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液压支架底座和立柱的结构设计.doc

液压支架底座和立柱的结构设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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侧护板-A3.dwg

后连杆-A2.dwg

后连杆板-A4.dwg

底座-A2.dwg

总装配总图-A0.dwg

护板-A3.dwg

掩护梁-A2.dwg

板-A4.dwg

立柱缸缸杆-A3.dwg

立柱缸缸筒-A3.dwg

立柱装配图-A0.dwg

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关键词：: 液压支架底座以及立柱结构设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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摘要

　　　液压支架是以高压液体为动力，由金属构件和若干液压元件组成。它能实现支撑、切顶、自移和推溜等工序，与大功率采煤机、大运量的可弯曲刮板输送机组成回采工作面的综合机械化设备。

　　　本次设计的内容是液压支架底座和立柱的结构设计，即主要针对该液压支架底座和立柱的机械结构部分设计。设计过程中首先，通过对液压支架结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对底座和立柱进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了液压支架底座和立柱装配图及主要零部件图。

　　　通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。

　　　关键词：液压支架；底座；立柱；结构设计；

Abstract

　　　The hydraulic support is powered by a high pressure liquid, which is composed of a metal member and a plurality of hydraulic components. It can realize the supporting, cutting, self moving and pushing and so on, and the large power shearer, large volume of the flexible scraper conveyor consisting of the working face of the comprehensive mechanized equipment.

　　　 The content of this design is the structure design of hydraulic support base and column, which is mainly aimed at the mechanical structure of the hydraulic support base and the column. In the process of design first, based on the structure and the principle of hydraulic support analysis, this analysis is proposed based on the overall structure of the program; then, the main technical parameters were calculated to select; then, on the base and column were designed and checked. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn hydraulic bracket base and column assembly and major parts of the map.

　　　 Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance.

　　　Keywords: Hydraulic support; base; column; structure design;

摘要 1

Abstract 2

第1章绪论 5

1.1课题研究背景及意义 5

1.2国内外研究现状 5

1.3液压支架概述 6

1.3.1液压支架的组成 7

1.3.2液压支架的分类 8

1.3.3液压支架的工作原理 10

第2章总体方案及参数确定 13

2.1液压支架选型 13

2.1.1支撑式支架 13

2.1.2掩护式支架 13

2.1.3支撑掩护式支架 13

2.2液压支架的基本要求 14

2.3支架总体参数的确定 14

2.3.1 支架高度 14

2.3.2 支架伸缩比 14

2.3.3 支架间距 15

2.3.4 支架宽度 15

2.3.5 底座长度 15

2.3.6 顶梁长度 15

2.3.7 支架工作阻力 16

2.3.8四连杆机构设计 17

第3章底座及支柱结构设计 23

3.1底座结构尺寸设计 23

3.1.1底座设计要求 23

3.1.2底座的选型 23

3.1.3确定底座结构尺寸 24

3.2立柱的结构尺寸设计 25

3.2.1立柱的基本组成与特点 26

3.2.2工作阻力的确定 27

3.2.3立柱结构尺寸的确定 29

第4章底座及立柱强度校核 32

4.1底座的受力分析 32

4.1.1受力分析 32

4.2 底座的强度校核 33

4.3立柱受力分析 38

4.3.1活柱受力分析 38

4.3.2 中缸受力分析 39

4.3.3 外缸受力分析 41

4.4立柱校核计算 41

4.4.1立柱刚度校核 41

4.4.2稳定性校核 42

4.4.3立柱强度验算 44

结论 47

参考文献 48

致谢 49

第1章绪论

1.1课题研究背景及意义

　　　经过对比我国的液压支架和国外液压支架的现状可以看出，两者之间存在着很大的区别。国外的支架主要的研究热点及发展方向是高强度，自动化。而我国的液压支架的发展方向主要是多品种，高适应性。这主要是由我国煤炭的赋存状况决定的。

　　　我国目前存在大量3. 5～5 .5ｍ厚煤层,特别是中小矿井,希望有一种结构简单、轻型、适应能力强的放顶煤液压支架来开采这类煤层。目前,国内用于厚煤层的重型放顶煤液压支架技术趋于成熟,但因其重量大、成本高，并不适合中小煤矿广泛使用，而轻型低位放顶煤液压支架还存在一些普遍的问题，主要表现在①采用四连杆机构,结构复杂,后部空间小,重量较大，承受水平力能力弱;②当顶梁上部压力的合力作用点前移至前立柱之前时,则会使后立柱受拉,而后立柱又是单作用油缸,只能承受压力,因而后立柱的作用往往失效,致使顶梁有低头前倾趋势;③目前,常用放顶煤液压支架掩护梁形式易造成较薄顶煤的混矸,而且安装于掩护梁上的长尾梁机构的尾梁两侧也易混煤混矸;④前探梁容易产生伸缩卡阻。针对上述普遍问题,经过大量调研,在吸取了现有许多支架在设计使用中的经验教训的基础上,研制了新型轻型导向放顶煤液压支架。在架型设计上,针对大多数放顶煤工作面顶板压力不大、煤质较松软、要求的工作阻力很小,以及许多中小矿井井筒和巷道运输断面较小的特点,要求支架结构简单、重量轻、体积小、工作可靠,搬运灵活的情况,吸收了国内外现有放顶煤液压支架的优点,特别是考虑厚煤层的放顶煤开采地质、矿压特点,设计了该轻型导向放顶煤液压支架。与同类支架相比,具有强度高,支撑力大,稳定性好,抗水平力能力强。对不同条件适用性强,特别适用于中小矿井厚煤层的放顶煤开采。

　　　这种轻型导向放顶煤液压支架是专门为中小煤矿开发设计的一种支护产品，它打了传统支架的设计理念，采用柔性导杆结构代替传统的四连杆或单摆杆结构，克服了四连杆机构、单摆杆机构支架在支护高度发生变化时，由于内力大而造成的支架易损坏的潜在因素，稳定性好，支护强度大，重量轻，工作面许用运动空间大；采用分体顶梁来代替整体顶梁，减轻了重量，结构更加紧凑；为中小矿井机采放顶煤工作面支护提供了一个很好的选择。

　　　这便是我们做这次设计的初衷，期待着我国的煤炭产量更上一层楼，同时也希望我国的煤矿工人的生活更加美好！

1.2国内外研究现状

　　　综合机械化采煤是煤矿开采技术现代化的重要标志。80年代末以来，世界主要产煤国家高产高效综采技术迅速发展，特别是美国、澳大利亚、德国、英国和南非发展最快。综采工作面高产高效纪录不断刷新，综采装备新技术层出不穷。

　　　均年产145．4万t洗精煤，平均工效274t／(工*d)，工作面搬家(包括设备安装)时间平均684人工/面。工作面平均长度240 m，最大长度335m。 1994年平均班产进一步提高，其中，前10个工作面年平均班产达到5998t洗精煤，相当于年产400万t以上的水平。沙莫罗克公司(SHAMR0CK)的被克佛克矿在123个小班中产煤166万t，相当于月产83万t;塞普路斯阿马克斯煤炭公司卡姆博兰德矿1995年6月达到月产洗精煤57．3万t的纪录，阿科煤炭公司的西皮庇矿1994年11月创造了日产4.5万t的世界纪录,当月产量50余万t。美国1994年共有80个长壁工作面，其中有70个工作面是电液控制的工作面，占87．5％，使用两柱掩护式支架73套，四柱支撑掩护式支架7套，两柱掩护式支架占91．25％，支架工作阻力大部分在7000—8000 kN，最大的两柱掩护式支架工作阻力达到9800kN。普遍装备大功率电牵引重型采煤机组和大功率、大运量、高可靠性刮板输送机。

