8000kN立柱试验台结构设计

中国矿业大学毕业设计8000kN立柱试验台结构设计8000kNleg,posttest-bedstructuraldesign中国矿业大学毕业设计任务书学院应用技术学院专业年级机械工程及自动化学生姓名崔蕾蕾任务下达日期：2007年3月25日毕业设计日期：2007年3月25日至2007年6月15日毕业设计题目：8000kN立柱试验台结构设计8000kNleg,posttest-bedstructuraldesign毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：一、了解试验台的试验内容：二、设计立柱试验台框架及液压加载系统。三、设备主要技术参数试验长度：1600～6500mm试验缸径：Ф220（工作阻力1597kN）～Ф500mm（工作阻力8443kN）承载能力：18000KN额定加载：15000KN最大加载：17000KN加载行程：1200mm平均加载速度：200mm/min控制方式：电脑智能化控制试验台控制：液压系统控制立柱控制：乳化液系统控制装机功率：KW规范标准：欧洲标准设备重量：Kg外形尺寸LxBxH：12000×3000×2400mm×mm×mm院长签字：指导教师签字：摘要液压支架是现代煤矿综采工作面中的配套支护设备,立柱是其主要结构件。液压支架的立柱以乳化液为工作介质,在液压支架支护采煤工作面顶板，破碎顶板方面起着至关重要的作用，对液压支架的工作性能有决定性的影响。液压支架立柱的可靠性及安全性直接关系到矿井生产的正常化及煤矿工人的人身安全。随着中国煤炭工业的不断发展，国家对安全生产治理力度的加大，对矿用机电设备检测技术提出了更高的要求。立柱性能检测试验台是进行立柱产品质量检测的必要设备,是立柱质量监控的保障。本文对能够兼容欧洲标准且能够检测最大工作阻力8500kN液压支架立柱试验台的结构进行了设计，介绍了立柱性能检测的方法、试验台的系统组成、原理和特点,设计了加载系统和承载框架。主要内容：1.详细设计了液压油外加载系统以及外加载液压缸、增压缸、泵站油箱、联结罩、联轴器、承载框架。2.选取有针对性的零部件如外加载泵站、大泵组、增压缸、加载液压缸、联轴器、加载缸导向套等进行了绘图。3.承载框架部分，借助于三维软件SolidWorks2007进行设计，对框架结构进行了三维建模，并借助于SolidWorks2007的一款有限元分析工具COSMOS进行了应力分析。关键词：液压支架；立柱；液压加载；试验台；ABSTRACTThehydraulicsupportisthemoderncoalminesynthesispicksintheworkingsurfacethenecessarysupportequipment,thepostismainstructuralelement.Thepostofhydraulicsupporttakeemulsionasactuatingmedium.Inthehydraulicpressuresupportminingcoalworkingsurfaceroof,thebrokenroofaspectisplayingtheveryimportantrole,hasthedecisivetothehydraulicsupportoperatingperformanceinfluence.Thepostofhydraulicsupportreliabilityandthesecuritydirectlyrelatetheminepitproductionnormalizedandcoalminer'spersonalsafety.AlongwiththeChinacoalindustryunceasingdevelopment,andcountrytosafetyinproductiongovernmentdynamicsenlarging,setahigherrequesttothemineralproductelectromechanicaldeviceexaminationtechnology.Testbenchesareessentialequipmenttoinspectpostproductqualityandaguaranteeforqualitymonitoringofthepostofhydraulicsupport.Thisarticlealsocanexaminethebiggestworkingresistance8500kNhydraulicpressureposttestplatformtocouldthecompatibleEuropeanstandardthestructuretocarryonthedesign,introducedthecolumnperformanceexaminationmethod,thetestplatformsystemcomposition,theprincipleandthecharacteristic,havedesignedtheloadingsystemandtheloadbearingframe.Maincontent:1.Indetailhasdesignedoutsidetheloadingsystemaswellasoutsideincreasethehydrauliccylinder,theturbo-chargedcylinder,thepumpingstationfueltank,joinsthecover,theshaftcoupling,theloadbearingframe.2.Theselectionhadthepointedsparepartlikeoutsideincreasethepumpingstation,greatlytopumpthegroup,theturbo-chargedcylinder,increasethehydrauliccylinder,theshaftcoupling,theincreasecylinderguidancesetandsoonhascarriedonthecartography.3.Thedesignofloadbearingframe,withtheaidofthreedimensionalsoftwareSolidWorks2007carriesonthedesign,hascarriedonthethreedimensionalmodellingtotheportalframeconstruction,anddrewsupporttoSolidWorks2007sectionfiniteelementanalysistoolCOSMOShascarriedonthestressanalysis.Keywords:HydraulicSupport；ThePost；HydraulicLoadingSystem；TestBench；绪论0.1课题研究背景和意义液压支架的立柱以乳化液为工作介质,在液压支架支护采煤工作面顶板、破碎顶板方面起到了至关重要的作用。液压支架立柱的可靠性及安全性直接关系到矿井生产的正常化及煤矿工人的人身安全。随着中国煤炭工业的不断发展，国家对安全生产治理力度的加大，对矿用机电设备检测技术提出了更高的要求。由于我国煤炭工业的迅猛发展，大型综采配套现代化矿井逐年增加，液压支架的使用量逐年上升,并且随着技术的革新，单根立柱的缸径已经突破400mm，额定工作压力突破43Mpa,额定工作阻力达到5400kN，向大缸径、超高压、大工作阻力发展是矿用液压支架发展的大势所趋，相信在不久的将来，单根工作阻力超过8000kN的立柱便会设计制造并投产使用，到那时检修量和实验的工作量也大大增加。液压支架立柱检测设备是生产和研制高产高效液压支架的关键设备，面对迅速发展的支护技术，需要有一种能够快速、准确地检测如此大缸径、大工作阻力液压支架立柱的实验台。为此本文设计了这台能够准确检测单根额定工作阻力为8000kN液压立柱的实验台。0.2本文设计的内容本文主要设计了液压支架立柱试验台的结构，主要内容包含试验台的液压加载系统设计、加载液压缸设计、增压液压缸设计及试验台承载框架设计。本试验台的液压加载系统分别采用液压油外加载系统和乳化液内加载系统，这种液压系统结构简单,维修方便。承载框架采用钢板焊接成整体式。本文比较详细地设计了普通液压油外加载系统以及外加载液压缸、增压缸、外加载泵站油箱、联结罩、联轴器、承载框架，并选取了有针对性的零部件如外加载泵站、大泵组、联轴器、增压液压缸、加载液压缸、加载缸导向套等进行了设计并绘图。承载框架设计部分，听取导师的建议，借助于三维软件SolidWorks2007进行设计，对框架结构进行了三维建模，并借助于SolidWorks2007带的一款有限元分析工具COSMOS进行了应力分析。因有时间的限制，以上所列的个别内容不够细致。1立柱试验台总体结构方案设计1.1立柱试验台检测项目和实验方法表1－1立柱试验台检测项目和实验方法序号检验项目检验方法性能要求1空载行程立柱空载，在运动速度不大于200mm／min的工况下，全行程往复运动三次不得有滞涩、爬行和渗漏2最低启动压力（1）立柱空载无背压工况下，分别对活塞腔，和活塞杆腔逐渐升压至活柱塞全行程移动，记录各级缸的上腔和下腔的启动压力。（2）立柱活柱全缩回，中缸活塞杆腔保持供液压力，大活塞杆腔逐渐升压使中缸运动，记录当中缸中部通过大缸导向套时，大缸活塞杆腔的启动压力。活塞腔启动压力不得超过3.5MPa(不包括底阀的阻力损失)活塞杆腔启动压力不得超过7.5MPa3活塞杆腔密封性能立柱缩至最小高度对活塞杆腔加2MPa和1.1倍供液压力，闭锁密封腔稳压5分钟在同温下压力不得下降、不得渗漏4中心让压性能立柱全部外伸，将安全阀开启压力调至额定工作压力（1）用102mm/min速度，进行2次行程100mm的让压试验（2）用21mm/min速度，进行2次行程20mm的让压试验（3）多级立柱级间转换处用102mm/min速度，进行2次行程100mm的让压试验5中心过载性能（1）1.5倍额定载荷压缩外加载步骤：①用0.8倍的额定工作压力使立柱全部外伸②压力腔闭锁③用1.5倍额定工作阻力外加载1次3min，在3min内作密封试验④卸载后测量缸筒扩径残余变形内加载步骤：①用0.8倍的额定工作压力使立柱全部外伸至全长的（953）%②立柱两端固定，用1.5倍额定工作压力向压力腔加压③压力腔闭锁1次3min，在3min内作密封试验④卸载后测量缸筒扩径残余变形（2）全缩回2倍额定载荷立柱全缩回，在外部施加2倍额定工作阻力1次3min6偏心加载用0.1倍额定工作压力使立柱全伸出，闭锁压力腔，按规定偏心量外加额定工作阻力1次3min做密封检查，然后卸载至0.1倍额定工作压力测量级间过渡处的扰度。7耐久性试验（1）偏心加载将立柱伸出至全行程的1905%，偏心量按图1的一半加载循环：①加（1.15%）倍额定工作阻力，让压加载速度（10010%）mm/min，运动距离（502.5%）mm②加压完毕，以额定供液压力对活塞杆腔加压回缩（502.5%）mm③用额定工作压力的（70~80）%，是液压缸伸出至原位：循环次数大于6000次，循环完毕进行密封性能试验。2.中心加载将立柱伸出全行程的（905）%，中心加载循环：①用1.1额定倍工作阻力中心加载②卸载0.1倍的额定工作阻力，循环1500次，循环完毕进行密封性能试验。8外伸限位①用额定工作压力使活塞向内部挡块伸出，至活塞和内部挡块接触后停留3min②在额定工作压力的（805）%和（105）%之间对着内部挡块外伸100次9功能立柱在进行完以上全部试验之后，将立柱的安全阀调到额定工作压力，从全伸出开始以102mm/min的速度外加载使其全行程缩回。10全伸出2倍工1．外加载用0.8倍的额定工作压力使立柱伸出，将压力腔闭锁，外加2倍额定工作阻力压载1次3