放顶煤液压支架ZFS4000-14/28整体设计
摘要
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一项战略措施。综合机械化不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。而液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。
液压支架主要有以下几个基本部分组成：顶梁，底座，液压支柱，千斤顶，掩护梁，四连杆机构。设计要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。
在支撑掩护式的设计中，前梁、主顶梁、掩护梁和立柱等结构件的设计是重点。本论文介绍了液压支架的结构、类型、工作原理、目的及要求，对掩护式液压支架作了详尽的分析和介绍，讲述了这种支架的设计方案和用途。
关键词：液压支架; 支护; 四连杆机构; 顶梁; 掩护梁; 液压支柱或者支柱; 结构设计.
ON THE OVERRALL DESIGN OF ZFS4000/14/28
HYDRAULIC CAVING SUPPORT
ABSTRACT
The comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country, raises labor productivity substantially and realizes the modern a strategic measure of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement working environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is one of the comprehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining. Hydraulic support major from some following basically partial compositions: Top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender, base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle.
In the design course that the type of supports cover type, the design of canopy and caving shield and props is key. This paper has introduced requirement, type, working principle, characteristic, purpose and the structure of hydraulic support, for screening type hydraulic pressure support have made detailed analysis and introduction, have narrated use and the scheme of this kind of support.
KEYWORDS: hydraulic support; shoring; 4 linkage mechanisms; canopy; caving shield; hydraulic legs or props; structure design.
目录
摘要................................................................ I ABSTRACT........................................................... I I 绪论. (1)
1 液压支架的概述 (3)
1.1 放顶煤采煤法 (3)
1.2 放顶煤工艺 (3)
1.3 液压支架的操作 (4)
1.3.1 支护方式 (4)
1.3.2 操作方式 (4)
1.4 液压支架的工作原理及分类 (4)
1.4.1 液压支架的工作原理 (4)
1.4.2 液压支架分类 (4)
1.5 主要用途，适用范围和性能特点 (5)
1.5.1 主要用途 (5)
1.5.2 适用范围 (5)
1.5.3 性能特点 (5)
1.6 低位放顶煤液压支架组成 (5)
1.7 液压支架的主要结构 (6)
1.8 液压支架产品型号说明 (6)
2 液压支架的整体结构设计 (7)
2.1 支架的高度和支架的伸缩比的设计 (7)
2.2 顶梁设计 (7)
2.2.1 顶梁的作用及选用 (7)
2.2.2 本次设计采用及时支护方式 (8)
2.3 底座的设计 (8)
2.4 掩护梁设计 (9)
2.5 前、后连杆设计 (9)
3 支架受力分析 (10)
3.1 支架工作状态 (10)
