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XX大學
本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表
指導教師： 職稱：
所在系部：機械與動力工程學院 教研室： 機械制造系
題 目
液壓支架總體設計及液壓系統(tǒng)設計
學生姓名
專業(yè)班級
學號
一、選題質量
所選的題目與書本學習知識聯(lián)系緊密,比較貼近生產實際情況，比較有代表性;
中批量生產，具有非常大的發(fā)揮空間和巧活多樣的設計思路，對于本科機設專業(yè)的
學生來說，題目難度適中; 課題對學生的專業(yè)素質要求較高，并且該題目由該同學
單獨完成，具有較高的工作量;選題完全符合專業(yè)培養(yǎng)目標，并屬于先進制造工藝的
一種,對即將畢業(yè)的學生的再學習有較好的指引作用,綜合訓練的要求也得到充分的
體現(xiàn)。
二、開題報告完成情況
開題報告已經完成。
從適合實際工作環(huán)境出發(fā)，確定了明確的課題設計方向；對液壓支架的結構及液壓系統(tǒng)的工作過程已經有了一定的認識了解。已經對課題進行了設計、分析，并有了突破性的進展。同時，已完成了對相關資料的查閱，對課題有了總體的分析，開題報告完成質量較高。
三、階段性成果
1、本次設計的開題報告已經完成，總體布置方案和主要結構參數(shù)已確定，并完成一些標準件的選型及和大多數(shù)零部件的設計計算工作。
2、部分零件圖的繪制已經基本完成，設計說明書已經開始整理。
3、英文翻譯工作已經基本完成，現(xiàn)在正對一些結構設計進行校核。
四、存在主要問題
由于專業(yè)基礎知識學習不夠深入，設計經驗欠缺，參考資料收集有限，設計主題
思路把握不夠，簡單問題解決不夠靈活；另外沒有仿真軟件的支持，無法確定設計是
否有應有的設計效果，并且有較多的專業(yè)相關知識的綜合運用，所遇需要進一步更
多細致耐心的工作。
五、指導教師對學生在畢業(yè)實習中，勞動、學習紀律及畢業(yè)設計（論文）進展等方面的評語
指導教師： （簽名）
年 月 日
XX大 學
畢
業(yè)
實
習
報
告
專業(yè)（本）：機械設計制造及其自動化
年級班級：
學 號：
姓名：
指導教師：
實習單位：
時間：
目 錄
前言
第一章、畢業(yè)實習的目的和任務
1.1、畢業(yè)實習目的
1.2、畢業(yè)實習任務
第二章、畢業(yè)實習安排
第三章、實習公司概況
3.1、企業(yè)簡介
3.2 、企業(yè)歷史背景
第四章、課題背景
第五章、實習所見所聞
第六章、本次實習的體會
第七章、總結
前言
畢業(yè)實習是理論與實踐相結合的重要方式，是提高學生政治思想水平和動手能力的重要環(huán)節(jié)。畢業(yè)實習是我們機自專業(yè)知識結構中不可缺少的組成部分，并作為一個獨立的項目列入專業(yè)教學計劃中的。其目的在于通過實習使學生獲得基本生產的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面；同時專業(yè)實習又是鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力及素質的重要渠道，培養(yǎng)當代大學生具有吃苦耐勞的精神，也是學生接觸社會、了解產業(yè)狀況、了解國情的一個重要途徑，逐步實現(xiàn)由學生到社會的轉變，培養(yǎng)我們初步擔任技術工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗企業(yè)工作的內容和方法。這些實際知識，對我們學習后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎。在畢業(yè)實習的過程中得到了老師的耐心指導和廠里工程師的親切講解,在這里表示感謝。
通過畢業(yè)實習使我們了解到，真正要做好一件產品，是離不開工程實踐的，要理論加實踐才能出成果。這也為我們以后工作和學習提供了經驗。
一、畢業(yè)實習的目的和任務
畢業(yè)實習對我們的畢業(yè)設計的關系非常重大，為此，我們首先必須首先要明白：在實習中我們的目的和任務，也就能為畢業(yè)設計帶來真正而又完美的開幕。
1.1、畢業(yè)實習目的
1、鞏固、聯(lián)系、充實、加深、擴大所學知識基礎理論和專業(yè)知識。
2、提高運用所學知識，解決實際問題的能力。
3、敢于創(chuàng)新，并能正確地將獨創(chuàng)精神與科學態(tài)度相結合。
4、初步掌握專業(yè)設計工作的流程和方法。
5、熟練運用計算機等工具提高工作效率。
6、養(yǎng)成嚴肅認真、刻苦鉆研、實事求是的工作作風。
1.2、畢業(yè)實習任務
1、搜集資料
畢業(yè)實習中的一項重要工作是收集相關資料，我們得充分利用各種渠道、方法和工具（如工具書、工程圖、網絡、刊物、實際測量、動手實驗、工程參觀、調查采訪等）在資料搜集過程中，應注意做到“有的放矢”，即要根據(jù)自己的設計題目，有針對性地選擇資料。
一般畢業(yè)設計的資料可分成以下三類：
(1)專業(yè)資料：包括專業(yè)參考文獻、數(shù)據(jù)圖表。這些資料可以從國內外有關刊物會議論文集等獲得，也可以從生產單位中取得。
(2)工具資料：主要是計算機應用程序等輔助設計用的資料，如繪草圖工具等。
(3)其它資料：包括研究題目的歷史背景、國內外研究現(xiàn)狀、法規(guī)、論文撰寫技巧等方面。
我們要注意的是：對于搜集來的資料，并不是每一個數(shù)據(jù)都可以成為支持設計結果的依據(jù)，應本著“去偽存真，棄粗取精”的原則，聯(lián)系自己所學的知識來挑選有用的信息數(shù)據(jù)并對其可靠性、相關性進行驗證，只有真實相關的信息才能成為最終的設計依據(jù)。這需要我們能夠進一步熟悉和鞏固所學的理論知識。
2、參觀考察實際工程
