资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共52页)
编号：1562906
类型：共享资源
大小：4.73MB
格式：ZIP
上传时间：2017-08-14
上传人：闰***
认证信息
个人认证
冯**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
掩护
液压
支架
结构
设计
分析
- 资源描述：
-
掩护式液压支架结构的设计与分析,掩护,液压,支架,结构,设计,分析
- 内容简介：
-
毕业设计（论文）中期报告 题目 :掩护式液压支架的设计与分析 1. 设计（论文）进展状况 过查阅书籍资料，确定液压支架的选型 1）给定参数中顶底版性质：老顶 I 级、直接顶 2 级，底板平整，无影响支架通过的断层，初步选择为掩护式支架。 2) 给定煤层厚度为 4 6m，因此本次设计应选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。 3）给定煤层倾角 5，故不用设置防滑和调架装置。 压支架相关参数的选择和计算 1） 确定支架结 构参数的原则 要满足配套设备 (采煤机、输送机 )的相关要求； 与支架的工作方式 (即时支护或滞后支护 )相适应； 结构紧凑，行人操作方便； 支架的工作稳定性好。 2) 主要参数 最小高度 ： 2550大高度 ： 5500作阻力 ： 2 3926 柱缸经 ： 345护宽度 ： 1750） 支架的伸缩比 支架的伸缩比指最大与最小支架高度之比值即 ： m = 。调高范围越大，支架适用范围越广，但过大的调高范围给支架结构设计造成困难，可靠性降低。由于液压支架的使用寿命较长，并可能被安装在不同的采煤工作面，所以，支架应具有较大的伸缩比。尽量采用单伸缩油缸或带机械加长杆来增加调高范围。一般支架最大高度和最小高度的比值的范围是 经计算，设计支架的伸缩比 m 支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；使于人员操作和行走，保证支架的稳定性等。通常，掩 护式支架的底座长度取 的移架步距一个移架步距为 即 右。 阅资料 ，进行液压支架的主要部件设计 参照 液压支架 50 1）前梁 前梁为由 板焊接而成的箱体结构，前面连接护帮板，后面与主顶梁铰接，下部焊有耳座连接前梁千斤顶，可以上下摆动。前梁的前后销孔中心之间的距离为宽度为 厚度为 与前梁千斤顶铰接的耳座孔孔径 前部也焊有与护帮板千斤顶铰接的耳座。主筋为 钢板，加强板为 钢板。 2） 顶梁 顶梁后面与掩护梁铰接，下面由立柱支撑，上与顶板直接接触，做成箱体结构，不但要满足一定的刚度和强度的要求，还要适应顶板的不平整性，避免局部应力过大而损 坏。顶梁是支架主要承受顶板压力的部件，并起切顶作用。一般前、后柱窝断面为最危险断面，断面安全系数 1.1n ，它可多次反复支撑顶煤，以利于放煤。顶梁装有侧护板，一侧装有侧推千斤顶和弹簧，防止架间漏煤、矸石及调节支架间距。 顶梁基本尺寸：长度 宽度，侧护板缩回时 全部伸出时为上下面厚度 与前梁 连接用销孔直径 60,与掩护梁连接用销孔直径 80,安装前梁千斤顶用销孔直径 54。 3）掩护梁 掩护梁下部与前、后连杆相连，下端与尾梁铰接，还设有尾梁千斤项的耳座。用于承受部分煤、矸载荷，防止其窜入后输送机的工作空间，保证支架、后输送机正常运行。掩护梁受扭力和横向载荷力大，是十分重要的部件。掩护梁做成箱体结构，尾部有伸缩插板式和在下端铰接一伸缩尾梁式，它装有侧护板 作用与顶梁侧护板相同。侧护板的横向宽度，要稍大于移架步距，这样移架时能与不动的邻架间保持封闭。 掩护梁的主要结构尺寸如下：全长 两耳座之间的水平距离为 宽 厚 上方用 90轴与顶梁铰接，尾部用 的销轴与尾梁铰接，与前连杆铰接用的销孔直径为 110 与后连杆铰接用的销孔直径为。 4）连杆 连杆分前连杆与后连杆，前连杆有一根，后连杆有两根，两端都有销孔，用于与掩护梁和底座的铰接，前连杆长 前后销孔的直径为 ，厚 宽主筋为厚 钢板，加强板的厚度为 后连杆两边中心孔中心之间的距离为 销孔直径为 110钢板材料均为 5）底座 底座为整体式刚性底座，四连杆机构铰接在底座后部，在两内主筋中间形成的较高的铰点位置，这主要是为 了形成足够的后工作空间，在不影响人行通道的基础上，前、后连杆铰接点应尽量前移。