ZZ10000-35-55支撑掩护式液压支架设计【含8张CAD图纸+外文翻译+毕业论文说明书】
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号 ： 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 支撑掩护式液压支架设计 专 题： 指导教师： 职 称： 副教授 二 O 年 六 月 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 毕业设计任务书 学院 机电工程学院 专业年级 机械工程及自动化 学生姓名 任务下达日期： 毕业设计日期： 毕业设计题目：支撑掩护式液压支架设计 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 1根据设计参数，确定支架基本类型及其结构参数； 2完成四连杆机构的参数设计； 3完成各构件结构设计、受力分析及其强度校核； 4完成主要部件、组件及主要零件工作图的设计； 5编写完成整机设计计算说明书 院长签字： 指导教师签字： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 （基础理论及基本技能的掌握； 独立解决实际问题的能力； 研究内容的 理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点； 工作态度 及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩； 存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一般性错误 有原则性错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 摘 要 本设计主要阐述了一般支撑掩护式液压支架的设计过程。首先，通过对四连杆机构的设计来确定支架的四连杆机构各杆系的长度及其相对空间位置；然后，确定液压支架的性能参数；其次，通过二维软件 进行结构设计以达到优化；接着，以力学模型为依据，分析了液压支架的顶梁、掩护梁、底座上载荷的作用机理，得到了较为合理的支架载荷的计算公式；再次，结合本次设计的支架，从平面和空间两方面对支架主要结构件进行受力分析；最后对支架主要结构件强进行度效核。 由于该煤层厚度较厚，选用支撑掩护 式液压支架。煤层厚度介于 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支撑掩护式支架。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。 关键词： 液压支架 液压 四连杆机构 采煤 支架选型 受力分析 强度校核 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 he In of of of is do on of of on is of of is by by is is .5 is in a to to to a 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 绪 论 . 1 压支架的发展历史 . 1 国液压支架的发展 . 2 压 支架的用途、分类和结构 . 2 压支架的用途 . 2 压支架工作状态及布置 . 3 压支架的分类 . 3 压支架结构型式及特点 . 4 压支架的组成 . 6 压支架的支护方式 . 6 压支架的工作原理 . 6 架升降和推移 . 7 . 8 煤工作面液压支架设计要求和设计必要的基本参数 . 8 计目的 . 8 液压支架的基本要求 . 8 文做的主要工作 . 9 2 液压支架整体结构设计 .支架主要尺寸的确定 . 支架的高度和支架的伸缩比 . 支架间距和宽度的确定 .座长度的确定 . 12 梁长度的确定 . 12 架工作方式对顶梁长度的影响 . 12 梁长度计算 . 12 连杆机构的确定 . 13 连杆机构的作用 . 13 连杆机构的几何特征 . 13 连杆机构的几何算法 . 14 3 液压支架部件设计 . 17 梁 . 17 要作用 . 17 构型式 . 17 梁结构和断面形状 . 18 梁侧护板 . 19 要作用 . 19 护板的种类与选择 . 19 护板的结构型式 . 19 座 . 20 要作用 . 20 座的结构型式、特点与选择 . 20 移装置 . 20 柱和千斤顶的设计 . 21 柱的类型 . 21 雾降尘系统的设计 . 22 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 雾降尘系统的组成 . 22 计原则 . 22 压支架的主要技术参数 . 22 护面积 . 22 护强度和支护效率 . 22 4 立柱和千斤顶的设计与验算 . 24 伸缩立柱缸径和工作阻力的确定 . 24 伸缩立柱缸径的确定 . 24 全阀压力的确定 . 24 站压力的确定 . 