【正文】 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文液壓支架系統(tǒng)與立柱設(shè)計(jì)目錄1 緒論 1 液壓支架的用途 1 1 設(shè)計(jì)事項(xiàng) 2 設(shè)計(jì)目的 2 對(duì)液壓支架的基本要求 3 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù) 3 液壓支架的分類 4 液壓支架的組成 5 液壓支架的主要結(jié)構(gòu)件及其用途 5 頂梁 5 底座 5 掩護(hù)梁 5 活動(dòng)側(cè)護(hù)板 6 連桿 6 液壓支架的液壓系統(tǒng) 6 液壓支架傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 6 液壓支架的液壓傳動(dòng)特點(diǎn) 7 液壓支架的選型 72 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 液壓支架的主要尺寸的確定 9 支架高度和伸縮比 9 支架間距 9 底座長(zhǎng)度 10 頂梁長(zhǎng)度的確定 10 立柱布置 12 各部件結(jié)構(gòu)選擇 13 頂梁 13 底座 14 立柱 15 推移裝置 16 17 護(hù)幫千斤頂 19 1后連桿 20 四連桿結(jié)構(gòu) 20 四連桿機(jī)構(gòu)的作用 20 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 21 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 303 液壓系統(tǒng) 33 立柱和千斤頂 33 支架液壓閥 34 液控單向閥 34 安全閥 34 操縱閥 35 液壓支架液壓閥的密封技術(shù)分析 35 液壓支架液壓原理圖 36 液壓支架的控制方式 37 手動(dòng)控制 37 自動(dòng)控制 38 液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試、保養(yǎng) 38 安裝： 38 調(diào)試： 45 保養(yǎng)： 464液壓支架的立柱參數(shù)確定 48 液壓支架的支護(hù)性能與外載荷 48 液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定 49 49 49 確定立柱的技術(shù)參數(shù) 49 505液壓支架的發(fā)展趨勢(shì) 52結(jié) 論 54致 謝 56561 緒論 液壓支架的用途在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)過程中，為了防止頂板冒落，維持一定的工作空間，保證工人安全和各項(xiàng)作業(yè)正常進(jìn)行，必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。而液壓支架是一高壓液體作為動(dòng)力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的支護(hù)和控制頂板的設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。實(shí)踐表明液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。液壓支架與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)組成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對(duì)增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動(dòng)和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。因此，液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠，是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的主要設(shè)備。液壓支架在工作過程中，必須具備升、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乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來完成的。1．升柱當(dāng)需要支架上升支護(hù)頂板時(shí)，高壓乳化液進(jìn)入立柱的活塞腔，另一腔回來，推動(dòng)活塞上升，使與活塞桿連接的頂梁緊緊接觸頂板。2．降柱當(dāng)需要降柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱的活塞桿腔，另一腔回液，迫使活塞桿下降，于是頂梁脫離頂板。3．支架和輸送機(jī)前移支架和輸送機(jī)的前移，都是由于底座上的推移千斤頂來完成的。當(dāng)需要支架前移時(shí)，先降柱卸載，然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個(gè)支架拉向煤壁；當(dāng)需要輸送機(jī)時(shí)，支架支撐頂板后，高壓液體進(jìn)入推移千斤頂活塞腔，另一腔回液，以支架為支點(diǎn)，使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。 液壓支架工作原理圖1 頂梁；2立柱；3底座；4推移千斤頂；5安全閥；6液控單向閥；8操縱閥；9輸送機(jī)；10乳化液泵；11主供液管；12主回液管 設(shè)計(jì)事項(xiàng) 設(shè)計(jì)目的 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)煤炭日益增長(zhǎng)的需求，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（簡(jiǎn)稱綜采工作面）。而每個(gè)綜采工作面平均需要安裝150臺(tái)液壓支架，可見對(duì)液壓支架的需求量是很大的。由于不同采煤工作面的頂板條件、煤層厚度、煤層傾角、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。