连接与断路器的安装固定。而老式母线式转接器各相都有一个棘爪与螺钉, 通过螺钉将棘爪紧紧压住母线与联接板, 存在着表1所示的缺点。
1.进线端三相母线A、B、C;2.塑壳断路器;3.转接器手柄操作处;4.联接板;5.弹簧片;6.滑块
3 关键件的设计
3.1 凸轮滑块结构
新型的母线式转接器利用了凸轮滑块的原理, 手柄转动转盘3, 转盘3上铆接的轴在导板2中移动, 由于导板2轨道的限制, 带动与导板2连接的滑块作上下移动, 其结构如图2所示:
a:8.5mm b:φ32mm c:φ8mm
图2所示为转接器初始位置, 当转盘3旋转180°后, 滑块1的位移为:
由此可知滑块1的位移只与尺寸a、b有关, 可通过对该尺寸的检验获得目标位移, 从而使母线进入到理想位置, 使之与图1中联接板4有更大的接触面积。
由图3可知, F1为是转盘克服滑块压力的反作用力, θ角越小则所需的手柄操作力也越小, 不计摩擦力因素, 有:
T手柄操作扭矩
Ft扭矩T的力分量
F1、F2 Ft的力分力
在图2位置转动转盘时, 滑块带动母线移动, 而母线与弹簧片存在一定的间隙, 故受力较小;转盘继续旋转, 当母线与弹簧片接触, 此时弹簧片开始发生形变, 形变产生的阻力在母线端部完全进入弹簧片时最大, 而此时θ角如图3所示较小, 故只需一定的操作扭矩就可克服阻力。在母线排进入弹簧片后, 弹簧片对母线排只产生摩擦力作用, 此时用较小的扭矩即可使母线排进入理想的位置。在转盘转过180°后, 整个凸轮滑块机构过死点, 转接器及断路器将被锁定在特定位置, 可避免震动等原因导致转接器从母线排上脱落的可能。
3.2 弹簧片的优化设计
弹簧片在转接器中利用其本身的形变, 可将母线排和联接板压紧, 故弹簧片的弹性非常重要。弹簧片的材质选用65Mn, 冲制成型后进行淬火处理。弹簧片外形如图4, 母线排推力Fm对弹簧片存在F1分量, F1将促使弹簧片缺口处以下底面为支点扭转变形, ∠a越大弹簧片越易变形。在设计该弹簧片时, 根据对其受力情况可利用UG的有限元分析功能对强度进行了分析, 如图5所示。圆角R的取值影响着弹簧片的强度, 若取值过小则增大了弹簧片在该处折断的风险;而取值过大则影响联接板在此处的安装, 将减小母线排与联接板的接触面积。
3.3 联接板的设计
以400A断路器相应的转接器为例, 将联接板设计成图6样式, 这里主要考虑到降低母线与联结板联接处的温升, 过高的温升由联结板直接传导至断路器, 使断路器内部温度升高, 造成热磁脱扣器的误动作。该联接处的温升主要受接触电阻、涡流效应[3]的影响:
(1) 图6的联结板结构使两组弹簧片并联与母线接触, 减小接触电阻, 加大了联结板与母线排的接触面积。
(2) 流经母线的电流产生的磁场对联结板有涡流效应, 这将加大温升。由公式3[4]知, 上述结构减小了外廓d, 这大大降低涡流热效应。
P———涡流损耗
Bp———磁感应强度
d———导体直径或板厚
而实验结果也表明, 带转接器的断路器温升试验基本与普通板前联接温升一致, 为65K。
4 结束语
母线式转接器一次操作就可实现进线端接线与断路器的固定安装, 这将优化成套柜体内电器元件的布局, 减少繁复的接线。鉴于多种规格形式的母线联结板存在, 更换弹簧片即可实现在不同厚度的标准母线板上的使用。
参考文献
[1]孙桓, 陈作模, 葛文杰.机械原理[M].7版.高等教育出版社, 2006.
