液压支架密封圈的设计与加工.doc

1、任务书设计题目： 液压支架密封圈的设计与加工 1设计的主要任务及目标液压支架密封圈的设计与加工 任务要求: (1)设计说明书一份 (2)设计图纸六张2设计的基本要求和内容 (1)完成设计说明书一份 (2)完成设计图纸六张3主要参考文献1孙恒，陈作模. 机械原理 M.北京：高等教育出版社，20012濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，20013杨继隆，俞浙青.中国机械工程（第12卷，第7期），20014吴宗泽，罗圣国. 机械设计课程设计M.北京：高等教育出版社，19995邹慧君，机械原理课程设计手册M.北京：高等教育出版社， 19984进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1进行调查

2、研究，查阅资料，完成开题报告2014.01.152014.03.112拟定、论证液压支架密封圈设计方案2014.03.112014.04.173确定主要的技术参数，液压支架密封圈设计2014.04.172014.04.234液压支架密封圈结构设计图纸六张2014.04.232014.05.235撰写并编制说明书,打印，准备毕业答辩资料2014.05.252014.06.05液压支架密封圈的设计与加工摘要：本文通过对各种密封圈和密封结构的国内外现状进行了研究与分析，了解了密封圈的现状与发展情况，通过对液压支架工况、密封机理等情况进行了分析，发现液压支架对密封圈和密封结构的要求比较高，由于液压支架

3、在井下工作条件比较恶劣，而且煤炭灰尘较大，对支架立柱及千斤顶的密封进行保护比较困难。为了解决该情况，研制了一种材料性能好、寿命长、价格低廉和使用的一种聚氨酯密封圈和密封结构，该密封圈和密封结构结构合理，性能可靠，寿命高，能够满足液压支架立柱、千斤顶的使用要求。适合在煤矿推广使用工，具有很好的推广应用价值。关键词：液压支架,密封圈,密封结构,聚氨酯Hydraulic support ring design and processing Abstract: Based on the present situation of the various seals and seal structure

4、has been studied and analyzed to understand the current situation and development of the ring, through the hydraulic support conditions, the sealing mechanism etc. were analyzed and found hydraulic support of seals and seal structure is relatively high, due to the hydraulic support relatively poor w

5、orking conditions underground, but the larger coal dust, to stand upright and sealed for protection jack difficult. To address this situation, a material developed good performance, long life, low price and use a polyurethane seals and seal structure, the seals and sealing structure reasonable struc

6、ture, reliable performance, high life, to meet the hydraulic support column , requires the use of the jack. Suitable for use in promoting the use of coal mine workers, has a good application value. Keywords: hydraulic support,seals,seal structure,Polyurethane目 录1引 言11.1课题的背景及意义11.2液压支架立柱千斤顶密封技术的发展与现

7、状21.2.1国外概况和发展趋势21.2.2我国密封圈概况和发展趋势31.3液压支架密封圈的设计31.4液压支架密封圈的选择42密封机理及密封过程73密封可靠性83.1立柱和千斤顶密封失效分析83.2立柱和千斤顶密封工况分析93.3密封可靠性分析94密封型式、结构、沟槽尺寸及公差114.1立柱和千斤顶密封结构及密封圈的现状114.2带切口单体密封圈和密封结构124.2.1带切口单体密封圈124.2.2带切口密封圈134.2.3带锥面挡圈134.2.4密封件产品134.3复合密封圈和密封结构134.3.1一般的密封结构和复合密封圈134.3.2双伸缩立柱的中缸复合密封圈144.3.3密封圈产品1

8、54.4密封沟槽尺寸和公差155径向密封力分析216带切口密封圈的切口面密封力计算227预紧力确定237.1密封材料泊松系数、密封压力237.2密封圈的尺寸误差和密封沟槽的加工误差237.3扩径变形247.4预紧力分布248密封圈截面尺寸和外廓形状的确定258.1密封圈截面高度尺寸和宽度尺寸258.2密封圈截面外廓形状259无模加工高可靠性密封件269.1聚氨酯密封圈的要求269.2导向环的要求269.3密封圈材质和成型工艺269.4密封圈切口工艺279.5 SYJR700设备介绍279.5.1沈阳精锐整套无模具密封数控加工系统279.5.2 沈阳精锐整套无模具密封数控加工系统主要技术参数28

9、9.5.3 主要设备备件289.5.4密封加工软件29结 论31参考文献32致 谢331引 言液压支架中对密封圈要求最高的当属立柱千斤顶的密封，所以该设计主要针对液压支架立柱千斤顶密封技术。1.1课题的背景及意义液压支架是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物。采面矿压以外载的形式作用在液压支架上。在液压支架和采面围岩相互作用的力学系统中，若液压支架的各支承件合力与顶板作用在液压支架上的外载合力正好同一直线，则该液压支架对此采面围岩十分适应。我国自1973年开始大规模引进德国、英国等国家的综采设备，经历了消化、吸收和改进提高的过程，已形成了较完善的设计、制造和科研体系。液压支架是一种利用液体压力产

