机械毕业设计（论文）-ZF4000-1628低位放顶煤液压支架设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 1 页 目 录 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1 1 综述综述.1 1.1 液压支架的发展动向.1 1.2 液压支架的组成.2 1.2.1 四柱式低位放顶煤液压支架的组成.3 1.2.2 放顶煤液压支架适用范围.4 1.3 液压支架的工作原理.4 1.3.1 液压支架的自动移架原理.4 1.4 液压支架的支护方式.6 2 2 液压支架选型及综采选面液压支架选型及综采选面.8 2.1 液压支架设计目的、要求、基本参数及其它.8 2.1.1 设计目的.8 2.1.2 对液压支架的基本要求.8 2.1.3 液压支架必需的基本参数.9 2.2 液压支架选型影响因素.9 2.2.1 顶板稳定性.10 2.2.2 底板稳定性.10 2.2.3 煤层厚度.10 2.2.4 煤层倾角.10 2.2.5 煤层埋藏稳定性.11 2.2.6 煤层瓦斯含量.11 2.3 液压支架的基本架型及支护能力.12 2.3.1 支撑式支架.12 2.3.2 掩护式支架.12 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 2 页 2.3.3 支撑掩护式支架.13 2.3.4 放顶煤液压支架的分类.13 2.3.5 低位放顶煤液压支架的主要结构.13 3 3 液压支架液压支架结结构参数设计方法和要求构参数设计方法和要求.14 3.1 确定液压支架结构参数原则和内容.14 3.2 液压支架主要结构参数和形式的确定.14 3.2.1 支架的高度和支架的伸缩比.14 3.2.2 梁端距和顶梁长度的确定.15 3.2.3 支架间距和宽度的确定.17 3.2.4 支护强度和工作阻力.18 3.2.5 初撑力.18 3.2.6 移架力和推溜力.18 3.2.7 立柱布置.19 3.2.8 通风断面的计算.19 3.3 四连杆机构的确定.19 3.3.1 四连杆机构的作用.19 3.3.2 四连杆机构的几何特征.20 3.3.3 四连杆机构的几何作图法.21 3.3.4 底座长度.24 3.3.5 液压支架性能参数的确定.25 3.3.6 各部件结构选择.29 4.4.液压支液压支架架的强度设计的强度设计.41 4.1 概述.41 4.1.1 液压支架工作状态.41 4.1.2 计算载荷的确定.41 4.2 液压支架的受力分析与计算.41 4.2.1 支架整体受力分析.44 4.2.3 掩护梁的受力分析与计算.47 4.3 顶梁载荷.51 4.4 底座接触比压.52 5 5 液压支架的液压支架的强强度计度计算算.56 5.1 强度条件.56 5.2 液压支架的强度校核.57 5.2.1 前梁强度校核.57 5.2.2 主顶梁强度校核.61 5.2.3 底座强度校核.66 5.2.4 前连杆强度校核及对应销轴.71 5.2.5 后连杆强度校核及对应轴校核.72 6 6 液压支架液压支架的的液压液压系系统统.74 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 3 页 6.1 立柱和千斤顶.74 6.2 支架液压阀.74 6.2.1 液控单向阀.74 6.2.2 安全阀.75 6.2.3 操纵阀.75 6.3 液压支架液压原理图.75 6.4 液压支架的控制方式.76 6.4.1 手动控制.76 6.4.2 自动控制.77 6.5 液压系统安装、调试、保养.77 6.5.1 安装.77 6.5.2 调试.79 6.5.3 保养.80 6.6 支架的运输和安装.81 6.6.1、支架的操作和维护.82 英文原文.83 中文译文.91 致 谢.97 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 1 页 1 综述 20 世纪 50 年代前，在国内外煤矿生产中，基本上采用木支柱、木顶梁 或金属摩擦支柱铰接顶梁来支护顶板。