【正文】 采液壓支架的研究投入的步伐，盡快適應(yīng)我國(guó)能源大開(kāi)發(fā) 的戰(zhàn)略要求。 6． 結(jié)構(gòu)上尋求克服四連桿的新型架型。其中在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： I 提高液壓支架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，加大支架的工作阻力，加大支架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度系數(shù)，還有選材等方面； II 如何提高支架的移架速度； III 改進(jìn)支架個(gè)別部件結(jié)構(gòu)，加大聯(lián)結(jié)件強(qiáng)度。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中是把設(shè)計(jì)變量當(dāng)作常量來(lái)看待，而在優(yōu)化設(shè)計(jì)中是將設(shè)計(jì)變量當(dāng)作隨機(jī)變量來(lái)對(duì)待。對(duì)于使用條件復(fù)雜、受載工況多變的液壓支架的設(shè)計(jì)，尤其如此。所有這些，都是由于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度普及和大型結(jié)構(gòu)分析有限元軟件的推廣應(yīng)用的結(jié)果。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 共 65 頁(yè) 設(shè)計(jì)理念上落后 目前，國(guó)外液壓支架設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)手段上普遍采用了電子計(jì)算機(jī)，在設(shè)計(jì)方法上是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)相結(jié)合。 20 世紀(jì) 60 年代采用手動(dòng)直接操作系統(tǒng)； 20 世紀(jì) 70 年代初即開(kāi)始重視液壓支架液壓先導(dǎo)控制的研究； 20世紀(jì) 70 年代中后期廣泛采用液壓多芯管先導(dǎo)控制系統(tǒng)； 20世紀(jì)80 年代西方國(guó)家開(kāi)始大力著手電液先導(dǎo)程序控制的研究和使用。 4． 國(guó)外的支柱和千斤頂缸體內(nèi)壁是復(fù)鍍，我國(guó)是不鍍，使立柱出現(xiàn)麻斑、劃傷、密封漏液等現(xiàn)象，影響支護(hù)效果。 國(guó)內(nèi)支架的現(xiàn)狀與國(guó)外的差距 制造技術(shù)水平落后 1． 德國(guó)支架結(jié)構(gòu)材料 ST52，屈服極限 500Mpa，前蘇聯(lián)的更高。今天隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的普及應(yīng)用和提高，為煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化和高效生產(chǎn)提供了新的出路。 1974 年，英國(guó)國(guó)家煤炭局實(shí)施的 “ 高科技采礦工程 ” 推動(dòng)了液壓支架及采煤設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展。但比起 垛 式和節(jié)式支架，掩護(hù)式支架能有效的控制頂板，防止開(kāi)采過(guò)程中矸石滲入工作面，工作能力很好 。 50 年代末，為 開(kāi)采煤層厚超過(guò) 2m的松散和破碎頂板條件下的褐煤，前蘇聯(lián)開(kāi)始研制掩護(hù)式液壓支架，并 于 展出了 OMKT 型掩護(hù)式支架。 關(guān)鍵詞 ：液壓支架；頂梁；底座；立柱；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中厚煤層掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計(jì)分析及掩護(hù)梁設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 65 頁(yè) Abstract As the coal underground geological environment more plex, which requires coal in different environments with different to the hydraulic pressure article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. The design content includes: Chooses, the system design, the main spare part design, the main spare part examination. The support eliminates must realize effectively carries on the strut to the roof, but also must realize ,to fall, to push, move four steps .the support uses four link motion gears, improves the support the stress condition, reduces the support to rise and full the distance which in the process fort end the topbeam around moves. The column uses the list expansion and contraction hydraulic cylinder, front end has legthens the pole, satisfies the support to be lowest and time the highest position high request. The topbeam, shields Liang, the foundation all makes the packed in a box body structure, bees with the steel