【正文】 屬構(gòu)件組成支護(hù)控制頂板的設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序，實(shí)踐表明液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，安全上可靠、是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械自動(dòng)化不可缺少的主要設(shè)備。重點(diǎn)是對(duì)液壓支架頂梁的受力分析和計(jì)算；用計(jì)算機(jī)計(jì)算液壓支架受力；對(duì)頂梁、掩護(hù)梁、立柱進(jìn)行強(qiáng)度校核。關(guān)鍵詞：液壓支架；支護(hù)性能；采煤設(shè)備AbstractIn the coal face Coal production in the coal face，In order to prevent the roof falling maintain a certain room to work，ensure the workers safety，and the normal operation of all the work, must be carried out on the roof support. But the stent is a highpressure hydraulic fluid used as a driving force, the supporting the roof control equipment is posed of hydraulic ponents and metal structures, it can realize the support, cutting the top, and shiftover conveyor, and so on a set of processes, practice shows that the hydraulic support a good supporting performance, highintensity, fastshifting, the advantages of safe and reliable. Hydraulic support and flexible conveyor and coalmining mechanization of integrated coal mining equipment its application by the coal faceproduction, raising labor productivity, lower costs, reduce manual workers and guarantee safe production is indispensable for effective measures. Therefore hydraulic support is technically advanced and economically rational, security, reliability, is to achieve prehensive mining machinery automation indispensable for major equipment. The topic of this design is The Overall Design for the Support and Support Cover Hydraulic Support And the Design for the Major the design,first of all， I analysised overall of hydraulic support , structure and structure size of the I analysised stress and calculated intensity. The most important was that I analysised and Calculated the force of Top beam。 checked the intensity of top beam, beam cover and column. There was a clear understanding of the overall Hydraulic Support and the major parts through the design. Mastered the techniques of the use of AutoCAD.Keywords : Hydraulic Support 。Mining equipment 97 第一章 緒論液壓支架的設(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)條件的各類液壓支架，發(fā)展到一個(gè)完整的液壓支架體系?？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。為減少割煤時(shí)間，—。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。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)，不能讓壓，為了安全起見，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％。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。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。設(shè)計(jì)一種回采率高，夾矸少的放頂煤液壓支架。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。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)煤層傾角小于等于的工作面，設(shè)計(jì)一種新型的大傾角工作面支架。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)成系列化，適應(yīng)不同煤層厚度的要求。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)。各種閥類的壓力等級(jí)加高．相應(yīng)的強(qiáng)度增高液壓支架的質(zhì)量減輕。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。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(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。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。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，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。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。端頭液體支架簡(jiǎn)稱端頭支架，專門安裝在每個(gè)采煤工作面的兩端。中間液壓支架按其結(jié)構(gòu)形式與頂板相互作用的原理來(lái)劃分，可分為3種基本類型，即：支撐式、掩護(hù)式、和支撐掩護(hù)式液壓支架。掩護(hù)式液壓支架又有插腿式和非插腿式之分． 支撐掩護(hù)式液壓支架又有四柱支在頂梁上和兩柱支在頂梁上，一柱或兩柱支在掩護(hù)梁上之分。垛式支架的作用好像一堆木垛，所以叫它為垛式支架。立柱的支撐力通過(guò)頂梁完全用于支撐頂板。垛式支架由于頂梁較寬又長(zhǎng)，移架時(shí)頂板暴露的面積較大，在直接頂比較破碎的頂板條件下使用很困難。節(jié)式支架由前后立柱、頂梁、底座組成一個(gè)框節(jié)。由于節(jié)式支架立桿的支撐力也是完全用于支撐頂板，所以它也屬于支撐式支架。移架時(shí)頂板暴露的面積較小，對(duì)頂?shù)装宓倪m應(yīng)性較好，但是它的穩(wěn)定性很差(容易倒架)。2)掩護(hù)式液壓支架掩護(hù)式支架沒(méi)有支撐部件即頂梁，只有掩護(hù)部件，立柱的承載能力完全用以承受掩護(hù)梁上的載荷(冒落的矸石)。掩護(hù)式支架適于頂板特軟、特破碎的煤層。這類支架對(duì)頂板的控制主要是立柱通過(guò)頂梁來(lái)支撐頂板，掩護(hù)梁只隔絕支架后面冒落的酐石，所以稱為支撐掩護(hù)式液壓支架，實(shí)質(zhì)上它是加強(qiáng)擋矸裝置的垛式支架。