下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985中文題目：低位放頂煤液壓支架總體設(shè)計外文題目：THE OVERALL DESIGN OF LOW CAVING COAL HYDRAULIC SUPPORT 畢業(yè)設(shè)計（設(shè)計）共 78 頁（其中：外文文獻(xiàn)及譯文 28 頁）圖紙共 4 張下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985I摘要高產(chǎn)高效已是當(dāng)今煤礦生產(chǎn)追求的目標(biāo)，而高可靠性放頂煤液壓支架的研制是高產(chǎn)高效目標(biāo)能否實現(xiàn)的關(guān)鍵之一，采煤綜合機(jī)械化，是加速我國煤炭工業(yè)發(fā)展，大幅度提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的一項戰(zhàn)略措施。放頂煤液壓支架是綜合機(jī)械化綜采工作面不可缺少的支護(hù)設(shè)備之一，其性能的好壞直接影響采煤工作面以及工作人員的安全。本設(shè)計介紹了低位放頂煤液壓支架的結(jié)構(gòu)、類型、工作原理，對低位放頂煤液壓支架作了詳盡的分析和介紹，講述了這種支架的設(shè)計方案和用途。通過對現(xiàn)有低位放頂煤液壓支架的分析，優(yōu)勢對比，設(shè)計出適合的結(jié)構(gòu)形式，最后對立柱，頂梁，掩護(hù)梁和底座進(jìn)行了強(qiáng)度校核計算。關(guān)鍵詞：放頂煤；液壓支架；支護(hù) 下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IIABSTRACTFor the reason of the manufacture of high dependability dropping top coal hydraulic powered support is one key of whether the high yield and high efficiency-which is the collieries pursue today-can achieve, The comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country , raises labor productivity substantially, realizes the modern a strategic measure of coal industry. The caving hydraulic support is one of the most indispensable support equipment in the full mechanization coal mining face. Its performance will impact the safety of the comprehensive mechanization coal mining face and the staff.This paper has introduced requirement, type, working principle, characteristic, purpose and the structure of laying down top coal hydraulic support, for screening type Low caving coal hydraulic support have made detailed analysis and introduction, have narrated use and the scheme of this kind of support. Through the existing low-level caving hydraulic support analysis, advantages compared to design a suitable structure , the last of columns , roof beams, beam shield , the base for the strength check calculation ,Key words ： laying down top coal ； hydraulic support ；support下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985目錄1 緒論 .........................................................................................................................................11.1 低位放頂煤液壓支架簡介 ..........................................................................................11.1.1 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 ...............................................................................................11.1.2 分類及特點(diǎn) ..................................................................................................................11.2 液壓支架的工作原理 ....................................................................................................21.3 低位放頂煤液壓支架適的適用條件 ........................................................................31.4 設(shè)計任務(wù) ...........................................................................................................................32 低位放頂煤液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 ............................................................................42.1 低位放頂煤液壓支架架型的選擇 ............................................................................42.2 液壓支架主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和形式的確定 ...................................................................42.2.1 支架的高度和支架的伸縮比 ................................................................................42.2.2 支架間距和寬度的確定 ..........................................................................................52.2.3 梁端距和頂梁長度的確定 ......................................................................................62.2.4 立柱和千斤頂?shù)拇_定 ...............................................................................................72.2.5 通風(fēng)斷面的計算 ......................................................................................................112.3 四連桿機(jī)構(gòu)的確定 ......................................................................................................122.3.1 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征 ........................................................................................122.3.2 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 ....................................................................................132.4 底座長度確定 ................................................................................................................172.5 液壓支架性能參數(shù)的確定 ........................................................................................17下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852.6 各部件結(jié)構(gòu)選擇 ...........................................................................................................172.6.1 頂梁 ..............................................................................................................................172.6.2 立柱 ..............................................................................................................................182.6.3 底座 ..............................................................................................................................192.6.4 側(cè)護(hù)板 .........................................................................................................................192.6.5 千斤頂 .........................................................................................................................203 液壓支架的強(qiáng)度受力分析及強(qiáng)度校核 ......................................................................213.1 液壓支架的受力分析與計算 ....................................................................................213.1.1 支架整體受力分析 ..................................................................................................223.1.2 頂梁的受力分析與計算 ........................................................................................233.1.3 掩護(hù)梁的受力分析與計算 ....................................................................................253.1.4 底座的受力分析與計算 ........................................................................................273.2 頂梁載荷分布 ................................................................................................................283.3 底座接觸比壓 ................................................................................................................293.4 液壓支架的強(qiáng)度計算 ..................................................................................................313.4.1 強(qiáng)度條件 ....................................................................................................................313.4.2 主頂梁強(qiáng)度校核 ......................................................................................................333.4.3 底座強(qiáng)度校核 ...........................................................................................................383.4.4 掩護(hù)梁的強(qiáng)度校核 ..................................................................................................424 液壓支架的液壓系統(tǒng) ......................................................................................................475 結(jié)論 .......................................................................................................................................48致謝 ..............................................................................................................................................49下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................50附錄 A...........................................................................................................................................51附錄 B...........................................................................................................................................63下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511 緒論對于放頂煤技術(shù)，在我國已經(jīng)普遍存在，而且得到用戶的親賴。它的誕生，使得煤炭開采變得多樣化，特殊煤層的開采變得簡單有效，從經(jīng)濟(jì)效率上得到大大的改善。而放頂煤技術(shù)必須配套有相應(yīng)的放頂煤液壓支架。本文主要對低位放頂煤液壓支架進(jìn)行進(jìn)行介紹和設(shè)計。1.1 低位放頂煤液壓支架簡介1.1.1 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢世 界 上 生 產(chǎn) 并 且 應(yīng) 用 放 頂 煤 液 壓 支 架 的 要 屬 法 國 ， 放 頂 煤 液 壓 支 架 的 出 現(xiàn) 在 特厚 煤 層 的 開 采 上 有 著 很 重 要 的 意 義 。 在 放 頂 煤 液 壓 支 架 的 研 究 上 ， 我 國 起 步 比 較 晚 ，開 始 于 20 世 紀(jì) 80 年 代 初 期 ， 為 了 在 開 采 過 程 中 適 應(yīng) 不 同 的 環(huán) 境 ， 研 制 出 了 高 、 中 、低 位 三 種 放 頂 煤 液 壓 支 架 。 我 國 生 產(chǎn) 的 低 位 放 頂 煤 液 壓 支 架 有 FY400—14/28 型 、FY280—14/28 型 和 SFZ300—15/30 型 。目前，液壓支架的設(shè)計研究已經(jīng)達(dá)到一定的高度，主要體現(xiàn)在：（1）計算機(jī)模擬試驗。就是建立液壓支架有限元模型，開發(fā)出仿真軟件，使得液壓支架的研究分析更加的科學(xué)與經(jīng)濟(jì)。（2）輔助設(shè)計(CAD)得到了較大的發(fā)展。目前，已經(jīng)建立比較完整的關(guān)于液壓支架的數(shù)據(jù)庫。有了以上的進(jìn)展，液壓支架的發(fā)展方向就比較明確。例如，液壓支架的智能化設(shè)計；支架的自動化控制；參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計；新型材料的設(shè)計等。1.1.2 分類及特點(diǎn)所謂的低位放頂煤液壓支架就是在掩護(hù)梁或者尾梁上設(shè)計一個可伸縮的插板用來控制放煤，也就是放煤口，而在底座上配套雙輸送機(jī)，一個用來輸送采煤機(jī)的開采運(yùn)煤，一個用來輸送插板的放煤運(yùn)煤。按四連桿機(jī)構(gòu)的位置不同，可以將其分為中四連桿和后四連桿低位放頂煤液壓支架。其特點(diǎn)如下：（1）中四連桿低位放頂煤液壓支架中四連桿結(jié)構(gòu)就是四連桿與頂梁連接，設(shè)計一個千斤頂控制掩護(hù)梁擺動。