液压支架系统设计图讲解
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机械毕业设计(论文)-ZY2017液压支架设计【全套图纸】 .doc内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目:液压支架设计学生姓名:学号:200540401313专业:机械设计制造及其自动化班级:机械2005-3班指导教师:摘要 (2)Abstract (3)1.液压支架的概述 (5)1.1液压支架的组成和分类 (5)1.1.1液压支架的组成 (5)1.1.2液压支架的分类 (5)1.2液压支架的用途 (7)1.3液压支架的工作原理 (8)1.4液压支架的支护方式 (10)2液压支架的选型 (12)2.1液压支架的选型原则 (12)2.1.1概述 (12)2.1.2影响架型选择的因素 (12)2.1.3液压支架的选型过程 (13)2.1.4液压支架支撑力分布与承载的关系 (15)3液压支架的结构尺寸设计 (17)3.1液压支架设计的基本要求和基本参数 (17)3.1.1液压支架的设计目的 (17)3.1.2设计时对液压支架的基本要求 (17)3.1.3设计液压支架必需的基本参数 (18)3.1.4液压支架架型的确定 (18)3.2液压支架的参数确定 (19)3.2.1液压支架的高度确定 (19)3.2.2支架伸缩比 (20)3.2.3支护强度 (20)3.2.4支架间距 (21)3.2.5底座长度 (21)4四连杆机构的设计 (22)4.1四连杆机构的作用 (22)4.2四连杆机构与附加力的影响 (23)4.2.1附加力对液压支架受力的影响 (23)4.2.2掩护梁上铰点至顶梁顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距对支架受力的影响 (27)4.2.3后连杆与掩护梁长度比值对支架受力的影响 (27)4.3四连杆机构的几何作图法 (28)4.3.1掩护梁和后连杆长度的确定 (28)4.3.2几何作图法作图过程 (29)4.4四连杆机构的计算机设计法 (31)4.4.1、目标函数的确定 (31)4.2.2、四连杆机构的几何特征 (32)4.3.3、四连杆机构各部尺寸的计算 (32)4.3.4、四连杆机构的优选 (34)4.3.5、求掩护梁上铰点轨迹坐标 (34)4.3.6、语言程序编制 (34)5.掩护式液压支架部件设计 (41)5.1顶梁参数的确定 (41)5.1.1顶梁的作用及用途 (41)5.1.2顶梁的结构型式的确定 (41)5.1.3支架工作方式对支架顶梁长度的影响 (41)5.1.4配套尺寸对顶梁长度的影响 (42)5.1.5顶梁断面形状 (42)5.1.6顶梁长度的计算 (42)5.2立柱参数的确定 (45)5.2.1支架立柱数的确定 (45)5.2.2支架立柱的支撑方式 (45)5.2.3立柱的技术参数确定 (45)5.2.5.安全阀压力与立柱工作阻力的确定 (46)5.2.6立柱柱窝位置的确定 (47)5.3推移千斤顶技术参数确定 (50)5.3.1推移千斤顶 (50)5.4平衡千斤顶的技术参数的确定 (51)5.4.1确定平衡千斤顶的行程 (51)5.5侧护板 (54)5.5.1侧护板的选择 (54)5.5.2、侧护装置的作用 (54)5.5.4、侧护板尺寸的确定 (55)5.6掩护梁和四连杆机构 (55)5.6.1掩护梁 (55)5.7四连杆机构 (56)5.8底座 (57)5.8.1底座的作用及用途 (57)5.8.2底座的结构型式 (57)5.8.3底座主要尺寸的确定 (58)6.液压支架受力分析与计算 (60)6.1顶梁的受力分析和计算 (60)6.2顶梁载荷的分布 (63)6.3底座接触比压的计算 (64)6.4底座载荷分布 (64)6.5底座接触比压 (65)7.液压支架的强度设计 (69)7.1液压支架在强度设计时的强度条件 (69)7.2液压支架各结构件强度校核 (70)7.2.1顶梁强度校核 (70)7.2.2立柱强度校核 (75)7.2.3底座强度校核 (78)8.液压系统设计及液压部件检修 (82)8.1立柱和千斤顶 (82)8.2支架液压阀 (83)8.2.1液控单向阀 (83)8.2.2安全阀 (84)8.2.3操纵阀 (84)8.2.4液压支架液压阀的密封技术分析 (85)8.3液压支架的控制方式 (86)8.3.1手动控制 (86)8.3.2自动控制 (86)8.4液压部件的检修 (87)8.4.1立柱的检修 (87)8.4.21KDF型液控单向阀的检修 (88)8.4.31CF型操纵阀的检修 (89)8.4.41YF型安全阀的检修 (89)9.液压支架的安装与使用 (91)9.1在移架过程中,输送机避免产生后退现象 (91)9.2采煤机在工作时,保证支架和输送机之间不发生位移的措施 (91)9.3单伸缩立柱的机械加长杆在工作面的调节 (92)9.4左、右工作面改变时,侧护板的改装 (92)9.5液压支架在工作中常见的破坏形式及易损部件 (92)9.6底座焊接时,前、后连杆销轴孔保证同轴度的方式 (92)9.7移架时“啃底”的原因 (93)9.8移架时采用邻架操作和本架操作的优缺点及邻架操作时人员站立地点的选择 (93)9.9成组支架电液程序控制的工作方式 (93)9.10移架速度及计算 (94)致谢辞 (96)参考文献 (101)摘要综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志,是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。
