【文章內(nèi)容簡介】 36 液壓支架底座的受力分析與計算 36 河北工程大學畢業(yè)設計 V 取底座為分離體進行受 力分析 36 底座接觸比壓計算 37 第 4 章 液壓支架的強度校核 38 校核的材料選擇和基本要求 38 頂梁的強度校核 39 頂梁的受力情況分析 39 頂梁的強度校核計算 40 掩護梁的強度校核 41 掩護梁的受力情況分析 41 掩護梁的強度校核計算 41 底座的強度校核 43 底座的受力情況分析 43 底座的強度校核計算 43 前后連桿的強度校核 44 前連桿的強度校核計算 44 后連桿的 強度 校核 計算 45 銷軸和耳座的強度校核 45 耳座的強度校核計算 45 銷軸的強度校核計算 46 第 5 章 設計結(jié)論 48 參考文獻 49 致謝 50 河北工程大學畢業(yè)設計 1 第 1 章 液壓支架概論 液壓支架的設計目的 采用綜合機械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟 效益的必由之路。為了滿足煤炭日益增長的需要，必須大量生產(chǎn)綜合機械化采煤設備，迅速增加綜合機械化采煤工作面（簡稱綜采工作面）。而每個總裁工作面平均需要安裝 150 臺液壓支架，可見對液壓支架的需要量是很大的。 由于不同采煤工作面的頂?shù)装鍡l件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機械性質(zhì)等的不同，對液壓支架的要求也不同。為了有效地支護和控制頂板，必須設計出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。因此，液壓支架的設計工作是很重要的。由于液壓支架的類型很多，因此其設計工作量也是很大的。由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一 個環(huán)節(jié)。 液壓支架的使用現(xiàn)狀 液壓支架的設計、制造和使用，從 1854 年英國研制成功了液壓支架發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)基本成熟，已經(jīng)基本成熟，它已經(jīng)形成了能另適用各種不同煤礦地質(zhì)條件的各類液壓支架。 從液壓支架的形式來看，有支撐式液壓支架發(fā)展到掩護式液壓支架和支撐掩護式液壓支架；從支架的質(zhì)量來看，有輕型液壓支架和重型液壓支架；從支撐高度來看，有薄煤層液壓支架、中厚煤層分層和厚煤層液壓支架，其中厚煤層液壓支架鼬分厚煤層一次采全高液壓支架、厚煤層分層開采液壓支架和放頂煤液壓支架；從用途來看，有端頭液壓支架和中間液 壓支架。所以從液壓支架的現(xiàn)狀開看，液壓支架已經(jīng)發(fā)展到一個完整的液壓支架體系。從液壓支架的設計來看，由過去的手工設計發(fā)展到全部計算機程序設計?？傊?，隨著時代的發(fā)展的進步，液壓支架設計、制造和使用，將越來越完善、安全、可靠。 國內(nèi)外液壓支架的差距及今后的發(fā)展趨勢 我國液壓支架經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，盡管取得了顯著成績，在雙高礦井建設中出現(xiàn)河北工程大學畢業(yè)設計 2 過日產(chǎn)萬噸甚至班產(chǎn)萬噸的記錄，但總體水平與世界先進采煤國家仍存在一定差距。在支架架型功能上我國與國外相差無幾，但有些地方特別是特厚煤層用的放頂煤支架、鋪網(wǎng)支架、兩硬煤層的強 力支架、端頭支架還有獨到之處，但國產(chǎn)液壓支架技術(shù)含量偏低，電液控制閥可靠性差，所以鋼材的耐壓能力一般為 16MPa，最好的屈服極限才 700MPa，液壓系統(tǒng)壓力在 35MPa 以下，流量在 200L/min 以內(nèi)，供液管直徑 25~32mm，回液管直徑25~50mm，最快移架速度為 10~12s/架，工作阻力更是相對較低。 