支撐掩護式液壓支架的設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 支撐掩護式液壓支架 中文摘要 采煤綜合機械化，是加速我國煤炭工業(yè)發(fā)展，大幅度提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的一項戰(zhàn)略措施。綜合機械化不僅產(chǎn)量大，效率高，成本低，而且能減輕笨重的體力勞動，改善作業(yè)環(huán)境，是煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。液壓支架是綜合機械化采煤方法中最重要的設(shè)備之一。 液壓支架主要 包括 以下幾個基本部分組成：頂梁，掩護梁和四連桿機構(gòu)，側(cè)護板，底座，立柱，千斤頂。設(shè)計要遵從支護性能好、強度高、移架速度快、安全可靠等原則。 在支撐掩護式 液壓支架 的設(shè)計過程中，四連桿機構(gòu)和底座結(jié)構(gòu)件的設(shè)計是重點。本論文 介紹了液壓支架的結(jié)構(gòu)，類型，工作原理，特點，目的及要求，對支撐掩護式液壓支架作了詳盡的分析和介紹，講述了這種支架的方案和用途。 另外，對液壓支架的結(jié)構(gòu)性能、受力狀況和如何選型等進行了分析，同時介紹了液壓支架的使用、維修和故障排除等問題。 關(guān)鍵詞 ： 液壓支架 支護 四連桿機構(gòu) 底座 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 he of is a to of of is of is of in of to is In of is of of of of to at it of 4 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)四年的最后一次設(shè)計，同時也是 對大學(xué)生四年來所學(xué)的知識系統(tǒng) 總結(jié)和綜合應(yīng)用。現(xiàn)在我們已經(jīng)進入大學(xué)學(xué)習(xí)的最后階段， 畢業(yè)設(shè)計 作為本科學(xué)習(xí)最重要的組成部分之一 ，它能提高我們發(fā)現(xiàn)、分析、 解決問題的能力 ，綜合檢驗和 鞏固 我們所學(xué)知識 ，同時又是對我們 大學(xué)四年所學(xué)知識的全面復(fù)習(xí)，更是向我們以后即將從事的專業(yè)性工作的正常過渡。我們可以緊緊抓住這個機會認真學(xué)習(xí)并搞好畢業(yè)設(shè)計，眾所周知，它對我們即將走上工作崗位或者更進一步深造有非常重要的意義。它將把我們過去的理論學(xué)習(xí)引向一個更高 、更深 的層次，也就是參加工作，可以說我們在做一次過渡性的嘗試。 我的畢業(yè)設(shè)計是關(guān)于 支撐掩護式 液壓支架 的 設(shè)計 。 液壓支架是綜合機械化采煤的關(guān)鍵設(shè)備，對于提高采煤效率，降低成本，改善作業(yè)環(huán)境 ，減少笨重的體力勞動具有舉足輕重的作用。 其中， 支撐掩護式液壓支架是日本在引進英國垛式支架和蘇聯(lián)掩護式支架的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國特點于 1968 年首先研制成功的。它保留了垛式支架支撐力大，切頂性能好，工作空間寬敞的優(yōu)點，采用雙排立柱支撐頂梁（或頂梁于掩護梁）的結(jié)構(gòu)；同時吸收了掩護式支架防護性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的長處，采用堅固的掩護梁以及側(cè) 護板將支架于老塘完全隔開，并用雙紐線連桿機構(gòu)聯(lián)結(jié)掩護梁和支架底座。 因此，加深支撐掩護式液壓支架的設(shè)計和研究具有深遠的意義。 整個畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，我們所忙碌的成果即將接受檢驗。我相信， 有耕耘，定有收獲；有付出，定會有回報 。 四年的時間如流水般匆匆流過，在這四年里，老師們 用汗水和心血滋潤我干枯的心田，用知識的乳汁將我哺育，在我即將離開母校的時候，我向我最尊敬的老師們表達我最真誠的謝意，謝謝你們 四年 來對我們的親切關(guān)懷。在今后的日子里，我將努力奮斗，把您 在學(xué)校里 傳授給我們的 知識運用到 實際 工作中去，為 我國的 機械 行 業(yè) 做出我 們 應(yīng)有的貢獻。 最后，感謝各位評閱老師在百忙之中評閱本文。由于時間倉促，本人水平有限，難免有錯誤和不足之處，敬請各位老師指正與賜教。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 一、緒 論 液壓支架作為煤礦長壁綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備，近年來得了迅速 地 發(fā)展， 它與 綜采系統(tǒng)中的“三機”（ 刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、帶式輸送機）配合使用 ， 是煤礦開采技術(shù)現(xiàn)代化的重要標志。 