礦山機(jī)械課件

1、礦山機(jī)械礦山機(jī)械山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院第一篇液壓傳動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)第一篇液壓傳動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)第一章第一章 流體力學(xué)基礎(chǔ)流體力學(xué)基礎(chǔ)流體：流體：液體、氣體液體、氣體流體力學(xué)：流體力學(xué)：研究流體研究流體靜止和運(yùn)動(dòng)靜止和運(yùn)動(dòng)的力學(xué)規(guī)的力學(xué)規(guī) 律；律； 研究流體研究流體和固體間相互作用和固體間相互作用的力的力 學(xué)規(guī)律。學(xué)規(guī)律。 應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域：礦井礦井通風(fēng)、排水、液壓傳動(dòng)通風(fēng)、排水、液壓傳動(dòng)和和氣氣 動(dòng)動(dòng)第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì) 流體：可以可以流動(dòng)、與容器形狀保持一致，不能不能抗拉抗剪，能夠能夠承受較大的壓力 一、密度與重度一、密度與重度 1)密度：?jiǎn)挝惑w積單位體積的流體所具有的質(zhì)量

2、質(zhì)量。(慣性物理量) m質(zhì)量，kg V體積，m3 2)重度：?jiǎn)挝惑w積單位體積的流體所具有的重力重力。(重力特性物理量) G重力，N V體積，m3二、壓縮性和膨脹性二、壓縮性和膨脹性 定義：流體受壓受壓，體積縮小縮小，密度增大增大的性質(zhì)稱為流體的壓縮性；流體受熱受熱，體積增大增大，密度減小減小的性質(zhì)稱為流體的膨脹性。VmVG第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)1、液體液體的壓縮性和膨脹性很小很小，當(dāng)壓力和溫度變化不大壓力和溫度變化不大時(shí)，可以認(rèn)為可以認(rèn)為液體的體積不發(fā)生變化不發(fā)生變化。2、氣體氣體的壓縮性和膨脹性，在溫度壓力變化時(shí)體積的變化是很大很大 的。 通風(fēng)系統(tǒng)中通風(fēng)系統(tǒng)中可以

3、忽略忽略氣體的壓縮性和膨脹性 空氣壓縮機(jī)中空氣壓縮機(jī)中氣體的壓縮性和膨脹性不能忽略不能忽略。三、黏性及黏度三、黏性及黏度 1、黏性的定義 液體內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力，液體流動(dòng)時(shí)液層間相互牽引力相互牽引力（黏性力），把流體流動(dòng)時(shí)呈現(xiàn)的這種性質(zhì)這種性質(zhì)稱為黏性黏性。 內(nèi)摩擦力的計(jì)算dyduAF第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì) 2、流體黏度的表示方法 黏性的大小用黏度來(lái)表示：動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、相對(duì)黏度。 （1）動(dòng)力黏度：又稱為動(dòng)力黏滯因數(shù)或絕對(duì)黏度 Pas （2）運(yùn)動(dòng)黏度：在相同溫度下，液體的動(dòng)力黏度和密度的比值 m2/s （3）相對(duì)黏度恩氏黏度：被試液體放在恩氏黏度計(jì)中，加熱到t，通

4、過(guò)2.8mm小孔的200ml被試液體所用時(shí)間t1和同體積20的蒸餾水通過(guò)小孔所用時(shí)間t2 的比值。 恩氏粘度是一個(gè)無(wú)量綱數(shù)，它與運(yùn)動(dòng)粘度的換算關(guān)系為： m2/sdydu/21Ett410)06310E0731.(0E第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)流體靜力學(xué)：流體靜力學(xué)：研究流體靜止?fàn)顟B(tài)靜止?fàn)顟B(tài)和相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下的平衡規(guī)律平衡規(guī)律及其在工程上的應(yīng)用應(yīng)用的科學(xué)。靜止?fàn)顟B(tài)及相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)靜止?fàn)顟B(tài)及相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài) (平衡狀態(tài)或相對(duì)平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)或相對(duì)平衡狀態(tài))：流體質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流體黏性不起作用。流體靜力學(xué)研究：流體靜力學(xué)研究：流體平衡平衡時(shí)，內(nèi)部的壓力分布規(guī)律；與其它物

