自移式液压支架结构设计【含有全套CAD图纸三维建模和说明书】
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机械工程的内容 机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有 ： 建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和 转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。 机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特 的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品 。 生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产 。 销售对象遍及全部产业和个人、家庭 。 而且销售量在社会经济状况的影响下 ， 可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维 护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。 研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。 机械工程分类 机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、 制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段 。 按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等 都 有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动 力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。 机械工程的发展历程 人类成为 “现代人 ”的标志就是制造工具。石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。 几千年前，人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨，用来提水的桔槔和辘轳，装有轮子的车，航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力，从人自身的体力，发展到利用畜力、水力和风力。所用材料从天然的石、木 、土、皮革，发展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷，制造陶瓷器皿的陶车，已是具有动力、传动和工作三个部分的完整机械。 人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。有足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。在中国，公元前 1000前 900 年就已有了冶铸用的鼓风器，并逐渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。 15 16 世纪以前，机械工程发展缓慢。但在以千年计的实践中，在机械发展方面还是积累了相当多的经验和技术知识，成为后来机械工程发展的重要潜力。 17 世纪以后，资本主义在英、法和西欧诸国出现，商品生产开始成为社会的中心问题。 18 世纪后期，蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、面粉、冶金等行业。制作机械的主 要材料逐渐从木材改用更为坚韧，但难以用手工加工的金属。机械制造工业开始形成，并在几十年中成为一个重要产业。 机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖匠师们个人才智和手艺的一种技艺，逐渐发展成为一门有理论指导的、系统的和独立的工程技术。机械工程是促成 18 19世纪的工业革命，以及资本主义机械大生产的主要技术因素。 动力是发展生产的重要因素。 17 世纪 后期，随着各种机械的改进和发展，随着煤和金属矿石的需要量的逐年增加，人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。 在英国，纺织、磨粉等产业越来越多地将工场设在河边，利用水轮来驱动工作机械。但当时的煤矿、锡矿、铜矿 等 矿井中的地下水，仍只能用大量畜力来提升和排除。在这样的生产需要下， 18 世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。但是这种蒸汽机的燃料消耗率很高，基本上只应用于煤矿。 1765 年 ， 瓦特发明了有分开的冷凝器的蒸汽机，降低了燃料消耗率。 1781 年瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机，扩大 了蒸汽机的应用范围。蒸汽机的发明和发展，使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。蒸汽机几乎是 19 世纪唯一的动力源，但蒸汽机及其锅炉、凝汽器、冷却水系统等体积庞大、笨重，应用很不方便。 19 世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。 20 世纪初，电动机已在工业生产中取代了蒸汽机，成为驱动各种工作机械的基本动力。生产的机械化已离不开电气化，而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。 发电站初期应用蒸汽机为原动力。 20 世纪初期，出现了高效率、高转速、大功率的汽轮机，也出现了适应各种水利资源的水轮机，促进了电力供 应系统的蓬勃发展。 19 世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易于操纵、并可随时启动的原动机。