重型超静定液压支架设计说明书论文

中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 1页摘 要综 合 机 械 化 采 煤 ， 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 。 而 液 压 支 架 是 综 合 机 械 化 采 煤 方 法 中 最 重 要的 设 备 之 一 ， 它 的 发 展 直 接 影 响 采 煤 技 术 的 提 高 。 但 是 ， 由 于 常 规 的 液 压 支 架 都 比 较 笨 重 、 成 本 高 、 运 输 、 安 装 都 不 方 便 。 本 文 所 设 计 的CJYZ重 型 超 静 定 型 液 压 支 架 是 一 种 可 自 移 式 支 架 ， 具 有 整 体 性 好 、 支 护 安 全 、 能 够 自 移 ， 对 工 作 面 支 护 适 应 性 强 ， 重 量 轻 ， 成 本 低 ， 运 输 、安 装 、 拆 卸 、 使 用 均 比 较 方 便 的 特 点 。本 文 介 绍 了 ： 支 护 设 备 的 发 展 历 史 及 最 新 动 态 ； 液 压 支 架 的 发 展 历 程 及 发 展 趋 势 ； 液 压 支 架 的 组 成 、 作 用 和 分 类 ； 液 压 支 架 的 液 压 控制 系 统 ； 液 压 支 架 设 计 的 一 般 步 骤 ； 液 压 支 架 的 操 纵 、 维 护 、 故 障 分 析 及 处 理 等 。 在 CJYZ重 型 超 静 定 型 液 压 支 架 的 设 计 过 程 中 ， 着 重 对支 架 结 构 、 液 压 系 统 、 底 座 、 顶 梁 和 立 柱 ， 以 及 立 柱 与 底 座 和 顶 梁 的 连 接 方 式 进 行 了 分 析 和 设 计 。 对 重 要 结 构 件 如 前 梁 、 顶 梁 、 底 座 和 铰接 销 轴 等 进 行 了 分 析 ， 根 据 其 常 见 失 效 形 式 、 影 响 因 素 及 基 本 设 计 要 求 ， 给 出 了 重 要 结 构 件 的 受 力 分 析 、 强 度 和 刚 度 的 设 计 方 法 。 在 该 支架 的 设 计 过 程 中 ， 采 用 了 超 静 定 的 结 构 型 式 和 悬 浮 式 液 压 立 柱 的 新 概 念 ， 根 据 活 柱 和 油 缸 的 受 力 特 点 ， 进 行 了 受 力 分 析 和 强 度 计 算 。关 键 词 ： 超 静 定 ； 液 压 支 架 ； 悬 浮 立 柱 ； 结 构 设 计 ； 强 度 分 析 。中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 2页ABSTRACTThe comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration of coal industrialdevelopment of our country, raises labor productivity substantially, a strategic measure of coalindustry to realizes the modern. Synthesize mechanization not only output big, efficiency high, haslow cost and can alleviate heavy physical labor and improvement working environment, is thetechnology of coal industry develop direction. Hydraulic support is one of the most importantequipment in the comprehensive mechanization method of coal mining, its development effects thecoal mining technology improvement directly.But, because the conventional hydraulic support isquite unwieldy, the cost is high, the transportation and the installment is not convenient.CJYZheavystaticallyindeterminate hydraulicsupportthatdesignedinthispaperisonekindofSelf-advancehydraulic support, which can be used between upscale common mechanization coal mining andcomprehensive mechanizationcoal mining, hasthe characteristicof integritywell, support safe, canself-advancing, adaptability strong, the weight light, the cost low, the transportationinstallment-disassemblyandtheusequiteconvenient.The followings are introducedinthispaper: thedevelop historyandlatest dynamicstateof thesupport equipments at domestic and international; the develop history and develop direction of thehydraulic support; components, functions, and types of the hydraulic support; the