资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共78页)
编号：139598049
类型：共享资源
大小：7.97MB
格式：ZIP
上传时间：2021-08-03
上传人：qq77****057
认证信息
个人认证
李**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
25
积分
- 关 键 词：
-
液压
支架
结构设计
- 资源描述：
-
矿用液压支架结构设计,液压,支架,结构设计
- 内容简介：
-
河南理工大学万方科技学院本科毕业设计目录前言11 液压支架的概述21.1 液压支架的组成和用途21.1.1 液压支架的组成21.1.2 液压支架的用途21.2 液压支架的工作原理21.2.1 升柱21.2.2 降柱31.2.3 支架和输送机前移31.3液压支架设计目的、要求和设计支架必要的基本参数41.3.1设计目的41.3.2液压支架的基本要求41.3.3设计液压支架必需的基本参数51.4液压支架的选型61.4.1液压支架的支撑力与承载关系61.4.2液压支架架型的分类61.4.3 液压支架选型原则81.4.4 液压支架设计的原始条件92 液压支架的整体结构尺寸设计112.1液压支架基本技术参数的确定112.1.1支护高度、112.1.2支架间距122.1.3底座长度122.1.4立柱布置132.1.5通风断面的计算132.2液压支架四连杆机构的确定142.2.1四连杆机构的作用142.2.2 四连杆机构的几何作图法172.3液压支架配套设备和顶梁参数的确定232.3.1采煤机和运输机型号的确定231）配套尺寸.配套图的确定23定2.3.2顶梁的确231)顶梁的作用及用途232)顶梁的结构型式的确定232.3.3对顶梁长度的影响242)配套尺寸对顶梁长度的影响242.3.4顶梁主要尺寸的确定252.4液压支架的总体布置272.4.1掩护梁的作用和用途272.4.2掩护梁的结构型式277限位千斤顶梁的结构型式272.4.3 顶梁282.4.4 底座292.4.5 立柱302.4.6 推移装置312.4.7 护帮千斤顶342.5 液压支架性能参数的确定342.5.1 截割高度342.5.2 支护强度和工作阻力352.5.3 支架宽度362.5.4液压支架的初撑力362.5.5液压支架的移架力和推溜力372.5.6 确定立柱和千斤顶372.5.6.1立柱的尺寸372.5.6.2立柱的初撑力392.5.7立柱的工作阻力402.5.8移架千斤顶的尺寸402.5.7.1移架千斤顶的行程423 液压支架的受力分析及校核443.1 液压支架的工作阻力443.2 压支架前连杆的受力463.3支架后连杆的受力463.4顶梁强度计算473.4.1顶梁受力情况473.4.2 顶梁强度计算493.5掩护梁强度计算503.5.1 掩护梁受力情况503.5.2掩护梁强度计算513.6底座强度计算533.6.1 底座受力情况533.6.2 强度计算553.6.3 底座接触比压计算573.7立柱强度计算593.7.1 立柱参数593.7.2 计算重叠长度593.7.4上活柱的强度核算613.7.5下活柱的强度核算613.7.6缸体强度核算623.7.7立柱的稳定裕量验算633.8 销轴的设计644 液压支架的液压系统664.1立柱和千斤顶664.2支架液压阀68结 论71致谢72参考文献73iii河南理工大学万方科技学院本科毕业设计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。我们60年代起支撑式液压支架，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。至今，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。本设计论文则设计层煤厚度在2.30米到3.80米，老顶级别为三级，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1到2根。多呈倾斜布置，靠采空区一侧，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，这类支架适用于直接顶为中等稳定。老顶有明显或强烈周期来压。瓦斯含量较大的中厚或厚煤层中。因此本设计设计这类支撑掩护式液压支架。1 液压支架的概述1.1 液压支架的组成和用途1.1.1 液压支架的组成液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操纵控制系统等主要部分组成。1.1.2 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，必须对顶板进行支护。而液压支架是以高液体作为动力，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。液压支架与可弯曲输送机和采煤机组合机械化采煤设备，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。1.2 液压支架的工作原理液压支架在工作过程中，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。1.2.1 升柱当需要支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，使与活塞杆相连接的顶梁紧紧接触顶板。1.2.2 降柱当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，另一腔回液，迫使活塞杆下降，于是顶梁脱离顶板。1.2.3 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对活塞杆腔，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；当需要推输送机时，支架支撑顶板后，高压液进入推移千斤顶的活塞腔，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。