它先被用以驱动没有电力供应的陆上工作机械，以后又用于汽车、移动机械和轮船，到 20 世纪中期开始用于铁路机车。蒸汽机在汽轮机和内燃机的排挤下，已不再是重要的动力机械。内燃机和以后发明的燃气轮机、喷气发动机的发展，是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。 工业革命以前，机械大都是木结构的，由木工用手工制成。金属 (主要是铜、铁 )仅用以制造仪器、锁、钟表、泵和木结构机械上的小型零件。金属加工主要靠机匠的精 工细作，以达到需要的精度。蒸汽机动力装置的推广，以及随之出现的矿山、冶金、轮船、机车等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多，越来越大，要求的精度也越来越高。应用的金属材料从铜、铁发展到以钢为主。 机械加工包括锻造、锻压、钣金工、焊接、热处理等技术及其装备，以及切削加工技术和机床、刀具、量具等，得到迅速发展，保证了各产业发展生产所需的机械装备的供应。 社会经济的发展，对机械产品的需求猛增。生产批量的增大和精密加工技术的进展，促进了大量生产方法的形成，如零件互换性生产、专业分工和协作、流水加 工线和流水装配线等。 简单的互换性零件和专业分工协作生产，在古代就已出现。在机械工程中，互换性最早体现在莫茨利于 1797 年利用其创制的螺纹车床所生产的螺栓和螺帽。同时期，美国工程师惠特尼用互换性生产方法生产火枪，显示了互换性的可行性和优越性。这种生产方法在美国逐渐推广，形成了所谓 “美国生产方法 ”。 20 世纪初期，福特在汽车制造上又创造了流水装配线。大量生产技术加上泰勒在 19 世纪末创立的科学管理方法，使汽车和其他大批量生产的机械产品的生产效率很快达到了过去无法想象的高度。 20 世纪中、后期，机械加工的主要特点 是：不断提高机床的加工速度和精度，减少对手工技艺的依赖；提高成形加工、切削加工和装配的机械化和自动化程度；利用数控机床、加工中心、成组技术等，发展柔性加工系统，使中小批量、多品种生产的生产效率提高到近于大量生产的水平；研究和改进难加工的新型金属和非金属材料的成形和切削加工技术。 18 世纪以前，机械匠师全凭经验、直觉和手艺进行机械制作，与科学几乎不发生联系。到 18 19 世纪，在新兴的资本主义经济的促进下，掌握科学知识的人士开始注意生产，而直接进行生产的匠师则开始学习科学文化知识，他们之间的交流和互相启发取得很 大的成果。在这个过程中，逐渐形成一整套围绕机械工程的基础理论。 动力机械最先与当时的先进科学相结合。蒸汽机的发明人萨弗里、瓦特，应用了物理学家帕潘和布莱克的理论；在蒸汽机实践的基础上，物理学家卡诺、兰金和开尔文建立起一门新的科学 热力学。内燃机的理论基础是法国的罗沙在 1862 年创立的； 1876 年奥托应用罗沙的理论，彻底改进了他原来创造的粗陋笨重、噪声大、热效率低的内燃机而奠定了内燃机的地位。其他如汽轮机、燃气轮机、水轮机等都在理论指导下得到发展，而理论也在实践中得到改进和提高。 早在公元前，中国已在指南车 上应用复杂的齿轮系统，在 被中香炉 中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是，关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择，直到 17 世纪之后方有理论阐述。 手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱，在各文明古国都有悠久历史，但是曲柄连杆 机构的形式、运动和动力的确切分析和综合，则是近代机构学的成就。机构学作为一个专门学科，迟至 19 世纪初才首次列入高等工程学院 (巴黎的工艺学院 )的课程。通过理论研究，人们方能精确地分析各种机构，包括复杂的空间连杆机构的运动，并进而能按 需要综合出新的机构。 机械工程的工作对象是动态的机械，它的工作情况会发生很大的变化。这种变化有时是随机而不可预见；实际应用的材料也不完全均匀，可能存有各种缺陷；加工精度有一定的偏差，等等。 与以静态结构为工作对象的土木工程相比，机械工程中各种问题更难以用理论精确解决。因此，早期的机械工程只运用简单的理论概念，结合实践经验进行工作。设计计算多依靠经验公式；为保证安全，都偏于保守，结果制成的机械笨重而庞大，成本高，生产率低，能量消耗很大。 从 18世纪起，新理论的不断诞生，以及数学方法的发展，使设计计算的精确度不 断的提高。进入 20 世纪，出现各种实验应力分析方法，人们已能用实验方法测出模型和实物上各部位的应力。 20 世纪后半叶，有限元法和电子计算机的广泛应用，使得对复杂的机械及其零 。构件进行力、力矩、应力等的分析和计算成为可能。对于掌握有充分的实践或实验资料的 机械或其元件，已经可以运用统计技术，按照要求的可靠度，科学地进行机械设计。 机械工程的发展展望 机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除 环境污染作为超经济的目标任务。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。 人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更 多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及 在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。 19 世纪时，机械工程的知识总量还很有 限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程， 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对 外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。 综合 再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。 综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。 