【正文】 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 1 液壓支架的工作過(guò)程 11 支架工作方式對(duì)頂梁長(zhǎng)度的影響 13 立柱布置 17 側(cè)護(hù)板尺寸的確定 27 支護(hù)強(qiáng)度 41 頂梁強(qiáng)度校核 69 ANSYS WORKBENCH 12 有限元分析 69 9 結(jié)論 84 12 致謝 薄煤層開(kāi)采應(yīng)有合適的配套設(shè)備 ， 目前 ， 從國(guó)內(nèi)外發(fā)展來(lái)看 ， 比較理想 的 是刨煤機(jī) 或爬底板式采煤機(jī) 采煤 ， 用液壓支架進(jìn)行支護(hù) ，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)械化。 2 支架的承載過(guò)程 支架的承載過(guò)程是指支架與頂板之間相互力學(xué)作用的過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)頂板及時(shí)支護(hù)，常采用先移架后推溜的方式。 5 按在工作面中的位置分 （ 1）工作面支架； （ 2）過(guò)渡支架（排頭支架）； （ 3）端頭支架。 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，以便有效地控制頂板，保證合理的下沉量。為滿足大伸縮比的要求，特別是掩護(hù)式液壓支架，立柱傾角較大，在低位狀態(tài)工作時(shí)，支護(hù)效率較低。厚煤層液壓支架又分厚煤層一次采全高液壓支架、厚煤層分層開(kāi)采液壓支架和放頂煤液壓支架。 英國(guó)也在大力發(fā)展兩柱掩護(hù)式支架，工作阻力有了很大提高，達(dá)到 6000~8000kN。 我國(guó)液壓支架經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展，盡管取得了顯著成績(jī)，在雙高礦井建設(shè)中出現(xiàn)過(guò)日產(chǎn)萬(wàn)噸甚至班產(chǎn)超萬(wàn)噸的記錄。 7 支架前梁可以 上擺 3176。按下式計(jì)算： （ 24） 式 中 : b—— 支架間距（支架中心距）； B—— 每架支架頂梁總長(zhǎng)度； c—— 相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙 ； n—— 每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式 支 架 n =1； 整體邁步式支架 n =2；節(jié)式邁步支架 ， n =支架節(jié)數(shù)。 （ 2）為減小液壓支架的控頂距，尤其是對(duì)于破碎頂板，應(yīng)采用較載機(jī)身的采煤機(jī)。目前最長(zhǎng)見(jiàn)的溜槽長(zhǎng)度 為 ，支架中心距 也為 ， 個(gè)別為 。 本次設(shè)計(jì)采用了雙人行通道，頂梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為減小控頂距，降低控頂面積，因此采用 滯后 支護(hù)方式。一般范圍是 ，煤層較薄時(shí) 選大值。 4 八 根立柱密集支撐頂梁 ， 在相同的泵站壓力下 ， 可以 用 較小的缸徑實(shí)現(xiàn)較大的支撐力 。 （ 2）標(biāo)準(zhǔn)化 為了減輕支架質(zhì)量、降低成本，提高對(duì)煤層厚度變化和頂板 條件的適應(yīng)性，使液壓支架的范圍變小，對(duì)同一型號(hào)設(shè)計(jì)成系列化，適應(yīng)不同煤層厚度的要求。如洛斯公司20 英里礦在 250 5280m長(zhǎng)壁綜采面用工作阻力為 2 8565kN電液控制兩柱掩護(hù)式支架，1997 年 6 月產(chǎn)商品煤 90..43 萬(wàn)噸，成為世界上首次月產(chǎn)商品煤近百萬(wàn)噸的工作面； 1995年 9 月，糜鹿礦用工作阻力為 8900kN 電流 控制的兩柱掩護(hù)式支架，月產(chǎn)煤達(dá)到 60. 11 萬(wàn)噸。 液壓支架的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 液壓支架的設(shè)計(jì)、制造和使用，從 1854 年英國(guó)研制成功發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)基本成熟，形成了能適應(yīng)各種不同煤礦地質(zhì)條件的各類液壓支架。 12 液壓元件要可靠。適用于穩(wěn)定、完整的頂板。 （ 3） 支撐式支架 1）節(jié)式支架分兩框架式、三框架及四框架組合式兩類； 2）垛式支 架。對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，其初撐力和工作阻力的計(jì)算還要考慮到立柱傾角的影響因素。移架時(shí)，先使支架卸載下降，再把操縱閥 7 置于移架位置，從乳化液泵站來(lái)的高壓液體進(jìn)入推移千斤頂 4的前腔即活塞桿腔，后腔即活塞腔回液。隨著厚煤層及中厚煤層煤炭資源的逐漸減少，許多煤礦開(kāi)始重視對(duì)薄煤層的開(kāi)采工作。 57 8 液壓支架的運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析 28 側(cè)推千斤頂 27 千斤頂參數(shù)的設(shè)計(jì) 19 推移裝置的設(shè)計(jì) 17 側(cè)護(hù)板的作用 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 。 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)?；a(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 12 頂板覆蓋率 13 立柱數(shù) 20 推移裝置的用途 35 主頂梁的受力分析與計(jì)算 56 液壓支架的液壓傳動(dòng)特點(diǎn) 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。這時(shí)，支架以輸送機(jī)為支點(diǎn)前移。 支架的支撐力和時(shí)間 的關(guān)系 曲線，稱為支架的工作特性曲線，如圖 所示。 2 按適用煤層傾角分 （ 1）一般工作面支架； （ 2）大傾角支架。 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。 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 。 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。美國(guó)綜采工作面最高日產(chǎn)超 7 萬(wàn)噸，工效 為 1336 噸 /工。 （ 3）材質(zhì)強(qiáng)化 提高結(jié)構(gòu)件鋼材的強(qiáng)度，采用優(yōu)質(zhì)鋼材，減輕液壓支架的質(zhì)量，設(shè)計(jì)時(shí)可進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，選用合理的材質(zhì)。 同時(shí) ， 頂梁成為具有多點(diǎn)支撐的柔性頂梁 ， 受力合理 ， 可靠性 高。但是考慮盡量減輕支架重量，降低造價(jià)，可搞系列化，加強(qiáng)支架 對(duì)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(zhǎng)桿來(lái)增加調(diào)高范圍。 頂梁長(zhǎng)度 頂梁長(zhǎng)度的確定應(yīng)根據(jù)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)的配套尺寸來(lái)確定， 薄煤層“三機(jī)”配套除了從生 產(chǎn)能力、性能、壽命考慮外，由于薄煤層的復(fù)雜賦存條件 ， 它還必須結(jié)合煤礦的實(shí)際情況 ， 更多地考慮機(jī)械設(shè)備工作機(jī)構(gòu)的最大結(jié)構(gòu)高度、調(diào)高范圍、機(jī)身高度及過(guò)機(jī)空間等問(wèn)題，否則會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)能力和設(shè)備性能的發(fā)揮，降低設(shè)備的使用壽命。 （ 2） 與支架 推移 機(jī)構(gòu)相聯(lián)結(jié)的位置、配合尺寸和強(qiáng)度等應(yīng)與支架推移機(jī)構(gòu)的位置、結(jié)構(gòu)尺寸和推拉力等相適應(yīng)，并保證推溜時(shí)不致于上飄或下扎。一般，支架的最大高度應(yīng)大于采煤機(jī)最大高度 ～ 。 . 支架間距 maxminHm H?中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 所謂支架間 距，就是相鄰兩支架中心線間