礦用液壓支架設計畢業設計(完整版)

　　

【正文】 命，目前液壓支架有下列幾方面的發展動向：1 大力發展掩護式和支撐掩護式支架，對其他型式的支架，應用逐漸機減少。5 為了加快支架的移設速度，進一步改善操作條件，支架控制正在向自動控制方向發展。當頂板壓力超過立柱安全閥限定壓力時，安全閥開啟釋放出立柱中的液體進行讓壓，當頂板壓力下降到立柱工作阻力時，安全閥關閉進行保壓承載。 掩護梁1－護幫板耳座；2－側推千斤頂座；3－側護板；4－側推千斤頂；5－前連桿耳座；6－后連桿耳座；7－護幫千斤頂耳座；8－彈簧筒； 9－插板千斤頂耳座圖 2－1　掩護梁掩護梁分別與底座和掩護梁千斤頂，其主要作用有：（1） 承受下部頂板傳給的水平分力和側向力，增強支架的抗扭性能；（2） 掩護梁與掩護梁千斤頂，保證支架的穩定性；（3） 阻擋后部落煤，維護工作空間。16圖 23 前連桿　　　　此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。這類支架的工作阻力較小，切頂能力較弱，架型空間較小，但支架的防護性能較好。液壓支架架型的選擇，主要取決于液壓支架的力學性能是否適用礦井的頂底板條件和其它地質條件。（2） 對于非常穩定和穩定的難垮落頂板和周期來壓強烈和十分強烈的頂板，應優先考慮選取四柱支撐掩護式支架。② 當煤層厚度達到 ～ 以上時，需選擇帶有護幫裝置的掩護式或支承掩護式支架。時，排頭支架設防倒滑裝置，工作面中部支架設底調千斤頂，工作面中部輸送機設置防倒滑裝置。③ 結構緊湊，行人操作方便。SK2對于中厚煤層支架，按下式確定支架高度，即： H ＝M ＋(200～300)maxH ＝M －(300～400)ini 　對于薄煤層支架，則按下式確定支架高度，即 H ＝M ＋(100～200)ax 　 H ＝M －(150～250)ini21 支架的最大高度與最小高度之差為支架的調高范圍。大采高支架為促高穩定性中心距可采用 1．75m，輕型支架為適應中小煤礦工作面快速搬家的要求，中心距可采用 。支架間距 b 主要根據支架型式，但目前主要根據刮板運輸機油槽節長度及槽幫上千斤頂連接的位置來確定，目前我國刮板運輸機油槽每節長度為 ,千斤頂連接位置在刮板槽中間，所以除節式和邁步式支架外，支架間距一般為 ，此處恰取 1500mm。重新計算后可得：Q1=78176。（1）確定后連桿下鉸點 O 點的位置，使它大體比底座底面略高 200～250mm（或類比同類型支架確定）。（9）在垂線上作液壓支架在最低位置時，頂梁與掩護梁的鉸點 e′′′ 。（16）分別作和的垂直平分線，其交點即為前連桿下鉸點，為前連桿長度。一般梁的支撐力，未伸出前為 200～400kN。頂梁尺寸① 頂梁長度頂梁長度受支架型式、配套采煤機截深(滾筒寬度)、刮板輸送機尺寸、配套關系及立柱缸徑、通道要求、底座長度、支護方式等因素的制約。1E26按條件取底座長度大約為 故頂梁長度 L=2950mm② 頂梁寬度頂梁寬度根據支架間距和架型來定，架間間隙為 左右。①立柱上柱窩位置的確定確定立柱布置可以用類比法,其確定原則考慮支架的穩定性及支架的合力作用位置綜合進行考慮,我們知道,作用位置超前易產生啃底現象,所以一般盡量使合力位置向后移。則????????故 取整后為 950mm。掩護梁和頂梁（包括活動側護板）一起，構成了支架完善的支撐和掩護體，完善了支架的掩護和擋矸性能。30圖 36 液壓支架液壓系統圖1－前立柱；2－壓力指示器；3－安全閥；4－液控單向閥；5－后立柱；6－頂梁側推千斤頂；7－掩護梁側推千斤頂；8－護幫千斤頂；9－雙向液控單向閥；10－操縱閥；11－推移千斤頂；12－前梁千斤頂；第四章. 支架的受力分析與計算 支架的工作狀態在采煤工作面中，當煤被采出后，就會出現一定的空間，由于上部巖從壓力，出現離從和裂隙，如果不及時支護，頂板就要冒落，不支護的時間越長，危險就越大，而頂板冒落時有一定過程的，一般分為三個階段，開始頂板處于無壓狀態，次時頂板較完整，而且沒有下沉，通常稱為老頂來壓，次時頂板并不破裂，且這種下沉帶有一定的周期，所以稱為老頂周期來壓狀態，如不及時支護，頂板就會破裂而冒落，此時叫冒落狀態。（5） 立柱和短柱按最大工作阻力來計算。各力對某點取矩之和為零。當 26 時，COS ，所以支架承載能力將顯著的減小。所以 tgθ 值過大對支架受力不利。