[2]GB 14048.2-2008低压开关设备和控制设备第2部分:断路器[S].2008.
[3]高保华.大电流电气设备的涡流发热及其防止措施[J].电工与技术, 2005 (8) :72-73.
挖掘机驾驶室保护和连接装置的改进 篇4
1. 驾驶室保护装置的改进
挖掘机作业工况恶劣,尤其是在隧道、矿山、林场等场所经常发生岩石、砖块等坠落事故。坠落的岩石、砖块等容易撞击驾驶室前部及顶部的玻璃,从而造成驾驶员的人身伤害。因此,挖掘机驾驶室必须安装前部和顶部保护装置。
(1)前部保护装置
挖掘机驾驶室前部保护装置包括上防护网和下防护网,其中上防护网采用12根纵向扁钢、2根横向扁钢、3根横向圆钢组合焊接而成;下防护网采用12根纵向扁钢、2根横向扁钢、1根横向圆钢组合焊接而成,其纵向设置扁钢可增加视野空间,横向设置圆钢可增强保护结构的横向抗拉能力。上、下防护网之间通过3根螺栓连接。
第一次试验中,当前部保护装置吸收能量达到5800 (标准要求)时,该装置被击穿。断裂部位是上、下防护网之间的连接螺栓处,螺栓孔开裂,如图1a所示。
分析断裂原因是螺栓安装孔结构比较薄弱,为此我们采取了2项改进措施。一是将中间的1个连接螺栓孔改为2个,并分别向防护网两侧移动,以增强连接部位的强度;二是将上、下防护网的纵向扁钢由12根增加到13根,下防护网横向圆钢由1根增加为2根,以增强前部保护装置的整体强度。
改进后我们再次进行了试验,试验结果完全满足标准要求。改进后的结构及试验结果如图1b所示。
(2)顶部保护装置
挖掘机驾驶室顶部保护装置采用折弯型钢板,钢板前部挖空,用多根扁钢纵、横交错焊接成保护网。将折弯型钢板前部挖空,可增加驾驶室顶部视野,保护网可起到保护作用。折弯型钢板后部封闭,可增强驾驶室顶部、尤其是驾驶员头部位置的强度,避免在作业中受到落物、飞石的撞击、侵入驾驶室,威胁驾驶员的安全。
第一次试验中,当标准落锤从5.2m处落下,达到11n600J(标准要求)的冲击能量时,顶部保护装置前部保护网横向加强板与折弯型钢板搭接部位断裂,如图2a所示。
分析断裂原因是横向扁钢搭接长度和焊缝长度过短,焊接不牢固,为此我们采取了以下2项改进措施:一是将横向加强板的两边延长,搭接至折弯型钢板框架的折弯处,以增强搭接部位强度;二是将横向加强板由1根增加为3根,将纵向加强板由8根增加为11根,以增强顶保护结构的整体强度。改进后的结构如图2b所示。
改进后的驾驶室前部保护装置和顶部保护装置,能够有效抵御来自驾驶室前部和顶部外来物体的打击,提高了该挖掘机驾驶室的安全等级,使该挖掘机在矿山和森林作业时保正驾驶员的安全。
2. 驾驶室连接装置的改进
由于施工地面的不平整、如果驾驶员操作失误,将造成挖掘机倾翻事故,可对驾驶员的生命安全带来严重戚胁。
改进前的驾驶室通过6个减震器与回转平台1连接,其安装顺序如下:使用螺栓5将减振器4安装在回转平台1上,使用螺栓6将地板架3与减振器4紧固在一起,将驾驶室2吊装在地板架3上,使用螺栓7将驾驶室2和地板架3紧固在一起。改进前的驾驶室安装结构如图3所示。
驾驶室通过地板架,再通过减震器才与回转平台之间连接起来,中间设置了3层连接关系,安全系数较低。在挖掘机遇到前翻、侧翻事故时,3层连接中若有任何1层被破坏,都会造成驾驶室变形,威胁驾驶员的生命安全。若挖掘机发生倾翻,3层连接部件甚至可能全部脱离,可造成驾驶室完全脱离回转平台,可导致更大的伤害。