對于畢業(yè)設計題目，我們需要深入工程實際參觀考察，在有條件的情況下，還可以親自參與實際產品的設計與制造工作。進行典型產品工作原理分析、典型產品生產制造工藝流程分析、典型設備工作原理分析，典型外觀造型分析，典型專利品特有分析。同時，利用畢業(yè)實習時間，虛心向工人師傅學習，了解企業(yè)創(chuàng)業(yè)發(fā)展史，不懂的地方應該大膽的發(fā)問，弄清自己的所有疑問，也可以根據(jù)有關資料等自我解析。深入工程實際參觀考察，我們會發(fā)現(xiàn)很多在學校學不到的知識，同時也解決了我們一直困擾的一切疑問。我們也能夠明白到理論與實際的差距，在以后的設計中就能夠更加聯(lián)系現(xiàn)實。也為以后自己可能要從事的工作有一個切身的感受，同時也會做好所有的心理準備，到時候就不會手足無措了。
3、設計初步方案
我們深入工程實際參觀考察后，對于自己的畢業(yè)設計題目，需要進行原理分析，建立可行的初步方案，建立相應的數(shù)學模型，并進行必要的計算與實驗。這一項工作是艱巨而繁瑣的，需要不斷地修正設計結果，重新搜集資料，甚至推翻已建方案。
初步方案的造型，是我的一個主要方面，需要從產品的安全性上作巨大的努力；在尺寸上面由人機工程學的角度深入分析確定；在美學角度上，從大眾的審美觀上進行探索；在外觀造型上，改變通有的設計風格，要有大突破，有新意而又能夠讓大多數(shù)人接受和喜歡；在顏色環(huán)境上，能夠保持協(xié)調，讓人們看到他就是優(yōu)美環(huán)境的一部分。
4、撰寫《畢業(yè)設計開題報告》
《畢業(yè)設計開題報告》是學校對我們進行畢業(yè)設計所做工作的首次考查，旨在了解我們對所選課題的研究情況，了解我們畢業(yè)設計的深、廣度和真實程度，了解我們查閱的資料、搜集與整理資料、分析與對設計方案研究的情況等。在《畢業(yè)設計開題報告》中，我們主要是歸納所收集的資料，提出完成畢業(yè)設計題目的初步方案、設計思路、設計內容以及預期成果。
開題報告是我們的首次書面表達出我們的知識，設計和實際能力。包括我們到現(xiàn)在收集資料的情況，對資料的研究情況，對自己設計題目的了解情況，畢業(yè)實習對設計題目的影響，真正理論聯(lián)系實際的能力以及創(chuàng)新設計的能力。通過開題報告，學校就能夠提早發(fā)現(xiàn)我們的優(yōu)點和缺點，能夠及時地糾正我們的誤區(qū)和設計思維等。這也是后面完成畢業(yè)設計的一個關鍵步驟，好的開題報告就即將誕生好的畢業(yè)設計作品。
5、編寫《畢業(yè)實習報告》
做完上面的工作后，我們就需要及時的編寫《畢業(yè)實習報告》。他是對實習工作的全面總結?！懂厴I(yè)實習報告》應有前言和目錄，應有大小標題、層次、致謝、參考文獻、附錄等。內容應全面反映畢業(yè)實習工作，即反映資料搜集情況、工程實際參觀考察情況、初步方案設計等。
編寫實習報告，我們能夠重現(xiàn)自己的實習經歷，能夠重新匯總資料情況。正所謂溫故而知新，就會帶來我們的設計靈感。認認真真的完成了實習報告后，我們就會對自己的題目有了徹底新的理解，自己即將設計出的產品就會有一個大的輪廓了。后面的實際設計工作就會變得輕松了。
二、畢業(yè)實習安排
實習地點：
三、實習公司概況
3.1、企業(yè)簡介
鄭州煤機綜機設備有限公司始建于1979年，歷經20余年的發(fā)展，在2004年6月28日股份制改造的基礎上,作為現(xiàn)階段鄭州煤礦機械集團唯一控股的子公司，已經成為國內較大規(guī)模專業(yè)從事液壓支架等煤礦綜機設備、配件市場銷售及服務的股份制企業(yè)，是中國煤炭機械工業(yè)協(xié)會考察認定的全國煤礦綜機設備及配件主要定點生產單位。2008年實現(xiàn)產值8億元，2009年產值已達9億余元。
綜機設備有限公司技術力量雄厚。公司占地面積7萬余平方米,廠房及其他建筑面積約3.5萬平方米。擁有先進、配套完整的加工設備及雄厚的技術力量，同時作為鄭州煤礦機械集團有限責任公司控股的子公司，在產品研發(fā)、關鍵的技術、設備以及鑄、鍛件、電鍍等配套工序方面實現(xiàn)了資源共享，年生產能力已達9億元。
機構設置：下設市場營銷、生產、供應、技術、質檢、財務、企管、辦公室等八個部門，機加工、板件、鉚焊、總裝、綜合（含電鍍、熱處理、下料三個車間）等五個專業(yè)分廠。
技術裝備與生產能力：公司擁有制造液壓支架的各類通用及專用設備600余臺（套），主要有：4m、6m多頭數(shù)控火焰切割機、龍門式數(shù)控坡口機、數(shù)控機器人坡口機、25mm剪板機、30mm鋼板矯平機、315噸單臂壓力機、4m×8m預熱（時效）爐、5m銑邊機、6m龍門刨床、多頭組合鏜床、T612、T690臥式鏜床等大型結構件加工設備30余臺套，T2120、T2235、T2250A深孔鉆鏜床、M4130珩磨機、3m大型萬能外圓磨床、半自動缸體焊接設備等液壓支架立柱、千斤頂制造專用大中型關鍵設備50余臺(套)，數(shù)控車床、銑床、鉆床、磨床等通用機械加工設備300余臺套，二氧化碳氣體保護焊機180余臺，液壓試驗臺、材料試驗機等大型檢驗檢測設備10臺套，具有設備齊全、配套完整的液壓支架各種立柱、千斤頂（Ф63mm—Ф400mm）、液壓支架結構件及成套液壓支架的加工制造能力，立柱、千斤頂月生產能力達3500余組，鉚焊結構件月生產能力達3000余噸，液壓支架年生產能力2000余架。
主要產品：成套中端液壓支架、液壓支架等綜機設備用各種立柱、千斤頂（Ф63mm—Ф400mm）、結構件、液壓閥，高壓膠管等，并可承接成套液壓支架的配套、大修及改造。同時我們積極主動以市場為導向，已開發(fā)出適應于地方煤礦中小工作面需求的輕型放頂煤液壓支架、輕型薄煤層液壓支架、薄煤層切頂支架、巷道掘進支護支架等新產品。其中，薄煤層切頂支架填補了國內同類產品的空白。
質量保證體系：嚴格執(zhí)行ISO9001質量標準體系。2005年11月,公司通過了“中國檢驗認證集團質量認證有限公司” ISO9001質量管理體系認證,嚴格遵循“以人品打造產品,以服務樹立形象,追求零缺陷實現(xiàn)持續(xù)改進”的質量方針, 竭誠為用戶提供優(yōu)質的產品與服務。