5、體間的壓力分布規(guī)律；與其它物體間的相互作用力。相互作用力。一、流體靜壓力及其特征一、流體靜壓力及其特征 1、流體靜壓力 流體靜止時(shí)單位面積單位面積上所受的法向作用力法向作用力。 Pa 2、流體靜壓力的特征 第一特征 流體靜壓力垂直指向作用面垂直指向作用面(內(nèi)法線方向)。 這一特征可以用反證法來(lái)證明。 第二特征：靜止流體中任意一點(diǎn)各方向的靜壓力均相等任意一點(diǎn)各方向的靜壓力均相等，與作用方向無(wú)關(guān)。二、流體靜力學(xué)基本方程二、流體靜力學(xué)基本方程AFp hpp0流體靜力學(xué)方程式的另一種形式如圖為一水箱，水面壓力為po ，水中任意兩點(diǎn)1、2到某基準(zhǔn)面00的高度為zl、z2，壓力為p1，p2，將水中的深度改

6、為高度差后得 式子兩端同除以 兩式聯(lián)立整理得 即)(1001zzpp)(2002zzpp；0011pzpz0022pzpz2211pzpz)(常數(shù)cpz 總結(jié)：靜止液體中任一點(diǎn)的靜壓力與其深度成正比，即水越深壓力越高 單位重量液體具有的位能 單位重量液體具有的壓能 單位重量液體具有的勢(shì)能 說(shuō)明：靜止液體中各點(diǎn)的測(cè)壓總管高度相等，即靜止液體中任意一點(diǎn)的單位重量液體所具有的總能量(勢(shì)能)相等 hpp0)(常數(shù)cpzHpzpz2211zppz第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)三、流體靜壓力的度量 1、壓力的測(cè)量基準(zhǔn) 1）絕對(duì)壓力pj:以絕對(duì)真空絕對(duì)真空為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力。 2）相對(duì)壓力p:以大氣

7、壓力大氣壓力為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力。3）真空度pz:絕對(duì)壓力小于小于大氣壓時(shí)，大氣壓與絕對(duì)壓力的差值差值（負(fù)壓絕對(duì)值） ppajpjapppzp第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)2、 壓力的度量單位(1)應(yīng)力單位用單位面積上的力表示。單位為Pa(N/m2)或kPa。(2)液柱高度常用水柱(mH2O)和水銀高度(mmHg)表示壓力的大小。(3)大氣壓力 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)是在北緯45海平面上、溫度為15時(shí)測(cè)定的大氣壓數(shù)值大氣壓力與前兩種單位的關(guān)系是：1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)=101337 Pa=10.33mH2O=760mmHg 1工程大氣壓(at)=98100 Pa=10mH2O=735mmH

8、g1mH2O=9.81kP 1mmHg=133.3Pa第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ) 3、液柱式測(cè)壓計(jì) 等壓面：靜止液體中壓力相等壓力相等的各點(diǎn)點(diǎn)組成 的面面。 等壓面的條件：靜止、同種、連續(xù)靜止、同種、連續(xù)。(1)管式測(cè)壓計(jì) “U”型管測(cè)壓計(jì)管：管徑不小于5mm的玻璃管。 管式測(cè)壓計(jì) 測(cè)壓管：直徑不小于5mm，減少毛細(xì)管現(xiàn)象 舉例 被測(cè)壓力較小時(shí) 或 注意：計(jì)算時(shí)要先找等壓面12hppc0hpc U形管測(cè)壓計(jì) 舉例 被測(cè)流體壓力較大時(shí)，可采用U形管并在管中裝入水銀作等壓在面12 ，則 管內(nèi)液體的絕對(duì)壓力 管內(nèi)液體的相對(duì)壓力 被測(cè)流體為氣體時(shí)，忽略空氣重度，則有 管內(nèi)的真空度為 21

