【正文】 于頂梁或直接作用于頂梁上。 掩護式支架的結(jié)構(gòu)特點式：有一個較寬的掩護梁以擋住采空區(qū)的矸石進入作業(yè)空間，其掩護梁上端與頂梁交接，下端通過前后連桿與底座聯(lián)接。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 共 65 頁 支頂掩護式支架立柱支撐在頂梁上。插底式配專門的下部帶托架的輸送機，支架底座前部較長，伸入輸送機下部，對地板比壓小，是不穩(wěn)定頂板和軟地板工作面的主要架型。 根據(jù)立柱布置和支架結(jié)構(gòu)特點，掩護式支架分為支掩掩護式支架和支頂掩護式支架兩種。 掩護式液壓支架的簡單介紹 掩護式 液壓支架是以單排立柱為主要部件并帶有掩護梁的液壓支架。目前，國外高產(chǎn)高效綜采工作面正向“設(shè)備重型化、工作面大型化”的方向發(fā)展，我國許多大型煤炭能源集團公司也正在發(fā)展超大型綜采工作面，液壓支架全部進口，對企業(yè)的發(fā)展極為不利。 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監(jiān)控，為回采工作面的半自動化與自動化創(chuàng)造條件。 5． 新 型元件與材質(zhì)，可減輕支架重量，提高支架性能和使用壽命。 3． 改進制造工藝，保證制造質(zhì)量；對支架的閥類，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)。 2． 在已有支架設(shè)計與應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機輔助設(shè)計，研究支架 的智能中厚煤層掩護式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護梁設(shè)計 第 6 頁 共 65 頁 化設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)與參數(shù)的優(yōu)化，進一步提高支架的科學(xué)性、可靠性以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性。 液壓支架研究發(fā)展趨勢 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，微機和計算機技術(shù)進一步普及，為液壓支架的發(fā)展提供了有利的條件。所謂的優(yōu)化，就是在多種 因素條件尋求使人最滿意、最適應(yīng)的一組參數(shù)。 優(yōu)化設(shè)計理論是現(xiàn)代設(shè)計理論的核心內(nèi)容之一。這種半經(jīng)驗、半理論的傳統(tǒng)設(shè)計方法常常帶有一定的盲目性，使得所做的設(shè)計很難達到客觀存在的最優(yōu)方案。 我國包括支架在內(nèi)的眾多產(chǎn)品設(shè)計，仍然是以傳統(tǒng)設(shè)計為主。在結(jié)構(gòu)的強度設(shè)計方面，也比較普遍地采用大型的結(jié)構(gòu)靜動力有限元分析軟件，模擬支架在煤礦井下的實際受載工況或在實驗室中支架樣機強度試驗有關(guān)工況，通過計算分析，對整個支架各部位的結(jié)構(gòu)強度進行比較準(zhǔn)確和全面的了解。對于支架結(jié)構(gòu)的零部件設(shè)計，普遍采用了計算機輔助設(shè)計與制圖 ,使圖紙的設(shè)計精度和設(shè)計質(zhì)量都有了很大的提高。 根據(jù)以上資料不難看出，在 21 世紀(jì)以煤炭集約化生產(chǎn)為特征的新時代，為了滿足高產(chǎn)、高效綜采工作面的需要，必須抓緊研制和推廣電液系統(tǒng)。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。 控制系統(tǒng)研究落后 西方主要產(chǎn)煤大國始終把支架控制系統(tǒng)作為提高整個綜采經(jīng)濟效益的重要方面來抓。 5． 美國的支架耐久性實驗是 45000 次，我國 7000 次。 3． 國外密封材料的壽命大于 5a，我國只有 2a 左右。我國基本長期使用16Mn，屈服極限 350MPa 左右，近年來只有少數(shù)支架構(gòu)造的部分材料用高強度鋼板。目前，以液壓支架為主體的地下綜采設(shè)備，已逐步向程控、遙控和自動化方向發(fā)展。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環(huán)境及形象的改變提供了條件。到 20 世紀(jì) 90年代初，人們尋找到適合礦區(qū)資源條件的先進采煤方法，采用了放頂煤技術(shù)。這項工程要求在選擇工作面綜合采煤設(shè)備時，必須采用最先進的設(shè)備和開采工藝，以提高煤炭產(chǎn)量和改善作業(yè)環(huán)境。并且，為適應(yīng)底板不平，底座采用分離鉸接式結(jié)構(gòu)；對于松軟底板，為減小底板比壓，采用接觸面積較大的底座；為防止碎矸竄入采區(qū)，采用了各種防竄矸的掩護裝置。 60 年代末和 70 年代初，隨著液壓支架在歐洲使用經(jīng)驗的日益增加，支架結(jié)構(gòu)也發(fā)生了巨大變化。這樣，不僅影響了支架的承載能力，而且端面距變化很大，不利于頂板的維護。這種支架頂梁很短，并與掩護梁鉸接，單根朝前傾斜液壓支柱連接著掩護梁和底座。 1954 年英國首次研制出液壓支架， 從此，開創(chuàng)了煤炭工業(yè)的新時代。隨著刨煤機、鉆削式和滾筒式采煤機等快速采煤機的使用 ,木支柱既不能對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。本設(shè)計主要從支架的工作原理這手，然后進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及校核。 