毕业设计正文修订版(编辑修改稿)

毕业设计正文修订版(编辑修改稿)内容摘要：

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。 推移千斤顶 本支架采用直接连接方式的推移千斤顶。 这种千斤顶结构简单，推溜力较小，一般用于支撑式支架。 前梁千斤顶 中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 22 前梁千斤顶的缸体用圆柱销固定在前梁下端的耳座上，活塞杆与主梁与主梁相连接。 前梁千斤顶的活塞 腔液路上，装有液控单向阀和安全阀，以保证前梁的初撑力和工作阻力。 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。 支护面积 支架的支护面积按下式计算： )(  LbF （ m2） 式中 F — 支架的支护面积（ m2） L — 支架顶梁的长度（ m）  — 移架后顶梁前端到煤壁的距离（ m），一般取  =300mm 故本支架支护面积为： )(2)(  LbF （ m2） 支护强度 支护强度是液压支架的一个重要参数，它是 指支架对单位面积顶板提供的工作阻力，按下式计算： )( 13LLL pKq nP s（ kN/m2） 式中： P— 立柱总工作阻力（ N）； sK— 支护效率； pL — 支架中心距（ mm）； nL — 梁端距（ mm）； 13L — 顶梁长度（ mm）。 中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 23 支撑式支架 sK =1，所以有： )( 13LLL pKq nP s=)4540300(1900 120200000 = 确定立柱的技术参数 立柱的缸体内径按下式进行计算：  c os40ad np FD (cm) 式中 dD — 立柱缸体内径（ cm） F — 支架承受的理论支护阻力（ kN） n — 每架支架立柱数 ap — 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， F =20200kN， n =4， ap =40MPa，  =0176。 则有 2020200c o s40   ad np FD(cm) 按照北京煤矿机械厂标准（ Q/BM32782）表 21 选取比计算值大的标准作为内径 eD ，再按表 22，表 23选取配合尺寸。 表 21 单位： mm 50 63 80 100 110 125 140 （ 145） 160 180 200 （ 210） 220 （ 230） 250 活塞杆、活塞外径尺寸见表 22 所示 中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 24 表 22 单位： mm 32 40 45 50 63 70 (85) 90 100 (105) 110 115 (120) 125 (130) 140 (150) 160 (170) (185) (190) 200 (210) 220 (240) 注：括号内尺寸不符合国标（ GB234880） 双 伸缩立柱的缸径、柱径组配关系见表 23所示 表 23 外 体内径 (mm) 250 230 200 180 160 (220)* 中缸 外径 (mm) 240 220 190 170 150 210 中缸内径 (mm) 200 180 160 140 125 180 活柱外径 (mm) 185 160 130 120 105 140 工作阻力 (Kn) 1960 1764 1372 1078 784 1568 外缸 额定 工作压力 (MPa) 中缸 额 (MPa) 中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 25 定 工作压力 推荐选用管材 外缸 29928 273 25 24526 21924 19420 273 34 中缸 25626 232 242 20024 18024 15920 15220 活柱 圆钢 15220 注：缸体材料屈服强度不低于 ，活柱屈服强度不低于 本支架选单伸缩立柱， 但工作阻力大 ,缸体内径较大 ,此标准中无能满足要求 ,故终选 尺寸如下： 外 缸 外 径： 450mm； 外缸内 径： 400mm； 活柱外径： 340mm； 活柱内径： 350mm。 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： bpDP  10421  式中 bp — 泵站额定工作压力 (MPa)，这里 取 bp = 则有 9 5 221  bpDP (kN) 中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 26 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： aPDP  10422  式中： aP — 安全阀的调正压力，这里取 aP =40MPa 则有 502440104 222  aPDP  (kN) 推移千斤顶 参数确定 1． 推移千斤顶 的缸径确定 本支架 采用 浮动活塞式 推移千斤顶，其缸体内径 按下两式联立求得 ： 240 dPFDby   ； btPFd  式中 D—— 推移千斤顶缸体内径 (cm)； bP —— 泵站额定工作压力 (MPa)； d—— 活塞杆直径 (cm)。 