液壓支架是綜采工作面主要設(shè)備之一，近 10 年來主要的發(fā)展趨勢是向兩柱掩護式和四柱支撐掩護式架型發(fā)展，架型結(jié)構(gòu)進一步完善，設(shè)計方法更先進，參數(shù)向高工作阻力、大中心距 (1 75m、 2m)發(fā)展，結(jié) 構(gòu)件材料越來越多地采用高強度鋼材，支架的壽命和可靠 性大大提高。 在綜合機械化采煤過程中， 液壓支架 擔當著極其重要的角色，其 主要功能 不僅 用于 支撐管理頂板，隔離采空區(qū)，維護采煤作業(yè)空間，并能自行前移，推進采煤工作面輸送機和采煤機 。 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)合先進的采煤工藝，可解決采煤工作面的采煤支護運輸?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生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全，以及減輕笨重的體力勞動，可為煤礦獲得很高的經(jīng)濟效益。 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 （這里采用水包油型乳化液） 作為動力 ，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。來自泵站的高壓乳化液，經(jīng)主進液管送到工作面，并與每架支架的進液截止閥相連導(dǎo)入支架，再經(jīng)過組合操縱閥配液到各液壓缸，以完成支架所需的各項動作。從支架回流的低壓乳化液通過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。 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)件的強度及 撐在支架頂安全，在立柱的下腔裝有安全閥。當頂板壓力超過立柱安全閥限定壓力時，安全閥開啟釋放出立柱中的液體進行讓壓，當頂板壓力下降到立柱工作阻力時，安全閥關(guān)閉進行保壓承載。 壓支架的工作過程 液壓支架對頂?shù)淖饔眠^程主要取決于流體靜力學(xué)原理工作的立柱工作過程。現(xiàn)以圖 1 支架操作的 基本功作過程 為： 急增阻階段 ， 緩增阻階段 ， 恒阻階段 ， 無作用階段 四 個 階段 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 圖 立柱控制系統(tǒng) 立柱；安全閥；液控單向閥；操縱閥； P高壓管路； O回液管 （ 1） 泵壓撐頂，支架對頂板急增阻階段 操縱閥手把 置于 A 位，從泵站來的壓力液經(jīng)高壓管路 P，打開液控單向閥 3 進入立柱下腔，立柱上腔與回液管 而活柱伸出使支架升起接頂，對頂板產(chǎn)生支撐力。支架接頂后，泵壓使下腔內(nèi)的液體壓強迅速上升，支架對頂頂板支撐力急劇增加。這就是支架對頂板的急增阻階段。 （ 2） 閉鎖承載，支架 對頂板緩增阻階段 操縱閥手把放回零位后，立柱下腔內(nèi)的壓力液被液控單向閥閉鎖，不能流出，從而使支架保持對頂板的 支撐狀態(tài)。隨著頂板逐漸下沉，立柱下腔內(nèi)的液體受到進一步壓縮，壓強逐漸增高，使直接對頂板產(chǎn)生更大的支撐力，力圖阻止或延緩頂板下沉，一般情況下，頂板下沉比較緩慢，支架對頂板的支撐力增長也就相應(yīng)緩慢，所以這個階段被稱為 支架對頂板緩增阻階段。 （ 3） 溢流承載，支架對頂恒阻階段 頂板繼續(xù)下沉，立柱下腔內(nèi)的壓強繼續(xù)升高，當達到立柱安全閥的調(diào)定值時，安全閥便開啟溢流， 使立柱下腔內(nèi)的壓強保持定植，從而支架對頂板的支撐力不變，即支架處于對頂板恒阻階段。 （ 4） 解鎖降柱，支架與頂板無作用階段 采煤機截煤后，欲將支架移到新的位置 ，首先把操縱閥手把置于 時作用于液控單向閥的頂桿活塞，迫使液控單向閥開啟，解除對立柱下腔液體的閉鎖，允許其回到回液管 。這時，活柱縮回，支架降落離開頂板，支架對頂板無壓力。 在這一階段如要保證頂梁平行下降需協(xié)調(diào)操縱平衡千斤頂操縱買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 閥。 需要說明，目前為了防止破碎頂板漏頂 ，掩護式和支撐掩護式支架可以采用擦頂帶移架方式，即支架頂梁實際并不脫離頂板，在移架過程中仍保持約每柱五噸左右的支撐力。因而，對于擦頂帶壓移架方式，此階段應(yīng)是解鎖卸載，支架對頂板仍有輕微作用力。 架組成 液 壓支架主要由金屬結(jié)構(gòu)件、油缸和液壓控制元件三大部分組成。 （ 1） 金屬結(jié)構(gòu)件主要有頂梁、掩護梁、 前梁、 前連桿、后連桿、底座、側(cè)護板 、護幫板 等。 （ 2） 油缸主要有雙作用單伸縮立柱、推移千斤頂、 （ 平衡千斤頂 ） 、側(cè)護千斤頂 、前梁千斤頂 等。 （ 3） 液壓控制元件主要有液壓控制閥、操縱閥、雙向鎖、安全閥、截止閥等及液壓輔助元件等。 液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用 梁 頂梁采用整體頂梁直接與頂板接觸，支撐頂板負荷，是支架的主要承載部件之一，由鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，以滿足強度和剛度要求。 結(jié)構(gòu)如圖 1 示： 1右側(cè)護板； 2主頂梁； 3側(cè)推千斤頂； 4前梁千斤頂耳座； 圖 1 2 主頂梁 其主要作用是： （ l） 承接頂板巖石及煤的載荷； （ 2） 反復(fù)支撐頂煤，可對比較堅硬的頂煤起破碎作用； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 （ 3） 隔離頂板，為回采工作面提供足夠的安全空間。 本支架采用 分段組合式 頂梁結(jié)構(gòu) （剛性頂梁鉸接式前梁） ，強度高，對頂板維護較好；另外，在頂梁前部還布置有起吊耳，可方便吊掛較小的機件。 護梁 1護幫板耳座； 2側(cè)推千斤頂座； 3側(cè)護板； 4側(cè)推千斤頂； 5前連桿耳座； 6后連桿耳座； 7護幫千斤頂耳座； 8彈簧筒； 圖 1 3 掩護梁 掩護梁分別與頂梁和前、后連桿連接，其主要作用有： (1) 承受上部頂板傳給的水平分力和側(cè)向力，增強支架的抗扭性能； (2) 掩護梁與前后連桿、底座形成四連桿機構(gòu)，保證支架的穩(wěn)定性； (3) 阻擋后部落煤，維護工作空間。 座 底座是將頂板承受的壓力通過立柱傳遞到底板并穩(wěn)定支架的主要結(jié)構(gòu)件。該支架設(shè)計為整體剛性底座 ，底座接底面積大，有利于減小對底板的比壓。該型底座的缺點是在推移機構(gòu)外易積存浮煤碎矸，要求及時清理。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 底座結(jié)構(gòu)如圖 1示 1過橋； 2推移千斤頂耳座； 3立柱銷孔； 4 前連桿銷孔； 5后連桿銷孔； 6側(cè)板； 圖 1 4 底座 其主要作用是： (1) 將上方載荷傳遞給底板，為立柱、推移裝置及其他輔助裝置提供安裝空間； (2) 給工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境； (3) 保證支架的穩(wěn)定性。 后連桿 前、后連桿分別與掩護梁和底 座鉸接，共同形成四連桿機構(gòu)，前連桿采用鑄鋼件，鑄件中不得有氣孔、砂眼、夾雜 等，以免降低強度，嫌少使用壽命 。鑄后要進行淬火和高溫回火，以降低硬度，增加強度和韌性。對于后連桿，由于不僅受到冒落矸石的載荷，還要承受頂板的水平推力，所以要求它有較大的 強度，這里采用整體式。前后連桿的結(jié)構(gòu)如圖 1 5，圖 1 6。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 圖 1 5 前連桿 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 圖 1 6 后連桿 其主要作用是： （ l） 使支架在調(diào)高范 圍內(nèi)，頂板平穩(wěn)地升降，并使頂梁前端與煤壁的距離 (梁端距 )變化盡可能小，更好地支護頂板。 （ 2） 承受頂板的水平分力和側(cè)向力，使立柱不受側(cè)向力。 本支架采用正四連桿機構(gòu)， 為使冒落矸石不從連桿處涌入支架內(nèi)，后連桿為整體式 ， 前連桿為分體式。 均為鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有較強的抗拉、抗壓和抗扭性能。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 移機構(gòu) 圖 1 7 推移框架 支架的推移機構(gòu)包括推桿、連接頭、推移千斤頂和銷軸等，主要作用是推移輸送機和拉移支架。推移連桿的一端通 過連接頭與輸送機相連，另一端通過推移千斤頂與底座相連，推移連桿除承受推拉力外，還承受一定的側(cè)向力防止底座的下滑 壓系統(tǒng)及其控制元件 支架液壓系統(tǒng)由乳化液泵站、主進、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)主進液管 支架進液截止閥 過濾器 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。 架的設(shè)計特點 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 結(jié)合首采工作面及礦區(qū)此類地質(zhì)構(gòu)造條件下，使用 7/30 二柱掩護式支架的成功經(jīng)驗，本架型應(yīng)有如下特點： （ 1）支架型式為：帶機械加長的四柱支撐掩護式厚煤層液壓支架； （ 2）對支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，梁端 距變化應(yīng)?。