我的液壓支架開題報(bào)告[學(xué)習(xí)相關(guān)]

1、青 島 科 技 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目 大傾角綜放液壓支架技術(shù)研究學(xué) 院 名 稱 機(jī)電學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化2009-3班 學(xué)生姓名 孟德山 學(xué) 號(hào) 2009142390 指 導(dǎo) 教 師 李新凱 填表時(shí)間： 年 月 日填表說明1.開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。2.此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見、相關(guān)系主任審查后生效。3.學(xué)生應(yīng)按照學(xué)校統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式，用A4紙打印。4.參考文獻(xiàn)不少于8篇，其中應(yīng)有適當(dāng)?shù)耐馕馁Y料（一般不少于2篇）。5.開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

2、資料，與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一同存檔。設(shè)計(jì)（論文）題目大傾角綜放液壓支架技術(shù)研究設(shè)計(jì)（論文）類型（劃“”）工程設(shè)計(jì)應(yīng)用研究開發(fā)研究基礎(chǔ)研究其它一、 本課題的研究目的和意義通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程中所學(xué)理論知識(shí)的能力；強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的獨(dú)創(chuàng)性和實(shí)用性，培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析問題和解決實(shí)際問題的能力，為今后適應(yīng)工作崗位和創(chuàng)造性地開展工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 由于不同采煤工作面的頂?shù)装鍡l件，煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同，對(duì)液壓支架的要求也不同，為了有效的支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計(jì)出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。因此，液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要

3、的。由于液壓支架的類型很多，因此其設(shè)計(jì)工作量是很大的，由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。 在過去的半個(gè)多世紀(jì)中，煤礦井下開采支護(hù)設(shè)備的設(shè)計(jì)和使用發(fā)生了巨大變化。其中，最引人矚目的是世界范圍內(nèi)廣泛采用液壓支架作為長(zhǎng)臂開采支護(hù)工程的主要設(shè)備。從采煤設(shè)備的發(fā)展過程來看，采用液壓支架管理頂板是當(dāng)代采煤技術(shù)史上一次重要的變革，也是煤礦現(xiàn)代化的主要標(biāo)志。液壓支架作為綜合機(jī)械化采煤的關(guān)鍵設(shè)備之一，其重量約占綜合采煤設(shè)備總重量的80%90%，其費(fèi)用約占綜合采煤設(shè)備總費(fèi)用的 60%70%。因此，為了降低成本提高采煤的經(jīng)濟(jì)效益，世界各主要產(chǎn)煤大國(guó)都一直在積極地開展液壓支架的研究。二、 本課題的

4、主要研究?jī)?nèi)容（提綱）（1）進(jìn)行了液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括支架主要尺寸的確定，頂梁、掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)確定，底座、立柱及液壓千斤頂?shù)倪x擇。其中重點(diǎn)進(jìn)行了支架四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，由此得到支架各部分的設(shè)計(jì)參數(shù)。（2）對(duì)支架重要部件進(jìn)行了受力分析，主要包括頂梁、掩護(hù)梁及底座的受力分析，由于這些構(gòu)件在工況下的受力較為復(fù)雜，在對(duì)其受力分析時(shí)采用分離式的分析方法，這樣就簡(jiǎn)化了分析過程，式分析過程更為清晰。（3）對(duì)液壓支架承載較大的構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核，包括頂梁強(qiáng)度校核，底座強(qiáng)度校核及前后連桿強(qiáng)度校核。在對(duì)其進(jìn)行校核的過程中，通過Pro/E進(jìn)行三維建模，然后得到其應(yīng)力應(yīng)變圖，使分析結(jié)果一目了然。（4

5、）設(shè)計(jì)了整個(gè)支架的液壓系統(tǒng)，以保證液壓支架的正常工作。主要進(jìn)行了各類閥體的選擇使用，以及立柱千斤頂?shù)牟季旨斑x型。三、 文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）國(guó)內(nèi)液壓支架技術(shù)現(xiàn)狀 我國(guó)在1964 年由太原分院和鄭州煤機(jī)廠設(shè)計(jì)70 型邁步式自移支架，從此開始了液壓支架的國(guó)產(chǎn)化道路。1984 年，北京開采所、沈陽(yáng)所、鄭州煤機(jī)廠在沈陽(yáng)蒲河礦進(jìn)行我國(guó)第一套放頂煤液壓支架的工業(yè)性試驗(yàn)，繼而研制了多種低位、中位和高位放頂煤支架，成功地在緩傾斜厚煤層和急傾斜厚煤層水平分層工作面使用。1990 年后，國(guó)產(chǎn)液壓支架得到了全面的發(fā)展，到1998 年止，全國(guó)己建成 88 處高產(chǎn)高效礦井，其中 14 處礦單個(gè)工作面的單產(chǎn)達(dá)

