掩护式液压支架设计与三维建模

1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业江苏科技大学江苏科技大学本科毕业设计 (论文 )学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班级学号 指导教师 二零 年 月精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业江苏科技大学本科毕业论文江苏科技大学本科毕业论文 掩护式液压支架设计与三维建模掩护式液压支架设计与三维建模 Screen type hydraulic support design and 3D modeling 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业完整的毕业设计过程完整的毕业设计过程ProEProE 三维建模，包括零件，装配图已经运动仿真。三维建模，包括零件，装

2、配图已经运动仿真。 （图中只截取部分）（图中只截取部分）精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业这里贴上掩护式液压支架 CAD 图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业该毕业设计成果经过严格而完整的毕业答辩过程，并取得优秀。如有需要可以联系如有需要可以联系 球球球球精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业江苏科技大学江苏科技大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本科毕业设计（论文）诚信承诺书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） （题目：掩护式液压支架设计与三维建模）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文

3、）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果品。 作者签名： 年 月 日 （学号）精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业（理工类）：（理工类）：江江 苏苏 科科 技技 大大 学学毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）任务书学学 院：院： 专专 业：业：机械设计制造及其自动化学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 职职 称：称： 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2020 年年 月月 日日 毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）题目：掩护式液压支架设计及三维建模掩护式液压支架设计及三维建模一、一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实

4、验等）1、了解液压支架的工作原理、功能及工作环境了解液压支架的升降、推移输送机、移架的工作原理 。2、根据工作环境和要求对液压支架进行受力分析从而设计液压支架的结构尺寸，包括架型的选择、底座形式和护帮形式的选择、立柱和千斤顶位置的确定等。3、对于液压支架各部分结构要经过严格的设计、计算，最后还要进行校核（比如顶梁和立柱），以满足可靠、使用周期长等要求。4、完成液压支架的三维建模和运动仿真。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业二、二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1. 毕业设计论文一份（不少于 1.5 万字） ；2. 外文译文一篇（不少于 5000 英文单词） ；3. 总装图纸

5、一张及零件图若干。三、三、完成日期及进度自 2013 年 3 月 25 日 起至 2013 年 6 月 14 日止进度安排：1. 3 月 25 日4 月 7 日：查阅资料、调研，完成开题报告；2. 4 月 8 日4 月 28 日：完成总体设计。3. 4 月 29 日5 月 20 日：完成零件设计及三维建模4. 5 月 21 日6 月 10 日：完成运动仿真，撰写毕业设计论文。5. 6 月 10 日6 月 14 日：答辩。四、同组设计者（若无则留空）： 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业五、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1、丁绍南.液压支架设计M.北京：阜新矿院，1985.4

6、2、刘付营.大采高液压支架虚拟设计与试验研究D.徐州：中国矿业大学，2008.73、王启广，黄嘉兴著.液压传动与采掘机械M.徐州:中国矿业大学出版社，2005.34、赵宏珠著.综采面矿压与液压支架设计M.徐州：中国矿业大学出版社，1988.55、张家鉴等著.液压支架M.北京：煤炭工业出版社，1992.36、成大仙等著.机械设计手册（液压传动）M.化学工业出版社，2004.17、王国法著.液压支架技术.煤炭科学与技术，1999.9 系(教研室)主任： （签章） 年 月 日 学院主管领导： （签章） 年 月 日注：1、如页面不够可加附页 2、以上一四项由指导教师填写精选优质文档-倾情为你奉上专心-

7、专注-专业采煤液压支架设计采煤液压支架设计摘要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，四连杆机构，侧护板，底座，立柱和千斤顶等。设计要遵循支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。在这次放顶煤液压支架的设计过程中，主要以底座、主顶梁、尾梁和立柱等结构件的机械部分设计为重点，用普通设计步骤设计总体结构尺寸，再用 Proe 初绘总体架

8、型检查配合尺寸，然后转化为并修改细节，最后对主要构件进行强度校核。 关键词：关键词：放顶煤液压支架，顶梁，四连杆机构精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Design of caving hydraulic supportAbstract The comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country, raises labor productivity substantially , real

9、izes 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 compre

10、hensive 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 and base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, mov

11、e rapid, safely reliable etc. principle. In this design process of caving hydraulic support, mainly in support of the base, the top beam, the beam and the column structure of the end of the mechanical part of the design focus, with the general design procedure to design the overall body size. The ov

12、erall structure of the initial drawing with Proe to check with the size, and then transformed into and modify the details of the part of the CAD, at last major component of the strength check.Keyword：caving hydraulic support，Crest beam，4 linkage mechanisms精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目录目录第第 1 1 章章 液压支架概论液压支

13、架概论 .- - 1 1 - -1.1 国外液压支架研究水平 .- 1 -1.3 液压支架的意义 .- 2 -1.4 液压支架的组成 .- 2 -1.5 液压支架的工作原理 .- 3 -1.6 液压支架的分类 .- 5 -第第 2 2 章章 液压支架整体结构设计液压支架整体结构设计 .- - 7 7 - -2.1 液压支架的主要尺寸的确定 .- 7 -2.1.1 支架的高度 .- 7 -2.1.3 支架的间距 .- 8 -2.1.4 支架的宽度 .- 8 -2.1.5 底座长度的设计 .- 9 -2.2 对液压支架的四连杆机构的设计 .- 9 -2.2.1 液压支架四连杆机构的作用 .- 9