　　　澳大利亚近10年来综采发展很快，综采工作面数量从1980年的3个增加到1994年的25个，井工效率达到17．71t／工。科迪尔克斯矿和巴波尼矿的综采工作面年产量已超过300万t。为使综采产量持续增长，近几年来澳大利亚采取了一系列措施，包括改革劳动制度，采用各种新设备、新技术，综采工作面优选世界各国最先进的重型高效装备，实现一井一面，集中化生产。

　　　英国和德国是世界上综采技术装备最先进的国家，由于受其自然煤层赋存条件的限制，其高产高效工作面的纪录不如美国和澳大利亚，但世界著名的采煤机械公司主要集中在德国和英国。近年来，由于国际采矿业市场的不景气和激烈竞争，导致各公司的相互兼并，形成几个大跨国公司。为占领市场，各公司不断开发新技术、新产品。1.3.2国内研究现状

　　　我国在五十年代开始从国外引进注浆泵,直到二十世纪八十年代,才较大范围的推广使用注浆泵"目前,国内注浆泵生产企业有十余家,总生产能力600辆,主要集中在中联重工三一重工、辽宁海诺、安徽星马、上海普斯特5个企业,产量占全行业的95%泵车的型号也有多种,泵送高度从20多米到50多米,国内目前生产的注浆泵车多集中在37m以下“我国虽然起步较晚,但发展相当迅速,借鉴欧洲技术自主开发”目前国内占主导地位的泵送液压系统有3种,一种是主要由三一重工所采用全液压液控换向系统;第二种是采用电信号换向,主要为中联重科采用；第三种是主要用在泵车上的闭式系统,换向冲击小,但成本比较高。

1.3液压支架概述

　　　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，保证工作人员的安全和各项作业的正常进行，必须对顶板进行支护。而用于煤矿回采工作面的支护设备，经历了木支柱，金属磨擦支柱，单体液压支柱，液压支架等几个发展阶段。目前使用较多的则是液压支架。

