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河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文
摘要
本論文所設計的是適用于大傾角煤層使用的單體液壓支柱，主要目的是為了保證工作人員的安全。大傾角煤層下很容易發(fā)生傾倒、下滑現象，有時甚至會發(fā)生冒頂事故。普通的單體液壓支柱不能滿足要求，所以要對其進行改進，本次主要改進的部位是頂蓋部分，由原來的通用式改為現在的防倒式。通過楔卡的安裝，其獨特的“L”型設計，可以卡住頂梁底部的“л”型扁鋼，實現了支柱與頂梁的相互結合，這樣便在很大程度上緩解了以上可能發(fā)生的事故。其次，本次設計除了采用傳統(tǒng)的繪圖工具AutoCAD實現二維制圖外，還利用Pro/Engineer軟件進行三維實體造型，充分發(fā)揮出了Pro/Engineer的優(yōu)點，使商家與使用者對產品在感觀上有更進一步認識和了解。
關鍵詞：大傾角； 頂蓋； 防倒式； 楔卡； 三維實體造型。 Abstract
This paper is designed for large inclination coal bed use monomer hydraulic pillars. Main aim is to ensure the safety of staff, the so-called big inclination coal bed means coal bed inclination than 25° east coal bed。Its main improvements are top part, from a ceremony to present a defense down.Wedge cards through the installation and improvement to underground mining work safer，Secondly, this design tool AutoCAD drawings in addition to using the traditional two-dimensional mapping of achievement，Also used Pro/Engineer software 3D entities shape, and give full play to the advantages of a Pro/Engineer，Businesses and users to view the products in a further sense of awareness and understanding.
Key words: Great inclination; defense down; Wedge cards;
3D modelling entities.
目 錄
摘要 1
Abstract 2
第1章 緒論 5
1.1 我國煤層貯存狀況 5
1.2 用途 6
1.3 使用范圍 6
1.4 單體液壓支柱發(fā)展概況 7
1.4.1 國內、外單體液壓支柱的發(fā)展趨勢 7
1.4.2 使用單體液壓支柱的突出優(yōu)點 8
第2章 單體液壓支柱的結構和工作原理 10
2.1 分類 10
2.2 技術特征 10
2.3 單體液壓支柱的工作原理 11
2.4 單體液壓支柱的結構 12
2.5 零部件尺寸的計算與選擇 13
2.5.1 給定參數 13
2.5.2 油缸與活柱體 13
2.5.3 單體液壓支柱三用閥和復位彈簧 16
2.5.4 單體液壓支柱用鍛件 18
2.6 單體液壓支柱的橡膠件和塑料件 24
第3章 單體液壓支柱結構及尺寸的驗算 26
3.1 已知設計參數 26
3.2 油缸穩(wěn)定性的驗算 26
3.3 活塞桿的強度驗算 27
3.4 缸體強度驗算 29
第4章 單體液壓支柱的使用與維護 30
4.1 支柱的拆裝和試驗 30
4.1.1 三用閥的組裝 30
4.1.2 支柱組裝 31
4.1.3 支柱的拆卸 32
4.1.4 試驗 33
4.2 使用注意事項 33
4.3 支柱的故障與維修 35
4.3.1 常見支柱故障及排除方法 35
4.3.2 維修注意事項 38
經濟分析 40
結論 41
致謝 42
參考文獻 43
6
第1章 緒論
1.1 我國煤層貯存狀況
我國是煤炭資源最為豐富的國家，煤炭的儲量和產量占世界第一位。煤炭已經成為我國所依賴的重要能源。我國的煤炭資源分布地域極廣，煤層貯存狀況也各式各樣，主要有如下幾個特點：
（1）從圍巖和煤層貯存的關系上來說，我國不僅有貯存在軟巖頂板下的煤層和一般頂板條件下的煤層，還有賦存在堅硬頂板條件下的煤層。堅硬頂板下煤層開采難度相當大，常常有幾千平方米的懸頂出現，一旦垮落即可造成嚴重的事故。
（2）從煤層貯存的地質條件來說，由于地質條件復雜，由地殼運動而造成的被斷層破壞的煤層較多。在一塊煤田中，總有幾條貫穿整個煤田的、大落差的斷層，至于較小的斷層更是層出不窮。
（3）從煤層自身的貯存條件上來說，在我國境內的煤層有近水平煤層，有傾斜煤層，有急傾斜煤層，還有直立倒轉的煤層；不僅有相當穩(wěn)定的大片煤層，也有像我國南方的“雞窩”狀貯存煤層。
可以看出，我國是世界上煤層貯存條件最為復雜的國家。在開采的實踐過程中，工程技術人員所遇到的困難和解決困難的方式是全世界絕無僅有的。近幾年煤礦冒頂事故頻繁發(fā)生，因此，單體液壓支柱在采礦工業(yè)中是非常重要的。它保障著國家財產和人員的生命安全，尤其在大傾角煤層中，更能體現它的重要性。但通用式單體液壓支柱不能滿足要求，所以對其頂蓋進行改進——采用防倒式頂蓋。
1.2 用途
外注式支柱是一種外部供液的恒阻式單體液壓支柱。它可與金屬頂梁配套使用，也可單獨做點柱用，供煤礦一般機械化工作面支護頂板，或供綜合機械化工作面作端頭支護及其他臨時性支護。
1.3 使用范圍
外注式支柱使用于下列煤層條件：
（1）煤層傾角大于25°～35°的急傾斜回采工作面。
（2）煤層頂、底板條件
①工作阻力為300KN的支柱，底板抗壓入強度應為28MP以上。如底板較軟，支柱壓入底板的深度以不惡化頂板的完整性及不影響支柱的回收為限，否則，應采取“穿鞋”或加大底座等措施。
②適用于一人工作時進行支護作業(yè)。
③頂板冒落情況較好，冒落后不影響支柱的回收。
④在分層開采人工假頂工作面或地質構造較復雜的條件下使用時，應采取安全措施。
⑤在煤質較軟的爆破采煤工作面使用時，應對活柱體外表面采取保護措施，以防崩壞。且不能當貼幫柱用。
本支柱不宜使用在下列條件的工作面：
（1）煤質較硬的炮采工作面，以及周期來壓特別強烈或有沖擊地壓的工作面。