管理體系：隨著企業(yè)的快速發(fā)展,企業(yè)的各項管理制度已趨完善；現(xiàn)代化的ERP企業(yè)資源管理系統(tǒng)在市場營銷、產品設計、物資供應、生產管理、質量控制、財務管理、售后服務等部門的全面應用，已初步實現(xiàn)全廠產品設計和生產制造管理的電算化、網絡化，為企業(yè)的長遠發(fā)展奠定了堅實的基礎。
現(xiàn)在，按照鄭煤機集團的發(fā)展戰(zhàn)略部署，集團公司本部主要承擔高端支架的生產制造任務，鄭州煤機綜機設備有限公司主要承擔集團公司中端液壓支架等設備的成套生產及高端結構件的生產配套，同時還承擔鄭煤機集團液壓支架等成套設備的售后服務及配件生產供應工作。近幾年來，經過我們不懈的努力，在液壓支架等綜機設備的研發(fā)、生產和服務中不斷創(chuàng)新和發(fā)展, 針對市場需求特點，我們建立了一套短、平、快的高效率的生產組織體系，反應迅速、及時周到的售后服務體系，在國內煤機行業(yè)樹立了良好的信譽。我們將以優(yōu)質的產品、快捷的交貨期、良好的售后服務回報廣大用戶多年來對我公司的厚愛。
特別值得我們自豪的是，2007年5月1日，胡錦濤總書記到鄭煤機進行視察，并作了三點重要指示：一、你們無論在國內、國際市場綜采設備做的都非常成功，但還不能滿足，讓鄭煤機的產品具有國際競爭力；二、一流的產品，一流的效益，還要創(chuàng)出世界名牌；三、要想辦法把電液控制系統(tǒng)攻關下來，聯(lián)合攻關也行，兼并國外企業(yè)也行。秉承胡錦濤總書記的重要指示，我們仍將繼續(xù)努力，不斷前進，以“質量第一、用戶第一”為宗旨，爭取2010年實現(xiàn)年產值10億元，為打造“百億鄭煤機”，為煤炭事業(yè)的發(fā)展做出我們應有的貢獻。
四、課題背景
在面對一個設計題目時，我們必須要弄清課題的背景，只有了解了背景，才能夠說明我們的設計是有的放矢。
液壓支架是用來控制采煤工作面礦山壓力的結構物。采面礦壓以外載的形式作用在液壓支架上。在液壓支架和采面圍巖相互作用的力學系統(tǒng)中，若液壓支架的各支承件合力與頂板作用在液壓支架上的外載合力正好同一直線，則該液壓支架對此采面圍巖十分適應。液壓支架是綜采設備的重要組成部分。它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石進入回采工作面和推進輸送機。它與采煤機配套使用，實現(xiàn)采煤綜合機械化，解決機械化采煤工作中頂板管理落后于采煤工作的矛盾，進一步改善和提高采煤和運輸設備的效能，減輕煤礦工人的勞動強度，最大限度保障煤礦工人的生命安全。 近年來，我國液壓支架的研制工作發(fā)展很快，從基本上依靠進口，發(fā)展到自行設計、自行制造，而品種繁多、功能齊全、質量可靠。
液壓支架的分類
液壓支架的型式很多。具體如下 按架型結構與圍巖關系分： 1.掩護式 （1）支撐掩護式；（2）支頂掩護式。 2.支撐掩護式 ?。?）支頂支掩支撐掩護式；（2）支頂支撐掩護式。 3.支撐式 ?。?）節(jié)式支架；（2）垛式支架。 按適用煤層傾角分： 1.一般工作面支架 2.大傾角支架 按適用采高分： 1.薄煤層支架 2.中厚煤層支架 3.大采高支架 按適用采煤方法分： 1.一次采全高支架 2.放頂煤支架 ?。?）低位放頂煤液壓支架；（2）中位放頂煤液壓支架；（3）高位放頂煤液壓支架 3.鋪網支架 4.充填支架 按在工作面的位置分： 1.工作面支架 2.過渡支架（排頭支架） 3.端頭支架 按穩(wěn)定機構分： 1.四連桿機構支架 2.單鉸點機構支架 3.反四連桿機構支架 4.單擺桿式支架 5.機械限位支架（橡膠限位、彈簧鋼板限位、千斤頂限位） 按組合方式分： 1.單架式支架 2.組合式支架 按控制方式分： 1.本架控制支架 2.鄰架控制支架 3.成組控制支架 按控制原理分： 1.液壓直接控制支架 2.液壓先導控制支架 3.電液控制支架 除以上各種分類外，還有最新的超靜定液壓支架。
液壓支架的工作原理
（一）液壓支架自動移設的原理：液壓支架以高壓液體為動力，通過各種動力油缸的伸縮，使支架完成升起、降落、行走和推移運輸機等各種動作，以便支架隨工作面不斷推進而反復支撐、前移和調整。圖1－3是一個最簡單的液壓支架的工作系統(tǒng)示意圖。下面按支架降柱、移架、升柱和推溜的工作過程分別加以敘述。
1.降柱：當旋轉式操縱閥轉到降柱位置，打開供液閥時，高壓液體由主進液管經操縱閥和油管，進入支柱活塞桿腔，同時也進入液控單向閥的控制管路，打開液控單向閥，支柱活塞腔的油液經油管、液控單向閥和操縱閥，流回主回液管，支柱卸載下降。
2.移架：液壓支架卸載后，操縱閥轉到移架位置，打開供液閥時，高壓液體由主進液管經操縱閥和油管進入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，同時也進入液控油路，打開液控單向閥，而活塞腔的油液經油管、液控單向閥和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂收縮，以運輸機為支點，拉架前移。運輸機靠相鄰的推移千斤頂來固定，千斤頂由液控單項閥緊鎖。
3．升柱:液壓支架移到新的位置后，應及時升柱，以支撐新暴露的頂板。操縱閥轉到升柱位置，打開供液閥，高壓液體由主進液管進入，經操縱閥到液控單向閥，進入到推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，支柱活塞矸腔的油液，同時也進入液控油路，經油管和操縱閥流回主回液管，活塞和頂梁升起，支撐頂板。
4.推移運輸機:當液壓支架前移并重新支撐后，操縱閥轉到推移位置，打開供液閥時，高壓液體由主進液管經操縱閥、液控單向閥進入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，活塞桿腔的油液經油管和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，以液壓支架為支點，把運輸機推移到新的工作位置。
在實際生產中，對于具體支架的動作，根據(jù)該支架的結構和需要來確定。
3.
