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（图纸+论文）中厚煤层掩护式液压支架的设计（全套完整）

的校核，加深对专业基础课理论力学和材料力学及专业课机械设计相关内容的巩固和理解。同样通过对液压支架的设计，能够更好的认识国内外液压支架的发展趋势和发现目前煤矿液压支架主要存在的问题，从而为以后更深认的了解和设计液压支架打下良好的基础。通过自己独立地完成指定的课程设计任务，提高理论联系实际分析问题和解决问题的能力，学会查阅参考书和工具书的方法，提高编写技术文件的能力，进步加强设计计算和制图等基本技能的训练，为毕业后成为名出色的机械工程师打好基础。现代社会对人才提出了更高的要求，作为名当代大学毕业生，不仅打好坚实的专业知识，还应具备工程技术人才应有的综合素质。为了适应这发展趋势，我们应立足变传统的僵化的单纯的毕业设计为培养主动学习提高创新能力树立团结协作精神强化计算机运用等多维兼容性毕业设计同时通过完成毕业设计，锻炼学生解决实际工程问题的能力在整个毕业设计的过程中，以我们的主动学习为主，教师适时指导为辅将素质教育也毕业设计教学相融合，从根本上提高毕业设计的质量和水平。液压支架基本理论分析.液压支架的工作原理液压支架在工作过程中，不仅要可靠的支撑顶板，维护定的安全工作空间，而且要随工作面的推进，进行移架和推移输送机。因此，支架要实现升降推移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压液体，通过工作面性质不同的几个液压缸来完成的，如图.所示。图.液压支架工作原理顶梁立柱推移千斤顶安全阀单向筏操纵阀支架升降当操作阀处于升柱位置时，从乳化液泵站来得高压液体通过操纵阀液控单向阀进入立柱的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撑紧顶板。当操纵阀处于降柱位置时，工作液体进入立柱的上腔，同时打开液控单向阀，立柱下腔回液，支架下降。支架推移支架的前移和推移输送机是通过操纵阀和推移千斤顶来进行的。移架时，先使支架卸载下降，再把操纵阀置于移架位置，从乳化液泵站来的高压液体进入推移千斤顶的前腔即活塞杆腔，后腔即活塞腔回液。这时，支架以输送机为支点前移。移架结束后，再把支架升起，使支架撑紧顶板。若将操纵阀置于推溜位置，高压液体进入推移千斤顶后腔即活塞腔，前腔即活塞杆腔回液，这时输送机以支架为支点被推向煤壁。支架承载过程支架的承载过程是指支架与顶板之间相互力学作用的过程，它包括初撑承载增阻和恒阻三个阶段。初撑阶段在升架过程中，当支架的顶梁接触顶板，直到立柱下腔的液体压力逐渐上升到泵站工作压力时，停止供液，液控单向阀立即关闭，这过程为支架的初撑阶段。此时支架对顶板的支撑力为初撑力。.液压系统的设计方法根据液压系统的架型和结构设计，确定立柱和千斤顶数目，并拟定液压系统。带压移架回路如图.所示。在立柱控制阀前面装设个由移架液路控制的支撑保持阀和个与立柱活塞杆腔液路相通的截流阀，可时支架带压移架，设计时应考虑在移架时，支架对顶板的支撑力应大于。图.带压移架回路输送机支架推移千斤顶立柱安全阀液控单向阀制成保持阀节流阀.千斤顶系统千斤顶系统包括前梁平衡侧推推移护帮防倒防滑和调架千斤顶。这类千斤顶控制系统般由油缸上加些必要的液压阀构成。常用的千斤顶控制回路有如下形式.侧推调架防倒系统图.为单作用式，图.为双作用式。图.单作用式图.双作用式.推移千斤顶系统推移千斤顶系统如下图所示。为单向锁紧回路，为差动回路，为千斤顶定压回路，用于辅助移架千斤顶的推力限制在定范围，在该千斤顶的活塞腔侧液路上增设个定压开关阀。当操纵操纵阀时，压力液经分流阀后分成两路路去推移千斤顶，另路经定压开关阀去辅助移架千斤顶。