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第5 5 卷第4 期 有色金属 矿l 部分 Z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台的研制 北京矿冶研究总院 王小宝 摘要Z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台具有升降、摆动、伸缩等各项功能，除用于地下矿山炸药的装填工作外． 也可与其它车辆底盘配合使用．完成各项地下及地面工程施工任务。本文详细介绍了z Y 一2 5 0 型工作大臂及 平台的技术参数、结构特点．对自动平行机构工作原理及液压控制系统工作原理进行了分析及计算。 关键词Z Y - - 2 5 0 型工作大臂及平台自动平行机构液压控制系统 ．。Ⅷ氏 V 叶 Z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台是为满足赞比j Ⅲ 谦比西铜矿的需求而研制生产的一种新型地下工程 装药设备。z Y2 5 0 型工作大臂及平台工作灵活． 操作方便，其工作平台在全程工作过程中可实现自 动平行，可与多种车辆底盘配合使用，除用于装药工 作外，亦可用于其它地下及地面工程施工，具有很好 的适应性。 1 技术参数 承载量2 5 0 k g工作平台面积1 ．1 m 1 ．1 m 举升高度2 ．5 m 液压工作压力1 2 M P a 摆动范围1 ．8 m自重8 0 0 k g 最大伸出距离4 m 2自动平行机构的设计 Z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台采用液压自动平 行机构 图1 ，当大臂处于全程工作过程时 升降、 摆动、伸缩 ，工作平台均可自动保持水平状态。 Z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台液压自动平行机 构的工作原理如图2 所示。平台控制缸与平台举升 缸是两个参数完全相同的液压缸。当大臂升降时， 其绕A 点转动△a 角度。大臂在摆动过程中将平台 控制缸活塞杆压入，其后腔油液流人平台举升缸后 腔，使活塞杆伸长相同的长度，使得平台绕A ’点转 动△a7 角度。由此可见，当△a 与△n ’相等或近似相 等时，工作平台即可实现自动平行。 令B C a ，B ’C ’一a7 ，A C A ’C7 b ，A B A ’B 7 一C ．则油缸长度a a ’ 应是对应角a n ’ 的函数。 a 仃 c 2 - - 2 b c c o s a ’ a7 、悟q 乏『二乏瓦_ 忑 * 4 - ．小宝高级工程师北京1 0 0 0 4 4 黔孽垆一。 _ 稀、 蔫一哑] ，一} f “’。世 2 P 图1Z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台 平动缸 丈臀 平台 8 图2 大臂及平台液压自动平行机构工作原理 万方数据 3 6有色金属 矿山部分第5 5 卷 虫 i ≠常数 由于函数a 2 f a 及a ’2 “n ’ 既不是线性函数 d c t √b 2 c 2 2 b e - c o s a 又不是中心对称函数，因此无法满足平台平行条件 竖 』蛆i 坚二一≠常数 △n 一△a7 当A a A a ’时 。 “ √b 2 c 2 - - 2 b c ’c 。s “’ 但是通过数学分析我们可以得知，如果我们使 故函数a f a 及a ’一f a ’ 是非线性函数。 得b 。，则函数在拐点两侧可基本对称，当大臂 义， 平台工作时，能够实现a a ’时，血≈△a7 ，从而使得 一d 2 a 一 平台近似保持平行移动。 J 0 “ ““ ． 考虑到液压缸在大臂上的布置及设备总体结构 ／酽干了二i 臣_ 磊i 4 b c ’c 。s n 一铲干警竺i 急尺寸等因素，Z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台液压缸的 行萨干7 二五i i 忑面_ _ 飞装尺寸为b 7 5 0 m m ，c 一1 9 0 m m 。实验表明，在 小a ’全程举升过程中 0 ～2 5 0 0 m m ，水平度误差仅为 矿丁一 2 。，完全满足工作需要。 饥珥7 j 瓜丽 4 b c ‘c 。s a ’一矿嚣墅嚣 去哥’液压控制系统的设计 ∥，d 。， z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台的液压控制系统 寸j 巧一“i 7 ≯一“工作原理如图3 所示。该系统既可由底盘系统提供 可得函数曲线拐点a g a * g a r c c o s 告≠号黧；蒜粗躲城锄扎冀硼鼬 故函数a f a 及a ’一f a7 在0 ～“之间不是 中心对称的。 