设计简介
根据立柱、千斤顶的相关工作情况，对其进行强度校核和刚度校核，利用Matlab的相关工具，对工作阻力为F=5400KN，压力为P=43MPa的双伸缩立柱进行了设计及相关校核
摘 要
20世纪以来，在新技术革命的带动下，煤矿开采技术与装备迅速发展。先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，研制开发了高生产能力、高性能的开采技术装备，广泛应用计算机技术实现了矿井生产过程自动化控制，实现了矿井的高产高效生产。
采煤机械化是煤炭工业增加产量、提高劳动效率、改善劳动条件、保障安全生产的必要技术手段。综合机械化采煤工作面的装备——采煤机、液压支架和刮板输送机为代表。液压支架是综采工作面的重要支护设备，其投资约占综采工作面成套设备总投资的70％左右，其主要作用是支护顶板、维护安全作业空间，同时要推移工作面输送机和采煤机。立柱是液压支架的关键部件，其性能直接决定液压支架的支护能力，随着液压支架向大工作阻力方向发展，立柱也向大缸径、高可靠性发展。为适应市场发展的速度，目前急需一种新的技术来辅助立柱设计，以达到加快设计进度、减小计算工作量的目的，并能模拟实验状态自动校核安全系数。
通过本课题的研究，简化了立柱设计、校核、制造流程，提高了设计效率和缩短加工制造过程，提高新产品开发速度及应变能力，增强产品可靠性，进而为企业创造更大效益，从而提升企业的竞争力。
关键词：采煤机械化 液压支架 立柱
Abstract
Since the 20th century, the new technology revolution, along with the coal mining technology and equipment, rapid development.Mining actively advanced mechanical-electrical integration, and application of automation technology, we developed a high production capacity, high-performance mining technology and equipment, extensive application of computer technology to achieve a mine production process automation control, achieve a high yield and efficient mine production.
Mining mechanization of the coal industry to increase production, improve labor productivity, improved working conditions, Production of security necessary technical means. Comprehensive mechanized coal face equipment -- Shearer, hydraulic support and scraper conveyor represented.
Hydraulic support is the important shoring equipment in mechanism excavating workface, and its investment occupy around 70% of full set of integrated matching equipments, and the main function is shoring roof floor, maintaining safety operation space, meanwhile advancing transporter and shearer. Leg is the main component part of hydraulic support, and its function can directly determine the shoring capacity of hydraulic support, with the development direction to large working resistance , so that legs become to be with more and more large cylinder diameter, high dependability. In order to adapt the quick market development speed, one new assistant, design technology is needed, so to achieve the purpose of expediting design speed, reducing the calculation work, also simulating automatic safety factor checking when at test state.
The passage of this issue, the column to simplify the design, verification, manufacturing processes and improve the efficiency of the design process and reduce the manufacturing process, the development of new products to enhance the speed and response capability, enhance product reliability, and proceed to create greater efficiency, thereby enhancing the competitiveness of enterprises.
Key Words: Mining mechanization Hydraulic Support Leg
第1章 前言 ......................................................1
1.1 立柱设计的意义…………………………………………………………1
1.2 国内外研究现状…………………………………………………………3
1.2.1 结构和功能 ………………………………………………………3
1.2.2 设计手段和方法 …………………………………………………4
1.2.3 标准和试验要求方面 ……………………………………………4
1.2.4 操作与控制技术 …………………………………………………5
1.2.5 制造工艺 …………………………………………………………5
1.2.6 其他差别 …………………………………………………………5
1.3 以往立柱千斤顶设计过程存在的问题…………………………………6
1.3.1 制图工作量大、效率低 …………………………………………6
1.3.2 图纸更改重复次数多、出错率高 ………………………………6
1.3.3 尺寸更改随机性大 ………………………………………………7
1.3.4 计算工作量大、不全面 …………………………………………7
1.4 立柱和千斤顶在加工、使用中存在的问题……………………………7
1.4.1 加工中的主要问题 ………………………………………………7
1.4.2 使用中的主要问题 ………………………………………………8
第2章 立柱的形式 ………………………………………………………………9
2.1 液压单伸缩立柱…………………………………………………………9
2.2 机械加长杆立柱…………………………………………………………9
2.3 液压双伸缩立柱…………………………………………………………10
2.4 组成立柱的主要组件、部件和零件……………………………………11
2.4.1 活柱组件 …………………………………………………………12
2.4.2 缸体部件 …………………………………………………………14
2.4.3 缸口导向套组件 …………………………………………………14
2.4.4 接长杆组件 ………………………………………………………15
2.4.5 底阀 ………………………………………………………………20
第3章 立柱的设计和强度计算 …………………………………………………24