豁斄呵安枯^薄強度、剛度應(yīng)充分保證； （ 3）支架的四連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計要從考慮梁端距變化量控制著手，并能與其它構(gòu)件形成剛性好、強度高、穩(wěn)定性好的整體結(jié)構(gòu)； （ 4）整體頂梁和掩護梁帶單側(cè)活動長側(cè)護板，能實現(xiàn)對護頂?shù)膰烂苷{(diào)整； （ 5）封底底座，減小底座比壓、增大底座剛度、強度； （ 6）架的整體構(gòu)造應(yīng)有“人機學(xué)”的 觀 點，結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊，操作方便，制造成本降低； （ 7） 采 用雙紐線連桿機構(gòu)聯(lián)結(jié)掩護梁和支架底座 ，以增加支撐力，增強支架的穩(wěn)定性。 壓支架的架形 支撐掩護式液壓支架的架形如下圖 1 8 所示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 1后連桿； 2前連桿； 3掩護梁； 4后立柱； 5銷； 6銷； 7主頂梁； 8前立柱； 9前梁千斤頂； 10銷； 11銷； 12銷； 13銷； 14前梁； 15護幫板千斤頂； 圖 1 8 支撐掩護式液壓支架買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 二、 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 壓支架的選型 壓支架結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)選 根據(jù)以往液壓支架設(shè)計的經(jīng)驗總結(jié)，考慮到不同架型 和機構(gòu)的支架圍巖力學(xué)相互作用、支撐力矩、底板比壓等特點，可以對掩護式與支撐掩護式結(jié)構(gòu)進行比較。 （ 1） 液壓支架的力學(xué)特征綜述（見表 2 表 2 1不同結(jié)構(gòu)液壓支架的力學(xué)特征比較 支架型式 結(jié)構(gòu)特征 主要力學(xué)特性 掩護式 支掩式 二支柱掩護式 支架承載力較小，底板比壓均勻，主動水平力較大 支頂式 二柱支頂掩護式 支架承載力大，穩(wěn)定性好，底座尖端比壓較大，對頂板的主動水平力較大，前端支撐力大 支撐掩護式 支頂支掩 四柱（或三柱） 穩(wěn)定性好，抗水平力強，比壓均勻，但支柱能力利用率低 支頂式 四柱 頂梁合力調(diào)節(jié)范圍大，伸縮比大，承載力高 四柱支撐掩護式 承載力大，切頂能力強，比壓較 均勻 （ 2） 支架選型要素及簡要評價。 液壓支架結(jié)構(gòu)選型必須考慮的要素及對各類型支架的評價 （ 見表 2 2） 表 2 2支架類型評價 （見下頁） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 要素 支架類型 支撐掩護式 支撐式 插底掩護式 一般掩護式 垛式 節(jié)式 支架圍巖適應(yīng)性 直接頂冒落傾向 優(yōu) 良 良 差 差 基本頂周期來壓 差 良 優(yōu) 優(yōu) 良 底板壓入傾向 良 差 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 防煤壁片幫 優(yōu) 良 優(yōu) 差 差 通風(fēng)斷面 差 良 良 差 差 頂梁前端支撐力 優(yōu) 良 良 差 差 頂梁后段切頂性 差 良 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 對頂板遮蓋率 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 差 差 隔絕采空區(qū)能力 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 差 差 橫向穩(wěn)定性 良 優(yōu) 優(yōu) 差 差 對采 高適應(yīng)性 良 優(yōu) 優(yōu) 差 差 支撐效率 差 良 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 支護強度 良 良 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 對傾角適應(yīng)性 良 優(yōu) 良 良 差 壓支架的架形選擇原則 在選擇液壓支架時既要保證對工作面頂板實現(xiàn)可靠的支撐，又要避免過大的設(shè)備投資，導(dǎo)致不必要的浪費。因此，液壓支架的正確選型對于工作面經(jīng)濟效益關(guān)系重大。 