支撑式冲击破岩掘进机支撑机构设计（含全套CAD及CAXA图纸）

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支撑式冲击破岩掘进机支撑机构设计（含全套CAD及CAXA图纸）
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顶梁铰接板.dwg
顶梁筋板.dwg
顶梁上板.dwg
活柱.dwg
活柱卡子.dwg
活柱套.dwg
活柱套销子.dwg
立柱卡子.dwg
销轴.dwg
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支撑顶梁.dwg
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支撑式冲击破岩掘进机支撑机构设计.doc
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液压缸CAD版本图纸-13张\阀芯.dwg
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外文翻译
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液压缸CAXA版本图纸-13张

目录

前言 1
1 绪论 2
1.1 选题的目的与意义 2
1.2 国外研究现状 2
1.3 国内研究现状 2
2 支撑机构方案设计 4
2.1 类型及其特点 4
2.1.1 独立的支撑机构 4
2.1.2 机载支护装置 5
2.2 支撑机构结构方案确定 6
3 支护油缸的选择 8
3.1 核心构件结构分析 8
3.1.1 缸体 8
3.1.2 缸底 8
3.1.3 活塞杆 9
3.1.4 导向套 9
3.2 总体结构布局 9
3.3 连接方式 10
3.3.1 缸底与缸筒的连接 10
3.3.2 缸筒与导向套的连接 10
3.3.3 装配关系及配合公差 10
3.4 预算缸筒内径和缸壁厚度 10
3.4.1 理论支护强度 10
3.4.2 理论支护阻力 11
3.4.3 缸筒的计算 16
3.4.4 液压缸的壁厚δ 16
3.4.5 缸筒壁厚验算 17
3.4.6 缸筒底部厚度 18
3.4.7 缸筒头部法兰厚度 18
3.4.8 缸筒-缸盖的连接计算 19
3.5 活塞组件设计 20
3.5.1 活塞设计 21
3.5.2 活塞与活塞杆连接结构 22
3.5.3 活塞杆设计 22
3.5.4 中隔圈 24
3.5.5 活塞主要技术性能参数计算 25
3.5.6 活塞杆及连接件强度校核 28
3.5.7 活塞杆液压缸稳定性校核 29
3.6 液压缸油口和排气装置设计 37
3.6.1 液压缸油口设计 37
3.6.2 排气装置设计 39
3.7 液压缸缓冲计算及设计 40
3.7.1 缓冲装置的作用及要求 40
3.7.2 缓冲原理及缓冲装置的结构形式 40
4 支撑梁的设计 43
4.1 顶梁形式选择 43
4.2 受力分析 43
4.3 顶梁材料选择 44
4.4 确定顶梁失效形式以及计算准则 45
4.4.1 常见的失效形式 45
4.4.2 计算准则的确定 46
4.5 垫铁强度计算与校核 47
4.5.1 许用安全系数和许用应力 47
4.5.2 垫铁强度校核 48
4.6 顶梁强度计算与校核 49
4.7 顶梁疲劳强度校核 55
4.7.1 影响顶梁疲劳强度的因素 56
4.7.2 顶梁疲劳强度校核 57
5 ProE建模及有限元分析 59
5.1 ProE建模 59
5.1.1 主要特性 59
5.1.2 建立ProE模型的意义 60
5.2 有限元分析 62
5.2.1 基本简介 62
5.2.2 基本特点 62
5.2.3 步骤方法 63
5.2.4 基于ANSYS软件的静力学分析 64
6 缸体，顶梁的偏载分析 66
6.1 缸体的偏载分析 66
6.2 顶梁的偏载分析 67
7 技术经济分析 80
8 结论 81
致谢 82
参考文献 83
附录A 84
附录B 90

