ZZ72002338型液压支架(有全套图纸）.doc

有全套图纸QQ1074765680ZZ7200/23/38型液压支架摘 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，底座、液压系统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 立柱 底座 四连杆机构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 column foundation 4 linkage mechanisms目 录第一章 概述3第一节 国内外液压支架的发展状况3第二节 国内外液压支架的差异3第三节 液压支架的发展趋势3第二章 液压支架类型、选型原则及支撑掩护式支架的工作原理3第一节 液压支架的类型及基本特点3一 支撑式液压支架3二 掩护式液压支架错误！未定义书签。三 支撑掩护式液压支架错误！未定义书签。四 特殊用途的液压支架错误！未定义书签。第二节 液压支架的选型错误！未定义书签。一 工作面支架错误！未定义书签。二 端头支架错误！未定义书签。第三节 支撑掩护式液压支架工作原理错误！未定义书签。第三章 液压支架的整体结构尺寸设计错误！未定义书签。第一节 设计目的，要求及必要的基本参数错误！未定义书签。一 设计目的错误！未定义书签。二 设计要求错误！未定义书签。三 设计液压支架必需的基本参数错误！未定义书签。四 液压支架设计的原始条件错误！未定义书签。第二节 液压支架的整体结构设计错误！未定义书签。一 底座选择与设计错误！未定义书签。二 顶梁的选择与设计错误！未定义书签。三 推移装置的选择与设计错误！未定义书签。四 立柱的选择与设计错误！未定义书签。第三节 液压支架基本技术参数的确定错误！未定义书签。一 支护高度错误！未定义书签。二 支护面积错误！未定义书签。三 支护强度错误！未定义书签。四 底板平均接触比压错误！未定义书签。五 立柱主要参数确定错误！未定义书签。六 泵站压力的确定错误！未定义书签。第四节 液压支架四连杆机构的确定错误！未定义书签。一 四连杆机构的作用错误！未定义书签。二 四连杆机构的几何作图法错误！未定义书签。三 几何作图法作图过程错误！未定义书签。四 四连杆机构的优选设计法错误！未定义书签。第五节 支架的主要结构及其作用错误！未定义书签。第六节 液压系统错误！未定义书签。一 液压系统的主要特点错误！未定义书签。二 液压系统的基本要求错误！未定义书签。第七节 支架在设计中突出的特点错误！未定义书签。第四章 液压支架的受力分析错误！未定义书签。第一节 液压支架的受力分析与计算错误！未定义书签。一 对顶梁进行受力分析错误！未定义书签。二 对掩护梁进行受力分析错误！未定义书签。三 顶梁载荷分布错误！未定义书签。四 支护强度错误！未定义书签。五 支护效率错误！未定义书签。第二节 液压支架受力的影响因数错误！未定义书签。一 立柱倾角对承载能力的影响错误！未定义书签。二 tan值对支架承载能力的影响错误！未定义书签。三 支架承载能力随高度的变化错误！未定义书签。四 摩擦系数的影响错误！未定义书签。第五章 液压支架的使用、维护及常见故障及其排除方法错误！未定义书签。第一节 支架的运输和工作面安装错误！未定义书签。一 支架在地面和井下的运输错误！未定义书签。二 支架在工作面的安装错误！未定义书签。第二节 支架的操作和维护错误！未定义书签。一 对支架操作维护的要求错误！未定义书签。二 支架的操作注意事项错误！未定义书签。三 支架的维护和管理错误！未定义书签。四 注意事项及警示错误！未定义书签。第三节 常见故障及其排除方法错误！未定义书签。一 结构件和连接销轴错误！未定义书签。二 系统及液压元件错误！未定义书签。三 立柱错误！未定义书签。四 支架的操作中出现故障错误！未定义书签。结束语错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。英文文献错误！未定义书签。中文翻译3致 谢3前 言综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。我国60年代初制造出支撑式液压支架，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式支架，这些系列化一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。我国煤矿中使有的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面上所的位置的支架。目前使用的液压支架分为三类。即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。从架型的结构特点来看，由于架型的不同，它的支撑力分布和作用也不同；从顶板条件来看，由于直接类别和老顶级别的不同，支架所承受的载荷也不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析，使支架的支撑力能适应顶板载荷的要求。本设计论文：巷道高度度在2.6米到3.5米，老顶级别为、级，直接顶类别为一类的支撑掩护式液压支架的设计。其架型特点支柱两排，每排2根，多呈倾斜布置，装有掩护梁和四连杆机构。安的支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定。在设计过程中，得到了指导老师闫永红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。有全套图纸QQ1074765680第一章 概述20世纪50年代中期，随着科学技术的不断发展，一种用于变革煤炭开采工艺新技术，新装备的综合机械化采煤技术出现了。从1954年在英国诞生了第一个综采工作面后，综采技术就不断得到发展和完善，在世界范围内得到广泛的应用，成为煤炭工业技术发展的方向。