1954 年英国首次研制出液压支架， 目前，以液压支架为主体的地下综采设备，已逐步向程控、遥控和自动化 方向发展。我国是煤炭生产大国，在 20 世纪 60 年代也曾研制了几种液压 支架，但未得到推广和应用。20 世纪 70 年代我国从英、德、波兰和前苏联 等国家引进数十套液压支架，经过使用、仿制和总结经验，到 20 世纪 80 年代以后我国液压支架的研制和应用获得了迅速的发展，相继研制和生产 了 TD 系列、ZY 系列和 ZZ 系列等 20 多种不同规格的液压支架。目前，在 国内大、中型矿井中，条件合适的煤层均采用液压支架进行综合机械化开 采。1980 年起人们取得了对自移式液压支架的研制成功并逐步改进完善， 进而普遍推广应用，使回采工作面采煤过程中的落煤、装煤、运煤和支护 控顶等工序全部实现综合机械化，煤矿取得了较大的经济效益。到 20 世纪 90 年代初，人们寻找到适合矿区资源条件的先进采煤方法，采用了支撑掩 护式技术。 1.1 液压支架的发展动向 前苏联研制并投入使用的放顶煤液压支架主要有 KM81V 型、KTV 型和 KAM-1C 型，KAM-1C 型带截割顶煤装置的放顶煤支架，其特点是： 支架带有一个可垂直面上下截割的液压传动刨煤装置，刨头后有吊挂掩护 板，其下部可用输送机胶带做成的专用导槽将垮落顶煤导入后输送机。排 头支架上还装有端面护板，防止侧向阡石和煤进入支架，支架掩护板分两 段，下段为刚性三角形结构，上端可活动提高来开采硬煤。 由于放顶煤长臂工作面端头支护空间大，设备多，工艺配合复杂，所 以端头的好坏直接影响到综放工作面产量，效率及安全情况。法国改制成 功了 ACM 型香蕉式端头支架，还试验了一种履带式端头支架。1987 年 5 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 2 页 月匈牙利在北京展出 OVK-10 型放顶煤端头支架的模型。 我国于 1964 年开始研制液压支架，已先后试制 JMZ-1928 型、7Z 型、 BZZC 型、WMK-400 型、DM-400 型、YZ 型、ZYZ 型、ZY 型等多种形式 的液压支架，并在开滦、大同、阳泉、鹤壁、徐州、铜州、义马、淮北等 局进行了试验和使用，取得了较好的效果。1974 年以来，从德国、英国、 苏联和波兰等国引进了许多不同型式的液压支架。 为了改进支架的支护性能，提高它对矿山地质条件的适应性，扩大使 用范围，延长使用寿命，目前液压支架由下列几方面的发展动向： 大力发展掩护式和支撑掩护式支架，对其他形式的支架应逐步减少， 原因是这些支架主要采用四连杆机构,使两端和媒壁之间的距离基本保持恒 定;支柱支在顶梁上,提高支架的工作阻力;顶梁和掩护梁铰接,避免了两者之 间产生的三角区;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. 液压支架的进一步发展是着重解决扩大使用范围的问题,同时,为扩大支 架适应的高度范围,广泛采用双伸缩式和带机械加长段立柱。 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以达 到 300 公斤/cm以上 为了简化支架管路系统和便于安装操作,开始采用”多芯管”先导式邻 架控制的操纵方式. 为加快移加速度,进一步改善操作条件,支架控制正在向自动控制方向发 展,目前,分组程序控制已开始使用,全工作面的自动控制还处于研究阶段. 1.2 液压支架的组成 液压支架是综采工作面支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维 护安全作业空间，推移工作面采运设备。 