畢業(yè)設(shè)計（論文）-掩護式液壓支架機械結(jié)構(gòu)設(shè)計(含全套CAD圖紙)

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優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763摘 要本次設(shè)計的內(nèi)容是掩護式液壓支架，我在本次設(shè)計中主要負責(zé)該支架的機械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計。此次任務(wù)包括立柱方案選擇、頂梁、底座、護幫板、四連桿機構(gòu)、支柱等的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算以及強度校核，立柱由液壓油缸組成；伸縮油缸在頂梁部分，銷軸主要用于油缸與耳板、四連桿與底座、頂梁與掩護梁之間的連接。該支架采用傳統(tǒng)的四連桿結(jié)構(gòu)，四連桿機構(gòu)是液壓支架設(shè)計的難點與重點，直接關(guān)系到液壓支架的使用質(zhì)量；采用整體頂梁和底座。這種支架因結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、造價低、節(jié)省空間，大大減輕了支架的整體重量，梁采用伸縮式的，支撐過程中能與地板接觸，不僅起到一定的掩護作用，而且還能起到一定的支撐作用，使支架更穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：液壓支架；頂梁；掩護式；機械結(jié)構(gòu)；AbstractThe content of this design is the design of hydraulic support, the mechanical structure part I mainly responsible for the support in this design. This taskincludes the column selection, top beam, base, flipper, four connecting rod mechanism, pillar and the structure design and calculation and strength check, the column by a hydraulic cylinder; the telescopic oil cylinder in thetop part, a pin shaft is mainly used for the connection between the cylinder and the ear plate, the four connecting rod and a base, the top beam and the shield beam.The bracket adopts four connecting rod structure of tradition, the four connecting rod mechanism is the key and difficult part of hydraulic support design, directly related to the quality of hydraulic support; the whole top beam and the base. The bracket has the advantages of simple structure,light weight, low cost, space saving, greatly reducing the overall weight of thebeam bracket, the telescopic, can contact the floor support process, not onlyto cover the role, but also play a supporting role, to support more stable.Keywords: hydraulic support; beam; shield; mechanical structure;優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘 要 .1Abstract .1目錄 .2第一章 緒論 .41.1 概述 .41.2 液壓支架的發(fā)展現(xiàn)況 .41.3 液壓支架的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .41.4 課題研究背景及主要意義 .5第二章 回采工作面的支護設(shè)備 .62.1 支護設(shè)備的用途和種類 .72.2 回采工作面頂板的組成及其分類 .72.3 液壓支架的組成 .82.4 液壓支架的分類 .9第三章 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .153. 