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总装配总图-A0.png

立柱装配图-A0.png

板-A4.png

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后连杆-A2.png

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内容简介：: 附录附录 1 英文原文 of s to of to in a a of of a in of a is a is it a in of of on of of If a a to of a of is is If a is on in a is an is if in a of a of a be if is is a be by a to of or be or be by or in to of In it is to it in a of a is is on a it is to it as in is at be by be a up 0 or is In a a of to or be on of of or of be of be in of to a of a by a in of a of a as a of to I of is to a of of or of of 1. 2. 3. . of is of by as in or as in or of a A 1. it or 2. it 3. it a of 2 in of of of of be in of be by to of a V) is by to in at is by of or is in of is of or of on an on a on by a be as or of a is to of as as as a of on to on a to a of on to be by on or in of of of to is by a be by a or in a of be in a or in a to to by to be if is to in be by A is to by a on of is be in to in as as as to of to in or in or in a be at by a a at a of in be it is to it is by by be of or on an to be as or on at by to to be as a on a a as a is of is a in a to be in is in is in to be a he by to a on of By of it is by to of so as is or a of to or if a to be is on of in be if in by On by on by in be in is by of of be of an it be s by be is at by It be in be of a to In is at or is in or is in of is is It is of in or of in a In of be In is in in a A of is in it be as be is a of as is in is a in to as is in to a a up a in is it be of an in of in is An in to be a of to in in to be in of of m to be of in in no on of no on it in a on it is to be in is . on in is on of to of a of by to of of to in is of on On is in if to of a no On in an to is to in of an of on in of is at a at of is at in to to at in of up is to as a in of a In is a of is a on on of of is by in at At of is in it is to be of is of as a on by by a an is to as is of of is if to be a If of to i. e. be no of at be at be to of is to of of to be it be is to to of of in a to be of is by of a in of on a in to of a (l) of a of on to of a of a of in (2) of It a fr液压支架底座和立柱的结构设计 1 摘要液压支架是以高压液体，金属和多种液压元件。它可以支持自动切顶压，和其他程序和采煤机，刮板输送机，大容量曲线的综采工作面设备。本设计是液压支架的结构的基础和柱的设计，特别是对液压支架的底座和柱的机械部分设计。设计过程中，首先通过分析液压支架的工作原理，在此基础上，分析了整体结构”；然后，主要技术参数的计算，然后选择的基础上，设计和验证后，液压支架；最后通过件的基础和柱装配和主要零件图。通过设计和大学知识的巩固，如机械工程，力学，机械原理，机械公差和互换性理论，掌握常用的机械设计件，可以为今后的工作和生活中有着重要的意义。关键词：液压支架；底座；立柱；结构设计；液压支架底座和立柱的结构设计 2 he is by a is of a a of It so of of of of is of is at of In of on of is on of to on of of of of of be to in is of 压支架底座和立柱的结构设计 3 目录摘要 . 1 . 2 第 1 章绪论 . 5 题研究背景及意义 . 5 内外研究现状 . 5 压支架概述 . 6 压支架的组成 . 错误 !未定义书签。压支架的分类 . 7 压支架的工作原理 . 9 第 2 章总体方案及参数确定 . 12 压支架选型 . 12 撑式支架 . 12 护式支架 . 12 撑掩护式支架 . 12 压支架的基本要求 . 13 架总体参数的确定 . 13 架高度 . 13 架伸缩比 . 13 架间距 . 13 架宽度 . 14 座长度 . 14 梁长度 . 14 架工作阻力 . 15 连杆机构设计 . 15 第 3 章底座及支柱结构设计 . 21 座结构尺寸设计 . 21 座设计要求 . 21 座的选型 . 21 定底座结构尺寸 . 23 柱的结构尺寸设计 . 24 柱的基本组成与特点 . 24 作阻力的确定 . 25 柱结构尺寸的确定 . 27 液压支架底座和立柱的结构设计 4 第 4 章底座及立柱强度校核 . 31 座的受力分析 . 31 力分析 . 31 座的强度校核 . 32 柱受力分析 . 37 柱受力分析 . 37 缸受力分析 . 38 缸受力分析 . 40 柱校核计算 . 40 柱刚度校核 . 40 定性校核 . 41 柱强度验算 . 43 结论 . 46 参考文献 . 47 致谢 . 48 液压支架底座和立柱的结构设计 5 第 1 章绪论题研究背景及意义在比较与支持的液压支架的现状可以发现，两者之间存在着很大的差距。尤其是在国外的研究和发展的支持和自动化强度高。但在我国的发展是从液压支架主要是多品种、高决定主要是由煤的在中国发生。我们目前的 5 米厚煤层，尤其是中小型矿山，希望有一个简单的，重量轻，煤层露天开采液压支架适应性。目前，对厚重型液压提升技术成熟，但由于其重量和成本高，不适合中小企业用煤，而且灯光下的液压支架，也有一些一般性的问题，特别是在结合四，结构复杂，重量大的后排空间小，弱，水平力为载体，共同在搬迁前的压力之前，直立，然后将向上拉，和一个缸直立压力，只有羟色胺的作用，多次失败后，头顶有轻微向下的趋势，目前以煤液压支架形薄壁梁的顶煤的混合安装和屏蔽“断尾机构的两侧也易混煤混合的研究伸缩梁易堵塞。针对这些问题，在研究现有的框架设计的经验，有经验的基础上，开发了煤矿液压支架新型灯为主。在设计模式下，大多数地方不放顶煤，是压力和质量相对软，低电阻值，并和许多小型和中小型煤矿运输巷道断面小，支持的特点，结构简单、重量轻、体积小、可靠、灵活的交通现状、国内外液压支架的优点，特别是考虑到煤层开采地质、压力、轻质方向发展放顶煤液压比较类似的支撑强度高，支撑力大，稳定性，抵抗力强。不同条件下的适用性，特别是对小型和中型煤矿厚煤层的开采。光是液压支架的设计，专为中小型煤矿的支持提出了一个产品，但传统的支架设计，柔性导向结构代替传统的四连杆结构，克服或打四连杆、摆杆支架支持高度的变化，因为潜在的巨大的内在力量因素都很容易损坏，稳定性好，支撑强度高，重量轻，允许大的工作空间和运动分离取代；整个梁，重量轻，结构紧凑的小型和中型矿山机械、煤矿工作面 f 你是一个很好的选择。这是我们的初衷，期待中国煤炭产量更上一层楼，也希望中国矿工的生活更加的美好！内外研究现状综放开采技术是现代化。 