掩護(hù)式液壓支架畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 梁連接起來。掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架在頂梁后端有銷孔，通過銷軸與掩護(hù)梁上的銷孔相連。按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)式：1）閉式頂梁頂梁上下蓋板與筋板焊接成封閉型，如圖(43)所示：圖43 頂梁筋板焊接圖2）開式頂梁開式頂梁結(jié)構(gòu)如圖所示其特點(diǎn)為減輕頂梁重量，曾強(qiáng)頂梁抗彎強(qiáng)度。如圖(44)所示：圖 44開式頂梁結(jié)構(gòu)圖對于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，為便于側(cè)護(hù)板自由伸縮，要在頂梁頂面上加焊一塊比側(cè)護(hù)板稍厚的鋼板，稱為頂板，如圖（45）所示：圖45 頂梁斷面根據(jù)上述頂梁各種型式我選擇封閉焊頂板的型式，如圖上圖所示。 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上上端與頂梁鉸接，下部焊有與前、后連桿鉸接的耳座（有的支架在掩護(hù)梁上焊有立柱柱窩）。活動(dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。從側(cè)面看掩護(hù)梁，有直線型，折線型兩種。如圖46所示。其中，如圖a所示為折線型，圖b為直線型。(a) (b)圖46 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)型式1頂梁；2掩護(hù)梁；3立柱；4前連桿；5后連桿；6底座；7限位千斤頂折線型相對直線型支架斷面大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但工藝性差，所以很少采用。從掩護(hù)梁的寬度方向分，可分為整體式和相分式兩種。對分式結(jié)構(gòu)尺寸小，易于加工、運(yùn)輸和安裝，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差。 側(cè)護(hù)板 側(cè)護(hù)板的種類頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板有兩種：一種是一側(cè)固定另一側(cè)活動(dòng)的側(cè)護(hù)板。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)左右工作面來確定左側(cè)或右側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。一般燕傾斜方向的上方為固定側(cè)護(hù)板，下方為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。活動(dòng)側(cè)護(hù)板通過彈簧筒和側(cè)推千斤頂與頂梁連接，以保證活動(dòng)側(cè)護(hù)板與鄰架的固定側(cè)護(hù)板靠緊。但當(dāng)改換工作面開采方向時(shí)，活動(dòng)側(cè)護(hù)板便位于傾斜方向的上方，給調(diào)架、防倒等帶來不便，所以很少采用。另一種時(shí)兩側(cè)皆為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。這種側(cè)護(hù)板可以適應(yīng)工作面開采方向變化的要求，有利于防倒和調(diào)架。 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)形式。圖47側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式一種是側(cè)護(hù)板在頂梁外側(cè)。這種類型側(cè)護(hù)板又有三種形式，如圖47a所示，頂梁上無頂板，側(cè)護(hù)板易被冒落的矸石卡住，影響側(cè)護(hù)板的伸縮；如圖47b、c所示，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點(diǎn)，但支架承受偏載時(shí)，側(cè)護(hù)板裝置受力很大。另一種時(shí)鉸接式側(cè)護(hù)板，如圖47d所示。他克服了以上兩種側(cè)護(hù)板的缺點(diǎn)，但由于架間側(cè)護(hù)板造成的三角帶容易填入矸石，影響架間密封效果（根據(jù)上述側(cè)護(hù)板各種型式我選擇頂梁上加設(shè)頂板的型式，如圖b） 底座1．底座的結(jié)構(gòu)型式如圖48所示，通常有3種類型。1）整體式。整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定向好，強(qiáng)度高，不易變形，與底座接觸面積大，比壓小。如圖48a所示的底座用于支撐式液壓支架，箱體高度大便于安裝復(fù)位裝置。如圖48b所示的底座高度低，占用空間小，一般用于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式液壓支架。2）對分式。為使底座在一定范圍內(nèi)適應(yīng)底板起伏不平的變化，通常把底座制成前、后或左、右對分式。如圖48c、d所示為前、后兩個(gè)底座的對分式，兩者通過銷軸與彈簧鋼板鉸接而成。如圖48e所示為左、右兩個(gè)底座箱的對分式，兩者用彈簧鋼板和銷軸連接。3）底靴式。底靴式底座的特點(diǎn)是每根立柱支撐在一個(gè)底靴上，立柱之間用彈簧鋼板連接，立柱與底靴之間用銷軸連接，如圖48f所示。它的結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作靈活，對地板的不平整適應(yīng)性強(qiáng)，但剛性差，與地板接觸面積小，穩(wěn)定相差，一般用于節(jié)式支架上。各種型式的底座前端都制成滑撬形，以減小支架的移架阻力。同時(shí)底座后部的重力大于前部，避免移架時(shí)啃底。圖48底座的結(jié)構(gòu)型式a、b 整體式底座；c、d、e 對分式底座；f底靴式底座底座與立柱之間連接處用鑄鋼球面柱窩接觸，以免因立柱偏斜受偏載，并用限位板和銷軸限位，防止立柱脫出柱窩。在整體式底座后部中間去掉一塊鋼板，減少底座后部與底板的接觸面積，增加底座后部的比壓，同時(shí)有利于排矸。2．底座立柱柱窩上要開槽的原因：由于底座立柱柱窩的形狀為半球體，為防止底座立柱柱窩內(nèi)存有煤粉和積水，所以在柱窩上開一個(gè)槽或鉆一個(gè)孔，便于消除積水和煤粉。