3731 掩護式液壓支架的設計

3731 掩護式液壓支架的設計,掩護,液壓,支架,設計 畢業(yè)設計總結經(jīng)過近三個月的畢業(yè)設計，我系統(tǒng)的熟悉并親自實踐了液壓支架的設計。由于以前沒有接觸過此類設計，在設計過程中遇到了許多困難，包括設計理念、思想、思路和設計方法等很多方面，不過在自己的艱苦探索和老師的悉心指導下，終于一步步克服了這些困難，正是在這樣不斷的探索中，學到了許多寶貴的知識和許多設計思想。本次設計的主要思路是：先總體設計，再分類設計，體現(xiàn)在以下幾個方面：一方面，先參觀實習，對液壓支架有一個總體認識，搜集資料，結合自己的原始數(shù)據(jù)，對自己即將設計的液壓支架先在自己心目中有一個大概輪廓。另一方面：在畫圖中，在確定了總體數(shù)據(jù)的情況下，先畫總裝圖，再畫零件圖。此外液壓系統(tǒng)的設計也是如此。由于設計中給定數(shù)據(jù)煤層厚度 ，老頂 I 級，直接頂 2 級，因m8.3~52此選定為掩護式液壓支架。掩護式液壓支架在現(xiàn)今的煤炭生產(chǎn)中廣泛的應用著。煤炭生產(chǎn)中安全是重中之重，作為一個設計人員，在保證設計思路正確的前提下，安全性是必須重點考慮的問題。因此在本次設計中，綜合考慮地質(zhì)因素，確保設計產(chǎn)品--液壓支架的安全性尤為重要。液壓支架運動簡化一下，就是桿件的組合運動。因此設計中最重要的是四連桿機構的設計，以及設備的配套。本次設計四連桿設計采用優(yōu)選設計法，通過編制目標函數(shù)來確定四連桿機構個尺寸。四連桿機構設計出來以后，參照配套圖集，選用運輸機和采煤機。然后根據(jù)配套尺寸要求確定頂梁，前梁，掩護梁，底座及其它附屬設備的參數(shù)。液壓支架作為一個支撐設備，液壓系統(tǒng)是其支撐的內(nèi)核，本次設計液壓千斤頂及立柱的選型設計以及校核是一重點。需要運用液壓，機械以及材料等多方面的知識。綜合本次設計，難點出現(xiàn)在三個方面：四連桿機構設計，立柱、千斤頂?shù)脑O計，以及各零部件的強度校核。在設計之初，由于參考資料有限，對液壓支架設計的概念也很模糊，因此遇到不少困難。但是老師每周都會對設計中出現(xiàn)的問題進行講解。這對我的設計起到了很大的作用。液壓支架的使用已經(jīng)有近半個世紀的使用歷史，經(jīng)歷了各種改進和提高，支架的發(fā)展趨勢是電液控制。在外文翻譯中，我進行了簡短介紹。由于是傳統(tǒng)設計，因此創(chuàng)新點不多，對此深感歉意。但把液壓支架設計作為畢業(yè)設計課題，對于機械專業(yè)學生，更多的把四年的知識融合，運用。其中設計中所運用知識，對于整個機械行業(yè)都有可參考性。設計快要結束時，老師對于我們設計中的不足及時進行指導，修正，其中圖紙中工件尺寸公差標注、技術要求、焊接要求、材料，論文中的格式要求等諸多方面。從中可以感受到老師嚴謹治學的態(tài)度。這對我們的成長其到了很重要的作用。本次設計由于時間短和設計本人參考資料有限，因此存在一些不足，在材料方面，多數(shù)工件材料參照前人設計，焊接要求及尺寸也有待提高，專題三維設計較為簡單。在這次設計中，我們系統(tǒng)地練習運用了大學四年中所學的基礎課程和專業(yè)知識。本次設計運用了機械原理、機械設計、機械制造、理論力學、材料力學、液壓傳動、機械制圖等一系列知識，通過理論和實踐的結合，使我對所學知識有了更近一步的認識和理解。通過這次對液壓支架的設計，使我不僅對液壓支架有了更深的了解，還在運用所學知識及查閱相關資料方面有了很大程度上的提高。我們即將踏上自己的工作崗位，這次設計也算是工作之前的一次熱身，使自己理解了哪方面還有些不足，哪些方面還需要加強，為我們更好的適用工作環(huán)境作好了準備。本次設計對我今后的學習和工作打下了一個良好的基礎。對我的成長起到了巨大的促進作用。設計即將結束，回顧設計過程，沒有老師的輔導和前人的成果做參考，沒有與同組同學的探討，學院老師的關心，提供優(yōu)越的設計環(huán)境設計過程不會完成。對此我表示深深的感激。畢業(yè)設計總結經(jīng)過近三個月的畢業(yè)設計，我系統(tǒng)的熟悉并親自實踐了液壓支架的設計。由于以前沒有接觸過此類設計，在設計過程中遇到了許多困難，包括設計理念、思想、思路和設計方法等很多方面，不過在自己的艱苦探索和老師的悉心指導下，終于一步步克服了這些困難，正是在這樣不斷的探索中，學到了許多寶貴的知識和許多設計思想。本次設計的主要思路是：先總體設計，再分類設計，體現(xiàn)在以下幾個方面：一方面，先參觀實習，對液壓支架有一個總體認識，搜集資料，結合自己的原始數(shù)據(jù)，對自己即將設計的液壓支架先在自己心目中有一個大概輪廓。另一方面：在畫圖中，在確定了總體數(shù)據(jù)的情況下，先畫總裝圖，再畫零件圖。此外液壓系統(tǒng)的設計也是如此。