DWX42悬浮型单体液压支柱

1、本科毕业论文(设计)题目： dwx42悬浮型单体液压支柱 学院： 工学院机械系 班级： 姓名： 指导教师： 职称： 完成日期： 2009 年 6 月 8 日山西大同大学工学院09届本科毕业设计说明书dwx42悬浮式单体液压支柱设计摘要：一种悬浮式液压支柱，最适用于矿山井下采掘工作面的支护。它由油缸、活柱、密封盖、复位弹簧、顶盖、底座、销头螺钉和阀体组成，活柱内径顶部设有密封盖，并设有不使密封盖下落的台肩，复位弹簧的上端设在密封盖底部的中间位置的挂环上；顶盖与活柱用销头螺钉固接在一起，活柱下部外圆的台肩上设有导向环，三用阀安装在阀体上，当活柱进行伸缩时三用阀不随之升降，其结构紧凑合理，稳定性好，

2、活柱的强度高，承载能力大，工作行程长，支柱的重量轻，密封性好，防腐性能高，使用安全、可靠、拆卸安装方便，寿命长，成本低，具有广泛的实用性关键词：悬浮式液压支柱，油缸，复位弹簧，三用阀目录1 引言11.1 适用范围和研究目的11.2 单体液压支柱的实用价值与理论意义11.3 国外单体液压支柱应用简况11.4 理论依据和试验21.4.1 结构及工作原理21.4.2 试验31.5 相关问题41.6 设计要求41.7 内容安排42 设计参数与设计规范42.1 设计参数42.2 设计规范52.2.1 支柱工作要求52.2.2 三用阀53 总体与主要零件设计53.1 总体工作原理设计与方案比较53.2 活

3、柱、油缸的结构设计63.2.1 确定活柱外径63.2.2 油缸外径63.2.3 活柱油缸的选材73.2.4 活柱油缸的许用应力计算73.2.5 限位台阶位置的确定83.3 其它主要零件材料选择与结构设计83.3.1 底座手把体设计83.3.2 类比设计连接钢丝93.4 主要配合间隙与密封的确定与选择93.4.1 配合种类的确定93.4.2 密封件的选取103.4.3 导向带的选取104 支柱稳定性校核115 强度校核与弹簧设计125.1 缸筒强度校核125.2 活柱强度校核125.3 其它主要零件强度校核与复位弹簧设计125.3.1 复位弹簧的造型设计125.3.2 弹簧的设计计算125.3.

4、3 挡环与限位台阶强度的校核145.3.4 校核底座与活塞杆接触时的强度156 三用阀设计计算156.1 单向阀设计计算156.2 卸荷阀设计计算216.2.1 阀垫受力情况216.2.2 卸载阀密封面积216.2.3 低压密封校核216.2.4 卸载手把长度226.2.5 卸载阀弹簧设计计算226.2.6卸载时间校核246.3 安全阀弹簧设计256.4强度校核266.4.1 螺纹处的强度校核266.4.2 退刀槽强度校核277 乳化液泵的选用277.1 乳化液泵的特点277.2 乳化液泵型号的选择277.2.1 brw型乳化液泵站的主要特点277.2.2 选型287.2.3 乳化液泵站的技术

5、特征28参考文献29致谢301 引言1.1 适用范围和研究目的dw型单体液压支柱是一种新型外部供液的恒阻式单体液压支柱，是高档机械化普采工作面的配套设备，也是综采工作面的端头支护设备。其适用于煤矿回采工作面的顶板支护和端头顶板支护，由于其承载能力大、抗偏载能力强、工作行程大、使用范围广，因而其可应用于薄煤层、中厚煤层及较厚煤层工作面。本设计的目的在于进一步简化支柱结构，提高加工质量及支柱强度，降低成本。本设计对支柱的活柱体结构进行了改进，采用了型密封圈。1.2 单体液压支柱的实用价值与理论意义随着我国煤炭事业的不断发展,单体液压支柱也越来越广泛地应用于生产.它与一般金属支柱相比,回收率高,支护