在两内主筋间下部布置有推拉装置。有四个球面柱窝 与立柱缸底相连，在底座侧面靠前位置设有拉后输送机千斤顶的可拆装固定耳座。该底座整体性强，稳定性好，比压小。 为方便行人及工作人员操作，立柱距底座前端点的距离为 前连杆与后连杆下铰点的水平距离为 底座全长 底面宽 中间为安装推移千斤顶留有推溜槽。 6）立柱 立柱采用单作用、活塞式、双伸缩的型式。由缸体、活柱、导向套等主要零部件组成。缸体由无缝钢管加工而成缸体的下端焊接球形缸底，在缸底上钻有孔并焊有管接头作为立柱下腔 (活塞下部空腔 )的液口。在缸体的上端装有导向套，它为活柱的上下往复运动导向。为了防止外部煤尘等脏物随活柱下缩而进入缸体，在导向套的上端装有防尘圈，为了防止液体从立柱上腔 (活塞上部环形空间 )向外泄漏，在导向套上还装有蕾形密封圈和 O 形圈。缸体上部钻有螺纹孔并焊有管接头，与上腔相通，作为立柱上腔的液口。 立柱的主要参数为：内径 杆径 选用管材为 ,工作阻力为 初撑力 工作阻力为 柱调高范围为 550 关 纸的绘制 根据计算和查阅资料所得支架各部位的尺寸，绘制的 如下： 1） 掩护式液 压支架整体结构图 2） 底座结构图 在中期答辩之前，通过查阅资料和计算，我完成了液压支架的选型和整体结构的设计。由于知识和能力有限，在如下方面还存在一些问题： 1） 四连杆机构的优化设计 2） 立柱及柱窝位置的确定 3）千斤顶位置的确定 4） 支架的受力计算 对于存在的问题都将寻找相关文献和资料进行相关的选取与计算，并向老师和同学请教，将问题一一解决。 1) 进行支架的受力分析及计算、主要零部件的强度校核、液压系统的设计 2）完成支架的装配图绘 制，完成底座、立柱的设计图，完成液压系统设计图 3） 撰写毕业论文 ，准备最终答辩 注： 1） 正文：宋体小四号字，行距 20 磅 ，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。 2） 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 题目： 掩护式液压支架结构的设计与分析 开题报告填写要求 文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。 从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。 500 字以上，参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少 3 篇）， 文中引用参考文献处应标出文献序号， “参考文献 ”应按附件中参考文献 “注释格式 ”的要求书写。 、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例： “2008 年 11 月 26 日 ”。 面格式：题目：宋体，加粗， 二 号；系别等内容格式：宋体，四号，居中。 1 毕业设计（论文）综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况） 目背景及研究意义 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，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。 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。 本课题设计的是掩护式液压支架，它的特点是：顶梁的作用力均匀，结构稳定，抵抗直接顶水平运动能力强；防护性能好，调高范围大；对煤层厚度变化适应能力强；但整架工作阻力小，通风阻力小，工作空间小；这类支架适用于支撑顶不稳定或中等稳定的煤层。 压支架的发展趋势 近几年来，为适应采煤综合机械化的发展需要，液压支架获得了迅速的发展，出现了很多类型，据统计，它的结构形势已达数百种。每种支架的支柱从 1 根导 8 根，支撑力从 50 吨 到 800 吨，支架适应煤层厚度的范围由 到 5 米，也以至更厚的煤层，适应煤层倾角由 0到 45，甚至 70左右。在缓倾斜薄及中后煤层中，液压支架已获得广泛的应用，但是由于煤层赋存条件复杂，支架的结构还不够完善，设备需要管理和操作经验，所以液压支架的使用范围仍受到限制 1。 