3.1 立柱计算的原则…………………………………………………………24
3.2 立柱设计…………………………………………………………………24
3.2.1 立柱缸筒内径的确定 ……………………………………………25
3.2.2 泵站压力的确定 …………………………………………………25
3.2.3 立柱初撑力的计算 ………………………………………………25
3.2.4 立柱工作阻力的计算 ……………………………………………25
3.2.5 立柱缸筒壁厚的计算 ……………………………………………26
3.3 立柱强度验算……………………………………………………………26
3.3.1 立柱缸筒强度验算 ………………………………………………26
3.4 一级缸的相关计算 ……………………………………………………28
3.4.1 一级缸的相关计算………………………………………………28
3.4.2 一级缸壁厚的计算………………………………………………28
3.5 一级缸的强度验算 ……………………………………………………28
3.5.1 一级缸的强度验算………………………………………………28
3.6 二级缸的相关计算 ……………………………………………………29
3.6.1 二级缸的外径的确定 …………………………………………29
3.7 各杆的长度确定 ………………………………………………………29
第4章 立柱的受力分析和验算…………………………………………………31
4.1 立柱的各段受力分析 …………………………………………………31
4.1.1 活柱受力分析……………………………………………………31
4.1.2 中缸受力分析……………………………………………………32
4.1.3 外缸受力分析……………………………………………………33
4.1.4 强度校核条件……………………………………………………34
4.2 立柱的刚度分析 ………………………………………………………34
4.2.1 立柱平衡微分方程………………………………………………34
4.2.2 边界条件和衔接条件……………………………………………35
4.2.3 立柱各段最大弯矩计算…………………………………………36
4.2.4 油缸折线夹角
、
的确定 …………………………………36
4.2.5 稳定性校核………………………………………………………37
第5章 基于Matlab软件的中缸的受力分析 …………………………………43
第6章 立柱结构合理化…………………………………………………………50
6.1 柱塞密封结构 …………………………………………………………50
6.2 SH山形密封圈与配套使用的SHJ型活塞导向环 ……………………50
6.3 缸口的连接 ……………………………………………………………53
6.4 统一焊缝坡口形式及尺寸………………………………………………53
6.5 解决缸口漏夜……………………………………………………………53
6.6 导向套结构改进…………………………………………………………53
6.7 简化立柱结构……………………………………………………………54
6.8 提高标准化、系列化和通用水平………………………………………54
6.9 加大进回液孔径…………………………………………………………54
6.10 加大连接销轴直径 ……………………………………………………54
参考文献 ……………………………………………………………………………55
致谢 …………………………………………………………………………………56
摘 要
20世纪以来，在新技术革命的带动下，煤矿开采技术与装备迅速发展。先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，研制开发了高生产能力、高性能的开采技术装备，广泛应用计算机技术实现了矿井生产过程自动化控制，实现了矿井的高产高效生产。
采煤机械化是煤炭工业增加产量、提高劳动效率、改善劳动条件、保障安全生产的必要技术手段。综合机械化采煤工作面的装备——采煤机、液压支架和刮板输送机为代表。液压支架是综采工作面的重要支护设备，其投资约占综采工作面成套设备总投资的70％左右，其主要作用是支护顶板、维护安全作业空间，同时要推移工作面输送机和采煤机。立柱是液压支架的关键部件，其性能直接决定液压支架的支护能力，随着液压支架向大工作阻力方向发展，立柱也向大缸径、高可靠性发展。为适应市场发展的速度，目前急需一种新的技术来辅助立柱设计，以达到加快设计进度、减小计算工作量的目的，并能模拟实验状态自动校核安全系数。
通过本课题的研究，简化了立柱设计、校核、制造流程，提高了设计效率和缩短加工制造过程，提高新产品开发速度及应变能力，增强产品可靠性，进而为企业创造更大效益，从而提升企业的竞争力。
关键词：采煤机械化 液压支架 立柱
Abstract
Since the 20th century, the new technology revolution, along with the coal mining technology and equipment, rapid development.Mining actively advanced mechanical-electrical integration, and application of automation technology, we developed a high production capacity, high-performance mining technology and equipment, extensive application of computer technology to achieve a mine production process automation control, achieve a high yield and efficient mine production.
Mining mechanization of the coal industry to increase production, improve labor productivity, improved working conditions, Production of security necessary technical means. Comprehensive mechanized coal face equipment -- Shearer, hydraulic support and scraper conveyor represented.
Hydraulic support is the important shoring equipment in mechanism excavating workface, and its investment occupy around 70% of full set of integrated matching equipments, and the main function is shoring roof floor, maintaining safety operation space, meanwhile advancing transporter and shearer. Leg is the main component part of hydraulic support, and its function can directly determine the shoring capacity of hydraulic support, with the development direction to large working resistance , so that legs become to be with more and more large cylinder diameter, high dependability. In order to adapt the quick market development speed, one new assistant, design technology is needed, so to achieve the purpose of expediting design speed, reducing the calculation work, also simulating automatic safety factor checking when at test state.
