机械设计制造及自动化毕业论文-2.2万字液压支架设计.docx

摘要液压支架的出现，把回采工作面的支护技术从手工支护发展到机械化支护,它作为回采工作面的一种支护设备，在工作过程中能否取得良好的支护效果，取决于支架的架型，结构和相关参数。本课题主要讲述的是：首先对液压支架作了简单的概述；接着分析了液压支架的选型原则及题目的具体要求；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的液压支架的液压系统各主要液压元器件进行了选型与设计，这其中底座和四连杆的设计是主要内容，而液压系统的基本回路的设计是液压系统设计的主要内容，它直接关系到液压支架是否能按要求工作，在完成本设计的过程中，利用理论分析的同时，也采用了许多实际经验，做到理论与实践相结合。关键词：支撑掩护式支架四连杆设计底座AbstractSincehydraulicsupportappeared,thetechnologyofsupporthasbeendevelopedformmanualsupporttomechanicalsupportontheworkingface.Thehydraulicsupportdescribedisapartoftheminingindustryequipmentinthemine,usedforprotectionofworkingenvironmentinthegallery.Itworkswellorbadatworkbasingonitssupportmode,frameandsomeparameters.Inthetask,firstly,theoptimalvaluesofsomeparametersoftheleadingfbur-barmechanismaredeterminedbyusingVisualBasic.Secondly,ascertainthecapabilityofhydraulicsupport.Nextly,themodelisfoundedwiththetwo-dimensionalsoftware,autoCAD,thethree-dimensionalsoftware,andalsodotheSimulink,SimMechanicsandsimpleanalysis.Thenonthebaseofmechanicmodelofsupport-surrounding,themechanismandloadsonthesupportisdecided.Thenextwork,withtheconditionofthedesign,themainmechanicsofhydraulicsupportisanalyzedandcalculatedbyplaneandspatialmodel.Finally,theunderframe,topbeamcaveshield,wristsandhydrauliccolumnareanalyzedbycalculation.Anddrawoutalltheprocessdrawings.Duringthecourseofdoingthepaper,authornotonlyanalysessomethingtheoretical,butalsoadoptedalotofactualexperiences.Combiningtheoryandpractice.Therefore,thepaperpossessestheoryandpracticalvalue,soitmeasuresuptherequiringofthenationtotheundergraduate.Keywords:ShieldsupportbracketFour-linkdesignBase目录摘要1Abstract2前言11.l国内外研究状况21.1.1国外概况21.1.2国内概况4L2技术特点及最新发展41.2.1技术特点41.2.2最新发展51. 3液压支架的组成和用途61.3.1液压支架的组成6L3.2液压支架的用途61.4液压支架的工作原理61.4. 1升柱71.4.2降柱7L4.3支架和输送机前移7L5液压支架的承载结构件81.5. 1顶梁81.6. 2掩护梁81.7. 3前后连杆91.5.4侧护板91.5.5立柱91. 5.6千斤顶101.6液压支架的控制元件101.6. 1安全阀101.6.2液控单向阀101.6.3操纵阀101.6.4挡肝装置111.6.5复位装置111.7液压系统和辅助装置11I .7.1液压系统11II 7.2辅助装置13III .3推移装置13IV 7.4活动侧护板14V 7.5护帮装置15VI 7.6防倒防滑装置152液压支架设计的基本要求172.1液压支架设计目的、要求和设计支架必要的基本参数172. 1.1设计目的172.1. 2液压支架的基本要求171. 1.3设计液压支架必需的基本参数182. L4液压支架的选型183. 1.5液压支架设计的原始条件223顶梁、掩护梁、底座的分析243.1液压支架的顶梁243. 1.1支撑式液压支架的顶梁结构243. 1.2掩护式液压支架的顶梁结构253.1. 3支撑掩护式液压支架的顶梁结构263. 1.4顶梁的断面形状263. 2液压支架的掩护梁273. 2.1掩护梁的结构273. 3液压支架的底座283. 3.1底座的结构型式283. 4液压支架的载荷分析303. 4.1液压支架的支撑力分布303. 4.2液压支架的支撑力与承载的关系303. 4.3掩护式支架的特点和支撑力分布303. 4.4掩护式支架在不同的顶板条件下承载分析303. 5掩护梁、底座受力分析及计算323. 5.1掩护梁计算323. 