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二柱大采高掩护式液压支架设计【6张图纸】【优秀】

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关键词：: 二柱大采高掩护式液压支架设计图纸掩护式液压支架

资源描述：

二柱大采高掩护式液压支架设计

84页 32000字数+说明书+任务书+外文翻译+6张CAD图纸【详情如下】

二柱大采高掩护式液压支架设计说明书.doc

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液压系统原理图.DWG

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液压系统原理图.gif

1序论1

1.1液压支架的用途1

1.2液压支架的工作原理1

1.3液压支架的设计目的、要求和基本参数　2

1.3.1设计目的2

1.3.2 对液压支架的基本要求3

1.3.3 设计支架必需的基本参数3

1.4液压支架的分类3

1. 5 液压支架的主要结构件及其用途4

1.5.1顶梁4

1.5.2底座4

1.5.3掩护梁4

1.5.4活动侧护板5

1.5.5连杆5

1. 6液压支架的液压系统5

1.6.1液压支架传动系统的基本要求 5

1.6.2液压支架的液压传动特点 5

1.7液压支架的选型 6

1.8液压支架的设计动向 7

2液压支架的结构设计7

2.1 液压支架的主要尺寸的确定 7

2.1.1支架高度和伸缩比7

2.1.2支架间距8

2.1.3底座长度8

2.1.4顶梁长度的确定8

2.1.5立柱布置 10

2.1.6通风断面的计算 10

2.2各部件结构选择11

2.2.1顶梁 11

2.2.2底座 13

2.2.3立柱 14

2.2.4推移千斤顶 15

2.2.5平衡千斤顶 16

2.2.5侧推千斤顶 16

2.3液压支架基本技术参数的确定16

2.3.1支护面积 16

2.3.2支护强度与工作阻力17

2.3.3确定立柱的技术参数 17

2.3.4立柱的初撑力与泵站的额定工作压力 18

2.3.5安全阀压力和立柱工作阻力的确定 18

2.3.6推移千斤顶 18

2.3.7平衡千斤顶 19

3液压支架的受力分析21

3.1概述 22

3.1.1液压支架工作状态 22

3.1.2计算载荷的确定 22

3.2液压支架的受力分析23

3.3顶梁载荷分布28

3.4支护强度计算29

3.5底座接触比压计算30

3.6支护效率34

3.7支架受力的影响因素34

4液压支架的强度条件36

4.1强度条件36

4.2液压支架的强度校核37

4.2.1顶梁强度校核 37

4.2.2底座强度校核 43

4.2.3 顶梁上平衡千斤顶耳板的强度校核 47

4.2.4 掩护梁的强度校核 48

4.2.5 平衡千斤的强度校核 53

4.2.6 立柱强度校核 54

4.2.7 前连杆强度校核及对应销轴 61

4.2.8 后连杆强度校核及对应销轴 63

5 液压支架的液压系统 64

5.1立柱和千斤顶65

5.2支架液压阀66

5.2.1液控单向阀66

5.2.2安全阀66

5.2.3操纵阀67

5.3液压支架液压原理图67

5.4液压支架的控制方式67

5.4.1手动控制67

5.4.2自动控制68

5.5液压系统安装、调试、保养68

5.5.1安装68

5.5.2调试74

5.5.3保养75

结论77

参考文献78

翻译部分

英文原文79

中文译文83

致谢87

摘要

本课题的研究内容是掩护式液压支架的总体设计。

液压支架作为回采工作面的一种支护设备，液压支架在工作过程中能否取得良好的支护效果，取决于支架的架型，结构和相关参数。首先，通过几何做图法进行四连杆机构优化设计来确定支架的四连杆机构各杆系的长度；然后，通过三维软件3DMAX来进行实体建模，并进行了动画仿真和简单的有限元分析；其次，以力学模型为依据，分析了液压支架的顶梁、掩护梁上载荷的作用机理，得到了较为合理的支架载荷的计算公式；再次，结合本次设计的支架，从平面和空间两方面对支架主要结构件进行受力分析；最后对支架主要结构件、连接销轴、连接耳板进行强度效核。

在完成本设计的过程中，利用理论分析的同时，也采用了许多实际经验，做到理论与实践相结合。

关键词：掩护式支架；四连杆；优化设计；力学特征；强度

ABSTRACT

he paper mainly foused on the problem which is design out a type of shield support.

The hydraulic support described is a part of the mining industry equipment in the mine, used for protection of working environment in the gallery. It works well or bad at work basing on its support mode, frame and some parameters. In the first step, the optimal values of some parameters of the leading four-bar mechanism are determined by using geometric sketch. Secondly, the model is founded with the three-dimensional software,3DMAX, and also do the Simulink, SimMechanics and simple analysis. Then on the base of mechanic model of support-surrounding, the mechanism and loads on the support is decided. The next work, with the condition of the design, the main mechanics of hydraulic support is analyzed and calculated by plane and spatial model. Finally, the under frame, top beam cave shield, wrists and hydraulic column are analyzed by calculation. And draw out all the process drawings.

During the course of doing the paper, author not only analyses something theoretical, but also adopted a lot of actual experiences. Combining theory and practice. Therefore, the paper possesses theory and practical value, so it measures up the requiring of the nation to the undergraduate.

Key words: shield hydraulic support; four-bar links; optimal design; mechanics characteristics; strength

　　　液压支架的液压传动，与其他机械的容积式液压传动有很大的区别，其特点如下：

　　　工作液的压力高（管路内的压力达20～40MPa，立柱内的压力达30～70MPa），流量大（30～150l/min）；

　　　在液压系统中，采用粘度低和容量大的液体为工作介质；

　　　液压缸、操纵阀，其他调节和控制装置等总的数量大（高压泵1～6台，液压缸300～1500个，安全阀150～300个，还有同样数量的液控单向阀）；

　　　很长的液压管路（200～300m刚性管，500～3000m高压软管）;

　　　泵——液压缸传动系统的换算弹性模数较低；

　　　根据支架的数目改变液流的参数；

　　　所有支架在结构上都有着相同的液压缸、液压装置以及他们之间都有相同的连接方式（相同的液压系统）；

　　　每节支架都重复着相同的工序，这些工序的总和构成液压支架的基本工序；　　　　　　　　　　　2 液压支架的结构设计

2.1 液压支架的主要尺寸的确定

2.1.1 支架高度和伸缩比

由设计要求已知:

