支撑掩护式液压支架总体方案及底座设计.doc

1、摘要本设计研究的是煤矿中应用的支撑掩护式液压支架和液压支架的底座设计。支撑掩护式液压支架在煤炭行业是一种重要的支护设备，液压支架是综采工作面支护设备，它的主要用途是支撑煤层的顶部，保证大范围的通风，推移工作配套设备。液压支架主要是以高压液体作动力、由液压元件（液压缸和液压阀）与金属构件组成一种支撑和管理顶板的自移式设备，它不仅能实现支撑、切顶和隔离采空区，而且还能使支架本身前移和推动输送机。底座是支架的主要部件，顶板的载荷通过支架传递给底座。液压支架的四连杆机构包括底座。支架通过底座和推移的机构连接来使配套设备的移动。底座的结构形式分为分式铰接底座和钢性底座。关键词：液压支架；立柱；底座；连杆

2、。 IAbstractThis design research is used in coal mine support screen type hydraulic support and the base of the hydraulic support design. Support screen type hydraulic support in coal industry is an important supporting device, hydraulic support is the fully mechanized coal face supporting equipment,

3、 its main purpose is to support the top of the coal seam, to ensure a wide range of ventilation and goes on working equipment. Hydraulic support is the high pressure liquid as dynamic, dominated by hydraulic components (hydraulic cylinder and hydraulic valve) and metal component of a roof support an

4、d management of the move type equipment, it can not only realize support, cut the top and isolation of mined-out area, but also can make the reach the stents themselves and promote the conveyor.Base is a major part of the stent, the roof load by stent is passed to the base. Four bar linkage includes

5、 base of hydraulic support. Stent through the base and connected to form a complete set of equipment of the mobile. The structure of the base is divided into fraction base hinged and rigid base.Key words: hydraulic pressure support; column; pedestal; connecting rod。I目录前言11.液压支架的概述21.1液压支架的组成21.2液压支架

6、的工作原理21.2.1升柱与降柱21.2.3支架和输送机前移21.3液压支架设计目的、要求和设计支架必要的基本参数31.3.1设计目的31.3.2液压支架的基本要求31.3.3设计液压支架必需的基本参数41.4液压支架的选型41.4.1液压支架的支撑力与承载关系41.4.2液压支架架型的分类51.4.3 液压支架选型原则61.4.4 液压支架设计的初始条件62.液压支架的整体结构尺寸设计82.1液压支架基本技术参数的确定82.1.1支护高度82.1.2支架伸缩比92.1.3支架间距和底座92.1.4支护强度92.2液压支架四连杆机构的确定102.2.1四连杆机构的作用102.2.2四连杆机构的

7、几何作图法112.3液压支架配套设备和顶梁参数的确定132.3.1采煤机和运输机型号的确定132.3.2顶梁结构形式的确定132.3.3对顶梁长度的影响142.3.4顶梁主要尺寸的确定142.4掩护梁的结构及参数的确定162.4.1掩护梁的结构型式162.4.2掩护梁的参数确定172.5立柱及主要参数的确定172.5.1立柱布置172.5.2立柱主要参数确定182.6千斤顶的技术参数确定202.6.1浮动活塞式推移千斤顶的动作原理202.6.2 浮动活塞式推移千斤顶202.7侧护板212.7.1侧护板的结构和型式212.7.2侧护板尺寸的确定222.8前梁千斤顶推拉力的确定223液压支架的受力

8、分析233.1支撑掩护式支架受力分析与计算233.2液压支架受力的影响因素293.2.1支架高度对支架受力的影响293.2.2摩擦系数对支架受力的影响293.2.3前梁千斤顶的推拉力对支架的受力影响293.2.4tg值支架受力的影响294 液压支架的底座设计304.1底座的结构型式及尺寸确定304.1.1 底座的结构型式304.1.2底座主要尺寸的确定314.2液压支架的底座受力分析及计算314.3液压支架底座接触比压计算334.3.1底座平均接触比压334.3.2底座最大、最小接触比压344.4对底座设计的要求及减少底座前端比压的措施364.4.1对底座设计的要求364.4.2减少底座前端比

9、压的措施364.5底座的强度计算365 总结446 技术经济分析总结45致谢46参考文献47附录A48附录B52前言综采是煤矿开采技术现代化的重要标志。从80年代末迄今为止，高校完全机械化采煤在世界主要采煤机，特别是美国、澳大利亚、德国、英国和南非。高产综采工作面效率不断刷新，新技术不断更新。液压支架是综采工作面配套设备，主要作用是支撑煤层的顶部，确保广泛的通风，推移工作配套设备。液压支架的种类很多，但其基本功能是相同的。液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系分为三大类，即支撑式、掩护式和支撑掩护式。液压支架架型选择，主要取决于顶底板的条件和矿井的地质条件。本论文设计煤层厚度在2.5m到3.5

