液压支架千斤顶结构尺寸的计算

第３期（总第１　６０期）　
２０１０年６月　
机械工程与自动化　

ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴ１０Ｎ　
Ｎｏ．３　

Ｊｕｎ．　

文章编号：１６７２—６４１３（２０１０）０３—０１７１－０２　
液压支架千斤顶结构尺寸的计算　
姜立新，闫洪元　
（三一重型装备有限公司，辽宁　沈阳　１１００２７）　

摘要：根据液压支架千斤顶的设计难点，提出一种在满足支架特定的力学条件下判定千斤顶结构尺寸可行性的　
计算方法，得出判定公式，为液压支架千斤顶的设计提供了理论依据。　
关键词：液压支架；千斤顶；计算　
中图分类号：ＴＤ３５５　．４：ＴＨ２１ｌ　．ｉ　文献标识码：Ｂ　

１问题的提出　
在液压支架中需要大量的液压千斤顶，例如立柱、　
平衡千斤顶、推移千斤顶、侧推千斤顶等等。其中，由　
于立柱、平衡千斤顶是液压支架中主要的受力部件，其　
结构位置通常由整个支架的力学性能所决定。在工程　
实践中，经常发生立柱及平衡千斤顶在给定的支架条　
件下无法制造其几何结构的问题。图１给出了一种典　
型的掩护式液压支架在最大高度和最小高度下千斤顶　
的形态，其中，Ａ为平衡千斤顶，通常为单伸缩千斤　
顶；Ｂ为立柱，通常为双伸缩千斤顶。从图１中可以看　
到，千斤顶的行程以及摆角都发生了变化。　
本文将对单伸缩、双伸缩千斤顶分别进行分析，并　
给出在满足支架特定的力学条件下千斤顶的几何尺　
寸，以及如何判定千斤顶几何结构的可行性。　

图１　掩护式液压支架结构简图　
２液压支架千斤顶结构尺寸的计算　
２．１　单伸缩千斤顶　
单伸缩千斤顶结构见图２。由图２可以得到：　

收稿日期：２０１０－０５一Ｏ９　
作者简介：姜立新（１９７２一），男．辽宁沈阳人，工程师，本科。　

Ｌ　ｉ　一Ｌ。＋Ｋ＋Ｍ。　………………………（１）　
Ｌ　一Ｌ。＋２　＋　。………………………（２）　
式中：Ｌ　——在支架中所要求的最小长度；　
Ｌ　——在支架中所要求的最大长度；　
千斤顶的行程；　
。——　一０时千斤顶的最小长度（最小结构　
长度），Ｌ。一Ｌ　ｉ　一Ｋ—Ｍ；　
机械加长段长度，　≥Ｏ。　

图２单伸缩干斤顶　
由式（１）可得到：　
Ｋ—Ｌ　ｉ　一Ｌ。一Ｍ。　………………………（３）　
将式（３）带人式（２）得到：　
２Ｌ　～Ｌ　一Ｌ。＋Ｍ。　……………………（４）　
由于Ｍ为机械加长段，其值Ｍ≥Ｏ，Ｌ。对某一千　
斤顶有确定的值，所以式（４）可以写成：　
２　～Ｌ…≥Ｌ。。　…………………………（５）　
Ｍ一２Ｌ　一Ｌ　一Ｌ。。　……………………（６）　
当满足式（５）时，千斤顶在几何结构上才是可行　
·１７２·　机械工程与自动化　２０１０年第３期　
的，否则，千斤顶无法制造。　２．２双伸缩千斤顶　由双伸缩千斤顶的结构可以得到：　Ｌｍｉｎ—Ｌｏ＋Ｋ】＋Ｍ。　………………………（７）　Ｌ　＝Ｌｏ＋３Ｋ　＋　＋Ⅳ。…………………（８）　式中：Ｋ　——千斤顶中两缸行程中较短的行程；　Ⅳ——两缸行程的差值。　由式（７）可得到：　Ｋ１：Ｌｌｎｉ　一Ｌ０一　。　………………………（９）　将式（９）带入式（８）得到：　３Ｌ　ｉ　一Ｌ　一２Ｌ。一Ｎ＋２Ｍ。……………（１０）　由于　为机械加长段，其值Ｍ＞／０，Ｌ。、Ｎ对某　千斤顶有确定的值，所以式（１Ｏ）可以写成：　３　ＩＩｌｉ　一　≥２Ｌ。一Ⅳ。　…………………（１１）　Ｍ一塾　（１２）　厶　当满足式（１１）时，千斤顶在几何结构上才是可行　的，否则，千斤顶无法制造。　３应用实例　某一支架最低高度时立柱长度Ｌｍｉｎ一１　２９１　ｍｍ，　
最大高度时立柱长度厶　一２　８８３　ｍｍ，Ｌ。：＝＝５０８　ｍｍ，　
Ⅳ：２９　ｍｌ＇－Ｊｒｌ，下面判断立柱几何结构的可行性。　
因为立柱为双伸缩千斤顶，所以采用式（１１）进行　
判断：　
３ＬＩｎｉ　～Ｌ　：＝＝３×１　２９１—２　８８３—９９０　ｍｍ。　
２Ｌｏ一Ⅳ一２×５０８—２９—９８７　ｍｍ。　
因为符合式（１１）的要求，所以此立柱在几何结构　
上是可行的，相关参数如下：　
Ｍ：—３Ｌｉｎ－－Ｌ－２Ｌｏ＋Ｎ
一１．５　ｍｍ。　