支架的最大高度

Hm=5.5m

支架最小高度

Hn=2.55m

　　支架伸缩比

m===2.16

2.1.2 支架间距

支架间距就是指相邻支架中心线间的距离，按下式计算

= +n

式中 —支架间距（支架中心距）

内容简介：: 第 86 页目录1序论11.1液压支架的用途11.2液压支架的工作原理11.3液压支架的设计目的、要求和基本参数2 1.3.1设计目的2 1.3.2 对液压支架的基本要求3 1.3.3 设计支架必需的基本参数31.4液压支架的分类31. 5 液压支架的主要结构件及其用途4 1.5.1顶梁4 1.5.2底座4 1.5.3掩护梁4 1.5.4活动侧护板5 1.5.5连杆51. 6液压支架的液压系统5 1.6.1液压支架传动系统的基本要求 5 1.6.2液压支架的液压传动特点 51.7液压支架的选型 61.8液压支架的设计动向 72液压支架的结构设计72.1 液压支架的主要尺寸的确定 7 2.1.1支架高度和伸缩比7 2.1.2支架间距8 2.1.3底座长度8 2.1.4顶梁长度的确定8 2.1.5立柱布置 10 2.1.6通风断面的计算 102.2各部件结构选择11 2.2.1顶梁 11 2.2.2底座 13 2.2.3立柱 14 2.2.4推移千斤顶 15 2.2.5平衡千斤顶 16 2.2.5侧推千斤顶 162.3液压支架基本技术参数的确定16 2.3.1支护面积 16 2.3.2支护强度与工作阻力17 2.3.3确定立柱的技术参数 17 2.3.4立柱的初撑力与泵站的额定工作压力 18 2.3.5安全阀压力和立柱工作阻力的确定 18 2.3.6推移千斤顶 18 2.3.7平衡千斤顶 193液压支架的受力分析21 3.1概述 22 3.1.1液压支架工作状态 22 3.1.2计算载荷的确定 223.2液压支架的受力分析233.3顶梁载荷分布283.4支护强度计算293.5底座接触比压计算303.6支护效率343.7支架受力的影响因素344液压支架的强度条件364.1强度条件364.2液压支架的强度校核37 4.2.1顶梁强度校核 37 4.2.2底座强度校核 43 4.2.3 顶梁上平衡千斤顶耳板的强度校核 474.2.4 掩护梁的强度校核 484.2.5 平衡千斤的强度校核 534.2.6 立柱强度校核 544.2.7 前连杆强度校核及对应销轴 614.2.8 后连杆强度校核及对应销轴 635 液压支架的液压系统 64 5.1立柱和千斤顶655.2支架液压阀66 5.2.1液控单向阀66 5.2.2安全阀66 5.2.3操纵阀675.3液压支架液压原理图675.4液压支架的控制方式67 5.4.1手动控制67 5.4.2自动控制685.5液压系统安装、调试、保养68 5.5.1安装68 5.5.2调试74 5.5.3保养75结论77参考文献78翻译部分英文原文79中文译文83致谢87摘要本课题的研究内容是掩护式液压支架的总体设计。液压支架作为回采工作面的一种支护设备，液压支架在工作过程中能否取得良好的支护效果，取决于支架的架型，结构和相关参数。首先，通过几何做图法进行四连杆机构优化设计来确定支架的四连杆机构各杆系的长度；然后，通过三维软件3DMAX来进行实体建模，并进行了动画仿真和简单的有限元分析；其次，以力学模型为依据，分析了液压支架的顶梁、掩护梁上载荷的作用机理，得到了较为合理的支架载荷的计算公式；再次，结合本次设计的支架，从平面和空间两方面对支架主要结构件进行受力分析；最后对支架主要结构件、连接销轴、连接耳板进行强度效核。在完成本设计的过程中，利用理论分析的同时，也采用了许多实际经验，做到理论与实践相结合。关键词：掩护式支架；四连杆；优化设计；力学特征；强度ABSTRACTThe paper mainly foused on the problem which is design out a type of shield support.The hydraulic support described is a part of the mining industry equipment in the mine, used for protection of working environment in the gallery. It works well or bad at work basing on its support mode, frame and some parameters. In the first step, the optimal values of some parameters of the leading four-bar mechanism are determined by using geometric sketch. Secondly, the model is founded with the three-dimensional software,3DMAX, and also do the Simulink, SimMechanics and simple analysis. Then on the base of mechanic model of support-surrounding, the mechanism and loads on the support is decided. The next work, with the condition of the design, the main mechanics of hydraulic support is analyzed and calculated by plane and spatial model. Finally, the under frame, top beam cave shield, wrists and hydraulic column are analyzed by calculation. And draw out all the process drawings.During the course of doing the paper, author not only analyses something theoretical, but also adopted a lot of actual experiences. Combining theory and practice. Therefore, the paper possesses theory and practical value, so it measures up the requiring of the nation to the undergraduate.Key words: shield hydraulic support; four-bar links; optimal design; mechanics characteristics; strength1 序论液压支架是在摩檫支柱和单体液压支柱等基础上发展起来的工作面机械化支护设备。它与滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、转载机及胶带输送机等形成了一个有机的整体，实现了包括采、支、运等主要工序的综合机械化采煤工艺，从而使长壁采煤技术进入了一个新的阶段。液压支架能可靠而有效地支撑和控制工作面顶板，隔离采空区，防止矸石窜入工作面，保证作业空间，并且能够随着工作面的推进而机械化移动，不断地将采煤机和输送机推向煤壁，从而满足了工作面高产、高效和安全生产的要求。液压支架的总重量和初期投资费用占工作面整套综采设备的60%70%左右，因此液压支架成了现代采煤技术中的关键设备之一。 1.1 液压支架的用途在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项作业正常进行，必须对顶板进行支护。而液压支架是一高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。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。液压支架与可弯曲输送机和采煤机组成综合机械化采煤设备，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。1.2 液压支架的工作原理液压支架在工作过程中，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。如图11所示1升柱当需要支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的活塞腔，另一腔回来，推动活塞上升，使与活塞杆想连接的顶梁紧紧接触顶板。2降柱当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，另一腔回液，迫使活塞杆下降，于是顶梁脱离顶板。3支架和输送机前移支架和输送机的前移，都是由于底座上的推移千斤顶来完成的。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶的活塞杆腔，另一腔图1-1 液压支架工作原理图1- 顶梁；2-立柱；3-底座；4-推移千斤顶；5-安全阀；6-液控单向阀；7、8-操纵阀；9-输送机；10-乳化液泵；11-主供液管；12-主回液管回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁；当需要输送机时，支架支撑顶板后，高压液体进入推移千斤顶活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。1.3 液压支架的设计目的、要求和基本参数1.3.1 设计目的采用综合机械化采煤方法是大幅度增加煤炭产量、提高经济效益的必由之路。为了满足对煤炭日益增长的需求，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采煤工作面（简称综采工作面）。而每个综采工作面平均需要安装150台液压支架，可见对液压支架的需求量是很大的。由于不同采煤工作面的顶板条件、煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等的不同，对液压支架的要求也不同。