【正文】 們已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和提高勢(shì)在必行。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前言 我國(guó)是世界上厚煤層儲(chǔ)量最大的國(guó)家之一，煤炭生產(chǎn)的高產(chǎn)高效和現(xiàn)代化是當(dāng)今國(guó)際煤炭工 業(yè)的發(fā)展方向，也是我國(guó)煤炭行業(yè)的必然選擇，這就要求大力發(fā)展 綜合機(jī)械化采煤。綜合化采煤方法是高校安全的采煤方法，而液壓支架是綜合機(jī)械化采煤方法中的最重要的設(shè)備之一。 在采煤工作面的煤炭時(shí)間生產(chǎn)過(guò)程中，為了防止頂板冒落，維持一定的工作空間，保證工人安全和各項(xiàng)作業(yè)正常進(jìn)行，必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。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)械化和自動(dòng)化不可缺少的主要設(shè)備。隨著采煤機(jī)的前進(jìn)，按次序搬動(dòng)操縱閥，使頂梁下降，支架前移，到達(dá)預(yù)定位置后，頂梁升起，支護(hù)頂板。 高宇：液壓支架 及推移千斤頂 的設(shè)計(jì) 2 1 概述 綜合機(jī)械化采煤與液壓支架 采煤機(jī)械和可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)是機(jī)械化采煤工作面的基本設(shè)備。 在采用雙滾筒采煤機(jī)的綜采工作面， 采煤 機(jī)從工作面一端開(kāi)始采煤，先 行的滾筒貼著頂板截割，后隨的滾筒貼著底板截割，截割碎落的煤炭，由滾筒的螺旋葉片推運(yùn)并裝進(jìn)可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)。在采煤機(jī)后面一段距離的刮板運(yùn)輸機(jī) 溜槽和液壓支架，即可向煤壁推移，及時(shí)支護(hù)新暴露的頂板，并為下一個(gè)工作行程做好準(zhǔn)備。在同一個(gè)工作行程中，采煤機(jī)的兩個(gè)滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)機(jī)器沿著一定的方向牽引前進(jìn)。把原來(lái)貼著頂板的滾筒降下直至貼著底板，同時(shí)把原來(lái)貼著底板的 滾筒升起，直至貼著頂板，再把兩滾筒的擋煤板，翻轉(zhuǎn)到滾筒的另側(cè) ，即可反向牽引采煤機(jī)，開(kāi)始一個(gè)新的工作行程。就是說(shuō)，在方向相反的兩個(gè)工作行程中，采煤機(jī)的牽引方向不同，滾筒的轉(zhuǎn)向則不變。 在采用 單滾筒采煤機(jī)的普采工作面，根據(jù)煤層厚度和含有堅(jiān)硬夾雜物等情況，可以雙向采煤或單向采煤。若煤粘連頂板，煤層較厚，特別是頂板穩(wěn)定性較差時(shí)，采煤機(jī)向上牽引的工作行程中 ，滾筒貼著頂板截割，以便先掛頂梁把近煤壁頂板支護(hù)好；向下?tīng)恳墓ぷ餍谐讨?，滾筒貼著底板截割，清理浮煤，并隨著 采煤機(jī) 的移動(dòng)推移運(yùn)輸機(jī)，因此往返兩個(gè)工作行程只能推進(jìn)一次運(yùn)輸機(jī)，但還是雙向采煤的。 因此，采煤機(jī)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 往返牽引兩個(gè)行程只能推進(jìn)一次運(yùn)輸機(jī)，而且是單向采煤。根據(jù)我國(guó)十多年推廣綜采的經(jīng)驗(yàn)，綜采工作面平均工效為普采工作面的 ，是炮采工作面的 倍。 設(shè)計(jì) 目的 及其意義 課題研究意義 在綜合機(jī)械化設(shè)備組成中，液壓支架的重量約占綜采設(shè)備總重量的 80～ 90%，成本占綜采設(shè)備的 70%左右。因此，為了降低成本，提高開(kāi)采效益，并使支架的結(jié)構(gòu)與性能適應(yīng)不同的圍巖與煤層條件，各國(guó)均在積極開(kāi)展液壓支架的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)與研究。 