矿用自移式液压支架液压装置设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告题目：矿用自移式液压支架液压装置设计开题报告填写要求1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。2．开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。3．开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，参考文献应按附件中《参考文献注释格式》的要求书写。4．年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：2008年11月26日。1毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景矿用采煤工作面煤炭生产过程中，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工作的正常运行，必须对顶板进行支护。而液压支架是高压液体为动力，由液压元件与金属构件组成支护控制顶板的设备，它能实现升柱、降柱、移架、推溜等动作，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组成综合机械化采煤设备，它的应用对增架采煤工作面产量、提高劳动生产率，降低成本，减轻工人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，经济合理，安全上可靠、是实现采煤综合机械自动化不可缺少的主要设备。液压支架是以高压液体为动力，由若干液压元件（油缸和阀件）与一些金属结构件组合而成的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备，能实现支撑、降落移架和推移运输机等一整套工序。液压支架技术上先进，经济上合理，安全上可靠，当前世界各国都在不断地提高采煤工作面的综合机械化水平。综合机械化采煤过程中，液压支架担当着极其重要的角色，其主要功能不仅用于支撑管理顶板，隔离采空区，维护采煤作业空间，并能自行前移，推进采煤工作面输送机和采煤机。因此，液压支架的性能和可靠性是决定综采成败的关键因素之一。另外，合理的选用采煤设备并结合先进的采煤工艺，可解决采煤工作面的采煤支护运输等生产环节之间的矛盾，可有效地提高工效增加成本减少损耗保护生产人员和设备的安全，以及减轻笨重的体力劳动，可为煤矿获得很高的经济效益。支架液压系统由乳化液泵站、主进、主回液胶管、各种液压元件、立柱及各种千斤顶等组成。支架操纵方式采用邻架操作控制，使用快速接头拆装方便，性能可靠。由乳化液泵站输出的高压乳化液经主进液管一＞支架进液截止阀一＞过滤器一＞操纵阀一＞立柱或各千斤顶一＞架液截止阀一＞主回液胶管一＞乳化液泵站。1.2研究意义液压支架是综合机械化矿用的关键设备，对于提高采煤效率，降低成本，改善作业环境，减少笨重的体力劳动具有举足轻重的作用。液压支架以高压液压作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备。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，瓦斯含量较大中厚或厚煤层中，液压支架的选型，其根本目的是使综采设备适应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，因此必须根据矿井煤层、地质、技术和设备条件进行选择。液压支架作为煤矿长壁综采工作面的关键设备，近年来得了迅速地发展，它与综采系统中的“三机”（刮板输送机、转载机、带式输送机）配合使用，是煤矿开采技术现代化的重要标志。液压支架是综采工作面主要设备之一，近10年来主要的发展趋势是向两柱掩护式和四柱支撑掩护式架型发展，架型结构进一步完善，设计方法更先进，参数向高工作阻力、大中心距（1.75m、2m）发展，结构件材料越来越多地采用高强度钢材，支架的寿命和可靠性大大提高。1.3国内外相关研究情况于1964年开始研制液压支架，到目前已经取得可较好的效果。国内目前大部分支架的可进口支架工作面开机率达到90%以上，日产达到了300001,年产达到10Mt,支架大修周期为产煤15Mt以上。而我国目前综采工作面开机率平均为50%左右。支架大修周期为产煤量在4〜5M1左右。自1954年英国装备了世界上第一个液压支架工作面开始，采煤技术实现了综合机械化。综合机械化。就是工作面采煤、运输和支护三大主要生产环节都是现机械化。