原创液压与气压传动毕业论文设计.docx

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原创液压与气压传动毕业论文设计

JIUJIANGUNIVERSITY

毕业设计

题目液压毕业设计

英文题目Hydraulicgraduatiandesign

院系机械与材料工程学院

专业机电一体化

姓名崔海涛

年级2011（机材B1121）

指导教师张为

二零一三年十二月

摘要

ZY32001434掩护式液压支架的设计，主要是针对冀中集团梧桐庄矿22313工作面的煤层、围岩情况及其配套设备进行选型设计的一种实用液压支架。

通过介绍整个矿井的地质条件及工作面的实际情况，结合支架的发展情况及分类，对液压支架进行了选型，并确定其基本技术参数。

根据结构部件在整个液压支架中承载情况及作用，详细对支架的顶梁、四连杆机构、侧护板、底座、立柱、各种千斤顶等部件进行了结构设计，确定了其整体结构尺寸。

重点对立柱做了结构、技术参数说明，并根据其承载的工作阻力对立柱的稳定性，活塞杆和缸体的强度进行了校验。

介绍了该支架液压系统的特点，详细说明了立柱、各种千斤顶系统的基本控制回路及它们的工作原理，并对泵站液压元件、液压管路进行了选型。

【关键词】掩护式液压支架；结构部件；液压系统

Abstract

ThedesignZY32001434cover-poweredsupportismainlyforXingtaiMiningGroup,Xingtai22313faceofthecoalmine,anditssurroundingequipmentselectionisforthedesignofapracticaloftheentireminegeologicalconditionsandtherealsituationfacecombinedwiththedevelopmentofsupportsandclassificationoftheandestablishthebasictechnicalparameters.Accordingtothestructuralcomponentsintheandbearingintheroleofdetailontopofthesupportbeams,four-barlinkage,thesideoftheshield,base,post,andavarietyofjack,andotherpartsofthestructuredesign,anddeterminetheoverallstructureofitssize.Focusondoingacolumnstructure,technicalparametersthatonthebasisofcarryingontheworkoftheresistancetothestabilityofthecolumn,cylinderpistonrodandtheintensityofthecheck.

Thispaperintroducesthecharacteristicsofthesupport、thebasiccontrolloopofavarietyofjacksystemandtheirworkingprinciple,andselectsthecomponentsand0～7.4

滚筒中心距mm11196

发动机台数2

发动机电压1140

冷却方式水冷

运输机技术特征

机型中双链

适应倾角＜15°

运输能力tm900

链速ms1.0

出厂长度（m）200

链条中心距mm100

刮板中心距mm920

1.7液压支架基本参数的确定

一、支护强度和工作阻力

顶板所需的支护强度取决于顶板的等级和煤层厚度，由22313工作面老顶级别和采高为3米时可确定该支架支护强度，

Q=1.3*35=45.5TM

综合考虑掩护式液压支架的支撑效率可以确定支架的工作阻力为3200KN。

二、初撑力

初撑力大小对支架的支护性能和成本都有很大影响，较大的初撑力能较大的初撑力能使支架较快的达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求也将提高，一般取初撑力为（0.6—0.8）倍的工作阻力，本支架初撑力确定为2600KN。

三、移架力和推溜力

移架力与支架的结构、质量、煤层厚度、顶板性质有关，一般中厚煤层液压支架移架力为150—300KN,我们利用活塞式推移千斤顶移架力可达359KN，推溜力为271.5KN。

四、支架高度

考虑到顶板有伪顶冒落，或可能局部冒落，支架的最大高度应是煤层最大开采高度再加200—300mm，最小高度应为煤层最小开采高度减去顶板周期来压时的最大下沉量，移架时支架的下降量和顶梁架上、底座下的浮矸厚度等之和，本支架最大高度确定为3400mm，最小高度确定为1400mm。

五、支架间距

支架间距要根据支架型式来确定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据输送机溜槽每节长度及槽帮上千斤顶连接块的位置来确定，我国刮板输送机溜槽每节长度为1.5m，千斤顶连接块位置在溜槽中长的中间，所以，支架间距一般为1.5m。