支架的支撑力与时间的曲线，称为支架的工作特性曲线，如图1-1所示。 图1-1 支架的工作特性曲线t0初撑阶段； t1增阻阶段； t2恒阻阶段；p1初撑力； p2工作阻力支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段。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，支架的液控单向阀关闭，立柱下腔压力达到初撑力，此阶段为初撑力阶段t0；支架初撑力后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直至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t1；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，使顶板压力减少，立柱下腔压力降低，当低于安全阀压力调整值后，安全阀停止溢流，这样在安全阀调整压力的限止下，压力曲线随时间呈波浪形变化，此阶段为恒阻阶段t2。1.3液压支架设计目的、要求和设计支架必要的基本参数1.3.1设计目的采用综合机械化采煤机械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设备，迅速综合机械化采煤工作面（简称综合工作面）。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、煤层物理机械性质等的不同，对不同液压支架的需求也不同。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。由于液压支架的类很多，因此其设计工作量也是很大的，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。1.3.2液压支架的基本要求1)为了满足采煤工艺及地制条件的要求，液压支架是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。推溜力一般力为100KN左右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为100KN150KN，中厚煤炭一般为150KN至250KN。厚煤层一般为300KN400KN。3)防止性能要好。4)排矸性能好。5)要求液压支架能保证采煤工作有足够的通风断面，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，能够承受一事实上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1.3.3设计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)底板岩性能及小时涌水量 根据底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，决定是否选用防滑装置7)井向罐笼尺寸根据井向罐笼尺寸，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。1.4液压支架的选型1.4.1液压支架的支撑力与承载关系支撑掩护式支架是为了改善上述两类支架的性能和对顶板的适应性而设计的。主体部分接近垛式，支架后部有四连杆机构和掩护梁，增强了支架的稳定性和防护性，提高了支架的支护和承载能力。所以，此种支架介于以上两种支架的中间状态，提高了适用范围，适用于顶板较坚硬，顶板压力较大或顶板破碎的各种煤层。1.4.2液压支架架型的分类按照液压支架在采煤工作面安装位置来划分 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上所有位置的支架。目前使用的液压支架在分三类即：支撑式、掩护式和支撑掩护式支架。1) 支撑式支架：支撑式支架的架型有垛式支架和节式支架两种型式。如图1-3，前梁较长，支柱较多并呈垂直分布，支架的稳定性由支柱的复位装置来保证。因此底座坚固定，它靠支柱和顶梁的支撑作用控制工作面的顶板，维护工作空间。顶板岩三石则在顶梁后部切断垮落。这类支架具有较大的支撑能力和良好的切顶性能，适用于顶板紧硬完整，周期压力明显或强烈，底板较硬的煤层。a b图1-3 a垛式 b节式2)掩护式支架：掩护式支架有插腿式和非插腿式两种型式。如图1-4所示顶梁较短，对顶板的作用力均匀；结构稳定，抵抗直接顶水平运动的能力强；防护性能好调高范围大，对煤层厚度变化适应性强；但整架工作阻力小，通风阻力大，工作空间小。这类支架适用于直接顶不稳定或中等稳定的煤层。a b c图1-4 a插腿式支架 b立柱支在掩护梁上非插腿式支架c立柱支在顶梁上非插腿式支架3)支撑掩护式支架：支撑掩护式支架架型主要用：四柱支在顶梁上（如图1-5a，b所示）；二柱支在顶梁（如图1-5，c所示）一柱或二柱支在掩护梁上。支柱两排，每排1-2根，多呈倾斜布置，靠采空区一侧，装有掩护梁和四连杆机构。它的支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定，但结构复杂，重量大，价贵，不便于运输。这类支架适用于直接顶为中等稳定或稳定，老顶有明显或强烈的周期来压，瓦斯储量较大的中厚或厚煤层中。 a b c图1-5 a四柱平行支在顶梁上支架，b四柱交叉支在顶梁两柱在掩护梁上支架c两柱在顶梁两柱支在掩护梁上支架1.4.3 液压支架选型原则液压支架的选型,其根本目的是使综采设备适矿井和工作面的条件,投产后能做到高产、高效、安全，并为矿井的集中生产、优化管理和最佳经济效益提供条件，因此必须根据矿井的煤层、地质、技术和设备条件进行选择。1)液压支架架型的选择首先要适合于顶板条件。一般情况下可根据顶板的级别直接选出架型。2)当煤层厚度超过2.5m时，顶板有侧向推力和水平推力时，应选用抗扭能力强支架一般不宜选用支撑式支架。3)当煤层厚度达到2.52.8m以上时，需要选择有护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架，煤层厚度变化大时，应选择调高范围较大的掩护式双伸缩立柱的支架。