平台控制缸中台举升缸 多蹄控制阀 平台多路拄捌鞠 车体 图3 丈臂殛平台的液压控制系统工作原理 在车辆行驶过程中，上装工艺设备不工作，大臂 及平台的动作由车辆发动机提供液压动力；当在工 作面进行装药作业时，车辆发动机需停机以减少废 气排放．此时大臂及平台的动作由上装工艺系统提 供动力。 为满足现场工作需要，该系统采用了两台多路 换向阀，可分别控制大臂及平台的升降、摆动、伸缩 及调整。两台多路换向阀分别安装于后车体及工作 平台上，地面作业人员及平台作业人员可分别独立 操作。 万方数据 第4 期壬小宝Z Y2 5 0 型工作大臂及平台的研制 3 7 在工作平台上设有紧急停止阀。当出现紧急情 况时，如控制失灵，操作失误等，搬动此阀使其处于 通流状态．可使大臂及平台的所有动作立即停止，以 避免人员及设备的损失。 在液压平动系统中．加装有双过载朴油阀。当 工作平台发生卡阻事故时，该阀起安全溢流的作用， 使系统中的油压不至过高。当系统中由于泄漏等原 因造成“亏油”时，该阀可向系统自动补油。 4 设备特点 z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台为可伸缩两段大 臂型式．采用优质焊接结构钢H Q 6 0 制造，与传统 的1 6 M n 钢相比，具有焊接性能好，强度高的优点。 大臂截面采用上下板夹腹板的焊接形式，焊缝受力 情况好。 采用单液压缸型式实现大臂的摆动，与常用的 液压马达及齿盘旋转型式相比．成本低，结构简单， 且便于设备的安装与检修。 大臂安装架采用u 型结构，提高了大臂的安装 刚度。 考虑到地下施工的特点，工作平台护栏均采用 4 0 r a m 4 0 r a m 截面的方管焊接而成，可承受较大的 撞击。台面铺设花纹钢板以防滑。 考虑到地下施工高温、潮湿的特点，在大臂及平 台液压系统中．我们采用两台多路换向阀作为操作 元件，与使用电液操作阀相比较，具有可靠性高，成 本低的优点。本设备整机成本 含结构件及液压控 制部分 约4 万元，仅相当于一台电液操作阀的价 格。 z Y 一2 5 0 型工作大臂及平台设计合理，工作灵 活，操作方便，除用于井下装药外。也可与其它自行 车辆配合使用，完成各种地下及地面工程任务，具有 很好的通用性。 参考文献 1 邱宜恫．等．机械设计手册．北京机械工业出版社，1 9 9 2 2 徐达．专用汽车结构设计．北京北京理工大学出版杜，1 9 9 8 3 绦达．专用工作装置原理与设计计算．北京z 北京理工大学出 版社．1 9 9 8 口 p ，p p p p - “．m p p p w ，p 。4 ，p p p ，≯p p p p p p p p p p p p p p _ 8 p - 。p 、p p p p p p ≯∞8 上接第6 页 萃取、一级反萃、单级搅拌混合箱、传统澄清室；采用 德国汉高公司生产的L i X 9 8 4 作萃取剂，国产优质 煤油作稀释剂。 主要萃取工艺参数O ／A 1 ～1 ．1 ；l ，综合萃 取率9 0 ％～9 5 ％，反萃率6 5 ％～7 0 ％，生产的电积 富液C u ”浓度4 0 ～4 5 9 ／L 。 主要电积工艺参数电流密度1 3 0 ～1 5 0 A ／m 2 ， 槽电压1 ．8 ～2 ．2 V ．主要添加荆是古尔胶和硫酸钴， 电流效率8 8 ％～9 2 ％．生产周期7 ～8 d 。 4 评价 铜矿峪矿地下溶浸工艺一期工程于2 0 0 0 年5 月建成．设计能力为年产电积铜5 0 0 t 。二期工程已 于2 0 0 3 年1 月投产。年设计电积铜生产能力为 15 0 01 。2 0 0 2 年该工艺的产品成本为9 0 0 0 元／t ．C u ，其中制液 地下溶浸部分 成本5 0 0 0 元／ t ．C u ，萃取电积成本3 0 0 0 元／t ．C u 。制造费用1 0 0 0 元／t ．C u 。 电积铜单位成本与铜矿峪矿传统生产工艺产品 铜精矿 铜品位2 5 ％～2 6 ％ 含铜单位成本基本相 等，大致相当于火法冶炼电铜成本的7 0 ％。在生产 规模扩大后，铜矿峪地下溶浸的电铜单位成本还可 下降1 0 ％～1 5 ％，达到国外生产水平。 铜矿峪地下溶浸工艺处理的对象是被传统采 矿、选矿工艺废弃的低品位氧化矿，残余硫化矿和含 铜废石，扩大了铜资源利用范围，延长了矿山寿命。 特别是湿法冶金生产规模可大可小。很适合中国有 色金属企业分散、矿床规模小、资源匮乏的特点，极 具推广价值。 铜矿峪矿地下溶浸不破坏地表植被。无废石占 用山林耕地问题，提铜工艺没有S O z 烟气排放，环 境保护效果良好。 铜矿峪矿地下溶浸工艺技术填补了国内技术空 白。目前正在进行的“地下生物浸出工业试验”和 “连续离子交换技术回收低浓度酸性水中铜的试验” 将进一步提高铜矿峪矿地下溶浸工艺系统的生产能 力和技术水平。口 万方数据
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