1.8配套设备与要求

一、乳化液泵站:

压力P=31.4Mpa流量Q≥751min

二、采煤机:

采用国产MG-350W型双滚筒采煤机，要求采高1.8-3.0m截深600mm，窄底托架（加高）。

三、工作面运输机：

采用国产SGB-764400双链刮板输送机，支架与运输机直接相连，因此要求溜槽连接部位能承受30t的拉力，生产能力为400t）；在液压系统中采用粘度低，容量大的液体乳化液作为工作介质；液压缸，操纵阀，其它调节和控制装置等总的数量大；很长的液压管路（200--300m缸性管，500--3000m高压软管）；泵和液压缸传动系统的换算弹性模数较低；所有支架在结构上都有着相同的液压缸、液压装置以及他们之间都有相同的联接方式即相同的液压系统，为了保证系统具有较高的容积效率实现无故障作业及工作人员的安全，液压系统的元件和部件要有好的密封性和可靠性。

液压支架是以单节支架为单元的，工作面支架和端头支架的液压系统成为液压支架的基本组成部分。

可以把泵站，中心控制台和支架的液压管路等部分作为支架的公用液压系统，其中每个部分都具有其独立的功能，可以单独控制。

二、液压系统的组成部分

该支架液压系统由泵站、工作机构，控制机构和管路四大部分组成：

泵站：

由高压柱塞泵，电机，油箱等组成。

执行机构：

由立柱，各种千斤顶组成。

控制机构：

由控制阀组，双向锁、单向锁、操纵阀组等组成。

管路：

包括各种高压软管，各类直通、三通、四通、弯头、U形卡等。

三、液压系统的主要特点

1、邻架控制，管理简单，操作安全，维护方便。

2、采用统一的高压供液系统，工作压力为31.4MP，大大提高了支架的初撑力，有利于管理顶板，同时缩小了千斤顶的缸径，结构紧凑并有利于结构设计，还减轻了重量。

3、为了简化系统，推移千斤顶不设单向阀。

但为了避免移架时输送机被往回拉，移架时可将邻架操纵阀手把板到推溜位置。

4、管路联接均采用快速接头结构，规格有Φ32、Φ25、Φ19、Φ13、Φ10五种。

5、工作液为3%MDT乳化油和97%中硬以下水的乳化液。

5.2液压支架的基本控制回路

一、立柱的基本控制回路系统

液压支架的升降是依靠立柱来实现的，支架的立柱分别由两片操纵阀分别控制，为单柱控制回路。

如图所示。

该回路中设一个液控单向阀、一个安全阀，一个操纵阀，用以控制与操作立柱的升、降动作，并保证立柱的闭锁限压特性。

将操纵阀置于上阀位（升架位置），由乳化液泵站来的高压液经操纵阀和液控单向阀进入立柱下腔，立柱上腔回液，支架升起接顶，操纵阀移到中间位，液控单向阀关闭，立柱下腔液体被封闭，随着顶板的下沉，立柱下腔内的液体压力逐渐升高，当升至安全阀的调定压力时，安全阀开启溢流，使立柱下腔内液体压力保持定值，从而支架对顶板的支撑力不变。

当采煤机截煤过后，欲将支架移到新的位置，需将操纵阀置于下阀位（降架位置），高压液进入立柱上腔，同时，打开液控单向阀。

立柱下腔与回液管连通，支架下降。

二、千斤顶的基本控制回路系统

1、平衡千斤顶

平衡千斤顶的基本控制回路为双向锁紧限压回路。

如图所示。

它由一片操纵阀控制两个平衡千斤顶，每个千斤顶回路中设两个液控单向阀，分别控制千斤顶的前后两腔，因两腔油路都有可能成为承载腔，它推顶梁或拉顶梁，使顶梁停留在需要的位置以调节支撑力的作用位置，来适应不同的顶板条件。

