毕业论文：掩护式液压支架的设计

我们毕业设计的意义也在如此。

毕业设计是对我们大学四年所学知识的系统总结和综合运用，同时也是对我们分析问题和决绝问题的能力的检验。

它是我们大学生活的最后环，也是我们大学学习最为重要的环。

因此，认真的作好这次毕业设计，无论是对于我们步入社会，投身于生产线还是以后继续深造都有着非常重要的意义。

毕业设计，是我们大学本科生活的完美结束，也是我们美好新生活的开始，毕业设计的目的通过本次毕业设计，我们能够达到以下目的，培养我们综合运用和巩固扩展所学知识，提高理论联系实际的能力，培养我们收集阅读分析和运用各种资料，手册等科技文献的能力，使我们更加熟练的运用等计算机办公软件，提高计算机辅助设计的能力，训练和提高机械设计的基本理论和技能，培养思考，工作的能力，培养我们的团队合作意识。

我的毕业设计是关于经济型掩护式液压支架的设计。

液压支架是综合机械化采煤的关键设备，对于提高采煤效率，降低成本，改善作业环境，减少笨重的体力劳动具有举足轻重的作用。

其中，掩护式液压支架是日本在引进英国垛式支架和苏联掩护式支架的基础上，结合我国特点于年首先研制成功的。

它保留了垛式支架支撑力大，切顶性能好，工作空间宽敞的优点，采两根高压软管，这样既便于操作，又能保证支柱间有宽敞的人行道。

操纵阀型组合操纵阀，左右两柱及前梁千斤顶可单独操作，也可同时操作。

前梁千斤顶活塞腔与活塞杆腔之间连接个大流量安全阀，在升前梁与升柱同时操作时，对前梁加以保护，并使前梁有较大的支撑力。

液压系统中设有顶梁活动侧护板和掩护梁侧护板千斤顶液路，通过两片操纵阀可单独操纵两个千斤顶的伸缩。

为在厚煤层工作面中防止片帮，液压系统中还设有护帮千斤顶，在护帮千斤顶的液路上连接着双向锁，对护帮千斤顶的活塞腔与活塞杆腔分别进行相互闭锁。

支柱和前梁千斤顶的活塞腔液路上，设有测压阀，根据工作需要，可随时进行压力测定，了解支架受力情况第四章支架的受力分析与强度计算支架的工作状态顶板状态在采煤工作面中，当煤被采出后，就会出现定的空间，由于上部岩从压力，出现离从和裂隙，如果不及时支护，顶板就要冒落，不支护的时间越长，危险就越大，而顶板冒落时有定过程的，般分为三个阶段，开始顶板处于无压状态，次时顶板较完整，而且没有下沉，通常称为老顶来压，次时顶板并不破裂，且这种下沉带有定的周期，所以称为老顶周期来压状态，如不及时支护，顶板就会破裂而冒落，此时叫冒落状态。

支架工作状态开始支架以初承力支承顶板，此时为无压状态，当周期来压时，顶板下沉，使立柱下腔压力增加，当增加到大于安全阀调定正压力时，安全阀被打开，使立柱下腔压力下降，称立柱让压状态，使支架以工作阻力支护顶板如继续来压，就要不断让压，所以立柱要有定的向下行程，如没有向下行程，称压死状态，这是在设计和使用中，必须要注意避免的现象。

支架受力支架在工作面受力是由于顶板下沉，同时又有向采空区移动的趋势，使顶梁受合力和底座受底板压力，其中顶板合力的垂直分力，由支架工作阻力来克服，所以我们在计算支架的工作载荷时按支架的工作阻力来确定。

支架载荷的确定液压支架实际受载荷情况很复杂，顶梁和底座上的载荷即非集中载荷又非均布载荷，分布规律随着支架与顶底板的接触情况而变化，为简化计算作如下规定。

把支架化简成个平面杆系结构，同时为防于安全，按集中载荷进行计算。

金属结构件按材料力学上的直梁理论来计算。

顶梁，底座与顶底板认为均匀接触，载荷沿支架长度方向按线性规律，沿支架宽度方向为均布。

通过分析和计算可知，掩护梁上煤块的作用力，只能使支架实际支护阻力降低，所以在计算强度时不计。

立柱和短柱按最大工作阻力来计算。

作用在顶梁上水平力的产生有二种情况种是支架在承载让压时，由于顶梁前端运动轨迹为双扭线，所以顶梁与顶板有产生位移的趋势，水平力为顶梁合力与静摩擦系数的乘积，其方向与顶梁产生位移方向趋势相反另种是由于顶板向采空区方向移动，使支架顶梁受指向采空区的水平力，最大水平力值与上相同。

