【正文】 由于此次本人的知識和技術(shù)有限，所以設(shè)計(jì)必不能盡善盡美，存在著的瑕疵未未還望老師批評指導(dǎo)。在做設(shè)計(jì)的過程中，也有許多不足，有些學(xué)過的知識還不能夠和實(shí)際相聯(lián)系，很多東西不能學(xué)于至用；在參觀實(shí)習(xí)過程中，自己還不能把握住實(shí)習(xí)要點(diǎn)，希望老師能指點(diǎn)。首先，這是自己第一次的較大型的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在老師的幫助和同學(xué)的合作下，學(xué)會了該怎樣作畢業(yè)設(shè)計(jì)，從哪兒下手，怎樣規(guī)劃，有了這次經(jīng)驗(yàn)，下次會更加得心應(yīng)手．其次，自上大學(xué)以來，自己都學(xué)的是書本知識，而這次是理論聯(lián)系實(shí)踐，是自己更好的運(yùn)用于掌握了這幾年說學(xué)的知識．再者，自己學(xué)會了該怎樣利用工具書和圖書館資源，知道如何找，上哪兒找，然后再加以吸收，補(bǔ)充自己的不足．最后，畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，從而培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神和相對應(yīng)的工程知識。參 考 文 獻(xiàn)[1] ：世界圖書出版社，1992[2] 邢?？担好禾抗I(yè)出版社，1991[3] ：中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1987[4] 楊振復(fù)，：煤炭工業(yè)出版社，1995[5]《綜采技術(shù)手冊》：煤炭工業(yè)出版社，2000[6] ：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000[7] ：北京理工大學(xué)出版社，1998[8] ：化學(xué)工業(yè)出版社，2004[9] ：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[10] Luciana D’Adderio．Crafting the virtual prototype：howfirms integrate knowledge and capabilities across organizational boundaries [J]．Elsevier Science，Research Policy，2001。（4）設(shè)計(jì)了整個支架的液壓系統(tǒng)，以保證液壓支架的正常工作。（3）對液壓支架承載較大的構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核，包括頂梁強(qiáng)度校核，底座強(qiáng)度校核及前后連桿強(qiáng)度校核。其中重點(diǎn)進(jìn)行了支架四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，由此得到支架各部分的設(shè)計(jì)參數(shù)。本論文在綜合分析國內(nèi)外放頂煤液壓支架的基礎(chǔ)之上，對液壓支架的工作原理及液壓支架的分類進(jìn)行了概述，從而論證了放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)研究對于提高采煤工作面的綜合機(jī)械化水平具有重大意義。它的發(fā)明和應(yīng)用，使放頂煤開采技術(shù)從高落式進(jìn)入一個全面機(jī)械化的新的發(fā)展階段。主要進(jìn)行了各類閥體的選擇使用，以及立柱千斤頂?shù)牟季旨斑x型。按壓力液通過操縱閥后的用途不同，可分為全流量操縱閥和先導(dǎo)液壓操縱閥。在頂板急劇下沉的大流量(30~50)工況下，被封閉的液體壓強(qiáng)升高值不大于整定壓強(qiáng)的25%。