4)应使支架对底板的比压不超过底板允许的抗压强度。在底板较软条件下，应选用抬底装置的支架或插腿掩护式支架。5)煤层倾角10时，支架可不设倒滑装置1525度时，排头支架应设防倒防滑装置，工作面中部输送机设防滑装置，工作面中部支架设底调千斤顶，工作面中部输送机调防滑装置。6)对瓦斯涌出量大的工作面，应符合保安规程的要求，并优先选用通风面积大的支撑式或支撑掩护式支架。7)当煤层为软煤时，支架最大采高一般2.5m；中硬煤层时，支架最大采高一般3.5m；硬煤时，支架最大采高5m8)在同时允许选用几种架型时，应优先选用价格便宜的支架。9)断层十分发育，煤层变化过大，顶板的允许暴露58m,时间在20min以上时，暂不宜采用综采。10)特殊架型的选择可根据特殊架型中各节的适用条件进行选择。1.4.4 液压支架设计的原始条件1）老顶级别 （强烈） 0.350 N0.3 Lp=25502）直接顶类别 （稳定顶板）强度指数 D1 7.112直接顶初次垮落步距L1(m)=1925表中按下式计算：D1=*c1*c2 Mpa岩石单向抗压强度 Mpa；C1节理裂隙影响系数；C2分层厚度影响系数；C1取0.41；c2取0.32采高3.5m，液压支架支护强度 1.6*441 kN/（支架工作阻力），煤层厚度（m） 2.303.80 老顶级别 直接顶类别 表1-1适应不同类级顶板的架型和支护强度老顶级别直接顶类别12312312344架型掩护式掩护式支撑式掩护式掩护式或支撑掩护式支撑式支撑掩护式支撑掩护式支撑或支撑掩护式支撑或支撑掩护式采高2.5m时用支撑式采高2.5m时用支撑掩护式支护强度KN/M支架采高m12941.32941.62942294应结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区2343（245）1.3343(245)1.634323433441(34)1.3441(343)1.644124414539(44)1.3539(441)1.65392539注：（1）表中括号内数字系统掩护式支架顶梁上的支护强度。（2）1.3、1.6、2为增压系数。 2 液压支架的整体结构尺寸设计2.1液压支架基本技术参数的确定2.1.1支护高度、支架高度的确定原则，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，其最大和最小高度为： (2-1) (2-2)式中支架最大高度，；支架最小高度，； 煤层最大高度，； 煤层最小高度，；考虑伪顶，煤皮冒落后，仍有可靠初撑力所需要的支撑力高度，一般最200300；顶板最大下沉量，一般100200；a移架时支架的最大可缩量；浮矸石，浮煤厚度；由题目已知:支架的最大高度=4支架最小高度=2.5支架伸缩比2.1.2支架间距所谓支架间距，就是相邻两支架中心之间的距离。用bc表示。支架间距bc要根据支架型式来确定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据刮板输送机溜槽每节长度及槽帮上千斤顶连接块的位置来确定，我国刮板运输机溜槽每节长度为1.5 m，千斤顶连接位置在刮板槽槽帮中间，所以除节式和迈步式支架外，支架间距一般为1.5米，本设计取bc=1.5 m。2.1.3底座长度所谓底座，就是将顶板压力传递到底板的稳固支架的部件。在设计支架的底座长度时，应考虑以下几个方面：支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；便于人员操作和行走；保证支架的稳定性等。通常，掩护式支架的底座长度取3.5倍的移架步距，即2.1m左右；支撑掩护式支架对底座长度取4倍的移架步距，即2.4m左右。考虑到该支架的工作阻力大的特点，在此取值应偏大一点；根据生产经验，我们选取底座的长度为2770mm。2.1.4立柱布置（1）立柱数目前国内支撑式支架立柱为26，常用为4；掩护式支架为二柱；支撑掩护式支架为四柱式。这里我们取四柱式。（2）支撑方式由于这时支撑掩护式液压支架，所以只介绍与其相关的，根据结构要求呈倾斜或垂直布置，一般立柱与顶梁垂线夹角小于10，由于夹角较小，有效支撑能力较大。（3）立柱间距立柱间距指支撑式和支撑掩护式支架而言即前、后柱的间距。立柱间距的选择原则为：有利于操作、行人和部件合理布置。支撑式支架和支撑掩护式支架的立柱间距为11.5 m。本支架立柱间距选1.2 m。2.1.5通风断面的计算采煤工作面的过风量有一定要求。在过风量一定时，采煤工作面的通风断面积不应过小。但在工作面中安装液压支架后，通风断面积明显减小。因此必须验算通风断面积。一般按工作面允许风速进行验算。根据保安规程规定，工作面风速应小于5m/s。采煤工作面风速计算按下式进行。 m/s (2-3) 式中 工作面风速（m/s） 支架在采煤工作面的通风断面积 采煤工作面所需风量 m3/min (2-4) 通风不均系数，一般取=1.5保安规程允许的朝气含量，一般取=1% (2-5)日产量（T）一分钟产生一吨煤沼气涌出量，一般取=14 计算：=12m2, =2300T则有: m3/min m3/min m/s 5m/s，合乎安全规程规定。2.2液压支架四连杆机构的确定2.2.1四连杆机构的作用1、支架从最高高度降到最低高度时，如图22所示，顶梁端点运动轨迹的最大宽度，最好为30以下。图21 四连杆机构几何特征2、支架在最高位置时和最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角P和后连杆与底平面的夹角Q，如图21所示，应满足以下要求：支架在最高位置时，P ，Q ；支架在最低位置时，考虑矸石便于下滑，以防矸石停留在掩护梁上，根据物理学摩擦理论可知，,如果按钢和矸石的摩擦系数为,即：,求得；为了安全可靠在最低工作位置时，应使为宜，而Q角主要考虑掩护梁底部距底板要有一定的距离，防止支架后部冒落的岩石卡住后连杆，使支架不能降下来，一般取。3、由图2-2可知，掩护梁与顶梁铰点和瞬时中心O之间的连线与水平线的夹角为Q，设计时，要使范围内，主要原因是Q角直接影响附加力的数值大小。