驾驶室连接装置依然保持其与地板架3、减振器8、回转平台1的连接结构,以保持原驾驶室良好的减振、降噪性能。改进之处是增加了3组连接螺栓4、垫套5、开槽螺母6、开口销7。改进后的驾驶室安装顺序如下:将减振器8、地板架3安装在回转平台1上;用3组连接螺栓和垫圈4将驾驶室2、地板架3、回转平台1全部连接起来,用开槽螺母6在下部锁紧,并穿上开口销7。垫套5一方面保护螺栓4避免受剪,另一方面保证回转平台与地板架之间有4mm间隙,以避免工作过程中减振器8失效。改进后的驾驶室连接装置如图4所示
连接装置 篇5
高层建筑在我国近二十年来迅速发展, 与之相配套的供暖系统设计和设备技术也不断发展, 面对高层建筑管网内静水压力大的问题, 目前也有许多方案。在应用之中普遍应用的是在热源处 (锅炉房) 专门设置换热器或锅炉的办法, 使得建筑内高区原有建筑的低区在水力系统上彻底分开, 从而使高区、低区的压力完全互不影响。但单独为高区设置锅炉的办法, 特别是在原有多层建筑群中建设单幢高层建筑, 有时由于室外管网的增设困难较大, 显然造价较高。单独为高区设置表面式换热器的办法, 仅在有蒸汽或高温水热源时能确实满足供水水温的要求, 且也需要室外增加相应的高区系统输送管线。
2 对供暖系统连接问题的分析和解决方案
将双水箱系统的水箱去掉, 同时将总回水管引到高于供水干管200mm, 并在立管上安装减压循环装置。采用水压图分析供暖和空调水系统的循环特征可知, 在低区循环水泵运转时, 低区管网都有确定的动态水压线。由流体力学关于静压强和的测压管水头线的关系可知立管内水压线水头高度以下是充满水的。高区系统通过安装在总回水立管上的减压循环装置切断静压力后直接连接到低区的回水管上, 就可以实现高低区供暖系统的直接连接。
由流体力学知识可知, 在下流水立管中静压力的沿管传递的条件是管内的水流连续充满。如果能实现流态的转变, 也就能实现压力传递效果的改变, 这就可以在立管内低区水压线水头高度以上适当位置安装导流部件结合控制流量来重建立管中的水膜流动状态, 再结合供暖系统比较干净且流量稳定的循环的特点, 配置确保产管内流态稳定的水膜流动状态, 再结合供暖系统比较干净且流量稳定的循环特点, 配置确保立管内流态稳定的气体补偿装置就可以实现立管下流水静压力的切断和压力波动的消除。
立管结构方案的特点:
(1) 在立管内加装一个为水流提供流动边界条件的导流部件, 所述导流部件与立管内管壁之间形成一轴向通道, 所述轴向通道包括中空的螺旋式通道部分或直通道部分, 用以导引有压流体管路的水流使立管内下流水流通过部件后能稳定地沿着立管内壁形成左旋水膜运动状态, 使立管内的空气和向下流的水的边界处于有序状态, 气水的分界面是一个等静压面。
(2) 该方案还包括有与立管的膜流状态形成部分相通的、用以维持稳定膜流状态的气体补偿装置。采用这个结构方案, 强化了立管形成膜流条件, 使立管内气芯动态有条件封闭, 避免气体混入立管出口以后的工作水流, 也有利于防止空气的其它有害影响, 为基本消除管内水流所涉系统的氧腐蚀问题和供暖系统的气塞问题提供可能, 并确保安全运行。本结构简单耐用, 可与系统同寿命。
这样就可以在高导建筑高区供暖系统需要时采用水泵加压供给高区供暖系统经过高区供暖系统散热后, 在总回水产管上安装 (减压循环装置) 消除加压泵增加的静水压力后再接入低区的回水管网上, 从而使高区、低区的压力完全互不影响, 实现低区系统和高区系统合用一套室外管网和热源。可以实现高低区供暖系统的直接连接。
