1、伸缩式两级液压缸设计筒述张福昌王龙(安徽山河矿业装备股份有限公司，安徽淮北235000)科技前沿脯要】互柱是液压支架支撑和承栽的主要部件，也是液压缸的一种。本文结合煤矿地下的使用工况，液压支架的工作特点，以及其他伸缩立柱装置的优钝占的同时，认为双伸缩式立柱具有工作较平稳、工作压力大、性能可靠等优点。根据要求，对双伸缩式壶柱进行结构设计。主要介绍立柱工况分析=受参数确定。鹾键词液压支架；双伸缩式立柱；结构设计为了提高煤矿生产自动化并提高生产在支柱上增加液压缸为此缸提供了新的出路。支架上使用的液压缸也发展延伸了许多种类型，轻载，重载。单缸单作用，单缸双作用，多缸单作用，多缸双作用。这里主要设计双作
2、用伸缩液压缸。本型立柱主要用于薄煤层和大采高支架上。立柱是支架实现支撑和承载的主要部件，他直接影响支架的工作性能。立柱一般由活塞，活塞杆，缸体三部分组成。由于支架工作时，立柱承载大，而降柱力较小，故活塞杆直径均较大，常采用空心结构，以保证足够的刚度活塞一般用Y型密封圈，铜环导向，缸体底部焊接。缸体与缸盖之间用钢丝，螺纹或卡环连接。为了防止外部煤层等脏物进入缸体，在导向套上要装防尘圈。1设计简述双伸缩式立柱是一种推力液压缸。液压缸是液压系统中的执行元件，是液压系统中的核心部件，不同类型的液压缸组成零部件也不同，但其大致由缸体、活塞、活塞杆、缸底、缓冲装置、排气装置、支承座以及导向、密封、防尘装置
3、等组成。根据设计的液压缸的使用要求不同可选择设计各零部件。11支架的承载过程支架的承载过程是指支架与顶板之间相互力学作用的过程，包括初撑，承载增阻和恒阳三个阶段。111初撵阶段在升架过程中，当支架的顶板接触项梁，直到立柱下腔的液体压力逐渐上升到泵站工作压力时，停止供液，液控单向阀立即关闭，这一翰髟淋为支架的初撑阶段，此时支架对顶板的支撑力为初撑力支撑式支架的初撑力为：pc 2 jD：p6月103式中蜮架立柱的缸径，mR一泵站的工作压力，MPa，r_-支架立柱的数量。由上式可知，支架初撑力的大小取决于泵站的工作压力，立柱的缸径和立柱的数量，合理的初撑力是防止直接顶过早的因下沉而离层，减缓顶板下沉
4、速度，增加其稳定性和保证安全生产的关键。一般采用提高泵站工作压力的方法来提高初撑力，以免缸径过大。112承载增阳阶段支架初撑结后，随着顶板的下沉，立柱下腔的液体压力逐渐升高，支架对顶板的支撑力也随之增大，呈现增阻状态，这一过程为支架的承载增阻阶段。113恒阻阶段随着顶板压力的进一步增加，立柱下腔的液体压力越来越高，当升高到安全阀的调定压力时，安全阀打开溢流，立柱下降，液体压力随之降低。当降到安全阀的调定压力时，安全阀关闭。随着顶板的继续下沉，安全阀重复这过程，又由于安全阀的作用，支架的支撑力维护在某恒定数值上，这是支架的恒阻阶段，此时，支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力
5、决定的，支撑式支架的工作石 1阻力为：P2i见”。lu。式中只-支架妄全阀的调定压力，MPa其它意义同前。12立柱负栽分析瑗确定工作阻力为：P=4000KN。立柱(液压缸)负载主要包括：初撑力、摩擦阻力、惯性阳力、重力、密封阻力和背压阻力等。1)初撑力的大小是相对于工作阻力而言，并与顶板的性质有关。较大的初撑力可以使支架较快达到工作阻力，防止顶板过早的离层，增加顶板的稳定性。对于不稳定和中等稳定顶板，为了维护拥道匕方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作阻力的800o：对于稳定顶板，初撑力不宣过大，一般不低于工作阻力的60，对于周期来压强烈的顶板，为了避免大面积垮落对工作面的动载威胁，应取较高的初