1 支架基本參數(shù)的確定 .153.1.1 支架高度 .153.1.2 支架伸縮比 .153.1.3 支架間距 .153.1.4 支架寬度 .15優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.1.5 底座長度 .163.1.6 頂梁長度 .163.1.7 支架工作阻力 .174.1.2 幾何作圖法的過程 .213.2 頂梁結(jié)構(gòu)設(shè)計 .233.2.1 基本概念 .233.2.2 頂梁分類 .243.2.3 頂梁斷面形狀 .253.3 底座結(jié)構(gòu)設(shè)計 .263.3.1 底座的選型 .263.3.2 確定底座結(jié)構(gòu)尺寸 .273.4 立柱的確定 .293.4.1 工作阻力的確定 .293.4.2 立柱的確定 .31第 4 章 頂梁強度校核 .344.1 材料的選擇 .344.2 頂梁的強度校核 .354.2.1 集中載荷在兩根立柱中間時校核 .354.2.2 集中載荷在頂梁兩端時校核 .39第 5 章 底座強度校核 .425.1 底座的受力分析 .42優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397635.1.1 受力分析 .425.2 強度校核 .43參考文獻 .50第一章 緒論1.1 概述在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)過程中，為了防止頂板冒落，維持一定的工作空間，保證工作人員的安全和各項作業(yè)的正常進行，必須對頂板進行支護。而用于煤礦回采工作面的支護設(shè)備，經(jīng)歷了木支柱，金屬磨擦支柱，單體液壓支柱，液壓支架等幾個發(fā)展階段。目前使用較多的則是液壓支架。液壓支架是以高壓液體為動力，由金屬構(gòu)件和若干液壓元件組成。它能實現(xiàn)支撐、切頂、自移和推溜等工序，與大功率采煤機、大運量的可彎曲刮板輸送機組成回采工作面的綜合機械化設(shè)備。由于液壓支架具有支護性能好、強度高、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點，所以它的使用能增加采煤工作量的產(chǎn)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動和保證生產(chǎn)的安全。因此液壓支架是實現(xiàn)采煤綜合機械化和自動優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763化不可缺少的主要設(shè)備。本次設(shè)計的重點是液壓支架的選型和支架總體設(shè)計及部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算、強度校核，其中液壓支架選型部分主要通過對目前煤礦廣泛使用的四連桿和單擺桿機構(gòu)的支架進行分析比較，在吸取了現(xiàn)有許多支架在設(shè)計使用中的經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,研制了這種新型分體頂梁液壓支架。設(shè)計計算及強度校核部分是對液壓支架主要部件頂梁、底座、和導(dǎo)向桿進行計算和強度校核。1.2 液壓支架的發(fā)展現(xiàn)況從液壓支架的形式來看，有支撐式液壓支架發(fā)展到掩護式液壓支架和支撐掩護式液壓支架；從支架的質(zhì)量來看，有輕型液壓支架和重型液壓支架；從支撐高度來看，有薄煤層液壓支架、中厚煤層分層和厚煤層液壓支架，其中厚煤層液壓支架鼬分厚煤層一次采全高液壓支架、厚煤層分層開采液壓支架和放頂煤液壓支架；從用途來看，有端頭液壓支架和中間液壓支架。所以從液壓支架的現(xiàn)狀開看，液壓支架已經(jīng)發(fā)展到一個完整的液壓支架體系。從液壓支架的設(shè)計來看，由過去的手工設(shè)計發(fā)展到全部計算機程序設(shè)計?？傊?，隨著時代的發(fā)展的進步，液壓支架設(shè)計、制造和使用，將越來越完善、安全、可靠。1.3 液壓支架的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜合機械化采煤是煤礦開采技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。80 年代末以來，世界主要產(chǎn)煤國家高產(chǎn)高效綜采技術(shù)迅速發(fā)展，特別是美國、澳大利亞、德國、英國和南非發(fā)展最快。綜采工作面高產(chǎn)高效紀錄不斷刷新，綜采裝備新技術(shù)層出不窮。均年產(chǎn) 1454 萬 t 洗精煤，平均工效 274t(工*d)，工作面搬家(包括設(shè)備安裝)時間平均 684 人工/面。工作面平均長度 240 m，最大長度 335m。 1994 年平均班產(chǎn)進一步提高，其中，前 10 個工作面年平均班產(chǎn)達到 5998t 洗精煤，相當(dāng)于年產(chǎn) 400 萬 t以上的水平。沙莫羅克公司(SHAMR0CK)的被克佛克礦在 123 個小班中產(chǎn)煤 166 萬 t，相當(dāng)于月產(chǎn) 83 萬 t;塞普路斯阿馬克斯煤炭公司卡姆博蘭德礦 1995 年 6 月達到月產(chǎn)洗精煤 573 萬 t 的紀錄，阿科煤炭公司的西皮庇礦 1994 年 11 月創(chuàng)造了日產(chǎn) 4.5 萬 t 的世界紀錄,當(dāng)月產(chǎn)量 50 余萬 t。美國 1994 年共有 80 個長壁工作面，其中有 70 個工作面是電液控制的工作面，占 875，使用兩柱掩護式支架 73 套，四柱支撐掩護式支優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763架 7 套，兩柱掩護式支架占 9125，支架工作阻力大部分在 70008000 kN，最大的兩柱掩護式支架工作阻力達到 9800kN。