毕业设计（论文）-ZFG66001732H型放顶煤液压支架设计.doc

太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名：专业：学号：指导教师所属系（部）：二八年五月太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目：ZFG6600/17/32H型放顶煤液压支架 机电系机械设计制造及其自动化专业 姓名 田建涛设计时间：200 8 年月日2008年月日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：200 年月日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡机电系机械设计制造及其自动化专业 姓名 田建涛答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月日iv前 言 毕业设计是高校教学中最后一个环节，它是要学生学习了一系列专业基础课程和专业课程，并且在实习、实践基础上，利用自己所学知识，结合生产实际，在老师指导、帮助下，自行设计与解决实际问题的过程。它是学生四年大学课程的一次全面养总结和综合利用。通过毕业设计不仅以巩固所学，而且可接触实际，发现不足，开拓视野，在实践中检验和丰富所学知识，增强分析和解决问题能力。因此它是重要的一个环节。尽管我国在综采放顶煤技术的发展和放顶煤综采设备的研制上已取得了很大成绩,但仍然存在一些重大的技术问题没有得到切底解决,如煤炭回收率问题,工作面降、灭尘问题,采空区发火问题等,幸运的是在这次设计中我的课题就是关于煤矿采煤设备的液压支架，能更进一步的了解矿山机械。 在设计过程中，得到了指导老师郭晓娥副教授的关心和大力帮助，才得以顺利完成，在此表示衷心的感谢。同时，此设计有的内容尚需进一步在实践中验证，加之本人水平所限，设计中有不足之处，敬请指导老师批评指正。 2008年6月摘 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。液压支架主要由以下几个基本部分组成：顶梁，掩护梁和四连杆机构，侧护板，底座，立柱，千斤顶。设计要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。在支撑掩护式的设计过程中，前梁、主顶梁、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，特点，目的及要求，对支撑掩护式液压支架作了详尽的分析和介绍，讲述了这种支架的方案和用途。关键词：液压支架 支护 四连杆机构顶梁 液压支柱 AbstractThe 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. Hydraulic support major from some following basically partial compositions: Top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender, base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle. In the design course that the type of supports cover type, the design of canopy and caving shield and props is key. This paper has introduced requirement, type, working principle, characteristic, purpose and the structure of hydraulic support, for screening type hydraulic pressure support have made detailed analysis and introduction, have narrated use and the scheme of this kind of support. Keyword: hydraulic support shoring 4 linkage mechanisms