毕业论文终稿-支撑掩护式液压支架的设计（送全套CAD图纸 答辩通过）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763支撑掩护式液压支架中文摘要采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。液压支架主要包括以下几个基本部分组成顶梁，掩护梁和四连杆机构，侧护板，底座，立柱，千斤顶。设计要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。在支撑掩护式液压支架的设计过程中，四连杆机构和底座结构件的设计是重点。本论文介绍了液压支架的结构，类型，工作原理，特点，目的及要求，对支撑掩护式液压支架作了详尽的分析和介绍，讲述了这种支架的方案和用途。另外，对液压支架的结构性能、受力状况和如何选型等进行了分析，同时介绍了液压支架的使用、维修和故障排除等问题。关键词液压支架支护四连杆机构底座下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763ABSTRACTHYDRAULICSUPPORTTHECOMPREHENSIVEMECHANIZATIONOFCOALMININGISASTRATEGICMEASURETOTHEACCELERATIONCOALINDUSTRIALDEVELOPMENTOFOURCOUNTRY,RAISELABORPRODUCTIVITYSUBSTANTIALLY,REALIZETHEMODERNOFCOALINDUSTRYSYNTHESIZEMECHANIZATIONNOTONLYOUTPUTBIG,EFFICIENCYHASLOWCOSTHIGHANDCANALLEVIATEHEAVYPHYSICALLABORANDIMPROVEMENTSCHOOLWORKENVIRONMENT,ISTHETECHNOLOGYOFCOALINDUSTRYDEVELOPDIRECTIONHYDRAULICSUPPORTISTHEONEOFCOMPREHENSIVEMOSTIMPORTANTEQUIPMENTINTHEMECHANIZATIONMETHODOFCOALMININGHYDRAULICSUPPORTMAJORFROMSOMEFOLLOWINGBASICALLYPARTIALCOMPOSITIONSTOPBEAM,SCREENSBEAMAND4LINKAGEMECHANISMS,SIDEFENDER,BASE,PROPDESIGNTOFOLLOWPROTECTPERFORMANCEGOOD,STRENGTHISSPEEDHIGH,MOVERAPID,SAFELYRELIABLEETCPRINCIPLEINTHEDESIGNCOURSETHATTHETYPEOFSUPPORTSCOVERTYPE,THEDESIGNOF4LINKAGEMECHANISM，BASE，STRUCTURALMEMBERISKEYTHISPAPERHASINTRODUCEDREQUIREMENT,TYPE,WORKINGPRINCIPLE,CHARACTERISTIC,PURPOSEANDTHESTRUCTUREOFHYDRAULICSUPPORT,FORSCREENINGTYPEHYDRAULICPRESSURESUPPORTHAVEMADEDETAILEDANALYSISANDINTRODUCTION,HAVENARRATEDUSEANDTHESCHEMEOFTHISKINDOFSUPPORTFURTHERMORE,THESTRUCTUREOFHYDRAULICSTRUCTURESPERFORMANCE,THEPOWERSITUATIONANDHOWTOCHOOSEMODELSAREANALYSED,ATTHESAMETIMEITINTRODUCESTHEUSEOFHYDRAULICSUPPORT,MAINTENANCEANDFAULTRESOLUTIONANDOTHERISSUESKEYWORDSHYDRAULICSUPPORTSHORING4LINKAGEMECHANISMSBASE下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763前言本次毕业设计是我们大学四年的最后一次设计，同时也是对大学生四年来所学的知识系统总结和综合应用。现在我们已经进入大学学习的最后阶段，毕业设计作为本科学习最重要的组成部分之一，它能提高我们发现、分析、解决问题的能力，综合检验和巩固我们所学知识，同时又是对我们大学四年所学知识的全面复习，更是向我们以后即将从事的专业性工作的正常过渡。我们可以紧紧抓住这个机会认真学习并搞好毕业设计，众所周知，它对我们即将走上工作岗位或者更进一步深造有非常重要的意义。它将把我们过去的理论学习引向一个更高、更深的层次，也就是参加工作，可以说我们在做一次过渡性的尝试。我的毕业设计是关于支撑掩护式液压支架的设计。