3 带减压循环装置的立管布置要求和工作过程
减压循环装置的工作过程是:工人时, 供暖系统高区回水在进入立管下流水静压切断装置部件1后, 在策略和导游装置引发的离心惯性力作用下, 即可形成左旋水膜流态, 沿下流过程旋转渐减弱至稳定, 直至不压线高度处, 变为满管流态。处于水膜流态的立管中便形成位于轴线的空气 (柱) 芯。下流到气水循环装置部件2内的工作水流, 由于断面突然扩大, 流速骤减, 使得深含携带于工作水流中的空气随即得以浮升到气水循环装置部件2上部的环流状空间。在立管满流段即筒内水压力和气水循环管的综合作用下, 该空间气体由集气管与集气管中的水一起上升到气水分离装置部分3内进行气水分离, 分离出的水沿不循环管复回到气水循环装置部件2下部, 形成了水的循环回路;在分离装置部分3中分离出来的气体经气循环管与静压切断装置1与立管中心气芯联能, 形成了工作水流中所含气体的气循环回路。这便是本减压装置配入系统后的一般工作情况。
若系统内偶然的压力变化超过U型水封管4的不封工作压力, 其出口可排水卸压或吸入空气, 否则水封管将保持封闭状态。由于立管两端均与系统相联, 使立管中的气体在U型水封密闭埋处于封闭状态, 其中仅有部分溶含携带于水流中的气体参与自气水循环装置、气水分离器, 再复回立管的气水循环装置之中。在此循环中, 原溶解携带于系统工作水流中的气体也会被收集封闭于立管气芯之中, 成为立管中气芯的一人动态组成部分。只要系统持续工作, 这种立管内气芯的封闭状态就会被维持。显然, 因系统工作水流携带气体导致的气塞现象困扰正常供暖工作的情况将会因此而消除。同时, 由于气体长期被封闭, 其氧气必然会被耗尽, 立管中气芯便会呈现惰性组分状态, 这将为配装本例立管的系统创造无氧蚀工作状况提供条件。
4 减压循环装置优点
配置技术装置的优点:
(1) 直接使用低区 (冷) 热源热媒, 充分利用热媒参数, 不须设费用较高的高区换热器。通常造价可降低十多万元。
(2) 不需为高区单独设置热源, 使用动力源系统简化, 使高压区和低压区可以共享热力储备, 降低可观投资, 提高了运行可靠性。
(3) 系统与大气实现了有条件封闭, 确保无气体混入工作水流, 本装置不会带来系统的“气塞”及“氧腐蚀”问题, 减小了维护工作量。
(4) 比“双水箱”系统节省了建筑面积和水箱, 也没有了水箱的维护工作量。高区总回水立管管芯至少也小一号, 通水能力得到合理利用。
(5) 高区系统的总回水立管最高点为高区的定压点。通常高区可用普通铸铁散热器, 高区循环泵运行时对原有低区系统压力无影响, 原有低区管网的老旧设施均可使用。
摘要：高层建筑在我国近二十年来迅速发展, 与之相配套的供暖系统设计和设备技术也不断发展, 面对高层建筑管网内静水压力大的问题做一下分析。
矿用液压双液注浆泵连接装置的改进 篇6
关键词：注浆泵,连接装置,同轴度,改进设计
近年来, 液压注浆泵逐渐兴起, 其注浆压力及流量可互调, 极大地方便了注浆施工作业, 得到了广泛应用。但目前, 市场上普遍存在浆缸活塞与缸筒易损坏现象, 其根本原因是注浆泵的油缸与浆缸中的活塞连接杆在装配中受连接装置影响, 无法保证两杆之间的同轴度。理论上, 注浆泵的油缸与浆缸中的活塞运动应始终保持在一条直线上, 以保证油缸、浆缸的活塞及缸筒都不被拉伤, 这就必须解决两缸活塞杆连接之间的同轴度问题。针对该问题, 河南省煤炭科学研究院有限公司对传统液压注浆泵连接装置进行了改进, 研制了ZBYS1.8/12-11型煤矿用液压双液注浆泵 (以下简称注浆泵) 。
