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φ200液压支架千斤顶设计说明
一、设计依据
φ200液压支架平衡千斤顶，是与ZY6600掩护式放顶煤液压支架相配套的千斤顶，由缸体（缸筒、缸底）、活塞杆、活塞组件、缸口组件及各种密封件组成。
液压支架的千斤顶是完成支架及其各部位动作、承载的主要元件。大多属于単伸缩双作用、活塞式液压缸。按用途分，有推移千斤顶、前梁千斤顶、伸缩千斤顶、平衡千斤顶、侧推千斤顶、调架千斤顶、防倒千斤顶、防滑千斤顶、护帮千斤顶等。
根据ZY6600掩护式放顶煤液压支架的需要选用φ200平衡千斤顶。
二、确定基本工作参数
1.工作负载的计算
根据系统的工作压力，φ200千斤顶额定承载能力为：推力1005KN，拉力512KN。
2.缸筒内径
根据系统的工作压力P=31.5MPa，F=π/4PD2即可求出缸筒内径为：
D=（4F/Pπ）1/2=（4×1005×103/31.5×3.14）1/2=201.6（mm）
按MT/T94-1996规定的液压缸内径尺寸系列圆整成标准值D=200mm。
3.活塞杆直径
根据MT/T94-1996附录A立柱和千斤顶内径及活塞杆外径匹配关系：选用活塞杆直径为140mm
4.最小导向长度
H≥S/20+D/2
L—液压缸最大工作行程（mm）
D—缸筒内径（mm）
H≥510/20+200/2=125.5（mm）
三、强度和稳定性计算
1.缸筒壁厚和外径的计算
根据3.2＜D/δ=200/22.5=8.9＜16，属于中等壁厚缸筒；
缸筒材质选用调质27SiMn钢
〔σ〕=σb/5=1200/5=240(MPa)
〔σ〕—缸筒材质的许用应力
σb —缸筒材质的抗拉强度
根据δ=PD/2.3〔σ〕－P=31.5×0.2/2.3×240-31.5=12.1
根据缸筒外径De=D+2δ=200+2×12.1=224.2
圆整至无缝钢管的外径值，选用φ245
2.缸底的厚度
δ1≥DPβ/4〔σ〕=200×31.5×1.6/4×240=10.5
其中：D=200mm P=31.5MPa β=1.6 〔σ〕=240MPa
3.活塞杆强度计算
活塞杆采用调质27SiMn
活塞杆强度验算：σ=4F×10-6/πd2
其中：F=1005KN d=140mm
σ=4×1005×103×10-6／3.14×0.142=65.3MPa
〔σ〕=σs／n=425MPa
其中：σs=850 MPa n—安全系数取2 经校核：σ＜〔σ〕
4.连接零件的强度计算
1）缸筒和缸底焊缝强度计算
σ=4F×10-6/π（D2－d12）η
=4×1005×103×10-6／3.14×（0.2452－0.2042）×0.7
=99.35 MPa
其中：D=245mm d1=204mm η=0.7
〔σ〕=σb/n=520/3.5=148 MPa 其中焊条采用J502焊条，
σb=520 MPa n=3.5 经校核：σ＜〔σ〕
2)卡环连接强度的计算
卡环的剪切应力：τ=PD/4L
其中：P—最大工作压力（Pa）
D—缸筒直径（m）
L—卡环厚度（m）
τ=PD/4L=31.5×220/4×10=173.25（MPa）
对于调质40Cr钢
〔τ〕=240（MPa），经校验：τ＜〔τ〕
卡环的挤压应力：
σc=PD2/4h（D+ h）
=31.5×2202／4×9×（220＋9）
=184.9（MPa）
对于调质40Cr钢，〔σc〕=220（MPa）
经校验：σc＜〔σc〕
缸筒危险截面拉应力：σ=PD12/（D1-h）2－D2
其中：D1—缸筒外径 D—缸筒内径
σ=31.5×2452/（245-9）2－2002=120.46（MPa）
对于调质40Cr钢，〔σ〕=238（MPa）
经校验：σ＜〔σ〕
综上所述，φ200千斤顶选定的技术参数为：
φ200千斤顶主要技术特征
型号 公称承载能力 缸、活塞杆直径 高度范围（mm） 液压行程（mm） 适用范围
泵压
（MPa） 推力（KN） 拉力（KN） 缸径（mm） 活塞杆直径（mm）
Q-200/140×510 31.5 1005 512 200 140 1089.5-1599.5 510 用于特大支承能力的掩护式或支承掩护式支架
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已知千斤顶的额定载荷为19600N，初定额定压力为15Mpa。千斤顶的最低使用高度为192mm，最高使用高度为277mm。
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