其特點(diǎn)是工作空間大、垂直方向的穩(wěn)定性提高、放煤口大且放煤位置低、煤塵較小、回收率較大。但是這類支架的相對穩(wěn)定性比較低，承受側(cè)向力的能力比較差。（b）后四連桿低位放頂煤液壓支架2這類支架架型與四柱式支撐掩護(hù)式液壓支架比較類似如圖 1-2 所示，前連桿用 Y型，后連桿用 I 型，四連桿與掩護(hù)梁連接，其放煤口的選擇是在掩護(hù)梁上鉸接一個尾梁，尾梁上設(shè)計一個可以伸縮的插板用來控制放煤，既為放煤口。其特點(diǎn)不僅擁有前四連桿的大部分優(yōu)點(diǎn)以外，還具備承載能力好，控制方便，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。1—立柱 2—底座 3—頂梁 4—掩護(hù)梁 5—伸縮放煤板 6—尾梁7—前四連桿 8—后四連桿 9—尾梁千斤頂 10—放煤板千斤頂圖 1-1 低位放頂煤液壓支架組成示意圖Fig 1-1 Low Caving hydraulic support consisting of a schematic1.2 液壓支架的工作原理 PO1293456178201-頂梁；2-立柱；3-底座；4-推移千斤頂；5-安全閥；6-液控單向閥；7、8-操縱閥；9-輸送機(jī)；10-乳化液泵；11-主供液管；12-主回液管圖1-2 液壓支架基本工作原理圖Fig1-2 The basic operating principle of hydraulic support升柱：將操縱閥 8 置于升柱位置，高壓液體經(jīng)過操縱閥 8 與單向閥 6 進(jìn)入立柱 23的下缸，使得上缸回液，活塞向上移動使得支架升起支撐頂板。降柱：將操縱閥 8 置于降柱位置，高壓液體經(jīng)過操縱閥 8 進(jìn)入立柱 2 的上缸，使得下缸回液，活塞縮回使得支架下降脫離頂板。推移：首先讓支架空載下降，然后將操縱閥 7 置于移架位置，高壓液體流入千斤頂 4 的前缸使其壓力上升，活塞桿不動，缸體移動使得支架前移，而推溜時與其相反。1.3 低位放頂煤液壓支架適的適用條件（1）煤需要三個月以上的自燃發(fā)火期，在煤自燃之前完成一個采面的開采并創(chuàng)造隔絕密封環(huán)境。（2）煤層節(jié)理要發(fā)育，易破碎冒落，便于放煤。（3）頂板條件應(yīng)為“破碎頂板”或“中等穩(wěn)定頂板” 。（4）煤層傾角應(yīng)小于 150。（6）綜采工作面的長度以一般在 80 至 100m 之間。（7）煤層厚度在 8 至 12m 時，可以選用低位放頂煤液壓支架中的支撐掩護(hù)式。1.4 設(shè)計任務(wù)本次設(shè)計的是低位放頂煤液壓支架總體設(shè)計，既對低位放頂煤液壓支架的整體結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計計算，以及各主要部件的選擇、受力分析和強(qiáng)度校核。本次設(shè)計參數(shù)如下：頂板條件：老頂 Ⅲ級直接頂 2 類最大采高：3 m最小采高：2.5 m工作阻力：15000kN適應(yīng)煤層傾角： dnmLd92375?所以，底座呈梯形比壓分布 ad MPbLnFq 128.41402975)6(14)64(321 ????? adbnq 139.1402975)756(134)6(215 ??????3.4 液壓支架的強(qiáng)度計算液壓支架的頂梁、底座等部件都屬于箱體式焊接結(jié)構(gòu)件，它們的強(qiáng)度都取決于液壓支架工作阻力和鋼板及焊接的許用應(yīng)力。為了保證它們具有足夠的強(qiáng)度，就必須根據(jù)力學(xué)原理進(jìn)行強(qiáng)度校核。333.4.1 強(qiáng)度條件下面簡單介紹我國液壓支架強(qiáng)度計算中的強(qiáng)度條件：1 強(qiáng)度校核均以材料的屈服極限 計算安全系數(shù)。s2 結(jié)構(gòu)件、銷軸、活塞桿的屈服極限及強(qiáng)度條件：（1）各結(jié)構(gòu)件通常采用 15MnVN 等普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，并由具有保證厚度的鋼板焊接而成，按手冊中的屈服極限取值。（2）主要銷軸均采用 CrMo 或 40Cr 等合金結(jié)構(gòu)鋼，按手冊中的屈服極限取值。（3）活塞桿均采用 45 號鋼，取屈服極限 。MPas=367.2（4）結(jié)構(gòu)件、銷軸和活塞桿的強(qiáng)度條件為：（3－23）max[]sn=3式中—危險斷面計算出的最大應(yīng)力，MPa；smax—許用安全系數(shù)。[]n3 缸體材料采用 27SiMn 無縫鋼管，取抗拉強(qiáng)度 ，強(qiáng)度條件為：MPas=102b[]bns=3（3－24）式中—缸體許用應(yīng)力，MPa；s[]—許用安全系數(shù)，取 3.5～4。n4 焊條抗拉強(qiáng)度取 ，其強(qiáng)度條件為：MPas=561b[]bn3（3－25）式中 —計算出的焊縫許用應(yīng)力；s—按焊條類型來定。b345 許用擠壓應(yīng)力按下式計算：s=[]0.75cs（3－26）6 安全系數(shù)安全系數(shù)如表 3－5 所示表 3－5 安全系數(shù)表Tab 3-5 Safety factor table安全系數(shù) 前梁 頂梁 底座 掩護(hù)梁 前連桿 后連桿[]n1.1 1.1 1.1 1.3 1.3 1.3安全系數(shù) 主要軸 缸體 焊縫 活塞桿[]n1.3 3.3～4 3.3～4 >1.43.4.2 主頂梁強(qiáng)度校核按理論支護(hù)阻力在主頂梁的最危險截面處，對主頂梁進(jìn)行校核。主頂梁的強(qiáng)度校核步驟如下：1.畫出主頂梁受力圖、剪力圖和彎矩圖，如圖 3-9 所示2.求各點(diǎn)的剪力和彎矩 KNyxKNPKNF Pyx bbbybxn ayaxkykxaa 659,283,49,87,1063 ,4981,43.2.1224 ???? ?????（1） 剪力：（從右向左取，向上力為負(fù)，向下力為正） 。對各點(diǎn)左右剪力計算如下：A 點(diǎn)： 659bQy??左B 點(diǎn)： 46598BAbyBQKNP??? ?? ??? ?右 左左 右35C 點(diǎn)： 56810349CBncQKNF??? ?? ???? ?右 左左 右D 點(diǎn)： -8526DayP??右 左左 右E 點(diǎn)：263.1.kyKNQ??? ?? ?? ????? ?E右 左左 右F 點(diǎn)： -2.60a????F右 左左 右（2）彎矩：從 A 點(diǎn)向 C 點(diǎn)取矩（從右向左取，逆時針為正）A 點(diǎn)： 230835bMxNm?????