我的液壓支架開(kāi)題報(bào)告

1、青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)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)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:填表說(shuō)明1. 開(kāi)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(jiàn)、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(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）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

2、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(kāi)發(fā)研究基礎(chǔ)研究其它本課題的研究目的和意義通過(guò)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(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力， 為今后適應(yīng)工作崗位和創(chuàng)造性地開(kāi)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

3、此可見(jiàn)，研制和開(kāi)發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán) 節(jié)。在過(guò)去的半個(gè)多世紀(jì)中，煤礦井下開(kāi)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(kāi)采支護(hù)工程的主要設(shè)備。從采煤設(shè)備的發(fā)展過(guò)程來(lái)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(kāi)展液壓支架的研究。二、本課題的主要研究?jī)?nèi)容（提綱）（1）進(jìn)行了液壓支架的整體結(jié)

4、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 的選擇。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(guò)程，式分析過(guò) 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(guò)程中， 通過(guò)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) 設(shè)計(jì)了整個(gè)支架的液壓系統(tǒng)

5、，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(kāi)始了液壓支架的國(guó)產(chǎn)化道路。 1984年，北京開(kāi)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) 15.72萬(wàn)噸/月，原煤生產(chǎn)人員效

6、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(lái)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，造就了一支研究、制造和使用液壓支架的龐大隊(duì)

7、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(lái)，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(kāi)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(guò)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， 又具有良好的冷焊性能。隨著長(zhǎng)壁工作

8、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(lái)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)、控制系統(tǒng)和液壓元 件等幾個(gè)方面。（1）

9、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(kāi)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(kāi)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(kāi)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)目前 液壓支架采用電液控制系統(tǒng)

10、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(kāi)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)到要求。國(guó)外目前多采

11、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(kāi)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(méi)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次。

12、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(guò)程中過(guò)早出 現(xiàn)斑點(diǎn)，劃傷等密圭寸漏液現(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 40A500mm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

13、深孔實(shí)現(xiàn)10m 長(zhǎng)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 50100C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（T 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

14、也高于國(guó)內(nèi)。國(guó)內(nèi)目前選用鋼板的屈服強(qiáng)度最高為（T s 800Mpa,而大部分仍采用（TS =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(wèn)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(shū)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(guò)程不 易復(fù)雜，生產(chǎn)成本

15、低廉，制造過(guò)程安全，便于廣泛應(yīng)用批量生產(chǎn)。對(duì) 于支架各部分的結(jié)構(gòu)，要經(jīng)過(guò)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(guò)程中要按照制定的工作流程, 運(yùn)用各種方法和多門(mén)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(guò)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(kāi)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(xiě)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

16、著，液壓支架，煤炭工業(yè)出版社。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 雷天覺(jué)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 Yuan wei, Research。n the In teracti on Betwee n Roof Strata and Shield Suppons, 16th Conference on Ground Control in Mining 199712 Wang Guofa, Resa