也就是说，采用滚筒式或刨削式等采煤机械落煤与装煤；工作面重型可弯曲运输机，以及与之适应的顺槽转载机和可伸缩皮带运输机等运煤；自移式液压支架支护和管理顶板。这几种设备相互配合，组成了综合机械化采煤设备。1974年以来，从西德、英国、苏联和波兰等国引进了许多不同类型的液压支架。实践证明，液压支架具有强度高、支护性能好、移设速度快、安全可靠等优点，能使采煤工作面达到高产量、高回采率和高工效，能大大减轻劳动强度，降低成本和掘进率，实现安全生产。液压支架的发展趋势：提高支架的可靠性，另外加大支架的中心距也是必然趋势；二柱支架将是主导架型，目前我国的四柱支架要比二支柱支架数量多，相比较而言二柱支架具有明显的优势；采用大采高支架；电液控制系统是液压支架发展的方向。此次设计的是经济性掩护自移式液压支架液压装置的系统设计。液压支架由不同数量的立柱和千斤顶组成，采用不同的操纵阀以实现升柱、降柱、移架、推溜等动作。支架的液压缸（立柱和千斤顶）种类、数量很多，但其液压系统都是采用多执行元件的并联系统。2本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1液压支架的总体设计2.1.1液压支架的选型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。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2.1）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。利用立柱与顶梁直接支撑和控制工作面的顶板。其特点是：立柱多，支撑力大，切顶性能好；顶梁长，通风断面大，适用于中等稳定以上的顶板。ababa.垛式 b.节式图2.1支撑式支架的架型[16]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2.2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.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图2.2支撑掩护式支架架型[16]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2.3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。掩护式支架利用立柱、短顶梁支撑顶板，利用掩护梁来防止岩石落入工作面。其特点是：立柱少，切顶能力弱；顶梁短，控顶距小；由前后连杆和底座铰接构成的四连杆机构使抗水平力的能力增强，立柱不受横向力；而且使板前端的运动轨迹为近似平行于煤壁的双纽线，梁端距变化小；架间通过侧护板密封，掩护性能好；调高范围大，适用于松散破碎的不稳定或中等稳b ca.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图2.3掩护式支架选型[16]2.1.2自移式液压支架的工作原理液压支架是由乳化液泵站提供高压乳化液作为动力，由液压操作系统，控制系统，液压油缸和金属构件组成。来自泵站的高压乳化液，经主进液管送到工作面，并与每架支架的进液截止阀相连导入支架，再经过组合操纵阀配液到各液压缸，以完成支架所需的各项动作。从支架回流的低压乳化液通过组合操纵阀与回液截止阀由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循环使用。自移式液压支架依靠推移千斤顶一端连接在支架底座上，一端与刮板输送机连接。采煤机割煤过后，支架处于掩护状态时，推移油缸开始推移，将刮板机向煤壁推，到位后固定刮板机。支架立柱收缩,处于不支护状态，推移油缸收缩，将支架向前拉，到位后，支架开始支撑。若顶板破碎，可以带压移架。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)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。⑵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。(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。支架的承载原理是：液压支架支撑在综采工作面的顶底板之间支撑顶板。顶板压力作用在顶梁上，并通过顶梁和底座间立柱将压力传递底板。为保证支架结构件的强度及撑在支架顶安全，在立柱的下腔装有安全阀。当顶板压力超过立柱安全阀限定压力时，安全阀开启释放出立柱中的液体进行让压，当顶板压力下降到立柱工作阻力时，安全阀关闭进行保压承载。