液压支架是综合机械化采煤的关键设备，对于提高采煤效率，降低成本，改善作业环境，减少笨重的体力劳动具有举足轻重的作用。其中，支撑掩护式液压支架是日本在引进英国垛式支架和苏联掩护式支架的基础上，结合我国特点于1968年首先研制成功的。它保留了垛式支架支撑力大，切顶性能好，工作空间宽敞的优点，采用双排立柱支撑顶梁（或顶梁于掩护梁）的结构；同时吸收了掩护式支架防护性能好，结构稳定的长处，采用坚固的掩护梁以及侧护板将支架于老塘完全隔开，并用双纽线连杆机构联结掩护梁和支架底座。因此，加深支撑掩护式液压支架的设计和研究具有深远的意义。整个毕业设计已接近尾声，我们所忙碌的成果即将接受检验。我相信，有耕耘，定有收获；有付出，定会有回报。四年的时间如流水般匆匆流过，在这四年里，老师们用汗水和心血滋润我干枯的心田，用知识的乳汁将我哺育，在我即将离开母校的时候，我向我最尊敬的老师们表达我最真诚的谢意，谢谢你们四年来对我们的亲切关怀。在今后的日子里，我将努力奋斗，把您在学校里传授给我们的知识运用到实际工作中去，为我国的机械行业做出我们应有的贡献。最后，感谢各位评阅老师在百忙之中评阅本文。由于时间仓促，本人水平有限，难免有错误和不足之处，敬请各位老师指正与赐教。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763一、绪论液压支架作为煤矿长壁综采工作面的关键设备，近年来得了迅速地发展，它与综采系统中的“三机”（刮板输送机、转载机、带式输送机）配合使用，是煤矿开采技术现代化的重要标志。液压支架是综采工作面主要设备之一，近10年来主要的发展趋势是向两柱掩护式和四柱支撑掩护式架型发展，架型结构进一步完善，设计方法更先进，参数向高工作阻力、大中心距175M、2M发展，结构件材料越来越多地采用高强度钢材，支架的寿命和可靠性大大提高。在综合机械化采煤过程中，液压支架担当着极其重要的角色，其主要功能不仅用于支撑管理顶板，隔离采空区，维护采煤作业空间，并能自行前移，推进采煤工作面输送机和采煤机。因此，液压支架的性能和可靠性是决定综采成败的关键因素之一。另外，合理的选用采煤设备并结合先进的采煤工艺，可解决采煤工作面的采煤支护运输等生产环节之间的矛盾，可有效地提高工效增加成本减少损耗保护生产人员和设备的安全，以及减轻笨重的体力劳动，可为煤矿获得很高的经济效益。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976311液压支架的工作原理液压支架是由乳化液泵站提供高压乳化液（这里采用水包油型乳化液）作为动力，由液压操作系统，控制系统，液压油缸和金属构件组成。来自泵站的高压乳化液，经主进液管送到工作面，并与每架支架的进液截止阀相连导入支架，再经过组合操纵阀配液到各液压缸，以完成支架所需的各项动作。从支架回流的低压乳化液通过组合操纵阀与回液截止阀由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循环使用。支架的承载原理是液压支架支撑在综采工作面的顶底板之间支撑顶板。顶板压力作用在顶梁上，并通过顶梁和底座间立柱将压力传递底板。为保证支架结构件的强度及撑在支架顶安全，在立柱的下腔装有安全阀。当顶板压力超过立柱安全阀限定压力时，安全阀开启释放出立柱中的液体进行让压，当顶板压力下降到立柱工作阻力时，安全阀关闭进行保压承载。12液压支架的工作过程液压支架对顶的作用过程主要取决于流体静力学原理工作的立柱工作过程。现以图11所示的典型立柱控制系统来说明支架的工作过程。支架操作的基本功作过程为急增阻阶段，缓增阻阶段，恒阻阶段，无作用阶段四个阶段。图立柱控制系统立柱；安全阀；液控单向阀；操纵阀；P高压管路；O回液管（1）泵压撑顶，支架对顶板急增阻阶段操纵阀手把置于A位，从泵站来的压力液经高压管路P，打开液控单向阀3进入下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763立柱下腔，立柱上腔与回液管O连通，因而活柱伸出使支架升起接顶，对顶板产生支撑力。支架接顶后，泵压使下腔内的液体压强迅速上升，支架对顶顶板支撑力急剧增加。这就是支架对顶板的急增阻阶段。（2）闭锁承载，支架对顶板缓增阻阶段操纵阀手把放回零位后，立柱下腔内的压力液被液控单向阀闭锁，不能流出，从而使支架保持对顶板的支撑状态。随着顶板逐渐下沉，立柱下腔内的液体受到进一步压缩，压强逐渐增高，使直接对顶板产生更大的支撑力，力图阻止或延缓顶板下沉，一般情况下，顶板下沉比较缓慢，支架对顶板的支撑力增长也就相应缓慢，所以这个阶段被称为支架对顶板缓增阻阶段。（3）溢流承载，支架对顶恒阻阶段顶板继续下沉，立柱下腔内的压强继续升高，当达到立柱安全阀的调定值时，安全阀便开启溢流，使立柱下腔内的压强保持定植，从而支架对顶板的支撑力不变，即支架处于对顶板恒阻阶段。（4）解锁降柱，支架与顶板无作用阶段采煤机截煤后，欲将支架移到新的位置，首先把操纵阀手把置于B让从泵站来的压力液进入立柱上腔，同时作用于液控单向阀的顶杆活塞，迫使液控单向阀开启，解除对立柱下腔液体的闭锁，允许其回到回液管。