液壓支架畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1目錄緒論緒論 .1 11 1 液壓支架概述液壓支架概述 .2 21.11.1 液壓支架的組成及工作原理液壓支架的組成及工作原理.21.1.1 液壓支架的組成.21.1.2 液壓支架的工作原理.51.5 液壓支架的研究與發(fā)展趨勢(shì)1.21.2 液壓支架的類型和結(jié)構(gòu)液壓支架的類型和結(jié)構(gòu).61.2.1 支撐式支架.81.2.2 掩護(hù)式支架.81.2.3 支撐掩護(hù)式支架.91.2.4 特種支架.101.31.3 液壓支架的支護(hù)方式液壓支架的支護(hù)方式1.41.4 液壓支架的選型液壓支架的選型1.5 液壓支架的研究與發(fā)展趨勢(shì)2 2 支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案選擇支撐掩護(hù)式液壓

2、支架總體方案選擇 .23232.12.1 采煤工作面頂板組成及其分類采煤工作面頂板組成及其分類.233.1.1 頂板組成.233.1.2 頂板穩(wěn)定性特征及分類.232.22.2 支架架型選擇支架架型選擇.233.2.1 液壓支架選型準(zhǔn)則.253.2.2 圍巖可控性分組.263.2.3 液壓支架型選擇.262.32.3 支架參數(shù)確定支架參數(shù)確定.283.3.1 支架高度.283.3.2 支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力.293.3.3 中心距和寬度.293.3.4 初撐力.303.3.5 移架力和推溜力.303.3.6 梁端距和頂梁長(zhǎng)度.302.42.4 支架受力分析支架受力分析.303.4.1 四柱支撐掩護(hù)

3、式支架受力分析.312.52.5 支架結(jié)構(gòu)選擇支架結(jié)構(gòu)選擇.323.5.1 頂梁.323.5.2 側(cè)護(hù)板.32華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23.5.3 底座.333.5.4 推移裝置.333 3 液壓支架液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓支架液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .34343.13.1 支架液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)支架液壓系統(tǒng)的特點(diǎn).344.1.1 液壓系統(tǒng)特點(diǎn).344.1.2 液壓支架傳動(dòng)系統(tǒng)基本要求.353.23.2 液壓系統(tǒng)擬定液壓系統(tǒng)擬定.354.2.1 立柱系統(tǒng).354.2.2 千斤頂系統(tǒng).363.33.3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算液壓系統(tǒng)的計(jì)算.374.3.1 液壓損失的計(jì)算.374.3.2 支架移架速度的計(jì)算.384 4

4、實(shí)體建模和虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介實(shí)體建模和虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介 .11114.14.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件 p proro/engineer/engineer.114.24.2 vrmlvrml 虛擬現(xiàn)實(shí)語(yǔ)言虛擬現(xiàn)實(shí)語(yǔ)言 .124.2.1 vrml 的概述 .124.2.2 vrml 的工作原理 .135 5 pro/epro/e 建模與仿真建模與仿真.42425.15.1 液壓支架的測(cè)繪液壓支架的測(cè)繪.425.25.2 p proro/e/e 實(shí)體建模實(shí)體建模.425.2.1 液壓支架各部件實(shí)體建模.435.2.2 典型部件建模.485.2.3 液壓支架裝配.526 6 vrmlvrml 機(jī)構(gòu)仿真機(jī)

5、構(gòu)仿真.59596.16.1 實(shí)體模型數(shù)據(jù)處理實(shí)體模型數(shù)據(jù)處理.596.1.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換.596.1.2 vrml 模型文件整理 .606.26.2 液壓支架液壓支架 vrmlvrml 仿真仿真.636.2.1 液壓支架仿真規(guī)劃.636.2.2 液壓支架仿真實(shí)現(xiàn).636.36.3 虛擬液壓支架的使用虛擬液壓支架的使用.68參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .7676致謝致謝 .7777 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3緒論 21 世紀(jì)是以網(wǎng)絡(luò)信息為代表高科技迅猛發(fā)展的新時(shí)期，也是是煤礦以高效集約化生產(chǎn)為特征的新時(shí)期，為了滿足高產(chǎn)綜采工作面生產(chǎn)發(fā)展的需要，就煤炭綜采而言，國(guó)外主要產(chǎn)煤國(guó)家從未停止過(guò)依靠更大的技術(shù)

6、投入取得采煤更高經(jīng)濟(jì)效益的努力。我們也必須抓緊研制和推廣電液控制系統(tǒng)。液壓支架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后，就可有效地克服上述缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的電液控制，而且有多種控制方式可供選擇，人員可在較安全的地方集中對(duì)整個(gè)工作面的支架進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或程序控制。現(xiàn)在世界上已經(jīng)有 70 多個(gè)電液自動(dòng)化控制工作面。工作面的技術(shù)設(shè)備又正在以迅猛之勢(shì)向前發(fā)展。我們不能依賴?yán)蠈?shí)進(jìn)口，我們要自己研制，否則和我國(guó)產(chǎn)煤大國(guó)的地位也是極不相稱的。作為一種回采工作面的支護(hù)設(shè)備，液壓支架的架型、結(jié)構(gòu)與相關(guān)參數(shù)，必須與回采工作面的頂、底板條件和煤層條件相適應(yīng)，才能取得良好的支護(hù)效果。由于地下開(kāi)采條件的復(fù)雜性和多樣性，因此，盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)液壓支架己

7、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。即使對(duì)于緩傾斜中厚煤層的液壓支架，其結(jié)構(gòu)、性能與控制方式如何更適應(yīng)不同的生產(chǎn)條件，仍需不斷的改進(jìn)和研究。通過(guò)自己獨(dú)立地完成指定的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，提高理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)會(huì)查閱參考書(shū)和工具書(shū)的方法，提高編寫(xiě)技術(shù)文件的能力，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算和制圖等基本技能的訓(xùn)練，為畢業(yè)后成為一名出色的機(jī)械工程師打好基礎(chǔ)。現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才提出了更高的要求，作為一名當(dāng)代大學(xué)畢業(yè)生，不僅打好堅(jiān)實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)具備工程技術(shù)人

8、才應(yīng)有的綜合素質(zhì)。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，我們應(yīng)立足變傳統(tǒng)的、僵化的、單純的畢業(yè)設(shè)計(jì)為培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)、提高創(chuàng)新能力、樹(shù)立團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、強(qiáng)化計(jì)算機(jī)運(yùn)用等多維兼容性畢業(yè)設(shè)計(jì);同時(shí)通過(guò)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力；在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，以我們的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，教師適時(shí)指導(dǎo)為輔；將素質(zhì)教育也畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)相融合，從根本上提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平 。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 液壓支架概述1.1 液壓支架的組成及工作原理1.1.11.1.1 液壓支架的組成液壓支架的組成液壓支架由以下六個(gè)主要部分組成：頂梁、底座、立柱、掩護(hù)梁、活動(dòng)側(cè)護(hù)板、推移機(jī)構(gòu)、操縱控制系統(tǒng) 圖 11 支架組成結(jié)構(gòu)1

