ZFS1600/16/24掩護(hù)式液壓支架底座、推移千斤頂設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)+含16張CAD圖紙+帶開題報(bào)告+中期檢查表+外文翻譯+44頁(yè)加正文1.46萬(wàn)字】

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A0-液壓支架裝配圖.dwg

A1-底座.dwg

A2-千斤頂裝配圖.dwg

A3-活塞桿.dwg

A3-筒.dwg

A3-缸體.dwg

A3-缸底.dwg

A3-缸筒.dwg

A4-內(nèi)導(dǎo)向環(huán).dwg

A4-半環(huán).dwg

A4-卡鍵.dwg

A4-壓盤.dwg

A4-導(dǎo)向套.dwg

A4-擋套.dwg

A4-接頭.dwg

A4-活塞.dwg

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液壓支架底座及推移千斤頂設(shè)計(jì)

ZFS1600/16/24掩護(hù)式液壓支架底座、推移千斤頂設(shè)計(jì)

摘要

    本課題主要論述了液壓支架的主要設(shè)計(jì)過(guò)程。其中包括：液壓支架的選型、總體設(shè)計(jì)、主要零部件的設(shè)計(jì)以及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

支架的形式為掩護(hù)式支架。支架除了要有效的對(duì)頂板進(jìn)行支撐外，還要實(shí)現(xiàn)升、降、推、移幾個(gè)步驟。支架采用四連桿機(jī)構(gòu)，改善支架的受力狀況，縮小支架的升降過(guò)程中頂梁前端前后移動(dòng)的距離。立柱采用單伸縮液壓缸，前端帶有加長(zhǎng)桿，以滿足支架最低及最高位置時(shí)的高度要求。頂梁掩護(hù)梁、底座都做成箱體結(jié)構(gòu)用鋼板焊接而成。

在研制液壓支架時(shí)，需要對(duì)支架進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)和分析研究，確定合理的液壓支架受力參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及選定液壓支架最佳方案等方面綜合性的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：液壓支架；頂梁；底座；立柱；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    

ABSTRACT

The article mainly elaborate the hydraulic support design for top-caving. including: the selection of hydraulic pressure support form, system design, main spar part design and examination of hydraulic system design.

The support eliminates must realize effectively carries on the strut to the roof, but also must realize ,to fall, to push, move four steps .the support uses four link motion gears, improves the support the stress condition, reduces the support to rise and full the distance which in the process fort end the top-beam around moves. The column uses the list expansion and contraction hydraulic cylinder, front end has legthen the pole, satisfies the support to be lowest and time the highest position high request. The top-beam, shields Liang, the foundation all makes the packed in a box body structure, becomes with the steel plate welding.

    At research to presses the support, need to carry on produce to experiment and analyze the research, make sure reasonable of liquid presses the support to be subjected to the dint parameter, the sport parameter and the structure parameters, and make selection the liquid to press the synthetic science technique problem of aspect of etc. of the best project of support. 

Keyword: Hydraulic pressure support；Top beam；Cradle；the column-type support；structure design