The passage of this issue, the column to simplify the design, verification, manufacturing processes and improve the efficiency of the design process and reduce the manufacturing process, the development of new products to enhance the speed and response capability, enhance product reliability, and proceed to create greater efficiency, thereby enhancing the competitiveness of enterprises.
Key Words: Mining mechanization Hydraulic Support Leg
第1章 前言 ......................................................1
1.1 立柱设计的意义…………………………………………………………1
1.2 国内外研究现状…………………………………………………………3
1.2.1 结构和功能 ………………………………………………………3
1.2.2 设计手段和方法 …………………………………………………4
1.2.3 标准和试验要求方面 ……………………………………………4
1.2.4 操作与控制技术 …………………………………………………5
1.2.5 制造工艺 …………………………………………………………5
1.2.6 其他差别 …………………………………………………………5
1.3 以往立柱千斤顶设计过程存在的问题…………………………………6
1.3.1 制图工作量大、效率低 …………………………………………6
1.3.2 图纸更改重复次数多、出错率高 ………………………………6
1.3.3 尺寸更改随机性大 ………………………………………………7
1.3.4 计算工作量大、不全面 …………………………………………7
1.4 立柱和千斤顶在加工、使用中存在的问题……………………………7
1.4.1 加工中的主要问题 ………………………………………………7
1.4.2 使用中的主要问题 ………………………………………………8
第2章 立柱的形式 ………………………………………………………………9
2.1 液压单伸缩立柱…………………………………………………………9
2.2 机械加长杆立柱…………………………………………………………9
2.3 液压双伸缩立柱…………………………………………………………10
2.4 组成立柱的主要组件、部件和零件……………………………………11
2.4.1 活柱组件 …………………………………………………………12
2.4.2 缸体部件 …………………………………………………………14
2.4.3 缸口导向套组件 …………………………………………………14
2.4.4 接长杆组件 ………………………………………………………15
2.4.5 底阀 ………………………………………………………………20
第3章 立柱的设计和强度计算 …………………………………………………24
3.1 立柱计算的原则…………………………………………………………24
3.2 立柱设计…………………………………………………………………24
3.2.1 立柱缸筒内径的确定 ……………………………………………25
3.2.2 泵站压力的确定 …………………………………………………25
3.2.3 立柱初撑力的计算 ………………………………………………25
3.2.4 立柱工作阻力的计算 ……………………………………………25
3.2.5 立柱缸筒壁厚的计算 ……………………………………………26
3.3 立柱强度验算……………………………………………………………26
3.3.1 立柱缸筒强度验算 ………………………………………………26
3.4 一级缸的相关计算 ……………………………………………………28
3.4.1 一级缸的相关计算………………………………………………28
3.4.2 一级缸壁厚的计算………………………………………………28
3.5 一级缸的强度验算 ……………………………………………………28
3.5.1 一级缸的强度验算………………………………………………28
3.6 二级缸的相关计算 ……………………………………………………29
3.6.1 二级缸的外径的确定 …………………………………………29
3.7 各杆的长度确定 ………………………………………………………29
第4章 立柱的受力分析和验算…………………………………………………31
4.1 立柱的各段受力分析 …………………………………………………31
4.1.1 活柱受力分析……………………………………………………31
4.1.2 中缸受力分析……………………………………………………32
4.1.3 外缸受力分析……………………………………………………33
4.1.4 强度校核条件……………………………………………………34
4.2 立柱的刚度分析 ………………………………………………………34
4.2.1 立柱平衡微分方程………………………………………………34
4.2.2 边界条件和衔接条件……………………………………………35
4.2.3 立柱各段最大弯矩计算…………………………………………36
4.2.4 油缸折线夹角
、的确定 …………………………………364.2.5 稳定性校核………………………………………………………37
第5章 基于Matlab软件的中缸的受力分析 …………………………………43
第6章 立柱结构合理化…………………………………………………………50
6.1 柱塞密封结构 …………………………………………………………50
6.2 SH山形密封圈与配套使用的SHJ型活塞导向环 ……………………50
6.3 缸口的连接 ……………………………………………………………53
6.4 统一焊缝坡口形式及尺寸………………………………………………53
6.5 解决缸口漏夜……………………………………………………………53
6.6 导向套结构改进…………………………………………………………53
6.7 简化立柱结构……………………………………………………………54
6.8 提高标准化、系列化和通用水平………………………………………54
6.9 加大进回液孔径…………………………………………………………54
6.10 加大连接销轴直径 ……………………………………………………54
参考文献 ……………………………………………………………………………55
致谢 …………………………………………………………………………………56