（二）液壓支架的支撐承載能力：液壓支架的支撐承載能力是指液壓支架與頂板之間相互力學原理，它包括初撐增阻、承載增阻和恒阻三個工作階段。
1. 初撐增阻階段：在升柱過程中，從頂梁接觸頂板起，至支柱活塞腔的油液壓力達到泵站的工作壓力時，松開手把，停止供液，液控單向閥立即關閉，閥球封閉了支柱活塞腔的油液，這就是支架的初撐階段。此時支柱和支架對頂板產生的支撐力稱為初撐力。
支柱初撐力：
支架初撐力：
式中：
－泵站的工作壓力（公斤/l厘米2）
D－支柱缸體徑經（厘米）
n－每架支架的支柱數(shù)
－支撐效率（垜式支架＝1）
支架初撐力的大小，取決于泵站的工作壓力，支架支柱數(shù)和支柱缸體的內徑以及架型等。實際上支柱初撐后，活塞腔的油液壓力由于阻力損失、操作情況和閥的靈敏度等原因，往往低于泵站工作壓力。
2. 承載增阻階段：支架初撐后，隨頂板的下沉，支柱活塞腔被封閉的油液受到壓縮，油液壓力繼續(xù)升高，呈現(xiàn)承載增阻狀態(tài)。這時由于支柱缸徑增大，油液被壓縮而體積縮小，即使乳化液沒有任何漏損，安全閥并未動作卸載，支柱總長度也降縮短。這個縮短量可用下式計算：
式中：
－支柱由初撐力起到達工作阻力時，支柱內壓力得增值（公斤/l厘米2）
－乳化液的體積壓縮系數(shù)，近似取水的壓縮系數(shù)＝0.0000475
－支柱內壁壓縮液柱的高度（厘米）
－鋼材的彈性系數(shù)（公斤/l厘米2）
－剛才的泊松比 ＝0.28
D－支柱缸體外徑（厘米）
d－支柱缸體內徑（厘米）
這個縮短量是有彈性的，如果作用在支柱上的載荷，反過來從工作阻力減小到初撐力時，支柱仍會恢復到原來的長度。因此，這個支柱長度上的縮短量，稱為支柱的彈性可縮量。
根據(jù)開灤局井下實測，在各種不同的初撐力、工作阻力喝才高的情況下，MZ-1928型支柱的彈性可縮量在6～10mm范圍內。這個彈性可縮量會使支柱工作還未達到工作阻力之前，就造成頂板的下沉，有可能使巖石離層，對頂板管理是不利的。經試驗證明，減小支柱的彈性可縮量，對改善頂板管理起著重要的作用。具體措施是，使用高壓乳化液泵，提高支柱初撐力；改善單向閥的質量，要能及時關閉也路；注意操作方法，使支柱下腔盡可能達到泵站的工作壓力。
3. 恒阻階段：支架承載后，如果完全支撐住頂板，不允許頂板下沉，需要有強大的支撐力。在實際生產中，由于頂板壓力有時相當巨大，想設計出能抗住巨大頂板壓力，而一點也不讓壓的支架是及困難的，實際上也沒有這種必要。 都使支架能隨頂板下沉時，有一定的可縮量，但又保持一定的支撐力不敢于使頂板任意下沉而造成破壞冒落。要求支架即具有一定的支撐力，又具有可縮性。液壓支架的這種特性，是由支柱的安全閥來控制的。在頂板壓力增大時，支柱活塞腔被封閉的油液壓力就迅速升高，當壓力值超過安全閥的動作壓力時，支柱活塞腔的高壓液體經安全閥泄出，支柱降縮，支柱活塞腔的液體壓力減小，這就是支架的“讓壓” 特性；當壓力小于安全閥的動作壓力時，安全閥又關閉，停止卸液，支柱活塞腔的液體又被封閉，支架恢復正常工作。由于安全閥動作壓力的限制，支柱呈現(xiàn)出恒阻特性，此時支柱和支架承受的最大載荷稱為工作阻力。
支柱工作阻力：
支架工作阻力：
式中：
－安全閥的動作壓力（公斤/厘米2）
支架的工作阻力取決于安全閥的動作壓力、支架支柱數(shù)、支柱缸體內徑和架型等。安全閥使支柱具有恒定的設計工作阻力，同時又使支柱在承受大于設計工作阻力的頂板壓力時，可隨頂板的下沉而下縮，這就是液壓支架的恒阻性和可縮性。未防止安全閥頻繁動作而失效，應使支架的工作阻力大于正常的頂板壓力，也就是說，在工作生產過程中，支架還沒有達到設計工作阻力之前，就已前移到新的支撐位置。
工作阻力是液壓支架的一個基本參數(shù)，用來表示支架支撐力的大小。但是，由于支架的頂梁長短和間距大小不同，并不能完全反應支架對頂板的支撐力，因此常采用表示單位面積頂板上所受支架工作阻力值大小的支護強度參數(shù)，來比較支架的支護性能。
圖1.4 支架的支撐承載過程
支架支護強度：
式中：
A－支架的支護面積（米2）
由上可知，支柱或支架工作時，其支撐力隨時間的變化是，支架升起，頂梁開始接觸頂板至液控單向閥關閉時的初撐增阻階段to，初撐結束至安全閥卸載前的承載增阻階段t1和安全閥出現(xiàn)重復卸載時的恒定階段t2。這種變化過程反應了支架的支撐力和時間之間的關系（圖1－4）。圖中虛線表示，有些支架的支柱并未達到額定的工作阻力值就已降柱前移，支架前移后按原過程重新支撐。
上述工作過程表明：液壓支架在額定工作阻力值以下工作時，具有增阻性，以保證支架頂板的有效支撐作用；當支架支撐力超過額定工作阻力值時，支架隨頂板下沉而下縮，使支架保持恒定的工作阻力，即具有可縮性和恒阻性。支架本身的增阻性取決于液控單向閥和支柱的密封性能，可縮性和恒阻性則由安全閥的溢流性能決定。因此，液控安全閥、單向閥、支柱這三個部件，是保證支架性能的關鍵元件。
通過上述，對液壓支架的工結構和工作原理的分析，可初步確定液壓支架。
液壓支架的分類
一、按支架和圍巖的相互作用，液壓支架可分為支撐式、掩護式和支撐掩護式三類。
圖1.5 支撐式支架