4、支架工作段要求曲线向前凸的一段，如图22所示的h段，其原因为当顶板来压时，立柱让压而下缩，使顶梁有前移的趋势防止岩石向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向老塘，同时底板阴止底座向后移；使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增加了前梁端部的支护力，防止顶梁前端顶板冒落又可以使底座前端比压减小，可防止啃底，有利移架，再则减少了水平力的合力，由于支架所承受的水平力由掩护梁来地克服，所以减轻了掩护梁的受力。图22 掩护梁和后连杆构组成的曲柄滑块机构从以上分析得知，为使支架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构的曲线运动轨迹时，应尽量使支架的工作段要取曲线向前凸的一段，所以当已知掩护和后连杆的长度后，从这个观点出发，在设计时，只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，进行作图计算就可以了，其掩护梁和后连杆构成的曲柄滑块机构如图22所示。从图22可以看出，当掩护梁和后连杆已知，只要找到前连杆的长度和位置就可以了，其具体作法是顺时针转动后连杆，使支架最高位置时的点向下作近似直线运动，在掩护梁上定有一点在运动中有一段近似圆弧轨迹。只要找到这个圆弧轨迹的曲率半径和曲率中心，就可以找到前连杆的位置和长度了。从这个观点出发，只要按支架在工作段，支架由高到低，在掩护梁上前连杆上铰点所作的运动轨迹上，任找几点，把掩护梁上前连杆上铰点连线的垂直平分线所交的点为前连杆的下铰点，这样四连杆机构就可以确定了2.2.2 四连杆机构的几何作图法首先用解析法确定掩护梁和后连杆的长度，如图24所示。L掩护梁长度；后连杆长度；E点垂直线到后连杆下铰点之距；支架最高位置时的计算高度；支架最低位置时的计算高度；图23 掩护梁和后连杆计算从几何关系可以列出: (2-6) (2-7)将以上两式联立解得： (2-8)按四连杆机构的几何特征所要求的角度，选定：；。支架在最高位置时的值为：因此掩护梁的长度为：取：后连杆长度为：取：一般， 具体作图步骤如下： 图24 液压支架四连杆机构的几何图1、确定后连杆下铰点O点的位置，使它大体比底座略高，一般为200250，考虑太低安装销子困难，太高底座又笨重。2、过O点作水平线HH线与底座相平行。3、过O点作一条直线与水平线HH线相交其交角为。4、以O点为圆心，以为半径作圆，与该直线相交于A点，即为后连杆与掩护梁的上铰点。5、过A点作一条直线与水平线HH线相交其交角为。6、以A点为圆心，以L为半径作圆，与该直线相交于点，即为掩护梁、与顶梁的铰点。7、过点作一条直线与水平线HH平行的FF直线，则HH线与FF线的距离为h，即为液压支架最高位置的计算高度。8、以A点为圆心，以0.25倍的L为半径作圆，即为前连杆的上铰点。9、过点作FF线的垂线。假设在液压支架升降过程中，点近似在此直线上滑动。10、在垂线上作液压支架在最低位置时，顶梁与掩护梁的铰点为。11、取中点为点，为液压支架在降到中间位置时，掩护梁与顶梁的铰点。12、以O点为圆心，以为半径作圆弧。13、以点为圆心，以掩护梁长L为半径作圆，与圆弧相交于点，此点为液压支架在降到中间位置时，掩护梁与后连杆的铰点。14、以点为圆心，以掩护梁长L为半径作圆，与圆弧相交于点，此点为液压支架在最高位置时，掩护梁与后连杆的铰点。15、。并以点为圆心，以0.25倍的L为半径作圆，与相交于点。以点为圆心，以0.25倍的L为半径作圆，与相交于点。即B、三个点为液压支架在三个位置时的前连杆的上铰点。16、连接O、O，为液压支架降到中间位置和最低位置时，后连杆的位置。17、分别作B和的垂直平分线交于C点，即为前连杆的下铰点，BC为前连杆的长度。18、过点C向HH线作垂线，交于D点。则AO、AB、BC、CD为液压支架的四连杆机构。按以上步骤作图，结果如图25所示。、图25 液压支架四连杆机构的作图结果 2.3液压支架配套设备和顶梁参数的确定2.3.1采煤机和运输机型号的确定根据配套尺寸关系，在设计中选用采煤机和运输机型号为： 采煤机：MLS3PH-170型 运输机：SGWD-180PB型1）配套尺寸.配套图的确定配套尺寸的确定，由图2-5可知配套尺寸： E=650377730352=2109（mm）定2.3.2顶梁的确顶梁是与顶板直接接触的构件，除满足一定的刚度和强度要求以外，还要保证支护顶板的需要。1)顶梁的作用及用途顶梁作用是支护顶板一定面积的直接承载部件，并为立柱、掩护梁、护顶装置等提供必要的连接点。用途：a.用于支撑维护控顶区的顶板。b.承受顶板的压力。c.将顶板载荷通过立柱、掩护梁、前后连杆经底座传到底板。2)顶梁的结构型式的确定 支撑掩护式支架的顶梁较长 ，为了改善顶梁的接顶状况，增大梁端支撑力，这类支架采用分段组合式顶梁，它有以下几种组合型式：a)铰接前梁的刚性顶梁 铰接前梁的刚性顶梁，如图26 a所示，该结构顶梁分前后梁并铰接，在铰接前梁设有前梁千斤顶，支撑靠近煤壁处的顶板，同时还可以调整前梁的上下摆角，以适应顶板不平的变化。b)伸缩前探梁的刚性顶梁伸缩前探梁的刚性顶梁，如图26 b所示，该结构前梁有伸缩千斤顶使它伸缩，因此及时伸出支护刚暴露的顶板，从而可使顶梁长度减小，也可使用前梁千斤顶和伸缩千斤顶，使前梁即可伸缩又可以上下摆动。 a b图26 支撑掩护式顶梁的结构形式1前梁 2后梁 3前梁千斤顶 4前梁伸缩千斤顶 以上二种顶梁型式比较，本设计选用铰接前梁的刚性顶梁的结构型式。2.3.3对顶梁长度的影响1)支架工作方式对支架顶梁长度的影响支架工作方式对支架顶梁长度的影响很大，从液压支架的工作原理可以看出，先移架后推溜方式（又称及时支护方式）要求顶梁有较大长度；先推溜后移架方式（又称滞后支护方式）要求顶梁长度较短。这是因为采用先移架后推溜的工作方式，支架要超前输送机一个步距，以便采煤机过后，支架能及时前移，支控新暴露的顶板，做到及时支护。因此，先移架后推溜时顶梁长度要比先推溜后移架时的顶梁长度要长一个步距，一般为600mm。2)配套尺寸对顶梁长度的影响设备配套尺寸与支架顶梁长度有直接关系。