目錄

摘要 I

ABSTRACT II

目錄 1

1緒  論 1

1.1前言 1

1.2本課題的研究目的和意義 2

2液壓支架基本理論分析 4

2.1 液壓支架的工作原理 4

2.1.1 支架推移 4

2.1.2支架升降 5

2.1.3 支架承載過(guò)程 5

2.2 液壓支架的類型和結(jié)構(gòu) 7

2.2.1 掩護(hù)式支架 7

2.2.2 支撐式支架 8

2.2.3 支撐掩護(hù)式支架 8

2.2.4 特種液壓支架 9

  2.3 對(duì)液壓支架的基本要求 9

  2.4 支架的選型設(shè)計(jì) 10

2.4.1設(shè)計(jì)的原始條件 10

2.4.2支架的支護(hù)性能與外載荷 10

2.4.3 影響架型選擇的因素 11

2.4.4 支架架型的確定 12

3 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14

3.1 支架高度、中心距的確定 14

3.1.1支架高度 14

3.1.2支架伸縮比 14

3.1.3支架間距 14

3.2底座長(zhǎng)度的確定 15

3.2.1底座長(zhǎng)度 15

3.2.2 底座寬度 15

4支架主要部件的設(shè)計(jì) 16

4.1支架主要部件的設(shè)計(jì)要求 16

4.2底座的設(shè)計(jì) 17

4.2.1液壓支架的底座 17

4.2.2 底座接觸比壓 17

4.3千斤頂技術(shù)參數(shù)的確定 18

4.3.1推移千斤頂 18

5 支架受力分析與計(jì)算 20

5.1支架工作狀態(tài) 20

5.1.1 頂板狀態(tài) 20

5.1.2支架工作狀態(tài) 20

5.1.3支架受力 21

5.2受力計(jì)算 21

6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25

6.1液壓支架的液壓系統(tǒng)特點(diǎn) 25

6.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 26

6.3 千斤頂系統(tǒng) 26

6.3.1. 推移千斤頂系統(tǒng) 27

6.4乳化液泵站系統(tǒng) 28

6.4.1乳化液泵站 28

6.4.2泵站液壓系統(tǒng) 29

6.4.3乳化液泵站的元部件 32

7技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 35

8結(jié)論 36

致謝 37

參 考 文 獻(xiàn) 38

河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 指導(dǎo)教師： 羅 靜 職稱： 副教授 所在院（系）： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 教研室（研究室）： 機(jī)械設(shè)計(jì)教研室 題 目 型液壓支架底座、推移千斤頂設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 康飛躍 專業(yè)班級(jí) 07 機(jī)設(shè) 1 班 學(xué)號(hào) 0720210052 一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個(gè)方面填寫： 1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求； 2、題目難易程度； 3、題目工作量； 4、題目 與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度） 此次所選擇的題目為 液壓支架底座設(shè)計(jì) 的設(shè)計(jì) 。 在設(shè)計(jì)工作中 ，需要對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合地加以運(yùn)用，并 能夠熟練應(yīng)用相關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)等；熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)， 體現(xiàn)了綜合訓(xùn)練的要求。本次設(shè)計(jì)要求在對(duì)現(xiàn)有液壓支架結(jié)構(gòu)和工作原理充分了解的基礎(chǔ)上，對(duì)液壓支架底座進(jìn)行設(shè)計(jì)，與專業(yè)課程緊密聯(lián)系，符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。本次設(shè)計(jì)涉及到的零件多，工作量大，題目與生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等的結(jié)合緊密，選題質(zhì)量較高。通過(guò)這次設(shè)計(jì)可以很好的檢驗(yàn)自己對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握和運(yùn)用程度，并 提高自己的專業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)設(shè)備、零件的水平，以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 二、開題報(bào)告完成情況： 在確定選擇本次設(shè)計(jì)題目之后，我開始查找現(xiàn)有液壓支架底座的相關(guān)資料。當(dāng)發(fā)現(xiàn)液壓支架底座的資料極其有限的情況下，我參看了大量關(guān)于液壓支架的相關(guān)資料，了解其結(jié)構(gòu)和工作原理，查找設(shè)計(jì)的方法和技巧，以及設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意的問(wèn)題。同時(shí)，向指導(dǎo)老師請(qǐng)教相關(guān)問(wèn)題，并和同學(xué)討論相關(guān)問(wèn)題。在對(duì)液壓支架底座的設(shè)計(jì)過(guò)程有了比較全面的了解之后，我填寫了開題報(bào)告，并列出了大概設(shè)計(jì)步驟。 三、階段性成果： 參看大量設(shè)計(jì)液壓支架的相關(guān)資料， 對(duì)其底座的總體結(jié)構(gòu)和工作原理比較清楚的了解。確定了液壓支架的底座的總體布置方案和主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，特別是確定了支架的底座總 體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并完成一些標(biāo)準(zhǔn)件的選型及和大多數(shù)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和校核工作正在進(jìn)行中，也繪出了一些零件的初步結(jié)構(gòu)圖，也完成了對(duì)英文論文的初 步翻譯?，F(xiàn)在主要對(duì)其底座結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。 四、存在主要問(wèn)題： 1、身邊資料不夠充分，大多資料較陳舊； 2、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，多次出現(xiàn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)進(jìn)展緩慢； 3、對(duì)很多資料的使用水平不足，有待提高查找和使用資料的能力； 4、對(duì)液壓支架的一些結(jié) 構(gòu)還沒(méi)有搞清楚； 5、對(duì)液壓支架相關(guān)知識(shí)了解很少，查閱資料花費(fèi)了大量時(shí)間，并仍需在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷查找相關(guān)資料； 6、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力有待提高。 五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語(yǔ) 指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日 0 he is as a by of is so on 0th 0's, in to on to At to as in of up to of of On 0's, 0 of of is in 0's so on to 0 of of it is 0's is in to 0 of Z Y D so on in 90's 1 so on to be to to 2 he in in 2.1 to to so to 979 00 of If it 00 6 Mn is 50 is 5# In is to in so on to ~ 3 a 2.2 he is at to In to to 0th 0's 2 0's s to 0's to to - P - 4 so S, is 2.3 he by to to on in in at at To of so on of of to be of of at to 0's n of 3 3.1 a in is is of to to to is to to of it is in in to in a a so a 3.2 he is It is so is to to is a to 4 a to 605 s At to so to is so on is in In as as of to to 3.3 to he is of in of to be of of of so on is by a to 5 so it to be to to is so on so 4 n at a so ey At he in so S, 6 to ut in on 1） to he to to or on et as to to to by to he to to （ 2） is n on of in by to an to to n （ 3） is an n 7 to he he to 1） is a It by so on is n is to to n it on so to nd （ 2） is of ay of or to （ 3） to to is a at is as as to to 8 to so do （ 4） he as as to so nd is by If in or as as or on 、 1） is At is t to he in to of in up a to 315m/00 L/ to Sa本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目名稱 液壓支架底座、推移千斤頂設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 一、選題的目的和意義 液壓支架是支撐和維護(hù)采煤工作面控頂區(qū)頂板，為采煤創(chuàng)造安全作業(yè)空間的重要設(shè)備。