（一）支撐式支架：圖1－5是一種典型的支撐式支架，它有較長的頂梁，較多的支柱，并呈垂直布置，支架的穩(wěn)定性由支柱的復位機構來保證，因此有堅固的箱式底座。它靠支柱與頂梁的支撐作用，控制工作面的頂板，維護工作空間，而頂板巖石則在頂梁后部切斷跨落。這種類型的支架具有交大的支撐能力和良好的切頂性能，因此適應于頂板堅硬完整，周期壓力明顯或強烈，底板也較硬的煤層中。（二）掩護式支架：圖1－6是掩護式支架的典型結構之一，它的頂梁較短，支柱一排，一般僅1～2根，多呈傾斜布置與掩護梁連接或直接與頂梁相連接。它靠支柱和頂梁支撐頂板，而掩護梁只與冒落矸石相接觸，防止矸石涌入工作面，以維護一定的工作空間。這種類型的支架，有良好的防矸掩護性能，主要適用于頂板中等穩(wěn)定和破碎，底板也較軟的煤層中。（三）支撐掩護式支架：支撐掩護式支架是介于支撐式和掩護式之間的一種架型。它的特點是，支柱兩排，每排1～2根，多呈傾斜布置，靠采空區(qū)一側，裝有掩護梁和四連桿機構（見圖1－2）。這類支架靠支撐和掩護作用來維護工作空間，兼有支撐式和掩護式支架的優(yōu)點，適用于頂板穩(wěn)定和中等穩(wěn)定，有較明顯的周期壓力，底板中等穩(wěn)定的煤層中。支撐式、掩護式和支撐掩護式等三類支架中，對照采煤工藝對支架的要求來看，掩護式支架具有很多特點和較廣的適用范圍。雖然掩護式支架單位工作面長度上的支撐能力不如其余兩種，但由于控頂距小單位面積上的支撐力較大，能對頂板進行有效的支撐；還有有效的擋矸裝置，能更好的適應破碎頂板的支護需要；支架本身為一定的運動機構，抗水平力性能好，且便于支架前移；支架的結構和液壓系數(shù)簡單，操作簡便，管理維修容易；支架調高范圍較大，對煤層厚度變化的適應性強。所以，掩護式支架在使用中已取的良好的經濟效果，使用范圍正在擴大。
二、按移動方式，液壓支架可分為整體自移式和邁進式兩類。
（一）整體自移式：支架成整體結構，因而整體移動。掩護式，和部分支撐式支架，均采用這種移架方式。
圖1.6 掩護式支架
（二）邁進式：邁進式支架又可分為交互前移式和提步前移式兩種。
1.交互前移式支架，是利用主副架護為著力點交互推拉前移的方式，架間安裝推移千斤頂和導向裝置。一般節(jié)式支架常用這種移架方式。
2.提步前移式支架，是采取頂梁不大量下降，提腿跨步的方式。例如，蘇2M-81型支撐掩護式支架，移架時沿著支撐柱頂板的臨架頂梁推移。還有一種是滑行頂梁式支架，移架時本架頂梁在內部滑移。
三、根據(jù)使用地點的不同，液壓支架又可分為工作面支架和端頭支架兩類。
上述各類支架均為工作面支架，用來支護工作面的頂板。端頭支架，則用在工作面兩端與順槽的連接處，由于此處的機械設備較多，需要占有的工作空間大，同時又是人員的安全出口，要求端頭支架能很好的和各設備相配合，達到有效的支護懸露面積較大的頂板。因此，端頭支架在結構上具有特殊性。
1.9采煤工作面對液壓支架的設計要求
為了滿足長臂工作面的生產要求對液壓支架提出了以下要求：
1.能有效的控制頂板。具體有這些要求：能適應頂板下沉、來壓及冒落的特性；能防支架前方與上方冒頂；不應出現(xiàn)陷底而影響性能與移架。
2.保證安全的工作空間。具體要求如下：有寬敞的工作空間；能很好的防矸、排矸；能良好的通風、照明、通訊、防塵、防火。
3.應該適應煤層地址條件變化。要求支架有足夠的調高范圍；適應不平頂?shù)装?、臺階和斷層等條件；適應煤層傾角變化。
4.能夠保證正常的生產循環(huán)。也就是說應保證正常移架、推溜；能與采煤、運輸?shù)裙に嚋蚀_配合；運輸，安裝，搬家方便；還得便于維修。
5.最后對于投資者來說，應該保證初期投資低、維修費用低。
本文做的主要工作：
畢業(yè)設計名稱：放頂煤液壓支架設計。
參數(shù)如下：
（1）要求工作阻力500t；
（2）最大采高4.5m。
本次設計主要工作如下：四連桿機構的設計、主要結構件的結構設計、液壓支架整體受力分析、各主要結構件的受力分析及強度校核。
2.1支架主要尺寸的確定
2.1.1支架的高度[7]
一般首先確定支架適用煤層的平均采高，然后確定支架高度。支架的最大高度與最小高度的之差為支架的調高范圍。調高范圍越大，支架的適用范圍越廣，但過大的調高范圍會給支架結構設計造成困難，可靠性降低。
(mm) (2-1)
(mm) (2-2)
式中：——支架最大高度（mm）；
——支架最小高度（mm）；
——最大采高（mm）；
——最小采高（mm）；
S1——考慮偽頂冒落的最大厚度。大采高支架取200～400 mm，中厚煤層支架取200～300mm，薄煤層支架取100～200mm；
S2——考慮周期來壓時的下沉量、移架時支架的下降量和頂梁上、底板下的浮矸之和。薄煤層支架取150～250mm，中厚煤層支架取300～400mm。
本設計最大采高＝4500mm,取支架最大高度:
＝4500＋200＝4700mm （2-3）
由于此次設計對最小采高無具體限制，并且放頂煤液壓支架的調高范圍無需太大，取支架的調高范圍為1500mm,則支架的最小高度:
＝4700－1500＝3200mm （2-4）
確定支架的最小高度時還應考慮井下的允許運輸高度。
2.1.2支架的伸縮比
支架的伸縮比系指其最大高度與最小高度之比值。即：
（2-5）
Ks反映支架對煤層厚度的適應能力，采用單伸縮立柱Ks值一般為1.6左右；若進一步提高伸縮比，需采用帶機械加長桿的立柱或雙伸縮立柱，Ks值一般為2.5左右。
2.1.3支架間距
所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心之間的距離。用bc表示。
支架間距bc要根據(jù)支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)刮板輸送機溜槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定，我國刮板運輸機溜槽每節(jié)長度通常為1.5 m，千斤頂連接位置在刮板槽槽幫中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為1.5米，本設計取bc=1.5 m
2.1.4支架寬度