6、 15.72 萬(wàn)噸/月，原煤生產(chǎn)人員效率達(dá) 9.16 噸/工，綜采機(jī)械化水平達(dá) 49.32%，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。 30 多年來在液壓支架技術(shù)不斷發(fā)展中，形成了以煤科總院專業(yè)研究所和骨干支架制造廠設(shè)計(jì)所為主的支架研究設(shè)計(jì)隊(duì)伍，采用計(jì)算機(jī)CAD 進(jìn)行各種類型支架的設(shè)計(jì)，用有限元計(jì)算軟件等進(jìn)行計(jì)算，并普及計(jì)算機(jī)繪圖。我國(guó)制訂的緩傾斜工 作面頂板分類及其它研究成果為支架設(shè)計(jì)、選型和使用提供了有力的指導(dǎo)依據(jù)。制造方面形成以原部屬專業(yè)制造廠為主、機(jī)械工業(yè)部及船舶制造總公司等專業(yè)廠為輔的制造體系，以及以國(guó)家煤礦支護(hù)設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)中心為骨干的檢測(cè)隊(duì)伍。制定有關(guān)支架檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)n 項(xiàng)，建立了各項(xiàng)支架檢測(cè)手段，造就了

7、一支研究、制造和使用液壓支架的龐大隊(duì)伍;形成了研制液壓支架的雄厚基礎(chǔ)。不僅能滿足國(guó)內(nèi)的需要，還向美國(guó)、俄羅斯、土耳其和印度等國(guó)家出口液壓支架或成套綜采設(shè)備。國(guó)外液壓支架研究現(xiàn)狀 80 年代以來，世界主要采煤國(guó)家一直圍繞減面提產(chǎn)、減人提效、降低成本、實(shí)現(xiàn)礦井集中生產(chǎn)做努力，人們積極開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)，致力于高性能、高可靠性的新一代液壓支架的研制。新型液壓支架普遍具有微型電機(jī)或電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電液控制閥，推移千斤頂裝有位移傳感器，采煤機(jī)裝有紅外線傳感裝置，立柱缸徑超過 400mm。為減少割煤時(shí)間，一般采用 0.81m 的截深。支架還采用屈服強(qiáng)度 8001000MPa 的鋼板，既有較高的強(qiáng)度、硬度和韌性，

8、又具有良好的冷焊性能。隨著長(zhǎng)壁工作面長(zhǎng)度的不斷增加，為適應(yīng)快速移架的需要，國(guó)外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站，其額定壓力為 4050 M Pa，額定流量 400500L/min，并實(shí)現(xiàn)工作面支架的單架程控或分組程控操作，其移架速度可達(dá)到68s/架。澳大利亞也基本上采用一井一面的高度集中化生產(chǎn)，使用兩柱掩護(hù)式支架，支架的平均工作阻力為7640kN。如尤蘭礦用電流控制的兩柱掩護(hù)式支架，在1995 年8 月8 日創(chuàng)下澳大利亞有史以來日產(chǎn)3.41 萬(wàn)噸的最高記錄，班產(chǎn)一直保持在50006000 噸。國(guó)產(chǎn)液壓支架與國(guó)外差距：目前國(guó)產(chǎn)液壓支架與世界上先進(jìn)國(guó)家的差距主要表現(xiàn)在支架的整體可靠性、材料結(jié)構(gòu)、控制