液壓支架架形的選擇，主要取決于液壓支架的力學(xué)性能是否適用礦井 的頂?shù)装鍡l件和其它地質(zhì)條件。在同時允許選用幾種架形時，應(yīng)優(yōu)先選用價格便宜的支架，支承式支架最便宜，其次為掩護式。支承式支架適合于穩(wěn)定頂板。掩護式支架適合于中等穩(wěn)定和一般破碎的頂板。支承掩護式支架適合于周期來壓強烈，中等穩(wěn)定和穩(wěn)定頂板。 在綜采工作面支架選型時，還應(yīng)注意下述 四點 原則： (1) 對于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，應(yīng)優(yōu)先選用二柱掩護式支架。但在底板極松軟條件下，必須嚴格驗算并限制支架底座尖端比壓，不得超過底板容許比壓即極限載荷強度。在此條件下，通常應(yīng)避免使用重型支架。 (2) 對于非常穩(wěn)定和穩(wěn)定的難垮落 頂板和周期來壓強烈和十分強烈的頂板，應(yīng)優(yōu)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 先考慮選取四柱支撐掩護式支架。 (3) 眾所周知，三點決定一個平面，由于頂板不平，四柱式支架中總有一根支柱對頂板的實際支撐力很低，因而二柱式掩護支架支撐能力利用率高于四柱式。即二柱式支架對頂板的實際支撐力高于同樣名義額定阻力的四柱式支架 ，特別是對機道上方頂板的支護強度。 （ 4） 在不穩(wěn)定頂板條件下使用四柱式支架應(yīng)注意對機道上方的頂板控制，包括增加前任阻 力 及可伸縮前梁等。 響架形選擇的因素 液壓支架的選型受到礦井的煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條件的限制，因此，以上 因素都會影響到支架的選型。 液壓支架架型的選擇首先要適合于頂板條件。一般情況下可根據(jù)頂板的級別，由表 3綜采技術(shù)手冊（上冊）中直接選出架型。 （ 1） 煤層厚度 當煤層 厚度超過 板有側(cè)向推力和水平推力時，應(yīng)選用抗扭能力強的支架，一般不用支承式 支架 。 當煤層 厚度達到 需選擇帶有 護幫 裝置的掩護式或支承掩護式支架。 煤層厚度變化大時，應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大的掩護式，帶有機械 加長桿或雙伸縮立柱的支架。 假頂分層開采，應(yīng)選用掩護式支架。 （ 2） 煤層傾角 煤層傾角 25 時， 排頭支架設(shè)防倒滑裝置，工作面中部支架設(shè)底調(diào)千斤頂，工作面中部輸送機設(shè)置防倒滑裝置。 （ 3） 底板強度 驗算比壓，應(yīng)使支架底座對底板的比壓不超過底板允許比壓。 為使移架容易，設(shè)計時要使支架底座前部比后部的比壓小。 (4) 瓦斯含量 對瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合保安規(guī)程的要求，并選用通風(fēng)端面較大的支承式或支承掩護式支架。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 (5) 煤層硬度 當煤層為軟煤層時，支架最大采高一般 硬煤層時，支架最大采高一般煤層時，支架最大采高 15。在 J 點作 角，再取 定長度與 與 C 點， C 點作為后連桿和掩護梁的鉸接軸。 以 J 為圓心， 半徑畫一弧 I 為圓心，以 長度為半徑畫弧與弧 點， C 點和 E 點就是后連桿在支架為最低高度和最低高度 時 的極限位置。 在 取一長度 須 樣 是最短桿。而且要使 G 立柱缸體內(nèi)徑按下式進行 1 4 P （ 式中 柱剛體內(nèi)徑 （ P: 立柱的工作阻力 （ 站工作壓力 （ 般在 間，對于不穩(wěn)定頂板向上取限，穩(wěn)定頂板向下取限。 這里取 根據(jù) 1984年我國正式發(fā)布 的礦用液壓立柱、千斤頂、柱徑系列84煤礦工業(yè)部標準。鑒于所計算數(shù)據(jù)取 00 表得柱徑為 d 185撐力 1 232D 10 （ 式中 體內(nèi)徑 （ m） 310 ：單位換算值 得0P =4000KN b=得 165 200 mm d 185mm 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 35 工作阻力 P4 232D 1 0 （ 式中是缸體內(nèi)的壓力。 因為 p=4000用安全閥開啟壓力為 千斤頂?shù)挠嬎愫土⒅嗤?千斤頂?shù)耐屏屠τ嬎?固定活塞式千斤頂?shù)耐屏Π聪率接嬎悖?234 10 p (固定活塞式千斤頂?shù)睦Π聪?式計算： 2 2 31 d p 1 0F （ ） （ 式中 D：千斤頂缸體內(nèi)徑 （ m） d：千斤頂活塞桿的外徑 （ m） 站壓力 （ 由于 Dd，所以固定活塞式千斤頂?shù)耐屏Υ笥诶Α?5. 