caving shield hydraulic legs 目 录引 言1第一章概述2第一节 我国液压支架的发展2第二节 液压支架的发展动向2第三节 液压支架的设计目的3第四节 液压支架的工作原理及分类4第五节 支撑掩护式支架结构8第六节 厚煤层放顶煤采煤法19第七节 放顶煤液压支架24第二章 结构设计29第一节 四连杆机构的造择和设计29第二节 底座形似的选择与设计33第三节 顶梁的选择与设计34第四节 侧护板的形式与选择34第五节 推移装置的选择与设计35第六节 放煤口及放煤机构的设计35第七节 组件基本长度的确定35第三章 立柱和千斤顶的设计39第一节 立柱39第二节 侧推千斤顶位置的确定39第三节 立柱的设计40第四节 液压系统设计45第四章 部分组件受力分析48第一节 前梁的受力分析与计算48第二节各主要参数的影响51第五章 主要部件强度计算54第一节 煤层情况54第二节 支架架型及主要尺寸54第三节 顶梁的强度校核54第四节 立柱强度验算：58第五节 前梁完全伸出状态受力分析及校核61第六节 销轴的强度校核63第六章 常见故障及其排除65第一节 结构件和连接销轴65第二节 液压系统及液压元件65第三节 支架在操作和支护过程中的故障66总结69参考文献70英文原文71中文译文74致 谢77太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书 引 言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年起人们取得了对白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，煤矿取得了较大综合效益。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，采用了放顶煤技术。低位放顶煤液压支架是一种支持双输送机的支架架型，支架掩护梁后部铰接一个带有插板的尾梁，低位放顶煤液压支架一般为四柱支撑掩护式支架类型，这种架型有一个可以上下摆动的尾梁（摆动幅度45度左右），因此在摆动中可以松动煤层，并维持一个落煤的空间。尾梁中间有一个液压控制的插板，可以放煤和破碎大煤块，并且具有连续的放煤口。低位放顶煤支架分为小插板是低位放顶煤支架和大插板式低位放顶煤液压支架。本文做的主要工作：1、基本参数的确定；2、四连杆机构的选择与设计；3、底座形式的选择与设计；4、顶梁形式的选择与设计；5、尾梁形式的选择与设计；6、侧护板形式的选择与设计；7、推移装置形式的选择与设计，等等。第一章概述第一节 我国液压支架的发展我国20世纪80年代中期开始研制液压支架电液控制系统，1991年有关生产厂家研制出支架电液控制系统，有关研究院所研制出全套电液控制液压支架。由于种种原因，未能推广开。我国研制液压支架电液控制系统起步较晚，虽然对液压支架电液控制系统的研究已经历了十几年的时间，但进展缓慢，目前处于进一步完善阶段，还没有在井下推广使用。从我国已研制出的支架电液控制系统来看，也还处于单架和成组程序控制的初步阶段，而液压支架与采煤机、输送机联动的全工作面自动化控制还处在探讨研制阶段。目前。国内的神东集团、兖矿集团、铁煤集团、开滦集团已引进国外电液控制支架得到了成功的应用取得了很好的技术经济效益。液压支架电液控制系统是实现综采工作面高产高效的关键设备，也是今后的发展方向，这是我国国民经济快速发展和煤炭生产高产高效集约化发展的需要，是煤炭生产技术发展进步的必然结果。第二节 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，刨头后有吊挂尾板，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，支架尾板分两段，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，工艺配合复合，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;顶梁和尾梁铰接,避免了两者之间产生的三角区;尾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,广泛采用双伸缩式支柱.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.