这时，活柱缩回，支架降落离开顶板，支架对顶板无压力。在这一阶段如要保证顶梁平行下降需协调操纵平衡千斤顶操纵阀。需要说明，目前为了防止破碎顶板漏顶，掩护式和支撑掩护式支架可以采用擦顶带移架方式，即支架顶梁实际并不脱离顶板，在移架过程中仍保持约每柱五吨左右的支撑力。因而，对于擦顶带压移架方式，此阶段应是解锁卸载，支架对顶板仍有轻微作用力。13支架组成液压支架主要由金属结构件、油缸和液压控制元件三大部分组成。（1）金属结构件主要有顶梁、掩护梁、前梁、前连杆、后连杆、底座、侧护板、护帮板等。（2）油缸主要有双作用单伸缩立柱、推移千斤顶、（平衡千斤顶）、侧护千斤顶、前梁千斤顶等。（3）液压控制元件主要有液压控制阀、操纵阀、双向锁、安全阀、截止阀等及液压辅助元件等。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976314液压支架主要结构件及其作用141顶梁顶梁采用整体顶梁直接与顶板接触，支撑顶板负荷，是支架的主要承载部件之一，由钢板焊接而成的箱形结构，以满足强度和刚度要求。结构如图12所示1右侧护板；2主顶梁；3侧推千斤顶；4前梁千斤顶耳座；图12主顶梁其主要作用是（L）承接顶板岩石及煤的载荷；（2）反复支撑顶煤，可对比较坚硬的顶煤起破碎作用；（3）隔离顶板，为回采工作面提供足够的安全空间。本支架采用分段组合式顶梁结构（刚性顶梁铰接式前梁），强度高，对顶板维护较好；另外，在顶梁前部还布置有起吊耳，可方便吊挂较小的机件。142掩护梁下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605帮板耳座；2侧推千斤顶座；3侧护板；4侧推千斤顶；5前连杆耳座；6后连杆耳座；7护帮千斤顶耳座；8弹簧筒；图13掩护梁掩护梁分别与顶梁和前、后连杆连接，其主要作用有1承受上部顶板传给的水平分力和侧向力，增强支架的抗扭性能；2掩护梁与前后连杆、底座形成四连杆机构，保证支架的稳定性；3阻挡后部落煤，维护工作空间。143底座底座是将顶板承受的压力通过立柱传递到底板并稳定支架的主要结构件。该支架设计为整体刚性底座，底座接底面积大，有利于减小对底板的比压。该型底座的缺点是在推移机构外易积存浮煤碎矸，要求及时清理。底座结构如图13所示下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605桥；2推移千斤顶耳座；3立柱销孔；4前连杆销孔；5后连杆销孔；6侧板；图14底座其主要作用是1将上方载荷传递给底板，为立柱、推移装置及其他辅助装置提供安装空间；2给工作人员创造良好的工作环境；3保证支架的稳定性。144前后连杆前、后连杆分别与掩护梁和底座铰接，共同形成四连杆机构，前连杆采用铸钢件，铸件中不得有气孔、砂眼、夹杂等，以免降低强度，嫌少使用寿命。铸后要进行淬火和高温回火，以降低硬度，增加强度和韧性。对于后连杆，由于不仅受到冒落矸石的载荷，还要承受顶板的水平推力，所以要求它有较大的强度，这里采用整体式。前后连杆的结构如图15，图16。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图15前连杆下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图16后连杆其主要作用是（L）使支架在调高范围内，顶板平稳地升降，并使顶梁前端与煤壁的距离梁端距变化尽可能小，更好地支护顶板。（2）承受顶板的水平分力和侧向力，使立柱不受侧向力。本支架采用正四连杆机构，为使冒落矸石不从连杆处涌入支架内，后连杆为整体式，前连杆为分体式。均为钢板焊接的箱形结构，这种结构有较强的抗拉、抗压下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763和抗扭性能。145推移机构图17推移框架支架的推移机构包括推杆、连接头、推移千斤顶和销轴等，主要作用是推移输送机和拉移支架。推移连杆的一端通过连接头与输送机相连，另一端通过推移千斤顶与底座相连，推移连杆除承受推拉力外，还承受一定的侧向力防止底座的下滑15液压系统及其控制元件支架液压系统由乳化液泵站、主进、主回液胶管、各种液压元件、立柱及各种千斤顶等组成。支架操纵方式采用邻架操作控制，使用快速接头拆装方便，性能可靠。由乳化液泵站输出的高压乳化液经主进液管支架进液截止阀过滤下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763器操纵阀立柱或各千斤顶架液截止阀主回液胶管乳化液泵站。16支架的设计特点结合首采工作面及矿区此类地质构造条件下，使用ZY2400/17/30二柱掩护式支架的成功经验，本架型应有如下特点（1）支架型式为带机械加长的四柱支撑掩护式厚煤层液压支架；（2）对支架总体结构参数优化，梁端距变化应小；顶梁前部较薄强度、刚度应充分保证；（3）支架的四连杆结构设计要从考虑梁端距变化量控制着手，并能与其它构件形成刚性好、强度高、稳定性好的整体结构；（4）整体顶梁和掩护梁带单侧活动长侧护板，能实现对护顶的严密调整；（5）封底底座，减小底座比压、增大底座刚度、强度；（6）架的整体构造应有“人机学”的观点，结构应紧凑，操作方便，制造成本降低；（7）采用双纽线连杆机构联结掩护梁和支架底座，以增加支撑力，增强支架的稳定性。