为了防止当采煤机向支架内倾斜时，采煤机滚筒不截割顶梁，同时考虑到采煤机截割时，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在设计时，要求顶梁前端距煤壁最小距离为300mm，这个距离叫空顶距。另外在输送机铲煤板前也留有一定距离。一般为135150mm左右，也是为了防止采煤机截割煤壁不齐，给推移输送机留有一定的距离。除此而外，所有配套设备包括采煤机和输送机，均要在顶梁掩护之下工作，在此来计算顶梁长度。2.3.4顶梁主要尺寸的确定1)顶梁长度Lg（1）顶梁长度：各几何关系列于下图27中b值由下式计算，顶梁长度=配套尺寸+底座长度+Acos（Q）-Gcos（P）+300+e+掩护梁与顶梁铰点至顶梁后端点之距（mm） (2.9)计算可以得到Lg=3915 mm式中： 底座前柱窝中心的到底座前端的距离，由机构而定，取500； 铲煤板到煤壁间距离，一般为50100，这里取100； 输送机宽，包括连接千斤顶装置，取1330； 采煤机滚筒截深，查得630； 顶梁前端到煤壁的距离，一般为250350，取300。从而得：b = 2015 顶梁全长：式中:n取1200u取700图27定量计算示意图（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1.21.5 m。这里取宽度为：1.3（3）顶梁覆盖率顶板覆盖率按下式计算： =100% (2-10)式中：顶梁总面积 支架控顶距 m支架间距 m稳定顶板覆盖率值为6070%，对破碎顶板，覆盖率指应达到8595%。2.4液压支架的总体布置2.4.1掩护梁的作用和用途掩护梁是支架的掩护构件，它有承受冒落矸石的载荷和顶板通过顶梁传递的水平载荷引起的弯矩，掩护梁的用途，掩护梁承受顶梁部分载荷和掩护梁背部载荷并通过前后连杆传递给底座。掩护梁承受对支架的水平作用力及偏载扭矩。掩护梁和顶梁（包括活动侧护板）一起，构成了支架完善的支撑和掩护体，完善了支架的掩护和挡矸性能。2.4.2掩护梁的结构型式掩护梁的结构为钢板焊接的箱式结构，在掩护梁上端与顶梁铰接，下部焊有与前、后连杆铰接的耳座。有的支架在掩护梁上焊有立柱柱窝。活动侧护板装在掩护梁的两侧。从侧面看掩护梁，其形状有直线型、折线型。如图2-9所示。图2-8 掩护梁结构型式1顶梁；2掩护梁；3立柱；4前连杆；5后连杆；6底座；7限位千斤顶梁的结构型式折线型相对直线型支架端面大，结构强度高，但工艺性差。所以很少采用，从掩护梁的宽度方向来分，可分为整体式和对分式两种。对分式结构尺寸小，易于加工、运输和安装，但结构强度差。所以本次设计采用的是整体式、直线型。2.4.3 顶梁顶梁是与顶板直接接触的构件，除满足一定的刚度和强度要求外，还要保证支护顶板的需要，如：有足够的顶板覆盖率；同时要求适应顶板的不平衡性，避免因局部应力而引起损坏。图29 顶梁的结构型式1护帮；2后梁；3尾梁；4护帮千斤顶；5前梁伸缩千斤顶本支架采用刚性顶梁带铰接式护帮，如上图29e所示，顶梁由前、后梁铰接。在铰接护帮安装有护帮千斤顶4，用来支撑靠近煤壁处的顶板，同时还可以使护帮上、下摆角，适应顶板起伏变化和增加顶梁前端的支撑能力。各类顶梁都为箱式结构，一般有钢板焊接而成。为加强结构的刚度，在上下盖板之间焊有加强筋板，构成封闭式棋盘形。顶梁前端呈滑撬式或圆弧形，以减少移架阻力。支撑式支架后端焊有挂帘板，作为挂挡矸帘之用。在顶梁下焊有铸钢柱窝，柱窝两侧有孔，用钢丝绳或销轴把立柱和顶梁连接起来。顶梁端面形状和顶梁如图：210、211所示图210 顶梁断面 图211 顶梁外形2.4.4 底座底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。因此，底座除了满足一定的刚度和强度外，还要求对底板起伏不平的适应性要强，对底板接触比压小，要有足够的空间能安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置，要便于人员行走；能起一定的挡矸排矸作用；要有一定的重量，以保证支架的稳定性。支撑掩护式支架底座结构选用底分式刚性底座，如图212。底座前端制成滑撬形，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。底座与立柱之间连接处用铸钢球面柱窝接触，以避免因立柱偏斜受偏载，并用限位板和销轴限位，防止立柱脱出柱窝。在整体式底座后部中间去掉一块钢板，减少底座后部与底板的接触面积，增加底座后部的比压，同时有利于排矸。图212 底分式底座2.4.5 立柱立柱是支架的承压构件，它长期处于高压受力状态，它除应具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须有足够的抗压、抗弯强度，良好的密封性能，结构要简单，并能适应支架的工作要求。立柱的结构由缸体、活塞、缸口和活塞杆等组成。如213图示图213 立柱结构缸体是立柱的承压部件。一般用27SiMn无缝钢管制成。缸体内表面是活塞的密封表面，所以要求很高的加工精度。活塞是立柱的关键元件，对它的主要要求是保证密封性能良好，运动表面能承受外力的冲击。活塞可以套在活柱上，或直接焊接在活柱上。用钢制作活塞时，可在活塞上安装导向环与缸体内径配合。导向环多用塑料制品，也有用铜合金制成。在不承受横向力或横向力很小的情况下，可以用保护密封圈的尼龙挡圈兼做导向环。活塞靠密封圈密封，密封圈有O型、Y型、U型、V型、鼓型、蕾型等。鼓型密封圈是两个夹布U型橡胶圈压制而成的整体实心密封圈，它和两个L型防挤圈一起使用，适用于工作压力19.658.8MPa，在压力小于24.5MPa时，可以不加挡圈。它可用于各种活塞上的双向密封。蕾型密封圈是一个U型夹布橡胶圈和唇内夹橡胶压制而成的单向实心密封圈。它适用于装入各种液压活塞头和导向套上，为单向密封。工作压力小于58.8MPa时，可以不加挡圈。以上两种密封圈的使用，简化了活塞结构，装配方便，但密封圈本身加工较复杂。活塞的轴向固定方式由三种：用螺帽加防松螺钉固定；用压盘和螺钉固定；用半圆环加弹性挡圈固定。活柱和活塞杆是立柱传递机械力的重要零件，它要能承受压力和弯曲等载荷作用，必须耐磨和耐腐蚀，可用27SiMn或45号钢制成。