【正文】 () 4 5 1 0 . 6 1 51 . 3 14 5 4 5??? ? ??? 彈簧材料內(nèi)部所產(chǎn)生的最大和最小循環(huán)切應(yīng)力的公式分別為 max max38KD Fd? ??， min min38KD Fd? ?? （ ) 所以帶入數(shù)據(jù)可以得到： m a x 38 1 .3 1 3 .5 7 1 1 2 .1 73 .1 4 0 .9 M P a? ??? ? ?? m in 38 1 .3 1 3 .5 4 .2 6 7 .33 .1 4 0 .9 M P a? ??? ? ?? 對于變應(yīng)力作用下的螺柱螺旋壓縮彈簧，疲勞強度安全系數(shù)計算值 caS本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 及強度條件可按下式計算 0 m inm a x0 .7 5ca FSS?????? () 式中： FS 彈簧疲勞強度的安全設(shè)計系數(shù)，在這里取 ~ ? 此處 2 6 2 .5 0 .7 5 6 7 .3 2 .7 91 1 2 .1 7c a FSS??? ? ? 故滿足強度要求。 本章小結(jié) （ 1） 介紹了電磁先導(dǎo)閥的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過介紹國內(nèi)外支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，對支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進行了展望，并結(jié)合研究的背景及意義提出了本課題的主要工作。由于本人對液壓支架用閥這個領(lǐng)域的理論還不很成熟，加上實驗條件、時間和本人能力所限，都制約了本論文更為深入的發(fā)展。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 參考文獻 [1] 欒振輝．液壓支架的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展．礦山機械． 2021， 9： 15～ 16 [2] 黃尚志．我國液壓支架技術(shù) 30年發(fā)展回顧與展望．煤礦機電． 2021， 5： 46～ 50 [3] 羅思波．國內(nèi)外液壓支架現(xiàn)狀及我國的發(fā)展趨勢．煤礦機電． 2021， 3： 27～ 29 [4] 王勇，姜金球等．綜采支架液壓控制技術(shù)發(fā)展與展望 ．煤礦開采． 2021， 10(3)：4～ 6 [5] 張良．液壓支架電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢．煤炭科學(xué)技術(shù)． 2021，31(2)： 5～ 8 [6] 魏一鳴，廖華等．“十一五”期間我國能源需求及節(jié)能潛力預(yù)測．中國科學(xué)院預(yù)測科學(xué)研究中心 [7] 吳國強，張北辰．液壓支架電液自動控制系統(tǒng)國產(chǎn)化研究．中州煤炭． 2021， 5：14～ 15 [8] 劉培云，戴智．電液控制系統(tǒng)在液壓支架中的應(yīng)用．礦業(yè)快報． 2021， 428： 39～40 [9] 董信根，芮豐．本安型電磁先導(dǎo)閥．煤礦機電． 1992， 4： 3～ 5 [10] 李海 寧，曹春玲．基?。弘娨嚎刂频囊簤褐Ъ芤簤合到y(tǒng)的實現(xiàn)．液壓與氣動． 2021，8： 51～ 53 [11] 毛信遠． BMJ— II型液壓支架電液控制系統(tǒng)介紹．晉城礦務(wù)局． 1994： 52～ 54 [12] 田永順． XF一 1型電磁先導(dǎo)閥的可靠性分析．煤炭科學(xué)技術(shù)． 1997． 25(7)： 48～50 [13] 程居山 . 礦山機械 . 徐州 :中國礦業(yè)大學(xué)出版社 .： 93～ 94 [14] 電磁鐵設(shè)計手冊 [15] 濮良貴，紀(jì)名剛 .機械設(shè)計 .北京：高等教育出版社 .： 388～ 402 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 致 謝 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 附錄 附圖 7 張。 (2)利用對現(xiàn)有模型的理解，進一步研發(fā)更大流量的電磁換向閥，以滿足煤礦開采的更高需求。 展望 液壓支架電液控制系統(tǒng)研究是一項復(fù)雜的工作。 （ 3） 對相關(guān)圖紙進行了繪制。 由于該彈簧在工作過程中，不會高速震動，故無需進行共振驗算。 第二步，強度校檢。 所以， 338 0 1 0 0 .9 0 .5 5 .18 7 5n ??? ? ??? 取 5n? 圈 ， 總?cè)?shù) 1 27nn???圈 彈簧受力為 minF 時的變形量 m inm in 4 .2 0 .314F mmk? ? ? ? 彈簧在受力為 maxF 時的變形量 m a xm a x 7 0 .514F mmk? ? ? ? 