ZZ72002338型液压支架

毕业设计ZZ7200/23/38型液压支架125011237麻伟平机械工程系学生姓名： 学号： 系 部： 李烨机械设计制造及其自动化专 业： 指导教师： 二零一四年 六 月VI诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目：ZZ7200/23/38型液压支架系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化 学号：125011237学生：麻伟平 指导教师（含职称）：李烨（讲师）专业负责人：田静1设计的主要任务及目标主要任务：各个零件的设计、设计说明书、绘制液压系统图、电子资料一份主要目标：通过对液压支架的设计，以现在的市场实际需求出发，立足于企业目前的生产实际情况，保证综采工作面有正常作业所需的空间，保证采煤机、输送机配套使用，提高生产效率，改善安全条件以及延长液压支架的使用寿命。 2设计的基本要求和内容基本要求：液压系统：合理计算工作压力，适当选取动力部分、执行部分以及辅助部分；绘制符合技术需求液压系统图。内容：通过查阅相关的资料，确定液压支架总体布局及机构方案。综合设计方案，并计算设计出合理的零件设计，选取合适的部分元件，完成液压支架设计的总装配图。3主要参考文献1 丁绍南.液压支架设计M .北京:世界图书出版社,19952 成大先.机械设计手册M. 北京：化学工业出版社 1999 3 张家鉴、陈享文、伊长德.液压支架M. 北京：煤炭工业出版社 1985 4进度安排毕业设计各阶段名称起 止 日 期1分析题目，确定设计思路，进行开题检查2014.122014.3.142查阅资料，分析模具，进行推出机构设计2014.3.152014.4.243进行中期检查2014.4.254整理图纸，写出毕业论文2014.4.252014.5.255进行设计说明书及图纸整理，准备答辩2014.5.262014.6.10ZZ7200/23/38型液压支架摘要:液压支架主要由以下几个基本部分组成：顶梁，掩护梁和四连杆机构，侧护板，底座，立柱，千斤顶。设计要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。在支撑掩护式的设计过程中，底座、液压系统和立柱等结构件的设计是重点。本论文介绍了液压支架的结构，类型，工作原理，特点，目的及要求，对支撑掩护式液压支架作了详尽的分析和介绍，讲述了这种支架的方案和用途。关键词：液压支架，立柱，底座，四连杆机构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 录1前 言12液压支架类型、选型原则及支撑掩护式支架的工作原理22.1液压支架的类型及基本特点22.1.1支撑式液压支架22.1.2掩护式液压支架32.1.3支撑掩护式液压支架42.1.4特殊用途的液压支架52.2液压支架的选型62.2.1工作面支架62.3支撑掩护式液压支架工作原理63液压支架的整体结构尺寸设计83.1设计目的，要求及必要的基本参数83.1.1设计目的83.1.2设计要求83.1.3设计液压支架必需的基本参数93.1.4液压支架设计的原始条件103.2液压支架的整体结构设计103.2.1底座选择与设计103.2.2顶梁的选择与设计113.2.3推移装置的选择与设计113.2.4立柱的选择与设计123.3液压支架基本技术参数的确定133.3.1支护高度133.3.2支护面积143.3.3支护强度143.3.4底板平均接触比压153.3.5立柱主要参数确定153.3.6泵站压力的确定173.4液压支架四连杆机构的确定173.4.1四连杆机构的作用173.4.2四连杆机构的几何作图法203.4.3几何作图法作图过程213.4.4四连杆机构的优选设计法233.5支架的主要结构及其作用243.6液压系统253.6.1液压系统的主要特点263.6.2液压系统的基本要求263.7支架在设计中突出的特点284液压支架的受力分析284.1液压支架的受力分析与计算294.1.1对顶梁进行受力分析304.1.2对掩护梁进行受力分析314.1.3顶梁载荷分布324.1.4支护强度334.1.5支护效率334.2液压支架受力的影响因数344.2.1立柱倾角对承载能力的影响344.2.2tan值对支架承载能力的影响344.2.3支架承载能力随高度的变化354.2.4摩擦系数的影响35结 论37参考文献38致 谢39I1前 言综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。我国60年代初制造出支撑式液压支架，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式支架，这些系列化一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。我国煤矿中使有的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面上所的位置的支架。目前使用的液压支架分为三类。即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。