根据各部件的功能，液压支 架的组成可归纳为五个部分见下表 1-1 表 1-1 液压支架组成表 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 3 页 序 号部 件功 能举 例 1 承载结构 件 承受并传递顶板载荷作用的 结构件 顶梁、掩护 梁、底座、连杆 2 动力油缸 用液体作介质可以主动产生 作用力，实现各种动作的油缸 立柱、各类 千斤顶 3 控制元部 件 操纵、控制支架各个动力油 缸动作及保证所需工作特性的液 压(电气)元部件 操纵阀、单 向阀、安全阀及 管路、液压(电控) 元件 4 辅助装置 不直接承受顶板载荷，而实 现支架某些动作或功能所必须的 装置 推移装置、 护帮装置、活动 侧护板、防倒、 防滑装置 5 工作液体传递能量的工作液压介质乳化液 1.2.11.2.1 四柱式低位放顶煤液压支架的组成四柱式低位放顶煤液压支架的组成 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 4 页 图 1 .1 低位放顶煤液压支架组成示意图 1立柱 2底座 3顶梁 4掩护梁 5伸缩放煤板 6尾梁 7前四连杆 8后四连杆 9尾梁千斤顶 10放煤板千斤顶 1.2.21.2.2 放顶煤液压支架适用范围放顶煤液压支架适用范围 （1）煤层厚度一般为 512m 左右、或着厚度变化较大。 （2）煤质比较松软，或节理发育，容易在矿压下冒落的煤层。 （3）对于松软和易破裂煤层，厚度为 58m 左右时，可选用掩护式支 架，采用天窗式结构，如单输送机放顶煤支架；对于厚度较大，煤质较硬， 但节理发育，易破裂的煤层，可用支撑掩护式支架，采用插板式或天窗插 板式等结构。 （4）顶板中等稳定以下，可随采随冒。 （5）工作面倾角一般不大于 300 （6）煤的自然发火期一般不大于半年，并应采取相应措施。 1.3 液压支架的工作原理 P O 1 2 9 3 4 5 6 11 7 8 12 10 1-顶梁；2-立柱；3-底座；4-推移千斤顶；5-安全阀；6-液控单向阀； 7、8-操纵阀；9-输送机；10-乳化液泵；11-主供液管；12-主回液管 图1-2 液压支架基本工作原理 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 5 页 1.3.11.3.1 液压支架的自动移架原理液压支架的自动移架原理 液压支架以高压液体为动力通过各种动力油缸的伸缩，使支架完成升 起、降落、行走、和推移运输机等各种动作，以便支架工作面不断推进而 反复支撑、前移和调整。 降柱； 当操纵阀转到降柱位置，打开供液阀时，高压液体由主进油管经操纵 阀进入立柱活塞杆腔，同时也进入液控单向阀的控制管路，打开液控单向 阀，立柱活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操纵阀，流回主回液管，立 柱卸载下降。 移架； 液压支架卸载后，操纵阀转到移架位置，打开供液阀，高压液体由主 进液管经操纵阀和油管进入推移千斤顶的活塞杆腔，同时进入液控油路， 打开液控单向阀，而活塞腔的油腔的油液经油管、液控单向阀、操纵阀流 回主回液管，推移千斤顶收缩，以运输机为支点前移，运输机靠相邻支架 的推移千斤顶来固定，千斤顶由液控单向阀锁紧。 升柱； 液压支架移至新的工作位置后，应及时升柱，以支撑新暴露的顶板， 经操纵阀装到升柱位置，打开供液阀，高压液体由主体进油管进入，经操 纵阀到液控单向阀，顶开阀球经油管进入支柱活塞腔，支柱活塞杆腔的油 液经油管和操纵阀流回主回油管，活塞和顶梁升起，支撑顶板。 推移运输机； 当液压支架前移并重新支撑后，操纵阀转到推溜位置，打开供液阀， 高压液体由主进油管经操纵阀、液控单向阀进入推移千斤顶的活塞杆腔， 活塞杆腔的油液经油管和操纵阀流回主回液管，推移千斤顶的活塞杆伸出， 以液压支架为支点，把运输机推移到新的工作位置。 1.3.21.3.2 液压支架的承载过程液压支架的承载过程 液压支架的支撑承接过程按支架与顶板之间相互力学作用原理，包括 初撑阶段、增阻阶段和恒阻三个阶段。 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 6 页 1、初撑阶段 在升架过程中，从顶梁接触顶板，至立柱下腔液体压力逐渐上升到泵 站工作压力止，为初撑阶段。初撑阶段终了时，支架对顶板产生的支撑力 称为初力。初撑力的大小取决于泵站工作压力、立柱缸径和立柱数量。较 大的初撑力能防止直接顶过早地因下沉而离层，减缓顶板的下沉速度，增 加其稳定性。通常用提高泵站工作压力的办法提高初撑力，以免立柱缸径 过大。 2、增阻阶段 初撑结束后，操纵阀移到中间阀位，液控单向阀关闭，立柱下腔的液 体被封闭。