礦用自移式液壓支架液壓裝置設(shè)計(jì)
礦用自移式液壓支架液壓裝置設(shè)計(jì),液壓,支架,裝置,設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題目：礦用自移式液壓支架液壓裝置設(shè)計(jì)
開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求
1．開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成。
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）填寫(xiě)并打?。ń勾蛴≡谄渌埳虾蠹糍N），完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師審閱。
3．開(kāi)題報(bào)告字?jǐn)?shù)應(yīng)在1500字以上，參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)，其中外文文獻(xiàn)至少3篇），文中引用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號(hào)，“參考文獻(xiàn)”應(yīng)按附件中《參考文獻(xiàn)“注釋格式”》的要求書(shū)寫(xiě)。
4． 年、月、日的日期一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)，例：“2008年11月26日”。
1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1 題目背景
礦用采煤工作面煤炭生產(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)工作的正常運(yùn)行，必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù) 。而液壓支架是高壓液體為動(dòng)力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成支護(hù)控制頂板的設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)升柱、降柱、移架、推溜等動(dòng)作，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)。液壓支架與可彎曲輸送機(jī)和采煤組成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對(duì)增架采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本 ，減輕工人體力勞動(dòng)和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。因此液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)， 經(jīng)濟(jì)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。
液壓支架是以高壓液體為動(dòng)力，由若干液壓元件（油缸和閥件）與一些金屬結(jié)構(gòu)件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)支撐、降落移架和推移運(yùn)輸機(jī)等一整套工序。液壓支架技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，安全上可靠，當(dāng)前世界各國(guó)都在不斷地提高采煤工作面的綜合機(jī)械化水平。
綜合機(jī)械化采煤過(guò)程中，液壓支架擔(dān)當(dāng)著極其重要的角色，其主要功能不僅用于支撐管理頂板，隔離采空區(qū)，維護(hù)采煤作業(yè)空間，并能自行前移，推進(jìn)采煤工作面輸送機(jī)和采煤機(jī)。因此，液壓支架的性能和可靠性是決定綜采成敗的關(guān)鍵因素之一。另外，合理的選用采煤設(shè)備并結(jié)合先進(jìn)的采煤工藝，可解決采煤工作面的采煤支護(hù)運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)之間的矛盾，可有效地提高工效增加成本減少損耗保護(hù)生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全，以及減輕笨重的體力勞動(dòng)，可為煤礦獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。
支架液壓系統(tǒng)由乳化液泵站、主進(jìn)、主回液膠管、各種液壓元件、立柱及各種千斤頂?shù)冉M成。支架操縱方式采用鄰架操作控制，使用快速接頭拆裝方便，性能可靠。由乳化液泵站輸出的高壓乳化液經(jīng)主進(jìn)液管 支架進(jìn)液截止閥過(guò)濾器操縱閥立柱或各千斤頂架液截止閥 主回液膠管乳化液泵站。
1.2 研究意義