我校礦業(yè)特色濃重，學(xué)生本人工作又簽到了機(jī)械化程度一流的煤礦，作為一個(gè)機(jī)械專業(yè)即將畢業(yè)的大學(xué)生搞這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)意義重大： 首先通過(guò)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)強(qiáng)化對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程和原理的認(rèn)識(shí)。 其次通過(guò)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固機(jī)械專業(yè)課知識(shí)，加強(qiáng)運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，進(jìn)一步清晰機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過(guò)程。 再次通過(guò)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì) 掌握一定的設(shè)計(jì)方法，磨煉自身科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的為學(xué)態(tài)度和解決問(wèn)題的能力。 這個(gè)設(shè)計(jì)適合個(gè)人實(shí)際不但能鞏固專業(yè)理論知識(shí)，提高學(xué)術(shù)研究能力和鍛煉解決問(wèn)題的能力而且對(duì)今后工作意義重大。 二、國(guó)內(nèi)外研究綜述 我國(guó)已成為世界最大煤機(jī)制造國(guó)，近年來(lái)液壓支架年產(chǎn)量達(dá)到 3 萬(wàn)架左右，我國(guó)液壓支架品種之多，產(chǎn)量之大，使用條件之復(fù)雜堪稱世界之最。 我國(guó)對(duì)工作面礦壓規(guī)律、支護(hù)技術(shù)、液壓支架與圍巖相互作用關(guān)系、液壓支架合理選型、液壓支架設(shè)計(jì)、難采煤層液壓支架和總體配套技術(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)期大量研究，對(duì)國(guó)外液壓支架技術(shù)進(jìn)行了認(rèn)真消化吸收，結(jié)合 我國(guó)煤礦實(shí)際大膽創(chuàng)新，研制成功各種不同類型液壓支架。我國(guó)目前在難采復(fù)雜煤層液壓支架、放頂煤液壓支架適應(yīng)性研究方面處于世界先進(jìn)水平。 近十年來(lái)，國(guó)際煤礦長(zhǎng)壁開采技術(shù)取得突飛猛進(jìn)發(fā)展，以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)產(chǎn)煤國(guó)以其雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和得天獨(dú)厚的煤炭賦存條件，礦井普遍采用重型大功率設(shè)備、“一井一面”集約化開采。首先架型上發(fā)展大工作阻力兩柱掩護(hù)式中厚煤層和大采高支架，針對(duì)美國(guó)、澳大利亞、南非和中國(guó)等開采條件好、經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)的大型礦井。其次支架技術(shù)研究上支架結(jié)構(gòu)可靠性和細(xì)節(jié)人性化設(shè)計(jì)重點(diǎn)，大支護(hù)能力代替支架對(duì)圍巖和開采條件適 應(yīng)性研究。 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)所用的方法 1、工作面礦壓規(guī)律和支護(hù)技術(shù) 2、液壓支架與圍巖相互作用關(guān)系 3、液壓支架與綜采設(shè)備的配套 4、各部件加工工藝的合理性與裝配性能合理性 四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況 [1] 《礦山機(jī)械》中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，李炳文、王啟廣主編。 [2] 《高效綜合機(jī)械化采煤成套裝備技術(shù)》中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，孫繼平、宋秋爽、王國(guó)法主編。 [3]《液壓支架優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法》煤炭工業(yè)出版社，劉俊峰主編。 [4] 《液壓支架技術(shù)》煤炭工業(yè)出版社，王國(guó)法主編 [5] 《采煤概論》煤炭工業(yè)出 版社，周英主編 [6] 《煤礦支護(hù)手冊(cè)》煤炭工業(yè)出版社，邢?？? 劉唐編著 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 畢業(yè)實(shí)習(xí)； 進(jìn)行資料查找和總體方案的比較； 主要部件的受力分析、校核； 0進(jìn)行設(shè)計(jì)并繪制裝配圖和零件圖： 5、第 13撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 五、指導(dǎo)教師審批意見(jiàn) 指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日 I 摘要 本課題主要論述了液壓支架的主要設(shè)計(jì)過(guò)程。其中包括：液壓支架的選型、總體設(shè)計(jì)、主要零部件的設(shè)計(jì)以及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 支架的形式為掩護(hù)式支架。支架除了要有效的對(duì)頂板進(jìn)行支撐外，還要實(shí)現(xiàn)升、降、推、移幾個(gè)步驟。支架采用四連桿機(jī)構(gòu)，改善支架的受力狀況，縮小支架的升降過(guò)程中頂梁前端前后移動(dòng)的距離。立柱采用單伸縮液壓缸，前端帶有加長(zhǎng)桿，以滿足支架最低及最高位置時(shí)的高度要求。頂梁掩護(hù)梁、底座都做成箱體結(jié)構(gòu)用鋼板焊接而成。 在研制液壓支架時(shí)，需要對(duì)支架進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)和分析研究，確定合理的液壓支架受力參數(shù)、運(yùn)動(dòng) 參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及選定液壓支架最佳方案等方面綜合性的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。 關(guān)鍵詞 ：液壓支架；頂梁；底座；立柱；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) he of of on to to to to in to be in a At to to on to of to be to to of of of of 1 目錄 摘要 ................................................................... I ............................................................. 錄 ................................................................... 1 1 緒 論 ............................................................... 1 言 ............................................................... 1 課題的研究目的和意義 ............................................. 2 2 液壓支架基本理論分析 .................................................. 4 壓支架的工作原理 ................................................. 4 架推移 ...................................................... 4 架升降 ....................................................... 5 架承載過(guò)程 .................................................. 5 壓支架的類型和結(jié)構(gòu) ............................................... 7 護(hù)式支架 .................................................... 7 撐式支架 .................................................... 8 撐掩護(hù)式支架 ................................................ 8 種液壓支架 .................................................. 9 液壓支架的基本要求 ............................................. 9 架的選型設(shè)計(jì) .................................................. 10 計(jì)的原始條件 ................................................ 10 架的支護(hù)性能與外載荷 ........................................ 10 響架型選擇的因素 ........................................... 