第五章 液壓支架的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 液壓支架設(shè)計(jì)的基本要求和基本參數(shù) 液壓支架設(shè)計(jì)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，以使有效地控制頂板，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100KN左右，移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為100KN～150KN，中厚煤層一般為150KN～250KN，后煤層一般為300KN～400KN。3．防矸性能要好。4．排矸性能好。5．要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)面積，從而保證人員呼吸、稀釋有害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?．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)定值。9．要求支架有足夠的剛度，能承受事實(shí)上不均衡載荷和沖擊載荷。10．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)要簡單。12．液壓元件要可靠。 液壓支架設(shè)計(jì)的基本參數(shù)(1)頂板條件。根據(jù)基本頂和直接頂?shù)姆诸悾瑢χЪ苓M(jìn)行選型。（2）最大和最小采高。根據(jù)最大和最小采高，確定支架的最大和最小高度，以及支架的支護(hù)強(qiáng)度。（3）瓦斯等級。根據(jù)瓦斯等級，按《煤礦安全規(guī)定》弟一百零五條規(guī)定，驗(yàn)算通風(fēng)。（4）底板巖性及小時(shí)涌水量，根據(jù)底板巖性和小時(shí)涌水量驗(yàn)算底板比壓。（5）工作面煤壁條件。分居工作面煤壁條件，決定是否用護(hù)幫裝置。（6）煤層傾角。根據(jù)煤層傾角，決定是否選用防倒防滑裝置。（7）井筒灌籠尺寸。根據(jù)井筒灌籠尺寸，考慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。（8）配套尺寸。根據(jù)配套尺寸及方式來計(jì)算頂梁長度。 液壓支架的參數(shù)確定 液壓支架煤層高度的確定支架的高度確定應(yīng)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來確定，其最大與最小最小高度為≥＋ （51）≤－α－ （52）式中 ——支架最大高度；——支架最小高度； ——煤層最大厚度（最大采高）；——煤層最小厚度（最小采高）；——考慮偽頂、煤皮冒落以后仍有可靠初撐力的支撐高度，一般取200～300mm；——頂板最大下沉量，一般取100～200mm；——移架時(shí)支架的最小可伸縮量，一般取50mm；α——浮矸、浮煤厚度，一般取50mm。根據(jù)式51可得： 3200≥＋250mm≤2950mm根據(jù)式52可得： 1700≤－150－50－50 ≥1950mm 支架的伸縮比確定支架的伸縮比指最大支架高度與最小支架高度之比值為： （53）=由于液壓支架的使用壽命較長，并可能被安裝在不同采高工作面，所以支架應(yīng)具有較大的伸縮比。在采用雙伸縮立柱時(shí)，垛式液壓支架的伸縮比為1:9；；~，煤層較薄時(shí)選較大值。但考慮盡量減輕支架重量，降低造價(jià)，可搞系列化支架，加強(qiáng)支架對頂?shù)装宓倪m應(yīng)性，降低伸縮比，盡量采用單伸縮油缸或帶機(jī)械加長桿來增加調(diào)高范圍。 此設(shè)計(jì)采用單伸縮油缸帶機(jī)械加長桿的立柱。 支架的間距確定支架間距就是相鄰兩支架中心線的距離。支架間距要根據(jù)支架型式來確定，但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)中部槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)中部槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定。，千斤頂連接塊位置在中部槽中間位置，所以除節(jié)式和邁步式液壓支架。 底座長度的確定座是將頂板壓力傳遞到頂板和穩(wěn)固支架的部件。在支架底座長度設(shè)計(jì)時(shí)要考慮以下幾方面：支架度底座的接觸比壓要小；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其它輔助裝置；便于人員操縱和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。通常，（），；支撐掩護(hù)式液壓支架的底座長度取移架步距的4倍。(本題我取2250mm) 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 四連桿機(jī)構(gòu)的作用四連桿機(jī)構(gòu)是支撐掩護(hù)式支架最重要的部件之一。其作用概括起來有兩個(gè)，其一是當(dāng)支架又高到低變化時(shí)，借助四連桿機(jī)構(gòu)使支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，從而使支架頂梁的取端點(diǎn)與煤壁間的距離的變化大大減小，提高了管理頂板的性能；其二是使頂板承受較大的水平力。1．支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時(shí)，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)最大軌跡的最大寬度E應(yīng)小于或等于70毫米，最好為30毫米以下。如圖51所示：2．支架在最高和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角為P和后連桿與低平面的夾角為Q，如圖41所示，應(yīng)滿足如下要求:支架在最高位置時(shí)，P≤52176。～62176。，Q≤75176。～85176。支架在最低位置時(shí)有利于矸石的下滑，防止矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，要求tanP〉w,如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)W=，則P=176。