ZZ5600-25-47支撑掩护式液压支架设计.doc

1、摘 要本论文的内容是支撑掩护式液压支架的总体设计。论文主要阐述了一般支撑掩护式液压支架的设计过程。设计内容包括：选架型、总体设计、主要零部件的设计、主要零部件的校核和液压系统的设计。支撑掩护式液压支架结合了垛式液压支架和掩护式液压支架的特点。所以，支撑掩护式液压支架具有以上两者所具有的优点。液压支架作为回采工作面的一种支护设备，液压支架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。首先，通过作图确定支架的四连杆机构各杆系的长度；然后，以力学模型为依据，分析了液压支架的顶梁、掩护梁上载荷的作用机理，得到了较为合理的支架载荷的计算公式；其次，结合设计的支架，从平面和空间两方

2、面对支架主要结构件进行受力分析；最后对支架主要结构件、连接销轴进行强度校核,并画出所有的机械图。关键词：支撑掩护式支架； 顶梁； 四连杆； 强度ABSTRACT The content of my paper is the overall design of support-sheild Hydraulic support. This paper mainly expounds the design process of the general support-sheild hydraulic support . What contents of this design include: ch

3、oose the type, overall design, the design of the mainly parts, the checking of the mainly parts and the design of the Hydraulic system . The support-shield combines the features of the support and the shields. So it possesses the advantages of both.As the equipment of support and protection in the m

4、ine,whether the hydraulic support works well bases on its support type, structure and relevant parameters.Firstly, the length of every pole of the leading four-bar mechanism are determined by painting, secondly, basing on the mechanic model , the reasonable computational formula of the support load

5、is decided by analysing the mechanism of the top-beam and the load on shield-beam. Thirdly, with the of design of hydraulic support, the main mechanics of hydraulic support is analyzed and calculated by plane and spatial model. Finally, the maily structure and the connection pin shaft are checked by

6、 calculation. And draw out all the process drawings.Key words: support-shield hydraulic support; top-beam; four-bar links; strength目 录1支撑掩护式液压支架概述1 1.1 液压支架的用途11.2液压支架的工作原理1 1.2.1支架自由度计算1 1.2.2支架升降1 1.2.3 支架移动和推移输送机3 1.3 液压支架的分类3 1.4 液压支架的组成4 1.4.1 顶梁4 1.4.2 底座5 1.4.3 立柱5 1.4.4 掩护梁5 1.4.5 活动侧护板5 1.4

7、.6 连杆5 1.4.7操纵控制系统6 1.5 液压支架的设计6 1.5.1 设计目的6 1.5.2 对液压支架的基本要求6 1.5.3 设计液压支架必需的基本参数7 1.5.4坚硬顶板的液压支架设计7 1.6 液压支架的设计动向82 液压支架的结构设计10 2.1 液压支架基本尺寸的确定10 2.1.1 支架高度和伸缩比10 2.1.2 支架中心距11 2.1.3 支架间距的确定11 2.2 支架整体机构尺寸确定11 2.2.1底座长度11 2.2.2确定四连杆机构11 2.2.3确定顶梁的长度17 2.2.4液压支架的性能参数18 2.2.5立柱布置19 2.2.6覆盖率20 2.2.7支

8、架立柱的计算20 2.3 立柱的参数计算21 2.3.1 立柱的初撑力21 2.3.2 立柱的工作阻力22 2.4 千斤顶参数确定22 2.4.1移架千斤顶的尺寸22 2.4.2前梁千斤顶参数23 2.4.3侧推千斤顶参数23 2.4.4护帮千斤顶参数24 2.5 底座接触比压的计算24 2.6 液压支架的主要技术参数253液压支架的受力分析及校核26 3.1液压支架整体受力分析27 3.2液压支架的底座分析304 液压支架部件的安全强度校核32 4.1 液压支架在强度设计时强度条件32 4.2 液压支架的强度校核33 4.2.1 顶梁强度的校核33 4.2.2 掩护梁强度的校核37 4.2.

