（全套CAD）ZY35002547掩护式液压支架的设计（终稿）

因此，支架要实现升降推移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压液体，通过工作性质不同的几个液压缸来完成的，如图所示。

图液压支架工作原理顶梁立柱底座推移千斤顶安全阀液控单向阀操纵阀输送机乳化液泵主供液管主回液管支架升降和推移当操纵阀处于升柱位置时，从乳化液泵站来的高压液体通过操纵阀液控单向阀进入立柱的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撑紧顶板。

当操纵阀处于降柱位置时，工作液体进入立柱的上腔，同时打开液控单向阀，立柱下腔回液，支架下降。

支架的前移和推移输送机是通过操纵阀和推移千斤顶来进行的。

移架时，先使支架卸载下降，再把操纵阀置于移架位置，从乳化液泵站来的高压液体进入推移千斤顶的前腔即活塞杆腔，后腔即活塞腔回液。

这时，支架以输送机为支点前移。

移架结束后，再把支架升起，使支架撑紧顶板。

支架的承载过程支架的承载过程是指支架与顶板之间相互力学作用的过程。

它包括初撑承载增阻和恒阻三个阶段。

初撑阶段在升架过程中，当支架的顶梁接触顶板，直到立柱下腔的液体压力逐渐上升到泵站工作压力时，停止供液，液控单向阀立即关闭，这过程为支架的初撑阶段。

初撑力的大小取决于泵站的工作压力，立柱缸径和立柱的数量。

承载增阻阶段支架初撑结束后，随着顶板的下沉，立柱下腔的液体压力逐渐升高，支架对顶板的支撑力也随之增大，呈现增阻状态，这过程为支架的承载增阻阶段。

恒阻阶段随着顶板压力的进步增加，立柱下腔的液体压力越来越高。

当升高到安全阀的调定压力时，安全阀打开溢流，立柱下缩，液体压力随之降低。

当降到安全阀的调定压力时，安全阀关闭。

随着顶板的继续下沉，安全阀重复这过程。

由于安全阀的作用，支架的支撑力维持在恒定数值上，这是支架的恒阻阶段。

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。

.液压支架的组成液压支架是综采工作面支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。

支架的组成液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系般分为三大类，即支撑式掩护式和支撑掩护式。

根据支架各部件的功能和作用，其组成可分为个部分承载结构件，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垮落岩石的载荷。

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。

控制元部件，包括液压系统操纵阀单向阀安全阀等各类阀，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。

辅助装置，如推移装置护帮或挑梁装置伸缩梁或插板装置活动侧护板防倒防滑装置连接件喷雾装置等。

这些装置是为实现支架的些动作或功能所必需的装置。

液压支架的支护方式综采工作面的主要生产工序有采煤移架和推溜。

个工序的不同组合顺序，可形成液压支架的种支护方式，从而决定工作面“三机”的不同配套关系。

即时支护般循环方式为割煤移架推溜。

即时支护的特点是，顶板暴露时间短，梁端距较小。

适用于各种顶板条件，是目前应用最广泛的支护方式。

，掩护，液压，支架，设计，毕业设计，全套，图纸第章概述采煤综合机械化，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项战略措施。

综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻繁重的体力劳动，改善工人的作业环境，保护工人的生命安全，是煤炭工业技术的发展方向。

我国综采技术日趋成熟，不但生产水平，而且工艺水平已进入世界先进行列。

液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之，其重量约为综采设备总重量的，其费用约占综采设备总费用的。