10、m，老顶级别为三级，直接顶类别为二类的支撑掩护式液压支架的设计。其架型特点支柱两排，每排一到二根。支架多呈倾斜安装，有掩护梁和四连杆机构，支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定，这类支架适用于直接顶为中等稳定。老顶有明显或强烈周期来压。瓦斯含量较大的中厚或厚煤层中。因此设计这类支撑掩护式液压支架。1.液压支架的概述1.1液压支架的组成根据液压支架各部件的功能和作用，可由4部分组成：（1） 承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。其主要功能是承受和传递顶板和跨落岩石的载荷。（2） 液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。（3） 控制元件，包括液压

11、系统操纵阀等，以及管路、液压、电控元件。其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作特性。（4） 辅助装置，如推移装置、护帮装置、伸缩梁装置等。这些装置是为了实现支架的某些动作或功能所必需的装置。1.2液压支架的工作原理液压支架基本动作包括升柱、降柱、移架、推溜，这这些动作过程通过液压传动技术来实现的。1.2.1升柱与降柱支架的升降依靠立柱伸缩来实现。1.2.3支架和输送机前移支架和输送机的前移，都是由底座上的推移千斤顶来完成。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶对活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁；当需要推输送机时，支架支撑顶板后，

12、高压液进入推移千斤顶的活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。工作阻力随时间的变化可由支架特性曲线表示。如图1-1所示。将操纵阀置于升柱位置，由泵站排出的高压液体经管路、操纵阀和液控单向阀进入立柱的下腔，同时立柱上腔回液。立柱升起撑紧在顶、底板之间。当立柱下腔压力达到泵站工作压力时，初撑阶段(t0)结束；初撑结束后，将操纵阀手把置于中间位置，立柱下腔的工作液体的被液控单向阀封闭。随着顶板下沉，立柱下腔液体压力升高，立柱的推力也随之增大。这是支架的增阻阶段（t1）；当立柱下腔液体的压力达到安全阀的调定压力时，安全阀开启溢流，立柱收缩，支架随顶板下降。当立柱下腔压力低于调

13、定压力时，安全阀关闭。这就是支架的恒阻阶段（t2）。t0初撑阶段； t1增阻阶段； t2恒阻阶段；p1初撑力； p2工作阻力图1-1 支架的工作特性曲线Fig.1-1 line of support work characteristic1.3液压支架设计目的、要求和设计支架必要的基本参数1.3.1设计目的在煤炭开采的工作面为了保证人员的安全和防止煤层的掉落，需要对顶板进行支护。用于煤矿工作面的支护设备，经历了木支柱到液压支架等几个发展阶段。目前，我国主要用单体液压支柱和液压支架来完成支护任务。1.3.2液压支架的基本要求（1）要求液压支架有合理的初撑力和工作阻力。（2）要求液压支架有足够的推

14、溜力和移架力。（3）防止性能要好。（4）排矸性能好。（5）要求液压支架要有足够的通风，稀释有毒气体，保证人员安全。（6）为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。（7）调高范围要大，照明和通讯方便。（8）支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定值。（9）要求液压支架能承受住一定的载荷。（10）应尽量减轻液压支架的重量。（11）要求液压支架结构简易。（12）要求液压元件要可靠。1.3.3设计液压支架必需的基本参数（1）顶板条件根据顶板分为直接顶和老顶分类。（2）最大和最小采高根据煤层的采高计算出最大和最小的采高，还有支护强度。（3）瓦斯等级根据瓦斯等级，按保安规程规定，验算通风断面。（4）底板岩

15、性能及小时涌水量根据底岩性和小时涌水量验算底板比压。（5）工作面煤壁条件根据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。（6）煤层倾角是否选用防滑装置根据煤层倾角。（7）井向罐笼尺寸根据井向罐笼尺寸，考虑支架的运输外形尺寸。（8）配套尺寸根据配套尺寸及支护方式来计算顶梁长度。1.4液压支架的选型1.4.1液压支架的支撑力与承载关系支撑掩护式支架是为了提高支撑式和掩护式液压支架的性能和对顶板的适应性而设计的。主体部分接近垛式，支架后部有四连杆机构和掩护梁，提高了支架的稳定性和防护性，提高了支架的支护和承载能力。所以，此种支架介于以上两种支架的中间状态，提高了适用范围，适用于顶板较坚硬，顶板压力较大或顶板破碎的各种煤层，其受力状况如图1-2所示 图1-2支撑掩护式支架的受力状况Fig.1-2 bracing caving shield pr