9、pp 21hppc12hppga21hhppgac21hhpppghac1hppgac1hpppgcaz U 形 管 壓 差 計(jì) 舉例 如果U形管的另一端與另一個(gè)對(duì)象相接，就能在U形管上顯示出被測(cè)對(duì)象的壓力差，則32211hhphpg)(21321hhhppg第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)(2)微壓計(jì)當(dāng)測(cè)量微小的流體壓力時(shí)，如仍用前面所講的壓差計(jì)，則誤差較大，一般可采用傾斜微壓計(jì)，構(gòu)造如圖2所示。另一種測(cè)量微小壓差的微壓計(jì)如圖3所示。 2)微壓計(jì) 當(dāng)測(cè)量微小的流體壓力時(shí)，可采用傾斜微壓計(jì)，以減少誤差。如圖為其構(gòu)造。 S1：圓形玻璃容器斷面積 S2：細(xì)管斷面積。 指示液體為酒精 被測(cè)對(duì)

10、象為氣體 則有 絕對(duì)壓力 相對(duì)壓力 由 得 由于 故可忽略，則有 )(hhppa)(hhpsin,1221lhlSShlShS)(sin)sin( 1212SSllSSlp2001,1212一般為SSSS sinlp 第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ) 圖3 圖4 金屬測(cè)壓計(jì)與真空測(cè)壓計(jì)圖4所示 4、流體靜壓力的傳遞 連通器內(nèi)流體是靜止的，壓力處處相等，則有： 力的放大作用力的放大作用2211AFAFp12122AAFPAF第三節(jié)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)：研究流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在工程上的應(yīng)用。引入概念：1、理想流體：不考慮不考慮粘性、壓縮性的流體。2、實(shí)際流體：考慮考慮

11、粘性、壓縮性的流體。第三節(jié)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念一、基本概念1、穩(wěn)定流動(dòng)與非穩(wěn)定流動(dòng) (1)穩(wěn)定流動(dòng)穩(wěn)定流動(dòng)：流體任一點(diǎn)的流速流速、壓力壓力等流動(dòng)要素不隨時(shí)間不隨時(shí)間發(fā)生變化變化的流動(dòng)。 (2)非穩(wěn)定流動(dòng)非穩(wěn)定流動(dòng)：流體任一點(diǎn)的流速流速、壓力壓力等流動(dòng)要素隨時(shí)間隨時(shí)間發(fā)生變化變化的流動(dòng)。2過(guò)流斷面、流量和平均流速過(guò)流斷面過(guò)流斷面：垂直垂直于液體流動(dòng)方向流動(dòng)方向的斷面斷面，A，m2流量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)流過(guò)過(guò)流斷面斷面的液體體積體積，Q，m3/s平均流速平均流速：流量流量和過(guò)流斷面斷面的比值比值， ，m/s SQv 穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流示意圖 穩(wěn)定流 非穩(wěn)定流第三節(jié)

12、第三節(jié) 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)二、連續(xù)性方程二、連續(xù)性方程如圖所示在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)兩個(gè)端面的液體體積相等，即： 或 例1-1：已知變徑管， 求v2 等于多少1221AAvv2211QAvAvmmd1001mmd2002smv/25. 01第三節(jié)第三節(jié) 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)三、流體的能量方程（伯努利方程）1.理想流體的伯努利方程 2實(shí)際流體的伯努利方程2gvpz2gvp22222111zw2222221111h2gvpz2gvpz第三節(jié)第三節(jié) 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 3、氣流的伯努利方程式 4、有能量輸入輸出的伯努利方程式 例題2w1222211h2vp2vpw2222221