因此，为了降低成本，提高采煤的经济效益，世界各产煤大国都直在积极地开展液压支架的研究。

.支护设备的发展历史煤矿支护设备是保证回采工作面正常生产和安全生产的重要设备之，也是煤矿工作面使用规模最大耗费资金最多的煤机产品。

目前世界各国使用的煤矿支护设备主要是回采工作面单体支柱和回采工作面液压支架。

单体支柱的发展历史世纪年代出现了木支柱，它是种古老而又简陋的支护材料，没有初撑力，也没有恒增阻降距，支撑力也无法保证，而且也浪费了大量的木材。

世纪年代出现了单体金属摩擦支柱，与木支柱相比可节省大量木材，而且也可复用。

但是它不能保证恒增阻降距。

世纪年代出现了型单体液压支柱，与前两种单体支柱相比可保证恒增阻降距，支撑力也能得到控制，但是由于这种支柱存在内泄露，因此存在严重的安全隐患。

液压支架的发展历史液压支架的发展从世纪年代开始。

年，英国研制出剁式支架。

从此，开创了煤炭工业的新时代。

年法国试验成功了节式支架。

五十年代末，为开采煤层厚超过的松散和破碎顶板条件下的褐煤，前苏联开始研制掩护式液压支架，并与年在阿乐斯科拖举办的贸易展览会上展出了型掩护式支架。

比起剁式和节式支架，掩护式支架能有效的控制顶板，防止开采过程中矸石渗入工作面，工作能力很好。

年代末和年代初，随着液压支架在欧洲使用经验的日益增加，支架结构也发生了巨大变化。

长顶梁二柱四柱以及多柱四连杆机构的液压支架相继问世。

并且，为适应底板不平，底座采用分离铰接式结构对于松软底板，为减小底板比压，采用接触面积较大的底座为防止碎矸窜入采区，采用了各种防窜矸的掩护装置。

进入和年代，液压支架又有了新的发展。

顶梁不仅实现了“立即前移支护”，而且整个支架安装了电液控制系统实现微机控制与操作。

年杜赛尔多夫采矿展览会上，展出了液压连杆式液压支架和具有液压调高机构的掩护式支架，并研制出采高为的大采高支架及放顶煤支架对于坚硬岩层设计了强力液压支架等。

.我国液压支架的发展年月，原北京矿业学院设计了三种液压支架。

年设计了“本溪Ⅱ型”支架，并制造出样机进行井下试验。

年北京煤炭科学院和郑州煤矿机械厂协作制造出仿英支架。

年，北京煤矿机械机械厂生产出第套垛式支架，在阳泉矿务局使用。

它是发展我国液压支架的起点。

从年代至今，光煤炭科学研究总院北京开采所共研制出余种不同结构型式的液压支架。

架型包括支撑式掩护式和支撑掩护式，还有特殊采煤工艺用液压支架，如放顶煤支架，水砂填充支架及端头支架等。

总之，我国液压支架是从年代末开始着手研制，经历可研制试验引进仿制和改进创新等阶段，直到现在的独立设计阶段。

目前，除液压支架电液控制和支架计算机辅助设计与绘图方面落后于国外，其他方面均以达到国外同期水平。

.液压支架的用途分类和结构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，必须对顶板支护。

而液同时额定工作压力也应与安全塑性变形压力有定的比例范围，以避免塑性变形的发生式中缸筒发生完全塑性变形的压力，因此，缸筒的爆裂压力验算缸筒径向变形应处在允许的范围内式中缸筒材料泊松比，钢材取缸筒材料弹性模数，钢材取变形量不应超过密封圈允许范围。

为了加强两端耳部联结强度，设计中加大了千斤顶缸底耳座和活塞杆端销孔直径，以及缸底耳座和活塞杆头部销孔处的厚度及宽度，增加联结部位的强度。

活塞杆及强度校核活塞杆采用号钢空心杆，端部接球头端盖，活塞杆外径，其抗拉强度，屈服强度。

取抗拉强度，屈服强度，活塞杆的安全系数取.，则空心直径为式中活塞杆直径，缸的推力，材料的许用应力，则壁厚为此处取活塞杆壁厚为。

则活塞杆内部空心直径。

活塞杆的强度计算活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向推力或拉力，可以近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算式中活塞杆的作用力，活塞杆外径，活塞杆内径，材料的许用应力，安全系数，即可，此处取把数据代入式得如果液压缸工作时，活塞杆所承受的弯曲应力矩不可忽略时如偏心载荷等，则可以按下式计算活塞杆的应力式中活塞杆断面积，活塞杆断面模数，活塞所承受的弯曲力矩如果活塞杆仅受轴向偏心载荷时，则，式中为作用线至活塞杆轴心线最大挠度处的垂直距离。