立柱安全閥可以防止支架的主要承載結(jié)構(gòu)件過負(fù)荷，確保頂板巖層在不高于規(guī)定的工作阻力作用下沉降。支架常用的液控單向閥按其密封副形勢可分為平面密封型、錐面密封型和球面密封型。它是大多數(shù)支架立柱必不可少的控制元件之一。壓力控制閥主要有安全閥，方向控制閥主要有液控單向閥、操縱閥和液控分配換向閥等。 a b 推移千斤頂系統(tǒng)本設(shè)計(jì)選用：a 單向鎖緊回路前梁千斤頂系統(tǒng) 前梁千斤頂系統(tǒng)一般用單向鎖緊限壓回路。當(dāng)操縱操縱閥時，壓力液經(jīng)分流閥后分成兩路：一路去推移千斤頂，另一路經(jīng)定壓開關(guān)閥去輔助移架千斤頂。 本設(shè)計(jì)選用：雙作用式推移千斤頂系統(tǒng)。這類千斤頂控制系統(tǒng)一般由油缸上加一些必要的液壓閥構(gòu)成。在立柱的初撐階段，先由兩條壓力液管路共同供液，待頂梁支撐頂板，立柱活塞腔的液壓力大于中壓液管的壓力，單向閥關(guān)閉，由高壓小流量管路繼續(xù)供液，直至達(dá)到預(yù)定的初撐力。而當(dāng)樁柱升柱時，錨固柱必須處于升柱撐緊狀態(tài)；反之，當(dāng)錨固柱降柱時，樁柱的液路壓力要達(dá)到一定植，否則液壓打不開限壓閥，不能進(jìn)入樁柱或錨固柱的活塞桿腔，樁柱或錨固柱就降不下來，從而可以起到相互閉鎖的作用。 a共用一個控制閥回路；b各用一個控制閥回路 多柱控制回路帶壓移架回路。 圖a 圖b 圖c 圖c 圖d 單柱控制回路多柱控制回路 a、b所示，圖中為兩根立柱并聯(lián)組成，同時動作。 液壓支架的液壓系統(tǒng)擬定根據(jù)液壓支架的架型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定立柱和千斤頂數(shù)目，并擬訂液壓系統(tǒng)。此外，可以把泵站、中心控制臺和支架的液壓管路等部分作為支架的公用液壓系統(tǒng)。在液壓系統(tǒng)中，采用粘度低和容量大的液體作為工作介質(zhì)；液壓缸、操縱閥，其它調(diào)節(jié)和控制裝置等的數(shù)量大（高壓泵1~6臺、液壓缸300~1500個、安全閥150~300個，還有同樣數(shù)量的液控單向閥）； 很長的液壓管路（200~300剛性管，500~3000高壓軟管）； 泵液壓缸傳動系統(tǒng)的換算彈性模數(shù)較低； 根據(jù)支架的數(shù)量改變液流的參數(shù)； 所有支架的結(jié)構(gòu)上都有著相同的液壓缸、液壓裝置以及它們之間都有相同的連接方式（相同的液壓系統(tǒng)）；每節(jié)支架都重復(fù)著相同的工序，這些工序的總和構(gòu)成液壓支架的基本工序； 為了保證系統(tǒng)具有較高的容積效率，實(shí)現(xiàn)無故障作業(yè)和工作人員的安全，液壓系統(tǒng)的元件和部件要有好的密封性和可靠性。 液壓支架傳動系統(tǒng)的基本要求對于液壓支架的傳動裝置，應(yīng)具有以下基本要求：采用結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)備外形尺寸比較小，能遠(yuǎn)距離的傳遞大的能量能承受較大的載荷；沒有復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu)；再有爆炸危險和含塵的空氣里保證工作安全；動作迅速； 操作、調(diào)節(jié)簡單； 過載及損壞保護(hù)簡單；容積式液壓傳動可最大限度的滿足這些要求，因此液壓支架均采用這種傳動。液壓支架由不同數(shù)量的立柱和千斤頂組成，采用不同的操縱閥實(shí)現(xiàn)升柱、降柱、移架、推溜等動作。工作面中每個支架的液壓控制回路多數(shù)完全相同，通過截止閥連接與主管路，相對獨(dú)立。乳化液泵站通常安裝在工作面下順槽，可隨工作面一起向前推進(jìn)。動力源是乳化液泵，執(zhí)行元件是各種液壓缸。