6、的安全可靠性好,工作阻力恒定,初撑力高,不受井下条件的过多影响,顶板的下沉量小容易保护顶板完整,有利于实现稳定,高产等优点.对于我国煤炭事业向普通机械化生产发展,并向综合机械化生产过渡都十分有利.它与液压支架相比,能大量节省钢材,并且使用范围大,在中小型煤矿和煤层储存条件复杂不适宜使用综合机械化采煤的工作面均可采用单体液压支柱,但单体液压支柱成本高,加工复杂,需要人工搬动,所以设计时要求在能满足强度将要求的情况下尽可能地减轻重量.总的看来,广泛研制新型液压支柱对目前发展煤炭哦工业有着极其重要的意义1。1.3 国外单体液压支柱应用简况国外主要产煤国家中，单体液压支柱曾经在回采工作面广泛采用，最早

7、研制、使用的国家（如英国）在四十年代后期就已有产品问世。其后，联邦德国、日本、波兰、苏联等国家在五十年代相继采用，如联邦德国萨尔矿区大体经历十年左右的时间在条件适应的工作面基本上全部使用。从1956年到1963年，使用单体液压支柱的产量达84.8%，五年左右时间内使用量增长了7-8倍。国外单体液压支柱的使用情况表明，在六十年代初其技术即达到成熟阶段。使用单体液压支柱的突出优点是：1、 初撑力高一般地，初撑力可以达到7-10t，为摩擦式金属支柱的3-10倍（摩擦式金属支柱用液压升柱装置时初撑力2-3t，不用液压升柱装置时初撑力仅1t左右）。2、 恒阻的性能在较小的的顶板下沉量情况下，支柱即可达到

8、额定的工作阻力，并保持恒阻的特性（摩擦式金属支柱在顶板下沉量大，支柱下缩到100mm至400mm以上时才能达到最大工作阻力）。显然，单体液压支柱能很快达到较高的工作阻力，大大改善了顶板维护状况。3、 支柱承载力均匀初撑力大于恒阻的特性，使各支柱能较均匀的承受载荷，这是优于摩擦式金属支柱的重要特点，对保持中等稳定以下工作面顶板的完整是十分有利的。4、 支、撤速度快单体液压支柱的升柱与降柱，靠液压系统来完成。内注式支柱只须扳动手柄、外柱式支柱用注液枪从外部注液、扳动卸载阀排液等轻微操作即可完成回撤与支设作业，其速度一般比摩擦式支柱提高一倍左右。5、 促进安全生产、降低辅助材料消耗由于初撑力高与顶板

9、接触严实，回撤与支设速度快，控制顶板效果好，提高了工作面推进速度，冒顶事故明显减少，促进了安全生产，相应地降低了木材消耗。综上所述可以看出单体液压支柱比摩擦式金属支柱具有明显的优点。单体液压支柱的主要缺点是：构造比较复杂，内注液压支柱结构更复杂，如果局部密封失效，即会导致整个支柱失去支撑能力；其次是维护检修量大，为保证支柱安全使用，定期检修、随时更换零备件量大，因而使其维护费增高，为保持每一根单体液压支柱的正常使用，每年所需的维修费用平均占支柱造价的20%左右，这比摩擦式支柱要高出若干倍。但从综合效果比较，如安全状况的改善，单产的提高，降低辅助材料的消耗，以及最终的实际支护费用降低等方面分析，

10、单体液压支柱则具有明显的优势。1.4 理论依据和试验1.4.1 结构及工作原理 支架工作特性曲线如图1.1dwx型（柱塞悬浮式）单体液压支柱由铰接顶盖、密封盖组件、活柱、手把阀体、油缸、复位弹簧、底座、三用阀、o形密封圈、挡圈、销头螺栓、防尘圈、y形密封圈、连接钢丝、导向环等零部件组成。dwx型（柱塞悬浮式）液压支柱的工作原理包括升柱、初撑、承载和回柱四个过程，现分别概述如下： （一）、升柱、初撑过程 升柱时将管路系统中的注液枪插入三用阀注油阀体，挂好锁紧套，操作注液枪，泵站高压液经注液枪顶开三用阀中的球形单向阀，进入支柱，迫使活柱升高。 （二）、承载、溢流过程 支柱支设以后便处于承载状态，随