普遍裝備大功率電牽引重型采煤機組和大功率、大運量、高可靠性刮板輸送機。澳大利亞近 10 年來綜采發(fā)展很快，綜采工作面數(shù)量從 1980 年的 3 個增加到 1994年的 25 個，井工效率達到 1771t工?？频蠣柨怂沟V和巴波尼礦的綜采工作面年產(chǎn)量已超過 300 萬 t。為使綜采產(chǎn)量持續(xù)增長，近幾年來澳大利亞采取了一系列措施，包括改革勞動制度，采用各種新設(shè)備、新技術(shù)，綜采工作面優(yōu)選世界各國最先進的重型高效裝備，實現(xiàn)一井一面，集中化生產(chǎn)。 英國和德國是世界上綜采技術(shù)裝備最先進的國家，由于受其自然煤層賦存條件的限制，其高產(chǎn)高效工作面的紀錄不如美國和澳大利亞，但世界著名的采煤機械公司主要集中在德國和英國。近年來，由于國際采礦業(yè)市場的不景氣和激烈競爭，導(dǎo)致各公司的相互兼并，形成幾個大跨國公司。為占領(lǐng)市場，各公司不斷開發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品。1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國在五十年代開始從國外引進注漿泵,直到二十世紀八十年代,才較大范圍的推廣使用注漿泵目前,國內(nèi)注漿泵生產(chǎn)企業(yè)有十余家,總生產(chǎn)能力 600 輛,主要集中在中聯(lián)重工三一重工、遼寧海諾、安徽星馬、上海普斯特 5 個企業(yè),產(chǎn)量占全行業(yè)的 95%泵車的型號也有多種,泵送高度從 20 多米到 50 多米,國內(nèi)目前生產(chǎn)的注漿泵車多集中在37m 以下“我國雖然起步較晚,但發(fā)展相當(dāng)迅速,借鑒歐洲技術(shù)自主開發(fā)”目前國內(nèi)占主導(dǎo)地位的泵送液壓系統(tǒng)有 3 種,一種是主要由三一重工所采用全液壓液控換向系統(tǒng);第二種是采用電信號換向,主要為中聯(lián)重科采用；第三種是主要用在泵車上的閉式系統(tǒng),換向沖擊小,但成本比較高。1.4 課題研究背景及主要意義經(jīng)過對比我國的液壓支架和國外液壓支架的現(xiàn)狀可以看出，兩者之間存在著很大的區(qū)別。國外的支架主要的研究熱點及發(fā)展方向是高強度，自動化。而我國的液壓支架的發(fā)展方向主要是多品種，高適應(yīng)性。這主要是由我國煤炭的賦存狀況決定的。我國目前存在大量 3. 55 .5厚煤層,特別是中小礦井,希望有一種結(jié)構(gòu)簡單、輕型、適應(yīng)能力強的放頂煤液壓支架來開采這類煤層。目前,國內(nèi)用于厚煤層的重型放頂煤液壓支架技術(shù)趨于成熟,但因其重量大、成本高，并不適合中小煤礦廣泛使用，而輕型低位放頂煤液壓支架還存在一些普遍的問題，主要表現(xiàn)在采用四連桿機構(gòu),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,后部空間小,重量較大，承受水平力能力弱;當(dāng)頂梁上部壓力的合力作用點前移優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763至前立柱之前時,則會使后立柱受拉,而后立柱又是單作用油缸,只能承受壓力,因而后立柱的作用往往失效,致使頂梁有低頭前傾趨勢;目前,常用放頂煤液壓支架掩護梁形式易造成較薄頂煤的混矸,而且安裝于掩護梁上的長尾梁機構(gòu)的尾梁兩側(cè)也易混煤混矸;前探梁容易產(chǎn)生伸縮卡阻。針對上述普遍問題,經(jīng)過大量調(diào)研,在吸取了現(xiàn)有許多支架在設(shè)計使用中的經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,研制了新型輕型導(dǎo)向放頂煤液壓支架。在架型設(shè)計上,針對大多數(shù)放頂煤工作面頂板壓力不大、煤質(zhì)較松軟、要求的工作阻力很小,以及許多中小礦井井筒和巷道運輸斷面較小的特點,要求支架結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、工作可靠,搬運靈活的情況,吸收了國內(nèi)外現(xiàn)有放頂煤液壓支架的優(yōu)點,特別是考慮厚煤層的放頂煤開采地質(zhì)、礦壓特點,設(shè)計了該輕型導(dǎo)向放頂煤液壓支架。與同類支架相比,具有強度高,支撐力大,穩(wěn)定性好,抗水平力能力強。對不同條件適用性強,特別適用于中小礦井厚煤層的放頂煤開采。這種輕型導(dǎo)向放頂煤液壓支架是專門為中小煤礦開發(fā)設(shè)計的一種支護產(chǎn)品，它打了傳統(tǒng)支架的設(shè)計理念，采用柔性導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的四連桿或單擺桿結(jié)構(gòu)，克服了四連桿機構(gòu)、單擺桿機構(gòu)支架在支護高度發(fā)生變化時，由于內(nèi)力大而造成的支架易損壞的潛在因素，穩(wěn)定性好，支護強度大，重量輕，工作面許用運動空間大；采用分體頂梁來代替整體頂梁，減輕了重量，結(jié)構(gòu)更加緊湊；為中小礦井機采放頂煤工作面支護提供了一個很好的選擇。這便是我們做這次設(shè)計的初衷，期待著我國的煤炭產(chǎn)量更上一層樓，同時也希望我國的煤礦工人的生活更加美好！