ZZ72002338型液壓支架設計（太原）

ZZ72002338型液壓支架設計（太原）,zz72002338,液壓,支架,設計,太原 畢業(yè)設計ZZ7200/23/38型液壓支架125011237麻偉平機械工程系學生姓名： 學號： 系 部： 李燁機械設計制造及其自動化專 業(yè)： 指導教師： 二零一四年 六 月VI誠信聲明 本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。 本人簽名： 年 月 日畢業(yè)設計任務書設計題目：ZZ7200/23/38型液壓支架系部：機械工程系專業(yè)：機械設計制造及其自動化 學號：125011237學生：麻偉平 指導教師（含職稱）：李燁（講師）專業(yè)負責人：田靜1設計的主要任務及目標主要任務：各個零件的設計、設計說明書、繪制液壓系統(tǒng)圖、電子資料一份主要目標：通過對液壓支架的設計，以現(xiàn)在的市場實際需求出發(fā)，立足于企業(yè)目前的生產實際情況，保證綜采工作面有正常作業(yè)所需的空間，保證采煤機、輸送機配套使用，提高生產效率，改善安全條件以及延長液壓支架的使用壽命。 2設計的基本要求和內容基本要求：液壓系統(tǒng)：合理計算工作壓力，適當選取動力部分、執(zhí)行部分以及輔助部分；繪制符合技術需求液壓系統(tǒng)圖。內容：通過查閱相關的資料，確定液壓支架總體布局及機構方案。綜合設計方案，并計算設計出合理的零件設計，選取合適的部分元件，完成液壓支架設計的總裝配圖。3主要參考文獻1 丁紹南.液壓支架設計M .北京:世界圖書出版社,19952 成大先.機械設計手冊M. 北京：化學工業(yè)出版社 1999 3 張家鑒、陳享文、伊長德.液壓支架M. 北京：煤炭工業(yè)出版社 1985 4進度安排畢業(yè)設計各階段名稱起 止 日 期1分析題目，確定設計思路，進行開題檢查2014.122014.3.142查閱資料，分析模具，進行推出機構設計2014.3.152014.4.243進行中期檢查2014.4.254整理圖紙，寫出畢業(yè)論文2014.4.252014.5.255進行設計說明書及圖紙整理，準備答辯2014.5.262014.6.10ZZ7200/23/38型液壓支架摘要:液壓支架主要由以下幾個基本部分組成：頂梁，掩護梁和四連桿機構，側護板，底座，立柱，千斤頂。設計要遵從支護性能好、強度高、移架速度快、安全可靠等原則。在支撐掩護式的設計過程中，底座、液壓系統(tǒng)和立柱等結構件的設計是重點。本論文介紹了液壓支架的結構，類型，工作原理，特點，目的及要求，對支撐掩護式液壓支架作了詳盡的分析和介紹，講述了這種支架的方案和用途。關鍵詞：液壓支架，立柱，底座，四連桿機構ZZ7200/23/38 type hydraulic supportAbstract：Hydraulic support major from some following basically partial compositions: Top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender, base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle. In the design course that the type of supports cover type, the design of canopy and caving shield and props is key. This paper has introduced requirement, type, working principle, characteristic, purpose and the structure of hydraulic support, for screening type hydraulic pressure support have made detailed analysis and introduction, have narrated use and the scheme of this kind of support. Key words: Hydraulic support, column, foundation, 4 linkage mechanisms目 錄1前 