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。
本论文主要阐述了一般掩护式液压支架的设计过程。设计内容包括：选架型、总体设计、主要零部件的设计和主要零部件的校核。
由于该煤层厚度适中，选用掩护式液压支架。煤层厚度介于之间，煤层厚度变化较大，选用调高范围大且抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。支架采用正四连杆机构，以改善支架受力状况。顶梁、掩护梁、底座均做成箱体结构；立柱采用双伸缩作用液压缸，以增加工作行程来满足支架调高范围的需要。推移千斤顶采用框架结构，以减少推溜力和增大移架力。为了提高移架速度，确保对顶板的及时支护，采用锥阀液压系统。
关键词：液压支架 四连杆机构 支架选型 推溜 移架
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 schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is the one of comprehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining.
The article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. The design content includes: Chooses, the system design, the main spare part design, the main spare part examination and the hydraulic system design.
Because this coal bed thickness is moderate, selects the shield type hydraulic pressure support. Coal bed thickness is situated between between the 2.5~3.8 rice, coal bed thickness change bigger, selects adjusts the high scope big also the anti- horizontal thrust is strong also the belt protects helps the equipment the shield type support. The support uses the four link motion gear, improves the support stress condition. The top-beam, caving shield, the foundation makes the packed in a box body structure; The column uses the double expansion and contraction function hydraulic cylinder, increases the power stroke to satisfy the support to adjust the high scope the need. Passes the hoisting jack to use the portal frame construction, reduces pushes slides the strength and increases moves a strength. In order to enhance moves a speed, guarantees is prompt to the roof support, uses the mushroom valve hydraulic system.
Key word: The hydraulic pressure support , four-link mechanism , support shaping push forwards the conveyer, advancing the powered support.
目录
摘 要 I
Abstract II
第1章 液压支架概论 1
1.1 液压支架的设计目的 1
1.2 液压支架的使用现状 1
1.3 国内外液压支架的差距及今后的发展趋势 1
1.4 液压支架的应用和意义 2
1.5 液压支架的组成和分类 3
1.5.1 液压支架的组成 3
1.5.2 液压支架的分类及特点 3
1.6 液压支架的工作原理 5
1.7 液压支架的支护方式 8
第2章 液压支架整体结构设计 8
2.1 液压支架的参数要求 8
2.1.1 液压支架的原始数据 8
2.1.2 液压支架的基本要求 9
2.1.3 液压支架的基本参数 9
2.1.4 液压支架的选型原则 10
2.2 液压支架主要尺寸的确定 11
2.2.1 液压支架的高度确定 11
2.2.2 支架的伸缩比确定 12
2.2.3 支架的支护强度 12
2.2.4 支架的间距确定 12
2.2.5 底座长度的确定 13
2.3 液压支架四连杆机构的确定 14
2.3.1 四连杆机构的作用 14
2.3.2 四连杆机构设计的要求 14
2.3.3 附加力对液压支架受力的影响 16
2.3.4 两点之距对支架受力的影响 16