13、111h2gvpzH2gvpz5、能量方程的意義 單位重力流體所具有的位置勢(shì)能，簡(jiǎn)稱單位位能。 單位重力流體所具有的壓力勢(shì)能，簡(jiǎn)稱單位壓能。 單位重力流體的位置勢(shì)能與壓力勢(shì)能之和，簡(jiǎn)稱單位勢(shì)能。 單位重力流體所具有的動(dòng)能，簡(jiǎn)稱單位動(dòng)能。單位重力流體從一斷面流至另一斷面，因克服各種阻力所引起的能量損失，簡(jiǎn)稱單位能量損失。單位重力流體所具有的總能量。說(shuō)明流體從能量大的斷面流向能量小的斷面。gv2/2/pz /pzwhgvpz2/2whEE2121EE 6、能量方程的應(yīng)用條件及注意事項(xiàng)應(yīng)用條件流體必須是穩(wěn)定流流體不可壓縮，符合連續(xù)性方程，兩斷面間沒有能量輸入輸出兩斷面必須為緩變流注意事項(xiàng)基準(zhǔn)面選在下

14、游斷面壓力可以是絕對(duì)、相對(duì)，兩邊應(yīng)一致有能量輸入或輸入時(shí)應(yīng)能量損失 應(yīng)加在末端斷面常數(shù)常數(shù)QHwh第四節(jié)第四節(jié) 流動(dòng)阻力與能量損失流動(dòng)阻力與能量損失 一、能量損失有兩種形式： 沿程損失 局部損失 沿程損失：流體在等直徑管內(nèi)流動(dòng)時(shí)因?yàn)轲ば阅Σ炼a(chǎn)生的能量損失。 稱為沿程阻力系數(shù)，它與流動(dòng)狀態(tài)、管壁情況和管徑等因素有關(guān)。 局部損失：流體流動(dòng)過(guò)程中，流動(dòng)方向或過(guò)流斷面的改變，發(fā)生漩渦、撞擊，在漩渦區(qū)的內(nèi)摩擦力做功和質(zhì)點(diǎn)交換，在局部造成損失，稱為局部損失。 其計(jì)算公式為 總能量損失： 2gvh2fdlg2h2jvjhfwhh第四節(jié)第四節(jié) 流動(dòng)阻力與能量損失流動(dòng)阻力與能量損失 二、流體流動(dòng)的兩種狀態(tài) 層

15、流 紊流 雷諾數(shù)：流體的流動(dòng)狀態(tài)和流體的速度、管道直徑以及運(yùn)動(dòng)黏度等因素有關(guān)，即： 流體從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)的雷諾數(shù)叫臨界雷諾數(shù)， ； 當(dāng) 時(shí)，為紊流，當(dāng) 為層流。vdReekRekReRekReR第二篇第二篇 采掘工作面機(jī)械采掘工作面機(jī)械第八章第八章 采煤機(jī)械采煤機(jī)械第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、機(jī)械化采煤的主要設(shè)備一、機(jī)械化采煤的主要設(shè)備1 、采煤機(jī)械 單滾筒采煤機(jī) 滾筒式采煤機(jī) (1)采煤機(jī)械的分類 雙滾筒采煤機(jī) 刨煤機(jī) (2)采煤機(jī)械的組成及工作原理 2、機(jī)械化采煤工作面 普通機(jī)械化采煤工作面普通機(jī)械化采煤工作面:采煤機(jī)、可彎曲刮板輸采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)、金屬磨擦支柱、鉸接頂梁。