plate welding. The design of the hydraulic pressure support from all seam thickness of the initial conditions, which is very good description of the different needs of different coal hydraulic pressure support, and therefore the upgrading hydraulic pressure support for improving efficiency and increasing the underground mining safety it is extremely important. At research to presses the support, need to carry on produce to experiment and analyze the research, make sure reasonable of liquid presses the support to be subjected to the dint parameter, the sport parameter and the structure parameters, and make selection the liquid to press the synthetic science technique problem of aspect of etc. of the best project of support. This design mainly this hand from the work principle of the support, then carry on the total structure design and school pits. Keywords: Hydraulic pressure support； Top beam； Cradle； the columntype support； structure design 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 共 65 頁(yè) 第 1 章 緒論 液壓支架發(fā)展概況 歷史地來(lái)看， 大約在四五十年前回采工作面還是采用木支柱 。頂梁掩護(hù)梁、底座都做成箱體 結(jié)構(gòu)用鋼板焊接而成。 支架的形式為掩護(hù)式支架。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 共 65 頁(yè) 掩護(hù)式液壓支架設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 摘要 由于地下煤層的地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，這就要求在不同的煤層環(huán)境中使用不同的與之適應(yīng)的液壓支架。支架除了要有效的對(duì)頂板進(jìn)行有效支撐，還要實(shí)現(xiàn)升、降、推移四個(gè)步驟。 整個(gè)液壓支架的設(shè)計(jì)都源于煤層厚度這一初始條件，這很好的說(shuō)明了不同煤層需要不同的液壓支架，于是液壓支架的更新?lián)Q代對(duì)于提高采煤效率和增加井下安全性顯得十分重要。隨著刨煤機(jī)、鉆削式和滾筒式采煤機(jī)等快速采煤機(jī)的使用 ,木支柱既不能對(duì)頂板提供足夠大的阻力，其支設(shè)和回收亦難滿足連續(xù)采煤的要求。這種支架頂梁很短，并與掩護(hù)梁鉸接，單根朝前傾斜液壓支柱連接著掩護(hù)梁和底座。 60 年代末和 70 年代初，隨著液壓支架在歐洲使用經(jīng)驗(yàn)的日益增加，支架結(jié)構(gòu)也發(fā)生了巨大變化。這項(xiàng)工程要求在選擇工作面綜合采煤設(shè)備時(shí)，必須采用最先進(jìn)的設(shè)備和開(kāi)采工藝，以提高煤炭產(chǎn)量和改善作業(yè)環(huán)境。煤礦綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用，大大地加快了工作面的移架、推溜速度，改善了采煤工作面頂板的支護(hù)狀況，使工作面產(chǎn)量成倍增加，直接功效大幅度提高，安全狀況明顯改善，噸煤成本大幅度下降，為煤礦生產(chǎn)的高效、安全和煤礦工人勞動(dòng)環(huán)境及形象的改變提供了條件。我國(guó)基本長(zhǎng)期使用16Mn，屈服極限 350MPa 左右，近年來(lái)只有少數(shù)支架構(gòu)造的部分材料用高強(qiáng)度鋼板。 5． 美國(guó)的支架耐久性實(shí)驗(yàn)是 45000 次，我國(guó) 7000 次。因此，現(xiàn)在美、德、英、日等基本上全是可編程電液控制，波蘭除了電液控制以外，都是液壓多芯管先導(dǎo)控制。對(duì)于支架結(jié)構(gòu)的零部件設(shè)計(jì)，普遍采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制圖 ,使圖紙的設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)質(zhì)量都有了很大的提高。 我國(guó)包括支架在內(nèi)的眾多產(chǎn)品設(shè)計(jì)，仍然是以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為主。 優(yōu)化設(shè)計(jì)理論是現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的核心內(nèi)容之一。 液壓支架研究發(fā)展趨勢(shì) 隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，新技術(shù)、新方法、新材料的不斷應(yīng)用，微機(jī)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步普及，為液壓支架的發(fā)展提供了有利的條件。 3． 改進(jìn)制造工藝，保證制造質(zhì)量；對(duì)支架的閥類，從材料、熱處理、加工條件和密封件入手，制定更嚴(yán)格的質(zhì)量和抗腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。 