hydraulic controlsystem of the hydraulic support; the normal design process of the hydraulic support; the hydraulicsupports operation, maintenance, fault analysis and processing and so on. In the design process ofCJYZheavy staticallyindeterminate hydraulicsupport,thispaperwillfocusontheanalysisanddesignof the structure of hydraulic support,the hydraulic system, base, top-beamand leg, as well as theconnection method of leg with base and top-beam. The important structure, such as ex-beam,top-beam, base, hinged pin axis and so on, are analyzed.According to its failures, affecting factorsand basic considerations, the design method of the strength and stiffness of the important structureis introduced. The new idea of hydraulic prop with suspending hollow plug is used in this support,and follows its technical principle and structural characteristics, the force analysis and strengthcalculationareintroduced.Keywords： statically indeterminate ; hydraulic support ; suspended leg ; structure design ;strengthanalysis中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 3页目 录1 绪 论1.1 支 护 设 备 的 发 展 历 史 11.1.1 单 体 支 柱 的 发 展 历 史 11.1.2 液 压 支 架 的 发 展 历 史 21.2 我 国 液 压 支 架 的 发 展 历 史 21.3 液 压 支 架 的 用 途 、 分 类 和 结 构 31.3.1 液 压 支 架 的 用 途 31.3.2 液 压 支 架 工 作 面 状 态 及 布 置 31.3.3 液 压 支 架 的 分 类 41.3.4 液 压 支 架 的 机 构 型 式 及 特 点 71.4 液 压 支 架 的 组 成 81.5 液 压 支 架 的 支 护 方 式 81.6 液 压 支 架 的 工 作 原 理 91.6.1 支 架 升 降 和 推 移 91.6.2 支 架 的 承 载 过 程 91.7 采 煤 工 作 面 液 压 支 架 设 计 的 目 的 、 要 求 和 设 计 支 架 必 要 的 基 本 参 数 91.7.1 设 计 的 目 的 91.7.2 对 液 压 支 架 的 基 本 要 求 91.7.3 设 计 液 压 支 架 必 需 的 基 本 参 数 101.8 本 文 所 做 的 主 要 工 作 102 液 压 支 架 整 体 结 构 设 计2.1 液 压 支 架 主 要 尺 寸 的 确 定 112.1.1 支 架 的 高 度 和 支 架 的 伸 缩 比 112.1.2 支 架 间 距 和 宽 度 的 确 定 112.2 底 座 的 长 度 的 确 定 122.3 顶 梁 长 度 的 确 定 122.3.1 支 架 工 作 方 式 对 顶 梁 长 度 的 影 响 122.3.2 顶 梁 长 度 计 算 123 液 压 支 架 部 件 设 计3.1 前 梁 的 设 计 143.1.1 伸 缩 式 前 梁 143.1.2 挑 梁 式 前 梁 143.2 顶 梁 153.2.1 主 要 作 用 153.2.2 结 构 形 式 153.2.3 顶 梁 结 构 和 断 面 形 状 163.2.4 顶 梁 侧 护 板 17中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 4页3.3 底 座 193.4 推 移 装 置 203.5 立 柱 和 千 斤 顶 的 设 计 213.5.1 立 柱 类 型 223.5.2 悬 浮 式 液 压 支 柱 的 优 点 233.6 喷 雾 降 尘 系 统 的 设 计 233.6.1 喷 雾 降 尘 系 统 的 组 成 233.6.2 设 计 原 则 243.7 液 压 系 统 的 设 计 243.7.1 液 压 系 统 的 特 点 243.7.2 拟 定 液 压 系 统 253.8 液 压 支 架 的 主 要 技 术 参 数 263.8.1 支 护 面 积 263.8.2 支 护 强 度 和 效 率 264 立 柱 结 构 设 计 和 强 度 计 算4.1 单 伸 缩 立 柱 缸 径 和 工 作 阻 力 的 确 定 274.1.1 单 伸 缩 立 柱 缸 径 的 确 定 274.1.2 站 压 力 的 确 定 274.1.3 立 柱 初 撑 力 的 计 算 274.1.4 立 柱 工 作 阻 力 的 计 算 284.1.5 立 柱 缸 体 壁 厚 的 计 算 284.2 立 柱 强 度 和 稳 定 性 验 算 294.2.1 立 柱 缸 体 强 度 验 算 304.2.2 立 柱 稳 定 性 验 算 314.2.3 立 柱 活 塞 杆 强 度 验 算 334.2.4 立 柱 的 