放顶煤液压支架分为高位放顶煤液压支架，中位放顶煤液压支架和低位放顶煤液压支架。高位放顶煤液压支架的放煤口位于支架的顶梁的下方，高位放顶煤液压支架在国内外已经得到广泛的应用第三节 液压支架的设计目的煤矿是工业的粮食,随着国民经济的发展,煤炭的需要量越来越大,为了满足四化的需要,煤炭工业必须走统合机械化道路,采煤机和液压支架加是综采工作面的主要设备,因此对液压支架的研制工作,就显得特别重要了,在我国,薄煤层占相当比例,有一部分,由于开采技术落后或无法开采,在采中厚,或厚煤层时,煤层被破坏面浪费掉,因此对薄煤层开采的研制工作就显得尤为突出.这里对薄煤层支架的设计就是对这种工作的初试。液压支架的设计要求 (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承力和工作阻力,以便有效的控制顶板,保证其合理的下沉量。 (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100150KN,中厚煤层一般为150250KN,厚煤层一般为300400KN。 (3) 防煤性能要好。 (4) 排煤性能要好。 (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) 调节范围要大,照明和通讯方便。 (8) 支架要求有足够的刚度,能够承受一定的不均衡载荷和冲击载荷。 (9) 支架稳定性要好,底座最大比压小于规定值，要易于拆卸,结构简单。 (10) 在满足强度条件下,尽可能减轻支架重量，液压元件要可靠。 (11) 要易于拆卸，结构要简单。 (12) 液压元件要可靠。第四节 液压支架的工作原理及分类一、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，是支架完成升起、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；当旋转式操纵阀转到降柱位置，打开供液阀时，高压液体有主进油管经操作阀进入支柱活塞杆腔，同时也进入液控单向阀的控制管路，打开液控单向阀，支柱活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操作阀，流回主回液管，支柱卸载下降。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、叶控单向阀、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，千斤顶油液控单向阀锁紧。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。推溜；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馆，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。二、液压支架的支撑承接原理液压支架的支撑承接原理十只液压支架与顶板之间相互力学作用原理，包括初撑增阻、承载增阻和承载恒阻三个阶段。三、液压支架分类：按照支架和固岩相互作用以及维护回采空间的方式，液压支架一般分为支撑式、掩护式、和支撑掩护式三类.1支撑式支架1、支撑式液压支架支撑式支架利用立柱与顶梁直接和控制工作面的顶板，因顶梁长、负荷大，立柱也就多。这种支架的特点是支撑能力大，切顶性能好，适用于支撑中等以上稳定的顶板。其按结构和动作方式，主要分为垛式和节式两种：A:垛式： 整个支架为一整体结构，整体移动。其特点式支撑能力强，有4-6根立柱，支护性能好，可以支撑坚硬与极坚硬的顶板，广泛用于英国和美国等国家。B:节式： 节式支架有2-4个框架组成，每个框架装有前后两根立柱而窄面绞接顶梁，其支撑能力不如垛式好，但其结构灵活，质量较小，便于移动，拆装方便，适用于支撑中硬顶板，但其稳定性差。支撑式支架架型及简图如图所示2掩护式支架掩护式支架是利用立柱、段定量支撑顶板，用以较大的掩护梁来防止岩石落入工作面。其特点是立柱较少，一般向煤壁倾斜，尾梁与冒落的岩石接触，因此主要靠尾梁作用来维持一定的工作空间。其特点是：掩护性能与稳定性好，调节范围大，对破碎顶板的适应性能较强；缺点为支撑力小，适用于支护破碎的不稳定或中等稳定的顶板。掩护式支架加架型及简图如图示3支撑掩护式支架掩护式支架是利用立柱、段定量支撑顶板，用以较大的掩护梁来防止岩石落入工作面。