超静定薄煤层液压支架设计（全套含CAD图纸）
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本科生毕业设 计 姓 名： 学 号 ： 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 超静定薄煤层液压支架 专 题： 指导教师： 职 称： 二 O 年 六 月 毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 （基础理论及基本技能的掌握； 独立解决实际问题的能力； 研究内容的 理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点； 工作态度 及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩； 存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 毕业设计评阅教 师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩； 存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一般性错误 有原则性错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 毕业设计任务书 学院 机电学院 专业年级 学生姓名 任务下达日期： 2011 年 3 月 1 日 毕业设计日期： 2011 年 3 月 1 日 至 2011 年 6 月 15 日 毕业设计题目： 超静定薄煤层液压支架 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： （ 1）完成液压支架所有部件的 结构 设计， 运用 建立其三维模型， 实现运动仿真 ，绘制关键点的运动轨迹 。 （ 2）利用 液压支架的主要部件进行有限元分析，验证结构强 度。 （ 3） 工作量要求： 0#图纸不少于 ，说明书不少于 70 页 院长签字： 指导教师签字： 摘 要 随着 煤炭资源的日益减少，如何更好的实现对薄煤层的开采成为了一个重要 话题。在我国 西南部 的很多 矿区， 薄 煤层已经成为主采煤层。液压支架作为煤矿开采的重要支护设备，在 保证工人的人身安全 的同时 ，还要提高煤矿的生产效率。因此，研制高质高效的薄煤层液压支架具有重要的意义。 传统的液压支架使用两柱或四柱支撑，工作阻 力小，而且四连杆机构设计起来十分困难，最终只能用近似的双纽线 实现顶梁端部的运动， 顶梁 仍然有倾向煤壁的趋势。本文设计的液压支架采用八根立柱支撑，支护阻力大，取消了四连杆机构 ，用立柱的液压力抵抗水平力，是液压支架设计方法的巨大进步。 本文设计的内容主要包括：顶梁、底座、前梁、立柱等关键部件的结构设计，建立液压支架的三维模型，实现运动仿真，最后进行有限元分析校核关键部件的强度。设计的过程中参考了现有液压支架结构设计的优点，如顶梁的箱形结构、底座的底分式结构等 。 本设计的主要创新点在于：八根立柱对顶板实现密集支护， 不仅提高了支护阻力，而且可以通过更换不同缸径的悬浮式立柱 ， 实现 支架的模块化设计 、 集成化装配和规模化生产 ， 大大缩短了生产和检测周期 ， 加快了我国综采机械化生产进程 。薄煤层液压支架一般采用邻架控制，为了减少管路上的压力损失， 方便人员的操作，设计了一种先导控制的液压系统，对液压支架液压系统的设计具有一定的参考价值。 关键词： 液压支架； 超静定结构； 运动仿真； 有限元分析 of to an In as in to of to of of in or of of is of is of a of of of is a of of of s 3 d to to of of of as of of to of to of up of of in to on of a of of 目 录 1 绪论 1 煤层开采技术 1 压支架的用途及分类 1 压支架的作用 1 压支架的工作过程 1 压支架的现场布置 3 压支架的分类 4 压支架的支护方式 5 液压支架的基本要求 5 煤层液压支架的结构特点 5 压支架的国内外现状及发展趋势 6 静定结构的创新和优点 9 2 液压支架整体结构设计 10 压 支架的设计参数 10 架的高度和支架的伸缩比 10 架高度 10 架的伸缩比 10 架间距 10 座长度的确定 11 梁尺寸 11 架工作方式对顶梁长度的影响 11 梁长度 11 梁宽度 12 板覆盖率 13 柱布置 13 柱数 13 撑方式 13 3 液压支架部件设计 14 梁 14 要作用 14 构型式 14 梁结构和断面形状 15 护板的设计 17 护板的作用 17 护板的结构型式 17 护板尺寸的确定 18 座的设计 19 座的作用 19 座的结构形式 19 移装置的设计 20 移装置的用途 20 移装置的要求 20 移装置的结构 21 柱的设计 23 柱的类型 23 浮式液压支柱的优点 24 助装置的设计 25 