【正文】 為150kN ~250kN，厚煤層一般為250kN～400kN。即 式中 ——支架的支護(hù)面積，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。但是，由于支架的頂梁長短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對(duì)頂板的支撐能力。所以這些元件是支架的關(guān)鍵液壓元件通常液控單向閥和安全閥組合在一起，稱為控制閥。圖22 支架的工作特性曲線由上可知，支架工作時(shí)，其支撐力與時(shí)間的關(guān)系，可用支架工作特性曲線表示，如圖22 所示，曲線上的、分別表示支架的初撐、增阻、和恒阻階段的時(shí)間。此時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力成為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。隨著頂板的繼續(xù)下沉，安全閥重復(fù)這一過程。(3) 恒阻階段隨著頂板壓力的進(jìn)一步增加，立柱下腔的液體壓力越來越高，當(dāng)升高到安全閥5的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥打開溢流，立柱下縮，液體壓力隨之降低。此時(shí)支架對(duì)頂板的支撐力為初撐力。 支架承載過程 支架的承載過程是指支架與頂板之間相互力學(xué)作用的過程，它包括初撐、承載增阻和恒阻三個(gè)階段。移架結(jié)束后，再把支架升起，使支架撐緊頂板。移架時(shí)，先使支架卸載下降，再把操縱閥置于移架位置，從乳化液泵站來的高壓液體進(jìn)入推移千斤頂?shù)那扒患椿钊麠U腔，后腔即活塞腔回液。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)打開液控單向閥，立柱下腔回液，支架下降。因此，支架要實(shí)現(xiàn)升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站供給的高壓液體，通過工作面性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來完成的，如圖21所示。通過自己獨(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、分析問題和解決問題的能力，學(xué)會(huì)查閱參考書和工具書的方法，提高編寫技術(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；通過對(duì)液壓支架受力的分析和強(qiáng)度的校核，加深對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課理論力學(xué)和材料力學(xué)及專業(yè)課機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的鞏固和理解。由于液壓支架的類型很多，因此其設(shè)計(jì)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(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。鄰架或本架操作。頂梁要具備立即支護(hù)功能,帶伸縮梁或伸縮梁加挑梁,其側(cè)護(hù)板應(yīng)使支架處于全封閉狀態(tài),多為鄰架操作。由于該類支架同時(shí)具備放頂煤支架、鋪網(wǎng)支架和普通ZZ型支架的使用功能,且重量輕,便于安裝、增減和運(yùn)輸,所以使用效果良好。連桿為單擺桿。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:掩護(hù)梁和頂梁為一整體,帶挑梁或內(nèi)伸縮前梁,仰俯采角一般為177。左右且煤硬度f=～,工作面回收率一般可達(dá)90%、甚至97%,采區(qū)回收率86%?！?7176。根據(jù)各工作面的條件不同,采煤工藝也不盡相同,多數(shù)采用兩刀一放分段多輪順序均勻采煤,兩刀一放單輪順序折返補(bǔ)放,以及單輪順序放煤、單間隔放煤、多輪放煤等,少數(shù)工作面采用一刀一放分段雙輪順序放煤工藝。半封閉或全封閉側(cè)護(hù)板,頂煤破碎時(shí)多用全封閉式。四立柱大多支撐在頂梁上,少數(shù)支撐在掩護(hù)梁上。掩護(hù)梁有整體大插板放煤形式(擺動(dòng)或不擺動(dòng))和帶回轉(zhuǎn)小尾梁小插板放煤形式,后者的穩(wěn)定性和綜合性能較好。該類支架工作阻力為2500～7200kN,～。根據(jù)要求,可在每組支架放煤口的下風(fēng)側(cè)和靠工作面一側(cè)各裝4個(gè)噴頭,支架放煤或移架時(shí),本架支架或者相鄰支架的噴霧自動(dòng)打開滅塵。由于放煤口三面敞開,不丟脊背煤,回收率相對(duì)較高。缺點(diǎn)是放煤點(diǎn)高,底座長,調(diào)架困難,后運(yùn)輸機(jī)置于底座上,位置高,人工清浮煤勞動(dòng)強(qiáng)度大,且由于掩護(hù)梁開天窗,放大塊煤時(shí)窗口很容易被堵塞。支架工作阻力為3000～6000kN,～3m。該種支架若被用于三軟煤層時(shí)應(yīng)采用側(cè)護(hù)板全封閉式結(jié)構(gòu),為了降低對(duì)底板比壓,底座面積需盡量加大,可采用全封閉或半封閉結(jié)構(gòu)。