从架型的结构特点来看，由于架型的不同，它的支撑力分布和作用也不同；从顶板条件来看，由于直接类别和老顶级别的不同，支架所承受的载荷也不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析，使支架的支撑力能适应顶板载荷的要求。本设计论文：巷道高度度在2.6米到3.5米，老顶级别为、级，直接顶类别为一类的支撑掩护式液压支架的设计。其架型特点支柱两排，每排2根，多呈倾斜布置，装有掩护梁和四连杆机构。安的支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定。0太原工业学院毕业设计2液压支架类型、选型原则及支撑掩护式支架的工作原理2.1液压支架的类型及基本特点迄今为止，全国使用的液压支架已有几百种型号，但其基本型式是相同或相似的。对液压支架型式的分类应把握其本质特征，按照不同的分类原则进行分类。这些分类原则互相联系又存在矛盾，同一个支架按照不同的分类原则可划分在不同类，把这些不同分类结果，按照一定的主次关系联系起来，就能较全面的反映该支架的基本特征。液压支架可按适用的煤层厚度、倾角和支架的控制方式来进行分类，但这些分类法均未反应出液压支架的基本特征。因此，目前国内外均按架型结构与围岩关系，将液压支架分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三大类。2.1.1支撑式液压支架 (a)节式支架 (b)垛式支架图2.1 支撑式液压支架(1)基本特点支撑式支架是早期发展的液压支架架型。其中又分为节式支架(图a)和垛式支架(图b)。这种支架的基本特点是:立柱靠简单的复位装置垂直支撑于支架的顶梁与底座之间，支撑效率高。支架是一个不稳定机构，基本不能承受顶板的水平力，支架的稳定性差。设有完善的掩护防漏研装置。支撑力的集中作用点离煤壁较远，支架切顶力强。结构简单，重量轻，成本低。(2)适应范围采高小于2m-2. 5 m 直接顶稳定(3类)或坚硬(4类)，老顶来压明显(II级)或强烈(III级)。工作面倾角l5, 1010, 1515配制液压支架用乳化液的水质应符合下列条件:无色、无臭、无悬物和机械杂质；PH值在69范围内；氯离子含量不大于5.7毫克当量/升;硫酸根离子的含量不大于8.3毫克当量/升。3.6.2液压系统的基本要求对于液压支架的传动系统应具有以下基本要求：(1)采用结构比较简单，设备外形尺寸比较小，能远距离的传递大的能量；(2)能承受较大的载荷；没有复杂的传动机构；(3)再有爆炸危险和含尘的空气里保证工作安全；(4)动作迅速；(5)操作、调节简单；(6)过载及损坏保护简单；针对我们本次设计的液压支架，其液压系统有以下两部分系统组成：即立柱系统和千斤顶系统。本设计的液压系统图： 图3.7 ZZ7200/23/38液压支架的液压系统3.7支架在设计中突出的特点支架在设计中突出了以下特点：(1)支架工作阻力大，对顶板的支撑效果好；(2)采用优化设计，确定支架的总体参数和主要部件的结构尺寸，并利用计算机模拟试验进行受力分析和强度校核，以提高支架的可靠性；(3)本支架四连杆参数经过计算机优化设计，受力较小，空顶距变化较小；(4)顶梁为整顶梁相对较长，支架通风断面大，操作空间大；(5)支架底座为整体式刚性底座，底座比压小，强度高；(6)液压系统采用400升大流量操纵阀，提高了支架工作循环时间。4液压支架的受力分析由液压支架的工作状态可知，支架承受的外载荷是顶板下沉形成的。在顶板下沉过程中，支架顶梁与顶板有相对滑动现象，支架不仅受有垂直于顶梁的力 ，还受平行顶梁的力。为了设计方便，要对支架的载荷和支架本身进行简化，现概述如下：(1)把支架简化成一个平面杆系结构，为了偏于安全，计算时把外载荷视为集中载荷。(2)金属结构件按直梁理论计算。(3)顶梁、底座与顶板被认为均匀接触，载荷沿支架长度方向接线规律分布，沿宽度方向均匀分布。(4)通过分析和计算可知，掩护梁顶矸石的作用为只能使支架实际支护阻力降底，所以在受力计算时不计使掩护梁偏于安全。(5)立柱和短柱按最大工作阻力计算。(6)产生作用在顶梁水平力的情况有两种：一种是由于支架让压回缩，顶梁前端运动轨迹为近似双纽线，顶梁与顶板在产生相对位移，顶板给予顶梁水平摩擦力；另一种是由于顶板向采空区方向移动，使支架顶梁受指向采空区的水平摩擦力。顶梁和顶板的静摩擦系数W一般取0.150.3。(7)按不同支护高度时各部件最大受力值进行强度校核。(8)各结构件的强度校核，除按理论支护阻力校核危险断面外，还要按原煤炭部标准MT86-84液压支架型式试验技术规范的各种加载方式，以支架的额定工作阻力逐一核，超过额定工作阻力10%的超载试验，将由安全系数来保证强度。4.1液压支架的受力分析与计算当支架撑牢在顶底板之间时，取其整体或某一部件为分离体，皆处于平衡状态，据此，把支架简化成平面杆系进行受力分析和计算。 支架整体受力如图3.1所示图4.1 支撑掩护式整体受力4.1.1对顶梁进行受力分析对顶梁进行受力分析如图所示。图4.2 顶梁受力 (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顶梁千斤顶板摩擦系数 ， =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)联立，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