1 传统注浆泵连接装置结构及存在问题
注浆泵主要由防爆电动机、油缸及注浆缸、连接装置 (连接架) 、换向阀、溢流阀、齿轮泵、油箱、阀室、压力表及冷却器等组成。电动机通过联轴器驱动油泵旋转, 将油箱内的液压油高压输出, 经换向阀到油缸内推动活塞, 使其往复运动。油缸活塞杆与浆缸活塞杆通过连接装置连接, 故使得油缸与浆缸活塞同步运动, 浆液经吸、排浆管路与阀室吸入并排出, 经高压管注入注浆孔内。
连接装置用于连接油缸与注浆缸, 使其在油压的作用下实现同轴同步运动, 确保连续注浆的实现。原有油缸与注浆缸连接装置由拉紧螺栓、注浆缸底座、油缸座板等组成 (图1) , 拉紧螺栓可将注浆缸底座和油缸座板锁紧。
原有连接装置的缸座板和注浆缸底分别连接油缸和注浆缸, 装配孔经单个加工后由拉紧螺栓锁紧, 由拉紧螺栓产生拉力作用, 难以保证油缸和油缸座板所装配的孔与注浆缸和注浆缸底所装配的孔同心, 极易出现偏心现象, 造成装配扭曲变形, 无法保证油缸与注浆缸在同一轴线上运动, 不仅导致活塞杆与密封圈之间磨损、活塞磨损严重, 甚至出现缸体镀铬层拉伤等现象。
2 连接装置改进设计
针对原有连接装置存在的问题, 提出将原有几部分零部件装配组成的连接装置直接以一个整体铸件代替, 设计出ZBYS1.8/12-11型煤矿用液压注浆泵新型连接装置, 改变了目前市场上常见的螺杆连接方式, 彻底解决了油缸与浆缸活塞杆不同的问题, 提高了两组相对运动部件工作平稳性以及注浆泵的整机可靠性, 延长了活塞与浆缸筒的使用寿命[1]。
通过方案对比以及技术总结, 将原有油缸座板和注浆缸底直接做成一体 (图2) , 整体连接架的结构如图3所示。两个装配结构孔通过车床不掉头一次加工, 同心度保证在±0.05 mm, 保证了油缸与注浆缸的活塞杆在装配时的高同轴度。
3 试制、型式试验
整体连接架经过强度计算及校核, 采用ZG350材料以满足其受力要求, 既保证整体强度, 又使油缸与注浆缸装配保证高同轴度。与铸造厂家合作, 经小批量铸造后, 完成2台样机试制。根据《机动往复泵试验方法》 (GB/T7784—2006) 中有关规定, 在试验车间进行了型式试验。采用清水做试验介质, 对注浆泵进行了空载、各项负载、过载、效率、噪声、温升等全面检验。可靠性试验是在额定压力下泵送清水连续运转30 h无故障检验, 检验中, 注浆泵的各部分运转正常, 活塞杆换向动作正常, 振动、噪声、油温、泄漏等均无异常现象, 整机运行状态稳定, 容积效率在90%以上, 总效率在80%以上, 温升不超过40℃[2], 满足设计要求。
4 应用效果
连接装置改进后的ZBYS1.8/12-11型煤矿用液压双液注浆泵先后在国投登封矿、郑煤集团等煤矿工程中进行了试用, 综合性能指标均达到设计要求。易损件寿命得到提高, 平均保持在5 000 h以上[3], 用户反映良好。连接装置的优化设计, 简化了原有连接装置结构形式, 极大提高了油缸与注浆缸的装配精度, 增加了密封性能可靠性, 延长了易损件使用寿命, 拓宽了注浆泵的研究领域, 经济效益和社会效益良好, 具有良好的推广应用前景。
参考文献
[1]梁元濂, 陈知一, 于峰, 等.高压注浆泵研究开发新进展[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 1999 (S1) :254-255.