随着顶板的下沉，立柱下腔内的液体压力逐渐升高，支架的支 撑力增大，呈现承载增阻状态，这就是支架的增阻阶段。 3、恒阻阶段 当立柱下腔内的液体压力随顶板压力的增大而升高到安全阀的调定压 力时，安全阀开启溢流，立柱下缩，立柱下腔内的液体压力也随之降低， 当压力降低到安全阀调定值时，安全阀又关闭。支架承载时，随着顶板的 继续下沉，安全阀重复着这一过程。受安全阀调定压力的限制，支架的支 撑力维持在某一恒定数值上，即呈恒阻特性，这就是支架的恒阻阶段。此 时，支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力决 定的。 工作阻力标志着支架的最大承载能力。支架的恒阻特性不但对支架自 身有安全保护作用，还能防止因支撑力过大而压碎顶板。 1.4 液压支架的支护方式 综采工作面的主要生产工序有采煤、移架和推溜。3 个工序的不同组合 顺序，可形成液压支架的种支护方式，从而决定工作面“三机”的不同配 套关系。 液压支架在工作过程中，不仅要可靠的支撑顶板，维护一定的安全工 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 7 页 作空间，而且要随工作面的推进，进行移架和推移输送机。因此，支架要 实现升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压液体， 通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。 即时支护 一般循环方式为：割煤移架推溜，工作面“三机”的配套关系如 图所示。即时支护的特点是，顶板暴露时间短，梁端距较小。适用于各种 顶板条件，是目前应用最广泛的支护方式。 图 13 即时支护“三机”配套关系 2滞后支护 一般循环方式为：割煤一推溜一移架。工作面“三机”的配套关系如 图 13 所示。滞后支护的特点是，支护滞后时间较长，梁端距大，支架顶 梁较短。可用于稳定、完整的顶板 3复合支护 一般循环方式为：割煤支架伸出伸缩梁推溜收伸缩梁移架。 复合支护的特点是，支护滞后时间短，但增加了反复支撑次数。可 适用于各种顶板条件。但支架操作次数增加，不能适应高产高效要求，目 前应用较少 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 8 页 2 液压支架选型及综采选面 2.1 液压支架设计目的、要求、基本参数及其它 2.1.12.1.1 设计目的设计目的 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，因此其设计工作人员也 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。 2.1.22.1.2 对液压支架的基本要求对液压支架的基本要求 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 100kN 左右； 移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为 100kN150kN，中厚煤层一般为 150kN 至 250kN厚煤层一般为 300kN 400kN。 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调高范围要大，照明和通讯方便。 8支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定值。 9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。 10在满足强度条件下，尽可能减轻支架重量。 11要易于拆卸，结构要简革。 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 9 页 12液压元件要可靠。 2.1.32.1.3 液压支架必需的基本参数液压支架必需的基本参数 1顶板条件 根据老顶和直接顶的分类，对支架进行选型 2最大和最小采高 根据最大和最小采高，确定支架的最大和最小高度，以及支架的支护 强度。 