7． 快速支架電液控制系統(tǒng)的研制和投入，研究支架的遙控、程控控制和性能自動(dòng)監(jiān)控，為回采工作面的半自動(dòng)化與自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 掩護(hù)式液壓支架的簡(jiǎn)單介紹 掩護(hù)式 液壓支架是以單排立柱為主要部件并帶有掩護(hù)梁的液壓支架。插底式配專門(mén)的下部帶托架的輸送機(jī)，支架底座前部較長(zhǎng)，伸入輸送機(jī)下部，對(duì)地板比壓小，是不穩(wěn)定頂板和軟地板工作面的主要架型。 掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)式：有一個(gè)較寬的掩護(hù)梁以擋住采空區(qū)的矸石進(jìn)入作業(yè)空間，其掩護(hù)梁上端與頂梁交接，下端通過(guò)前后連桿與底座聯(lián)接。 掩護(hù)式支架的支護(hù) 性 能 ：支撐力小，切頂性能差，但由于頂梁短，支撐力集中在靠近煤壁的頂板上，所以支護(hù)強(qiáng)度較大且均勻，掩護(hù)性能好，能承受較大的水平推力，對(duì)頂板反復(fù)支撐的次數(shù)少，能帶壓移架。由于采煤工作面的底頂板條件、煤層厚度、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。 通過(guò)對(duì)液壓支架的理論學(xué)習(xí)，完成液壓支架的設(shè)計(jì)工作，加深對(duì)液壓支架工作原理、工作性能、工作環(huán)境及其結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和了解。 現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才提出了更高的要求，作為一名當(dāng)代大學(xué)畢業(yè)生，不僅打好堅(jiān)實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)具備工程技術(shù)人才應(yīng)有的綜合素質(zhì)。而液壓支架是以高壓液體為動(dòng)力，有液壓元件和金屬構(gòu)件組 成的支護(hù)和控制頂板設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。 液壓支架的組成和分類 液壓支架的組成 液壓支架主要由承載結(jié)構(gòu)件、動(dòng)力油缸、控制元件、輔助裝置和工 作液體組成。中間液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面上所有位置的支架。因此底座較堅(jiān)固，它靠支柱和頂梁的支撐作 用控制工作面頂板，維護(hù)工作空間。如圖 21所示，其頂梁較短，對(duì)頂班的作用力均勻；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抵抗直接頂水平運(yùn)動(dòng)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)阻力小，工作空間小。而且，采用堅(jiān)實(shí)的掩護(hù)梁以及側(cè)護(hù)板，將工作空間與采空區(qū)完全隔開(kāi)；并采用前后連桿連接掩護(hù)梁和底座，組成四連桿機(jī)構(gòu)，使梁端距幾乎不變，防止了架前漏矸。具體分類方法及及型式如圖 22 所示 液壓支架的工作原理 支架升降和推移 液壓支架在工作過(guò)程，必須具備升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站提供的高壓乳化液通過(guò)工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)完成的 ，如圖 23 所示 。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)需要推移輸送機(jī)時(shí)，支架支撐頂板后，高壓液進(jìn)入推移千斤頂下腔，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。 初撐力的大小取決于泵站的工作壓力 ， 立柱缸徑和立柱的數(shù)量。當(dāng)升高到安全 閥 5的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥打開(kāi)溢流，立柱下縮，液體壓力隨之降低。此時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。 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) — 般循環(huán)方式為：割煤一支架伸出伸縮梁一推溜一收伸縮梁一移架。 (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。 (6) 為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械馈? (10) 滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架重量。 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。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 65 頁(yè) 6． 煤層傾角 根據(jù)煤層傾角決定是否選用防滑裝置。工作面配套設(shè)備：采煤 機(jī) MXA300/，刮板輸送機(jī) SGZ－ 730/320。當(dāng)煤層厚度變化較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對(duì)底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許比壓 (對(duì)于砂巖底板，允許比壓為 ～ ，軟底板為 左右 )。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 65 頁(yè) 支架架型的確定 從架型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，由于架型的不同，它的支撐力分布和作用也不同；從頂板條件來(lái)看，由于直接頂類別和老頂級(jí)別的不同，支架所承受的載荷也不同。