課題主要完成的工作內(nèi)容：1）液壓支架的應(yīng)用研究2）四連桿機構(gòu)方案設(shè)計3）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算4）機械結(jié)構(gòu)強度校核計算5）繪制裝配圖、零件圖和三維圖優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第二章 回采工作面的支護設(shè)備2.1 支護設(shè)備的用途和種類在回采工作面中。為了保護工作面內(nèi)機器和人員的安全生產(chǎn)，要對頂板進行支撐和管理，以防止工作面空間的頂板冒落?；夭晒ぷ髅娴氖褂玫闹ёo設(shè)備有金屬摩擦支柱、單體液壓支架和自移式液壓支架。他們與采煤機和工作面的輸送機分別組成“普采” 、 “高檔普采”和“綜采”設(shè)備。由于使用金屬摩擦支柱勞動強度大、安全行差、工作面產(chǎn)量低，現(xiàn)已很少使用。單體液壓支柱與鉸接頂梁配套使用。由于單體液壓支柱是用高壓液體進行升柱和支撐，減輕了工人的勞動強度，增加了工作面的安全性，工作面的產(chǎn)量和效率有了一定的提高。但是由于單體液壓支柱支撤和移動仍靠人工進行操作，所以勞動強度仍然較大，安全性仍然較差，工作面的產(chǎn)量和效率的提高受到限制。液壓支架是以高壓液體為動力，有金屬構(gòu)件和若干液壓元件組成。它使支架的支撐、切頂、移架和輸送機等工序全部實現(xiàn)了機械化。因而大大地改善了回采工作面的工作條件、降低了人們的勞動強度，有效的增加了勞動的安全性，使工作面的產(chǎn)量和效率得到了很大的提高，并為工作面的自動化創(chuàng)造了條件。但液壓支架對煤層的地質(zhì)要求很高，初期投資較大。2.2 回采工作面頂板的組成及其分類(一）頂板的組成回采工作面的頂板，根據(jù)巖層和煤層的相對位置及其特征，可以分為一下三中；偽頂:直接位于煤層的上方，是極易垮落的一層巖石。它通常是炭質(zhì)巖和泥質(zhì)巖，厚度一般不大于 0.30.5m，經(jīng)常隨采隨冒。有些煤層不出現(xiàn)偽頂。偽頂對支護設(shè)備的使用一般嗚影響。直接頂：是位于偽頂或直接位于煤層上方的的一層或幾層巖層，厚度一般不大，不很堅硬，常由泥質(zhì)巖頁巖等組成。一般隨回柱或移架而冒落。直接頂?shù)姆€(wěn)定性對優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763支護方式以及架行選擇有決定性的影響。老頂：是位于直接頂之上厚而堅實節(jié)理裂隙和層里都不發(fā)育的整體巖層。通常由石灰?guī)r或沙礫巖等構(gòu)成。老頂長能在采空去維持很大懸露面積而不隨直接頂一起垮落，其垮落步距的長短對支護設(shè)備的載荷大小有決定性影響。（二）頂板分類1.直接頂分類我國將緩傾煤層回采工作面的直接頂分為四類。不穩(wěn)定頂板即破碎頂板;很容易冒落，冒落能基本充滿采空區(qū)。泥質(zhì)頁巖再生頂板等屬于這一類。中等穩(wěn)定頂板，這累頂板強度較高，但有大量的節(jié)理縫隙，局部較完整，厚度不大，冒落后不能充滿采空區(qū)，一般支護設(shè)備前移后隨即冒落。頁巖，粉砂巖等直接頂屬于這一類頂板。穩(wěn)定頂板即完整頂板：不易發(fā)生局部冒落，砂巖頂板堅硬的砂巖屬于這類頂板。4 堅硬頂板：極難冒落的砂巖堅硬砂質(zhì)頁巖等屬于這類頂板。2.老頂分級老頂根據(jù)周期來壓明顯與否分為四級：級頂板，周期來壓不明顯；級頂板，周期來壓明顯；級頂板，周期來壓強烈；級頂板，周期來壓極其強烈。老頂來壓越不明顯，作用于支架上的載荷就越小，而且穩(wěn)定。反之，周期來壓越強烈，作用于支護設(shè)備上的載荷就越大，且有沖擊。2.3 液壓支架的組成液壓支架是綜采工作面支護設(shè)備，它的主要作用是支護采場頂板，維護安全作業(yè)優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763空間，推移工作面采運設(shè)備。液壓支架的種類很多，但其基本功能是相同的。液壓支架按其結(jié)構(gòu)特點， “一般分為三大類，即支撐式、掩護式(圖 2-1)和支撐掩護式(圖 2-2)根據(jù)支架各部件的功能和作用，其組成可分為 4 個部分： (1) 承載結(jié)構(gòu)件，如頂梁、掩護梁、底座、連桿、尾梁等。其主要功能是承受和傳遞頂板和垮落巖石的載荷。(2) 液壓油缸，包括立柱和各類千斤頂。其主要功能是實現(xiàn)支架的各種動作，產(chǎn)生液壓動力。(3) 控制元部件，包括液壓系統(tǒng)操縱閥、單向閥、安全閥等各類閥，以及管路、液壓、電控元件等。其主要功能是操作控制支架各液壓油缸動作及保證所需的工作特性。圖 2-1 掩護式液壓支架結(jié)構(gòu)圖 2-2 支撐掩護式液壓支架結(jié)構(gòu)(4) 輔助裝置，如推移裝置、護幫(或挑梁) 裝置、伸縮梁(或插板)裝置、活動側(cè)護優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763板、防倒防滑裝置、連接件等。這些裝置是為實現(xiàn)支架的某些動作或功能所必需的裝置。2.4 液壓支架的分類按液壓支架在采煤工作面的安置位置來劃分，有端頭液壓支架和中間液壓支架。端頭液壓支架簡稱端頭支架，專門安裝在每個采煤工作面的兩端。中間液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面所有位置的支架。