ZY10800/28/63型掩护式液压支架设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业论文：ZY10800/28/63型掩护式液压支架设计含论文，CAD图纸

ZY10800/28/63型掩护式液压支架设计[毕业论文+CAD图纸]

摘　　要

综合机械化采煤，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。而液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一，它的发展直接影响采煤技术的提高。

本文介绍了：液压支架在我国的发展历程及发展趋势；液压支架的组成、作用和分类；简述了液压支架的控制系统的发展及现状；液压支架设计的一般步骤；高强度板的焊接技术研究；液压支架的操纵、维护、故障分析及处理等。在ZY10800/28/63型掩护式液压支架的设计过程中，着重对四连杆机构和重要结构件进行了分析和设计。根据液压支架零部件的常见失效形式、应该满足的的基本要求、常见的设计方法等，对四连杆机构进行了分析，并给出了四连杆机构作图法的求解过程。对重要结构件如前梁、顶梁、掩护梁、底座、前后连杆和铰接销轴等进行了分析，根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求，给出了重要结构件的受力分析、强度和刚度的设计方法。在该支架的设计过程中，采用了双伸缩立柱，并分析设计了立柱的位置及受力，对平衡千斤顶也进行了分析设计工作。

关键词: 液压支架；液压立柱； 四连杆机构； 结构设计； 强度分析；焊接；高强度板

ABSTRACT

Comprehensive mechanized coal mining, is to accelerate the development of China's coal industry, a substantial increase labor productivity, modernization of the coal industry to achieve a strategic measures. Integrated not only mechanized production, high efficiency, low cost, but also reduce the heavy manual work, improve the operating environment is the coal industry technology development direction. The hydraulic support is fully mechanized coal mining method in one of the most important equipment, which directly affect the development of mining technology improved.

In this paper: hydraulic support the development process in China and development trends; hydraulic support the composition, role and classification; outlined a hydraulic support the development of the control system and the status quo; hydraulic support of the general design steps high Strength plate welding technology; manipulation of the hydraulic support, maintenance, failure analysis and processing. In ZY10800/28/63 cover-type hydraulic support the design process, focus on four important linkage and a structural analysis and design. According to the hydraulic support parts of the common form of failure, should meet the basic requirements of common design methods, the bodies of the four-link analysis, and gives the four-bar linkage mapping method of solving process. The important pieces such as former beam structure, roof beams, covering beams, the base, before and after the connecting rod and pin hinged, such as an analysis of the basis of their common form of failure, the impact of factors and basic design requirements, is an important pieces of the structure Analysis, strength and stiffness of the design. The stent in the design process, using a pair of telescopic column and a column of the design and location of the force, Jack also had a balance of design work.

Keywords：hydraulic support; hydraulic column; four linkage mechanisms, structural design, strength analysis; welding; high strength steel