为了有效地支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸液压支架。因此，液压支架的设计工作是很重要的。由于液压支架的类型很多，因此其设计工作量也是大的，由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节。1.3.2 对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。2液压支架要有足够的推溜力和移架力。推溜力一般为100kN左右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为100kN150kN，中厚煤层一般为150kN至250kN，厚煤层一般为300kN400kN。3防矸性能要好。4排矸性能要好。5要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸、稀释有害气体等安全方面的要求。6为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。7调高范围要大，照明和通讯方便。8支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定值。9要求支架有足够的刚度，能够承受一定的不均匀载荷。10在满足强度条件下，尽可能减轻支架的重量。11要易于拆卸，结构简单。12液压元件要可靠。1.3.3设计液压支架必需的基本参数1顶板条件根据老顶和直接顶的分类，对支架进行选型。2最大和最小采高根据最大和最小采高，确定支架的最大和最小高度，以及支架的支护强度。3瓦斯等级根据瓦斯等级，按保安规程规定，验算通风断面。4底板岩性和小时涌水量根据底板岩性和小时涌水量验算底板比压。5工作面煤壁条件根据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。6煤层倾角根据煤层倾角，决定是够选用防滑防倒装置。7井筒罐笼尺寸根据井筒罐笼尺寸，考虑支架的运输外形尺寸。8配套尺寸根据配套尺寸及支护方式来计算顶梁长度。1.4 液压支架的分类液压支架按结构形式划分，可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三类。1支撑式支架支撑式支架利用立柱与顶梁直接支撑和控制工作面的顶板。其特点是：立柱多，支撑力大，切顶性能好；顶梁长，通风断面大，适用于中等稳定以上的顶板。支撑式支架有垛式和节式之分。（1）节式节式支架由24个框架组成，用导向机构互相联系，交替前进，（2）垛式整个支架为一整体结构，整体移动，通常有46根立柱，可以支撑坚硬与极坚硬的顶板。2掩护式支架掩护式支架利用立柱、短顶梁支撑顶板，利用掩护梁来防止岩石落入工作面。其特点是：立柱少，切顶能力弱；顶梁短，控顶距小；由前后连杆和底座铰接构成的四连杆机构使抗水平力的能力增强，立柱不受横向力；而且使板前端的运动轨迹为近似平行于煤壁的双纽线，梁端距变化小；架间通过侧护板密封，掩护性能好；调高范围大，适用于松散破碎的不稳定或中等稳定的顶板。3支撑掩护式支架支撑掩护式支架具有支撑式的顶梁和掩护式的掩护梁，它兼有切顶性能和防护作用，适于压力较大、易于冒落的中等稳定或稳定的顶板。根据使用条件，支撑掩护式支架的前、后排立柱可前倾或后倾，倾角大小也可不同。前、后立柱交叉布置的支架适用于薄煤层。1.5 液压支架的主要结构件及其用途1.5.1 顶梁用途：1用于支撑维护控顶区的顶板。2承受顶板的压力。3将顶板载荷通过立柱、掩护梁、前后连杆经底座传到底板。1.5.2 底座用途：1为支架的其他结构件和工作机构提供安设的基础。2与前后连杆和掩护梁一起组成四连杆机构。3将立柱和前后连杆传递的顶板压力传递给底板。1.5.3 掩护梁用途：1掩护梁承受顶梁部分载荷和掩护梁背部载荷并通过前后连杆传递给底座。2掩护梁承受对支架的水平作用力及偏载扭矩。3掩护梁和顶梁（包括活动侧护板）一起，构成了支架完善的支撑和掩护体，完善了支架的掩护和挡矸能力。1.5.4 活动侧护板用途：1与邻架的顶梁、掩护梁和后连杆的固定侧护板相贴，构成了支架的挡矸屏障。2支架移架时起导向作用。3利用侧推千斤顶可调整支架的横向位置或防倒扶正支架。1.5.5 连杆前后连杆是四连杆机构中重要的运动和承载部件，与掩护梁和底座的一部分共同组成四连杆机构，使支架能承受围岩载荷、水平作用力和保持稳定。1.6 液压支架的液压系统液压支架由不同数量的立柱和千斤顶组成，采用不同的操纵阀以实现升柱、降柱、移架、推溜等动作。虽然支架的液压缸（立柱和千斤顶）种类、数量很多，但其液压系统都是采用多执行元件的并联系统。1.6.1 液压支架传动系统的基本要求对于液压支架的传动装置，应具有以下基本要求：采用结构比较简单，设备外形尺寸小，能远距离的传送大的能量；能承受较大载荷；没有复杂的传动机构；在爆炸危险和含尘的空气里保证安全工作；动作迅速；操作调节简单；过载及损坏保护简单。容积式液压传动可最大限度的满足这些要求，因此，所有液压支架均采用这种传动。1.6.2 液压支架的液压传动特点液压支架的液压传动，与其他机械的容积式液压传动有很大的区别，其特点如下：工作液的压力高（管路内的压力达2040MPa，立柱内的压力达3070MPa），流量大（30150l/min）；在液压系统中，采用粘度低和容量大的液体为工作介质；液压缸、操纵阀，其他调节和控制装置等总的数量大（高压泵16台，液压缸3001500个，安全阀150300个，还有同样数量的液控单向阀）；很长的液压管路（200300m刚性管，5003000m高压软管）;泵液压缸传动系统的换算弹性模数较低；根据支架的数目改变液流的参数；所有支架在结构上都有着相同的液压缸、液压装置以及他们之间都有相同的连接方式（相同的液压系统）；每节支架都重复着相同的工序，这些工序的总和构成液压支架的基本工序；为了保证系统具有较高的容积效率，实现无故障作业以及工作人员的安全，液压系统的元件和部件要有好的密封性和可靠性。这些基本特点决定了液压传动元件以及整个系统在结构上的特点，即：液压支架是以单节支架为单元的，这就决定了液压系统的构成，即工作面支架和端头支架的液压系统成为液压支架的基本组成部分。此外，可以把泵站、中心控制台和支架的液压管路等部分作为支架的公用液压系统。其中每个部分都具有其独立的功能，在改善液压传动或者制定新的方案时，一般都可以单独的加以研究。1.7 液压支架的选型液压支架的选型原则：液压支架的选型，其根本目的是使综采设备适应矿井和工作面条件，投产后能做到高产，高效、安全，并为矿井的集中生产、优化管理和最佳经济效益提供条件，因此必须根据矿井的煤层、地质、技术和设备条进行选择。1 液压支架架型的选择首先要适合于顶板条件。2 当煤层厚度超过1.5m，顶板有侧向推力或水平推力时，应选用抗扭能力强的支架，一般不宜选用支撑式支架。3 当煤层厚度达到2.52.8m以上时，需要选择有护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。煤层厚度变化大时，应选择调高范围较大的掩护式或双伸缩立柱的支架。4 应使支架对底板的比压不超过底板允许的抗压强度。在底板较软条件下，应选用有抬底装置的支架或插腿掩护式支架。5 煤层倾角10时，支架可不设防倒防滑装置；1525时，排头支架应设防滑装置，工作面中部输送机设防滑装置；25时，排头支架应设防倒防滑装置，工作面中部支架设底调千斤顶，工作面中部输送机设防滑装置。6 对瓦斯涌出量大的工作面，应符合保安规程的要求，并优先选用通风断面大的支撑式或支撑掩护式支架。7 当煤层为软煤时，支架最大采高一般2.5m；中硬煤时，支架最大采高一般3.5m；硬煤时，支架最大采高5m。8 在同时允许选用几种架型时，应优先选用价格便宜的支架。9 断层十分发育，煤层变化大，顶板的允许暴露面积在58m2，时间在20min以上时，暂不宜采用综采。10特殊架型的选择可根据特殊型支架的适用条件进行选择。1.8 液压支架的设计动向目前国内外在液压支架的设计和使用中，新产品在不断改进和研制，下面简单介绍一下液压支架的设计动向：1轻型化对支架各部分进行受力分析和优化设计，使结构紧凑，在满足强度条件和配套设备条件下，底座及顶梁尽量短些，使支架轻型化。2标转化为了减轻支架重量，降低成本，提高对煤层厚度顶底板条件的适应性，使支架调高比减小，对同一型号搞成系列化，适应不同煤层厚度的要求。3材质强化提高结构件钢材的强度，采用优质钢材，减轻支架重量，设计时可进行技术经济比较，选用合适的材质。4高压化各种阀类压力等级加高，使阀和油缸体积减小，支架重量减轻。5操作自动化工作面支架操作自动化。2 液压支架的结构设计2.1 液压支架的主要尺寸的确定2.1.1 支架高度和伸缩比由设计要求已知: 支架的最大高度Hm=5.5m支架最小高度Hn=2.55m支架伸缩比m=2.162.1.2 支架间距支架间距就是指相邻支架中心线间的距离，按下式计算= +n式中支架间距（支架中心距）每架支架顶梁总宽度相邻支架（或框架）顶梁之间的间隙每架所包含的组架或框架数取=1650mm，=100mm,=1则= +n=1650+1001=1750mm2.1.3 底座长度底座是将顶板压力传递到底板和稳定支架的作用。在设计支架底座的长度时，应考虑如下方面：支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；便于人员操作和行走；保证支架的稳定性。因此，取底座长度为3325 mm。如图：图2-1 底座示意图 2.1.4 顶梁长度的确定支架在工作面的相对位置关系如图2-2所示。图2-2 支架相对关系由前排立柱到顶梁前端的长度由下式计算： b= +k+d+e-0.2H-c式中铲煤板到煤壁间距离，一般为50100mm 输送机宽度（包含铲煤板宽度） e人行道宽度采煤机滚筒截深顶梁前端到煤壁的距离立柱倾角 H支架高度选取采煤机型号为MG750/1910-WD,外形尺寸（长宽高）（mm）为1715029502120，截深800mm 刮板输送机型号SGZ1000/2*700,规格（长宽高）（mm）为15001000.350取=300mm， =450mm， =1500mm，=800mm 另外= 得b=+k+d+e-0.2H-c= 300+1500+1000+800-0.2*5500*10-450=2850mm则顶梁总长为l=l1+b=2850+0.5*2850=4300mm2.1.5 立柱布置本支架采用双伸缩式立柱。立柱数选立柱数目为2。