3瓦斯等级 根据瓦斯等级，按保安规程规定，验算通风断面 4底板岩性及小时涌水量 根据底板岩性和小时涌水量验算底板比压。 5工作面煤壁条件 根据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。 6煤层倾角 根据煤层倾角，决定是否选用防倒防滑装置。 7井筒罐笼尺寸 根据井筒罐笼尺寸，考虑支架的运输外形尺寸； 8配套尺寸 根据配套尺寸及支护方式来计算顶梁长度。 2.2 液压支架选型影响因素 影响液压支架选型的因素首先是矿山地质条件其次才是采矿技术条件。 矿山地质条件主要有：顶底板稳定性，煤层厚度、倾角、煤层赋存状况及 瓦斯含量等。其中以煤层及其顶底板稳定性影响最大。 2.2.12.2.1 顶板稳定性顶板稳定性 支架支护强度及架型与顶板稳定性密切相关。顶板稳定程度决定着所 选支架的支护强度及架型。我国适用于综采面的顶板分类方案，在一定程 度上，反映出顶板稳定性和架型的关系。在英国，煤层顶板稳固平整，多 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 10 页 用整体移动的垛式支架，苏联开采煤质松软、顶板破碎的煤层，主要采用 掩护式支架，美国煤层顶板坚硬，多用各式强力支架。 2.2.22.2.2 底板稳定性底板稳定性 国内外为实践表明，底板岩石组成、结构及岩石力学性质已经是支架 选型时不可忽视的条件。底板稳定性对支架底座影响很大。联邦德国煤层 底板局部变化较大，支架普遍采用弹簧钢底座：英国煤层底板抗压强度较 低(约为 58 吨每平方英尺)，支架普遍采用箱形底座。 根据我国煤层底板岩石抗压强度，煤矿设计单位情报协作组“综采” 调查组曾于一九七八年建议：对于不同底板，选用不同架型。但选型时， 要区分具体的支架结构型式和参数，如同属支撑式支架，节式支架就不适 用软底板，而垛式支架能够用于软底板，整体底座又较分体底座适用于松 软底板。对于掩护式支架；插腿的能够适应较软底板，非插腿的就差些。 总之，根据底板条判：选型，主要应当依据底座的结构型式，合力作用点 在底座上的位置，以及支架对底板的比压分布而定。 2.2.32.2.3 煤层厚度煤层厚度 支架支护强度与煤层厚度有关，煤层厚度愈大，支架支护强度愈高， 由于煤炭工业的快速发展，需要提高综采设备的可靠性，所以，当前生产 的液压支架支护强度都比理论数据要高。 此外，煤层厚度变化对支架结构高度选择也有影响，国外采用留煤皮、 设机械加长段装置或更换座箱，改用双伸缩立柱等措施，提高支架对煤层 厚度变化的适应性。 2.2.42.2.4 煤层倾角煤层倾角 如前所述，煤层倾角直接影响支架稳定性。倾角增大，支架倾倒、下 滑、输送机下滑问题均会发生，必须采取防倒、防滑措施。它为液压支架 制造和采面回采工艺、安全生产等方面都带来了麻烦。倾角大，使用普通 液压支架回采，如对支架不加改进或不采取必要措施，是十分困难的。为 防止支架在移动中出现“跑偏”以及当工作面倾角较大产生下滑和倾倒现 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 11 页 象，保证支架的正常工作，支架一般均应装设导向或防滑防倒装置；目前， 液压支架采用的导向和防滑防倒的方法，其基本出发点是在支架移动过程 中，利用专门构件限制其运动方向，或从侧面对支架施加一定作用力，以 防止走偏，下滑和歪倒，或利用此力进行架间相对位置的调整，主要方法 由以下两种： 机械导向装置 该类导向装置有导向杆、导向腿和导向轨等，采用沿底座装设的一些 构件来引导和限制支架的移动。这类机械导向装置均不能完全消除支架走 偏现象，特别是煤层倾角较大时尤为严重，其工作情况取决于导向装置的 配合间隙，故常常需要配合是液压调架装置获得较好的效果。此外，再掩 护梁装设的可活动侧护板，除了用于架间防矸外，也具有一定的防倒、调 架作用。 2.2.52.2.5 煤层埋藏稳定性煤层埋藏稳定性 实践表明，煤层埋藏越平稳，综采的效果越好。划分开采条件标准就 是地质构造。 国内外大量的经验教训说明，断层及其性质对支架使用好坏有决定性 的影响。