ZY38001632型液压支架设计论文.docx
- 文档编号:26783980
- 上传时间:2023-06-22
- 格式:DOCX
- 页数:73
- 大小:666.84KB
ZY38001632型液压支架设计论文.docx
《ZY38001632型液压支架设计论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《ZY38001632型液压支架设计论文.docx(73页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
ZY38001632型液压支架设计论文
编号:
()字号
题目:
ZY3800/16/32型液压支架设计
姓名:
李广勋学号:
班级:
机电一体化08级
卒跑序#犬芋
二◦一O年九月
中国矿业大学
本科生毕业设计
姓名:
李广勋学号:
学院:
中国矿业大学徐州分院
专业:
机电一体化
设计题目:
ZY3800/16/32型液压支架设计
指导教师:
—张教授—职称:
教授
2010年9月徐州
中国矿业大学毕业设计任务书
学院:
中国矿业大学专业年级:
机电一体化08级学生姓名:
赵晓亚
任务下达日期:
2010年7月16日
毕业论文日期:
2010年7月16日至2010年9月20日
毕业论文题目:
ZY3800/16/32型液压支架设计
毕业论文主要内容和要求:
结合具体地质构造条件和煤层的厚度,使用ZY3800/16/32二柱掩护式支架,本架型应有如下特点:
(1)支架型式为:
带机械加长的两柱掩护式中厚煤层液压支
架;
(2)对支架总体结构参数优化,梁端距变化应小;顶梁前部
较薄强度、刚度应充分保证;
(3)支架的四连杆结构设计要从考虑梁端距变化量控制着手,并能与其它构件形成刚性好、强度高、稳定性好的整体结构;
(4)整体顶梁和掩护梁带单侧活动长侧护板,能实现对护顶的严密调整;
(5)封底底座,减小底座比压、增大底座刚度、强度;
(7)采用双纽线连杆机构联结掩护梁和支架底座,以增加支撑力,增强支架的稳定性。
院长签字:
指导教师签字:
中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):
仅供个人参考
成绩:
指导教师签字:
年月日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):
成绩:
评阅教师签字:
年月日
中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩
答辩情况
提出问题
回答冋题
正确
基本正确
有一般性错误
有原则性错误
没有回答
答辩委员会评语及建议成绩:
答辩委员会主任签字:
年月日
学院领导小组综合评定成绩:
学院领导小组负责人:
年月日
本设计主要针对综合机械化采煤工作面的顶底板条件,煤层厚度,煤层倾角,煤层的物理机械性质等来设计液压支架。
它与综采系统中的刮板输送机、采煤机配合使用,是综采工作面主要设备之一。
支架的形式为掩护式支架。
我研究了采煤工作面的底顶板条件、煤层厚度等煤层条件,执行了工作面支护方案,确定了液压支架的型号。
为了有效的支护和控制顶板,设计了互帮板,优化了四连杆机构,提高了支架梁前支护性能和整个支架的稳定性。
根据自己的液压支架选型,考虑设计各部件
的关系和影响架型选择的因素,例如液压支架的支撑与承载的关系,力求使支架的选型最优化;确定支架高度、支架间距、底座长度,设计计算四连杆尺寸,使其达到最优化、顶梁长度与受力过程和立柱的参数,并对顶梁、掩护梁、立柱进行强度校核,使各部件的安装处于最佳位置并有利于采煤工作,并完成架型图,进一步完成液压支架的整体结构设计。
在设计液压支架时,需要对支架进行生产试验和分析研究,确定合理的液压支架受力参数、运动参数和结构参数,以及选定液压支架最佳方案来满足工况要求,尽可能的减轻支架重量,降低成本。
关键词:
掩护式液压支架;四连杆机构;顶梁;立柱;受力分析
ABSTRACT
Thisdesignismainlyforcomprehensivemechanizedminingfacetopslabthicknessofcoalseamcoal,coal,andtheAngleofmechanicalproperties,suchasdesignofhydraulicsupport.Itfullywiththesystemofscrapercoveyor,miningmachine,isoneofmainequipmentofthefully-mechanizedface.