9、、2 互幫裝置 3 前梁 4 頂梁 5、6 立柱 7 掩護(hù)梁8 后連桿 9 前連桿 10 底座 11 推移裝置一、頂梁用途：1、用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板；2、承受頂板的壓力；3、 將頂板載荷通過(guò)立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。要求：1、頂梁應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，即使在接觸應(yīng)力分布不均勻的情況下也不致被壓壞；華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 52、頂梁應(yīng)有足夠的剛度，以承受扭力；3、頂梁對(duì)頂板的覆蓋率高；4、頂梁能適應(yīng)頂板的起伏變化。二底座用途：1、為支架的其他結(jié)構(gòu)件和工作機(jī)構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)；2、與前后連桿和掩護(hù)梁一起組成四連桿機(jī)構(gòu)；3、將立柱和前后連桿傳遞的頂板壓力傳遞給底板。要求：1、底座應(yīng)有足

10、夠的強(qiáng)度和剛度；2、底座對(duì)底板的起伏變化適應(yīng)性好；3、底座與底板的接觸面積大，以減小底座對(duì)底板的接觸比壓，避免支架陷入底板；4、底座應(yīng)有足夠的地方來(lái)安設(shè)立柱、推移裝置以及液壓控制裝置；5、底座要能把落入支架內(nèi)的碎矸排棄到老塘中。三立柱用途：1、支撐頂梁，承受載荷的作用；2、調(diào)節(jié)支架的高度，使支架的高度滿足工作面的要求；3、立柱設(shè)置有大流量安全閥，以避免頂板沖擊壓力造成支架過(guò)載較大。四掩護(hù)梁用途：1掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過(guò)前后連桿傳遞給底座；2掩護(hù)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩；3掩護(hù)梁和頂梁（包括活動(dòng)側(cè)護(hù)板）一起 ，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸能

11、力。五活動(dòng)側(cè)護(hù)板用途：1、消除相鄰支架掩護(hù)梁和頂梁之間的架間間隙，防止冒落的矸石進(jìn)入支護(hù)空間；華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 62、作為支架移架過(guò)程中的導(dǎo)向板；3、防止支架降落后傾倒；4、調(diào)整支架的間距。六連桿 前后連桿是四連桿機(jī)構(gòu)中重要的運(yùn)動(dòng)和承載部件，與掩護(hù)梁和底座的一部分共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持穩(wěn)定。其四連桿機(jī)構(gòu)的作用：1、通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)，使支架頂梁端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，從而使用使支架前端頭離煤距離大大減小，提高了管理頂板性能；2、能承受較大的水平力。七操縱控制系統(tǒng)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)

12、作。雖然支架的液壓缸（立柱和千斤頂）種類、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)。對(duì)于液壓支架的操縱控制系統(tǒng)傳動(dòng)裝置，應(yīng)具有以下基本要求：采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備外形尺寸小，能遠(yuǎn)距離的傳送大的能量；能承受較大載荷；沒(méi)有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；在爆炸危險(xiǎn)和含塵的空氣里保證安全工作；動(dòng)作迅速；操作調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單；過(guò)載及損壞保護(hù)簡(jiǎn)單。容積式液壓傳動(dòng)可最大限度的滿足這些要求，因此，所有液壓支架均采用這種傳動(dòng)。1.1.2 液壓支架的工作原理液壓支架的主要?jiǎng)幼饔猩?、降架、推移輸送機(jī)和移架。這些動(dòng)作是利用乳化液泵站提供的高壓液體，通過(guò)液壓控制不同功能的液壓缸來(lái)完成的。每架支架的液壓管路都與工作面主管路并聯(lián)，形

13、成各自獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，如圖 12 所示，其中液控單向閥和安全閥設(shè)在架內(nèi)，操縱閥可設(shè)在本架或鄰架內(nèi)，前者為本架操作，后者為鄰架操作。一支架升降支架的升降依靠立柱 2 的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)，其工作過(guò)程如下：1、初撐華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7操縱閥 8 處于升柱位置，由泵站輸送來(lái)的高壓液體經(jīng)液控單向閥 6 進(jìn)入立柱的下腔，同時(shí)立柱的上腔排液，于是活柱和頂梁升起，支撐頂板。當(dāng)頂梁接觸頂板，立柱下腔的壓力達(dá)到泵站的工作壓力后，操縱閥置于中位，液控單向閥 6 關(guān)閉，從而立柱下腔液體被封閉，這就是支架的初撐階段。2、承載支架初撐后，進(jìn)入承載階段。隨著頂板的緩慢下沉，頂板對(duì)支架的壓力不斷增加，立柱下腔被封閉的液

14、體壓力將隨之迅速升高，液壓支架受到彈性壓縮，并由于立柱缸壁的彈性變形而使缸徑產(chǎn)生彈性擴(kuò)張，這一過(guò)程就是支架的增阻過(guò)程。當(dāng)下腔液體的壓力超過(guò)安全閥 5 的動(dòng)作壓力時(shí)，高壓液體經(jīng)安全閥 5 瀉出，立柱下縮，直至立柱下腔的液體壓力小于安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，安全閥關(guān)閉，停止泄液，從而使立柱工作阻力保持恒定，這就是恒阻過(guò)程。此時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。 3、卸載當(dāng)操縱閥 8 處于降架位置時(shí)，高壓液體進(jìn)入立柱的上腔，同時(shí)打開(kāi)液控單向閥 6，立柱下腔排液，于是立柱卸載下降。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8圖 12 液壓支架工作原理1頂梁；2立柱；3輸送機(jī)；4安全閥；

15、5液控單向閥；6、7操縱閥；8乳化液泵；9推移液壓缸；10底座；11后連桿；12前連桿；13掩護(hù)梁圖 13 液壓支架工作特性曲線由以上分析可以看出，支架工作時(shí)的支撐力變化可分為三個(gè)階段，如圖 13，即：開(kāi)始升柱至單向閥關(guān)閉時(shí)的初撐增阻階段，初撐后至安全閥開(kāi)啟前的增阻階段 ，以0t1t及安全閥出現(xiàn)脈動(dòng)卸載時(shí)的恒阻階段，這就是液壓支架的阻力時(shí)間特性。它表明2t液壓支架在低于額定工作阻力下工作時(shí)，具有增阻性，以保證支架對(duì)頂板的有效支撐作用，在達(dá)到額定工作阻力時(shí)，具有恒阻性；為使支架恒定在此最大支撐力，又具有可縮性，即支架在保持恒定工作阻力下，能隨頂板下沉而下縮。增阻性主要取決于液控單向立柱的密封性能