11、着支护时间的延长，工作面顶板作用在支柱上的载荷增加，当支柱所承受的载荷超过额定工作阻力时，支柱内腔高压液体作用在安全阀垫上的力，超过安全阀弹簧预先调定的压紧力时，压缩安全阀弹簧，安全阀垫和六角导向套一起运动，安全阀垫离开阀座，安全阀被打开，内腔液体外溢，活柱下缩。使顶板压力重新得到平衡。 （三）、回柱过程 支柱回收时，将卸载手把插入三用阀右阀筒的卸载孔中，转动卸载手把，迫使阀套、连接螺杆、注油阀体等整体轴向移动，压缩卸载阀弹簧，卸载阀垫离开左阀筒的密封面，卸载阀被打开，支柱内腔工作液，经左阀筒喷入采空区，活柱在自重和复位弹簧作用下回缩。完成支柱回收2。 1.1支架工作特性线1.4.2 试验dw

12、x型（柱塞悬浮式）单体液压支柱组装后，应参照mt112-93标准和煤炭部制定的有关规定、图纸要求及维修质量标准进行试验，试验项目如下：（一）、阀件试验三用阀按mt112-93标准进行检验。 （二）、支柱整体试验 1、操作试验 在泵站压力为1520mpa、流量为7580升/分条件下： （1）、用秒表和直尺测定支柱的升、降速度是否达到规定要求； （2）、用直尺测定支柱行程和最大、最小高度能否达到规定要求； 2、高、低压密封试验在支柱最大行程三分之二处进行试验。高压密封压力为安全阀关闭压力以上，低压密封压力为2mpa。高、低压密封各稳压二分钟，不允许有压降现象。3、检查支柱各密封处是否漏油。1.5

13、相关问题1.采用柱塞悬浮式技术原理，活柱内的密封盖承受工作阻力的五分之四，活柱受力仅为五分之一。大大提高了支柱的稳定性、安全性、承载能力和抗偏能力。2.工作行程大，扩大了使用范围。特别是顶板下沉较大的工作面，不仅回柱方便，也提高了支柱的回收率，减少了支柱消耗，降低了生产成本。3.dwx型支柱三用阀设于手把体上，注液时，三用阀不随支柱的活柱升高而升高，操作方便，安全可靠。4.dwx型支柱的各密封点，均采用了密封补偿和密封涨紧技术原理。在密封有磨损的情况下，可有效补偿。减少了密封的更换率，降低了维修费用。1.6 设计要求在毕业设计中要求学生注意培养认真负责，塌实细致的工作作风，保质保量按时完成任务

14、的习惯，要求学生做到随时复习所学的基本理论，查阅自己的学习笔记和参考书，及时了解有关设计资料，在调研和收集资料中，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性，要结合任务书的要求，认真了解现成生产中对设计课题的要求和生产经验，以及存在的问题，找出解决的方法，认真精心设计，确保图纸质量和计算准确。1.7 内容安排本设计本着严紧认真的科学态度进行设计，首先对单体液压支柱进行了简单的概述，简述了悬浮式单体支柱的特点即应用场合；其次主要对液压缸的结构进行了设计和对稳定性进行校核，对液压缸的密封进行了改进；在本设计最的后重点对三用阀的结构和各个零件进行了设计。2 设计参数与设计规范2.1 设计参数支柱

15、使用m10乳化剂10%20%的乳化液 工作载荷 150kn= 工作液压 20.7mpa= 初 撑 力 108.5144.7= 最大高度 4200= 最小高度 7600= 行 程 1600= 型 号 dw42 支柱质量 85kg2.2 设计规范 悬浮式单体液夺支柱2.2.1 支柱工作要求（1）支柱在最大高度时，中心加载为额定工作载荷1.5倍时，支柱不得失稳。（2）支柱在最大高度时，两端铰接中心加载为额定工作载荷的1.5倍时，其危险断面上的最大广仪应力应小于或等于材料的许用应力。（3）支柱在最大高度时，两端铰接中心，同侧偏心20mm，加载为支柱的额定工作载荷时，其危险断面上的最大广义应力小于或等于

