【正文】 求 各部件設(shè)計(jì)要求要滿足總體配套的要求，就是應(yīng)滿足采煤機(jī)、雙輸河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 18 送機(jī)和支架配套的空間要求。底座中間安裝推移裝置的槽子寬度與推移裝置的結(jié)構(gòu)和千斤頂缸徑有關(guān)，一般為 300— 380mm。 底座寬度 支架底座寬度一般為 — 。通常，掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度職 倍的移架步距 (一個(gè)移架步距為 )，即 左右；支撐掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取 4 倍移架步距，即 。 底座長(zhǎng)度的確定 底座長(zhǎng)度 底座是將板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。 支架間距 cb 要根據(jù)支架 型式來(lái)確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度及幫槽上千斤頂連結(jié)塊的位置來(lái)確定，我國(guó)刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 17 度為 ,千斤頂連結(jié)塊位置在溜槽中長(zhǎng)的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 。 支架間距 所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心線間的距離。 ②表中 、 、 2 分別為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)老頂?shù)姆旨?jí)增壓系數(shù)；Ⅳ級(jí)老頂給出最低值 2，選用時(shí)可根據(jù)本礦實(shí)際確定適宜值。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 15 表 21支架架型的選擇 注：①括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是掩護(hù)式支架的支護(hù)強(qiáng)度。所以，為了在使用中合理地選擇架型，要對(duì)支架的支撐力、采煤高度與承載的關(guān)系進(jìn)行分析，使支架的支撐力能適應(yīng)頂板載荷的要求。 (6) 地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時(shí)間分別在 5— 8 2m 和 20min 以下時(shí)，暫不宜采用液壓支架。 (4) 瓦斯涌出量 對(duì)于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿足通風(fēng)的要求，選型時(shí)要進(jìn)行驗(yàn)算。 (3) 底板性質(zhì) 底板承受支架的全部載荷，對(duì)支架的底板影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架底座的結(jié)構(gòu)和支承面積。當(dāng)煤層厚度大于 — （軟煤取下限，硬煤取上限 ）時(shí)，應(yīng)選用抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。當(dāng)煤層傾角大于 10? — 15? 時(shí)，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過(guò) 18? 時(shí)，應(yīng)同時(shí)具有防滑防倒裝置。頂梁和頂板的靜摩擦系數(shù) W，一般取 — ；按不同支護(hù)高度時(shí)各部件最大受力值進(jìn)行強(qiáng)度校核。 為了設(shè)計(jì)計(jì)算方便，要對(duì)支架的外載荷和支架本身進(jìn)行簡(jiǎn)化，概述如下： 把支架簡(jiǎn)化成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu)。垂直于頂 梁的力由支架的工作阻力來(lái)平衡。 支架的支護(hù)性能與外載荷 由液壓支架的工作狀態(tài)知，支架承受的外載荷是頂板下沉形成的。工作面配套設(shè)備：采煤機(jī) 1703 ?MLS ，刮板輸送機(jī) SGZ(W)－ 764/400。 支架的選型設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的原始條件 頂設(shè) 條件老頂 II 級(jí)、直接頂 1類(lèi)，底板接觸比壓 MPa，工作阻力 2020KN，推溜力 100KN，移架力 200KN，泵站壓力 32MP。 11. 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單。 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。 7. 調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。 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、稀釋有毒氣體等安全方面的要求。 3. 防矸性能要好。 2. 液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。 特種液壓支架 特種液壓支架是為滿足某些特殊要求而發(fā)展起來(lái)的液壓支架，在結(jié)構(gòu)型式仍屬于上述某種基本架型。也可倒八字形布置和交叉布置。它的主要缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 11 支撐掩護(hù)式支架的頂梁由前梁與主梁構(gòu)成，四根立柱支撐在頂梁和立柱之間，掩護(hù)梁的上端與頂梁鉸接，下端用連桿與底座相連。 支撐掩護(hù)式支架 支撐掩護(hù)式支架是在吸收了支撐式和掩護(hù)式兩種支架優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種支架。支撐式支架的支護(hù)性能是：支撐力大，且作用點(diǎn)在支架后部，故切頂性能好；對(duì)頂板重復(fù)支撐的次數(shù)多，容易把本來(lái)完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差；護(hù)矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架的工作空間和通風(fēng)斷面大。 支撐式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：頂梁較長(zhǎng)，其長(zhǎng)度多在 4m 左右；而且立柱多，一般 4— 6根，且垂直支撐；支架后部設(shè)復(fù)位裝置和擋矸裝置。節(jié)式支架由 2— 3 個(gè)框節(jié)組成，移架時(shí)，各節(jié)之間互為支點(diǎn)交替前移，輸送機(jī)用與支架相連的推移千斤頂推移。 