为防止在矿井条件下表面生锈和腐蚀，表面要镀铬，并要注意保护，防止外部硬伤。缸口用钢丝挡圈固定，是在导向套外侧装有钢丝挡圈，内侧装有密封圈和防尘圈。这种结构简单，装卸方便，但要求活塞杆外径与缸体内径之间有比较大的空间，这种固定方式使用较多。固定钢丝和钢丝挡圈的连接方式，不能耐高压。当密封液体压力较高时，可采用半圆环结构连接方式。2.4.6 推移装置液压支架推移装置是保证支架正常推溜和拉架，实现工作面正常循环作业的重要装置。在设计支架时，应根据支架结构和配套要求合理选择推移装置的形式，并充分保证支架推移装置对工作面条件和配套的适应性。推移装置的型式如表21所示表21 推移装置千斤顶的型式Tab.2-1 type of relay bar型 式特 点适用条件普通式普通活塞式双作用千斤顶可为外供液式，也可为内供液式1、目前已很少直接用作推移装置，而多与反拉框架一起使用，应用较广2、外供液式结构简单，应用广泛差动式千斤顶结构仍为普通型式，利用交替阀的油路系统，使其减小托输送机力用于直接拉架的方式，目前应用较少浮动活塞式千斤顶活塞可在活塞杆上滑动，使环腔供液时拉力与普通千斤顶相同；但在活塞腔供液时，使压力的作用面积仅为活塞杆断面积，从而减小了推输送力1、 广泛用于直接拉架方式，与短推杆等导向件一起使用2、 动作时间有一定滞后，但一般不影响使用推移装置一般由推移千斤顶、推杆或框架等导向传力杆件以及连接头等部件组成，其功能、连接型式见表22。表22 推移装置的功能与主要连接型式功 能1、 将输送机推向煤壁，保证作业循环2、 将液压支架拉向煤壁方向，及时支护顶板3、 框架或推杆与底座导向通道共同作为支架、输送机移动时的导向，起一定的防滑作用连接型式1、 直接连接一端固定在支架底座（一般位于支架纵轴线上），另一端固定在输送机或输送机底托架上。此时移架和推输送机都用一个推移千斤顶2、 移步横梁间接连接在推移装置与输送机之间加一个移步横梁、千斤顶仅与移步横梁连接。这种方式减少了支架与输送机之间的约束和影响、比较机动，但结构复杂3、 相邻支架或支架节连接这种方式一般用于节式或各种类型的组合迈步支架。移架千斤顶位于主副架之间，多数分别与两者的底座相连，称为下移架机构。少数为顶梁之间相连，称为上移架机构。移架与推溜各用不同的千斤顶。推输送机千斤顶两端分别同支架与输送机相连，但数量可以减少，如56m布置一个推移杆的常用形式有正拉式短推移杆和倒拉式长推移杆两种。此液压支架所采用的推移装置为：倒拉式长推移杆。如图214所示，结构简单可靠，重量轻，被广泛采用。支架推输送机的力应不大于输送机的设计推力，拉架力一般应为支架重量的2.53倍。支架移架速度应与采煤机截割牵引速度相适应。图214 短推移杆2.4.7 护帮千斤顶护帮千斤顶的缸体用圆柱销固定在护帮下端的耳座上，活塞杆与主梁与主梁相连接。护帮千斤顶的活塞腔液路上，装有液控单向阀和安全阀，以保证护帮的初撑力和工作阻力。图215 护帮千斤顶2.5 液压支架性能参数的确定2.5.1 截割高度一般应首先确定支架适用煤层的平均截高，然后确定支架高度。这里我们的液压支架高度以确定，多以通过下列公式来计算截割高度。支架最大结构高度 m (2-11)支架最小结构高度 m (2-12)式中：、煤层最大、最小截高，考虑伪顶冒落的最大厚度，对于大采高支架取200400，对于中厚煤层支架取200300，对于薄煤层支架取100200；考虑周期来压时的下沉量、移架时支架的下降量和顶梁上、底板下的浮矸之和，对于大采高支架取500900，对于中厚煤层支架取300400，对于薄煤层支架取150250。得： m m2.5.2 支护强度和工作阻力支护有效工作阻力与支护面积之比定义为支护强度。顶板所需的支护强度取决于顶板的等级和煤层厚度。我国已制订了不同顶板等级的支护强度标准，支护强度除可按规定选用外，还可按经验公式结算。 MPa (2-13)式中：K作用于支架上的顶板岩石厚度系数，一般取58，取7；M截割高度，取3.7m；岩石密度，一般取kg/。 支架支撑顶板的有效工作阻力为 KN (2-14)式中：F支架的支护面积，。 F=(L+C)(B+K) (2-15)式中：L支架顶梁长度，m；C梁端距，m；B支架顶梁宽度，m；K支架中心距，m。F=(L+C)(B+K)=(3.915+0.3)(1.4+1.5)=12.22.5.3 支架宽度支架的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，支架顶梁上装有活动侧护板，侧护板的行程一般为170200，取200.当支架中心距为1.5m时支架的最小宽度，一般为14001430，取1400；支架的最大宽度，一般为15701600，取1600。2.5.4液压支架的初撑力初撑力的大小对支架的支护性能和成本都有很大影响。较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性。但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求提高。一般取初撑力为（0.60.8）倍的工作阻力。取初撑力为 ：KN2.5.5液压支架的移架力和推溜力移架力与支架结构、质量、煤层厚度、顶板性质等有关。一般厚煤层支架的为移架力300400 ，取移架力为 300 ；推溜力一般为100150 KN，取推溜力为100 KN 。2.5.6 确定立柱和千斤顶2.5.6.1立柱的尺寸立柱采用双伸缩液压缸立柱的缸体内径： (2-16)式中：F支架承受的理论总载荷力，F7900KN；n每架支架立柱数，n=4；Pa安全阀调整压力，Pa=40 ；立柱最大倾角，（支架降到最低位置时角最大），=。 参考表23取一级缸/柱径：280/260； 二级缸/柱径：220/205 ； 公称承载力：2600 表23双伸缩立柱缸、柱径匹配关系Tab.2-3 matching relation double-telescopic cylinder of hydraulic post、diameter of post序号一级缸/柱径()二级缸/柱径()公称承载力（KN）1280/260220/205 26001250/240200/185 22002230/220180/160 18003200/190160/130 14004180/170140/120 11005160/150120/105 800缸筒内压力为： (2-17)式中：F支架承受的理论总载荷力，F7900KN；n每架支架立柱数，n=4；D一级缸内径，D252。 