支撑方式掩护式支架立柱为倾斜布置,这样可克服一部分水平力,并能提高调高范围。一般立柱与顶梁垂线夹角小于,由于角度大可使调高范围增大,同时由于顶梁较短,角度大后使立柱顶梁柱窝前移,使顶梁尖端支护力大。立柱间距立柱间距的选择原则为：有利于操作、行人和部件合理布置。本支架立柱间距选0.9m。2.1.6 通风断面的计算采煤工作面的过风量有一定要求。在过风量一定时，采煤工作面的通风断面积不应过小。但在工作面中安装液压支架后，通风断面积明显减小。因此必须验算通风断面积。一般按工作面允许风速进行验算。根据保安规程规定，工作面风速应小于等于5m/s。采煤工作面风速计算按下式进行。m/s式中工作面风速（m/s）支架在采煤工作面的通风断面积（m2）采煤工作面所需风量（m3/min） (m3/min) 通风不均系数，一般取=1.5 保安规程允许的朝气含量，一般取=1% 日产量（T）一分钟产生一吨煤沼气涌出量，一般取=14(m3/min)计算：=24 m2, =1000Th则有: (m3/min) （m3/min） = 1.25(m/s) 5m/s，合乎安全规程规定。2.2 各部件结构选择液压支架各个部件的结构形式与工作面的顶底板条件和支架结构形式有关，选择时根据支架的结构和工作面顶底板条件，对各个部件的结构进行分析，最后择优选择。2.2.1 顶梁顶梁是顶板直接接触的部件，除要满足一定的刚度和强度要求外，还要保证支护顶板的需要，如：足够的顶板覆盖率；同时要适应顶板的不平整性，避免因局部应力而引起损坏。顶梁的结构型式顶梁的结构型式主要有支撑式支架顶梁、掩护式支架顶梁、支撑掩护式支架顶梁，结构型式。本设计支架是掩护式支架，选用掩护式支架顶梁。掩护式支架顶梁又可分为平衡式顶梁、潜入式顶梁、铰结式顶梁带、带前梁的铰结式顶梁和带伸缩前梁的铰结式顶梁。各顶梁特点：平衡式顶梁，能在顶板凹凸变化时自取平衡，单顶梁后部和掩护梁形成三角区，易被冒落矸石堵住，影响支护效果；潜入式顶梁，顶梁后端为扇形结构，掩护梁可潜入扇形结构内，消除了三角区；铰结式顶梁取消了三角区，用平衡千斤顶调解与顶板的接触面积；带前梁的铰结式顶梁，可提高前梁的支护能力，改善前梁前端的支护效果；带伸缩前梁的铰结式顶梁，可及时支护顶板，减少顶板的暴露时间。本设计采用铰结式顶梁。顶梁结构和断面形状各类顶梁都为箱式结构，一般由钢板焊接而成。为加强结构的刚度，在上下盖板之间焊有加强筋板，构成封闭式棋盘型。顶梁前端呈滑撬式或圆弧，形，以减少移架阻力。在顶梁下面焊有铸钢柱窝，柱窝两侧有孔，用钢丝绳或销轴把立柱和顶梁连接起来。掩护式支架在顶梁后端有销孔，通过销轴与掩护梁上的销孔相连。顶梁是与顶板直接接触的构件，除满足一定的刚度和强度要求外，还要保证支护顶板的需要，如：有足够的顶板覆盖率；同时要求适应顶板的不平衡性，避免因局部应力而引起损坏。本支架为支顶掩护式支架，故采用刚性整体顶梁，如下图2-3所示，各类顶梁都为箱式结构，一般有钢板焊接而成。为加强结构的刚度，在上下盖板之间焊有加强筋板，构成封闭式棋盘形。顶梁前端呈滑撬式或圆弧形，以减少移架阻力。在顶梁下面焊有铸钢柱窝，柱窝两侧有孔，用钢丝绳或销轴把立柱和顶梁连接起来。掩护式支架在顶梁后端有销孔，通过销轴与掩护梁上的销孔相连。按顶梁的断面形状可以把顶梁分成如下结构形状：（1）闭式顶梁闭式顶梁为顶梁上下盖板与筋板焊接成封闭型，如图23所示。图 23 顶梁筋板焊接图一种为立筋突出型，如图23a所示，增加了焊接强度；另一种为立筋凹下，焊接后使顶梁平整，单焊接强度不如前一种，如图23b所示。（2）开式顶梁开式顶梁结构如图24所示。图 24顶梁开式立筋型式开式顶梁的特点，可减轻顶梁重量，增强顶梁的抗弯强度。对于掩护式支架，为便于侧护板能自由伸缩，要在顶梁顶板上加焊一块比侧护板钢板厚的钢板，称为顶板。，同时加强了顶梁的结构刚度。顶板的几何尺寸及具体结构详见计算部分和图纸及电子文档。2.2.2 底座支架的结构型式通常有三种类型。（1）整体刚性整体刚性底座的特点与适用条件：底座用钢板焊接成箱形结构，底部封闭，具有整体性强、强度高、稳定性好，对底座比压小的特点；排矸性能差，容易堵卡，损坏推移机构部件；多用于支撑掩护式、掩护式或垛式支架；适用于顶板比较松软，采高与倾角大以及顶板稳定顶板来压较强烈等条件。（2）分式刚性分式刚性底座的特点与适用条件：底座左右对称的两部分，上部用过桥或箱形结构固定连接；这种底座在刚性、稳定性和强度等方面基本上与整体刚性底座相同；安装推移装置通道的底板不封闭，排矸性能好，有利于保证推移装置的正常工作；底座面积小，一般不宜用在底板松软条件；适用于支撑掩护式、掩护式或垛式等各类支架，在底板比压允许的条件下，广为采用。（3）左右分体左右分体支架的特点与适用条件：由左右两个独立而对称的箱形结构件组成，两部分之间用铰结过桥或连杆连接，并可在一定范围内摆动，对不平底板适应性较好；底座中部的排矸性能好；底座底面积小，底座比压较大，不宜用在松软底板；稳定性差，不宜用在大高度、大倾角液压支架；多用于掩护式或支撑掩护式支架。此外，还有前后分体、带铰结底靴板和柱靴式底座，不再详述。本设计选用了整体式刚性底座，并在底座之间下部加焊了两块钢板，以增强底座的适应性，具体结构详见设计图纸。2.2.3 立柱立柱是支架的承压构件，它长期处于高压受力状态，它除应具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须有足够的抗压、抗弯强度，良好的密封性能，结构要简单，并能适应支架的工作要求。立柱按动作方式，可分为单作用和双作用；按支架种类，可分为活塞式和活柱式；按伸缩方式，可分为单伸缩和双伸缩。本支架在设计中采用了双伸缩式立柱。该立柱结构如25图：图 25双伸缩式立柱立柱的结构由缸体、活塞、缸口和活塞杆等组成。缸体是立柱的承压部件。一般用27SiMn无缝钢管制成。缸体内表面是活塞的密封表面，所以要求很高的加工精度。活塞是立柱的关键元件，对它的主要要求是保证密封性能良好，运动表面能承受外力的冲击。活塞可以套在活柱上，或直接焊接在活柱上。用钢制作活塞时，可在活塞上安装导向环与缸体内径配合。导向环多用塑料制品，也有用铜合金制成。在不承受横向力或横向力很小的情况下，可以用保护密封圈的尼龙挡圈兼做导向环。活塞靠密封圈密封，密封圈有O型、Y型、U型、V型、鼓型、蕾型等。鼓型密封圈是两个夹布U型橡胶圈压制而成的整体实心密封圈，它和两个L型防挤圈一起使用，适用于工作压力19.658.8MPa，在压力小于24.5MPa时，可以不加挡圈。它可用于各种活塞上的双向密封。蕾型密封圈是一个U型夹布橡胶圈和唇内夹橡胶压制而成的单向实心密封圈。它适用于装入各种液压活塞头和导向套上，为单向密封。工作压力小于58.8MPa时，可以不加挡圈。以上两种密封圈的使用，简化了活塞结构，装配方便，但密封圈本身加工较复杂。活塞的轴向固定方式由三种：用螺帽加防松螺钉固定；用压盘和螺钉固定；用半圆环加弹性挡圈固定。活柱和活塞杆是立柱传递机械力的重要零件，它要能承受压力和弯曲等载荷作用，必须耐磨和耐腐蚀，可用27SiMn或45号钢制成。为防止在矿井条件下表面生锈和腐蚀，表面要镀铬，并要注意保护，防止外部硬伤。缸口用钢丝挡圈固定，是在导向套外侧装有钢丝挡圈，内侧装有密封圈和防尘圈。这种结构简单，装卸方便，但要求活塞杆外径与缸体内径之间有比较大的空间，这种固定方式使用较多。固定钢丝和钢丝挡圈的连接方式，不能耐高压。当密封液体压力较高时，可采用半圆环结构连接方式。立柱工作原理当高压液进入中缸下腔，上腔回液，使中缸伸起，当中缸全部伸出后，中缸下腔压力增大，当增加到超过底阀弹簧调整压力值时，底阀打开，高压液进入上柱下腔，上柱液经中缸上部小孔排出，使上柱伸起，以上为伸柱过程；当需降柱时，高压液进入中缸上腔，下腔回液，中缸下降，当中缸下降到底时，此时一方面底阀被缸底顶开，另一方面中缸上孔正对上立柱上部进液孔，立柱上部进液孔经中缸小孔进入上腔上部，下腔液经底阀从立柱下部回液孔回液，上柱下降。2.2.4 推移千斤顶推移千斤顶按连接方式分有直接连接方式、框架连接方式和浮动活塞式。（1）直接连接方式推移千斤顶的特点：结构简单，但移架力小于推移力，一般用于支撑式支架。（2）框架连接方式推移千斤顶的特点：移架力大于推溜力，用于掩护式和支撑掩护式。（3）浮动活塞式推移千斤顶的特点；移架力大于推溜力；通过推杆，千斤顶分别与输送机、支架相连；多采用浮动活塞千斤顶，减小推溜力；用推杆作导向装置，抗弯强度高、导向性能好；推杆与千斤顶位于同一轴线，受力较好，但装置的总长度加大。按千斤顶的适用性选用框架式推移千斤顶作推移千斤顶。框架式推移千斤顶的有关参数见计算部分。2.2.5平衡千斤顶平衡千斤顶为双作用缸。平衡千斤顶铰结在顶梁和掩护梁之间使掩护式支架构成稳定结构；通过它可以调节顶梁成水平状态或所需要的角度，使相邻支架保持良好的密封状态，可以利用双向控制阀，使平衡千斤顶呈推力或拉力，适应顶板载荷的变化。具体参数见计算部分。2.2.6侧推千斤顶侧推千斤顶的活塞杆固定在活动侧护板上，缸体固定在固定侧护板上。侧推千斤顶的安装位置有如下几种：（1）安装在顶梁和掩护梁结构的下面，避免在顶梁和掩护梁上开窗口，加强了顶梁和掩护梁的强度，但影响支架有效空间。（2）一侧为固定侧护板，另一侧为活动侧护板时，在固定侧护板一侧圆筒内有固定筒，千斤顶便安装在筒内，其它不变，也可免去另开窗口，保证顶梁和掩护梁的强度，但不利于检修和安装。（3）在顶梁和掩护梁下面开窗口，把侧推千斤顶安装在窗口内，偏于安装和检修。为使活塞杆与活动侧护板相连，在改换工作面时，侧推千斤顶要调转180。我在该支架设计时选用了（2）中的侧头千斤顶安装方式侧推千斤顶的技术参数如下：行程：200mm；缸体内径：63mm；活动杆直径：45mm。侧推千斤顶的其它参数见计算部分，具体安装位置见设计图纸。2.3 液压支架基本技术参数的确定确定和选择液压支架及其主要部件的基本参数。2.3.1 支护面积支架的支护面积按下式计算： F=（L+C）（B+K）（m2）式中支架的支护面积（m2）支架顶梁的长度（m）C移架后顶梁前端到煤壁的距离（m），取C=450mmK支架间距故本支架支护面积为： F= （L+C）（B+K）=4.751.75= 8.3（m2）2.3.2 支护强度与工作阻力支护强度是液压支架的一个重要参数，它是液压支架对顶板的支撑力（kN）与支架对顶板的支护面积（m2）的比值。顶板所需的支护强度取决于顶板的等级和煤层厚度，我国已制定了不同顶板等级的支护强度标准。