14、-2.2.2 四连杆机构设计的要求 .- 10 -2.3 四连杆机构的设计 .- 11 -2.3.1 掩护梁和后连杆尺寸 .- 11 -2.3.2 四杆机构的几何作图法 .- 13 -2.4 顶梁结构设计 .- 14 -2.4.1 基本概念 .- 14 -2.4.2 液压支架之顶梁的类型 .- 14 -2.4.3 对顶梁长度的影响 .- 15 -2.4.4 顶梁断面形状 .- 16 -2.4.5 液压支架顶梁参数计算 .- 16 -2.5 掩护梁结构的设计 .- 18 -2.5.1 液压支架掩护梁的作用 .- 18 -精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.5.2 掩护梁的常见典型结构型

15、式 .- 18 -2.5.3 掩护梁的参数设计 .- 19 -2.6 底座结构设计 .- 19 -2.6.1 底座设计要求 .- 19 -2.6.2 底座的选型 .- 20 -2.7 立柱的设计 .- 21 -2.7.1 液压支架立柱的布置 .- 21 -2.7.2 立柱主要参数确定 .- 21 -2.8 千斤顶的选择 .- 23 -第第 3 3 章章 液压支架的受力分析与校核液压支架的受力分析与校核 .- - 2525 - -3.1 液压支架的支护性能与外载荷 .- 25 -3.2 取顶梁为分离体进行分析 .- 27 -3.3 顶梁的强度校核.- 29 -3.3.1 画出顶梁结构简图、受力图

16、、剪力图和弯矩图 .- 30 -3.3.2 按弯曲应力计算进行强度校核 .- 30 -3.3.3 校核 BB 截面的剪切强度 .- 32 -3.4 对掩护梁进行受力分析 .- 33 -3.5 液压支架的底座受力分析及校核计算 .- 34 -3.5.1 底座为分离体进行受力分析 .- 34 -3.5.2 画底座受力图 .- 36 -3.5.3 计算最大弯矩.- 36 -第第 4 4 章章 液压支架三维建模液压支架三维建模 .- - 3737 - -4.1 三维建模软件 .- 37 -4.2 建模方法 .- 37 -4.3 液压支架的三维模型 .- 37 -参考文献参考文献 .- - 3939 -

17、 -致谢致谢 .- - 4040 - -精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第第 1 1 章章 液压支架概论液压支架概论1.11.1 国外液压支架研究水平国外液压支架研究水平上个世纪八十年代以来，世界上各种各样的研制重型液压支架的机械开发商与生产商都积极的投身于新技术的开发上，都把目光聚集于研制新的、性能好的，更加可靠的液压支架上。在国外，液压支架越来越趋向于发展四柱支撑掩护式。这些液压支架有更大的中心距，有更大的工作阻力，而且这些液压支架的机构更加完善，更加人性化。目前，我国的经济的增长主要还是依靠工业的发展，制造业乃是今后相当场一段时间的经济增长的主要支柱。但是从总体上看来，我国的制

18、造业的技术水平还处在处级发展阶段。因此，不同地区，不同行业的制造业的发展水平不平衡，以及投资不当造成资源浪费的问题正在成为制约制造业信息化发展的全局性的短缺。如今科技的飞速发展，技术创新不断加速。网络技术迅速普及，市场竞争日益激烈，制造企业的竞争发生了根本变化。因此，制造业想要得到飞速发展，就必须通过技术创新，当然也不能背离我们的传统，要在一定的制造机床上（传统的） ，这样才能对我国的现有机械行业产生影响，甚至可以说其他行业也是这样，使我们的机械，而针对本课题的也就是液压支架行业，站在技术的最前沿。有一些，甚至说大部分国家生产的液压支架的寿命已经比原来场很多了，达到了十四年以上了，还有它的耐久

19、性循环次数已经高达五万此以上啦！在现代的煤炭产业中，采煤工作面的採高与工作面长度的正确合理布置的重要位置，而煤炭的采煤机械的各个工作面参数，有来自外界的各种因素的影响。1.21.2 我国液压支架技术发展现状及存在的问题我国液压支架技术发展现状及存在的问题在我国，液压支架的深入研究是从上世纪六七十年代开始的，其中研制工作是由一些科研单位和生产单位合作下，并且在引进先进国外技术的基础上，才是我国的液压支架水平，无论从设计还是到生产，都有了长足的进步。目前，我国的经济的增长主要还是依靠工业的发展，制造业乃是今后相当场一段时间的经济增长的主要支柱。但是从总体上看来，我国的制造业的技术水平还处在处级发展

20、阶段。因此，不同地区，不同行业的制造业的发展水平不平衡，以及投资不当造成资源浪费的问题正在成为制精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业约制造业信息化发展的全局性的短缺。如今科技的飞速发展，技术创新不断加速。网络技术迅速普及，市场竞争日益激烈，制造企业的竞争发生了根本变化。因此，制造业想要得到飞速发展，就必须通过技术创新，当然也不能背离我们的传统，要在一定的制造机床上（传统的），这样才能对我国的现有机械行业产生影响，甚至可以说其他行业也是这样，使我们的机械，而针对本课题的也就是液压支架行业，站在技术的最前沿。我国无论工业还是农业，均处于初级发展阶段，技术方面还不过成熟。因此，我国的液压支架水