第五章 液壓支架液壓系統(tǒng)分析 液壓支架的液壓系統(tǒng)的簡介液壓支架不僅需要有良好的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)所工作的煤層地質(zhì)條件，而且還要配備完善而可靠的液壓系統(tǒng)及液壓元件來實(shí)現(xiàn)支架的優(yōu)良工作性能。對液壓支架承載較大的構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核，包括頂梁強(qiáng)度校核，底座強(qiáng)度校核及前后連桿強(qiáng)度校核。同前連桿一樣，后連桿也只受一個拉力作用，F(xiàn)后連桿=。所以合格。 底座有限元分析應(yīng)力結(jié)果顯示，四立柱每個柱窩受豎直向下的力P立柱=，前連桿受壓力P前連桿=59MPa，后連桿受拉力P后連桿=。彎曲截面系數(shù)： 式（）式中： ymax為中性軸到最遠(yuǎn)截面距離。圖 底座危險截面因?yàn)榈鬃氰T造出來的，所以截面慣性矩近似用矩形公式計(jì)算： 式（）式中： b為截面寬mm。 底座的強(qiáng)度校核 底座受力圖已知： P1=2512, P2=2512.L1= 588mm, L2=1200mm, L3=1442mm 計(jì)算最大彎矩 式（）：兩柱窩中間的截面彎矩最大。 全部厚度為δ＝30mm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一個號，然后計(jì)算截面面積最后計(jì)算截面形心距即：圖 頂梁截面圖F1=L1δ2=2=F2=F3=L2δ2=2= m2F4=F5=L4δ== m2 y1== y5==y2=y3=+2δ= y4=L1δ==y= 式（）=每個零件中心到截面形心的距離：a1=yy1==a2=yy2==a3=yy3==a4=yy4==a5=yy5==矩形截面的慣性矩為： 式（）式中b－截面寬度 h－截面高度計(jì)算每個零件的對截面形心的慣性矩103 m4103 m4103m4103 m4 103m4JZ=JZ1+JZ2+JZ3+JZ4+JZ5=103 +103+103+103+103=103m4 計(jì)算彎曲應(yīng)力和安全系數(shù) 式（）==安全系數(shù)：n=合格。為了安全，在AA截面，采用最大彎曲應(yīng)力進(jìn)行校核?，F(xiàn)將此實(shí)驗(yàn)中頂梁的受力模型列于下圖中：、受力圖、剪力圖和彎矩圖圖b為剪力圖，從右向左取，向上為負(fù)，向下為正。1) 各構(gòu)件通常采用16Mn等普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，并由具有標(biāo)準(zhǔn)厚度的鋼板焊接而成，?。?59MPa2) 底座用HT300，取3) 主要銷軸均采用CrMo等合金結(jié)構(gòu)鋼取屈服極限＝561Mpa4) 活塞桿均采用45號鋼，取屈服極限＝5) 結(jié)構(gòu)件、銷軸和活塞桿的強(qiáng)度條件為 式（）式中－危險斷面計(jì)算出的最大應(yīng)力，MPa，－許用安全系數(shù)3. 缸體材料采用27SiMn無縫鋼管，取抗拉強(qiáng)度＝1020MPa，強(qiáng)度條件為 式（）式中：－缸體許用應(yīng)力，MPa－許用安全系數(shù)，～41）焊條抗拉強(qiáng)度取＝561Mpa，其強(qiáng)度條件式中σ－計(jì)算出的焊縫許用應(yīng)力按焊條類型確定2）許用擠壓應(yīng)力按下式計(jì)算 式（）安全系數(shù)，查書得表：表41 安全系數(shù)安全系數(shù)前梁頂梁底座主要軸缸體焊縫活塞桿[n] ～4～4 頂梁的強(qiáng)度校核 頂梁中部集中載荷實(shí)驗(yàn)加載方式示意圖，剖面線部分為頂梁中部所加的鋼條，也就是作用力的位置。我國液壓支架強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件：1. 強(qiáng)度校核均以材料的屈服極限計(jì)算安全系數(shù)。由于液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，外載荷特點(diǎn)以及使用條件的特殊性，在強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件也有其特殊性。