立柱试验台结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 X X 大 学 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号 ： 学 院： 专 业： 设计题目： 8000柱试验台结构设计 专 题： 指导教师： 职 称： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20* 年 6 月 徐州 任务书 学院 专业年级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 : 20*年 1 月 11 日 毕业设计日期 : 20*年 3 月 25 日至 20* 年 6 月 20 日 毕业设计题目： 8000柱试验台结构设计 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 熟悉 1804 2 欧洲标准 中 立柱、千斤顶技术条件 部分的内容 和我国 立 柱试验相关 标准，总结立柱的检验项目和检验方法，据其设计一台 立柱 性能试验台的结构 ，要求 该试验台 能够 完成 工作阻力不低于 8000立柱 的检验 。 重点 设计试验台外加载系统与承载框架 ， 关键部 分 详细计算。 绘制 外加载 系统 、承载框架 总装图 ， 选取代表性的部件和零件绘图，总 图量 折合 后 不少于 3 张 0 图 纸 。 承载框架部分，用 007 进行 三维 建模，用有限元分析工具进行应力分析。 按照中国矿业大学本科生毕业设计撰写规范整理 计算说明书 ，总字数 不少于 35000 字 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 院长签字： 指导教师签字： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 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。 立柱 工作 的可靠性直接关系到矿井生产的正常化 和 工人的 生命 安全。 随着 我 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 的 检测技术提出了更高的要求。立柱 性 能检 测 试验台 是进行 立柱质量检测的必要设备 ,是 立柱 质量监控的保障。 本文设计的立柱试验台能够 兼容欧洲标准 和国家标准， 能够 检测 单根 工作阻力 达 8500 立柱 的性能 。 本 文 介绍了 立柱 性能 检测的方法、 试验台的组成、原理 ， 设计了加载系统和承载框架 。 本 设计的 主要内容： 1. 详细 设计了外加载系统 、 加载液压缸、增压缸、油箱、联结罩、联轴器、承载框架 。 2. 选取外加载泵站、大泵组、增压缸、加载液压缸、联轴器、加载缸导向套等 零部件 进行了绘图。 3. 承载框架部分， 用 007 进行 建模 ，并借助于 007 的一款有限元分析工具 行了应力分析。 关键词： 液压支架 立柱；液压加载 系统 ； 试验台 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n is is of of s to in a to is of is of of of 500of of 1. in 2. of so on on 3. of 007 on 007 on of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 立柱试验台总体结构方案设计 . 1 题研究背景和意义 1 柱试验台检测项目和实验方法 1 定试验台总体结构方案 3 2 外加载液压系统设计 . 5 压技术简介 5 压系统概述 5 压传动的优点 6 压技术的缺点 7 压加载系统工况分析及设计要求 7 压加载系统方案设计 8 择液压动力源 8 择执行元件 8 定控制方 式 8 压回路设计 9 定液压油类型 11 统压力、流量的调定和测量 12 定外加载系统原理图 12 载液压缸主要参数计算 14 选液压缸工作压力 14 定液压缸的主要结构尺寸 14 算最小稳定速度 15 塞杆稳定性验算 16 算系统压力 17 算加载缸各工况压力 18 定系统供油压力 18 算系统各工况的流量 18 压泵的参数计算与 型号选择 19 算液压泵的最大工作压力 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 定液压泵的输出流量 20 择液压泵 21 液压泵匹配的原动机的选择 24 算液压泵各工况的输出功率 24 择电动机型号 25 压元件的选择 26 压阀类元件的选择 26 滤器的选择 27 能器的选择 28 压油管的选择 30 压油箱容积的计算 34 加载液压系统的验算 34 统的压力损失验算 35 统的发热温升验算 37 箱的设计 38 箱设计要点 39 定油箱的外形尺寸 40 箱的结构设计 42 站结构布置设计 42 压泵站结构设计的注意事项 42 择液压泵站安装方式 43 动机与液压泵的联接方式 43 压泵站布置方案 44 3 外加载液压缸设计 . 45 压缸的类型及其特点 45 压缸主要结构尺寸和 性能参数 46 压缸缸筒和缸盖的计算 46 筒和缸盖的结构形式 46 定缸筒的壁厚 48 定液压缸的外径 48 筒壁厚的验算 48 盖厚度的计算 50 体长度的确定 51 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 塞的最小导向长度 H 的确定 52 向套尺寸配置 52 向套受力分析 52 向套尺寸与加工要求 54 压缸油口直径的计算 55 塞杆组件的尺寸计算 56 塞杆组件的组成与材 料 56 塞尺寸计算及连接方式选择 56 载缸密封圈的选择 59 封装置类型选择 59 封圈材料的选择 64 压缸设计注意的问题 64 4 增压液压缸设计 . 66 压液压缸工作原理 66 压回路 66 压液压缸结构 67 压缸主要结构尺寸计算和性能参数确定 68 知增压缸参数 68 定增压缸的主要结构尺寸 68 定液压缸的増压行程 69 压缸大缸 筒的计算 70 缸筒和两缸盖的结构形式 70 定大缸筒的壁厚 70 定增压缸大缸筒的外径 71 缸筒壁厚的验算 71 压缸小缸筒的计算 73 缸筒和两缸盖的结构形式 73 定小缸筒的壁厚 74 定小钢筒的外径 75 缸筒壁厚的验算 75 体长度的确定 76 塞的最小导向长度 H 的确定 77 5 试验台承载框架结构设计 . 78 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 架设计的准则和要求 78 架设计的准则 78 架设计的一般要求 78 架设计的传统步骤 79 载框架的结构选型与三维建模 79 择机架形式与钢板材料 79 维设计应用的趋势 80 择三维设计软件的关键考虑因素 81 功能 81 载框架的有限元分析 82 6 结 论 . 89 参考文献 . 90 附 录 . 92 附录 内加载系统原理图与选型 92 附录 框架单侧承载梁应力分布图 94 附录 框架单侧承载梁位移分 布图 95 附录 新版本 2007 概述 96 附录 007 简介 99 致 谢 . 102 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 立柱试验台总体结构方案设计 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400定工作压力突破 43定工作阻力达到 5400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 8000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 8000压立柱的实验台。 