21、平还不高，甚至可以说技术平平，厂引进国外的先进技术，来支持国内的相关的煤产业的发展。综上所述，液压支架在煤炭产业十个至关重要的环节，成功则对国内的发展起到积极的推动作用，发展不好则影响该产业甚至其他产业的发展，环环相扣。本课题就是研究液压支架中的其中一种：掩护式液压支架设计及仿真。1.31.3 液压支架的意义液压支架的意义鉴于目前我国无论工业还是农业，均处于初级发展阶段，技术方面还不过成熟。因此，我国的液压支架水平还不高，甚至可以说技术平平，厂引进国外的先进技术，来支持国内的相关的煤产业的发展。综上所述，液压支架在煤炭产业十个至关重要的环节，成功则对国内的发展起到积极的推动作用，发展不好则影响

22、该产业甚至其他产业的发展，环环相扣。本课题就是研究液压支架中的其中一种：掩护式液压支架设计及仿真。如果研究出适应社会和市场需求的产品，将大大推进我国的煤矿事业的发展。所以，液压支架的发展有着极为重要的意义。1.41.4 液压支架的组成液压支架的组成下图是典型的一种液压支架的结构，其包含各种装置，比如底座和掩护梁和前后连杆和各种千斤顶和顶梁等等。（一）控制阀和操纵阀等阀件和管件属于控制操纵原件。（二）作为传递能量的工作介质叫做工作液。其中乳化液就属于液压支架的一种工作液（三）顶梁、掩护梁和底座等属于承载结构件。（四）推移和挡矸和护帮和复位和防倒防滑和照明和其它装置等属于辅助装置，当然精选优质文档

23、-倾情为你奉上专心-专注-专业除了以上的三种原件。（五）支柱和各种千斤顶属于动力油缸。1.51.5 液压支架的工作原理液压支架的工作原理在工作过程中，液压支架必须要具有这些功能，可以用四个动词来概括：移动和上升和降低和推动。这四种动作是通过几个液压缸的高压油来实现的，具体的如图中所展示。高压液体底压液体升降推移123456如上图所示，展示的是液压支架的工作特性曲线在工作过程中，液压支架的支撑力大致可以按照时间的顺序划分为三段过程图 2-4 液压支架工作原理1 输送机；2 推移千斤顶；3 立柱；4 安全阀；5 液控单向阀；6 操纵阀精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业-初撑阶段； -增阻阶

24、段； -恒阻阶段；-初撑力；-工作阻力0t1t2t1P2P（1）初撑阶段：此阶段为初撑阶段，0t液压支架的初撑力为： (2-1) 32104nPDPbcKNpp1p2tt0t1t2 图 2-5 支架的工作特性曲线式中 -支架立柱的缸径，；Dm-泵站的工作压力，；bPMPa-支架立柱的数量。n（2）承载增阻阶段：此阶段为增阻阶段。1t（3）恒阻阶段：此阶段为恒阻阶段。此时支架对顶板的支撑力称为工作阻力。2t支撑式支架的工作组力为： (2-2)32104nPDPaKN其中： -支架安全阀的调定压力 ；aPMPa 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 (2

25、-3)310FPqMPa其中：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 -支架支护面积F2m1.61.6 液压支架的分类液压支架的分类在本课题中我采用采用中间液压支架。在采煤的工作面上有位置，当然除了有工作面端头的，这样的成为中间液压支架。按结构形式分，可分为：掩护式、支撑式、支撑掩护式。1 支撑式像有稳定的直接顶或者有明显的老顶或者有强烈的周期的这些情况，更加适合选择使用支撑式的支架。2 掩护式掩护式支架包含有底座和掩护梁和前后连杆和千斤顶和顶梁还有各种操作机构等等。像有不稳定的直接顶或者有不明显的老顶或者有不明显的周期的这些情况，更加适合选择使用掩护式的支架。3 支撑掩护式支撑掩护式支架

26、包含有底座和掩护梁和前后连杆和千斤顶和顶梁还有各种操作机构等等。支撑掩护式支架是在支撑式液压支架和掩护式液压支架发展成熟的基础上汲取两者的精华（包含两个的结构性能优点） ，从而发展起来的一种全新的液压支架，并为之取名为支撑式液压支架，为我国的采煤行业做出贡献。1.71.7 对液压支架的设计要求对液压支架的设计要求面对各种生产要求，本课题所设计的液压支架必须要满足下列的要求：1移架力还有推溜力必须要满足一定的要求，像本课题的煤层为中层煤炭，一般在 150KN250KN 这个范围内。2要有好的防矸性和排矸性。3要有足够的空间，像有充足的人行宽度，方便生产操作。并且还要有安全设施，从而保证工作人员的