Thesupporteliminatesmustrealizeeffectivelycarriesonthestruttotheroof,Accordingtothehydraulicsupporttheirselection,thedesignofthevariouscomponentsoftherelationshipandimpactofthechoiceofF-factorForexample,hydraulicsupportandthesupportofacarrier,inanefforttomakethestentSelectionoptimization;determinestentheight,framespacing,Cradlelength,four-barlinkagedesignsize,itachieveoptimizationtopbeamlengthandloadingprocessandcolumnparameters,aswellasthetopbeam,shield,thebaseforstrengthcheck,theinstallationofthevariouscomponentsinthebestpositionandwillbeconducivetotheminingwork,andcompletetheF-map,completehydraulicsupportfurthertheoverallstructuraldesign.
Inthedesignofhydraulicsupport,needtosupportproductiontestandanalysis,thedeterminationofreasonablehydraulicsupportforceparameters,themotionparametersandstructureparameters,andselectedthebestsolutiontomeetthehydraulicsupportasrequired,andreduceoperatingcosts,reduceweightstents.
Keywords:
Shieldpoweredhydraulicsupport;Fourbarlinkage,Thetopbeam,Column,Stressanalysis
摘要错误!
未定义书签。
ABSTRACT错误!
未定义书签。
1绪论错误!
未定义书签。
1.1国内外液压支架的研究现状及发展错误!
未定义书签。
1.2液压支架的设计目的和意义错误!
未定义书签。
1.3液压支架的分类错误!
未定义书签。
1.4本次设计液压支架的特点错误!
未定义书签。
2液压支架总体方案设计错误!
未定义书签。
2.1液压支架的工作原理错误!
未定义书签。
2.2总体设计方案的布置错误!
未定义书签。
2.3液压支架的选型错误!
未定义书签。
3液压支架整体结构设计错误!
未定义书签。
3.1液压支架的参数确定错误!
未定义书签。
3.2四连杆机构设计错误!
未定义书签。
3.3顶梁尺寸的计算错误!
未定义书签。
4支架主要部件的设计错误!
未定义书签。
4.1液压支架主要部件的设计要求错误!
未定义书签。
4.2顶梁错误!
未定义书签。
4.3掩护梁错误!
未定义书签。
4.4底座错误!
未定义书签。
4.5支架技术参数和立柱的设计错误!
未定义书签。
4.6立柱柱窝位置和受力计算错误!
未定义书签。
4.7千斤顶技术参数的确定错误!
未定义书签。
5支架受力分析错误!
未定义书签。
5.1支架载荷的确定错误!
未定义书签。
5.2受力计算错误!
未定义书签。
5.3顶梁载荷分布错误!
未定义书签。
6液压支架的强度校核错误!
未定义书签。
6.1强度条件错误!
未定义书签。
6.2顶梁的校核错误!
未定义书签。
6.3掩护梁强度校核错误!
未定义书签。
6.4立柱的强度校核错误!
未定义书签。
7液压系统的选型综述错误!
未定义书签。
7.1液压系统的作用及特点错误!
未定义书签。
仅供个人参考
7.2液压系统的设计方法错误!
未定义书签。
7.3控制系统错误!
未定义书签。
技术经济分析错误!
未定义书签。
丿总纟吉•错误!
未定义书签。
考文错误!
未定义书签。
致谢•错误!
未定义书签。
附录错误!