20 世纪 80 年代末以来，世界主要产煤国，高产的采矿技术发展迅速，尤其是在美国、澳大利亚、德国、英国和南非发展最快。和面板高产矿山设备不断更新，新技术的出现。年产万吨洗精煤的质量平均工效学（工作 274t D） /（包括设备），工作面平均人工 / 684 拉工作面平均长度 240 米，它的平均值的最大长度。 1994 年为进一步提高十类，其中第一类实现中的脸平均 5998t 纯化 400 万吨，相当于每年沙莫罗克公司（矿）克佛克 123 小中产阶级 166 万吨煤炭，相当于 83 万 t； a 卡姆博兰德矿塞浦路斯最大的煤炭液压支架底座和立柱的结构设计 6 公司，在 1995 年 6 月达到创纪录的吨焦煤，煤阿科重型亚得里亚海矿日产 1994年 11 月创造了世界纪录的 450 万 t，月产量 50 万吨。 1994 年在美国共有 80 70 面，其中的电液控制系统的脸是脸的与两柱掩护支架 73 集的四个支柱 7 是一个支撑掩护式支架，支架的两个柱（电阻多数在支持 7000 - 8000 千牛。最大的两个腿支持设备 9800力。一般电传动重型煤炭开采和高性能和高可靠性，运输传送带。在澳大利亚在过去的十年中发展很快，在面上的数量从 1980 年的 3 至 25 年，地下率 /工人。”巴波尼科迪尔，矿石和矿采煤工作面超过 300 万吨年，为澳大利亚的产量持续增长，在过去的年的一系列改革措施，包括劳动，各种新设备和新技术，世界各国最先进高效综采重型设备最好是在一边，一个喷泉，集中生产。英国和德国是世界上最不发达国家综采技术装备，由于其自然条件的限制，采用高效的煤层，在美国和澳大利亚面临的记录，但著名的矿山机械，特别是在德国和近年来受到国际矿业经济衰退和激烈的竞争，这导致企业相互融合，形成了一些大的跨国公司。市场的占领，企业不断采用新技术。在 20 世纪 50 年代在中国开始泵的修复，直到 20 世纪 80 年代，推广“目前，喷油泵的修复也有十几个厂家， 600 辆的能力，特别是在三一重工中联重工海诺，辽宁，安徽星马吹 5，上海公司 95%的生产在整个行业，也有不同的泵的汽车模型，超过 20米的高度 50 米，主要集中在以下的泵车 37“中国虽然起步较晚，但发展很快，利用欧洲的技术发展目前主要的泵液压系统 3 三一重工的类型，主要由路政署体控制系统第二反转信号反转；中联重科，主要通过；第三种是在封闭的系统，在该系统中的泵，低的影响，但成本高。压支架概述采煤工作面煤的过程中，为了防止顶板冒落、一定的工作空间，工作人员的安全和正常运行必须对顶板的工作面，煤矿设备和支持支柱经历了木材，金属支柱，单体液压支柱、液压支架等几个发展阶段。更多的是目前使用的液压支架。液压支架是以高压液体，金属和多种液压元件。它可以支持自动切顶压，和其他程序和采煤机，刮板输送机，大容量曲线掘进工作面综采设备。由于液压支架强度高，良好的性能和支持移动以高速度、安全性等，因此，增加工作量，利用煤的生产效率，降低成本，提高工人的体力劳动和生产的安全。因此，在综合机械化和自动化（支持公共设施。本设计着重选择液压支架的设计和部件的强度设计计算，选择液压支架的部分，其中包括目前主要通过基坑四连杆和摆杆，在比较广泛的支持，支架设计的经验在许多现有的经验，这些新的发展，在分裂检查液压和强度的顶杆和液压元件的基础上，计算和强度。压支架组成液压支架底座和立柱的结构设计 7 液压支架在综采工作面设备的支持，它的主要作用是支撑顶板，维持安全的工作空间，在脸上，收获和运输设备。液压支架的种类很多，但其真正的作用是相同的。根据其结构特点，液压支架，通常分为三类，即支持盾构（图。 2）、支持盖式（图 2）在每个部分的支持功能，分为四个部分：（ 1）承重构件，如顶、屏蔽、底座、连杆、尾等。其主要功能是屋顶和崩溃的熊和岩石应力传递。（ 2）液压缸，柱不同，杰克。它的主要任务是协助通过各种动作，水电。（ 3）控制的液压元件，包括操纵阀、单向阀、安全阀等，以及管道，液压和电子元件。其主要功能是控制操作的液压缸的支架运动和保证所需的性能。图 2护式液压支架结构图 2撑掩护式液压支架结构（ 4）特殊保护装置等设备，帮助（或梁）装置，伸缩梁（或板）装置、活动侧护板，防滑装置、连接件等）。这些设备有一定的动作或功能的支持，提供必要的设备。压支架的分类采煤工作面液压支架能够区分一个端头液压支架和液压短端头支持支持安装在每个工作面液压支架专用两端。中间是安装在工作面前方的脸以外的所有位置的支架。中间液压支架按结构形式分为三类，即：支持型，封面，封面的支持。 1 支持支架该支架是最早的一个框架，通过其他方式的结构和运动的支架分为两支（图 2）（图）和节的支持。（ 2）两种结构型式。每架支架和刮板输送机的组合作为一个整体，互为支液压支架底座和立柱的结构设计 8 点连接到支持框架的设计。节日的一部分，彼此，每个部分作为支点交替向前输送机连接的杰克继续节的支持。由于稳定，已经被淘汰。结构类型：高层的支持支柱的长度更长的时间，通常在左根，后部垂直的支持；支持回收装置和挡矸。为了平衡推力和防止废物在支架的空间了。类型：支持性能和能力影响很大，在支架的后方，所以顶级性能的屋顶支持有完整的屋面荷载重复破碎，抗能力水平的能力，稳定的废物，不窜的工作空间空间；和支持部分。从以上的支持方式，支持稳定，老顶直接顶水平力明显或强烈的时间压力，和小的。 (a) (b) 图 2撑式支架结构形式 a 垛式支架 b 节式支架 2 支架（如图 2 所示： 1）的主要载体，从前端，盾牌和侧护板、底座、前连杆、前，杰克，杰克，一个阀门。这是一个广泛的废物从排水通过在屏蔽空间和掩护梁上端梁的下端通过连杆铰接，连接在底座上。底座、前后连杆和四连杆盾牌，保持稳定的水平推力和端切除后的间接影响。和顶部或直接与更少的头饰。掩护支架，支架 1 站少，一般都是一系列的 2列。这种支持的直立倾斜布置，以支持高度调整的支持，有活动侧护板的两侧，你可以通常顶部密封。通常是短暂的 E，约。支架的支持是支持的特性：低强度的顶坏的表现，但由于短，协助部队附近的顶煤强度大，因此支持，甚至是好的，不能再支持屋顶上的推力，反复次数少，体积压力移动架的斜向排列。但最短，直立，工作室和一节。从以上的机械不稳定或中等稳定顶板，老顶周期没有明显的压力和气体含量少的破碎顶板条件下。 3 支撑掩护式支架（见图 2）主要从防片帮，顶板前，杰克，屏蔽基地，是杰克，邮件等）。液压支架底座和立柱的结构设计 9 支撑掩护式支架在插入和支持的两个支架优点的基础上发展起来的一种支架，具有支持和支架结构、功能和性能，可以在不同的屋顶和地板。支持的优点是生产能力大，切顶与强大的性能，良好的保护性能和断面大、通风、稳定、广泛的应用。缺点：结构复杂，成本较高。支撑掩护式支架立柱柱两排，可向前或向后移动。也可以倒 V 型排列和交错排列。通常两排立柱直接支撑在支柱的支持和在某些情况下，后排正直列和垂直盾”的支柱。 4 特殊支架特别是在一些特殊的液压支架的发展要求和液压支架的结构是在一个开采液压支架的支持。压支架的工作原理液压支架在工作过程中，必须按升序、降序运动，推，四个基本措施，这些措施都是为高压乳化液泵站的工作不同的多个液压缸来完成，如图 2 L：当顶板，支架柱的上升，如果在高压乳化液柱活塞，另一个是液体腔，推动活塞上升，一活塞杆连接到顶板。列：如果在一个较低的支柱，在上部活塞高压乳化液回，另一腔，推动活塞顶部与顶板接触回来。支持支架和输送机和输送机是在向前推移千斤顶的基础上完成的。如果需要的支持向前，先降柱内液体的高压放电，然后杰克活塞杆腔，另一腔的回液缸移动输送机为支点，整个支架在墙壁上，随着时间的推移，还支持流体输送，在后顶），杰克，另一个腔液是支点，以支持活塞杆延伸到煤壁的输送。高压液体底压液体升降推移1 23456支架的支撑力与时间曲线，称为支架的工作特性曲线，如图 2示：支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段 0 1 2图 2压支架工作原理 1 输送机； 2 推移千斤顶； 3 立柱； 4 安全阀； 5 液控单向阀；6 操纵阀液压支架底座和立柱的结构设计 10 （ 1）初撑阶段在 L 的支持柱，柱内液体的高压缸举起使接触，立柱，立柱顶）的压力增加，如果添加到泵站工作压力、泵站、自动卸料、夹夜单向阀关闭压力的力量，在圆柱筒体，在这一阶段，第一支撑相的0t，此时支架对顶板的支撑力为初撑力。支撑式支架的初撑力为 32 104 (2 p 2 t 1 t 2图 2架的工作特性曲线式中 D m ； n 从公式可知，力取决于泵站的工作压力，和数量的直立柱上。为防止过早的顶力直接顶板沉降缓慢下降和分离，提高生产的稳定性和安全性泵站工作压力一般为提高动力直径太大，以避免单调。（ 2）承载增阻阶段支架初撑后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直到增加到支架的安全阀调正压力，立柱下腔压力达到工作阻力。此阶段为增阻阶段1t。（ 3）恒阻阶段随着顶板压力继续上升，使下支柱支架安全阀室压力超过阀开启和积极的溢出，降低收缩压柱直立，顶、底的压力减小，当压力低于安全阀调整后的安全阀，安全阀的压力不超过压力，约束波浪形曲线变化，此阶段为恒阻阶段2t。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。