MPa缸筒材料采用27SiMn无缝钢管屈服极限：；安全系数：取；允用应力： 缸筒内壁厚度： 考虑到在液压缸中处需要安装导向套，选取缸筒内壁厚度为2.5.6.2立柱的初撑力立柱的初撑力： KN (2-18)式中：一级缸内径，；泵站压力，。 KN2.5.7立柱的工作阻力立柱的工作阻力KN (2-19)式中：一级缸内径，；安全阀额定工作压力， 。 KN 在0.350.9之间满足要求。2.5.8移架千斤顶的尺寸移架千斤顶采用单伸缩液压缸移架千斤顶的缸体内径：mm式中：F移架力，F250KN；泵站压力， MPa；=94.5 mm参考表24表24 千斤顶缸、杆径匹配关系Tab.2-4 matching relation of jcylinder block ofack、diameter of piston rod序号缸径()柱径()推力（KN）拉力（KN）114085 485 306212575 386 265310060 247 15848045 158 10856345 98 48取缸径：100；柱径：60 ； 推力：247KN； 拉力：158KN。缸筒内压力为： (2-20)式中：F移架力，F250KN；D缸筒内径，D100。 =31.8MPa缸筒材料采用27SiMn无缝钢管屈服极限：；安全系数：取；允用应力： =417缸筒内壁厚度： 考虑到在液压缸中处需要安装导向套，选取缸筒内壁厚度为 2.5.7.1移架千斤顶的行程移架千斤顶的行程与推移步距的关，推移步距为600，所以移架千斤顶的行程一般为700750。取行程为750。3 液压支架的受力分析及校核3.1 液压支架的工作阻力假设掩护梁上没有负载，其摩擦系数为。液压支架在最高位置时，每根立柱的工作阻力为： 取顶梁和掩护梁为隔离体，忽略顶梁与掩护梁的铰点到顶梁之间的距离，并作出瞬时中心O，求得在第四象限中，如图31所示。图31 顶梁和掩护梁的隔离体液压支架的工作阻力为： (3-1)式中：摩擦系数，；、两根立柱的工用阻力，； KN直线OE与不平线的交角，；前立柱与竖直线的交角，；后立柱与竖直线的交角，。KN的作用位置为：式中：前立柱上柱窝到顶梁与掩护梁的铰点的距离，；后立柱上柱窝到顶梁与掩护梁的铰点的距离，； 3.2 压支架前连杆的受力前连杆的受力为： KN （3-2）式中：前连杆与水平线的交角，；后连杆与水平线的交角，。 KN结果中的“”号，表示前连杆的受力方向与图中的方向相反，即前连杆受拉力作用。3.3支架后连杆的受力后连杆的受力为： KN （3-3）式中：前连杆与水平线的交角，；后连杆与水平线的交角，。 KN结果中的“”号，表示前连杆的受力方向与图中的方向相反，即前连杆受压力作用。3.4顶梁强度计算3.4.1顶梁受力情况顶梁承受一集中载荷，其受力图如图32所示。因上面已求出为6400，距离铰结点832.6。最大弯矩为： K 图32 顶梁受力图顶梁做成等断面箱式机构，再最大弯矩处的断面如图33所示。、图33 最大弯矩处的断面图3.4.2 顶梁强度计算a形心位置各板件的计算数据列于表31中。表31 计算数据件 号12345数 量1142131200252001250011500660051053525028.58.5机构件的形心位置为： b惯性矩c弯曲应力d. 安全系数3.5掩护梁强度计算3.5.1 掩护梁受力情况由前面已经求出掩护梁上前后连杆的销轴处受力为-5731和-5954，其受力图表示于图34。最大弯矩处发生在前连杆处，其值为：图34 顶梁受力图最大弯矩处的断面表示于图35中图35 前连杆处断面3.5.2掩护梁强度计算a形心位置各板件的计算数据列于表32中。机构件的形心位置为：表32 计算数据件 号1234数 量4411790039501050047100207.5207.537315b惯性矩c弯曲应力 d安全系数3.6底座强度计算顶板对支架的巨大载荷经由整台支架传到底板，在支架底座与底板接触处将具有一定的比压。由于底板岩性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗压强度。则在设计支架时，应验算底板的比压。底板与底座的接触面积： （3-4）式中 底座的长度；底座的宽度底座对底板的平均比压： （3-5）代入数据求得平均比压：3.6.1 底座受力情况假设底座两端支撑，各点的力都已经求出，其受力图表示于图46。现在求支点A的反力。，即：图36底座受力图式中 由式可以求出支反力 图37 后柱窝处断面 各点的弯矩：在C处弯矩虽然大，但是侧板较高。所以校核后柱窝处的断面强度，其断面（柱窝简化）表示于图37。3.6.2 强度计算a形心位置各板件的计算数据列于表33中。表33 计算数据件 号12345数 量42412372009400160009250120007108501130567.510机构件的形心位置为：b惯性矩c弯曲应力d安全系数3.6.3 底座接触比压计算顶板对支架的巨大载荷经由整台支架传到底板，在支架底座与底板接触处将具有一定的比压。由于底板岩性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗压强度，则在设计支架时，应验算底板的比压。验算底板比压时，首先计算底板与底座的接触面积。本支架使用带有过桥的整体刚性底座。该底座的特点有：底座分左右对称的两部分，上部用过桥或箱形结构固定连接，以提高整体刚性和抗扭能力。整体刚性底座的整体刚度和强度好，底座接底面积大，有利于减小对底版的比压，但推移机构处易积存浮煤碎矸，清理较困难，用于软底板条件下工作面支架。表3-4 几种较软岩石底板允许比压底板岩性Rc()P ()V5粘质可塑页岩10.50.50.30.30.15可塑页岩 灰质页岩21.52.01.00.50.50.3沙质 灰质 泥浆页岩43.02.02.01.01.00.3注：Rc底板抗压入强度 ()V矿井小时涌水量，()。涌水量大，岩石变软，降低了允许比压P允许比压 () 几种软岩底板的允许比压如表3-1所示，使用该液压支架的底板为3.7的砂质页岩，涌水量V2.5。