[2]杨曦, 肖燕波, 刘劲苍.Y70/10型压力注浆泵的研制[J].西部探矿工程, 1999 (2) :83-84.
连接装置 篇7
关键词：输电线路,角钢塔,连接节点,铁塔与基础根开,有限元
1 引言
架空输电线路一般采用自立式角钢塔架设, 该种类型的铁塔主要由角钢通过螺栓连接而成, 铁塔四腿落地, 通过塔脚板和地脚螺栓与基础连接。其中铁塔根开是主材角钢基准线之间的距离, 基础根开是主材角钢重心线之间的距离。一般情况下, 基础根开等于铁塔根开与两倍的基准线距之和, 即通常情况下基础根开大于铁塔根开, 正常设计、加工和施工时, 铁塔根开与基础根开一一对应, 铁塔安装便利、快捷, 不存在任何问题, 而在建设过程中, 经常会出现以下情况, 导致铁塔无法组立。
1) 设计问题
输电线路设计时涉及大量的塔型和呼高, 当信息量庞大而设计者疏忽时, 容易造成错位对应、张冠李戴, 铁塔加工厂加工图中的铁塔根开与基础施工单位施工图中的基础根开不对应, 造成铁塔无法组立安装。
2) 加工问题
铁塔加工单位铁塔根开放样错误, 造成加工尺寸偏差。
3) 施工问题
施工单位测量放线时, 基础根开放样错误, 造成基础施工偏差。
当出现以上问题时, 一般的解决方案是部分基础报废或铁塔塔腿报废, 根据电压等级和塔型、基础类型不同, 经济损失在几万元至几十万元不等;若错位严重造成整体基础报废或因基础报废不得不进行路径改动, 经济损失更大。设计单位有时会进行铁塔计算复核, 采用喇叭腿方案用于解决基础实际施工根开大于基础根开的情况。但无论哪种情况, 造成的材料报废、工期延误、改造施工等费用均不在概算计列范围, 由此产生的费用基本都是责任方承担, 在审批流程上很难处理。
2 新型塔脚板连接节点装置方案
为解决上文出现的问题, 结合角钢塔与基础连接原理, 设计了新型连接节点装置, 此装置由底板、地脚螺栓、十字型拉压板、加劲肋、顶板、塔脚板和连接螺栓构成, 通过该装置, 有效构成了基础中心点和塔腿的连接转换, 确保了不对下部基础做任何改造。除十字型拉压板外, 地脚螺栓选用和常规工程设计相同, 按照基础作用力大小和螺栓数量进行选择。同时, 根据放样结果, 将对应的塔腿斜材进行适当调整, 提高塔腿主材汇交点标高, 然后进行与连接装置的安装对接。连接装置三维示意图、透视图见图1、图2。
3 新型连接节点装置有限元分析
3.1 单元模型
为确定该新型装置的结构性能, 采用大型有限元分析软件ANSYS对节点进行了实体分析。节点有限元分析采用三维8 节点固体结构单元solid185, 该单元通过8 个节点来定义, 每个节点存在3 个沿XYZ方向平移的自由度, 单元具有超弹性、应力钢化、蠕变、大变形和大应变能力, 为各向异性材料。单元类型和有限元分析模型见图3、图4。
节点约束采用固端约束, 泊松比取0.3, 弹性模量取2.06×105MPa, 节点材质选用Q345 钢材。节点装置中顶板与底板采用十字型拉压板连接, 十字型拉压板由于抗扭能力较弱, 设计时增加了一组加劲肋, 顶板与上部塔腿、底板与下部基础通过高强螺栓连接, 节点有限元模型网格划分后总单元数量为411657 个。