言12液壓支架類型、選型原則及支撐掩護式支架的工作原理22.1液壓支架的類型及基本特點22.1.1支撐式液壓支架22.1.2掩護式液壓支架32.1.3支撐掩護式液壓支架42.1.4特殊用途的液壓支架52.2液壓支架的選型62.2.1工作面支架62.3支撐掩護式液壓支架工作原理63液壓支架的整體結構尺寸設計83.1設計目的，要求及必要的基本參數(shù)83.1.1設計目的83.1.2設計要求83.1.3設計液壓支架必需的基本參數(shù)93.1.4液壓支架設計的原始條件103.2液壓支架的整體結構設計103.2.1底座選擇與設計103.2.2頂梁的選擇與設計113.2.3推移裝置的選擇與設計113.2.4立柱的選擇與設計123.3液壓支架基本技術參數(shù)的確定133.3.1支護高度133.3.2支護面積143.3.3支護強度143.3.4底板平均接觸比壓153.3.5立柱主要參數(shù)確定153.3.6泵站壓力的確定173.4液壓支架四連桿機構的確定173.4.1四連桿機構的作用173.4.2四連桿機構的幾何作圖法203.4.3幾何作圖法作圖過程213.4.4四連桿機構的優(yōu)選設計法233.5支架的主要結構及其作用243.6液壓系統(tǒng)253.6.1液壓系統(tǒng)的主要特點263.6.2液壓系統(tǒng)的基本要求263.7支架在設計中突出的特點284液壓支架的受力分析284.1液壓支架的受力分析與計算294.1.1對頂梁進行受力分析304.1.2對掩護梁進行受力分析314.1.3頂梁載荷分布324.1.4支護強度334.1.5支護效率334.2液壓支架受力的影響因數(shù)344.2.1立柱傾角對承載能力的影響344.2.2tan值對支架承載能力的影響344.2.3支架承載能力隨高度的變化354.2.4摩擦系數(shù)的影響35結 論37參考文獻38致 謝39I1前 言綜合機械化采煤是煤礦技術進步的標志，是煤礦增加產量、提高勞動效率、增加經濟效益的重要手段。實踐證明大力發(fā)展綜合機械化采煤，研制和使用液壓支架是十分關鍵的。我國60年代初制造出支撐式液壓支架，至今已能成批制造兩柱掩護式和四柱支撐掩護式支架，這些系列化一般用于緩傾斜中厚煤層及厚煤層分層開采。我國煤礦中使有的支架類型很多，按照支架采煤工作面安裝位置來劃分有端頭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。中間液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面上所的位置的支架。目前使用的液壓支架分為三類。即：支撐式液壓支架、掩護式液壓支架、支撐掩護式液壓支架。從架型的結構特點來看，由于架型的不同，它的支撐力分布和作用也不同；從頂板條件來看，由于直接類別和老頂級別的不同，支架所承受的載荷也不同，所以為了在使用中合理地選擇架型，要對支架的支撐力承載力的關系進行分析，使支架的支撐力能適應頂板載荷的要求。本設計論文：巷道高度度在2.6米到3.5米，老頂級別為、級，直接頂類別為一類的支撐掩護式液壓支架的設計。其架型特點支柱兩排，每排2根，多呈傾斜布置，裝有掩護梁和四連桿機構。安的支撐力大，切頂性能好，防護性能好，結構穩(wěn)定。0太原工業(yè)學院畢業(yè)設計2液壓支架類型、選型原則及支撐掩護式支架的工作原理2.1液壓支架的類型及基本特點迄今為止，全國使用的液壓支架已有幾百種型號，但其基本型式是相同或相似的。對液壓支架型式的分類應把握其本質特征，按照不同的分類原則進行分類。這些分類原則互相聯(lián)系又存在矛盾，同一個支架按照不同的分類原則可劃分在不同類，把這些不同分類結果，按照一定的主次關系聯(lián)系起來，就能較全面的反映該支架的基本特征。液壓支架可按適用的煤層厚度、傾角和支架的控制方式來進行分類，但這些分類法均未反應出液壓支架的基本特征。因此，目前國內外均按架型結構與圍巖關系，將液壓支架分為支撐式、掩護式、支撐掩護式三大類。2.1.1支撐式液壓支架 (a)節(jié)式支架 (b)垛式支架圖2.1 支撐式液壓支架(1)基本特點支撐式支架是早期發(fā)展的液壓支架架型。其中又分為節(jié)式支架(圖a)和垛式支架(圖b)。這種支架的基本特點是:立柱靠簡單的復位裝置垂直支撐于支架的頂梁與底座之間，支撐效率高。支架是一個不穩(wěn)定機構，基本不能承受頂板的水平力，支架的穩(wěn)定性差。設有完善的掩護防漏研裝置。支撐力的集中作用點離煤壁較遠，支架切頂力強。結構簡單，重量輕，成本低。(2)適應范圍采高小于2m-2. 