但是支架在設計中一般都要按可能的最大承載力來設計，顯然這就使支架不能發揮應有的作用，在很大的一段承載范圍內就要大材小用。所以此值的大小在 0～ 范圍內變化。Di（5） 桿水平角對連桿受力的影響由 和 的計算式可知，當它的分母為零時， 和 將無限大。所以，在驗算頂梁強度時，按平衡千斤頂受拉且 W= 時計算。39（2）求各點處的剪力并畫出剪力圖(c) ??40（2） 求各點處的彎矩并畫彎矩圖(d) ??AA左右左右左右雙向取矩誤差矯正如下： 10%.3EMK????左 右 右41圖 62 底座受力分析及彎矩圖畫彎矩圖(d)，如上圖所示：由彎矩圖和底座結構圖可知，應力集中處為危險截面，對其進行強度計算。根據以頂梁為分離體的受力平衡圖，寫出 X 和 Y 方向的力系平衡方程，再由此解出頂梁與掩護梁的內力 xa 和 Ya：1821sincostPFw???iaty?當 為正值時，（平衡千斤頂為推力）且 W=0 KN??????coin5y?當 為負值時，（平衡千斤頂為拉力）且 W= KN?????從以上求出的結果可以看出，當 為正值時（平衡千斤頂為推力），xa、Ya 有最大值，8P掩護梁受力最大，同時前、后連桿受力也最大。? 支架的受力計算當支架撐牢在頂板之間時，取其整體或某一部件為分離體，皆處于平衡狀態。加入頂梁上受向前的水平載荷，很容易使支架向前傾倒，這種趨勢使頂梁對于頂板向前滑動，則水平載荷又變成向后作用。 另外指出，支撐式支架的支護高度對支架受力沒有影響，而掩護式和支撐掩護式支架，由于支護高度的變化，使立柱的支撐角度、平衡千斤頂的角度、掩護梁和四連桿機構的角度等的不同，使受力也不同。（詳細分析間《液壓支架》課本張家鑒　　主編此處不再贅述）最后，必須指出，tgθ 不僅對承載能力有影響，而且對各受力部件有影響，并相當復雜，因此 tgθ 是大是小，由具體情況而定。但是，有些支架為了使高度變化范圍增大，角往往大于 30 。 各主要參數的影響掩護式支架在工作過程中，各主要部件的受力是變化的，其影響因素有諸多方面。頂梁與頂板的靜摩擦系數 f ，目前國內一般取～。支架在工作面受力是由于頂板下沉，同時又有向采空區移動的趨勢，使頂梁受合力和底座受底板壓力，其中頂板合力的垂直分力，由支架工作阻力來克服，所以我們在計算支架的工作載荷 F 時按支架的工作阻力來確定。焊接方式與頂梁相似，掩護梁上鉸接座與頂梁鉸接，下端通過千斤頂與底座鉸接。本底座是由鋼板焊接成的箱形整體結構。立柱上柱窩到頂梁與掩護梁的鉸點的距離為 800mm，立柱柱窩到頂梁梁面的距離為 150mm。③ 頂板覆蓋率 ζζ= 100﹪()Blcj?式中 B:頂梁的寬度(㎡)l:支架頂梁長度 (m)ｊ:支架間距 (m)對破碎機頂板：覆蓋率 s 值應達到 85﹪～95﹪，故掩護式支架裝可移動護板，以維護架間的間隙，中等穩定頂板覆蓋率 ζ 值為 75﹪～85﹪，穩定側護板覆蓋率為 60﹪～70﹪。減少頂板反復支護次數，保持支架結構緊湊，減輕重量。中間以兩根主骨架為主體，在主骨中焊接四個柱窩。 dcabeHHFFo（18）按以上初步求出的四連桿機構的幾何尺寸，再利用幾何作圖法畫出液壓支架掩護梁與頂梁鉸點的運動曲線，只要逐步變化四連桿機構的幾何的尺寸，便可以畫出不同的曲線來，再按液壓支架四連桿機構的幾何特征進行校核，最終選出較優的四連桿機構尺寸來。（11）以 O 點為圓心，oa 為半徑作圓弧。（3）過 O 點作與 H—H 線的夾角為 Q1 的斜線。Q=26176。掩護梁和后連桿的長度的確定用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度，如下圖所示其中 G掩護梁長度；A后連桿長度；L2e′點引垂線到后連桿下鉸點之距；H1支架最高位置時的計算高度；H2支架最低位置時的計算高度。寬度的確定應考慮支架的運輸安裝和調高要求。綜合以上分析我們在設計過程中取 H ＝2600mm，H =1200mm。（2） 確定支架結構參數的內容① 確定正常工作條件下，支架與相應設備的位置關系。② 為使移架容易，設計時要使支架底座前部比后部的比壓小。④ 假頂分層開采，應選用掩護式支架。即二柱式支架對頂板的實際支撐力高于同樣名義額定阻力的四柱式支架，特別是對機道上方頂板的支護強度。支承式支架適合于穩定頂板。有直支式和間支式兩種。這類支架的工作阻力較大，支撐合力位于后部，切頂能力強，架型空間較大。該支架設計為整體剛性底座，底座接底面積大，有利于減小對底板的比壓。