6、撑力。本设计选支撑掩护式支架，综合考虑取其初撑力为工作阻力的60。所以，初定初撑力：Pc=4000x6000=2400 KN2)摩擦阻力：由于液压缸的摩擦阻力相对于初撑力很小，故可忽略不讹3)惯性阻力、重力：液压缸垂直布置，但其较重的一级缸及缸头安装在支架底座上面，且其工作时运动量很小，不属于快速往复运动型，故惯性阳力、重力可不以考虑。4)密封阻力和背压阻力：将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，取液压缸的胡械效率为O_90背压阻力是液压缸回油路上的阻力，初算时可不考虑，其数值在系统确定后才能定下来。13初步确定液压缸参数1)二级缸的内径和壁厚。根据受力知道，只要满足二级缸受力，则一级缸定能满
7、足，于是由： n 2三D川M103式中：D-支架立柱的缸径，mR泵站的工作压力，MPa支架立柱的数量。只撑力得：D2=41，锄lo_I=42400(314X3154x1000)D=1 5 57mm根据缸筒内径系列(GBT234893)，选二级缸内径Dz=I 60mm壁厚师十算：占尸眦D23【盯，卜3只。式中：卜壁厚Pr丽最高允许压力。Pr。15只工1乍压力) 峪1酐I-15X315=4725MPa【叩卜许用应力。咖】=即nr广安全系数，通常取15-25，根据液压缸的重要程度和工作压力等因素选取，工作压力大n可选取小一些。则取n=2，口p缸筒材料的屈服强度，此取45号钢，昂=700MPa唧】=叩
8、n=70072=350 MPa (下转第17页)丽赢面而15万方数据利用率，应尽量避免f氏速率业务单独占用个光波长通道。一种经济有效方法是将多个低速率客户信号复用一个波长信道中，该技术被称为子速率(或子波长)复用，从而实现了“每个波长多种业务”。这种“子速率复用器”降低了城域WDM系统的应用门槛，可以直接容纳低速率的信号，给组网带来了灵活性。WDM环网解决了两个重要问题：光纤短缺和多业务的透明传输。成本是限制其应用的重要因素。目前它主要用来保护那些SDH还无法保护的业务，如ESCON、FIBER、CHANNEL等。3我市采用MSTP的考虑采用多业务传送平台(MSTP)考虑是对传统的SDH设备进
9、行改造，在SDH帧格式中提供不同颗粒的多种业务、多种协议的接入、汇聚、和传输能力，是目前城域f书羞网最主要的实现方法之一。1)现阶段大量用户的需求还是固定带宽专线，主要是2Mbiqs、1 0100Mbits、34Mbits、155Mbits。对于专线业务，可以划分为固定带宽业务和可变带宽业务。对于固定带宽业务，MSTP设备从SDH那里集成了优秀的承载、调度能力：对于可变带宽业务，可以直接在MSTP设备上提供端到端透明传输通道，充分保证服务质量，可以充分利用MSTP的二层交换和统计复用功能共享带宽，节约成本，同时使用其中的VLAN划分功能隔离数据，用不同的业务质量等级(CoS)来保障重点用户的服
10、务质量。2)在城域汇聚层，采用MSTP组网，可以实现IP路由设备10M门00M门OOoMPOS和2MFR业务的汇聚或直接接入，支持业务汇聚调度，综合承载，具有良好的生存性。根据不同的网络容量需求，可以选择不同速率等级的MSTP设备。3)MSTP能够支持VC一3vC一4VC一1 2各种等级的交叉连接和连续级联或虚级联处理：提供丰富的多业务(PDHSDH、ATM、以太科技前沿网IP、图象业务等)接口，可以通过更换接口模块，灵活适应业务的发展变化：具有以太网和ATM业务的透明传输和二层交换能力，传输链路带宽可配置，支持VLAN、流量控制、业务和端口的汇聚或统计复用功能，具备多种完善的保护机制：具有灵
11、活的组网WrY；可实现统一智能的网络管理：具有良好的兼容性和互操作性。4)MSTP技术仍在不断的发展之中，今后的发展将进智能化服务发展阶段，引入自动交换光网络(ASON)功能，利用独立的ASON控制平面来实施自动连接管理，快速响应业务的需求，提供业务的自动配置、网络拓扑的自动发现、带宽动态分配等更为智能化的策略，大大增强MSTP自身的灵活有效支持数据业务的能力。我市属于中，J、城市，其骨干层和汇聚层可以合并，用1 0G传输设备做骨干层(或称为汇聚层)其能够提供丰富的、高密度的群路和支路接口，具有强大、灵活的交叉连接功能和多业务接入能力。用1 55M622M25G环网做接层。在未来十年内，数据业
