【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 參考文獻(xiàn) [1] 欒振輝．液壓支架的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展．礦山機(jī)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(jī)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(shì)．煤礦機(jī)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(shì)．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(cè)．中國科學(xué)院預(yù)測(cè)科學(xué)研究中心 [7] 吳國強(qiáng)，張北辰．液壓支架電液自動(dòng)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(bào)． 2021， 428： 39～40 [9] 董信根，芮豐．本安型電磁先導(dǎo)閥．煤礦機(jī)電． 1992， 4： 3～ 5 [10] 李海 寧，曹春玲．基丁：電液控制的液壓支架液壓系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)．液壓與氣動(dòng)． 2021，8： 51～ 53 [11] 毛信遠(yuǎn)． 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(jī)械 . 徐州 :中國礦業(yè)大學(xué)出版社 .： 93～ 94 [14] 電磁鐵設(shè)計(jì)手冊(cè) [15] 濮良貴，紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) .北京：高等教育出版社 .： 388～ 402 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 致 謝 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 附錄 附圖 7 張。 (2)利用對(duì)現(xiàn)有模型的理解，進(jìn)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。由于本人對(duì)液壓支架用閥這個(gè)領(lǐng)域的理論還不很成熟，加上實(shí)驗(yàn)條件、時(shí)間和本人能力所限，都制約了本論文更為深入的發(fā)展。 展望 液壓支架電液控制系統(tǒng)研究是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。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(duì)支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)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。 （ 3） 對(duì)相關(guān)圖紙進(jìn)行了繪制。 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(jì)。 由于該彈簧在工作過程中，不會(huì)高速震動(dòng)，故無需進(jìn)行共振驗(yàn)算。旋 繞比5DC d??，則彈簧絲的曲度系數(shù) K可由下面公式計(jì)算 4 1 1544CK CC???? () 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(duì)于變應(yīng)力作用下的螺柱螺旋壓縮彈簧，疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算值 caS本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 及強(qiáng)度條件可按下式計(jì)算 0 m inm a x0 .7 5ca FSS?????? () 式中： FS 彈簧疲勞強(qiáng)度的安全設(shè)計(jì)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(qiáng)度要求。 第二步，強(qiáng)度校檢。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 彈簧校檢： 第一步，穩(wěn)定性。 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(shí)的變形量 m inm in 4 .2 0 .314F mmk? ? ? ? 彈簧在受力為 maxF 時(shí)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% 。d = 毫米 極靴的直徑 ? 厘 米 鐵芯的直徑 ? 厘 米 電磁先導(dǎo)閥復(fù)位彈簧的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 由于本設(shè)計(jì)采用的是非常規(guī)的彈簧，因而無法用正常的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，故采用先設(shè)定參數(shù)值（根據(jù)其工作環(huán)境和要求），然后在進(jìn)行校驗(yàn)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 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。 線圈外直徑 1 2 16 2 5 26kkD D b? ? ? ? ? ? 毫 米 第九步：特性驗(yàn)算。 第八步：確定導(dǎo)磁體尺寸。2k Wb ??? d () 可得修正后的線圈的寬度為： 23 0 5 7 0 . 2 2 4 . 9 66kb ??? 毫 米 取 kb =5 毫米，可見與原來的線圈數(shù)據(jù)相符。 根據(jù)此電磁鐵工作制為：反復(fù)短時(shí)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。d 為 毫米。 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。 導(dǎo)線材料準(zhǔn)備用牌號(hào) Q 漆包線，最高允許溫升 065C?? ，由表 41 選取線圈高度之比值 6?? 電磁鐵型式 ? 值 直流電磁鐵 交流電磁鐵 拍合式 帶極靴 4~6 2 不帶極靴 5~7 ?型 帶極靴 5~7 2 不帶極靴 6~8 盤式 2~4 1~2 裝甲螺管式 7~8 3~4 表 41 線圈高度與寬度之比值（ ? ） 根據(jù)需要設(shè)定： 線圈的厚度 5kb ? 毫 米 線圈的長度 30kl ? 毫 米 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第五步：決定線圈直徑。