放顶煤液压支架毕业设计论文(编辑修改稿)

放顶煤液压支架毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

架 支撑式支架是出现最早的一种架型，按其结构和动作方式的不同，支撑式支架又分为垛式支架和节式支架两种结构型式。 垛式支架每架为一整体，与输送机联接并互为支点整体前移。 节式支架由 2— 3 个框节组成，移架时，各节之间互为支点交替前移，输送机用与支架相连的推移千斤顶推移。 节式支架由于稳定性差，现已基本 淘汰。 支撑式支架的结构特点是：顶梁较长，其长度多在 4m 左右；而且立柱多，一般 4— 6根，且垂直支撑；支架后部设复位装置和挡矸装置。 以平衡水平推力和防止矸石窜入支架的工作空间内。 支撑式支架的支护性能是：支撑力大，且作用点在支架后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗水平载荷的能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架的工作空间和通风断面大。 由上可知，支撑式支架适用于直接顶稳定、老顶有明显或强烈周期来压，且水平力小的条件。 支撑掩护式支架 支撑掩护式支架是在吸收了支撑式和掩护式两种支架优点的基础上发展起来的一种支架。 因此，它兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性能，可适用于各种顶底板条件。 河南理工大学万方科技学院毕业 设计（ 论文 ） 11 支撑掩护式支架的顶梁由前梁与主梁构成，四根立柱支撑在顶梁和立柱之间，掩护梁的上端与顶梁铰接，下端用连杆与底座相连。 这种支架的优点是：支撑力大，切顶性能强，防护性能好，通风断面大，稳定性好，应用范围广。 它的主要缺点是：结构复杂，成本较高。 支撑掩护式支架的立柱均为两排，立柱可前倾和后倾。 也可倒八字形布置和交叉布置。 通常，两排立柱 都直接支撑在顶梁上，个别情况下，也有后排立柱支撑在掩护梁上而前排立柱支撑在顶梁上。 特种液压支架 特种液压支架是为满足某些特殊要求而发展起来的液压支架，在结构型式仍属于上述某种基本架型。 对液压支架的基本要求 1. 为了满足采煤工艺及地质条件的要求，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效地控制顶板，保证合理的下沉量。 2. 液压支架要有足够的推溜力和移架力。 推溜力一般为 100kN 左右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为 100kN— 150kN，中厚煤层一般为 150kN— 250kN，厚煤层一般为 250kN— 400kN。 3. 防矸性能要好。 4. 排矸性能要好。 5. 要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸、稀释有毒气体等安全方面的要求。 6. 为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。 7. 调高范围要大，照明和通讯方便。 8. 支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定植。 9. 要求支架有足够的刚度，能够承受一定的不均匀载荷和冲击载荷。 河南理工大学万方科技学院毕业 设计（ 论文 ） 12 10. 在满足强度条件下，尽可能减轻支架重量。 11. 要易于拆卸，结构要简单。 12. 液压元件要可靠。 支架的选型设计 设计的原始条件 顶设 条件老顶 II 级、直接顶 1类，底板接触比压 MPa，工作阻力 2020KN，推溜力 100KN，移架力 200KN，泵站压力 32MP。 液压支架型号 ZFS2020/16/24。 工作面配套设备：采煤机 1703 MLS ，刮板输送机 SGZ(W)－ 764/400。 煤层倾斜角小于 15度。 支架的支护性能与外载荷 由液压支架的工作状态知，支架承受的外载荷是顶板下沉形成的。 在顶板下沉过程中，支架的顶梁与顶板有相对滑动的现象，支架不仅受有垂直于顶梁的力，还受有平行于顶梁的摩擦力。 垂直于顶 梁的力由支架的工作阻力来平衡。 在支架承载过程中，支架底座承受工作面底板反作用力。 为了设计计算方便，要对支架的外载荷和支架本身进行简化，概述如下： 把支架简化成一个平面杆系结构。 