由于設計中給定數(shù)據(jù)煤層厚度 ，老頂 I 級，直接頂 2 級，因m8.3~52此選定為掩護式液壓支架。掩護式液壓支架在現(xiàn)今的煤炭生產(chǎn)中廣泛的應用著。煤炭生產(chǎn)中安全是重中之重，作為一個設計人員，在保證設計思路正確的前提下，安全性是必須重點考慮的問題。因此在本次設計中，綜合考慮地質(zhì)因素，確保設計產(chǎn)品--液壓支架的安全性尤為重要。液壓支架運動簡化一下，就是桿件的組合運動。因此設計中最重要的是四連桿機構的設計，以及設備的配套。本次設計四連桿設計采用優(yōu)選設計法，通過編制目標函數(shù)來確定四連桿機構個尺寸。四連桿機構設計出來以后，參照配套圖集，選用運輸機和采煤機。然后根據(jù)配套尺寸要求確定頂梁，前梁，掩護梁，底座及其它附屬設備的參數(shù)。液壓支架作為一個支撐設備，液壓系統(tǒng)是其支撐的內(nèi)核，本次設計液壓千斤頂及立柱的選型設計以及校核是一重點。需要運用液壓，機械以及材料等多方面的知識。綜合本次設計，難點出現(xiàn)在三個方面：四連桿機構設計，立柱、千斤頂?shù)脑O計，以及各零部件的強度校核。在設計之初，由于參考資料有限，對液壓支架設計的概念也很模糊，因此遇到不少困難。但是老師每周都會對設計中出現(xiàn)的問題進行講解。這對我的設計起到了很大的作用。液壓支架的使用已經(jīng)有近半個世紀的使用歷史，經(jīng)歷了各種改進和提高，支架的發(fā)展趨勢是電液控制。在外文翻譯中，我進行了簡短介紹。由于是傳統(tǒng)設計，因此創(chuàng)新點不多，對此深感歉意。但把液壓支架設計作為畢業(yè)設計課題，對于機械專業(yè)學生，更多的把四年的知識融合，運用。其中設計中所運用知識，對于整個機械行業(yè)都有可參考性。設計快要結束時，老師對于我們設計中的不足及時進行指導，修正，其中圖紙中工件尺寸公差標注、技術要求、焊接要求、材料，論文中的格式要求等諸多方面。從中可以感受到老師嚴謹治學的態(tài)度。這對我們的成長其到了很重要的作用。本次設計由于時間短和設計本人參考資料有限，因此存在一些不足，在材料方面，多數(shù)工件材料參照前人設計，焊接要求及尺寸也有待提高，專題三維設計較為簡單。在這次設計中，我們系統(tǒng)地練習運用了大學四年中所學的基礎課程和專業(yè)知識。本次設計運用了機械原理、機械設計、機械制造、理論力學、材料力學、液壓傳動、機械制圖等一系列知識，通過理論和實踐的結合，使我對所學知識有了更近一步的認識和理解。通過這次對液壓支架的設計，使我不僅對液壓支架有了更深的了解，還在運用所學知識及查閱相關資料方面有了很大程度上的提高。我們即將踏上自己的工作崗位，這次設計也算是工作之前的一次熱身，使自己理解了哪方面還有些不足，哪些方面還需要加強，為我們更好的適用工作環(huán)境作好了準備。本次設計對我今后的學習和工作打下了一個良好的基礎。對我的成長起到了巨大的促進作用。設計即將結束，回顧設計過程，沒有老師的輔導和前人的成果做參考，沒有與同組同學的探討，學院老師的關心，提供優(yōu)越的設計環(huán)境設計過程不會完成。對此我表示深深的感激。- １ -摘 要本論文主要闡述了一般掩護式液壓支架的設計過程。設計內(nèi)容包括：選架型、總體設計、主要零部件的設計、主要零部件的校核和液壓系統(tǒng)的設計。由于該煤層厚度適中，選用掩護式液壓支架。煤層厚度介于之間，煤層厚度變化較大，選用調(diào)高范圍大且抗水平推力強且?guī)8.3~52護幫裝置的掩護式支架。支架采用正四連桿機構，以改善支架受力狀況。頂梁、掩護梁、底座均做成箱體結構；立柱采用雙伸縮作用液壓缸，以增加工作行程來滿足支架調(diào)高范圍的需要。推移千斤頂采用框架結構，以減少推溜力和增大移架力。為了提高移架速度，確保對頂板的及時支護，采用錐閥液壓系統(tǒng)。關鍵詞：液壓支架 液壓 四連桿機構 采煤 支架選型 推溜 移架- １ -AbstractThe article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. The design content includes: Chooses, the system design, the main spare part design, the main spare part examination and the hydraulic system design.Because this coal bed thickness is moderate, selects the shield type hydraulic pressure support. Coal bed thickness is situated between between the 2.5~3.8 rice, coal bed thickness change bigger, selects adjusts the high scope big also the