泵站壓力的確定 泵站壓力的確定按照立柱和千斤頂?shù)墓ぷ鲏毫π枰_定為： P = 算得 7/35 支撐掩護式液壓支架技術(shù)參數(shù)如下： 支架 形式 支撐掩護式 操作方式 鄰架操作 高度 3.5 m 寬度 m 初撐力 1884 作阻力 4000 護寬度 1.5 m 支護強度 730 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 36 底座面積 m 底座比壓 量 10500 站工作壓力 柱 (4 根 ) 缸徑 200 柱直徑 185 程 900 撐力 462 拉力 121 作阻力 1000 柱（前梁千斤頂）（ 1根） 缸徑 140 塞桿直徑 105 程 140 撐力 226 力 99 作阻力 588.6 梁端部最大支撐力 127.5 梁向上擺角 15 前梁向下擺角 19 推移千斤頂（ 1根） 缸徑 140 塞桿直徑 85 程 700 力 145.7 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 37 拉力 231 幫千斤頂（ 1根）、側(cè)推千斤頂（ 4根） 缸徑 80 塞 桿直徑 45 力 75 力 51.5 程相應(yīng)為 250 本支架的液壓系統(tǒng)，由乳化液泵站，主進，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： (1) 定期檢查濃度，濃度過高增加成本，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 (2) 防止污染，定期清理乳化液箱和支架過濾器 (3) 防凍：乳化液的凝固點為零下三度左右，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輸時要注意防凍。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 38 液壓支架液壓系統(tǒng)圖 1 前立柱 ； 2 壓力指示器 ； 3 安全閥 ； 4 液控單向閥 ； 5 后立柱 ； 6 頂梁側(cè)推千斤頂 ； 7 掩護梁側(cè)推千斤頂 ； 8 護幫千斤頂 ； 9 雙向液控單向閥 ； 10 操縱閥 ； 11 推移千斤頂 ； 12 前梁千斤頂 ； 7/35 型液壓系統(tǒng)的特點是 : (1) 支架上的大部分 液壓元件 (除前梁千斤頂控制閥和雙向鎖外 )都裝在閥組的座架上 ,支架本身 只有兩根高壓軟管 ,這樣既便于操作 ,又能保證 支柱間有寬敞的人行道 。 (2) 操縱閥 組合操縱閥 ,前柱 也可同時操作 。 (3) 前梁千斤頂活塞腔與活塞桿腔之間連接一個大流量安全閥 ,在升前梁與升柱同時操作時 ,對前梁加以保護 ,并使前梁有較大的支撐力 。 (4) 液壓系統(tǒng)中 設(shè)有頂梁活動側(cè)護板和掩護梁側(cè)護板千斤頂液路，通過兩片操縱閥可單獨操縱兩個千斤頂?shù)纳炜s。 (5) 為在厚煤層工作面中防止片幫，液壓系統(tǒng)中還設(shè)有護幫千斤頂 ，在護幫千斤頂?shù)囊郝飞线B接著雙向鎖，對護幫千斤頂?shù)幕钊慌c活塞桿腔分別進行相互閉鎖。 (6) 支柱和前梁千斤頂?shù)幕钊灰郝飞?，設(shè)有測壓閥，根據(jù)工作需要，可隨時進行壓力測定，了解支架受力情況。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 39 三、 支架的強度計算 架的工作狀態(tài) (1) 頂板狀態(tài) 在采煤工作面中，當煤被采出后，就會出現(xiàn)一定的空間，由于上部巖從壓力，出現(xiàn)離從和裂隙，如果不及時支護，頂板就要冒落，不支護的時間越長，危險就越大，而頂板冒落時有一定過程的，一般分為三個階段，開始頂板處于無壓狀態(tài)，次時頂板較完整，而且沒有下沉，通常稱為老頂來壓，次時頂板并不破裂，且這種下沉帶有一定的周期，所以稱為老頂周期來壓狀態(tài)，如不及時支護，頂板就會破裂而冒落，此時叫冒落狀態(tài)。 (2) 支架工作狀態(tài) 開始支架以初承力支承頂板，此時為無壓狀態(tài)，當周期來壓時，頂板下沉，使立柱下腔壓力增加，當增加到大于安全閥調(diào)定正壓力時，安全閥被打開，使立柱下腔壓力下降，稱立柱讓壓狀態(tài)，使支架以工作阻力支護頂板；如繼續(xù)來壓，就要不斷讓壓，所以立柱要有一定的向下行程，如沒有向下行程，稱壓死狀態(tài)，這是在設(shè)計和使用中，必須要注意避免的現(xiàn)象。 (3) 支架受力 支架在工作面受力是由于頂板下沉，同時又有向采空區(qū)移動的趨勢，使頂梁受合力和底座受底板壓力，其中頂板合力的垂直分力，由支架工作阻力來克服，所以我們在計算支架的工作載荷 F 時按支架的工作阻力來確定。 架載荷的確定 液壓支架實際受載荷情況很復(fù)雜，頂梁和底座上的載荷即非集中載荷又非均布載荷，分布規(guī)律隨著支架與頂?shù)装宓慕佑|情況而變化，為簡化計算作如下規(guī)定。 (1) 把支架化簡成一個平面桿系結(jié)構(gòu)，同時為防于安全，按集中載荷進行計算。 (2) 金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的直梁理論來計算。 (3) 頂 梁，底座與頂?shù)装逭J為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性規(guī)律，沿支架寬度方向為均布。 (4) 通過分析和計算可知，掩護梁上煤塊的作用力，只能使支架實際支護阻力降低，所以在計算強度時不計。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 40 (5) 立柱和短柱按最大工作阻力來計算。 (6) 作用在頂梁上水平力的產(chǎn)生有二種情況：一種是支架在承載讓壓時，由于頂梁前端運動軌跡為雙扭線，所以頂梁與頂板有產(chǎn)生位移的趨勢，水平力為頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘 積 ，其方向與頂梁產(chǎn)生位移方向趨勢相反；另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動，使支架頂梁受一指向采空區(qū)的水平力，最大水平力值與上 相同。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù) f ， 目前國內(nèi)一般取 (7) 支架各部分受力，按不同支護高度時受力最大值進行強度校核。 (8) 各種結(jié)構(gòu)件的強度校核，除按理論支護阻力校核危險端面外，還要按液壓支架形式試驗技術(shù)規(guī)范的各種加載方法，以支架的額定工作阻力逐一校核，超過額定工作阻力 10的超載試驗，將由安全系數(shù)來保證強度。 架受力分析 支架的受力分析與計算，是按理論力學(xué)中一個物體受幾個力的作用下處于平滑狀態(tài)時，所受力和力矩之和為零的原理來進行分析和計算的。即以當支架支承后在處于平 衡狀態(tài)時，取整體或某一個部分為分離體也處于平衡狀態(tài)，其合力和合力矩為零。即滿足靜力平衡的充分必要條件為各力在 力在 各力對某點取矩之和為零。下面就根據(jù)這一理論對支架簡化成平面桿系進行受力分析和計算。 直接撐頂?shù)闹窝谧o式支架各支撐點受力計算： 假設(shè)頂梁受以集中載荷平分力為護梁上載荷的合力分量各為排立柱工作阻力為排立柱工作阻力為 力狀態(tài)如圖 3 1所示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 41 圖 3 1 直接撐頂支撐掩護式 支架受力情況 取頂梁和掩護梁為隔離體，0, 即： 1 1 1 2 2 2( ) ( ) ( ) 0B B B y Xl l P C O S L P S i n t g l l P C O S l P S i n t gS l P f P l t g Q e Q K （ 3 1） 0,即： 120A B B C C D P S i n P S i n P C O S P Q （ 3 2） 0 ，即： 1 2 0A B B C C D D C O S P C O S P S i n P S i n Q （ 3 3） 取頂梁為隔離體，1 0,即： 1 1 2 20B B C O S l P C O S P S 由上式得： 1 1 2 21 ( )l P C O S l P C O （ 3 4） 把 (3 4)式代入 （ 3 1）式，解得： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 42 1 2 1 21 ( ) 1A B B B B y C O S P C O S P S i n P S i n t g Q Qf t g l l (3 5) 由（ 3 4）式和（ 3 1）解得： 121 ( ) ( )()( ) D B c B c C y C x C O S P C O SS i nP f S i n C O S Q C O S Q C O S （ 3 6） 121 ( ) ( )()( ) y C O S P C O SS i nP f S i n C O S Q C O S Q S i n （ 3 7） 主要參數(shù)的影響 支撐掩護式支架在工作過程中，各主要部件的受力是變化的，其影響因素有諸多方面。 (1) 立柱傾角對承載能力的影響 由于掩護式和支撐掩護式支架的立柱大部分是傾斜布置的，傾角 又隨著支架的高度變化，所以支架的承載能力的大小也隨著支架的高度而變化?，F(xiàn)在 對承載能力的影響。 立柱支撐在頂梁，當立柱的工作阻力為角為 時，顯然支架的承載能力與有直接的關(guān)系。因為 1，因此立柱傾斜布置將使支架的承載能力降低。 角和 之間的關(guān)系表示在 右圖 中。由圖看到，當 架的承載能力降低值不等大于。當 26 時， 于安全系數(shù) 6遠遠大于所給定安全系數(shù)，所以支架底座絕對安全。 推移千斤頂計算推溜力為： 架力為 231所受最大力為拉架力。 （ 1） 千斤頂穩(wěn)定性驗算 活塞桿柔度計算：i 式中 長度折算系數(shù)，在兩端鉸接時， 1； 活塞桿的計算長度； i 活塞桿橫斷面的回轉(zhuǎn)半徑， 1 14d。