采掘机械与液压传动考试

一、职能符号（10个）

1、四种泵和马达的元件符号；2、双作用液压缸（课本P49；3、溢流阀(P54)；4、定压减压阀(P57)；5、顺序阀（P58）6、流量控制阀（P61）；7、方向控制阀（P64）8、换向阀（P67）；9、常用换向阀操纵方式（P68）

二、选择填空

1. 液压传动系统包括：动力源元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作液体

2. 乳化性液压油有油包水型和水包油型，油包水型含油量一般在60%左右，润滑性较好；水包油型含油量为5%~10%，润滑性较差，但十分经济，采煤工作面液压支架和单体液压支柱中所用的就是水包油型乳化液。

3. 液压泵分为：齿轮式、叶片式和柱塞式。叶片泵又分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。

4. 用于采掘机械的马达按其结构可分为：齿轮式液压马达、叶片式液压马达、柱塞式液压马达

5. 压力控制阀分为：压力、流量、方向控制阀。

6. 采煤机牵引部传动装置按传动形式可分为：机械牵引、液压牵引、电牵引

7. 双滚筒采煤机主要由：（电动机）、牵引部、截割部、附属装置组成。

8. 采煤机的作用：落煤和装煤

9. 骑在输送机上工作的采煤机，当煤层倾角大于15°时，就有下滑的危险。

10. 螺旋滚筒有三个直径：滚筒直径、螺旋叶片直径、筒壳直径

11. 螺旋滚筒叶片旋转：左转左旋，右转右旋。

12. 刨煤机按刨头对煤壁作用分为静力刨煤机、动力刨煤机；静力刨煤机又分为拖钩、滑行、滑行拖钩刨煤机；刨煤机由刨头及其传动装置、工作面输送机两部分组成。

13. 凿岩机按其所用动力不同可分为：气动凿岩机、液压凿岩机、电动凿岩机、内燃凿岩机

14. 装载机械按工作机构分为：耙斗、铲斗、爪式（和立爪）装岩机；按行走机构分为轨轮、履带和轮胎三种；其中，后卸式装岩机主要组成由铲斗工作机构、提斗机构、回转机构、行走机构；其中，前后为主动轮，以提高牵引力，提高铲入力。

15. 蟹爪式装载机由工作机构、转载机构、履带行走机构、电动机和传动装置。

16. 采煤工作面使用的支护设备有：金属摩擦支柱（普采）、单体液压支柱（高档普采）、自移式液压支架（综采）

17. 生产能力配套的原则：工作面输送机的生产能力必须略大于采煤机的理论生产率，平巷转载机和胶带输送机的生产力又应大于工作面输送机的生产率，否则，采煤机割下的煤有可能运不出去。

18. 部分断面巷道掘进机的主要组成：悬臂工作机构、悬臂支撑机构、装运机构、行走机构、液压系统、电气系统、除尘系统、机架。

19. 支架承载的三个阶段：初撑阶段、增阻阶段、恒阻阶段

20. 液压支架的调高范围由支架最大结构高度和支架最小结构高度决定。

21. 三用阀包括单向阀、安全阀、卸载阀，分别承担支柱的进液升柱、过载保护、卸载降柱三种职能。

22. 基本回路包括：主回路、压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路。

三、名词解释

1. 液压传动：利用封闭系统中的压力液体实现能量的传递和转换的传动。

2. 黏温特性：工作液体的黏度随温度变化的特性（黏度指数越高，油液粘度随温度的影响越小，其性能越好）

3. 卧底量：采煤机滚筒可切入底板的深度

4. 三机配套：为完成综采工作安全高效的生产，所进行的采煤机、输送机和支护设备三者

之间的配合关系

5. 过煤高度：采煤机与配套输送机中板间的空间高度

6. 铲前距：

7. 梁端距：支架顶部前端与煤壁之间的距离

8. 工作阻力：支架在恒阻阶段时，支架对顶板的支撑力

9. 初撑力：初撑阶段终了时，支架对顶板产生的支撑力

10. 支撑效率：有效工作阻力与支架工作阻力之比值。

11. 支架的伸缩比:K2 Hzmax，Hzmax为支架最大结构高度；Hzmin为支架最小结构高度。 Hzmin

12. 支护强度：支撑式支架的工作阻力与支护面积之比。

13. 流量：单位时间内流过的液体体积

14. 支架调高范围：介于支架最大结构高度和最小结构高度之间的距离。

四、简答题

1. 液压传动的基本特点及基本参数

①液压系统中力的传递是依靠液体的压力来实现的，而系统内液体压力的大小与外载有关；

②运动速度的传递按“容积变化相等”的规律进行。

液压传动最基本的参数：工作液体的压力和流量。

系统的压力：液压泵出口的液体压力，其大小取决于外载，一般由溢流阀调定

流量：单位时间内流过的液体体积

2. 何谓液压传动？液压传动系统由哪几部分组成？各部分作用如何?