断层落差大，综采设备通不过，断层条数多，综采面搬家次多， 西德采用改进支架结构，增加其灵活性，并便于拆装和搬运的办法，适应 煤层赋存条件。我国开滦唐山矿在南翼五煤层使用 HD 型节式支架，日本来 用缩短采面，英国采用大功率采煤机煤岩一齐割硬行通过断层的办法适应 地质破坏。 ” 2.2.62.2.6 煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量 对于高瓦斯矿井，必须考虑支架通风断面能否保证通过足够的风量。 如果围岩条件允许调整架型，则应选用通风断面大的支架。据我国对现用 液压支架不完全统计，以最大通风断面计算，HD 型节式支架较垛式支架大 3875，较支撑掩护式支架大 44，较掩护式支架大 4880。节式支 架与国内现用的其它架型相比，其通风断面约大 40左右。 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 12 页 如果围岩条件不允许调整架型，则要采用降低割煤速度，如采用不等 速割煤，以及缩短采面减少煤壁暴露面积等办法弥补支架过风断面不足。 此时应降低产量要求。 至于采矿技术条件如回采方式、采面长度、采煤机械类型、生产环节 等因素都对选型有一定影响。例如： (1)推采方式中，前进式有三个缺点 常造成运输障碍；无法预报断层；瓦斯涌出量大，不安全；后退式相 反，对选型可做到心中有数， (2)采面长度方面，若煤层厚度变化较大， 断层较多，采面短些为好，我国综采面一般以 150m 左右为宜。 2.3 液压支架的基本架型及支护能力 2.3.12.3.1 支撑式支架支撑式支架 支撑式支架立柱较多(46)，均呈直立状态，顶梁较长，立柱顶梁与 底座构成多铰点的矩形结构如图 2-1 ( a )所示。这类支架的工作阻力较 大，支撑合力位于后部，切顶能力强，架型空间较大。但框架结构不够稳 定，承受侧向力的能力较差。适用于直接顶稳定和坚硬(34 类)， 老顶周 期压力明显或强烈的顶板()，不适用于破碎顶板。支撑式支架有垛 式和节式两种。 2.3.22.3.2 掩护式支架掩护式支架 掩护式支架都有掩护梁挡住采空区研石，立柱较少(12) ，均呈倾斜 布置，顶梁较短，立柱可斜支在底座与顶梁或掩护梁之间。顶梁、掩护梁 与底座构成一半封闭式结构，将顶板、采空区与工作面空间隔开。如图 2-1 ( b)所示。这类支架的工作阻力较小，切顶能力较弱，架型空间较小，但 支架的防护性能较好。适用于破碎和中等稳定直接顶(12 类)，老顶压力 不明显的顶板( 级)。有直支式和间支式两种。 2.3.32.3.3 支撑掩护式支架支撑掩护式支架 支撑掩护式支架兼有支撑式和掩护式支架的结构特点，如图 2-1 (c)所 示。均为四柱式，立柱可直立或斜支在顶梁或掩护梁上，相当于支撑式与 掩护式的组合，以支撑为主，掩护为辅。这类支架的工作阻力、切顶能力 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 13 页 均介于上述二者之间，但由于有掩护梁，其掩护性能与稳定性均较好，适 用于直接顶稳定和中等稳定(24 类)，周期压力明显()的顶板。 2.3.42.3.4 放顶煤液压支架的分类放顶煤液压支架的分类 放顶煤液压支架按放煤高度划分，可分为高位放顶煤、中位放顶煤和 低位放顶煤液压支架三类。 （1） 高位放顶煤液压支架 （2）.中位放顶煤液压支架 （3）低位放顶煤液压支架 2.3.52.3.5 低位放顶煤液压支架的主要结构低位放顶煤液压支架的主要结构 低位放顶煤液压支架的设计要充分依据煤层的赋存条件，顶底板状况， 矿压大小，工作面倾角，及煤层厚度、层理裂隙发育情况，硬度和开采方 法等，支架总体技术参数的确定应满足： （1）工作阻力、支护强度的要求 （2）稳定性好，抗扭能力强； （3）顶梁、掩护梁以及尾梁密封性能好； （4）拉架力大，走的动； （5）能放煤，出煤易控制； （6）液压系统简单合理； （7）喷雾降尘装置可靠实用。 这样在设计支架各个部件时，不仅要满足强度要求，还要总体性能好。 低位放顶煤液压支架的主要结构有前梁、顶梁、掩护梁、尾梁、前连 杆、后连杆、底座推移装置、立柱及各种千斤顶、液压控制系统等组成。 