of of of in of of a to of of to in of of of of of of of of of in to to is of a a in of of of in of of by of of to of in of of by of of to of in in of in of is a is to be to be to of be In in to of to be as to of of is be of to of it of to of is it to to of is of is of a to by of a of a to in s is of is of ge to to to of of an to a 00 to to 15is in in 7th in to of In 8th of to of to of to in to an on of a a 8is an of of In 7th of of by on to a in to of is to n 18 to to 765, 1781 of of to in 9th is 19 of At of 0th in of of by of In 0th to of of 9th It is to to of 0th in no of is of of by to of of by of of of of is of to is of of of of as of of in In in mo 797 by of At of in In 0th in 9th of In 0th is of of NC to of is to of of 18 in no 8in of of to to to in In a of on on in a is on 862 876, of he of as In of in In C, in in of to of on of 7th a s of in a in th 西安工业大学北方信息工程学院 毕业设计 题 目 自移式液压支架结构设计说明书 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 级 指导教师 二零一五年三月五日 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 X 学院 毕业设计 题 目 自移式液压支架结构设计说明书 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 级 指导教师 二零一五年三月五日 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 摘 要 矿井液压支架的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低陈本、减轻工人的体力劳动和保证生产是不可缺少的有效措施，因此液压支架的设计师技术上先进、经济上合理、安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化的主要体现。 采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化不仅产量大、效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。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。设计要遵从从支柱性能好、强度高、移架速度快安全可靠等原则。支架采用四连杆机构，改善支架的受力状况，缩小支架升降过程中的顶梁前段前后移动的距离立柱采用双伸缩液压缸，以满足支架最低及最高位置时的高度要求。 液压系统自世纪问世以来发展很快，在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压缸在结构方面，功能方面，已经比较成熟，目前国内外液压缸的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分 合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压缸两大组成部分的控制元件和执行元件，由于技术发展趋于成熟，国无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使液压缸在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外液压缸都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及其本身在液压系统中得到较广泛的应用作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术 手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高配置灵活方便调速范围大工作平稳且快速性好易于控制并过载保护易于实现自动化和机电体化整合系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。智能自移式液压支架是加工各种矿山开采的主要设备，适用于各类矿山开采厂的矿山开采的加工，如下料、开孔、开槽、拉伸等。本文根据智能自移式液压支架的用途特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统 图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。智能自移式液压支架的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 本文运用大学所学的知识，提出了自移式液压支架的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度 校验，构建了自移式液压支架结构总的指导思想，从而得出了该自移式液压支架的优点是高效，经济，并且安全系数高，运行平稳的结论。 