27、生活正常进行，比如有充足的照明等等。4要有足够大的抗冲击载荷，还要有抗不均衡载荷等等。本课题做的主要工作：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业课题的名称：掩护式液压支架设计及仿真。参数如下：（1）最大采高 5700mm；（2）最小采高 3000mm；（3）煤层倾角 8；（4）煤层厚度中层煤炭 2.55m 左右（5）瓦斯含量少；（6）顶板味中层厚度。本次设计主要工作如下：四连杆机构的设计、主要结构件的结构设计、液压支架整体受力分析、各主要结构件的受力分析及强度校核。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第第 2 2 章章 液压支架整体结构设计液压支架整体结构设计2.12.1 液压支架的

28、主要尺寸的确定液压支架的主要尺寸的确定2.1.12.1.1 支架的高度支架的高度首先在液压支架当中，我们需要控制最大与最小高度必须通过液压支架的最大与最小採高还有液压支架的调整范围。这个调整的范围越大，该支架的使用越广，但是这个调整范围当然不能过大，不然会造成各种后果，这里就不一一作出具体的介绍，反正就是弊处多多。 (2-1)1 mmmmHhS (mm) (2-2)2其中：mH 液压支架最大高度；nH 液压支架最小高度；mh 煤层最大厚度（最大采高）；nh 煤层最小厚度（最小采高）；1200300mmS 考虑伪顶、煤皮冒落以后仍有可靠初撑力的支撑高度，一般取； 2100200mmS 顶板最大下

29、沉量，一般取；50mm移架时支架的最小可伸缩量，一般取；50mm浮矸、浮煤厚度，一般取。根据式 5-1 可得：5950mm根据式 5-2 可得： 2800mmnH2.1.22.1.2 支架的伸缩比支架的伸缩比液压支架的伸缩比系是指液压支架的最大高度与最小高度之比值。即：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 （2-5）mn5950=2.1252800HKH 由于液压支架会在各种各样的环境工作，所以液压支架的适应性，说白了也就是液压支架的寿命的影响，鉴于这样的考虑，本课题的设计，必须采用稍稍大点的伸缩比，从而达到各种各样的要求，比如性能要求还有使用要求等等。现在就可以列举一些常用的液压支架的

30、设计参数来作为本课题设计的参照。比如，伸缩比在一定的范围：1.52.5 的掩护式液压支架，正如本课题的设计参数，正符合这样的设计要求，有事不单单要考虑伸缩比，还要考虑到液压支架的重量啊，经济性条件等等，故本课题的设计可以采用双伸缩油缸或者带机械加长杆的设备来处理，增加液压支架的调整范围。2.1.32.1.3 支架的间距支架的间距液压支架的支架间距，简而言之其实也就是两根相邻的液压支架的几何中心的距离。可以用字母 b 来表示。在本课题中，首先的从我设计的选型上来解决，每种液压支架的形式各不一样，但是也有相同点，我取的液压支架间距为 b,比如液压支架的节溜槽就是差不多一样的，而我们设计这种液压支架

31、的间距也就是个根据这个节溜槽来设计的。目前，我国的溜槽几乎是约定俗成的，大家都使用一米来确定这个长度距离，当然，除了这种方式，还有迈步式，但基本上都是采用的支架间距为一米左右。故在本课题中，我设计也去b=1.0 m。2.1.42.1.4 支架的宽度支架的宽度 液压支架的宽度其实就是顶梁的最小和最大宽度。根据目前已经有的参数参考，液压支架要从各个反面来进行考虑，包括液压支架的侧护板，及其它的行程，这个行程一般的大家基本参考在 150200mm，还有一些其他的，这里就不一一的列举出来。这些参数必须要满足液压支架的一些条件，比如像液压支架的运输的方便与否，安装起来是否方便等等。故在本课题中，我们在设

32、计当中，选取具有一般性代表意义的数据，举个例子来说吧，在我的课题当中，顶梁的一个部件，也就是侧护板的千斤顶，他的行程一般情况下这精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业个值可取为 170mm，而支架的其他尺寸，比如顶梁的宽度，也是一个范围，规定一下1380mm1600mm。2.1.52.1.5 底座长度的设计底座长度的设计对于底座简而言之，我们可以这样来定义，其实就是液压支架的一个部件，而该部件必须要具有这样的功能，把顶板的压力通过一些装置传递到底板，这样做我们就可以使支架稳定，并固定起来。一般的情况下，在本课题中，通常在我们考虑设计底座的时候，我们要有足够的思想准备，要多多考虑，需要哪些方

33、面的依据参考，比如说，本课题中，设计该底座的时候，我们就需要从这些方面来考虑，已达到全面的考虑的效果，对于底板而言，这个解除比压一定要小，不能太大，不然设计就不够合理。除此之外，还要考虑，想要有足够的空间来安装其他的设备啊，比如说，像立柱和液压装置和其他的辅助设备等等，还要考虑到它的人性化，要给人留有足够的空间，正如现在一直强调要以人为本，所以设计就需要把人放在第一位来考虑等等。通常情况下，像本课题的掩护式液压支架设计及仿真，掩护式液压支架设计的时候，就需要把这个移架布局放入考虑中，想本课题采用四个立柱的情形，故底座经过初步的估算需要大小为 3500mm。2.22.2 对液压支架的四连杆机构的