3.2 荷载
节点分析荷载选用国网公司通用设计2E3 模块直线塔, 其基础作用力如表1 所示。所有荷载以面荷载形式加载。
3.3 有限元分析
两种荷载状态下的节点应力图见图5、图6, 两种荷载状态下的节点位移图见图7、图8。
应力分析表明, 整个节点的应力水平总体较低, 绝大部分区域应力均小于300MPa, 节点处于弹性状态。受拉、受压状态下, 上部荷载通过顶板和十字型拉压板传递给底板, 应力集中较大区域为十字型拉压板与底板的连接区域。由于选用的塔型为直线塔, 地脚螺栓根开尺寸为240mm, 间距较小, 考虑到十字型拉压板设置后对底部螺栓安装空间有一定影响, 不易改变拉压板布置形式和结构形式, 可以适当增加拉压板截面厚度、底板厚度的方式提高其承载力。
分析显示, 在拉压状态下, 十字型拉压板产生一定的扭曲变形, 这与十字型节点形式受扭性能较差特点吻合。实际设计时, 可考虑增加环向加劲肋或在地脚螺栓根开允许的情况下, 将十字型拉压板形式调整为圆环状或方形格构式构件, 可大大提升抗扭性能。
受拉、受压状态下, 节点装置的位移为3~4mm左右, 整体变形较小, 不影响铁塔运行安全和结构受力。
通过优化设计, 此节点装置整体总质量约为204kg, 加上塔腿的微改造, 单腿改造费用约为0.168 万元, 相当于常规基础改造费用的6%左右, 或铁塔改造费用0.516 万元的32.5%, 经济效益十分显著。
4 结语
本文对输电线路设计、施工过程中造成的铁塔根开与基础根开不对应问题进行了深入分析, 针对常见问题提出了新的解决方案。
通过有限元实体计算, 对新型节点装置的受力性能进行了分析, 计算发现新型节点装置在受拉、受压状态下的薄弱点均位于十字型拉压板与底板的连接区域, 受力状态下, 十字型拉压板空间产生一定扭转, 受力性能与十字型构件的抗扭性能较弱有关, 在地脚螺栓根开允许的情况下, 可通过增加环向加劲肋或构建方形格构式节点形式进行进一步改进。
通过计算发现, 在优化节点关键尺寸后, 节点最大应力均低于Q345 钢材的屈服强度, 节点位移范围为3~4mm, 不影响铁塔运行安全。
新型节点装置总改造费用相比常规基础改造和铁塔改造, 大大降低改造费用, 因此, 具有较强的推广性。
参考文献
[1]邓洪洲, 黄誉, 金晓华.钢管杆新型内外法兰节点试验研究与有限元分析[J].建筑结构学报, 2009, 30 (5) :140-148.
[2]顾敏, 童乐为, 陈以一, 赵宪忠, 黄明鑫, 刘中华.空间多支管铸钢节点性能研究[J].结构工程师, 2006, 22 (3) :63-67.
[3]杜文风, 孙志飞, 高博青, 董石麟.树状结构三分叉铸钢节点有限元分析[J].建筑结构学报, 2014 (35) :89-93.
[4]沈国辉, 孙炳楠, 楼文娟, 陈震.大型钢结构节点承载力的有限元分析[J].土木建筑工程信息技术, 2013, 5 (3) :32-36.
