ZZ72002338型液压支架设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 i 3/38 型液压支架 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。 液压支架主要由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。 在支撑掩护式的设计过程中， 底座 、 液压系统 和立柱等结构件的设计是重 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。 关键词：液压支架 立柱 底座 四连杆机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of is of a of is of is of in of to is In of of is of of of 4 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 第一章 概述 . 1 第一节 国内外液压支架的发展状况 . 1 第二节 国内外液压支架的差异 . 3 第三节 液压支架的发展趋势 . 4 第二章 液压支架类型、 选型原则及支撑掩护式支架的工作原理 . 5 第一节 液压支架的类型及基本特点 . 5 一 支撑式液压支架 . 5 二 掩护式液压支架 . 6 三 支撑掩护式液压支架 . 7 四 特殊用途的液压支架 . 8 第二节 液压支架的选型 . 10 一 工作面支架 . 10 二 端头支架 . 11 第三节 支撑掩护式液压支架工作原理 . 11 第三章 液压支架的整体结构尺寸设计 . 14 第一节 设计目的，要求及必要的基本参数 . 14 一 设计目的 . 14 二 设计要求 . 14 三 设计液压支架必需的基本参数 . 15 四 液压支架设计的原始条件 . 15 第二节 液压支架的整体结构设计 . 16 一 底座选择与设计 . 16 二 顶梁的选择与设计 . 16 三 推移装置的选择与设计 . 17 四 立柱的选择与设计 . 17 第三节 液压支架基本技术参数的确定 . 19 一 支护高度 . 19 二 支护面积 . 20 三 支护强度 . 20 四 底板平均接触比压 . 21 五 立柱主要参数确定 . 21 六 泵站压力的确定 . 22 第四节 液压支架四连杆机构的确定 . 23 一 四连 杆机构的作用 . 23 二 四连杆机构的几何作图法 . 25 三 几何作图法作图过程 . 26 四 四连杆机构的优选设计法 . 28 第五节 支架的主要结构及其作用 . 29 第六节 液压系统 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 液压系统的主要特点 . 30 二 液压系统的基本要求 . 31 第七节 支架在设计中突出的特点 . 33 第四章 液压支架的受力分析 . 34 第一节 液压支架的受力分析与计算 . 34 一 对顶梁进行受力分析 . 35 二 对掩护梁进行受力分析 . 36 三 顶梁载荷分布 . 37 四 支护强度 . 39 五 支护效率 . 39 第二节 液压支架受力的 影响因数 . 40 一 立柱倾角对承载能力的影响 . 40 二 . 40 三 支架承载能力随高度的变化 . 40 四 摩擦系数的影响 . 41 第五章 液压支架的使用、维护及常见故障及其排除方法 . 42 第一节 支架的运输和工作面安装 . 42 一 支架在地面和井下的运输 . 42 二 支架在工作面的安装 . 42 第二节 支架的操作和维护 . 42 一 对支架操作维护的要求 . 42 二 支架的操作注意事项 . 43 三 支架的维护和管理 . 43 四 注意事项及警示 . 44 第三节 常见故障及其排除方法 . 45 一 结构件和连接销轴 . 45 二 系统及液压元件 . 46 三 立柱 . 46 四 支架的操作中出现故障 . 47 结束语 . 54 参考文献 . 55 英文文献 . 错误 !未定义书签。 中文翻译 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 56 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 v 前 言 综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。