未定义书签。
1绪论
液压支架作为煤矿长壁综采工作面的关键设备,近年来得了迅速地发展,它与综采系统中的“三机”(刮板输送机、转载机、带式输送机)配合使用,是煤矿开采技术现代化的重要标志。
液压支架是综采工作面主要设备之一,近10年来主要的发展趋势是向两柱掩护式和四柱支撑掩护式架型发展,架型结构进一步完善,设计方法更先进,参数向高工作阻力、大中心距发展,结构件材料越来越多地采用高强度钢材,支架的寿命和可靠性大大提高。
在综合机械化采煤过程中,液压支架担当着极其重要的角色,其主要功能不仅用于支撑管理顶板,隔离采空区,维护采煤作业空间,并能自行前移,推进采煤工作面输送机和采煤机。
因此,液压支架的性能和可靠性是决定综采成败的关键因素之一。
另外,合理的选用采煤设备并结合先进的采煤工艺,可解决采煤工作面的采煤支护运输等生产环节之间的矛盾,可有效地提高工效,降低成本,减少损耗保护生产人员和设备的安全,以及减轻笨重的体力劳动,可为煤矿获得很高的经济效益。
1.1国内外液压支架的研究现状及发展
地下开采的煤产量主要是利用由液压支架配套的综采设备产出的。
综采设备的研制和广泛的运用,对煤炭工业革新技木装备不仅有着重大的作用,而且对采煤工艺各个环节技术水平的发展和提高,是强有力的促进因素,工作面支护问题始终是困扰煤矿生产安全、产量和效率的重要问题。
以液压支架为主要设备的综合机械化采煤的诞生和发展是煤矿生产发展史上的一次重大革命。
不仅从根本上改善了劳动和安全条件,也为工作面产量和效率的迅速提高奠定了基础。
因此,液压支架是综采过程中主要设备之一。
仅供个人参考
Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse
80年代以来,世界主要采煤国家一直围绕减面提产、减人提效、降低成本、实现矿井集中生产做努力,他们积极开发和应用新技术,致力于高性能、高可靠性的新一代重型液压支架的研制。
新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀,推移千斤顶装有位移传感器,采煤机装有红外线传感装置,立柱缸径超过400mm。
为减少割煤时间,一般采用0.8~1m的截深。
支架还采用屈服强度800~1000MPa的钢板,既有较高的强度、硬度和韧性,又具有良好的冷焊性能。
随着长壁工作面长度的不断增加,为适应快速移架的需要,国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站,其额定压力为40~50MPa,额定流量400~500L/min,可实现工作面成组或成排快速移架,达到6~8s/架。
美国是世界上最先进的采煤国家,早在1990年就已采用额定压力50MPa、额定流量478L/min的乳化液泵站,以实现支架快速推进,移架速度达6~8s/架。
美国的高产高效工作面采用两柱掩护式支架,使用寿命8~10年,可用率高达95%~98%。
支架平均工作阻力6470kN(最大为9800kN),支架宽度普遍增大冲心距达到1.75m,并向2m发展,增大架宽有利于减少工作面架数、缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。
如洛斯公司20英里矿在250
[1]
X5280m长壁综采面用工作阻力为2X8565kN电液控制两柱掩护式支
架,1997年6月产商品煤90.43万吨,成为世界上首次月产商品煤近百万吨的工作面,1995年9月糜鹿矿用工作阻力为8900kN电流控制的两柱掩护式支架,月产煤达到60.1万吨。
美国综采工作面最高日产超7万吨,最高工效1336吨/工。
澳大利亚也基本上采用一井一面的高度集中化生产,使用两柱掩护式支架,支架的平均工作阻力为7640kN。
如“尤兰司”一用电流控制的两柱掩护式支架,在1995年8月8日创下澳大利亚有史以来日产3.41万吨的
最高记录,班产一直保持在5000~6000吨。
英国也在大力发展两柱掩护式支架,工作阻力有了很大提高,达到
[1]
6000~8000kN。
Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse
国内液压支架技术现状:
