薄煤層液壓支架的設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-wenkub
2022-09-06 20:35:34 本頁(yè)面
【正文】 upport, such as the box structure of the top beam. The main innovation of this design is: eight hydraulic pillars to realize intensive supporting, not only improve support resistance, but also can through replacing different diameter of the hydraulic pillars to realize the modular design , integrated assembly and largescale production, which greatly reduce the cycle of production and testing, and also speed up the mechanization of manufacturing process. Thin coal seam hydraulic support general use of the neighboring support control, in order to reduce the pressure loss on the pipeline, the design of the hydraulic system introduce a method of pilot control , which has some reference value for the design of the hydraulic system. Key words: Hydraulic support； Super static set structure； Movement simulation； Finite element analysis 目 錄 1 緒論 設(shè)計(jì)的過(guò)程中參考了現(xiàn)有液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，如頂梁的箱形結(jié)構(gòu)、底座的底分式結(jié)構(gòu)等 。因此，研制高質(zhì)高效的薄煤層液壓支架具有重要的意義。 摘 要 隨著 煤炭資源的日益減少，如何更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)薄煤層的開(kāi)采成為了一個(gè)重要 話(huà)題。 傳統(tǒng)的液壓支架使用兩柱或四柱支撐，工作阻力小，而且四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)起來(lái)十分困難，最終只能用近似的雙紐線 實(shí)現(xiàn)頂梁端部的運(yùn)動(dòng)， 頂梁 仍然有傾向煤壁的趨勢(shì)。 本設(shè)計(jì)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：八根立柱對(duì)頂板實(shí)現(xiàn)密集支護(hù)，不僅提高了支護(hù)阻力，而且可以通過(guò)更換不同缸徑的懸浮式立柱 ， 實(shí)現(xiàn) 支架的模塊化設(shè)計(jì) 、 集成化裝配和規(guī)模化生產(chǎn) ， 大大縮短了生產(chǎn)和檢測(cè)周期 ， 加快了我國(guó)綜采機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)程 。 1 薄煤層開(kāi)采技術(shù) 1 液壓支架的用途及分類(lèi) 5 薄煤層液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 10 液壓支架的設(shè)計(jì)參數(shù) 10 支架間距 12 頂板覆蓋率 13 立柱數(shù) 14 頂梁結(jié)構(gòu)和斷面形狀 19 底座的結(jié)構(gòu)形式 20 推移裝置的用途 20 推移裝置的結(jié)構(gòu) 25 護(hù)幫裝置的設(shè)計(jì) 26 液壓支架的主要技術(shù)參數(shù) 28 推移千斤頂 29 泵站壓力的確定 29 立柱工作阻力的計(jì)算 31 活柱強(qiáng)度驗(yàn)算 33 5 液壓支架受力分析 34 支架工作狀態(tài) 35 主頂梁的受力分析與計(jì)算 37 頂梁的載荷分布 44 底座強(qiáng)度校核 53 立柱與底座處銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核 56 液壓支架的液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介 56 液壓支架的液壓傳動(dòng)特點(diǎn) 59 建模的目的與意義 60 PRO/E 中虛擬裝配 68 虛擬壓架實(shí)驗(yàn) 91 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 1 緒論 煤炭工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。 液壓支架是現(xiàn)代化煤礦進(jìn)行高效綜采和安全生產(chǎn)最為關(guān)鍵的設(shè)備之一。 在現(xiàn)有技術(shù)條件下， ： 1 傳統(tǒng)的長(zhǎng)壁炮采采煤法； 2 單體液壓支柱高檔普采采煤法； 3 薄煤層螺旋鉆采煤法； 4 綜合機(jī)械化采煤法。 液壓支架的用途及分類(lèi) 液壓支架的作用 液壓支架是綜采工作面的主要設(shè)備之一，它的主要作用是支護(hù)采場(chǎng)頂板，維護(hù)安全作業(yè)空間，推移工作面采運(yùn)設(shè)備。 液壓支架的工作過(guò)程 1 支架的升降和推移 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 圖 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 當(dāng)操縱閥 8 處于升柱位置時(shí)，從乳化液泵站來(lái)的高壓液體通過(guò)操縱閥 液控單向閥6 進(jìn)入立柱 2 的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撐緊頂板。這時(shí)，支架以輸送機(jī)為支點(diǎn)前移。它包括初撐、承載增阻和恒阻三個(gè)階段。 （ 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。隨著頂板的繼續(xù)下沉，安全閥重復(fù)這一過(guò)程。 支架的支撐力和時(shí)間 的關(guān)系 曲線，稱(chēng)為支架的工作特性曲線，如圖 所示。采煤機(jī)每切割一刀，液壓支架依次完成降柱、移架、升柱和推溜四個(gè)主要?jiǎng)幼鬟^(guò) 程。支架支撐頂板后，以其為支點(diǎn)操作推溜千斤頂。從而對(duì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 頂板進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，防止頂板冒 落，保持一定的作業(yè)空間，確保綜采工作面人員和設(shè)備的安全，實(shí)現(xiàn)頂板管理及采煤作業(yè)過(guò)程機(jī)械化，提高采煤工作效率。 2 按適用煤層傾角分 （ 1）一般工作面支架； （ 2）大傾角支架。 6 按穩(wěn)定機(jī)構(gòu)分 （ 1）四連桿機(jī)構(gòu)支架； （ 2）單鉸點(diǎn)機(jī)構(gòu)支架； （ 3）反四連桿機(jī)構(gòu)支架； （ 4）單擺桿式支架； （ 5）機(jī)械限 位支架（橡膠限位、彈簧鋼板限位、千斤頂限位）。 液壓支架的支護(hù)方式 綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。適用于各種頂板條件，是目前應(yīng)用最廣泛的支護(hù)方式。 3 復(fù)合支護(hù) 一般循環(huán)方式為：割煤 —支架伸出伸縮梁 —推溜 —收伸縮梁 —移架。 2 液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。 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。 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。 薄煤層液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 根據(jù)煤層厚度劃分，薄煤層截高一般小于 。 2 人行通道困難 對(duì)于薄煤層支架，如何設(shè) 置人行通道是十分重要的。 3 梁體薄 薄煤層支架由于其伸縮比大，且最低高度很低，所以結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)既要滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，又要截面高度尺寸盡可能小。人行通道最小要求寬 ，凈高 。 從液壓支架的形式來(lái)看，有掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架。從用途來(lái)看，有端頭液壓支架和中間液壓支架。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 新型液壓支架普遍具有微型電機(jī)或電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電液控制閥，推移千斤頂裝有位移傳感器，采煤機(jī)裝有紅外線傳感器裝置，立柱缸 徑超過(guò) 400MPa。 美國(guó)是世界上最先進(jìn)的采煤國(guó)家，早在 1990 年就己采用額定壓力 50MPa， 額定流量478L/ mi n的乳化液泵站，以實(shí)現(xiàn)支架快速推進(jìn)，移架速度達(dá) 6~8s/架。美國(guó)綜采工作面最高日產(chǎn)超 7 萬(wàn)噸，工效 為 1336 噸 /工。 液壓支架的發(fā)展不斷完善，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾種： 1 前連桿加油缸的液壓支 架 在掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式液壓支架
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