5 m 直接頂穩(wěn)定(3類)或堅硬(4類)，老頂來壓明顯(II級)或強烈(III級)。工作面傾角l5, 1010, 1515配制液壓支架用乳化液的水質應符合下列條件:無色、無臭、無懸物和機械雜質；PH值在69范圍內；氯離子含量不大于5.7毫克當量/升;硫酸根離子的含量不大于8.3毫克當量/升。3.6.2液壓系統(tǒng)的基本要求對于液壓支架的傳動系統(tǒng)應具有以下基本要求：(1)采用結構比較簡單，設備外形尺寸比較小，能遠距離的傳遞大的能量；(2)能承受較大的載荷；沒有復雜的傳動機構；(3)再有爆炸危險和含塵的空氣里保證工作安全；(4)動作迅速；(5)操作、調節(jié)簡單；(6)過載及損壞保護簡單；針對我們本次設計的液壓支架，其液壓系統(tǒng)有以下兩部分系統(tǒng)組成：即立柱系統(tǒng)和千斤頂系統(tǒng)。本設計的液壓系統(tǒng)圖： 圖3.7 ZZ7200/23/38液壓支架的液壓系統(tǒng)3.7支架在設計中突出的特點支架在設計中突出了以下特點：(1)支架工作阻力大，對頂板的支撐效果好；(2)采用優(yōu)化設計，確定支架的總體參數(shù)和主要部件的結構尺寸，并利用計算機模擬試驗進行受力分析和強度校核，以提高支架的可靠性；(3)本支架四連桿參數(shù)經過計算機優(yōu)化設計，受力較小，空頂距變化較??；(4)頂梁為整頂梁相對較長，支架通風斷面大，操作空間大；(5)支架底座為整體式剛性底座，底座比壓小，強度高；(6)液壓系統(tǒng)采用400升大流量操縱閥，提高了支架工作循環(huán)時間。4液壓支架的受力分析由液壓支架的工作狀態(tài)可知，支架承受的外載荷是頂板下沉形成的。在頂板下沉過程中，支架頂梁與頂板有相對滑動現(xiàn)象，支架不僅受有垂直于頂梁的力 ，還受平行頂梁的力。為了設計方便，要對支架的載荷和支架本身進行簡化，現(xiàn)概述如下：(1)把支架簡化成一個平面桿系結構，為了偏于安全，計算時把外載荷視為集中載荷。(2)金屬結構件按直梁理論計算。(3)頂梁、底座與頂板被認為均勻接觸，載荷沿支架長度方向接線規(guī)律分布，沿寬度方向均勻分布。(4)通過分析和計算可知，掩護梁頂矸石的作用為只能使支架實際支護阻力降底，所以在受力計算時不計使掩護梁偏于安全。(5)立柱和短柱按最大工作阻力計算。(6)產生作用在頂梁水平力的情況有兩種：一種是由于支架讓壓回縮，頂梁前端運動軌跡為近似雙紐線，頂梁與頂板在產生相對位移，頂板給予頂梁水平摩擦力；另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動，使支架頂梁受指向采空區(qū)的水平摩擦力。頂梁和頂板的靜摩擦系數(shù)W一般取0.150.3。(7)按不同支護高度時各部件最大受力值進行強度校核。(8)各結構件的強度校核，除按理論支護阻力校核危險斷面外，還要按原煤炭部標準MT86-84液壓支架型式試驗技術規(guī)范的各種加載方式，以支架的額定工作阻力逐一核，超過額定工作阻力10%的超載試驗，將由安全系數(shù)來保證強度。4.1液壓支架的受力分析與計算當支架撐牢在頂?shù)装逯g時，取其整體或某一部件為分離體，皆處于平衡狀態(tài)，據(jù)此，把支架簡化成平面桿系進行受力分析和計算。 支架整體受力如圖3.1所示圖4.1 支撐掩護式整體受力4.1.1對頂梁進行受力分析對頂梁進行受力分析如圖所示。圖4.2 頂梁受力 (式4.1） (式4.2）式中：后梁所受水平集中力 KN后梁所受垂直集中力 KN頂梁千斤頂板摩擦系數(shù) ， =0.3前排立柱的合力 =3600（KN）P后排立柱的合力，P=3600（KN） 由式(4-1)和(4-2)聯(lián)立，求Fm=tan=整理得: (式4.3）式中： 瞬心角（度）代入公式（4-3）得Fm=3600cos 3-3600 cos 4+（3600sin3-3600sin4)tan15 =4854.5(KN)由式 (式4.1）得Xe=6854.50.3+3600sin4-3600sin3 =2098.56(KN)由式(式4.2）得Ye=6854.5-3600cos3-3600cos4 =563.64 (KN)4.1.2對掩護梁進行受力分析取掩護梁為分離體進行受力分析。如圖所示。寫出連桿受力F,的表達式。圖4.3 掩護梁分離體受力 (式4.4）式中： F后連桿力， KN a后連桿與水平的夾角； 度a前連桿與水平面的夾角；度的反作用力。 代入公式(式4.4）得 =-