通过以上分析可以看到，在液压支架设计过程中，　
机械工程师可以利用本文给出的公式，在进行结构设　
计时判断千斤顶在结构上的可行性。　

参考文献：　
［１］　王国法．液压支架技术［Ｍ］．北京：煤炭工业出版社，　
１９９９．　

Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｊａｃｋ　
ＪＩＡＮＧ　Ｌｉ－ｘｉｎ，ＹＡＮ　Ｈｏｎｇ－ｙｕａｎ　
（Ｓａｎｙ　Ｈｅａｖｙ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１００２７，Ｃｈｉｎａ）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔＯ　ｄｅｓｉｇｎ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｊａｃｋ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｊｕｄｇｅ　ｔｈｅ　
ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｊａｃｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｍｅｅｔｉｎｇ　ｅｓｐｅｃｉａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｔｈｅ　ｊｕｄｇｉｎｇ　ｆｏｒｍｕｌａｓ，ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　
ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｊａｃｋ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｓｕｐｐｏｒｔ；ｊａｃｋ；ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　

（上接第１７０页）　
４现场试验效果　
采用上述工艺措施后，车削最细轴（杆）　８×２　０００　
和细长轴　２５ｘ　３　０００￣（Ｐ２５×５　０００，全长精度在ＩＴ５　
以上，表面粗糙度在Ｒａ１．６以下，车削一根细长轴仅需　
１５　ｍｉｎ￣２５　ｒａｉｎ，收到了满意的效果。　

参考文献：　
Ｅ１］龚雯，陈则钧．机械制造技术［Ｍ］．北京：高等教育出版社，　
２００４．　
［２３吉卫富．机械制造技术ＥＭ］．北京：机械工业出版社，２００３．　
Ｅ３３姚智慧．机械制造技术［Ｍ３．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版　
社。２００２．　
［４３刘有才．机床夹具设计［Ｍ］．北京；机械工业出版社，２００５．　

Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｕｒｎｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　Ｓｌ　ｅｎｄｅｒ　Ｓｈａｆｔ　
ＳＨＥＮ　Ｄｏｎｇ—ｄｏｎｇ　
（Ｈｅｂｉ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｂｉ　４５８０３０，Ｃｈｉｎａ）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｔｈｅ　ｐｒｅｃｅｓｉｏｎ，ｔｏｏｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ　
ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ｃｕｔｔｉｎｇ　ｈｅａｔ　ａｎｄ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ａ　ｓｌｅｎｄｅｒ　ｓｈａｆｔ．Ｂｙ　ｐｒｏｐｅｒｌｙ　ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ　
ｔｈｅ　ｔｏｏｌ，ｔｈｅ　ｆｉｘｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｒｏｕｔｅ，ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｌｅｎｄｅｒ　ｓｈａｆｔ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｌｅｎｄｅｒ　ｓｈａｆｔ；ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；ｔｕｒｎｉｎｇ