掩护式液压支架设计说明书_毕业设计论文(编辑修改稿)

掩护式液压支架设计说明书_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

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，后煤层一般为 300kN～ 400kN。 (3) 防矸性能要好。 (4) 排矸性能好。 (5) 要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风面积，从而保证人员呼吸、稀释有害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值。 (9) 要求支架有足够的刚度，能承受事实上不均衡载荷 和冲击载荷。 (10) 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。 液压支架 设计的基本参数 1． 顶板条件 根据老顶和直接顶的分类，对支架进行选型。 2． 最大和最小采高 根据最大和最小采高，确定支架的最大和最小高度，以及支架的支护强度。 3． 瓦斯等级 根据瓦斯等级，按《煤矿安全规程》规定，验算通风断面。 4． 底板岩性及小时涌水量 根据底板岩性及小时涌水量验算地板比压。 5． 工作面煤壁条件 根据工作面煤壁条件决定是否用护帮装置。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 15 页 共 65 页 6． 煤层倾角 根据煤层倾角决定是否选用防滑装置。 7． 井向罐笼尺寸 根据井向罐笼尺寸考虑支架的运输外形尺寸。 8． 配套尺寸 根据配套尺寸及支护方式来计算顶梁长度。 中厚煤层掩护式液压支架总体设计分析及掩护梁设计 第 16 页 共 65 页 第 3 章 液压 支架总体结 构设计 液压支架的选型 设计的原始条件 煤层厚度： H＝ ～ ；顶设条件老顶 II 级、直接顶 II级，底板平整，无影响支架通过的断层。 工作面配套设备：采煤 机 MXA300/，刮板输送机 SGZ－ 730/320。 煤层倾斜角小于 15度，支护强度、底板抗压强度、泵站压力、安全阀调定压力 40MPa。 影响选 架型的因素 1. 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。 2. 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。 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。 5. 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。 6. 设备成本 在满足要求的前提下，应选用价格便宜的支架。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 17 页 共 65 页 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。 根据煤层厚度 ～ ，属于中厚煤层。 支架的适应高度为 ～ 老顶 II级、直接顶 II级，底板平整，无影响支架通过的断层，根据表 31初步选定为掩护式两柱液压支架。 表 31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 中厚煤层掩护式液压支架总体设计分析及掩护梁设计 第 18 页 共 65 页 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。 液压支架基本参数的确定 初撑力 初撑力的大小是相对于支架的工作阻力而言的，并与顶板的性质有关。 较大的初撑力可以使支架较快地达到工作阻力，防止顶板过早的离层，增加顶板的稳定性。 对于不稳定和中等稳定顶板，为了维护机道上方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作阻力的80%。 移架力和推溜力 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300kN～ 400kN。 支架的调高范围和伸缩比 支架高度的确定原则，应根据所采煤层的厚度，采区范围内地质条件的变化等因素来确定，其最大与最小高度为： 1ShH mm  （ 31）   2ShH nn （ 32） 取 mmH m 3500 ； mmH n 1500 mmhhHH m 2 9 4 04 0 01 6 03 5 0 0211  mmhhHH n 9 4 04 0 01 6 01 5 0 0212  式中 mH — 支架最大高度 nH — 支架最小高度 1H — 支架最高位置时的计算高度 华北科技学院毕业设计（论文） 第 19 页 共 65 页 2H — 支架最低为之时的计算高度 1h — 掩护梁上铰点至顶梁顶面之距；取 160mm 2h — 后连杆下铰点至底座底面之距；取 400mm mh — 煤层最大采高 nh — 煤层最小采高 S1 — 伪顶冒落 的最大厚度，一般取 ～ 2S — 顶板最大下沉量，一般取 100～ 200mm a — 移架时支架的最小可缩量，一般取 50mm a — 矸、浮煤厚度，一般取 50mm 支架的伸缩比指最大与最小支架高度之比值为： nmHHm （ 33） 代入数据得 m=。 支架间距和宽度的确定 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   （ 34） 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 bc 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。 式支架外，支架间距一般为。 本次设计 取 支架的中心距为。 支架宽度是指顶梁的最小和最大宽度。 宽度的确定应考虑支架的运输安装和调架要求。 支架顶梁一般装有活动侧护板，侧护板行程一般为 170～ 200mm。 当支架中心距为中厚煤层掩护式液压支架总体设计分析及掩护梁设计 第 20 页 共 65 页 时，最小宽度一般取 1400～ 1430mm， 最大宽度一般取 1570～ 1600mm。 底座长度的确定 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 左右。 本次设计取底座长。 四连杆机构的设计 四连杆机构的作用与缺点 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，华北科技学院毕业设计（论文） 第 21 页 共 65 页 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。 四连杆几何特征 四连杆几何特征 如下 ： 1. 支架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 70e mm，最好为 30mm 以下； 2. 支架在最高位置时和最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角 P 和后连杆与底平面的夹角 Q，应满足如下要求： 支架在最高位置时， ooP 62~52 ， 即 ～ 弧度； ooQ 85~75 即 ～ 弧度 ；支架在最低位置时，为有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩护梁上，根据物理学摩擦理论可知，要求 WtgP ，如果钢和矸石的摩擦系数 W ，则 。 为了安全可靠，最低工作位置应使 25p。 3. 后连杆与掩护梁的比值，掩护式支架为 I =～ ；支撑掩护式为 I = ～。 前后连杆上绞点之距与掩护梁的比值为 I1 ～。 4. 掩护梁与顶梁铰点和瞬时中心  之间的连线与水平线夹角为  ,设计时要满足  ，原因是θ角直接影响支架承受附加力的数值大小。 5. 应取顶梁前端点运动轨迹双纽线向前凸的一段为支架工作段，如图 31 所示的 h段。 图 31四连杆机构几何特征 中厚煤层掩护式液压支架总体设计分析及掩护梁设计 第 22 页 共 65 页 其原因为当顶板来压时，立柱让压下缩，使顶梁有向前移的趋势，可防止岩石 向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向采空区。 同时底板阻止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增加了顶梁前端的支护力，防止顶梁前端上方顶板冒落，并且使底座前端比压减小，防止啃底，有利移架。 水平力的合力也相应减小，所以减轻了掩护梁的外负荷。 四连杆机构各部尺寸的 确定 1. 四连杆机构各 部参数 四连杆机构各 部参数 如图 32 所示 ，图中的 1H 为支架在最高位置时的计算高度。 令 ： oa2 =A ； ab =B ； bc =C ； cd =D ； 2od=E ； 39。 ae =G ； 39。 eb =F ； 1Jo =S ； 39。 Je =L ； A IG ； 39。 ab Iae1 ； tan =SL =U 图 32四连杆机构参数图 确定掩护梁上铰点至顶梁顶面的距离和后连杆下铰点至底座地面的距离。 一般同一类型的支架采用欧冠类比法来 确定。 在结构允许的条件下，掩护式液压支架尽量取大些，支撑掩护式液压支架尽量取小些。