11 2 架架型的確定 ............................................... 12 3 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................. 14 架高度、中心距的確定 ............................................ 14 架高度 ...................................................... 14 架伸縮比 .................................................... 14 架間距 ...................................................... 14 座長(zhǎng)度的確定 .................................................... 15 座長(zhǎng)度 ...................................................... 15 座寬度 ..................................................... 15 4 支架主要部件的設(shè)計(jì) ................................................... 16 架主要部件的設(shè)計(jì)要求 ............................................ 16 座的設(shè)計(jì) ........................................................ 17 壓支架的底座 ................................................ 17 座接觸比壓 ................................................. 17 斤頂技術(shù)參數(shù)的確定 .............................................. 18 移千斤頂 .................................................... 18 5 支架受力分析與計(jì)算 .................................................. 20 架工作狀態(tài) ...................................................... 20 板狀態(tài) ..................................................... 20 架工作狀態(tài) .................................................. 20 架受力 ...................................................... 21 力計(jì)算 .......................................................... 21 6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................ 25 3 壓支架的液壓系統(tǒng)特點(diǎn) ............................................ 25 壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 ................................................ 26 斤頂系統(tǒng) ........................................................ 26 推移千斤頂系統(tǒng) .............................................. 27 化液泵站系統(tǒng) .................................................... 28 化液泵站 .................................................... 28 站液壓系統(tǒng) .................................................. 29 化液泵站的元部件 ............................................ 32 7 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 ......................................................... 35 8 結(jié)論 ................................................................ 36 致謝 .................................................................. 37 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................... 38 1 1緒 論 時(shí)光如梭，四年大學(xué)學(xué)習(xí)生活馬上就要結(jié)束， 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們四年大學(xué)生活的一個(gè)總結(jié)，它要求我們應(yīng)用所掌握的基本理論和專業(yè)知識(shí)去解決現(xiàn)實(shí)中的一些問(wèn)題。是實(shí)現(xiàn)學(xué)與用、理論實(shí)踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)，進(jìn)而提高我們各方面的能力，如：收集加工各種信息的能力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，獲取新知識(shí)的能力以及創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能的能力。 為了更好的完成本次畢業(yè)設(shè) 計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)工作展開前夕我們進(jìn)行了畢業(yè)實(shí)習(xí)，我們先后參觀了焦作重型機(jī)器制造有限公司、焦作工學(xué)院機(jī)械廠、華科液壓機(jī)械制造有限公司，通過(guò)在以上工廠的實(shí)習(xí)，我們?cè)趯?duì)液壓支架 理論認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上又增加了很多感性認(rèn)識(shí)，重點(diǎn)了解了 液壓支架 的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理，從而為順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 我畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是 液壓支架底座及千斤頂 的設(shè)計(jì)。 液壓支架是一種復(fù)雜的煤礦機(jī)械。它與滾筒采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、裝 (轉(zhuǎn) )載機(jī)和乳化液泵站等配套使用 ,實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化。在回采工程中 ,為了防止頂板早落 ,維持一個(gè)不定期的工作空間 ,保證 工人安全和各種作業(yè)的正常工作 ,必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。而液壓支架能夠可靠有效地支撐和控制 。 這次設(shè)計(jì)主要是對(duì)其 底座 重點(diǎn)設(shè)計(jì)，包括一些常規(guī)性的強(qiáng)度剛度及穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到初步具備設(shè)計(jì) 液壓支架 重要部件的基本能力，為以后的設(shè)計(jì)或選用 液壓支架 奠定一定的基礎(chǔ)。 回顧四年以來(lái)的學(xué)習(xí)生活，畢業(yè)在即，我希望通過(guò)自己的努力設(shè)計(jì) 2 出一份合格的作品，為自己四年的大學(xué)學(xué)習(xí)畫上一個(gè)完滿的句號(hào)。 采用綜合機(jī)械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。為了滿足對(duì)煤炭增長(zhǎng)的日益需要，必須大量生產(chǎn)綜合 機(jī)械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機(jī)械化采煤工作面。由于采煤工作面的底頂板條件、煤層厚度、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同，對(duì)液壓支架的要求也不同。為了有效的支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計(jì)出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。因此液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。由于液壓支架的類型很多，因此其設(shè)計(jì)工作量也是很大的，由此可見(jiàn)，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。 通過(guò)對(duì)液壓支架的理論學(xué)習(xí)，完成液壓支架的設(shè)計(jì)工作，加深對(duì)液壓支架工作原理、工作性能、工作環(huán)境及其結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和了解。通過(guò)對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)的分析，加深和鞏固機(jī)械原理的相關(guān) 內(nèi)容；通過(guò)對(duì)液壓支架受力的分析和強(qiáng)度的校核，加深對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課理論力學(xué)和材料力學(xué)及專業(yè)課機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的鞏固和理解。