到1970年英国已装备700个综采工作面，德国已装备400个综采工作面，其综采程度均达到90%以上。随后综采技术在日本、波兰、法国、前苏联等主要4产煤国家得到进一步的推广应用，同时也被向来以房柱式连续采煤机开采为主的美国、澳大利亚和南非等国家所采用。第一节 国内外液压支架的发展状况作为综采工作面关键设备的液压支架，经历了几个阶段的发展过程。50年代英国研制的垛式支架和法国研制的节式支架代替了木支架、金属摩擦支架、液压支架，开辟了采煤工作面支护设备的技术革命；60年代前苏联研制并改进的OMKT型掩护式支架（具有四连杆机构），从根本上解决了支架梁端距变化大且不能承受水平力的问题，开辟了液压支架设计的新时代；70年代主要是“立即支护”方式；80年代以来，为提高生产率和降低成本，在液压性能和自动化程度有了大幅度提高。如美国、澳大利亚的大部分长壁工作面都采用了电液控制技术，可对液压支架的各种动作功能进行多种方式的程序控制和性能监测。90%以上的美国长壁综采工作面使用了电液控制两柱掩护支架，其额定工作阻力最高可达9800kN，初撑比为0.7-0.85，移架循环时间大多小于10s。80年代以来，世界主要采煤国家一直围绕减面提产、减人提效、降低成本、实现矿井集中生产做努力，他们积极开发和应用新技术，致力于高性能、高可靠性的新一代重型液压支架的研制。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀，推移千斤顶装有位移传感器，采煤机装有红外线传感装置，立柱缸径超过400mm。为减少割煤时间，一般采用0.8lm的截深。支架还采用屈服强度800 1000Mpa的钢板，既有较高的强度、硬度和韧性，又具有良好的冷焊性能。随着长壁工作面长度的不断增加，为适应快速移架的需要，国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站，其额定压力为4050Mpa，额定流量400500L/min，可实现工作面成组或成排快速移架，达到68s/架。美国是世界上最先进的采煤国家，早在1990年就已采用额定压力50MPa、额定流量478 L/min的乳化液泵站，以实现支架快速推进，移架速度达68s/架。美国的高产高效工作面采用两柱掩护式支架，使用寿命810年，可用率高达95%98%。支架平均工作阻力6470KN（最大为9800KN），支架宽度普遍增大，中心距达到1. 75m，并向2m发展，增大架宽有利于减少工作面架数、缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。如洛斯公司20英里矿在250 X 5280m长壁综采面用工作阻力为28565KN电液控制两柱掩护式支架，1997年6月产商品煤90.43万吨，成为世界上首次月产商品煤近百万吨的工作面；1995年9月，糜鹿矿用工作阻力为8900KN电流控制的两柱掩护式支架，月产煤达到60. 11万吨。美国综采工作面最高日产超7万吨，最高工效1336t/工。澳大利亚也基本上采用一井一面的高度集中化生产，使用两柱掩护式支架，支架的平均工作阻力为7640KN。如尤兰矿用电液控制的两柱掩护式支架，在1995年8月8日创下澳大利亚有史以来日产3.41万吨的最高记录，班产一直保持在5000-6000t。英国也在大力发展两柱掩护式支架，工作阻力有了很大提高，达到50006000KN。我国从1958年开始设计掩护式支架，从1964年开始由专门研究室全面开展架型及阀类的攻关，1970年在山西大同首次全工作面装备了TZ-140型垛式液压支架。至70年代中期，研制了QY型掩护支架和ZY35型支撑掩护支架。80年代以来，开发了适用于坚硬顶板的大吨位TZ-720型支架，分层开采自动铺联网支架、放顶煤液压支架及大流量安全阀和操纵阀等。到目前为止，适于我国高产高效的国产液压支架有20余种架型，其中用于缓倾斜中厚煤层和缓倾斜厚煤层的各占一半。适用于缓倾斜厚煤层高产高效的液压支架分为机械化铺联网支架、一次采全高支架和放顶煤支架三大类。近年来，我国采煤综合机械化的水平有所提高，随着综合机械化采煤技术的不断发展和新型大功率采煤机、工作面输送机的出现，要求支架与之相配套，但若支架的控制系统不作相应的改进，是满足不了这一要求的。到目前为止，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：工人劳动条件差，安全性差；移架速度慢，影响采煤机效率的发挥；通风条件差，支架故障率高；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。液压支架实现自动控制后，就可有效地克服上述缺点，实现对支架的电液控制，而且有多种控制方式可供选择，人员可在较安全的地方集中对整个工作面的支架进行远程控制或程序控制。现在国外的普通综采工作面液压支架已实现了微机红外线电液自动控制，可成组、成排地向前移架，额定供液压力达到40MPa，流量300L/min4150 L/min，供液管径100mm120mm，移架速度超过了10组/min。而国产液压支架还是中低压小管径供液，人工手动操作。现场实际统计，前移一组支架大约需1 min。最大的支架供液压力不超过32Mpa，供液管径25mm30mm，流量在150L/min200L/min。二柱掩护式液压支架的工作阻力780 t，架宽1.5m，采用PM4型红外线电液控制系统，由采煤机微电脑远距离控制，支架立柱直径超过400mm，移架速度10组/min。第二节 国内外液压支架的差异1.液压支架制造技术水平落后, 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。(1) 德国支架结构件材料ST52 ,屈服极限500MPa ,前苏联的更高。我国基本长期使用16Mn ,屈服极限350 MPa 左右,近年来只有少数支架构件的部分材料用高强度钢板。(2) 支架液压系统的阀类使用的是乳化油,防锈蚀的要求很高,国外一直使用铜合金阀壳和高强度不锈钢阀芯,我国是45 钢加表面防腐处理。