支撑式支架的工作组力为 32 104 a 2屋顶的支持后直立），压力增加，直到增加安全性支持液压支架底座和立柱的结构设计 11 直立压力，下压力达到。式中抗性标记的支持，支持的最大承载能力。他的类型和机械化的支持力和阻力的因素，还考虑到的后倾角。支持性的支持是一个重要的参数，其支持力量的代表。但由于不同大小的长度和间距的支持，所以不能完全反映在屋顶安装支架的能力，支持常用的单位面积的顶板支护阻力强度值代表的支持，即支持性能。即 310 2式中： F 支架的支护面积， 2m 液压支架底座和立柱的结构设计 12 第 2 章总体方案及参数确定压支架选型液压支架按其对顶板的支护方式和结构特点的不同，分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三种基本架型。撑式支架该支架是最早的一个框架，通过其他方式的结构和运动的支架分为多节的支持结构的支持和平面两种。每垛输送机支架作为一个整体，互为支点向前节连接。支持两个（或三个框架部分），移架时，每个部分相互交替向前为支点，输送机的推移千斤顶与支架连接的支持。由于安定的节日，已经被淘汰。结构是支持的类型：顶部的长度较长，约 4 6；和支柱根，通常垂直的支持；在后方支持一个回收装置和挡矸。为了平衡推力和防止对空间的浪费发生在支架上。类型：支持性能和能力有着重要的作用，在支架后部的顶级性能的屋顶支持有完整的屋面荷载重复破碎，抗能力水平，稳定的能力，在工作区中的煤，煤通道的工作空间和通风；支持大的横截面。从以上的支持方式，支持稳定，老顶直接顶水平力明显或强烈的时间压力，和小的。护式支架上，其特征是在采空区的废物从一个广泛的屏蔽室和屏蔽梁上端下端通过连杆铰接，连接底座。底座、前后连杆和四连杆盾牌，保持稳定的水平推力和端站的一个支撑力。间接影响的直接影响后或更少， 1 架支架少，一般都是一系列的 2 列。这种支持的直立倾斜布置，以支持高度调整的支持，有活动侧护板的两侧，你可以通常顶部密封。是 D 他短，一般为 3%。支架的支持是支持的特性：低强度的顶坏的表现，但由于短，协助部队附近的顶煤强度大，因此支持，甚至是好的，不能再支持屋顶上的推力，反复次数少，体积压力移动架的斜向排列。但最短，直立，工作室和一节。从以上的机械不稳定和中等稳定顶板，老顶周期没有明显的压力和气体含量少的破碎顶板条件下。撑掩护式支架支撑掩护式支架在插入和支持的两个支架优点的基础上发展起来的一个支架，它支持和掩护支架的结构和性质，对于不同的屋顶和地板。顶部支撑掩护式支架前梁和四个支柱和一个向上的上端与立柱之间的盾牌和顶部铰接，连杆的下端与底座连接，该支架的优点是生产能力大，切顶与强大的利益，保护液压支架底座和立柱的结构设计 13 大截面和良好的通风性能，稳定性，广泛的应用。其主要缺点是复杂的和更高的成本。支撑掩护式支架立柱柱两排，也可以向前或倒 V 型排列和交错排列。通常两排立柱直接支撑在支柱的支持和在某些情况下，后排正直列和垂直盾”的支柱。综上述，根据设计要求选用掩护式液压支架压支架的基本要求（ 1）以采矿、地质条件，有足够的动力和阻力液压支架对顶板的有效控制，以保证合理的沉降。（ 2）液压支架有足够的强度和移架推压力。一般在 100%；移架力和厚度后，通常在 100150煤层平均厚度一般为 250国一般厚 400 250 （ 3）抗干性能。（ 4）拒绝的放电性能。（ 5）为保证采煤工作面液压支架有足够的通风断面，使工作人员的呼吸，稀释有毒气体等。的安全要求。（ 6）为目的的生产操作，必须有足够宽的人行道。（ 7）高范围大，照明和通信提供便利。（ 8）支持基地的最大的稳定性，比预定的压力，在种植。（ 9）的支持，有足够的刚度，能承受不均匀应力和冲击载荷。（ 10），以尽量减少强度条件下，重量的支持。（ 11）容易拆卸，结构简单。（ 12）液压元件的可靠。架总体参数的确定架高度支持的高度，厚度和不同地质条件下的工作考虑，取决于多种因素，如通风、运输、行人和一定的盈余。本课题任务书中已经确定了支架的最低高度 m，最高支护高度 m。架伸缩比支架的伸缩比是指最大和最小支架高度之比值，即： 220004000m a x m 厚的支架上设有伸缩调整，价值望远镜的进一步提高；如果是，延长两个伸缩支柱或机械， m 值为架间距所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。液压支架底座和立柱的结构设计 14 中心距，应考虑以下因素：（ 1）顶板允许的暴露面积。（ 2）输送机降落伞降落伞去除脸上的长度，从而调整液压提升。目前国内外大多数中心支持稳定性高的中心从中心的支持，可以通过。（ 3）支持中心的支持，稳定性好。任务书中规定的距离。架宽度在支撑梁的宽度是最小和最大宽度。宽度的确定应考虑支架运输、安装和框架，以支持活动的要求。一般侧挡泥板横向旅行通常 170 200 毫米。当中心距为，宽1430至少 1400 规则 1570 年，最大宽度为至 1600 持中心， 1680650 大宽度一般取 1850 年 1880 至中心距与活动板的顶侧时，其最小宽度为 180毫米，最大宽度 1150至 L 1320 1350米；当梁它不保护， 1150 200 26 。任务书的距离在 1650 1850定座长度基地的压力通过顶板和支架组件的长度划中应注意以下几个方面：基于支持度的基础上的接触压力小，支撑要有足够的空间用于安装在列，液压控制装置和其他辅助设备和运行过程中操作人员；为了稳定支持基础的全部支持，一般的，长度（一步架的运动位移，步距为 0.6 m）和 210），基地的长度为梁长度屋顶的承重部分是直，其长度取决于必要的措施和空间天气”，而且还支持模式。如图 3示，由三个顶部的长度尺寸 15 即： L b n u 图液压支架尺寸关系液压支架底座和立柱的结构设计 15 架工作阻力支架的工作阻力定为 7500用二柱支撑，因此每根立柱的工作阻力为750275001 。连杆机构设计临清机械化是最重要的部件。它的功能的总结，又是两个低到高的变化，如果支持，采用四连杆机构，以支持的前端点的运动轨迹近似成立，从而支持端点与煤壁之间的距离大大减少，提高管理顶板的性能；二是大屋顶。 1。支持框架的高度，在最大和最小的变化，最大的顶级运动终点的最大宽度 E 路应小于或等于 70 毫米，最好为 30 图 1 所示： 2。支持的最高和最低的位置，屋顶和盾之间的角度是 P 和连杆和后角的飞机小于Q，如图 1 所示，应满足下列要求：支持在顶部位置， P 52 62， Q 75 85；支架在最低位置，有利于减少液压支架底座和立柱的结构设计 16 拒绝防止盾构岗后仍然在理论物理摩擦，金井； W 时，钢煤的摩擦系数 W P = 全可靠，最低工作位置应为 P 25。一般 Q 25 至 30。 3从图 5知，掩护梁与顶梁的饺点 e和瞬时中心 O 之间的连线与水平面的夹角为其范围要为图 5连杆机构的几何特征 4。它从顶部轨道梁前端的一部分，建立在工作的支持向前突出部分，如图 1 H 段。原因是当板的压力后，通过冠层的趋势向前向后以防止岩石。图 5护梁和后连杆构成曲柄滑块机构它可以在冠层上的作用在采空区底板摩擦。也防止基地回来，整个支架前端的方向顺时针旋转，使前端的支撑力量，以防止下降的顶底板比压减小，底座前端，以防止在底部的力量，也相应的降低高度，使屏蔽电荷。此可知，连杆的长度和盾回，只要盾和棒可以简化为曲柄滑块机构，如图 5 2 所示：（ 1）屏蔽和连杆长度的确定液压支架底座和立柱的结构设计 17 支点上的链接到安全的距离向上的支点在底部与地面的距离。同一类型的支架在冠军联赛的类比确定。在结构允许的条件下，屏蔽的屏蔽大，水压太小。类比之间的依赖从梁的表面附近， 200 杆和支点在基地距离地球 280 毫米（相当于北京支架 10 支架厂 26）。 2。为确定距离的解析连杆长度的确定方法盾构与后连杆，如图所示。5 3。 P 2Q 1 Q 2e2 (52 (5联立两式可得： co s Q 1s Q 2 co s s p 2图 5掩护梁和后连杆长度的确定液压支架底座和立柱的结构设计 18 作图步骤如下：液压支架底座和立柱的结构设计 19 p 1ee e a b Q 1 1F 保支撑杆下铰点 O 的位置，与煤机厂北京 0 26 类比 280 毫米的距离确定。 2）基础上， O 点的水平线 H 线与地面平行。 3） O 点角线）。 4）在此斜线的长度截取线段（ 1400 毫米）， A 是盾的连杆和支点。 5） A 和 H 线的夹角 1（即 50的斜线， A 和 G 是在中心的半径（ 2400条线在 E 点，点与点的是顶级盾牌。 6）“点线 E， F F 的平行线与线的距离（设计要求）， 2270用） 2787 7）以 A 为中心和 480长度为半径的圆弧（理论的要求之间的盾牌和手），一点 B，连杆铰链的位置。 8） E”的垂直线， F 点（液压支架由高到低的发展，你在网上滑动辞职）。 9）在垂直方向为液压支架在最低位置（距离 H 梁和铰链盾”点 e 。 10） e e e线中间的一个盾构机和液压支架降低支架顶部的高程点（由高到低变化时，顶梁前端点运动轨迹为近似双纽线，中间这一点的位置直接影响顶梁前端活动轨迹的形状、变化宽度等）。图 5采用几何作图法设计的四连杆机构 d 液压支架底座和立柱的结构设计 20 以 O 点为圆心， 1270半径作弧。 