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ZZ400021.532型支撑掩护式式液压支架设计

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zz400021 支撑 支持 掩护 液压 支架 设计
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前连杆6.13.dwg

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ZZ4000/21.5/32型支撑掩护式式液压支架设计


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,而且能减轻繁重的体力劳动,改善作业环境,提高作业安全性,减少矿井事故的发生。是煤炭工业技术现代化的发展方向。而液压支架是综合机械化采煤方法中重要的设备之一。据统计每个综采工作面大概需要150台液压支架,液压支架的研究和设计具有重大的意义。

根据实际的工作要求和矿井条件,该工作面选择使用支撑掩护式液压支架。支撑掩护式液压支架主要分为机械部分和液压系统。机械部分主要有以下几个基本部分组成:顶梁,底座,液压支柱,千斤顶。在设计过程中要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。在液压系统的选型设计中要根据要求选择合适的液压系统,保证支架能安全快速的运行。同时应熟练掌握各液压控制回路的运行原理,真正使得液压支架做到“令行禁止”。

在设计中,伸缩式整体顶梁、底座、尾梁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、目的及要求,对支撑掩护式液压支架作了具体的分析和介绍,讲述了这种支架的设计方案和使用方法及主要应用条件等。


关键词:液压支架; 立柱; 结构设计。

目录

摘要 I

Abstract

绪论 1

第一章、液压支架简介

第一节、  液压支架的工作原理 2

第二节、 支架组成 3

第三节、  液压支架主要结构件及其作用 4

一、 顶梁 4

二、 掩护梁 4

三、 底座 4

四、前后连杆  5

五、 推移机构 5

六、 液压系统及其控制元件 5

七、 支架的设计特点 5

八、 液压支架的架形 6

第二章、  液压支架的结构设计 7

第一节、 液压支架的选型 7

一、 液压支架结构类型的优选 7

二、 液压支架的架形选择原则 8

三、 影响架形选择的因素 9

第二节、 主要设计参数 10

第三节、 液压支架的结构设计 11

一、 四连杆机构的作用 11

二、四连杆机构定位尺寸和极限参数的确定 12

三、 四连杆机构的绘制 14

四、 液压支架主要结构参数和形式的确定 15

五、 液压支架的总体布置 19

六、 支架的主要结构 20

七、 主要参数的确定 23

第四节、 拟定液压系统 27

第三章、液压支架受力分析

第一节 支架的工作状态 29

第二节、 支架载荷的确定 29

第三节、 支架受力分析 30

第四节、 顶梁载荷分布 42

第五节、 支护强度 43

第六节、 底座接触比压 43

第七节、 护效率 44

第八节、 支架受力的影响因素 44

第九节、 强度条件 45

第四章、  液压支架的使用和维护 47

第一节、 液压支架操作 47

一、 操作前的准备 47

二、 操作方式与顺序 47

三、 支架使用中的注意事项 48

第二节、 液压支架操作维护要求 49

第三节、 液压支架操作管理事项 50

第四节、 维护和管理的具体内容 51

第五节、 维修与管理注意事项 52

第六节、  支架的合理工作状态 53

第五章、  液压支架常见故障及其排除 56

第一节、 结构件和连接销轴 56

第二节、 液压系统及液压元件 56

第三节、 支架在操作和支护过程中的故障 58

结 论 60

参考文献 61

外文文献 65

致   谢 83

Abstract


The comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country , raises labor productivity substantially, realizes the modern a strategic measure of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement working environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is one of the comprehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining. 

Pendulum rod hydraulic support is mainly composed of the following basic components: roof beams, chassis, hydraulic prop. Designed to support compliance with good performance, high strength, fast moving aircraft, the principles of safe and reliable.

In the design, the overall retractable roof beams, base, tail beams and columns and other structural parts of the design is the key. This paper describes the structure, type, working principle, the purpose and requirements of hydraulic support, hydraulic support for the pendulum rod made a detailed analysis and presentation, tells the story of this stent design and purpose.


    

Key Word: Hydraulic support; column; structural design.



参考文献

1.丁绍南 液压支架设计[M]世界图书出版社1995.

2.徐景 机械设计手册[M]第三版 化学工业出版社1987.

3.《综采技术手册》编委会 综采技术手册[M]]上、下)煤炭工业出版社2001.

4.唐大放 机械设计工程学[M](1 2)中国矿业大学出版社2001.

5.刘鸿文 材料力学[M]第三版(上、下)高等教育出版社1992.

6.赵宏珠 综采面矿压与液压支架设计[M]中国矿业学院出版社 1987.

7.张家鉴 液压支架[M]煤炭工业出版社 1985.

8.戴绍诚 高效高产综采机械化采煤技术与装备[M]煤炭工业出版社1997.

9. 煤炭部煤炭科学研究院编综采《设备配套图册》1983.

10.文九巴 机械工程材料[M]机械工业出版社2002年6月第一版

11. 中国物产集团公司支护装备部 编《煤矿支护使用手册》煤炭工业出版社2004.

12.杨振复  罗恩波 放顶煤开采技术与放顶煤液压支架[M]煤炭工业出版社1995.

