掩護(hù)式液壓支架設(shè)計(jì)

1、海量機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)，請(qǐng)聯(lián)系q99872184摘 要本論文主要闡述了一般掩護(hù)式液壓支架的設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：選架型、總體設(shè)計(jì)、主要零部件的設(shè)計(jì)、主要零部件的校核和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于該煤層厚度適中，選用掩護(hù)式液壓支架。煤層厚度介于之間，煤層厚度變化較大，選用調(diào)高范圍大且抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式支架。支架采用正四連桿機(jī)構(gòu)，以改善支架受力狀況。頂梁、掩護(hù)梁、底座均做成箱體結(jié)構(gòu)；立柱采用雙伸縮作用液壓缸，以增加工作行程來(lái)滿足支架調(diào)高范圍的需要。推移千斤頂采用框架結(jié)構(gòu)，以減少推溜力和增大移架力。為了提高移架速度，確保對(duì)頂板的及時(shí)支護(hù)，采用錐閥液壓系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：液壓支架 液壓 四連桿機(jī)構(gòu) 采煤

2、支架選型 推溜 移架- -abstractthe article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. the design content includes: chooses, the system design, the main spare part design, the main spare part examination and the hydraulic system design.because this coal bed thickness i

3、s moderate, selects the shield type hydraulic pressure support. coal bed thickness is situated between between the 2.53.8 rice, coal bed thickness change bigger, selects adjusts the high scope big also the anti- horizontal thrust is strong also the belt protects helps the equipment the shield type s

4、upport. the support uses the four link motion gear, improves the support stress condition. the top-beam, caving shield, the foundation makes the packed in a box body structure; the column uses the double expansion and contraction function hydraulic cylinder, increases the power stroke to satisfy the

5、 support to adjust the high scope the need. passes the hoisting jack to use the portal frame construction, reduces pushes slides the strength and increases moves a strength. in order to enhance moves a speed, guarantees is prompt to the roof support, uses the mushroom valve hydraulic system.key word

6、: the hydraulic pressure support , hydraulic pressure , four-link mechanism , mining coal, support shaping push forwards the conveyer, advancing the powered support.目 錄1 概述51.1液壓支架的組成和分類(lèi)51.2液壓支架的工作原理81.3液壓支架的支護(hù)方式111.4支架選型的基本參數(shù)122 總體設(shè)計(jì)142.1選架型142.2液壓支架基本參數(shù)的確定162.3采煤機(jī)、液壓支架和輸送機(jī)的配套192.4四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)212.5頂梁長(zhǎng)度的

7、確定282.6立柱及柱窩位置的確定292.7平衡千斤頂位置的確定332.8其它千斤頂位置的確定363 支架的受力計(jì)算39 3.1液壓支架受力分析39 3.2確定支架的支護(hù)強(qiáng)度40 3.3底座接觸比壓計(jì)算40 3.4支架支護(hù)效率404 液壓支架的主要部件的設(shè)計(jì)42 4.1前梁434.2主頂梁434.3掩護(hù)梁444.4前、后連桿454.5底座454.6立柱464.7千斤頂475 主要零、部件的強(qiáng)度校核495.1校核的基本要求495.2前梁的校核505.3主頂梁的校核525.4掩護(hù)梁的強(qiáng)度校核555.5底座強(qiáng)度校核575.6銷(xiāo)軸和耳座的強(qiáng)度校核595.7立柱強(qiáng)度校核626 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)686.1液壓

8、支架的液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)介686.2液壓支架的液壓系統(tǒng)擬訂696.3液壓元件的選取716.4液壓控制系統(tǒng)72結(jié)束語(yǔ)76參考文獻(xiàn)77- -1 概述1.1 液壓支架的組成和分類(lèi)1.1.1液壓支架的組成液壓支架是綜采工作面支護(hù)設(shè)備，它的主要作用是支護(hù)采場(chǎng)頂板，維護(hù)安全作業(yè)空間，推移工作面采運(yùn)設(shè)備。液壓支架的種類(lèi)很多，但其基本功能是相同的。液壓支架按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和與圍巖的作用關(guān)系“般分為三大類(lèi)，即支撐式、掩護(hù)式(圖1-2)和支撐掩護(hù)式(圖1-3) 根據(jù)支架各部件的功能和作用，其組成可分為4個(gè)部分：(1) 承載結(jié)構(gòu)件，如頂梁、掩護(hù)梁、底座、連桿、尾梁等。其主要功能是承受和傳遞頂板和垮落巖石的載荷。(2) 液壓油