34、对液压支架的四连杆机构的设计设计2.2.12.2.1 液压支架四连杆机构的作用液压支架四连杆机构的作用首先，我们都明白，在液压支架的一些常见机构当中，四杆机构是极为重要的一个部分，重要作用不言而喻，不论是支撑式液压支架、掩护式液压支架还是支撑掩护式液压支架中，四杆机构的作用大致是一样的，大致可归纳为两点，一点是让那比较大的作用力作用在顶板的从而通过四杆机构传递到底座上；这第二点就是能过适应各种各样的情况下的性能，从而达到管理顶板的效果，这是一个调节过程，其实就是通过四杆机构来实现顶板的运动，这个运动必须是一种平静而稳定的运动，而该运动可以描述为一种数学上的几何图形，称其为近似的双纽线，从而到液

35、压支架的顶板与煤层之间的不均匀的距离在任何时候、任何情况下，都能够智能的调节。综上所述，四杆机构必须符合诸多要求，才能实现。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.2.22.2.2 四连杆机构设计的要求四连杆机构设计的要求1. 在四杆机构中，其中顶梁端点或等于 70mm，运动轨迹必须保证在这样的范围最大宽度应小于以下才是最好的。30mm，其实这个数值为2.在四杆机构中，当液压支架的顶板和掩护梁的夹角 P 与后连杆和底板的夹角 Q，此时的。最高位置时，液压支架是分别处于最高位置和最低位置，7585；要求，为了防止媒石落在掩护5262P Q最低位置时，tan PW梁上，一般情况下，钢和矸石之

36、间的摩擦系数为=0.3，记过计算得出则=16.7。WP但是考虑到安全，液压支架在最低位置的时候，应该让25的范围内变化。而通P常取2530的范围内变化，这样的目的是角为了满足液压支架后部，液压QQ支架不会突然下降的要求。但是，在一些特殊情况下，有的时候液压支架需要较小的角度时，可以通过这个措施来实现提升后连杆下铰点。3.在四杆机构中，假设作为一个几何图形来看待，将掩护梁所在的直线与顶梁所在的直线延长并且有交点，暂且称为 O 点，而此时铰点和交点 O 的连线与水平线夹角e称之为。在本课题中，我设计时，必须让角处于的范围之中，因为液压tan0.35支架所受的作用力的大小受到该角的影响角。图 2.1

37、 四连杆机构几何特征图综上所述，在本课题当中，分析可知，我们必须通过减小 的大小，保证液压支架e能够承受合理的压力，除此之外还要保证液压支架的工作可靠性能。而此时四杆机构的某个点的物理运动轨迹即就是上述所说的数学几何形状之双纽线的一部分。因此从精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业各个角度来考虑，我们在本课题当中可以同几何作图法，配以一定的数学解析法完成该部分的设计，即就是四杆机构的完结，当然这些工作的完成必须要在掩护梁和后连杆的尺寸已知的情况下。2.32.3 四连杆机构的设计四连杆机构的设计在一般的四连杆机构的设计中，我们可以通过用几何作图法和解析法来解决。在本课题当中，本设计液压支架尺

38、寸可以采用几何作图法来完成，具体的如下图所示。图 2.3 液压支架尺寸关系2.3.12.3.1 掩护梁和后连杆尺寸掩护梁和后连杆尺寸 在本课题当中，我们可以用解析法来确定掩护梁和后连杆的长度，具体的如下图所示。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业24 图掩护梁和后连杆计算图我们可以说这样设：（mm）;G -掩护梁长度A-后连杆长度;其中：P1最高位置时，顶梁与掩护梁的夹角;P2最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角;Q1最高位置时，底板与后连杆的夹角;Q2最低位置时，底板与后连杆的夹角;在本课题中四杆机构设计中，我们选定，但是对于不同的液压支1160 ,80ooPQ架而言选值是不一样的。对于本课

39、题所选的掩护式支架而言,一般选取 A/G 范围来取：A/G=0.450.61,取 A/G=0.58。最高位置时： （2-6）111sinsinQAPGHH1=5950-900-450=4600mm计算出液压支架掩护梁长度： （2-7）1113200.637sin(/) sinHGmmpA Gq从而计算得出后连杆长度：A=G(A/G) =1856,369 mm经过取整得： G=3200mm A=1856mm 2.3.22.3.2 四杆机构的几何作图法四杆机构的几何作图法在常规的四杆机构中，该机构的各部分的基本尺寸需要通过用几何作图的方法来确定。即就是四连杆机构。下面具体的作图方法稍微有点烦，但是

40、在 CAD 当中其实是很简单的，接下来就简单介绍一下，稍稍说明一下，一下的数据需要根据个人的设计得出。为：1)确定后连杆下铰点 O 点的位置之后，使它比底座面略高 400mm2)作出 H-H 线，使之是一条水平线，并且使之通过点 O。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3)过 O 点作一条斜线，并使之延长线与 H-H 线有一定的夹角，记做为 Q1。4)就在刚刚上述的那条斜线上面，通过尺规作图法截得一条线段，并且保证这条线段的长度，记做为，A=1856mm。oa5)其实操作是不困难的，只是过程过于繁琐，我就不一一列举，我就汇报一下比较重要的步骤，在初步划出各个基本尺寸后，只需要慢慢调节液压