為了有效地支護(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)工作量也是大的，由此可見，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)。 對(duì)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，以便有效的控制頂板，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至250kN，厚煤層一般為300kN～400kN。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，能夠承受一定的不均勻載荷。10．在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架的重量。11．要易于拆卸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。12．液壓元件要可靠。 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù)1．頂板條件根據(jù)老頂和直接頂?shù)姆诸?，?duì)支架進(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(jí)根據(jù)瓦斯等級(jí)，按保安規(guī)程規(guī)定，驗(yàn)算通風(fēng)斷面。4．底板巖性和小時(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．工作面煤壁條件根據(jù)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，決定是夠選用防滑防倒裝置。7．井筒罐籠尺寸根據(jù)井筒罐籠尺寸，考慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。8．配套尺寸根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。 液壓支架的分類液壓支架按結(jié)構(gòu)形式劃分，可分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三類。1．支撐式支架利用立柱與頂梁直接支撐和控制工作面的頂板。其特點(diǎn)是：立柱多，支撐力大，切頂性能好；頂梁長(zhǎng)，通風(fēng)斷面大，適用于中等穩(wěn)定以上的頂板。支撐式支架有垛式和節(jié)式之分。（1）節(jié)式節(jié)式支架由2～4個(gè)框架組成，用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)互相聯(lián)系，交替前進(jìn)，（2）垛式整個(gè)支架為一整體結(jié)構(gòu)，整體移動(dòng)，通常有4～6根立柱，可以支撐堅(jiān)硬與極堅(jiān)硬的頂板。2．掩護(hù)式支架掩護(hù)式支架利用立柱、短頂梁支撐頂板，利用掩護(hù)梁來防止巖石落入工作面。其特點(diǎn)是：立柱少，切頂能力弱；頂梁短，控頂距?。挥汕昂筮B桿和底座鉸接構(gòu)成的四連桿機(jī)構(gòu)使抗水平力的能力增強(qiáng)，立柱不受橫向力；而且使板前端的運(yùn)動(dòng)軌跡為近似平行于煤壁的雙紐線，梁端距變化小；架間通過側(cè)護(hù)板密封，掩護(hù)性能好；調(diào)高范圍大，適用于松散破碎的不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的頂板。3．支撐掩護(hù)式支架支撐掩護(hù)式支架具有支撐式的頂梁和掩護(hù)式的掩護(hù)梁，它兼有切頂性能和防護(hù)作用，適于壓力較大、易于冒落的中等穩(wěn)定或穩(wěn)定的頂板。根據(jù)使用條件，支撐掩護(hù)式支架的前、后排立柱可前傾或后傾，傾角大小也可不同。前、后立柱交叉布置的支架適用于薄煤層。 液壓支架的組成液壓支架由以下六個(gè)主要部分組成：1． 頂梁2． 立柱3． 掩護(hù)梁和擋矸簾4． 底座5． 推移機(jī)構(gòu)6． 操縱控制系統(tǒng) 液壓支架的主要結(jié)構(gòu)件及其用途 頂梁用途：1．用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板。2．承受頂板的壓力。3．將頂板載荷通過立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。 底座 用途：1．為支架的其他結(jié)構(gòu)件和工作機(jī)構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)。2．與前后連桿和掩護(hù)梁一起組成四連桿機(jī)構(gòu)。3．將立柱和前后連桿傳遞的頂板壓力傳遞給底板。 掩護(hù)梁 用途：1．掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過前后連桿傳遞給底座。2．掩護(hù)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩。3．掩護(hù)梁和頂梁（包括活動(dòng)側(cè)護(hù)板）一起 ，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸能力。 活動(dòng)側(cè)護(hù)板用途：1．與鄰架的頂梁、掩護(hù)梁和后連桿的固定側(cè)護(hù)板相貼，構(gòu)成了指甲的擋矸屏障。2．支架移架時(shí)起導(dǎo)向作用。3．利用側(cè)推千斤頂可調(diào)整支架的橫向位置或防倒扶正支架。 連桿 前后連桿是四連桿機(jī)構(gòu)中重要的運(yùn)動(dòng)和承載部件，與掩護(hù)梁和底座的一部分共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持穩(wěn)定。 液壓支架的液壓系統(tǒng)液壓支架由不同數(shù)量的立柱和千斤頂組成，采用不同的操縱閥以實(shí)現(xiàn)升柱、降柱、移架、推溜等動(dòng)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)都是采用多執(zhí)行元件的并聯(lián)系統(tǒng)。 