25 柱初撑力的计算 . 25 柱工作阻力的计算 . 25 柱缸体壁厚的计算 . 26 柱强度和稳定性验算 . 26 柱主要尺寸的确定 . 26 . 28 柱稳定性验算 . 29 梁千斤顶参数的确定 . 31 5 液压支架受力分析 . 33 述 . 33 架工作状态 . 33 算载荷的确定 . 33 架受力分析与计算 . 34 梁的受力分析与计算 . 34 顶梁的受力分析与计算 . 36 座的受力分析与计算 . 37 梁的载荷分布 . 38 座接触比压 . 39 6 液压支架强度计算 . 42 度条件 . 42 梁强度校核 . 42 7 液压支架的使用、维护与发展趋势 . 48 压支架操作维护要求 . 48 压支架操作 . 48 压支架操作管理事项 . 48 护和管理的具体内容 . 49 压支架的故障及排除 . 50 构件和连接销轴 . 50 压系统及液压元件 . 50 压支架的发展趋势 . 52 结 论 . 54 参 考 文 献 . 55 翻译部分 . 56 致 谢 . 64 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 1 页 1 绪 论 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。综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻繁重的体力劳动，改善工人的作业环境，保护工人的生命安全，是煤炭工业技术的发展方向。我国综采技术日趋成熟，不但生产水平，而且工艺水平已进入世界先进行列。 液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约 为 综采设备总重量的 80%其费用约占综采设备总费用的 60%因此，为了降低成 本，提高采煤的经济效益，世界各产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。 依靠科技进步，建设高产高效矿井，实现煤矿生产的机械化、自动化和安全高效，是煤炭工业发展的根本出路。改革开放以来，我国煤炭科学技术取得了突飞猛进的发展，开采工艺及装备水平不断提高，机械化程度逐年上升，安全生产状况显著改善，高产高效记录不断刷新。一大批创新科研成果不断涌现并推广应用，使我国煤矿开采技术跻身世界先进行列。 压支架的发展历史 液压支架的发展从 20 世纪 50 年代开始。 1954 年，英国研制出剁式支架。它主要由安装在矩形整体 底座上的立柱和顶梁组成。几个月后，英国奥尔蒙德煤矿的低主煤层的整个工作面都装备了这种支架。这就是世界上首个装备液压支架的采煤工作面。从此，开创了煤炭工业的新时代。 1958 年法国试验成功了节式支架。 五十年代末，为开采煤层厚超过 2m 的松散和破碎顶板条件下的褐煤，前苏联开始研制掩护式液压支架，并与 1961 年在阿乐斯 掩护式支架。这种支架顶梁很短，仅 与掩护梁铰接，单根朝前倾斜液压支柱连接着掩护梁和底座。当支架在其工作高度范围内升降时，顶梁顶点相对于煤壁作圆弧运动。 这样，不仅影响了支架的承载能力，而且端面距变化很大，不利于顶板的维护。但比起剁式和节式支架，掩护式支架能有效的控制顶板，防止开采过程中矸石渗入工作面，工作能力很好。 为了保持顶梁端点相对于煤壁作近似的直线运动，在 掩护式支架的基础上作了许多改进： 1、 利用支架滑架，即把支撑掩护梁的支座利用千斤顶沿滑架向前移动一个位置，以补偿由于立柱升高时端面距加大的差值。 2、 利用伸缩顶梁，即当立柱升高时，在顶梁里利用千斤顶将顶梁伸出，以保持端面距基本不变。 3、 将四连杆机构 应用于 支架结构设计之中，研制出具有四连 杆机构的液压支架，不仅从根本上解决了端面距变动大和支架不能承受水平力的问题，而且开辟了液压支架设计的新时代。 4、 1964 年，英国国家煤炭局实施的液压支架试验规范； 1965 年 ， 人研制的刚性底座都促进了液压支架的进一步发展。 60 年代末和 70 年代初，随着液压支架在欧洲使用经验的日益增加，支架结构也发生了巨大变化。长顶梁、二柱、四柱以及多柱四连杆机构的液压支架相继问世。并且，为适应底板不平，底座采用分离铰接式结构；对于松软底板，为减小底板比压，采用接触面积较大的 第 2 页 底座；为防止碎矸窜入采区，采 用了各种防窜矸的掩护装置。 1974 年，英国国家煤炭局实施的 “高科技采矿工程 ”推动了液压支架及采煤设备的进一步发展。这项工程要求在选择工作面综合采煤设备时，必须采用最先进的设备和开采工艺，以提高煤炭产量和改善作业环境。 进入 70 和 80 年代，液压支架又有了新的发展。顶梁不仅实现了 “立即前移支护 ”，而且整个支架安装了电液控制系统实现微机控制与操作。 1981 年杜赛尔多夫采矿展览会上，展出了液压连杆式液压支架和具有液压调高机构的掩护式支架，并研制出采高为 6m 的大采高支架及放顶煤支架；对于坚硬岩层设计了强力液压支架等。 国液压支架的发展 1959 年 10 月，原北京矿业学院设计了三种液压支架。 