中間液壓支架按其結(jié)構(gòu)形式來劃分，可分為三種基本類型，即：支撐式、掩護式和支撐掩護式。1 支撐式支架支撐式支架是出現(xiàn)最早的一種架型，按其結(jié)構(gòu)和動作方式的不同，支撐式支架又分為垛式支架（圖 2-3a）和節(jié)式支架（圖 2-3b）兩種結(jié)構(gòu)型式。垛式支架每架為一整體，與輸送機連接并互為支點整體前移。節(jié)式支架由 個框節(jié)組成，移架時，各節(jié)32之間互為支點交替前移，輸送機用于支架相連的推移千斤頂推移。節(jié)式支架由于穩(wěn)定性差，現(xiàn)已基本淘汰。支撐式支架的結(jié)構(gòu)特點是：頂梁較長，其長度多在 左右；立m4柱多，一般是 根，且垂直支撐；支架后部設(shè)復(fù)位裝置和擋矸裝置。以平衡水平推64力和防止矸石竄入支架的工作空間內(nèi)。支撐式支架的支護性能是：支撐力大，且作用點在支架中后部，故切頂性能好；對頂板重復(fù)支撐的次數(shù)多，容易把本來完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差；護矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架的的工作空間和通風(fēng)斷面大。由上可知，支撐式支架適用于直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強烈周期來壓，且水平力小的條件。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763(a) (b)圖 2-3 支撐式支架結(jié)構(gòu)形式垛式支架 節(jié)式支架ab2 掩護式支架（如圖 2-1）其主要由前梁、主梁、掩護梁和側(cè)護板、底座、前后連桿、前梁千斤頂、推移千斤頂、操縱閥等組成。它的結(jié)構(gòu)特點是：有一個較寬的掩護梁以擋住采空區(qū)矸石進入作業(yè)空間，其掩護梁的上端與頂梁鉸接，下端通過前后連桿與底座連接。底座、前后連桿和掩護梁形成四連桿機構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撐力間接作用與頂梁或直接作用與頂梁上。掩護式支架的立柱較少，除少數(shù)掩護式支架 1 根立柱外，一般都是一排 2 根立柱。這種支架的立柱都為傾斜布置，以增加支架的調(diào)高范圍，支架的兩側(cè)有活動側(cè)護板，可以把架間密封。通常頂梁較短，一般為 左右。3.0m掩護式支架的支護性能是：支撐力較小，切頂性能差，但由于頂梁短，支撐力集中在靠近煤壁的頂板上，所以支護強度較大、且均勻，掩護性好，能承受較大的水平推力，對頂板反復(fù)支撐的次數(shù)少，能帶壓移架。但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。由上可知，掩護式支架適用于頂板不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定、老頂周期來壓不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件。3 支撐掩護式支架（如圖 2-2）優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763其主要由防片幫千斤頂、前梁、頂梁、掩護梁、底座、推移千斤頂、立柱等組成。支撐掩護式支架是在吸收了支撐式和掩護式兩種支架優(yōu)點的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種支架。因此，它兼有支撐式和掩護式支架的結(jié)構(gòu)特點和性能，可適應(yīng)各種頂?shù)装鍡l件。此種支架的優(yōu)點是：支撐力大，切頂性能強，防護性能好，通風(fēng)斷面大，穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣。它的缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。支撐掩護式支架的立柱均為兩排，立柱可前傾或后傾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，兩排立柱都是直接支撐在頂梁上，個別情況下，也有后排立柱支撐在掩護梁上而前排立柱支撐在頂梁上。4 特種液壓支架特種液壓支架是為了滿足某些特殊的要求而發(fā)展起來的液壓支架，在結(jié)構(gòu)形式上仍屬于以上某種液壓支架。包括放頂煤支架等。2.5 液壓支架的工作原理液壓支架在工作過程，必須具備升、降、推、移四個基本動作，這些動作是利用泵站提供的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個液壓缸來完成的，如圖 2-4 所示。升柱：當(dāng)需要液壓支架上升支護頂板時，高壓乳化液進入立柱的下活塞腔，另一腔回液，推動活塞上升，是與活塞桿相連的頂梁緊緊接觸頂板。降柱：當(dāng)需要降柱時，高壓乳化液進入立柱的上活塞腔，另一腔回液，推動活塞下降，頂梁脫離接觸接觸頂板。支架和輸送機前移：支架和輸送機的前移都是由底座上的推移千斤頂來完成。當(dāng)需要支架前移時，先降柱卸載，然后高壓液進入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機為支點，缸體前移，把整個支架拉向煤壁；當(dāng)需要推移輸送機時，支架支撐優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763頂板后，高壓液進入推移千斤頂下腔，另一腔回液，以支架為支點，使活塞桿伸出，把輸送機推向煤壁。 