超前支护实验平台液压系统设计（全套含CAD图纸）
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超前
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超前支护实验平台液压系统设计,作 者： 指导老师：,一、选题意义,二、超前支护原理,三、工况分析,四、超前支护样机液压系统基本回路设计,五、油缸的参数计算,六、元件选型,目录,超前支护实验平台液压系统设计,一、选题意义,巷道掘进的自动化程度低，掘进、锚固、支护过程效率低，导致采掘速比严重失调，制约煤炭开采效率的提高；,在掘进巷道过程中，支护所需时间占综掘时间的2/3以上，是导致综掘效率低下的直接原因；,现有的临时支护设备存在着一定的不足，无法满足我国综掘工作的需求；,因此设计了一种能够实现主、副交替支撑，迈步行进等功能的超前支护实验样机！,设计一种可实现以上功能及支护原则的超前支护液压系统！,超前支护设备的原理,超前支护试验样机的机械系统由主、副支撑组、推移机构等组成，形成交替迈步移动在主、副支撑组的横梁上均布安装有多个与真正巷道轴向平行且间距相等的支撑纵梁，依靠纵梁上多个顶部阻尼体与模拟顶板接触在结构布置上，主、副支撑组的纵梁数分别设计为奇数和偶数，每组纵梁的分布均以超前支护的中轴线为对称布置，以保障超前支护在双组支撑和单组支撑时均具有良好的稳定性，两组横纵梁交替叠加布置构成网状支撑结构主、副支撑组隶属的相邻横梁上安装有推移千斤顶，根据操作需求，两组互为支撑组，推动另一组移动，完成交替迈步动作。,超前支护设备需要完成以下几个动作,(1) 单组支撑过程超前支护在液压系统的控制下，主支撑组（或副支撑组）立柱油缸同步伸出。,(2) 双组支撑过程超前支护处于双组支撑状态时，主、副支撑组立柱油缸全部伸出，当支撑组纵梁与加载油缸接触。随着压力不断增大，主、副顶部支撑液压缸逐渐达到工作阻力值。若顶板出现极端现象：加载油缸的压力大于超前支护支撑的工作阻力值，立柱油缸开始降压并缩回；当加载油缸压力达到超前支护承受的最大值时，主、副支撑组立柱停止缩回，并与机械系统“合为一体”，将顶板压力完全传递给机械部件形成刚性支撑。,(3) 推移过程推移过程主要包括主支撑架组移架和副支撑架组移架两个过程。依据现场实际需求选择两组移架动作的先后，实现交替移架动作。1) 主支撑组移架过程主支撑组移架时，副支撑架组保持支撑状态。主支撑架组通过控制立柱缩回，当主支撑纵梁下落至副支撑横梁上时，副支撑横梁阻止主支撑纵梁继续下落，立柱继续缩回将使底部滑靴上提至脱离地面一定位置处。在推移油缸用下，主支撑架组被向前推移一个步长，推移动作完成后，主支撑架组控制立柱伸出，当底部滑靴下落至巷道底面时，主支撑横梁、纵梁上升。当纵梁及阻尼体接触并有效支撑顶板，立柱油缸停止运行，此时主支撑架组移架动作完成。2) 副支撑组的移架过程副支撑组的移架过程与主支撑架组的移架过程基本一致。移架过程中，主、副支撑架组中的横梁及纵梁起到一定的限位作用。,超前支护样机技术参数表,根据整机技术参数为之后的流量计算和液压缸的设计、工况分析等提供了依据,推移油缸工况分析,超前支护设备的行走及转弯是通过推移千斤顶的伸出和收缩完成的，但与其他支护设备不同的是，本设备在迈步过程中，是通过立柱、顶梁等部件的共同作用，将底部滑履抬起的条件下，再进行超前支护设备的推移动作，不需要克服滑履与地面的摩擦力，仅需要克服主、副支架相互移动时产生的摩擦力。这样可以大大降低推移千斤顶所需的推力和拉力。因此，在计算推移千斤顶的缸径时，仅考虑支架自身重力所产生的摩擦力。在设计过程中，对本设备的整体重量进行了初步计算，设备总重共计2t，则推移千斤顶需要克服的摩擦力为：,式中：,推移千斤顶需要克服的推力，kN;,设备的整体重量，则单组重量为1t,摩擦系数，取钢钢摩擦系数0.15；,根据上式计算得出，推移千斤顶需要克服的摩擦力为 0.15KN,为了保证本设备能够行走，使用2根推移千斤顶来完成迈步动作，因此，推移千斤顶需要满足的推力和拉力大小为 0.075kN。,支撑油缸工况分析,立柱油缸支撑时，有可能是单组支撑，也有可能是单组支撑。对于单组支撑来说，有4个油缸，支撑5t的负载，每一个油缸所有力的大小为1.25KN，对于全支撑来说8个油缸同时支撑负载，每一个油缸力的大小为0.625KN。,超前支护样机液压系统基本回路设计,超前支护液压实验平台主要回路包括立柱支撑回路、推移回路、模拟顶板加载回路等。,立柱支撑回路,立柱支撑回路是由一个换向阀，一个节流阀，两个平衡阀组成的。首先液压油经定量泵输出，当多路阀中的换向阀处于中间位置时，立柱液压缸不动作；当多路阀中换向阀处于左右位置时，高压油液通过平衡阀作用进入立柱液压缸的上下腔，使得本设备完成升柱和降柱的动作。,推移回路,此推移回路包括节流阀、3位四通换向阀、平衡阀等。推移回路中的两个千斤顶分别作用于主副支撑，推移时有可能向前行走有可能向后行走，也有可能停止在某一个位置支撑保护，所以需要Y型换向阀。平衡阀保证运行的平稳性。节流阀的主要作用就是为了控制推移千斤顶的伸出速度。,模拟顶板加载回路,模拟顶板加载回路，是为了模拟岩层对超前支护液压支架的力。而进行设计了顶板加载回路。此回路要求可以对顶板进行各种类型的加载实验。其中包括中心加载、两边加载和总体加载，以此来模拟各种岩层的不同接触方式对顶板的压力的实验。,油缸的参数计算,由于篇幅有限，ppt以立柱油缸进行说明，其余的推移油缸、加载油缸设计方法与其相同,1）液压缸工作压力的确定,液压缸工作压力主要是根据液压设备的类型来确定的，对不同用途的液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用压力范围也不同。设计时，可用类比法来确定。,所设计的液压系统类似机床，但属于煤矿机械设备，所以选择拉床的最大压力10MPa,2）液压缸内径D和活塞杆直径d的确定,3）液压缸壁厚和外径的计算,液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚 的比值D/ 10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算,油缸的参数计算,4）液压缸工作行程的确定,液压缸的工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，由于此液压缸为非标准件，根据我的设计要求，选用80mm的行程。,5）最小导向长度的确定,6）缸体长度的确定,液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体从长度不应大于内径
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