1961 年设计了 “本溪 - 型 ”支架，并制造出样机进行井下试验。 1965年北京煤炭科学院和郑州煤矿机械厂协作制造出仿英支架。1967 年，太原煤炭研究所首次研究出四组迈步式支架，经修改后于 1972 年由郑州煤矿机械厂制造，并进行井下试验。 1970 年又为大同矿务局设计了 支架，在此基础上研制出 支架，开发了 、 、 和 型等液压支架。 1973 年，北京煤矿机械机械厂生产出第一套 式支架，在阳泉矿务局使用。它是发展我国液压支架的起点。此外，有关院校、研究所和制造厂合作，还研制出一批较有成效的液压支架，如 。这些液压支架由于受到多种因素的限制，虽然使用效果不佳，几乎全被淘汰，但为后来研制和开发更好的架型提供了宝贵的经验。 1974 年和1979 年，我国先后从英国、原联邦德国、波兰三国的五大公司进口了 48 套和 100 套综采设备。国外先进支架的引进，促进了国产液压支架设计和制造水平的明显提高。到 1983 年末，全国在籍的各类支架共 31990 架。其中，国产支架 64 套，其性能质量和使用效果都是早期支架所不能比拟的。从 70 年代至今，光煤炭科学研究总院北京开采所共研制出 30 余种不同结构型式的液压支架。架型包括：支撑式、掩护式和支撑掩护式，还有特殊采煤工艺用液压支架，如放顶煤支架，水砂填充支架及端头支架等。其中， 20 多种支架已通过鉴定，五种支架获奖。 总之，我国液压支架是从 50 年代末开始着手研制，经历可研制试验、引进、仿制和改进创新等阶段，直到现在的独立设计阶段。目前，除液压支架电液控制和支架计算机辅助设计与绘图方面落后于国外，其他方面均以达到国 外同期水平。 压支架的用途、分类和结构 压支架的用途 在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项作业正常进行，必须对顶板支护。而液压支架是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高，移架速度快、安全可靠等优点。液压支架与可弯曲刮板输送机和采煤机组成综采机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工 人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施。因此，液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。 第 3 页 压支架工作状态及布置 图 1示为液压支架在工作面的布置示意图。每个工作面一般由滚筒、采煤机、液压支架、刮板输送机、装载机、乳化液压站和油管等主要设备组成。为了实现顶板及时支护，常采用先移架后推溜的方式。采煤机每切割一刀，液压支架依次完成降柱、移架、升柱和推溜四个主要动作过程。 面是采煤机割煤前支架的工作状态。此时，推溜千斤顶活塞杆处 于伸出状态，端间距为零，输送机紧靠煤壁。采煤机割煤后，支架尚未前移时（ 面），端面距最大（等于采煤机截深）；当支架降柱卸载前移，然后升柱支护新裸露顶板时，端面距又达到最小（ 支架支撑顶板后，以其为支点操作推溜千斤顶。将输送机推向煤壁，实现推溜。此时 本科毕业设计论文 (说明书 ) 第 1 页 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号 ： 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 支撑掩护式液压支架设计 专 题： 指导教师： 职 称： 副教授 二 O 年 六 月 本科毕业设计论文 (说明书 ) 第 2 页 毕业设计任务书 学院 机电工程学院 专业年级 机械工程及自动化 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ： 毕业设计日期： 毕业设计题目：支撑掩护式液压支架设计 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 1根据设计参数，确定支架基本类型及其结构参数； 2完成四连杆机构的参数设计； 3完成各构件结构设计、受力分析及其强度校核； 4完成主要部件、组件及主要零件工作图的设计； 5编写完成整机设计计算说明书 院长签字： 指导教师签字： 本科毕业设计论文 (说明书 ) 第 3 页 毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 （基础理论及基本技能的掌握； 独立解决实际问题的能力； 研究内容的 理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点； 工作态度 及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 本科毕业设计论文 (说明书 ) 第 4 页 毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩； 