液壓支架傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求對(duì)于液壓支架的傳動(dòng)裝置，應(yīng)具有以下基本要求：采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備外形尺寸小，能遠(yuǎn)距離的傳送大的能量；能承受較大載荷；沒有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；在爆炸危險(xiǎn)和含塵的空氣里保證安全工作；動(dòng)作迅速；操作調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單；過載及損壞保護(hù)簡(jiǎn)單。容積式液壓傳動(dòng)可最大限度的滿足這些要求，因此，所有液壓支架均采用這種傳動(dòng)。 液壓支架的液壓傳動(dòng)特點(diǎn)液壓支架的液壓傳動(dòng)，與其他機(jī)械的容積式液壓傳動(dòng)有很大的區(qū)別，其特點(diǎn)如下：工作液的壓力高（管路內(nèi)的壓力達(dá)20～40MPa，立柱內(nèi)的壓力達(dá)30～70MPa），流量大（30～150l/min）；在液壓系統(tǒng)中，采用粘度低和容量大的液體為工作介質(zhì)；液壓缸、操縱閥，其他調(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）；很長(zhǎng)的液壓管路（200～300m剛性管，500～3000m高壓軟管）。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、液壓裝置以及他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)無故障作業(yè)以及工作人員的安全，液壓系統(tǒng)的元件和部件要有好的密封性和可靠性。這些基本特點(diǎn)決定了液壓傳動(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)部分都具有其獨(dú)立的功能，在改善液壓傳動(dòng)或者制定新的方案時(shí)，一般都可以單獨(dú)的加以研究。 液壓支架的選型液壓支架的選型原則：液壓支架的選型，其根本目的是使綜采設(shè)備適應(yīng)礦井和工作面條件，投產(chǎn)后能做到高產(chǎn)，高效、安全，并為礦井的集中生產(chǎn)、優(yōu)化管理和最佳經(jīng)濟(jì)效益提供條件，因此必須根據(jù)礦井的煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條進(jìn)行選擇。1． 液壓支架架型的選擇首先要適合于頂板條件。2． ，頂板有側(cè)向推力或水平推力時(shí)，應(yīng)選用抗扭能力強(qiáng)的支架，一般不宜選用支撐式支架。3． ～，需要選擇有護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。煤層厚度變化大時(shí)，應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大的掩護(hù)式或雙伸縮立柱的支架。4． 應(yīng)使支架對(duì)底板的比壓不超過底板允許的抗壓強(qiáng)度。在底板較軟條件下，應(yīng)選用有抬底裝置的支架或插腿掩護(hù)式支架。5． 煤層傾角＜10176。時(shí)，支架可不設(shè)防倒防滑裝置；15176?！?5176。時(shí)，排頭支架應(yīng)設(shè)防滑裝置，工作面中部輸送機(jī)設(shè)防滑裝置；＞25176。時(shí)，排頭支架應(yīng)設(shè)防倒防滑裝置，工作面中部支架設(shè)底調(diào)千斤頂，工作面中部輸送機(jī)設(shè)防滑裝置。6． 對(duì)瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合保安規(guī)程的要求，并優(yōu)先選用通風(fēng)斷面大的支撐式或支撐掩護(hù)式支架。7． 當(dāng)煤層為軟煤時(shí)，支架最大采高一般≤；中硬煤時(shí)，支架最大采高一般≤；硬煤時(shí)，支架最大采高＜5m。8． 在同時(shí)允許選用幾種架型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)格便宜的支架。9． 斷層十分發(fā)育，煤層變化大，頂板的允許暴露面積在5～8m2，時(shí)間在20min以上時(shí)，暫不宜采用綜采。2 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓支架的主要尺寸的確定 支架高度和伸縮比由題目已知:支架的最大高度Hm=支架最小高度Hn=支架伸縮比 支架間距支架間距就是指相鄰支架中心線間的距離，按下式計(jì)算式中 —支架間距（支架中心距）—每架支架頂梁總寬度—相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙—每架所包含的組架或框架數(shù)取=1500mm，=150mm,=1則=1500+1501=1650mm 底座長(zhǎng)度底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)定支架的作用。在設(shè)計(jì)支架底座的長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮如下方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要??；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、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作和行走；保證支架的穩(wěn)定性。通常，（）,。因此，取底座長(zhǎng)度為2899 m2134 底座示意圖2 耳座 3 立柱窩 4底板 頂梁長(zhǎng)度的確定：531246 支架在工作面的相對(duì)位置關(guān)系1 頂梁 2 立柱 3 掩護(hù)梁 4 前連桿 5 后連桿 6 底座 掩護(hù)式支架頂梁長(zhǎng)度計(jì)算頂梁長(zhǎng)度=[配套尺寸+底座