zy120003862型掩护式液压支架设计(编辑修改稿)

zy120003862型掩护式液压支架设计(编辑修改稿)内容摘要：

撑力的液压油缸。 它是液压支架的主要动力油缸。  千斤顶：液压支架上除了立柱以外的动力油缸，按其功能划分有平衡、推移、侧  推、防倒、防滑、调架、前梁、护帮、伸缩梁、放煤千斤顶等。  浮动活塞千斤顶：活塞可在活塞上滑动的一种特殊结构千斤顶，多用作推移千斤顶。  操纵阀：控制液流方向，实现支架升降、推移等不同动作的阀门。  液控单向阀：使液流只 能单方向自由流通，而在相反方向则闭锁，只有在液控作用下才可使液流返回流动的一种阀门。 用于闭锁立柱下腔和千斤顶有关腔室。  安全阀：一种起安全保护作用的常闭溢流阀门。 当立柱或千斤顶腔室内液体压力达到了调定压力值时，阀就溢流。  截止阀：用于使液流通路关闭或打开的一种方向控制阀门。 一般用于截断油液后进行维修作业。  回油断路阀：一种常开式单向阀门。 用于支架操纵阀的回油管路。 当检修支架时，将回油路堵住，防止回液进入支架。  乳化液：乳化油与水按一定比例配制的液压工作介质。  泵站：由电动机、乳化液泵、乳化液箱等组成的向液压 支架供给高压液体的动力源。  乳化液泵：用乳化液作工作介质的一种泵。  乳化液箱组：用于配制、过滤乳化液并具有相应的液面、温度、压力等控制保护装置的油箱组。 它为乳化液泵提供工作介质。  泵站工作压力：泵站正常工作时所达到的压力。 一般，卸载阀的压力上限即为泵 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 9 页 站工作压力。  手动本架控制系统：对操作者所在的本架支架进行手动控制的液压系统。  直接邻架控制系统：由操作者所在支架的操纵阀直接对相邻支架实现控制的液压系统。 一般分单向控制和双向控制。  先导邻架控制系统：由操作者所在支架起通过先导阀门和多芯管间接对相邻支架实 现控制的液压系统。  电液控制系统：通过电气（电子）装置和液压元件实现支架各种动作的控制系统，一般包括邻架、双向邻架控制、成组控制和工作面集中控制等。  成组程序控制系统：以一定的程序自动地实现一组支架内各种不同动作的控制系统。  工作面集中电液控制系统：可在顺槽等处的中央控制台对工作面支架实现集中遥控的系统。 液压支架的组成 液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系一般分为三大类，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，其组成可分为四个部分： 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某些动作或功能所必需的装置。 按照液压支架在采煤工作面 安装位置来划分有端头液压支架和中间液压支架。 端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。 中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面上所有位置的支架。 目前使用的液压支架在分三类即：支撑式、掩护式和支撑掩护式支架。 支撑式支架 支撑式支架的架型有垛式支架和节式支架两种型式。 如图 ，前梁较长，立柱 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 10 页 较多并呈垂直分布，支架的稳定性由立柱的复位装置来保证。 它靠立柱和顶梁的支撑作用控制工作面的顶板，维护工作空间。 顶板岩石则在顶梁后部切断垮落。 这类支架具有较大的支撑能力和良好的切顶 性能，适用于顶板坚硬完整，周期压力明显或强烈，底板较硬的煤层。 a 垛式 b 节式 图 掩护式支架 掩护式支架有插腿式和非插腿式两种型式。 如图 ，对顶板的作用力均匀；结构稳定，抵抗直接顶水平运动的能力强；防护性能好调高范围大，对煤层厚度变化适应性强；但整架工作阻力小，通风阻力大，工作空间小。 这类支架适用于直接顶不稳定或中等稳定的煤层。 a 插腿式支架 b 立柱支在掩护梁上非插腿式支架 c 立柱支在顶梁上非插腿式支架 图 支撑掩护式支架 支撑掩护式支架架型主要用：四柱支在顶梁上；二柱支在顶梁；一柱或二柱支在掩护梁上。 支柱两排，每排 12根，多呈倾斜布置，靠采空区一侧，装有掩护梁和四连杆机构。 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 11 页 它的支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定，但结构复杂，重量大，价贵，不便于运输。 这类支架适用于直接顶为中等稳定或稳定，老顶有明显或强烈的周期来压，瓦斯储量较大的中厚或厚煤层中。 液压支架在工作过程中，必须具 备升、降、推、移四个基本动作，这些 动作是利用泵站供给的乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。 如图 示。 图 液压支架工作原理 1顶梁； 2立柱； 3底座； 4推移千斤顶； 5安全阀； 6液控单向阀； 8操纵阀； 9输送机； 10乳化液泵； 11主供液管； 12主回液管 升柱和降柱 当需要支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，使于活塞杆相连接的顶梁紧紧接触顶板。 当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔， 另一腔回液，迫使活塞杆下降，于是顶梁脱离顶板。 支架和输送机前移 支架和输送机的前移，都是由底座上的推移千斤顶来完成的。 当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶的活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体 前移，把整个支架拉向煤壁；当需要推输送机时，支架支撑顶板后，高压液进入推移千斤顶的活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 12 页 综采工作面的主要生产工序有采煤、移架和推溜。 