11） E”的圈子中，屏蔽（即“长是作为半径的弧长度 2400和一个点A”，为液压支架降下的位置后，连杆和支点的盾牌。 12） e 在长、盾牌、弓和半径”，“一点 A，作为支架在最低位置，盾牌和后连杆的支点。 13）连接 e， a， e a和 A位置为中心的圆弧半径，作为秘书长， a e 在 A 点和 B 点的圆弧半径，作为秘书长，交与 A E 在铰链上。 14）连接 A o o， a，降低液压支架在中间位置的位置和最低位置，左后。 15）为 B B C的垂直平分线的交点，和前面的支点，链路长度（根据图纸测量长度 1796 垂直的 C - 17）和 D，然后交线段吡啶交联（度四个液压 290）。结论：长度 = 1643 盾构长度 G = 2832连接的长度。在 C = 2370之前和之后的基础上的投影距离 E = 1258点之前和之后的垂直距离 d = 221链。图 5何作图法设计四连杆机构个位置相关尺寸 4 0 0 0 液压支架底座和立柱的结构设计 21 第 3 章底座及支柱结构设计座结构尺寸设计座设计要求最重要的基地，是与液压，屋顶板，支架结构的地基，基础设计有如下要求：（ 1）足够的强度和刚度。（ 2）基板具有更好的适应性和更少的压力。（ 3）获得足够的空间，安装后，千斤顶，液压控制系统和其它设备。（ 4）采煤机运行人员的支持等；（ 5）有一定的体重保持稳定；（ 6）为了快速移动和排放的要求。液压支架基础广泛的类型有三种，即刚性基础刚性基础下，铰接分体底座。与刚性基础的钢板焊接在箱体结构和强大的完整性和稳定性，强度高，很容易被扭曲和基板的尺寸为小。在这个过程中，设置在盒形结构一般在杰克，一般刚性柱窝桥改进设计的刚性与基地扭转制度过程中出现断煤的清洁是很困难的，一般用于在软土条件下工作的支持。在一个特定领域的基础底板不均匀的变化，通常是基础为刚性基础底设计。基本结构是在底板部分的机构直接落在底板上，柱窝前，因为该基地分离的过程中，基板碎片从煤装置在支架后方的背后没有手动清洗机底座的接触面积减少，但增加的压力下，比目前高。液压支架通常在刚性基础。分裂的基础上的左和右的相对独立的两部分，大约在中间部分的铰链在垂直方向的基础上，可以相对误差，没有刚性的障碍。这些基础的底板和部分负荷的适应性的基础上，扭转，但支架刚性减少。的基础上整体性强，强度高，比小，分离性能，半刚性基层灵活的液压支架的设计选择。由于柔性支撑设计分三行后的所有支持，两排立柱之间安装一个选择插孔，底座部分开放截面五室五室六大板块组成，其中左、右中间的三个分庭和关闭过程中，其他两个室，用于安装的机构。座的选型底座的结构型式通常有三种类型：液压支架底座和立柱的结构设计 22 （ a）（ b）图底座分类 1 整体式整体式底座是用钢板焊接成的箱式结构，整体性强，稳定性好，强度高，不易变形，与底板接触面积大，比压小。如图 (a) 2 对分式为使底座在一定范围内适应底板起伏不平的变化，通常把底座制成前、后或左、右对分的形式，如图（ b），两者用过桥连接。 3 底靴式底靴式底座的特点是每根立柱支撑在一个底靴上，立柱之间用弹簧钢板连接，立柱与底靴之间用销轴连接，其特点是结构轻便，动作灵活，对底板的不平整适应性强，但刚性差，与底板的接触面积小，稳定性较差，一般用于节式支架上。各种型式的底座前端都制成滑撬形，以减小支架的移架阻力，同时底座后部重量大于前部，避免移架时啃底。根据以上分析，选择整体式底座 1）整体式钢板焊接固定在盒结构，整体性强，稳定性，强度高，易变形，底板为小尺寸，如图（ a）。 2）对分式在一个特定领域的基础底板不均匀的变化，通常是基础形式或前、后左、右，如图（ b），由桥连接。 3）底靴式基地支持的特点是靴子，靴子的每一列在连接立柱之间的员额和靴子之间的弹簧销，其特点是结构轻巧，灵活的基板适应措施，在不平坦的，但机械强度低，底板的接触面积。稳定性，通常节夹具。统一战线是不同类型的滑雪基地的形式，以支持框架移动阻力，但在底座的后部比前部的重量，以避免在该基地。在上述分析的基础上，选择整体基础。液压支架底座和立柱的结构设计 23 定底座结构尺寸根据底座类型可以初步制定出底座的长、宽、高等各部件的结构尺寸。（ 1）长度 21 式中： a ：前立柱与底座前端距，取 5001a ：前后排立柱间底座长度，为 900 2a ：后排立柱距底座后缘的距离，为 600 则底座长度 2000L （ 2）宽度当相邻帧之间移动基地，以地图的不顺利，一个框架，它的安全距离，其值不小于 150 毫米， 1500 毫米液压支架底座和立柱的结构设计 1 摘要液压支架是以高压液体为动力，由金属构件和若干液压元件组成。它能实现支撑、切顶、自移和推溜等工序，与大功率采煤机、大运量的可弯曲刮板输送机组成回采工作面的综合机械化设备。本次设计的内容是液压支架底座和立柱的结构设计，即主要针对该液压支架底座和立柱的机械结构部分设计。设计过程中首先，通过对液压支架结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对底座和立柱进行了设计与校核；最后，通过图软件绘制了液压支架底座和立柱装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：液压支架；底座；立柱；结构设计；液压支架底座和立柱的结构设计 2 he is by a is of a a of It so of of of of is of is at of In of on of is on of to on of of of of of be to in is of 压支架底座和立柱的结构设计 3 目录摘要 . 1 . 2 第 1 章绪论 . 5 题研究背景及意义 . 5 内外研究现状 . 5 压支架概述 . 6 压支架的组成 . 7 压支架的分类 . 8 压支架的工作原理 . 10 第 2 章总体方案及参数确定 . 13 压支架选型 . 13 撑式支架 . 13 护式支架 . 13 撑掩护式支架 . 13 压支架的基本要求 . 14 架总体参数的确定 . 14 架高度 . 14 架伸缩比 . 14 架间距 . 15 架宽度 . 15 座长度 . 15 梁长度 . 15 架工作阻力 . 16 连杆机构设计 . 17 第 3 章底座及支柱结构设计 . 23 座结构尺寸设计 . 23 座设计要求 . 23 座的选型 . 23 定底座结构尺寸 . 24 柱的结构尺寸设计 . 25 柱的基本组成与特点 . 26 作阻力的确定 . 27 柱结构尺寸的确定 . 29 液压支架底座和立柱的结构设计 4 第 4 章底座及立柱强度校核 . 32 座的受力分析 . 32 力分析 . 32 座的强度校核 . 33 柱受力分析 . 38 柱受力分析 . 38 缸受力分析 . 39 缸受力分析 . 41 柱校核计算 . 41 柱刚度校核 . 41 定性校核 . 42 柱强度验算 . 44 结论 . 47 参考文献 . 48 致谢 . 49 液压支架底座和立柱的结构设计 5 第 1 章绪论题研究背景及意义经过对比我国的液压支架和国外液压支架的现状可以看出，两者之间存在着很大的区别。国外的支架主要的研究热点及发展方向是高强度，自动化。而我国的液压支架的发展方向主要是多品种，高适应性。这主要是由我国煤炭的赋存状况决定的。我国目前存在大量 3. 5 5 特别是中小矿井 ,希望有一种结构简单、轻型、适应能力强的放顶煤液压支架来开采这类煤层。目前 ,国内用于厚煤层的重型放顶煤液压支架技术趋于成熟 ,但因其重量大、成本高，并不适合中小煤矿广泛使用，而轻型低位放顶煤液压支架还存在一些普遍的问题，主要表现在采用四连杆机构 ,结构复杂 ,后部空间小 ,重量较大，承受水平力能力弱 ; 当顶梁上部压力的合力作用点前移至前立柱之前时 ,则会使后立柱受拉 ,而后立柱又是单作用油缸 ,只能承受压力 ,因而后立柱的作用往往失效 ,致使顶梁有低头前倾趋势 ; 目前 ,常用放顶煤液压支架掩护梁形式易造成较薄顶煤的混矸 ,而且安装于掩护梁上的长尾梁机构的尾梁两侧也易混煤混矸 ; 前探梁容易产生伸缩卡阻。针对上述普遍问题 ,经过大量调研 ,在吸取了现有许多支架在设计使用中的经验教训的基础上 ,研制了新型轻型导向放顶煤液压支架。在架型设计上 ,针对大多数放顶煤工作面顶板压力不大、煤质较松软、要求的工作阻力很小 ,以及许多中小矿井井筒和巷道运输断面较小的特点 ,要求支架结构简单、重量轻、体积小、工作可靠 ,搬运灵活的情况 ,吸收了国内外现有放顶煤液压支架的优点 ,特别是考虑厚煤层的放顶煤开采地质、矿压特点 ,设计了该轻型导向放顶煤液压支架。与同类支架相比 ,具有强度高 ,支撑力大 ,稳定性好 ,抗水平力能力强。对不同条件适用性强 ,特别适用于中小矿井厚煤层的放顶煤开采。这种轻型导向放顶煤液压支架是专门为中小煤矿开发设计的一种支护产品，它打了传统支架的设计理念，采用柔性导杆结构代替传统的四连杆或单摆杆结构，克服了四连杆机构、单摆杆机构支架在支护高度发生变化时，由于内力大而造成的支架易损坏的潜在因素，稳定性好，支护强度大，重量轻，工作面许用运动空间大；采用分体顶梁来代替整体顶梁，减轻了重量，结构更加紧凑；为中小矿井机采放顶煤工作面支护提供了一个很好的选择。这便是我们做这次设计的初衷，期待着我国的煤炭产量更上一层楼，同时也希望我国的煤矿工人的生活更加美好！