同樣通過(guò)對(duì)液壓支架的設(shè)計(jì)，能夠更好的認(rèn)識(shí)國(guó)內(nèi)外液壓支架的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)現(xiàn)目前煤礦液壓支架主要存在的問(wèn)題，從而為以后更深認(rèn)的了解和設(shè)計(jì)液壓支架打下良好的基礎(chǔ)。 通過(guò)自己獨(dú)立地完成指定的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，提高理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)會(huì)查閱參考書和工具書的方法，提高編寫技術(shù)文件的能力，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算和制圖等基本技能的訓(xùn)練，為畢業(yè)后成為一名出色的機(jī)械工程師打好基礎(chǔ)。 現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才提出 了更高的要求，作為一名當(dāng)代大學(xué)畢業(yè)生，不僅打好堅(jiān)實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)具備工程技術(shù)人才應(yīng)有的綜合素質(zhì)。 3 為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，我們應(yīng)立足變傳統(tǒng)的、僵化的、單純的畢業(yè)設(shè)計(jì)為培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)、提高創(chuàng)新能力、樹立團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、強(qiáng)化計(jì)算機(jī)運(yùn)用等多維兼容性畢業(yè)設(shè)計(jì) ;同時(shí)通過(guò)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力；在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，以我們的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，教師適時(shí)指導(dǎo)為輔；將素質(zhì)教育也畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)相融合，從根本上提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平 。 4 2液壓支架基本理論分析 壓支架的工作原理 液 壓支架在工作過(guò)程中，不僅要可靠的支撐頂板，維護(hù)一定的安全工作空間，而且要隨工作面的推進(jìn)，進(jìn)行移架和推移輸送機(jī)。因此，支架要實(shí)現(xiàn)升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站供給的高壓液體，通過(guò)工作面性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)完成的，如圖 圖 2壓支架工作原理 1— 頂梁； 2— 立柱； 3— 推移千斤頂； 4— 安全閥； 5— 單向筏； 6、 7— 操縱閥； 支架的前移和推移輸送機(jī)是通過(guò)操縱閥和推移千斤頂 3來(lái)進(jìn)行的。移架時(shí)，先使支架卸載下降，再把操縱閥置于 移架位置，從乳化液泵站來(lái)的高壓液體進(jìn)入推移千斤頂?shù)那扒患椿钊麠U腔，后腔即活塞腔回液。這時(shí)，支架以輸送機(jī)為支點(diǎn)前移。移架結(jié)束后，再把支架升起，使支架撐緊頂板。若將操縱閥置于推溜位置，高壓液體進(jìn)入推移千斤頂后腔即 5 活塞腔，前腔即活塞桿腔回液，這時(shí)輸送機(jī)以支架為支點(diǎn)被推向煤壁。 架升降 當(dāng)操作閥處于升柱位置時(shí)，從乳化液泵站來(lái)得高壓液體通過(guò)操縱閥液控單向閥 5進(jìn)入立柱 2的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撐緊頂板。當(dāng)操縱閥處于降柱位置時(shí)，工作液體進(jìn)入立柱的上腔，同時(shí)打開液控單向閥，立柱下腔回液，支架下降。 架承載過(guò)程 支架的承載過(guò)程是指支架與頂板之間相互力學(xué)作用的過(guò)程，它包括初撐、承載增阻和恒阻三個(gè)階段。 (1) 初撐階段 在升架過(guò)程中，當(dāng)支架的頂梁接觸頂板，直到立柱下腔的液體壓力逐漸上升到泵站工作壓力時(shí)，停止供液，液控單向閥 6立即關(guān)閉，這一過(guò)程為支架的初撐階段。此時(shí)支架對(duì)頂板的支撐力為初撐力。 (2) 承載增阻階段 支架初撐結(jié)束后，隨著頂板的下沉，立柱下腔的液體壓力逐漸升高，支架對(duì)頂板的支撐力也隨之增大，呈現(xiàn)增阻狀態(tài)，這一過(guò)程為支架的承載增阻階段。 (3) 恒阻階段 隨著頂板壓力的進(jìn)一 步增加，立柱下腔的液體壓力越來(lái)越高，當(dāng)升高到安全閥 5的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥打開溢流，立柱下縮，液體壓力隨之降低。當(dāng)降到安全閥的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥關(guān)閉。隨著頂板的繼續(xù)下沉，安全閥重復(fù)這一過(guò)程。由于安全閥的作用，支架的支撐力維持在某 6 一恒定數(shù)值上，這是支架的恒阻階段。此時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力成為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，其初撐力和工作阻力的計(jì)算還要考慮到立柱傾角的影響因素。 圖 2架的工作特性曲線 由上可知，支架工作時(shí)，其支撐力與時(shí)間的關(guān)系，可用支 架工作特性曲線表示，如圖 所示，曲線上的0t、 1t 、3阻、和恒阻階段的時(shí)間。 上述工作過(guò)程表明：支架在達(dá)到額定工作阻力以前具有增阻性，以保證支架對(duì)頂板有效的支撐作用；當(dāng)支架達(dá)到額定工作阻力以后，支架能隨頂板的下沉而下縮，即具有可縮性和恒阻性，支架的工作特性決定于立柱、液控單向閥、安全閥和操縱閥的性能和密封的好壞。所以這些元件是支架的關(guān)鍵液壓元件 。 通常液控單向 閥和安全閥組合在一起，稱為控制閥。支架的工作阻力是支架的一個(gè)重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。但是，由于支架的頂梁長(zhǎng)短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對(duì)頂板的支撐能力。因此，通常單位支護(hù)面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支 7 護(hù)強(qiáng)度來(lái)表示支架的支護(hù)性能。即 10?? (式 式中 F — 支架的支護(hù)面積， 2m 壓支架的類型和結(jié)構(gòu) 液壓支架按其對(duì)頂板的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三種基本架型。 護(hù)式支架 掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：有一個(gè)較寬的掩護(hù)梁以擋住采空區(qū)的矸石進(jìn)入作業(yè)空間，其掩護(hù)梁的上端與頂梁鉸接，下端通過(guò)前后連桿與底座連接。底座、前后連桿和掩護(hù)梁形成四連桿機(jī)構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撐力間接作用于頂梁或直接作用于頂梁上。掩護(hù)式支架的立柱較少，除少數(shù)掩護(hù)式 支架 1根立柱外，一般都是一排 2根立柱。這種支架的立柱都為傾斜布置，以增加支架的調(diào)高范圍，支架的兩側(cè)有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，可以把架間密封。通常頂梁較短， 掩護(hù)式支架的支護(hù)性能是：支撐力較小，切頂性能差，但由于頂梁短，支撐力集中在靠近煤壁的頂板上，所以支護(hù)強(qiáng)度較大、且均勻，掩護(hù)性好，能承受較大的水平推力，對(duì)頂板反復(fù)支撐的次數(shù)少，能帶壓移架。但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。 由上可知，掩護(hù)式支架適用于頂板不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定、老頂周期來(lái)壓不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件。 8 撐式支架 支撐式支架是出現(xiàn)最早的一種架型，按其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作方式的不同，支撐式支架又分為垛式支架和節(jié)式支架兩種結(jié)構(gòu)型式。垛式支架每架為一整體，與輸送機(jī)聯(lián)接并互為支點(diǎn)整體前移。節(jié)式支架由 2— 3 個(gè)框節(jié)組成，移架時(shí)，各節(jié)之間互為支點(diǎn)交替前移，輸送機(jī)用與支架相連的推移千斤頂推移。節(jié)式支架由于穩(wěn)定性差，現(xiàn)已基本淘汰。 支撐式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：頂梁較長(zhǎng)，其長(zhǎng)度多在 4m 左右；而且立柱多，一般 4— 6根，且垂直支撐；支架后部設(shè)復(fù)位裝置和擋矸裝置。以平衡水平推力和防止矸石竄入支架的工 作空間內(nèi)。支撐式支架的支護(hù)性能是：支撐力大，且作用點(diǎn)在支架后部，故切頂性能好；對(duì)頂板重復(fù)支撐的次數(shù)多，容易把本來(lái)完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差；護(hù)矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架的工作空間和通風(fēng)斷面大。 