9、缸，包括立柱和各類(lèi)千斤頂。其主要功能是實(shí)現(xiàn)支架的各種動(dòng)作，產(chǎn)生液壓動(dòng)力。 (3) 控制元部件，包括液壓系統(tǒng)操縱閥、單向閥、安全閥等各類(lèi)閥，以及管路、液壓、電控元件等。其主要功能是操作控制支架各液壓油缸動(dòng)作及保證所需的工作特性。圖1-2 掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu) 圖1-3 支撐掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu) (4) 輔助裝置，如推移裝置、護(hù)幫(或挑梁)裝置、伸縮梁(或插板)裝置、活動(dòng)側(cè)護(hù)板、防倒防滑裝置、連接件等。這些裝置是為實(shí)現(xiàn)支架的某些動(dòng)作或功能所必需的裝置。1.1.2液壓支架的分類(lèi)及特點(diǎn)按液壓支架在采煤工作面的安置位置來(lái)劃分，有端頭液壓支架和中間液壓支架。端頭液壓支架簡(jiǎn)稱(chēng)端頭支架，專(zhuān)門(mén)安裝在每個(gè)采煤工作面的

10、兩端。中間液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面所有位置的支架。中間液壓支架按其結(jié)構(gòu)形式來(lái)劃分，可分為三種基本類(lèi)型，即：支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式。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)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

11、平衡水平推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。2 掩護(hù)式支架（如圖1-2） 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。(a) (b) 圖1-4支撐式支架結(jié)構(gòu)形式 垛式支架 節(jié)式支架 它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：有一個(gè)較

12、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。 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

13、，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。3 支撐掩護(hù)式支架（如圖1-3）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

14、接支撐在頂梁上，個(gè)別情況下，也有后排立柱支撐在掩護(hù)梁上而前排立柱支撐在頂梁上。4 特種液壓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。1.2液壓支架的工作原理液壓支架在工作過(guò)程中必須具備升、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乳化液通過(guò)工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)完成的。如圖1-5示1. 升柱當(dāng)需要支架上升支護(hù)頂板時(shí)。高壓乳化液進(jìn)入立柱的活塞腔，另一腔回液，推動(dòng)活塞上升，使與活塞桿相連接的頂梁接觸頂板。2. 降柱當(dāng)需要降柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱的活塞桿腔，另一腔回液，迫使活塞桿下降，于是頂梁脫離頂板。圖1-5

15、 液壓支架工作原理-頂梁 -立柱 -底座 -推移千斤頂 -安全閥 -液控單向閥 、-操縱閥 -輸送機(jī) -乳化液泵 -主供液管 -主回液管3. 支架和輸送機(jī)前移支架和運(yùn)輸機(jī)的前移，都是由底座上的推移千斤頂來(lái)完成的。當(dāng)需要支架前移時(shí)，先降柱卸載，然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個(gè)支架拉向煤壁；當(dāng)需要推運(yùn)輸機(jī)時(shí)，支架支撐頂板后，高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊?，另一腔回液，以支架為支點(diǎn)，是活塞桿伸出，把運(yùn)輸機(jī)推向煤壁。支架的支撐力與時(shí)間曲線，稱(chēng)為支架的工作特性曲線，如圖1-6所示：支架立柱工作時(shí)，其支撐力隨時(shí)間的變化過(guò)程可分為三個(gè)階段-初撐階段； -增阻階段

16、； -恒阻階段；-初撐力；-工作阻力（1）初撐階段支架在升柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱下腔，立柱升起使頂梁接觸頂板，立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到泵站工作壓力時(shí)，泵站自動(dòng)卸載，支架的夜控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達(dá)到初撐力，此階段為初撐階段，此時(shí)支架對(duì)頂板的支撐力為初撐力。支撐式支架的初撐力為 (1.1) 圖1-6 支架的工作特性曲線式中 -支架立柱的缸徑，；-泵站的工作壓力，；-支架立柱的數(shù)量。 由上式可知，支架初撐力的大小取決于泵站的工作壓力，立柱缸徑和立柱的數(shù)量。合理的初撐力是防止直接頂過(guò)早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來(lái)提高初撐力，

17、以免立柱的缸徑過(guò)大。（2）承載增阻階段支架初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力增加，直到增加到支架的安全閥調(diào)正壓力，立柱下腔壓力達(dá)到工作阻力。此階段為增阻階段。（3）恒阻階段隨著頂板壓力繼續(xù)增加，使立柱下腔壓力超過(guò)支架的安全閥壓力調(diào)正值時(shí)，安全閥打開(kāi)而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減小，立柱下腔壓力降低，當(dāng)?shù)陀诎踩y壓力調(diào)整之后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調(diào)整壓力的限制下，壓力曲線隨時(shí)間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段。此時(shí)支架對(duì)頂板的支撐力稱(chēng)為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。支撐式支架的工作組力為 (1.2)式中 -支架安全閥的調(diào)定壓力 ；支架的工作阻力標(biāo)志著支架的最大承載能力。對(duì)于掩護(hù)