液壓支架是綜合機(jī)械化礦用的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)于提高采煤效率，降低成本，改善作業(yè)環(huán)境，減少笨重的體力勞動(dòng)具有舉足輕重的作用。液壓支架以高壓液壓作為動(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。這類(lèi)支架適用于直接頂為中等穩(wěn)定或穩(wěn)定，老頂有明顯或強(qiáng)烈的周期來(lái)壓，瓦斯含量較大中厚或厚煤層中，液壓支架的選型，其根本目的是使綜采設(shè)備適應(yīng)礦井和工作面的條件，投產(chǎn)后能做到高產(chǎn)、高效、安全、并為礦井的集中生產(chǎn)、優(yōu)化管理和最佳經(jīng)濟(jì)效益提供條件，因此必須根據(jù)礦井煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條件進(jìn)行選擇。液壓支架作為煤礦長(zhǎng)壁綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備，近年來(lái)得了迅速地發(fā)展，它與綜采系統(tǒng)中的“三機(jī)”（ 刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)）配合使用，是煤礦開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。液壓支架是綜采工作面主要設(shè)備之一，近10年來(lái)主要的發(fā)展趨勢(shì)是向兩柱掩護(hù)式和四柱支撐掩護(hù)式架型發(fā)展，架型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善，設(shè)計(jì)方法更先進(jìn)，參數(shù)向高工作阻力、大中心距(1．75m、2m)發(fā)展，結(jié)構(gòu)件材料越來(lái)越多地采用高強(qiáng)度鋼材，支架的壽命和可靠性大大提高。
1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
于1964年開(kāi)始研制液壓支架，到目前已經(jīng)取得可較好的效果。國(guó)內(nèi)目前大部分支架的可進(jìn)口支架工作面開(kāi)機(jī)率達(dá)到90%以上，日產(chǎn)達(dá)到了30000t，年產(chǎn)達(dá)到10Mt，支架大修周期為產(chǎn)煤15Mt以上。而我國(guó)目前綜采工作面開(kāi)機(jī)率平均為50%左右。支架大修周期為產(chǎn)煤量在4～5Mt左右。
自1954年英國(guó)裝備了世界上第一個(gè)液壓支架工作面開(kāi)始，采煤技術(shù)實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化。綜合機(jī)械化。就是工作面采煤、運(yùn)輸和支護(hù)三大主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)都是現(xiàn)機(jī)械化。也就是說(shuō)，采用滾筒式或刨削式等采煤機(jī)械落煤與裝煤；工作面重型可彎曲運(yùn)輸機(jī)，以及與之適應(yīng)的順槽轉(zhuǎn)載機(jī)和可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)等運(yùn)煤；自移式液壓支架支護(hù)和管理頂板。這幾種設(shè)備相互配合，組成了綜合機(jī)械化采煤設(shè)備。1974年以來(lái)，從西德、英國(guó)、蘇聯(lián)和波蘭等國(guó)引進(jìn)了許多不同類(lèi)型的液壓支架。實(shí)踐證明，液壓支架具有強(qiáng)度高、支護(hù)性能好、移設(shè)速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，能使采煤工作面達(dá)到高產(chǎn)量、高回采率和高工效，能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低成本和掘進(jìn)率，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
液壓支架的發(fā)展趨勢(shì)：
提高支架的可靠性，另外加大支架的中心距也是必然趨勢(shì)；二柱支架將是主導(dǎo)架型，目前我國(guó)的四柱支架要比二支柱支架數(shù)量多，相比較而言二柱支架具有明顯的優(yōu)勢(shì)；采用大采高支架；
電液控制系統(tǒng)是液壓支架發(fā)展的方向。此次設(shè)計(jì)的是經(jīng)濟(jì)性掩護(hù)自移式液壓支架液壓裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。液壓支架由不同數(shù)量的立柱和千斤頂組成，采用不同的操縱閥以實(shí)現(xiàn)升柱、降柱、移架、推溜等動(dòng)作。支架的液壓缸（立柱和千斤頂）種類(lèi)、數(shù)量很多，但其液壓系統(tǒng)都是采用多執(zhí)行元件的并聯(lián)系統(tǒng)。
2 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 液壓支架的總體設(shè)計(jì)
2.1.1 液壓支架的選型
按照液壓支架在采煤工作面安裝位置來(lái)劃分有端頭液壓支架和中間液壓支架。端頭液壓支架簡(jiǎn)稱(chēng)端頭支架，專(zhuān)門(mén)安裝在每個(gè)采煤工作面的兩端。中間液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面上所有位置的支架。
目前使用的液壓支架在分三類(lèi)即：支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架。
a. 支撐式支架