液压支架液压系统设计1. 引言液压支架是一种常见的起重设备,采用液压系统作为动力来源,实现起重、下降和平衡等功能。
本文将介绍液压支架液压系统的设计。
2. 液压系统的工作原理液压支架液压系统由液压油箱、液压泵、液压缸、液压阀和控制系统等组成。
其工作原理如下:1.液压油箱:储存液压油,并通过滤油器保证液压油的清洁。
2.液压泵:将液压油从油箱中抽取出来,并提供所需的压力。
3.液压缸:接受由液压泵提供的液压力,产生线性位移或力。
4.液压阀:通过控制液压油的流通,实现液压系统的各种功能。
5.控制系统:根据需要,控制液压阀的开关,从而控制液压缸的运动。
3. 液压系统的设计要点在设计液压支架液压系统时,需要考虑以下几个要点:3.1. 压力需求液压系统根据使用场景的需要,确定所需的最大工作压力。
根据工作压力来选择液压泵和液压缸的类型和规格。
3.2. 流量需求根据液压系统所需的最大流量来确定液压泵的流量大小。
同时,也需要考虑液压管路的直径和长度,以保证流量传输的顺畅。
3.3. 控制方式液压支架液压系统可以采用手动控制或自动控制方式。
手动控制需要人工操作控制阀,而自动控制可以通过传感器和控制器实现。
3.4. 安全考虑在设计液压系统时,需要考虑安全因素,例如应采用双重液压回路设计,避免单点故障导致系统失效;选择具有过载保护功能的液压阀,以保护系统和操作人员的安全。
4. 液压系统的组成部分液压支架液压系统由以下几个组成部分构成:4.1. 液压油箱液压油箱用于储存液压油,具有适当的容量和良好的密封性能。
油箱上还需设置油面高度计和油温计等监测装置,方便操作人员了解液压系统的工作状态。
4.2. 液压泵液压泵负责将液压油从油箱中抽取出来,并提供所需的压力。
常见的液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等,选择时需考虑流量、压力和效率等因素。
4.3. 液压缸液压缸接受液压泵提供的液压力,产生线性位移或力。
液压缸的规格取决于所需的工作压力、位移和力大小。
煤矿井下液压支架监控系统设计液压支架是煤矿综采工作面的主要支护设备,对其工作参数进行实时监测可促进综采工作面的安全生产。
因此设计了一种基于STM32系列单片机和RS485总线的井下液压支架监测系统。
对安装在液压支架上的传感器信息进行采集并传递到数据采集分站,传感器数据在采集分站被初步处理后,通过RS485總线传送到中心主站进行进一步处理分析,并通过屏幕和键盘实现人机交互,能够实现对液压支架工作状态实时监测。
标签:液压支架;实时监测;STM32;RS4851 概述液压支架是煤矿综采工作面的主要支护设备,对其工作参数进行实时监测可促进综采工作面的安全生产[1]。
但是目前液压支架液压支架监控系统发展还不成熟,由于工作环境、技术条件等原因存在一定缺陷,如:监控系统布线困难,系统稳定性不高,监测数据丢失等[2-3]。
文章针对目前液压支架监控系统存在的缺点,设计了一种基于STM32系列单片机和RS485总线的煤矿井下液压支架监控系统。
2 系统功能文章设计的监控系统基于主从模式的思想,分为采集分站和主机2个层次,该液压支架监测系统的主要功能特点如下:(1)利用采集分站对相邻四组液压支架的支柱压力、倾角和支架位移等参数进行实时采集,并进行初步处理与显示;(2)基于RS485将数据实时传输给主机进行处理分析和保存;(3)该监测系统主机具有以太网接口,利用网络与井上控制中心的PC机进行数据传输;(4)主机通过防爆键盘和屏幕实现人机交互;(5)主机具有报警功能,可设置一定的阀值,当监测的参数不在阀值范围内时进行报警。
3 硬件设计本液压支架监控系统选用TI公司的STM32系列单片机作为主控制芯片,具有处理能力强、多种休眠模式、价格低廉等优点,能够满足煤矿井下中低成本、低功耗的要求。
屏幕选择采用串口屏,STM32单片机通过串口与屏幕进行通信,实现数据结果显示。
3.1 系统组成该液压支架监测系统包括采集分站和主机两部分,采集分站主要包括ADC 转换模块,RS485通讯模块;主机主要包括RS485通讯模块,屏幕接口,键盘接口,存储模块,网络接口及其他辅助电路,如图1所示。
第1章绪论1.1 液压支架的作用和分类1.1.1 液压支架的用途液压支架是综采设备的重要组成部分。
它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板,隔离采空区,防止矸石进入回采工作面和推进输送机。
它与采煤机配套使用,实现采煤综合机械化,解决机械化采煤工作中顶板管理落后于采煤工作的矛盾,进一步改善和提高采煤和运输设备的效能,减轻煤矿工人的劳动强度,最大限度保障煤矿工人的生命安全。
液压支架作为煤矿综采机械化采煤设备(液压支架、可弯曲输送机和采煤机)的重要组成设备之一;在生产过程中,液压支架的性能的好坏将直接影响煤矿生产的质量,特别是生产过程中对人员的安全保障问题是极为重要的。
因此,性能优良的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。
1.1.2 液压支架的分类液压支架的种类很多,分类的依据和方法各不相同。
⑴按支架与围岩的相互作用关系分类按照液压支架与围岩的相互作用关系,目前使用的液压支架可分为三类,即支撑式、掩护式和支撑掩护式三大类。