由上可知，支撐式支架適用于直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強(qiáng)烈周期來(lái)壓，且水平力小的條件。 撐掩護(hù)式支架 支撐掩護(hù)式支架是在吸收了支撐式和掩護(hù)式兩種支架優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種支架。因此，它兼有支撐式和掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，可適用于各種頂?shù)装鍡l件。 支撐掩護(hù)式支架的頂梁由前梁與 主梁構(gòu)成，四根立柱支撐在頂梁和立柱之間，掩護(hù)梁的上端與頂梁鉸接，下端用連桿與底座相連。這種支架的優(yōu)點(diǎn)是：支撐力大，切頂性能強(qiáng)，防護(hù)性能好，通風(fēng)斷面大，穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣。它的主要缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。 9 支撐掩護(hù)式支架的立柱均為兩排，立柱可前傾和后傾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，兩排立柱都直接支撐在頂梁上，個(gè)別情況下，也有后排立柱支撐在掩護(hù)梁上而前排立柱支撐在頂梁上。 種液壓支架 特種液壓支架是為滿足某些特殊要求而發(fā)展起來(lái)的液壓支架，在結(jié)構(gòu)型式仍屬于上述某種基本架型。 液 壓支架的基本要求 1. 為了滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以便有效地控制頂板，保證合理的下沉量。 2. 液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。推溜力一般為 100右；移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為 100150厚煤層一般為 150250煤層一般為 250400 3. 防矸性能要好。 4. 排矸性能要好。 5. 要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有毒氣體等安全方面的要求。 6. 為了操作和生產(chǎn)的需 要，要有足夠?qū)挼娜诵械馈? 7. 調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。 8. 支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定植。 9. 要求支架有足夠的剛度，能夠承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。 10. 在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架重量。 11. 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單。 10 12. 液壓元件要可靠。 頂設(shè)條件老頂 接頂 1類，底板接觸比壓 作阻力 1600溜力 100架力 200站壓力 32壓支架型號(hào) 6/24。工作面配套設(shè)備：采煤機(jī) 1703 ?板輸送機(jī) )－ 764/400。煤層傾斜角小于 15度。 由液壓支架的工作狀態(tài)知，支架承受的外載荷是頂板下沉形成的。在頂板下沉過(guò)程中，支架的頂梁與頂板有相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象，支架不僅受有垂直于頂梁的力，還受有平行于頂梁的摩擦力。垂直于頂梁的力由支架的工作阻力來(lái)平衡。在支架承載過(guò)程中，支架底座承受工作面底板反作用力。 為了設(shè)計(jì)計(jì)算方便，要對(duì)支架的外載荷和支架本身進(jìn)行簡(jiǎn)化，概述如下： 把支架簡(jiǎn)化成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu)。為偏于安全，在計(jì)算時(shí)把外載荷視為 集中載荷；金屬結(jié)構(gòu)件按直梁理論計(jì)算；頂梁、底座與頂?shù)装灞徽J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長(zhǎng)度方向按線性規(guī)律分布，沿支架寬度方向?yàn)榫?；通過(guò)分析和計(jì)算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低所以，在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不計(jì)，使掩護(hù)梁偏于安全；立柱和短柱按最大工作阻力計(jì)算；產(chǎn)生作用在頂梁上的水平力的情況有兩 11 種， — 是由于支架讓壓回縮，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為近似雙紐線，頂梁與頂板間產(chǎn)生相對(duì)位移，頂板給予頂梁水平摩擦力，另一種是由于頂柜向采空區(qū)方向移動(dòng)，使支架頂梁受一指向采空區(qū)的水平摩擦力。頂梁和頂板的靜摩擦系數(shù) W， 一般取 不同支護(hù)高度時(shí)各部件最大受力值進(jìn)行強(qiáng)度校核。 響架型選擇的因素 (1) 煤層傾角 煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性，傾角大時(shí)易發(fā)生傾倒、下滑象。當(dāng)煤層傾角大于 10? — 15? 時(shí)，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過(guò) 18? 時(shí)，應(yīng)同時(shí)具有防滑防倒裝置。 (2) 煤層厚度 煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。當(dāng)煤層 厚度大于 煤取下限，硬煤取上限 ）時(shí)，應(yīng)選用抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。當(dāng)煤層厚度變化較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。 (3) 底板性質(zhì) 底板承受支架的全部載荷，對(duì)支架的底板影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架底座的結(jié)構(gòu)和支承面積。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對(duì)底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許比壓 (對(duì)于砂巖底板，允許比壓為 底板為 。 (4) 瓦斯涌出量 對(duì)于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿足通風(fēng)的要求， 12 選型時(shí)要進(jìn) 行驗(yàn)算。 (5) 設(shè)備成本 在滿足要求的前提下，應(yīng)選用價(jià)格便宜的支架。 (6) 地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時(shí)間分別在 5— 8 2m 和 20不宜采用液壓支架。 架架型的確定 從架型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，由于架型的不同，它的支撐力分布和作用也不同；從頂板條件來(lái)看，由于直接頂類別和老頂級(jí)別的不同，支架所承受的載荷也不同。所以，為了在使用中合理地選擇架型，要對(duì)支架的支撐力、采煤高度與承載的關(guān)系進(jìn)行分析，使支架的支撐 力能適應(yīng)頂板載荷的要求。 煤質(zhì)條件老頂 、直接頂 1 類，底板平整，無(wú)影響支架通過(guò)的斷層，根據(jù)表 2 13 表 2架架型的選擇 注：①括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是掩護(hù)式支架的支護(hù)強(qiáng)度。表 中所列支護(hù)強(qiáng)度在選用時(shí)，可根據(jù)本礦情況允許有 5? %的波動(dòng)范圍。 ②表中 2 分別為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)老頂?shù)姆旨?jí)增壓系數(shù)；Ⅳ級(jí)老頂給出最低值 2，選用時(shí)可根據(jù)本礦實(shí)際確定適宜值。 老頂級(jí)別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接頂類別 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4 支架類型 掩護(hù)式 掩護(hù)式 支撐式 掩 護(hù) 式 掩 護(hù) 或 支 撐 掩 護(hù) 式 支 撐 式 支撐掩護(hù)式 支撐掩護(hù)式 掩護(hù)或支撐掩護(hù)式 掩護(hù)或支撐掩護(hù)式 支撐式 采高小于 支撐掩 護(hù)式 采高大于 支架支護(hù)強(qiáng)度 高m 1 2? 結(jié)合深孔爆破，軟化頂板等措施處理采空區(qū) 2 2? 2? 2? 14 3 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 架高度、中心距的確定 其最大與最小高度為： 400 支架最大高度， 600 支架最小高度 支架的伸縮比指最大與最小支架高度之比值為： 式 代入數(shù)據(jù)得 m= 所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心線間的距離。按下式計(jì)算： 3 n C? ? ? （式 式 中： 支架間距（支架中心距）； 每 架支架頂梁總長(zhǎng)度； 3C— 相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙 ； n— 每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式 支 架 。 