左B 點(diǎn)： y62065912480147BAbxP??????? ?? ?? ?右 左左 右C 點(diǎn)： 85373529bbyCCPNm???右 左 左 右從 F 點(diǎn)向 D 點(diǎn)取矩（從左向右取，順時針為正）F 點(diǎn)： 16840aMx???右E 點(diǎn)： a253y92531.40797253kxPNm? ????????? ?? ???? ?E左 F右右 左D 點(diǎn)： 408285254360146akyDFaxDP???? ?? ?左 右右 左36圖 3-9 主頂梁受力圖、剪力圖和彎矩圖Fig 3-9 By trying the main roof beam, shear and bending moment diagram所以危險截面為 C-C 截面最大彎矩 max31529MN??3.按彎曲應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核由計算得知，按彎壓聯(lián)合作用計算，不如按最大彎曲應(yīng)力計算應(yīng)力大。為安全計，在 C-C 截面（如圖 3-12）采用最大彎曲應(yīng)力進(jìn)行校核。計算截面積 及截面形心至 A-A 面的距離 。Fy首先對每塊鋼板編號，把位置狀態(tài)相同和截面積相同的鋼板編成 1 個號，再計算截面積 ，最后計算截面形心距t tY)m(250384221=×=′LF)(y )(622′37)m(402321=+=Xy′圖 3－10 C-C 截面Fig 3-10 C-C-section )m(3402154253=×=XHF )(5.173123 =++y()[]()[]2300522314 ×=×= )m(4612XHXy )(76460235LF )(3015032312 =+×=+=y()[]()[])m(6252416× XHFm(304=y)(602217L )(51042385035142 =+×=+ XHXy )m(2032548×=LF )m(475203825418 =+×=+X HXy38)m(201259=×=XLF)(7y)(52310Hm800210 =+=Xy則：∑ /∑yiFi 10987654321 y FyFy yy ?／ =204 mm）1098765每個零件中心到截面形心的距離 為：ia－ ＝204－15=189 （mm）y=11－ ＝204－40=164 （mm）22－ ＝204－177.5=26.5 （mm）ya 33－ ＝204－300=－96 （mm）=44－ ＝204－300=－96 （mm）y55－ ＝204－300=－96 （mm）a66－ ＝204－510= －306 （mm）y=77－ ＝204－475=－271 （mm） 88－ ＝204－510=－306 （mm）ya99－ ＝204－280= －76 （mm）=1010計算截面中心主慣性矩 ziJ矩形截面的慣性矩為：39123bhJzc?式中—截面寬度；b—截面高度。h計算每個零件對截面形心的慣性矩 ：ziJ(mm4)9025182304122123 =×+=+=FaxLJz(mm4)1736)4(623232z′(mm4)806)5.(10414 233353 =×+×=+=FaHJz′(mm4)() 21359)96(62234234 X z′(mm4)6070)(101235355 =×+×=+×=FaLJz′(mm4)() 798515)96(54622326346XHz′(mm4)1800)(101237347 =×+×=+= FaLJz′(mm4)9723)7(24223823548z′(mm4)1860)6(1012392359 =×+×=+=FaLJz′(mm4)7250)7(5223102310 Hz′ 1098765431 Zzzzzzz JJJJ ????＝3906609560 (mm 4)40計算彎曲應(yīng)力： ??azz MP yhJyJM2630453390612)(maxaxmax ?????計算安全系數(shù)： 7.12634max?sn對比安全系數(shù)表 5-1，> =1.1n][所以主頂梁強(qiáng)度合格。3.4.3 底座強(qiáng)度校核1.畫出底座受力圖、剪力圖和彎矩圖，如圖 3-11 所示2.求各點(diǎn)的剪力和彎矩 KNRFKNRRPPKNyx bybxaa 2176,9513,2643,7.2834 ,49879161 ?????（1） 剪力：（從右向左取，向上力為負(fù)，向下力為正） 。對各點(diǎn)左右剪力計算如下：A 點(diǎn)： 2176Q?左B 點(diǎn)： 21769533BABQKNF?? ?? ??????? ?右 左左 右C 點(diǎn)： 12647980CByccR?右 左左 右D 點(diǎn)： 4980491DCbyQKNP??? ?? ???? ?右 左左 右E 點(diǎn)： 1ayDE右 左左 右（2）彎矩：從 A 點(diǎn)向 C 點(diǎn)取矩（從右向左取，逆時針為正）41A 點(diǎn)： 0AM?左B 點(diǎn)： 2591765034BBRNm?????? ?? ?? ?右 左 右C 點(diǎn)： 2163291523645-4583.7-=-04.CxCFN???????????右左 右從 E 點(diǎn)向 D 取矩（從左向右取，順時針為正） PaxyPbyxR1xF＇ W＇ R2R2F＇＇ WR1xyPbxayPx2176KN-4981KN-980KN-37KN139520Nm-84-90436.5Nm-23165Nm-0314Nm382圖 3-11 底座受力圖、剪力圖和彎矩圖Fig 3-11 Base by trying, shear and bending moment diagramE 點(diǎn)： 32043619520axEMPN????右D 點(diǎn)： 7978381043725ybxD Nm???????? ?? ??? ?左 右右 左所以危險截面為 C-C 截面最大彎矩 max90436.5Nm??42圖 3－12 C-C 截面Fig 3-12 C-C-section )m(136028221=×=′LF)(0Xy )m(93108214.360821 222 =× R Hà)m(12122 =×=Xy()[] )(2760346023 ×HF′(502y )(721234 =×=′m4036244 Hy則：∑ /∑=yiFi= ／ =150 4321yy4321F（mm）43每個零件中心到截面形心的距離 為：ia－ ＝150－10=145 （mm）y=11－ ＝150－120=30 （mm）22－ ＝ 150－250=－100 （mm）ya ?33－ ＝150－420=－270 （mm）=44計算截面中心主慣性矩 ,矩形截面的慣性矩為：ziJ123bhzc式中—截面寬度；b—截面高度。