3.2 计算载荷的确定 (11)
3.3 主顶梁的受力分析与计算 (11)
3.4 顶梁的载荷分布 (13)
4 支架强度计算 (15)
4.1 强度条件 (15)
4.2 顶梁强度校核 (16)
5 液压支架的使用和维护............................. 错误！未定义书签。
5.1 液压支架操作................................. 错误！未定义书签。
5.1.1 操作前的准备............................ 错误！未定义书签。
5.1.2 操作方式与顺序.......................... 错误！未定义书签。
5.1.3 支架使用中的注意事项..................... 错误！未定义书签。
5.2 液压支架操作维护要求......................... 错误！未定义书签。结论............................................... 错误！未定义书签。参考文献........................................... 错误！未定义书签。致谢............................................... 错误！未定义书签。
绪论
液压支架是中国煤矿综合机械化采煤工作面最主要的技术装备之一，也是综采工作面装备中装备数量最大的产品。自1964 年中国第一架液压支架问世，经过几十年的引进技术、消化吸收和自主研发，液压支架在煤炭综采重大装备制造本土化首先取得突破，成效显著。
在技术的支撑下，以及煤炭市场快速发展的推动下，中国液压支架行业产量和产值均呈逐年增长的态势，至2010 年，中国液压支架行业产量达到168.40 万吨，产值则达到167 亿元。
据《2013-2017年中国液压支架行业产销需求与投资预测分析报告》显示，近几年在国家振兴装备制造业政策指导下，国内液压支架优势企业加快了改制、重组、联合、兼并的步伐，组建了以液压支架企业为主体，煤炭生产企业入股、科研院所参与的大型煤机集团，形成具有制造和开发能力、工程成套能力、自主创新能力的企业实体。
国内液压支架企业的实力不断增强，并且在国际上拥有了一席之地。如郑州煤矿机械集团股份有限公司成功研制出支护高度达7m 的液压支架，展示了其最新研制成功的液压支架电液控制系统，该产品的问世标志着中国液压支架电液控制系统的国产化进程取得了突破性的进展。分析，中国煤炭机械设备市场一直处于迅猛上升趋势，而液压支架作为煤炭企业建设高产、高效、安全采煤矿井，实现采煤机械化不可或缺的关键设备，其价值量逐年递增，需求增速超过煤炭设备需求增速。
由于不同采煤工作面的顶底板条件，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，为了有效的支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸的液压支架。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，因此其设计工作量是很大的，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。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一项战略措施。综合机械化不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一，而且液压支架是综采设备的重要组成部分。它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机。它与采煤机
配套使用，实现采煤综合机械化，解决机械化采煤工作中顶板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障煤矿工人的生命安全。
随着科学技术的高速发展。新技术、新方法、新材料的不断应用，微机和计算机技术进一步普及，为液压支架的发展提供了有利的条件。目前，液压支架研究发展趋势主要有以下几个：(1) 液压支架的结构形式正朝着简单实用方向发展，如液压支架的架型明显地向两柱掩护式支架和四柱支撑式掩护式支架发展。
(2) 在已有支架设计与应用经验的基础上，将有限元和计算机辅助设计相结合，研究支架的智能化设计方法、结构与参数的优化，进一步提高支架的科学性、可靠性以及结构的优化性。其中在设计中应注意以下几个方面：提高液压支架的设计强度，加大支架的工作阻力，加大支架的设计强度系数，还有选材等方面；如何提高支架的移架速度；改进支架个别部件结构，加大联结件强度；改进制造工艺，保证制造质量；对支架的阀类，从材料、热处理、加工条件和密封件入手，制定更严格的质量和抗腐蚀标准；对不稳定顶板、松软底板、地质构造较复杂等特殊条件，加大投入，研制大量的特殊支架，以适用不同的开采条件；采用新型元件与材质，可减轻支架重量，提高支架性能和使用寿命；结构上寻求克服四连杆的新型架型；快速支架电液控制系统的研制和投入，研究支架的遥控、程控控制和性能自动监控，为回采工作面的半自动化与自动化创造条件。