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 14 页 3 液压支架结构参数设计方法和要求 在液压支架的架型选定后，应根据给出的煤层条件、顶底板条件、配 套设备的要求，结合各型支架的结构特点，进行支架的总体设计。包括确 定支架的结构参数和性能参数。本章介绍液压支架结构参数的一般设计方 法和设计要求，而液压支架受力分析、优化设计等内容将在后续中详细介 绍。 3.1 确定液压支架结构参数原则和内容 1.确定支架结构参数的原则 1)要满足配套设备(采煤机、输送机)的相关要求； 2)与支架的工作方式(即时支护或滞后支护)相适应； 3)结构紧凑，行人操作方便； 4)支架的工作稳定性好。 2.确定支架结构参数的内容 1)确定正常工作条件下，支架与相应设备的位置关系； 2)确定支架总体与主要部件的布置与尺寸了。 3.2 液压支架主要结构参数和形式的确定 3.2.13.2.1 支架的高度和支架的伸缩比支架的高度和支架的伸缩比 1.支架高度 支架高度的确定原则，一般应首先确定支架适用煤层的平均采高，应 根据所采煤层的厚度，采区范围内地质条件的变化等因素来确定，然后确 定支架高度对于大采高支架，按下式确定支架高度，即： （mm） ( 3-1 ) 1mm HhS (mm) ( 3-2 ) 2nna HhSa 式中 ： 支架最大高度(mm)； m H 支架最小高度(mm)； n H 煤层最大厚度 m h 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 15 页 煤层最小厚度 n h 考虑伪顶、煤皮冒落后仍有可能初撑力所需要的支撑高 1 S 度，一般取 200300mm； 顶板最大下沉量，一般取 100200mm； 2 S 移架时支架的最小可缩量，一般取 50mm；a 浮矸石、浮煤厚度，一般取 50mm； a 取=250mm 由于煤层平均厚度 510m，变化在 1.93.1m，煤层 1 s 结构简单。由煤况确定计算的参数，同时支架的最大高度和最小高度去值 应符合 MT169-87。 2.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： ( 3-3 ) minmax HHm 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。一般支架最大高度和最小高度的比值的范围是 1.5 至 2.5。 经计算，该支架的伸缩比。75 . 1 6 . 1/8 . 2 minmax HHm 3.2.23.2.2 梁端距和顶梁长度的确定梁端距和顶梁长度的确定 所谓梁端距是指移架后顶梁端部至煤壁的距离( C )，如图 3l 所示。 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。支架高度越大梁端距也应越大。 （1）顶梁长度： 各几何关系列于下图中 b 值由下式计算 ： b =kdiHtgc (mm) （ 3-4 ） 式中 ： i 底座前柱窝中心的到底座前端的距离,由机构而定，取 I = 500 ； 铲煤板到煤壁间距离，一般为 100250，这里取 = 200 ； 中国矿业大学 2009 届毕业设计论文第 16 页 k 输送机宽，包括连接千斤顶装置。 k = 铲煤板宽度 + 输送机中部槽宽度 + 连接千斤顶装置（电缆槽） = 140 + 630 +509 =1279 mm 故取 k = 1279 ； d 采煤机滚筒截深，查得 d = 630 ； c 顶梁前端到煤壁的距离，一般为 250350，取 c = 300 mm 。 立柱倾角，支撑掩护式支架，耕具结构要求倾斜或垂直布置， 一般立柱与顶梁垂线的夹角小于，夹角较小，有效支撑能 0 10 力较大, 故取 =40 从而得：b =1865 顶梁全长：L = bnu (mm) （ 3-5 ） 式中 ： n 取 1030 u 取 582 得：L = 3477 unbc H idk 图 3-1 液压支架尺寸关系 （2）顶梁宽度： 顶梁宽度根据支架间距和架型来定，架间间隙为 0.2 m 左右。其中宽 面顶梁一般为 1