h計算每個零件對截面形心的慣性矩 ：ziJ(mm4)28613045120681223123 ????????FaxLJz() 9310)(4.64 2232 ×+×=+= aD Hz à′(mm4)3796?(mm4)( 27806)10(231223233 =×+×=+=FaXJz′(mm4)57)(10434 Hz′=1327733332(mm4)4321zzzz JJ+=計算彎曲應(yīng)力：(MPa)??23815013275.906)(32maxaxmax ????? yhJMyJzz?計算安全系數(shù)：449.1238450max??sn對比安全系數(shù)表 3-5，> =1.1 所以底座強(qiáng)度合格。n][3.4.4 掩護(hù)梁的強(qiáng)度校核掩護(hù)梁的受力如圖 3－13 所示。 obθY′ α2R13Rh8Xb′L7圖 3-13 掩護(hù)梁受力分析Fig 3-13 Shield Beam Stress Analysis把所有力向掩護(hù)梁上投影則成圖 3－14。 0P8x'L1yF6x'5yax'2圖 3－14 掩護(hù)梁投影圖Fig3-14 Shield Beam ProjectionKNyb 305cos6950cos1 ???x1822845KNRx 18250cos7.283450cos1 ???y 696cscs002?1.畫出頂梁受力圖、剪力圖和彎矩圖，如圖 3－15 所示b1＇x＇ R1y＇x＇ 2＇-139KN159723Nm21645Nm30K圖 3-15 底座受力圖、剪力圖和彎矩圖Fig 3-15 Base by trying, shear and bending moment diagram2.求各點(diǎn)的剪力和彎矩 KNRKNRyKNx yxbb 2176,2643,7.2834,659,283 11 ??????（1） 剪力：（從右向左取，向上力為負(fù)，向下力為正）A 點(diǎn)： Q32??左B 點(diǎn)： ??????????KNRByBA301961右左 左右C 點(diǎn)： ??301bcCQ右左 左右（2）彎矩：從 A 點(diǎn)向 D 點(diǎn)取矩（從右向左取，逆時針為正）A 點(diǎn)： ?左M46B 點(diǎn)： ???????????mNMBB216453297R1542右左右C 點(diǎn)： ???CyC978032右左右所以危險截面為 B-B 截面最大彎矩 ??N216453max 02438圖 3－16 B-B 截面Fig 3-16 B-B sectional)m(280142=×F)y([])(61459722 × )(30=y([])m(7223×F)(5297y360124=)(970 ym5225×F)(3y=則：∑ /∑iFi= ／ =335mm54321 y Fyy 54321 F47每個零件中心到截面形心的距離 為：ia－ ＝335－10=325 （mm）y=11－ ＝335－305=30 （mm）22－ ＝335－305=30 （mm）ya 33－ ＝335－690=－355 （mm）=44－ ＝335－350=－15 （mm）y 55計算截面中心主慣性矩 ziJ矩形截面的慣性矩為： 123bhJzc=式中—截面寬度；b—截面高度。h計算每個零件對截面形心的慣性矩 ：ziJ(mm4)295830325104=×+=zJ(mm4)()619722 z 07(mm4)73010423 =+×=Jz(mm4)46503529234z(mm4)8917070235 =+×=zJ=7699079707(mm4)54321zzzz J計算彎曲應(yīng)力：48σ (MPa)103)57(769012453maxmax ??? yJMz計算安全系數(shù)： maxsn??4.1035對比安全系數(shù)表 3-5，> =1.3n][所以掩護(hù)梁強(qiáng)度合格。4 液壓支架的液壓系統(tǒng)支架的液壓傳動系統(tǒng)也是液壓支架重要的部分，它的設(shè)計與研究能夠使得支架的動作快速、便捷、以及安全運(yùn)行。在支架的傳動系統(tǒng)設(shè)計上，應(yīng)該考慮沒有爆炸危險，49而且不要影響煤塵的清理空間，同時還要能夠傳遞較大的能量和承載較大的載荷。液壓系統(tǒng)的動力源是乳化泵液，配合各種執(zhí)行元件、控制元件和回路一同來完成各種動作和實現(xiàn)各種作業(yè)。液壓系統(tǒng)的每個回路相對獨(dú)立，這樣就使得檢修維護(hù)比較方便，如果有支架發(fā)生故障，關(guān)閉閥體即可，不會影響別的支架作業(yè)，這樣使得效率大大提高，滿足經(jīng)濟(jì)效率要求。支架液壓原理圖如圖 4-1 所示：圖 4-1 液壓支架液壓原理圖Fig 4-1 hydraulic support hydraulic schematics本支架的液壓系統(tǒng)，由乳化液泵站，主進(jìn)，主回液膠管，各種液壓元件，立柱及各種千斤頂?shù)冉M成。液壓系統(tǒng)原理：本支架操作方式采用鄰架操作控制，使用快速接頭拆裝方便，性能可靠。其中立柱系統(tǒng)采用多柱控制回路，而千斤頂系統(tǒng)由于安裝位置與作用各不相同，所以選用的系統(tǒng)形式具體分析。在使用乳化液時應(yīng)該注意定期檢查其濃度，濃度對成本液壓元件的影響比較大，同時還應(yīng)防止乳化液被污染，應(yīng)該定期的進(jìn)行清理，最后還要注意防凍，其凝固點(diǎn)比較低，所以要引起重視。5 結(jié)論低位放頂煤液壓支架在采煤工藝中已經(jīng)得到普遍的使用，它對推動采煤工藝的發(fā)展起到了一定的影響，其特點(diǎn)比較顯著，而且工作效率與經(jīng)濟(jì)效率上也比較優(yōu)越，此50類支架生產(chǎn)以來就一直收到用戶的親賴。本次設(shè)計的專題是低位放頂煤液壓支架總體設(shè)計，在設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)目前液壓支架的設(shè)計已經(jīng)成為系列化，架型結(jié)構(gòu)基本相似，而且沒有什么特別突出的特點(diǎn)。在新型的架型結(jié)構(gòu)研發(fā)上，處于緩慢進(jìn)行。低位放頂煤液壓支架古典形式是前四連桿結(jié)構(gòu)，在這次設(shè)計中，我做一些調(diào)整與探索，采用支掩式為基本架型，加強(qiáng)四連桿的連接，后部輸送機(jī)與推移千斤頂之間添加短推桿。此次調(diào)整增加了支架的強(qiáng)度，減少對支架的損壞；后部輸送空間增大并且破煤能力增強(qiáng)，但是支架的重量有所增加。