【正文】 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前言 液壓支架 是我們煤炭生產(chǎn)中一個(gè)重要的組成部件，它起 著 支護(hù)頂板，防止冒頂，維持工人 一 定的工作空間，保證安全和各項(xiàng)作業(yè)的正常運(yùn)行。一個(gè)循環(huán)包括，降柱 、 移架 、 升柱 、 推 溜四個(gè)動(dòng)作。液壓支架由頂梁，底座、掩護(hù)梁、立柱、推移裝置、操縱控制系統(tǒng)等主要部分組成。目前液壓支架的分類(lèi)有三類(lèi)型，即支撐式液壓支架、掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架。 液壓支架以高壓液壓作為動(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。這類(lèi)支架適用于直接頂為中等穩(wěn)定或穩(wěn)定，老頂有明顯或強(qiáng)烈的周期來(lái)壓，瓦斯含量較大中厚或厚煤層中 ， 液壓支架的選型，其根本目的是使綜采設(shè)備適應(yīng)礦井和工作面的條件，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)礦井煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條件進(jìn)行選擇。 本設(shè)計(jì)采用支撐掩護(hù)式液壓支架。 完整版 CAD 圖紙等，聯(lián)系 695132052 支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案及液壓立柱設(shè)計(jì) 2 1 支撐掩護(hù)式液壓支架的 概述 設(shè)計(jì)的原始條件 本設(shè)計(jì)液壓支架適用煤層度 3 到 ；直接頂為 2 類(lèi)（中等穩(wěn)定頂板）；老頂級(jí)別為 Ⅲ 級(jí)（老頂周期來(lái)壓 為 強(qiáng)烈） 支撐掩護(hù)式液壓支架的特征 參數(shù) 支架 本設(shè)計(jì)液壓支架的支護(hù)高度最低 ,最高 ，支護(hù)寬度 ～ ；工作阻力 ～ ； 支護(hù)面積 ～ ； 支護(hù)強(qiáng)度 ～； 底座面積 ； 底 座 比壓 ～ ； 立柱 本設(shè)計(jì)立柱采用單伸縮雙作用活塞式帶機(jī)械加長(zhǎng)桿的形式，立柱缸徑 φ 180mm活塞直徑 φ170mm，活柱行程 1200mm， 加長(zhǎng)桿長(zhǎng)度為 750mm，分五檔，每檔 150mm，撲初撐力 ； 工作阻 力 。 前梁千斤頂 前梁千斤頂缸徑 φ180mm 桿徑 φ70mm 行程 140mm；初撐力 拉力；工作阻力 。 推移千斤頂 推移千 斤頂缸徑φ 125mm；行程 700mm；推溜力 ；移架力 。 側(cè)推千斤頂 側(cè)推千斤頂缸徑φ 63mm；推力 ；拉力 ；行程 170mm； 支撐掩護(hù)式 液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該支架采用剛性能主梁加鉸接前梁的分段組合式結(jié)構(gòu)的頂梁；掩護(hù)梁采用直線型整體式箱形結(jié)構(gòu)；底座采用整體式 框架 結(jié)構(gòu)，以減小底座比壓；立柱分前后兩排布置，均 向前傾斜，后排立柱傾角小于前排，有利于提高切頂性能；推移裝置采用浮動(dòng)活塞式，使移架力大于推溜力。 支撐掩護(hù)式 液壓支架的液壓系統(tǒng) 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 該支架液壓系統(tǒng)包括立柱系統(tǒng)和千斤 頂系統(tǒng)，操縱閥系統(tǒng)，千斤頂系統(tǒng)又包括推移千斤頂、 側(cè)推千斤頂 、挑梁千斤頂系統(tǒng)。所有系統(tǒng)用同一泵站供液。本支架選用 35Mpa作為泵站額定工作阻力，兩位三通手動(dòng)換向閥控制。 ZY28 型 支撐掩護(hù)式 液壓支架的配套尺 寸 設(shè)備 運(yùn)輸機(jī) ： SGWD180PB型 采煤機(jī)： MLS3PH170 型 2 液壓支架的總體設(shè)計(jì) 液壓支架的 特點(diǎn) 目前液壓支架架型 的分類(lèi)與特點(diǎn) 1)液壓支架的組成 液壓支架要由頂梁、底座、掩護(hù)梁、立柱、推移裝置、操縱控制系統(tǒng)等主要部分組 成、 2) 液壓支架架型的分類(lèi) 按照液壓支架與圍 巖相互作用的關(guān)系，目前使用的液壓支架分為三類(lèi)，即：支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架。 支撐式支架的架型有垛式支架和節(jié)式支架兩種型式。 如圖 21 掩護(hù)式支架有插腿式和非插腿式兩種型式 。如圖 22 所示 支撐掩護(hù)式支架架型主要用：四柱支在頂梁上（如圖 23a， b 所示）；二柱支在頂梁（如圖23， c 所示）一 柱 或二柱支在掩護(hù)梁上。 a b 圖 21 a— 垛式 b— 節(jié)式 Fig21a — corduroy b — divisional b —支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案及液壓立柱設(shè)計(jì) 4 a b c 圖 2— 2 a— 插腿式支架； support b— 立柱支在掩護(hù)梁上非插腿式支架 leg piece on support c— 立柱支在頂梁上非插腿式支架 leg piece on support a b c 圖 2— 3 a— 四柱平行支在頂梁上支架 b— 四柱交叉支在頂梁兩柱在掩護(hù)梁上支架 c— 兩柱在頂梁兩柱支在掩護(hù)梁上支架 3)各類(lèi)液壓支架的特點(diǎn) a 支撐式支架 前梁較長(zhǎng)，支柱較多并呈垂直分布，支架的穩(wěn)定性由支柱的復(fù)位裝置來(lái)保證。