18、式和支撐掩護(hù)式支架，其初撐力和工作阻力的計(jì)算還要考慮到立柱傾角的影響因素。支架的工作阻力是支架的一個(gè)重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。但是，由于支架的頂梁長(zhǎng)短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對(duì)頂板的支撐能力。因此，常用單位支護(hù)面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護(hù)強(qiáng)度來(lái)表示支架的支護(hù)性能。即 (1.3) 式中 支架的支護(hù)面積，。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3種支護(hù)方式，從而決定工作面“三機(jī)”的不同配套關(guān)系。1 即時(shí)支護(hù)般循環(huán)方式為：割煤一移架一推溜，工作面“三機(jī)”的配套關(guān)系。即時(shí)支護(hù)的特點(diǎn)是，頂板暴露

19、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。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?？捎糜诜€(wěn)定、完整的頂板。3 復(fù)合支護(hù)般循環(huán)方式為：割煤一支架伸出伸縮梁一推溜一收伸縮梁一移架。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)。可適用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加，不能適應(yīng)高產(chǎn)高效要求，目前應(yīng)用較少。1.4支架選型的基本參數(shù)1.4.1 對(duì)液壓支架的基本要求1. 為了滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以便有效地控制頂板，保證合理的下沉量。2. 液壓支架要有足夠的推溜

20、力和移架力。推溜力一般為左右；移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為,中厚煤層一般為,厚煤層一般為。3. 防矸性能要好。4. 排矸性能要好。5. 要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求。6. 為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械馈?. 調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。8. 支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。9. 要求支架有足夠的剛度，能夠承受一定得不均勻載荷和沖擊載荷。10. 滿足強(qiáng)度條件下，盡可能的減輕支架重量。11. 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單。12. 液壓元件要可靠。1.4.2 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù)1. 頂板條件根據(jù)老頂和直

21、接頂?shù)姆诸?lèi)，對(duì)支架進(jìn)行選型。給定參數(shù)：老頂i級(jí)直接頂2級(jí)2. 最大和最小采高根據(jù)最大和最小采高，確定支架的最大和最小高度，以及支架的支護(hù)強(qiáng)度。給定煤層厚度：3. 瓦斯等級(jí)根據(jù)瓦斯等級(jí)，按保安規(guī)程規(guī)定，驗(yàn)算通風(fēng)斷面。給定條件：瓦斯等級(jí)1級(jí)4. 底板巖性及小時(shí)涌水量根據(jù)底板巖性和小時(shí)涌水量驗(yàn)算底板比壓。5. 工作面煤壁條件根據(jù)工作面煤壁條件，決定是否用護(hù)幫裝置。6. 煤層傾角根據(jù)煤層傾角，決定是否選用防倒防滑裝置。給定條件：煤層傾角7. 井筒罐籠尺寸根據(jù)井筒罐籠尺寸，考慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。8. 配套尺寸據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來(lái)計(jì)算定量長(zhǎng)度。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 液壓支架的總體設(shè)計(jì)2 液壓支架的

22、總體設(shè)計(jì)2.1 液壓支架的選型正確選擇液壓支架的架型，對(duì)于提高綜采工作面的產(chǎn)量和效率，充分發(fā)揮綜采設(shè)計(jì)的效能，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一個(gè)很重要的因素。在具體選擇架型時(shí)，首先要考慮煤層的頂板條件。表2-1是根據(jù)國(guó)內(nèi)外液壓支架的使用經(jīng)驗(yàn)，提出了各種頂板條件下適用的架型，它是選擇支架的主要依據(jù).由于給定參數(shù)中頂?shù)装嫘再|(zhì)：老頂i級(jí)、直接頂2級(jí)，底板平整，無(wú)影響支架通過(guò)的斷層，初步選擇為掩護(hù)式支架。1 煤層厚度煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。當(dāng)煤層厚度大于(軟煤層下限，硬煤層上限)時(shí)，應(yīng)選用抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。當(dāng)煤層厚度變化較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)高

23、范圍大的支架。因此本次設(shè)計(jì)應(yīng)選用抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式支架。2 煤層傾角煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性、傾角大時(shí)易發(fā)生傾倒下滑等現(xiàn)象。當(dāng)煤層傾角大于時(shí)，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過(guò)時(shí)，應(yīng)同時(shí)具有防滑防倒裝置。給定煤層傾角，不用設(shè)置防滑和調(diào)架裝置。3 底板性質(zhì)底板承受支架的全部載荷，對(duì)支架的底座影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架地做的結(jié)構(gòu)和支撐面積。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對(duì)底板的接觸比壓，其值要小于底板允許比壓（對(duì)于砂巖底板，允許比壓為,軟底板為左右）4 瓦斯涌出量 對(duì)于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿足通風(fēng)的要求，選型時(shí)要進(jìn)行驗(yàn)算。表2-1老頂級(jí)別iiiiiiiv直接