一般情況下，工作載荷下的變形量，應(yīng)該在彈簧全變形量的20%~80% 。 電磁鐵的吸力為 2 225000 4p nB d???吸F () 2 225 0 0 0 3 . 1 42 3 . 1 45 0 0 0 4? ? ? ? 公 斤 可見吸力滿足要求。 第八步：確定導(dǎo)磁體尺寸。 根據(jù)此電磁鐵工作制為：反復(fù)短時工作制電磁鐵，所以取電流密度 2j=7安 /毫 米 線圈匝數(shù)，根據(jù)公式為： 22()4 67 2 30573. 14 7 0. 4IWJd??????W=4匝 () 第七步：修正線圈尺寸。 可得 ： 4 0 . 0 2 3 3 9 0 . 0 2 6 7 2 0 . 1 8 6 936? ? ? ?d= 毫 米(U=12V， ) 取其鄰近的直徑值為 d= 毫米。相應(yīng)于此時的磁勢，用 2（ IW） 表示。 鐵芯的截面積 cmS 可有下面公式?jīng)Q定為： 500 0 12021pncmcmBSSB? ??????? 厘 米 () 鐵芯直徑為： 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 4 4 1 .7 1 .4 7cmc Sd ??? ?? ? ? 厘 米 取 ? 厘 米 ，則 ? 厘 米 。 電磁鐵的結(jié)構(gòu)因數(shù)： 3 FK? ???? () 查圖 的曲線可得氣隙磁感應(yīng)強度 5000pB ? 高斯，利用公式 ： 25000()npSFB? () 2nS ?極 靴 表 面 積 （ 厘 米 ） 決定極靴表面積為： 2250000 .8 ( ) 35000nS ? ? ? 厘 米 利用公式： 4 nn Sd ?? () nd ? 極 靴 直 徑 （ 厘 米 ） 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 決定極靴直徑為： 43 1 .9 53 .1 4nd ??? 厘 米 取 ? 厘 米 ，則 ? 厘 米 。電磁鐵總的歸納起來可分為三大類型，拍和式、螺管式和 E 型電磁鐵三大類。 電磁先導(dǎo)閥的設(shè)計及相關(guān)計算 電磁先導(dǎo)閥電磁鐵的選擇 電磁鐵是一種通電以后對鐵磁物質(zhì)產(chǎn)生吸力，把電磁能轉(zhuǎn)化為機械能的電器。其具體結(jié)構(gòu)如圖 所示 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 先導(dǎo)閥閥芯的結(jié)構(gòu)圖 1—— 球閥； 2—— 球閥； 3—— 復(fù)位壓縮彈簧； 4—— 球閥座； 5—— 頂針 ； 6—— 頂桿 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 電液控制閥先導(dǎo)閥的工作原理 圖 先導(dǎo)閥原理圖 圖 所示為電液控制閥先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)圖。能量足夠大的斷路電火花可能點燃爆炸性氣伴程和物，引起 爆炸。它的功能是將電控系統(tǒng)發(fā)出的電信號有效地轉(zhuǎn)換為液壓信號，以控制主閥動作。 同樣，當(dāng)電磁先導(dǎo)閥 b 通電開啟而電磁先導(dǎo)閥 a 關(guān)閉時，先導(dǎo)閥 b 的控制口打開，此時先導(dǎo)閥 b 的進液口與控制口相連，液壓油經(jīng)過控制口進入主閥 d，通過油壓作用開啟主閥 d，主閥的控制 口打開，油液經(jīng)過油路進入推移千斤頂 e 的右腔，而此時先導(dǎo)閥 a 是關(guān)閉的進油口直接與回油口相連通，主閥 c 關(guān)閉，液壓油無法進入推移千斤頂?shù)淖笄?；所以推移千斤頂?shù)淖笥覂汕恍纬蓧翰睿Ы镯敱阍谝簤河偷耐苿酉孪蜃筮\動。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 它由電氣和液壓兩部分組成。 根據(jù)設(shè)計圖紙加工及裝配時主要注意以下幾點： 1 加工后的表明不允許有毛刺飛邊； 2 加工的螺紋表面不允許有黑皮、磕碰、亂扣和毛刺等缺陷； 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 3 裝配前應(yīng)對零、部件的主要配合尺寸，特別是過盈配合尺寸及相關(guān)精度進行復(fù)查； 4 進入裝配的零件及部件（包括外購件、外協(xié)件），均必須具有檢驗部門的合格證方能進行裝配； 5 裝配過程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕； 6 各密封件裝配前必須浸透油； 7 裝配液壓系統(tǒng)時允許使用密封填料或密封膠，但應(yīng)防止進入系統(tǒng)中； 8 銳角倒鈍。 根據(jù)課題的改進，將先導(dǎo)閥的控制口油路由原來的斜路改為直路，并對控制口，進油口，回油口位置進行相應(yīng)的優(yōu)化，達到加工簡單，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 3 液壓支架電液控制閥 電液控制閥的設(shè)計原理 電液控制閥動作頻繁 , 對工作可靠性和操作壽命要求很高。