两个安全阀用以限压。

将操纵阀置于上阀位，高压液体分别经液控单向阀进入千斤顶下腔，同时，打开上腔的单向阀，使之与回液管相通，千斤顶伸出，顶梁顶紧。

操纵阀置于下阀位时，则相反，上腔进液，下腔回液，千斤顶缩回。

当管路中的液体压力值大于安全阀调定压力时，安全阀开启溢流，保持千斤顶两腔压力值不变，对千斤顶起保护作用，

2、护帮千斤顶

护帮千斤顶亦装有双向液压锁，一个安全阀，单向阀锁紧护帮板，使护帮板保持在紧贴煤壁上不动，不经操作护帮板不能自动下降。

安全阀用以限压。

3、推移千斤顶

1、作用

推移千斤顶是用于推移输送机和拉支架的千斤顶。

2、组成

推移千斤顶由一片操纵阀控制来实现推移输送机和支架的移动。

移架时，先使支架卸载，立柱下腔回液，再将操纵阀置于下阀位（移架位置），工作液体进入推移千斤顶活塞杆腔，后腔回液，此时，支架以输送机为支点前移，此后，再把支架撑紧在顶底板之间，将操纵阀置于上阀位（推溜位置），工作液体进入活塞腔，前腔回液，此时，以支架为支点就将输送机推向煤壁。

3、顶梁千斤顶

1、作用

顶梁千斤顶是控制顶梁的位置，使之与顶板接触良好。

2、组成

两个顶梁千斤顶由一片操纵阀控制，两个掩护梁侧护千斤顶和两个后连杆侧护千斤顶由一片操纵阀统一控制。

侧护千斤顶和弹簧筒共同支撑活动侧护板。

5.3泵站及各种液压元件的选型

一、泵站

1、作用

泵站是液压系统最重要的组成部分，它向液压系统输送高压乳化液，从而保证液压支架所有液压执行机构的功能。

2、组成

液压系统重要的组成部分，它向液压系统输送高压乳化泵，从而保证液压支架所有执行机构的功能。

高压泵是泵站的核心，本工作面选用的乳化液泵为WRA20031.5，其压力为315.Mpa，流量200Lmin。

为了使泵站正常工作，设有安全阀、蓄能器、截止阀等。

二、操纵阀

1、作用

操纵阀是改变工作液体流动方向的装置。

升降立柱、伸缩侧护千斤顶、推移千斤顶、收、放护帮千斤顶等支架的所有动作都是由操纵阀来控制实现的。

2、组成

操纵阀是一个配液阀，它可以把高压液体分配到需要的部位完成升柱、降柱、推溜或移架等动作。

该系统采用ZC（A）型和ZMHX25040大流量组合操纵阀，由多片组成。

本支架操纵阀由9片和配液板组成。

其中3片为大流量阀，每片都有两个工作腔。

每个工作腔内的阀柱、缸球，阀座、阀垫等液压元件都是相同的，每片的操纵手把都有两个可自锁的工作位置，一个零位。

组合操纵阀的特点是能同时操作两片以上的阀片，可以满足实现复合动作的要求，此阀操作灵活，方便，移架迅速，制作容易。

三、液控单向阀

1、作用

液控单向阀是通过高压液体来控制液体流动方向的控制元件，它和立柱及千斤顶的工作腔直接相连，操纵阀供液通过它出入立柱、千斤顶工作腔，并在关闭后，严密封闭工作腔的液体，因此，液控单向阀要求必须动作灵活、密封可靠。