10、生支撑力并实现自动移设来进行顶板支护和管理的一种液压动力装置，是综合机械化采煤不可缺少的配套设备。液压支架主要用于水平面和小于等于10度的缓倾斜厚煤层沿底板一次放顶煤采全高开采的长壁综采工作面，也适用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤综采工作面1。随着我国工业的发展，机械化成为现在制造、工业、煤矿等行业的重要内容。机械化不仅从根本上改善了劳动力和安全条件，也为产量和效率的提高奠定了基础。液压支架密封圈作为机械设备的重要组成部分，它的可靠性是生产工作有效进行的可靠保证。随着高强度材料的不断涌现、现代机械加工方法的不断精密及焊接工艺的不断进步，矿用液压支架液压缸的损坏已经基本摆脱了材料性能的影响，由缸

11、体损坏引起液压缸失效的概率在逐渐降低，液压支架密封件的失效导致液压缸故障的所占的比重较大2。我国对于新型密封材料-聚氨酯的研究起步较晚，国内的密封圈生产厂家对于聚氨酯密封圈的核心技术还处于探索阶段，且液压支架生产企业一般都不生产密封圈，液压支架立柱、千斤顶中使用的液压支架密封件均来自外购。现阶段，我国绝大多数液压支架生产企业都还没有液压支架密封件入厂检验手段，只是在装配完成后，进行打压试验，达到出厂检验标准则合格，如果泄露则拆下密封件，重新装配一套新的液压支架密封圈。这种先装配后检验的方法往往造成某一批次液压支架密封件装配后出现大面积不合格的现象，不仅浪费材料，而且生产效率低下3。为此,设计一

12、种经济型、功能强、适应面广的是液压支架具有重要的意义。1.2液压支架立柱千斤顶密封技术的发展与现状液压支架立柱千斤顶密封的可靠性是综采工作面支护系统可靠性的重要因素，因此密封技术是液压支架的核心技术之一。我国自20世纪80年代初引进液压支架开始，测绘研制以鼓型（活塞密封）和蕾型（活塞杆密封）橡胶及橡胶夹布密封圈为基本密封形式的密封元件。煤科总院北京开采所开发了山型密封圈（活塞密封），并一直沿用至今。20世纪90年代末期一些单位开始研制以聚氨酯为材料的浇注型密封圈，其基本密封形式仍为鼓型、山型和蕾型4。相比液压支架其他方面的研究，密封技术一直没有收到足够的重视，没有投入足够的力量进行研究，也没有

13、制定和形成完善的行业和国家煤矿支护设备专用密封技术标准体系，甚至没有相应的技术标准、有效的产品认证和质量技术监督，缺乏试验检测手段。密封件生产企业大多为小型企业，技术力量薄弱，研发能力不足，质量不够稳定5。近年来，北京开采装备技术研究所以立柱千斤顶的设计为依托，对密封技术和密封件进行了广泛、深入的研究。编写了密封圈技术条件和密封件分类及密封沟槽两项行业标准，开发设计了两种密封结构和密封圈，推动了行业的技术发展。1.2.1国外概况和发展趋势最近几年来，德国、法国、波兰、英国对支架立柱密封件在材质方面的研究有了突破性的进展，传统的密封机理和密封材料已逐步淘汰，聚氨酯密封已成为新型的新三代密封产品，

14、其密封件的使用寿命是国内现有产品使用寿命的4.5倍以上部分国外密封件样品及其性能指标见表1。表1国外密封件样品及其结构性能国别德国“雅达”德国“洪格尔”法国波兰“票马”密封件材质聚氨酯聚氨酯聚氨酯聚氨酯密封件结构软硬复合单一胶种复合、单一软硬复合颜色绿白二色红色灰色绿蓝二色硬度HD92.80858592.80寿命/a55551.2.2我国密封圈概况和发展趋势我国从70年代研究国外产品并生产液压支架密封圈以来，一直使用丁腈夹布胶鼓、类型密封圈，使用寿命短，夹布层易损坏，根据在大同、西山、开滦等矿务局的调查结果得知，上述密封件使用年限为1.5-2年左右，一般使用300天后，密封件夹布层均有裂纹、毛边、撕裂等缺陷。鼓形密封圈主要损坏形式为夹布胶与软胶结合部开裂，磨损严重。因此，研究和开发我国自己的聚氨酯新型密封件，解决我国支架立柱寿命偏低和局部漏液现象，提高立柱的使用寿命与可靠性是急需解决的问题6。1.3液压支架密封圈的设计 液压支架密封圈的设计一般须确定以下几点：(1)径向密封力的计算(2)带切口密封圈的切口面密封力计算(3)预紧力确定（预紧力选择的是否恰当，直接影响密封的可靠性、运行阻 力及使用寿命） 密封材料泊松系数、密封压力 密封圈的尺寸误差和密封沟槽的加工误差 扩径变形 预紧力分布 (4)密封圈截面尺寸和外廓形状的