ZY92002550D液压支架设计

2016 届毕业设计ZY9200/25/50D 液压支架设计分 院 电子信息工程学院专 业 机械设计制造及其自动化班 级 机械本 1202学 号 12307074姓 名 贾正杰指导教师 冉彤（讲师）完成时间 2016 年 05 月商丘学院本科毕业设计I摘 要综合机械化采煤方法是有效和安全的采矿方法,液压支架的综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。本论文主要阐述了 ZY9200/25/50D 液压支架的主要设计过程。这个设计内容主要包括:液压支架选型设计,支持总体设计、主要部件的结构设计,检查主要部件和液压系统设计。在液压支架的设计,需要支持的分析,以确定合理的事实上,液压支架的运动和结构参数,同时,液压支架的选择最优方案。关键词：液压支架;底座;四连杆;顶梁商丘学院本科毕业设计IIAbstractThe comprehensive mechanized mining method is an effective and safe mining method, and the hydraulic support is one of the most important equipment in the comprehensive mechanized coal mining method.This paper mainly expounds the main design process of ZY9200/25/50D hydraulic support. This design content mainly includes: the hydraulic support selection design, supports the overall design, the main components of the structure design, check the main parts and hydraulic system design.In the design of the hydraulic support, the need to support the analysis to determine the reasonable fact that the motion and the structural parameters of the hydraulic support, while the choice of the optimal solution of the hydraulic support.Keywords：Hydraulic pressuresupport；Top beam；Cradle商丘学院本科毕业设计III目 录1 绪论 .12 液压支架基本理论的初步设计 .22.1 液压支架的工作原理 .22.1.1 支架升降 .22.1.2 支架推移 .22.1.3 支架承载过程 .22.2 对液压支架的基本要求 .42.3 支架的选型设计 .42.3.1 设计的原始条件 .42.3.2 支架架型的确定 .43 液压支架基本参数的确定 .63.1 支架高度 .63.2 支架伸缩比 .63.3 支架间距 .64 液压支架主要结构件的设计 .64.1 支架主要部件的设计要求 .64.2 顶梁结构的确定 .74.2.1 顶梁的设计 .74.2.2 支架工作方式对顶梁长度的影响 .84.2.3 顶梁长度计算 .84.3 支架四连杆机构 .94.4 支架技术参数和立柱的设计 .104.4.1 支护面积 .104.4.2 确定立柱的技术参数 .104.4.3 安全阀压力与立柱工作阻力的确定 .124.4.4 支护效率 .144.5 立柱柱窝位置和受力计算 .14商丘学院本科毕业设计IV4.5.1 立柱布置 .144.5.2 立柱柱窝位置的确定 .144.6 千斤顶技术参数的确定 .154.6.1 平衡千斤顶的功能与设计 .154.6.2 保持力矩的确定 .154.6.3 平衡千斤顶在顶梁上位置的确定 .164.7 底座参数的确定 .184.7.1 底座的设计 .184.7.2 底座强度的确定 .195 支架受力分析与计算 .215.1 支架受力分析 .215. 2 受力计算 .216 液压系统设计 .236.1 液压支架的液压系统特点 .236.2 液压支架的设计方法 .236.3 千斤顶系统 .246.3.1 平衡千斤顶系统 .246.3.2 活动侧护板控制方式 .24结论 .25参考文献 .26致谢 .27商丘学院本科毕业设计11 绪论但是工作面的支护问题始终困扰着煤矿的生产安全、产量和效率。以液压支架为主要设备的综合机械化采煤的诞生和发展是煤矿生产发展史上的一次重大革命。不仅从根本上改善了劳动和安全条件，也为工作面产量和效益的迅速提高奠定了基础。但是综采设备初期投资高，特别是液压支架占综采设备总投资的 60%左右，因此液压支架的合理选用显得尤为重要。我国自 1973 年起开始大规模地引进德国、英国等国家的综合机械化采煤设备，经历了消化、吸收、改进和提高的过程，到目前已经形成了较为完善的设计、制造及科研等体系，掩护式液压支架的制造工艺和采煤技术已有长远发展。液压支架是综采工作面的主要设备之一，贯穿近 10 年发展的主要趋势，是以双盖式的支柱和四大支柱支撑为主，掩护式框架式发展。 在回采面中，为了尽可能保护工作面内的机器人以及人员的安全生产，所以要对顶板进行支撑和管理，以达到防止工作面空间的顶板冒落的目的。液压支架由一系列液压元件和金属部件组成，它来自高压液体的动力源。它使顶板的支撑、切顶、移架和输送机等工序全部实现了机械化。从而极大的改善了回采工作面的工作条件、大大降低了人们的劳动强度，并且有效的增加了劳动安全性，使得工作面的产量和效率得到了很大程度的提高，而且为工作面的自动化创造了条件，但是液压支架对煤层的地质条件要求是非常高的。