存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 本科毕业设计论文 (说明书 ) 第 5 页 毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一般性错误 有原则性错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 翻译部分 英文原文 at up a to of of a of is a of in a of be to 950s . in of in is no of A is in a of i. e. , or , by In (1) or of a if a is is a “ a or a (2) of is to of it is to of a is a of an in on of in of of it be of in is it in of of be or in a or a is by to to a is by a of at a of i. e. , FS is to of is to is he is an of it is in It up or in at by a or be at or in of of be a at of or a . a of or of is is is a of is to to 8. 9) , is is by is is by of 0 6 (. of he is or of to is a n a is a be a or by at or In a is at is to in a a in in by a in 8. 10) . of to by y (. is a at of of at A B C of n in to it is a A is at of to to a in by of a at in to a a It of is in to it in in a it of of of is of of In to a to be of of of of be by F F is of on 8. 11) . A . B . C . of of . is by a of As of of up a of is a is of of by of a B . In a by a of in an is by of ut in if of be so of be On it C . In so up of an is he of As it of If of or it is a or in a a at 中文译文 自移式液压支架 液压支架广泛应用于现代长 臂采煤工作面上。它不但能够支撑顶板、推进工作面刮板输送机、自行前移，而且能够为井下联合采煤作业提供一个安全的环境。因此，正确、合理地选择液压支架架型是长臂工作面采煤成功的前提和关键。此外，井下采煤需要大量的液压支架，通常对液压支架的资金投入占整个长臂采煤工作面初期投入的一半还要多。因此，从技术和经济的角度来看，液压支架在长臂工作面采煤中占据着非常重要的位置。 现代液压支架的应用可以追溯到上个世纪 50 年代。从那时开始，支架在世界各个角落得到了广泛应用，各个国家都相继设计和制造了大量的液压支架。不过始终没有形成 统一的分类体系。 现在通常采用一种简化的方法对液压支架进行分类。由于液压支架主要有四个主要部分组成，即顶梁、掩护梁、液压立柱（支柱）和底座，因此常根据它们之间的相互连接方式进行分类。鉴于此，对液压支架的分类通常采用下列两种标准： 1、 根据掩护梁的有无分类，如果有掩护梁则属于掩护式支架，否则属于框架式或垛式支架； 2、 根据液压立柱的数量和安装方式分类，支架所能承受的负载一般与立柱的数量成比例，因此在介绍液压支架时指明其所具有的立柱的数量是非常有必要的。此外，液压立柱的安装方式也是非常重要的。例如，底座和顶梁垂直安装时 ，支架具有最高的工作效率，而底座和掩护梁倾斜安装时，工作效率比较低。 基于上述思想，根据支架的发展历程，可将其分为四类，即框式支架、垛式支架、掩护式支架和支撑 掩护式支架。然而，有必要指出的是，随着液压支架的应用越来越广泛，各种类型支架的差别正逐渐缩小。 上述四种支撑顶板的液压支架可以应用于长臂工作面的回采和推进，常用的支护方式主要有标准支护、滞后支护和 时支护）支护三种类型。 对于标准支护方式，采煤机通过截齿切割煤层，工作面输送装置通过安装在支架里的液压千斤顶向新的煤壁推近，然后支架一架一地向输送 机连续移近。对于滞后支护方式，支架不可能靠近输送机，因为有一个装置自动地使支架前端与输送机保持一定的距离，使得能够较容易地通过采煤工作面，并且能够运用标准化推进方法，即先推移工作面输送机，再推移液压支架。对于 时支护）支护方式，随着采煤机向上采煤，液压支架迅速地向刮板输送机推近，支架的前端顶梁的长度足以支撑原有的和新裸露出的岩石顶板，液压支架向前推进后输送机再向前推移。 框式支架 框式支架是井下用常规单体液压支柱的延伸，也是现代自移式液压支架中最早出现的一种类型。