16、，恒阻性與可縮性主要由安全閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此安全閥、液控單向閥和立柱是保證支架性能的三個(gè)重要元件。二二、支架移動(dòng)和推移輸送機(jī)支架和輸送機(jī)的前移，由底座 3 上的推移液壓缸 4 來(lái)完成。需要移架時(shí)，先降柱卸載，然后通過(guò)操縱閥使高壓液體進(jìn)入推移液壓缸 4 的活塞華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9桿腔，活塞腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個(gè)支架拉向煤壁。需要推移輸送機(jī)時(shí)，支架支撐頂板，高壓液體進(jìn)入推移活塞缸 4 的活塞腔，活塞桿腔回液，以支架為支點(diǎn)，活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。1.2 液壓支架的類型和結(jié)構(gòu) 1.2.1 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(dòng)作方式的不同，支撐式支架

17、又分為垛式支架（圖 1-4 a）和節(jié)式支架（圖 1-4 b）兩種結(jié)構(gòu)型式。垛式支架每架為一整體，與輸送機(jī)連接并互為支點(diǎn)整體前移。節(jié)式支架由個(gè)框節(jié)組成，移架時(shí)，各節(jié)32之間互為支點(diǎn)交替前移，輸送機(jī)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(diǎn)是：頂梁較長(zhǎng)，其長(zhǎng)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(hù)性能是：支撐力大，且作用點(diǎn)在支架中后部，故切頂性能好；對(duì)頂板重復(fù)支撐的次數(shù)多，容易把本來(lái)完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差；護(hù)矸能力差，矸石易竄入工作

18、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(qiáng)烈周期來(lái)壓，且水平力小的條件。此種支架在現(xiàn)階段的綜采工作面的生產(chǎn)時(shí)都已基本不再采用。(a) (b)華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 1-4 支撐式支架結(jié)構(gòu)形式 垛式支架 節(jié)式支架ab1.2.2 掩護(hù)式支架（如圖 1-5）其主要由前梁、主梁、掩護(hù)梁和側(cè)護(hù)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(diǎn)是：有一個(gè)較寬的掩護(hù)梁以擋住采空區(qū)矸石進(jìn)入作業(yè)空間，其掩護(hù)梁的上端與頂梁鉸接，下端通過(guò)前后連桿與底座連接。底座、前后連桿和掩護(hù)梁形成四連桿機(jī)構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力。立柱的

19、支撐力間接作用與頂梁或直接作用與頂梁上。掩護(hù)式支架的立柱較少，除少數(shù)掩護(hù)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(dòng)側(cè)護(hù)板，可以把架間密封。通常頂梁較短，一般為左右。3.0mm 掩護(hù)式支架的支護(hù)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(hù)強(qiáng)度較大、且均勻，掩護(hù)性好，能承受較大的水平推力，對(duì)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(hù)式支架適用于頂板不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定、老頂周期來(lái)壓不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件。 圖 1-5 掩護(hù)式

20、液壓支架結(jié)構(gòu) 圖 1-6 支撐掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu) 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 111.2.3 支撐掩護(hù)式支架（如圖 1-6）其主要由防片幫千斤頂、前梁、頂梁、掩護(hù)梁、底座、推移千斤頂、立柱等組成。支撐掩護(hù)式支架是在吸收了支撐式和掩護(hù)式兩種支架優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種支架。因此，它兼有支撐式和掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，可適應(yīng)各種頂?shù)装鍡l件。此種支架的優(yōu)點(diǎn)是：支撐力大，切頂性能強(qiáng)，防護(hù)性能好，通風(fēng)斷面大，穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣。它的缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。支撐掩護(hù)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(gè)別情況下，也有后排立柱

21、支撐在掩護(hù)梁上而前排立柱支撐在頂梁上1.2.4 特種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(lái)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 1.3 液壓支架的支護(hù)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(gè)工序的不同組合順序，可形成液壓支架的種支護(hù)方式，從而決定工作面“三機(jī)”的不同配套關(guān)系。液壓支架在工作過(guò)程中，不僅要可靠的支撐頂板，維護(hù)一定的安全工作空間，而且要隨工作面的推進(jìn)，進(jìn)行移架和推移輸送機(jī)。因此，支架要實(shí)現(xiàn)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液體，通過(guò)工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)完成的。1.即時(shí)支護(hù)華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

22、12圖 17 即時(shí)支護(hù)“三機(jī)”配套關(guān)系一般循環(huán)方式為：割煤移架推溜，工作面“三機(jī)”的配套關(guān)系如圖 17 所示。即時(shí)支護(hù)的特點(diǎn)是，頂板暴露時(shí)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(hù)方式。2滯后支護(hù)一般循環(huán)方式為：割煤一推溜一移架。工作面“三機(jī)”的配套關(guān)系如圖 18 所示。滯后支護(hù)的特點(diǎn)是，支護(hù)滯后時(shí)間較長(zhǎng)，梁端距大，支架頂梁較短。可用于穩(wěn)定、完整的頂板。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13圖 18 滯后支護(hù)“三機(jī)”配套關(guān)系3復(fù)合支護(hù)一般循環(huán)方式為：割煤支架伸出伸縮梁推溜收伸縮梁移架。復(fù)合支護(hù)的特點(diǎn)是，支護(hù)滯后時(shí)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

23、，不能適應(yīng)高產(chǎn)高效要求，目前應(yīng)用較少。1.4 液壓支架的選型液壓支架的選型原則：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)礦井的煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條進(jìn)行選擇。1液壓支架架型的選擇首先要適合于頂板條件。2當(dāng)煤層厚度超過(guò) 1.5m，頂板有側(cè)向推力或水平推力時(shí)，應(yīng)選用抗扭能力強(qiáng)的支架，一般不宜選用支撐式支架。3當(dāng)煤層厚度達(dá)到 2.52.8m 以上時(shí)，需要選擇有護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。煤層厚度變化大時(shí)，應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大的掩護(hù)式或雙伸縮立柱的支架。4應(yīng)使支架對(duì)底板的比壓不超過(guò)底