anti- horizontal thrust is strong also the belt protects helps the equipment the shield type support. The support uses the four link motion gear, improves the support stress condition. The top-beam, caving shield, the foundation makes the packed in a box body structure; The column uses the double expansion and contraction function hydraulic cylinder, increases the power stroke to satisfy the support to adjust the high scope the need. Passes the hoisting jack to use the portal frame construction, reduces pushes slides the strength and increases moves a strength. In order to enhance moves a speed, guarantees is prompt to the roof support, uses the mushroom valve hydraulic system.Key word: The hydraulic pressure support , hydraulic pressure , four-link mechanism , mining coal, support shaping push forwards the conveyer, advancing the powered support.- ３ -- ３ -目 錄1 概述………………………………………………………………………………………51.1 液壓支架的組成和分類……………………………………………………………51.2 液壓支架的工作原理………………………………………………………………81.3 液壓支架的支護方式………………………………………………………………111.4 支架選型的基本參數(shù)………………………………………………………………122 總體設計………………………………………………………………………………142.1 選架型……………………………………………………………………………142.2 液壓支架基本參數(shù)的確定…………………………………………………………162.3 采煤機、液壓支架和輸送機的配套………………………………………………192.4 四連桿機構設計…………………………………………………………………212.5 頂梁長度的確定…………………………………………………………………282.6 立柱及柱窩位置的確定…………………………………………………………292.7 平衡千斤頂位置的確定…………………………………………………332.8 其它千斤頂位置的確定…………………………………………………363 支架的受力計算………………………………………………………………………393.1 液壓支架受力分析………………………………………………………393.2 確定支架的支護強度……………………………………………………403.3 底座接觸比壓計算………………………………………………………403.4 支架支護效率……………………………………………………………404 液壓支架的主要部件的設計………………………………………………………424.1 前梁……………………………………………………………………………434.2 主頂梁………………………………………………………………………………434.3 掩護梁………………………………………………………………………………444.4 前、后連桿…………………………………………………………………………454.5 底座…………………………………………………………………………454.6 立柱…………………………………………………………………………………464.7 千斤頂………………………………………………………………………………475 主要零、部件的強度校核……………………………………………………………495.1 校核的基本要求……………………………………………………………………495.2 前梁的校核…………………………………………………………………………505.3 主頂梁的校核………………………………………………………………………525.4 掩護梁的強度校核…………………………………………………………………555.5 底座強度校核………………………………………………………………………575.6 