支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。寬度的確定應考慮支架的運輸、安裝和調架要求。支架頂梁一般裝有活動側護板，側護板行程一般為150～200mm。其中寬面頂梁一般為1200mm～1500mm，節(jié)式支架一般為400mm～600mm。本次設計取支架頂梁的最小寬度為1380mm,最大寬度為1550mm,亦即頂梁側護板側推千斤頂?shù)男谐倘?70mm。
2.1.5底座長度
所謂底座，就是將頂板壓力傳遞到底板的穩(wěn)固支架的部件。在設計支架的底座長度時，應考慮以下幾個方面：支架對底板的接觸比壓要小；支架內部應有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。通常，掩護式支架的底座長度取3.5倍的移架步距，即2.1m左右；支撐掩護式支架對底座長度取4倍的移架步距，即2.4m左右?？紤]本支架用四立柱，本次設計底座為3230mm。
2.2支架四連桿機構的確定
2.2.1四連桿機構的作用[10]
1．梁端護頂 鑒于四連桿機構可使托梁鉸接點呈雙紐線運動，故可選定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點適應采高的變化范圍。這樣可使托梁鉸接點運動時與煤壁接近于保持等距，當梁端距處于允許值范圍之內時，借此可以保證梁端頂板維護良好。
2．擋矸 鑒于組成四連桿機構的掩護梁既是連接件，又是承載件8，為了承受采空區(qū)內破碎巖石所賦予的載荷，掩護梁一般做成整體箱形結構，具有一定強度。由于它處在隔離采空區(qū)的位置，故可以起到良好的擋矸作用。
3．抵抗水平力 觀測表明：綜采面給予支架的外載，不但有垂直于煤層頂板的分力，而且還有沿巖層層面指向采空區(qū)方向（或指向煤壁方向）的分力，這個水平推力由液壓支架的四連桿機構承受，從而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱彎曲變形。
4．提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機構將液壓支架連成一個重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。
2.2.2四連桿機構設計的要求
1.支架高度在最大和最小范圍內變化時，如圖2.1所示，頂梁端點運動軌跡的最大寬度應小于或等于70mm，最好為30mm以下。
2.支架在最高位置時和最低位置時，頂梁與掩護梁的夾角和后連桿與底平面的夾角，如圖2.1所示，應滿足如下要求：支架在最高位置時，≤52°～62°，≤75°～85°；支架在最低位置時，為有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩護梁上，根據(jù)物理學摩擦理論可知，要求，如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)=0.3，則=16.7°。為了安全可靠，最低工作位置應使≥25°為宜。而角主要考慮后連桿底部距底板要有一定距離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降。一般取≥25°～30°，在特殊情況下需要角度較小時，可提高后連桿下鉸點的高度。
3.從圖2.1中可知，掩護梁與頂梁鉸點和瞬時中心O之間的連線與水平線夾角為。設計時，要使角滿足的范圍，其原因是角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。
4.應取頂梁前端點運動軌跡雙扭線向前凸的一段為支架工作段，如圖2.1所示的h段。其原因為當頂板來壓時，立柱讓壓下縮，使頂梁有向前移的趨勢，可防止巖石向后移動，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。同時底板阻止底座向后移，使整個支架產生順時針轉動的趨勢，從而增加了頂梁前端的支護力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相應減小，所以減輕了掩護梁的外負荷。
圖2.1四連桿機構幾何特征圖
從以上分析可知，為使支架受力合理和工作可靠，在設計四連桿機構的運動軌跡時，應盡量使值減小，取雙扭線向前凸的一段為支架工作段。所以，當已知掩護梁和后連桿的長度后，從這個觀點出發(fā)，在設計時只要把掩護梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構，運用作圖法就可以了，如圖2.2。
圖2.2掩護梁和后梁桿構成曲柄滑塊機構
2．3四連桿機構的設計[12]
四連桿機構的設計的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。本設計根據(jù)液壓支架尺寸關系采用幾何作圖法進行計算，如圖2.3。
圖2.3液壓支架尺寸關系
2.3.1掩護梁和后連桿長度的確定
用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度，如圖3-8所示。
圖2-4 掩護梁和后連桿計算圖
設： G——掩護梁長度（mm）;
A——后連桿長度（mm）;
其中：P1——支架最高位置時，掩護梁與頂梁夾角(度);
P2——支架最低位置時，掩護梁與頂梁夾角(度);
Q1——支架最高位置時，后連桿與底平面夾角（度）;
Q2——支架最低位置時，后連桿與底平面夾角（度）;
按四連桿機構的幾何特征要求，選定，由于支架型式不同，對于掩護式支架,一般A/G的比值按以下范圍來?。?