其特点是立柱较少，一般向煤壁倾斜，掩护梁与冒落的岩石接触，因此主要靠掩护梁作用来维持一定的工作空间。其特点是：掩护性能与稳定性好，调节范围大，对破碎顶板的适应性能较强；缺点为支撑力小，适用于支护破碎的不稳定或中等稳定的顶板。支撑掩护式支架架型及简图如图所示液压支架液压传动系统图1、输送机 2、推移千斤顶 3、立柱4、安全阀 5、液控单向阀 6、7、操纵阀整体自移式：该类支架一般均为整体结构，其移动是以溜子为支点实现自移的，移驾与推溜公用一个千斤顶。该千斤顶装在液压支架底部，并与溜子之间有直接或者间接的连接关系，故能以溜子槽为支点实现拉架，以支架为支点实现推溜，目前应用非常广泛。组合迈步式：该类支架由有一定连接关系的主、副架所组成；主、副架互为支点，交替迈步移动。移架与推进各有一个千斤顶，移架千斤顶的活塞杆与油缸分别和主、副架相连。推溜千斤顶一端仅与支架相连，另一端呈自由状态，当支架固定时间，就可以实现推溜。这种移动方式主要用于节式或者两个垛式组合在一块儿而成的组合迈步支架。按照用途和使用地点的不同，液压支架又可分为中间支架,过渡支架和端头支架。第五节 支撑掩护式支架结构一、 顶梁支撑掩护式支架的顶梁是由钢板焊接而成的箱型结构,以满足强度和刚度的要求,可分为整体顶梁和分段组合式顶梁两大类.1、 整体顶梁间接撑顶掩护式支架的顶梁通常较短,一般都为等断面的整体顶梁,由于顶梁无柱窝,亦称之为托梁直接撑顶掩护式支架的顶梁稍长,约三米左右,多为变断面整体顶梁,增大梁端支撑力,支撑掩护式支架常采用分段组合式顶梁.它有以下几种组合形式:1、刚性主梁+铰接前梁 刚性主梁5为等断面箱体结构,后段用铰销与掩护梁连接,前段用铰接前梁3,主梁下有四个柱窝,还焊有一个前梁千斤顶的乘座,主梁侧面有三个圆孔供安装侧护板伸缩机构.铰接前梁3位变断面箱型结构,从后之前逐渐变薄变窄.前梁后部下面含有前梁千斤顶支撑耳板,中部下面焊有护帮千斤顶2的支撑座,前端下面还焊有两个供与护帮板1铰接的支撑. 2、刚性主梁+伸缩前探梁 刚性主梁加伸缩前探梁的组合方式能够缩短支架在正常支护时的孔顶距,从而提高支架的支护强度;在采煤机采过煤之后,支架移架前又能够及时伸出前探梁进行临时支护,还可以在煤壁片帮后有效的进行前梁支护,因而它是一种很有前途的支护方式,这种顶梁形式还有待研究发展.其主梁为等断面顶梁.前梁有四根前梁板组成,其前段用端头板连接在一起,后梁插入梁断面内.每辆根前梁梁板的后段有支撑千斤顶带动一个支撑垫片压住,是前探梁能够承受顶板载荷.伸缩千斤顶通过带有耳板的连接杆和端头杆下焊接的耳板,使前端梁向前伸出或向后缩回.其前探梁也可安装护帮装置.端头板下另有一对耳板用以悬挂护帮板,耳板上的长孔供与护帮千斤顶的一端铰接,护帮千斤顶的另一端铰接在护帮板上.3、刚性主梁+铰接前梁+伸缩前梁分段组合式顶梁还有三段组合而成的形式,它有刚性主梁,铰借主梁和较接前梁内可伸缩的前梁组成的.二、掩护梁1、 掩护梁的机构形式掩护梁是支撑掩护式和掩护式支架的特征之一,它直接承受冒落钎石的载荷和顶板通过顶梁传递的水平载荷引起的弯距,一般都采用有钢板焊接而成的箱体结构,掩护梁的侧面形状有折线型和直线型两种.通常插腿式掩护式支架掩护梁采用折线型,可以增大通风断面.气焰忽视和支撑掩护式支架多采用直线型,使得制造工艺简单.掩护梁一般做成整体,也有做成左右对分的.2 、掩护梁与底座的连接方式掩护梁与底座有三种方式进行连接,即圆弧式,双扭线式和椭圆式。 圆弧式圆弧式支架的掩护梁与底座仅有一个铰接,因而顶梁和掩护梁的交接点随立柱的伸缩,将绕底座上的交接点做圆弧摆动.这样,顶梁前端媒壁的距离变化较大,不利于顶板的维护.所以圆弧式支架仅适应于煤层厚度变化不大,顶板较为稳定的工作条件,应用较少.该类支架有称为单铰掩护式支架 双扭线式 双扭线式支架的掩护梁通过两个连杆与底座连接,形成双摇杆四杆机构,掩护梁与顶梁的铰接点的运动轨迹为双扭线得一部分,所以这种四杆机构也称为双扭线式机构.设计良好的双扭线式机构在支架的整个高度范围内,梁端距的变化在50-100mm以内,掩护梁与顶梁的交接点和掩护梁瞬间转动中心的连线同水平面的夹角不大于6-9度支架采用双扭线式机构,顶板对顶梁的水平载荷有掩护梁传递给两个连杆承受,支架立柱不再承受横向力,目前,大多数掩护式支架和支撑掩护式支架都采用这种方式连接掩护梁与底座,它的立柱的工作条件显然比具有复位装置的支撑式支架的立柱优越,立柱不容易出现弯曲变型等因素. 