我国自1973年开始大规模引进德国、英国等国家的综采设备,经历了消化、吸收和改进提高的过程,到目前已形成了较完整的设计、制造和科研体系,掩护式液压支架的制造和采煤技术已有长远发展,1990年后,国产液压支架得到了全面的发展,到2008年止,全国已建成108处高产高效矿井,其中19处矿单个工作面的单产达16.72万吨/月,原煤生产人员效率达10.16吨/工,综采机械化水平达59.32%,达到了世界先进水平。
我国新型矿用单体支护设备,采用悬浮式液压技术原理,生产矿用单体支护设备,技术水平填补了国际空白⑴。
DWX型液压支柱的柱塞悬浮,密封胀紧,密封补偿,无内泄漏、无圆弧焊缝等技术和安全特点,具有独创性。
新型矿用单体支护设备的诞生,消除了五十年来国内外单体支护设备一直存在的内泄漏和圆弧焊缝脆断等安全隐患问题。
解决了深部煤矿开采冲击地压条件下回采工作面顶板支护的关键技术,结束了由德国人发明的第二代单体支护设备的历史,开创了中国人发明的第三代单体支护技术设备的历史,并将会长期使用下去。
该产品普遍适用于煤矿回采工作面的顶板支护和端头支护,可广泛应用于薄煤层、中厚煤层及较厚煤层工作面,是煤矿的重要支护设备。
近几年来,随着综采工作面装备技术水平的不断提高,国内对国产液压支架的可靠性的研究也取得了长足的进步,各研究设计单位对液压支架的主要易损件即立柱和千斤顶都进行了标准化,限定了其使用条件和应用范围,减少了因重复设计或选用不当而造成的隐患;液压缸密封材料均为
聚氨脂,使用寿命比橡胶密封圈提高一倍以上;进一步提高了各个部件连接点的强度,各部件的安全系数得到进一步提高。
我相信经过我们不断的努力,我国的液压支架产品将会赶超世界水平。
1.2液压支架的设计目的和意义
液压支架是综合机械化采煤的关键设备,对于提高采煤效率,降低成本,改善作业环境,减少笨重的体力劳动具有举足轻重的作用。
其中,掩护式液压支架是日本在引进英国垛式支架和苏联掩护式支架的基础上,结合我国特点于1968年首先研制成功的。
它保留了垛式支架支撑力大,切顶性能好,工作空间宽敞的优点,采用单排立柱支撑顶梁(或顶梁于掩护梁)的结构;具有防护性能好,结构稳定的长处,采用坚固的掩护梁以及侧护板将支架于老塘完全隔开,并用双纽线连杆机构联结掩护梁和支架底座。
因此,加深掩护式液压支架的设计和研究具有深远的意义。
通过对液压支架的理论学习,完成液压支架的设计工作,加深对液压支架工作原理、工作性能、工作环境及其结构的认识和了解。
通过对液压支架结构的分析,加深和巩固机械原理的相关内容;通过对液压支架受力的分析和强度的校核,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,进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练。
现代社会对人才提出了更高的要求,作为一名当代大学毕业生,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。
为了适应这一发展趋势,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;将素质教育与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。
1.3液压支架的分类
按照液压支架与围岩的相互作用关系,目前使用的液压支架可分为三类:
支撑式、掩护式和支撑掩护式支架[12]。
1.支撑式支架:
支撑式支架的架型有垛式支架和节式支架两种型式。
如图1.1,前梁较长,支柱较多并呈垂直分布,支架的稳定性由支柱的复位装置来保证。
因此底座坚固定,它靠支柱和顶梁的支撑作用控制工作面的顶板,维护工作空间。
顶板岩三石则在顶梁后部切断垮落。
这类支架具有较大的支撑能力和良好的切顶性能,适用于顶板紧硬完整,周期压力明显或强烈,底板较硬的煤层。
\n——n
ab
图1.1支撑式支架
a—垛式b—节式
2.掩护式支架:
掩护式支架有插腿式和非插腿式两种型式。
如图1.2
所示顶梁较短,对顶板的作用力均匀;结构稳定,抵抗直接顶水平运动的能力强;防护性能好调高范围大,对煤层厚度变化适应性强;但整架工作阻力小,通风阻力大,工作空间小。
这类支架适用于直接顶不稳定或中等
稳定的煤层
图1.2掩护式支架
a—插腿式支架b—立柱支在掩护梁上非插腿式支架
c—立柱支在顶梁上非插腿式支架
3.支撑掩护式支架:
支撑掩护式支架架型主要用:
四柱支在顶梁上(如图1.3a,b所示);二柱支在顶梁(如图1.3,c所示)一柱或二柱支在掩护梁上。