我 国 60 年代 初制造出 支撑式液压支架，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式支架，这些系列化一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。 我国煤矿中使有的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头支架和中间液压支架。端头液压支 架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面上所的位置的支架。 目前使用的液压支架分为三类。即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。从架型的结构特点来看，由于架型的不同，它的支撑力分布和作用也不同；从顶板条件来看，由于直接类别和老顶级别的不同，支架所承受的载荷也不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析，使支架的支撑力能适应顶板载荷的要求。 本设计论文：巷道高度度在 到 ，老顶级别为、级，直接 顶类别为一类的支撑掩护式液压支架的设计。其架型特点支柱两排，每排 2根，多呈倾斜布置，装有掩护梁和四连杆机构。安的支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定。 在设计过程中，得到了指导老师闫永红副教授的关心和大力帮助，才得以顺利完成，在此表示衷心的感谢。同时，此设计有的内容尚需进一步在实践中验证，加之本人水平所限，设计中有不足之处，敬请指导老师批评指正。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 概述 20 世纪 50 年代中期，随着科学技术的不断发展，一种用于变革煤炭开采工艺新技术，新装备的综合机械化采煤技术出现了。从 1954 年在英国诞生了 第一个综采工作面后，综采技术就不断得到发展和完善，在世界范围内得到广泛的应用，成为煤炭工业技术发展的方向。到 1970 年英国已装备 700 个综采工作面，德国已装备 400 个综采工作面，其综采程度均达到 90%以上。随后综采技术在日本、波兰、法国、前苏联等主要 4 产煤国家得到进一步的推广应用，同时也被向来以房柱式连续采煤机开采为主的美国、澳大利亚和南非等国家所采用。 第一节 国内外液压支架的发展状况 作为综采工作面关键设备的液压支架，经历了几个阶段的发展过程。 50 年代英国研制的垛式支架和法国研制的节式支架代替了木支架 、金属摩擦支架、液压支架，开辟了采煤工作面支护设备的技术革命； 60 年代前苏联研制并改进的 掩护式支架（具有四连杆机构），从根本上解决了支架梁端距变化大且不能承受水平力的问题，开辟了液压支架设计的新时代； 70 年代主要是“立即支护”方式； 80 年代以来，为提高生产率和降低成本，在液压性能和自动化程度有了大幅度提高。如美国、澳大利亚的大部分长壁工作面都采用了电液控制技术，可对液压支架的各种动作功能进行多种方式的程序控制和性能监测。 90%以上的美国长壁综采工作面使用了电液控制两柱掩护支架，其额定工作阻力最高可 达 9800撑比为 架循环时间大多小于 10s。 80 年代以来，世界主要采煤国家一直围绕减面提产、减人提效、降低成本、实现矿井集中生产做努力，他们积极开发和应用新技术，致力于高性能、高可靠性的新一代重型液压支架的研制。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀，推移千斤顶装有位移传感器，采煤机装有红外线传感装置，立柱缸径超过 400减少割煤时间，一般采用 截深。支架还采用屈服强度 800 1000有较高的强度、硬度和韧性，又具有良好的冷焊性能 。随着长壁工作面长度的不断增加，为适应快速移架的需要，国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站，其额定压力为 40 50定流量 400 500L/实现工作面成组或成排快速移架，达到 6 8s/架。