(3) 国外密封材料的寿命大于5年 ,我国只有2年左右。(4) 国外的支柱和千斤顶缸体内壁是复镀,我国是不镀,使立柱出现麻斑、划伤、密封漏液等现象,影响支护效果。(5) 美国的支架耐久性实验要求是 45 000 次,我国 7 000 次。以上这样技术质量水平的支架在国内一般矿井勉强可以使用,但在国内高产、高效工作面及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,可想落后人家远不止30年。2液压支架控制系统的研究处于落后状况,严重制约了支架移架速度的提高和综采经济效益发挥西方主要产煤大国始终把支架控制系统作为提高整个综采经济效益的重要方面来抓。20 世纪60年代采用手动直控操作系统;20 世纪70 年代初即开始重视液压支架液压先导控制的研究;20 世纪70年代中后期广泛采用液压多芯管先导控制系统;20世纪80 年代西方国家开始大力着手电液先导程序控制的研究和使用。因此,现在美、德、英、日等基本上全是可编程电液控制,波兰除了电液控制以外,都是液压多芯管先导控制。20 世纪90 年代开始,为了提高移架速度满足工作面高产、高效发展的需求,我国在加大常规手控操纵阀的流量方面取得进展,加上综合措施,也实现了平均移架速度小于12 sP架的成绩。根据以上资料不难看出,在21 世纪以煤炭集约化生产为特征的新时期。为了满足高产高效综采工作面的需要,必须抓紧研制和推广电液系统。第三节 液压支架的发展趋势随着科学技术的高速发展,新技术、新方法、新材料的不断应用,微机和计算机技术进一步普及,为液压支架的发展提供了有利的条件。目前,液压支架正向以下几个方面发展:(1) 液压支架的结构形式正朝着简单实用方向发展,如液压支架的架型明显地向两柱掩护式支架和四柱支撑式掩护式支架发展。(2) 在已有支架设计与应用经验的基础上,将有限元和计算机辅助设计相结合,研究支架的智能化设计方法、结构与参数的优化,进一步提高支架的科学性、可靠性以及结构的优化性。其中在设计中应注意以下几个方面: 提高液压支架的设计强度,加大支架的工作阻力,加大支架的设计强度系数,还有选材等方面; 如何提高支架的移架速度; 改进支架个别部件结构,加大联结件强度。(3) 改进制造工艺,保证制造质量;对支架的阀类,从材料、热处理、加工条件和密封件入手,制定更严格的质量和抗腐蚀标准。(4) 对不稳定顶板、松软底板、地质构造较复杂等特殊条件,加大投入,研制大量的特殊支架,以适用不同的开采条件。(5) 新型元件与材质,可减轻支架重量,提高支架性能和使用寿命。(6) 结构上寻求克服四连杆的新型架型。(7) 快速支架电液控制系统的研制和投入,研究支架的遥控、程控控制和性能自动监控,为回采工作面的半自动化与自动化创造条件。第二章 液压支架类型、选型原则及支撑掩护式支架的工作原理第一节 液压支架的类型及基本特点迄今为止，全国使用的液压支架已有几百种型号，但其基本型式是相同或相似的。对液压支架型式的分类应把握其本质特征，按照不同的分类原则进行分类。这些分类原则互相联系又存在矛盾，同一个支架按照不同的分类原则可划分在不同类，把这些不同分类结果，按照一定的主次关系联系起来，就能较全面的反映该支架的基本特征。液压支架可按适用的煤层厚度、倾角和支架的控制方式来进行分类，但这些分类法均未反应出液压支架的基本特征。因此，目前国内外均按架型结构与围岩关系，将液压支架分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三大类。一 支撑式液压支架evelopment in support design manifestation. For example: The hydraulic support uses the multi-objective fuzzy design in the design process, requests to support the strength to be big, moves to a speed to be quick, the weight is light, timber wood few and so on, each goal determined that a function, namely many project objective function, then the combination optimizes, determination preferred plan.3.2 Will adopt the pure water hydraulic technique, the hydraulic support will become the green machineryThe pure water hydraulic technique is the hydraulic pressure domain development front. It not only has good anti-burns the nature, the radiation, moreover the price to be also cheap, does not have the pollution, for long the hydraulic support works under the surface layer, because the use actuating medium is the emulsion, and has many chemical additives (emulsifier, rust-preventing agent, antiseptic, coupling agent and so on), the micro environmental pollution is very serious to the surface below, therefore, the hydraulic support use pure water hydraulic