关键词： 液压支架 采煤方法 液压技术 标志 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 2 of of is a 6 to do to a to or It in to in to in of is to a by is a It is as an to as a of of of is a to on by in to of is is a to do to a to or It in to in to in is of of it to on of of is to a by of to it of in of X 学院毕业设计 自移式液压支架结构设计 3 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 4 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 5 目 录 1 绪论 .题的来源与研究的目的与意义 .移式液压支架设计的主要关键技术 .移式液压支架的组成 .移式液压支架的发展现状 .自移式液压支架的总体结构分析 .移式液压支架 的基本结构 .移式液压支架 的类型 .移式液压支架的工作原理 .压支架选型的基本参数 . 对液压支架的基本要求 . 设计液压支架必须的基本参数 .压支架的总体设计 . 确定支架参数的原则 . 确定支架结构参数的内容 . 支架主要参数的确定 . 支架间距 .连杆机构的设计 . 四连杆机构的作用 . 四连杆机构的几何作图法 . 四连杆机构优选方法 . 液压支架主要部分的强度校核 .梁的强度校核 .论 .考文献 .谢 .X 学院毕业设计 自移式液压支架结构设计 6 1 绪论 题的来源及研究的目的和意义 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各 样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各 种机械武器。不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有： 建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。机械产品的生产，包括：生产设施的规 划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。机械产品的应用。这 方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机院毕业设计 自移式液压支架结构设计 7 械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功 能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、 透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。 19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程， 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了 专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工院毕业设计 自移式液压支架结构设计 8 作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、 软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制， 其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。 19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程， 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机 械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合 再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过 程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 9 移式液压支架设计的主要关键技术 液压支架是综采设备的主要设备之一，近十年来主要发展趋势是向两柱掩护 式和四柱支撑掩护式架型发展，合理的四杆机构的设计，设计参数向搞工 作阻力、 大中心距（ 2m）发展，结构件材料越来越多的采用高强度钢材；液压支 架另一关键技术是控制系统，应用电液控制技术，采用电磁（或微电机）控制的 先导阀，先进可靠地压力和位移传感器，灵活自由的微处理技术，红外遥感技术 等现代科技成果，式液压支架的动作自动连续进行，移架速度大大提高，支架循环时间达到 8s 以内。还可以配合采煤机的煤岩识别系统先进技术，可实现工作面自动控制。 移式液压支架的组成 液压支架是综采工作面的支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维护安 全作业空间，推移工作面 采运设备。 液压支架的种类很多，但其基本功能是相同的。液压支架按其结构特点和与围围岩的作用关系 “般分为三大类”即支撑式、掩护式和支撑掩护式根据支架各部件的功能部分。 （ 1 （ 2 （ 3压、电控元件等。其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作性能。 （ 4 (或挑梁 ) 装置、伸缩梁 (或插板 )装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件等。这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。 （ 5的工作液体是乳化液 移式液压支架的发展现状 当今社会，随着机械工业的蓬勃发展，各行各业的机械设备也在不断地更新，不断地完善，自移式液压支架同样在发展着，传统的式液压支架是采用固定的方式，院毕业设计 自移式液压支架结构设计 10 这样劳动效率低，运煤效率同样低下，不适合大批量的煤炭生产的场合。