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 美国是世界上最先进的采煤国家，早在 1990 年就已采用额定压力 50定流量 478 L/乳化液泵站，以实现支架快速推进，移架速度达 6 8s/架。美国的高产高效工作面采用两柱掩护式支架，使用寿命 8 10 年，可用率高达 95% 98%。支架平均工作阻力 6470大为 9800支架宽度普遍 增大，中心距达到 1. 75m，并向 2m 发展，增大架宽有利于减少工作面架数、缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。如洛斯公司 20 英里矿在 250 X 5280m 长壁综采面用工作阻力为 28565液控制两柱掩护式支架， 1997 年 6 月产商品煤 吨，成为世界上首次月产商品煤近百万吨的工作面； 1995 年 9 月，糜鹿矿用工作阻力为 8900流控制的两柱掩护式支架，月产煤达到 60. 11 万吨。美国综采工作面最高日产超 7 万吨，最高工效 1336t/工。澳大利亚也基本上采用一井一面的高度集中化生产，使用两柱 掩护式支架，支架的平均工作阻力为 7640尤兰矿用电液控制的两柱掩护式支架，在 1995 年 8 月 8 日创下澳大利亚有史以来日产 吨的最高记录，班产一直保持在 5000国也在大力发展两柱掩护式支架，工作阻力有了很大提高，达到50006000 我国从 1958 年开始设计掩护式支架，从 1964 年开始由专门研究室全面开展架型及阀类的攻关， 1970 年在山西大同首次全工作面装备了 垛式液压支架。至70 年代中期，研制了 掩护支架和 支撑掩护支架。 80 年代以来，开发了适用 于坚硬顶板的大吨位 支架，分层开采自动铺联网支架、放顶煤液压支架及大流量安全阀和操纵阀等。到目前为止，适于我国高产高效的国产液压支架有20 余种架型，其中用于缓倾斜中厚煤层和缓倾斜厚煤层的各占一半。适用于缓倾斜厚煤层高产高效的液压支架分为机械化铺联网支架、一次采全高支架和放顶煤支架三大类。 近年来，我国采煤综合机械化的水平有所提高，随着综合机械化采煤技术的不断发展和新型大功率采煤机、工作面输送机的出现，要求支架与之相配套，但若支架的控制系统不作相应的改进，是满足不了这一要求的。到目前为止，我国国产 液压支架的控制方式仍然停留在跟机手把单向邻架控制或本架控制水平。这种控制方式，虽然具有控制系统简单、制造容易、造价较低和对煤层地质条件变化适应性较强的优点，但它存在严重缺点：工人劳动条件差，安全性差；移架速度慢，影响采煤机效率的发挥；通风条件差，支架故障率高；支架支护效能的发挥程度与操作人员的经验多少和技能高低有密切关系。液压支架实现自动控制后，就可有效地克服上述缺点，实现对买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 支架的电液控制，而且有多种控制方式可供选择，人员可在较安全的地方集中对整个工作面的支架进行远程控制或程序控制。现在国外的普通综采工作面 液压支架已实现了微机红外线电液自动控制，可成组、成排地向前移架，额定供液压力达到 40量 300L/4150 L/液管径 100120架速度超过了 10 组 /国产液压支架还是中低压小管径供液，人工手动操作。现场实际统计，前移一组支架大约需 1 大的支架供液压力不超过 32液管径 2530量在 150L/200L/柱掩护式液压支架的工作阻力 780 t，架宽 用 采煤机微电脑远距离控制，支 架立柱直径超过 400架速度 10 组 / 第二节 国内外液压支架的差异 在支架材料、加工工艺、性能和使用寿命等方面与世界先进国家相比还有很大差距 。 (1) 德国支架结构件材料 屈服极限 500前苏联的更高。我国基本长期使用 16屈服极限 350 右 ,近年来只有少数支架构件的部分材料用高强度钢板。 (2) 支架液压系统的阀类使用的是乳化油 ,防锈蚀的要求很高 ,国外一直使用铜合金阀壳和高强度不锈钢阀芯 ,我国是 45 钢加表面防腐处理。 (3) 国外密封材料的寿命大于 5年 ,我国只有 2年 左右。 (4) 国外的支柱和千斤顶缸体内壁是复镀 ,我国是不镀 ,使立柱出现麻斑、划伤、密封漏液等现象 ,影响支护效果。 (5) 美国的支架耐久性实验要求是 45 000 次 ,我国 7 000 次。 以上这样技术质量水平的支架在国内一般矿井勉强可以使用 ,但在国内高产、高效工作面及国际上是没有竞争力的 ,综采工程技术人员普遍认为目前我国支架的工艺技术水平尚未达到 1979 年引进的 100 套支架的技术水平 ,可想落后人家远不止 30年 。 