technique, to reduces the coal mine the production cost, protects the environment is beneficial, and may improve the mine pit greatly the work and the safety condition. Progresses unceasingly along with the society, the people had a higher request to the dependant survivals environment, hoped that has a security, the environmental protection, the highly civilized green environment. The time request summoned the hydraulic pressure transmission (to origin in 1605 discovered that the Pascals law) this ancient brand-new technology resurfaced, and received the world the attention. At present, the Western country the concentrate efforts to study this technology, and makes the breakthrough progress. For example: The lubrication attrition question, selects reasonably rubs the vice-material, has the engineering plastics, the structure ceramics, the high polymer material, rust prevention anticorrosion coating and so on. The structure ceramics have the resistance to wear, the anti-cavitation performance is good, the good chemical stability, characteristics and so on low friction factor, enjoy the favor. Replaces the partial metallic material in the hydraulic element with the structure ceramics, big improvement its performance. In brief, the new materials success develops and applies, the precision sizing technologys unceasing progress, as well as each kind of new structure hydraulic elements make, will become the hydraulic support to use the pure water hydraulic technique to enter the strict non-pollution domain, provides the very attractive application prospects for development.3.3 High techs application, the hydraulic support tends the intellectualizationThe advanced science and technology application is seeps mutually each kind of technology, unifies mutually in the foundation is mutually auxiliary, promotes mutually and enhances, uses each kind of correlation technique fully the superiority, enhances strong points and avoids weaknesses, after causing the combination the integrated function is bigger than the composition whole sum of each part of function comprehensive interdisciplinary studies. Many kinds of technologies seep unceasingly to “the mechanical parent substance - hydraulic support”, including technical and so on machine, electricity, fluid, light, magnetism servers. Specifically speaking is the strength, the speed which outputs by the hydraulic support is the goal, constituted from the output to the input closed-loop system, is involves the sensing technology, the computer control technology, the signal place