目录

1概述 …………………………………………………………………………1
1.1世界液压支架技术的发展与现状 …………………………………… 1
1.2我国液压支架的发展与现状 ………………………………………… 3
1.2.1我国液压支架发展 ……………………………………………… 3
1.2.2我国液压支架技术现状 ………………………………………… 4
1.3 大采高液压支架研究背景及意义………………………………………4
1.3.1研究背景……………………………………………………………4
1.3.2 研究意义 …………………………………………………………5
1.4 大采高液压支架及其综采技术发展现状…………………………… 6
1.5 我国液压支架与国外液压支架存在的差距及今后的发展趋势……10
1.6 支护设备的用途和种类………………………………………………10
1.7 液压支架的工作原理…………………………………………………11
1.7.1 支架升降和推移………………………………………………… 11
1.7.2 支架的承载过程……………………………………………… 12
1.8 液压支架的组成……………………………………………………… 12
1.8.1 支架的组成……………………………………………………… 12
1.8.2 液压支架的支护方式…………………………………………… 13
1.9 采煤工作面液压支架设计目的、要求和设计支架必要的基本参数…13
1.9.1 设计的目的……………………………………………………… 13
1.9.2 对液压支架的基本要求………………………………………… 14
1.9.3 设计液压支架必需的基本参数………………………………… 14
1.10 本文做的主要工作 ………………………………………………… 15
2液压支架电液控制简介…………………………………………………16
2.1 液压支架电液控制系统的优越性 ……………………………………16
2.2 支架电液控制系统发展概况 ………………………………………16
2.2.1 国外支架电液控制系统发展概况………………………………16
2.2.2 国内发展支架电液控制系统概况………………………………17
2.3 国内支架电液控制系统存在问题 ……………………………………18
2.4　我国开发支架电液控制系统的必要性和可行性……………………18
2.4.1 必要性 …………………………………………………………18
2.4.2可行性 …………………………………………………………18
2.5发展趋势及应用展望……………………………………………………19
3架型选择、整体结构尺寸及工作阻力的确定……………………20
3.1 设计依据………………………………………………………………20
3.2 支架选型………………………………………………………………21
3.3 支架高度、支架间距和底座长度确定………………………………23
3.3.1 支架的高度和支架的伸缩比……………………………………23
3.3.2 支架间距和宽度的确定 ……………………………………… 24
3.3.3 底座长度…………………………………………………………24
3.4 支架四连杆机构的确定 …………………………………………… 24
3.4.1 四连杆机构的作用………………………………………………24
3.4.2 四连杆机构设计的定位尺寸和极限参数的确定………………25
3.4.3 四连杆机构的设计 …………………………………………… 26
3.5采煤机选型…………………………………………………………… 30
3.6 刮板运输机选型………………………………………………………30
3.7 顶梁长度的确定………………………………………………………31
3.7.1 支架工作方式对顶梁长度的影响 ……………………………31
3.7.2 顶梁长度计算 …………………………………………………32
3.8 工作阻力确定…………………………………………………………34
3.8.1 工作阻力的确定 ………………………………………………34
3.8.2 支护强度的确定 ………………………………………………35
3.8.3 支架初撑力确定 ………………………………………………36
3.8.4 移架力和推溜力的确定 ………………………………………36
3.8.5 支护面积 ………………………………………………………36
3.9 支护效率………………………………………………………………37
4液压支架部件设计 ……………………………………………………38
4.1 顶梁形式的选择 ……………………………………………………38
4.2 支架侧护板形式的选择 ……………………………………………39
4.3 底座形式的选择 ……………………………………………………41
4.4 推移装置的形式选择 ………………………………………………42
4.5 掩护梁和前后连杆 …………………………………………………43
4.6 柱间距和筋板配置 …………………………………………………44
4.7 顶梁机械限位装置初步了解 ………………………………………45
4.8 拟定液压系统 ………………………………………………………46
4.8.1 液压系统的特点………………………………………………46
4.8.2 液压支架的工作机构…………………………………………46
4.8.3 液压支架的控制方式 …………………………………………48
4.8.4 液压支架的控制系统 …………………………………………49
4.8.5 液压支架液压阀的密封技术分析……………………………50
4.8.6 液压支架的液压系统图 ………………………………………51
5立柱和千斤顶的设计 …………………………………………………52
5.1 立柱的设计 ……………………………………………………………52
5.1.1 立柱类型的选择及其结构………………………………………52
5.1.2 立柱上、下柱窝位置的确定……………………………………53
5.1.3 双伸缩立柱缸径的确定…………………………………………58
5.1.4 泵站压力的确定…………………………………………………58
5.1.5 立柱初撑力的计算………………………………………………59
5.1.6 立柱工作阻力的计算……………………………………………59
5.1.7 立柱缸体壁厚的计算……………………………………………59
5.1.8 立柱强度和稳定性验算…………………………………………60
5.1.8.1 立柱刚体强度验算…………………………………………60
5.1.8.2 立柱的稳定性验算…………………………………………62
5.1.8.3立柱活塞杆强度验算………………………………………64
5.1.8.4立柱的纵向弯曲稳定性计算………………………………66
5.2 平衡千斤顶的设计 ……………………………………………………67
5.2.1 平衡千斤顶位置的确定…………………………………………67
5.2.2 平衡千斤顶参数的确定 ………………………………………70
5.3 推移千斤顶 …………………………………………………………72
5.4 侧推千斤顶 ……………………………………………………………73
5.5 液压支架的主要技术参数……………………………………………73
6液压支架受力分析 ……………………………………………………76
6.1 液压支架顶底板力概述………………………………………………76
6.2 液压支架简化平面受力分析…………………………………………77
6.2.1 立柱倾角的计算 ………………………………………………78
6.2.2 顶梁的受力分析与计算…………………………………………78
6.2.3掩护梁的受力分析与计算………………………………………79
6.2.4底座的受力分析与计算…………………………………………80
6.3 顶底梁的载荷分布…………………………………………………82
6.3.1 顶梁载荷分布…………………………………………………82
6.3.2 底座接触比压的计算…………………………………………84
7液压支架强度校核 ……………………………………………………87
7.1 强度条件………………………………………………………………87
7.2 顶梁强度校核…………………………………………………………88
7.3 底板强度校核…………………………………………………………93
7.4 耳板的强度校核………………………………………………………97
7.5 掩护梁强度校核………………………………………………………99
7.6 销轴的强度校核………………………………………………………103
8高强度板焊接 …………………………………………………………105
8.1 液压支架材料性能……………………………………………………105
8.2 超强钢焊接存在的问题………………………………………………106
8.3 Q690钢材焊接研究……………………………………………………106
8.3.1焊接性能分析……………………………………………………106
8.3.2 焊接材料的选择 ………………………………………………106
8.3.3 焊接方法的选择 ………………………………………………107
8.3.4 焊接工艺参数的确定 …………………………………………107
8.3.4.1 预热………………………………………………………107
8.3.4.2 接线能量的确定…………………………………………108
8.3.4.3 后热处理或焊后的热处理………………………………108
8.3.4.4 焊接热输入量控制………………………………………108
8.4 SHT900D钢焊接研究……………………………………………………108
8.4.1 焊接材料选择 …………………………………………………108
8.4.2 SHT900D 钢焊接CCT图…………………………………………109
8.4.3 焊接热输入量及焊道层间温度对焊接接头力学性能的影响……110
8.4.4 SHT900D 钢焊接接头综合性能评定……………………………111
8.4.5 SHT900D钢焊接工艺结论………………………………………112
8.5 焊缝质量保证…………………………………………………………112
8.6 焊接质量保证…………………………………………………………112
8.7 典型零件焊接工艺……………………………………………………113
8.7.1 底座点装焊接 …………………………………………………113
8.7.2 顶梁点装焊接 …………………………………………………114
8.7.3 掩护梁点装焊接 ………………………………………………114
9液压支架的使用、维护与发展趋势 ………………………………116
9.1 液压支架操作维护要求 ……………………………………………116
9.2 液压支架操作 ………………………………………………………116
9.3 液压支架操作管理事项 ……………………………………………116
9.4 维护和管理的具体内容 ……………………………………………117
9.5 液压支架的故障及排除 ……………………………………………118
9.5.1 结构件和连接销轴……………………………………………118
9.5.2 液压系统及液压元件…………………………………………119
9.5.3 支架在操作过程中的问题……………………………………120
结 论 ………………………………………………………………… 122
参考文献……………………………………………………………………123
附 录 ………………………………………………………………………125
翻 译………………………………………………………………………130
英文原文……………………………………………………………………131
中文译文……………………………………………………………………136
致 谢 ……………………………………………………………………140

