大采高液压支架设计.doc

1、摘 要本文的课题是8.9米一次性采全高液压支架的总体设计。液压支架作为采煤工作面的重要支护设备，在工作过程中能否取得良好的支护效果，取决于支架的架型，结构和相关参数。联系实际，本文将为神东设计一款支护高度达到8.9米的大采高液压支架。设计首先通过计算，分析和比较，确定了液压支架的顶梁、底座等基本尺寸，然后通过几何做图法进行四连杆机构优化设计来确定支架的四连杆机构各杆系的长度,之后优选各部件，画出草图，进行受力分析，并进行强度验算。最后确定液压支架的型号 确定配套装置，绘制装配图及零件图。在完成设计的过程中，利用理论分析的同时，也采用了许多实际经验，做到理论与实践相结合。关键词：掩护式支架；8.

2、9米大采高；四连杆；立柱；优化设计；强度AbstractTopic of this paper is 8.9 m one-time mining overall height hydraulic supports the overall design.Hydraulic support as coalface important support equipment, in the work process can achieve good supporting effect, depending on the stand of the frame type, structure and rel

3、ated parameters. With practice, this paper will design a support Shendong height of 8.9 meters of large mining height hydraulic support. Design is first calculated, analyzed and compared to determine the roof beams, hydraulic support base and other basic dimensions, and then optimize the four-bar li

4、nkage design do figure geometric method to determine the length of each stand four-bar linkage rod system, after preferably, each member, sketch, stress analysis, and checking the strength. Finalize the hydraulic model to determine the bracket supporting devices, assembly drawing and part drawing.In

5、 the completion of the design process, the use of theoretical analysis, but also with a lot of practical experience, so that the combination of theory and practice.Key words: cover timbering; 8.9 meters large mining height are broken; The four connecting rod; Pillar; Optimization design; The intensi

6、ty I目录1 绪论11.1 项目立项的背景11.2 国内外概况、水平及发展趋势21.3 液压支架的设计目的、要求和基本参数31.3.1 设计目的31.3.2 对液压支架的基本要求41.3.3 设计液压支架必需的基本参数41.4本章小结42 液压支架的总体设计52.1 架型确定52.2 液压支架基本技术参数的确定52.2.1 支护高度52.2.2 支架伸缩比62.2.3 支架中心距的确定62.2.4 底座主要尺寸的确定62.3 四连杆机构的设计72.3.1 四连杆机构的作用72.3.2 掩护梁和后连杆长度的确定92.3.3 几何作图法作图过程102.4 顶梁主要尺寸的确定122.4.1 掩护式

7、顶梁长度的计算122.4.2 顶梁面积132.4.3 支架的支护面积132.4.4 顶板覆盖率132.5 立柱位置的确定142.5.1 立柱布置142.5.2 立柱柱窝位置的确定142.6 本章小结173 液压支架的部件结构设计183.1 顶梁183.2 底座193.3 立柱203.4 千斤顶223.4.1 推移千斤顶223.4.2 平衡千斤顶223.5 侧护板223.5.1侧护装置作用223.5.2 顶梁和掩护梁的侧护板种类选择223.6 本章小结234 液压支架基本技术参数244.1 液压支架基本技术参数的确定244.1.1 支护强度确定244.1.2 支架的理论支护阻力244.1.3 初

8、撑力254.1.4 移架力和推溜力254.2 支柱及相关液压系统参数确定254.2.1 确定立柱的技术参数254.2.2 立柱的初撑力与泵站的额定工作压力264.2.3 安全阀压力和立柱工作阻力的确定264.3 千斤顶技术参数确定274.3.1 推移千斤顶274.3.2 平衡千斤顶274.4 支架参数确定294.5 本章小结305 液压支架受力分析315.1 液压支架工作状态315.2 计算载荷的确定315.3 液压支架的受力分析325.4 本章小结386 支架强度校核396.1 强度条件396.2 立柱及液压缸强度校核406.2.1 油缸的稳定性验算406.2.2 活塞杆强度计算426.2.

9、3 活塞杆的导向套446.2.4 缸体强度验算446.3 掩护梁的强度校核486.4 本章小结517 液压支架的液压系统527.1 立柱和千斤顶527.2 支架液压阀537.2.1 液控单向阀547.2.2 安全阀547.2.3 操纵阀547.3 液压支架液压原理图557.4 本章小结558大采高液压支架稳定性分析568.1 大采高支架横向稳定性问题的分析568.2 大采高支架纵向稳定性问题的分析578.3 提高支架抗冲击能力的关键技术措施588.4 大采高工作面煤壁稳定性分析588.5 提高支架横向、纵向稳定性的技术措施598.6 本章小结60总结61参考文献62致 谢63附录A64附录B6