2.3.5 后连杆与掩护梁长度比值对支架受力的影响 16
2.4 液压支架四连杆机构的设计 17
2.4.1 掩护梁和后连杆长度的确定 17
2.4.2 几何作图法作图过程 19
2.5 液压支架顶梁结构设计 20
2.5.1 顶梁的基本概念和作用 20
2.5.2 顶梁的结构形式 21
2.5.3 对顶梁长度的影响 23
2.5.4 顶梁的断面形状 23
2.5.5 顶梁长度的计算 24
2.5.6 顶梁宽度和底座宽度的确定 26
2.6 液压支架掩护梁结构设计 26
2.6.1 掩护梁的作用和用途 26
2.6.2 掩护梁的结构型式 26
2.6.3 掩护梁的参数确定 27
2.7 液压支架侧护板结构设计 27
2.7.1 侧护板的种类 27
2.7.2 侧护板的结构形式 27
2.7.3 侧护板尺寸的确定 28
2.8 液压支架底座结构设计 28
2.8.1 底座的设计要求 28
2.8.2 底座的结构形式 29
2.8.3 底座的参数确定 29
第3章 液压支架受力分析与计算 30
3.1 铰接式顶梁掩护式液压支架的整体受力分析 30
3.2 液压支架顶梁和掩护梁的受力分析与计算 31
3.2.1 取顶梁为分离体进行受力分析 31
3.2.2 取顶梁和掩护梁为分离体进行受力分析 32
3.2.3 取掩护梁为分离体进行受力分析 32
3.2.4 顶梁的载荷分布 33
3.2.5 顶梁的支护强度 35
3.3 液压支架底座的受力分析与计算 35
3.3.1 取底座为分离体进行受力分析 35
3.3.2 底座接触比压计算 36
第4章 液压支架的强度校核 37
4.1 校核的材料选择和基本要求 37
4.2 顶梁的强度校核 38
4.2.1 顶梁的受力情况分析 38
4.2.2 顶梁的强度校核计算 38
4.3 掩护梁的强度校核 40
4.3.1 掩护梁的受力情况分析 40
4.3.2 掩护梁的强度校核计算 40
4.4 底座的强度校核 42
4.4.1 底座的受力情况分析 42
4.4.2 底座的强度校核计算 42
4.5 前后连杆的强度校核 43
4.5.1 前连杆的强度校核计算 43
4.5.2 后连杆的强度校核计算 44
4.6 销轴和耳座的强度校核 44
4.6.1 耳座的强度校核计算 44
4.6.2 销轴的强度校核计算 45
第5章 结 论 47
参考文献 48
致谢 49
第1章 液压支架概论
1.1 液压支架的设计目的
采用综合机械化采煤方法是大幅度增加煤炭产量、提高经济效益的必由之路。为了满足煤炭日益增长的需要，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采煤工作面（简称综采工作面）。而每个总裁工作面平均需要安装150台液压支架，可见对液压支架的需要量是很大的。
由于不同采煤工作面的顶底板条件、煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等的不同，对液压支架的要求也不同。为了有效地支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸的液压支架。因此，液压支架的设计工作是很重要的。由于液压支架的类型很多，因此其设计工作量也是很大的。由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节。
1.2 液压支架的使用现状
液压支架的设计、制造和使用，从1854年英国研制成功了液压支架发展到现在，已经基本成熟，已经基本成熟，它已经形成了能另适用各种不同煤矿地质条件的各类液压支架。
从液压支架的形式来看，有支撑式液压支架发展到掩护式液压支架和支撑掩护式液压支架；从支架的质量来看，有轻型液压支架和重型液压支架；从支撑高度来看，有薄煤层液压支架、中厚煤层分层和厚煤层液压支架，其中厚煤层液压支架鼬分厚煤层一次采全高液压支架、厚煤层分层开采液压支架和放顶煤液压支架；从用途来看，有端头液压支架和中间液压支架。所以从液压支架的现状开看，液压支架已经发展到一个完整的液压支架体系。从液压支架的设计来看，由过去的手工设计发展到全部计算机程序设计。总之，随着时代的发展的进步，液压支架设计、制造和使用，将越来越完善、安全、可靠。
1.3 国内外液压支架的差距及今后的发展趋势
我国液压支架经过30多年的发展，尽管取得了显著成绩，在双高矿井建设中出现过日产万吨甚至班产万吨的记录，但总体水平与世界先进采煤国家仍存在一定差距。在支架架型功能上我国与国外相差无几，但有些地方特别是特厚煤层用的放顶煤支架、铺网支架、两硬煤层的强力支架、端头支架还有独到之处，但国产液压支架技术含量偏低，电液控制阀可靠性差，所以钢材的耐压能力一般为16MPa，最好的屈服极限才700MPa，液压系统压力在35MPa以下，流量在200L/min以内，供液管直径25～32mm，回液管直径25～50mm，最快移架速度为10～12s/架，工作阻力更是相对较低。
我国科学工作者经过30多年的发展和努力，液压支架的设计、制造水平在不断提高，特别是在缓倾斜中厚煤层的液压支架方面积累了相当丰富的经验，架型已基本趋于成熟、完善，在品种和质量方面与国际先进水平相比，差距越来越小。但在控制元件和控制系统方面，与先进国家的产品相比还有较大的差距。所以，今后除硬继续针对我国国情的煤层具体条件，开发一些新架型、新品种外，还应在设计支架控制系统和提高支架的工作可靠性方面下功夫。
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