它装有一前一后两个液压支柱，顶梁通常有整体式和铰接式两种。对于绞接式顶梁，顶梁由两块顶梁板在支架顶部连接而成，这两块顶梁板可以在两根立柱之间或前端支柱前面的任意位置处铰接。支架的底座可以是焊接在两个支柱底部的圆形钢板底靴，也可以是在两根立柱之间形成的牢固连接。（图 图 框式液压支架 通常，框式支架含有两根或三根液压立柱。支架移动时，首先动的是副架，然后是主架。在主架和副架之间装有一双作用液压缸，活塞杆固 定在副架上，而缸体固定在主架上。支架推移时（图 双作用液压缸活塞腔进液，主架支撑顶板而副架降柱被活塞杆推动前移，到达新的位置后，副架开始升柱支撑顶板，双作用液压缸活塞杆腔进液而活塞腔回液，主架降柱被液压缸缸体向前拉动至新的位置，从而完成一次移架操作。液压支架每次推移的距离在 20 36 英寸 (合 a 前支架 b 后移支架 图 框式支架的移架方式 框式支架结构简单、灵活，但是稳定性较差。相互连接的两块顶梁板之间有相当大的未遮盖空间， 这使得破碎的顶板岩石冒落。因而，框式支架对松软顶板的适应性较差。框式支架的结构不稳定并且需要较频繁的维护和保养，这使得它的应用正变得越来越少。 垛式支架 . 在垛式支架中，顶梁是整体式，底座可能是整体式，也可能是对分式，由两个分离的底座箱在前端或后端通过（弹簧）钢板或销轴相连接。支架底座无论是整体式还是对分式，支架中部都会留出足够的空间用来放置双作用液压千斤顶，该千斤顶能够使刮板输送机向前推进（推溜），还能使垛式支架向前推移（移架）。这也是垛式支架明显不同于框式支架的地方，这一推移千斤顶装置也广泛应用于掩护式 支架和支撑 掩护式支架当中。 另外，在垛式支架中，所有的液压立柱都在底座和顶梁之间垂直安装（图 垛式支架通常采用 3 6 根立柱，但目前绝大多数垛式支架装有 4 根立柱。六柱垛式支架广泛应用于薄壁煤层的开采，其布置方式为前部 2 根立柱，后部 4 根立柱，前后两部分被一通道隔开。对六柱垛式支架来说，顶梁通常是在通道上方处铰接的。大部分垛式支架都在顶梁后端开有通向采空区的窗口，这些窗口是由很多矩形钢板在顶梁两端水平低连接而成的。 大多数垛式支架的立柱和顶梁以及立柱和底座之间都是铰接的，但为了增加支架的纵向稳定性，通 常在支架底座和各根立柱之间安装箱形钢式框架，钢式框架的上端（立柱四周）装有立柱复位装置。 垛式支架对硬质顶板的适应性较强。当顶板在采空区上方被支撑好并且需要进行采掘时，支架可以提供通向采空区的通道。 图 垛式支架的各种结构 掩护式支架 掩护式支架作为上世纪 70 年代初刚出现的产品，其显著特征是在顶梁末端和底座之间附加有掩护梁。掩护梁一般是倾斜的，铰接在顶梁和底座之间。从运动学讲，它是稳定的，这是掩护式支架最优于框式支架和垛式支架的一点，掩护梁也完全封闭了采空区，从而能够防止破碎顶板岩石掉入支撑工 作面。因此，一般来说，掩护式支架的支撑工作面是较清洁的。 为了给井下运输提供较大的开放空间，掩护式支架里的液压立柱一般都是倾斜的。由于这种支架的顶梁、掩护梁和底座间是互相紧密连接的，这使得掩护式支架能承受水平方向的外加载荷而不使立柱发生弯曲变形。掩护式支架里的立柱和顶梁以及立柱和底座之间的销钉联接使得立柱的倾斜角度随采煤高度的变化而变化，而框式支架和垛式支架中的固定约束则不具有这些优点。因为只有液压立柱所受压力的竖直分量才能够支撑顶板，而立柱的倾斜角度是不断变化的，这使得支架所承受的实际载荷随采煤高度的变化 而变化。 掩护式支架有很多种类型，通常根据以下六个项目对其进行分类，即顶梁前端的运动轨迹、立柱的位置和安装方向、立柱的数量、顶梁的几何形状、以及其它附属装置，这使得应用这些统一的术语对掩护式支架进行分类成为可能。 顶梁前端的运动轨迹的类型 通常，根据顶梁前端的运动轨迹来对掩护式支架进行分类是最常见的一种方法，其轨迹有三种，即双扭线轨迹、圆形轨迹和椭圆形轨迹。（图 图 顶梁前端的三种运动轨迹 这是最常见的一种类型。掩护梁和底座之间通过两个摇杆在四处铰接。如果双摇杆 的尺寸选择适当，则随着液压立柱的伸缩，顶梁前端的运动轨迹将沿竖直方向运动近似成一条直线。因而能够在煤壁和顶梁前端之间保持一段近似常数的无需支撑的距离。人们普遍认为这一特征对更好地控制顶板是很有好处的。但这种支架也存在明显的缺点，即顶梁前端内的采煤高度只能够近似的在竖直方向内变化，而这一缺点可以通过顶梁、掩护架、双摇杆和底座的相互位置来严格控制。除此之外，顶梁前端可以从采煤工作面开始移动以产生一较大的无需支撑的空间。 在圆形轨迹的掩护式支架里，掩护梁和底座之间通过单铰链连接。液压立柱举升时 ，顶梁前端从采煤工作面开始以弧形轨迹运动从而增加无须支撑空间，大多数人认为这是这类掩护式支架的最大缺点。但是实际上如果煤层厚度变化很小，掩护式支架可以设计成这种形式，如此一来，采空区的高度变化不会太明显；另一方面，当立柱降落时，采空区会变小。 C、椭圆形轨迹 这种类型支架掩护梁和底座之间的连接能在液压立柱上下运动时，使得顶梁前端沿椭圆轨迹运动，这种类型的支架较少使用。 