支撐式支架的架型有垛式支架和節(jié)式支架兩種型式。（如圖2.1）前梁較長(zhǎng)，支柱較多并呈垂直分布，支架的穩(wěn)定性由支柱的復(fù)位裝置來(lái)保證。因此底座堅(jiān)固定，它靠支柱和頂梁的支撐作用控制工作面的頂板，維護(hù)工作空間。頂板巖三石則在頂梁后部切斷垮落。利用立柱與頂梁直接支撐和控制工作面的頂板。其特點(diǎn)是：立柱多，支撐力大，切頂性能好；頂梁長(zhǎng)，通風(fēng)斷面大，適用于中等穩(wěn)定以上的頂板。
a.垛式 b.節(jié)式
圖2.1 支撐式支架的架型[16]
b. 支撐掩護(hù)式支架
支撐掩護(hù)式支架架型主要用：四柱支在頂梁上（如圖2.2所示）；二柱支在頂梁（如圖1-5，c所示）一柱或二柱支在掩護(hù)梁上。支柱兩排，每排1-2根，多呈傾斜布置，靠采空區(qū)一側(cè)，裝有掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)。它的支撐力大，切頂性能好，防護(hù)性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，價(jià)貴，不便于運(yùn)輸。這類(lèi)支架適用于直接頂為中等穩(wěn)定或穩(wěn)定，老頂有明顯或強(qiáng)烈的周期來(lái)壓，瓦斯儲(chǔ)量較大的中厚或厚煤層中。
a.四柱平行支在頂梁上支架 b.四柱交叉支在頂梁兩柱在掩護(hù)梁上支架
c.兩柱在頂梁兩柱支在掩護(hù)梁上支架
圖2.2 支撐掩護(hù)式支架架型[16]
c. 掩護(hù)式支架
掩護(hù)式支架有插腿式和非插腿式兩種型式。如圖2.3所示頂梁較短，對(duì)頂板的作用力均勻；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抵抗直接頂水平運(yùn)動(dòng)的能力強(qiáng)；防護(hù)性能好調(diào)高范圍大，對(duì)煤層厚度變化適應(yīng)性強(qiáng)；但整架工作阻力小，通風(fēng)阻力大，工作空間小。掩護(hù)式支架利用立柱、短頂梁支撐頂板，利用掩護(hù)梁來(lái)防止巖石落入工作面。其特點(diǎn)是：立柱少，切頂能力弱；頂梁短，控頂距??；由前后連桿和底座鉸接構(gòu)成的四連桿機(jī)構(gòu)使抗水平力的能力增強(qiáng)，立柱不受橫向力；而且使板前端的運(yùn)動(dòng)軌跡為近似平行于煤壁的雙紐線(xiàn)，梁端距變化小；架間通過(guò)側(cè)護(hù)板密封，掩護(hù)性能好；調(diào)高范圍大，適用于松散破碎的不穩(wěn)定或中等穩(wěn)
a.插腿式支架 b.立柱支在掩護(hù)梁上非插腿式支架 c.立柱支在頂梁上非插腿式支架
圖2.3 掩護(hù)式支架選型[16]
2.1.2 自移式液壓支架的工作原理
液壓支架是由乳化液泵站提供高壓乳化液作為動(dòng)力，由液壓操作系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，液壓油缸和金屬構(gòu)件組成。來(lái)自泵站的高壓乳化液，經(jīng)主進(jìn)液管送到工作面，并與每架支架的進(jìn)液截止閥相連導(dǎo)入支架，再經(jīng)過(guò)組合操縱閥配液到各液壓缸，以完成支架所需的各項(xiàng)動(dòng)作。從支架回流的低壓乳化液通過(guò)組合操縱閥與回液截止閥由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循環(huán)使用。自移式液壓支架依靠推移千斤頂一端連接在支架底座上，一端與刮板輸送機(jī)連接。采煤機(jī)割煤過(guò)后，支架處于掩護(hù)狀態(tài)時(shí)，推移油缸開(kāi)始推移，將刮板機(jī)向煤壁推，到位后固定刮板機(jī)。支架立柱收縮，處于不支護(hù)狀態(tài)，推移油缸收縮，將支架向前拉，到位后，支架開(kāi)始支撐。若頂板破碎，可以帶壓移架。
液壓支架在工作過(guò)程中，必須具備升、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。
(1) 升柱
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，另一腔回液，推動(dòng)活塞上升，使與活塞桿相連接的頂梁緊緊接觸頂板。
(2) 降柱
當(dāng)需要降柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱的活塞桿腔，另一腔回液，迫使活塞桿下降，于是頂梁脫離頂板。
(3) 支架和輸送機(jī)前移
支架和輸送機(jī)的前移，都是由底座上的推移千斤頂來(lái)完成。當(dāng)需要支架前移時(shí)，先降柱卸載，然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂對(duì)活塞桿腔，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)幕钊唬硪磺换匾?，以支架為支點(diǎn)，使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。
支架的承載原理是：液壓支架支撐在綜采工作面的頂?shù)装逯g支撐頂板。頂板壓力作用在頂梁上，并通過(guò)頂梁和底座間立柱將壓力傳遞底板。為保證支架結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度及撐在支架頂安全，在立柱的下腔裝有安全閥。當(dāng)頂板壓力超過(guò)立柱安全閥限定壓力時(shí)，安全閥開(kāi)啟釋放出立柱中的液體進(jìn)行讓壓，當(dāng)頂板壓力下降到立柱工作阻力時(shí)，安全閥關(guān)閉進(jìn)行保壓承載。