液压支架对顶的作用过程主要取决于流体静力学原理工作的立柱工作过程。2・1・3拟定液压系统本支架的液压系统，由乳化液泵站，主进，主回液胶管，各种液压元件，立柱及各种千斤顶等组成。液压系统原理：本支架操作方式采用邻架操作控制，使用快速接头拆装方便，性能可靠。本支架液压系统所使用的乳化液，是由乳化油和水配制而成的，乳化油的配比浓度为5%，使用乳化液应注意以下几点：定期检查浓度，浓度过高增加成本，浓度太低，可能造成液压元件锈蚀，影响液压元件的密封和使用寿命，防止污染定期清理乳化液箱和支架过滤器。防冻：乳化液的凝固点为零下三度左右，与水一样也具有冻结膨胀性，乳化液受冻后，不但体积膨胀，稳定性也受影响，乳化液地面配制和冬季运输时要注意防冻。3本课题研究的重点及难点，前期已开展工作了解矿用液压支架设计历史发展，国内外研究，支架选型分类。在整体设计时，重要尺寸选择用到了优化设计法，体现经济性要求。）掌握液压支架液压支架的工作原理，液压支架的工作过程，液压支架主要组成及液压支架如何自移。液压支架主要结构件及其作用液压系统及其控制元件。设计出液压支架的总体布置，确定液压支架的液压支架的整体结构尺寸设计。液压支架的结构，类型，工作原理，特点，液压支架的维护和管理，及其常见的故障及排除方法。前期确定液压支架的选型，熟悉掌握液压支架的工作原理和工作过程。设计液压支架的大体结构，尺寸参数。液压支架主要结构件及其作用，液压支架的整体结构尺寸的设计，液压支架的总体布置。大概理清头绪设计液压系统及其控制元件阀体类，拟定液压系统。4完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写第1-2周：选题：矿用液压支架液压装置设计。收集与课题相关资料、文献，期刊，所需软件的了解与准备；第3-4周：通过文献阅读，了解液压设计支架液压装置发展现状，对比液压支架的设计方案，初步形成经济可用的课题设计思路与方案。确定经济型掩护式自移式液压支架液压装置的设计，初期确定液压支架的总体设计，液压支架高度的设计，液压支架主要结构件及其作用，液压支架的整体结构尺寸设计。大概理清头绪设计液压系统及其控制元件阀体类，拟定液压系统第5-6周：掩护式自移式液压设计支架液压装置工作原理思路的明确、设计方案与框架确定；第7-10周：完成液压支架的传动装置的液压站，液压缸，液压支架等关键装置的设计，完成中期报告；第9-11周：主要零件图绘制经济性掩护式液压支架装配图，液压系统图，重要支架类零件图第12-13周：完成论文撰写与装订和图纸的打印；第14周：送论文评阅，准备答辩；第15周：论文答辩。5指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年月日6所在系审查意见：系主管领导： 年月日注：1）正文：宋体小四号字，行距20磅,单面打印；其它格式与毕业论文格式要求相同2）开题报告由各系归集中归档保存；3）开题报告引用参考文献注释格式可参照附录E“毕业设计（论文）参考文献样式”执行。不进入正文，可以作为附件放在开题报告后面。参考文献王永伟•自移式超前液压支护液压支架的研制与应用[J].上海大众科技出版社,2011年第9期.高有进主编.6.2米液压支架关键技术研究与优化设计[D].华中科技大学,20081101.马长青,王海平等.掘进工作面液压支架结构的研究与设计[J].煤矿机械第33卷07期,201207.武同振，赵宏珠•吴国华.编综采《综采综掘高档普采设备选型配套图集》[M].中国矿大出版社,1993.吴龙泉，秦玉良•掩护式自移支架的研制与应用J]•淄博矿业集团山东煤炭科技2007年第5期,58.郭怀亮，杨云凯，孙红发.液压支架推移机构与关联机构尺寸配合研究J]•郑州煤矿机械股份有限公司第31卷01期201001,450013.侯波,毛平淮•液压支架快速推溜和移架系统设J].安徽理工大学.2005年第5期.[2]武同振，赵宏珠,吴国华J]•采煤矿回风巷自移式巷道超前支护液压支架的研制与应用，中国科技信息2011，221611.王业繁,解玉红.整体起吊液压支架装置的研制与应用[J].能源科技.2012年29期112700.肖红湘，曾明胜•薄煤层开采液压支架选型及其自动化控制[J].铁煤集团设备机电租赁公司，天地科技股份有限公司开采事业部，2001年9月，1006—62252001.03—001502.王忠斌，赵啦啦，李舒斌等.支撑掩护式液压支架的优化设计[J]•中国矿业大学，第32卷第9期，221116.肖世德，陶驰东•液压支架选型设计软件J]•华中理工大学•中国矿业大徐,1993年第3期.谢方伟,李炳文,王书蒙等•液压支架四连杆机构的程序设计系统 [J].中国矿业大学，200712221108.郭磊,试述液压支架合理选型设计[J].中国新技术