内外研究现状综合机械化采煤是煤矿开采技术现代化的重要标志。 80 年代末以来，世界主要产煤国家高产高效综采技术迅速发展，特别是美国、澳大利亚、德国、英国和南非发展最快。综采工作面高产高效纪录不断刷新，综采装备新技术层出不穷。均年产 145 4 万 t 洗精煤，平均工效 274t (工 *d)，工作面搬家 (包括设备安装 )时液压支架底座和立柱的结构设计 6 间平均 684 人工 /面。工作面平均长度 240 m，最大长度 335m。 1994 年平均班产进一步提高，其中，前 10 个工作面年平均班产达到 5998t 洗精煤，相当于年产 400 万 t 以上的水平。沙莫罗克公司 (被克佛克矿在 123 个小班中产煤 166 万 t，相当于月产 83 万 t;塞普路斯阿马克斯煤炭公司卡姆博兰德矿 1995 年 6 月达到月产洗精煤57 3 万 t 的纪录，阿科煤炭公司的西皮庇矿 1994 年 11 月创造了日产 t 的世界纪录 ,当月产量 50 余万 t。美国 1994 年共有 80 个长壁工作面，其中有 70 个工作面是电液控制的工作面，占 87 5，使用两柱掩护式支架 73 套，四柱支撑掩护式支架 7 套，两柱掩护式支架占 91 25，支架工作阻力大部分在 70008000 大的两柱掩护式支架工作阻力达到 9800遍装备大功率电牵引重型采煤机组和大功率、大运量、高可靠性刮板输送机。澳大利亚近 10 年来综采发展很快，综采工作面数量从 1980 年的 3 个增加到 1994年的 25 个，井工效率达到 17 71t工。科迪尔克斯矿和巴波尼矿的综采工作面年产量已超过 300 万 t。为使综采产量持续增长，近几年来澳大利亚采取了一系列措施，包括改革劳动制度，采用各种新设备、新技术，综采工作面优选世界各国最先进的重型高效装备，实现一井一面，集中化生产。英国和德国是世界上综采技术装备最先进的国家，由于受其自然煤层赋存条件的限制，其高产高效工作面的纪录不如美国和澳大利亚，但世界著名的采煤机械公司主要集中在德国和英国。近年来，由于国际采矿业市场的不景气和激烈竞争，导致各公司的相互兼并，形成几个大跨国公司。为占领市场，各公司不断开发新技术、新产品。我国在五十年代开始从国外引进注浆泵 ,直到二十世纪八十年代 ,才较大范围的推广使用注浆泵目前 ,国内注浆泵生产企业有十余家 ,总生产能力 600 辆 ,主要集中在中联重工三一重工、辽宁海诺、安徽星马、上海普斯特 5 个企业 ,产量占全行业的 95%泵车的型号也有多种 ,泵送高度从 20 多米到 50 多米 ,国内目前生产的注浆泵车多集中在 37m 以下 “我国虽然起步较晚 ,但发展相当迅速 ,借鉴欧洲技术自主开发 ”目前国内占主导地位的泵送液压系统有 3 种 ,一种是主要由三一重工所采用全液压液控换向系统 ;第二种是采用电信号换向 ,主要为中联重科采用；第三种是主要用在泵车上的闭式系统 ,换向冲击小 ,但成本比较高。压支架概述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，保证工作人员的安全和各项作业的正常进行，必须对顶板进行支护。而用于煤矿回采工作面的支护设备，经历了木支柱，金属磨擦支柱，单体液压支柱，液压支架等几个发展阶段。目前使用较多的则是液压支架。液压支架是以高压液体为动力，由金属构件和若干液压元件组成。它能实现支撑、切顶、自移和推溜等工序，与大功率采煤机、大运量的可弯曲刮板输送机组成回采工作液压支架底座和立柱的结构设计 7 面的综合机械化设备。由于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，所以它的使用能增加采煤工作量的产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证生产的安全。因此液压支架是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。本次设计的重点是液压支架的选型和支架总体设计及部件结构的设计计算、强度校核，其中液压支架选型部分主要通过对目前煤矿广泛使用的四连杆和单摆杆机构的支架进行分析比较，在吸取了现有许多支架在设计使用中的经验教训的基础上 ,研制了这种新型分体顶梁液压支架。设计计算及强度校核部分是对液压支架主要部件顶梁、底座、和导向杆进行计算和强度校核。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。液压支架的种类很多，但其基本功能是相同的。液压支架按其结构特点， “一般分为三大类，即支撑式、掩护式 (图 2支撑掩护式 (图 2据支架各部件的功能和作用，其组成可分为 4 个部分： (1) 承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。其主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。 (2) 液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。 (3) 控制元部件，包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀，以及管路、液压、电控元件等。其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作特性。图 2护式液压支架结构液压支架底座和立柱的结构设计 8 图 2撑掩护式液压支架结构 (4) 辅助装置，如推移装置、护帮 (或挑梁 )装置、伸缩梁 (或插板 )装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件等。这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。压支架的分类按液压支架在采煤工作面的安置位置来划分，有端头液压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所有位置的支架。中间液压支架按其结构形式来划分，可分为三种基本类型，即：支撑式、掩护式和支撑掩护式。 1 支撑式支架支撑式支架是出现最早的一种架型，按其结构和动作方式的不同，支撑式支架又分为垛式支架（图 2节式支架（图 2种结构型式。垛式支架每架为一整体，与输送机连接并互为支点整体前移。节式支架由 32 个框节组成，移架时，各节之间互为支点交替前移，输送机用于支架相连的推移千斤顶推移。节式支架由于稳定性差，现已基本淘汰。支撑式支架的结构特点是：顶梁较长，其长度多在右；立柱多，一般是 64 根，且垂直支撑；支架后部设复位装置和挡矸装置。以平衡水平推力和防止矸石窜入支架的工作空间内。支撑式支架的支护性能是：支撑力大，且作用点在支架中后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗水平载荷的能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架的的工作空间和通风断面大。由上可知，支撑式支架适用于直接顶稳定、老顶有明显或强烈周期来压，且水平力小的条件。液压支架底座和立柱的结构设计 9 (a) (b) 图 2撑式支架结构形式 a 垛式支架 b节式支架 2 掩护式支架（如图 2 其主要由前梁、主梁、掩护梁和侧护板、底座、前后连杆、前梁千斤顶、推移千斤顶、操纵阀等组成。它的结构特点是：有一个较宽的掩护梁以挡住采空区矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撑力间接作用与顶梁或直接作用与顶梁上。掩护式支架的立柱较少，除少数掩护式支架 1 根立柱外，一般都是一排 2根立柱。这种支架的立柱都为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封。通常顶梁较短，一般为右。掩护式支架的支护性能是：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大、且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架。但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。由上可知，掩护式支架适用于顶板不稳定或中等稳定、老顶周期来压不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件。 3 支撑掩护式支架（如图 2 其主要由防片帮千斤顶、前梁、顶梁、掩护梁、底座、推移千斤顶、立柱等组成。支撑掩护式支架是在吸收了支撑式和掩护式两种支架优点的基础上发展起来的一种支架。因此，它兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性能，可适应各种顶底板条件。此种支架的优点是：支撑力大，切顶性能强，防护性能好，通风断面大，稳定性好，应用范围广。它的缺点是：结构复杂，成本较高。支撑掩护式支架的立柱均为两排，立柱可前倾或后倾。也可倒八字形布置和交叉布液压支架底座和立柱的结构设计 10 置。