相應(yīng)于此時(shí)的磁勢(shì)，用 2（ IW） 表示。 由公式： 81010(1 )5 0 0 0 0 .1 5711 .2 5 (1 0 .3 )pB ??????? ??????（ IW ）安 匝 () 式中 ?= 80 1 .2 5 1 0? ??? 亨 /厘 米 I— 電 流 （ 安 ） W — 線 圈 匝 數(shù) （ 匝 ） IW — 磁 勢(shì) （ 安 匝 ） 電磁鐵在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，電壓可能降低至 85%U，為了保證在電壓降低后，電磁鐵任然能夠可靠地工作，上式所計(jì)算得到的安匝數(shù)應(yīng)該是指電壓降低至 時(shí)的磁勢(shì)，用 1（ 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(jì)（論文） 28 4 4 1 .7 1 .4 7cmc Sd ??? ?? ? ? 厘 米 取 ? 厘 米 ，則 ? 厘 米 。 一般電磁鐵導(dǎo)磁體中的磁感應(yīng)強(qiáng)度 cmB ，約為 1202114000 高 斯之間。 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(qiáng)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(jì)（論文） 27 決定極靴直徑為： 43 1 .9 53 .1 4nd ??? 厘 米 取 ? 厘 米 ，則 ? 厘 米 。 本設(shè)計(jì)采用的是直流拍合式電鐵，因?yàn)樵谥绷麟娐分?，線圈的形狀比較瘦長，而且磁路中只有一個(gè)很小的氣隙，且 直流電磁鐵的電流恒定 ,吸力穩(wěn)定 ， 壽命較長 ， 噪音也小 。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。電磁鐵的機(jī)構(gòu)并不十分復(fù) 雜。 電磁先導(dǎo)閥的設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算 電磁先導(dǎo)閥電磁鐵的選擇 電磁鐵是一種通電以后對(duì)鐵磁物質(zhì)產(chǎn)生吸力，把電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電器。先導(dǎo)閥在不工作時(shí)，球閥 1 在彈簧力和下端液壓力共同作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，球閥 2常開；當(dāng)電磁鐵得電時(shí)產(chǎn)生電磁推力 F，經(jīng)由頂桿 6推動(dòng)小球 2向下運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉球閥 2 ，同時(shí)，頂針 5把球閥 1 頂開，高壓油進(jìn)入 A 腔，然后經(jīng)由球閥 1 流入 B 腔，通 過液壓對(duì)主閥進(jìn)行控制打開主閥；當(dāng)電磁力F 撤去時(shí)，球閥 2 在液壓力的推動(dòng)下重新打開，從而使 T 口壓力 p 降低，球閥 1 在彈簧力和壓差的作用下向上運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉球閥 1，同時(shí)關(guān)閉主閥。其具體結(jié)構(gòu)如圖 所示 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（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。同時(shí)，對(duì)安裝在先導(dǎo)閥殼體內(nèi)的電路板的感性元什用環(huán)氧樹脂膠封為一體。能量足夠大的斷路電火花可能點(diǎn)燃爆炸性氣伴程和物，引起 爆炸。 本安型電磁鐵線圈屬于鐵芯電感，匝數(shù)比常規(guī)電磁鐵要大十倍，線圈電感很大。它的功能是將電控系統(tǒng)發(fā)出的電信號(hào)有效地轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)，以控制主閥動(dòng)作。并介紹了控制閥中主閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和在按照設(shè)計(jì)圖紙加工裝配過程中，應(yīng)該注意的一些問題。 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(shí)，先導(dǎo)閥 b 的控制口打開，此時(shí)先導(dǎo)閥 b 的進(jìn)液口與控制口相連，液壓油經(jīng)過控制口進(jìn)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(jìn)入推移千斤頂 e 的右腔，而此時(shí)先導(dǎo)閥 a 是關(guān)閉的進(jìn)油口直接與回油口相連通，主閥 c 關(guān)閉，液壓油無法進(jìn)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?，千斤頂便在液壓油的推?dòng)下向左運(yùn)動(dòng)。立柱和千斤頂?shù)墓ぷ鳡顩r由壓力傳感器和位移傳感器反饋到控制器，控制器根據(jù)反饋的信號(hào)決定控制下一個(gè)動(dòng)作。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 它由電氣和液壓兩部分組成。 圖 電液自動(dòng)控制原理 圖中的 a， b 都為電磁先導(dǎo)閥，而 c， d都為主閥， e為推移千斤頂。 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙加工及裝配時(shí)主要注意以下幾點(diǎn)： 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(jì)（論文） 19 3 裝配前應(yīng)對(duì)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(jìn)行復(fù)查； 4 進(jìn)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(yàn)部門的合格證方能進(jìn)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(shí)允許使用密封填料或密封膠，但應(yīng)防止進(jìn)入系統(tǒng)中； 8 銳角倒鈍。其具體結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 主閥閥芯結(jié)構(gòu)圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 1—— 進(jìn)液套； 2—— 復(fù)位彈簧； 3—— 內(nèi)閥芯； 4—— 閥座； 5—— 插動(dòng)套； 6—— 閥芯套 其中主閥及先導(dǎo)閥的油路結(jié)構(gòu)，位置關(guān)系如圖 所示： 圖 控制閥剖視圖