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 51 解得： i 1054 225 1121212() 式中 1K1K2 其中 ： E鋼材的彈性模量， E 2 8 1 0 1t11(5 7 l ；2t22(5 7 l ； 經(jīng)計 算得1 ,2 ;1t t 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 52 活塞桿的合成應(yīng)力： 式中 A活塞桿的橫截面積； A=W活塞桿的端面 模數(shù)； w 2 3 1 2 3 1 5 . 68 6 . 5 1 1 3 . 7 =全系數(shù)計算如下： 活塞桿采用 45 號鋼s 450 550=n 式中 n 許用安全系數(shù)，一般最小為 （ 3） 千斤頂缸體強度驗算 缸體壁厚驗算： 當 時按中等壁厚缸體公式計算，此處 D 25。 () 2 . 3 ( )p D 式中 缸體實際承受的最大應(yīng)力， 安全系數(shù)為： 式中 b缸體材料為 27b 980 n 許用安全系數(shù)，一般取 4。 經(jīng)計算： 1 4 . 7 (1 4 0 5 . 6 1 )2 . 3 ( 5 . 6 1 ) 201 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 53 980 4 . 8 7 201 ； 故經(jīng)校核計算推移千斤頂 符合要求。 梁載荷分布 把頂梁所受頂板的載荷求出后，就可以進一步計算出載荷在頂梁上面的分布情況。有戲頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實際分布很復(fù)雜。為計算方便，假設(shè)頂梁與頂板均勻接 觸且載荷為線性分布。 設(shè)頂梁長度為 板的集中載荷為 作用點距頂梁一端為 x。則當 x 時，載荷分布為三角形。 如圖 3 7 所示 圖 3 7 載荷分布圖 頂梁前端比壓 2q 為 0，頂梁后端比壓3 33 23 101 （ 當 x 時，載荷呈梯形分布，如上圖 3 6 所示。 頂梁前端比壓為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 54 3B)26(2 1021 （ 頂梁后 端比壓為： 3B)64(3 1021 （ 護強度 支護強度為單位面積得支護阻力按下式進行計算 1)1( (t/ ) 式中 s:頂梁前端至煤壁的距離 架支護強度（支架間距） 不同高度求得支護強度 q 座接觸比壓 由于底板條件的變化，底座的接箸比壓很不均勻，為計算方便起見，假設(shè)底座與底板均勻接箸且為線性載荷分部。底座對底板的比壓值應(yīng)小于底板的抗壓強度，否則底座會陷入底板，造成移架困難，頂?shù)装逡苿恿吭龃螅?支架失穩(wěn)及支承力降低等現(xiàn)象。支架技術(shù)特征中給出的底座與底板的平均比壓值為： 0P=(式中 0P：平均比壓（ R：底座對底板的合力 （ N） 座長度 （ m） 座當量寬度（ m） 求得 0P 效率 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 55 支護效率按下式進行計算 = F/P F:支護阻力 P:支護工作阻力 架受力的影響因素 （ 1） 對支架受力的影響 掩護式支架，由于支護高度的變化，使平衡千斤頂?shù)慕嵌?，立柱的支承角度，掩護梁及四連桿機構(gòu)的角度等的不同，支架受力也不同。接近支護高度最高處，頂梁受力最大，支護效率最高，其支護效率為頂梁合力與工作阻力之比。 （ 2） 系數(shù)對支架受力的影響 液壓支架在實際工作中的摩擦系數(shù)是一個不定值，據(jù)計算表明，摩擦系數(shù)增大，對支架受力有利，使底座的底比壓分布較好。 （ 3） 千斤頂?shù)耐评χЪ艿氖芰τ绊?平衡千斤頂為拉力時，頂梁后端比壓增大，可增強切頂能力，底座比壓分布狀態(tài)較好，連桿受力較??；平衡千斤頂為推力時，合力作用點前移，可增加前端支護能力，此時底座前端比壓增大，連桿力增。 （ 4） 作用力對支架受力的影響 煤塊作用力增加，使支護強度，支護效率和切頂能力減小，同時連桿力減小，底座比壓分布改善和增加支架縱向穩(wěn)定性。 （ 5） 支護阻力增加， 支架要多承受載荷，所以 全部支架工作段內(nèi)，一般控制在小于 （ 6） 支架強度計算應(yīng)考慮的因素 由于支護高度，摩擦系數(shù)，平衡千斤頂和煤塊作用對支架受力有明顯的影響，在支架強度計算時，對不同的受力桿件應(yīng)參考實際使用中產(chǎn)生的最惡劣狀態(tài)選擇支護高度，平衡千斤頂推拉力，摩擦系數(shù)的數(shù)值進行計算。 計算出最大頂梁合力前連桿，后連桿的支護高度分別對頂座，掩護梁，連桿，底座等進行受力分析。 要使支架處于安全，摩擦系數(shù)的大小應(yīng) 按表中計算出的能使頂梁，前后連桿買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 56 力等為最大值的摩擦系數(shù)，分別對各件進行受力分析。 平衡千斤頂推拉力，可按計算出的能使頂梁，前后連