连接装置 篇8
此铰接装置是用于低地板车辆两模块之间重要的连接部件。
本次分析根据产品三维图和车体载荷输出, 采用目前世界上最通用的有限元处理软件HYPERMESH进行建模, 最后采用Hyper-Works自带的大型非线性有限元求解器RADIOSS进行计算。
建立详细的有限元模型需要根据实际情况对实际结构进行必要的简化, 选择合适的单元, 合理模拟实际连接连接情况, 下面进行分别讨论。
建模过程中对下列问题进行了简化:圆角、倒角以及工艺凹槽等结构中尺寸相对较小的局部细节将影网格质量, 处于低应力区的这些结构细节予以忽略, 高应力区则不能忽略。
单元选择:该结构件不完全对称, 为了准确模拟结构的受力情况, 取整体结构建立有限元力学模型。由于铰接装置结构件厚度大部分都在4mm以上, 厚度较厚, 细长处较少, 故在建立有限元模型时采用六面体单位CHEXA, 该单元上的每个节点都具有6 个自由度, 分别为沿节点坐标系X、Y、Z方向的移动和绕X、Y、Z轴转动。
2 有限元建模
有限元建模:结构静力学分析是用来计算结构在固定不变的载荷的作用下的响应, 也就是由稳态外载引起的系统或部件的位移、应力、应变或力, 结构静力分析不考虑惯性和阻尼的影响, 但是静力分析却可以分析那些固定不变的惯性载荷对结构的影响, 以及那些可以近似为静力作用的随时间变化的载荷。结构静力分析中, 由于只是分析计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用下的结构或部件的位移、应力和应变, 因此一般都假定载荷和响应固定不变。静力分析中施加的载荷包括外部施加的作用力和压力、稳态的惯性力 (如重力和离心力) 和位移载荷等。
第四强度理论认为, 单元体的均方根剪应力是引起材料屈服破坏的主要因素。铰接装置结构的主要是钢, 材料的失效以材料发生塑性变形为标志。因此对结构静强度校核可根据第四强度理论选择VON Mises应力来判断结构强度。
有限元模型如图2 所示。
如图2 所示整个固定铰由5 大件构成:安装座1、连接销、关节外圈、关节轴、安装座2, 其中安装座1、安装座2 通过底部8 个通用螺栓孔连接在车体壁上, 它们之间则通过关节轴承与销连接。每个部件均按照实际情况赋予材料, 安装座与销均为锻件, 杨氏模量为2.12E5MPa, 泊松比为0.28。该材料的屈服强度为930MPa, 极限强度为1080MPa。为了保证计算精度, 对整个构件都按照5mm划分网格。本次有限元模型总结点数为42292 个, 总单元数为34890 个。单铰下部固定铰载荷, 如表1 所示。
如表1 所示单铰下部固定铰共需计算两种工况。 (-为压力;+为拉力)
建模说明:针对产品实际使用情况, 本次分析采用非线性算法进行计算。对安装座1 的8 个安装孔的所有单元进行完全固定, 约束单元的6 个自由度。对安装座的2 的8 个安装孔只约束住5 个自由度, 释放X轴向自由度, 也就是能让安装座横向传递力给轴承。本次分析共建立了7 个非线性接触连接, 用来模拟实际运行时轴承之间、销与安装座之间的配合。销轴与安装座空位之间采用间隙接触, 关节轴承与销轴之间采用过盈接触。考虑到实际使用情况, 本次分析在受力底座端面建立RB3 刚性单元, 对安装座底部受力端面建立RB3 单元进行绑定, 然后整体施加力, 实际加载情况见图3、图4中的静应力云图。
3 计算结果
在上述有限元网格、边界条件和载荷作用下, 采用RADIOSSS求解器对结构件两种工况进行了有限元强度分析, 下面展现分析结果。
序号1 工况分析结果, 如图3 所示。
由图3 可知整个部件的VON Mise应力值在序号1 工况下最大值为316MPa, 最大形变为0.19mm, 形变十分微小且应力值远低于安装座材料的许用应力808MPa, 关节轴承的许用应力700MPa, 满足强度要求。
序号2 工况分析结果, 如图3 所示。
由图4 可知整个部件的VON Mise应力值在序号2 工况下最大值为461MPa, 最大形变为0.28mm, 形变十分微小且应力值远低于材料的许用应力808MPa, 关节轴承的许用应力700MPa, 满足强度要求。
4 工况分析总结
综上所述工况分析可知, 在目前的工况下该部件能满足强度要求, 且最大应力均发生在关节轴承处。
参考文献
[1]李敏娟.广州海珠有轨电车车辆主要技术特征分析[J].现代城市轨道交通, 2014 (3) .
[2]魏德敏.非线性理论及其引用[M].科学出版社, 2004.