液压传动：利用封闭系统中的压力液体实现能量的传递和转换的传动。

动力源元件：把机械能转换成液体压力能的元件，常称为液压泵。

执行元件：将液体压力转换成机械能的元件。

控制元件：通过对液体压力、流量、方向的控制，以改变执行元件的运动速度、方向、作用力等的原件。这类元件也常用于实现系统和元件的过载保护、程序控制等。 辅助元件：除上述三部分以外的其他元件，如：油箱、过滤器、储能器、冷却器、管路、接头和密封装置等。

工作液体：既是能量转换与传递的介质，也起着润滑传动零件和冷却传动系统的作用。

3. 什么是齿轮泵的困油现象？有何危害？如何消除？

困油现象：闭死容积变小时，被包围的油液压力升高，从齿轮侧面挤出，引起发热；闭死容积扩大时，因无油液补充而出现吸空。

危害：不仅浪费能量，产生噪声和震动，而且降低了容积效率。

消除：在齿轮泵的侧盖或滑动轴承上开卸荷槽。

4.液压泵工作的必要条件是什么？

①密封容积的变化；

②具有隔离吸液腔和排液腔的装置；

③油箱内的工作液体始终具有不低于1个大气压的绝对压力。

5.油液的牌号与黏度有何关系？

①以40℃时的运动黏度为标准作为液压油的标号。

②油液牌号越大，黏度越大，我国用运动黏度表示黏度

（采掘机械采用抗磨液压油）

6.采煤机选型依据、基本要求

① 根据煤层厚度选择

② 根据煤的力学性质选择

③ 根据煤层倾角

④ 根据顶底板性质

基本要求：高效、经济、安全。

7.液压支架选型准则

① 直接顶稳定性类型

② 基本顶级别及相应矿压显现参数

③ 底板类别及相应的力学参数

④ 截高、煤层厚度、节理方向、煤层厚度变化等

⑤ 煤层倾角和工作面推进方向

⑥ 瓦斯等级和必需的通风断面

8.刨煤机分类及优缺点

刨煤机分类：静力刨煤机，动力刨煤机：拖钩刨煤机、滑行刨煤机、滑行拖钩刨煤机 优缺点：

优点：①截深小，可充分利用矿压落煤，所以刨削力和落煤的单位能耗小

②出煤块度大，粉煤量少，煤尘少，劳动条件好

③结构简单，工作可靠，维护工作量小

④刨头可以设计很低，故可用来开采薄煤层和极薄煤层

⑤ 司机不必跟机作业，可以大大减轻工人的劳动强度

缺点：①对地质条件的适应性差;