首先根据设计题目明确设计任务，了解液压支架的工作原理原理、功能、工作环境以及国内外发展现状，理清设计思路和确定方向，拟定初步设计方案。其次根据设计任务书给定参数和技术要求对支架整体结构设计、支架液压系统设计等要合理，满足生产要求，制造过程不易复杂，生产成本低廉，制造过程安全，便于广泛应用批量生产。对于支架各部分的结构，要经过严格的设计、计算和校核。要满足可靠性设计，使用周期长等要求。
在设计过程中要按照制定的工作流程，运用各种方法和多门学科知识。在支架本体各部件设计时，拟定详细方案，认真分析其功能，明确个部分的结构。通过本次设计把所学各学科充分融会贯通在一起，最终完成设计任务。
1 液压支架的概述
1.1 放顶煤采煤法
放顶煤采煤法是在开采厚煤层时，沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高为2～3m的采煤工作面，用综合机械化方式进行回采，利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，并由刮板运输机运出工作面。
1.2 放顶煤工艺
综采三机相互协调，将割煤、移架、推前溜、拉后溜、放顶煤顺序按照实际情况合理安排，并将煤炭运出工作面的过程。
图1-1 综采三机相互协调
如图1-1：在沿煤层（或分段）底部布置的综采工作面中，采煤机1割煤后，液压支架3及时支护并移到新的位置。推移工作面前部输送机2至煤帮。此后，操作后部输送机专用千斤顶，将后部输送机4相应前移。这样，采过1到3刀后，按规定的放煤工艺要求，打开放煤窗口，放出已松碎的煤炭，待放出煤炭中的矸石含量超过一定限度后，及时关闭放煤口。完成上述采放全部工序为一个采煤工艺循环。
1.3 液压支架的操作
液压支架是综采设备的重要组成部分。它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机。它与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，解决机械化采煤工作中顶板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障煤矿工人的生命安全。
1.3.1 支护方式
由于采煤工艺的不同，液压支架的工作方式大致分即时支护和滞后支护两种。即时支护一般循环方式为：割煤——移架——推溜，其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。滞后支护的一般循环方式为：割煤——推溜——移架，其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。
1.3.2 操作方式
根据采煤工艺的不同，支架的操作方式通常为该套本架操作和邻架操作两种方式。该套支架采用的是既能本架操作又能邻架操作的方式。
邻架操作中，要上架控制下架，移架时要自下而上移架；由于该工作面倾角较大，移架时操作人员在被移架的支架上方邻架内，所以操作视野更宽也更安全。
1.4 液压支架的工作原理及分类
1.4.1 液压支架的工作原理
液压支架以高压液体为动力通过各种动力油缸的伸缩，是支架完成升起、降落、行走、和推移运输机等各种动作，以便支架工作面不断推进而反复支撑、前移和调整。
1.4.2 液压支架分类
液压支架的型式很多。具体如下
按架型结构与围岩关系分：
1.掩护式
（1）支撑掩护式；（2）支顶掩护式。
2.支撑掩护式
（1）支顶支掩支撑掩护式；（2）支顶支撑掩护式。
3.支撑式
（1）节式支架；（2）垛式支架。
按适用采煤方法分：
1.一次采全高支架
2.放顶煤支架
（1）低位放顶煤液压支架；
（2）中位放顶煤液压支架；
（3）高位放顶煤液压支架。
3.铺网支架
4.充填支架
1.5 主要用途，适用范围和性能特点
1.5.1 主要用途
液压支架是一种利用液体压力产生支撑力并实现自动移设来进行顶板支护和管理的一种液压动力装置，是综合机械化采煤不可缺少的配套设备。
1.5.2 适用范围
液压支架主要用于水平面和小于等于10度的缓倾斜厚煤层沿底板一次放顶煤采全高开采的长壁综采工作面，也适用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤综采工作面。
1.5.3 性能特点
1.纵横向稳定性好
2.防护性能强
3.移架速度快
4.对顶板适应性强
1.6 低位放顶煤液压支架组成
低位放顶煤液压支架的组成： 1、承载结构件 2、动力油缸 3、控制操纵元件 4、辅助装置 5、工作液体
1.7 液压支架的主要结构
1、顶梁
2、掩护梁
3、底座
4、连杆机构
5、前梁
6、推杆1.8 液压支架产品型号说明
1、产品类型代号——Z
2、第一特征代号，表示产品的支护功能、主要用途。
D－垛式 J－节式 Z－支撑掩护式 Y－掩护式 F－放顶煤 C－充填式
3、第二特征代号，表示产品的结构特征、使用场所等。
H－滑移顶梁 X－立柱“X”形布置 P－铺网
支架型号举例
ZFS4000/ 14 /28
支架最高(mm)
支架最低(mm)
工作阻力(KN)
放顶煤
液压支架