16、材料许用应力。（4）强度校核时认为有初挠度。支柱压缩至最小高度，轴向加载为额定工作载荷的两倍时，油缸压力允许保持到安全阀关闭压力，加载五分钟，各零件不得有任何破坏和变形。（5）升柱速度大于60mm/s，降柱速度大于40mm/s。2.2.2 三用阀（1）单向阀开启压力pk100 mpa。安全阀最大流量3l/min，安全阀最大流量时允许压力增高值为额定工作压力的25%。（2）支柱升柱时间10s，降柱时间 20s。（3）在于2mpa压力下，卸载阀不允许渗漏。 3 总体与主要零件设计3.1 总体工作原理设计与方案比较拟定液压支柱工作原理草图是设计支柱迈出的第一步，要尽可能地列出所有工作原理方案，做综合

17、比较，选择最佳方案。对外柱式支柱，这里推荐一种工作原理方案：如图3.1图 3.1确定好工作原理后，根据资料综合分析，进行总体方案设计，列出一切可能方案，选择最佳方案，然后做出总体方案草图。这一步可与已有支柱进行类比设计。3.2 活柱、油缸的结构设计3.2.1 确定活柱外径按下式计算 =将数据代入上式可得 =0.096=96mm圆整为标准直径 mm类比取壁厚 =5.5mm =9711=86mm查5 表21-6-2（）得：3液压缸内径=100 3.2.2 油缸外径 油缸壁厚的计算：查5 表21-6-7（）得：油缸壁厚用薄壁钢筒实用公式计算如下： =5.2mm故类比选取 =7mm，外径=114mm确

18、定活柱、油缸的名义尺寸：活柱：外圆直径 =97mm 内径 =86mm油缸：外圆直径 =114mm 内径 =100mm类比选取壁厚，得：=7mm活柱上的限位台阶高度一般可取（12mm）3.2.3 活柱油缸的选材活柱油缸的原材料选取无缝钢管4。 查1（）查表选用适当的钢管：油缸： 外径 =114.3mm 内径 =100mm壁厚 =7mm活柱： 外径 =97mm内径 =86mm壁厚 =5.5mm一般可取材料为27simn或35mn若取27simn，则应要求热处理：活柱：水淬，回火，hb260290取油缸=750mpa，活柱=820mpa油缸：水淬，回火，hb2803203.2.4 活柱油缸的许用应力

19、计算一般取安全系数 n=1.5，则：油缸 1 =566.7 mpa活柱 2 = =566.7 mpa校核重量： a 活柱：=260075=2525mm 油缸：=252575=2350mmb 查表可知：=7.9kg/活柱：=()=()7.9=31.5 kg油缸：=() =()7.9=43.7kgc 总重量：g=+=(31.5+43.7)kg=75.285kg 合格查 p21-293确定导向长度l，导向滑动面长度：lmin类比选取 l=355mm3.2.5 限位台阶位置的确定活柱全部外伸时 h=l =355 =355355.5 =314.53.3 其它主要零件材料选择与结构设计3.3.1 底座手把

20、体设计类比选取底座、手把体材料并查手册得出，类比设计这些零件结构：查 5 表21-6-7（p21-282）零件名称活柱底座手把体油缸材料27simn20#zg34grnimo27 simn850250700850100042085010001000设计缸底座厚度：（p21-284） =0.433=0.433=14mm类比选取=30mm式中：油缸最大工作液压力mpa 油缸材料许用应力mpa = n取5 油缸内径，cm设计活柱的密封盖： =0.433=0.433类比选取 柱帽厚度的选择： =0.433=0.433类比选取 3.3.2 类比设计连接钢丝 查 手把体连接钢丝：c级的碳素弹簧钢丝 =15