3 个工序的不同组合顺序，可形成液压支架的 3 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 一般循环方式为：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。 滞后支护 一般循环方式为：割煤 — 推溜 — 移架。 滞后支护的特点是，支护滞后时间较长，梁端距大，支架顶梁较短。 可用于稳定、完整的顶板。 复合支护 一般循环方式为：割煤 — 支架伸出伸缩梁 — 推溜 — 收伸缩梁 — 移架。 复合支护的特点是，支护滞后时间短，但增加了反复支撑次数。 可适用于各种顶板条件，但支架操作次数增加，不能适应高产高效要求，目前应用 较少。 图 所示为液压支架在工作面的布置示意图。 每个工作面一般由滚筒采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、乳化液泵站和油管等主要设备组成。 为了实现顶板及时支护，常采用先移架后推溜的方式。 采煤机每切割一刀，液压支架依次完成降柱、移架、升柱和推溜四个主要动作过程。 AA 截面是采煤机割煤前支架的工作状态。 此时，推溜千斤顶活塞杆处于伸出状态，端间距为零，输送机紧靠煤壁。 采煤机割煤后，支架尚未前移时（ BB截面），端面距最大（等于采煤机截深）；当支架降柱卸载前移，然后升柱支护新裸露 顶板时，端面距又达到最小（ CC截面）。 支架支撑顶板后，以其为支点操作推溜千斤顶。 将输送机推向煤壁，实现推溜。 此时，推溜千斤顶的活塞杆又处于伸出状态（ DD截面），以便完成下一个动作过程。 随着采煤机割煤的继续，工作面液压支架不断重复上述四个主要动作过程。 从而对顶 板进行及时支护，防止顶板冒落，保持一定的作业空间，确保综采工作面人员和设备的安全，实现顶板管理及采煤作业过程机械化，提高采煤工作效率。 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 13 页 图 液压支架在工作面布置示意图 1－采煤机 ； 2－液压支架 ； 3－传送带输送机 ； 4－转载机； 5－刮板输送机； 6－主进液管 7－主回液管； 8－乳化液泵； 9－乳化液箱； 10－端头支架； 11－单体液压支柱； 设计目的 采用综合机械化采煤方法是大幅度增加煤炭产量、提高经济效益的必由之路。 为了满足对煤炭日益增长的需求，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采煤工作面（简称综采工作面）。 而每个综采工作面平均需要安装 150 台液压支架，可见对液压支架的需求量是很大的。 由于不同采煤工作面的顶板条件、煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等 的不同，对液压支架的要求也不同。 为了有效地支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同 结构尺寸液压支架。 因此，液压支架的设计工作是很重要的。 由于液压支架的类型很多， 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 14 页 因此其设计工作量也是大的，由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节。 设计要求 高工作阻力掩护式液压支架设计，最大结构高度 6200mm；最小结构高度 3800mm；工作阻力 12020kN；支护强度 ～。 完成总体设计，顶梁设计或掩护梁设计或底座设计，进行立柱设计，完成至少两张零件图设计，进行液压传动系统原理设计。 2 工作面设备选型 (一 )生产能力配套 工作面生产能力取决于采煤机落煤能力，而刮板输送机、液压支架及运输巷运输设备的运输能力要高于采煤机生产能力的 20％以上，要保证工作面高产，工作面运输设备的运输能力要大于采煤机的落煤能力，液压支架的移架速度一定要满足采煤机高产快速运行的要求。 采煤机生产能力选择，采煤机的生产能力的决定是依据工作面的年产量及每小时生产能力而确定的。 采煤机生产能力 (t／ h)=60(min／ h)采高 (m)截深 (m)采煤机牵引速度 (min／ m) 煤的密度 (t／ 3m )系数 刮板输送机生产能力要高于采煤机的生产能力。 液压支架生产能力的确定，为了保证工作面采煤机连续截煤，整个工作面支架的移机速度应大于采煤机连续截煤的平均截煤牵引速度。 (二 )性能配套 主要解决各设备性能互相协调与制约的问题，从而发挥设备性能，满足安全生产需要。 (三 )空间配套 从安全角度出发，支架前柱到煤壁的无立柱空间宽度越小越好。 (四 )寿命配套 采煤机、刮板输送机和液压支架的大修周期应相互配套。 综合机械化采煤是将 工作面的落煤、装煤、运煤、支护的各个环节有机的联系在一起，使各个环节实现机械化的过程，各设备之间的合理匹配，将使效率显著提高，劳动条件将有很大改善。 液压支架应与采煤机、刮板输送机等设备相匹配，支架的宽度应与刮板输送机中部槽长度相一致，推移千斤顶的行程应比采煤机截深大 100— 200mm，支架沿工作面的移架速度应能跟上采煤机的工作牵引速度并能满足生产指标。 支护强度应与工作面矿压相适应，支架的初撑力和工作阻力要适应直接顶和基本顶岩 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 15 页 层移动产生的压力，将空顶区的顶板移近量控制到最小程度。 本文设计 的是 高工作阻力掩护式液压支架设计，要求最大结构高度 6200mm；最小结构高度 3800mm；工作阻力 12020kN；支护强度 ～。 即为 ZY12020/38/62 型支架， 防止煤壁片帮，液压支架增设二级护帮板，以增强对煤壁支护效果。 目前国内外支架的中心距有 、 、 、。 大采高液压支架为提高稳定性中心距选用。 同时，为扩大支架适应的高度范围，广泛采用双伸缩式支柱。 采煤机的选型直接关系到安全高效能否实现。 在选择采煤机时着重考虑以 下功率、牵引速度和技术先进性与可靠性等因素，最终选定 MG800/2040WD 型采煤机。 刮板输送机选型原则： 刮板输送机应能保证工作面落煤生产能力需要，选择刮板输送机应以工作面最大生产能力乘 以 的不均衡系数为基础； 结构形式一般与采煤机相配套，输送机槽的结构应与工作外面底板条相适应，并应考虑与采煤机底板托架和行走机构尺寸相匹配； 输送机铺设长度可根据刮板输送机技术特征、输送量、链速和工作面倾角等因素 确定。