而液壓支架是以高壓液體作為動(dòng)力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的支護(hù)和控制頂板的設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。液壓支架與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)織成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對(duì)增加采煤作面產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動(dòng)和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。液壓支架在工作過(guò)程中，必須具備升、降、推、移4個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站供給的高壓乳化液通過(guò)工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)完成的。當(dāng)需要支架上升支護(hù)頂板時(shí)，高壓乳化液進(jìn)入立柱的活塞腔。(2)降柱。(3)支架和輸送機(jī)前移。當(dāng)需要支架前移時(shí)，先降柱卸載，然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個(gè)支架拉向煤壁；當(dāng)需要推輸送機(jī)時(shí)，支架支撐頂板后，高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊?，另一腔回液，以支架為支點(diǎn)，使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。圖 支架的工作特性曲線t—初撐階段；t—增阻階段；t—橫阻階段；P—初撐力；P—工作阻力當(dāng)支架立柱工作時(shí)，其支撐力隨時(shí)間的變化過(guò)程可分為3個(gè)階段：支架在升柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱下腔，立柱升起使頂梁接觸頂板，立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到泵站工作壓力時(shí)，泵站自動(dòng)卸載，支架的液控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達(dá)到初撐力，此階段為初撐階段；支架初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力增加，直至增加到支架的安全閥調(diào)正壓力；立柱下腔壓力達(dá)到工作阻力．此階段為增阻階段隨著頂板壓力繼續(xù)增加，立柱下腔壓力超過(guò)支架的安全閥調(diào)正壓力，安全閥打開而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減小，立柱下腔壓力降低，當(dāng)?shù)陀诎踩y壓力調(diào)整值后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調(diào)正壓力的限制下，壓力曲線隨時(shí)間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段。了滿足對(duì)煤炭日益增長(zhǎng)的需要，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(簡(jiǎn)稱綜采工作面)。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(jī)械性質(zhì)等的不同，對(duì)液壓支架的要求也不同。因此．液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。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)。(2)液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。(3)防矸性能要好。(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害氣體等安全方面的要求。(7)調(diào)高范圍要大，照明和通信方便。(9)要求支架有足夠的剛度，能夠承受一定的不均勻載荷(10)在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架重量。(12)液壓元件要可靠。液壓系統(tǒng)由泵站、立柱、千斤頂、前梁短柱、操縱閥、控制閥和管路等組成。各架的回液經(jīng)主回液管返回泵站。控制閥裝在立柱和前梁短柱的活塞控制液路上。2）掩護(hù)式液壓支架的結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)采用本架控制，有2種供液壓力，立柱、平衡千斤頂、前梁千斤頂?shù)幕钊挥酶邏?，其余的活塞腔用低壓?）支撐掩護(hù)式液壓支架的結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)支撐掩護(hù)式液壓支架的結(jié)構(gòu)由前梁、頂梁、掩護(hù)梁、底座、推移千斤頂、立柱等組成。升架時(shí)前梁千斤頂先推出，前梁端部先接觸頂板，在支架繼續(xù)升起直到頂梁撐緊頂板時(shí)，前梁被迫下降，使前梁千斤頂收縮，在此過(guò)程中，大流量安全閥過(guò)載而大量溢流，從而使前梁千斤頂達(dá)到最大工作阻力。1）支撐式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)。、c所示為鉸接式頂梁，由前梁和后梁鉸接而成，分別由前、后排立柱支承。它克服了全鉸式的缺點(diǎn)，當(dāng)頂梁中部頂板出現(xiàn)凸起時(shí)，使前、后梁向上翹；當(dāng)頂板出現(xiàn)凹坑時(shí)，由于餃接點(diǎn)下部有平整碰頭阻止，支架頂梁仍保持平整位置。在鉸接前梁l處安裝下擺角適應(yīng)頂板起伏為了使冒落的頂板矸石滑向采空區(qū)，保護(hù)檔矸簾，還可以增設(shè)尾梁3。1前梁2后梁3尾梁4前梁千斤頂5后梁伸縮千斤頂2）掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗茉陧敯灏纪棺兓瘯r(shí)自取平衡，所以叫平衡式頂梁。這種頂梁后部和掩護(hù)梁形成三角區(qū)，易被冒落矸石堵住，影響支護(hù)效果。頂梁后端為扇形結(jié)構(gòu)，掩護(hù)梁可潛入扇形結(jié)構(gòu)內(nèi)，消除三角區(qū)。用平衡千斤頂8調(diào)節(jié)頂梁與頂板的接觸面積。可及時(shí)支護(hù)頂板，減少頂梁的暴露時(shí)間。1頂梁2前梁3后梁4掩護(hù)梁5立柱6限位千斤頂7前梁千斤頂8平衡千斤頂3）支撐掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)由于支撐掩護(hù)式液壓支架的結(jié)構(gòu)型式使支撐式和掩護(hù)式液壓支架的結(jié)合，所以支撐掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)可以采用前述諸種型式，但應(yīng)當(dāng)根據(jù)頂板條件來(lái)選取。、后連桿是單桿式的結(jié)構(gòu)型式。前連桿又分為剛性前連桿和伸縮前連桿，伸縮前連桿用油缸來(lái)代替。有的支架在后連桿上加側(cè)護(hù)板．在后連桿上安裝一個(gè)側(cè)推千斤頂和兩個(gè)導(dǎo)向筒。一種是—側(cè)固定另—側(cè)活動(dòng)的側(cè)護(hù)板。一般沿傾斜方向的上方為固定側(cè)護(hù)板．下方為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。但當(dāng)改換工作面開采方向時(shí)，活動(dòng)側(cè)護(hù)板便位于傾斜方向的上方，給調(diào)架、防倒等帶來(lái)不便，所以很少采用。利于防倒和調(diào)架。通常有兩種類型。這種類型的側(cè)護(hù)板又有3種型式，頂梁上無(wú)頂板，側(cè)護(hù)板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護(hù)板的伸縮；、c所示，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點(diǎn)，但支架承受偏載時(shí)，側(cè)護(hù)板裝置受力很大。它克服了以上兩種側(cè)護(hù)板的缺點(diǎn)，但由于架間側(cè)護(hù)板造成三角帶容易填入碎矸，影響了架間密封效果。（1）整體式。箱體高度大，便于安裝復(fù)位裝置。(2)對(duì)分式。、d所示為前、后兩個(gè)底座箱的對(duì)