当液压力超过定压关闭阀的调整压力时，该阀关闭，切断液路，保证辅助移架千斤顶的推力不超过调定值。.平衡千斤顶系统平衡千斤顶系统般用双向锁紧限压回路图.所示。图.双向锁紧限压回路.活动侧护板控制方式弹簧机构式。其优点式结构简单，不需要液压元件，但功能较差，不具备调架性能，适应煤层倾角很小的工作面。弹簧与液压无闭锁混合系统。这种方式除弹簧机构外，需装备个千斤顶及其操纵系统。与第种方式相比，增加了设备费用，在功能方面并未获得显著的改善。但目前我国煤矿大量的支架式采用这种控制方式的活动侧护板。弹簧与液压闭锁系统混合式。与第二种无闭锁系统比较，只是控制阀的功能不同，并增加了个安全阀，使设备费用并不会显著增加，却获得了较好的防倒防矸和调架的性能。全液压控制系统。这种系统在结构方面取消了弹簧，增加了条低压供液系统和压力顺序阀，使活动侧护板具备了良好的性能，还可简化顶梁和掩护梁的结构。根据支架的工作原理，做出液压系统如下图.所示图.液压系统图立柱推移千斤顶护帮千斤顶前梁千斤顶平衡千斤顶顶梁侧推千斤顶掩护梁侧推千斤顶后连杆侧推千斤顶调整千斤顶.乳化液泵站系统乳化液泵站乳化液泵站是采煤工作面文护设备及推移装置的动力源。主要由乳化液泵组乳化液箔组组成，还包括必要的控制保护监视等元件及联接管路。泵站的布设分为固定式和移动式两种。供液的方式为单工作面供掖和集中对多个工作面供液。表.泵站供液方式方式布设地点与配置供给地点与输送固定式泵站集中供液在采区或矿井硐室中，配置多台泵组和大容量液箱通过大管径金属管道向去全采区或矿井的各个采煤工作面供液单供液在工作面顺槽端部硐室内，配两台泵组和台乳化液箱组通过大管径硬管或高压软管向本工作面供液移动式泵站单供液在距采煤面的顺槽内布设两台泵组，台箱组，随工作面的推进而移动，也可安装于动力列车上通过高压软管于工作面主供液管连接供液泵站主要多数应满足采煤工作面供液需要，同时要有合理的管路和阀类配套。泵站公称压力取决于立柱初撑压力和杏千斤顶的作压力。在此基础上考虑定的富裕系数，以补偿系统沿程的压力损失。泵站的液箱容积应能保证系统正常循环时液体的充分沉淀和排气，洒温不要超出，能容纳由于顶板下沉等原因回流的液体。胜液箱容积不少于泵公称流量的倍。为了验证泵站系统组配的合理性，可用液压支架液压系统优化程序进行检验。泵站液压系统乳化液泵站系统应符合以下基本要求系统及其元件应能满足工作面支护设备和推移设备的要求。控制系统中，应配有各自独立的两台泵组。应有完善的过滤装置及磁过滤。必须有两级压刀保护装置。固定泵站应有失压保护。应设有压力指示。应有消除系统脉动和补能的蓄能器。由于工作面支架的立柱和千斤顶所需要的压力不同，就需要泵站共给不同的压力液。般情况下，立柱要达到较高的初撑力，就需要高压液。要求推力较小的千斤顶，例如侧推千斤顶等就要较低的压力液。由此，本次设计选用高压低压泵液压系统工作面同时需要高压和低压时，可以设置套高压泵，套低压泵，组成整套乳化液泵站，其原理系统图表示如图.示。高低压泵可以用台电机拖动。图.泵站液压系统低压蓄能器低压单向阀低压卸载阀低压手动卸载阀低压安全阀油箱低压泵高压泵矩弯矩位置••最高位置最低位置.由表.中可知，最大弯矩发生在立柱的柱窝处。但是柱窝处专门焊接了柱窝，断面加强。危险断面在离柱窝中心处，如图.所示。该处弯矩为图.柱窝结构示意图最大弯矩处截面如图图.底座最大弯矩箱体结构图材料数据表.材料数据件号厚度钢号钢板钢板钢板形心位置计算数据列于表.中表.形心位置件号件数结构的形心位置为结构的对称轴线。其惯性距为弯曲应力故满足要求。.立柱强度校核立柱的强度校核包括立柱的稳定性验算，活柱，加长杆和缸体的强度验算。预算缸筒内径和缸壁厚度采用乳化液泵的压力为.。经以上立柱参数的计算确定缸内径为，材料为无缝钢管，。安全系数选取.，许用应力。缸壁厚度为.式中缸内压力，。