2 液压支架控制系统的研究处于落后状 况 ,严重制约了支架移架速度的提高和综采经济效益发挥西方主要产煤大国始终把支架控制系统作为提高整个综采经济效益的重要方面来抓。 20 世纪 60年代采用手动直控操作系统 ;20 世纪 70 年代初即开始重视液压支架液压先导控制的研究 ;20 世纪 70年代中后期广泛采用液压多芯管先导控制系统 ;20世买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 纪 80 年代西方国家开始大力着手电液先导程序控制的研究和使用。因此 ,现在美、德、英、日等基本上全是可编程电液控制 ,波兰除了电液控制以外 ,都是液压多芯管先导控制。 20 世纪 90 年代开始 ,为了提高移架速度满足工作面高产、高效发 展的需求 ,我国在加大常规手控操纵阀的流量方面取得进展 ,加上综合措施 ,也实现了平均移架速度小于 12 根据以上资料不难看出 ,在 21 世纪以煤炭集约化生产为特征的新时期。为了满足高产高效综采工作面的需要 ,必须抓紧研制和推广电液系统。 第三节 液压支架的发展趋势 随着科学技术的高速发展 ,新技术、新方法、新材料的不断应用 ,微机和计算机技术进一步普及 ,为液压支架的发展提供了有利的条件。目前 ,液压支架正向以下几个方面发展 : (1) 液压支架的结构形式正朝着简单实用方向发展 ,如液压支架的架型明显地向两柱掩 护式支架和四柱支撑式掩护式支架发展。 (2) 在已有支架设计与应用经验的基础上 ,将有限元和计算机辅助设计相结合 ,研究支架的智能化设计方法、结构与参数的优化 ,进一步提高支架的科学性、可靠性以及结构的优化性。其中在设计中应注意以下几个方面 : 提高液压支架的设计强度 ,加大支架的工作阻力 ,加大支架的设计强度系数 ,还有选材等方面 ; 如何提高支架的移架速度 ; 改进支架个别部件结构 ,加大联结件强度。 (3) 改进制造工艺 ,保证制造质量 ;对支架的阀类 ,从材料、热处理、加工条件和密封件入手 ,制定更严格的质量和抗腐蚀标准 。 (4) 对不稳定顶板、松软底板、地质构造较复杂等特殊条件 ,加大投入 ,研制大量的特殊支架 ,以适用不同的开采条件。 (5) 新型元件与材质 ,可减轻支架重量 ,提高支架性能和使用寿命。 (6) 结构上寻求克服四连杆的新型架型。 (7) 快速支架电液控制系统的研制和投入 ,研究支架的遥控、程控控制和性能自动监控 ,为回采工作面的半自动化与自动化创造条件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第二章 液压支架类型、选型原则及支撑掩护式支架的工作原理 第一 节 液压支架的类型及基本特点 迄今为止，全国使用的液压支架已有几百种型号，但其基本型式是相同或相似 的。对液压支架型式的分类应把握其本质特征，按照不同的分类原则进行分类。这些分类原则互相联系又存在矛盾，同一个支架按照不同的分类原则可划分在不同类，把这些不同分类结果，按照一定的主次关系联系起来，就能较全面的反映该支架的基本特征。 液压支架可按适用的煤层厚度、倾角和支架的控制方式来进行分类，但这些分类法均未反应出液压支架的基本特征。因此，目前国内外均按架型结构与围岩关系，将液压支架分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三大类。 一 支撑式液压支架 (a)节式支架 (b)垛式支架 图 2撑式液压支架 支撑式支架是早期发展的液压支架架型。其中又分为节式支架 (图 2a)和垛式支架(图 2b)。这种支架的基本特点是 : (1)立柱靠简单的复位装置垂直支撑于支架的顶梁与底座之间，支撑效率高。 (2)支架是一个不稳定机构，基本不能承受顶板的水平力，支架的稳定性差。 (3)设有完善的掩护防漏研装置。 (4)支撑力的集中作用点离煤壁较远，支架切顶力强。 (5)结构简单，重量轻，成本低。 (1)采高小于 25 m (2)直接顶稳定 (3 类 )或坚硬 (4 类 )，老顶来压明显 ( )或强烈 ( )。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 (3)工作面倾角 58 m 的厚煤层应优先选用掩护性好，抗侧向力强的支撑掩护式支架 ;若为僻顶分层开采，则应选用掩护式支架。 (2)煤层倾角 :主要影响支架的工作稳定性，在大倾角煤层工作的支架应防止发生倾倒和下滑。当煤层倾角。 10最好是选用顶梁及掩护梁带有侧护板的掩护式和支撑掩护式支架 ;若采用支撑式支架，必须带有调架装置以能及时调整支架的位买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 置。当煤层倾角 18时，各种架型均带有防倒和防滑装置。 (3)瓦斯含量 :瓦斯涌出量大的工作面应优先选用支撑式和支撑掩护式支架，并应验算通风断面能否满足通风量的要求。 (4)特殊要求 :除基本架型以外，还有为满足特殊开采需要而专门设计的特种支架可供选用。如在煤层倾角 a35“ 时，应选用大倾角支架，对顶板松软 (破碎 )、煤质松软 ( 10 10, 15 15 f)配制液压支架用乳化液的水质应符合下列条件 : 无色、无臭、无悬物和机械杂质； 在 69 范围内；氯离子含量不大于 升 ;硫酸根离子的含量不大于 克当量 /升。 二 液压系统的基本要求 对于液压支架的传动系统应具有以下基本要求： 1、 采用结构比较简单，设备外形尺寸比较小，能远距离的传递大的能量； 2、 能承受较大的载荷；没有复杂的传动机构； 3、 再有爆炸危险和含尘的空气里保证工作安全； 4、 动作迅速； 5、 操作、调节简单； 6、 过载及损坏保护简单； 针对我们本次设 计的液压支架，其液压系统有以下两部分系统组成：即立柱系统和千斤顶系统 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 本设计的液压系统图： 右前立柱右后立柱左前立柱左后立柱推移千斤顶3/38 液压支架的液压系统图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 33 第 七 节 支架在设计中突出 的 特点 支架在设计中突出了以下特点： 顶板的支撑效果好； 定支架的总体参数和主要部件的结构尺寸，并利用计算机模拟试验进行受力分析和强度校核，以提高支架的可靠性； 力较小，空顶距变化较小； 架通风断面大，操作空间大； 座比压小，强度高； 00 升大流量操纵阀，提高了支架工作循环时间。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 34 第四章 液压支架的受力分析 由液压支架的工作状态可知，支架承受的外载荷是顶板下沉形成的。在顶板下沉过程中，支架顶梁与顶板有相对滑动现象，支架不仅受有垂直于顶梁的力 ，还受平行顶梁的力。 为了设计方便，要对支架的载荷和支架本身进行简化，现概述如下： 1)把支架简化成一个平面杆系结构，为了偏于安全，计算时把外载 荷视为集中载荷。 2)金属结构件按直梁理论计算。 3)顶梁、底座与顶板被认为均匀接触，载荷沿支架长度方向接线规律分布，沿宽度方向均匀分布。 4)通过分析和计算可知，掩护梁顶矸石的作用为只能使支架实际支护阻力降底，所以在受力计算时不计使掩护梁偏于安全。 5)立柱和短柱按最大工作阻力计算。 6)产生作用在顶梁水平力的情况有两种：一种是由于支架让压回缩，顶梁前端运动轨迹为近似双纽线，顶梁与顶板在产生相对位移，顶板给予顶梁水平摩擦力；另一种是由于顶板向采空区方向移动，使支架顶梁受指向采空区的水平摩擦力。顶梁和顶板的 静摩擦系数 7)按不同支护高度时各部件最大受力值进行强度校核。 8)各结构件的强度校核，除按理论支护阻力校核危险断面外，还要按原煤炭部标准 压支架型式试验技术规范的各种加载方式，以支架的额定工作阻力逐一核，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。 第一节 液压支架的受力分析与计算 当支架撑牢在顶底板之间时，取其整体或某一部件为分离体，皆处于平衡状态，据此，把支架简化成平面杆系进行受力分析和计算。 支架整体受力如图 4买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 35 4一 对顶梁进行受力分析 对顶梁进行受力分析如图 4 受力 12 s in （ 4 21 （ 4 式中：后梁所受 水平 集中力 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 36 后梁所受垂直集中力 顶梁千斤顶板摩擦系数 ， =0.3 前排立柱的合力 600（ 后排立柱的合力， 600（ 由式 (4 (4