①支撑式液压支架是一个在底座上放置几根立柱支撑顶梁,通过顶梁支撑顶板的简单结构基础上发展起来的,它是世界上发展最早的液压支架。
典型的支撑式液压支架,其顶梁较长,立柱较多,靠支撑作用维护一定的工作空间,而顶板岩石则在顶梁后部切断垮落。
架厚的挡矸帘只起着碎矸石从采空区涌入工作面的作用。
这种类型的支架具有较大的支撑能力和良好的切顶性能,因此适用于顶板坚硬完整,基本顶周期压力明显或强烈,底板较坚硬的煤层。
但由于立柱的垂直布置,所以支架承受水平力的能力差,在水平力的作用下,支架容易失去稳定性。
②掩护式液压支架掩护式液压支架是利用立柱、顶梁与掩护梁支护顶板和防止岩石落入工作面。
这类支架的顶梁较短,多数支架的立柱只有一排,一般仅有1~2根,多呈倾斜布置,与掩护梁连接或直接连接在顶梁上。
立柱通过顶梁支撑顶板。
掩护梁与冒落得岩石相接触,阻止矸石涌入工作面并承受采空区矸石的载荷。
摘要本论文主要阐述了一般掩护式液压支架的设计过程。
设计内容包括:选架型、总体设计、主要零部件的设计、主要零部件的校核和液压系统的设计。
由于该煤层厚度适中,选用掩护式液压支架。
煤层厚度介于m5.2之~8.3间,煤层厚度变化较大,选用调高范围大且抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。
支架采用正四连杆机构,以改善支架受力状况。
顶梁、掩护梁、底座均做成箱体结构;立柱采用双伸缩作用液压缸,以增加工作行程来满足支架调高范围的需要。
推移千斤顶采用框架结构,以减少推溜力和增大移架力。
为了提高移架速度,确保对顶板的及时支护,采用锥阀液压系统。
关键词:液压支架液压四连杆机构采煤支架选型推溜移架AbstractThe article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. The design content includes: Chooses, the system design, the main spare part design, the main spare part examination and the hydraulic system design.Because this coal bed thickness is moderate, selects the shield type hydraulic pressure support. Coal bed thickness is situated between between the 2.5~3.8 rice, coal bed thickness change bigger, selects adjusts the high scope big also the anti- horizontal thrust is strong also the belt protects helps the equipment the shield type support. The support uses the four link motion gear, improves the support stress condition. The top-beam, caving shield, the foundation makes the packed in a box body structure; The column uses the double expansion and contraction function hydraulic cylinder, increases the power stroke to satisfy the support to adjust the high scope the need. Passes the hoisting jack to use the portal frame construction, reduces pushes slides the strength and increases moves a strength. In order to enhance moves a speed, guarantees is prompt to the roof support, uses the mushroom valve hydraulic system.Key word:The hydraulic pressure support , hydraulic pressure , four-link mechanism , mining coal, support shaping push forwards the conveyer, advancing the powered support.目录1 概述 (1)1.1 液压支架的组成和分类 (1)1.1.1液压支架的组成 (1)1.1.2液压支架的分类 (2)1.2液压支架的工作原理 (2)1.3 液压支架的支护方式 (5)1.4支架选型的基本参数 (6)1.4.1 对液压支架的基本要求 (6)2 液压支架的总体设计........................................... 72.1 液压支架的选型......................................... 72.2 液压支架参数的确定..................................... 92.2.1 支护强度和工作阻力................................ 