现代自移式液 压支架是用来代替传统的运煤支架的一种新型的自移式液压支架。随着机械行业的大发展，自移式液压支架的使用也越来越广泛。如果使用传动的临时的运煤的固定式液压支架的的话，不但劳动强度大、效率低、定位精度低，而且满足不了大批量生产要求。所以使用一个专用的自移式液压支架已成为发展趋势。 2 自移式液压支架的总体结构分析 移式液压支架的基本结构 自移式液压支架 其组成可分承载结构件、动力油缸、控制操纵元件、辅助装置和工作液体五部分。其中承载结构件分别为：顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。 、液压油缸、控制元部液压、电控元件等。其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作性(或挑梁 )装置、伸缩梁 (或插板 )装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件等。这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置以作液体是乳化液。 其总体方案图结构图如下： 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 11 自移式液压支架总体方案结构图 移式液压支架的类型 根据它对顶板的支护作用，可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三种类型。 要依靠掩护板把工作面与采空区隔离，防止垮落的矸石窜人工作面。这种支架采用铰接托梁，以适应不平整的顶板条件，用来支护松散破碎的不稳定或中等稳定顶板，但不适用于直接顶坚硬、周期压力明显的工作面，以下为该类型液压支架图： 既能切断顶板，又能挡矸，兼有支撑式和掩护式支架的优点。应于顶板中等稳定或稳定、 周期压力较明显，底板中等稳定的工作面。以下为该类型液压支架图： 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 12 支柱的数目有两柱、三柱、四柱、五柱、六柱等。它依靠支柱较大的支撑能力，使采空区内的顶板岩石切断垮落，支护工作空间。支撑式支架适用于顶板坚硬完整，周期压力明显或强烈，底板也较坚硬的采煤工作面。 （ 1）节式支架；在液压支柱下连接复位座体焊接在前底梁与后底座上，并装有底座千斤顶，可随前顶梁移架千斤顶一起组成同步带压移架。 （ 2）垛式支架：具有带立柱复位装置的箱式底座 ,作整体移动 的支撑式支架。以下为该类型液压支架图： 移式液压支架的工作原理 自移式液压支架的工作原理为：液压支架以高压液体为动力，通过各种动力油缸的伸缩，使支架完成升起、降落、行走和推移运输机等各种动作，以便支架工作面不断推进而反复支撑、前移和调整。图是一个简单的液压支架的工作系统示意图，下面按支架降柱、移架、升柱和推溜的工作过程分别加以叙述。 降柱：当旋转式操纵阀转到降柱位置，打开供液阀时， 高压液体由主进液管经过操纵阀和油管，进入支柱活塞杆腔，同时也进入液控单向阀的控制管路打开液控单向阀，支柱 活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操纵阀，流回主回液管，支柱卸载下降。 移架：液压支架卸载后，操纵阀转到移架位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀和油管进入到推压千斤顶的活塞杆腔，同时也进入液控油路，打开液控单向阀，而活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操纵阀流回主回液管，退役千斤顶收缩，以运输机位置点，拉架前移。运输机靠相邻的推移千斤顶来固定，千斤顶由液控单向阀紧锁。 升柱：液压支架移到星的位置后，应及时升柱，以支撑暴露的顶板。操纵阀转到升柱位置，打开供液阀，高压液体由主进液管进入，经操纵阀到液 控单向阀，进入到推移千斤顶的活塞杆腔，支柱活塞杆腔的油液，同时也进图液控油路，经由管和院毕业设计 自移式液压支架结构设计 13 操纵阀流回主回液管，活塞和顶梁升起，支撑顶板。 推移运输机：当液压支架前移并重新支撑后，操纵阀转到推移位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀、液控单向阀进入到推压千斤顶的活塞杆腔，活塞杆腔的油液经油管和操纵阀流回主回液管，推移千斤顶的活塞杆伸出，以液压支架为支点，把运输机推移到新的工作位置。在实际工作中，对于具体支架的动作，根据该支架的结构和需要来确定。 （ 2）液压支架的支撑承载能力： 液压支架的支撑承载 能力是指液压支架与顶板之间相互力学原理，它包括：初撑增阻、承载增阻和恒阻三个工作阶段。 初撑增阻阶段： 在升柱的过程中，从顶梁接触顶板起，至支柱活塞腔的油液压力达到泵站的工作压力时，松开手把，停止供液，液控单向阀立即关闭。阀球封闭支柱活塞腔的油液，这就是支架初撑阶段。此时支柱和支架对顶板产生的支撑力称为初撑力。此时支架对顶板的支撑力为初撑力。支撑式支架的初撑力为： 1024; 式中 m； 由上式可知，支架初撑力的大小取决于泵站的工作压力，立柱缸径和立柱的数量。合理的初撑力是防止直接顶过早的因下沉而离层、减缓顶板下沉速度、增加其稳定性和保证安全生产的关键。一般采用提高泵站工作压力的办法来提高初撑力，以免立柱的缸径过。承载增阻阶段支架初撑后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直到增加到支架的安全阀调整压力，立柱下腔压力达到工作阻力。此阶段为增阻阶段 t。 恒阻阶段随着顶板压力继续增加，使立柱下腔压力超过支架的安全阀压力调整值时，安全阀打开而溢流，立柱下缩，使顶板压力减小，立 柱下腔压力降低，当低于安全阀压力调整之后，安全阀停止溢流，这样在安全阀调整压力的限制下，压力曲线随时间呈波浪形变化，此阶段为恒阻阶段 2t。此时支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力决定的。 支撑式支架的工作阻力 1024; 式中 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 14 支架的工作作阻力标志着支架的最大承载能力。 