17液压支架的架形支撑掩护式液压支架的架形如下图18所示下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605连杆；2前连杆；3掩护梁；4后立柱；5销；6销；7主顶梁；8前立柱；9前梁千斤顶；10销；11销；12销；13销；14前梁；15护帮板千斤顶；图18支撑掩护式液压支架河南理工大学毕业设计说明书第18页共83页18二、液压支架的结构设计21液压支架的选型211液压支架结构类型的优选根据以往液压支架设计的经验总结，考虑到不同架型和机构的支架围岩力学相互作用、支撑力矩、底板比压等特点，可以对掩护式与支撑掩护式结构进行比较。（1）液压支架的力学特征综述（见表212）表21不同结构液压支架的力学特征比较支架型式结构特征主要力学特性支掩式二支柱掩护式支架承载力较小，底板比压均匀，主动水平力较大掩护式支顶式二柱支顶掩护式支架承载力大，稳定性好，底座尖端比压较大，对顶板的主动水平力较大，前端支撑力大支顶支掩四柱（或三柱）稳定性好，抗水平力强，比压均匀，但支柱能力利用率低四柱X型顶梁合力调节范围大，伸缩比大，承载力高支撑掩护式支顶式四柱支撑掩护式承载力大，切顶能力强，比压较均匀（2）支架选型要素及简要评价。液压支架结构选型必须考虑的要素及对各类型支架的评价（见表22）表22支架类型评价（见下页）河南理工大学毕业设计说明书第19页共83页19支架类型支撑式要素插底掩护式一般掩护式支撑掩护式垛式节式直接顶冒落倾向优良良差差基本顶周期来压差良优优良底板压入倾向良差优优优防煤壁片帮优良优差差通风断面差良良差差顶梁前端支撑力优良良差差顶梁后段切顶性差良优优优对顶板遮盖率优优优差差隔绝采空区能力优优优差差横向稳定性良优优差差对采高适应性良优优差差支撑效率差良优优优支护强度良良优优优支架围岩适应性对倾角适应性良优良良差212液压支架的架形选择原则在选择液压支架时既要保证对工作面顶板实现可靠的支撑，又要避免过大的设备投资，导致不必要的浪费。因此，液压支架的正确选型对于工作面经济效益关系重大。液压支架架形的选择，主要取决于液压支架的力学性能是否适用矿井的顶底板条件和其它地质条件。在同时允许选用几种架形时，应优先选用价格便宜的支架，支承式支架最便宜，其次为掩护式。支承式支架适合于稳定顶板。掩护式支架适合于中等稳定和一般破碎的顶板。支承掩护式支架适合于周期来压强烈，中等稳定和稳定顶板。河南理工大学毕业设计说明书第20页共83页20在综采工作面支架选型时，还应注意下述四点原则1对于不稳定和中等稳定顶板，应优先选用二柱掩护式支架。但在底板极松软条件下，必须严格验算并限制支架底座尖端比压，不得超过底板容许比压即极限载荷强度。在此条件下，通常应避免使用重型支架。2对于非常稳定和稳定的难垮落顶板和周期来压强烈和十分强烈的顶板，应优先考虑选取四柱支撑掩护式支架。3众所周知，三点决定一个平面，由于顶板不平，四柱式支架中总有一根支柱对顶板的实际支撑力很低，因而二柱式掩护支架支撑能力利用率高于四柱式。即二柱式支架对顶板的实际支撑力高于同样名义额定阻力的四柱式支架，特别是对机道上方顶板的支护强度。（4）在不稳定顶板条件下使用四柱式支架应注意对机道上方的顶板控制，包括增加前任阻力及可伸缩前梁等。213影响架形选择的因素液压支架的选型受到矿井的煤层、地质、技术和设备条件的限制，因此，以上因素都会影响到支架的选型。液压支架架型的选择首先要适合于顶板条件。一般情况下可根据顶板的级别，由表315见综采技术手册（上册）中直接选出架型。（1）煤层厚度当煤层厚度超过15M，顶板有侧向推力和水平推力时，应选用抗扭能力强的支架，一般不用支承式支架。当煤层厚度达到25M28M以上时，需选择带有护帮装置的掩护式或支承掩护式支架。煤层厚度变化大时，应选择调高范围较大的掩护式，带有机械加长杆或双伸缩立柱的支架。假顶分层开采，应选用掩护式支架。（2）煤层倾角煤层倾角25时，排头支架设防倒滑装置，工作面中部支架设底调千斤顶，工作面中部输送机设置防倒滑装置。河南理工大学毕业设计说明书第21页共83页21（3）底板强度验算比压，应使支架底座对底板的比压不超过底板允许比压。为使移架容易，设计时要使支架底座前部比后部的比压小。4瓦斯含量对瓦斯涌出量大的工作面，应符合保安规程的要求，并选用通风端面较大的支承式或支承掩护式支架。5煤层硬度当煤层为软煤层时，支架最大采高一般25M；中硬煤层时，支架最大采高一般35M；硬煤层时，支架最大采高15。在J点作角，再取JC一定长度与HC交与C点，C点作为后连杆和掩护梁的铰接轴。以J为圆心，JC为半径画一弧AB。以I为圆心，以HC的长度为半径画弧与弧AB交于E点，C点和E点就是后连杆在支架为最低高度和最低高度时的极限位置。