9、3 底座强度的校核38 4.2.4 立柱稳定性验算41 4.2.5 顶梁耳板的强度校核44 4.2.6 前连杆与底座的销轴校核45 4.2.7 掩护梁与顶梁的销轴校核45 4.2.8 后连杆与底座的销轴校核46 4.3 液压系统的控制方式465 液压支架的操作和维护47 5.1 液压支架的操作管理事项47 5.2 液压支架维护和管理的具体内容47结 论48参考文献49翻译部分 英文原文50 中文译文57致 谢631 支撑掩护式液压支架概述1.1 液压支架的用途在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项作业正常进行，必须对顶板进行支护。而液压支架是一高

10、压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。液压支架与可弯曲输送机和采煤机组成综合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施。因此，液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠，是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。1.2液压支架的工作原理液压支架的主要动作有升架、降架、推移输送机和移架。这些动作是利用乳化液泵站提供的高压液体，通过液压控制不同功能的液压缸来完成的。每

11、架支架的液压管路都与工作面主管路并联，形成各自独立的液压系统，如图11所示，其中液控单向阀和安全阀设在架内，操纵阀可设在本架或邻架内，前者为本架操作，后者为邻架操作。1.2.1支架自由度计算低副是指两个构件参加接触而构成运动副的表面面接触的运动副。高副是指点接触或线接触的运动副。运动副是指两构件直接接触而构成的可动连接。式中n为机构中的活动构件数目。为机构的低副数目。为机构的高副数目。1.2.2支架升降支架的升降依靠立柱2的伸缩来实现，其工作过程如下：1、初撑操纵阀8处于升柱位置，由泵站输送来的高压液体经液控单向阀6进入立柱的下腔，同时立柱的上腔排液，于是活柱和顶梁升起，支撑顶板。当顶梁接触顶

12、板，立柱下腔的压力达到泵站的工作压力后，操纵阀置于中位，液控单向阀6关闭，从而立柱下腔液体被封闭，这就是支架的初撑阶段。2、承载支架初撑后，进入承载阶段。随着顶板的缓慢下沉，顶板对支架的压力不断增加，立柱下腔被封闭的液体压力将随之迅速升高，液压支架受到弹性压缩，并由于立柱缸壁的弹性变形而使缸径产生弹性扩张，这一过程就是支架的增阻过程。当下腔液体的压力超过安全阀5的动作压力时，高压液体经安全阀5泻出，立柱下缩，直至立柱下腔的液体压力小于安全阀的动作压力时，安全阀关闭，停止泄液，从而使立柱工作阻力保持恒定，这就是恒阻过程。此时，支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力决定的。 3

13、、卸载当操纵阀8处于降架位置时，高压液体进入立柱的上腔，同时打开液控单向阀6，立柱下腔排液，于是立柱卸载下降。由以上分析可以看出，支架工作时的支撑力变化可分为三个阶段，如图12，即：开始升柱至单向阀关闭时的初撑增阻阶段，初撑后至安全阀开启前的增阻阶段，以及安全阀出现脉动卸载时的恒阻阶段，这就是液压支架的阻力时间特性。它表明液压支架在低于额定工作阻力下工作时，具有增阻性，以保证支架对顶板的有效支撑作用，在达到额定工作阻力时，具有恒阻性；为使支架恒定在此最大支撑力，又具有可缩性，即支架在保持恒定工作阻力下，能随顶板下沉而下缩。增阻性主要取决于液控单向立柱的密封性能，恒阻性与可缩性主要由安全阀来实现

14、，因此安全阀、液控单向阀和立柱是保证支架性能的三个重要元件。1.2.3 支架移动和推移输送机支架和输送机的前移，由底座3上的推移液压缸4来完成。需要移架时，先降柱卸载，然后通过操纵阀使高压液体进入推移液压缸4的活塞杆腔，活塞腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁。需要推移输送机时，支架支撑顶板，高压液体进入推移活塞缸4的活塞腔，活塞杆腔回液，以支架为支点，活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。1.3 液压支架的分类液压支架按结构形式划分，可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三类。1、支撑式支架支撑式支架利用立柱与顶梁直接支撑和控制工作面的顶板。其特点是：立柱多，支撑力大，切顶性能好；顶梁长，通风断面大，适用于中等稳定以上的顶板。支撑式支架有垛式和节式之分。（1）节式节式支架由24个框架组成，用导向机构互相联系，交替前进，（2）垛式整个支架为一整体结构，整体移动，通常有46根立柱，可以支撑坚硬与极坚硬的顶板。2、掩护式支架掩护式支架利用立柱、短顶梁支撑顶