【正文】 ?????????????????????????????????????????37 頂梁的載荷分布 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????37 底座接觸比壓 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????386 液壓支架強(qiáng)度計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40 強(qiáng)度條件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40 前梁強(qiáng)度校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41 頂梁強(qiáng)度校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44 底座強(qiáng)度校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????48 銷軸及耳板的強(qiáng)度校核 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????51 前梁與頂梁聯(lián)結(jié)處銷軸的強(qiáng)度校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????52 前梁與頂梁聯(lián)結(jié)處耳板的強(qiáng)度校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????53 立柱與底座處銷軸的強(qiáng)度校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????53 立柱銷軸支座的強(qiáng)度校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????54 其他地方銷軸和耳板的強(qiáng)度校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????557 液壓支架的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????56 液壓支架的液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????56 液壓支架傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????56 液壓支架的液壓傳動(dòng)特點(diǎn) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????56 液壓支架的控制方式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????56 液壓支架的液壓系統(tǒng)擬定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????578 液壓支架的運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????59 基于 PRO/E 的三維實(shí)體建模 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????59 建模的目的與意義 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????59 PRO/E 中建模方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????60 PRO/E 中虛擬裝配 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62 PRO/E 中運(yùn)動(dòng)仿真 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????63 PRO/E 仿真結(jié)果分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????66 基于 ANSYS WORKBENCH 12 的有限元分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????68 虛擬壓架實(shí)驗(yàn) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????69 ANSYS WORKBENCH 12 有限元分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????699 結(jié)論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7810 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7911 翻譯 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????80外文原文 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????80中文譯文 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8412 致謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????91中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 0 頁(yè)1 緒論煤炭工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。我國(guó)的薄煤層資源豐富，全國(guó)薄煤層的儲(chǔ)量占全部可采儲(chǔ)量的 ％，分布面廣，煤質(zhì)好。隨著厚煤層及中厚煤層煤炭資源的逐漸減少，許多煤礦開始重視對(duì)薄煤層的開采工作。無(wú)論是采用刮板輸送機(jī)、滾筒采煤機(jī)和液壓支架的綜采技術(shù)，還是運(yùn)行軌道、強(qiáng)力刨煤機(jī)和液壓支架的綜采技術(shù)，液壓支架都是作為煤礦井下支護(hù)關(guān)鍵設(shè)備，因此，研究高質(zhì)高效的薄煤層液壓支架有著重要的意義。薄煤層開采應(yīng)有合適的配套設(shè)備，目前，從國(guó)內(nèi)外發(fā)展來(lái)看，比較理想的是刨煤機(jī)或爬底板式采煤機(jī)采煤，用液壓支架進(jìn)行支護(hù)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)械化。以上四種可行的薄煤層采煤方法中，第一、二種采煤方法由于工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)條件惡劣，生產(chǎn)效率低，同時(shí)不符合現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展方向，除個(gè)別開采條件過(guò)于復(fù)雜，難以使用綜采機(jī)組開采的區(qū)域以外，不應(yīng)推薦其作為主要的采煤方法。只有薄煤層綜采開采既具有工人勞動(dòng)強(qiáng)度小、作業(yè)環(huán)境較好的優(yōu)點(diǎn)，也具有安全高效的優(yōu)勢(shì)，滿足了主采煤層高強(qiáng)度開采的需要，更代表了薄煤層采煤方法的技術(shù)發(fā)展方向,因此，對(duì)于薄煤層的高產(chǎn)高效提出了更高的要求。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。當(dāng)操縱閥 8 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。移架時(shí)，先使支架卸載下降，再把操縱閥 7 置于移架位置，從乳化液泵站來(lái)的高壓液體進(jìn)入推移千斤頂 4 的前腔即活塞桿腔，后腔即活塞腔回液。移架結(jié)束后，在把支架升起，使支架撐緊頂板。2 支架的承載過(guò)程支架的承載過(guò)程是指支架與頂板之間相互力學(xué)作用的過(guò)程。（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。合理的初撐力是防止直接頂過(guò)早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。（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(lái)越高。當(dāng)降到安全閥的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥關(guān)閉。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。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。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 支架的工作特性曲線t0—初撐階段；t 1—增阻階段；t 2—恒阻階段；p 1—初撐力；p 2—工作阻力 液壓支架的現(xiàn)場(chǎng)布置 液壓支架在工作面布置示意圖1－采煤機(jī) 2－液壓支架 3－傳送帶輸送機(jī) 4－轉(zhuǎn)載機(jī) 5－刮板輸送機(jī) 6－主進(jìn)液管 7－主回液管 8－乳化液泵 9－乳化液箱 10－端頭支架 11－單體液壓支柱圖 所示為液壓支架在工作面的布置示意圖。為了實(shí)現(xiàn)頂板及時(shí)支護(hù)，常采用先移架后推溜的方式。AA 截面是采煤機(jī)割煤前支架的工作狀態(tài)。采煤機(jī)割煤后，支架尚未前移時(shí)（BB 截面），端面距最大（等于采煤機(jī)截深）；當(dāng)支架降柱卸載前移，然后升柱支護(hù)新裸露頂板時(shí)，端面距又達(dá)到最?。–C 截面）。將輸送機(jī)推向煤壁，實(shí)現(xiàn)推溜。隨著采煤機(jī)割煤的繼續(xù)，工作面液壓支架不斷重復(fù)上述四個(gè)主要?jiǎng)幼鬟^(guò)程。 液壓支架的分類 1 按架型結(jié)構(gòu)及與圍巖關(guān)系分 （1）掩護(hù)式 1）支掩掩護(hù)式支架分插底式和不插底式； 2）支頂掩護(hù)式分為支架平衡千斤頂設(shè)在頂梁與掩護(hù)梁之間和支架平衡千斤頂設(shè)在底座與掩護(hù)梁之間。 （3）支撐式支架 1）節(jié)式支架分兩框架式、三框架及四框架組合式兩類； 2）垛式支架。 3 按適用采高分 （1）薄煤層支架； （2）中厚煤層支架； （3）大采高支架。 5 按在工作面中的位置分 （1）工作面支架； （2）過(guò)渡支架（排頭支架）； （3）