對于出現(xiàn)的看似微小的問題，要引起足夠的重視，分析其原因，弄清機理并加以解決。 (3)支架電液控制系統(tǒng)的實現(xiàn)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅需要對控制系統(tǒng)的性能、操作、使用要求有很好的把握，而且需要大量的人力物力加以配合。然而隨著計算機技術(shù)的推廣普及和計算方法的新發(fā)展，利用計算機數(shù)值仿真技術(shù)便可以更加有效和便捷的分析一些基礎(chǔ)性問題，縮小國內(nèi)外差距，從而加快液壓支架電液控制系 統(tǒng)國產(chǎn)化的進程。由于液壓支架采用乳化液作為工作介質(zhì)，它是由 95％的水與 5％的乳化油配成，其物理特性接近于水，電磁閥更容易產(chǎn)生氣穴、銹蝕等問題，因而，液壓本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 支架用電磁閥不 能簡單的引用油壓閥的設(shè)計準(zhǔn)則，需要進行更多的基礎(chǔ)性研究工作。目前我國科研單位攻關(guān)重點就是支架控制器的可靠性和電液閥的性能，只要能得以改善，國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)的工業(yè)化實現(xiàn)將為期不遠。 煤礦經(jīng)濟困難 , 機械化發(fā)展資金短缺 , 缺少市場刺激。 我國液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展緩慢的原因及攻關(guān)難點 近些年來國內(nèi)雖然對液壓支架的電液控制系統(tǒng)做了一些研究，但與國外比較除了在加工及材料方面的原因外，還存在以下幾個方面的差距： 國內(nèi)液壓支架閥類產(chǎn)品的設(shè)計思路還處于國外二十世紀(jì) 80 年代水平，往往忽視了產(chǎn)品的維護維修性能，而國外 同類產(chǎn)品則帶有更多的人性化特點，考慮安裝、操作使的便利。 (13) 電控程序可根據(jù)工作面 實際需要而隨時進行調(diào)整。 (9) 實現(xiàn)調(diào)齊支架和輸送機位置的全工作面調(diào)控功能。 (5) 故障時在任一架上使整個系統(tǒng)停止工作。 支架電液控制系統(tǒng)的功能和要求 支架電液控制系統(tǒng)必須滿足工作面安全操作和自動控制的要求 , 其系統(tǒng)主要功能要求如下 : (1) 單架單動作雙向按鍵控制 , 操作者可以在工作面內(nèi)任一臺支架 SCU 上控制左、右鄰架每一個單獨動作。將工作面的支架編為若干組， 在本組內(nèi)首架上由操作人員按動架控箱的啟動鍵， 發(fā)出一個指令， 鄰架就按預(yù)定程序動作， 移架完成后自動發(fā)出控制信號給下一架控箱， 下一架開始動作。下面介紹三種常見的控制系統(tǒng)： A．雙向鄰架控制系統(tǒng)。 （ 7）減少支護滯后時間，避免了頂板局部破碎。 （ 3）保證液壓支架額定初撐力，電液控制系統(tǒng)可以通過壓力傳感器 反饋信號或通過延長控制電磁先導(dǎo)閥的供電時間來實現(xiàn)支架初撐力自保，保證額定初撐力，減少了立柱的增阻所需時間，提高了支護效率，而且全工作面支架初撐力均勻一致，改善了頂板的管理。 （ 3） 介紹了本論文的主要工作。 本論文研究主要工作 本文主要研究設(shè)計了液壓支架電液控制系統(tǒng)電液先導(dǎo)閥（兩位三通），考慮到以前的先導(dǎo)閥控制口油路加工不方便，本設(shè)計將先導(dǎo)閥的控制口油路由原來的斜路改為直路，這也是本設(shè)計的主要改進之處；同時，由于控制口的變化帶動了控制口，進油口，回油口的位置分布變化， 從而大大優(yōu)化了控制閥整體的結(jié)構(gòu)；對電磁先導(dǎo)閥內(nèi)部的電磁鐵及復(fù)位彈簧，根據(jù)工作需要進行設(shè)計計算。 電液控制系統(tǒng)的發(fā)展是與控制策略的最新發(fā)展密切相關(guān)的。目前，中國國有重點煤礦的綜采工作面數(shù)已逾數(shù)百個，全部靠進口國外的整套系統(tǒng)是不現(xiàn)實的，這嚴(yán)重限制了液壓支架電本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 液控制技術(shù)在煤礦開采中的推廣。這樣，中國大型煤礦采掘機械化程度將達到 95％，中型煤礦的機械化程度將達到 80％以上；大型煤礦國內(nèi)先進水平裝備率將達到20％，國際先進水平裝備率將達到 6％；中型煤礦國內(nèi)先進水平裝備率將達到 10％；小型煤礦機械化、半機械化程度將達 30％以上。根據(jù)第三次全國煤炭資源預(yù)測與評價，全國煤炭資源總量 5． 57 萬億噸，煤炭資源潛力巨大，煤炭資源總量居世界第一。如天地科技瑪珂電液控制有限公司利用計算流體力學(xué)軟件 Fluent 對電磁先導(dǎo)閥進行了流場計算、流量特性預(yù)測的數(shù)值計算研究；太原理工大學(xué)王芳、廉自生等人利用 Flu