因此：取：计算底板比压时，首先计算底板与底座的接触面积。底板与支架底座的接触面结构如图3-8所示。则其与底板的接触面积为：然后计算底座对底板的平均比压如下： 安全系数： 图38 底座面积3.7立柱强度计算3.7.1 立柱参数采用乳化液泵的压力为33.8。选取初撑力与阻力比值0.69。已知立柱内径为211.8，材料为2SiMn无缝钢管，。阻力为1287.3，初撑力为1868.7KN。安全系数选取1.5，许用应力为。缸壁厚度 。3.7.2 计算重叠长度最小导向长度用式435来计算，即：式中： 液压行程，根据立柱实际长度的需求，液压行程定为2500mm。考虑了活塞厚度和导向套厚度，取重叠长度为365mm。图39 立柱计算尺寸图表3-5 计算数据为了使立柱结构简单一些，立柱采用双伸缩的结构。立柱结构尺寸表示于图38。计算数据列于表35。3.7.4上活柱的强度核算最大弯矩所在位置为： 由上式可知，最大弯矩发生在处。最大弯矩为：上活柱内的应力为由于轴向力形成的压应力和弯曲形成的弯曲应力，即： 上活柱材料选用27SiMn无缝钢管，。安全系数 3.7.5下活柱的强度核算最大弯矩所在位置为： 由上式可知，下活柱的最大弯矩发生在处，即上活柱于下活柱发生初折曲的地方。活柱的最大弯矩为：活柱内的应力为由于轴向力形成的压应力和弯曲形成的弯曲应力，即：下活柱材料选用27SiMn无缝钢管，。安全系数3.7.6缸体强度核算最大弯矩所在位置为：由上式可知，缸体的最大弯矩发生在处，即缸体与活柱发生初折曲的地方。缸体的最大弯矩为：缸体内壁有三个应力，即：按第四强度理论进行验算 缸体材料选用27SiMn无缝钢管，。安全系数 3.7.7立柱的稳定裕量验算 为了简化计算，把上下活柱作为一部分，这样就相当于单伸缩立柱，因此。 又。临界载荷为稳定裕量为 3.8 销轴的设计为了满足通用性要求，顶梁与掩护梁、掩护梁与前后连杆和前后连杆与底座的连接销轴，都采用相同的轴径。后连杆的受力最大，因而用该力来计算销轴的最小轴径。，后连杆销轴每个横截面上的受力为Qp/4=1488.5 ，材料为40Cr。屈服极限：安全系数：许用应力： 许用剪应力： 取：销轴的校核，其受力情况如图39所示。惯性矩：弯曲应力：安全系数： 挤压许用应力： 图310销轴受力图挤压应力：该销轴通过安全校核。4 液压支架的液压系统液压支架不仅需要有良好的结构以适应所工作的煤层地质条件，而且还要配备完善而可靠的液压系统及液压元件来实现支架的优良工作性能。液压支架的液压系统属于泵缸开式系统。动力源是乳化液泵，执行元件是各种液压缸。系统回液流入乳化液箱，然后由泵吸入并增压，经各种控制元件供给各个液压缸，。乳化液泵站通常安装在工作面下顺槽，可随工作面一起向前推进。泵站通过沿工作面全长敷设的主供液管和主回液管，向各个支架供给高压乳化液，接收低压回液。工作面中每个支架的液压控制回路多数完全相同，通过截止阀连接与主管路，相对独立。其中任一支架发生故障进行检修时，可关闭该架与主管路连接的截止阀，不会影响其他支架工作。液压支架的液压系统具有下列特点：1工作压力高，泵站工作压强一般为19.6 34.3MPa。立柱承载时，被封闭的下腔液压更高，一般为39.2 58.9 MPa。因此要求液压元件包括有足够的耐高压强度。2工作介质是水包油乳化液，水占95%左右。这种乳化液粘度低，润滑性能和防锈性能都不如矿物液压油。因而支架液压元件一般不采用间隙密封方式，对液压元件的材料、加工精度和防锈处理也有较高的要求。3泵站集中供液，工作介质输送路程长，损失较大，要求主管路由足够的过流断面。4工作环境恶劣：潮湿，粉尘多，空间有限，采场条件经常变化。检修不方便，要求液压元件可靠工作时间长。4.1立柱和千斤顶在液压支架中，用于承受顶板载荷，调节支护高度的液压缸称为立柱。液压支架的立柱是双伸缩作用式液压缸。除立柱外，支架中其余的液压缸称为千斤顶，依其功能分别叫做推移千斤顶、侧推千斤顶、护帮千斤顶和抬底千斤顶等等。通常支架中各类千斤顶是单伸缩双作用作用液压缸。立柱控制回路如图4-1：图4-1立柱控制回路护帮千斤顶控制回路如图4-2： 图4-2护帮千斤顶控制回路推移千斤顶控制回路如图4-3：图4-3推移千斤顶控制回路4.2支架液压阀液压支架的液压控制系统中所使用的控制元件有两大类：压力控制阀和方向控制阀。压力控制阀主要有安全阀，方向控制阀主要有液控单向阀、操纵阀和液控分配换向阀等。1、液控单向阀夜控单向阀在支架液压系统中主要用来闭锁液压缸中的液体，使之承载。它是大多数支架立柱必不可少的控制元件之一。对液控单向阀的要求：密封可靠，特别是锁紧立柱下腔液路的液控单向阀，需长时间保持绝对密封；动作灵敏，尤其要求关闭及时，保证刚刚锁紧的液压缸中的压强等于泵站供液压强；流动阻力小；工作寿命长，能保证工作面推进8001000米不需要更换；结构简单。支架常用的液控单向阀按其密封副形势可分为平面密封型、锥面密封型和球面密封型。2、安全阀安全阀是支架液压控制系统中必不可少的限定压强的元件。立柱安全阀可以防止支架的主要承载结构件过负荷，确保顶板岩层在不高于规定的工作阻力作用下沉降。对立柱安全阀的要求：关闭时必须完全封闭；能够稳定溢流的溢流量范围大，在顶板缓慢下沉时的微小流量(3040以下) 工况下，启闭压强差不大于整定压强的510%，以保证支架的恒阻性。在顶板急剧下沉的大流量(3050)工况下，被封闭的液体压强升高值不大于整定压强的25%。3、操纵阀在支架液压控制系统中用来使液压缸换向，实现支架各个动作的手动换向阀，习惯上称为操纵阀。按压力液通过操纵阀后的用途不同，可分为全流量操纵阀和先导液压操纵阀。支架液压原理图如图4-4所示：1、伸缩梁千斤顶2、护帮千斤顶3、前梁千斤顶4、后连杆调架千斤顶5、底座侧推千斤顶6、侧推千斤顶7、侧推千斤顶8、推移千斤顶9、后立柱10、前立柱 图4-4液压系统图速度受到人员在工作面行走速度限制。特别是在薄煤层工作中，操作人员花费在从一个支架行走到另一个支架的时间较长，体力消耗也很大。因此，手动控制液压支架使高效采煤机械的工作能力不能充分发挥出来。所以，研制和开发自动控制系统是液压支架
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号