41、支架的高度，从而得出不同的的角度，可以跟精确的得出多组不同的四杆机构的尺寸，当然我们需要选取最和服要求的，最能适合本课题的参数数据。选出合适的数据后，我们需要对我们课题中的各个特性进行校核。图 2-5 液压支架四连杆机构的几何作图法最终数据如下：后连杆的长度 A=1856mm 掩护梁的长度 G=3200mm 前连杆的长度 C=2180mm 前后连杆下铰点在底座上投影距离 E=928mm 前后连杆下铰点垂直距离 D=599mm2.42.4 顶梁结构设计顶梁结构设计2.4.12.4.1 基本概念基本概念在液压支架当中，和顶板直接接触的非顶梁莫属，当然，顶梁需要满足各种要求，比如说，要满足必须的强度

42、还有刚度之外，是支护顶板得到保证。我们如此重视顶板，是因为顶板的作用是不可取代，不可代替的，它作为很多部件的连接点啊，像立柱和精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业顶板的连接点、掩护梁和顶板的连接点、护顶装置和顶板的连接点等等的作用，除此之外，还作为一些承载的部件。顶梁当然具有很大的作用，比如说就拿本课题来说，对于这个液压支架来说，顶梁具有这些作用，像来自煤层的压力肯定是要通过顶板来承受的，这个毋庸置疑；还有就是说，这些压力不能简单的就让顶板来承受，我们鼻血将这压力传递到下面的煤层上，这必然要通过中间的装置，这类装置像立柱、千斤顶和那坚硬的掩护梁等等来实现；其实，还有就是我们要维护顶梁在液

43、压支架的稳定性，所以要保持这片区域的支撑。2.4.22.4.2 液压支架之顶梁的类型液压支架之顶梁的类型顾名思义，液压支架的顶梁就是支架的最顶上面的那块板，有着重要的作用。所以，一般的，本课题的液压支架常设计，我们就需要选出他的机构形状，而顶梁的常见的形式其实也基本上有三种，比如说，整体顶梁这基本上是使用最多的一种、铰接顶梁这种更加方便，还有就是楔形结构顶梁。整体式顶梁：在整体顶梁的前端，大约在 8001000 毫米的范围内的距离，这个角度大约上扬13 度的偏角，这是为了防止顶梁有一些不必要的变形，从而保证定量的接顶效果，这就是整体顶梁的基本特点。铰接式顶梁： 我们设计要致力于实际，像在设计的

44、时候，我可以设身处地的想一下，当我们操作的时候，我需要有足够的空间，比如说我们在能够移动液压支架的的时候，像这样的合适空降距离大约有 100500 毫米，这样还能使那些碎的煤石顺利的掉落到下面的煤层上。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业楔形顶梁我们通过图中就可以一目了然，像楔形这样的结构梁，我们可以发现它具有这样的特点，比如说，它利用了一种物理原理，就是摩擦自锁，这样就能很巧妙的，是各个件之间像话摩擦，相互限制，从而达到稳定状态。这一特点和整体梁的特点有些相似，有着更大的支护力。使整个顶梁前端的强度和刚度达标。在本课题当中，根据现有的液压支架顶梁各自的特点和优缺点，选取更合适的顶梁。故

45、在本设计中，我采用整体顶梁的形式。2.4.32.4.3 对顶梁长度的影响对顶梁长度的影响在我国内，甚至在全世界里，所有的采煤机械中，通常影响设备配套尺寸的因素当中，液压支架的顶梁长度的影响处于重要位置。在本课题当中，我们设计该部分的时候，需要考虑多方面，比如说液压支架的内倾斜的时候，液压支架的滚筒不能够把顶梁搞断，这就是强度达不到要求，这样的因素还有很多。所以在设计时，我们要考虑一个名为空顶距的距离，其实也就是顶梁前端到煤壁的最小距离（梁端距） ，可取为T=300mm。还有，就是通常取为 E=100150mm 左右在输送机铲煤板前的距离。这样的目的也就是，为了阻止采煤机的那些不整齐的切割煤壁，

46、通过这一措施，我们可以达到这样的效果，在推移输送机旁边，必须要留有合适的距离。除此而外，在计算顶梁的时候，我们还应该考虑，是所有的设备必须要在顶梁包围下工作，比如说像这些设备采煤机、输送机。配套尺寸的计算公式：R=B+E+W+X+d/2其中：B-为截深 mm；W-为工作面输送机总宽度 mm；X-为支架前柱与电缆槽之间的距离，mm；其中，通常情况下配套尺寸与采煤机截深、输送机宽度等有关。配套尺寸=1400+320+1194+452=3366mm 2.4.42.4.4 顶梁断面形状顶梁断面形状在本课题当中，我设计的液压支架，对于掩护式支架而言，如下图所示，我采用了一种加强顶梁强度和刚度的结构，在顶

47、梁的上面添加一块钢板，并焊接在上面，这精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业样的结构也不影响顶梁的侧护板的伸缩的自由性，这样的设计可谓之既有功能作用，又有美观作用。具体如下。2.4.52.4.5 液压支架顶梁参数计算液压支架顶梁参数计算1.顶梁长度（记作为 L）的计算我们常常可以这样来计算液压支架中顶梁的长度，顶梁长度 LL =（配套尺寸 R cosQ1）300e) (2-9)A底座长度(GcosP1式中：配套尺寸为 3366mm;底座长度为 3500 mm;P1=60;Q1=80;代入公式（2-9）中得 顶梁长度 L=3366+3500+1856cos60 3200cos60 +300+