yF —— 移架力 (kN)。 tF —— 推 溜 力 (kN)。 一般 tF =100kN，在薄煤层中 yF =100~150kN；中厚煤层中 yF =150~250kN；厚煤层中 yF =300~400kN。 则有： )(0 4 1 0 02 0 04040 cmP FFD b ty    中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 27 缸径 (mm) 160 140 125 100 80 63 50 杆径 (mm) 140 100 85 100 85 70 70 (63) 50 45 45 40 32 泵压 (MPa) 推力 (kN) 637 490 392 245 157 98 63 拉力 (kN) 1500 38 44 23 30 284 12 15 9 10 4 5 4中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 28 由以上计算出来的推移千斤顶缸体内径，再按 上表 选取。 本支架中 D 取125mm， d取 70mm。 2. 推移千斤顶行程 推移千斤顶的行程与推移步距有关，当推移步距为 600mm 时，推移千斤顶的行程为 700～ 750mm,按规定取 700mm 或 750mm。 2 5 4 4 7 7 8 8 8 8 0 推荐材料规格(mm) 缸 19422 16820 14614 12114 10214 8311 杆 15217 105圆钢 95圆钢 110 105圆钢 95圆钢 85圆钢 80 85圆钢 70圆钢 / / / / / 中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 29 表 25 液压支架主要技术参数表 设备（部件） 名称 项目 单位 技术参数 支架整体性能 支架高度 m 支架宽度 m 支架中心距 m 支护强度 kN/㎡ 2170 对底板比压 MPa 初撑力 kN 3956 工作阻力 20200 操作方法 本架操作 泵站压力 MPa 立柱 型式 悬浮式 根 数 根 4 缸径 mm 450 柱径 mm 350 初撑力 kN 工作阻力 （ P=40MPa ） kN 5024 行程 mm 790 推移千斤顶 型式 浮动活塞式 根数 根 1 缸径 mm 100 柱径 mm 90 行程 mm 800 回拉 千斤顶 型式 双作用单伸缩 根数 根 1 缸径 mm 240 杆径 mm 200 行程 mm 800 前梁千斤顶 型式 双作用单伸缩 根数 根 2 缸径 mm 200 杆径 mm 150 行程 mm 500 尾梁千斤顶 型式 双作用单伸缩 根数 根 2 缸径 mm 200 中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 30 杆径 mm 150 行程 mm 500 配套设备 采煤机 MXA300/ 型 刮板输送机 SGB732/320 3 液压支架的受力分析 概述 液压支架工作状态 在采煤工作面液压支架支护顶板时，当煤层被采动后，顶板有压力显现。 作用在支架上的载荷，大体上可以分为两个部分（如图 41 所示），其一是直接顶形成的压力 Q1，其二是老顶形成的压力 Q2。 如果直接顶比较完整，在工作面煤壁上方的直接顶呈悬臂状态，则 Q1由工作面煤壁和支架共同承受。 若直接顶很破碎，在工作面煤壁上方的直接顶已经断裂，则 Q1由支架单独承受。 位于直接上方的老顶通常不与直接顶一起冒落。 当直接顶在支架顶梁之后冒落时， 老顶呈悬臂状态。 由老顶形成的悬臂梁的一端支撑在直接顶跨落后的碎矸上，另一端则支撑在支架和煤壁上方的直接顶上，并形成载荷 Q2。 随着煤壁的推进，老顶悬露长度变短， Q2 在增加。 当老顶悬露部分达到一定长度，起自重使其断裂，于是老顶悬露长度变短， Q2 立刻降到最小值，在采煤工作面连续开采过程中，工作面不断前移， Q2 由小到大，再由大到小，这样周而复始的变化。 Q2 每次递增直至老顶断裂，称为老顶周期来压。 中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 31 图 41 支撑式支架在中硬以上稳定 顶板条件下的受力情况 液压支架的结构和支架液压系统必须保证液压支架具有完全适应顶 板变化的性能。 采煤机采过一个截深之后，支架前移一个步距，支护新暴露出来的顶板。 此时，顶板尚无下沉现象，支架以“初撑力”支撑顶板。 此后，顶板开始破碎和下沉或断裂，支架承载加大，直至立柱下腔压力达到安全阀调整定值，安全阀释放，立柱下缩。 称此现象为液压支架的“让压”现象。 这时立柱以“工作阻力”支护顶板。 随着顶板压力不断加大，立柱就要不断“让压”下缩。 为避免立柱完全缩回，支架出现“压死”现象，采煤工作面的生产循环应保证在“压死”前就前移。 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： 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。 中国矿业大学成人教育学院 2020届毕业设计 32 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。