21、701810 mpa 手把体连接钢丝 3.5mm 底座与油缸连接钢丝：c级的碳素弹簧钢丝 =15701810 mpa底座与油缸连接钢丝 3.5mm 底座与油缸连接钢丝强度校核： =1364.9 mpa=150kn其中 故满足稳定条件。2 若受力偏心时，推力与支撑的反作用力不完全处在轴线上，可用下式验算：如图4-1 =506891n其中 =0.5=1.38e =20mm =()=1.58因 =150 kn故受偏心力时，也满足稳定条件。5 强度校核与弹簧设计5.1 缸筒强度校核根据强度理论有如下计算： = 故缸筒强度满足要求。65.2 活柱强度校核根据强度理论有如下计算： =81 =2=162故活

22、柱强度满足要求。5.3 其它主要零件强度校核与复位弹簧设计5.3.1 复位弹簧的造型设计 根据弹簧的作用确定弹簧的基本性能参数：1） 弹簧的类型：选三类弹簧2） 弹簧构造形式：全环形3） 负荷种类：iii类4） 制造精度：二级无初应力弹簧5） 最大工作负荷：=600n6） 最小工作负荷：=120n7） 工作行程：s=1600mm5.3.2 弹簧的设计计算 查31） 选择材料根据弹簧工作情况，选iii类负荷弹簧;选用碳素弹簧钢丝c级制造。2） 确定钢丝直径 查表11-2-26（p11-39）初算弹簧刚度=0.3工作极限载荷：因为是iii类载荷，考虑为拉伸弹簧，应将表11-2-19中的乘以0.8倍

23、，为了直接查表，改为除以0.8 即：=/0.8=600/0.8=750材料直径d及弹簧中径d，查表11-2-19（p11-23），选取：d =4.5mm d=32mm = 702.9n =5.688mm =124n/mm =94.5n3） 计算弹簧圈数 有效圈数 n=413.3 钢管。 取n=413圈4） 计算弹簧刚度 =0.3极限载荷下的变形量=0.8=1879.32mm最小载荷下的变形量=85mm最大载荷下的变形量=1685mm5） 其它几何尺寸弹簧内径 =dd=324.5=27.5mm弹簧外径 =dd=324.5=36.5mm节 距 p=d=4.5mm自由高度或长度 =(n+1.5)d+

24、2d=(413+1.5)4.5+232=1929.25mm最小载荷下的长度 =1929.25+85=2014.25mm最大载荷下的长度 =1929.25+1685=3614.25mm 工作极限载荷下的长度 =+=1925.25+1879.32=3804.57mm 弹簧展开长度： l=dn+2d=3.14=41699.2mm结果，选弹簧钢丝直径d=4.5mm，中径d=32mm，自由高度=1929.25mm的iii类全钩环中心弹簧。结构图如图5.1如图 5.15.3.3 挡环与限位台阶强度的校核 1）确定限位台阶与挡环的接触面积a a=() 其中：活柱限位台阶外径cm d挡环内径 类比选取=99m

25、m，d=97mm. 代入上式，得： a=()=3.07722）计算接触应力 = 式中：初撑力a接触面积 =4.11413pa 3）计算安全系数 = = 式中：指环材料屈服极限 活柱材料许用应力 则有：=1.71.5 =1.381 强度满足要求5.3.4 校核底座与活塞杆接触时的强度 1）确定活柱与底座的接触面积a a=()=()=1.58式中：活柱外径 活柱内径 2）活柱与底座的接触力 =1502=300kn 式中：工作载荷的两倍 3）计算接触应力 =1.9pa 安全系数 n=3.681强度满足要求 6 三用阀设计计算主要零件的设计计算单向阀开启压力 1mpa安全阀最大流量 3l/min安全阀

26、达最大流量时允许压力增高值小于或等于额定工作压力的25%支柱开柱时间 10s支柱降柱时间 20s6.1 单向阀设计计算1 单向阀选用球阀，结构图如图6.1所示：图 6.1它主要由阀底1，钢球2，弹簧3组成。2 单向阀的设计步骤：(1) 阀前孔直径因为 q=av v=则 d=1.13 式中：通过阀前孔的流量（l/min）= v为活柱最大高度时所需液体体积 ts为开柱所需时间 阀前孔液体平均流速（m/s） v=as=s=160=12560l =10s 则：=1.13=1.13=6.04 圆整为6mm(2) 钢球直径d钢球直径可根据下面的经验公式求出d=(1.3)式中：即阀前孔直径d=(1.3)=7