92.2.2 初撑力............................................ 92.2.3 移架力与推溜力................................... 102.2.4 支架调高范围..................................... 102.2.5 中心距和宽度的确定............................... 112.2.6 底座宽度......................................... 112.3 采煤机、液压支架和输送机的配套........................ 122.3.1 采煤机、液压支架和输送机的配套................... 122.3.2 其他附属设备的配套............................... 122.4 四连杆机构设计........................................ 132.4.1 四连杆机构的作用................................ 132.4.2 用优选设计法设计四连杆机构....................... 142.5 顶梁长度的确定........................................ 192.6立柱及柱窝位置的确定................................... 202.7平衡千斤顶位置的确定................................... 242.7.1 平衡千斤顶安装位置的确定原则..................... 242.7.2 平衡千斤顶在顶梁上位置的确定..................... 252.8其它千斤顶技术参数的确定............................... 272.8.1 推移千斤顶技术参数............................... 272.8.2 侧推千斤顶技术参数............................... 272.8.3 前梁千斤顶技术参数............................... 272.8.4 护帮板千斤顶的技术参数........................... 283 液压支架受力分析和计算...................................... 293.1 受力分析计算.......................................... 293.2 支护强度计算.......................................... 303.3 底座比压的计算........................................ 304 液压支架的主要部件的设计.................................... 324.1 前梁.................................................. 324.2 主顶梁................................................ 324.3 掩护梁................................................ 334.4 前、后连杆............................................ 344.5 底座.................................................. 354.6 立柱.................................................. 364.7 千斤顶................................................ 374.7.1 推移千斤顶....................................... 375 主要零、部件的强度校核...................................... 395.1校核的基本要求..................................... 395.2前梁强度校核........................................... 405.2.1 前梁受力情况..................................... 405.2.2 前梁强度计算..................................... 415.3 主顶梁强度校核........................................ 435.3.1 主顶梁受力情况................................... 435.3.2 主顶梁强度计算................................... 445.4 掩护梁强度校核........................................ 465.4.1 掩护梁受力情况................................... 465.4.2 掩护梁强度计算................................... 