24、頂級(jí)別12312312344支架類(lèi)型掩護(hù)式掩護(hù)式支撐式掩護(hù)式掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式掩護(hù)式支撐掩護(hù)式支撐掩護(hù)式支撐或支撐掩護(hù)式支撐或支撐掩護(hù)式支撐式采高小于2.5m時(shí)支撐掩護(hù)式采高大于2.5m時(shí)支架支護(hù)強(qiáng)度采高12340.2940.343（0.245）0.441（0.343）0.539（0.441）1.30.2941.30.343（0.245）1.30.441（0.343）1.30.539（0.441）1.60.2941.60.3431.60.4411.60.53920.29420.34320.44120.539應(yīng)結(jié)合深孔爆破，軟化頂板等措施處理采空區(qū)單體支柱支護(hù)強(qiáng)度采高123.0.1470.245

25、0.3431.30.1471.30.2451.30.3431.60.1471.60.2451.60.343按采空區(qū)處理方法確定注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是掩護(hù)式支架的支護(hù)強(qiáng)度。表中所列支護(hù)強(qiáng)度在選用時(shí)，可根據(jù)本礦情況允許有5%的波動(dòng)范圍。表中1.3、1.6、2分別為ii、iii、iv級(jí)老頂?shù)姆旨?jí)增壓系數(shù)；iv級(jí)老頂只給出最低值2，選用時(shí)可根據(jù)本礦實(shí)際確定適宜值。5 地質(zhì)構(gòu)造 此處刪減nnnnnnnnnnnnnnnn字 需要整套設(shè)計(jì)請(qǐng)聯(lián)系q：99872184。4 液壓支架的主要部件的設(shè)計(jì)各部件設(shè)計(jì)的基本要求如下：1. 四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)上既滿足工作空間要求

26、，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。2. 前梁無(wú)論是伸縮式或是挑梁式，都應(yīng)能及時(shí)支護(hù)頂板。前梁由前梁千斤頂控制，可上、下擺動(dòng)。與頂板保持良好的接觸，維護(hù)機(jī)道上方頂板。伸縮梁靠伸縮千斤頂和前梁作相對(duì)滑移用以及時(shí)支護(hù)新暴露的頂板。3. 頂梁。頂梁是支架主要承受頂板壓力的部件，并起切頂作用。它可多次反復(fù)支撐頂煤，以利于放煤。頂梁裝有側(cè)護(hù)板，活動(dòng)側(cè)裝有千斤頂和彈簧，防止架間漏煤、矸及調(diào)節(jié)支架間距。若四連桿機(jī)構(gòu)與頂梁鉸接，要有可靠的鉸接支座。4. 掩護(hù)梁。它用于承受部分煤、矸載荷，防止其竄入后輸送機(jī)的工作空間，保證支架、后輸送機(jī)正常運(yùn)行。根據(jù)不同的支架類(lèi)型，掩護(hù)梁有伸縮插板式和在下端鉸接一伸縮尾梁式，它

27、裝有側(cè)護(hù)板作用與頂梁側(cè)護(hù)板相同。掩護(hù)梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。5. 底座。其作用是將支架承受的頂板壓力和側(cè)向力傳至底板。它既要有足夠的強(qiáng)度和剛度，又應(yīng)滿足底板比壓不超限。保證支架整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵是在底座上鉸接四連桿機(jī)構(gòu)，在底座中間設(shè)置有推移裝置，側(cè)面設(shè)置拉后輸送機(jī)的千斤頂和推移桿。6. 推移裝置。此機(jī)構(gòu)關(guān)系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。推移桿結(jié)構(gòu)有長(zhǎng)推桿或是由兩部分短推移桿組成。7. 尾梁。四連桿機(jī)構(gòu)與掩護(hù)梁鉸接的支架，在掩護(hù)梁下鉸接一可轉(zhuǎn)動(dòng)的伸縮插板尾梁，用以放煤、保證放煤高度及維護(hù)工作空間。對(duì)于大塊煤可利用插板進(jìn)行破碎。尾梁裝有側(cè)護(hù)板，作用與頂梁、掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板

28、相同。8. 液壓控制系統(tǒng)及立柱、千斤頂。液壓系統(tǒng)由各液壓件、管路系統(tǒng)組成，它應(yīng)保證立住、千斤頂完成支架要求的各種性能，并達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)。4.1 前梁前梁為由鋼板焊接而成的箱體結(jié)構(gòu)，前面連接護(hù)幫板，后面與主頂梁鉸接，下部焊有耳座連接前梁千斤頂，可上下擺動(dòng)。前梁前后銷(xiāo)孔中心之間的距離為，寬度為，厚度為，與前梁千斤頂鉸接的耳座孔孔徑為，前部也焊有與護(hù)幫板千斤頂鉸接的耳座。主筋為的鋼板，加強(qiáng)板為的鋼板。結(jié)構(gòu)如下圖4-1所示圖4-1 前梁4.2 主頂梁頂梁（圖4-2）后面與掩護(hù)梁鉸接，下面由立柱支撐，上與頂板直接接觸，做成箱體結(jié)構(gòu)，不但要滿足一定的剛度和強(qiáng)度的要求，還要適應(yīng)頂板的不平整性，避免局部應(yīng)力