该支架为四柱四连杆支撑掩护式型式。四根立柱支撑顶梁，主要承受顶板的垂直压力；通过掩护梁、前后连接杆和底座，每一个都铰接于四连杆机构，以承受支架的水平力和侧向力；顶梁带有护帮板，可使该支架支撑能力增大，从而使得切顶与防护性能更好，且支架纵横向稳定性更强。本次设计通过综合运用所学知识并与实践相结合，可以进一步提高自己的实践能力和发现问题解决问题的能力。商丘学院本科毕业设计22 液压支架基本理论的初步设计2.1 液压支架的工作原理液压支架在正常工作状态下，首先需要牢固的支撑顶板，可以维护一定的安全工作区域；其次，随着工作面的不断推进，进行输送机的移架、推移；因此，液压支架必须向上、向下、推、动等四个基本动作，而这些动作的完成需要为泵站的高压供电工作的性质。如图 2.1 所示：图 2.1 液压支架工作原理1顶梁；2立柱；3推移千斤顶；4安全阀；5单向阀；6、7操纵阀2.1.1 支架升降当阀门处于工作位置时，乳化液泵站到高压液通过控制阀的液压控制阀（5）进入到柱（2）的腔中，将腔室的腔室重新支撑并支撑顶板。当控制阀处于较低的位置时，将液入柱内的空腔，并打开液控单向阀，然后将柱腔和下腔回液与支架下降。2.1.2 支架推移支架的前端和推移输送机是通过操纵阀和推移千斤顶 3 来进行的。首先移架，使支架卸载下降，把操纵阀置于移架位置，在这时从乳化液泵站而来的高压液体会进入推移千斤顶的前腔（活塞杆腔） ，同时后腔（活塞腔）回液。这时，支架以输送机为支点前移。移架结束后，再把支架升起，使支架支撑紧顶板。如果控制阀置于滑动位置，高压液体在后室杰克的通道，然后腔回液，这一次机会来支持为支点的支架推到煤壁。 2.1.3 支架承载过程支撑与顶板之间的相互作用过程称为支撑轴承的过程，包括初始支撑、承载阻力和恒定阻力三个阶段。 商丘学院本科毕业设计31）初撑阶段在起升过程中，当支撑梁顶部接触到顶板时，液柱腔开始逐渐上升，上升到泵站的工作压力，停止了液体的供应，液压控制单向阀关闭为六，而这个过程是支持初始支撑阶段的。此时支架对顶板的支撑力为初撑力。2）承载增阻阶段在支架的初期支护结束后，随着顶沉、下腔柱液压力开始上升，此时支架上的顶支护力增大而呈现增大阻力状态。这个过程是支持负载增加电阻的阶段。 3）恒阻阶段随着顶压的增大，液压柱腔增大。当压力增大到安全阀设定压力时，安全阀会在同一时间开启溢流柱收缩，并伴随着液压下降；当液体压力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，安全阀重复这一过程。由于安全阀的作用，支撑力将维持在一个恒定的值，这是一个固定电阻的支架。此时，支架对顶板的支撑力成为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力决定的。图 2.2 支架的工作特性曲线从上面我们可以知道，当支持是在运行时，可以说是支持力与时间之间的关系可以表示为支持工作特征曲线。如图所示，t 0、t 1、t 2 分别表示支架的初撑、增阻和恒阻阶段的时间。上述工作过程表明：支架在达到预定工作阻力以前具有增阻性，以保证支架对顶板有效的支撑作用；支架达到预定的工作阻力后，能够随顶板的下沉并下缩，同时具有了恒阻性和可缩性的特点。支架的工作特性由立柱、液压单向阀、安全阀和操纵阀的性能以及密封的程度决定。通常液控单向阀和安全阀组合在一起，称之为控制阀。一般情况下用单位支撑面积顶板上所受到的支架的工作阻力值的大小，也就是支护强度来表示支架支护性能的好坏。即商丘学院本科毕业设计47 （式 2.1）MPaFq310式中 F支架的支护面积；m 22.2 对液压支架的基本要求1. 为了满足地质条件和采煤工艺的要求，液压支架必须具有足够的初始支撑和阻力，从而有效地控制顶板，同时保证合理的沉降量。2. 液压支架要有足够的推溜力和移架力。推溜力一般为 100kN 左右；移架力按照煤层的厚度而定，薄煤层一般是 100kN150kN，中厚煤层一般是 150kN 250kN，厚煤层一般是 250kN 400kN。3. 防矸性能、排矸性能要好。4. 为了保证人员呼吸、稀释有毒气体等安全，要求液压支架保证采煤工作面具有足够的通风断面。5. 为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。6. 调高范围要大，照明和通讯方便。7. 支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定植。8. 需要支撑良好的刚度，能承受定量冲击载荷和不平衡载荷。9. 在满足强度条件的同时，尽可能的减轻支架重量。10. 要易于拆卸，结构要简单。2.3 支架的选型设计2.3.1 设计的原始条件煤层厚度：H1.83.2 米；顶设条件老顶 II 级、直接顶 II 级，底板平整，无影响支架通过的断层。工作面配套设备：采煤机：MXA-300/3.5，刮板输送机：SGZ730/320。煤层倾斜角小于 15 度，支护强度、底板抗压强度、泵站压力、安全阀调定压力 40MPa。2.3.2 支架架型的确定从架型的结构特点来分析，由于架型的不同，导致了它的支撑力分布和作用也不同；而从顶板条件来看，鉴于直接顶类别和老顶级别的不同，所以支架所承受的载荷也不同。因此，为了能够采用合理选择框架的过程中，需要对支护力、采高与轴承之间的关系进行分析，使支护力能满足屋面荷载的要求。根据煤层厚度 1.83.2 米，属于中厚煤层。支架的适应高度为 1.53.5 米，煤质条件直接顶 II 级、老顶 II 级，底板平整，没有影响支架通过的断层，根据表 2.1 初步选定为商丘学院本科毕业设计5掩护式两柱液压支架。图 2.1 掩护式液压支架表 2.1 支架架型的选择老顶级别 I II III IV直接顶类别 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4支撑式采高小于2.5m时支架类型掩护