12、务量将真正超过话音业务量，尤其是以lP为代表的数据业务将逐步取代原有的许多经营模式，构筑成新的彼此联系的桥梁；电子商务：随着可视电视会议、ERP和B2B的全面应用，商家必然会寻找有效的传输带宽资源满足业务的需求：其他业务：VPN、VAsT业务、电路波长出租、带宽批藐也将成为数据业务的发展方向。电信网络的数据业务量将可能大大超i揣业务量，网络的业务结构将发生根本性的变化，传输网承载的业务将向以数据业务为中心的方向融合。根据调查市内租用1 ooOM、100M、10M用户的人已达到1000来户，2G、3G基站业务也采用GE汇聚，未来宽带数据已成为趋势。总之，市内网侧重丰富多样的业务类型接口。基于SD
13、H设备的MSTP的传输方式是适合中小城域传输的技术，解决今后日益增长的宽带数据业务的需要。(上接第15页)万，kD23【仃，卜3j_472516035034725)=”377mm取20mm则二级缸外径为1 60+2 x 20=200mm验算：根据液压缸基本计算公式D=v|才4。“120。+d 2=1|4x480 FO12z：Q15756m式中F理论帷力，F=-Fo xr田o7(效率)=0507，取Q6。伽负载率取Q8。R活塞杆匕实际受力，按最大受力记，取1000KNF=1000X06X08=480KNP工作压力=315MPa活塞杆直径符合要求。2)一级缸内径和壁厚。留20mm作为=级缸与一级缸
14、内壁距离，则一级缸内径D，=200+20 x 2=240mm壁厚艿气。D23【盯。卜3圪。、；=4725 x 22(3(23 x 3503 x 4725)=1562mm圆整取20mm依据缸筒外径系列，一级缸外径为240+2x20=280mm3)初步确定活塞杆尺寸。一级活塞即二级缸外璧，不用再确定，二级缸内壁为160mm，因此根据依据活塞杆外径系列，得二级活塞杆外径为1 20mm，空，0杆，内径为80mm。2结语这种立柱由于下活柱先伸先缩，上活柱后伸后缩。在煤层变化不大时，上活柱的伸出长度是不变的。因此上活柱相当于立柱的液压加长杆。由于上活柱的长度可以自由调节，比单伸缩立柱调节机械加长杆方便的多
15、，所以目前应用的越来越多。望本文的简述对读者有所帮助。作者简介：张福昌，1984年生，工程师，2007年毕业于辽宁x-,l星技术大学，机械工程及自动化专业，2007720106在IMM国际煤机集团佳术新煤矿机械有限公司设计研究院工作；20106至今在安徽山河矿业装备股份有限公司从事掘进机产品开发。睁考文朗【1】稃罾【j|矿山柳触,-h围矿业大学出版社，2000f212许贤良王传礼液压传动国酾工业出版社20f)613】王运敏，中国采矿没备手册。私学出版社，200714】成大先机域设计手册(第四版第二三卷)北京：化学工业出版社,2002【5l徐龋机械设计手册(第四、五卷)北京I初敲工业出版社，19
16、91丽而鬲而17万方数据伸缩式两级液压缸设计简述作者： 张福昌， 王龙作者单位： 安徽山河矿业装备股份有限公司,安徽淮北,235000刊名： 科技风英文刊名： TECHNOLOGY WIND年，卷(期)： 2011(12)参考文献(5条)1.徐灏 机械设计手册 19912.成大先 机械设计手册 20023.王运敏 中国采矿设备手册 20074.许贤良;王传礼 液压传动 20065.程居山 矿山机械 2000本文读者也读过(5条)1. 李静明.邓海顺.LI Jing-ming.DENG Hai-shun 液压缸结构及设计期刊论文-煤矿机械2009,30(9)2. 胡国良.罗智中 三级同步液压缸设计及建模仿真研究期刊论文-起重运输机械2009(7)3. 李喜顺.王晓华.焦建平.LI Xi-shun.WANG Xiao-hua.JIAO Jian-ping 某伺服液压缸的设计期刊论文-液压与气动2011(4)4. 曲海龙.董丽华.Qu Hailong.Dong Lihua 水压试验机主液压缸设计期刊论文-一重技术2010(3)5. 奚永新.徐兵.傅新.杨华勇 三级同步液压缸设计与仿真研究期刊论文-液压与气动2004(7)本文链接：http:/