3、 掩护梁的构造支撑掩护式支架的掩护梁,它既没有柱窝也没有平衡千斤顶的支撑座.掩护梁均为钢板骨架盖以整块宽钢板而成的结构.侧面有四个安装侧护板伸缩孔机构的圆孔.混合撑顶支撑掩护式支架的掩护梁与间接撑顶掩护式支架相似,也需要两个柱窝供承接后排球头。三、连杆双扭线式支架的连杆应能承受从掩护梁传递来的冒落石的载荷和顶板水平运动引起的载荷,从而对他们有足够的要求,一般后连杆为整体铸钢件,前连杆为左右分支的前赶铸钢件,这样可是支架的有效利用空间大些.双扭线式支架的梁各连杆虽然增加了支架结构的稳定性,但也因要抵抗顶板的水平运动大大增加了对支架承载构件的作用力,结果是构件断面增大,支架重量增加.掩护式和支撑掩护式支架的进一步发展方向之一是寻求减轻支架的重量的方法,其中一个办法就是把刚性连杆用液压油缸代替,它的最大承受载荷可有安全阀调定.这样,适当控制支架承受的水平载荷,从而减轻支架的重量,但这样做的结果使得支架的稳定性降低,因此在限制液压连杆的受力时应满足支架稳定性的需要.四、 侧护板目前用的支撑掩护式支架都有比较完善的侧护装置,不仅掩护梁两侧有侧护板,而且主梁或整体顶梁从前排立柱到顶梁后端的两侧均有侧护板.支架工作时,一测的侧护板是固定的,另一侧是活动的,制造时通常两侧侧护板对称,总装时按照需要将一侧用螺栓或销子固定在顶梁和掩护梁上.1、 侧护板的作用;1）、消除相邻支架掩护梁和顶梁之间的架间间隙;2）、防止冒落前是进入支护空间;3）、防止支架向后侧倒;4）、调整支架的间距;5）、作为支架移架过程中的导向板.同时,侧护板必须同时具有导向,防倒和调架等功能,否则将因支架不平衡,倾倒或间距加大而出现架间空隙,影响防矸石的效果2、 侧护板的结构形式上复式侧护板结构简单,使用广泛,缺点是活动侧护板特别是顶梁活动侧护板在支架承载时不能调节,且容易被岩石压住或卡住.埋伏式侧护板是在顶梁或掩护梁的上板面加焊几条钢板,使侧护般的水平板面比顶梁或掩护梁承载面低,它改善了侧护般的受力情况和活动侧护般的调节性能.它的结构不复杂.抽出侧护板的水平板面嵌入顶梁槽内,正常情况下,活动侧护板的调节性能好,但是,支架承受偏载和窄滑槽内堵塞粉尘时,调节也很困难,同时,结构也比较复杂.折页式活动侧护板的调节性能较好,不受支架承载的影响,缺点是它会造成架间三角区,常填满碎矸,防尘效果差.3、 活动侧护板的控制方式活动侧护板的控制方式有弹簧式,液压式和混合式等三种：弹簧是控制的活动侧板靠弹簧力使之伸出与邻架固定侧护板靠近,不能自动缩回.弹簧式机构采用螺旋塔型弹簧(可用圆柱螺旋弹簧代替),两端顶着导向杆,弹簧力通过导向杆使活动侧护板平行伸出,仅靠弹簧伸出其活动侧护板的支架不具备调节功能,防倒效果也不够好,这就是因为弹簧力如果太大将引起移架困难的原因,为了保证架间无间隙,而移架又不太困难,必须限制弹簧力的大小.所以,现在仅靠弹簧控制的侧护板使用的不多.液压控制的活动侧护板是采用千斤顶使之即能伸出密闭架间间隙,有能在必要时自动缩回,全液压控制的活动侧护板能实现防矸,导向,防倒和调架等功能.但是它的液压控制系统比较复杂,所以,具有液压控制的活动侧护板目前使用的还不多.现代使用较多的是混合活动侧护板,既有弹簧伸出机构,也有侧推千斤顶控制其伸缩.混合式的性能以其侧千斤顶是否有液压回路而不同.如果侧推千斤顶无液压锁紧回路,它只能简单的伸缩,不能将活动侧护板闭锁在适当位置.侧推千斤顶不工作时处于浮动状态,千斤顶无支撑力,还是完全靠弹簧力控制活动侧护板.所以,它的防矸倒效果羽坛皇式差不多.不过,它可利用侧推千斤顶进行调架,这种混合控制方式在降价移架过程中应同时操纵千斤顶.如果侧推千斤顶有液压锁紧回路,它的防矸防倒效果比较好,液压控制系统也不太复杂,有两种方式:1,支架承接时侧推千斤顶处于浮动状态,支架移动时其下方的侧推千斤顶处于闭锁状态;2,支架承载时侧推千斤顶处于闭锁状态,支架降移时其上方的推移千斤顶解除闭锁或浮动状态.五、底座掩护式和支撑掩护式支架的底座多采用整体刚性平底座,它与底板的接触面积大,因而对底板的接触比压小,支架不易下陷.为了更好的适应不平整的地板和拆装方便,底座也可以做成对开式。