支撑 掩护式支架 支撑 掩护式支架兼有垛式（支撑式）支架和掩护式支架的特点，同时兼有这两种支架的优点。 如果在支架的顶梁和底座之间装有 4 根或 6 根立柱，则所有的立柱都是平行并且垂直放置的，而其他的则是排列成 V 型或 X 型。支撑 掩护式支架的顶梁有些是整体式顶梁，还有些是铰接式顶梁，在铰接处用液压千斤顶连接。这类支架的支撑效率最高，适用于硬质顶板。 本科毕业设计论文 (说明书 ) 第 10 页 摘 要 本 设计 主要阐述了一般支撑掩护式液压支架的设计过程。首先，通过对四连杆机构的设计来确定支架的四连杆机构各杆系的长度及其相对空间位置；然后，确定液压支架的性能参数；其次，通过二维软件 进行结构设计以达到优化；接着，以力学模型为依据，分析了液压支架的顶梁、掩护梁、底座上载荷的作用机理，得到了较为合理的支架载荷的计算公式；再次，结合本次设计的支架，从平面和空间两方面对支架主要结构件进行受力分析；最后对支架主要结构件强进行度效核。 由于该煤层厚度较厚，选用支撑掩护式液压支架。煤层厚度介于 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支撑掩护式支架。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。 关键词： 液压支架 液压 四连杆机构 采煤 支架选型 受力分析 强度校核 he In of of of is do on of of on is of of is by by is is .5 is in a to to to a 本科毕业设计论文 (说明书 ) 第 3 页 1 绪 论 . 错误 !未定义书签。 压支架的发展历史 . 错误 !未定义书签。 国液压支架的发展 . 错误 !未定义书签。 压支架的用途、分 类和结构 . 错误 !未定义书签。 压支架的用途 . 错误 !未定义书签。 压支架工作状态及布置 . 错误 !未定义书签。 压支架的分类 . 错误 !未定义书签。 压支架结构型式及特点 . 错误 !未定义书签。 压支架的组成 . 错误 !未定义书签。 压支架的支护方式 . 错误 !未定义书签。 压支架的工作原理 . 错误 !未定义书签。 架升降和推移 . 错误 !未定义书签。 架的承载过程 . 错误 !未定义书签。 煤工作面液压支架设计要求和设计必要的基本参数 . 错误 !未定义书签。 计目的 . 错误 !未定义书签。 液压支架的基本要求 . 错误 !未定义书签。 文做的主要工作 . 错误 !未定义书签。 2 液压支架整体结构设计 . 错误 !未定义书签。 支架主要尺寸的确定 . 错误 !未定义书签。 架的高度和支架的伸缩比 . 错误 !未定义书签。 架间距和宽度的确定 . 错误 !未定义书签。 座长度的确定 . 错误 !未定义书签。 梁 长度的确定 . 错误 !未定义书签。 架工作方式对顶梁长度的影响 . 错误 !未定义书签。 梁长度计算 . 错误 !未定义书签。 连杆机构的确定 . 错误 !未定义书签。 连杆机构的作用 . 错误 !未定义书签。 连杆机构的几何特征 . 错误 !未定义书签。 连杆机构的几何算法 . 错误 !未定义书签。 3 液压支架部件设计 . 错误 !未定义书签。 梁 . 错误 !未定义书签。 要作用 . 错误 !未定义书签。 构型式 . 错误 !未定义书签。 梁结构和断面形状 . 错误 !未定义书签。 梁侧护板 . 错误 !未定义书签。 要作用 . 错误 !未定义书签。 护板的种类与选择 . 错误 !未定义书签。 护板的结构型式 . 错误 !未定义书签。 座 . 错误 !未定义书签。 要作用 . 错误 !未定义书签。 座的结构型式、特点与选择 . 错误 !未定义书签。 移装置 . 错误 !未定义书签。 柱和千斤顶的设计 . 错误 !未定义书签。 柱的类型 . 错误 !未定义书签。 雾降尘系统的设计 . 错误 !未定义书签。 本科毕业设计论文 (说明书 ) 第 4 页 雾降尘系统的组成 . 错误 !未定义书签。 计原则 . 错误 !未定义书签。 压支架的主要技术参数 . 错误 !未定义书签。 护面积 . 错误 !未定义书签。 护强度和支护效率 . 错误 !未定义书签。 4 立柱和千斤顶的设计与验算 . 错误 !未定义书签。 伸缩立柱缸径和工作阻力的确定 . 错误 !未定义书签。 伸缩立柱缸径的确定 . 错误 !未定义书签。 全阀压力的确定 . 错误 !未定义书签。 站 压力的确定 . 错误 !未定义书签。 柱初撑力的计算 . 错误 !未定义书 签。 柱工作阻力的计算 . 错误 !未定义书签。 柱缸体壁厚的计算 . 错误 !未定义书签。 柱强度和稳定性验算 . 错误 !未定义书签。 柱主要尺寸的确定 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 柱稳定性验算 . 错误 !未定义书签。 梁千斤顶参数的确定 . 错误 !未定义书签。 5 液压支架受力分析 . 错误 !未定义书签。 述 . 错误 !未定义书签。 架工作状态 . 错误 !未定义书签。 算载荷的确定 . 