为了改进支架的支护性能，提高它对不同矿山地质条件的适应性，扩大使用范围，延长使用寿命，目前液压支架有下列几方面的发展动向： 1) 大力发展掩护式和支撑掩护式支架，对其它形式的支架，应用逐渐减少。 1976 年国际采矿设备展览会展出的 89 种 液压支架中，有 80 是掩护式支架，这些支架的主要特点是：采用四连杆机构，使梁端和煤壁之间的距离基本保持恒定；支柱支在顶梁上，提高了支架的工作阻力；顶梁和掩护梁铰接，取消了两者间易被矸石堵赛的三角区；掩护梁和顶梁的主梁部分均装设侧护板，提高了支架的防护能力；采用整体自移式，便于支架操作和实现自动控制。 2) 液压支架的进一步发展，是着重解决扩大使用范围的问题。目前，各国正在研制大倾角、大采高、大截深和薄煤层支架，并使支架和采煤机更好地配合。近几年来，国外正在研制一次截深 左右或一次采高 的液压支架 。同时，为扩大支架适应的高度范围，广泛采用双伸缩式支柱。 3) 采用高压乳化液泵，以提高支架的初撑力，很多国家使用的泵站压力已达到 300 公斤 /厘米 2 以上。 4) 为了简化支架管路系统和便于安全操作，开始采用“多芯管”先导式邻架控制的操纵方式。 5) 为加快支架移设速度，进一步改善操纵条件，支架控制正在向自动控制方向发展。目前，分组程序已开始使用，全工作面的自动控制还处在研究阶段。 6) 液压支架结构设计的方向 :轻型化、标准化、材质强化、高压化。 国液压支架与国外液压支架的差距 1）生成能力上的差距 ：我国目前大部分支架的可靠性与国外差距比较大。进口支架工作面开机率达到 90%以上，日产达到了 30000t，年产达到 10架大修周期为产煤 15上。而我国目前综采工作面开机率平均为 50%左右。支架大修周期为产煤量在 4 5右 3。 2）支护性能参数的差距：发达国家在设计指导思想方面大多主张大马拉小车，支架的工作阻力与支护强度普遍较大。工作阻力一般都在 7000上，最高达到 10000我国目前支架的工作阻力与国外相比普遍偏低，平均在 4000 5000差 30%左右。另外，国外支 架中心距普遍采用 别达到 2m，我国支架中心距绝大多数为 。 3）结构件材料的差距：目前国外 s 700 800钢材以广泛应用，而我国普遍使用的是s 450下的钢板，相差 30% 40%5。 4）控制系统方面的差距：目前世界上一些发达国家支架的控制系统已广泛采用电液控制系统，而我国目前很少采用电液控制，绝大部分为手动。 今后，我国的液压支架的设计将朝技术含量大、钢板强度高、移架速度快和电液控制阀的方向发展，对有破碎带和断层的工作面将加大支架的移架速度，尽量采用整体可 靠的掩护梁、前后连杆和底座组成的四连杆机构，并减少千斤顶的数量。另外，将普遍采用额定压力为 40定流量为 400L/高压大流量乳化泵站 8，以适应快速移架的需要；系统采用环形或双向供液，以保证支架有足够的压力达到初撑力，使支架接顶位置准确，两柱掩护式支架的比重将大大增加。支撑力大 、 移架速度快 、 重量轻 、 用材少、安全性能高的支架将得到广泛应用。 2 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案或措施 究的主要内容 1）液压支架的 顶梁、掩护梁和底座 的设计 2） 四连杆机构的 选择 与设计 3）液压 支架的立柱与千斤顶的设计 4）液压支架的受力分析 5）液压支架的强度计算 掩护式液压支架的整体结构简图如下： 图 掩护式液压支架整体结构简图 究方案 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。 3 本课题研究的重点及难点，前期已开展的工作 本课题的重难点是液压支架的主要部件的设计及四连杆机构的选择与设计，前期液压支架整体结构的设计的工作已展开，后期将进行 支架的受力计算 、 液压支架的主要部件的设计 （包括前梁、主顶梁、掩护梁、前后连杆、底座、立柱、千斤顶）、并进行强度校核，最后运用 4 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 第 12 周 ：收集与课题相关资料、文献，所需软件的了解与准备； 第 34 周 ：查阅资料，绘制掩护式液压支架整体结构简图，完成开题报告； 第 56 周 ：掩护式液压支架设计思路的明确、设计方案的确定； 第 78 周 : 掩护式液压支架 的受力分析及计算； 第 910 周 ：掩护式液压支架主要部件（前梁、掩护梁、连杆、底座、立柱、千斤顶）的设计，并完成中期答辩； 第 1112 周：掩护式液压支架各部件的强度校核 第 1314 周：运用 制支架整体结构图和重要零件图 ； 第 15 周：撰写设计说明书，准备毕业答辩。 