24、板允許的抗壓強(qiáng)度。在底板較軟條件下，應(yīng)選用有抬底裝置的支架或插腿掩護(hù)式支架。5煤層傾角10時(shí)，支架可不設(shè)防倒防滑裝置；1525時(shí)，排頭支架應(yīng)設(shè)防滑裝置，工作面中部輸送機(jī)設(shè)防滑裝置；25時(shí)，排頭支架應(yīng)設(shè)防倒防滑裝置，工作面中部支架設(shè)底調(diào)千斤頂，工作面中部輸送機(jī)設(shè)防滑裝置。6對(duì)瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合保安規(guī)程的要求，并優(yōu)先選用通風(fēng)斷面大的支撐式或支撐掩護(hù)式支架。7當(dāng)煤層為軟煤時(shí)，支架最大采高一般2.5m；中硬煤時(shí)，支架最大采高一般3.5m；硬煤時(shí)，支架最大采高5m。8在同時(shí)允許選用幾種架型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)格便宜的支架。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 149斷層十分發(fā)育，煤層變化大，頂板的允許暴露

25、面積在 58m2，時(shí)間在 20min 以上時(shí)，暫不宜采用綜采。1.5 液壓支架的研究與發(fā)展趨勢(shì)21 世紀(jì)是以網(wǎng)絡(luò)信息為代表高科技迅猛發(fā)展的新時(shí)期，也是是煤礦以高效集約化生產(chǎn)為特征的新時(shí)期，為了滿足高產(chǎn)綜采工作面生產(chǎn)發(fā)展的需要，就煤炭綜采而言，國(guó)外主要產(chǎn)煤國(guó)家從未停止過(guò)依靠更大的技術(shù)投入取得采煤更高經(jīng)濟(jì)效益的努力。我們也必須抓緊研制和推廣電液控制系統(tǒng)。液壓支架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后，就可有效地克服上述缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的電液控制，而且有多種控制方式可供選擇，人員可在較安全的地方集中對(duì)整個(gè)工作面的支架進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或程序控制?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有 70 多個(gè)電液自動(dòng)化控制工作面。工作面的技術(shù)設(shè)備又正在以迅猛之勢(shì)向

26、前發(fā)展。我們不能依賴?yán)蠈?shí)進(jìn)口，我們要自己研制，否則和我國(guó)產(chǎn)煤大國(guó)的地位也是極不相稱的。我國(guó)液壓支架經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展， 盡管取得了顯著成績(jī)， 在雙高礦井建設(shè)中出現(xiàn)過(guò)日產(chǎn)萬(wàn)噸、甚至班產(chǎn)超萬(wàn)噸的記錄， 但總體水平與世界先進(jìn)采煤國(guó)家仍存在一定差距。在支架架型功能上我國(guó)與國(guó)外相差無(wú)幾， 有些地方特別是特厚煤層用的放頂煤支架、鋪網(wǎng)支架、兩硬煤層的強(qiáng)力支架、端頭支架還有獨(dú)到之處， 但國(guó)產(chǎn)液壓支架技術(shù)含量偏低， 電液控制閥可靠性差，所用鋼材一般為 16mn ，最好的屈服極限才700mpa ， 液壓系統(tǒng)壓力在 35mpa 以下，流量在 200l / min 以內(nèi)，供液管2532mm ，回液管 2550mm

27、 ， 最快移架速度 1012s/ 架(井下實(shí)際應(yīng)用有時(shí)在 20s 以上) ， 工作阻力更是相對(duì)較低。今后 10 年， 我國(guó)的液壓支架將朝技術(shù)含量大、鋼板強(qiáng)度高、移架速度快(68s/ 架) 和電液控制閥的方向發(fā)展， 對(duì)有破碎帶和斷層的工作面將加大支架的移架力， 盡量采用整體可靠推桿和抬底座機(jī)構(gòu)，并減少千斤頂?shù)臄?shù)量。另外，將普遍采用額定壓力為 40mpa 、額定流量為 400l / min 的高壓大流量乳化液泵站， 以適應(yīng)快速移架的需要； 系統(tǒng)采用環(huán)形或雙向供液， 保證支架有足夠的壓力達(dá)到初撐力，保證支架接頂位置準(zhǔn)確。zy 兩柱掩護(hù)式支架的比重將大大增加， 缸徑將增至 360mm ， 端頭支架、輕

28、放多用途支架將被廣泛使用。所以，今后除應(yīng)繼續(xù)針對(duì)我國(guó)國(guó)情和煤層具體條件，開(kāi)發(fā)一些新架型、新品種外，還應(yīng)在改進(jìn)支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫。作為一種回采工作面的支護(hù)設(shè)備，液壓支架的架型、結(jié)構(gòu)與相關(guān)參數(shù)，必須與回華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15采工作面的頂、底板條件和煤層條件相適應(yīng)，才能取得良好的支護(hù)效果。由于地下開(kāi)采條件的復(fù)雜性和多樣性，因此，盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)液壓支架己經(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。即使對(duì)于緩傾斜中厚煤層的液壓支架，其結(jié)

29、構(gòu)、性能與控制方式如何更適應(yīng)不同的生產(chǎn)條件，仍需不斷的改進(jìn)和研究。目前，液壓支架設(shè)計(jì)研究取得重要進(jìn)展，主要在以下方面：(1) 設(shè)計(jì)理論和方法有了突破。煤炭科學(xué)研究總院北京開(kāi)采研究所對(duì)支架力學(xué)持性進(jìn)行了深入的研究，提出了液壓支架三維力學(xué)模型的計(jì)算方法，克服了傳統(tǒng)平面力系計(jì)算方法的缺陷，提出了液壓支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)出液壓支架設(shè)計(jì)計(jì)算通用軟件系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用，使我國(guó)液壓支架設(shè)計(jì)計(jì)算提高到一個(gè)新水平。(2) 完成液壓支架計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)的研究。把有限元方法成功地用于液壓支架的研究，建立了液壓支架整體有限元模型，開(kāi)發(fā)出 ssts 液壓支架模擬試驗(yàn)計(jì)算機(jī)仿真軟件系統(tǒng)，大大提高了液壓支架設(shè)計(jì)的

30、可靠性，廣泛應(yīng)用于液壓支架設(shè)計(jì)研究，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平， 為我國(guó)液壓支架打入國(guó)際市場(chǎng)發(fā)揮了重要作用。(3) 技術(shù)規(guī)范和標(biāo)淮化建設(shè)取得重要進(jìn)展。我們已先后制定液壓支架系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 17 項(xiàng)，成為國(guó)際上液壓支架標(biāo)準(zhǔn)較完善的國(guó)家之一，促進(jìn)了液壓支架技術(shù)的發(fā)展。(4) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)有了較大發(fā)展。開(kāi)發(fā)了 cad 工作站和微機(jī) cad 系統(tǒng)，建成了較完整的液壓支架數(shù)據(jù)庫(kù)和通用件國(guó)庫(kù)，并正在逐步實(shí)現(xiàn)支架設(shè)計(jì) cad 化。(5) 液壓支架控制系統(tǒng)有了重大進(jìn)步。根據(jù)我國(guó)國(guó)情研制的全液壓手動(dòng)控制快速移架系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使支架降、移、升速度大幅度提高，由過(guò)去的 20 30s/架，提高到 912s/8 架。