本次設(shè)計還存在許多不足之處，在材料的選取上明顯不到位，由于資歷的淺顯與知識儲量的不足，在有限元分析與優(yōu)化上有著明顯的欠缺。51致謝本次設(shè)計是在曹艷麗老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的。曹老師態(tài)度和藹、學(xué)識淵博、有問必答，而且比較細(xì)心。在設(shè)計過程中，老師督促我們認(rèn)真的完成設(shè)計，不厭其煩的答疑解惑，嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的治學(xué)態(tài)度不僅促使我更加認(rèn)真地對待畢業(yè)設(shè)計，同時對我以后的工作態(tài)度也有積極影響。值此畢業(yè)設(shè)計完成之際，謹(jǐn)向曹老師表以衷心的感謝，并致以崇高的敬意！在畢業(yè)來臨之際，衷心的感謝學(xué)校的培養(yǎng)，任課老師的教導(dǎo)。最后，非常感謝各位老師評閱本次設(shè)計，由于作者水平有限，在進(jìn)行設(shè)計的過程當(dāng)中，難免有疏漏甚至錯誤之處，懇請各位老師批評指正。參考文獻(xiàn)[1]陳慶祿，朱銀昌.煤礦液壓支架設(shè)計·監(jiān)測·試驗·使用與維修[M].內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古科學(xué)技術(shù)出版社，1999.[2]丁紹南.液壓支架設(shè)計[M].北京：世界圖書出版公司，1992.[3]趙宏珠.綜采面礦壓與液壓支架設(shè)計[M]. 中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1987. [4]趙利安.采煤概論[M].江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.52[5]馬新民.礦山機(jī)械[M].第二版.江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.[6]將國安、郭福軍、羅太炎.液壓支架[M].山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1980.[7]陶馳東.采掘機(jī)械[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1985.[8]王慧.液壓與氣壓傳動[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2011.[9]劉玉文.放頂煤液壓支架及其設(shè)計參數(shù)的選擇[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，1983， （07）：16-21+61.[10]王洪林.放頂煤液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r[J].煤炭技術(shù)，2007， （01）：11-12.[11]楊振復(fù),羅恩波.放頂煤開采技術(shù)與放頂煤液壓支架[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1995.[12]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004.[13]張家鑒.液壓支架[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1985.[14]謝錫純.礦山機(jī)械與設(shè)備[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.[15]Gonzalez Nicieza, Menendez Diaz. Analysis of support by hydraulic props in a lonfwal lworking [J].International Journal of Coal Geology, 2008 ,74(1): 12-16.[16]Maloszewski. Hydraulic support design for mine coal[J].Internationnal Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. 1980,17(4):70-71.附錄 A液壓支架的最優(yōu)化設(shè)計摘 要本文介紹了從兩組不同參數(shù)的采礦工程所使用的液壓支架中選優(yōu)的流程。這種流程建立在一定的數(shù)學(xué)模型之上。53第一步，尋找四連桿機(jī)構(gòu)的最理想的結(jié)構(gòu)參數(shù)以便確保支架的理想的運(yùn)動軌跡有最小的橫向位移。第二步，計算出四連桿有最理想的參數(shù)時的最大誤差，以便得出最理想的、最滿意的液壓支架。關(guān)鍵詞：四連桿機(jī)構(gòu)； 優(yōu)化設(shè)計； 精確設(shè)計； 模糊設(shè)計； 誤差 1.前言設(shè)計者的目的時尋找機(jī)械系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計。導(dǎo)致的結(jié)果是一個系統(tǒng)所選擇的參數(shù)是最優(yōu)的。一個數(shù)學(xué)函數(shù)伴隨著一個合適的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的出現(xiàn)而出現(xiàn)。當(dāng)然這數(shù)學(xué)函數(shù)建立在這種類型的系統(tǒng)上。有了這種數(shù)學(xué)函數(shù)模型，加上一臺好的計算機(jī)的支持，一定能找出系統(tǒng)最優(yōu)的參數(shù)。Harl 描述的液壓支架是斯洛文尼亞的 Velenje 礦場的采煤設(shè)備的一個組成部分，它用來支護(hù)采煤工作面的巷道。它由兩組四連桿機(jī)構(gòu)組成，如圖 2 所示.四連桿機(jī)構(gòu)AEDB 控制絞結(jié)點(diǎn) C 的運(yùn)動軌跡，四連桿機(jī)構(gòu) FEDG 通過液壓泵來驅(qū)動液壓支架。圖 2 中，支架的運(yùn)動，確切的說，支架上絞結(jié)點(diǎn) C 點(diǎn)豎向的雙紐線的運(yùn)動軌跡要求橫向位移最小。如果不是這種情況，液壓支架將不能很好的工作，因為支架工作在運(yùn)動的地層上。圖 2 液壓支架實驗室測試了一液壓支架的原型。支架表現(xiàn)出大的雙紐線位移，這種雙紐線位移的方式回見少支架的承受能力。因此，重新設(shè)計很有必要。如果允許的話，這會減少支架的承受能力。