5.2支架高度、支架间距、顶梁、底座长度及四连杆的确定323. 5.2顶梁的受力计算403. 5.3掩护梁的受力分析423. 5.4底座的受力分析443. 6强度校核463. 6.1掩护梁的强度计算与校核463. 6.2底座强度校核523. 6.3前后连杆强度校核54结束语56致谢57参考文献58-IZa1前g综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤,研制和使用液压支架是十分关键的。我们60年代起支撑式液压支架，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式支架，这些系列化一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。至今，我国煤矿中使有的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面上所的位置的支架。目前使用的液压支架分为三类。即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。从架型的结构特点来看，由于架型的不同，它的支撑力分布和作用也不同：从顶板条件来看，由于直接类别和老顶级别的不同，支架所承受的载荷也不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析，使支架的支撑力能适应顶板载荷的要求。本设计论文则设计层煤厚度在3.60米到3.05米，老顶级别为三级，直接顶类别为一类的支撑掩护式液压支架的设计。其架型特点支柱两排，每排1到2根。多呈倾斜布置，靠采空区一侧，装有掩护梁和四连杆机构。安的支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定，这类支架适用于直接顶为中等稳定。老顶有明显或强烈周期来压。瓦斯含量较大的中厚或厚煤层中。因此本设计设计这类支撑掩护式液压支架。1液压支架的相关概述1.1 国内外研究状况1.1.1 国外概况80年代以来，世界上主要采煤国家高产高效综采技术迅速发展，特别是在美国，大利亚，德国，英国和南非发展最快。综采工作面高产高效纪录不断刷新，综采装新技术层出不穷，尤其以德国和英国最为突出。现代科学技术的发展使得井下开采机械化和自动化水平不断提高，采用大功率、高可靠性、重型设备己经成为世界采方式的发展趋势，其中尤以美国、德国的高度集中化综采高产高效工作面为代表。着采掘技术的不断进步，大大提高了综采高产高效工作面的适应性。采煤机近年来，采煤机的截割速度一直在增加。目前采煤机的截割速度一般在每0.2米0.25米。一些新研究开发出来的采煤机的截割速度达到了每秒0.4米0.6。采用计算机人工智能控制的采煤机以及具备超前防护功能液压支架的应用，使长工作面的生产能力和效率持续得到改善。内置式多功能徽处理机和控制系统的使用，是近几年在采煤机控制技术方面取得重大进步。微处理机的应用功能的增加使采煤机生产能力和性能大为改进。另外，工智能装置的采用，使采煤机增加了动态控制与故障处理能力。安装在采煤机上的算机人工智能系统，可根据煤层地质条件的实际变化情况，自动地改变采煤机的运状态参数。采煤机截割速度、截割滚筒和挡煤板的位置等可通过程序来进行控制。而今，在采煤机的控制技术方面，普遍要求实现红外线监控，并具有图像/数字输系统。目前市场的发展趋势正在朝着图像/数字传输系统方向发展，以实现在地自动控制工作面采煤机作业。工作面液压支架一些高产高效工作面液压支架设计使用寿命要大于5万个循。在设计和制造支架时，应用有限元分析法、动态与静态加载测试等研究分析手段验证其可靠性和稳定性。支架形式普遍采用二柱式，立柱的直径也增加到400亳米以上,大型支架立柱的直径在掩护支点至立柱柱窝间的中心距达到1.75米时，必须具有足够的支护强度。为满足采煤机截割深度大于100O亳米的要求，不仅需要增加支架顶梁的长度，也要求增加支架的支护强度，于是就有必要增加支架立柱的直径，以满足增加支撑力的要求。工作面输送机长壁工作面输送机不仅是运输煤炭的设备，也是采煤机运行的轨道。随着长壁采煤工作面长度的增加和煤炭产量的不断增长，工作面输送机的直径也不断增大。现阶段，高产长壁工作面输送机溜槽宽度通常为1342毫米，采用直径为423亳米双边链，总装机功率2220T瓦。这种输送机用于长度为300米的工作面，小时运输量可达到5000吨。为保证高产长壁工作面输送机达到这一运输能力，就必须满足输送机全载启动运行时有较高的启动电压和启动功率。高产高效矿井的重要标志反映为工作面产鱼、全员工效。由于地质条件和采煤方法不同，各主要采煤国家如美国、澳大利亚、德国、英国等国工作面产里不尽相同。然而，各国日产超过万t的工作面数里逐年增多，而且产盆纪录不断刷新。美国长壁综采工作面的产里一直处于世界领先地位。1994年，在美国现有的长壁综采工作面中，有15%的工作面平均班产超过6000吨，相当于年产400多万t水平，月产最高达到万t。澳大利亚近十多年来综采技术发展很快，长壁工作面数I成倍增长，相当部分工作面产童达到了300400万卜英国和德国是世界上综采技术装备最先进的国家，由于受其煤层赋存条件的限制，其高产高效工作面纪录不如美国和澳大利亚，但日产万t以上的工作面也相当多，19%年德国friedrichheinrich4矿1.5m薄煤层工作面也曾实现日产1.6万近几年来，随着煤矿开采技术和设备的发展，各主要产煤发达国家工作面产鱼纪录不断刷新，煤矿生产高产高效的优势得到充分体现。有资料表明，美国、德国、澳大利亚等发达国家采用长壁综合机械化开采工艺，大功率、重型化采矿设备，工作面单产水平获得大幅度提高，平均月产已达到50万h美国塞普路斯二十英里矿1998年全矿井（一个综采面煤层厚