31、(6) 新架型研制成績(jī)顯著，架型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善。新型高可靠性支架，反向四連桿高產(chǎn)高效低位放頂煤支架，適應(yīng)中小煤礦的單一煤層開(kāi)采用輕型支架和輕型單擺桿放頂煤支架均取得成功?；谝陨线M(jìn)展，液壓支架的研究與發(fā)展方向是：(1) 在己有支架設(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)方法和結(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。(2) 研究特殊煤層使用的液壓支架，以適應(yīng)不同的開(kāi)采條件。(3) 研究新型元件與材質(zhì)，以減輕支架重量，提高支架的性能和使用壽命。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16(4) 研究支架的遙控、程序控制和性能自動(dòng)監(jiān)測(cè)，為回采工作面的半自動(dòng)化與自動(dòng)化創(chuàng)造條件

32、。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 172 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 液壓支架主要尺寸的確定2.1.1 支架高度和伸縮比支架高度的確定原則，應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來(lái)確定，其最大和最小高度為：1maxmaxshhmm ashh2minminmm式中支架最大高度，；maxhmm支架最小高度，；minhmm 煤層最大高度，mm；maxh 煤層最小高度，mm；minh考慮偽頂，煤皮冒落后，仍有可靠初撐力所需要的支撐力高度，一般最1s200300，s1取 250 mm；mm頂板最大下沉量，一般 100200，s2取 135 mm；2smma移架時(shí)支架的最大可縮量，一般取 5

33、0 mm；浮矸石，浮煤厚度；取：支架的最大高度=3020mmmaxh支架最小高度=2020mmminh支架伸縮比5 . 120203020minmaxhhm2.1.2 支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力支護(hù)有效工作阻力與支護(hù)面積之比定義為支護(hù)強(qiáng)度。頂板所需的支護(hù)強(qiáng)度取決于頂板的等級(jí)和煤層厚度。我國(guó)已制訂了不同頂板等級(jí)的支護(hù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，支護(hù)強(qiáng)度除可按規(guī)定選用外，還可按經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)算。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 mpa-5q=km10式中：k作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù)，一般取 58，取 7；m截割高度，取 2.7m；巖石密度，一般取kg/。32.5 10-3m=0.4725 mpa-5q=km105310

34、105 . 27 . 27支架支撐頂板的有效工作阻力為 kn3r=10qf 式中：f支架的支護(hù)面積，。2mf=(l+c)(b+k) 2m式中：l支架頂梁長(zhǎng)度，3.64m；c梁端距，0.32m；b支架頂梁寬度，1.4m；k支架中心距，1.5m。f=(l+c)(b+k)=(3.640+0.32)(1.4+1.5)=11.42mr=qf kn333104 . 5104 .114725. 010支護(hù)強(qiáng)度：237 .4734 .11104 . 5mknfrqx2.1.3 支架中心間距和寬度一支架中心間距支架間距就是指相鄰支架中心線間的距離，按下式計(jì)算ncbb式中 支架間距（支架中心距）b每架支架頂梁總寬

35、度b相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙c每架所包含的組架或框架數(shù)n支架中心距一般取 b = 1.5 m華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19二支架寬度支架的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(yùn)輸，安裝和調(diào)架要求，支架頂梁上裝有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板的行程一般為 170200，取 200mm.mm當(dāng)支架中心距為 1.5m 時(shí)支架的最小寬度，一般為 14001430，取 1400；mmmm支架的最大寬度，一般為 15701600，取 1600。mmmm2.1.4 液壓支架的初撐力初撐力的大小對(duì)支架的支護(hù)性能和成本都有很大影響。較大的初撐力能使支架較快達(dá)到工作阻力，減慢頂板的早期下沉速度，增

36、加頂板的穩(wěn)定性。但對(duì)乳化液泵站和液壓元件的耐壓要求提高。一般取初撐力為（0.60.8）倍的工作阻力。取初撐力為 ：=0.7r=3780cf54007 . 0kn2.1.5 液壓支架的移架力和推溜力移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)等有關(guān)。一般厚煤層支架的為移架力 300400 ，取移架力為 300 ；knkn推溜力一般為 100150 ，取推溜力為 100 。knkn2.1.6 頂梁尺寸（1）頂梁長(zhǎng)度：各幾何關(guān)系列于下圖 21 中 b 值由下式計(jì)算，bkdihtgc 式中： 底座前柱窩中心的到底座前端的距離，由機(jī)構(gòu)而定，取 500；imm 鏟煤板到煤壁間距離，一般為 50100，這里取

37、 50；mmmm 輸送機(jī)寬，包括連接千斤頂裝置，取 1130；kmm 采煤機(jī)滾筒截深，查得 630；dmm 頂梁前端到煤壁的距離，一般為 250350，取 320。c華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20從而得：b = 1740 mm頂梁全長(zhǎng)：l=b+n+u式中:n 取 1200mmu 取 700mm得：l=3640mm圖 21 定量計(jì)算示意圖（2）頂梁寬度：頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來(lái)定，架間間隙為 0.2 m 左右。其中寬面頂梁一般為 1.21.5 m。這里取寬度為：1.4m（3）頂梁覆蓋率 頂板覆蓋率按下式計(jì)算：=100%bbfl式中：華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21頂梁總面積（）bf2m

38、支架控頂距（m）l支架間距（m） 。b穩(wěn)定頂板覆蓋率 值為 6070%，對(duì)破碎頂板，覆蓋率 指應(yīng)達(dá)到 8595%。2.1.7 立柱主要參數(shù)確定1)立柱缸體內(nèi)徑和外徑立柱采用雙伸縮液壓缸立柱的缸體內(nèi)徑：9cos4000panfdmm式中：f支架承受的理論總載荷力，f5400；knn每架支架立柱數(shù)，n=4；pa安全閥調(diào)整壓力，pa=40 ；mpapanfd4000 =4014. 3454004000 =207.35表 2-1 內(nèi)徑尺寸系列（gb2348-80）參照上表，故最終選取=200mm， 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.6-6 可知內(nèi)徑 220mm 時(shí)1d標(biāo)準(zhǔn)外徑為=250mm。2d2).立柱初撐力和

39、工作阻力a.初撐力81012162025324050638090100110125140160180200220250320400500630華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 2134 10dppbkn式中： p1立柱初撐力 kn pb 泵站壓力 pb=32(mpa)代入公式得 pb=32=1215.8（kn）422014. 32310b.立柱的工作阻力：2234 10dppakn式中：缸內(nèi)徑，=220；ddmm安全閥額定工作壓力， 。pa40pa mpapadp322104=3210422014. 340 =1519.8kn0.8008 .15198 .121521pp在 0.350.9