高 壓 液 體 底 壓 液 體升降 推移123456支架的支撐力與時間曲線，稱為支架的工作特性曲線，如圖 2-5 所示：支架立柱工作時，其支撐力隨時間的變化過程可分為三個階段-初撐階段； -增阻階段； -恒阻階段； -初撐力； -工作阻力0t1t2t1P2（1）初撐階段支架在升柱時，高壓液進入立柱下腔，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，泵站自動卸載，支架的夜控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達到初撐力，此階段為初撐階段 ，0t此時支架對頂板的支撐力為初撐力。支撐式支架的初撐力為(2-1) 32104nPDbcKN圖 2-4 液壓支架工作原理1 輸送機；2 推移千斤頂；3 立柱；4 安全閥；5 液控單向閥；6 操縱閥優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763p12tt01t2圖 2-5 支架的工作特性曲線式中 -支架立柱的缸徑， ；Dm-泵站的工作壓力， ；bPMPa-支架立柱的數(shù)量。n由上式可知，支架初撐力的大小取決于泵站的工作壓力，立柱缸徑和立柱的數(shù)量。合理的初撐力是防止直接頂過早的因下沉而離層、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。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來提高初撐力，以免立柱的缸徑過大。（2）承載增阻階段支架初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力增加，直到增加到支架的安全閥調(diào)正壓力，立柱下腔壓力達到工作阻力。此階段為增阻階段 。1t（3）恒阻階段隨著頂板壓力繼續(xù)增加，使立柱下腔壓力超過支架的安全閥壓力調(diào)正值時，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)整之后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調(diào)整壓力的限制下，壓力曲線隨時間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段 。此時支架對頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支2t優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763架安全閥的調(diào)定壓力決定的。支撐式支架的工作組力為(2-2)32104nPDaKN式中 -支架安全閥的調(diào)定壓力 ；aPM支架的工作阻力標(biāo)志著支架的最大承載能力。對于掩護式和支撐掩護式支架，其初撐力和工作阻力的計算還要考慮到立柱傾角的影響因素。支架的工作阻力是支架的一個重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。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頂板的支撐能力。因此，常用單位支護面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護強度來表示支架的支護性能。即(2-3)310FPqMa式中：支架的支護面積， 2m2.6 液壓支架的支護方式綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。 3 個工序的不同組合順序，可形成液壓支架的 3 種支護方式，從而決定工作面“三機”的不同配套關(guān)系。1 即時支護般循環(huán)方式為：割煤一移架一推溜，工作面“三機”的配套關(guān)系。即時支護的特點是，頂板暴露時間短，梁端距較小。適用于各種頂板條件，是目前應(yīng)用最廣泛的支護方式。2 滯后支護一般循環(huán)方式為：割煤一推溜一移架。滯后支護的特點是，支護滯后時間較長，優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763梁端距大，支架頂梁較短?？捎糜诜€(wěn)定、完整的頂板。3 復(fù)合支護般循環(huán)方式為：割煤一支架伸出伸縮梁一推溜一收伸縮梁一移架。復(fù)合支護的特點是：支護滯后時間短，但增加了反復(fù)支撐次數(shù)?？蛇m用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加，不能適應(yīng)高產(chǎn)高效要求，目前應(yīng)用較少。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第三章 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計3. 1 支架基本參數(shù)的確定3.1.1 支架高度支架的高度由工作面的厚度及地質(zhì)條件的變化等因素決定，考慮通風(fēng)、運輸、行人的要求以及一定的富余系數(shù)， 本課題任務(wù)書中已經(jīng)確定了支架的最低高度Hmin=2m，最高支護高度 Hmax=4m。