六、推移装置掩护式和支撑掩护式支架都有侧护装置,相邻支架的侧护板在弹簧力或液压力作用下互相靠近,又由于立柱不再承受横向载荷,掩护式和支撑掩护式支架常常设计成擦顶带压移架来改善对顶板的维护,因而掩护式和支撑掩护式支架所需的移架力不仅应克服底板的摩擦力,还应克服两旁相邻支架的摩擦力以及由于移架时立柱的剩余载荷引起的顶板对支架的摩擦力,所以它所需要的移架力比支撑式支架大的多,为获得较大的移架力,掩护式和支撑掩护式的移架装置增加一个推移架,一边利用推移千斤顶的推力移架,拉力推溜.a、 长框架推移装置长框架推移装置的结构如下所示,横杆3固定于支架底座6的前端,推移千斤顶4的一端与横杆3铰接,另一端朝后铰接于导向块5,导向块可沿支架底座上的导轨滑动.传动框架2后端与导向块相连,前端通过接头1和运输机铰接.长框架推移装置的工作原理：支架撑紧顶板时,液压控制系统时推移千斤顶活塞杆缩回,推移千斤顶的拉力经导向块变为对传力框架的推力二八运输机推向媒壁.支架卸载后,液压控制系统时推移千斤顶活塞杆伸出,此时运输机不动,到型块为固定支点,推移千斤顶的推力把支架移至新的工作位置,这是传力框架承受拉力.长框架推移装置的缺点时传力框架较长,杆断面小,因而刚度不易保证,容易发生弯曲变形.b 短框架推移装置短框架推移装置的结构如上图所示，由于它的传力杆2较短，故不易变形；传力杆前端于运输机铰接后短语推移千斤顶4的缸体铰接。推移千斤顶的活塞杆支架底座5前端的过桥3铰接。其工作原理与长框架推移装置相同。无论是长框架推移装置还是短框架推移装置，都可以把推移千斤顶设计成倾角放置，前高后低。这样，以架是推移千斤顶对支架底座前端作用一个方向分力，避免移架是底座前端扎底，有利于移架动作的顺利完成。七、护帮装置煤层厚度较高，或煤质松软时，工作面顶煤容易在矿山压力下崩落，这种现象称为片帮，工作面片帮是支架顶梁前端的顶板悬露面积增大，引起架前冒顶，国家规定，煤层采高超过2.5-2.8米支架应安装护帮装置，其目的在于防止煤壁片帮，或在片帮时期到遮蔽挡板的作用，避免砸伤工作人员或损坏设备。护帮装置的主要元件是护帮办和护帮千斤顶。护帮板可以直接悬挂在顶梁前端，也可以通过一个或两个连杆与顶梁前端连接。护帮板在回收位置的定位可以采用机械闭锁，也可采用液压闭锁，也可以同时运用机械闭锁和液压闭锁。护帮板通过连杆与顶梁连接时，它可以伸出顶梁前端一个距离，而且可调，便于紧贴煤壁，式及其到防止片帮的作用。缺点是护帮千斤顶的推力通过连杆传递给护帮的，对煤壁的支撑力减小。护帮板直接到顶梁铰接悬挂时，只有在某个梁端距时才能正好顶住煤壁，或只有一点接触，它的作用实际上是遮掩挡板。这种护帮板只有和伸缩前探梁配合时才能有较好得效果。护帮板的机械闭锁有马头型锁块3，销轴4和弹簧5组成。护帮板收回时，极端撞动锁块，克服弹簧力矩，使锁块绕销轴逆时针旋转，这样，护帮板端将沿锁块面向上滑动进入其凹处。与此同时，所块在弹簧作用下回到原位托住护帮板，实现闭锁作用。胡帮板千斤顶伸出时，护帮板由在推力作用下使极断沿锁块面下滑，克服弹簧力矩迫使锁块绕销轴逆时针转动。于是，护帮板解除闭锁随护帮千斤顶的继续伸出而绕顶梁上的铰接点摆动直至煤壁。八、导向和防倒防滑装置 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，或从侧面对支架旋加一定作用力，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。九、 液压支架的主要液压元件和泵站1、立柱立柱是支架实现支撑和承载的主要部件，它直接影响到支架的工作性能，同时还处于高压受力状态，因此，立柱除了具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须由足够的抗压和抗弯强度，密封良好、结构简单并能适应支架的工作要求。立柱类型： 立柱按动作不同分为单作用立柱和双作用立柱；按结构不同可分为活塞式和柱塞式；安身锁不同可分为单伸缩式和双伸缩式立柱。单作用立柱是属于液压升柱、自由降柱的工作方式，应用较少，目前广泛采用的是双作用活塞立柱，极靠液压力来实现升柱和降柱。在伸缩方式上，大采用单伸缩，只有当煤层厚度比较大，或为了扩大支架调高范围时才采用双伸缩立柱。立柱结构：液压支架实际上是推力油缸作为支撑装置，具有以下特点：立柱一般由活塞、活塞杆、缸体三部分组成，由于支架工作时，立柱承受的载荷较大，降柱力较小，故活塞杆直径较大，常采用空心结构，以保证有足够的刚度，活塞一般采用Y型密封圈，铜环导向， 缸体底部焊接，缸体与缸盖之间用钢丝、螺纹或卡环连接。立柱的头部结构为球型，预定梁或底座之间的连接采用销轴活压块固定，以是立柱工作时有一定的适应性。