②调高比较困难；

③只能事先根据煤层的厚度增加或减小刨头上的加高块；

④摩擦损失大，功率的利用率低。

9.部分断面掘进机的结构组成及作用

1、悬臂工作机构：破碎煤岩。

2、悬臂支撑机构：支撑铰接在回转装置上的悬臂，并使悬臂实现垂直和水平方向的摆动。

3、装运机构：将截割破碎下来的煤岩集中装载、转运到机器后面的转载机或其他运输设备中，运出工作面。

4、行走机构：采用路带式，使机器实现推进、调动、转弯等。

5、液压系统：提供压力油，驱动和控制各液压缸和马达，使机器实现相应的动作，并进行液压保护。

6、电气系统：像机器提供动力，并可实现电气保护。

7、除尘系统：除去截割时产生的粉末。

8、机架：用来安装、支承和连接上述各机构及装置，使机器形成一个有机的整体。

10.纵轴式、横轴式掘进机的优缺点

纵轴式：优点：结构简单，容易实现内喷雾，较易切出光滑轮廓的巷道，便于用截割头

开挖水沟和柱窝。

缺点：破碎的煤岩向两侧堆积，影响装载效果。转速低，产尘量较少。

横轴式：优点：易将切下的煤岩推到铲板上及时装载运走，装载效率高。

缺点：不易切出光滑轮廓的巷道，也不能用截割头开挖水沟和柱窝。产尘量较

多。

11.支撑式、掩护式、和支撑掩护式支架的支护性能特点

支撑式性能特点：

① 支撑力大，支撑力作用点靠近支架后部，切顶能力强；

② 对顶板支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；

③ 由于顶梁与底座仅通过立柱联在一起，抵抗水平载荷的能力较差，不能带压移架； ④ 支架间不接触，不密封，矸石容易窜入工作空间；

⑤ 作业空间大和通风断面较大。

适用于直接顶稳定，基本顶有明显或者强烈周期来压且水平力小的的顶板条件。缓倾斜、稳定的薄及中厚煤层。

掩护式性能特点：

① 支撑力小，切顶能力弱，但支撑力集中作用于机道上方的顶板上，故支护强度较大

且均匀；

② 对顶板的重复支撑次数少；密封掩护性好；

③ 能承受较大的水平力，且允许带压移架。

④ 工作空间和通风断面较小。

适用于顶板压力来自上方的不稳定或中等稳定的松散破碎条件。

支撑掩护式性能特点：

① 支撑力大，切顶性能好，工作空间宽敞。

② 掩护性能好，抗水平力强，结构稳定。

③ 结构复杂，质量大，价格较贵。

适用于中等稳定以上的顶板、大采高、顶板软硬均可

12.怎样计算采煤机的实际生产率？说明式中各符号的意义。

理论生产率：Qt=60HBvqρ

H 为工作面的平均采高，m；B为滚筒机的有效截深，m；vq为所给工作面的可能的最大工作牵引速度，m/min；ρ为煤的实体密度。

技术生产率：Q=Qt∙K1

=Q∙K2 K1为采煤技术上的可靠性和完备性有关的系数，一般为0.5-0.7. 实际生产率：Qm

K2为考虑工作面其他配套设备的影响、处理顶底板事故、劳动组织步骤等原因造成的采煤机被迫停机所占用的时间的系数，一般为0.6-0.65。

五、论述题（采煤机）

1. 结构组成、功能

截割部：防爆电机----动力源

摇臂----传递动力、减速增扭、调节采高

滚筒----落煤、装煤、输煤

挡煤板---（辅助装煤）提高装煤效果

牵引部：固定箱----行走箱的动力源、减速按钮

行走箱----采煤机的行走装置

中间箱：采煤机的控制、保护

附属装置：液压系统----控制和调节采煤机的采高、制动

供水灭尘装置----内外喷雾、防尘、冷却

电缆拖移装置----拖移电缆

破碎滚筒----破碎片帮大块煤，使之顺利通过采煤机与输送机之间的过煤

空间

2. 优缺点

优点：①截割部结构简化，取消圆锥齿轮、离合齿轮或离合器，制造、装配和维修简单，可靠性高。

②多电动机分别驱动，各传动系统相互独立，无过轴，无分流齿轮等，各部件

独立封闭，结构简单。

③臂与机身铰接，不传递功率，摇臂支承结构简单可靠。

④装拆卸和维修方便。

缺点：

①横向布置的两电动机功率不能充分利用，不能在两个滚筒和行走部之间进行功

率分配，采煤机行走速度取决于载荷较重的截割电动机的载荷。

②电控系统复杂。

③截割出的煤块度较小，粉尘量大。

六、计算题

1.已知液压泵的输出压力p=20MPa, 泵的排量Vt=110 ml/r, 转速n=1450 r/min, 容积 效率ηV=0.95，总效率η=0.86计算（1）该泵的实际流量（2）驱动该泵的电机功率。 解：（1）理论流量qt=n0Vt=110⨯1450⨯10-3=159.5 根据ηv=q得实际流量q=qt⨯ηv=159.5⨯0.95=151.5 qt

151.5⨯10-36=50.5⨯103(w)=50.5Kw （2）实际输出功率：P=pq=20⨯10⨯60

电机功率：Pt=P

η=50.5=58.7(Kw) 0.86

2.一单体液压支柱缸径 D =80mm，一直动式安全阀控制其最大工作压力，安全阀弹簧力为

1.34kN，平面密封口面积为32mm2，求支柱最大支撑力是多少？ 解：安全阀的调定压力：Pa=

支柱最大支撑力：P=π

4F1.34==41.9(MPa) S32 103.14 0.082 41.875 103=210.4(KN) 4D2Pa=

3.一采煤机采煤高度为6m，滚筒截深为1.0m，工作牵引速度为4.5m/min，若煤的实体密度为1.4 t/m3，求该采煤机的理论生产率？

解：采煤机理论生产率：

Qt=60HBvqρ=60 6 1.0 4.5 1.4=2268(th)

4. 双作用单活塞杆液压缸缸径D =140mm ，活塞杆直径d=100mm，工作压力p=25MPa，求液压缸的推力和拉力为多少？

解：普通油路连接时，液压缸的推、拉力F1、F2为：

F1=π

4D2P=3.14 0.142 25 106=384.65(KN) 4

F2=π

3.14(D2-d2)p=3.14 (0.142-0.12) 25 106=188.4(KN) 4

5.溢流阀为平面阀，直径为5mm，调整弹簧保证开启力为1.01kN，问支柱最大工作压力是多少？

6. 一采煤机牵引部，使用牵引链规格为φ22×86，排量为16 l/r的内曲线大扭矩

液压马达直接带动主链轮（齿数为5）。主泵理论流量为0~120 l/min,高压安全阀调定压力为25MPa,问其理论最大牵引速度和牵引力矩是多少？

0 120=0 7.5(r/min)16

2Ztn2⨯5⨯86⨯7.5v===6.45(m/min) 10001000

(25-0)q=25⨯16=63.66Kn∙mM=()2π2πn=

7.一支架立柱为4根，缸径为230mm，泵站压力为31.4MPa，安全阀动作压力为43.2MPa，试计算该支架的初撑力和工作阻力（效率为1）。

解：支架的初撑力：

3=3.14 2 Pc=π31.4 4103=1303.9(kN) D2Pbn 100.23

工作阻力：

3=3.14 2 3=7175.8 P=πD2Pan 4 43.2 （kN）100.2310