错误 !未定义书签。 架受力分析与计算 . 错误 !未定义书签。 梁的受力分析与计算 . 错误 !未定义书签。 顶梁的受力分析与计算 . 错误 !未定义书签。 座的受力分析与计算 . 错误 !未定义书签。 梁的载荷分布 . 错误 !未定义书签。 座接触比压 . 错误 !未定义书签。 6 液压支架强度计算 . 错误 !未定义书签。 度条件 . 错误 !未定义书签。 梁强度校核 . 错误 !未定义书签。 7 液压支架的使用、维护与发展趋势 . 错误 !未定义书签。 压支架操作维护要求 . 错误 !未定义书签。 压支架操作 . 错误 !未定义书签。 压支架操作管理事项 . 错误 !未定义书签。 护和管理的具体内容 . 错误 !未定义书签。 压支架的故障及排除 . 错误 !未定义书签。 构件和连接销轴 . 错误 !未定义书签。 压系统及液压元件 . 错误 !未定义书签。 压支架的发展趋势 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 错误 !未定义书签。 参 考 文 献 . 错误 !未定义书签。 翻译部分 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号 ： 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 支撑掩护式液压支架设计 专 题： 指导教师： 职 称： 副教授 二 O 年 六 月 毕业设计任务书 学院 机电工程学院 专业年级 机械工程及自动化 学生姓名 任务下达日期： 毕业设计日期： 毕业设计题目： 支撑掩护式液压支架设计 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 1根据设计参数，确定支架基本类型及其结构参数； 2完成四连杆机构的参数设计； 3完成各构件结构设计、受力分析及其强度校核； 4完成主要部件、组件及主要零件工作图的设计； 5编写完成整机设计计算说明书 院长签字： 指导教师签字： 毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 （基础理论及基本技能的掌握； 独立解决实际问题的能力； 研究内容的 理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点； 工作态度 及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩； 存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一般性错误 有原则性错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本 设计 主要阐述了一般支撑掩护式液压支架的设计过程。首先，通过对四连杆机构的设计来确定支架的四连杆机构各杆系的长度及其相对空间位置；然后，确定液压支架的性能参数；其次，通过二维软件 进行结构设计以达到优化；接着，以力学模型为依据，分析了液压支架的顶梁、掩护梁、底座上载荷的作用机理，得到了较为合理的支架载荷的计算公式；再次，结合本次设计的支架，从平面和空间两方面对支架主要结构件进行受力分析；最后对支架主要结构件强进行度效核。 由于该煤层厚度较厚，选用支撑掩护 式液压支架。煤层厚度介于 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支撑掩护式支架。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。 关键词： 液压支架 液压 四连杆机构 采煤 支架选型 受力分析 强度校核 he In of of of is do on of of on is of of is by by is is .5 is in a to to to a 绪 论 . 1 压支架的发展历史 . 1 国液压支架的发展 . 2 压支架的用途、分类和结构 . 2 压支架的用途 . 2 压支架工作状态及布置 . 3 压 支架的分类 . 3 压支架结构型式及特点 . 4 压支架的组成 . 6 压支架的支护方式 . 6 压支架的工作原理 . 6 架升降和推移 . 7 . 8 煤工作面液压支架设计要求和设计必要的基本参数 . 8 计目的 . 8 液压支架的基本要求 . 8 文做的主要工作 . 9 2 液压支架整体结构设计 .支架主要尺寸的确定 . 支架的高度和支架的伸缩比 . 支架间距和宽度的确定 .座长度的确定 . 12 梁长度的确定 . 12 架工作方式对顶梁长度的影响 . 12 梁长度计算 . 12 连杆机构的确定 . 13 连杆机构的作用 . 13 连杆机构的几何特征 . 13 连杆机构的几何算法 . 14 3 液压支架部件设计 . 17 梁 . 17 要作用 . 17 构型式 . 17 梁结构和断面形状 . 18 梁侧护板 . 19 要作用 . 19 护板的种类与选择 . 19 护板的结构型式 . 