立柱的供液方式有外供液和内供液两种，一般双伸缩立柱采用内供液方式，单伸缩立柱大多用外供液方式，此方法简单，加工、维修都很方便。为在一定范围内适应煤层厚度变化，立柱上端可根据需要装设机械架长杆，以增加支架高度，但其长度必须控制在立柱刚性所允许的范围内才可以。液控单向阀液控单向阀是支架液压系统中的关键元件之一，通常称为“液压锁”。支架的工作可靠与否，与单向阀的密闭性能有直接关系，如果单向阀锁不住立柱下腔的工作液体，支架就会出现自动慢慢下缩，使不能允许的，如果液控单向阀动作不灵敏，则立柱得初撑力就达不到设计要求，因此要求液控单向阀密封可靠、动作灵敏，并要求使用寿命长。安全阀安全阀也称为定压阀，它与液控单向阀组合在一起，使液压支架不可缺少的一种控制阀。安全阀是使支架保持平衡工作特性和可伸缩性的重要元件，和液控单向阀一样，他长期处于高压状态。支架经常的工作状态取决于顶板压力逐渐增强和顶板岩石的极其缓慢下沉情况。若安全阀的密封性能不好，不能保证支架达到设计的工作阻力和稳定的工作状态，故要求安全阀的动作灵敏，阀的开启压力和关闭压力差值很销，有一定的卸荷开口量，密封可靠和工作稳定，没有震荡现象，有较长的使用寿命，结构简单，拆装方便。液压支架采用安全阀均为直动式，结构简单、工作灵敏度高，过载时，它能及时起到溢流作用，利用液压和弹簧力的相互作用，以实现阀的开启溢流和复位定压作用。操纵阀 操纵阀是控制各液压缸进出油路使立柱完成各种动作的开关，故要求密闭性好，工作可靠、操作方便。操纵阀的技能通过和位数必须满足支架的动作要求，操纵阀的机能一般在停止位置时，各个通路应全部回液，相当于“Y”型机能，故操纵阀上油液高压进液口和一个低压回路上。操纵阀控制不同，可分为手控、液控、电控和电液控四种，按动作原理可分为往复式和回转式两种。往复式： 往复式操纵阀的阀芯元件是沿轴向做往复运动，开闭进出口油路实现换向作用。它采用结构为二位三通或三位四通电磁阀构成组合机构，每个阀独立操作可实现复合化，但体积大，结构较复杂，阀的操作机构一般采用杠杆式凸轮闭轮锁的控制装置，也可用电控或电液控，因此往复式操作有利于实现遥控和自动化。回转操纵阀：回转操纵阀优点是体积小，位数多，操作简单方便，但只有单一动作，难以实现组合操作。泵站 泵站一般有乳化液泵、乳化液箱和一套压力控制与保护装箱组成，装在可沿轨道或底板移动的平板列车上，泵站是液压支架的动力源，一般按设在中间运输巷内，支架的液压传动式乳化液作为传递能量的介质，泵站的工作压力除了硬满足支架初撑力要求的压力和千斤顶的最大压力外，还应加上管路损失。第六节 厚煤层放顶煤采煤法一、放顶煤采煤法基本特点放顶煤采煤法就是在开采厚煤层时，沿煤层（或分段）底部布置一个采高23m的长壁工作面，用综合机械化采煤工艺进行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法使支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方（或上方）放出，并予以回收的一种采煤方法。二、放顶煤采煤法基本类型1、一次采全厚放顶煤开采沿煤层底板布置一个放顶煤开采长壁工作面一次放出顶煤全厚。一般适用于厚度612 m 的煤层。优点：掘进量小，设备少，系统简单，生产集中。缺点：煤质软时，两巷维护难。2、预采顶分层网下放顶煤开采沿煤层顶板布置一个普通长壁工作面，开采顶分层时进行铺网，而后沿煤层底板布置放顶煤工作面，将两个工作面之间的煤在网下放出。 优点：由于顶层铺设金属网，可以减少放煤的含矸量。缺点：开采顶分层后一般矿山压力减弱，不利于顶煤的破碎，常有大块煤需要人工预裂。一般适用于12m 以上、直接顶坚硬、瓦斯大的煤层。3、倾斜分层放顶煤开采当煤层超过1520m以上时，可将煤层自顶板至底板分成810m的分段，然后自上而下依次进行放顶煤开采。 一般适用于15m以上的缓斜煤层。三、放顶煤开采的支护设备1、放顶煤液压支架的特点和性质(1)有液压控制放煤机构；(2)有强力可靠的二次破煤性能；(3)有推移后部溜子，清理后部煤的机构；(4)支架结构必须有较强抗扭和抗侧向力的功能；(5)有较大的空间，控顶距较大，顶梁较长；(6)有可靠的防漏，防冒顶能力；(7)开采高度大体控制在2.53.0m之间。(8)有较大拉架力，拉架速度快，带压擦顶移架2、放顶煤液压支架分类掩护式、支掩式、支撑式、简易式。