整個液壓支架的設(shè)計都源于煤層厚度這一初始條件，這很好的說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代對于提高采煤效率和增加井下安全性顯得十分重要。立柱采用單伸縮液壓缸，前端帶有加長桿，以滿足支架最低及最高位置時的高度要求。支架除了要有效的對頂板進行有效支撐，還要實現(xiàn)升、降、推移四個步驟。設(shè)計內(nèi)容包括：選架型、總體設(shè)計、主要零部件的設(shè)計、主要零部件的校核 。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 共 65 頁 掩護式液壓支架設(shè)計說明書 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。本論文主要闡述了一般掩護式液壓支架的設(shè)計過程。 支架的形式為掩護式支架。支架采用四連桿機構(gòu)，改善支架的受力狀況，縮小支架的升降過程中頂梁前端前后移動的距離。頂梁掩護梁、底座都做成箱體 結(jié)構(gòu)用鋼板焊接而成。 在研制液壓支架時，需要對支架進行生產(chǎn)試驗和分析研究，確定合理的液壓支架受力參數(shù)、運動參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及選定液壓支架最佳方案等方面綜合性的科學(xué)技術(shù)問題。 關(guān)鍵詞 ：液壓支架；頂梁；底座；立柱；結(jié)構(gòu)設(shè)計 中厚煤層掩護式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護梁設(shè)計 第 2 頁 共 65 頁 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（論文） 第 3 頁 共 65 頁 第 1 章 緒論 液壓支架發(fā)展概況 歷史地來看， 大約在四五十年前回采工作面還是采用木支柱 。于是，剛性木支柱被可壓縮性摩擦和液壓支柱所代替，并以支柱加鉸接頂梁的結(jié)構(gòu)形式支護回采工作面。 50 年代末，為 開采煤層厚超過 2m的松散和破碎頂板條件下的褐煤，前蘇聯(lián)開始研制掩護式液壓支架，并 于 展出了 OMKT 型掩護式支架。當(dāng)支架在其工作高度范圍內(nèi)升降時，頂梁頂點相對于煤壁作圓弧運動。但比起 垛 式和節(jié)式支架，掩護式支架能有效的控制頂板，防止開采過程中矸石滲入工作面，工作能力很好 。長頂梁、二 柱、四柱以及多柱四連桿機構(gòu)的液壓支架相繼問世。 1974 年，英國國家煤炭局實施的 “ 高科技采礦工程 ” 推動了液壓支架及采煤設(shè)備的進一步發(fā)展。 1980 年起人們?nèi)〉昧藢ψ砸剖揭簤褐Ъ艿难兄瞥晒Σ⒅鸩礁倪M完善，進而普遍推廣使用，使回采工作面采煤過程中的落煤、裝煤、運煤和支 護控頂?shù)裙ば蛉繉崿F(xiàn)綜合機械化，煤礦取得了較大綜合效益。今天隨著計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的普及應(yīng)用和提高，為煤礦生產(chǎn)自動化和高效生產(chǎn)提供了新的出路。綜采使煤中厚煤層掩護式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護梁設(shè)計 第 4 頁 共 65 頁 礦實現(xiàn)了由手工操作向機械化的 變革，電液控制系統(tǒng)使井下采煤實現(xiàn)由機械化向自動化的革命，也可稱為采煤技術(shù)的第二次改朝換代的重大改革，是煤礦 21 世紀(jì)的高新技術(shù)。 國內(nèi)支架的現(xiàn)狀與國外的差距 制造技術(shù)水平落后 1． 德國支架結(jié)構(gòu)材料 ST52，屈服極限 500Mpa，前蘇聯(lián)的更高。 2． 支架液壓系統(tǒng)的閥類使用的是乳化油，防銹蝕的要求很高，國外一直銅合金閥殼和高強 度不銹鋼閥芯，我國是 45 鋼加表面防腐處理。 4． 國外的支柱和千斤頂缸體內(nèi)壁是復(fù)鍍，我國是不鍍，使立柱出現(xiàn)麻斑、劃傷、密封漏液等現(xiàn)象，影響支護效果。 以上這樣技術(shù)質(zhì)量水平的支架在國內(nèi)一般礦井勉強可以使用，但在國內(nèi)高產(chǎn)、高效工作面及國際上是沒有競爭力的，綜采工程技術(shù)人員普遍認(rèn)為目前我過支架的工藝水平尚未達到 1979 年引進的 100套支架的技術(shù)水平，可想落后人家遠不止 30a。 20 世紀(jì) 60 年代采用手動直接操作系統(tǒng)； 20 世紀(jì) 70 年代初即開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 年代西方國家開始大力著手電液先導(dǎo)程序控制的研究和使用。 20 世紀(jì) 90 年代開始，為了提高移架速度滿足工作面高產(chǎn)、高效發(fā)展的需求，我國在加大常規(guī)手控操縱閥的流量方面取得進展，加上綜合 措施，也實現(xiàn)了平均移架速度小于 12s/架的成績。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 65 頁 設(shè)計理念上落后 目前，國外液壓支架設(shè)計，在設(shè)計手段上普遍采用了電子計算機，在設(shè)計方法上是傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計相結(jié)合。其設(shè)計的圖紙和有關(guān)參數(shù)，可以提供于數(shù)控機床和光電跟蹤切割機加工零件時使用，大大提高了零件的加工精度和制造 質(zhì)量，節(jié)省了人工放樣，加工的工時，消除一手工操作所產(chǎn)生的誤差。所有這些，都是由于國外發(fā)達國家計算機及計算機技術(shù)的高度普及和大型結(jié)構(gòu)