15 支架間距由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度及幫槽上千斤頂連結(jié)塊的位置來(lái)確定，我國(guó)刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度為 斤頂連結(jié)塊位置在溜槽中長(zhǎng)的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外 ，支架間距一般為 本次設(shè)計(jì) 取 支架的中心距為 底座是將板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。在設(shè)計(jì)支架的底座長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要?。恢Ъ軆?nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱，液壓控制控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；使于人員操作相行走，保證支架的穩(wěn)定性等。通常，掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度職 的移架步距 (一個(gè)移架步距為 即 撐掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取 4倍移架步距，即 次設(shè)計(jì)取底座長(zhǎng) 座寬度 支架底座寬度一般為 提高橫向穩(wěn)定性和減小對(duì)底板比壓，厚煤層支架可加大到 頂煤支架為 座中間安裝推移裝置的槽子寬度與推移裝置的結(jié)構(gòu)和千斤頂缸徑有關(guān)，一般為 300— 380度取 1430 16 4支架主要部件的設(shè)計(jì) 各部件設(shè)計(jì)要求要滿足總體配套的要求，就是應(yīng)滿足采煤機(jī)、雙輸送機(jī)和支架配套的空間要求。各部件設(shè)計(jì)的基本要求： （ 1）四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)上既滿足工 作空間要求，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。 （ 2）前梁由前梁千斤頂控制，可上下擺動(dòng) 15°，與頂板保持良好的接觸，維護(hù)機(jī)道上方頂板。挑梁是和前梁鉸接的可翻轉(zhuǎn)支護(hù)板，由防片幫千斤頂控制，可及時(shí)支護(hù)，并超過(guò)水平線上挑 3° — 5°，拉架時(shí)收回，還可在移架后支護(hù)煤壁，以防止片幫。 （ 3）頂梁 頂梁是支架主要承受頂板壓力的部件，并起切頂作用。它可多次反復(fù)支撐頂煤，以利于放煤。頂梁裝有側(cè)護(hù)板，活動(dòng)側(cè)裝有千斤頂和彈簧，防止架間漏煤、矸及調(diào)節(jié)支架間距。 （ 4）掩護(hù)梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。 （ 5）底座 底座是將支架承受的頂板壓力和側(cè)向力傳至底板。它既要有足夠的強(qiáng)度和剛度，又應(yīng)滿足底板比壓不超限。保證支架整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵是在底座上鉸接四連桿機(jī)構(gòu)，在底座中間設(shè)置有推移裝置，側(cè)面設(shè)置拉后輸送機(jī)的千斤頂和推移桿。 （ 6）推移裝置 此機(jī)構(gòu)關(guān)系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。推移桿結(jié)構(gòu)有長(zhǎng)推桿或是由兩部分短推移桿組成。 （ 7）液壓控制系統(tǒng)及立柱、千斤頂 液壓系統(tǒng)由各液壓件、管路系統(tǒng)組成，它應(yīng)保證立柱、千斤頂完成支架要求的各種性能，并達(dá)到設(shè) 17 計(jì)技術(shù)參數(shù)。 圖 4連桿機(jī)構(gòu)的底座 底座為整體式剛性底座，四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座前部 (有的鉸接在中部或后部 )，有兩個(gè)球面柱窩與立柱缸底相連，底座中間布置有推移裝置，側(cè)面有拉后輸送機(jī)千斤頂固定耳座。該底座整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，與底板接觸面積大，比壓小。由于四連桿機(jī)構(gòu)在中部連接，使底座受力狀態(tài)不好。上連桿與底座的鉸接座為兩突出的內(nèi)主筋形成的箱體結(jié)構(gòu)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)，使突變過(guò)渡處強(qiáng)度足夠，呈圓弧狀過(guò)渡，以免損壞。 座接觸比壓 頂板對(duì)支架的巨大載荷有整臺(tái)支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。由于底板巖性不同 ，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗壓強(qiáng)度。則在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算底板的比壓。 18 j ?（式 則平均接觸比壓為： 0 01 3 0 0 101 6 0 03 ???? 式中 平均接觸比壓； 支架工作阻力； B— 底座與底板的接觸寬度； L— 底座與底板的接觸長(zhǎng)度。 結(jié)論：該底座比壓在允許范圍內(nèi)。 推移千斤頂選用框架推移方式，則其缸體內(nèi)徑為： ? 移4 （式 式中 移F— 推移千斤頂?shù)囊萍芰Γ?200 移F=200 入公式得推移千斤頂缸體內(nèi)徑為： ???? 00 0 004以上計(jì)算出來(lái)的推移千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑，按煤礦支護(hù)手冊(cè)（ — 5020— 0694— X/639）表 419 表 4通千斤頂主要技術(shù)特征 規(guī)格 缸徑 /柱徑 代號(hào) 額定承載能力 連接尺寸 適用范圍 推力 拉力 工作 壓力 桿頭 孔徑 缸底 140/85 (5N) 5W 485 306 2 42 用于液壓支架推移千斤頂、平衡千斤頂伸縮梁千斤頂?shù)? 125/70 (0W) 386 265 34 34 100/70 0W 245 158 32 32 80/45 5W 158 108 用于伸縮梁、護(hù)幫、側(cè)護(hù)板推移、復(fù)位等千斤頂 63/45 5W 98 48 21 21 經(jīng)查表，選用標(biāo)準(zhǔn)缸徑為 100 推移千斤頂?shù)男谐膛c推移步距有關(guān)，當(dāng)推移步距為 600移千斤頂?shù)男谐虨?700— 750液壓缸行程系列表選用 700 20 5 支架受力分析與計(jì)算 板狀態(tài) 在采煤工作面中，當(dāng)煤被采出后，就會(huì)出現(xiàn)一定的空間，由于受上部巖層壓力，出現(xiàn)離層和裂隙，如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就要冒落，不支護(hù)的時(shí)間越長(zhǎng)，危險(xiǎn)就越大。而頂板冒落是有一定過(guò)程的，一般可分為三個(gè)階段，開始頂板處于無(wú)壓狀態(tài)，此時(shí)頂板較完整，而且沒(méi)有下沉，稱為無(wú)壓狀態(tài)；但經(jīng)一定時(shí)間后，頂板就會(huì)下沉，通常稱為老頂來(lái)壓，此時(shí)頂板并不破裂，而且這種下沉帶有一定的周期性，所以稱為老頂周期來(lái)壓狀態(tài)；如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)破裂而冒落，此時(shí)叫冒落狀態(tài)。 支架在這三種狀態(tài)下是這樣工作的：開始支架以 初撐力支撐頂板，此時(shí)為無(wú)壓狀態(tài)；當(dāng)周期來(lái)壓時(shí)，頂板下沉，使立柱下腔壓力增大，當(dāng)增大到大于安全閥調(diào)正壓力時(shí)，安全閥被打開，使立柱下腔壓力下降，稱為立柱讓壓狀態(tài)，使支架以工作阻力支護(hù)頂板；如果繼續(xù)來(lái)壓，就要不斷讓壓，所以立柱要有一定的向下行程，如沒(méi)有向下行程，稱為壓死狀態(tài)，這是在設(shè)計(jì)和使用中必須注意避免的現(xiàn)象；當(dāng)支架前移后，此時(shí)頂板處于無(wú)支護(hù)狀態(tài)，頂板就要冒落，這就是液壓支架在工作過(guò)程中的三種狀態(tài)。 21 支架在工作面受力是由于頂板下沉，同時(shí)又有向采空區(qū)移動(dòng)的趨勢(shì)，使頂梁受合力和底座受底板反力，其 中頂板合力的垂直分力 F ,由支架工作阻力來(lái)克服，所以在計(jì)算支架的工作載荷 F 時(shí)按支架的工作阻力來(lái)確定 該支架整體受力如圖 中求 1F 、 '1F 及作 用點(diǎn)位置。 圖 5接式頂梁支架受力 首先取頂梁為分離體： 22 圖 5梁分離體受力 各力對(duì) a 點(diǎn)取矩，可寫出 1F 作用點(diǎn)的位置 x 的表達(dá)式： 1111212111728228 )(s i n)(co s)(co ss i n F ??????? ????(式 再取頂梁和掩護(hù)梁為分離體： 如圖 O 點(diǎn)取矩，可求得 1F 的表達(dá)式，將此式與上式聯(lián)立，解出 1F 如下： ?????????????3183282321 )(56co s)(56s i n)(15s i n)(15co 式 再把此式代回上式， x 可解出。 23 F 1F 1P h 6P 5P 6+L 2a 1 '圖 5梁和掩護(hù)梁分離體 所以，在驗(yàn)算頂梁強(qiáng)度時(shí)，按平衡千斤頂受拉且 W =進(jìn)行計(jì)算。若這個(gè)條件強(qiáng)度計(jì)算能滿足，其他條件都能滿足。 將600 P=W =1? =15? ， 2? =56? ， 2l =253l=9211h =280， 2h =230，7h=325入公式得 1F 為： 代入數(shù)據(jù)算得 1F =1426 將 1F 值代入公式得 1F 作用點(diǎn)的位置 x 為： x =706取掩護(hù)梁為分離體如圖 24 圖 5護(hù)梁分離體 由頂梁分離體寫出力系平衡方程，再由此解出頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)的內(nèi)力 281 c o ss ?? ??（式 1281 s o s ?? ??（式 從這兩式中可以看出平衡千斤頂受推力時(shí)，有最大值，掩護(hù)梁受力最大，前后連桿受力也最大，所以，演算掩護(hù)梁和前后連桿強(qiáng)度時(shí)，用這種情況進(jìn)行。 計(jì)算得 ??????? 