10、8-1 绪论1.1 项目立项的背景 综合机械化采煤是煤矿开采技术现代化的重要标志，近二十多年来，世界各主要产煤国家如美国、澳大利亚、南非等为了提高工作面的自动化程度、降低生产成本，都在积极发展适应各自地质条件的高产高效综采设备，使工作面产量纪录不断刷新，取得了举世瞩目的成就。晋城煤业集团从上世纪 80 年代开始采用综合机械化采煤方法以来，先后采用了分层综采和放顶煤综采技术开采厚煤层，并取得了较好的经济和社会效益。寺河煤矿和神东煤矿近些年来也都不断刷新大采高纪录。大采高开采对我国的煤炭生产具有重大意义。1）大采高液压支架的研制是解决工作面瓦斯和粉尘问题的需要大采高采煤法采用 H 型通风方式，过风

11、断面大，通风阻力小，容易配风，只要加强机组内外喷雾，在提高机组喷雾的雾化程度的情况下加适当比例的降尘剂，并利用抽放钻孔进行煤尘注水，降尘效果会更好。2）采用大采高一次采全高回采工艺是建设高产高效矿井的需要煤炭高效集约化生产是世界煤炭工业发展的方向。高实践证明，几年来，凡是建成高产高效的矿井，安全状况都有很大的改观，百万吨死亡率远远低于全国平均水平。综采设备问世后，世界上采煤发达国家普遍推广使用。发展高产高效矿井，最大限度地提高矿井经济效益，已成为煤炭企业的主要发展方向，也是衡量一个国家煤炭工业发达程度的重要标志。3）研制开发厚煤层一次采全高液压支架是发展民族工业的需要我国是世界煤矿机械生产制造

12、大国，已有部分产品出口国外，本项目在满足国内煤炭生产需求的同时，还可以发挥技术和价格优势将高端产品打入国际市场，提高我国煤机出口商品国际竞争能力。综上所述。大力研发大采高开采技术是十分必要的，而大采高液压支架作为大采高开采必不可少的关键技术所在，更应大力去研究。本次设计取题四盘区煤矿，四盘区煤层厚度普遍在89.4m，平均8.9m，且赋存稳定，煤层硬度大、韧性高，埋深平均208.7m，属于近浅埋深特厚煤层。针对这类煤层的回采问题，关键是解决采法问题。根据目前采煤技术的发展趋势结合神东矿区的经验，可采用的采煤方法主要是大采高综采、大采高综放开采和分层大采高开采。本次课题只研究大采高综采。1.2 国

13、内外概况、水平及发展趋势 2010年前，以长壁高效综采为代表的煤炭井工开采技术取得前所未有的新进展。高效综采发展主要体现在以下三方面：一是综采工作面生产能力大幅度提高，采区范围不断扩大，出现了 一矿一面 年产数百万吨煤炭的高产高效和集约化生产模式；二是高效综采装备和开采工艺不断完善，推广使用范围不断扩大，中厚煤层开采,厚煤层一次采全高开采和薄煤层全自动化生产等技术并实现了综采工作面生产过程自动化，大型综采矿井技术经济指标已经达到大型先进露天矿水平。鉴于我国煤炭为主的能源结构和当前煤炭需求快速增长，高效综采也将成为能源开发技术重要的竞争领域。1)国外技术发展趋势二十世纪末期以来，高新技术不断向传

14、统采矿领域渗透,美、澳、英、德等国家采用了大功率可控传动、微机工况监测监控、自动化控制、机电一体化设计等先进技术适应不同煤层条件的高效综采大型设备。新型综采设备在传动功率、设计生产能力大幅度增加的同时，设备功能内涵发生重大突破，并实现了综采生产过程的自动化控制。美国长壁综采工作面的产量一直处于世界领先地位。 澳大利亚近十多年来综采技术发展很快，长壁工作面数量成倍增长，部分工作面产量达到了 300400 万吨。英国和德国是世界上综采技术装备最先进的国家，由于受其煤层赋存条件的限制，其高产高效工作面纪录不如美国和澳大利亚，但世界著名的采煤机械公司主要集中在德国和英国。 2)国内技术发展情况国内研制

15、大采高支架起始于八十年代，发展于九十年代后期。先后研制的几种支架等均在一定程度上获得了成功。随着液压支架技术的发展，国内近几年在大采高液压支架的设计、加工、检验及控制系统等方面都有了很大的提高，为成功研制大采高支架提供了可靠的技术保障。其中结构件材料，大缸径立柱的设计与加工，设计手段，检验手段，控制系统及密封圈等关键技术都取得了长足的进步。 3)综采工作面液压支架与国外比较存在的主要差距近几年，国内液压支架设计与制造技术迅速提高，但大采高液压支架总体技术与国际先进水平还有一定差距，国产液压支架与进口支架在结构件选材、焊接工艺技术及质量控制、液压密封元件、电液控制系统等方面存在急需解决的技术难题，见表1.1表1-1国内外大采高液压支架技术比较Table 1-1 at home and abroad with large mining height hy