在CH上取一长度CD，必须CDDC，这样CD就是最短杆。而且要使CDDG立柱缸体内径按下式进行D（CM）2BR4PK31式中D立柱刚体内径（CM）P立柱的工作阻力（KN）泵站工作压力（MPA）PRK一般在052078之间，对于不稳定顶板向B上取限，稳定顶板向下取限。这里取K为065。B根据1984年我国正式发布的矿用液压立柱、千斤顶、柱径系列MT9484煤矿工业部标准。鉴于所计算数据取D200MM2P4000KN238DL118B求得105MPA0PP4000KN147MPAPRK065B求得D165MM2取D200MMD185MM318MPAANP河南理工大学毕业设计说明书第39页共83页39查表得柱径为D185MM初撑力（KN）1CXF423D10AP式中D缸体内径（M）2单位换算值30工作阻力P（KN）42310ANP式中为安全阀的调定压力，也是缸体内的压力。ANP因为P4000KN选用安全阀开启压力为318MPAANP2千斤顶的计算和立柱相同。千斤顶的推力和拉力计算固定活塞式千斤顶的推力按下式计算KN23410TRFDP固定活塞式千斤顶的拉力按下式计算（KN）231R4DP10（）式中D千斤顶缸体内径（M）D千斤顶活塞杆的外径（M）泵站压力（MPA）PR由于DD，所以固定活塞式千斤顶的推力大于拉力。5泵站压力的确定泵站压力的确定按照立柱和千斤顶的工作压力需要确定为P147MPA计算得ZZ4000/17/35支撑掩护式液压支架技术参数如下支架形式支撑掩护式操作方式邻架操作高度1735M河南理工大学毕业设计说明书第40页共83页40宽度142159M初撑力1884KN工作阻力4000KN支护宽度15M支护强度730KPA底座面积262底座比压107MPA重量10500KG泵站工作压力147MPA立柱4根缸径200MM活柱直径185MM行程900MM初撑力462KN降拉力121KN工作阻力1000KN短柱（前梁千斤顶）（1根）缸径140MM活塞杆直径105MM行程140MM初撑力226KN拉力99KN工作阻力5886KN前梁端部最大支撑力1275KN前梁向上摆角15前梁向下摆角19河南理工大学毕业设计说明书第41页共83页41推移千斤顶（1根）缸径140MM活塞杆直径85MM行程700MM推力1457KN拉力231KN护帮千斤顶（1根）、侧推千斤顶（4根）缸径80MM活塞杆直径45MM推力75KN拉力515KN行程相应为250MM24拟定液压系统本支架的液压系统，由乳化液泵站，主进，主回液胶管，各种液压元件，立柱及各种千斤顶等组成。液压系统原理本支架操作方式采用邻架操作控制，使用快速接头拆装方便，性能可靠。本支架液压系统所使用的乳化液，是由乳化油和水配制而成的，乳化油的配比浓度为5，使用乳化液应注意以下几点1定期检查浓度，浓度过高增加成本，浓度太低，可能造成液压元件锈蚀，影响液压元件的密封和使用寿命2防止污染，定期清理乳化液箱和支架过滤器3防冻乳化液的凝固点为零下三度左右，与水一样也具有冻结膨胀性，乳化液受冻后，不但体积膨胀，稳定性也受影响，乳化液地面配制和冬季运输时要注意防冻。河南理工大学毕业设计说明书第42页共83页42液压支架液压系统图1前立柱；2压力指示器；3安全阀；4液控单向阀；5后立柱；6顶梁侧推千斤顶；7掩护梁侧推千斤顶；8护帮千斤顶；9双向液控单向阀；10操纵阀；11推移千斤顶；12前梁千斤顶；ZY4000/17/35型液压系统的特点是1支架上的大部分液压元件除前梁千斤顶控制阀和双向锁外都装在阀组的座架上,支架本身只有两根高压软管,这样既便于操作,又能保证支柱间有宽敞的人行道。2操纵阀ZC型组合操纵阀,前柱后柱及前梁千斤顶可单独操作,也可同时操作。3前梁千斤顶活塞腔与活塞杆腔之间连接一个大流量安全阀,在升前梁与升柱同时操作时,对前梁加以保护,并使前梁有较大的支撑力。4液压系统中设有顶梁活动侧护板和掩护梁侧护板千斤顶液路，通过两片操纵阀可单独操纵两个千斤顶的伸缩。5为在厚煤层工作面中防止片帮，液压系统中还设有护帮千斤顶，在护帮千斤顶的液路上连接着双向锁，对护帮千斤顶的活塞腔与活塞杆腔分别进行相互闭锁。河南理工大学毕业设计说明书第43页共83页436支柱和前梁千斤顶的活塞腔液路上，设有测压阀，根据工作需要，可随时进行压力测定，了解支架受力情况。河南理工大学毕业设计说明书第44页共83页44三、支架的强度计算31支架的工作状态1顶板状态在采煤工作面中，当煤被采出后，就会出现一定的空间，由于上部岩从压力，出现离从和裂隙，如果不及时支护，顶板就要冒落，不支护的时间越长，危险就越大，而顶板冒落时有一定过程的，一般分为三个阶段，开始顶板处于无压状态，次时顶板较完整，而且没有下沉，通常称为老顶来压，次时顶板并不破裂，且这种下沉带有一定的周期，所以称为老顶周期来压状态，如不及时支护，顶板就会破裂而冒落，此时叫冒落状态。2支架工作状态开始支架以初承力支承顶板，此时为无压状态，当周期来压时，顶板下沉，使立柱下腔压力增加，当增加到大于安全阀调定正压力时，安全阀被打开，使立柱下腔压力下降，称立柱让压状态，使支架以工作阻力支护顶板；如继续来压，就要不断让压，所以立柱要有一定的向下行程，如没有向下行程，称压死状态，这是在设计和使用中，必须要注意避免的现象。