48、30 =5258.35258mm2.顶梁宽度：顶梁宽度根据支架间距和架型来定，架间间隙为 0.2m 左右。其中宽面顶一般为1.41.59m,节式支架一般为 0.40.6m,此处取 1500mm。3.支架顶梁的面积（记作为 S）：计算公式为：S = LB mm2 其中： L-顶梁的长度，单位为 mm；B-顶梁的宽度，单位为 mm；将数据代入公式得出计算公式为：S = 52581500 = 7.887 m24.支架支护面积（记作为 Sc）： 计算公式为：Sc = B*(LM) (2-11)上面其中：Sc-支护的面积 单位为 m2 ； M-顶梁前端点单位为 m,一般情况下可以取值为 M=300mm；

49、到煤壁的距离B-支架间距（支架中心距） ，一般为 1500mm；精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业代入公式(2-12)得：Sc = 1500(5258300)=8.337 m25.顶板覆盖率 =A/Fc100%其中公式中： -顶板的覆盖率；S-顶梁的面积 单位为 m2Sc-支护的面积 单位为 m2将数据代入公式中计算得出:=7.887/8.337100%=94.6%6.液压支架的理论支护阻力（记作为 F1）计算公式为：F1=Scq x（212）其中上面公式中: F1-支架的理论支护阻力 单位为 KN； Sc-支护的面积 单位为 m2；q -支护强度 x可以通过查表找出符合本设计的数据，

50、 查表得出：1.3343 单位为KN/M2。计算得出本设计的支架理论支护阻力（此时液压支架处于最高位置的时候）为：F1 = 8.337573.3=4779.6（KN）2.52.5 掩护梁结构的设计掩护梁结构的设计2.5.12.5.1 液压支架掩护梁的作用液压支架掩护梁的作用在本课题中，甚至可以说在所有的液压支架当中，掩护梁是一个至关重要的部件，所以说，掩护梁的设计就显得至关重要。掩护梁顾名思义就是作为液压支架的一个掩护机构，起着它的不可替代的作用。比如说，在一些情况下，煤石坠落时，掩护梁就必须承受来自煤石的压力，还有顶层煤炭对顶板的压力都要通过掩护梁来传递，在这精选优质文档-倾情为你奉上专心-

51、专注-专业样两个力的作用下，掩护梁就有可能发生形变，产生一定的弯矩。在所有力当中，来自上述的两种里是掩护梁受到的最主要的两个力，作为掩护梁就必须承担起这样的作用，是这两个力向着其他位置传递，比如说传到底座上，而这个媒介就是前后连杆。掩护梁承受对支架的水平作用力及偏载扭矩。液压支架的掩护梁需要有这样的功能，首先就要有掩护的功用，其次就是挡住煤石的功能，要实现这样的功能需要有完整的设备，要能够支撑住，还有一个坚硬的掩护体，而这些就由掩护梁和顶梁来实现，在这里包括了顶梁上的活动侧护板。2.5.22.5.2 掩护梁的常见典型结构型式掩护梁的常见典型结构型式如下图所示，在本课题当中，我设计的掩护梁，基本

52、上上从一些常见的经典的结构中选取，比如说由钢板制成的掩护梁，其实就是把这些钢板统一写焊接手段连接起来的方式的一种结构。在掩护梁上，有着这样的构件的连接关系，比如说，顶梁需要和掩护梁连接，这就需要通过一些耳座来实现这样的功能。当然除了这个，还有其他的构件，比如说，立柱柱窝和活动侧护板等等。具体如下图所示，就从一般的视角来看这些液压支架，用正视图的角度看，其实也就是液压支架的侧面，此时的掩护梁，有不同的形状。有直线型的还有折线形的。对于掩护梁来说，它的形状不同，它的功能也就不一样。其实也就是结构决定功能，接下来就分别简单分析一下上述两者的异同。把折线型的掩护梁与直线型的掩护梁比较，首先前者的支架端

53、面大，有着比较高的强度和刚度。虽然有这些优点，但是，折线形的掩护梁的工艺性比起后者来说相对差些。综上所述，这种结构很少使用，除非一些特殊情况。接下来再从掩护梁的宽度这个角度来看，这样掩护梁又可以这样分类，可分为两种，也就是整体式和对分式。对于分式结构而言，这种结构尺寸较小，有着一些相对整体式的优势，比如说，这种结构便于加工、运输和安装，当然这种结构有优势也有劣势，其劣势就是结构的强度和刚度稍稍差些。综上所述，本课题中，直线型整体式是我们的首选。2.5.32.5.3 掩护梁的参数掩护梁的参数设计设计（1）掩护梁的长度（记住为 G）： 其实掩护梁的有效长度就是两个耳座中心之间的几何距离，这个几何距