2 656c o 615s 0 0????? 1 4 2 656s 615c o 0 025 6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓支架由不同數(shù)量的立柱合千斤頂組成，采用不同的操縱閥以實(shí)現(xiàn)升柱、降柱、移架、推溜等功作。雖然支架的液壓缸 (立柱和千斤頂 )種類、數(shù)量很多，但其液壓系統(tǒng)都采用多執(zhí)行元件的并聯(lián)系統(tǒng)。 液壓支架的液壓傳動(dòng)，與其它機(jī)械的容積式液壓傳動(dòng)有很大的區(qū)別，其特點(diǎn)加下： 工作液的壓力高 (管路內(nèi)的壓力達(dá) 20— 40柱內(nèi)的壓力達(dá) 30— 70流量大 (35— 140l/在液壓系統(tǒng)種，采用粘度低和容量大的液體作為工作介質(zhì)；液壓缸、操縱閥，其它調(diào)節(jié)和控制裝置等總的數(shù)量大 (高壓泵 1— 6 臺(tái)、液壓缸 300— 1500 個(gè)、安全閥 150— 300 個(gè)，還有同樣數(shù)量的液控單向閥 )； 泵－液壓缸傳動(dòng)系統(tǒng)的換算彈性模數(shù)較低；根據(jù)支架的數(shù)目改變液流的參數(shù)； 所有支架在結(jié)構(gòu)上都有著相同的液壓缸、液壓裝置以及它們之間都有相同的連接方式 (相同的液壓系統(tǒng) )；每節(jié)支架都重復(fù)著相同的工序，這些工序的總和構(gòu)成液壓支架的基本工序；為了保證系統(tǒng)具有較高的容積效率，實(shí)現(xiàn)無(wú)故障作業(yè)及工作人員的安全，液壓系統(tǒng)的元件和部件要有好的密封性和可靠性。 這些特點(diǎn)體現(xiàn)了液壓傳動(dòng)元件以及整個(gè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，即：液壓支架是以單節(jié)支架為單元的，這就決定了液壓系統(tǒng)的構(gòu)成，即工作面支架和端頭支架的液壓系統(tǒng)成為液壓支架的基本組成部分。此外，可以把泵站、中心控制臺(tái)和支架的液壓管路等部分作為支架的公用液壓 系統(tǒng)。其中每個(gè)部分都具有獨(dú)立的功能，在改善液壓傳動(dòng)或者制定新的方 26 案時(shí)，一般都可以單獨(dú)地加以研究。 壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 根據(jù)液壓系統(tǒng)的架型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定立柱和千斤頂數(shù)目，并擬定液壓系統(tǒng)。 帶壓移架回路如圖 6立柱控制閥前面裝設(shè)一個(gè)由移架液路控制的支撐保持閥和一個(gè)與立柱活塞桿腔液路相通的截流閥，可時(shí)支架帶壓移架，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在移架時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力應(yīng)大于10KN/ 圖 6壓移架回路 1－輸送機(jī)； 2－支架； 3－推移千斤頂； 4－立柱； 5－安全閥； 6－液控單向閥； 7－制成保持閥； 8－節(jié)流閥 斤頂系統(tǒng) 千斤頂系統(tǒng)包括前梁、平衡、側(cè)推、推移、護(hù)幫、防倒、防滑和調(diào)架千斤頂。這類千斤頂控制系統(tǒng)一般由油缸上加一些必要的液壓閥構(gòu) 27 成。 常用的千斤頂控制回路有如下形式： 推移千斤頂系統(tǒng) 推移千斤頂系統(tǒng)如下圖所示。 a 為單向鎖緊回路， b 為差動(dòng)回路， 于輔助移架千斤頂?shù)耐屏ο拗圃谝欢ǚ秶谠撉Ы镯數(shù)幕钊灰粋?cè)液路上增設(shè)一個(gè)定壓開關(guān)閥。當(dāng)操縱操縱閥時(shí)，壓力液經(jīng)分流閥后分成兩路：一路去推移千斤頂，另一路經(jīng)定壓 開關(guān)閥去輔助移架千斤頂。當(dāng)液壓力超過(guò)定壓關(guān)閉閥的調(diào)整壓力時(shí)，該閥關(guān)閉，切斷液路，保證輔助移架千斤頂?shù)耐屏Σ怀^(guò)調(diào)定值。 根據(jù)支架的工作原理，做出液壓系統(tǒng)如下圖 6 圖 6壓系統(tǒng)圖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 28 統(tǒng) 乳化液泵站是采煤工作面文護(hù)設(shè)備及推移裝置的動(dòng)力源 。主要由乳化液泵組、乳化液箔組組成，還包括必要的控制、保護(hù)、監(jiān)視等元件及聯(lián)接管路。 泵站的布設(shè)分為固定式和移動(dòng)式兩種。供液的方式為單一工作面供掖和集中對(duì)多個(gè)工作面供液。 表 6站供液方式 方式 布設(shè)地點(diǎn)與配置 供給地點(diǎn)與輸送 固定式泵站 集中供液 在采區(qū)或礦井硐室中，配置多臺(tái)泵組和大容量液箱 通過(guò)大管徑金屬管道向去全采區(qū)或礦井的各個(gè)采煤工作面供液 單一供液 在工作面順槽端部硐室內(nèi)，配兩臺(tái)泵組和一臺(tái)乳化液箱組 通過(guò)大管徑硬管或高壓軟管向本工作面供液 移動(dòng)式泵站 單一供液 在距采煤面 30~50槽內(nèi)布設(shè)兩臺(tái)泵組，一臺(tái)箱組，隨工作面的推進(jìn)而移動(dòng)，也可安裝于動(dòng)力列車上 通過(guò)高壓軟管于工作面主供液管連接供液 泵站主要多數(shù)應(yīng)滿足采煤工作面供液需要，同時(shí)要有合理的管路和閥類配套。 泵站公稱壓力取決于立柱初撐壓力和杏千斤頂?shù)?t 作壓力。在此基礎(chǔ)上考慮一定的富裕系數(shù)，以補(bǔ)償系統(tǒng)沿程的壓力損失。 泵站的液箱容積應(yīng)能保證系統(tǒng)正常循環(huán)時(shí)液體的充分沉淀和排氣，灑溫不要超出 0℃， 29 能容納由于頂板下沉等原因回流的液體。一勝液箱容積不少于泵公稱流量的 6倍。 為了驗(yàn)證泵站系統(tǒng)組配的合理性，可用 液壓支架液壓系統(tǒng)優(yōu)化程序進(jìn)行檢驗(yàn)。 乳化液泵站系統(tǒng)應(yīng)符合以下基本要求： (1)系統(tǒng)及其元件應(yīng)能滿足工作面支護(hù)設(shè)備和推移設(shè)備的要求。 (2)控制系統(tǒng)中，應(yīng)配有各自獨(dú)立的兩臺(tái)泵組。 (3)應(yīng)有完善的過(guò)濾裝置及磁過(guò)濾。 (4)必須有兩級(jí)壓刀保護(hù)裝置。固定泵站應(yīng)有失壓保護(hù)。 (5)應(yīng)設(shè)有壓力指示。 (6)應(yīng)有消除系統(tǒng)脈動(dòng)和補(bǔ)能的蓄能器。 由于工作面支架的立柱和千斤頂所需要的壓力不同，就需要泵站共給不同的壓力液。一般情況下，立柱要達(dá)到較高的初撐力，就需要高壓液。要求推力較小的千斤頂，例如側(cè)推千 斤頂?shù)染鸵^低的壓力液。由此，本次設(shè)計(jì)選用高壓 — 低壓泵液壓系統(tǒng)：工作面同時(shí)需要高壓和低壓時(shí)，可以設(shè)置一套高壓泵，一套低壓泵，組成整套乳化液泵站，其原理系統(tǒng)圖表示如圖 6低壓泵可以用一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)。 30 圖 6站液壓系統(tǒng) 1 低壓蓄能器 2 低壓?jiǎn)蜗蜷y 3低壓卸載閥 4 低壓手動(dòng)卸載閥 5 低壓安全閥 6 油箱 7 低壓泵 8 高壓泵 9 高壓安全閥 10 高壓手動(dòng)卸載閥 11 高壓卸載閥 12 高壓?jiǎn)蜗蜷y 13 高壓蓄能器 1、乳化液泵 乳化液泵與電動(dòng)機(jī)、機(jī)架等組成乳化液泵組，作為一個(gè)泵站組件。 工作原理：機(jī)械化采煤工作面一般采用臥 式三往塞往復(fù)式乳化液泵。它是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，將曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)連桿 — 塊沿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)柱塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。其工作原理如圖 6柱塞左行時(shí)，缸體腔容積增大形成真空。液箱里的乳化液在大氣壓力下經(jīng)吸液閥被吸入缸體。此時(shí)排液閥在排液管內(nèi)液壓下關(guān)閉。當(dāng)柱塞右行時(shí)，缸體腔逐漸縮小，液體受壓．推開排液閥，關(guān)閉吸液閥．將乳化液注入排液管路輸入系統(tǒng)。柱塞往復(fù)一次完成一個(gè)吸、排液循環(huán)。其排液量呈正弦規(guī)律變化。由于三個(gè)柱塞運(yùn)動(dòng)互呈 120度的相位角，泵的連續(xù)流量為三個(gè)柱塞排量總和，其流量壓力脈動(dòng)為三條正弦曲線的疊加，如圖 6 31 圖 6化液泵工作原理 圖 6化液泵壓力、流量脈動(dòng)線 2、乳化液箱 乳化液箱是泵站系統(tǒng)中貯存、回收和過(guò)濾工作液的裝置。具有較完善的過(guò)濾系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。有些還配有自動(dòng)卸載閥、減壓閥、蓄能器等元部件。由液箱及裝在其上的元件和連接膠管組成乳化液箱組。一般單一供液的工作面泵站系統(tǒng)配一臺(tái)液箱組和兩臺(tái)泵組。在必要時(shí)增設(shè)輔助液箱組。 乳化液箱的結(jié)構(gòu)大體分為四個(gè)部分： 1．沉淀室； 2．過(guò)濾室； 3．工作室； 4．控制室。系統(tǒng)液流的循環(huán)如圖 6 32 圖 6化液循環(huán)方框圖 1、過(guò)露裝置 液箱的過(guò)濾裝置包括吸液過(guò)濾器 (裝于吸液斷路器上 )、過(guò)濾網(wǎng)槽、磁過(guò)濾器及高壓過(guò)濾。 2、自動(dòng)即截閥 該閥是泵站的壓力控制和過(guò)載保護(hù)元件。正常工作時(shí)泵排出的液體流經(jīng)卸載閥的單向閥進(jìn)入供液系統(tǒng)。在系統(tǒng)異?；蚬ぷ髅娌恍韫┮?，系統(tǒng)壓力超過(guò)卸載閥調(diào)定壓力最高值并控制液流使卸載閥口自動(dòng)打開，泵排出的液體流回乳化液箱，使泵處于空載循環(huán)遠(yuǎn)行，在系統(tǒng)壓力低于卸載閥調(diào)它的恢復(fù)壓力值時(shí)，卸載閥自動(dòng)關(guān)閉，使泵恢復(fù)正常循環(huán)供液。