柱试验台检测项目和实验方法 表 柱试验台检测项目和实验方法 序号 检验项目 检验方法 1 空载行程 立柱空载，在运动速度不大于 200工况下，全行程往复运动三次 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 活塞杆腔密封性能 立柱缩至最小高度对活塞杆腔加 2 供液压力，闭锁密封腔稳压 5 分钟 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/度，进行 2 次行程 100让压试验 （ 2）用 2 1mm/度，进行 2 次行程 20让压试验 （ 3）多级立柱级间转换处用 10 2mm/度，进行 2 次行程100让压试验 5 中心过载性能 （ 1） 额定载荷压缩 1） 外加载步骤： 用 的额定工作压力使立柱全部外伸 压力腔闭锁 用 额定工作阻力外加载 1 次 3 3作密封试验 卸载后测量缸筒扩径残余变形 2） 内加载步骤： 用 的额定工作压力使立柱全部外伸至全长（ 95 3） % 立柱两端固定，用 额定工作压力向压力腔加压 压力腔闭锁 1 次 3 3作密封试验 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 3 偏心加载 用 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 3密封检查，然后卸载至 7 耐久性试验 （ 1）偏心加载 将立柱伸出至全行程的 90 5%，偏心量按 规定 的一半加载循环： 加（ 5%）倍额定工作阻力，让压加载速度（ 100 10%）mm/动距离（ 50 加压完毕，以额定供液压力对活塞杆腔加压回缩（ 50 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 用额定工作压力的（ 7080） %，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： 用 定倍工作阻力中心加载 卸载 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 3 2） 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/速度外加载使其全行程缩回。 10 全伸出 2倍工作载荷 （ 1） 外加载 用 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 3作密封试验 （ 2） 内加载 用 的额定工作压力使立柱伸出至全长的（ 95 3） %，将其两端固定，向压力腔加 2 倍的额定工作压力，然后压力腔闭锁 1 次 3 3作密封试验 定试验台总体结 构方案 分析以上标准和试验方法，测试立柱的试验台主要由：承载机构、加载机构、压力检测机构、电气控制部分组成。 本试验台的 加载系统和试验台承载框架是这次毕业设计的主要内容，下面从这两方面入手，确定方案。 加载方式有很多种，例如有机械加载、电加载、液压加载等方式。液压加载系统与其他加载方式相比较具有简单易行，可以实现无级变速连续加载，所需元件数量少，能远距离控制，运动件的惯性小，能够频繁换向，传动工作平稳等优点，所以本试验台加载系统选用液压系统。液压加载系统分别选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。按照设计要求主要设计试验台的外加载泵站、加载液压缸、增压液压缸、泵站油箱、联结罩、联轴器、增压缸、 活塞杆、加载缸导向套等关键零买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 部件。 承载部分采用钢板焊接成整体框架式。两侧承载梁的截面积及钢板的厚度设计校核时最终确定。设计承载框架，按照导师的建议，借助三维软件007 进行设计，对框架进行三维建模，用 007 带的有限元分析工具 行应力分析。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 外加载 液压 系统设计 压技术简介 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力 能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件 (缸或马达 )把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。 压系统概述 液压传动和气压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平 的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 1795 年英国约瑟夫 布拉曼 (749 1814)，在伦敦用水作为工作介质 ,以水压机的形式将其应用于工业上 ,诞生了世界上第一台水压机。 1905 年将工作介质水改为油 ,又进一步得到改善。 第一次世界大战 (1914 1918)后液压传动广泛应用 ,特别是 1920 年以后 ,发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间 ,才开始进入正规的工业生产阶段。 1925 年维克斯 (明了压力平衡式叶片泵 ,为近代液压元件 工业或液压传动 的逐步建立奠定了基础。 20 世纪初康斯坦丁尼斯克 (G能量波动传递所进行的理论及实际研究 ;1910年对液力传动 (液力联轴节、液力变矩器等 )方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 第二次世界大战 (1941 1945)期间 ,在美国机床中有 30%应用了液压传动。应该指出 ,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动 ,1956 年成立了 “液压工业会 ”。近 20 30 年间，日本液压传动发展之快，届世界领先地位 。 液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等国；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 液压 传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 一个完整的液压系统是由各种不同功能的基本回路构成，去完成执行机构的工作要求。 液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成 ： (1)动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。 (2)执行元件（油缸 、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 (3)控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。 它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 (4)辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，它们同样十分重要。 (5)工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。 压传动的优点 液压传动之 所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点： （ 1） 由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。 （ 2） 液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的 12% 13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的 十分之一，液压泵和液压马达可小至 ,发电机和电动机则约为 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 3） 可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达 1 2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。 （ 4） 传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。 （ 5） 液压装置易于实现过载保护 借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。 （ 6） 液压传动容易实现自动化 借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制 结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。 （ 7） 液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 压技术的缺点 （ 1） 使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； （ 2） 对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （ 3） 液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （ 4） 用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患； （ 5） 传动效率低。 压加载系统工况分析及设计要求 仔细理解欧洲标准中规定的立柱试验的过程，可得到加载液压缸的设 计要求。 （ 1）加载系统加载力要求 理论上可以计算出加载系统所需产生的最大推力，即该系统的最大加载力： 8 8 68 4 4 322 m a x 根据设计要求，该系统的最大加载力取 F=170