为偏于安全，在计算时把外载荷视为集中载荷；金属结构件按直梁理论计算；顶梁、底座与顶底板被认为均匀接触，载荷沿支架长度方向按线性规律分布，沿支架宽度方向为均布；通过分析和计算可知，掩护梁上矸石的作用力，只能使支架实际支护阻力降低所以，在进行强度计算时不计，使掩护梁偏于安全；立柱和短柱按最大工作阻力计算；产生作用在顶梁上的水平力的情况 有两河南理工大学万方科技学院毕业 设计（ 论文 ） 13 种， — 是由于支架让压回缩，顶梁前端点运动轨迹为近似双纽线，顶梁与顶板间产生相对位移，顶板给予顶梁水平摩擦力，另一种是由于顶柜向采空区方向移动，使支架顶梁受一指向采空区的水平摩擦力。 顶梁和顶板的静摩擦系数 W，一般取 — ；按不同支护高度时各部件最大受力值进行强度校核。 影响架型选择的因素 (1) 煤层倾角 煤层倾角主要影响支架的稳定性，倾角大时易发生倾倒、下滑象。 当煤层倾角大于 10 — 15 时，应设防滑和调架装置，当倾角超过 18 时，应同时具有防滑防倒装置。 (2) 煤层厚度 煤层厚度不但直接影响到支架的高度和工作阻力，而且还影响到支架的稳定性。 当煤层厚度大于 — （软煤取下限，硬煤取上限 ）时，应选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。 当煤层厚度变化较大时，应选用调高范围大的支架。 (3) 底板性质 底板承受支架的全部载荷，对支架的底板影响较大，底板的软硬和平整性，基本上决定了支架底座的结构和支承面积。 选型时 ，要验算底座对底板的接触比压，其值要小于底板的允许比压 (对于砂岩底板，允许比压为 — ，软底板为 左右 )。 (4) 瓦斯涌出量 对于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通风断面应满足通风的要求，选型时要进行验算。 河南理工大学万方科技学院毕业 设计（ 论文 ） 14 (5) 设备成本 在满足要求的前提下，应选用价格便宜的支架。 (6) 地质构造 地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在 5— 8 2m 和 20min 以下时，暂不宜采用液压支架。 支架架型 的确定 从架型的结构特点来看，由于架型的不同，它的支撑力分布和作用也不同；从顶板条件来看，由于直接顶类别和老顶级别的不同，支架所承受的载荷也不同。 所以，为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力、采煤高度与承载的关系进行分析，使支架的支撑力能适应顶板载荷的要求。 煤质条件老顶 II 级、直接顶 1 类，底板平整，无影响支架通过的断层，根据表 21 初步选定为掩护式两柱液压支架。 河南理工大学万方科技学院毕业 设计（ 论文 ） 15 表 21支架架型的选择 注：①括号内的数字是掩护式支架的支护强度。 表中所列支护强度在选用时，可根据本矿情况允许有 5 %的波动范围。 ②表中 、 、 2 分别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级老顶的分级增压系数；Ⅳ级老顶给出最低值 2，选用时可根据本矿实际确定适宜值。 老顶级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接顶类别 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4 支架类型 掩护式 掩护式 支撑式 掩 护 式 掩 护 或 支 撑 掩 护 式 支 撑 式 支撑掩护式 支撑掩护式 掩护或支撑掩护式 掩护或支撑掩护式 支撑式 采高小于 时 支撑掩 护式 采高大于 时 支架支护强度 MPa 采高m 1   20.249 应结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区 2 （ ） （ ）  20.343 3 （ ） （ ）  20.441 4 （ ） （ ）  20.539 河南理工大学万方科技学院毕业 设计（ 论文 ） 16 3 液压支架的整体结构设计 支架高度、 中心距的确定 支架高度 其最大与最小高度为： Hm=2400mm 支架最大高度， Hn=1600mm 支架最小高度 支架伸缩比 支架的伸缩比指最大与最小支架高度之比值为： nmHHm （ 31） 代入数据得 m=。 支架间距 所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。 