3.1.2 支架伸縮比支架的伸縮比是指最大和最小支架高度之比值，即： 204minaxHm 反映支架對煤層厚度的適應(yīng)能力，采用單伸縮立柱 m 值一般為 1.6 左右；若進一步提高伸縮比，需采用帶機械加長桿的立柱或雙伸縮立柱，m 值一般為 2.5 左右。3.1.3 支架間距所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心線間的距離。確定支架中心距時，應(yīng)考慮到下列幾個方面的因素：（1）頂板允許暴露的面積。（2）運輸機溜槽的長度。支架中心距一般等于工作面一節(jié)溜槽長度，以便配套。目前國內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用 1.5m。大采高支架為提高穩(wěn)定性中心距可采用1.75m，輕型支架中心距可采用 1.25m；（3）支架的穩(wěn)定性。一般支架中心距大，支架穩(wěn)定性好。本研究課題任務(wù)書中規(guī)定中心距為 1.75m.3.1.4 支架寬度支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運輸、安裝和調(diào)優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763架要求。支架頂梁一般裝有活動側(cè)護板，側(cè)護板行程一般為 170200mm。當(dāng)支架中心距為 1.5m 時，最小寬度一般取 14001430mm，最大寬度一般取 15701600mm。當(dāng)支架中心距為 1.75m 時，最小寬度一般取 16501680mm，最大寬度一般取18501880mm。當(dāng)支架中心距為 1.25m 時，如果頂梁帶有活動側(cè)護板，則最小寬度取1150l 180 mm最大寬度取 13201350mm；如果頂梁不帶活動側(cè)護板，則寬度一般取 1150l 200mm26。本研究課題任務(wù)書中規(guī)定中心距為 1650-1850mm.3.1.5 底座長度底座是將頂板壓力傳遞到頂板和穩(wěn)固支架的部件。在支架底座長度設(shè)計時要考慮以下幾方面：支架度底座的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其它輔助裝置；便于人員操縱和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。通常，掩護式液壓支架的底座長度取移架步距的 3.5 倍（一個移架步距為 0.6m） ，及 2.1m 左右,故取底座長度為 2.1m.3.1.6 頂梁長度頂梁是支護頂板的直接承載部件，其長度取決于必要的作業(yè)空間和通風(fēng)斷面要求，還與支護方式有關(guān)。如圖 3-1 所示，頂梁長度由三部分尺寸組成15，即：Lbnu圖 3.1 液壓支架尺寸關(guān)系優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763式中 頂梁前部尺寸；b頂梁上前、后排立柱柱窩之間的距離；n頂梁上后柱窩中心到鉸接點的距離，取 550mm。u頂梁前部尺寸為： cHtgadyb運輸機鏟煤板端至煤壁距離，一般為 50100 mm,取 50mm；包括鏟煤板和電線槽在內(nèi)的運輸機寬度，經(jīng)查表取 980mm；y推移步距 650mm；d底座前柱窩中心到底座前端的距離，一般為 500-800mm，取 500mm；a支架的最低高度，2000mm；H支架最低位置時立柱的傾角，8；梁端距，梁端距是考慮由于工作面頂板起伏不平造成輸送機和采煤機的傾斜，c以及采煤機割煤時垂直分力使搖臂和滾筒向支架傾斜，為避免割頂梁而留的安全距離，一般為 250-350mm,取 300mm。509862083109btgm1nt0985023Lbum由此確定分體頂梁剛性液壓支架的頂梁長度為 2830mm。3.1.7 支架工作阻力支架的工作阻力定為 7500kN，采用二柱支撐，因此每根立柱的工作阻力為。kNF375021優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397634.1 四連桿機構(gòu)設(shè)計四連桿機構(gòu)是支撐掩護式支架最重要的部件之一。其作用概括起來有兩個，其一是當(dāng)支架又高到低變化時，借助四連桿機構(gòu)使支架頂梁前端點的運動軌跡呈近似雙紐線，從而使支架頂梁的取端點與煤壁間的距離的變化大大減小，提高了管理頂板的性能；其二是使頂板承受較大的水平力。1支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時，頂梁端點運動最大軌跡的最大寬度 E 應(yīng)小于或等于 70 毫米，最好為 30 毫米以下。如圖 5-1 所示：2支架在最高和最低位置時，頂梁與掩護梁的夾角為 P 和后連桿與低平面的夾角為 Q，如圖 4-1 所示，應(yīng)滿足如下要求:支架在最高位置時，P5262，Q7585;支架在最低位置時有利于矸石的下滑，防止矸石停留在掩護梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，要求 tanPw,如果鋼和矸石的摩擦系數(shù) W=0.3，則 P=16.7。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)是 P25。