27、.89mm则取d=8mm(3) 钢球位移量h为满足升柱时间要求，阀缝的通流面积应与阀前孔面积相等。 bs变形得：s= 式中：b钢球与阀座接触圆直径s钢球离开阀座的环形间隙宽度 设阀座锥角为2，则： b =dcos s= 钢球位移量： h=2.598mm 0.5d=0.56=3mm 则h=2.598 钢球的位移量合适(4) 单向阀弹簧设计选用圆锥形弹簧，稳定性好，灵敏度高。 锥形弹簧的设计计算：结构图如图6.2已知条件：钢球最大位移量 3mm 单向阀开启压力 1mpa1) 根据具体结构确定锥形弹簧的最大半径和最小半径： 2) 选弹簧材料+钢丝直径d以及弹簧开始接触前的刚度查3 表11-2-3（）

28、材料选用iii类弹簧，负荷种类的碳素钢丝直径d=6mm k=o.6mm根据所选材料查出：强度极限 =2300 mpa查3 表11-2-2（）剪切弹性模数 g=79n/查3 表11-2-6（）许用应力=0.5=1150 mpa查3 表11-2-17（）极限应力=1.12=1288 mpa3) 设计计算（按等螺旋角设计圆锥弹簧） 有效工作圈数n = ()=() =3.17圈圆整为4圈 自由高度 =+式中：弹簧安装后的高度mm，类比选取=16mm 弹簧安装时的预压缩量 =37.68n =7.94 为保证11mpa，安装时应使顶压缩量 =16+7=23mm 螺旋角 =式中：支承圈数 =0.214rad

29、 任意弹簧圈的半径 =)=)=4.5当=1时，=4.25mm当=2时，=4mm当=3时，=3.75mm当=4时，=3. 5mm 从大端工作圈到弹簧圈的高度=2i)=2i=6.048 i0.168 当=1时，=5.88mm当=2时，=11.42mm当=3时，=16.63mm 两端各取支承圈，则由于支承圈使得圈径的增大和减小=式中： =23=19mm = = 弹簧钢丝的长度 l=) 式中：总圈数 =n+=4+2=6圈l=)=150.8mm 半径开始接触时弹簧所受载 =()式中：弹簧压并时的节距 =d=1=0.968mm则：=()=当=1时，=763.2n当=2时，=850.6n当=3时，=953.

30、7n当=4时，=1076.2n 半径开始接触时弹簧的总变形 =()+()=()+()=121.57+0.812.69+3.872当=1时，=10986.33mm当=2时，=7307.58mm当=3时，=3696.72mm当=4时，=16.16mm 切应力计算式 =k 计算临界力与临界变形，即弹簧开始接触时弹簧所受的力及变形将代入下式中，得：=()=()=309.8n=()=()=65.25mm 强度验算 =7+3=10mm，则：对应于弹簧的作用力=()=()=47.48n=k=0.647.48=652.9mpa 2 mpa满足强度要求6.2.4 卸载手把长度规范规定卸载手把作用力200n，根据

31、阀的具体结构确定转动力臂l，则卸载手把长度可用下列公式计算： l= 结构规定 d=27mm b=4mm =9.59mm则 =159.95mm圆整为 160mm校核 =199.94200n 满足要求6.2.5 卸载阀弹簧设计计算(1) 已知：最小工作载荷 =200n最大工作载荷 =450500n 工作行程 h=4mm 弹簧类别 n=次 端部结构：端部并紧、磨平，两端支撑各1圈 弹簧材料：碳素弹簧钢丝c级(2) 参数计算初算弹簧刚度(n/mm)： =75 工作极限载荷(n)： 查表11-2-12（）因为是ii类载荷：=1.25故=1.25500n=625n弹簧材料直径dj及弹簧中径d与有关参数根据