2、组成

在液压系统中，只能使工作液一个方向流动，不能逆流，用以闭锁液压缸中的液体，使之承载。

我们采用国产定型的ZDFY20040A球型液控单向阀。

此阀由阀体、顶杆、阀套、阀座及减震阀等组成。

短堵有M27*15螺孔，用于外接安全阀，特点是结构简单，动作灵活，耐高压等。

四、双向锁

在结构上是由两个液控单向锁组合而成，可以闭锁千斤顶的两个工作腔，使之承载。

本机选用ZDFS01型液控双向锁，其内部零件除顶杆和阀体外，其余均采用KDF2球型液控单向阀的零件，便于更换零件和检修。

五、安全阀

1、作用

可使立柱保持恒定工作阻力；当顶板压力超过支架工作阻力时，使立柱工作腔的液体释放，不仅保证恒定工作阻力，同时起过载保护作用；液体压力未达到额定释放压力时，为常闭，起密封作用。

2．选型

我们采用国产定型的ZDFA3250柱塞式安全阀，此阀结构简单，维护方便，性能可靠。

六、截止阀

1、作用

截止阀的作用是：

一方面起着连通各支架间的主进、回液管路，另一方面，通过高压软管与操纵阀组进、回液孔相连。

当本支架的液压系统发生故障而需要检修时，能与主管路断开，而不影响其它支架正常工作。

2、选型

采用国产定型的ZDFJ300平面截止阀，装在主进油管和操作阀之间。

关闭此阀即可切断该支架进液路，便于检修，更换元件，而不影响其它支架的正常工作。

此阀特点是操作灵活方便，工作可靠。

七、回液断路器

安装在主回液管路和截止阀之间，起背压作用，使支架动作平稳。

选用ZDFJ400型。

八、过滤器

1、作用

过滤器的作用是防止主进液管路中的脏物进入支架的阀组。

2、选型

选用型号ZDL19A，安装在操纵阀进液端，用来过滤工作液体，减少液压元件的磨损或阻塞，确保密封的可靠性。

九、液压管路

液压管路是输送液压能源从泵站到控制机构的通道。

可分为三部分：

1、主管路由泵站通向工作面各支架，主供液管选用Φ25高压软管，主回液管选用Φ32高压软管。

2、支管路由主管路的截止阀到操纵阀，选用Φ19高压软管。

3、分支管路由操纵阀到各执行机构，对于大流量系统选用Φ13高压软管，一般选用Φ10高压软管。

高压软管和其相配的弯头、直通、三通、四通、中间接头、U形卡及其O形密封圈、档圈等均已标准系列化可按所要的规格任意选用。

结论

ZY32001434型掩护式液压支架是根据我矿22313工作面的实际情况，保证支架的强度，使用性能和技术先进性的前提下而选型设计的，适用于采用全部冒落法管理顶板的长壁工作面。

液压支架是一种利用液体压力产生支撑力并实现自动移设来进行顶板支护和管理的一种液压动力装置，是综合机械化采煤不可缺少的配套设备。

主要用于水平面和小于等于10度的缓倾斜厚煤层沿底板一次放顶煤采全高开采的长壁综采工作面，也适用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤综采工作面，主要参数符合我矿煤层地质条件和开采技术水平，支架结构简单合理，材质和工艺先进，并且较大幅度的降低了支架的重量和成本，但由于时间有限，对于本支架中的结构件、液压元件未作一一校核，其性能还需在实践中检验

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谢词

本论文在张为导师的悉心指导下完成的。

导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。

不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。

本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。

在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。

所以在此，再次对老师道一声：

老师，谢谢您！

时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。

离校日期已日趋渐进，毕业论文的完成也随之进入了尾声。

从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

在此我向九江学院机电一体化专业的所有老师表示衷心的感谢，谢谢你们三年的辛勤栽培，谢谢你们在教学的同时更多的是传授我们做人的道理，谢谢三年里面你们孜孜不倦的教诲！

三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。

很庆幸这三年来我遇到了如此多的良师益友，无论在学习上、生活上，还是工作上，都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在一个充满温馨的环境中度过三年的大学生活。

感恩之情难以用言语量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。

最后要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。

在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！

我一定会好好孝敬他们，报答他们！

爸妈，我爱你们！

“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。

”这是我少年时最喜欢的诗句。

就用这话作为这篇论文的一个结尾，也是一段生活的结束。

希望自己能够继续少年时的梦想，永不放弃。