纵 向 弯 曲 稳 定 性 计 算 355 液 压 支 架 受 力 分 析5.1 概 述 375.1.1 支 架 工 作 状 态 375.1.2 计 算 载 荷 的 确 定 375.2 支 架 的 受 力 分 析 与 计 算 385.2.1 前 梁 的 受 力 分 析 与 计 算 385.2.2 主 顶 梁 的 受 力 分 析 与 计 算 395.2.3 底 座 的 受 力 分 析 与 计 算 395.3 顶 梁 的 载 荷 分 布 405.4 底 座 接 触 比 压 425.5 前 梁 千 斤 顶 参 数 的 确 定 425.6 推 移 千 斤 顶 参 数 的 确 定 435.7 侧 推 千 斤 顶 参 数 的 确 定 44中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 5页5.8 液 压 支 架 主 要 技 术 参 数 一 览 表 446 液 压 支 架 强 度 计 算6.1 强 度 条 件 476.2 前 梁 强 度 校 核 476.3 顶 梁 强 度 校 核 526.4 底 座 强 度 校 核 556.5 支 架 是 否 倾 倒 校 核 596.6 销 轴 及 耳 板 的 强 度 校 核 607 液 压 支 架 的 使 用 、 维 护 与 发 展7.1 液 压 支 架 操 作 维 护 要 求 647.2 液 压 支 架 操 作 647.3 液 压 支 架 操 作 管 理 事 项 647.4 维 护 和 管 理 具 体 内 容 657.5 液 压 支 架 的 故 障 排 除 667.5.1 结 构 件 和 连 接 销 轴 667.5.2 液 压 系 统 及 液 压 元 件 667.5.3 支 架 在 操 作 过 程 中 的 问 题 677.6 液 压 支 架 的 发 展 趋 势 688 液 压 支 架 防 倒 防 滑 及 调 架 装 置 的 设 计 研 究8.1 液 压 支 架 防 倒 防 滑 及 调 架 装 置 的 设 计 研 究 699 液 压 支 架 的 研 究 途 径 和 现 代 设 计 方 法9.1 液 压 支 架 的 研 究 途 径 709.2 液 压 支 架 的 现 代 设 计 方 法 709.3 本 文 存 在 的 问 题 71结 论 72参 考 文 献 73翻 译 英 文 原 文 74中 文 译 文 79致 谢 83中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 6页1 绪 论我 国 煤 炭 储 量 十 分 丰 富 ， 1979年 世 界 能 源 会 议 估 计 我 国 煤 炭 资 源 为 15000亿 吨 ， 其 中 煤层 厚 度 大 于 3.5米 的 厚 煤 层 占 40%左 右 。 从 采 煤 工 艺 看 ， 我 国 1972年 开 始 装 备 综 合 机 械 化 采煤 ， 至 1990年 已 经 达 到 29.8%。 当 时 对 厚 度 在 3.5 5米 的 煤 层 多 采 用 一 次 采 全 高 工 艺 ， 特 别是 大 采 高 支 架 ， 平 均 单 产 可 超 过 3万 吨 ， 最 高 超 过 6万 吨 ， 最 高 月 产 142211吨 。 然 而 ， 对 于厚 度 大 于 5米 的 特 厚 煤 层 的 开 采 ， 存 在 着 产 量 低 、 效 率 低 、 劳 动 强 度 大 、 安 全 差 等 问 题 ， 尽管 分 层 开 采 技 术 较 为 成 熟 ， 但 其 成 本 高 、 工 序 多 ， 影 响 效 率 。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%-90%， 其 费 用 约 占 综 采 设 备 总费 用 的 60%-70%。 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 。1.1 支 护 设 备 的 发 展 历 史煤 矿 支 护 设 备 是 保 证 回 采 工 作 面 正 常 生 产 和 安 全 生 产 的 重 要 设 备 之 一 ， 也 是 煤 矿 工 作 面使 用 规 模 最 大 、 耗 费 资 金 最 多 的 煤 机 产 品 。 目 前 世 界 各 国 使 用 的 煤 矿 支 护 设 备 主 要 是 回 采 工作 面 单 体 支 柱 和 回 采 工 作 面 液 压 支 架 。 回 采 工 作 面 使 用 的 支 护 设 备 有 金 属 摩 擦 支 柱 、 单 体 液压 支 柱 和 自 移 式 液 压 支 架 。 它 们 与 采 煤 机 和 工 作 面 输 送 机 分 别 组 成 “ 普 采 ” 、 “ 高 档 普 采 ”和 “ 综 采 ” 设 备 。1.1.1 单 体 支 柱 的 发 展 历 史我 国 所 使 用 的 单 体 支 柱 主 要 有 ：1、 木 支 柱2、 金 属 摩 擦 支 柱3、 DZ型 单 体 液 压 支 柱4、 DWX悬 浮 式 液 压 支 柱20世 纪 50年 代 出 现 了 木 支 柱 ， 它 是 一 种 古 老 而 又 简 陋 的 支 护 材 料 ， 没 有 初 撑 力 ， 也 没有 恒 增 阻 降 距 ， 支 撑 力 也 无 法 保 证 ， 而 且 也 浪 费 了 大 量 的 木 材 。20世 纪 60年 代 出 现 了 单 体 金 属 摩 擦 支 柱 ， 与 木 支 柱 相 比 可 节 省 大 量 木 材 ， 而 且 也 可 复用 。 但 是 它 不 能 保 证 恒 增 阻 降 距 ， 支 撑 力 受 温 度 、 湿 度 及 操 作 工 人 的 人 为 等 不 可 控 制 的 因 素很 多 ， 顶 板 随 时 都 有 发 生 冒 顶 伤 亡 事 故 的 可 能 。20世 纪 80年 代 出 现 了 DZ型 单 体 液 压 支 柱 ， 与 前 两 种 单 体 支 柱 相 比 可 保 证 恒 增 阻 降 距 ，支 撑 力 也 能 得 到 控 制 ， 但 是 由 于 这 种 支 柱 存 在 内 泄 露 ， 因 此 存 在 严 重 的 安 全 隐 患 。