29、過(guò)大而損壞。頂梁是支架主要承受頂板壓力的部件，并起切頂作用。一般前、后柱窩斷面為最危險(xiǎn)斷面，斷面安全系數(shù)，它可多次反復(fù)支撐頂煤，以利于放煤。頂梁裝有側(cè)護(hù)板，一側(cè)裝有側(cè)推千斤頂和彈簧，防止架間漏煤、矸石及調(diào)節(jié)支架間距。由于選用的掩護(hù)式支架，頂梁基本尺寸：長(zhǎng)度;寬度，側(cè)護(hù)板縮回時(shí)；全部伸出時(shí)為；上下面厚度；與前梁連接用銷(xiāo)孔直徑,與掩護(hù)梁連接用銷(xiāo)孔直徑,安裝前梁千斤頂用銷(xiāo)孔直徑。圖4-2頂梁構(gòu)件材料：16鋼板，厚度有16、20、30三種。結(jié)構(gòu)：采用箱式結(jié)構(gòu)，有鋼板焊接而成。主要有四根主立筋，為加強(qiáng)構(gòu)件的剛度，在上下蓋板之間焊有加強(qiáng)肋，構(gòu)成封閉式棋盤(pán)型。在頂梁下焊有鑄鋼柱窩，柱窩兩側(cè)有孔，用銷(xiāo)軸把立柱

30、和頂梁連接起來(lái)；頂梁前端有銷(xiāo)孔，通過(guò)銷(xiāo)軸與前梁上的銷(xiāo)孔連接起來(lái)；頂梁后端有銷(xiāo)孔，通過(guò)銷(xiāo)軸與掩護(hù)梁上的銷(xiāo)孔連接。頂梁腹部前端還焊有耳座用來(lái)安裝前梁千斤頂。4.3 掩護(hù)梁掩護(hù)梁下部與前、后連桿相連，下端與尾梁鉸接，還設(shè)有尾梁千斤項(xiàng)的耳座。用于承受部分煤、矸載荷，防止其竄入后輸送機(jī)的工作空間，保證支架、后輸送機(jī)正常運(yùn)行。掩護(hù)梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。掩護(hù)梁做成箱體結(jié)構(gòu)，尾部有伸縮插板式和在下端鉸接一伸縮尾梁式，它裝有側(cè)護(hù)板作用與頂梁側(cè)護(hù)板相同。側(cè)護(hù)板的橫向?qū)挾?，要稍大于移架步距，這樣移架時(shí)能與不動(dòng)的鄰架間保持封閉。掩護(hù)梁的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下：全長(zhǎng)，兩耳座之間的水平距離為，寬，厚，上方用

31、銷(xiāo)軸與頂梁鉸接，尾部用的銷(xiāo)軸與尾梁鉸接，與前連桿鉸接用的銷(xiāo)孔直徑為，與后連桿鉸接用的銷(xiāo)孔直徑為。圖4-3掩護(hù)梁4.4前、后連桿 連桿分前連桿與后連桿，前連桿有一根，后連桿有兩根，兩端都有銷(xiāo)孔，用于與掩護(hù)梁和底座的鉸接，前連桿長(zhǎng)，前后銷(xiāo)孔的直徑為，厚，寬，主筋為厚的鋼板，加強(qiáng)板的厚度為；后連桿兩邊中心孔中心之間的距離為，銷(xiāo)孔直徑為，鋼板材料均為，前連桿作為整體式，由左右兩部分焊接而成，后連桿則為單桿機(jī)構(gòu)，下圖為前連桿一部分的機(jī)構(gòu)圖：圖4-4 前連桿4.5底座底座為整體式剛性底座，四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座后部，在兩內(nèi)主筋中間形成的較高的鉸點(diǎn)位置，這主要是為了形成足夠的后工作空間，在不影響人行通道的基礎(chǔ)

32、上，前、后連桿鉸接點(diǎn)應(yīng)盡量前移。在兩內(nèi)主筋間下部布置有推拉裝置。有四個(gè)球面柱窩與立柱缸底相連，在底座側(cè)面靠前位置設(shè)有拉后輸送機(jī)千斤頂?shù)目刹鹧b固定耳座。該底座整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，比壓小。底座上的相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸如下： 為方便行人及工作人員操作，立柱距底座前端點(diǎn)的距離為，前連桿與后連桿下鉸點(diǎn)的水平距離為，底座全長(zhǎng)，底面寬，中間為安裝推移千斤頂留有推溜槽。圖4-5 底座4.6立柱立柱的結(jié)構(gòu)可如下圖4-6所示，采用單作用、活塞式、雙伸縮的型式。由缸體、活柱、導(dǎo)向套等主要零部件組成。缸體由無(wú)縫鋼管加工而成缸體的下端焊接球形缸底，在缸底上鉆有孔并焊有管接頭作為立柱下腔(活塞下部空腔)的液口。在缸體的上端裝有導(dǎo)