國(guó)內(nèi)外整層垮落開(kāi)采緩厚煤層的采面礦壓初步研究成果可知：隨著采高加大，上覆巖層動(dòng)壓現(xiàn)象仍然 存在，且表現(xiàn)頻繁；直接頂越穩(wěn)定，高支架支護(hù)效果越好；支架應(yīng)具有足夠的支護(hù)力，特別是對(duì)老頂來(lái)壓強(qiáng)烈的頂板；采高加大后，應(yīng)防止片幫、冒頂，盡力保持支架的穩(wěn)定性，為此提高支架剛度是十分重要的。站得穩(wěn)系指支架不歪傾斜倒，具有較強(qiáng)的防倒、防滑、導(dǎo)向、調(diào)架的能力；立得牢系指煤壁不片幫，不導(dǎo)致冒頂，支架具有較強(qiáng)的防片幫和及時(shí)支護(hù)的能力。 研究現(xiàn)狀 液壓支架是綜合機(jī)械化工作面的主體設(shè)備，它能可靠而有效地支撐和控制工作面頂板，隔離采空區(qū)，保持安全的地下作業(yè)空間，并實(shí)現(xiàn)回采工作面及其相關(guān)設(shè)備的機(jī)械化推移。因此，采用液壓支高宇：液壓支架 及推移千斤頂 的設(shè)計(jì) 4 架支護(hù)頂板是當(dāng)代采煤技術(shù)的一次重要變革，也是煤礦生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。在二十世紀(jì)五十年代，國(guó)內(nèi)外煤礦生產(chǎn)中，基本上均采用木支柱、木頂梁或金屬摩擦支柱和鉸接頂梁來(lái)支護(hù)頂板。從二十世紀(jì)六十年代起，國(guó)外各主要產(chǎn)煤國(guó)家，如前蘇聯(lián)、英國(guó)、法國(guó)、澳大利亞、美國(guó)、波蘭等國(guó)家均相繼大力發(fā)展和研制了各種型式的液壓支架，并在煤礦生產(chǎn)中獲得了廣泛而成功的應(yīng)用，從根本上改革和提高了地下開(kāi)采的作業(yè)條件和安全性。目前，以液壓支架為主體的地下開(kāi)采設(shè)備，以逐步向程控、遙控和自動(dòng)化方向發(fā)展。七十年代我國(guó)從英、德、波蘭和前蘇聯(lián)等國(guó)引進(jìn)了數(shù)十套液壓支架，經(jīng)過(guò)試用、仿制和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，到八十年代以后我國(guó)液壓支架的研制和應(yīng)用獲得了迅速的發(fā)展，相繼研制和生產(chǎn)了 TD系列、 ZY系列和 ZZ系列等二十多種不同規(guī)格的液壓支架，并在國(guó)內(nèi)大、中型煤礦中推廣應(yīng)用，大大提高了我國(guó)煤礦開(kāi)采的機(jī)械化水平。液壓支架在籍套數(shù)達(dá) 700 多套。液壓支架已成為保證安全、高效生產(chǎn)的一種重要設(shè)備。由于地下開(kāi)采條件的復(fù)雜性和多樣性，因此，盡管?chē)?guó)內(nèi)外對(duì)液壓支架已經(jīng)過(guò)了近半個(gè)世紀(jì)的研究和應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)十種不同的結(jié)構(gòu)架型，但至今為止，也僅能在緩傾斜 中厚以下煤層中獲得了較為成功的應(yīng)用，對(duì)于傾斜、急傾斜或厚煤層中的液壓支架尚處在研究和試驗(yàn)階段。目前，液壓支架的研究與發(fā)展方向是： 1. 在已有支架設(shè)計(jì)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究支架的智能化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)與參數(shù)的 優(yōu)化，進(jìn)一步提高支架設(shè)計(jì)的科學(xué)性、可靠性和結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化性。 ，以減輕支架重量，提高支架的性能和使用壽命。 