我國科學工作者經(jīng)過 30 多年的發(fā)展和努力，液壓支架的設計、制造水平在不斷提高，特別是在緩傾斜中厚煤層的液壓支架方面積累了相當豐富的經(jīng)驗，架型已基本趨于成熟、完善，在品種和質(zhì)量方面與國際先進水平相比，差距越 來越小。但在控制元件和控制系統(tǒng)方面，與先進國家的產(chǎn)品相比還有較大的差距。所以，今后除硬繼續(xù)針對我國國情的煤層具體條件，開發(fā)一些新架型、新品種外，還應在設計支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫。 今后，我國的液壓支架的設計將朝技術(shù)含量大、鋼板強度高、移架速度快和電液控制閥的方向發(fā)展，對有破碎帶和斷層的工作面將加大支架的移架里，盡量采用整體可靠推桿 和抬底座機構(gòu)，并減少千斤頂?shù)臄?shù)量。另外，將普遍采用額定壓力為 40MPa、額定流量為 400L/min 的高壓大流量乳化泵站，以適應快速移架的需要；系統(tǒng)采用環(huán)形或 雙向供液，以保證支架有足夠的壓力達到初撐力，以保證支架接頂位置準確。兩柱掩護式支架的比重將大大增加，缸的直徑將增至 360mm，端頭支架、輕放多用途支架將被廣泛使用。 液壓支架的應用和意義 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，國民經(jīng)濟對煤炭需要量的日益增加，煤礦開采，特別是采煤工作面的生產(chǎn)技術(shù)面貌發(fā)生了巨大的變化。自 1954 年英國裝備了世界上第一個液壓支架工作面開始，采煤技術(shù)實現(xiàn)了綜合機械化。綜合機械化。就是工作面采煤、運輸和支護三大主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)都是現(xiàn)機械化。也就是說，采用滾筒式或刨削式等采煤機械落煤與裝煤；工作 面重型可彎曲運輸機，以及與之適應的順槽轉(zhuǎn)載機和可伸縮皮帶運輸機等運煤；自移式液壓支架支護和管理頂板。這幾種設備相互配合，組成了綜合機械化采煤設備。 液壓支架是以高壓液體為動力，由若干液壓元件（油缸和閥件）與一些金屬結(jié)構(gòu)件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設備，能實現(xiàn)支撐、降落移架和推移運輸機等河北工程大學畢業(yè)設計 3 一整套工序。液壓支架技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，安全上可靠，當前世界各國都在不斷地提高采煤工作面的綜合機械化水平。 我國于 1964 年開始研制液壓支架，到目前已經(jīng)取得可較好的效果。 1974 年以來，從西德、英國、蘇聯(lián)和波 蘭等國引進了許多不同類型的液壓支架。實踐證明，液壓支架具有強度高、支護性能好、移設速度快、安全可靠等優(yōu)點，能使采煤工作面達到高產(chǎn)量、高回采率和高工效，能大大減輕勞動強度，降低成本和掘進率，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。 液壓支架的組成和分類 液壓支架的組成 液壓支架是綜采工作面支護設備，它的主要作用是支護采場頂板，維護安全作業(yè)空間，推移工作面采運設備。 液壓支架的種類很多，但其基本功能是相同的。液壓支架按其結(jié)構(gòu)特點和與圍巖的作用關(guān)系 — “般分為三大類，即支撐式、掩護式 (圖 12)和支撐掩護式 (圖 13) 根據(jù)支架各部件的功能和作用，其組成可分為 4 個部分： (1) 承載結(jié)構(gòu)件，如頂梁、掩護梁、底座、連桿、尾梁等。其主要功能是承受和傳遞頂板和垮落巖石的載荷。 (2) 液壓油缸，包括立柱和各類千斤頂。其主要功能是實現(xiàn)支架的各種動作，產(chǎn)生液壓動力。 (3) 控制元部件，包括液壓系統(tǒng)操縱閥、單向閥、安全閥等各類閥，以及管路、液壓、電控元件等。其主要功能是操作控制支架各液壓油缸動作及保證所需的工作特性。 圖 12 掩護式液壓支架結(jié)構(gòu)