technology, the mechanical drive technology, the hydraulic transmission technology and so on. Because fast operating speed, formidable memory function and keen logical judgment function, thus has realized the man-machine conversation, causes it operation maintenance to be convenient, complete machine function. The hydraulic support application function expands unceasingly, strengthens unceasingly to the mine pit coal bed geological condition compatibility, the production benefit is getting bigger and bigger to equipments dependant degree, the operational reliability is more important. The failure diagnosis technology (including signal detection, breakdown judgment, failure detection, contents and so on fault analysis) along with high techs development theory (for example wavelet technology, neural network, artificial intelligence and so on) will enter hydraulic supports early diagnosis, the prevention and the reduced accidents occurrence, service blindness and the maintenance time, lengthens the support service life, raises the production efficiency.中文翻译液压支架的发展与前瞻1国内外液压支架发展概述液压支架是以高压液体为动力,由若干个液压元件(油缸、阀件)与一些金属构件组合而成的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备。具有强度高、移动速度快、支护性能好、安全可靠等特性。自20世纪50年代以来,液压支架已逐步成为采煤工作面核心设备,世界上主要产煤国家投入了大量的人力物力和财力对其进行研究开发。目前,以液压支架为主体的支护趋于成熟,世界上已生产制造出数百种架型和上万种型号的液压支架,以适应各类煤层开采支护需要。上世纪60年代,我国也曾开发了10余种液压支架,由于种种原因未得到推广应用,液压支架处于研制、实验阶段;70年代先后从英国、德国、波兰、前苏联等主要产煤国家引进数10余套液压支架。经不断的探索、使用、消化和总结,制造出各种类型的支架,它是国产液压支架发展的起点; 80年代液压支架研发处于创新提高阶段,相继开发出30余种新架型,制造出ZZ系列、XY系列、ZD系列等不同规格,并广泛用于国有大中型煤矿,取得良好的经济效益; 90年代特种液压支架的研制获得迅速发展,机械化铺网支架、水砂充填支架、端头支架、强力支架、放顶煤支架等相继问世;本世纪随着计算机技术、自动化技术的普及与应用,液压支架的控制获得突破性进展,逐步向程序控制、数字控制、遥控和自动化控制迈进。2国内外液压支架差异国产支架在制造技术、材质性能、加工工艺、控制系统及密封性能上与国外先进国家相比有很大差距。2. 1加工制造方面据有关综采工程技术人员反映,国产液压支架的工艺技术、服务年限、使用性能、所用材质到目前为止尚未达到1979年引进100套支架的技术水平。如结构材料:德国采用ST52材料其屈服极限为500 MPa,而我国使用16 Mn材料屈服极限仅为350 MPa;阀类:国外一直使用铜合金阀壳和高强度不锈钢阀芯,我国则是45#钢加表面热处理;在加工工艺上:国外油缸内壁是复镀,国产则为不镀,导致立柱在使用过程中过早出现斑点,划伤等密封漏液现象,影响支护效果。国产液压支架与国外生产的液压支架相比平均缩短23服务年限。2. 2控制系统方面国产液压支架控制系统的研发处于落后状态,严重制约了支架的移设速度的提高和综采经济效益的发挥。世界上几个主要产煤大国始终把支架控制系统作为提高综采经济效益的重要手段, 20世纪60年代采用手动直控操作系统;70年代采用先导控制系统,随之英国首先提出研制电液控制系统, 80年代趋于成熟; 90年代道梯公司研制出全工作面电液控制系统,紧随其后威斯特伐利亚- 贝瑞特公司研制出更为先进的P - M3、P - M4电液控制系统。现美国、德国、英国、澳大利亚等国家基本上全是可编程电液控制,而我国仍多采用手动控制系统。2. 3液压元件方面液压元件的研发速度远远滞后于液压支架发展的需要。液压支架的可靠性主要依赖于液压元件的可靠性,液压支架在煤矿生产中应用是否成功,关键在于液压元件的技术性能是否达到要求。国外目前多采用大流量安全阀、液控单向阀、截止阀、初撑力保持阀及立柱快速回液阀。对液压元件的结构形式、几何尺寸、材料选择、热处理方法和表面处理等各方面进行了深入的研究与开发。研制出一批密封性能好、灵敏度高、进排液能力大、抗冲击载荷强的各类液压元件,以适应液压支架工作性能的要求。而我国对此类液压元件研发较为滞后,目前仍沿用上个世纪80年代的产品,没有形成液压元件通用化、系列化、标准化。3液压支架发展前景展望鉴于科学技术的高速发展,新技术、新工艺、新方法、新材料的不断应用