毕业答辩-矿用液压支架设计

DesignofaMineHydraulicSupport一种矿用液压支架设计班级：B16061011答辩人：祁子维学号：162206100315指导老师：方自强老师答辩时间：2020年6月2日江汉大学机电与建筑工程学院本科毕业设计（论文）答辩选题的背景研究过程研究成果论文总结01020304目录Contents选题的背景BACKGROUNDOFTHESELECTEDTOPIC壹选题的背景BACKGROUNDOFTHESELECTEDTOPIC在煤矿综采过程中，液压支架是主要的支撑件，对煤矿综采的安全性有着重要作用

。0102在唐公沟矿井田综采过程中，需要设计出一款符合其地质条件的支撑部件，所以对液压支架进行研究和分析是很有必要的。03目前，液压支架在中国正在持续飞跃发展。随着时代的进步，人们生活质量的提高，越来越多的煤矿产业快速兴起，液压支架也被广泛用于综采之中。许多矿产企业为了更高效安全的采矿，对液压支架的研制投入了更多的精力促进支架优化发展。研究过程ResearchMethods贰研究过程RESEARCHPROCESSES01液压支架结构设计03液压支架受力分析和强度校核02液压支架液压系统的选择①支架间距和宽度01液压支架的结构设计（1）液压支架主要尺寸及其三维模型结构的确定在综采过程中，大采高支架一般采用中心距为1750mm，便于提高支架的稳定性；轻型支架的中心距一般采用1250mm，适用于中小煤矿工作面。②底座底座长度：4X600+300=2900mm底座宽度：比支架宽度略小一点取1610mm底座结构：如图，采用箱体式结构支架宽度：活动侧板取值范围一般在：17～300mm中心距为1750支架顶梁宽度范围1350～1380mm支架宽度=活动侧板+顶梁宽度=1650～1680（2）液压支架主要尺寸及其三维模型的确定③四杆机构G——掩护梁长度；A——后连杆长度；L——e点引垂线到后连杆下铰点之距；H1——支架最高位置时的计算高度；H2——支架最低位置时的计算高度；P——掩护梁在水平方向的夹角；Q——后连杆在水平方向的夹角；支架在最高位置时，P≤52°～62°，最低工作位置应使P≥25°为宜；支架在最高位置时，Q≤75°～85°，最低工作位置一般取Q≥25°～30°。建立数学模型掩护式支架：A/G＝0.45～0.61后连杆取为2070mm；前连杆取为2170mm；掩护梁取为2850mm。b点坐标：c点坐标：③四杆机构运用matlab进行仿真，得出后连杆与掩护梁交接处b的轨迹（如图蓝色曲线）和掩护梁与顶梁铰接处c的轨迹（如图红色曲线）由仿真模拟图可知c点变化高度在2000～4500mm；再加上后连秆下铰点至底座底面之距400mm以及掩护梁上铰点至顶梁顶面之距100mm，所以可以得出液压支架支撑的高度范围是2500～5000mm。（2）液压支架主要尺寸及其三维模型的确定连杆结构采用的是箱体结构，它主要是由钢板焊接而成，具有较强的抗压抗拉性能，另外，此连杆设计的是对称性结构，外观清晰，承载载荷分布也较为均匀，连杆的强度高破坏小，具有可行性。（2）液压支架主要尺寸及其三维模型的确定③四杆机构掩护梁通过与连杆铰接构成重要的四杆运动机构，也承载着顶梁的水平分力和侧向分力，是液压支架的重要部件。在设计掩护梁时，由于其承受的载荷相对连杆较多，所以在结构上选用的也是对称性箱体结构。此箱体结构可增强支架的抗扭能力以及稳定性，故选用箱体结构作为掩护梁设计的基础（2）液压支架主要尺寸及其三维模型的确定④顶梁顶梁可以分为两类：整体式顶梁和铰接式顶梁。整体式顶梁强度相对于铰接式顶梁要高，而且整体式顶梁可以防止落石坠入顶梁内部。铰接式顶梁没有整体式稳定，而且外部的落石很容易进入内部，容易导致顶梁内部磨损。故顶梁结构的设计选择整体式更为合适02液压支架液压系统的选择（1）液压支架液压系统基本原理乳化液泵输出的油液经过供油管路P最终流至2立柱和4推移千斤顶，通过拨动8操纵阀来控制2立柱升降和9推移输送机前进，实现综采中升架、降架、推移输送机、移架等基本过程（2）液压支架液压系统图（3）液压缸主要参数的确定①确定立柱的技术参数立柱缸体的内径计算公式为：D—立柱缸体内径（cm）F—支架承受的理论支护阻力（kN）n—每架支架立柱数Pa—安全阀调正压力（MPa），α—立柱最大倾角此设计的液压支架，

F=8600kN，n=2，Pa=42MPa，α=10°，可知本支架选双伸缩立柱，尺寸如下：外缸内径：360mm；中缸外径：340mm；中缸内径：250mm；活柱外径：130mm。②确定推移千斤顶的技术参D1—推移千斤顶缸体内径(cm)F1—推移千斤顶推力(kN),取F1=633kNPb—泵站额定工作压力(MPa)，这里取Pb=31.5MPa所以缸径选取160mm，柱径选105mm03液压支架受力分析和强度校核（1）支架整体受力分析①顶梁受力分析②底座受力分析Pa——立柱工作阻力之和，取正；Pe——平衡千斤顶工作阻力之和。负为拉力；Fa——前连杆拉力之和。正为拉力；Fb——后连杆拉力之和。正为拉力；Q——支架可承受最大集中外载荷；Lx——最大外载荷在顶梁上的作用位置；Q*W——摩擦力，W——摩擦系数；Fex——顶梁上顶掩铰沿X方向力；Fey——顶梁上顶掩铰沿Y方向力。根据力的平衡和力矩的平衡可分析出最大受力点从而进行校核（2）支架强度校核04液压支架受力分析和强度校核顶梁强度校核全部载荷Q=8600KNP1=P2由立柱的初撑力可知为4000KN,P3为平衡千斤顶在竖直方向的分力，由力的平衡可知为P3=600KN两个柱窝之间的距离是900mm，故由弯矩图知顶梁中部弯矩最大，需要进行强度计算123STEP1STEP2STEP3液压支架结构设计液压支架液压系统的选择研究过程RESEARCHPROCESSES液压支架强度校核研究成果RESEARCHRESULTS叁研究成果展示及其应用RESEARCHRESULTS底部结构图顶部结构图掩护梁结构图研究成果展示RESEARCHRESULTS液压支架三维模型论文总结THEPAPERSUMMARY肆论文总结这次毕业设计课题是一种矿用液压支架设计，前期通过阅读大量文献对设计的思路有了整体性的了解。在设计液压支架时，主要从两个方面着手，首先是液压支架的结构，其次是支架的液压系统。有了整体性认知后，开始对液压支架的结构进行详细分析和研究。通过对煤矿地层的分析选择了适合此地质的液压支架，架型为YZ8600/25/50。YZ8600/25/50主要结构有护帮板、顶梁、掩护梁、前、后连杆、底座和推移杆。其中，最主要的结构是掩护梁、前、后连杆和底座构成的四杆机构。通过四杆机构的运动使液压支架在要求范围内升降。通过MATLAB仿真进一步优化了四杆的长度，并绘出顶梁与掩护梁铰接点的运动轨迹图。最后对主要结构件进行了受力分析，并进行了校核。致谢

时间在不知不觉中已经悄然离去，恍惚之间即将毕业。在大学四年里，感谢给予我帮助的老师、同学、朋友，感谢四年的陪伴与指导。特别感