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)是P≥25176。而Q一般取Q≥25176。～303．從圖51可知，掩護(hù)梁與頂梁的餃點(diǎn)e’和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平面的夾角為其范圍要為﹤。圖51四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征4．應(yīng)取頂端梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖51的h段。其原因是當(dāng)頂板來壓時(shí)，立柱讓壓下縮使頂梁有向前移的趨勢，可防止巖石向后移圖52掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有可以時(shí)作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生向順時(shí)針轉(zhuǎn)到的趨勢，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端底板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底。水平的合力也相應(yīng)的減小，所以減小了掩護(hù)梁的外載荷。以上可知當(dāng)知道掩護(hù)梁和后連桿的長度后，只要把掩護(hù)梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就可以了，如圖52所示： 掩護(hù)梁和后連桿長度的確定確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離和后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離。一般同一類型的支架采用歐冠類比法來確定。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，掩護(hù)式液壓支架盡量取大些，支撐掩護(hù)式液壓支架盡量取小些。因此，由類比法取鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離為200mm，后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離為280mm（類比支架為中煤北京煤機(jī)廠生產(chǎn)的QY24010/26型掩護(hù)式液壓支架）。2．掩護(hù)梁和后連桿距離的確定。用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長度，如圖53所示。圖53 掩護(hù)梁和后連桿長度的確定設(shè)：G——掩護(hù)梁的長度；A——后連桿的長度；L2——e’點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)的距離；H1——支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度；H2——支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度。從幾何關(guān)系出發(fā)可以列出如下公式： GcosP1AcosQ1=L2 (54) GcosP2AcosQ2=L2 (55)聯(lián)立兩式可得： (56) 按四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征要求，選定PPQQ2代入式45可以求得的比值，由于支架形式不同，一般的比值按以下范圍來取。掩護(hù)式液壓支架： =～支撐掩護(hù)式液壓支架： =～支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度為： H1=GsinP1+AsinQ1 (57)根據(jù)的比值和式57可以求得掩護(hù)梁的長度G和后連桿長度A，經(jīng)過取整后計(jì)算出PPQQ2的角度，確定這幾個(gè)參數(shù)。由已知參數(shù)計(jì)算： H1=Hm200230=3200200230=2770mm H2=Hn200230=1700200230=1270mm設(shè)定：P1=41176。 P2=20176。Q1=60176。 Q2=30176。由式56可得：=將HPQA= 代入式57可得：2770=Gsin41176。+176。G=2391mmA==1392mm對G、A進(jìn)行圓整，取： G=2400mm A=1400mm幾何作圖作圖過程。用幾何做圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部分尺寸，具體作圖如圖54所示。作圖步驟如下：d圖54 采用幾何作圖法設(shè)計(jì)的四連桿機(jī)構(gòu)1) 確定支架后連桿下鉸點(diǎn)O點(diǎn)的位置，與中煤北京煤機(jī)廠生產(chǎn)的QY24010/26類比確定該距離為280mm。2) 過O點(diǎn)作于底座地面平行的水平線HH線。3) 過O點(diǎn)作與HH線夾角為Q1的斜線。4) 在此斜線上截取線段oa,oa長度等于A（1400mm），a點(diǎn)即為后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。5) 過a點(diǎn)作與HH線有夾角α1（即P1=50176。）的斜線，以a點(diǎn)為圓心，以G（2400mm）為半徑作圓弧交此斜線于一點(diǎn)e‘，此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。6) 過e‘點(diǎn)作HH線的平行線FF線,則HH線與FF線的距離為H1（設(shè)計(jì)要求為2270mm實(shí)際作圖得2787mm），為液壓支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度。7) 以a為圓心，（480mm）長度為半徑作弧（～），在掩護(hù)梁上交與一點(diǎn)b，為前連桿上鉸點(diǎn)的位置。8) 過e’點(diǎn)作FF線的垂線（認(rèn)為液壓支架由高到低變化時(shí)，e’帶你在辭職線上滑動(dòng)）。9) 在垂線上作液壓支架在最低位置時(shí)（距HH 1270mm），頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)e’’’。10) 取e