在 20世 纪 90 年 代 末 ， 中 国 矿 业 大 学 矿 山 机 械 研 究 所 所 长 李 炳 文 教 授 成 功 研 制 了 DWX中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 7页型 悬 浮 式 单 体 液 压 支 柱 。 该 项 产 品 凝 聚 了 李 教 授 十 余 年 的 心 血 。 通 过 各 项 指 标 测 试 和 现 场 应用 证 明 ， DWX型 悬 浮 式 单 体 液 压 支 柱 具 有 显 著 的 优 点 ， 能 够 切 实 地 保 证 矿 工 的 生 命 安 全 ，它 必 将 取 代 以 上 三 种 单 体 支 柱 。1.1.2 液 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 -科 拖 举 办 的 贸 易 展 览 会 上 展 出 了 OMKT型 掩 护 式 支 架 。这 种 支 架 顶 梁 很 短 ， 仅 0.8m并 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 OMKT形 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 ， F.Dobson等 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 。1.2 我 国 液 压 支 架 的 发 展我 国 研 制 液 压 支 架 起 步 也 不 算 晚 。 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 郑中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 8页州 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 TZ-140型 支 架 ， 在 此 基 础 上 研 制 出 TZ- 支 架 ， 开 发 了 TZ-IB、 TZ- 、 TZ- 、 TZ- 和TZ- 型 等 液 压 支 架 。 1973年 ， 北 京 煤 矿 机 械 机 械 厂 生 产 出 第 一 套 BZZ垛 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 ZY-3、 WKM-400、 BZZB、 KD-280和 FX-440等 。 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 。1.3 液 压 支 架 的 用 途 、 分 类 和 结 构1.3.1 液 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 。1.3.2 液 压 支 架 工 作 状 态 及 布 置图 1.1所 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 。A-A截 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 （ B-B截 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 （ C-C截 面 ） 。 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 ，推 溜 千 斤 顶 的 活 塞 杆 又 处 于 伸 出 状 态 （ D-D截 面 ） ， 以 便 完 成 下 一 个 动 作 过 程 。随 着 采 煤 机 割 煤 的 继 续 ， 工 作 面 液 压 支 架 不 断 重 复 上 述 四 个 主 要 动 作 过 程 。 从 而 对 顶 板 进 行中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 9页及 时 支 护 ， 防 止 顶 板 冒 落 ， 保 持 一 定 的 作 业 空 间 ， 确 保 综 采 工 作 面 人 员 和 设 备 的 安 全 ， 实 现顶 板 管 理 及 采 煤 作 业 过 程 机 械 化 ， 提 高 采 煤 工 作 效 率 。图 1.1 液 压 支 架 在 工 作 面 布 置 示 意 图1 采 煤 机 2 液 压 支 架 3 传 送 带 输 送 机 4 转 载 机 5 刮 板 输 送 机 6 主 进 液 管 7 主 回 液 管8 乳 化 液 泵 9 乳 化 液 箱 10 端 头 支 架 11 单 体 液 压 支 柱1.3.3 液 压 支 架 的 分 类液 压 支 架 分 类 的 方 式 很 多 ， 主 要 可 以 按 照 支 架 与 围 岩 的 相 互 作 用 关 系 、 立 柱 布 置 方 式 、使 用 条 件 和 结 构 特 点 等 来 分 类 。1、 按 照 支 架 与 围 岩 的 相 互 作 用 和 立 柱 布 置 特 点 分 类如 图 1.2所 示 。2、 按 使 用 条 件 分 类表 1-1详 细 表 示 了 支 架 按 使 用 条 件 分 类 情 况 。中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 10页图 1.2液 压 支 架 的 分 类表 1-1 按 使 用 条 件 分 类 表分 类 标 准 具 体 分 为使 用 高 度 厚 煤 层 一 次 采 全 高 支 架 （ 3.5m）中 厚 煤 层 支 架 （ 1.3m h 3.5m）薄 煤 层 支 架 （ 1.3m）使 用 倾 角 缓 倾 斜 工 作 面 支 架 （ 25）倾 斜 工 作 面 支 架 （ 25 45）倾 斜 工 作 面 支 架 （ 45）采 煤 工 艺 放 顶 煤 支 架机 械 铺 （ 连 ） 网 支 架充 填 支 架中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 11页使 用 地 点 排 头 支 架端 头 支 架工 作 面 支 架顺 槽