33、向套，它為活柱的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。為了防止外部煤塵等臟物隨活柱下縮而進(jìn)入缸體，在導(dǎo)向套的上端裝有防塵圈，為了防止液體從立柱上腔(活塞上部環(huán)形空間)向外泄漏，在導(dǎo)向套上還裝有蕾形密封圈和o形圈。缸體上部鉆有螺紋孔并焊有管接頭，與上腔相通，作為立柱上腔的液口。圖4-6 立柱裝配圖4.7千斤頂立柱的主要參數(shù)為：內(nèi)徑，桿徑，選用管材為,工作阻力為，初撐力，工作阻力為立柱調(diào)高范圍為4.7.1 推移千斤頂 (1) 根據(jù)采高可以確定移架力為. 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用泵站時(shí) ，由于沿程阻力損失，傳到支架時(shí)油液壓力一般只有左右。(2) 設(shè)計(jì)計(jì)算移架時(shí)： （4.1）所以： （4.2）由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選取內(nèi)徑為，外徑為。則，時(shí)

34、，移架力：所以，移架力矩滿足要求。由于配套煤機(jī)的截深為，去推移千斤頂?shù)男谐虨?。缸體外經(jīng)，長(zhǎng)度，桿徑。（2）前梁千斤頂前梁千斤頂?shù)幕緟?shù)為：缸徑： 桿徑：推薦材料規(guī)格：缸 行程。安全閥的調(diào)整壓力：。（3）護(hù)幫板千斤頂護(hù)邦千斤頂?shù)幕緟?shù)：缸徑： 桿徑：推薦材料規(guī)格： 缸 桿 110圓鋼液壓行程5 主要零、部件的強(qiáng)度校核5.1校核的基本要求在液壓支架的研制過(guò)程中,個(gè)構(gòu)件的強(qiáng)度校核是極為重要的。強(qiáng)度條件以現(xiàn)階段的液壓支架所選用的材料、制造工藝及失效形式等為依據(jù)。1. 強(qiáng)度校核均以材料的屈服極限計(jì)算安全系數(shù)。2. 結(jié)構(gòu)件、銷(xiāo)軸、活塞桿的屈服極限及強(qiáng)度條件：(1) 個(gè)別結(jié)構(gòu)件通常用等普通合金結(jié)構(gòu)鋼。并

35、由具有標(biāo)準(zhǔn)厚度的鋼板焊接而成。采用鋼。(2) 主要銷(xiāo)軸均采用等合金結(jié)構(gòu)鋼，現(xiàn)用。(3) 活柱桿均采用號(hào)鋼，取屈服極限。(4)結(jié)構(gòu)件、銷(xiāo)軸和活塞桿的強(qiáng)度條件為： (5.1)3. 剛體材料采用無(wú)縫鋼管，取抗拉強(qiáng)度，強(qiáng)度條件為：式中：剛體許用應(yīng)力。4. 焊條抗拉強(qiáng)度條件為：式中：按焊條類(lèi)型來(lái)定。許用擠壓應(yīng)力 。表5-1安全系數(shù)前梁頂梁底座掩護(hù)梁前連桿n1.11.11.11.31.3后連桿主要軸剛體焊縫活塞桿1.31.33.343.34>45.2前梁強(qiáng)度校核5.2.1 前梁受力情況假定前梁千斤頂缸體內(nèi)徑先按下表標(biāo)準(zhǔn)取為125表5-2506380100110125140(145)200(210)2

36、20(230)250則前梁千斤頂?shù)闹瘟椋?（5.2）圖5-1前梁前端受一集中載荷p，其受力圖如上圖所示：前端集中載荷為：在斷面a-a處的彎矩為：前梁做成變斷面箱形結(jié)構(gòu)，a-a斷面如下圖所示：圖5-2 a-a斷面5.2.2 前梁強(qiáng)度計(jì)算(1) 形心位置各板件的計(jì)算數(shù)據(jù)如下表所示：表5-3件號(hào)12345數(shù)量面積形心位置慣性矩11380.511.62169340112317.51027419.5422044891024結(jié)構(gòu)件的形心位置為： （5.3） (2) 慣性矩 （5.4）=+=53790(3) 彎曲應(yīng)力 （5.5）=(4) 安全系數(shù)鋼板材料選取16mn， （5.6）5.3 主頂梁強(qiáng)度校核