連桿型式有單鉸接和四連桿兩種。掩護(hù)梁開天窗,天窗有插板和回轉(zhuǎn)式兩種。缺點(diǎn)是煤尖大,放煤點(diǎn)高,支架底座前端比壓大,放煤時(shí)工作面行人受阻,安全出口減少。前立柱為兩柱或單柱,后立柱為單柱、三柱(或兩柱),均支撐在掩護(hù)梁上,為便于增大放煤角度和放煤窗口,另可設(shè)置一根立梁；托梁側(cè)護(hù)板多為雙側(cè)活動(dòng)式,若是硬煤則需設(shè)鉆機(jī)鉆孔位置。支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn):頂梁較小,為小托梁,有伸縮梁或小挑梁。5)特厚煤層放頂煤液壓支架放頂煤支架按放煤位置可分高位、中位和低位三種。這種支架的特點(diǎn)是工作阻力稍大、掩護(hù)梁和底座中有充足的空間,便于使用。這種支架多為ZY掩護(hù)式,鄰架操作。的煤層來說,液壓支架應(yīng)有較大初撐力和工作阻力,各鉸接孔間隙要小,制造精度要高,以保證支架的穩(wěn)定。3)大傾角煤層一次采全高液壓支架對(duì)傾角為25176。推桿中長；立柱可以X型布置。支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn):各鉸接孔間隙小、制造精度高、支架穩(wěn)定性好,支架側(cè)推力大,充分考慮防倒防滑,有調(diào)架機(jī)構(gòu),有很好的護(hù)幫機(jī)構(gòu),一般有伸縮梁,能即時(shí)支護(hù)和防片幫,多為本架操作。整體和鉸接或楔型頂梁,有前挑梁或伸縮梁；整體分體、半鋼性分離底座,設(shè)抬底座機(jī)構(gòu)；本架或鄰架操作。支架的工作阻力為1800～6000kN,～。本架或鄰架操作。底座有整體分體、半鋼性分離底座,可設(shè)抬底座機(jī)構(gòu)。頂梁為整體、楔型或鉸接型,有前伸縮梁或挑梁。以上時(shí)配防倒防滑裝置。(1)我國液壓支架的基本架型1) ZZ系列支撐式支架該系列支架切頂能力強(qiáng),穩(wěn)定性好,支護(hù)強(qiáng)度大,易于操作。1984年,北京開采所、沈陽所、鄭州煤機(jī)廠在沈陽蒲河礦進(jìn)行我國第一套放頂煤液壓支架的工業(yè)性試驗(yàn),繼而研制了多種低位、中位和高位放頂煤支架,成功地在緩傾斜厚煤層和急傾斜厚煤層水平分層工作面使用。英國也在大力發(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。澳大利亞也基本上采用一井一面的高度集中化生產(chǎn),使用兩柱掩護(hù)式支架,支架的平均工作阻力為7640kN。如洛斯公司20英里礦在2505280m長壁綜采面用工作阻力為28565kN電液控制兩柱掩護(hù)式支架,成為世界上首次月產(chǎn)商品煤近百萬噸的工作面； 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,。美國的高產(chǎn)高效工作面采用兩柱掩護(hù)式支架,使用壽命8～10年,可用率高達(dá)95%～98%。隨著長壁工作面長度的不斷增加,為適應(yīng)快速移架的需要,國外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站,其額定壓力為40～50MPa,額定流量400～500L/ min,可實(shí)現(xiàn)工作面成組或成排快速移架,達(dá)到 6～8m/s。為減少割煤時(shí)間,～1m的截深。 80年代以來,世界主要采煤國家一直圍繞減面提產(chǎn)、減人提效、降低成本、實(shí)現(xiàn)礦井集中生產(chǎn)做努力,他們積極開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù),致力于高性能、高可靠性的新一代重型液壓支架的研制。從我國近幾年的支護(hù)改革來看,投資巨大的綜采發(fā)展十分緩慢,而單體液壓支柱工作面卻有了大發(fā)展,少數(shù)礦區(qū)已基本上實(shí)現(xiàn)了單體液壓支柱化。我國的綜采工作面絕大部分分布在緩傾斜中穩(wěn)及中穩(wěn)以上頂板的中厚煤層,而其它條件下的煤層,現(xiàn)有的液壓支架適應(yīng)性差,使用效果不理想。本設(shè)計(jì)主要從支架的工作原理這手，然后進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及校核。頂梁掩護(hù)梁、底座都做成箱體結(jié)構(gòu)用鋼板焊接而成。支架采用四連桿機(jī)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(dòng)的距離。支架的形式為掩護(hù)式支架。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘要本課題主要論述了液壓支架的主要設(shè)計(jì)過程。其中包括：液壓支架的選型、總體設(shè)計(jì)、主要零部件的設(shè)計(jì)、校核以及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。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。