图1-2 ZFS4000/ 14 /28液压支架型号说明图
2 液压支架的整体结构设计
2.1 支架的高度和支架的伸缩比的设计
一般应首先确定支架适用煤层的平均采高，然后确定支架高度。
max max
2003 (00)
H M
=+～（2.1）
min min
3004 (00)
H M
=-～（2.2）式中：max
H——支架最大高度（mm）；
min
H——支架最小高度（mm）；
max
M——最大采高（mm）；
min
M——最小采高（mm）。
本设计最大采高max
M＝2750mm
支架最大高度max
H＝2800mm
支架的最小高度min
H＝1400mm
调高范围为 1400mm
支架的伸缩比系指其最大高度与最小高度之比值。
代入有关数据，得 m = 2800/1400 = 2
2.2 顶梁设计
2.2.1 顶梁的作用及选用
顶梁是支架的主要支撑部件。它直接和顶板接触，并通过它把顶板压力传递给立柱。顶梁与顶板接触情况的好坏，以及顶梁的支护能力，决定着支架的支护性能，顶梁的主要作用包括：1、承接顶板岩石的载荷；2、反复支撑顶板，可对比较坚硬的顶板起破碎作用；3、为回采工作面提供足够的安全空间。
顶梁采用铰接前梁带伸缩梁和护帮板。提高了支架对顶板的适应性，尤其适合仰采或俯采，便于支架及时支护顶板和护帮。顶梁侧护板一侧固定，另一侧活动。顶梁侧护板为箱形结构，提高了侧护板的刚度；顶梁上安装有三组侧推千斤
顶，支架的抗侧推能力大大提高。
2.2.2 本次设计采用及时支护方式
(2.3) 式中：配套尺寸——参考原煤炭部煤炭科学研究院编制的综采设备配套图册确定；
底座长度——底座前端至后连杆下铰点之距。
e —支架由高到低顶梁前端点最大变化距离；
Q——当支架状态处于最高位置时后连杆与水平面的夹角
1
P——当支架状态处于最高位置时掩护梁与水平面的夹角。
1
ZFS4000/14/28放顶煤支架顶梁采用铰接前梁带伸缩梁和护帮板，可以有效地支护机道上方的顶板，防止工作面片帮冒顶。
2.3 底座的设计
一般有几种形式 : ①整体型刚性好 ,稳定 ,对底板比压小。②分离型对底板适应性能好 ,易溜矸石和浮煤。③半刚性连接型介乎整体型和分离型之间。④前翘带靴子型在底座前端设计承铰接靴型 ,以减小对底板的比压。在底座上设置了抬底座千斤顶 ,移架时千斤顶顶起底座前端移架 ,减小了移架阻力。
支架底座采用整体刚性底座，底座中部开裆，提高了推杆的自由度，适应底板起伏不平要求，过桥上留有抬底固定位置，底座前端底座直接与底板接触，承受通过顶梁、立柱传递过来的顶板的垂直压力，也承受由底板显现作用的向上作用力和四连杆传递的拉压、扭曲力。该底座整体性，稳定性好，与底板接触面积大，比压小。
其主要作用包括：
1、支撑和连接立柱，安装推移装置等其它辅助装置；
2、具有一定的排矸挡矸作用；
3、保证支架的稳定性。
2.4 掩护梁设计
掩护梁前端和顶梁铰接，后端与四连杆铰接，并通过四连杆和底座构成液压支架中不可缺少的四连杆机构。该机构使液压支架在作上下运动时，保证掩护梁与顶梁铰接中心点的运动轨迹形成一个近似直线的双扭线，从而使液压支架的运动更稳定。掩护梁的形式一般为整体式 ,使用于冒落顶板场合的支架掩护梁要长些 ,使用于坚硬顶板的掩护梁越短越好。
其主要作用包括：
（1）承受顶板给予的水平分力和侧向力，增加支架的抗扭性能。
（2）掩护梁与前后连杆、底座形成四连杆机构，保证梁端距变化不大。
（3）阻挡后部顶煤及矸石前串，维护工作空间
另外，由于掩护梁承受的弯矩和扭矩较大，工作状况恶劣，所以掩护梁必须具有足够的强度和刚度。
本支架的掩护梁为钢板焊接的箱式结构，在掩护梁上端与顶梁铰接，下部焊有与前、后连杆铰接的耳座。在它与顶梁、前后连杆连接部位都焊有加强板，在相应的危险断面和危险焊缝处也都有加强板。
掩护梁上侧护板一侧固定，另一侧活动。掩护梁侧护板为箱形结构，进一步提高了侧护板的刚度。
2.5 前、后连杆设计
连杆机构在液压支架中承受拉力、压力、水平力和扭曲力。连杆与底座、掩护梁铰接，是液压支架四连杆机构最重要的部件。其主要作用包括：
1、使支架在调高范围内，顶梁前端与煤壁的距离（梁端距）变化尽可能小，更好地支护顶板；
2、承受顶板的水平分力和侧向力，使立柱不受侧向力。
前、后连杆的结构形式可以是整体式，也可以是分体式。本支架前连杆为分体式双连杆，后连杆为整体单连杆，均为钢板焊结的箱形结构，提高了支架的抗扭性，后连杆上带有小侧护板，可防止老塘矸石的涌入。
3 支架受力分析
3.1 支架工作状态
1.支护强度
液压支架的支护强度是液压支架最主要的技术参数之一，它的实质是代表液压支架对顶板的支护能力。支护强度主要取决于工作面顶板条件、煤层埋藏深度和采高等因素。放顶煤支架支护强度的确定与普通支架支护强度的确定有较大的区别。实践证明，放顶煤工作面来压强度一般要低于普通综采工作面的来压强度。
2.工作阻力
支架的支承能力。支架支撑时主动支撑顶板的力即为支架的韧撑力。初撑力的大小由立柱的缸径、数量和泵站压力所决定。放顶煤液压支架的初撑力应控制在工作阻力的60％—80％对于比较硬的顶煤初撑力可取上限。有利于顶煤的破碎放