因此，重新設(shè)計很有必要。如果允許的話，這種設(shè)計還可以在最少的成本上下文章。它能決定去怎樣尋找最主要的54圖 2 兩四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型 AEDB 的最有問題的參數(shù) 。否則的話這將有必要在最421,a小的機(jī)構(gòu) AEDB 改變這種設(shè)計方案。上面所羅列出的所有問題的解決方案將告訴我們關(guān)于最理想的液壓支架的答案。真正的答案將是不同的，因為系統(tǒng)有各種不同的參數(shù)的誤差，那就是為什么在數(shù)學(xué)模型的幫助下，參數(shù) 允許的最大的誤差將被計算出來。421,a2.液壓支架的確定性模型首先，有必要進(jìn)一步研究適當(dāng)?shù)囊簤褐Ъ艿臋C(jī)械模型。它有可能建立在下面所列假設(shè)之上：（1）連接體是剛性的，（2）單個獨(dú)立的連接體的運(yùn)動是相對緩慢的.液壓支架是只有一個方向自由度的機(jī)械裝置。它的運(yùn)動學(xué)規(guī)律可以通過同步的兩個四連桿機(jī)構(gòu) FEDG 和 AEDB 的運(yùn)動來模擬。最主要的四連桿機(jī)構(gòu)對液壓支架的運(yùn)動規(guī)律有決定性的影響。機(jī)構(gòu) 2 只是被用來通過液壓泵來驅(qū)動液壓支架。絞結(jié)點(diǎn) C 的運(yùn)動軌跡 L 可以很好地來描述液壓支架的運(yùn)動規(guī)律。因此，設(shè)計任務(wù)就是通過使點(diǎn) C的軌跡盡可能地接近軌跡 K 來找到機(jī)構(gòu) 1 的最理想的連接長度值。四連桿機(jī)構(gòu) 1 的綜合可以通過 Rao 和 Dukkipati 給出運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)方程式的幫助來完成。在水壓機(jī)等液壓元件中，空穴或氣穴意味著，在低壓區(qū)液壓液體會出有空腔或氣泡形成以及崩潰在高壓地區(qū)，這將導(dǎo)致噪聲，振動，這將會降低效率。空蝕對泵的使用是極為不利的，55這是因為倒塌形成的沖擊波可能像炸彈一樣足以損壞元件。當(dāng)其壓力過低或溫度過高時，液壓油會蒸發(fā)。在實踐中，許多方法大多用于處理這些問題，比如：（1）提高油箱中的液位高度，（2 油箱加壓，（3）提高泵的進(jìn)口壓力，（4）降低泵內(nèi)流體的溫度，（5）特意設(shè)計的柱塞泵本身，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在液壓機(jī)設(shè)計中的氣蝕現(xiàn)象，許多研究成果已取得一定的成果。在柱塞泵中，氣蝕主要可以分為兩種類型：一是與困油現(xiàn)象有關(guān)（這種現(xiàn)象可通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計配流盤來阻止困油現(xiàn)象的發(fā)生）和所觀察到的層上收縮或擴(kuò)大后的流動通道(由于旋轉(zhuǎn)設(shè)計所造成的)。在這項研究中處理氣蝕和測量氣缸壓力之間的關(guān)系。Edge and Darling 報道了關(guān)于軸向柱塞泵內(nèi)的氣缸壓力的實驗研究。其中包括流體勢效應(yīng)和氣蝕在氣缸內(nèi)高速度和高負(fù)荷條件的預(yù)測。另一項研究概述了液壓流體影響進(jìn)氣條件和汽蝕潛力的觀點(diǎn)。它表明,物理屬性(如蒸汽壓力、粘度、密度和體積彈性模量)對適當(dāng)?shù)卦u估影響潤滑和氣蝕是至關(guān)重要的。一個相似的氣蝕模型在熱力學(xué)性質(zhì)液體和蒸汽基礎(chǔ)上的用來理解了基本的物理現(xiàn)象的質(zhì)量流量減少和波動產(chǎn)生影響的液壓工具和噴射系統(tǒng)。Dular et al 開發(fā)了一套專業(yè)系統(tǒng)用它來監(jiān)測和控制的液壓機(jī)械和調(diào)查氣蝕的可能性通過使用運(yùn)用計算流體動力學(xué)(CFD)工具。通過一個簡單的單翼配置在一個空化隧道，氣蝕侵蝕作用已經(jīng)被測量和驗證。它假定了嚴(yán)重侵蝕經(jīng)常是由于一個主要的空穴飛轉(zhuǎn)的漩渦重復(fù)的崩潰所產(chǎn)生的。然后,在汽蝕強(qiáng)度通過一套簡單流參數(shù)可能擴(kuò)大: 上游速度 ,空腔長度和壓力。一個新的空蝕裝置,稱為漩渦汽蝕生成器,介紹了各種侵蝕情況。更多的先前的研究已經(jīng)被集中在閥板的設(shè)計,在軸向柱塞泵中活塞和泵壓動力學(xué)與空穴現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)?？刂企w積的方法和瞬時流(泄漏)正在深刻地研究中。Berta et al 采用有限體積的概念發(fā)展了一個數(shù)學(xué)模型，壓力平衡槽的形式已經(jīng)被效仿和氣態(tài)的汽蝕被認(rèn)為是在一個簡化的方式。一種改進(jìn)的模型已經(jīng)被提出且實驗驗證了其結(jié)果。該模型可以分析氣缸壓力和流量的漣漪影響壓力平衡槽的設(shè)計。四種不同的數(shù)值模型的重點(diǎn)是液壓液體的特點(diǎn),考慮到空穴以不同的方法協(xié)助減少流量振蕩。柱塞泵發(fā)展的經(jīng)驗表明,優(yōu)化的空穴現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)包括下列問題: 發(fā)生氣蝕和空氣釋放、泵聲學(xué)引起的噪聲誘導(dǎo)、最大振幅的壓力波動,轉(zhuǎn)動力矩進(jìn)展等。然而,這項研究的目的是修改配流盤的設(shè)計來防止氣蝕造成侵蝕蒸汽或空氣泡沫崩潰的墻壁上的軸向泵組件。與文學(xué)研究相反，這項研究主要集中在配流盤的幾何形狀和氣蝕分析之間的關(guān)系的發(fā)展。此優(yōu)化方法應(yīng)用于分析的壓力脈沖與活塞孔內(nèi)飽和蒸汽壓。圖 3 描述了一般的情況。56圖 3 機(jī)械運(yùn)動一般情況點(diǎn) C 的軌跡 L 的方程式將在同一框架下被打印出來。點(diǎn) C 的相對應(yīng)的坐標(biāo) x 和 y隨著四連桿機(jī)構(gòu)的獨(dú)有的參數(shù) … 一起被打印出來。,21a6點(diǎn) B 和 D 的坐標(biāo)分別是xB=x - cos (1)5a?yB=y - sin (2)xD=x - cos( ) (3)6??yD=y - sin( ) (4)a?參數(shù) … 也彼此相關(guān),216xB2 +yB2= (5)(xD-α 1)2+ yD2=