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(shí)的高度要求。在研制液壓支架時(shí)，需要對(duì)支架進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)和分析研究，確定合理的液壓支架受力參數(shù)、運(yùn)動(dòng)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ABSTRACTThe article mianly elaborate the hydraulic support design for topcaving. includes: the selection of hydraulic pressure support form, system design, main spar part design and examination of hydraulic system designThe 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.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.Keyword: hydraulic support ；Top beam；Cradle；Column目 錄摘要 IABSTRACT II1 緒論 1 1 2 62 概述 8 液壓支架的工作原理 8 11 支架的選型設(shè)計(jì) 113 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 支架高度、中心距和底座長度的確定 15 174 頂梁的設(shè)計(jì) 21 21 225支架主要技術(shù)參數(shù)確定 28 28 支護(hù)強(qiáng)度 28 確定立柱的技術(shù)參數(shù) 29 336 支架受力分析與計(jì)算 38 38 頂梁載荷分布 42 支架其他計(jì)算 447 液壓支架的強(qiáng)度校核 46 強(qiáng)度條件 46 46 50 掩護(hù)梁強(qiáng)度校核 55 底座強(qiáng)度校核 588 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 62 液壓系統(tǒng)的作用及特點(diǎn) 62 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 63 千斤頂系統(tǒng) 639技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 6810 結(jié)論 69參 考 文 獻(xiàn) 70致謝 71附錄 72IV山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1 緒論我國的煤層儲(chǔ)量多,分布范圍廣,賦存條件復(fù)雜,～、傾角在25度以下,處于中穩(wěn)及中穩(wěn)以下頂板條件下的煤層,其產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的86%。就全國來說,由于地質(zhì)條件復(fù)雜和資金不足等原因,雖然經(jīng)過十幾年的努力,綜采程度仍只有21%,而國外發(fā)達(dá)國家綜采程度一般已達(dá)70%～80%。我國綜采液壓支架的推廣使用,目前還存在許多亟待解決的問題。新型液壓支架普遍具有微型電機(jī)或電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電液控制閥,推移千斤頂裝有位移傳感器,采煤機(jī)裝有紅外線傳感裝置,立柱缸徑超過400mm。支架還采用屈服強(qiáng)度800～1000MPa的鋼板,既有較高的強(qiáng)度、硬度和韌性,又具有良好的冷焊性能。美國是世界上最先進(jìn)的采煤國家,早在1990年就已采用額定壓力50MPa、額定流量478L/ min的乳化液泵站,以實(shí)現(xiàn)支架快速推進(jìn),移架速度達(dá)6～8s/架。支架平均工作阻力6470kN(最大為9800kN),支架寬度普遍增大,并向2m發(fā)展,增大架寬有利于減少工作面架數(shù)、縮短移架時(shí)間、增加有效工作時(shí)間和提高單產(chǎn)。美國綜采工作面最高日產(chǎn)超7萬噸 ,最高工效1336噸/工。如尤蘭礦用電流控制的兩柱掩護(hù)式支架,班產(chǎn)一直保持在5000～6000t。我國在1964年由太原分院和鄭州煤機(jī)廠設(shè)計(jì)70型邁步式自移支架,從此開始了液壓支架的國產(chǎn)化道路。1990年后,國產(chǎn)液壓支架得到了全面的發(fā)展,到1998年止,全國已建成88處高產(chǎn)高效礦井,%,達(dá)到了世界先進(jìn)水平。支架的工作阻力為2000～10000kN,～,一般在工作面傾斜15176。支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:立柱呈X、V型布置,兩柱支頂、兩柱支掩或四柱支頂。有長短兩種掩護(hù)梁。單側(cè)活和雙側(cè)活側(cè)護(hù)板或不設(shè)側(cè)護(hù)板,側(cè)護(hù)板有全封閉或半封閉兩種,型式為直推式或合頁式。2) ZY系列掩護(hù)式支架該系列支架采高范圍大,支架長度短,相對(duì)成