9、系統(tǒng)和液壓元件等幾個(gè)方面。 (1) 可靠性的差距 我國(guó)目前的大部分支架的可靠性與國(guó)外差距比較大。例如神華進(jìn)口的支架，工作面的開機(jī)率達(dá)到90%以上，年產(chǎn)達(dá)到10MT，支架大修周期為產(chǎn)煤15MT以上。而我國(guó)目前綜采工作面開機(jī)率平均為50%左右。支架大修周期平均產(chǎn)煤量在4 5MT左右。但最近我國(guó)自主開發(fā)的ZFS6800/18/35放頂煤支架年產(chǎn)煤量已達(dá)到 8MT。 (2) 控制系統(tǒng)方面 目前世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家支架的控制系統(tǒng)已廣泛采用電液控制系統(tǒng)，例如美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)已普遍采用。電液控制系統(tǒng)技術(shù)在這些國(guó)家中已經(jīng)非常成熟，支架的移架速度非?？欤蛇_(dá)8s/架，可以跟上采煤機(jī)13m/min的速度。我國(guó)目

10、前液壓支架采用電液控制系統(tǒng)的數(shù)量很少，絕大部分為手動(dòng)。目前我國(guó)共有17套支架采用電液控制系統(tǒng)，絕大部分為進(jìn)口設(shè)備，其中神華神東公司9套，晉城、鐵法各2套全部為引進(jìn)設(shè)備，開灤2套為國(guó)內(nèi)天瑪公司生產(chǎn)的。在控制系統(tǒng)方面我國(guó)與國(guó)外的差距較大。我國(guó)目前絕大部分液壓支架仍采用手動(dòng)控制，移架速度一般為1520s/架，可以跟上采煤機(jī)67m/s的速度。手動(dòng)控制與電液控制相比，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，自動(dòng)化程度低，速度慢、支護(hù)效果差。 (3) 液壓元件方面 我國(guó)液壓元件的研發(fā)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于液壓支架發(fā)展的需要。液壓支架的可靠性主要依賴于液壓元件的可靠性，液壓支架在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用是否成功，關(guān)鍵在干液壓元件的技術(shù)性能是否達(dá)到要

11、求。國(guó)外目前多采用大流量安全閥、液控單向閥、截止閥、初撐力保持閥及立柱快速回液閥，對(duì)液壓元件的結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸、材料選擇、熱處理方法和表面處理等各方面進(jìn)行了深入的研究與開發(fā)，研制出一批密封性能好、靈敏度高、進(jìn)排液能力大、抗沖擊載荷強(qiáng)的各類液壓元件，以適應(yīng)液壓支架工作性能的要求。而我國(guó)對(duì)此類液壓元件研發(fā)較為滯后，目前仍沿用上個(gè)世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，沒有形成液壓元件通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。 國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口控制閥的差距也是很明顯的，主要表現(xiàn)在操縱閥和安全閥。目前我國(guó)支架上用的操縱閥的流量為200400L/min，與國(guó)外相差不大，但壽命和可靠性方面相差較大。德國(guó)的操縱閥壽命可達(dá)5萬(wàn)次，而我國(guó)的只有5000

12、次。安全閥與國(guó)外無(wú)論是流量還是壽命差距都很大。國(guó)外安全閥流量可達(dá)1000L/min，壽命是我國(guó)的45倍。此外，目前我國(guó)支架上的立柱千斤頂?shù)拿芊馊Υ蟛糠秩詾橄鹉z件，聚胺酯密封件使用量較少，而國(guó)外的密封圈已全部采用聚胺酯材料，橡膠件與聚胺酷相比壽命相差45倍。液壓閥國(guó)外一直使用銅合金閥殼和高強(qiáng)度不銹鋼閥芯，我國(guó)則是45鋼加表面熱處理。在加工工藝上：國(guó)外油缸內(nèi)壁是復(fù)鍍，國(guó)產(chǎn)則為不鍍，導(dǎo)致立柱在使用過程中過早出現(xiàn)斑點(diǎn)，劃傷等密封漏液現(xiàn)象，影響支護(hù)效果。 (4) 制造工藝方面 深孔液壓缸加工工藝 缸徑國(guó)外已達(dá)到400500mm，而國(guó)內(nèi)剛完成最大為400mm缸徑的液壓支架。國(guó)外對(duì)200以下深孔實(shí)現(xiàn)10m長(zhǎng)