高宇：液壓支架 及推移千斤頂 的設(shè)計(jì) 6 2 液壓支架 的選 型 原始資料 泵站壓力 P 泵 =35MPa； P 安 =40MPa； Q 泵 =50L/min ZY35 型液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要技術(shù)參數(shù) 表 21 高度 /m 寬度 /m 初撐力 /kN 工作阻力/kN 支護(hù)強(qiáng)度/MPa 對(duì)地比壓/MPa 適應(yīng)坡度/度 質(zhì)量 /t ～ ～ 2617 3200 ＜ 25 ZY35 型支撐掩護(hù)式液壓支架適用于走向長(zhǎng)壁后退式開(kāi)采法，煤層賦存比較穩(wěn)定，無(wú)影響支架通過(guò)的斷層，煤層厚度在 2～ 3m、傾角小于 30176。單位面積頂板壓力不大于 700KPa，并且移架后能自動(dòng)冒落，底板較平整，但抗壓強(qiáng)度不得小于 2021 KPa。立柱分前后兩排布置。立柱長(zhǎng)度為 1425～ 3175 毫米，行程 1750 毫米（其中液壓行程 1000毫米， 機(jī)械加長(zhǎng)段的最大調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為 750 毫米） （ 3） 防護(hù)性能好。 （ 4） 梁端距變化小（ 254～ 296 毫米，變化量為 42 毫米） （ 5） 采用框架式推移裝置。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的過(guò)程中，前梁千斤頂被迫收縮，承載腔壓力陡增，大流量安全閥溢流。向下擺動(dòng) 15176。在前梁前端裝有護(hù)幫裝置，該裝置采用四連桿機(jī)構(gòu)，主要由上連桿、下連桿、護(hù)幫板和頂梁上的支座組成。中間以?xún)筛鞴羌転橹黧w，在主骨架中焊接四個(gè)柱窩。要使側(cè)護(hù)板固定，只要把彈簧套筒收回，用銷(xiāo)子銷(xiāo)在銷(xiāo)孔中。如果不銷(xiāo)住，側(cè)護(hù)板就在彈簧作用下伸出。掩護(hù)梁 上端鉸接座與頂梁鉸接，下端通過(guò)前后連桿與底座鉸接。 4）底座 底座由鋼板焊成箱形整體結(jié)構(gòu)。在底座前端中間有推移千斤頂耳座。 5）導(dǎo)向梁 導(dǎo)向梁作用是為支架前移導(dǎo)向，導(dǎo)向梁安設(shè)在相鄰兩架支架之間，其前端與工作面輸送機(jī)相連。 推移千斤頂在 ZY35 型支架上有推移 千斤頂、防滑千斤頂、護(hù)幫千斤頂、側(cè)推千斤頂、前梁千斤頂（短柱）等。它的一端與輸送機(jī)連接，另一端用單體支柱固定，并支撐住頂板，從而保證首架不下滑。推溜結(jié)束后，再用單體支柱支撐住排頭導(dǎo)向梁，移架時(shí)，首架支架就能沿著排頭導(dǎo)向梁前移而防止下滑。在工作面中每十架配置一個(gè)防滑千斤頂。平時(shí)活塞桿收縮，鏈子銷(xiāo)緊；推溜時(shí)，由于推溜力大于防滑千斤頂?shù)睦?，?dǎo)向梁前移時(shí)將千斤頂?shù)幕钊麠U也拉出，此時(shí)活塞桿腔油路系統(tǒng)中的大流量安全閥在一定的整定壓力下溢流，使圓環(huán)鏈?zhǔn)冀K保持有一定的拉力，防止輸送機(jī)下滑。 為了防止排頭支架的傾倒，采用了斜拉千斤頂，將為首的兩架支架連在一起，當(dāng)首架移架時(shí)，通過(guò)圓環(huán)鏈拉伸活塞桿，油路系統(tǒng)中的安全閥起作用，使鏈子保持一定的拉力，拉住首架不使其傾倒；待首架升柱撐頂后再移上架，同時(shí)收縮防倒千斤頂拉 緊錨鏈。操縱閥采用 ZC 型組合操縱閥，由 8 片組成。立柱安全閥采用 1BYF 型，整定壓力為。 ZY35 型支架的液壓系統(tǒng) ZY35型支架的液壓系統(tǒng)采用下列的操作控制方式： 前后兩排立柱的升降動(dòng)作，各用一片操縱閥操作，所以根據(jù)需要，前后排立柱既可以同時(shí)升降，可以單獨(dú)升降。 為了防止煤壁片幫，支架上設(shè)有防片幫裝置，并用一只 SSF 型雙向鎖對(duì)防 片幫千斤頂中的活塞腔與活塞桿腔分別進(jìn)行互相聯(lián)鎖。 已知 的可供參考的 ZY35型支架的主要技術(shù)特征 : 支架 型式 支撐掩護(hù)式 操作方式 本架操作 高度 ～ m 寬度 ～ m 初撐力 1848 KN 工作阻力 4000 KN 支護(hù)寬度 m 支護(hù)強(qiáng)度 721 KPa 底座面積 m 底座比壓 187 2N/cm 重量 T 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 總體設(shè)計(jì) 液壓支架的工作原理 1． 