通常，两排立柱都是直接支撑在顶梁上，个别情况下，也有后排立柱支撑在掩护梁上而前排立柱支撑在顶梁上。 4 特种液压支架特种液压支架是为了满足某些特殊的要求而发展起来的液压支架，在结构形式上仍属于以上某种液压支架。包括放顶煤支架等。压支架的工作原理液压支架在工作过程，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站提供的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的，如图 2示。升柱：当需要液压支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的下活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，是与活塞杆相连的顶梁紧紧接触顶板。降柱：当需要降柱时，高压乳化液进入立柱的上活塞腔，另一腔回液，推动活塞下降，顶梁脱离接触接触顶板。支架和输送机前移：支架和输送机的前移都是由底座上的推移千斤顶来完成。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶的活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁；当需要推移输送机时，支架支撑顶板后，高压液进入推移千斤顶下腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。高压液体底压液体升降推移1 23456支架的支撑力与时间曲线，称为支架的工作特性曲线，如图 2示：支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段 0 1 2（ 1）初撑阶段支架在升柱时，高压液进入立柱下腔，立柱升起使顶梁接触顶板，立柱下腔压力增加，当增加到泵站工作压力时，泵站自动卸载，支架的夜控单向阀关闭，立柱下腔压力达到初撑力，此阶段为初撑阶段0t，图 2压支架工作原理 1 输送机； 2 推移千斤顶； 3 立柱； 4 安全阀； 5 液控单向阀；6 操纵阀液压支架底座和立柱的结构设计 11 此时支架对顶板的支撑力为初撑力。支撑式支架的初撑力为 32 104 (2 p 2 t 1 t 2图 2架的工作特性曲线式中 D m ； n 由上式可知，支架初撑力的大小取决于泵站的工作压力，立柱缸径和立柱的数量。合理的初撑力是防止直接顶过早的因下沉而离层、减缓顶板下沉速度、增加其稳定性和保证安全生产的关键。一般采用提高泵站工作压力的办法来提高初撑力，以免立柱的缸径过大。（ 2）承载增阻阶段支架初撑后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直到增加到支架的安全阀调正压力，立柱下腔压力达到工作阻力。此阶段为增阻阶段1t。（ 3）恒阻阶段随着顶板压力继续增加，使立柱下腔压力超过支架的安全阀压力调正值时，安全阀打开而溢流，立柱下缩，使顶板压力减小，立柱下腔压力降低，当低于安全阀压力调整之后，安全阀停止溢流，这样在安全阀调整压力的限制下，压力曲线随时间呈波浪形变化，此阶段为恒阻阶段2t。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。支撑式支架的工作组力为 32 104 a 2式中支架的工作阻力标志着支架的最大承载能力。液压支架底座和立柱的结构设计 12 对于掩护式和支撑掩护式支架，其初撑力和工作阻力的计算还要考虑到立柱倾角的影响因素。支架的工作阻力是支架的一个重要参数，它表示支架支撑力的大小。但是，由于支架的顶梁长短和间距大小不同，所以并不能完全反映支架对顶板的支撑能力。因此，常用单位支护面积顶板上所受支架工作阻力值的大小，即支护强度来表示支架的支护性能。即 310 2式中： F 支架的支护面积， 2m 液压支架底座和立柱的结构设计 13 第 2 章总体方案及参数确定压支架选型液压支架按其对顶板的支护方式和结构特点的不同，分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三种基本架型。撑式支架支撑式支架是出现最早的一种架型，按其结构和动作方式的不同，支撑式支架又分为垛式支架和节式支架两种结构型式。垛式支架每架为一整体，与输送机联接并互为支点整体前移。节式支架由 23 个框节组成，移架时，各节之间互为支点交替前移，输送机用与支架相连的推移千斤顶推移。节式支架由于稳定性差，现已基本淘汰。支撑式支架的结构特点是：顶梁较长，其长度多在 4m 左右；而且立柱多，一般 46根，且垂直支撑；支架后部设复位装置和挡矸装置。以平衡水平推力和防止矸石窜入支架的工作空间内。支撑式支架的支护性能是：支撑力大，且作用点在支架后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗水平载荷的能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架的工作空间和通风断面大。由上可知，支撑式支架适用于直接顶稳定、老顶有明显或强烈周期来压，且水平力小的条件。护式支架掩护式支架的结构特点是：有一个较宽的掩护梁以挡住采空区的矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撑力间接作用于顶梁或直接作用于顶梁上。掩护式支架的立柱较少，除少数掩护式支架 1 根立柱外，一般都是一排 2 根立柱。这种支架的立柱都为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封。通常顶梁较短，一般为右。掩护式支架的支护性能是：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大、且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架。但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。由上可知，掩护式支架适用于顶板不稳定和中等稳定、老顶周期来压不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件。撑掩护式支架支撑掩护式支架是在吸收了支撑式和掩护式两种支架优点的基础上发展起来的一种支架。因此，它兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性能，可适用于各种顶底板条液压支架底座和立柱的结构设计 14 件。支撑掩护式支架的顶梁由前梁与主梁构成，四根立柱支撑在顶梁和立柱之间，掩护梁的上端与顶梁铰接，下端用连杆与底座相连。这种支架的优点是：支撑力大，切顶性能强，防护性能好，通风断面大，稳定性好，应用范围广。它的主要缺点是：结构复杂，成本较高。支撑掩护式支架的立柱均为两排，立柱可前倾和后倾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，两排立柱都直接支撑在顶梁上，个别情况下，也有后排立柱支撑在掩护梁上而前排立柱支撑在顶梁上。综上述，根据设计要求选用掩护式液压支架压支架的基本要求（ 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 100右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为 10050厚煤层一般为 150250煤层一般为 250400 （ 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、稀释有毒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植。（ 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，结构要简单。（ 12）液压元件要可靠。架总体参数的确定架高度支架的高度由工作面的厚度及地质条件的变化等因素决定，考虑通风、运输、行人的要求以及一定的富余系数，本课题任务书中已经确定了支架的最低高度 m，最高支护高度 m。架伸缩比支架的伸缩比是指最大和最小支架高度之比值，即：液压支架底座和立柱的结构设计 15 220004000m a x m 反映支架对煤层厚度的适应能力，采用单伸缩立柱 m 值一般为右；若进一步提高伸缩比，需采用带机械加长杆的立柱或双伸缩立柱， m 值一般为右。架间距所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。确定支架中心距时，应考虑到下列几个方面的因素：（ 1）顶板允许暴露的面积。（ 2）运输机溜槽的长度。支架中心距一般等于工作面一节溜槽长度，以便配套。目前国内外液压支架中心距大部分采用型支架中心距可采用（ 3）支架的稳定性。一般支架中心距大，支架稳定性好。本研究课题任务书中规定中心距为架宽度支架宽度是指顶梁的最小和最大宽度。宽度的确定应考虑支架的运输、安装和调架要求。支架顶梁一

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