13、一次性加工，并根據(jù)需要切割，國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)為3m。國(guó)外多采用熱墩技術(shù)加工液壓缸，即把金屬加熱至比流動(dòng)狀態(tài)低50100 時(shí)，用萬(wàn)噸水壓機(jī)沿軸向反復(fù)墩沖加工，成型的缸筒即有完整的缸底(不需再焊)，同時(shí)對(duì)缸口一般擴(kuò)孔成型，給缸口加工創(chuàng)造條件。國(guó)內(nèi)基本上采用推鏜 ,珩磨或滾壓加工缸筒后焊接缸底的工藝方法。在加工精度方面，國(guó)外一般比國(guó)內(nèi)高一至二級(jí)。 結(jié)構(gòu)件加工工藝 國(guó)外液壓支架的結(jié)構(gòu)件選材已普遍使用優(yōu)質(zhì)板材，其屈服強(qiáng)度 s =7001000Mpa。因此，采用預(yù)熱后用高強(qiáng)度氬弧焊接施焊，焊后再進(jìn)行回火工序。為了減少數(shù)控鋼板的下料變形，多采用水下切割技術(shù)。同時(shí)，鋼板本身的綜合性能也高于國(guó)內(nèi)。國(guó)內(nèi)目前選用鋼板的屈服

14、強(qiáng)度最高為 s =800Mpa，而大部分仍采用 s =400600MpaMPa級(jí)別板材。在焊接工藝中采用CO 2 氣體保護(hù)焊接.。國(guó)外對(duì)大批量定型結(jié)構(gòu)采用機(jī)器人焊接，提高效率，保證質(zhì)量，減少人的體力勞動(dòng) 四、 擬解決的關(guān)鍵問題1、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2、受力分析 3、強(qiáng)度計(jì)算 4、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)五、 研究思路和方法首先根據(jù)設(shè)計(jì)題目明確設(shè)計(jì)任務(wù)，了解液壓支架的工作原理原理、功能、工作環(huán)境以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，理清設(shè)計(jì)思路和確定方向，擬定初步設(shè)計(jì)方案。 其次根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給定參數(shù)和技術(shù)要求對(duì)支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、支架液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)等要合理，滿足生產(chǎn)要求，制造過程不易復(fù)雜，生產(chǎn)成本低廉，制造過程安全，便于廣泛應(yīng)用批

15、量生產(chǎn)。對(duì)于支架各部分的結(jié)構(gòu)，要經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核。要滿足可靠性設(shè)計(jì)，使用周期長(zhǎng)等要求。 在設(shè)計(jì)過程中要按照制定的工作流程，運(yùn)用各種方法和多門學(xué)科知識(shí)。在支架本體各部件設(shè)計(jì)時(shí)，擬定詳細(xì)方案，認(rèn)真分析其功能，明確個(gè)部分的結(jié)構(gòu)。通過本次設(shè)計(jì)把所學(xué)各學(xué)科充分融會(huì)貫通在一起，最終完成設(shè)計(jì)任務(wù)。六、 本課題的進(jìn)度安排1、第1周明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集相關(guān)設(shè)計(jì)資料。 2、23 周查閱相關(guān)資料，完成方案設(shè)計(jì)。3、45 周完成開題報(bào)告。 4、611 周對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。5、1215 周撰寫學(xué)位論文。 6、16 周熟悉答辯流程，進(jìn)行論文答辯。七、 參考文獻(xiàn)1 張家鑒陳享文伊長(zhǎng)德編著，液壓支架，煤炭工業(yè)出

16、版社。1985 年 2 蔣國(guó)安郭福君羅大炎編著，液壓支架，山東科學(xué)技術(shù)出版社。1980 年 3 邢?？祫⑻凭幹?，煤礦支護(hù)手冊(cè)，煤炭工業(yè)出版社。1991 年 4 徐濪編著，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社。1992 年 5 王國(guó)彪饒明杰編著，液壓支架優(yōu)化設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)模擬分析，機(jī)械工業(yè)出版社。1994 年 6 雷天覺編著，液壓工程手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社。1990 年 7 高秀華鄧洪超等編著，機(jī)械三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)仿真技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社。 2003 年3 月 8 王國(guó)法等編著，液壓支架技術(shù)，煤炭工業(yè)出版社。1999 年 9 煤炭部煤炭科學(xué)研究院編著，綜采設(shè)備配套圖側(cè)。1983 年 10 宋錦春等編著，液壓與氣壓傳動(dòng)，科學(xué)出版社。2006 年 11 Shi Yuanwei, Research on the Interaction Between Roof Strata and Shield Suppons, 16th Conference on Ground Control in Mining 1997 12 Wang Guof