40、之間滿足要求。2.2 液壓支架的受力分析與計(jì)算當(dāng)支架撐牢在頂?shù)装逯g時(shí)，取其整體或某一部件為分離體，皆處于平衡狀態(tài)，據(jù)此，把支架簡(jiǎn)化成平面桿系進(jìn)行受力分析和計(jì)算。2.2.1 支撐掩護(hù)式支架 1）取頂梁為分離體進(jìn)行受力分析，如圖 2-3 所示。 （2-1）12sinsinanabxfpp （2-2）12coscosanabyfpp式中：華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23頂梁所受集中力 knnf頂梁千斤頂板摩擦系數(shù) =0.3前排立柱的合力 =2097.2（kn）apapp 后排立柱的合力，p =2097.2（kn） bb頂梁 a 點(diǎn)所受垂直力，knay圖 2-2 支撐掩護(hù)式整體受力 華北科技學(xué)院畢

41、業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24圖 2-3 頂梁分離體受力由式(2-1)和(2-2)聯(lián)立，求 fncos 1cos2sin 1sin2yafnpapbtgxafnpapb整理得: cos 1cos2(sin 1sin2)1papbtgpapbfntg（2-3）式中： 瞬心角（度）代入公式（2-3）得: 2097.2cos72097.2cos611(2097.2sin72097.2sin6)1 0.3 11tgfntg=4327.33 (kn)由式（2-4）得:12sinsinanabxfppxa=4327.330.3-2097.2(sin7+sin6) =823.39 (kn)由式（2-2）得:華北科技學(xué)

42、院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 12coscosanabyfppya=4327.332097.2*（cos7+cos6） =160.05 (kn) 2cos 1 2cos2 1sin 1( 12)sin2( 12)fn hpalpblpahhpbhhxfn（2-5）式中： x 后梁集中力作用點(diǎn)與頂梁后端之距 mm 掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)與頂梁上表面之距 ， =150mm2h2h前排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁后端之距 ， =1300mm2l2l后排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁后端之距， =300mm1l1l前排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁上表面之距， =200mm1h1h后排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁上表面之距 ， =200mm1h1h前排立柱上鉸點(diǎn)

43、與前后梁鉸點(diǎn)之距 ， =1737mm 3l3l代入公式（2-5）得:4327.33 0.3 3002097.2 cos713002097.2 cos63002097.2 50 (sin7sin6 )4327.33xoooo= 865.422)取掩護(hù)梁為分離體進(jìn)行受力分析。如圖 2-4 所示。寫(xiě)出連桿受力 f ,的表達(dá)式。56f華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26圖 2-4 掩護(hù)梁分離體受力 （2-6）faa后連桿434x t g 3+y=cost g-si n式中： 后連桿力， kn f后連桿后連桿與水平的夾角； 79 度4前連桿與水平面的夾角；63 度3的反作用力。 ,aaaayxy x代入公

44、式（2-6）得:=-2925.25 (kn)63823.39+160.05cos7963sin79tgftgoooo后連桿=ybff后連桿4前連桿3si nsi n （2-7） 式中：f前連桿前連桿力，kn 代入公式（2-7）得=3222.77(kn)160.05( 2925.25)7963f oo前連桿si nsi n華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 273)支護(hù)效率整臺(tái)支架的工作阻力是由立柱工作阻力產(chǎn)生的。對(duì)于掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架而言，兩者并不相等。用支護(hù)效率來(lái)評(píng)價(jià)立柱工作阻力轉(zhuǎn)為支架工作阻力的有效程度，支護(hù)效率 按下式計(jì)算： (2-8) pf1式中: p支架的名義工作阻力, kn 支護(hù)

45、效率 值與支架的架型、結(jié)構(gòu)尺寸和支架高度有關(guān)， 值過(guò)大或過(guò)小都不好。由于支架的工作阻力 f1 由立柱工作阻力之和的垂直分力及掩護(hù)梁和前、后連桿來(lái)承擔(dān)，而立柱的工作阻力之和不變，當(dāng) 值過(guò)大時(shí)，說(shuō)明掩護(hù)梁和前、后連桿受載增加，對(duì)掩護(hù)梁和前、后連桿不利；當(dāng) 值過(guò)小時(shí)，說(shuō)明立柱工作阻力不能充分發(fā)揮。一般要求在支架工作段內(nèi)，支撐掩護(hù)式支架由于立柱傾角較小， 值應(yīng)在 95%105%之間；掩護(hù)式支架由于立柱傾角較大， 值應(yīng)大于 90%以上；支撐式支架由于立柱垂直布置又無(wú)四連桿機(jī)構(gòu)，所以 值為 100%。2.3 支架的結(jié)構(gòu)選擇液壓支架各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)型式與工作面的頂?shù)装鍡l件和支架結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，選擇時(shí)根據(jù)支架的結(jié)

46、構(gòu)型式和工作面頂?shù)装鍡l件，對(duì)各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，最后擇優(yōu)選取。2.3.1 頂梁頂梁是與頂板直接接觸的構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求外，還要保證支護(hù)頂板的需要，如：有足夠的頂板覆蓋率；同時(shí)要求適應(yīng)頂板的不平衡性，避免因局部應(yīng)力而引起損壞。本支架采用剛性頂梁帶鉸接式護(hù)幫，如下圖 25 所示，頂梁由前、后梁鉸接。在鉸接護(hù)幫安裝有護(hù)幫千斤頂 4，用來(lái)支撐靠近煤壁處的頂板，同時(shí)還可以使護(hù)幫上、下擺角，適應(yīng)頂板起伏變化和增加頂梁前端的支撐能力。各類頂梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般有鋼板焊接而成。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強(qiáng)筋板，構(gòu)成封閉式棋盤(pán)形。頂梁前端呈滑撬式或圓弧形，以減少移架阻力。支撐式支架

47、后端焊有掛簾板，作為掛擋矸簾之用。在頂梁下焊有鑄鋼柱窩，柱窩華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28兩側(cè)有孔，用鋼絲繩或銷軸把立柱和頂梁連接起來(lái)。圖 25 頂梁的結(jié)構(gòu)型式1護(hù)幫；2后梁；3尾梁；4護(hù)幫千斤頂；5前梁伸縮千斤頂頂梁端面形狀和頂梁如圖：26、27 所示圖 26 頂梁斷面圖 27 頂梁外形華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 292.3.2 底座底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。因此，底座除了滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，還要求對(duì)底板起伏不平的適應(yīng)性要強(qiáng)，對(duì)底板接觸比壓小，要有足夠的空間能安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置，要便于人員行走；能起一定的擋矸排矸作用；要有一定的重量，以