支撐式支架 支撐式支架是出現(xiàn)最早的一種架型，按其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作方式的不同，支撐式支架又分為垛式支架和節(jié)式支架兩種結(jié)構(gòu)型式。但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。通常頂梁較短，一般為 左右。掩護(hù)式支架的立柱較少，除少數(shù)掩護(hù)式支架 1根立柱外，一般都是一排 2根立柱。底座、前后連桿和掩護(hù)梁形成四連桿機(jī)構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力。即 FPq? 310?? MPa (21) 式中 F — 支架的支護(hù)面積， 2m 液壓支架的類(lèi)型和結(jié)構(gòu) 液壓支架按其對(duì)頂板的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三種基本架型。但是，由于支架的頂梁長(zhǎng)短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對(duì)頂板的支撐能力。 通常液控單向閥和安全閥組合在一起，稱(chēng)為控制閥。 上述工作過(guò)程表明：支架在達(dá)到額定工作阻力以前具有增阻性，以保證支架對(duì)頂板 有效的支撐作用；當(dāng)支架達(dá)到額定工作阻力以后，支架能隨頂板的下沉而下縮，即具有可縮性和恒阻性，支架的工作特性決定河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 9 于立柱、液控單向閥、安全閥和操縱閥的性能和密封的好壞。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。由于安全閥的作用，支架的支撐力維持在某一恒定數(shù)值上，這是支架的恒阻階段。當(dāng)降到安全閥的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥關(guān)閉。 (2) 承載增阻階段 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 8 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。 (1) 初撐階段 在升架過(guò)程中，當(dāng)支架的頂梁接觸頂板，直到立柱下腔的液體壓力逐漸上升到泵站工作壓力時(shí)，停止供液，液控單向閥 6立即關(guān)閉，這一過(guò)程為支架的初撐階段。當(dāng)操縱閥處于降柱位置時(shí)，工作液體進(jìn)入立柱的上腔，同時(shí)打開(kāi)液控單向閥，立柱下腔回液，支架下降。若將操縱閥置于推溜位置，高壓液體進(jìn)入推移千斤頂后腔即活塞腔，前腔即活塞桿腔回液，這時(shí)輸送機(jī)以支架為支點(diǎn)被推向煤壁。這時(shí)，支架以輸送機(jī)為支點(diǎn)前移。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 7 圖 21 液壓支架工 作原理 1— 頂梁； 2— 立柱； 3— 推移千斤頂； 4— 安全閥； 5— 單向筏； 7— 操縱閥； 支架推移 支架的前移和推移輸送機(jī)是通過(guò)操縱閥和推移千斤頂 3 來(lái)進(jìn)行的。 2 液壓支架基本理論分析 液壓支架的工作原理 液壓支架在工作過(guò)程中，不僅要可靠的支撐頂板，維護(hù)一定的安全工作空間，而且要隨工作面的推進(jìn)，進(jìn)行移架和推移輸送機(jī)。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，我們應(yīng)立足變傳統(tǒng)的、僵化的、單純的畢業(yè)設(shè)計(jì)為培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)、提高創(chuàng)新能力、樹(shù)立團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、強(qiáng)化計(jì)算機(jī)運(yùn)用等多維兼容性畢業(yè)設(shè)計(jì) 。 通過(guò)自己獨(dú) 立地完成指定的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，提高理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)會(huì)查閱參考書(shū)和工具書(shū)的方法，提高編寫(xiě)河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 6 技術(shù)文件的能力，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算和制圖等基本技能的訓(xùn)練，為畢業(yè)后成為一名出色的機(jī)械工程師打好基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)的分析，加深和鞏固機(jī)械原理的相關(guān)內(nèi)容；通過(guò)對(duì)液壓支架受力的分析和強(qiáng)度的校核，加深對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課理論力學(xué)和材料力學(xué)及專(zhuān)業(yè)課機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的鞏固和理解。由于液壓支架的類(lèi)型很多，因此其設(shè)計(jì)工作量也 是很大的，由此可見(jiàn)，研制和開(kāi)發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了有效的支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計(jì)出不同類(lèi)型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。為了滿足對(duì)煤炭增長(zhǎng)的日益需要，必須大量生產(chǎn)綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機(jī)械化采煤工作面。兩柱掩護(hù)式支 架的比重將大大增加，缸的直徑將增生 360mm，端頭支架、輕放多用途支架將被廣泛使用。今后，我國(guó)的液壓支架的設(shè)計(jì)將朝技術(shù)含量大、鋼板強(qiáng)度高、移架速度快 (6— 8s／架 )和電液控制閥的方向發(fā)展，河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 5 對(duì)有破碎帶和斷層的工作面將加大支架的移架力，盡量采用整體可靠推桿和拾底座機(jī)構(gòu)，并減少于斤頂?shù)臄?shù)量。但在控制元件和控制系統(tǒng)方面，與先進(jìn)國(guó)家的產(chǎn)品相比還有較大差距。