16、送機(jī)、金屬磨擦支柱、鉸接頂梁。高檔機(jī)械化采煤工作面高檔機(jī)械化采煤工作面:采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)、單體液壓支柱、鉸接頂梁。機(jī)、單體液壓支柱、鉸接頂梁。綜合機(jī)械化采煤工作面綜合機(jī)械化采煤工作面:采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)、自移式液壓支架。機(jī)、自移式液壓支架。刨煤機(jī)綜合機(jī)械化采煤工作面刨煤機(jī)綜合機(jī)械化采煤工作面:刨煤機(jī)、可彎曲刮刨煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)、自移式液壓支架。板輸送機(jī)、自移式液壓支架。 普通機(jī)械化、高檔機(jī)械化工作面：落、裝、運(yùn)機(jī)械普通機(jī)械化、高檔機(jī)械化工作面：落、裝、運(yùn)機(jī)械化，化，支支仍為人工作業(yè)。仍為人工作業(yè)。 綜合機(jī)械化工作面：落、裝、運(yùn)、支

17、綜合機(jī)械化工作面：落、裝、運(yùn)、支全部全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械實(shí)現(xiàn)機(jī)械化化 二、滾筒式采煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu)二、滾筒式采煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 1、工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)螺旋滾筒螺旋滾筒組成：截齒、齒座、螺旋葉片、輪轂、端盤名詞解釋：截深：滾筒的寬度。截齒排列：截齒在螺旋葉片和端盤上的排布方式。截線：截齒的截割線路。截距：相鄰兩條截線之間的距離(等截距、變截距)。截齒的安裝角：截齒平面與滾筒軸線垂直面間的夾角(正、負(fù)、零)。滾筒的旋向和轉(zhuǎn)向：旋向旋向和轉(zhuǎn)向必須一致和轉(zhuǎn)向必須一致。單滾筒采煤機(jī)：滾筒向內(nèi)內(nèi)回轉(zhuǎn)。左左工作面配右右螺旋滾筒，右右工作面配左左螺旋滾筒。雙滾筒采煤機(jī)：兩滾筒相背背向外外旋轉(zhuǎn)。左左側(cè)配左左螺旋滾筒

18、，右右側(cè)配右右螺旋滾筒。截齒的類型：扁形(徑向)截齒，鎬形(切向)截齒。截齒的安裝方式： 2、牽引機(jī)構(gòu)鏈牽引機(jī)構(gòu)牽引機(jī)構(gòu)類型：無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)(1)鏈牽引機(jī)構(gòu)為了解決牽引鏈因受力過(guò)大而損壞，在牽引鏈兩端設(shè)緊鏈裝置，以補(bǔ)償緊邊鏈轉(zhuǎn)移到松邊后的彈性伸長(zhǎng)，減小松邊鏈張力，進(jìn)而減少緊邊鏈張力。如圖所示為液壓緊鏈裝置的工作原理（2）無(wú)鏈牽引機(jī)構(gòu)3、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（1）截割部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（都采用機(jī)械傳動(dòng)方式）主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1460r/min1475r/min，滾筒轉(zhuǎn)速為20r/min50r/min，故采用35級(jí)級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)。在高速級(jí)高速級(jí)設(shè)置一對(duì)圓錐齒輪圓錐齒輪以改變改變傳動(dòng)方向方向，并減小模數(shù)減小模數(shù)。在高速級(jí)高速級(jí)設(shè)置離合器離合器，以調(diào)動(dòng)或檢修采煤機(jī)時(shí)將滾筒與電動(dòng)滾筒與電動(dòng)機(jī)脫離傳動(dòng)機(jī)脫離傳動(dòng)。搖臂內(nèi)裝若干惰輪惰輪，以擴(kuò)大調(diào)高范圍擴(kuò)大調(diào)高范圍。設(shè)置變速齒輪變速齒輪或換速齒輪換速齒輪，以改變改變滾筒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速。末級(jí)采用行星輪傳動(dòng)行星輪傳動(dòng)，以減少減少傳動(dòng)級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)大功率機(jī)加裝破碎滾筒加裝破碎滾筒，以破碎大塊煤破碎大塊煤（2）鏈牽部傳動(dòng)裝置機(jī)械牽引只能實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)速，操作、控制、保護(hù)功能依賴于液壓系統(tǒng)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)在很少使用。液壓牽引易于實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速、操縱控制、過(guò)載保