48、保證支架的穩(wěn)定性。支撐掩護(hù)式支架底座結(jié)構(gòu)選用底分式剛性底座，如圖 28。圖 28 底分式底座底座前端制成滑撬形，以減小支架的移架阻力。同時(shí)底座后部重量大于前部，避免移架時(shí)啃底。底座與立柱之間連接處用鑄鋼球面柱窩接觸，以避免因立柱偏斜受偏載，并用限位板和銷軸限位，防止立柱脫出柱窩。在整體式底座后部中間去掉一塊鋼板，減少底座后部與底板的接觸面積，增加底座后部的比壓，同時(shí)有利于排矸2.3.4 立柱立柱是支架的承壓構(gòu)件，它長(zhǎng)期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度，良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，并能適應(yīng)支架的工作要求。立柱的結(jié)構(gòu)由缸體、活塞、缸口和活塞

49、桿等組成。如 28 圖示華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30缸體是立柱的承壓部件。一般用 27simn 無(wú)縫鋼管制成。缸體內(nèi)表面是活塞的密封表面，所以要求很高的加工精度?；钊橇⒅年P(guān)鍵元件，對(duì)它的主要要求是保證密封性能良好，運(yùn)動(dòng)表面能承受外力的沖擊。1缸筒；2活塞；3導(dǎo)向環(huán)；4距離套；5導(dǎo)向套；6缸蓋；7活塞桿圖 28 立柱結(jié)構(gòu)活塞可以套在活柱上，或直接焊接在活柱上。用鋼制作活塞時(shí)，可在活塞上安裝導(dǎo)向環(huán)與缸體內(nèi)徑配合。導(dǎo)向環(huán)多用塑料制品，也有用銅合金制成。在不承受橫向力或橫向力很小的情況下，可以用保護(hù)密封圈的尼龍擋圈兼做導(dǎo)向環(huán)?；钊棵芊馊γ芊?，密封圈有 o 型、y 型、u 型、v 型、鼓型、

50、蕾型等。鼓型密封圈是兩個(gè)夾布 u 型橡膠圈壓制而成的整體實(shí)心密封圈，它和兩個(gè) l 型防擠圈一起使用，適用于工作壓力 19.658.8mpa，在壓力小于 24.5mpa 時(shí)，可以不加擋圈。它可用于各種活塞上的雙向密封。蕾型密封圈是一個(gè) u 型夾布橡膠圈和唇內(nèi)夾橡膠壓制而成的單向?qū)嵭拿芊馊?。它適用于裝入各種液壓活塞頭和導(dǎo)向套上，為單向密封。工作壓力小于 58.8mpa 時(shí)，可以不加擋圈。以上兩種密封圈的使用，簡(jiǎn)化了活塞結(jié)構(gòu)，裝配方便，但密封圈本身加工較復(fù)雜?；钊妮S向固定方式由三種：用螺帽加防松螺釘固定；用壓盤(pán)和螺釘固定；用半圓環(huán)加彈性擋圈固定?；钪突钊麠U是立柱傳遞機(jī)械力的重要零件，它要能承受壓

51、力和彎曲等載荷作用，必須耐磨和耐腐蝕，可用 27simn 或 45 號(hào)鋼制成。為防止在礦井條件下表面生銹和腐蝕，表面要鍍鉻，并要注意保護(hù)，防止外部硬傷。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31缸口用鋼絲擋圈固定，是在導(dǎo)向套外側(cè)裝有鋼絲擋圈，內(nèi)側(cè)裝有密封圈和防塵圈。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，但要求活塞桿外徑與缸體內(nèi)徑之間有比較大的空間，這種固定方式使用較多。固定鋼絲和鋼絲擋圈的連接方式，不能耐高壓。當(dāng)密封液體壓力較高時(shí)，可采用半圓環(huán)結(jié)構(gòu)連接方式。2.3.5 推移裝置液壓支架推移裝置是保證支架正常推溜和拉架，實(shí)現(xiàn)工作面正常循環(huán)作業(yè)的重要裝置。在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)根據(jù)支架結(jié)構(gòu)和配套要求合理選擇推移裝置的形式，并

52、充分保證支架推移裝置對(duì)工作面條件和配套的適應(yīng)性。推移裝置的型式如表 22 所示表 22 推移裝置千斤頂?shù)男褪叫?式特 點(diǎn)適用條件普通式普通活塞式雙作用千斤頂可為外供液式，也可為內(nèi)供液式1、目前已很少直接用作推移裝置，而多與反拉框架一起使用，應(yīng)用較廣2、外供液式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛差動(dòng)式千斤頂結(jié)構(gòu)仍為普通型式，利用交替閥的油路系統(tǒng)，使其減小托輸送機(jī)力用于直接拉架的方式，目前應(yīng)用較少浮動(dòng)活塞式千斤頂活塞可在活塞桿上滑動(dòng)，使環(huán)腔供液時(shí)拉力與普通千斤頂相同；但在活塞腔供液時(shí)，使壓力的作用面積僅為活塞桿斷面積，從而減小了推輸送力1、廣泛用于直接拉架方式，與短推桿等導(dǎo)向件一起使用2、動(dòng)作時(shí)間有一定滯后，但一

53、般不影響使用華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32推移裝置一般由推移千斤頂、推桿或框架等導(dǎo)向傳力桿件以及連接頭等部件組成，其功能、連接型式見(jiàn)表 23。表 23 推移裝置的功能與主要連接型式功功 能能1、將輸送機(jī)推向煤壁，保證作業(yè)循環(huán)2、將液壓支架拉向煤壁方向，及時(shí)支護(hù)頂板3、框架或推桿與底座導(dǎo)向通道共同作為支架、輸送機(jī)移動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向，起一定的防滑作用連接型式連接型式1、直接連接一端固定在支架底座（一般位于支架縱軸線上） ，另一端固定在輸送機(jī)或輸送機(jī)底托架上。此時(shí)移架和推輸送機(jī)都用一個(gè)推移千斤頂2、移步橫梁間接連接在推移裝置與輸送機(jī)之間加一個(gè)移步橫梁、千斤頂僅與移步橫梁連接。這種方式減少了支架與輸送機(jī)