32、与d条件从表11-2-19（）得：dd425615.633.804162有效圈数n ：n=2.16查表11-2-10取标准值n=3总圈数： =n+2=5弹簧刚度（n/mm）：=54工作极限载荷下的变形量(mm): =33.804=11.412节距（mm）：t=+d=+4=7.8自由高度（mm）： =nt+1.5d=3=29.4查表11-2-12，取标准值30mm弹簧外径：=d+d=25+4=29弹簧内径：= dd=254=21螺旋角（）：=arctan= arctan=5.67展开长度l(mm)：l=394.43mm(3) 验算最小载荷时的高度 (mm)：=27.3最大载荷时的高度 (mm)：

33、 =23.3极限载荷时的高度(mm)： =21.8实际工作行程h(mm)： h=27.323.3=4 工作区范围： =0.325；=0.8 高径比b：b=1.22.6 的力及b 降柱时液体压力p=式中：复位弹簧的平均拉力 = 分别为复位弹簧的最大和最小拉力 活柱自重 封尘圈，密封件等摩擦阻力，按150n计算 =360n =31.510=315np=6.7n/2 卸载时阀筒液体流速根据伯努力方程 =+h则阀筒液体流速 =10.23m /s式中：h局部损失，根据实验可知h=0.52.6m，取1.5m3 卸载时通过阀的流量 q=a式中：流量系数，对乳化液可取 =0.65a过液面积a=d=157 q=

34、0.65=1.044/s4 卸载时间 =式中：卸载时流出液体体积=s=1600=1.256 =12s20s 卸载弹簧的设计符合要求6.3 安全阀弹簧设计（1） 已知条件：最小工作载荷 =199.06n 最大工作载荷 =1.25=1.25199.06=248.8n 压力油平均作用半径，取3.5mm工作行程h=2.5mm端部结构：端部并紧，磨平两端支承各1圈弹簧材料：碳素弹簧钢丝c级（2）参数计算初算弹簧刚度 (n/mm) =19.9工作极限载荷 (n)因为是类载荷：1.25查表11-2-13（）故：=1.25248.8=311 弹簧材料直径d及弹簧中径d有关参数：见下表 根据条件从表11-2-1

35、9：（） dd2.512320.31.435223 有效圈数n：n=11.2 按照表11-2-10取标准值n=11.5 总圈数：=n+2=11.5+2=13.5 弹簧刚度（n/mm）：=19.4 工作极限载荷下的变形量(mm)：=n=11.51.435=16.5 节距t(mm)：t=+d=+2.5=3.9 自由高度(mm)：=nt+1.5d=11.53.9+1.52.5=48.6 弹簧外径(mm)：=d+d= 12+2.5=14.5 弹簧内径(mm)：=dd= 122.5=9.5 螺旋角（）：=arctan= arctan=5.9展开长度l(mm)：l=511.4mm6.4 强度校核分析三用阀

36、受力情况，连接螺杆的螺纹处和退刀槽处应力最大6.4.1 螺纹处的强度校核 （查机械设计课本可知） 式中：连接螺杆的螺纹小径 作用于螺纹上的轴向力p与车削螺纹的残余应力（按0.5p计算）之和 =p+0.5p=1.5p=1.53335.8n=5003.7n类比选取螺杆的螺纹公称直径16mm查机械设计手册2表5-1-5（）得：7 小径=14.917mm 中径=15.35mm则=n/=3.724pa=37.24mpa螺纹上基本受静载荷的作用 则=连接螺杆选取45#钢，查机械设计手册5 表21-6-7（）取=360mpa=120pa=120 mpa 螺纹强度满足要求6.4.2 退刀槽强度校核 =其中：s

37、=则=1.8886= 18.886mpa退刀槽强度满足要求7 乳化液泵的选用乳化液泵站是乳化液泵、乳化液箱和其它附属设备的总称。乳化液泵是向工作面液压支架输送压力乳化液的设备，是液压支架的动力源，它工作的好坏影响着生产情况。7.1 乳化液泵的特点液压支架的工作介质为水包油的乳化液，该类型的乳化液的粘度低，润滑性能差。因此，乳化液泵与一般以矿物油为工作介质的油泵相比，在结构上就有明显的两个特点：1） 由于乳化液的粘度低，泵的压力以高，因此，柱塞与缸筒之间不能采用间隙密封，必须采用圈密封的方式。2） 由于乳化液的润滑性和润滑性能差，因此，传动部分与工作部分必须分开。传动部分用专用润滑油进行润滑。由