液壓支架對(duì)頂?shù)淖饔眠^(guò)程主要取決于流體靜力學(xué)原理工作的立柱工作過(guò)程。
2.1.3擬定液壓系統(tǒng)
本支架的液壓系統(tǒng)，由乳化液泵站，主進(jìn)，主回液膠管，各種液壓元件，立柱及各種千斤頂?shù)冉M成。液壓系統(tǒng)原理：本支架操作方式采用鄰架操作控制，使用快速接頭拆裝方便，性能可靠。
本支架液壓系統(tǒng)所使用的乳化液，是由乳化油和水配制而成的，乳化油的配比濃度為5％，使用乳化液應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
定期檢查濃度，濃度過(guò)高增加成本，濃度太低，可能造成液壓元件銹蝕，影響液壓元件的密封和使用壽命，防止污染定期清理乳化液箱和支架過(guò)濾器。
防凍：乳化液的凝固點(diǎn)為零下三度左右，與水一樣也具有凍結(jié)膨脹性，乳化液受凍后，不但體積膨脹 ，穩(wěn)定性也受影響，乳化液地面配制和冬季運(yùn)輸時(shí)要注意防凍。 3 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作
了解礦用液壓支架設(shè)計(jì)歷史發(fā)展，國(guó)內(nèi)外研究，支架選型分類(lèi)。
在整體設(shè)計(jì)時(shí)，重要尺寸選擇用到了優(yōu)化設(shè)計(jì)法，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性要求。）掌握液壓支架液壓支架的工作原理，液壓支架的工作過(guò)程，液壓支架主要組成及液壓支架如何自移。液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用液壓系統(tǒng)及其控制元件。設(shè)計(jì)出液壓支架的總體布置，確定液壓支架的液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。
液壓支架的結(jié)構(gòu)，類(lèi)型，工作原理，特點(diǎn)，液壓支架的維護(hù)和管理，及其常見(jiàn)的故障及排除方法。前期確定液壓支架的選型，熟悉掌握液壓支架的工作原理和工作過(guò)程。設(shè)計(jì)液壓支架的大體結(jié)構(gòu)，尺寸參數(shù)。液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用，液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)，液壓支架的總體布置。大概理清頭緒設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)及其控制元件閥體類(lèi)，擬定液壓系統(tǒng)。
4 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)）
第1-2周：選題：礦用液壓支架液壓裝置設(shè)計(jì)。收集與課題相關(guān)資料、文獻(xiàn)，期刊，所需軟件的了解與準(zhǔn)備；
第3-4周：通過(guò)文獻(xiàn)閱讀，了解液壓設(shè)計(jì)支架液壓裝置發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)比液壓支架的設(shè)計(jì)方案，初 步形成經(jīng)濟(jì)可用的課題設(shè)計(jì)思路與方案。確定經(jīng)濟(jì)型掩護(hù)式自移式液壓支架液壓裝置的設(shè)計(jì)，初期確定液壓支架的總體設(shè)計(jì)，液壓支架高度的設(shè)計(jì)，液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用，液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。大概理清頭緒設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)及其控制元件閥體類(lèi)，擬定液壓系統(tǒng)。
第5-6周：掩護(hù)式自移式液壓設(shè)計(jì)支架液壓裝置工作原理思路的明確、設(shè)計(jì)方案與框架確定；
第7-10周：完成液壓支架的傳動(dòng)裝置的液壓站，液壓缸，液壓支架等關(guān)鍵裝置的設(shè)計(jì)，完成中期 報(bào)告；
第9-11周：主要零件圖繪制經(jīng)濟(jì)性掩護(hù)式液壓支架裝配圖，液壓系統(tǒng)圖，重要支架類(lèi)零件圖；
第12-13周：完成論文撰寫(xiě)與裝訂和圖紙的打?。?
第14周：送論文評(píng)閱，準(zhǔn)備答辯；
第15周：論文答辯。
5 指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6 所在系審查意見(jiàn)：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
注：1） 正文：宋體小四號(hào)字，行距20磅,單面打??；其它格式與畢業(yè)論文格式要求相同。
2） 開(kāi)題報(bào)告由各系歸集中歸檔保存；
3） 開(kāi)題報(bào)告引用參考文獻(xiàn)注釋格式可參照附錄E“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)樣式”執(zhí)行。不進(jìn)入正文，可以作為附件放在開(kāi)題報(bào)告后面。
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