液壓支架 自動(dòng)移架的原理：液壓支架以高壓液體為動(dòng)力，通過(guò)各種動(dòng)力油缸的伸縮，使支架完成升起、降落、行走和推移運(yùn)輸機(jī)等各種動(dòng)作，以便支架隨工作面不斷推進(jìn)而反復(fù)支撐、前移和調(diào)整。如圖示 21 圖 21 液壓支架自動(dòng)移架的原理圖 Fig 21 The hydraulic support moves to a schematic diagram automatically （ 1） 降柱： 當(dāng)旋轉(zhuǎn)式操縱 閥轉(zhuǎn)到降柱位置，打開(kāi)供液閥時(shí)，高壓液體由主進(jìn) 液管經(jīng)操縱閥和油管，進(jìn)入支柱活塞桿腔，同時(shí)也進(jìn)入液控單向閥的控制管路，打開(kāi)液控單向閥，支柱活塞腔的油液經(jīng)油管、液控單向閥和操縱閥，流回主回液管，支柱卸載下降。運(yùn)輸機(jī)靠相鄰支架的推移千斤頂來(lái)固定，千斤頂由液控單向閥 鎖緊 。將操縱閥轉(zhuǎn)到升柱位置，打開(kāi)供液閥，高壓液體由主進(jìn)液管進(jìn)入，經(jīng)操縱閥到液控單向閥，頂開(kāi)閥球經(jīng)油管進(jìn)入支柱活塞腔，支柱活塞桿腔的油液，經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管，活柱和頂梁升起，支撐頂板。 在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于具體支架的動(dòng)作，根據(jù)該支架的結(jié)構(gòu)和需要來(lái)確定。 （ 1） 初撐增阻階段：在升柱過(guò)程中，從頂梁接觸頂板起，至支柱活塞腔的油液壓力達(dá)到 泵站的工作壓力時(shí)，松開(kāi)手把，停止供液，液控單向閥立即關(guān)閉，閥球封閉了支柱活塞腔 的 油液，這就是支架的初撐階段。 支架初撐力的大小 ，取決于泵站的工作壓力、支架支柱數(shù)目和支柱缸體的內(nèi)徑以及架型等。 （ 2） 承載增阻階段：支架初撐后，隨頂板的下沉，支柱活塞腔被 封閉油液受到壓縮，油液 壓力繼續(xù)升高，呈現(xiàn)承載增阻狀態(tài)。這個(gè)縮短量可用下式計(jì)算： △ l=△ P[β l+ ）（22222 dD dDE ?? +μ ] （ mm） 式中： △ P— 支柱由初撐力起達(dá)到工作阻力時(shí)，支柱內(nèi)壓力的增量 （ MPa）； β — 乳化液的體積壓縮系數(shù)，近似取水的餓壓縮系數(shù)β =； l— 支柱內(nèi)被壓縮液柱的高度（ mm）； E— 鋼材的彈性系數(shù) E= 106 （ MPa）∴ μ — 鋼材的泊松比 μ =； D— 支柱 缸 體外徑 （ mm）； d— 支柱缸體內(nèi)徑 （ mm）。因此，這個(gè)支柱長(zhǎng)度上的縮短量，稱(chēng)為支柱的彈性可縮量。具體措施是，使用高壓乳化液泵，提高支柱初撐力；改善單向閥的質(zhì)量，要能及時(shí)關(guān)閉液路；注意操作方法，使支柱下腔盡可能達(dá)到泵站的工作壓力。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于頂板 壓力有時(shí)相當(dāng)巨大，想設(shè)計(jì)出能抗住巨大頂板壓力，而一點(diǎn)也不讓壓的支架是極其困難的，實(shí)際上也沒(méi)有這種必要。要求支架 既具有一定的支撐力，又具有可縮性。在頂板壓力增大時(shí)，支柱活塞腔被封閉的油液壓力就迅速升高，當(dāng)壓力值超過(guò)安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，支柱活塞 腔的高壓液體經(jīng)安全閥泄出，支柱降縮，支柱活塞腔的液體壓力減小，這就是支架的“讓壓”特性；當(dāng)壓力小于安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，安全 閥又關(guān)閉，停止泄液，支柱活塞腔的液體又被封閉，支架恢復(fù)正常工作。 液壓支架的工作阻力為： P= 42D? Pan 103 kN 式中 Pa— 安全閥調(diào)定壓力，