支护强度除按规定选用外，还可按经验公式计算即 q=km （Mpa）K作用于支架上的顶板岩石厚度系数取8M截割高度岩石密度，一般取2.5 （kN/） q=85.52.5=1.1（Mpa）支架支撑顶板的有效工作阻力为 R=qF（kN）F支架支护面积（m2）R=qF=1.18.3=9130（kN）2.3.3 确定立柱的技术参数立柱的缸体内径按下式进行计算： (cm)式中立柱缸体内径（cm）支架承受的理论支护阻力（kN）每架支架立柱数安全阀调正压力（MPa），按产品样本选取立柱最大倾角本支架中，=8800kN，=2，=42MPa， =10则有= =36(cm)本支架选双伸缩立柱，尺寸如下：外缸内径：360mm；中缸外径：340mm；中缸内径：250mm；活柱外径：130mm。2.3.4立柱的初撑力与泵站的额定工作压力立柱的初撑力按下式进行计算： (kN)式中泵站额定工作压力(MPa)，这里取=31.5MPa则有 (kN)2.3.5安全阀压力和立柱工作阻力的确定立柱工作阻力计算公式如下：式中：安全阀的调正压力，这里取=42MPa则有(kN)2.3.6 推移千斤顶推移千斤顶采用倒装框架式推移方式，其缸体内径为： (cm)式中推移千斤顶缸体内径(cm) 推移千斤顶推力(kN),取=300kN则有： (cm)由以上计算出来的推移千斤顶缸体内径，再按表2-4选取推移千斤顶的行程与推移步距有关，当推移步距为800mm时，推移千斤顶的行程为9001000mm,按规定取950。2.3.7平衡千斤顶平衡千斤顶的缸体内径按下式进行计算：（1）平衡千斤顶的拉力计算（cm）或（kN）平衡千斤顶的拉力以作用在立柱上铰点到掩护梁后端这部分面积上，高度为支架最大采高的岩石重量来计算，如下图取顶梁和掩护梁为分离体，对瞬心O点取矩列平衡方程式即Mo=0得（Kg）而（Kg）再取顶梁为分离体，对g点去矩列平衡方程式，即Mg=0得（Kg）式中：平衡千斤顶拉力（取负），推力（取正）作用在立柱上铰点到掩护梁后端这部分面积上，高度为支架最大采高的岩石重量sPc至瞬心O点之矩b立柱至瞬心O点之矩H支架的最大采高L岩体的计算长度B支架宽度r岩体容重 r2600 Kg/e立柱到顶梁后铰点的距离d平衡千斤顶到顶梁后铰点的距离5.53.31.615260076212（Kg）（Kg）（Kg）（2）平衡千斤顶的推力计算平衡千斤顶的推力,假设支架支撑合力作用点分顶梁前后段长度为2:1,用这个比例关系计算平衡千斤顶的推力.即:K代入支架在最高位置时，取顶梁为分离体对g点取矩求出的公式，即： d平衡千斤顶到顶梁后铰点的距离e立柱到顶梁后铰点的距离 l顶梁总长度1348 （KN）（3）平衡千斤顶的缸径计算 20 （cm）取内径为22cm，外径为24.5 cm,活塞杆直径为16 cm工作行程取400mm。 3 液压支架的受力分析3.1 概述3.1.1 液压支架工作状态1.顶板状态在采煤工作面中，当煤被采空后，就会出现一定的空间，由于受上部岩层压力，出现高离和裂缝，如果不及时支护，顶板就要冒落，不支护的时间越长，危险就越大。而顶板冒落实是有一定的过程的，一般可分为三个阶段：开始时顶板处于无压状态，此时顶板较完整，而且没有下沉，成为无压状态；但经一定时间后，顶板就会下沉，通常称为老顶来压，此时顶板并不破裂，而且这种下沉是由一定的周期性的，所以成为老顶板来压状态；如果不及时支护，顶板就会破裂而冒落，此时叫冒落状态。2.液压支架的工作状态支架在这三种状态下式如何工作的呢？只要看支架的实际工作情况就可以知道，开始支架以初撑力支撑顶板，此时为无压状态；当周期来压时，顶板下沉，使立柱下腔压力增加，当增加到大于安全阀调整压力时，安全阀打开，使立柱下腔压力下降，称为立柱让压状态，使支架以工作阻力支护顶板；如果继续来压，就要不断让压，所以立柱要有一定的向下行程，如没有向下行程，称为压死状态，这是在设计和使用中必须注意避免的现象；当支架前移后，此时顶板处于无支护状态，顶板就要冒落，这就是液压支架在工作过程中的三种状态。 3.支架受力液压支架在工作面受力是由于顶板下沉，同时又有向采空区浅载移动的趋势，使顶梁受合力和底座受底板反力，其中顶板合力的垂直分力由支架工作阻力来克服，所以我在计算支架的工作载荷时按支架的工作阻力来确定。3.1.2 计算载荷的确定液压支架实际受载荷情况很复杂，顶梁和底座上的载荷既非集中载荷，又非均匀载荷，分布规律随着支架与顶底板的接触情况而变化，为简化计算，作如下规定：1 把支架简化成一个平面杆系结构，同时为偏于安全，按集中载荷进行计算。2. 金属结构件按材料力学上的直梁理论来计算。 3. 顶梁、底座与顶底板认为均匀接触，载荷沿支架长度方向按线性规律，沿支架宽度方向为均匀分布。4. 通过分析和计算可知，掩护梁上矸石的作用力，只能使支架实际支护阻力降低，所以在进行强度计算时不计，使掩护梁偏于安全。5. 立柱和短柱按最大工作阻力来计算。6. 作用在顶梁上水平力的产生有两种情况：一种是由于支架在承载让压时，由于顶梁前端运动轨迹为双纽线，所以顶梁与底板有产生位移的趋势，水平力为顶梁合力与静摩擦系数的乘积，其方向与顶梁产生位移方向趋势相反；另一种是由于顶板向采空区方向移动，使支架顶梁受一指向老塘的水平力，最大水平力值与上相通。顶梁与顶板的静摩擦系数，目前国内一般取0.20.3。7. 支架各部件受力，按不同支护高度时受力最大值进行强度校核。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，还要按液压支架形式试验技术规范的各种加载方式，以及支架的额定工作阻力逐一校核，超过额定工作阻力10%的超载试验，将由安全系数来保证。3.2液压支架的受力分析支架的受力分析与计算，是按理论力学中一物体受几个力作用下处于平衡状态时，所受的合力矩之和为零的原理来进行分析和计算得。所以当支架支撑后在处于平衡状态时，取整体或某一部件为分离体也处于平衡状态，其合力和合力矩为零。即：满足静力平衡的充分必要条件为，各力在x轴上的投影之和为零，各力在y轴上的投影之和为零，各力对某点取矩之和为零，下面根据这一理论对支架进行受力分析和计算。在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。据此把支架简化为平面杆系进行受力分析和计算。支架整体受力关系如图3-1所示，图3-1 液压支架受力分析图3-2顶梁分离体受力分析首先取顶梁为分离体，如图3-2所示。图中为顶梁平衡千斤顶支撑力为已知，和均已知，各力对a点取矩，可写出F作用点的位置x的表达式：（3-1）式中Pk平衡千斤顶的推、拉力（推力时，受力方向向上；拉力时相反）。再取顶梁和掩护梁为分离体，如图3-3所示对0点取短，可求得的表达式，将此式与（3-1）式联立，解出如下：（3-2）图 3-3 顶梁和掩护梁分离体再把（32）代入（31）式，x可解出。全部按支架在最高工作位置来取数据，则， 40，并代入式（32）得/()=9200（kN）x=(840)sin400.270+(840)cos40(0.663-0.242)+8732cos101.1+92000.30.242/9200 =1.055（m）从（32）式可知：当为“+”（平衡千斤顶为推力）且时，力有最小值。当为“”（平衡千斤顶为拉力）且0.3时，力有最大值。所以，在验算顶梁强度时，按平衡千斤顶受拉且0.3时进行计算。若这个条件强度计算能满足，其他条件都能满足。由图32写出x方向和y方向的力系平衡方程，再由此解出顶梁与掩护梁铰点的内力xa和ya：（33）（34）已知, , ,=40,代入式（33）和（34）得=211（kN）；266（kN）从式（33）和（34）可以看出，当取“+”值，即平衡千斤顶为推力时，、有最大值，掩护梁受力最大，同时前、后连杆受力也最大。所以，在验算掩护梁和前、后连杆强度时，应按此种情况进行。图 34 掩护梁分离体受力再取掩护梁为分离体，如图3-4所示。写出力系的方向和方向平衡方程，解出、为：（35）（36）底板对底座的支反力与大小相等。作用点的位置可以由整体支架为分离体（如图35）求出。图 35 整体支架分离体受力对点取矩，整理后有（416）取840kN,时最大。1.35（m）已知，代入式（35）和（36）得（kN）（kN）由式（411）可知：当平衡千斤顶为拉力时，即为“”且时，力有最大值，也有最大值，所以在验算底板强度时，按此条件进行。3.3 顶梁载荷分布在把顶梁所受的载荷求出来后，就可以进一步计算载荷在顶梁上面的分布情况。由于顶板与顶梁接触情况不同，载荷实际分布很复杂。为计算方便，假设顶梁和顶板均匀接触且载荷为线性分布。设顶梁长为，顶梁的集中载荷为，其作用点距顶梁一端为。则当时，载荷分布为三角形。如图3-4所示q3q2图3-6 顶梁三角形载荷分布F1顶梁前端比压为0，顶梁后端比压为： (MPa)当时，载荷呈梯形分布，如图3-5所示：顶梁前端比压为：图3-7 顶梁梯形载荷分布q2q3F1 (MPa)顶梁后端比压为： (MPa)由于1.0554/3,故本支架顶梁受力为三角形分布，计算得：顶梁前端比压为： (MPa)顶梁后端比压为： (MPa)3.4 支护强度计算支架的结构设计结束，其结构尺寸已定。再经受力分析，其外载荷也已确定。于是可以求出支架的实际支护强度如下式： (MPa)式中：支架支护宽度（支架间距）支架间距与支架顶梁宽度相差不大，差值取为0.135m，这里取1.75m空顶距顶梁长度F1顶梁的集中载荷已知kN，m，代入上式得=1.1 (MPa)3.5 底座接触比压计算顶板对支架的巨大载荷经由整台支架传到底板，在支架底座与底板接触处将具有一定的比压。由于底板岩性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗压强度，则在设计支架时，应验算底板的比压。验算底板比压时，首先计算底板与底座的接触面积。本支架使用带有过桥的整体刚性底座。该底座的特点有：底座分左右对称的两部分，上部用过桥或箱形结构固定连接，以提高整体刚性和抗扭能力。整体刚性底座的整体刚度和强度好，底座接底面积大，有利于减小对底版的比压，但推移机构处易积存浮煤碎矸，清理较困难，用于软底板条件下工作面支架。计算底板比压时，首先计算底板与底座的接触面积。盖支架底座结构如下图：图38 底座面积则其与底板的接触面积为： (m2)然后计算底座对底板的平均比压如下： (MPa)- -装 - 订 - 线-由于底座凹凸不平或底座下垫有碎矸，底座对底板的比压很不均匀。为简化计算而又不失其有效性，假设底座对底板均匀接触且载荷为线形分布。设支架的整体结构和外载荷如图39所示，而载荷呈三角形分布，如图310所示，底座前端有最大比压，后端比压为0。