37、5.3.1 主頂梁受力情況假設(shè)前梁失去作用，主頂梁受一集中載荷，其受力圖如下圖所示：由上面求出為3279.3kn，距離鉸接點(diǎn)1661mm,最大彎矩為圖5-3 主頂梁受力情況圖主頂梁做成等斷面箱式結(jié)構(gòu)，在最大彎矩處的斷面如下圖所示：圖5-45.3.2 主頂梁強(qiáng)度計(jì)算（1）形心位置各板件計(jì)算數(shù)據(jù)如下表所示：結(jié)構(gòu)件的形心位置為： （5.7）=表5-4件號(hào)123456789數(shù)量1139.20.829.7273.62.431.4227.811.91404.8452.211.95268218.8111107.4237.121.25447.7235.221.25166225.921.23804130.411

38、.2914.5(2) 慣性矩 （5.8） (3) 彎曲應(yīng)力 （5.9）(4) 安全系數(shù) 鋼板材料選取16mn， 5.4 掩護(hù)梁強(qiáng)度校核5.4.1 掩護(hù)梁受力情況由前面已經(jīng)求出在掩護(hù)梁上前后連桿的銷(xiāo)軸處受力為2725.9kn和2096.89kn，其受力圖如下圖所示：圖5-5 掩護(hù)梁受力圖最大彎矩發(fā)生在前連桿處，其值為：最大彎矩處的斷面表示如下圖所示：圖5-65.4.2 掩護(hù)梁強(qiáng)度計(jì)算(1) 形心位置各板件記算數(shù)據(jù)如下表所示：表5-5件號(hào)12345數(shù)量1114215615017518390.64.414.8142717.2673.52960.1249.414.2結(jié)構(gòu)件的形心位置： （5.10）=(

39、2) 慣性矩 （5.11）(3) 彎曲應(yīng)力 (4) 安全系數(shù)鋼板材料選取， 5.5 底座強(qiáng)度校核5.5.1 底座受力情況 底座受力如下圖所示：圖5-7圖中立柱的壓力以及前后連桿的拉力或壓力在前面已經(jīng)算出由得：最大彎矩發(fā)生在前柱窩處，最大彎矩為：最大彎矩處截面如下圖所示：圖5-85.5.2 底座強(qiáng)度校核(1) 形心位置各板件的計(jì)算數(shù)據(jù)列于下表：表5-6序號(hào)123數(shù)量26181932703417.5130.37447.7590結(jié)構(gòu)件形心的位置：=(2) 慣性矩=(3) 彎曲應(yīng)力=(4) 安全系數(shù)鋼板材料選取16mn，5.6 銷(xiāo)軸和耳座的強(qiáng)度校核5.6.1 耳座的校核：支架所有連接處的耳座，要受到拉

40、伸或擠壓的作用，所以要進(jìn)行拉伸和擠壓的強(qiáng)度校核。耳板在擠壓的作用下的應(yīng)力按下式計(jì)算： （5.11）式中：作用在銷(xiāo)軸上的合力，偏載系數(shù)，一般取；耳板數(shù)量；耳板厚度耳板受擠壓的投影面積。擠壓安全系數(shù)為： （5.12）式中：取1.3。耳板受拉的危險(xiǎn)截面為銷(xiāo)軸直徑處，其拉力為： （5.13）式中：耳板寬度；安全系數(shù)為： 式中：取1.3。 5.6.2 銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核：為了簡(jiǎn)化校核步驟，把銷(xiāo)軸與耳座的支反力按集中載荷進(jìn)行計(jì)算，而且這樣校核比用均部力模型進(jìn)行計(jì)算更加安全。設(shè)銷(xiāo)軸截面積為，抗彎模數(shù)為，所受剪力為，則銷(xiāo)軸彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為： （5.14） （5.15）其合成應(yīng)力為： （5.16）安全系數(shù)為:

41、(1). 前梁與主頂梁連接處的銷(xiāo)軸銷(xiāo)軸：直徑 ，材料，；前梁和主頂梁上的耳座尺寸相同：寬，厚度，材料，。拉力：銷(xiāo)軸： （5.17） （5.18） （5.19）所以，銷(xiāo)軸設(shè)計(jì)合理。(2). 前梁上耳座：工作中耳座受拉，因此應(yīng)校核其拉應(yīng)力。拉力：拉應(yīng)力為：安全系數(shù)：。主頂梁上的耳座拉應(yīng)力： （5.20）安全系數(shù)：。主頂梁與掩護(hù)梁連接用銷(xiāo)軸和耳座、后連桿與掩護(hù)梁及底座連接用銷(xiāo)軸、前梁千斤頂用銷(xiāo)軸及耳座校核、推移千斤頂用銷(xiāo)軸和耳座校核同上。經(jīng)校核均符合要求。5.7立柱強(qiáng)度的校核5.7.1 立柱穩(wěn)定性校核油缸的穩(wěn)定性校核（參考機(jī)械工業(yè)出版社的機(jī)械工業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)（5）一根受壓的直桿，在起負(fù)載力超過(guò)穩(wěn)定臨界力