而Q 一般取 Q25303從圖 5-1 可知，掩護梁與頂梁的餃點 e和瞬時中心 O 之間的連線與水平面的夾角為 其范圍要為 0.35。 tg優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 5-1 四連桿機構(gòu)的幾何特征4應(yīng)取頂端梁前端點運動軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖 5-1 的 h段。其原因是當(dāng)頂板來壓時，立柱讓壓下縮使頂梁有向前移的趨勢，可防止巖石向后移圖 5-2 掩護梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機構(gòu)有可以時作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。同時底板阻止底座向后移，使整個支架產(chǎn)生向順時針轉(zhuǎn)到的趨勢，從而增加了頂梁前端的支護力，防止頂梁前端底板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底。水平的合力也相應(yīng)的減小，所以減小了掩護梁的外載荷。以上可知當(dāng)知道掩護梁和后連桿的長度后，只要把掩護梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構(gòu)就可以了，如圖 5-2 所示：4.1.1 掩護梁和后連桿長度的確定確定掩護梁上鉸點至頂梁頂面的距離和后連桿下鉸點至底座地面的距離。一般同一類型的支架采用歐冠類比法來確定。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，掩護式液壓支架盡量取大些，支撐掩護式液壓支架盡量取小些。因此，由類比法取鉸點至頂梁頂面的距離為 200mm，后連桿下鉸點至底座地面的距離為 280mm（類比支架為中煤北京煤機廠生產(chǎn)的 QY240-10/26 型掩護式液壓支架）。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397632掩護梁和后連桿距離的確定。用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度，如圖 5-3 所示。 H12GAP12Q12e設(shè)：G掩護梁的長度；A后連桿的長度；L2e點引垂線到后連桿下鉸點的距離；H1支架最高位置時的計算高度；H2支架最低位置時的計算高度。從幾何關(guān)系出發(fā)可以列出如下公式：GcosP1-AcosQ1=L2 (5-4)GcosP2-AcosQ2=L2 (5-5)聯(lián)立兩式可得：圖 5-3 掩護梁和后連桿長度的確定優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763(5-6)cosQ1-2PpGA按四連桿機構(gòu)幾何特征要求，選定 P1、P2、Q1、Q2 代入式 4-5 可以求得 的比值，由于支架形式不同，一般 的比值按以下范圍來取。掩護式液壓支架： =0.450.61支撐掩護式液壓支架： =0.610.82支架最高位置時的計算高度為： H1=GsinP1+AsinQ1 (5-7)根據(jù) 的比值和式 5-7 可以求得掩護梁的長度 G 和后連桿長度 A，經(jīng)過取整后計算出P1、P2、Q1、Q2 的角度，確定這幾個參數(shù)。由已知參數(shù)計算：H1=4000-730=3270mmH2=2000-730=1270mm設(shè)定：P1=41 P2=20Q1=60 Q2=30由式 5-6 可得：= 0.58cosQ1-2PpGAcos60-3412優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763將 H1、P1、Q1、A=0.7G 代入式 5-7 可得：2770=Gsin41+0.58sin60G=2832mmA=0.58G=1643mm對 G、A 進行圓整，?。篏=2832mm A=1643mm4.1.2 幾何作圖法的過程幾何作圖作圖過程。用幾何做圖法確定四連桿機構(gòu)的各部分尺寸，具體作圖如圖5-4 所示。作圖步驟如下： p1eeecoabbQ1 1FFH HH1d圖 5-4 采用幾何作圖法設(shè)計的四連桿機構(gòu)優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631) 確定支架后連桿下鉸點 O 點的位置，與中煤北京煤機廠生產(chǎn)的 QY240-10/26 類比確定該距離為 280mm。2) 過 O 點作于底座地面平行的水平線 H-H 線。3) 過 O 點作與 H-H 線夾角為 Q1 的斜線。4) 在此斜線上截取線段 oa,oa 長度等于 A（1400mm），a 點即為后連桿與掩護梁的鉸點。5) 過 a 點作與 H-H 線有夾角 1（即 P1=50）的斜線，以 a 點為圓心，以G（ 2400mm）為半徑作圓弧交此斜線于一點 e，此點為掩護梁與頂梁的鉸點。6) 過 e點作 H-H 線的平行線 F-F 線,則 H-H 線與 F-F 線的距離為 H1（設(shè)計要求為2270mm 實際作圖得 2787mm），為液壓支架最高位置時的計算高度。7) 以 a 為圓心，以 0.2G（480mm）長度為半徑作?。ɡ碚撘?G 取 0.220.3 之間），在掩護梁上交與一點 b，為前連桿上鉸點的位置。8) 過 e點作 F-F 線的垂線（認為液壓支架由高到低變化時， e帶你在辭職線上