为求，应先求出底座的集中载荷的作用点位置。图 39 整体支架分离体图 310 底座三角形比压分布由图39所示为：=1.4 （m）当时，底座前端比压为： (MPa)当时，底座载荷呈梯形分布，如图3-11所示。此时底座前端的比压为：（MPa）（MPa）由于即：=2.5 （MPa）=0.9 （MPa）因此，底板最大的比压为2.5MPa。图3-11 底座梯形比压分布最大比压应小于底板的允许比压，否则应重新设计底座乃至整个支架。几种软岩底板的允许比压如表3-1所示：表3-1 几种较软岩石底板允许比压底板岩性Rc(MPa)P (MPa)V5粘质可塑页岩10.50.50.30.30.15可塑页岩灰质页岩21.52.01.00.50.50.3沙质灰质泥浆页岩43.02.02.01.01.00.3注：Rc底板抗压入强度 (MPa)V矿井小时涌水量，(m3/h)。涌水量大，岩石变软，降低了允许比压P允许比压 (MPa)查综采技术手册中的综合地质条件，可知液压支架的底座尖端对底板岩层的最大比压小于工作面底板的允许比压（底板类别I，允许比压1.44.2 液压支架的强度校核4.2.1 顶梁强度校核按理论支护阻力在顶梁的最危险截面处，对顶梁进行校核。顶梁的强度校核步骤如下：1.画出顶梁结构简图、受力图、剪力图和弯矩图，如图4-1所示2.计算剪力和弯矩图4.1d为剪力图。从右向左取，向上力为负，向下力为正。对各点左右剪力计算如下：已知T=1348KN，T+=cos40T=1033KN，T-=sin40T=866KN，R=8732KN，R+=cos10R=8600KN，R-=sin10R=1516KN，Qx=211kn，Qy=266kn，Q=9200KND1=270mm，D2=830mm，D3=3200mm，L2=1055mm，L1=3245mm，H1=242mmH2=662.5mm,H3=242mm。由F=0 P1+P2+QyT+R+Q=0 =0 QxH1T+D1T-H2R-H3R+（D1+D2）QxL2+P1（L1+L2）=0得 P1= -QxH1T+D1T-H2R-H3R+（D1+D2）QxL2/（L1+L2）= -92001055+86001100+1516242+866662.5+1033270211242/4300=215 (KN) P2=R+T+QQyP1=860010339200266215= 48 (KN) 剪力: =P2Qy=48266=218 (KN) =P2QyT+=2181033=815 (KN) =P1=215 (KN) 弯矩: =H1Qx=242211=51 （） = H1QxQyD1P2D1=8 （）= H1QxQyD1P2D1H2T-=582 （）=P1D3=2153200=688 （）=P1D3R-H3=21532001516242=32（）图4-1 顶梁结构受力分析图3.按弯曲应力进行强度校核由计算得知，按弯压联合作用计算，不如按最大弯曲应力计算应力大。为安全计，在A-A截面（如图4-2）采用最大弯曲应力进行校核。计算截面积及截面形心至A-A面的距离。首先对每块钢板编号，把位置状态相同和截面积相同的钢板编成1个号，再计算截面积，最后计算截面形心距图4-2 A-A截面图则：/=204 （mm）每个零件中心到截面形心的距离为：20415=189 （mm）20440=164 （mm）204177.5=26.5 （mm）204300=96 （mm）204300=96 （mm）204300=96 （mm）204510=306 （mm）204475=271 （mm）204510=306 204280=76 （mm）计算截面中心主惯性矩矩形截面的惯性矩为：式中截面宽度；截面高度。计算每个零件对截面形心的惯性矩：(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4) (mm4) (mm4) (mm4) (mm4) (mm4) 3906609560 (mm4)计算弯曲应力： (MPa)计算安全系数：对比安全系数表4-1，=1.1安全系数合格。4.2.2 底座强度校核图4-3 底座受力情况底座具体外形见设计图纸。A、E两点为底座最前部分与底板接触的一点和底座最后部分与底板接触的一点。假设底座两端铰支，则底座受力如图43。图43中已知数据：。（1）底座受力情况底座受力如图43所示。现在求支点A的反力，对E点取，即将以上数据代入上面的方程求得对各点求弯矩：；（）在B处的弯矩最大，应按此处进行强度校核。则：/=150 （mm）每个零件中心到截面形心的距离为：15010=145 （mm）150120=30 （mm）150250=100 （mm）150420=270 （mm）计算截面中心主惯性矩矩形截面的惯性矩为：式中截面宽度；截面高度。计算每个零件对截面形心的惯性矩：(mm4) (mm4)(mm4)(mm4)=1327733332(mm4)计算弯曲应力： (MPa)计算安全系数：对比安全系数表4-1，=1.1 所以底座强度合格。4.2.3 顶梁上平衡千斤顶耳板的强度校核耳板结构如图45所示。耳板受挤时，有（622）式中耳板数量；偏载系数，取1.2；耳板厚度；销孔直径。图 45 耳板结构简图已知（平衡千斤顶推力），代入式(622)得耳板选取材料为15MnVN，厚度为50mm，。挤压安全系数查表61可知，耳板许用安全系数，比较知，耳板设计合适。4.2.4 掩护梁的强度校核掩护梁的受力如图46所示。图 46 掩护梁受力把所有力向掩护梁上投影则成图64。图 47 掩护梁投影图已知，（拉力）或1348kN（推力），那么，（kN），（kN），（kN），（kN），（kN），9.35（kN）按第4章中的要求对掩护梁进行强度校核。取,则1343（kN）（kN）（1）自左向右对3、2、1、0四个点求最大力矩：3点：；2点：（）1点：（）0点：（）由以上可知，0点受力最大，只对0点进行强度校核。0点处横截断面如图48所示。图 48 掩护梁最大受力处横截面则：/=335 （mm）每个零件中心到截面形心的距离为：33510=325 （mm）335305=30 （mm）335305=30 （mm）335690=355 （mm）335350=15 （mm）计算截面中心主惯性矩矩形截面的惯性矩为：式中截面宽度；截面高度。计算每个零件对截面形心的惯性矩：(mm4) (mm4)(mm4)(mm4)(mm4)=7699079707(mm4)计算弯曲应力： (MPa)计算安全系数：对比安全系数表4-1，=1.3因此，掩护梁强度要求合适。4.2.5 平衡千斤顶的强度验算平衡千斤顶受力（拉力）或1348kN按推力校核轴的强度。轴mm，轴孔mm，轴座耳间距220mm。轴受力如图49所示。图 49 销轴的受力图（）轴的材料为30CrMnTi，。安全系数为：弯曲时，1.3；剪切时，1.3。因此，轴的强度合格。4.2.6 立柱强度校核液压支架立柱的强度验算，包括油缸的稳定性验算，活塞杆和缸体的强度验算等内容。1油缸的稳定性验算在双伸缩立柱的稳定性验算时，假定活柱与中缸全部伸出，立柱承受最大同心载荷的情况下进行验算，其方法是把活柱与中缸的当量惯性矩相当单伸缩中活柱的惯性矩来计算，再用单伸缩求油缸稳定性的方法来进行验算。油缸稳定性条件：式中活柱与中缸的当量惯性矩；油缸稳定的极限力；油缸的最大工作阻力。稳定性条件适用范围：（1）计算 =137296990 (mm4)=463989459 (mm4)=791740136 (mm4)式中：（2）计算活柱与中缸的当量惯性矩及=221510518(mm4)=1589+1865=3454 （mm）式中：活柱全部伸出活柱端部销孔至活柱与中缸连接处中缸全部伸出活柱与中缸连接处至中缸与外缸连接处之距活柱端部销孔至最大挠度处之距（2）根据及查液压传动设计手册中极限力图得到的数值中缸全部伸出中缸与外缸连接处至底缸销孔之距=3.5 =0.6图中没有，有和，可以取平均值。和时，取得；和时，取得。取平均值，将代入（kN）已知（kN），所以适用。稳定性条件适用范围：cm已知，可知，成立。2活塞杆强度计算活塞杆结构：活塞杆有实心杆和空心杆两种，见下图。空心活塞杆的一端，要留出焊接和热处理时用的通气孔d2。a)实心活塞杆 b)空心活塞杆活塞杆材料：一般采用中碳钢（45钢），调质处理；但对只承受推力的单作用活塞杆和柱塞，则不必进行调质处理。对活塞杆通常要求淬火，淬火深度一般为0.51mm，或活塞杆直径每毫米淬深0.03mm。活塞杆的技术要求：1)活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229285HB,必要时，再经高频淬火，硬度达4555HRC。2)活塞杆d和d1的圆度公差值，按9、10或11级精度选取。3)活塞杆d的圆柱度公差值，应按8级精度选取。4)活塞杆d对d1的径向跳动公差值，应为0.01mm。5)端面T的垂直度公差值，则应按7级精度选取。6)活塞杆上的螺纹，一般应按6级精度加工；如载荷较小，机械振动也较小时，允许按7级或8级精度制造。7)活塞杆上若有联接销孔时，该孔径按H11级加工。该孔轴线与活塞杆轴线的垂直公差值，按6级精度选取。8)活塞杆上下工作表面的粗糙度为Ra0.63m，必要时，可以镀铬，镀层厚度约为0.05mm,镀后抛光。内活塞杆内端的卡环槽、螺纹和缓冲柱塞也要保证与轴线同心，特别是缓冲柱塞，最好与活塞杆做成一体。卡环槽取动配合公差，螺纹则取较紧的配合。活塞杆的计算：缸外径为230mm，内径为193 mm，内缸承受拉压载荷的强度计算公式如下： MPaF活柱下腔的最大压力材料许用应力为，对无缝钢管取 MPa所以满足要求。3活塞杆的导向套活塞杆导向套装在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向，内装有密封装置以保证缸筒杆腔的密封。外侧有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置处，损坏密封装置。当导向套采用非耐磨材料时，其内圈还可以设导向环，用作活塞杆的导向。导向套的典型结构有轴套式和端盖式两种。导向套的材料：金属导向套一般采用摩擦系数小、耐磨性好的青铜材料制作，非金属导向套可以用塑料(PA)、聚四氟乙烯(PTFE+玻璃纤维)或聚散氟氯乙烯材料制作。端盖式直接导向的导向套材料用灰铸铁、球墨铸铁、氧化铸铁等。加工要求：导向套外圆与端盖内孔的配合多为H8/f7，内孔与活塞杆外圆的配合多为H9/f9。