顶梁与顶板的静摩擦系数，目前国内般取。

支架各部分受力，按不同支护高度时受力最大值进行强度校核。

各种结构件的强度校核，除按理论支护阻力校核危险端面外，还要按液压支架形式试验技术规范的各种加载方法，以支架的额定工作阻力逐校核，超过额定工作阻力的超载试验，将由安全系数来保证强度。

支架的受力分析当支架撑牢在顶底板之间时，取其整体或部件为分离体，皆处于平衡状态。

据此把三种支架简化成平面杆系进行受力分析和计算。

铰接式顶梁掩护支架受力分析该支架整体受力如图所示。

图中和已知，需要求出，及其作用点。

图首先，取顶梁为分离体，如下图所示。

图支架受力图各力对点取矩，可写出作用点的位置的表达式再取顶梁和掩护梁为分离体，如图所示对点取矩，可求得的表达式。

此式和上式联立，可求出分两种情况代入进行数据计算平衡千斤顶为推力时，计算得，平衡千斤顶为拉力时，计算得，注意平衡千斤顶为推力时，取十平衡千斤顶为拉力时，取。

各主要参数的影响掩护式支架在工作过程中，各主要部件的受力是变化的，其影响因素有诸多方面。

立柱倾角对承载能力的影响由于掩护式和支撑掩护式支架的立柱大部分是倾斜布置的，倾角又随着支架的高度变化，所以支架的承载能力的大小也随着支架的高度而变化。

现在对承载能力的影响。

立柱支撑在顶梁，当立柱的工作阻力为，倾角为时，显然支架的承载能力与有直接的关系。

因为，因此立柱倾斜布置将使支架的承载能力降低。

角和之间的关系表示在右图中。

由图看到，当，支架的承载能力降低值不等大于。

当时，，所以支架承载能力将显著的减小。

因此丛支架承载能力的角度看，立柱倾角不要大于。

但是，有些支架为了使高度变化的范围增大，角往往大于。

值对支架承载能力的影响在以上各式中有多项公式包含，分析如下点是瞬时中心，随着支架高度的变化，点的位置也发生变化，也跟着发生变化。

当点在顶梁上方时，取正值。

当点在顶梁下方时取负值。

值增加，附加力增加。

当摩擦系数，时，附加力可达支架名义工作阻力的。

所以值过大对支架受力不利。

在支架的工作高度范围内，般把值控制在以下，从而把附加力控制在支架名义工作阻力的范围内。

详细分析间液压支架课本张家鉴主编此处不再赘述最后，必须指出，不仅对承载能力有影响，而且对各受力部件有影响，并相当复杂，因此是大是小，由具体情况而定。

支架承载能力随高度的变化由支架载荷的计算式直到，其中是随高度而变化的，因此支架的支撑力也就随着高度而变化。

在调高范围内，支架的承载能力在两侧的高度内比较小。

般情况下，掩护式支架常用加大立柱的倾角来扩大支架的调高范围。

而角越大，支架的承载能力越小。

所以支架的调高范围越大，承载力变化越大。

但是支架在设计中般都要按可能的最大承载力来设计，显然这就使支架不能发挥应有的作用，在很大的段承载范围内就要大材小用。

所以设计掩护式或支撑掩护式支架时，应特别注意使支架承载力在整范围内的变化尽量小。

另外指出，支撑式支架的支护高度对支架受力没有影响，而掩护式和支撑掩护式支架，由于支护高度的变化，使立柱的支撑角度平衡千斤顶的角度掩护梁和四连杆机构的角度等的不同，使受力也不同。

在进行强度计算时，要以顶梁承受最大负荷时的支护高度为依据，按此时的工况进行受力分析。

摩擦系数的影响对支架承载能力的影响摩擦系数对支架承载能力的影响表现在项中。

产生水平载荷的原因很多，所以它的大小和方向也是根据具体情况而变化。

但是，它的极限值却可以用顶梁和顶板支间产生相对滑动时的极限摩擦力求得。

即壁系数断裂极限值等于顶梁和顶板的摩擦系数。

所以此值的大小在范围内变化。

水平载荷的方向可以只考虑向后作用