54、之間的約束和影響、比較機(jī)動(dòng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜3、相鄰支架或支架節(jié)連接這種方式一般用于節(jié)式或各種類型的組合邁步支架。移架千斤頂位于主副架之間，多數(shù)分別與兩者的底座相連。少數(shù)為頂梁之間相連，稱為上移架機(jī)構(gòu)。移架與推溜各用不同的千斤頂。推輸送機(jī)千斤頂兩端分別同支架與輸送機(jī)相連，但數(shù)量可以減少，如 56m 布置一個(gè)推移桿的常用形式有正拉式短推移桿和倒拉式長(zhǎng)推移桿兩種。此液壓支架所采用的推移裝置為：倒拉式長(zhǎng)推移桿。如圖 29 所示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，重量輕，被廣泛采用。支架推輸送機(jī)的力應(yīng)不大于輸送機(jī)的設(shè)計(jì)推力，拉架力一般應(yīng)為支架重量的2.53倍。支架移架速度應(yīng)與采煤機(jī)截割牽引速度相適應(yīng)。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

55、） 33圖 29 短推移桿2.3.5 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)和型式側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式如圖 2-10 所示。通常采用兩種類型。一種是側(cè)護(hù)板在頂梁的外側(cè)。這種類型側(cè)護(hù)板又有三種型式，圖 2-10a，頂梁上無(wú)頂板，側(cè)護(hù)板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護(hù)板的伸縮；圖 2-10b、c，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點(diǎn)，但支架承受偏載時(shí)，側(cè)護(hù)板裝置受力很大。另一種是鉸接式側(cè)護(hù)板，如圖 2-10d、所示。它克服了以上兩種側(cè)護(hù)板的缺點(diǎn)，但由于架間側(cè)護(hù)板造成三角帶容易填入碎矸，影響架間密封效果。圖 2-10 側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)的形式本次設(shè)計(jì)采用 b 方案。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 344 液壓支架液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 液壓支架的液壓

56、系統(tǒng)的簡(jiǎn)介液壓支架不僅需要有良好的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)所工作的煤層地質(zhì)條件，而且還要配備完善而可靠的液壓系統(tǒng)及液壓元件來(lái)實(shí)現(xiàn)支架的優(yōu)良工作性能。液壓支架的液壓系統(tǒng)屬于泵缸開(kāi)式系統(tǒng)。動(dòng)力源是乳化液泵，執(zhí)行元件是各種液壓缸。系統(tǒng)回液流入乳化液箱，然后由泵吸入并增壓，經(jīng)各種控制元件供給各個(gè)液壓缸， 。乳化液泵站通常安裝在工作面下順槽，可隨工作面一起向前推進(jìn)。泵站通過(guò)沿工作面全長(zhǎng)敷設(shè)的主供液管和主回液管，向各個(gè)支架供給高壓乳化液，接收低壓回液。工作面中每個(gè)支架的液壓控制回路多數(shù)完全相同，通過(guò)截止閥連接與主管路，相對(duì)獨(dú)立。其中任一支架發(fā)生故障進(jìn)行檢修時(shí)，可關(guān)閉該架與主管路連接的截止閥，不會(huì)影響其他支架工作。液壓支

57、架由不同數(shù)量的立柱和千斤頂組成，采用不同的操縱閥實(shí)現(xiàn)升柱、降柱、移架、推溜等動(dòng)作。雖然支架的液壓缸（立柱和千斤頂）種類、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)。4.1.1 液壓支架傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求對(duì)于液壓支架的傳動(dòng)裝置，應(yīng)具有以下基本要求：1、采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備外形尺寸比較小，能遠(yuǎn)距離的傳遞大的能量2、能承受較大的載荷；沒(méi)有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；3、再有爆炸危險(xiǎn)和含塵的空氣里保證工作安全；4、動(dòng)作迅速；5、 操作、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單；6、 過(guò)載及損壞保護(hù)簡(jiǎn)單；容積式液壓傳動(dòng)可最大限度的滿足這些要求，因此液壓支架均采用這種傳動(dòng)。4.1.2 液壓支架的液壓傳動(dòng)特點(diǎn)液壓支架的液壓傳動(dòng)，與其它機(jī)械的

58、容積式液壓傳動(dòng)有很大的區(qū)別，其特點(diǎn)如下： 工作液的壓力高（管路內(nèi)的壓力達(dá)，立柱內(nèi)的壓力達(dá)） ，流mpa4020mpa7030量大（）;min/14035l華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35在液壓系統(tǒng)中，采用粘度低和容量大的液體作為工作介質(zhì)；液壓缸、操縱閥，其它調(diào)節(jié)和控制裝置等的數(shù)量大（高壓泵 16 臺(tái)、液壓缸3001500 個(gè)、安全閥 150300 個(gè)，還有同樣數(shù)量的液控單向閥） ； 很長(zhǎng)的液壓管路（200300剛性管，5003000高壓軟管） ；mpampa 泵-液壓缸傳動(dòng)系統(tǒng)的換算彈性模數(shù)較低； 根據(jù)支架的數(shù)量改變液流的參數(shù)； 所有支架的結(jié)構(gòu)上都有著相同的液壓缸、液壓裝置以及它們之間都有相

59、同的連接方式（相同的液壓系統(tǒng)） ；每節(jié)支架都重復(fù)著相同的工序，這些工序的總和構(gòu)成液壓支架的基本工序； 為了保證系統(tǒng)具有較高的容積效率，實(shí)現(xiàn)無(wú)故障作業(yè)和工作人員的安全，液壓系統(tǒng)的元件和部件要有好的密封性和可靠性。 這些基本特點(diǎn)決定了液壓傳動(dòng)元件以及整個(gè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，即：液壓支架是以單節(jié)支架為單元的，這就決定了液壓系統(tǒng)的構(gòu)成，即工作面支架和端頭支架的液壓系統(tǒng)成為液壓支架的基本組成部分。此外，可以把泵站、中心控制臺(tái)和支架的液壓管路等部分作為支架的公用液壓系統(tǒng)。其中每個(gè)部分都具有獨(dú)立的功能，在改善液壓傳動(dòng)或者制定新的方案時(shí)，一般都可以單獨(dú)地加以研究。4.2 液壓支架的液壓系統(tǒng)擬定根據(jù)液壓支架的架

60、型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定立柱和千斤頂數(shù)目，并擬訂液壓系統(tǒng)。4.2.1 立柱系統(tǒng)的擬定(1). 單柱控制回路單柱控制回路如圖 4-1 a、b、c、d、e 所示，其中圖 a 為單作用單柱，圖 b、c 為雙作用單柱，圖 d、e 為雙伸縮單柱。 圖 a 圖 b 圖 c 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 圖 c 圖 d圖 4-1(2)多柱控制回路多柱控制回路如圖 4-2 a、b 所示，圖中為兩根立柱并聯(lián)組成，同時(shí)動(dòng)作。圖 4-2 a 為共用一個(gè)控制閥回路，圖為各用一個(gè)控制閥回路，采用雙液控單向閥或用于雙伸縮立柱。 a-共用一個(gè)控制閥回路；b-各用一個(gè)控制閥回路圖 4-2 多柱控制回路(3)帶壓移架回路帶壓移