外圆与内孔的同轴度公差不大于0.03mm，圆度和圆柱度公差不大于直径公差的一半，内孔中的环形油槽和直油槽要浅而宽，以保证良好的润滑。4缸体强度验算缸筒材料要求：一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的可焊接性能。根据液压缸的参数、用途、毛坯的来源等可选用以下各种材料：25，35，45等；ZG200-400,ZG230-450,1Cr18Ni9,ZL105,5A03,5A06等；ZCuAl10Fe3,ZCuAl10Fe3Mn2等。缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或热轧无缝钢管，国内市场上已有内孔经珩磨或精加工，只需按所要求的长度切割无缝钢管，材料有20，35，45，27SiMn。对于工作温度低于-50C的液压缸缸筒，必须用35，45号钢，而且要调质处理。与端盖焊接的缸筒，使用35号钢，机械预加工后再调质。不与其他零件焊接的缸筒，使用调质的45号钢。较厚壁的毛坯仍用铸件或锻件，或用厚钢板卷成筒形，焊接后退火，焊缝需用X光射线或磁力线探伤检查。本支架选用缸体材料为27SiMn，参数如下：对缸筒的要求：有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态试验压力而不致产生永久变形。有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致产生弯曲。内表面与活塞密封件及导向环摩擦力作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公差等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性。需要焊接的缸筒还要求有良好的可焊性，以便焊上法兰或管接头后不至于产生裂纹或过大变形。总之，缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封容腔，用以容纳压力溶液，同时它还是活塞的运动“轨道”。设计液压缸筒时，应该正确确定各部分的尺寸，保证液压缸又足够的输出力、运动速度和有效行程，同时还必须具有一定的速度，能足以承受液压力、负载力和意外冲击力；缸筒的内表面应具有合适的公差等级、表面粗糙度和形位公差等级，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。缸体的技术要求：(1) 缸体采用H9、f9配合。表面粗糙并：当活塞采用橡胶密封圈密封时，Ra为0.10.4m，当活塞用活塞环密封时，Ra为0.20.4m。(2) 缸体内径D的圆度公差值可按9、10或11级精度选取，圆柱度公差值可按8能精度选取。(3) 缸体端面T的垂直度公差值可按7级精度选取。(4) 当缸体与缸头采用螺纹联接时，螺纹应取为6能精度的米制螺纹。(5) 当缸体带有耳环或销轴时，孔径D1或轴径d2的中心线对缸体内孔轴线的垂直度公差应按9级精度选取。(6) 为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内应镀以厚度为3040m的铬层，镀后进行珩磨或抛光。一级缸体壁厚，缸体中径此时缸体为中等壁厚缸体，按此原则进行计算。缸体材料为27SiMn无缝钢管，取拉应力允许安全系数为。缸体许用应力（617）式中，42MPa；缸体中径，0.393m；缸体壁厚，0.066m；计入管壁公差及侵蚀的附加壁厚一般取0.002m；强度系数，无缝钢管1。缸体许用应力为：（MPa）安全系数为：（618）代入数据得比较数值，说明一级缸体强度设计合适。二级缸体壁厚，缸体中径此时缸体为中等壁厚缸体，按此原则进行计算。缸体材料为27SiMn无缝钢管，取拉应力允许安全系数为。缸体许用应力（617）式中，66MPa；缸体中径，0.295m；缸体壁厚，0.09m；计入管壁公差及侵蚀的附加壁厚一般取0.002m；强度系数，无缝钢管1。缸体许用应力为：（MPa）安全系数为：（618）代入数据得比较数值，说明二级缸体强度设计合适。4.2.7 前连杆强度校核及对应销轴（1）前连杆强度校核单个连杆受力截面如图61所示。单个连杆受力截面积30300218000mm21.810-2m2图 61 前连杆受力截面两个前连杆受力为，则前连杆的应力为前连杆板材为15MnVN，查手册得，则钢板拉应力安全系数为由表61知1.3，因此，前连杆的设计合适。（2）前连杆的销轴校核销轴取为，与孔间隙为2mm，防止卡死。销轴受力如图62。图 62 销轴受力销轴所受最大弯矩为销轴惯性矩为应力最大受力销轴的截面积剪应力取材料为12CrMo，安全系数为：弯曲时，；剪切时，。因此，轴的设计及选材合适。4.2.8 后连杆强度校核及对应轴校核（1）后连杆强度校核与前连杆强度校核同理，后连杆横截面面积30300218000mm21.810-2m2后连杆应力为后连杆材料为12MnVN，厚30mm，应力强度为安全系数为许用安全系数为，强度适用。（2）轴强度校核销轴取为，与孔间隙为2mm，防止卡死，销轴受力如图62。销轴所受最大弯矩为销轴惯性矩为应力最大受力销轴的截面积剪应力取材料为12CrMo，安全系数为：弯曲时，；剪切时，。因此，轴的设计及选材合适。5 液压支架的液压系统液压支架不仅需要有良好的结构以适应所工作的煤层地质条件，而且还要配备完善而可靠的液压系统及液压元件来实现支架的优良工作性能。液压支架的液压系统属于泵缸开式系统。动力源是乳化液泵，执行元件是各种液压缸。系统回液流入乳化液箱，然后由泵吸入并增压，经各种控制元件供给各个液压缸，。乳化液泵站通常安装在工作面下顺槽，可随工作面一起向前推进。泵站通过沿工作面全长敷设的主供液管和主回液管，向各个支架供给高压乳化液，接收低压回液。工作面中每个支架的液压控制回路多数完全相同，通过截止阀连接与主管路，相对独立。其中任一支架发生故障进行检修时，可关闭该架与主管路连接的截止阀，不会影响其他支架工作。液压支架的液压系统具有下列特点：1工作压力高，泵站工作压强一般为19.6 34.3MPa。立柱承载时，被封闭的下腔液压更高，一般为39.2 80MPa。因此要求液压元件包括有足够的耐高压强度。2工作介质是水包油乳化液，水占95%左右。这种乳化液粘度低，润滑性能和防锈性能都不如矿物液压油。因而支架液压元件一般不采用间隙密封方式，对液压元件的材料、加工精度和防锈处理也有较高的要求。3泵站集中供液，工作介质输送路程长，损失较大，要求主管路由足够的过流断面。4工作环境恶劣：潮湿，粉尘多，空间有限，采场条件经常变化。检修不方便，要求液压元件可靠工作时间长。5.1 立柱和千斤顶在液压支架中，用于承受顶板载荷，调节支护高度的液压缸称为立柱。液压支架的立柱多数是单伸缩双作用单活塞杆式液压缸。除立柱外，支架中其余的液压缸称为千斤顶，依其功能分别叫做前梁千斤顶、推移千斤顶、侧推千斤顶、平衡千斤顶、护帮千斤顶和复位千斤顶等等。由于前梁千斤顶也承受由铰接前梁传递的部分顶板载荷，结构与立柱基本相同，只是长度和形成较短，所以也有人叫它前梁短柱。通常支架中各类千斤顶是单伸缩双作用作用液压缸，只有复位千斤顶和伸缩前探梁的千斤顶是单作用液压缸。双伸缩式立柱控制回路如图5-1：图5-1 双伸缩式立柱控制回路千斤顶控制回路如图5-2：图5-2平衡千斤顶控制回路图5-2 千斤顶控制回路 5.2 支架液压阀液压支架的液压控制系统中所使用的控制元件有两大类：压力控制阀和方向控制阀。压力控制阀主要有安全阀，方向控制阀主要有液控单向阀、操纵阀和液控分配换向阀等。5.2.1 液控单向阀液控单向阀在支架液压系统中主要用来闭锁液压缸中的液体，使之承载。它是大多数支架立柱必不可少的控制元件之一。对液控单向阀的要求：密封可靠，特别是锁紧立柱下腔液路的液控单向阀，需长时间保持绝对密封；动作灵敏，尤其要求关闭及时，保证刚刚锁紧的液压缸中的压强等于泵站供液压强；流动阻力小；工作寿命长，能保证工作面推进8001000米不需要更换；结构简单。支架常用的液控单向阀按其密封副形势可分为平面密封型、锥面密封型和球面密封型。5.2.2 安全阀安全阀是支架液压控制系统中必不可少的限定压强的元件。立柱安全阀可以防止支架的主要承载结构件过负荷，确保顶板岩层在不高于规定的工作阻力作用下沉降。对立柱安全阀的要求：关闭时必须完全封闭；能够稳定溢流的溢流量范围大，在顶板缓慢下沉时的微小流量(3040mL/min以下) 工况下，启闭压强差不大于整定压强的510%，以保证支架的恒阻性。在顶板急剧下沉的大流量(3050mL/min)工况下，被封闭的液体压强升高值不大于整定压强的25%。5.2.3 操纵阀在支架液压控制系统中用来使液压缸换向，实现支架各个动作的手动换向阀，习惯上称为操纵阀。按压力液通过操纵阀后的用途不同，可分为全流量操纵阀和先导液压操纵阀。5.3 液压支架液压原理图支架液压原理图如图5-3所示：图5-3液压支架液压原理图 5.4 液压支架的控制方式5.4.1 手动控制目前液压支架多采用手动邻架控制。操作人员随采煤机前进，依次站在被移支架倾斜上方的支架里进行操作，使被移支架完成各个必要的动作。1全流量控制全流量控制目前是支架的基本控制方式。它使用全流量操纵阀，根据操作人员的要求，直接向液压缸工作腔输入压力液，实现支架的各个动作。在采取邻架控制时的全流量控制系统，过架管路除了主管路外，还有许多控制管路因而行人不便，系统可靠性不高，维护工作量大。2先导液压控制先导液压控制近年来在支架液压控制系统中发展很快。它是通过先导液压操纵阀将操作人员的命令变成液压指令，再由液控分配阀完成向液压缸工作腔供给压力的任务。因为先导控制需要传输的不是流量而是液压，所以先导控制管可以做的很细小，于是必须过架的许多先导控制管可以用一根直径不大的多芯管来代替，并且简化了支架在井下工作面的安装，系统可靠性增加。5.4.2 自动控制手动控制的操作速度受到人员在工作面行走速度限制。特别是在薄煤层工作中，操作人员花费在从一个支架行走到另一个支架的时间较长，体力消耗也很大。因此，手动控制液压支架使高效采煤机械的工作能力不能充分发挥出来。所以，研制和开发自动控制系统是液压支架进一步发展的方向之一。目前，液压支架的自动控制大部分都处于试验阶段。这是因为地下工作条件复杂多变，在工作条件的监控方面，在人机之间和采煤机与支架之间的完善联系还有大量工作要做。总的趋势是采用带有电脑控制的电液先导液压控制系统。分配阀多采用安全火花型电液控制分配阀，监控装置多转换成电信号输入电脑指令系统。