我国液压支架般用无缝钢管做缸筒和立柱。考虑到缸口要车槽台阶或螺纹等，应选较厚的管壁。取壁厚为.。计算重叠长度最小导向长度为式中液压行程，根据立柱长度需要，液压行程为。考虑了活塞厚度和导向长度，取重叠长度为。为了使立柱结构简单些，立柱采用单伸缩加加长杆的结构。在计算加长杆作为伸缩活柱，因此，按双伸缩立柱计算。立柱结构尺寸表示如图.。计算数据列于表.所示.••立柱受力情况图.立柱等价受力图各段的弯矩其中各系数的计算如下，假设立柱受轴向力，没有横向力，不偏载，即。加长杆强度核算最大弯矩所在位置为由上式知道最大弯矩发生在处。最大弯矩为•加长杆内的应力由于轴向力形成的压应力和弯曲形成的弯曲应力，即加长材料选用号钢，。安全系数.故满足强度要求。活柱强度核算油缸的挠度计算式中活塞杆与导向套处的最大配合间隙，.活塞与缸体的最大配合间隙，.活塞杆头部销孔中心至最大饶度处的距离，缸底尾部销孔中心至最大饶度处的距离，缸体全部外伸时，液压缸两端销孔间的距离，活塞杆的最大推力，即立柱的工作阻力，活塞杆全部伸出时，导向套前端到活塞滑动面末端的距离液压缸的重力，立柱轴线与水平面的夹角。把以上数据代入公式中得最大弯矩所在位置为.由上式可知活柱的最大弯矩发生在处，即加长杆与活柱发生初折曲的地方。活柱的最大弯矩为•活柱内的应力为由于轴向力形成的压力和弯曲形成的弯曲应力，即活柱选用无缝钢管，。安全系数.故活柱满足强度要求。缸体强度核算最大弯矩发生的地方为由上式知道，缸体最大弯矩发生在处，即活柱与缸体发生初曲折的地方。最大弯矩为•缸体内壁三个应力为按第四强度理论进行验算，即安全系数.故缸体满足强度要求。立柱的稳定裕量验算为了简化计算，把加长杆作为活柱的部分，这样就相当与单伸缩立柱，因此，则由图.查得。图.关系图临界载荷为稳定裕量.所以立柱的稳定性符合条件。液压系统设计.液压支架的液压系统特点液压支架由不同数量的立柱合千斤顶组成，采用不同的操纵阀以实现升柱降柱移架推溜等功作。虽然支架的液压缸立柱和千斤顶种类数量很多，但其液压系统都采用多执行元件的并联系统。液压支架的液压传动，与其它机械的容积式液压传动有很大的区别，其特点加下工作液的压力高管路内的压力达，立柱内的压力达，流量大在液压系统种，采用粘度低和容量大的液体作为工作介质液压缸操纵阀，其它调节和控制装置等总的数量大高压泵台液压缸个安全阀个，还有同样数量的液控单向阀泵液压缸传动系统的换算弹性模数较低根据支架的数目改变液流的参数所有支架在结构上都有着相同的液压缸液压装置以及它们之间都有相同的连接方式相同的液压系统每节支架都重复着相同的工序，这些工序的总和构成液压支架的基本工序为了保证系统具有较高的容积效率，实现无故障作业及工作人员的安全，液压系统的元件和部件要有好的密封性和可靠性。这些特点体现了液压传动元件以及整个系统在结构上的特点，即液压支架是以单节支架为单元的，这就决定了液压系统的构成，即工作面支架和端头支架的液压系统成为液压支架的基本组成部分。此外，可以把泵站中心控制台和支架的液压管路等部分作为支架的公用液压系统。其中每个部分都具有独立的功能，在改善液压传动或者制定新的方案时，般都可以单独地加以研究。度之比值为式.代入数据得.。支架间距所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。按下式计算式.式中支架间距支架中心距每架支架顶梁总长度相邻支架或框架顶梁之间的间隙每架所包含的组架的组数或框架数，整体自移式支架。支架间距要根据支架型式来确定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的节溜槽相连，因此目前主要根据输送机溜槽每节长度及帮槽上千斤顶连结块的位置来确定，我国刮板输送机溜槽每节长度为.,千斤顶连结块位置在溜槽中长的中间，所以除节