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 参考文献 1 鲁忠良 ,景国勋 ,肖亚宁 .液压支架设计使用安全辨析 M炭工业出版社，2006. 2 王国法 .液压支架技术 M炭工业出版社， 1999. 3 赵宏珠 .液压支架工作阻力 M国矿业大学出版社， 1988. 4 程居山主编 .矿山机械徐州： M2005. 5 朱真才主编 . 采煤机械与液压传动 M国矿山大学出版社， 2005. 6 王建明主编 .液压支架与泵站维修工艺技能 M国劳动社会保障出版社 7 全国职业技能培训教学工作指导委员会每台专业委员会编，液压支架与泵站 . J炭工业出 版社， 2009. 8 王国彪，饶眀杰 .液压支架优化设计与计算机模拟分析 M械工业出版社社 9 人力资源和社会保障部教材办公室组织编写 G中国劳动社会保障出版社 10 丁绍南编著 .液压支架设计 M1991. 11 陈亮亮 G 中国矿业大学 机电工程学院， 1997. 12 朱纯才 J1999. 13 王永 军 .支撑掩护式液压支架受力分析 M国矿业大学出版社， 2005. 14 唐燕玲 . 支撑掩护式液压支架的结构特点及合理应用 J1998. 15 刘国军 .掩护式液压支架杆件机构优化探讨 M等教育出版社， 1988. 16 张磊 ,张力 150111 型振动给料机 G1998(4)： 4117 s 000,)： 18 ,of of by of 008,)： 54919 on of 008, 220 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 掩护式液压支架的设计与分析 I 掩护式液压支架的设计与分析 摘 要 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、主要零部件的校核和液压系统的设计。 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；液压；四连杆机构 he is is 6 is in a to to to a In to a is to 录 1 绪论 . 1 压支架的发展概况 . 1 压支架的分类 . 2 撑式液压支架 . 2 护 式液压支架 . 2 撑掩护式液压支架 . 2 压支架的组成及工作原理 . 3 压支架的组成 . 3 压支架的工作原理 . 3 压支架的研究与发展趋势 . 5 2 液压支架结构设计 . 7 压支架的基本要求 . 7 定液压支架结构参数 . 7 定结构参数的原则 . 7 要参数 . 7 架的伸缩比 . 8 架间距 . 8 端距 . 8 粱长度 . 9 粱宽度 . 9 座 形式的选择 . 9 座的长度 . 10 帮形式的选择 . 10 护板的长度 . 11 板覆盖率 . 11 柱布置 . 12 连杆机构的设计 . 12 连杆机构设计要求 . 12 连 杆机构设计 . 12 连杆机构的优化 . 16 3 液压支架强度设计 . 20 压支架的受力分析简化 . 20 架基本参数 . 20 支护面积 . 20 护强度 . 20 柱的技 术参数 . 21 移千斤顶的缸径的确定 . 21 底千斤顶 . 21 帮千斤顶 . 22 推千斤顶 . 22 衡千斤顶 . 22 架受力分析 . 22 架强度计算 . 27 梁强度计算 . 27 护梁强度计算 . 28 座强度计算 . 29 柱强度计算 . 33 架的受力的影响因素 . 36 4 液压控制系统 . 37 压支架的液压系统的简介 . 37 压支架传动系统的基本要求 . 37 压支架的液压传动特点 . 37 压支架的液压系统拟订 . 37 柱系统 . 38 压元件的选取 . 39 压系统的基本参数 . 39 的选取 . 39 制系统 . 40 5 结论 . 43 参考文献 . 44 致 谢 . 46 毕业设计（论文）知识产权声明 . 47 毕业设计（论文）独创性声明 . 48 1 1 绪论 压支架的发展概况 液压支架的出现，把回采工作面的支护技术从手工支护发展到机械化支护。