54、离可以通精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业过之前设计四连杆机构的数据得出，选定掩护梁长度为 3200 毫米。（2）掩护梁的宽度（记作为 By）：在本课题当中，为了一些功能的实现，当然还有一些美观因素在内，在设计中选取掩护梁的宽度和之前的设计项目顶梁宽度保持一致即可，这样掩护梁宽度也就可以选定为 1500 毫米。（3）掩护梁上前后连杆铰点位置根据现有的文献上得知，并且通过全面的比较，需要在多个方向来解决，但是最主要的还水平和垂直这两个方向，这样最终就可以让前后连杆铰点的位置得到确定。2.62.6 底座结构设计底座结构设计2.6.12.6.1 底座设计要求底座设计要求底座是液压支架的主要承

55、载部件，它把顶板的压力传递给底板，它是支架的结构基础，因此，对底座的设计有以下要求： 1 要有足够的强度和刚度；2 对底板有较好的适应性和较小的比压；3 能获得足够的空间安装立柱、推移千斤顶、液压操纵系统和其他装置；4 便于人员行走、操纵支架和采煤机等；5 有一定的重量以保持支架的稳定性；6 满足快速移架和顺序排矸的要求；2.6.22.6.2 底座的选型底座的选型 底座的结构型式通常有三种类型： 1、整体式底座：顾名思义整体式底座就是通过铸造的手段来实现，将多层钢板铸造成箱式结构，还有一些细节是通过焊接实现的。整体式结构底座有着很多的优势，比如说它的强度刚度很高，稳定性好，除此之外，它还具有这

56、些与煤层地面的接触面积大，这样同样的压力通过更大的面积，压强小。2 对分式底座：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业相对于整体式的底座，对分式的底座也有自己的一些特点，是整个底座的操作、运输和调整很方便。除了这些，最大的特点就是它的适应性比较强，可以调节出各种起伏不平煤层。结构上其实很简单，用一种桥式来实现连接两块底座分块，这些分块可以是前后分开的，可以是左右分开的形式。3 底靴式底座： 底靴式底座其实就是它的外形像一只靴子，而且它的特点也是很鲜明的，在这个靴子状的底座上留有立柱的位置，而立柱的数目就影响这这个底座的尺寸，用弹簧钢板把立柱相互固定，稳定住，用销轴把立柱固定在底座上。这种结

57、构特点鲜明，比如说它的拆装容易，得益于机构简单，对煤层的适应性很强。但是它的劣势也很明显，容易造成强度和刚度到不要求，不够稳定，它的比压比较大，使用的情况较少。为了减小液压支架采煤结束是移动方便和避免出现啃底，通常在底座前面有这样的一个形状滑撬形，还有底座的重量分配，前面的重量要小于后面。 综上所述，在本课题当中，我们需要根据自己的需求来选择底座。上面分析道，衡量权衡决定选取整体式底座。为了使采煤时操作人员有足够的空间操作还有生活的需求，就是不能影响到人的正常行走，设计四连杆机构连接点的安装位置时，尽量将连杆的连接点向底座的前面移动。底座的前面还有液压装置需要安放，而且要便于移动，所以需要有这

58、样的一个机构来实现，推拉装置。还有就是底座上的立柱柱窝，本设计中采用了四个立柱柱窝。这样的底座具有这样的特点：整体结构性强，很好的稳定性，压强小等等。2.72.7 立柱的设计立柱的设计在液压支架中，吧支架上方的压力转移到下方，需要通过中间的承压机构，而立柱就是一种很理想的选择。在长期受到高压的情况下，这些立柱必须要有着这些能力，能够经受住高压，有抗压性，还要有足够的强度和刚度来保证工作的进行，这些立柱是通过液压系统来工作的，所以必须要有很好的密封性。当然除了这些，立柱最基本的还是要具有它的功能，有可靠的工作性能。2.7.12.7.1 液压支架立柱的布置液压支架立柱的布置（1)立柱数精选优质文档

59、-倾情为你奉上专心-专注-专业在本课题当中，设计是需要根据已有的经验来参考。目前过内支撑式支架立柱数为 26 根，常用为 4 根；掩护式支架为 2 柱；支撑掩护式支架为 4 柱。（2)支撑方式支撑式支架立柱为垂直布置。掩护式支架为倾斜布置，这样可克服一部分水平力，并能增大调高范围。一般立柱轴线与顶梁的垂线夹角小于 300（支架在最低位置时） ，由于角度较大，可使调高范围增加。同时由于顶梁较短，立柱倾角加大可以使顶梁柱窝位置前移，使顶梁前端支护能力增大。支撑掩护式支架，根据结构要求呈倾斜或直立布置，一般立柱轴线与顶梁垂线夹角小于 100（支架在最高位置时） ，由于夹角较小，有效支撑能力较大。（3

60、)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。支撑式和支撑掩护式支架的立柱间距为11.5m。4)立柱类型立柱按动作方式，分为单作用和双作用；按结构分类，分为活塞式和活柱式；按伸缩方式分为单身缩和双伸缩。2.7.22.7.2 立柱主要参数确定立柱主要参数确定1)立柱缸体内径和活塞外径a.立柱缸体内径的确定D = （2-13）d40 1cosdamFn pa上述计算公式其中： D-立柱缸体内径，单位为毫米； F1支架承受理论支护力，单位为 KN; N支架立柱数目； Pa安全阀正压力，单位为 MPa； -立柱最大倾角m精选优质文档