前言
我国是世界上厚煤层储量最大的国家之一，煤炭生产的高产高效和现代化是当今国际煤炭工业的发展方向，也是我国煤炭行业的必然选择，随着回采工作面机械化程度的提高，回采速度大大加快，巷道掘进和回采工作也必须加快。靠钻爆法掘进巷道已经满足不了要求，采用掘进机法，使破落煤岩、装载运输、喷雾灭尘等工序同步进行，是提高掘进速度的有效措施。
掘进机法掘进巷道与传统的钻爆法相比具有许多优点：
（1）速度快、成本低。用掘进机掘进巷道，可以使掘进速度提高1～2倍，效率平均提高1～2倍，进齿成本降低30％～50％。
（2）安全性好。由于不需打眼放炮，围岩不易被破坏，即有利于巷道支护，又可减少冒顶和瓦斯突出的危险，大大提高了工作面的安全性。
（3）有利于回采工作面的准备。
（4）工程量小。利用钻爆法，巷道超挖量可达20％，利用掘进机法，巷道超挖量可小到5％，从而减少了支护作业的充填量，降低成本，提高速度。
（5）改善了劳动条件，减少了工作人员。
按照工作机构切割工作面的方式，掘进机可分为部分断面巷道掘进机和全断面巷道掘进机两大类。
部分断面巷道掘进机主要用于煤和半煤岩巷道的掘进，其工作机构一般由一悬臂及安装在悬臂上的截割头所组成。工作时，机构上下左右摆动，截割头旋转完成煤岩的破碎。全断面巷道掘进机主要用于掘进岩石巷道，其工作机构沿整个工作面同时进行连续推进。全断面巷道掘进机目前在煤矿上没有广泛应用。
悬臂式巷道掘进机是一种综合掘进设备属于部分断面巷道掘进机，它集支撑、切割、行走、装运、喷雾灭尘于一体，包含多种机构，具有多重功能。悬臂式掘进机作业线主要由主机与后配套设备组成。主机把岩石切割破落下来，转运机构把破碎的岩渣转运至机器尾部卸下，由后配套转载机、运输机或梭车运走。悬臂式掘进机的凿岩臂可以上下、左右自由摆动，能切割任意形状的巷道断面，切割出的表面精确、平整，便于支护。迈步式行走机构使机器调动灵活，便于转弯、爬坡，对复杂地质条件适应性强。该机主要用于采煤准备巷道的掘进。
1 绪论
1.1 选题的目的与意义
近年来，随着我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。采煤机械化和综合机械化的发展，大大提高了工作面的开采强度，工作面的推进速度越来越快，这就要求加快掘进速度，达到采掘平衡，以保证矿井的高产稳产。掘进是采煤生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。
1.2 国外研究现状
美国、澳大利亚、英国等主要产煤国家目前广泛采用掘锚一体化技术，即通过掘锚机组实现掘锚平行作业。国外在用煤矿主要高效掘进设备的破岩能力强、适应能力好、可靠性优秀，大功率重型掘进机、连续采煤机、掘锚机组、四臂锚杆钻车以及履带式全液压钻车等几乎被国外厂商（或合资）所占领，连续采煤机基本被美国JOY公司所垄断，掘锚机组主要由奥地利奥钢联公司提供，四臂锚杆钻车由澳大利亚约翰芬蕾公司控制。其中，连续采煤机、掘锚机技术已经成熟，重型掘进设备设计制造技术精湛，加工工艺好、自动化技术先进、总体性能参数高，基础研究比较扎实，截割方式、除尘系统技术优良。
1.3 国内研究现状
我国煤炭开采以井工为主，2005年国有重点煤矿90.72％的原煤产量来自井工开采。我国煤层赋存条件复杂，呈现多样性，煤层厚度从零点几米到几十米之间变化，为了开采煤炭，需要开掘大量的煤岩巷道。2005年原国有重点煤矿掘进总进尺7464.6km，其中煤巷和半煤岩进尺约6311.4km，占84.6％。2005年原国有重点煤矿综采机械化程度为75.79％，而综掘机械化程度为25.87％（综掘进尺1931.4km），综掘的发展远远滞后于综采。目前为保证原国有重点煤矿1402个采煤工作面的正常生产接替，共配套了3986个掘进工作面（其中开拓工作面1038个），回采与掘进工作面的比例是1:3，为了实现采掘机械化的同步发展，满足当前500多个综采工作面的需要，综掘机械化程度应达到50％以上。同时，随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。
我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机。
悬臂式掘进机是集支撑、截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下岩石、煤或半煤岩巷道。现在国内的掘进机设计虽然说离国际先进的技术还有段距离，但是国内的技术水平已能基本满足国内的需求。大中型号的掘进机不断被创新。主要厂家石煤机、三一、佳木斯都以各自特点屹立国内市场。
然而，国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主，重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国处于试验阶段，但国内煤炭生产逐步朝向高产、高效、安全方向发展，煤矿技术设备正在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展，新集能源股份公司、新汶矿业集团、淮南矿业集团及平顶山煤业集团公司等企业先后引进了德国WAV300、奥地利AHM105、英国MK3型重型悬臂式掘进机。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展方向。虽然三一重装前几年推出了国内第一台EBZ200H型硬岩掘进机，但国产重型掘进机与国外先进设备的差距除总体性能参数偏低外，在基础研究方面也比较薄弱，适合我国煤矿地质条件的截割、装运及行走部载荷谱没有建立，没有完整的设计理论依据，计算机动态仿真等方面还处于空白；在元部件可靠性、控制技术、在截割方式、除尘系统等核心技术方面有较大差距。