帮装置的设计 25 倒装置的设计 26 压支架的主要技术参数 27 护面积 27 护强度 27 护效率 27 斤顶参数的设计 28 移千斤顶 28 推千斤顶 28 4 立柱结构设计和强度校核 29 伸缩立柱缸径和工作阻力的确定 29 伸缩立柱缸径的确定 29 站压力的确定 29 柱初撑力的计算 29 柱工作阻力的计算 30 柱缸体壁厚的计算 30 缸稳定性验算和立柱强度校核 31 缸稳定性验算 31 柱强度验算 31 体与缸底焊缝强度验算 33 5 液压支架受力分析 34 述 34 架工作状态 34 算载荷的确定 34 压支架的受力分析与计算 35 梁的受力分析与计算 35 顶梁的受力分析与计算 36 座的受力分析与计算 37 梁的载荷分布 37 座接触比压 38 6 液压支架强度计算 40 度条件 40 梁强度校核 41 梁强度校核 44 座强度校核 48 轴及耳板的强度校核 51 梁与顶梁联结处销轴的强度校核 52 梁与顶梁联结处耳板的强度校核 53 柱与底座处销轴的强度校核 53 柱销轴支座的强度校核 54 他地方销轴和耳板的强度校核 55 7 液压支架的液压系统设计 56 压支架的液压系统简介 56 压支架传动系统的基本要求 56 压支架的液压传动特点 56 压支架的控制方式 56 压支架的液压系统拟定 57 8 液压支架的运动仿真和有限元分析 59 于 的三维实体建模 59 模的目的与意义 59 中建模方法 60 中虚拟装配 62 中运动仿真 63 仿真结果分析 66 于 2 的有限元分析 68 拟压架实验 69 2 有限元分析 69 9 结论 78 10 参考文献 79 11 翻译 80 外文原文 80 中文译文 84 12 致谢 91 第 1 页 1 绪论 煤炭工业是国民经济重要的基础产业。我国的薄煤层资源丰富，全国薄煤层的储量占全部可采储量的 分布面广，煤质好。但由于薄煤层采煤生产效率低，经济效益差，部分煤矿不重视薄煤层的开采，造成许多薄煤层煤炭资源严重浪费。随着厚煤层及中厚煤层煤炭资源的逐渐减少，许多煤矿开始重视对薄煤层的开采工作。 液压支架是现代化煤矿进行高效综采和安全生产最为关键的设备之一。 无论是采用刮板输送机、滚筒采煤机和液压支架的综采技术 ， 还是运行轨道、强力刨煤机和液压支架的综采技术 ， 液压支架都是作为煤矿井下支护关键设备，因此，研究高质高效的薄煤层液压支架有着重要的意义。 煤层开采技术 五十年代以前， 我国在薄煤层中主要使用炮采工艺 ， 以后使用了截煤机掏槽爆破落煤 ， 并发展了薄煤层采煤机 ，六十 年代开始采用刨煤机 ， 并在技术上逐步得到 完善。 薄煤层开采应有合适的配套设备 ， 目前 ， 从国内外发展来看 ， 比较理想 的 是刨煤机 或爬底板式采煤机 采煤 ， 用液压支架进行支护 ，实现采煤机械化。 在现有技术条件下， 右煤厚的煤层可用的采煤方法有： 1 传统的长壁炮采采煤法； 2 单体液压支柱高档普采采煤法； 3 薄煤层螺旋钻采煤法； 4 综合机械化采煤法。 以上四种可行的薄煤层采煤方法中，第一、二种采煤方法由于工人劳动强度大，作业条件恶劣，生产效率低，同时不符合现代技术的发展方向，除个别开采条件过于复杂，难以使用综采机组开采的区域以外，不应推荐其作为主要的采煤方法。第三种采煤方法具有劳动强度较小，作业环境良好的优点，但由于其生产效率太低，难以使作为保护层开采的薄煤层开采和主采煤层的开采速度相配套，也难以作为薄煤层开采的主 要采煤方法。只有薄煤层综采开采既具有工人劳动强度小、作业环境较好的优点，也具有安全高效的优势，满足了主采煤层高强度开采的需要，更代表了薄煤层采煤方法的技术发展方向 ,因此，对于薄煤层的高产高效提出了更高的要求。 压支架的用途及分类 压支架的作用 液压支架是综采工作面的主要设备之一，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。 实践表明 ，液压支架具有支护性能好、强度高、 移架速度快、安全可靠等优点。液压支架与可弯曲刮板输送机和采煤机组成综采机械化采煤设备，它的应用对增加采 煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少 的有效措施。因此，液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠， 是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。 压支架的工作过程 1 支架的升降和推移 第 2 页 图 压支架工作原理图 123456 7、 89101112当操纵阀 8 处于升柱位置时，从乳化液泵站来的高压液体通过操纵阀 8、液控单向阀6 进入立柱 2 的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撑紧顶板。当操纵阀 8 处于降柱位置时，工作液体进入立柱的上腔，同时打开液控单向阀，立柱下腔回液，支架下降。 支架的前移和推移
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