13.张元越 液压与气压传动[M]西南交通大学出版社2005.

14.巩云鹏,田万禄.机械设计课程设计[M].沈阳:东北大学出版社,2001.

15.朱凤志.液压支架四连杆机械设计作图法分析[M]煤矿机械,1983.

16.陶驰东.采掘机械.煤炭工业出版社[M],1999.

17.陈庆璐,朱银昌,煤矿液压支架[M]内蒙古:内蒙古科学技术出版社.1999.

18.温大伟.掩护式支架综采面煤壁片帮的研究.煤炭科学技术,1986


电子版图书资料:

1.《煤矿设备管理手册》

2.《液压支架设计手册》


内容简介:
1目录摘要 .IAbstract绪论 .1第一章、液压支架简介第一节、 液压支架的工作原理 .2第二节、 支架组成 .3第三节、 液压支架主要结构件及其作用 .4一、 顶梁 .4二、 掩护梁 .4三、 底座 .4四、前后连杆 .5五、 推移机构 .5六、 液压系统及其控制元件 .5七、 支架的设计特点 .5八、 液压支架的架形 .6第二章、 液压支架的结构设计 .7第一节、 液压支架的选型 .7一、 液压支架结构类型的优选 .7二、 液压支架的架形选择原则 .8三、 影响架形选择的因素 .9第二节、 主要设计参数 .10第三节、 液压支架的结构设计 .11一、 四连杆机构的作用 .11二、四连杆机构定位尺寸和极限参数的确定 .12三、 四连杆机构的绘制 .14四、 液压支架主要结构参数和形式的确定 .15五、 液压支架的总体布置 .19六、 支架的主要结构 .20七、 主要参数的确定 .23第四节、 拟定液压系统 .27第三章、液压支架受力分析第一节 支架的工作状态 .29第二节、 支架载荷的确定 .29第三节、 支架受力分析 .30第四节、 顶梁载荷分布 .42第五节、 支护强度 .43第六节、 底座接触比压 .43第七节、 护效率 .44第八节、 支架受力的影响因素 .44第九节、 强度条件 .45第四章、 液压支架的使用和维护 .47第一节、 液压支架操作 .471 I一、 操作前的准备 .47二、 操作方式与顺序 .47三、 支架使用中的注意事项 .48第二节、 液压支架操作维护要求 .49第三节、 液压支架操作管理事项 .50第四节、 维护和管理的具体内容 .51第五节、 维修与管理注意事项 .52第六节、 支架的合理工作状态 .53第五章、 液压支架常见故障及其排除 .56第一节、 结构件和连接销轴 .56第二节、 液压系统及液压元件 .56第三节、 支架在操作和支护过程中的故障 .58结 论 .60参考文献 .61外文文献 .65致 谢 .831 IIZZ4000/21.5/32型支撑掩护式式液压支架设计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,而且能减轻繁重的体力劳动,改善作业环境,提高作业安全性,减少矿井事故的发生。是煤炭工业技术现代化的发展方向。而液压支架是综合机械化采煤方法中重要的设备之一。据统计每个综采工作面大概需要150台液压支架,液压支架的研究和设计具有重大的意义。根据实际的工作要求和矿井条件,该工作面选择使用支撑掩护式液压支架。支撑掩护式液压支架主要分为机械部分和液压系统。机械部分主要有以下几个基本部分组成:顶梁,底座,液压支柱,千斤顶。在设计过程中要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。在液压系统的选型设计中要根据要求选择合适的液压系统,保证支架能安全快速的运行。同时应熟练掌握各液压控制回路的运行原理,真正使得液压支架做到“令行禁止”。在设计中,伸缩式整体顶梁、底座、尾梁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、目的及要求,对支撑掩护式液压支架作了具体的分析和介绍,讲述了这种支架的设计方案和使用方法及主要应用条件等。关键词:液压支架; 立柱; 结构设计。1 IIIAbstractThe comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country , raises labor productivity substantially, realizes the modern a strategic measure of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement working environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is one of the comprehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining. Pendulum rod hydraulic support is mainly composed of the following basic components: roof beams, chassis, hydraulic prop. Designed to support compliance with good performance, high strength, fast moving aircraft, the principles of safe and reliable.In the design, the overall retractable roof beams, base, tail beams and columns and other structural parts of the design is the key. This paper describes the structure, type, working principle, the purpose and requirements of hydraulic support, hydraulic support for the pendulum rod made a detailed analysis and presentation, tells the story of this stent design and purpose.Key Word: Hydraulic support; column; structural design.1 0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。1 1第一章、 液压支架简介第一节、 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。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1-1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2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。第二节、 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。3(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。第三节、 液压支架主要结构件及其作用一、 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。其主要作用是:(l)承接顶板岩石及煤的重力负载;(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。二、 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。三、 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。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;4(2) 给工作人员创造良好的工作环境;(3) 保证支架的稳定性。四、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。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、抗压和抗扭性能。五、 推移机构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六、 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 过滤器 操纵阀 立柱或各千斤顶 架液截止阀 5主回液胶管 乳化液泵站。 七、 支架的设计特点结合工作面及矿区此类地质构造条件下,此支架应满足以下条件:
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