19 座 . 20 要作用 . 20 座的结构型式、特点与选择 . 20 移装置 . 20 柱和千斤顶的设计 . 21 柱的类型 . 21 雾降尘系统的设计 . 22 雾降尘系统的组成 . 22 计原则 . 22 压支架的主要技术参数 . 22 护面积 . 22 护强度和支护效率 . 22 4 立柱和千斤顶的设计与验算 . 24 伸缩立柱缸径和工作阻力的确定 . 24 伸缩立柱缸径的确定 . 24 全阀压力的确定 . 24 站压力的确定 . 25 柱初撑力的计算 . 25 柱工作阻力的计算 . 25 柱 缸体壁厚的计算 . 26 柱强度和稳定性验算 . 26 柱主要尺寸的确定 . 26 . 28 柱稳定性验算 . 29 梁千斤顶参数的确定 . 31 5 液压支架受力分析 . 33 述 . 33 架工作状态 . 33 算载荷的确定 . 33 架受力分析与计算 . 34 梁的受力分析与计算 . 34 顶梁的受力分析与计算 . 36 座的受力分析与计算 . 37 梁的载荷分布 . 38 座接触比压 . 39 6 液压支架强度计算 . 42 度条件 . 42 梁强度校核 . 42 7 液压支架的使用、维护与发展趋势 . 48 压支架操作维护要求 . 48 压支架操作 . 48 压支架操作管理事项 . 48 护和管理的具体内容 . 49 压支架的故障及排除 . 50 构件和连接销轴 . 50 压系统及液压元件 . 50 压支架的发展趋势 . 52 结 论 . 54 参 考 文 献 . 55 翻译部分 . 56 致 谢 . 64 第 1 页 1 绪 论 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。综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻繁重的体力劳动，改善工人的作业环境，保护工人的生命安全，是煤炭工业技术的发展方向。我国综采技术日趋成熟，不但生产水平，而且工艺水平已进入世界先进行列。 液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约 为 综采设备总重量的 80%其费用约占综采设备总费用的 60%因此，为了降低成本，提高采煤的经济效益，世界各产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。 依靠科技进步，建设高产高效矿井，实现煤矿生产的机械化、自动化和安全高效，是煤炭工业发展的 根本出路。改革开放以来，我国煤炭科学技术取得了突飞猛进的发展，开采工艺及装备水平不断提高，机械化程度逐年上升，安全生产状况显著改善，高产高效记录不断刷新。一大批创新科研成果不断涌现并推广应用，使我国煤矿开采技术跻身世界先进行列。 压支架 的发展历史 液压支架的发展从 20 世纪 50 年代开始。 1954 年，英国研制出剁式支架。它主要由安装在矩形整体底座上的立柱和顶梁组成。几个月后，英国奥尔蒙德煤矿的低主煤层的整个工作面都装备了这种支架。这就是世界上首个装备液压支架的采煤工作面。从此，开创了煤炭工业的新时代。 1958 年法国试验成功了节式支架。 五十年代末，为开采煤层厚超过 2m 的松散和破碎顶板条件下的褐煤，前苏联开始研制掩护式液压支架，并与 1961 年在阿乐斯 掩护式支架。这种支架顶梁很短，仅 与掩护梁铰接，单根朝前倾斜液压支柱连接着掩护梁和底座。当支架在其工作高度范围内升降时，顶梁顶点相对于煤壁作圆弧运动。这样，不仅影响了支架的承载能力，而且端面距变化很大，不利于顶板的维护。但比起剁式和节式支架，掩护式支架能有效的控制顶板，防止开采过程中矸石渗入工作面，工作能力很好 。 为了保持顶梁端点相对于煤壁作近似的直线运动，在 掩护式支架的基础上作了许多改进： 1、 利用支架滑架，即把支撑掩护梁的支座利用千斤顶沿滑架向前移动一个位置，以补偿由于立柱升高时端面距加大的差值。 2、 利用伸缩顶梁，即当立柱升高时，在顶梁里利用千斤顶将顶梁伸出，以保持端面距基本不变。 3、 将四连杆机构 应用于 支架结构设计之中，研制出具有四连杆机构的液压支架，不仅从根本上解决了端面距变动大和支架不能承受水平力的问题，而且开辟了液压支架设计的新时代。 4、 1964 年，英国国家煤炭局实施的液压支架试验规 范； 1965 年 ， 人研制的刚性底座都促进了液压支架的进一步发展。 60 年代末和 70 年代初，随着液压支架在欧洲使用经验的日益增加，支架结构也发生了巨大变化。长顶梁、二柱、四柱以及多柱四连杆机构的液压支架相继问世。并且，为适应底板不平，底座采用分离铰接式结构；对于松软底板，为减小底板比压，采用接触面积较大的 第 2 页 底座；为防止碎矸窜入采区，采用了各种防窜矸的掩护装置。 1974 年，英国国家煤炭局实施的 “高科技采矿工程 ”推动了液压支架及采煤设备的进一步发展。这项工程要求在选择工作面综合采煤设备时，必须采用
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