銷軸和耳座的強度校核……………………………………………………………59- ４ -5.7 立柱強度校核………………………………………………………………………626 液壓系統(tǒng)設計…………………………………………………………………………686.1 液壓支架的液壓系統(tǒng)的簡介………………………………………………………686.2 液壓支架的液壓系統(tǒng)擬訂…………………………………………………………696.3 液壓元件的選取……………………………………………………………………716.4 液壓控制系統(tǒng)………………………………………………………………………72結束語………………………………………………………………………………………76參考文獻…………………………………………………………………………………77- ５ -- 6 -1 概述1.1 液壓支架的組成和分類1.1.1 液壓支架的組成液壓支架是綜采工作面支護設備，它的主要作用是支護采場頂板，維護安全作業(yè)空間，推移工作面采運設備。液壓支架的種類很多，但其基本功能是相同的。液壓支架按其結構特點和與圍巖的作用關系—“般分為三大類，即支撐式、掩護式(圖 1-2)和支撐掩護式(圖 1-3) 根據(jù)支架各部件的功能和作用，其組成可分為 4 個部分：(1) 承載結構件，如頂梁、掩護梁、底座、連桿、尾梁等。其主要功能是承受和傳遞頂板和垮落巖石的載荷。(2) 液壓油缸，包括立柱和各類千斤頂。其主要功能是實現(xiàn)支架的各種動作，產(chǎn)生液壓動力。(3) 控制元部件，包括液壓系統(tǒng)操縱閥、單向閥、安全閥等各類閥，以及管路、液壓、電控元件等。其主要功能是操作控制支架各液壓油缸動作及保證所需的工作特性。圖 1-2 掩護式液壓支架結構 圖 1-3 支撐掩護式液壓支架結構(4) 輔助裝置，如推移裝置、護幫(或挑梁)裝置、伸縮梁(或插板)裝置、活動側護板、防倒防滑裝置、連接件等。這些裝置是為實現(xiàn)支架的某些動作或功能所必需的裝置。1.1.2 液壓支架的分類及特點按液壓支架在采煤工作面的安置位置來劃分，有端頭液壓支架和中間液壓支架。端頭液壓支架簡稱端頭支架，專門安裝在每個采煤工作面的兩端。中間- 7 -液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面所有位置的支架。中間液壓支架按其結構形式來劃分，可分為三種基本類型，即：支撐式、掩護式和支撐掩護式。1 支撐式支架支撐式支架是出現(xiàn)最早的一種架型，按其結構和動作方式的不同，支撐式支架又分為垛式支架（圖 1-4 a）和節(jié)式支架（圖 1-4 b）兩種結構型式。垛式支架每架為一整體，與輸送機連接并互為支點整體前移。節(jié)式支架由 個框3~2節(jié)組成，移架時，各節(jié)之間互為支點交替前移，輸送機用于支架相連的推移千斤頂推移。節(jié)式支架由于穩(wěn)定性差，現(xiàn)已基本淘汰。支撐式支架的結構特點是：頂梁較長，其長度多在 左右；立柱多，一般是 根，且垂直支撐；支架m46~4后部設復位裝置和擋矸裝置。以平衡水平推力和防止矸石竄入支架的工作空間內(nèi)。支撐式支架的支護性能是：支撐力大，且作用點在支架中后部，故切頂性能好；對頂板重復支撐的次數(shù)多，容易把本來完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差；護矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架的的工作空間和通風斷面大。由上可知，支撐式支架適用于直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強烈周期來壓，且水平力小的條件。此種支架在現(xiàn)階段的綜采工作面的生產(chǎn)時都已基本不再采用。2 掩護式支架（如圖 1-2）其主要由前梁、主梁、掩護梁和側護板、底座、前后連桿、前梁千斤頂、推移千斤頂、操縱閥等組成。- １ -摘 要本論文主要闡述了一般掩護式液壓支架的設計過程。設計內(nèi)容包括：選架型、總體設計、主要零部件的設計、主要零部件的校核和液壓系統(tǒng)的設計。由于該煤層厚度適中，選用掩護式液壓支架。煤層厚度介于之間，煤層厚度變化較大，選用調(diào)高范圍大且抗水平推力強且?guī)8.3~52護幫裝置的掩護式支架。支架采用正四連桿機構，以改善支架受力狀況。頂梁、掩護梁、底座均做成箱體結構；立柱采用雙伸縮作用液壓缸，以增加工作行程來滿足支架調(diào)高范圍的需要。推移千斤頂采用框架結構，以減少推溜力和增大移架力。為了提高移架速度，確保對頂板的及時支護，采用錐閥液壓系統(tǒng)。