在支架架型功能上我國(guó)與國(guó)外相差無(wú)兒，存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(qiáng)力支架、端頭支架還有獨(dú)到之處．但國(guó)產(chǎn)液壓支架技術(shù)含量偏低，電液控制閥可靠性差，所用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?xún)?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 (井下實(shí)際應(yīng)用有時(shí)在 20s 以上 )，工作阻力更是相對(duì)較低。使閥和油缸的體積減小，能適應(yīng)無(wú)人采煤工作面的需要，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程操作的新型全自動(dòng)液壓支架。各種閥類(lèi)的壓力等級(jí)加高．相應(yīng)的強(qiáng)度增高 液壓支架的質(zhì)量減輕。提高結(jié)構(gòu)性鋼材的強(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)可先進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，再選用合理的材質(zhì)。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?shù)装鍡l件的適應(yīng)性，使液壓支架的危險(xiǎn)性變小，對(duì)同一型號(hào)設(shè)計(jì)成河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 4 系列化，適應(yīng)不同煤層厚度的要求。對(duì)液壓支架各部件進(jìn)行受力分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)緊湊，使?jié)M足強(qiáng)度條件和配套的條件下，底座及頂梁盡量短些，使液壓支架輕型化。為適應(yīng)煤層傾角小于等于 45? 的工作面，設(shè)計(jì)一種新型的大傾角 工作面支架。為了加快綜采速度和無(wú)人采煤工作面的需要，設(shè)計(jì)一種能適應(yīng)井上操作，既安全又可靠的新型端頭液壓支架。為適應(yīng)頂板壓力特大的需要，還可將工作阻力設(shè)計(jì)成較大的液壓支架。為適應(yīng)水采工作面的支護(hù)需要，設(shè)計(jì)一種水采工作面液壓支架。設(shè)計(jì)一種回采率高，夾矸少的放頂煤液壓支架。 3)適用特種條件下的液壓支 架 (1)特厚煤層一次采全高液壓支架。日前國(guó)外正在設(shè)計(jì)一種前連桿帶油缸的液壓支架，油缸為雙作用單伸縮，上下腔都帶安全閥，當(dāng)頂板水平力大于額定值時(shí)，油缸讓壓，液壓支架達(dá)到新的平衡，從而在設(shè)計(jì)時(shí)可降低安全系數(shù)，減輕了液壓支架的重量。 1)前連桿的油缸的液壓支架 新產(chǎn)品在不斷的改進(jìn)和研制中，在掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式液壓支架中的四連桿機(jī)構(gòu)，克服了頂板作用在支架上的水平力，但當(dāng)水平力過(guò)大時(shí)，河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 3 不能讓壓，為了安全 起見(jiàn)，掩護(hù)梁和前、后連桿的強(qiáng)度計(jì)算中安全系數(shù)比其他構(gòu)件增加 20％。隨著長(zhǎng)壁工作面長(zhǎng)度的不斷增加，為適應(yīng)快速移架的需要，國(guó)外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站，其額定壓力為 4050MPa，額定流量 400500L/min，可實(shí)現(xiàn)工作面成組或成排快速移架，移架速度達(dá)到 68s／架。為減少割煤時(shí)間， — 般采用 的截深?？傊?，隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，液壓支架設(shè)汁、制造和使用，將越來(lái)越完善、安全、可靠。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 2 1 液壓支架的概述 液壓支架的發(fā)展概況 液壓支架使用現(xiàn) 狀 液壓支架的設(shè)計(jì)、制造和使用，從 1854 年英國(guó)研制成功了液壓支架發(fā)展到現(xiàn)在基本成熟，它已經(jīng)形成了能適應(yīng)各種不同煤礦地質(zhì)條件的各類(lèi)液壓支架，發(fā)展到一個(gè)完整的液壓支架體系。 這次設(shè)計(jì)主要是對(duì)其 底座 重點(diǎn)設(shè)計(jì)，包括一些常規(guī)性的強(qiáng)度剛度及穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到初步具備設(shè)計(jì) 液壓支架 重要部件的基本能力，為以后的設(shè)計(jì)或選用 液壓支架 奠定一定的基礎(chǔ)。在回采工程中 ,為了防止頂板早落 ,維持一個(gè)不定期的工作空間 ,保證工人安全和各種作業(yè)的正常工作 ,必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。 液壓支架是一種復(fù)雜的煤礦機(jī)械。 為了更好的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)工作展開(kāi)前夕我們進(jìn)行了畢業(yè)實(shí)習(xí)，我們先后參觀了焦作 神華 重型機(jī)器制造有限公司、 礦山 機(jī)械制造 廠 ，通過(guò)在以上工廠的實(shí)習(xí)，我們?cè)趯?duì) 液壓支架 理論認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上又增加了很多感性認(rèn)識(shí)，重點(diǎn)了解了 液壓支架 的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理，從而為順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 關(guān)鍵詞 ：液壓支架 頂梁 底座 立柱 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） II ABSTRACT The article mainly elaborate the hydraulic support design for topcaving. including: the selection of hydraulic pressure support form, system design, main spar part design and examination