窗口位置：高、中、低三种放煤支架形式输送机位置：单、双输送机放顶煤液压支架：掩护式(单输送机高位放煤、双输送机中、低位放煤)，支掩式(双输，输送机掩护梁开天窗(插腿式，非插腿式)，支撑式，简易式。（一）、单输送机高位放顶煤支架 YFY300016/26（见下图） 这类支架是单输送机，短顶梁、掩护梁开天窗高位放煤的掩护式支架。特点：（1）支架结构简单，采煤机割煤与放煤由一部输送机运出，端头维护空间小，工作面整体布置与普通长壁工作面相同，便于维护管理，减少事故发生。（2）支架的长度较短，结构紧凑，稳定性和封闭性较好。（3）掩护梁放煤口尺寸较大，有利于顶煤的放出，但放煤口位置高，丢煤多，采出率较低，煤尘大，支架通风断面较小。（4）由于顶梁短，放煤口位置距煤壁较近，因此对煤层冒放性的要求较高。（5）放煤槽在放煤状态时与底座成35夹角，难以达到40。（6）采放用同一部输送机，不能平行作业，影响产量的提高。（二）、双输送机中位放顶煤支架双输送机运煤，在掩护梁上开放煤口，中位放煤的支撑掩护式液压支架。YFS300019/28（见下图） 特点：（1）支架稳定性和密封性好，抗偏载和抗扭能力大，不易损坏；（2）放煤口距煤壁远有助于工作面前方顶煤的维护。（3）由于采煤和放煤使用两部输送机，可实现采放平行作业，实现高产高效。（4）放煤口位置较高，丢煤多，采出率较低，煤尘较大。（5）后输送机放在支架底座上，后部空间有限，造成大块煤通过困难，移架阻力大。（6）掩护梁不能摆动，二次破煤能力差。（三）、双输送机低位放顶煤支架（FZ3000-15/30型放顶煤支架）双输送机运煤，在掩护梁后部绞接一个带有插板的尾梁，低位放顶煤的支撑掩护式液压支架。主要特点：（1）由于具有连续的放煤口，放煤效果好，采出率高。（2）顶梁长，放煤口距煤壁远，经顶梁反复支撑，使顶煤充分破碎，对放煤极为有利。 （3）后输送机沿底板布置，浮煤容易排出，移架轻快，同时尾梁插板可以破碎大块煤，放煤口不易堵塞。（4）低位放煤，煤尘小，有利于降尘。（5）该支架的稳定性差。 （四）、轻型放顶煤液压支架1）该系列支架的主要特点是：（1）支架结构简单、紧凑，重量轻，便于拆装运输。（2）支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修后部输送机。（3）支架稳定性好，造价低。（4）单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较好的封闭能力和端面积是及时支护能力，能较好地解决“三软”煤层和较薄的厚煤层综放开采和端面易冒落的问题。2）该类支架在下列条件范围内均可取得较好的使用效果：（1）煤层f2.5，来压不明显，厚度38m，倾角25。（2）工作面尺寸较小，断层较多，地质条件复杂的工作面。（3）边角煤或煤柱开采，厚度变化较大，较薄厚煤层。第七节 放顶煤液压支架 本课题做的是低位放顶煤液压支架，架型为ZFG6600/17/32H型低位放顶煤液压支架。一、 低位放顶煤液压支架是一种支持双输送机的支架架型，支架掩护梁后部铰接一个带有插板的尾梁，低位放顶煤液压支架一般为四柱支撑掩护式支架类型，这种架型有一个可以上下摆动的尾梁（摆动幅度45度左右），因此在摆动中可以松动煤层，并维持一个落煤的空间。尾梁中间有一个液压控制的插板，可以放煤和破碎大煤块，并且具有连续的放煤口。低位放顶煤支架分为小插板是低位放顶煤支架和大插板式低位放顶煤液压支架。其结构图如图：以上两种放顶煤液压支架是目前放顶煤支架的主要架型，具有良好的推广前景，主要特点如下：1）、由于放煤口低，并且连续，放煤效果好，没有脊背损失，采出率高。2）、和其他放顶煤液压支架架前相比，从煤壁到放煤口的距离最长，经过定来南国的反复支撑和在掩护梁上方的垮落，使顶煤破碎较充分，对放煤极为有利。3）、后输送机沿底板布置，浮煤容易排除，移架轻快，同时尾梁顶块可以切断大煤块，是放煤口不易阻塞。4）、低位放顶煤使煤尘量减少。5）、支架的抗扭、抗偏载能力强，稳定性好。6）、后部放煤空间大，尾梁摆动角度大，有利于顶煤的冒落，放煤效率高。二、采煤工作面对液压支架的设计要求1、顶板条件： 老顶 级2、适用于放顶煤工作面。3、适用于工作面采高范围为2.53.0m。4、工作阻力： 6600KN5、泵站压力： 40MPa6、适应煤层顶角10三、本文做的主要工作1、基本参数的确定2、四连杆机构的选择与设计3、底座形式的选择与设计4、顶梁形式的选择与设计5、侧护板形式的选