（1） 金屬結構件主要有頂梁、掩護梁、前梁、上連桿、前連桿、后連桿、底座、側護板、護幫板等。 液壓支架的工作原理液壓支架是由乳化液泵站提供高壓乳化液（這里采用水包油型乳化液）作為動力由液壓操作系統，控制系統，液壓油缸和金屬構件組成。2 液壓支架的進一步發展，是著重解決擴大使用范圍的問題。由此可見，移架速度和初撐力問題是研究和設計液壓支架及其液壓系統的核心問題。 電液控制技術在液壓支架上的應用能夠提高液壓支架的自動化程度和移架速度(將不同工序或不同支架的操作時間間隔縮短到最小程度)，能夠實現定壓初撐和遠距離程序控制等功能。針對影響移架速度的因素分析和提高移架速度的方法和途徑，已有不少文獻給予論述，指出影響移架速度的主要因素有系統的額定流量和額定壓力、供液系統管路的通徑及閥件的過流量、液壓支架立柱升降行程和推移千斤頂的行程、立?；钪睆脚c活塞直徑的比值、支柱及頂梁重量等；而提高移架速度的主要措施有：增加泵站流量、采用電液自動控制、利用大流量閻件、改進液壓支架的進液和回液系統。 11 液壓支架的研究動態 為了進一步改善支架性能和提高移架速度，還須迅速研制并推廣大流量支架用閥、大通徑液壓膠管、初撐力保證閥或自動增壓閥以及高壓變乳化液泵。液壓支架初撐力決定著液壓支架與頂板之間控制與被控制的特性關系。特別是對液壓支架的架型與結構件的設計和研究投入了大量的人力物力，達到了國外同期先進水平。到目前為止，適于我國實現高產高效的網產液壓支架有 20 余種架型，其中用于緩傾斜中厚煤層和緩傾斜厚煤層的各占一半。 液壓支架的發展狀況及存在問題 液壓支架的發展狀況作為綜采工作面關鍵設備的液壓支架，經歷了幾個階段的發展過程。就是工作面采煤、運輸和支護三大主要生產環節都是現機械化。有的煤礦兩個工作面共用一套運輸系統，造成產運不相適應的矛盾。 綜采礦井生產環節的合理配套 綜采礦井生產系統配套設備，除包括直接與綜采工作面刮板輸送機連接的順槽轉載機、破碎機及帶式輸送機外，還應包括提升設備、掘進及支護設備、工作面供電設備、通風排水設備等。管理水平低，管理模式落后，管理層次多，扯皮現象嚴重。根據我國國情研制的全液壓手動控制快速移架系統的廣泛應用，使支架降、移、升速度大幅度提高，由過去的 20～30s/架，提高到 9～12s/架。液壓支架設計研究取得重要進展，主要在以下方面：7（1）設計理論和方法有了突破。其主要原因是：1.受客觀條件的限制，適合放頂煤開采的煤層少；雜性的制約；；。先后研制試驗成功經濟型綜采成套設備；薄煤層、中厚煤層和大采高綜采成套設備，特厚煤層分層機械化鋪網液壓支架系列及成套設備和工藝；放頂煤液壓支架系列及成套設備和工藝。 圖 12 工作面刮板輸送機的技術特性 先進瓜板輸送機的主要特點是：①整體鑄造溜槽或組合焊接溜槽，減少了螺栓連接，提高了可靠的性。 世界主要產煤國家技術經濟指標見表 l—l。美國 1994 年共有80 個長壁工作面，其中有 70 個工作面是電液控制的工作面，占 87．5％，使用兩柱掩護式支架 73 套，四柱支撐掩護式支架 7 套，兩柱掩護式支架占 91．25％，支架工作阻力大部分在7000—8000 kN，最大的兩柱掩護式支架工作阻力達到 9800kN。1礦用液壓支架設計目 錄1. 綜述 ..................................................................1 國外主要產煤國家綜采技術的發展趨勢 ..................................1 我國綜采技術的發展現狀幾存在的問題 ..................................3 綜采礦井生產環節的合理配套 ..........................................6 液壓支架的應用和意義 ................................................6 液壓支架的發展狀況及存在問題 ........................................7 液壓支架的研究動態 ..................................................8 液壓支架的發展動向 .................................................10 ...........