1、摘 要采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项重要措施。综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。而液压支架式综合机械化采煤 方法中最重要的设备之一。本设计介绍了液压支架的发展历程和发展趋势,液压支架的组成、分类以及作用。其设计内容主要包括：选架型，总体结构设计，顶梁、底座、四连杆等主要零部件的设计以及主要零部件的校核和各类液压支架阀的选取。重点是四连杆机构的绘制，液压支架总体结构尺寸分析，以及液压支架顶梁和底座等的受力分析和强度校核。关键词：支撑掩护式液压支架；四连杆机构；顶梁；底
2、座。AbstractThe comprehensive mechanization of coal mining has accelerated the development of Chinas coal industry and raised the labor productivity. It is an important measure to realize the modernization of the coal industry. The comprehensive mechanized coal mining not only large output, high effic
3、iency, low cost and can reduce heavy manual labor, improve working environment. It is the development direction of the technology of coal industry.This design introduces the development and tendency of hydraulic support, and describes the composition, classification and function of hydraulic support
4、. This design mainly expounds the design process with Standing shield hydraulic support. The design content mainly includes: choose type of support, design the general structure and the main parts, checking the main parts and Select the hydraulic valve. This design is focus on drawn four bar linkage
5、 mechanism, the analysis of the overall structure size, and Hydraulic support top beam and the base of stress analysis and strength check. Keywords :Standing Shield Hydraulic Support; four bar mechanism; Top beam; Pedestal.目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 液压支架的发展概况11.1.1 液压支架使用现状11.1.2 液压支架的发展趋势11.1.3 我国
6、液压支架的状况2第2章 液压支架的结构及工作原理42.1 液压支架的分类42.2 液压支架的整体结构及结构组成52.2.1 液压支架的整体结构52.2.2 液压支架的结构组成52.3 液压支架的工作原理112.3.1 液压支架的用途112.3.2 液压支架的工作原理及特性曲线11第3章 液压支架的选型133.1 影响架型选择的因素133.2 液压支架的选型过程143.3 液压支架支撑力分布与承载的关系15第4章 液压支架的总体结构尺寸设计174.1 液压支架基本要求和基本参数174.1.1 液压支架的设计目的174.1.2 设计时对液压支架的基本要求174.1.3 设计液压支架必需的基本参数1
7、84.2 液压支架的参数确定184.2.1 液压支架的高度确定184.2.2 支架的伸缩比和单位缸长行程的确定194.2.3 支架的间距确定194.2.4 底座长度的确定204.3 四连杆机构的设计204.3.1 四连杆机构的作用204.3.2 四连杆机构定位尺寸和极限参数的确定214.3.3 四连杆机构的绘制234.4 顶梁参数的确定254.4.1 支架工作方式对支架顶梁长度的影响264.4.2 顶梁长度计算的有关因素264.4.3 顶梁长度的计算264.5 立柱位置的确定274.5.1 支架立柱数的确定274.5.2 支架立柱的支撑方式和支柱间距的确定274.5.3 立柱柱窝位置的确定27