支柱两排,每排1-2根,多呈倾斜布置,靠采空区一侧,装有掩护梁和四连杆机构。
它的支撑力大,切顶性能好,防护性能好,结构稳定,但结构复杂,重量大,价贵,不便于运输。
这类支架适用于直接顶为中等
稳定或稳定,老顶有明显或强烈的周期来压,瓦斯储量较大的中厚或厚煤层中。
a—四柱平行支在顶梁上支架,b—四柱交叉支在顶梁两柱在掩护梁上支架
c—两柱在顶梁两柱支在掩护梁上支架
1.4本次设计液压支架的特点
结合具体地质构造条件和煤层的厚度,使用ZY3800/16/32二柱掩护式支架,本架型应有如下特点:
(1)支架型式为:
带机械加长的两柱掩护式中厚煤层液压支架;
(2)对支架总体结构参数优化,梁端距变化应小;顶梁前部较薄强度、刚度应充分保证;
(3)支架的四连杆结构设计要从考虑梁端距变化量控制着手,并能与其它构件形成刚性好、强度高、稳定性好的整体结构;
(4)整体顶梁和掩护梁带单侧活动长侧护板,能实现对护顶的严密调整;
(5)封底底座,减小底座比压、增大底座刚度、强度;(7)采用双纽线连杆机构联结掩护梁和支架底座,以增加支撑力,增强支架的稳定性。
2液压支架总体方案设计
2.1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,维护一定的安全工作空间,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2.1所示。
2.1.1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5进入立柱2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。
2.1.2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3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。
2.1.3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。
(1)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6立即关闭,这一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。
(2)承载增阻阶段支架初撑结束后,随着顶板的下沉,立柱下腔的液体压力逐渐升高,支架对顶板的支撑力也随之增大,呈现增阻状态,这一过程为支架的承载增阻阶段。
(3)恒阻阶段随着顶板压力的进一步增加,立柱下腔的液体压力越来越高,当升高到安全阀5的调定压力时,安全阀打开溢流,立柱下缩,液体压力随之降低。
当降到安全阀的调定压力时,安全阀关闭。
随着顶板的继续下沉,安全阀重复这一过程。
由于安全阀的作用,支架的支撑力维持在某一恒定数值上,这是支架的恒阻阶段。
此时,支架对顶板的支撑力成为工作阻力,它是由支架安全阀的调定压力决定的。
对于掩护式和支撑掩护式支架,其初撑力和工作阻力的计算还要考虑到立柱倾角的影响因素。
图2.2支架的工作特性曲线
由上可知,支架工作时,其支撑力与时间的关系,可用支架工作特性曲线表示,曲线上的to、ti、t3分别表示支架的初撑、增阻、和恒阻阶段的时间。
上述工作过程表明:
支架在达到额定工作阻力以前具有增阻性,以保证支架对顶板有效的支撑作用;当支架达到额定工作阻力以后,支架能随顶板的下沉而下缩,即具有可缩性和恒阻性,支架的工作特性决定于立柱、液控单向阀、安全阀和操纵阀的性能和密封的好坏。
所以这些元件是支架的关键液压元件。
通常液控单向阀和安全阀组合在一起,称为控制阀。
支架的工作阻力是支架的一个重要参数,它表示支架支撑力的大小。
但是,由于支架的顶梁长短和间距大小不同,所以并不能完全反映支架对顶板的支撑能力。
因此,通常单位支护面积顶板上所受支架工作阻力值的大小,即支护强度来表示支架的支护性能。
即[19]
q=P10“MPa⑻式(1.1)
F
式中F—支架的支护面积,m2
2.2总体设计方案的布置
根据设计产品的整体要求和自己总体任务的安排,从而定出方案:
1、液压支架的选型;根据原始参数和工作的条件对液压支架进行选型;
2、
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- ZY38001632 液压 支架 设计 论文