按下式计算： 3cmb B n C   （ 32） 式 中： cb — 支架间距（支架中心距）； mB — 每架支架顶梁总长度； 3C — 相邻支架（或框架）顶梁之间的间隙 ； n— 每架所包含的组架的组数或框架数，整体自移式 支 架。 支架间距 cb 要根据支架 型式来确定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据输送机溜槽每节长度及帮槽上千斤顶连结块的位置来确定，我国刮板输送机溜槽每节长河南理工大学万方科技学院毕业 设计（ 论文 ） 17 度为 ,千斤顶连结块位置在溜槽中长的中间，所以除节式和迈步式支架外，支架间距一般为。 本次设计 取 支架的中心距为。 底座长度的确定 底座长度 底座是将板压力传递到底板和稳固支架的部件。 在设计支架的底座长度时，应考虑如下诸方面：支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱，液压控制控制装置、推移 装置和其他辅助装置；使于人员操作相行走，保证支架的稳定性等。 通常，掩护式支架的底座长度职 倍的移架步距 (一个移架步距为 )，即 左右；支撑掩护式支架的底座长度取 4 倍移架步距，即。 本次设计取底座长。 底座宽度 支架底座宽度一般为 —。 为提高横向稳定性和减小对底板比压，厚煤层支架可加大到 左右，放顶煤支架为 —。 底座中间安装推移装置的槽子宽度与推移装置的结构和千斤顶缸径有关，一般为 300— 380mm。 宽度取 1430mm。 4 支架 主要部件的设计 支架主要部件的设计要求 各部件设计要求要满足总体配套的要求，就是应满足采煤机、双输河南理工大学万方科技学院毕业 设计（ 论文 ） 18 送机和支架配套的空间要求。 各部件设计的基本要求： （ 1）四连杆机构应进行优化设计，使支架梁端距变化小，支架受力状态最佳，结构上既满足工作空间要求，又能承受足够的纵向、横向力及扭矩。 （ 2）前梁由前梁千斤顶控制，可上下摆动 15176。 ，与顶板保持良好的接触，维护机道上方顶板。 挑梁是和前梁铰接的可翻转支护板，由防片帮千斤顶控制，可及时支护，并超过水平线上挑 3176。 — 5176。 ，拉架时收回，还可在移架后支护煤壁，以防止片帮。 （ 3）顶梁 顶梁是支架主要承受顶板压力的部件，并起切顶作用。 它可多次反复支撑顶煤，以利于放煤。 顶梁装有侧护板，活动侧装有千斤顶和弹簧，防止架间漏煤、矸及调节支架间距。 （ 4）掩护梁受扭力和横向载荷力大，是十分重要的部件。 （ 5）底座 底座是将支架承受的顶板压力和侧向力传至底板。 它既要有足够的强度和刚度，又应满足底板比压不超限。 保证支架整体稳定性的关键是在底座上铰接四连杆机构，在底座中间设置有推移装置，侧面设置拉后输送机的千斤顶和推移杆。 （ 6）推移装置 此机构关系到支架能否正常推移，由千斤顶和推移杆组 成。 推移杆结构有长推杆或是由两部分短推移杆组成。 （ 7）液压控制系统及立柱、千斤顶 液压系统由各液压件、管路系统组成，它应保证立柱、千斤顶完成支架要求的各种性能，并达到设计技术参数。 四连杆结构 四连杆机构的作用 1．梁端护顶 鉴于四连杆机构可使托梁铰接点呈双纽线运动，故河南理工大学万方科技学院毕业 设计（ 论文 ） 19 可选定双纽线的近似直线部分作为托梁铰接点适应采高的变化范围。 这样可使托梁铰接点运动时与煤壁接近于保持等距，当梁端距处于允许值范围之内时，借此可以保证梁端顶板维护良好。 2．挡矸 鉴于组成四连杆机构的掩护梁既是 连接件，又是承载件，为了承受采空区内破碎岩石所赋予的载荷，掩护梁一般做成整体箱形结构，具有一定强度。 由于它处在隔离采空区的位置，故可以起到良好的挡矸作用。 3．抵抗水平力 观测表明：综采面给予支架的外载，不但有垂直于煤层顶板的分力，而且还有沿岩层层面指向采空区方向（或指向煤壁方向）的分力，这个水平推力由液压支架的四连杆机构承受，从而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱弯曲变形。 4．提高支架稳定性 鉴于四连杆机构将液压支架连成一个重量较大的整体，在支架承载阶段，其稳定程度较高。 四连杆机构在具有以上诸作用 的同时，也有一些缺点。 首先，支架在工作过程当中，四连杆机构必须承受很大的内力，从而导致支架结构尺寸的加大和重量的增加；其次，由于四连杆机构对顶板产生一个水平力（又称水平支撑力），因此对支架的工作性能将产生不良影响。 四连杆机构设计的要求 高度 在最大和最小范围内变化时，顶梁端点运动轨迹的最大宽度 e 应小于或等于 70mm，最好为 3。