38、于以上原因，一般和油泵不能用来代替乳化液泵使用，否则将造成漏损严重磨损而不能工作。7.2 乳化液泵型号的选择brw系列乳化液泵站由brw乳化液泵和prx乳化液箱组成，通常配置为两泵一箱，也可根据用户要求，组成一泵一箱、二泵一箱、多泵一箱、多泵多箱等新配置。乳化液泵站主要为煤矿综采、普采等设备提供动力源，也可用于地面工作液相同的其它液压设备。为了保证系统正常运转和使用寿命，一般在固定设备中，正常工作压力为泵的额定压力的80%左右;要求工作可靠性高和系统或移动的设备，系统正常工作压力为泵的额定压力的60%70%。7.2.1 brw型乳化液泵站的主要特点(1) 自动卸载阀采用液控内卸载系统，在液控内

39、卸载系统卸载时无冲击，无噪音，稳定可靠，缷载方式与流量大小无关；(2) 连杆与滑块采用球头连接，转动灵活；(3) 阀体为分体结构，维修方便；(4) 乳化液箱采用筒形结构，井下运输方便。7.2.2 选型根据平顶山煤矿机械厂的乳化液泵站的使用说明书，可选如下的型号：乳化液泵的型号：brw315/31.5其中：b泵 r乳化液w卧式 315公称流量315l/min31.5公称压力31.5mpa乳化液箱的型号：prx3000其中：p产地：平顶山 r乳化液x箱 3000公称容积：3000l7.2.3 乳化液泵站的技术特征表7.1 泵站主要技术参数brw315/31.5brw400/31.5公称流量l/mi

40、n315400公称压力mpa31.531.5曲轴转速rpm498498柱塞直径mm4854电机转速 rpm14801480电机功率kw200250泵组外形尺寸3224*1280*12853224*1260*1285泵组重量kg44704470乳化液箱容积l25002500乳化液箱尺寸2980*1200*12903500*1362*1333缷载压力 mpa31.531.5恢复压力 mpa额定压力70%左右额定压力70%左右工作介质含35%的乳化油中 型水溶液含35%的乳化油中 型水溶液进口压力常压常压参考文献1 李炳文.单体液压支柱m.煤碳工业部物资供应局出版社,2001.2 孙九如，徐蒙良，卢

41、维冬.采掘机械m.徐州中国矿业大学出版社.1995.5.3 成大先.机械设计手册.第5卷m.北京化学工业出版社,2008.3.4 成大先.机械设计手册.第1卷m.北京化学工业出版社,2008.3.5 成大先.机械设计手册.第3卷m.北京化学工业出版社,2008.3.6 刘鸿文.材料力学im. 北京高等教育出版社.2004.1.7 成大先.机械设计手册.第2卷m.北京化学工业出版社,2008.3.dwx42 aerosol -like hydraulic prop of designabstract: one kind of aerosol -like hydraulic prop, most

42、is suitable in the mine shaft excavates the working surface the supports and protections. it by the cylinder, the plunger, the sealing gland, the recoil check spring, the roof panel, the foundation, the sales outlet bolt and the valve chest is composed, the plunger inside diameter crown is equipped

43、with the sealing gland, and is equipped with does not cause the sealing gland whereabouts the ledge, recoil check springs upper extreme to be located in the sealing gland base the middle position to hang on the link; the roof panel and the plunger meet firmly with the sales outlet bolt in the same p

44、lace, lower part the plunger on the outer annulus ledge are equipped with guide the link, three use the valve to install in the valve chest, when the plunger carries on the expansion three use the valve not along with it fluctuation, its structure compact reasonable, the stability is good, the plunger intensity is high, bearing