42、時(shí)，就不能保持其原有直線狀態(tài)下的平衡而失穩(wěn)。所以，液壓缸的穩(wěn)定性條件為： （5.21）式中：活柱最大推力，： 液壓缸穩(wěn)定臨界力，； 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取。液壓缸的穩(wěn)定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長(zhǎng)度、剛度及其兩端支撐狀況等因素有關(guān)。由于缸體的剛度大都大于活塞桿的剛度，而且缸體在理論上不承受負(fù)載的軸向壓力，故液壓缸的穩(wěn)定性主要取決于活塞桿的條件。如果液壓缸在壓縮工況下的最大撓度（的位置）發(fā)生在由導(dǎo)向中心偏向活塞桿一側(cè)（）時(shí)，液壓缸的穩(wěn)定臨界力可按等截面桿（截面等于活塞桿截面）來(lái)考慮。若是最大撓度點(diǎn)偏向缸體一側(cè)（），則應(yīng)按不等截面階梯桿來(lái)計(jì)算。判別最大撓度點(diǎn)位置的值可由下面的公式求得： （5.2

43、2）式中：活塞桿斷面慣性矩，。 立柱的基本參數(shù)如下： （5.23）式中：立柱活柱的外徑，；立柱活柱的內(nèi)徑，?；钊麠U頭部到最大撓度處的距離，一般來(lái)說(shuō)撓度最大處發(fā)生在活塞桿與缸體的交接處，即導(dǎo)向套處。但支撐高度為最大時(shí)，機(jī)械加長(zhǎng)桿利用全部3段加長(zhǎng)段。支撐高度上連接銷(xiāo)軸到頂梁上頂面的距離下連接銷(xiāo)軸到底座下底面距離缸體長(zhǎng)度所以，液壓缸的穩(wěn)定臨界力可按等截面來(lái)考慮。計(jì)算柔度：式中：活塞桿計(jì)算柔度；長(zhǎng)度折合系數(shù)，由于立柱兩端支撐，所以取 活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度，； 活塞桿橫斷面的回轉(zhuǎn)半徑， （5.25）柔性系數(shù)，查表4-5得，（材料：）所以，活塞桿不會(huì)失穩(wěn),只抗拉強(qiáng)度不足而損壞。故只需進(jìn)行強(qiáng)度校核。5.7.2 活

44、塞桿強(qiáng)度校核計(jì)算油缸的撓度： （5.26）活塞桿與導(dǎo)向套處的最大配合間隙，；活塞與缸體處的最配合間隙，；活塞頭部銷(xiāo)孔中心至最大撓度處（即導(dǎo)向中心）的距離，；缸體尾部銷(xiāo)孔中心至最大撓度處的距離，；缸體全部外伸時(shí)，液壓缸兩端銷(xiāo)孔間的距離，；活塞桿全部外伸時(shí)，導(dǎo)向套前端到活塞滑動(dòng)面末端的距離，；活塞桿最大推力，；液壓缸自重，；液壓缸軸線與水平面的夾角?；钊麠U與導(dǎo)向套的配合為，；活塞與缸體處的配合為，；質(zhì)量約為，把以上參數(shù)代入上式得：活塞桿的合成應(yīng)力： （5.27） （5.28） （5.29）加長(zhǎng)段長(zhǎng)度與活柱的配合為：，最大單邊間隙；加長(zhǎng)段留在活柱內(nèi)的長(zhǎng)度=所以： 活塞桿的材料為，安全系數(shù)： 5.7.

45、3 驗(yàn)算缸體厚度：（1） 缸體厚度校核缸體厚度： （5.30）由于，按中等壁厚剛體公式計(jì)算。 （5.31）缸內(nèi)的工作壓力，35記入管壁公差及腐蝕的附加厚度，一般取，強(qiáng)度系數(shù)，無(wú)縫鋼管安全系數(shù)：缸體材料為無(wú)縫鋼管時(shí)，一般取，現(xiàn)取4由上式得：，缸體厚度滿足要求。（2）缸體與缸底焊接強(qiáng)度按下式計(jì)算： （5.32） 環(huán)形焊接內(nèi)徑為0.185m環(huán)形焊接外徑為焊接效率，=0.7。安全系數(shù)：式中：焊縫抗拉強(qiáng)度，取其為6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1 液壓支架的液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)介液壓支架由不同數(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(lèi)、數(shù)量很多，但其液壓系

46、統(tǒng)都是采用多執(zhí)行元件的并聯(lián)系統(tǒng)。6.1.1 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：采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備外型尺寸小，能遠(yuǎn)距離地傳遞大的能量；能承受較大的載荷；沒(méi)有復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；在有爆炸危險(xiǎn)和含塵的空氣里保證工作安全；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，因此液壓支架均采用這種傳動(dòng)。6.1.2 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)），流量大（）;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，

47、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）； 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