關鍵詞：液壓支架 液壓 四連桿機構 采煤 支架選型 推溜 移架- １ -AbstractThe article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. The design content includes: Chooses, the system design, the main spare part design, the main spare part examination and the hydraulic system design.Because this coal bed thickness is moderate, selects the shield type hydraulic pressure support. Coal bed thickness is situated between between the 2.5~3.8 rice, coal bed thickness change bigger, selects adjusts the high scope big also the anti- horizontal thrust is strong also the belt protects helps the equipment the shield type support. The support uses the four link motion gear, improves the support stress condition. The top-beam, caving shield, the foundation makes the packed in a box body structure; The column uses the double expansion and contraction function hydraulic cylinder, increases the power stroke to satisfy the support to adjust the high scope the need. Passes the hoisting jack to use the portal frame construction, reduces pushes slides the strength and increases moves a strength. In order to enhance moves a speed, guarantees is prompt to the roof support, uses the mushroom valve hydraulic system.Key word: The hydraulic pressure support , hydraulic pressure , four-link mechanism , mining coal, support shaping push forwards the conveyer, advancing the powered support.- ３ -- ３ -目 錄1 概述………………………………………………………………………………………51.1 液壓支架的組成和分類……………………………………………………………51.2 液壓支架的工作原理………………………………………………………………81.3 液壓支架的支護方式………………………………………………………………111.4 支架選型的基本參數(shù)………………………………………………………………122 總體設計………………………………………………………………………………142.1 選架型……………………………………………………………………………142.2 液壓支架基本參數(shù)的確定…………………………………………………………162.3 采煤機、液壓支架和輸送機的配套………………………………………………192.4 四連桿機構設計…………………………………………………………………212.5 頂梁長度的確定…………………………………………………………………282.6 立柱及柱窩位置的確定…………………………………………………………292.7 平衡千斤頂位置的確定…………………………………………………332.8 其它千斤頂位置的確定…………………………………………………363 支架的受力計算………………………………………………………………………393.1 液壓支架受力分析………………………………………………………393.2 確定支架的支護強度……………………………………………………403.3 底座接觸比壓計算………………………………………………………403.4 支架支護效率……………………………………………………………404 液壓支架的主要部件的設計………………………………………………………424.1 前梁……………………………………………………………………………434.2 主頂梁………………………………………………………………………………434.3 掩護梁………………………………………………………………………………444.4 