5.5 液压系统安装、调试、保养5.5.1 安装：液压系统的安装是液压系统能否正常可*运行的一个重要环节。一、安装人员液压传动系统虽然与机械传动系统有大量相似之处，但是液压传动系统确实有它的特性。经过专业培训，并有一定安装经验的人员才能从事液压系统的安装。二、审查液压系统主要是审查该项设计能否达到预期的工作目标，能否实现机器的动作和达到各项性能指标。安装工艺有无实现的可能。全面了解设计总体各部分的组成，深入地了解各部分所起的作用。审查的主要内容包含以下几点： 1、审查液压系统的设计 2、鉴定液压系统原理图的合理性 3、评价系统的制造工艺水平 4、检查并确认液压系统的净化程度 5、液压系统零部件的确认三、安装前的技术准备工作液压系统在安装前，应按照有关技术资料做好各项准备工作。 1、技术资料的准备与熟悉液压系统原理图、电气原理图、管道布置图、液压元件、辅件、管件清单和有关元件样本等，这些资料都应准备齐全，以便工程技术人员对具体内容和技术要求逐项熟悉和研究。 2、物资准备按照液压系统图和液压件清单，核对液压件的数量，确认所有液压元件的质量状况。尤其要严格检查压力表的质量，查明压力表交验日期，对检验时间过长的压力表要重新进行校验，确保准确可靠。 3、质量检查液压元件在运输或库存过程中极易被污染和锈蚀，库存时间过长会使液压元件中的密封件老化而丧失密封性，有些液压元件由于加工及装配质量不良使性能不可*，所以必须对元件进行严格的质量检查。 A) 液压元件质量检查 1、各类液压元件型号必须与元件清单一致 2、要查明液压元件保管时间是否过长，或保管环境不合要求，应注意液压元件内部密封件老化程度，必要时要进行拆洗、更换、并进行性能测试。 3、每个液压元件上的调整螺钉、调节手轮、锁紧螺母等都要完整无损。 4、液压元件所附带的密封件表面质量应符合要求、否则应予更换。 5、板式连接元件连接平面不准有缺陷。安装密封件的沟槽尺寸加工精度要符合有关标准。 6、管式连接元件的连接螺纹口不准有破损和活扣现象。 7、板式阀安装底板的连接平面不准有凹凸不平缺陷，连接螺纹不准有破损和活扣现象。 8、将通油口堵塞取下，检查元件内部是否清洁。 9、检查电磁阀中的电磁铁芯及外表质量，若有异常不准使用。 10、各液压元件上的附件必须齐全。 B) 液压辅件质量检查 1、油箱要达到规定的质量要求。油箱上附件必须齐全。箱内部不准有锈蚀，装油前油箱内部一定要清洗干净。 2、所领用的滤油器型号规格与设计要求必须一致，确认滤芯精度等级，滤芯不得有缺陷，连接螺口不准有破损，所带附件必须齐全。 3、各种密封件外观质量要符合要求，并查明所领密封件保管期限。有异常或保管期限过长的密封件不准使用。 4、蓄能器质量要符合要求，所带附件要齐全。查明保管期限，对存放过长的蓄能器要严格检查质量，不符合技术指标和使用要求的蓄能器不准使用。 5、空气滤清器用于过滤空气中的粉尘，通气阻力不能太大，保证箱内压力为大气压。所以空气滤清器要有足够大的通过空气的能力。 C) 管子和接头质量检查 a) 管子的材料、通径、壁厚和接头的型号规格及加工质量都要符合设计要求。 b) 所用管子不准有缺陷。有下列异常，不准使用： 1、管子内、外壁表面已腐蚀或有显著变色。 2、管子表面伤口裂痕深度为管子壁厚的10%以上。 3、管子壁内有小孔。 4、管子表面凹入程度达到管子直径的10%以上。 c) 使用弯曲的管子时，有下列异常不准使用： 1、管子弯曲部位内、外壁表面曲线不规则或有锯齿形。 2、管子弯曲部位其椭圆度大于10%以上。 3、扁平弯曲部位的最小外径为原管子外径的70%以下。 d) 所用接头不准有缺陷。若有下列异常，不准使用： 1、接头体或螺母的螺纹有伤痕、毛刺或断扣等现象。 2、接头体各结合面加工精度未达到技术要求。 3、接头体与螺母配合不良，有松动或卡涩现象。 4、安装密封圈的沟槽尺寸和加工精度未达到规定的技术要求。 e) 软管和接头有下列缺陷的不准使用： 1、软管表面有伤皮或老化现象。 2、接头体有锈蚀现象。 3、螺纹有伤痕、毛刺、断扣和配合有松动、卡涩现象。 f) 法兰件有下列缺陷不准使用： 1、法兰密封面有气孔、裂缝、毛刺、径向沟槽。 2、法兰密封沟槽尺寸、加工精度不符合设计要求。 3、法兰上的密封金属垫片不准有各种缺陷。材料硬度应低于法兰硬度。四、液压管道的安装要求液压管道安装是液压设备安装的一项主要工程。管道安装质量的好坏是关系到液压系统工作性能是否正常的关键之一。 1、布管设计和配管时都应先根据液压原理图，对所需连接的组件、液压元件、管接头、法兰作一个通盘的考虑。 2、管道的敷设排列和走向应整齐一致，层次分明。尽量采用水平或垂直布管，水平管道的不平行度应2/1000；垂直管道的不垂直度应2/400。用水平仪检测。 3、平行或交*的管系之间，应有10mm以上的空隙。 4、管道的配置必须使管道、液压阀和其它元件装卸、维修方便。系统中任何一段管道或元件应尽量能自由拆装而不影响其它元件。 5、配管时必须使管道有一定的刚性和抗振动能力。应适当配置管道支架和管夹。弯曲的管子应在起弯点附近设支架或管夹。管道不得与支架或管夹直接焊接。 6、管道的重量不应由阀、泵及其它液压元件和辅件承受；也不应由管道支承较重的元件重量。 7、较长的管道必须考虑有效措施以防止温度变化使管子伸缩而引起的应力。 8、使用的管道材质必须有明确的原始依据材料，对于材质不明的管子不允许使用。 9、液压系统管子直径在50mm以下的可用砂轮切割机切割。直径50mm以上的管子一般应采用机械加工方法切割。如用气割，则必须用机械加工方法车去因气割形成的组织变化部分，同时可车出焊接坡口。除回油管外，压力由管道不允许用滚轮式挤压切割器切割。管子切割表面必须平整，去除毛刺、氧化皮、熔渣等。切口表面与管子轴线应垂直。 10、一条管路由多段管段与配套件组成时应依次逐段接管，完成一段，组装后，再配置其后一段，以避免一次焊完产生累积误差。 11、为了减少局部压力损失，管道各段应避免断面的局部急剧扩大或缩小以及急剧弯曲。 12、与管接头或法兰连接的管子必须是一段直管，即这段管子的轴心线应与管接头、法兰的轴心是平行、重合。此直线段长度要大于或等于2倍管径。 13、外径小于30mm的管子可采用冷弯法。管子外径在3050mm时可采用冷弯或热弯法。管子外径大于50mm时，一般采用热弯法。 14、焊接液压管道的焊工应持有有效的高压管道焊接合格证。 15、焊接工艺的选择：乙炔气焊主要用于一般碳钢管壁厚度小于等于2mm的管子。电弧焊主要用于碳钢管壁厚大于2mm的管子。管子的焊接最好用氩弧焊。对壁厚大于5mm的管子应采用氩弧焊打底，电弧焊填充。必要的场合应采用管孔内充保护气体方法焊接。 16、焊条、焊剂应与所焊管材相匹配，其牌号必须有明确的依据资料，有产品合格证，且在有效使用期内。焊条、焊剂在使用前应按其产品说明书规定烘干，并在使用过程中保持干燥，在当天使用。焊条药皮应无脱落和显著裂纹。 17、液压管道焊接都应采用对接焊。焊接前应将坡口及其附近宽1020mm处表面脏物、油迹、水份和锈斑等清除干净。 18、管道与法兰的焊接应采用对接焊法兰，不可采用插入式法兰。 19、管道与管接头的焊接应采用对接焊，不可采用插入式的形式。 20、管道与管道的焊接应采用对接焊，不允许用插入式的焊接形式。 21、液压管道采用对接焊时，焊缝内壁必须比管道高出0.30.5mm。不允许出现凹入内壁的现象。在焊完后，再用锉或手提砂轮把内壁中高出的焊缝修平。去除焊渣、毛刺，达到光洁程度。 22、对接焊焊缝的截面应与管子中心线垂直。 23、焊缝截面不允许在转角处，也应避免在管道的两个弯管之间。 24、在焊接配管时，必须先按安装位置点焊定位，再拆下来焊接，焊后再组装上整形。 25、在焊接全过程中，应防止风、雨、雪的侵袭。管道焊接后，对壁厚小于等于5mm的焊缝，应在室温下自然冷却，不得用强风或淋水强迫冷却。 26、焊缝应焊透，外表应均匀平整。压力管道的焊缝应抽样探伤检查。 27、管道配管焊接以后，所有管道都应按所处位置预安装一次。将各液压元件、阀块、阀架、泵站连接起来。各接口应自然贴和、对中，不能强扭连接。当松开管接头或法兰螺钉时，相对结合面中心线不许有较大的错位、离缝或跷角。如发生此种情况可用火烤整形消除。 28、可以在全部配管完毕后将管夹与机架焊牢，也可以按需求进行。 29、管道在配管、焊接、预安装后，再次拆开进行酸洗磷化处理。经酸洗磷化后的管道，向管道内通入热空气进行快速干燥。干燥后，如在几日就复装成系统、管内通入液压油，一般可不作防锈处理，但应妥善保管。如须长期搁置，需要涂防锈涂料，则必须在磷化处理48小时后才能涂装。应注意，防锈涂料必须能与以后管道清洗时的清洗液或使用的液压油相容。 30、管道在酸洗、磷化、干燥后再次安装起来以前，需对每一根管道内壁先进行一次预清洗。预清洗完毕后应尽早复装成系统，进行系统的整体循环净化处理，直至达到系统设计要求的清洁度等级。 31、软管的应用只限于以下场合：设备可动元件之间便于替换件的更换处抑制机械振动或噪声的传递处 32、软管的安装一定要注意不药使软管和接头造成附加的受力、扭曲、急剧弯曲、磨擦等不良工况。 33、软管在装入系统前，也应将内腔及接头清洗干净。五、液压件安装要求 1、泵的安装 1）在安装时，油泵、电动机、支架、底座各元件相互结合面上必须无锈、无凸出斑点和油漆层。在这些结合面上应涂一薄层防锈油。 2）安装液压泵、支架和电动机时，泵与电动机两轴之间的同轴度允差，平行度允差应符合规定，或者不大于泵与电动机之间联轴器制造商推荐的同轴度、平行度要求。 3）直角支架安装时，泵支架的支口中心高，允许比电动机的中心高略高00.8mm，这样在安装时，调整泵与电动机的同轴度时，可只垫高电动机的底面。允许在电动机与底座的接触面之间垫入图样未规定的金属垫片（垫片数量不得超过3个，总厚度不大于0.8mm）。一旦调整好后，电动机一般不再拆动。必要时只拆动泵支架，而泵支架应有定位销定位。 4）调整完毕后，在泵支架与底板之间钻、铰定位销孔。再装入联轴器的弹性耦合件。然后用手转动联轴器，此时，电动机、泵和联轴器都应能轻松、平滑地转动，无异常声响。 2、集成块的安装 1）阀块所有各油流通道内，尤其是空与孔贯穿交叉处，都必须仔细去净毛刺，用探灯伸入到孔中仔细清除、检查。阀块外周及各周棱边必须倒角去毛刺。加工完毕的阀块与液压阀、管接头、法兰相贴合的平面上不得留有伤痕，也不得留有划线的痕迹。 2）阀块加工完毕后必须用防锈清洗液反复

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