3支架受力支架在工作面受力是由于顶板下沉，同时又有向采空区移动的趋势，使顶梁受合力和底座受底板压力，其中顶板合力的垂直分力，由支架工作阻力来克服，所以我们在计算支架的工作载荷F时按支架的工作阻力来确定。32支架载荷的确定液压支架实际受载荷情况很复杂，顶梁和底座上的载荷即非集中载荷又非均布载荷，分布规律随着支架与顶底板的接触情况而变化，为简化计算作如下规定。1把支架化简成一个平面杆系结构，同时为防于安全，按集中载荷进行计算。2金属结构件按材料力学上的直梁理论来计算。3顶梁，底座与顶底板认为均匀接触，载荷沿支架长度方向按线性规律，沿支架宽度方向为均布。河南理工大学毕业设计说明书第45页共83页454通过分析和计算可知，掩护梁上煤块的作用力，只能使支架实际支护阻力降低，所以在计算强度时不计。5立柱和短柱按最大工作阻力来计算。6作用在顶梁上水平力的产生有二种情况一种是支架在承载让压时，由于顶梁前端运动轨迹为双扭线，所以顶梁与顶板有产生位移的趋势，水平力为顶梁合力与静摩擦系数的乘积，其方向与顶梁产生位移方向趋势相反；另一种是由于顶板向采空区方向移动，使支架顶梁受一指向采空区的水平力，最大水平力值与上相同。顶梁与顶板的静摩擦系数F，目前国内一般取0203。7支架各部分受力，按不同支护高度时受力最大值进行强度校核。8各种结构件的强度校核，除按理论支护阻力校核危险端面外，还要按液压支架形式试验技术规范的各种加载方法，以支架的额定工作阻力逐一校核，超过额定工作阻力10的超载试验，将由安全系数来保证强度。33支架受力分析支架的受力分析与计算，是按理论力学中一个物体受几个力的作用下处于平滑状态时，所受力和力矩之和为零的原理来进行分析和计算的。即以当支架支承后在处于平衡状态时，取整体或某一个部分为分离体也处于平衡状态，其合力和合力矩为零。即满足静力平衡的充分必要条件为各力在X上的投影之和为零，各力在Y上的投影之和为零各力对某点取矩之和为零。下面就根据这一理论对支架简化成平面杆系进行受力分析和计算。直接撑顶的支撑掩护式支架各支撑点受力计算假设顶梁受以集中载荷,水平分力为。掩护梁上载荷的合力分量各为APAF和。前排立柱工作阻力为,后排立柱工作阻力为。受力状态如图31XQYBBP所示。河南理工大学毕业设计说明书第46页共83页46Q图31直接撑顶支撑掩护式支架受力情况取顶梁和掩护梁为隔离体，0,即OM（311112220BBBBAYXLPCOSLINTGLPCSLINTGFLTQEK）0,即XF120ABBCDXFPSINPSINOSPQ（32），即0YF120ABBCDYPCOSPSPINSIN（33）取顶梁为隔离体，,即10OM1220BBALPSLPSPS河南理工大学毕业设计说明书第47页共83页47由上式得1122BBASLPCOSLPCOS（34）把34式代入（31）式，解得351212ABBBBYXEKPCSPSINPITGQFTGL由（34）式和（31）解得12DBCBCCDACYCXCOOSSINPFQS（36）121CDDDDDBBCAYXPPSSINPFOSQSIN（37）331各主要参数的影响支撑掩护式支架在工作过程中，各主要部件的受力是变化的，其影响因素有诸多方面。1立柱倾角对承载能力的影响由于掩护式和支撑掩护式支架的立柱大部分是倾斜布置的，倾角又随着支架的高度变化，所以支架的承载能力的大小也随着支架的高度而变化。现在对承载能力的影响。立柱支撑在顶梁，当立柱的工作阻力为，倾角为时，显然支架的承载能力BP与COS有直接的关系。因为COS1，因此立柱倾斜BP布置将使支架的承载能力降低。角和COS之间的关系表示在右图中。由图看到，当095，支架A河南理工大学毕业设计说明书第48页共83页48的承载能力降低值不等大于。当26时，COS11S45360由于安全系数6远远大于所给定安全系数，所以支架底座绝对安全。F推移千斤顶计算及强度校核河南理工大学毕业设计说明书第56页共83页56推移千斤顶计算推溜力为1457KN；拉架力为231KN；故所受最大力为拉架力。（1）千斤顶稳定性验算活塞杆柔度计算I式中长度折算系数，在两端铰接时，1；活塞杆的计算长度；活塞杆横断面的回转半径，。I1JIA4D解得2625I105435355，且1LD2J河南理工大学毕业设计说明书第57页共83页5712LKTA式中,；11PEJ22J其中E钢材的弹性模量，E2088；5081AMP；1T1573GKL2T273GKL经计算得,068；0574；61T2T56；活塞杆的合成应力PAW式中A活塞杆的横截面积；A8659MM2W活塞杆的端面模数；W1137；1405MPA2315687安全系数计算如下SN活塞杆采用45号钢450550MPAS324501N式中许用安全系数，一般最小为14。（3）千斤顶缸体强度验算缸体壁厚验算当时按中等壁厚缸体公式计算，此处25。2DD河南理工大学毕业设计说明书第58页共83页5823PDC式中缸体实际承受的最大应力，MPA。