A/G=0.45~0.61,取A/G=0.58。
支架在最高位置時有：
（2-6）
H1=4700-900-400=3400mm
因此掩護梁長度為：
=2522.255mm （2-7）
后連桿長度為：
A=G(A/G) = 1462.908 mm
取整得： G=2522mm A=1463mm
2.3.2幾何作圖法作圖過程
用幾何作圖法確定四連桿機構的各部尺寸，具體作法如圖2-5所示。
具體作圖步驟如下：
1)確定后連桿下鉸點O點的位置，使它比底座面略高900
2)過O點作與底座面平行的水平線H—H線。
3)過O點作與H—H線的夾角為Q1的斜線。
4)在此斜線截取線段，長度等于A=1463mm,a點為支架在最高位置時后連桿與掩護梁的鉸點。
5)過a點作與H—H線有交角P1的斜線，以a點為圓心，以G點為半徑作弧交斜線一點E,此點為掩護梁與頂梁的鉸點。
6)過E點作H—H線的平行線，則H-H線與F—F線的距離為H1，為液壓支架的最高位置時的計算高度。
7)以a點為圓心，以0.22G=554.84mm圓整為555mm長度為半徑作弧，在掩護梁上交一點b,為前連桿上鉸點的位置。
8)作點E2距E點1500mm,此為支架在最低位置時，頂梁與掩護梁的鉸點。
9) 以E2點為圓心，掩護梁長為半徑，以o為圓心，作為半徑圓弧.相交于a2 點，oa2的長度等于A，a2點為支架降到最低位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。
10)以a2為圓心以0.22G長度為半徑作弧，在掩護梁上交一點b2，為支架在最低位置時前連桿上鉸點的位置。
11)取2線之間一點e1為液壓支架降到此高度時掩護梁與頂梁鉸點。
12)以O為圓心，為半徑圓弧。
13)以e1點為圓心，掩護梁長為半徑作弧，交前圓弧上一點a1，以點為液壓支架降到中間某一位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。
14)以1連線，并以a1點為圓心，以0.22G長度為半徑作弧，交1上一點b1點。則b， b1,b2三點為液壓支架在三個位置時 ，前連桿上鉸點。
15)由b， b1,b2三點確定的圓心C，為前連桿下鉸點位置。
16)過C點H－H線作垂線，交點d，則線段,,,,和為液壓支架四連桿機構。
17)按以上初步求出的四連桿機構的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫出液壓支架掩護梁與頂梁鉸點e1的運動軌跡，只要逐步變化四連桿機構的幾何尺寸，便可以畫出不同的曲線，再按四連桿機構的幾何特征進行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機構尺寸。
圖2-5 液壓支架四連桿機構的幾何作圖法
結論：后連桿長度A=1463mm
掩護梁長度G=2522mm
前連桿長度C=1543mm
前后連桿下鉸點底座投影距離E=792mm
前后連桿下鉸點垂直距離D=552mm
主要用途和適用范圍
是一種利用液體壓力產生支撐力并實現(xiàn)自動移設來進行頂板支護和管理的一種液壓動力裝置，是綜合機械化采煤不可缺少的配套設備。主要用于水平面和小于等于10度的緩傾斜厚煤層沿底板一次放頂煤采全高開采的長壁綜采工作面，也適用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤綜采工作面。
性能特點
1.縱橫向穩(wěn)定性好 2.防護性能強 3.移架速度快 4.對頂板適應性強
液壓支架工操作規(guī)程
1、必須持有效證件上崗。 2、必須熟悉液壓支架的性能和工作原理，懂得維護保養(yǎng)液壓支架，懂得頂板管理方法，學習本工作面《采煤作業(yè)規(guī)程》。 3、與采煤機司機合作，當支架與采煤機距離超過規(guī)定，應要求停止割煤。 4、拉架前，檢查幫頂狀況及支架各部位，確保環(huán)境安全、支架完好、構件齊全標準，否則必須處理；清理架前及兩側障礙物，嚴禁擠壓管線、電纜。 5、拉架時，支架前后嚴禁有其它人員。移動端頭支架時要放好警戒，其它人員一律撤到安全地點。 6、移架前，將相鄰支架推拉缸推出； 7、移架時，支架工必須站在安全地點，面向煤壁，身體躲進架內操作 8、移架時，先收回護幫板、側護板，然后降柱拉架達到規(guī)定步距；放頂煤支架拉架前，要先將后部運輸機拉上來；拉架阻力大時，應停止拉架，查明原因處理后再繼續(xù)操作。 9、調整支架與輸送機垂直，并保證支架不歪斜、不擠架、不咬架，支架排成直線，偏差不超過±50mm。降柱幅度低于鄰架側護板時，升架前應先收回鄰架側護板，待升柱后再將其伸出。 10、先升前柱后升后柱，使頂梁與頂板嚴密接觸3-5秒，達到初撐力。 11、伸出伸縮梁、護幫板頂住煤壁；伸出側護板，保證架間不漏貨。 12、采煤機前滾筒到達前先收回護幫板，割煤后立即將伸縮前探梁伸出護頂。 13、頂板破碎及壓力大時，要帶壓擦頂移架，拉到位后及時支護頂板。過斷層時，嚴格控制采高，防止壓死支架。 14、推運輸機距采煤機12－15米，彎曲段不小于15米。放頂煤工作面移運輸機距拉架不小于3米，彎曲段不小于15米。 15、不準由兩頭向中間推運輸機。 16、推運輸機機頭（尾）時，要聽從班組長指揮。 17、拉架、推溜完畢，各閥把搬到“零”位。
五、實習所見所聞