对于掩护式和支撑掩护式支架，其初撑力和工作阻力的计算还要考虑到立柱倾角的影响因素。支架的工作阻力是支 架的一个重要参数，它表示支架支撑力的大小。但是，由于支架的顶梁长短和间距大小不同，所以并不能完全反映支架对顶板的支撑能力。因此，常用单位支护面积顶板上所受支架工作阻力值的大小，即支护强度来表示支架的支护性能。即 : q=P/F103 式中 压支架选型的基本参数 液压支架的基本要求 1. 为了满足采煤工艺及地质条件的要求，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效的控制顶板，保证合理的下沉量。 溜力一般为 100右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为 100厚煤层一般为 150煤层一般为 300 而保证人员呼吸、 稀释有害气体等安全方面的要求。 有足够宽的人行横道。 明和通讯方便。 座最大比压要小于规定值。 座最大比压要小于规定值。 可能的减 轻支架重量。 构要简单。 计液压支架必须的基本参数 据最大和最小采高，确定支架的最大和最小高度，以及支架的支护强度。 给定参数：液压支架采高： 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 15 根据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。 定是否选用防倒防滑装置。给定条件：适应倾角 15。 虑支架的运输外形尺寸。 配套尺寸及支护方式来计算定量长度。 压支架的总体设计 定支架参数的原则 1、要满足配套设备 (采煤机、输送机 )的相关要求； 2、与支架的工作方式 (即时支护或滞后支护 )相适应； 3、结构紧凑，行人操作方便； 4、支架的工作稳定性好。 定支架结构参数的内容 1、确定正常工作条件下，支架与相应设备的位置关系； 2、确定支架总体与主要部件的布置与尺。 架主要尺寸的确定 1、支架高度 支架最小高度为： 支 架最大高度为： m 2、支架伸缩比 支架的伸缩比指最大与最小支架高度之比值为： 代入数据得 m=2。 架间距 所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。按下式计算： m+n 式中： 支架间距（支架中心距）； 每架支架顶梁总长度； 相邻支架（或框架）顶梁之间的间隙； n 每架所包含的组架的组数或框架数，整体自移式支架。 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 16 支架间距 由 于每架支架的推移千斤顶都与 工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据输送机溜槽每节长度及帮槽上 千斤顶连结块的位置来确定。本次设计取支架的中心距为 1m。 连杆机构的设计 连杆机构的作用 1、支架高度在最大和最小范围内变化时，如图所示，顶梁端点运动轨迹的最大宽度 e 应小于或等于 700 2、支架在最高位置时和最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角 Q，如图一所示，应满足如下要求。支架在最高位置时， P 52 62， Q 75 85 ，支架在最低位置 时为 有 利 于 石 头 下 滑 ， 防 止 石 头 停 留 在 掩 护 梁 上 ，根 据 物 理 学 摩 擦 理 论 可 知 ， 要 求 ，如果钢和石头的摩擦系数 W=则 P= 为了安全可靠，最低工作位置应使 P 25为宜。而 部距底板要有一定距离，防止支架后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降。 一般取 Q 25 30在特殊情况下需要角度较小时，可提高后连杆下铰点的高度。 四连杆机构的特征 3、从上图可知， 掩护梁和顶梁铰点 e和瞬时中心 使 满足 围，其原因是 角直接影响支架承受附力。 4、应取顶梁前端点运动轨迹双纽线向前凸的一段为支架工作段，如上图所示的h 段。其原因为当顶板来压时，立柱让压下缩，使顶梁有向前移的趋势，可防止岩石向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向采空区。同时底板阻止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增加了顶梁前端的支护力，防院毕业设计 自移式液压支架结构设计 17 止顶梁前端上方顶板冒落。并且使底座前端比压减小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相应减少，所以减轻了掩护梁的外负荷。 5、从以上分析得知，为使支架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构的运动轨迹时，应尽量使 e 值减小，取双纽线向前凸的一段为支架工作段。所以，当已知掩护梁和后连杆的长度后，从这个观点出发，在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，运用作图法就可以，下图即为掩护梁和后连杆构成的曲柄滑块机构。 连杆机构的几何作图法 四连杆机构设计的作图法按如下步骤进行。 一般按同类型支架用类比法来确定，关于这两个尺寸的大小对支架受力的 影响，后面进行专门研究。 解析法来确定掩 护梁和后连杆的长度。如图 4 3所示。 设： G 掩护梁长度， A 后连杆长度， e点引垂线到后连杆下铰点之距， 支架最高位置时的计算高度， 支架最低位置时的计算高度， 从几何关系可以列出如下 2式： 2 2 将以上两式联立可得： A/G=(（ 院毕业设计 自移式液压支架结构设计 18 说明： 支架计算高度为支架高度减去掩护梁上铰点至顶梁顶面之距和后连杆下铰 点至底座底面之距。 按四连杆机构的几何 特征要求，选定 入上 式，可以求得 A/于支架型式不同，一般 A/G 的比值按以下范围来取。 掩护式支架： A/G=支撑式掩护式支架： A/G=支架最高位置时的计算高度为： 根据 A/4 7)可以求得掩
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