前、后連桿…………………………………………………………………………454.5 底座…………………………………………………………………………454.6 立柱…………………………………………………………………………………464.7 千斤頂………………………………………………………………………………475 主要零、部件的強度校核……………………………………………………………495.1 校核的基本要求……………………………………………………………………495.2 前梁的校核…………………………………………………………………………505.3 主頂梁的校核………………………………………………………………………525.4 掩護梁的強度校核…………………………………………………………………555.5 底座強度校核………………………………………………………………………575.6 銷軸和耳座的強度校核……………………………………………………………59- ４ -5.7 立柱強度校核………………………………………………………………………626 液壓系統(tǒng)設計…………………………………………………………………………686.1 液壓支架的液壓系統(tǒng)的簡介………………………………………………………686.2 液壓支架的液壓系統(tǒng)擬訂…………………………………………………………696.3 液壓元件的選取……………………………………………………………………716.4 液壓控制系統(tǒng)………………………………………………………………………72結束語………………………………………………………………………………………76參考文獻…………………………………………………………………………………77- ５ -- 6 -1 概述1.1 液壓支架的組成和分類1.1.1 液壓支架的組成液壓支架是綜采工作面支護設備，它的主要作用是支護采場頂板，維護安全作業(yè)空間，推移工作面采運設備。液壓支架的種類很多，但其基本功能是相同的。液壓支架按其結構特點和與圍巖的作用關系—“般分為三大類，即支撐式、掩護式(圖 1-2)和支撐掩護式(圖 1-3) 根據(jù)支架各部件的功能和作用，其組成可分為 4 個部分：(1) 承載結構件，如頂梁、掩護梁、底座、連桿、尾梁等。其主要功能是承受和傳遞頂板和垮落巖石的載荷。(2) 液壓油缸，包括立柱和各類千斤頂。其主要功能是實現(xiàn)支架的各種動作，產(chǎn)生液壓動力。(3) 控制元部件，包括液壓系統(tǒng)操縱閥、單向閥、安全閥等各類閥，以及管路、液壓、電控元件等。其主要功能是操作控制支架各液壓油缸動作及保證所需的工作特性。圖 1-2 掩護式液壓支架結構 圖 1-3 支撐掩護式液壓支架結構(4) 輔助裝置，如推移裝置、護幫(或挑梁)裝置、伸縮梁(或插板)裝置、活動側護板、防倒防滑裝置、連接件等。這些裝置是為實現(xiàn)支架的某些動作或功能所必需的裝置。1.1.2 液壓支架的分類及特點按液壓支架在采煤工作面的安置位置來劃分，有端頭液壓支架和中間液壓支架。端頭液壓支架簡稱端頭支架，專門安裝在每個采煤工作面的兩端。中間- 7 -液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面所有位置的支架。中間液壓支架按其結構形式來劃分，可分為三種基本類型，即：支撐式、掩護式和支撐掩護式。1 支撐式支架支撐式支架是出現(xiàn)最早的一種架型，按其結構和動作方式的不同，支撐式支架又分為垛式支架（圖 1-4 a）和節(jié)式支架（圖 1-4 b）兩種結構型式。垛式支架每架為一整體，與輸送機連接并互為支點整體前移。節(jié)式支架由 個框3~2節(jié)組成，移架時，各節(jié)之間互為支點交替前移，輸送機用于支架相連的推移千斤頂推移。節(jié)式支架由于穩(wěn)定性差，現(xiàn)已基本淘汰。支撐式支架的結構特點是：頂梁較長，其長度多在 左右；立柱多，一般是 根，且垂直支撐；支架m46~4后部設復位裝置和擋矸裝置。以平衡水平推力和防止矸石竄入支架的工作空間內(nèi)。支撐式支架的支護性能是：支撐力大，且作用點在支架中后部，故切頂性能好；對頂板重復支撐的次數(shù)多，容易把本來完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差；護矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架的的工作空間和通風斷面大。由上可知，支撐式支架適用于直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強烈周期來壓，且水平力小的條件。此種支架在現(xiàn)階段的綜采工作面的生產(chǎn)時都已基本不再采用。2 掩護式支架（如圖 1-2）其主要由前梁、主梁、掩護梁和側護板、底座、前后連桿、前梁千斤頂、推移千斤頂、操縱閥等組成。