實習才能讓我們的設計與市場接軌，他不再是空洞的理論設計，而是絕對實際可行的設計，也只有實習才能夠讓我們真正的融入社會。我的指導老師是機電專業(yè)的，而我是工業(yè)設計的。當老師安排了機電的實習參觀時，我還在徘徊著：因為我覺得和我的專業(yè)關系不是很大的，當老師建議我后，我便和他們一同前往了。我們的考察實習結束了，但是我們的實習任務并沒有完成。接下來的首要任務就是：發(fā)現(xiàn)實習地的優(yōu)缺點，并加分析，從而提出自己的解決方案。
六、本次實習的體會
在這次實習中，我獲得了圓滿的成功。在畢業(yè)設計課題上：我收集到了很多的知識，對于自己的課題有了更深層次的理解，在相關的知識上也有很大的收獲，擴大了自己的知識面，使自己的知識理論與實際設計的聯(lián)系得到了加深，在材料選擇和成本估算上有了明確的答案，在設計理念和可行性上有了重要的依據(jù)。我學會了發(fā)現(xiàn)問題，即使再好再高科技的產品也是有缺點的。這世上，沒有完美的設計，只有沒有被發(fā)現(xiàn)缺點的設計，我們能夠發(fā)現(xiàn)缺點，也是進步，也就為解決缺點作了準備。在設計上我們要互相合作哪怕不是同一專業(yè)和門類，只有這樣才能夠合理的優(yōu)化設計。不但如此還要借鑒別人的優(yōu)秀設計長處，同時也不能夠回避自己的短處。
在人生航道上，實習也給了我很大的幫助。
對機械制造的體會；
該次實習，真正到達機械制造業(yè)的第一前線，了解了我國目前制造業(yè)的發(fā)展狀況也粗步了解了機械制造也的發(fā)展趨勢。在新的世紀里，科學技術必將以更快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個領域中，而這一切都將大大拓寬機械制造業(yè)的發(fā)展方向。在將來機械制造將會向“四個化”發(fā)展，即柔性化、靈捷化、智能化、信息化。即使工藝裝備與工藝路線能適用于生產各種產品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換產品的需要，使其與環(huán)境協(xié)調的柔性，使生產推向市場的時間最短且使得企業(yè)生產制造靈活多變的靈捷化，還有使制造過程物耗，人耗大大降低，高自動化生產，追求人的智能于機器只能高度結合的智能化以及主要使信息借助于物質和能量的力量生產出價值的信息化。
當然機械制造業(yè)的四個發(fā)展趨勢不是單獨的，它們是有機的結合在一起的，是相互依賴，相互促進的。同時由于科學技術的不斷進步，也將會使它出現(xiàn)新的發(fā)展方向。前面我們看到的是機械制造行
業(yè)其自身線上的發(fā)展。然而，作為社會發(fā)展的一個部分，它也將和其它的行業(yè)更廣泛的結合。21世紀機械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在它的全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調的綠色制造等。它將使人類不僅要擺脫繁重的體力勞動，而且要從繁瑣的計算、分析等腦力勞動中解放出來，以便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動，智能化促進柔性化，它使生產系統(tǒng)具有更完善。
七、總結
紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！痹诙虝旱膶嵙曔^程中，實習中，我采用了看、問，親自動手等方式，對在工作中人與人的關系做了進一步的了解，分析了人與人之間特點，方式。我深深地感覺到自己所學知識的膚淺和在實際運用中的專業(yè)知識的匱乏。一旦接觸到實際，才發(fā)現(xiàn)自己知道的是多么少，這時才真正領悟到“學無止境”的含義。
我們的教育應該社會實踐更多得結合起來，采用理論和實踐的辦學模式，做到課堂教育與社會實踐的關系，暑期實踐與平時實踐的關系，社會實踐廣度與深度的關系，分別同過課堂，暑期和實踐把我們所學的和運用想結合起來，才能更完全的掌握。
“千里之行，始于足下”，這近一個周短暫而又充實的實踐，我認為對我走向社會起到了一個非常重要作用，對將來走上工作崗位也有著很大幫助。更重要的是要向他人虛心求教，遵守組織紀律和單位規(guī)章制度，與人文明交往等一些做人處世的基本原則都要在實際生活中認真的貫徹，好的習慣也要在實際生活中不斷培養(yǎng)。領導和同事們的經驗，好的習慣和他們的知識也會是我們人生中的一大寶貴的財富。這次實踐更讓我肯定了做事先做人的道理，要明白做人的道理，如何與人相處是現(xiàn)代社會的做人的一個最基本的問題。對于自己這樣一個即將步入社會的人來說，需要學習的東西很多，他們就是最好的老師，正所謂“三人行，必有我?guī)煛?，我們可以向他們學習很多知識、道理。
致 謝
我能夠借助畢業(yè)設計參加這次實習是十分的高興。當然，我得感謝幫助我的老師同學與實習單位。首先是張昌娟老師，沒有他的極力推薦，我是不可能有機會的；其次是鄭州煤機綜機設備股份有限公司有限公司，沒有他們公司給我這個參觀的平臺，也是沒有可能的；最后是和我一起實習的機制同學們，他們在實習中，給了我很大的幫助。在此，我再一次對他們表示誠摯的感謝！
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