1 概 述

依靠科技进步，建设高产高效矿井，实现煤矿生产的机械化、自动化和安全高效，是煤炭工业发展的根本出路。改革开放以来，我国煤炭科学技术取得了突飞猛进的发展，开采工艺及装备水平不断提高，机械化程度逐年上升，安全生产状况显著改善，高产高效记录不断刷新。一大批创新科研成果不断涌现并推广应用，使我国煤矿开采技术跻身世界先进行列。

概述中主要介绍内容为国内外液压支架技术的发展与现状、支护设备的用途和种类、液压支架的工作原理、组成以及采煤工作面液压支架设计目的、要求和设计支架必要的基本参数。

1.1 世界液压支架技术的发展与现状

世界上第一个液压支架工作面于1954年在英国煤矿装配以后，其他各产煤国相继根据各自的具体条件研制和发展液压支架，推动了液压支架技术和相关理论的发展和进步。1958年，法国首先试验成功节式(支撑式) 支架，并在德国得到广泛推广使用;1960年，前苏联研制成功掩护式液压支架，拓展了液压支架在煤矿中的使用范围，推动了液压支架技术的迅速发展;1968年，日本在引进英国垛式支架和前苏联掩护式支架的基础上，结合本国特点研制成功了支撑掩护式液压支架，使液压支架的稳定性和适应性得到进一步提高。

20世纪70年代以来，在世界主要产煤国，高产高效综合机械化采煤技术迅速发展，在井工开采中大力提高机械化和自动化程度，采用大功率、高可靠性、重型设备，实现高度集中化生产，促进了包括液压支架在内的综采装备技术的发展和应用。

受煤层赋存条件的影响，为适应薄煤层和特厚煤层的开采需要，液压支架一方面向轻性化发展，另一方面又向大采高，大工作阻力，重型化发展。

受煤炭开采工艺影响，相继出现了放顶煤液压支架、铺网液压支架等。1964年，法国首先在其中南煤田的布郎齐矿试验成功综合机械化放顶煤采煤法，随后，这一方法前苏联、前南斯拉夫、罗马尼亚等国得到推广应用，取得了交好的技术经济效果，并推动了放顶煤液压支架、铺网液压支架的发展。

受控制系统理论发展的推动影响，近15年来，发展了电液控制液