液压支架和可弯曲刮板运输机、浅截式采煤机械（采煤机、刨媒机）的配合使用，使回采工艺过程 破煤、装煤、运煤和支护全部实现了机械化，即所谓综合机械 化采煤，简称综采。综采的出现，是煤炭工业的一次重大变革，它标志着煤炭工业机械化大生产的开始。综合机械化采煤设备的应用，使采煤工作面实现可高产、高效、安全、低耗的文明生产，使煤炭工业的面貌发生可深刻的变化。 我国于 1964年开始研制液压支架，最早于 1970年先后对 400型、 400型、 同、阳泉、鹤壁、徐州淮北等局进行了试验和使用，取得了良好的效果； 1974年和 1982年两次分别从德国、英国、波兰、原苏联、日本等国引进了许多 不同类型的液压支架。通过学习国外新技术，我国液压支架的研制工作发展很快，从基本上依靠进口，发展到自行设计、自行制造，而且品种繁多、功能齐全、质量可靠。除了中厚煤层液压支架外，我国还设计和生产了支撑高度为 06 有适用于“三软” (软顶板、软底板、软煤层 )地质条件的液压支架，也有适应“三硬”（顶板硬、底板硬、煤层硬）、工作阻力高达 10000及各种放顶煤液压支架、铺网液压支架、水砂充填液压支架等 1。 我们液 压支架制造技术水平比较落后，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。支架液压系统的阀类 ， 用的是乳化油 ， 防锈蚀要求很高 ， 国外一直使用铜合金阀壳和高强度不锈钢阀芯 ； 我国是45 号钢加表面防腐处理。密封件的寿命国外大于 5a ， 我国是 2a 左右。我国液压支架耐久性试验要求是大于 7 000 次 ， 印度要求是大于 35 000 次 ， 美国是大于45 000 次。这样技术质量水平的支架在国内一般矿井勉强可以使用 ， 在国内高产工作面及在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 ， 可想落后远不止20年 1。国内产煤大矿务局高产工作面使用进口设备这一问题发人深省。 2 我们液压支架控制系统的研究也落后，目前 ， 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 ： (1) 工人劳动条件差 ， 安全性差； (2)移架速度慢 ， 影响采煤机效率的发挥； (3) 通风条件差 ， 支架故障率高； (4) 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。 压支架的分类 液压支架的种类很多，分类的依据和方法亦各不相同。目前最常用的分类方法是按照液压支架于围岩的相互作用关系，将液压支架可分为三大类，即支撑式、掩护式、支撑掩护式三大类。 (a )支撑式支架 (b)掩护式支架 (c)支撑掩护式支架 图 压支架的分类图 撑式液压支架 支撑式液压支架是一个在底座上放置几根立柱支撑顶梁，如图 (a)所示。它是世界上发展最早的一种液压支架。这种类型的支架具有较大的支撑能力和良好的切 顶性能，因此使用于顶板坚硬完整、基本顶周期压力明显或强烈、底板较坚硬的煤层。但由于立柱垂直布置，所以支架承受水平力的能力差，在水平力的作用下，支架容易失去稳定性。 护式液压支架 掩护式液压支架是利用立柱、顶梁和掩护梁来支护顶板和防止岩石落入工作面。如图 ( b)所示 。 这类支架的顶梁较短，多数支架的立柱只有一排，一般仅有 1 2 根，多呈倾斜布置，与掩护梁连接或直接连接在顶梁上。立柱通过顶梁支撑顶板。掩护梁直接与冒落的岩石相接触，阻止矸石涌入工作面并承受采空区矸石的载荷。这类支架的支撑能力小，但掩护性能 和稳定性较好，调高范围大，对破碎顶板的适应性较强，适用于支护不稳定或中等稳定的松散破碎顶板。 撑掩护式液压支架 支撑掩护式液压支架是支撑式支架和掩护式支架相结合的一种架型，以支撑为主，但同时又具有掩护作用。如图 (c)所示。这种支架采用了支撑式支架双排立柱支撑顶梁的 3 结构型式（或两根立柱支撑顶梁，两根立柱支撑掩护梁），保留了支撑式支架支撑力大、切顶性能好、工作空间宽敞的优点，采用了掩护式支架坚固的掩护梁以及侧护板将工作面与采空区完全隔离开的结构型式，保留了掩护式支架防护性能好、结构稳定的长处。因此支撑掩护式支架适用于直接顶中等稳定或稳定、基本周期来压明显或强烈、瓦斯涌出量较大的煤层。 压支架的组成及工作原理 压支架的组成 液压支架一般由承载结构件、执行元件、控制元件和辅助装置四大部分组成。 