8、第5章 液压支架受力分析305.1 液压支架支护技术参数的设计305.1.1 支护面积的确定305.1.2 支护强度的计算305.1.3 立柱的技术参数确定315.1.4 立柱的初撑力和泵站额定工作压力的确定315.1.5 安全阀压力和立柱工作压力的确定325.1.6 推移千斤顶的技术参数的确定335.2 支撑掩护式液压支架的受力分析345.2.1 液压支架顶梁的受力分析345.2.2 液压支架掩护梁的受力分析365.2.3 液压支架底座的受力分析375.2.4 顶梁载荷的分布385.2.5 底座平均接触比压的计算395.2.6 支护效率的计算395.2.7 液压支架受力的影响因素40第6章
9、液压支架主要部件的设计42 6.1 前梁426.2 主顶梁426.3 掩护梁426.4 前、后连杆426.5 底座436.6 立柱43 第7章 液压支架的强度校核447.1 顶梁强度的校核447.2 底座强度的校核507.3 耳板的强度校核55第8章 液压支架的液压系统设计588.1 液压支架传动系统的基本要求588.2 液压支架的传动特点588.3 立柱和千斤顶的液压系统588.3.1 立柱控制回路的种类588.3.2 千斤顶系统的种类608.4 拟定液压系统61结论64参考文献65外文资料66中文翻译71致谢74IV第1章 绪论1.1 液压支架的发展概况1.1.1 液压支架使用现状液压支架
10、的设计、制造和使用，从1854年英国研制成功了液压支架发展到现在基本成熟，它已经形成了能适应各种不同煤矿地质条件的各类液压支架，发展到一个完整的液压支架体系。从液压支架的设计来看，由过去的手工设计发展到全部计算机程序设计。总之，随着时代的发展和进步，液压支架设计、制造和使用，将越来越完善、安全、可靠。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀，推移千斤顶装有位移传感器，采煤机装有红外线传感装置，立柱缸径超过400mm。为减少割煤时间，般采用0.81m的截深。支架还采用屈服强度8001000MPa的钢板，既有较高的强度、硬度和韧性，又具有良好的冷焊性能。随着长壁工作面长度的不断增加，为
11、适应快速移架的需要，国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站，其额定压力为4050MPa，额定流量400500L/min，可实现工作面成组或成排快速移架，移架速度达到68s架。1.1.2 液压支架的发展趋势下面作简单介绍。(1) 前连杆的油缸的液压支架新产品在不断的改进和研制中，在掩护式和支撑掩护式液压支架中的四连杆机构，克服了顶板作用在支架上的水平力，但当水平力过大时，不能让压，为了安全起见，掩护梁和前、后连杆的强度计算中安全系数比其他构件增加20。为了解决此间题。日前国外正在设计一种前连杆带油缸的液压支架，油缸为双作用单伸缩，上下腔都带安全阀，当顶板水平力大于额定值时，油缸让压，液压支架达到新的
12、平衡，从而在设计时可降低安全系数，减轻了液压支架的重量。(2) 沿顶板移架的液压支架为适应破碎顶板下使用液压支架的需要，设计了一种不在底板上移架的液压支架，即利用提起底座擦顶移架的液压支架，其底座与节式液压支架类似，为底靴式，质量较轻，架与架之间用液压千斤顶连接起来。(3) 适用特种条件下的液压支架 特厚煤层一次采全高液压支架。 新型放顶煤液压支架。设计一种回采率高，夹矸少的放顶煤液压支架。 水采支架。为适应水采工作面的支护需要，设计一种水采工作面液压支架。 重型支架。为适应顶板压力特大的需要，还可将工作阻力设计成较大的液压支架。 新型端头支架。为了加快综采速度和无人采煤工作面的需要，设计一种
13、能适应井上操作，既安全又可靠的新型端头液压支架。 大倾角工作面支架。为适应煤层倾角小于等于的工作面，设计一种新型的大倾角工作面支架。(4) 液压支架结构设计的方向 轻型化。对液压支架各部件进行受力分析和优化设计，使结构紧凑，使满足强度条件和配套的条件下，底座及顶梁尽量短些，使液压支架轻型化。 标准化。为了减轻支架质量，降低成本，提高对煤层厚度变化和顶底板条件的适应性，使液压支架的危险性变小，对同一型号设计成系列化，适应不同煤层厚度的要求。 材质强化。提高结构性钢材的强度，采用优质钢材，减轻液压支架的质量，设计时可先进行技术经济比较，再选用合理的材质。 高压化。各种阀类的压力等级加高相应的强度增
14、高液压支架的质量减轻。(5) 操作自动化。使阀和油缸的体积减小，能适应无人采煤工作面的需要，设计远程操作的新型全自动液压支架。1.1.3 我国液压支架的状况我国液压支架经过30多年的发展，尽管取得了显著成绩，在双高矿井建设中出现过日产万吨其至班产超万吨的记录但总体水个与世界先进采煤国家仍存在一定差距。在支架架型功能上我国与国外相差无儿，存些地方特别是特厚煤层用的放顶煤支架、铺网支架、两硬煤层的强力支架、端头支架还有独到之处但国产液压支架技术含量偏低，电液控制阀可靠性差，所用钢材的耐压能力一般为16MPa，最好的屈服极限才700MPa，液压系统压力在35MPa以下，流量在200Lmin以内，供液管直径2532mm，回液管直径2550mm，最快移架速度为1012s架(井下实际应用有时在20s以上)，工作阻力更是相对较低。我国科学工作者经过30多年的努力，液压支架的设计、制造水平在不断提高，特别是在缓倾斜中厚煤层的液压支架方面积累了相当丰富的经验，架型已基本趋于成熟、完善，在品种和质量方面与国际先进水平相比，差距越来越小。但在控制元件和控制系统方面，与先进国家的产品相比还有较大差距。所以，今后除应继续针对我国国情和煤层具体条件，开发一些新架型、新品种外，还应在设计支架控制系统和提高支架的工作可靠性方面下功夫。今后，我国的