这里求得则代入式得活塞杆弯曲稳定性验算当液压缸支撑长度时，需验算活塞杆弯曲稳定性。

若受力完全在轴线上，主要按下式验证式中活塞杆弯曲失稳临界压缩力，安全系数，活塞杆即可，此处取液压缸安装及导向系数，两端铰接实际弹性模数材料组织缺陷系数，钢材般取活塞杆截面不均匀系数，般取材料的弹性模数，钢材取活塞杆横截面惯性矩，活塞杆截面面积，受力偏心量，活塞杆材料屈服极限，。

式中圆环截面又代入式得则由式得若受力偏心时，当推力与支承的反作用力不完全处在轴线上，可用下式验证式中，端固定，端球铰接把以上值代入上式可求得则由式和式求得活塞杆导向套装在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向，内装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封。

外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质灰尘及水分带到密封装置处，损坏密封装置。

.拟订液压系统支架的液压系统般分为手动控制和自动控制两类。

手动控制系统要求操作者沿工作面跟随采煤机依次操作支架。

目前国产支架绝大部分都是这种控制系统。

这种支架可以本架操作，也可以邻架操作。

本架操作比较简单，管路较少，但不利于操作者观察顶板和支架的动作情况。

邻架操作便于操作者观察顶板和支架的动作情况，可提高移架速度和安全性。

本支架操作方式采用本架操作控制，使用快速接头拆装方便，性能可靠。

型液压支架的液压系统的基本原理如图所示，从泵站来的高压液体，经过工作面上的主供液管送往各支架。

各支架再经操纵阀把液体送往支架的各立柱和千斤顶，以控制支架的升降推移等动作。

回液时，各立柱和千斤顶低压腔的液体通过操纵阀和工作面总回液管返回泵站。

图液压系统的基本原理图立柱推移千斤顶护帮千斤顶伸缩梁千斤顶平衡千斤顶侧护千斤顶抬底千斤顶操纵阀安全阀单向阀该支架液压系统所使用的乳化液，是由乳化油和水配制而成的，乳化油的配比浓度为，使用乳化液应注意以下几点定期检查浓度。

浓度过高增加成本，浓度太低，可能造成液压元件锈蚀，影响液压元件的密封和使用寿命防止污染。

定期清理乳化液箱和支架过滤器防冻。

乳化液的凝固点为零下三度左右，与水样也具有冻结膨胀性，乳化液受冻后，不但体积膨胀，稳定性也受影响，乳化液地面配制和冬季运输时要注意防冻。

.液压支架的主要技术参数液压支架主要技术参数如表表液压支架主要技术参数表设备部件名称项目单位技术参数支架整体性能支架高度.支架宽度支架中心距.支段为支架工作段。

所以，当已知掩护梁和后连杆的长度后，从这个观点出发，在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，运用作图法就可以了，如图。

四连杆机构的设计四连杆机构的设计的主要方法有直接求解法解析法几何作图法等。

本设计鉴于各种方法的优缺点，采用了几何作图法的方式来求解。

.确定掩护梁上铰点至顶梁顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距。

般按同类型支架用类比法来确定。

取掩护梁上铰点至顶梁顶面之距为，取后连杆下铰点至底座底面之距为。

.掩护梁和后连杆长度的确定用解析法来确定掩护梁和后连杆的长度。

如图所示图四连杆机构几何特征图图掩护梁和后连杆构成曲柄滑块机构图掩护梁和后连杆计算图其中掩护梁长度，后连杆长度，点引垂线到后连杆下铰点之距，支架最高位置时的计算高度，支架最低位置时的计算高度。

从几何关系可以列出如下两式式和式联立可得说明支架计算高度为支架高度减去掩护梁上铰点至顶梁顶面