安全系数为BN式中缸体材料为27SIMN无缝钢管，980MPA；BB许用安全系数，一般取354。N经计算201MPA147056123；98NN故经校核计算推移千斤顶符合要求。34顶梁载荷分布把顶梁所受顶板的载荷求出后，就可以进一步计算出载荷在顶梁上面的分布情况。有戏顶板与顶梁接触情况不同，载荷实际分布很复杂。为计算方便，假设顶梁与顶板均匀接触且载荷为线性分布。设顶梁长度为LG，顶板的集中载荷为F1，其作用点距顶梁一端为X。则当XLG/3时，载荷分布为三角形。如图37所示河南理工大学毕业设计说明书第59页共83页59图37载荷分布图顶梁前端比压为0，顶梁后端比压为2Q3Q（MPA）332101MBF当LG/2XLG/3时，载荷呈梯形分布，如上图36所示。顶梁前端比压为（MPA）3B262101MLGXFQ顶梁后端比压为（MPA）3B6431021MLGXFQ35支护强度支护强度为单位面积得支护阻力按下式进行计算T/11BSFQ式中S顶梁前端至煤壁的距离B1支架支护强度（支架间距）不同高度求得支护强度Q36底座接触比压由于底板条件的变化，底座的接箸比压很不均匀，为计算方便起见，假设底座与河南理工大学毕业设计说明书第60页共83页60底板均匀接箸且为线性载荷分部。底座对底板的比压值应小于底板的抗压强度，否则底座会陷入底板，造成移架困难，顶底板移动量增大，支架失稳及支承力降低等现象。支架技术特征中给出的底座与底板的平均比压值为MPA0PDBLR式中平均比压（MPA）0PR底座对底板的合力（N）底座长度（M）DL底座当量宽度（M）B求得105MPA0P37护效率支护效率按下式进行计算F/PF支护阻力P支护工作阻力38支架受力的影响因素（1）对支架受力的影响掩护式支架，由于支护高度的变化，使平衡千斤顶的角度，立柱的支承角度，掩护梁及四连杆机构的角度等的不同，支架受力也不同。接近支护高度最高处，顶梁受力最大，支护效率最高，其支护效率为顶梁合力与工作阻力之比。（2）系数对支架受力的影响液压支架在实际工作中的摩擦系数是一个不定值，一般钢对岩石的摩擦系数为0203，根据计算表明，摩擦系数增大，对支架受力有利，使底座的底比压分布较好。（3）千斤顶的推拉力对对支架的受力影响平衡千斤顶为拉力时，顶梁后端比压增大，可增强切顶能力，底座比压分布状态河南理工大学毕业设计说明书第61页共83页61较好，连杆受力较小；平衡千斤顶为推力时，合力作用点前移，可增加前端支护能力，此时底座前端比压增大，连杆力增。（4）作用力对支架受力的影响煤块作用力增加，使支护强度，支护效率和切顶能力减小，同时连杆力减小，底座比压分布改善和增加支架纵向稳定性。（5）TGQ对支架受力的影响TGQ增加，使支护阻力增加，支架要多承受载荷，所以TGQ值大了对支架受力不利。在全部支架工作段内，一般控制在小于035。（6）支架强度计算应考虑的因素由于支护高度，摩擦系数，平衡千斤顶和煤块作用对支架受力有明显的影响，在支架强度计算时，对不同的受力杆件应参考实际使用中产生的最恶劣状态选择支护高度，平衡千斤顶推拉力，摩擦系数的数值进行计算。计算出最大顶梁合力前连杆，后连杆的支护高度分别对顶座，掩护梁，连杆，底座等进行受力分析。要使支架处于安全，摩擦系数的大小应按表中计算出的能使顶梁，前后连杆力等为最大值的摩擦系数，分别对各件进行受力分析。平衡千斤顶推拉力，可按计算出的能使顶梁，前后连杆力等为最大值的摩擦系数，分别对各值进行受力分析。通过分析和计算可知，掩护梁上煤块的作用力，只能使支架实际支护阻力降低，所以在进行强度计算时可忽落不计。TGQ在结构设计时应考虑的因素。一旦结构设计确定，TGQ也就确定了。在进行强度校核时，按最不利支护高度受力分析，其中TGQ值为在此条件下的对应值进行计算。以上支架强度计算考虑因素为计算掩护式支架时的确定方法。支护高度为支架受力最大时的支护高度进行计算。39强度条件1强度校核均从材料的屈服极限计算安全系数2结构件，销柱，活塞杆的屈服极限及强度条件各结构件受力普通低合金结构钢为15MNVN钢板焊接成，取极限4500KG/河南理工大学毕业设计说明书第62页共83页62主要销柱均采用合金结构钢为35CRMO元钢，取屈服极限5500KG/活塞杆均采用45钢，取屈服极限3600KG/以上主要件的强度条件为NNMAX/S其中危险断面计算出的最大应力MAXN许用安全系数3缸体材料采用27SIMN无缝钢管，取抗拉强度1000KG/强度条件为N/,式中缸体许用应力KG/B4焊接抗拉强度取5500KG/,其强度条件为N/N其中TBB计算出的焊接应力5许用挤压应力按下式进行计算0750ST6各结构件钢板应选用标准尺寸7安全系数，各安全系数如下所示前梁11顶梁11底座11掩护梁13活塞杆14前连杆13后连杆13立柱13缸体33焊缝33注顶梁底座安全系数为11，主要考虑加载时加载到工作阻力11倍，掩护梁、连杆、销轴不能进行加载强度校核，为便于安全取13，各结构件计算出来的安全系数如果偏大时可按标准钢材厚度减小，或减少钢板筋数量，筋板高度，使安全系数不要超过太大，以减轻支架重量，降低成本。根据计算表明改变结构件高度对强度影响较大，改变结构件钢板厚度对强度影响较小，在设计时可根据结构件具体情况进行考虑。液压支架前梁顶梁掩护梁四连杆底座等都属于焊接结构件，它们的强度都决定于液压支架工作阻力及钢板和焊缝的许用应力。为了保证它们有足够的强度，就需根据力学原理进行计算。河南理工大学毕业设计说明书第63页共83页63四、液压支架的使用和维护41液压支架操作为了保证综采工作面的稳定、高产、以及延长液压支架的使用寿命，必须配备专职的支架工操作。411操作前的准备支架操作前，应先检查管路系统和支架各有关部件的动作是否有阻碍，要清楚顶板、底板的障碍物。注意管件不要被矸石挤卡或埋压，管路要齐全，接头药用U形销插牢，不得漏液。支架开始操作时，支架周围的人员应该注意或离开，以免发生事故。工作面开始作业时，应先联系开动乳化液泵，利用推移千斤顶先将工作面运输机推移成直线，以便采煤和移架。412操作方式与顺序目前我国综采工作面多数采用先移架后推溜的及时支护方式。1移架在顶板条件较好的情况下，移架工作滞后采煤机前滚筒15处进行，一般不超过35。当顶板较破碎时，移架工作则应于采煤机滚筒割下顶煤后立即进行，以便及时支护新暴露出的顶板，防止发生局部冒顶。此时，要特别注意与采煤机密切配合，一面发生挤人与割前梁等事故。移架的方式与步骤，主要根据支架结构来确定，其次是工作面顶板状况与生产条件。在顶板比较破碎的情况下，移架过程分为降柱、移架、升柱三个动作。先接通操纵阀的卸载液路，打开支柱控制阀的单向阀，使支柱活塞腔卸载，活柱下降，顶梁逐渐下降脱离顶板。为使支架尽量做到擦顶移架，便于控制顶板，手把在此位置尽可能停留时间短些。当顶梁与顶板稍有松动后随即将把手放到移架位置，开启液路，支柱的活塞腔停止卸载，顶梁也不再下降，而后移架动作开始，直到支架移到新的位置为止，这是应憋压一下，以保证支架移足步距，并使支架与运输机成垂直位置。如果使用组合式片阀时，卸载降柱与移架可同时动作，使支架能擦顶移动。如果在移架过程中发现顶梁有憋卡现象，致使移架有困难时，不能勉强硬移，河南理工大学毕业设计说明书第64页共83页64可将手把放到卸载位置，开启液路，使顶梁与顶板支架再松动一下，然后再移架。移架完毕后，再将手把放到升柱位置，开启液路，前后柱与前梁千斤顶同时升起，直到顶梁与顶板全面接触。这时应憋压一下，以保证支架对顶板能达到额定的初撑力。将手把放到停止位置，完成移架动作。顶板破碎的情况下，如果选用具有带压移架系统的支架，操作就更方便，控顶也更有效。如果顶板平整，条件较好，也可将操纵阀手把支架放到降移位置（如果操纵阀上有这一位置），开启液路，支架处于同时卸载、移架两种状态，等降移动作完成后，再进行升柱动作。如果顶板坚硬完整，条件很好，或顶板高低不平，可选择降前梁、降柱、移架、升柱的动作方式。总之，移架过程要能适应顶板条件，满足生产需要，加快速度，保证安全。2推溜当支架移过8，9架后即滞后采煤机滚筒1015时，即可进行推溜。推溜时，可根据工作面具体情况，采用逐架推溜，间隔推溜或几架同时推溜等方式。为使工作面运输机保证平直状态，支架工推溜时，应注意随时调整步距，使运输机除推溜段有弯曲外，其他部分应保证平直，以利于采煤机工作。413支架使用中的注意事项1在操作过程中，当支架在前柱或后柱作单独升降时，前柱与后柱之间的高差应小于400，还应注意观察支架各部分的动作情况，如管路有无出现死弯、憋卡与挤压。相邻支架之间有无咬架相碰，各部分连接销轴有无弯曲脱出，推移千斤顶有无与底板拱梁憋卡，液压系统有无漏液，以及动作是否平稳等现象，发现问题及时处理，以防止故障发生。操作完毕后，必须将手把放到停止位置，以免产生错误动作。2在支架推移过程中，应事先清楚掉架前的煤矸碎综渣，便于支架移足步距。如果遇到底板出现台阶或因底板松软使支架下陷到运输机底平面一下时，以积极采取措施，是台阶边缘的坡度减缓，减小移架时的阻力，避免推移千斤顶的缸底与底座过桥壁卡碰，而导致千斤顶被压弯损坏。为避免空顶距离过大，造成顶板冒落，相邻两架支架之间，不得同时进行降柱与移架动作。但是，当支架移架速度跟不上采煤机前进的速度时，可根据顶板与生产情况，在保证设备正常运转的条件下，进行隔架或分段移架。3在支架工作面内，一般不允许放炮，如果必须放炮时，应对放炮区域受影响河南理工大学毕业设计说明书第65页共83页65支架的各油缸、阀件与软管等零部件，采取可靠的保护措施，并认真检查合格后，才可放炮。在支架工作面内，运送工具与器材时，应注意防止擦伤碰坏各支柱和千斤顶的活塞干表面，以及各阀件与管路接头等零部件，以免影响支架正常使用，4支架应用的乳化液，应根据不同的水质，选用适宜的牌号的乳化油，并按5的乳化油与是中性清水配制成乳化液后方可使用。在使用过程中，应经常对乳化液进行化验，检查其浓度与其他性能。支架液压系统支能够，必须设有乳化液过滤装置，过滤网应根据工作面的使用条件，进行定期更换与清洗，以免赃物堆积多了受阻塞，造成较大的压力损失，尤其在支架刚下井运行初期，更应该经常更换与清洗工作。5支架在进行液压系统故障处理时，应先关闭回液断路阀，以切断本架与主管路之