X＇—底座集中力距底座后端距離，mm—前后立柱下鉸點(diǎn)距底座下平面之距， =200mm —前連桿下鉸點(diǎn)距底座下平面之距， =1452mm—后連桿下鉸點(diǎn)距底座下平面之距， =900mm—前后立柱下鉸點(diǎn)之距， =1200mm—后排立柱下鉸點(diǎn)與底座后端之距， =1192mm—前后連桿下鉸點(diǎn)水平距離 ， =792mm的反作用力由于支架重量相對于支架所受工作阻力很小，所以支架的重量可以忽略不計(jì)，支架底座集中力與頂梁集中力相等, KN由式（38）得X`=本章對支架重要部件進(jìn)行了受力分析，主要包括頂梁、掩護(hù)梁及底座的受力分析，由于這些構(gòu)件在工況下的受力較為復(fù)雜，在對其受力分析時采用分離式的分析方法，這樣就簡化了分析過程，式分析過程更為清晰。后連桿受力: 式（）式中： —后連桿與水平的夾角， 75度—前連桿與水平面的夾角，57度的反作用力。于是可求出支架實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度如下式： 式（）式中： Lg—頂梁長度， mmB—頂梁寬度，Δ—頂梁前端至煤壁的距離，300mm代入公式（310）得:＝。頂梁前端比壓q2為0，頂梁后端比壓q3為：10 MPa 式（）式中： —頂梁后端比壓, mpa Bm—頂梁寬度，Bm=1500mm代入公式（37）得MPb)當(dāng)＞X＞時,載荷呈梯形分布，頂梁前端比壓為： 式（）式中： —頂梁前端比壓, mpa Lg—頂梁長度， 5675mmB—頂梁寬度，Bm=1500mm代入公式（38）得=頂梁后端比壓為 式（）代入公式（39）得:= Mpa支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)束，其結(jié)構(gòu)尺寸已定。設(shè)頂梁長為Lg，頂板的集中載荷為F1，其作用點(diǎn)距頂梁一端為x。由于頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實(shí)際分布很復(fù)雜。 頂梁分離體受力分析、X： 式（） 式（）式中：—頂梁所受集中力 KNω—頂梁頂板摩擦系數(shù) ， ω=—前排立柱的合力 =2512（KN）P—后排立柱的合力，P=2512（KN） —頂梁a 點(diǎn)所受垂直力，KN由式(31)和(32)聯(lián)立，求Fn整理得 式（）式中： θ—瞬心角（度）代入公式（33）得:≈ KN 由式（31）得:=(sin18?+sin8?)= (KN)由式（35）得:ya=－2512（cos18?+cos8?）= (KN) 式（）式中：x —后梁集中力作用點(diǎn)與頂梁后端之距 mm 。第3章 液壓支架的受力分析放頂煤液壓支架作為放頂煤開采技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備 ,它設(shè)計(jì)的好壞 ,是放頂煤開采技術(shù)能否進(jìn)一步推廣和發(fā)展的關(guān)鍵。圖215 放頂煤液壓支架本章完成了液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括支架主要尺寸的確定，頂梁、掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)確定，底座、立柱及液壓千斤頂?shù)倪x擇。推桿采用16Mn鋼板焊接而成，主要由主筋板，大耳座、小耳座、加強(qiáng)筋板組成，長1080㎜，寬290㎜。長框架推移裝置的缺點(diǎn)是傳力框架較長，桿端面小，因而剛度不易保證，容易發(fā)生彎曲變形。短框架推移裝置與長框架推移裝置工作原理形同無論是長框架還是短框架推移裝置，都可以把推移千斤頂設(shè)計(jì)成傾斜裝置，前高后低。支架撐緊頂板時，液壓控制使推移千斤頂活塞桿縮回，推移千斤頂?shù)睦?jīng)導(dǎo)向塊變?yōu)閷髁蚣艿耐?