a. 承载结构件 承载结构件包括顶梁、底座、掩护梁、连杆和侧护板等金属构件。 b. 执行元件 执行元件包括立柱和各种千斤顶。 c. 控制元件 液压支架的液压系统中所使用的控制元件主要有两大类：压力控制阀和方向控制阀。压力控制阀主要有安全阀；方向控制阀主要有液控单向阀、操纵阀等。 d. 辅助装置 辅助装置包括推移装置、挡矸装置、复位装置、护帮装置、防滑防倒装置等。 压支架的工作原理 根据回采工艺对液压支架的要求，液压支架不仅能够可靠地支撑顶板，应能随着采煤工作面的推进向前移动。要求液压支架必须具备升降和推移两个方面的基本动作，这些动作是利用乳化液泵站供给的高压液体，通过立柱和推移千斤顶来完成的，如图 示。 7、 图 压支架基本工作原理图 4 a. 升降 升降指液压支架升起支撑顶板到下降脱离顶板整个工作过程。这个工作过程包括初撑、承载、降架三个动作阶段。 (1) 初撑阶段 将操纵阀 8 放到升架位置，由乳化液泵站来的高压液经主供液管 11、操纵阀 8 打开液控单向阀 6，经管路进入立柱下腔；与此同时，立柱上腔的乳化液经管路、操纵阀 8 回到主回液管 12。在压力液的作用下，活柱伸出使顶梁升起支撑顶板。顶梁接触顶板后，立柱下腔液体压力逐渐增高，压力达到泵站 供液压力时，泵站自动卸载，停止供液，液控单向阀关闭，使立柱下腔的液体被封住，这一过程称为液压支架的初撑阶段。 (2) 承载阶段 支架达到初撑力后顶板要随着时间的推移缓慢下沉而使顶板作用于支架的压力不断增大。随着压力的增大，封闭在立柱下腔的液体压力也相应增高，呈现增阻阶段，这一过程一直持续到下腔压力达到安全阀动作压力为止，我们称之为增阻阶段。在增阻阶段中由于下腔的液体受压，其体积将减少以及立柱缸体弹性膨胀，支架要下降一段距离，我们把下降的距离称为支架的弹性可缩值，下降的性质称为支架的弹性可缩性。 安全阀动作后 ，立柱下腔的少量液体将经安全阀溢出，压力随之减少。当压力低于安全阀关闭压力时，安全阀重新关闭，停止溢流，支架恢复正常工作状态。在这一过程中，支架由于安全阀卸载而引起下降，我们把这种性质称为支架的永久可缩性（简称可缩性）。支架的可缩性保证了支架不会被顶板压坏。以后随着顶板下沉的持续作用，上面的过程重复出现。由此可见，安全阀从第一次动作后，立柱下腔的压力便只能围绕安全阀的动作压力而上下波动，支架对顶板的支撑了也只能在一个很小的范围内波动，我们可近似地认为它是一个常数，所以称这一过程为恒阻阶段，并把这时的最大支撑 了叫做支架的工作阻力。 液压支架承载中达到工作阻力后能加以保持的性质叫做支架的恒阻性。恒阻性保证了支架在最大承载状态下正常工作，即常保持在安全阀动作压力范围内工作。由于这一性质是由安全阀的动作压力限定，而安全阀的动作随着立柱下腔少量液体溢出而导致支架下降，所以支架获得了可缩性。当工作面某些支架达到工作阻力而下降时（因顶板压力作用不均匀，工作面支架不会同时达到工作阻力），相邻的未达到工作阻力的支架便成为顶板压力作用的突出对象，即将压力分担在相邻支架上，我们把这种支架互相分担顶板压力的性质叫做支架的让压性，让压 性可使支架均匀受力。 (3) 降架阶段 降架是指支架顶梁脱离顶板而不再承受顶板压力。当采煤机截煤完毕需要移架时，首先应使支架卸载，顶梁脱离顶板。把操纵阀 8 手把扳到降架位置，由泵站来的高压液经主液管 11、操纵阀 8 进入立柱上腔；与此同时，高压液分路进入液控单向阀 6 的液控室，将单向阀推开，为立柱下腔构成回液通路。立柱下腔液体经管路被打开的液控单向阀 6。操纵阀 8 向主回液管回液。此时，活柱下降，支架卸载，直至顶梁脱离顶板为止。 5 b. 推移 液压支架推移动作包括移支架和刮板输送机。根据支架架式的不同，移架和推溜发式各不 一样，但其基本原理都相同，即支架的推移动作都是通过推移千斤顶的推、拉来完成的。图 支架和刮板输送机互为支点的推移方式，其移架和推溜共用一个推移千斤顶。该千斤顶的两端分别与支架底座和输送机连接。 (1) 移架 支架降架后，将操纵阀 7 放到移架位置，从泵站来的高压液经主进液管 11、操纵阀7 进入推移千斤顶左腔，其右腔的液体经管路和操纵阀 7 回到主回液管 12。此时，千斤顶的活塞杆受输送机制约不能运动，所以千斤顶的缸体便带动支架向前移动，实现移架。当支架移到预定位置后，将操纵阀手把放回零位。 (2) 推移输送机 移 到新位置的支架重新支撑顶板后，将操纵阀 7 放到推溜位置，推移千斤顶右腔进压力液、左腔回液，因缸体与支架连接不能运动，所以活塞杆在液压力作用下伸出，推动输送机向煤壁移动。当输送机移到预定位置后，将操纵阀把手放回零位。 压支架的研究与发展趋势 作为一种回采工作面的支护设备，液压支架的架型、结构与相关参数，必须与回采工作面的顶、底板条件和煤层条件相适应，才能取得良好的支护效果。由于地下开采条件的复杂性和多样性，因此，尽管国内外对液压支架己经过了近半个世纪的研究和应用，出现了数十种不同的结构架型，但至今为止， 也仅能在缓倾斜中厚以下煤层中获得了较为成功的应用，对于倾斜、急倾斜或厚煤层中的液压支架尚处在研究和试验阶段。即使对于缓倾斜中厚煤层的液压支架，其结构、性能与控制方式如何更适应不同的生产条件，仍需不断的改进和研究。目前，液压支架设计研究取得重要进展，主要在以下方面： (1) 设计理论和方法有了突破。煤炭科学研究总院北京开采研究所对支架力学持性进行了深入的研究，提出了液压支架三维力学模型的计算方法，克服了传统平面力系计算方法的缺陷，提出了液压支架总体结构参数优化设计方法，开发出液压支架设计计算通用软件系统，并广 泛应用，使我国液压支架设计计算提高到一个新水平。 (2) 完成液压支架计算机模拟试验的研究。把有限元方法成功地用于液压支架的研究，建立了液压支架整体有限元模型，开发出 大提高了液压支架设计的可靠性，广泛应用于液压支架设计研究，达到国际先进水平， 为我国液压支架打入国际市场发挥了重要作用。 (3) 技术规范和标淮化建设取得重要进展。我们已先后制定液压支架系列技术标准 17项，成为国际上液压支架标准较完善的国家之一，促进了液压支架技术的发展。 (4) 计算机 辅助设计 (了较大发展。开发了 成了较完整的液压支架数据库和通用件国库，并正在逐步实现支架设计 6 (5) 液压支架控制系统有了重大进步。据我国国情研制的全液压手动控制快速移架系统的广泛应用，使支架降、移、升速度大幅度提高，由过去的 20 30s/架，提高到 9 12s/架。 (6) 新架型研制成绩显著，架型结构进一步完善。新型高可靠性支架，反向四连杆高产高效低位放顶煤支架，适应中小煤矿的单一煤层开采用轻型支架和轻型单摆杆放顶煤支架均取得成功。 基于以上进展，液压支架的研究与发展 方向是： (7) 在己有支架设计与应用经验的基础上，研究支架的智能化设计方法和结构与参数的优化，进一步提高支架设计的科学性、可靠性和结构性能的优化性。 (8) 研究特殊煤层使用的液压支架，以适应不同的开采条件。 (9) 研究新型元件与材质，以减轻支架重量，提高支架的性能和使用寿命。 (10) 研究支架的遥控、程序控制和性能自动监测，为回采工作面的半自动化与自动化创造条件。 7 2 液压支架结构设计 压支架的基本要求 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。为了满足对煤炭日益 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 )。而每个综采丁作而平均需要安装 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顺板条件、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。但无论哪个类型都有个基本的要求，其如下： (1) 为了满足采煤工艺及地质条件的要求，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效地控制顶板，保证合理的下沉量。 (2) 液压支架要有足够的推溜力和移架力。推溜力一般为 100右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为 100150厚煤层一般为 150 250煤层一般为 300 400。 (3) 防矸性能要好。 (4) 排矸性能要好。 (5) 要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸、稀释有害气体等安全方面的要求。 (6) 为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。 (7) 支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定值。 (8) 要求支架有足够的刚度，能够承受一 定的不均匀载荷和冲击载荷。 (9) 在满足强度条件下，尽可能减轻支架重量。 (10) 要易于拆卸，结构要简单。 定液压支架结构参数 定结构参数的原则 第一，要满足配套设备 (采煤机、输送机 )的相关要求； 第二，与支架的工作方式 (即时支护或滞后支护 )相适应； 第二，结构紧凑，行人操作方便； 第三，支架的工作稳定性好。 要参数 两柱式大采高掩护式液压支架参数： 8 最小高度 ： 2550大高度 ： 5500作阻力 ： 2 3926 柱缸经 ： 345护宽度 ： 1750 支架的伸缩比 支架的伸缩比指最大与最小支架高度之比值即： (支架的最大高度与最小高度之差为支架的调高范围。调高范围越大，支架适用范围越广，但过大的调高范围给支架结构设计造成困难，可靠性降低。由于液压支架的使用寿命较长，并可能被安装在不同的采煤工作面，所以，支架应具有较大的伸缩比。尽量采用单伸缩油缸或带 机械加长杆来增加调高范围。 经计算，设计支架的伸缩比 m 架间距 所谓支架间距，就是相邻两架中心之间的距离，按如下公式计算： b= (式中： b 支架间距 B 每架支架顶梁总宽度 c 相邻支架顶梁之间的间隙 n 每架所包含的组架或架数，整体自移式支架 n=1；整体迈步式支架 n=2；节式组合迈步支架 n=支架节数。 支架间距 b 主要根据支架型式，但目前主要根据刮板运输机油槽每节长度及槽帮上千斤顶连接的位置来确定，目前我国刮板运输机油槽每节长度为 斤顶连接位置在刮板槽中间，所以除了节式和迈步式支架外， 支架间距一般为 大采高支架为提高稳定性中心距可采用 。 端距 所谓梁端距是指移架后顶梁端部至煤壁的距离 (梁端距是考虑由于工作面顶板起伏不平造成输送机和采煤机的倾斜 ，以及采煤机割煤时垂直分力使摇臂和滚筒向支架倾斜，为避免割顶梁而留的安全距离。一般大采高支架梁端距应取 350 480 9 粱长度 a 支架工作方式对支架顶粱长度的影响 先移架后推溜方式 (又称即时支护方式 )要求顶梁有较大长度；先推溜后移架方式 (又称滞后支护方式 )要求顶梁长度较短。这是因为采用先移架后推淄的工作方式时，支架要超前输送机一个步距，以便采煤机过后，支架能即时前移，支护新暴露的顶板，做到即时支护。 因此，先移架后推溜时顶梁长度要比先推溜后移架时的顶梁长度要长一个步距，一般为 600 b配套尺寸对顶梁长度的影响 设备配套尺寸与支架顶架长度有直接关系。在输送机铲煤板前留有一定距离。一般为135 150右，是为了防止采煤机截割煤壁不齐，给推移输送机留有一定的距离。除此而外，所有配套设备包括采煤机和输送机，均要在顶梁掩护之下工作，以此来计算顶梁长度。 在本次设计中选用的采煤机的型号为 040，采高为 深 筒直径 面高度 2259引型式为 电牵引（交）无链 （ 销轨 ），输送机型号为4003。 1l=304+295+1000+350+200=2149mm l =1l +2l +A q 300 式中：1l 配套尺寸 l 顶梁长度 2l 底座长度 l 2149+276000 3449 顶粱宽度 顶梁宽度根据支架间距和架型来定，架间间隙为 其中宽面顶梁一 式支架一般为 梁宽度取 座 形式的选择 底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。因此除了满足一定的刚度和强度外，对 底座起伏不平的适应性要强；对底座接触比压要小；要有足够的空间安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；要便于人员操作行走，能起一定的挡矸作用；要考虑排矸能力；要有一定重量，以保证支架的稳定性等。 支架底座常用形式有 3 种，即整体刚性底座、底分式刚性底座和铰接分体底座。 a整体刚性底座 整体刚性底座中挡前部一般有一高度 50 100箱形结构，中挡后部上方为箱形 10 结构，推移千斤顶一般安装在箱形体之下。整体刚性底座立柱柱窝的一般要设计一过桥以提高底座的整体刚性和抗扭能力。整体刚 性底座的整体刚度和强度好。底座接底面积大，有利于减小对底板的比压，但中挡推移机构处易积存浮煤碎矸，清理较困难，一般用于软底板条件下工作面支架。 b底分式刚性底座
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号