因此底座堅(jiān)固定，它靠支柱和頂梁的支撐作用控制工作面的頂板，維護(hù)工作空間。 頂板巖三石則在頂梁后部切斷 垮落。 這類(lèi)支架具有較大的支撐能力和良好的切頂性能，適用于頂板緊硬完整，周期壓明顯遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 或強(qiáng)烈，底板較硬的煤層。 b 掩護(hù)式支架 頂梁較短，對(duì)頂板的作用力均勻；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抵抗直接頂水平運(yùn)動(dòng)的能力強(qiáng)；防護(hù)性能好調(diào)高范圍大，對(duì)煤層厚度變化適應(yīng)性強(qiáng)；但整架工作阻力小，通風(fēng)阻力大，工作空間小。 這類(lèi)支架適用于直接頂不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的煤層。 c 支撐掩護(hù)式支架 支柱兩排，每排 12 根，多呈傾斜布置，靠采空區(qū)一側(cè)，裝有掩 護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)。它的支撐力大，切頂性能好，防護(hù)性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，價(jià)貴，不便于運(yùn)輸。這類(lèi)支架適用于直接頂 為 中等穩(wěn)定或穩(wěn)定，老頂有明顯或強(qiáng)烈的周期來(lái)壓，瓦斯儲(chǔ)量較大的中厚或厚煤層中。 表 21 適應(yīng)不同類(lèi)級(jí)頂板的架型和支護(hù)強(qiáng)度 Tab 21 Adaptive diffent cap of roof and model holding strength 注： 1）表中括號(hào)內(nèi)數(shù)字系統(tǒng)掩護(hù)式支架頂梁上的支護(hù)強(qiáng)度。 老頂級(jí)別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接頂類(lèi)別 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4 架 型 掩護(hù)式 掩護(hù)式 支撐式 掩護(hù)式 掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式 支撐式 支撐掩護(hù)式 支撐掩護(hù)式 支撐或支撐掩護(hù)式 支撐或支撐掩護(hù)式 采高＜ 采高＞ 時(shí)用支撐掩護(hù)式 支 護(hù) 強(qiáng) 度 2/mKN 支架采高 m 1 294 294 294 ＞ 2 294 應(yīng) 結(jié) 合深孔 爆破，軟化 頂 板 等措施 處 理 采空區(qū) 2 343（ 245） 343(245) 343 ＞ 2 343 3 441(343) 441(343) 441 ＞ 2 441 4 539(441) 539(441) 539 ＞ 2 539 支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案及液壓立柱設(shè)計(jì) 6 2） 、 、 2為增壓系數(shù)。 3）表中采高為最大采高。 液壓支架基本參數(shù)確定 支架高 支架高度確定原則，應(yīng)根據(jù)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(lái)確定，其最大與最小高度為： ]1[ 大大 hH ? ＋ S1 (mm) (21) ????? aShH 2小小 （ mm） (22) 式中： 大H 支架最大高度， mm 小H支架最小高度， mm 小h煤層最大 高度， 大h =3600 mm 小h煤層最小 高度， 小h=3000 mm S1考慮偽項(xiàng)煤冒落時(shí)，仍有可靠支撐力所需要的支撐高度，一般采取 200～300mm， S1取 270 mm， S2頂板最大下沉量是，一般取 100～ 200 mm， S2取 150 mm， a移架時(shí)支架的最小可縮量，一般取 50 mm， δ — 浮矸石、 浮 煤厚度，一般取 50 mm， 由式 2— 1可得 ]1[ 3600?大H ＋ 270=3870 mm 由式 2— 2可得 ]1[ ?小H 3000－ 150－ 50－ 50=2750mm 所以取： 大H =3870mm 小H =2750mm 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 支架的伸縮比 支架的伸縮比是指其最大與最小高度之比。 ]1[ 即： m= 大H / 小H (23) m=3870/2750= 支架間距 支架間距是相鄰兩支架中心之間的距離。 目前，支架間距 B 主要根據(jù)刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度及槽幫上 千斤頂連接連接的位置確定。目前是，我國(guó)刮板運(yùn)輸機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度為 米，千斤頂連接位置在刮板槽槽幫中間，所以，支架間距一般為 米，本設(shè)計(jì)取 B=1500mm。 