465.5 底座强度校核......................................... 485.5.1 底座受力情况..................................... 485.5.2 底座强度校核..................................... 495.6 立柱强度的校核........................................ 505.6.1 立柱稳定性校核................................... 506 液压系统.................................................... 536.1 液压支架的液压系统的简介.............................. 536.1.1 液压支架传动系统的基本要求....................... 536.1.2 液压支架的液压传动特点........................... 53致谢........................................................ 55参考文献...................................................... 561 概述1.1 液压支架的组成和分类1.1.1液压支架的组成液压支架是综采工作面支护设备,它的主要作用是支护采场顶板,维护安全作业空间,推移工作面采运设备。
大采高大工作阻力液压支架液压系统的设计优化摘要:大采高大工作阻力液压支架液压控制系统设计的好坏直接关系到工作面能否正常有序的进行生产,完成预定的生产指标。
通过对液压系统的合理设计优化,缩短了单台及成组支架完成一个动作循环的时间,使各动作顺序更合理,操做方面更方便。
关键词:大采高、大工作阻力、液压系统中图分类号:td 文献标识码:a 文章编号:1009-914x(2013)23-374-010引言大采高大工作阻力大截深工作面液压支架,由于立柱缸径大、推移油缸缸径大行程长、液压油缸多、多级护帮需要联动等,这就要求支架即能快速动作能跟上采煤机牵引速度又要求支架液压系统能安全准确的完成各种指令动作,故对大采高大工作阻力液压支架液压系统的设计优化尤为重要。
以zy18000/32/70d支架液压系统设计为例对大采高大工作阻力大截深工作面液压支架系统进行设计优化。
1工作面主进主回系统布置zy18000/32/70d液压支架为两柱掩护式电控液压支架,支架工作阻力18000kn,最大支护高度为7米,护帮为三级护帮机构,立柱为φ500mm缸径、平衡φ280mm,推移φ230mm。
经计算要适应工作面小时单产量以及采煤机牵引速度,每台支架完成一个动作循环时间不能大于8.2s,六台支架同时动作循环时间13.74s同时需要提供乳化液流量3000l/min;为满足工作面对流量的要求,工作面主进主回管路采用三供三回环形供液系统。
工作面乳化液泵站出来三路高压出路和三路回路,三路高压出路经高压反冲洗过滤站净化后连接至工作面;排头采用双供双回路连接到架内,架前通过一路供回路连接到工作面排尾支架到架内,形成一个完整的三供三回环形供液系统,布置图如图1所示图1工作面主进主回系统布置图2支架内部液压系统的设计(1)立柱供回液系统设计由于立柱缸径大,需要大流量快速供回液才可以满足支架在短时间内的动作要求,故对立柱进行供液采用一个立柱快速供液阀,立柱下腔供液直接通过快速供液阀快速供液流量大速度快。
液压支架的整体结构设计液压支架是一种基于液压原理和结构设计的支撑装置,常用于各种机械设备的支撑、举升、定位和固定等工作。
液压支架的整体结构设计涉及到液压系统、支撑结构、控制系统和安全保护等方面。
一、液压系统设计液压系统是液压支架的核心部分,包括液压缸、液压泵、液压管路和油箱等组成。
液压缸是液压支架实现运动的主要执行部件,液压泵是提供液压能源的核心部件。
液压管路需要合理布局,以确保液体流动的畅通和系统的动作迅速可靠。
油箱起到储存液压油和冷却液的作用,应选择合适的容量和结构。
二、支撑结构设计支撑结构是液压支架的主要承力部件,其设计应充分考虑工作负载、行程需求、稳定性和合理布局等方面。
常用的液压支架支撑结构有四柱式、六柱式和单柱式等。
四柱式支撑结构适用于较小的工作负载和行程要求,六柱式支撑结构适用于较大的工作负载和行程要求,单柱式支撑结构适用于较高的精度要求。
三、控制系统设计控制系统是液压支架实现运动控制的关键,其设计应考虑运动的平稳性、速度调节性、位置定位性和自动化程度等方面。
常用的液压支架控制系统有手动控制、脚踏控制和数控控制等。
手动控制适用于简单的操作需求,脚踏控制适用于较复杂的操作需求,数控控制适用于自动化生产线和高精度加工等需求。
四、安全保护设计安全保护是液压支架设计中至关重要的一环,其设计应考虑人身安全和设备安全两方面。
人身安全方面,液压支架应设有紧急停止装置、安全防护罩和警示标识等。
设备安全方面,液压支架应设有过载保护装置、液压管路泄漏检测装置和温度保护装置等。
在液压支架的整体结构设计中,还需要考虑外形尺寸、制造工艺、使用寿命和维护保养等方面的因素。
外形尺寸应根据实际使用需求进行选择,制造工艺应符合相关标准和规范,使用寿命应满足设备的需求,维护保养应方便、简单和及时。
总的来说,液压支架的整体结构设计应综合考虑液压系统、支撑结构、控制系统和安全保护等方面的因素,以确保液压支架的性能、稳定性和可靠性,满足不同场合的使用需求。