理論 支 護(hù)強(qiáng)度 本設(shè)計(jì)中支撐掩護(hù)式支架的名義支護(hù)強(qiáng)度 ]1[ 121121 )( hh hHqqqq xx ????? (24) xq — 支架名義支護(hù)強(qiáng)度 , KN/m2 1q — 采高 1h 所對(duì)應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度，見(jiàn)表 2— 1 2q — 采高 2h 所對(duì)應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度，見(jiàn)表 2— 1 1h — 對(duì)應(yīng) 1q 的采高，見(jiàn)表 2— 1 2h — 對(duì)應(yīng) 2q 的采高，見(jiàn)表 2— 1 xH — 支架的結(jié)構(gòu)高度，在 2h ， 1h 之間。 對(duì)應(yīng)最大結(jié)構(gòu)高度 mH =]1[ 1h =3m 1q =2 2h =4m 2q =2 將各數(shù)據(jù)代入式（ 2— 4）得采高最大時(shí)支架名義支護(hù)強(qiáng)度 ]1[ 支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案及液壓立柱設(shè)計(jì) 8 mq =＋ (－ ) 34 ?? =2 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的確定 四連桿機(jī)構(gòu)的作用 四連桿機(jī)構(gòu)是掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架的最重要的部件之一，其作用概括起來(lái) 主要有兩個(gè)：一是支架由高到低變化時(shí)，借助四連桿機(jī)構(gòu)的頂梁前端的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，從而提高了管理頂板的性能；二是使支架能承受較大的水平力。 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征 1)支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時(shí)，如圖 2— 4 所 示，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌 跡的最大寬度 e應(yīng)小于或等于 70mm，最好在 30mm 以下。 2)最高位置和最低位置時(shí) ,頂梁與掩護(hù)梁的夾角 P 后連桿 與底平面的夾角 Q， 如圖24 所示 ,應(yīng)滿足如下要求 : 支架在最高位置時(shí) ,P=520～ 620,Q=750～ 850。支架在最底位置時(shí) ,為有利矸石下滑 ,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 tgP＞ W,如果綱和矸石 的摩擦系數(shù)W=,則 P= Q 角主要考慮后連桿底部距底板要有一頂距離 ,防止支架后部冒落巖石卡住 后連桿，使支架不能下降，一般去 Q=250～ 300，在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后 連桿下絞點(diǎn)的高度。 3)從圖 24可知，掩護(hù)梁與頂梁絞點(diǎn) e’ 和瞬時(shí)中心 O之間的連線 與水平的夾角 Q。設(shè)計(jì)時(shí)，要使 Q角滿足 tgQ? 的范圍，其原因是Ｑ 角直接影響支架承受附加力的數(shù)值 圖 24 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征 Fig .24 fore rods geometry feature line 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 4)頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙鈕線向前凸的 一段為支架最佳工作段，如圖 24 所示的 h段。其 原因是頂板來(lái)壓時(shí)， 立柱讓下縮，使頂梁有向前移的趨勢(shì)，可防止巖石向后移動(dòng)，又可以使作用在頂梁 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)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)， 從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減少，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相應(yīng)減少， 所以減輕了掩護(hù)梁外負(fù)載。 從 以上分析得知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，應(yīng)盡量使 e值減少。當(dāng)已知掩護(hù) 梁和后連桿的長(zhǎng)度后，在設(shè)計(jì)時(shí)只要把掩護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖 25所示（ 實(shí)際上液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)屬雙搖桿機(jī)構(gòu)） 圖 25 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu) Fig .25 caving beam an