过大一方面支架在移架过程中反复支撑顶煤容易使顶煤更加破碎造成顶煤提前冒落，另一方面过大的初撑力常大于实际顶煤对支架顶梁的压力造成不必要的浪费。
3.采高
综放工作面机采高度主要由煤壁的稳定性、采煤饥生产能力及顶阪管理状态所决定，一般控制在2.5m左右。对于高产高效工作面，为了提高工作面的推进速度并考虑割煤速度通常大—于放顶煤速度的情况，可根据煤层的厚度、顶煤冒改性以及工作面通风和液压支架后部空间合理的要求确定综放工作面的机采高度，—般取2.8-3.2m。
4.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反力，其中顶板合力的垂直分力F,由支架工作阻力来克服，所以在计算支架的工作载荷F时按支架的工作阻力来确定。
3.2 计算载荷的确定
液压支架实际受载荷很复杂，顶梁和底座上的载荷既非集中载荷，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，作如下假设：
1.把支架简化成一个平面杆系结构，同时为偏于安全，按集中载荷进行计算。
2.金属结构件按材料力学上的直梁理论来计算。
3.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。
4.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。
5.立柱和短柱按最大工作阻力来计算。
6.作用在顶梁上水平力的产生有两种情况：一种是由于支架在承载让压时，由于顶梁前端运动轨迹为双纽线，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的趋势相反；另一种是由于顶板向采空区方向移动，使支架顶梁受一指向老塘的水平力，最大水平力与上相同。顶梁与顶板的静摩擦系数f ，目前国内一般取 0.20.3。
7.支架各部受力，按不同支护高度时受力最大值进行强度校核。
8.各结构件的强度校核，除按理论支护阻力校核危险断面外，还要按《液压支架型式试验技术规范》的各种加载方式，以支架的额定工作阻力逐一校核，超过额定工作阻力10％的超载试验，将由安全系数保证强度。
3.3 主顶梁的受力分析与计算
取尾梁为分离体，r F 为顶梁与顶板的摩擦力，,a b P P 为立柱的工作阻力，,b b x y 为掩护梁对顶梁的水平和垂直方向的力，11,h h x y 为尾梁对顶梁在水平和垂直方向的力，,a a x y 为前梁在顶梁与前梁铰接处对顶梁在水平和垂直方向的力，1k P 为前梁千斤顶对顶梁的作用力，n F 为顶板对顶梁的集中载荷力，x 为集中载荷力作用点距顶梁右端的距离，如图3-1所示。
由0x =∑，得：
111cos n k b h a f F P x x x α?+?+=+ （3.1）
由0y =∑，得：
1111sin a n k b h a b y F P y y P P α++?+=++ （3.2）
由0b M =∑，得：
()()()()()56154167511651591511059cos sin ()0n n h h b a k k a a f F h F x l x h h y l P l P l P h h P l l x h h y l l l αα-??+?-+?-+?+?-?+
??-+??++?-+?++=
（3.3）
图3-1 顶梁的受力分析
由式（3.2），得：
1111cos b h n k a x x f F P x α=-?-?+ （3.4） 由式（5.14），得：
1111sin b h a b n k a y y P P F P y α=++--?- （3.5） 由式（5.15），得：
()()()()56154167511651591511059cos sin ()n n h h b a k k n a a f F h F l x h h y l x P l P l P h h P l l F x h h y l l l αα??+?-?--?-????=?+?-??--??+????-?--?++??
（3.6）
主顶梁分离体中有4个未知数，而3个方程不可解，所以要结合掩护梁受力分析列的方程联立求解。
3.4 顶梁的载荷分布
在把顶梁所受顶板的载荷求出后，就可以进一步计算出载荷在顶梁上面的分布情况。由于顶板与顶梁接触情况不同，载荷实际分布很复杂。为计算方便，假设顶梁与顶板均匀接触且载荷为线性分布。
设顶梁长为g L ，顶板的集中载荷为1F ，其作用点距顶梁一端为x 。
则当/3g x L ≤时，载荷分布为三角形。如3-2所示。
q 3
g
图3-2 顶梁三角形载荷分布
顶梁前端比压2q 为0，顶梁后端比压3q 为：
1
32
3m F q B =?
（3.7） 当g x L /3>时，载荷分布呈梯形分布，如图3-2所示。
顶梁前端比压为：
21262g m g F x L q L B -=（）
（3.8） 顶梁后端比压为:
213(46)
g m g F L x q L B -=
（3.9）
图3-3 顶梁梯形载荷分布
式中：
22232/;
/;
;
;
q kg cm q kg cm l cm F kg x Q cm B cm ——顶梁前端比压，——顶梁后端比压，——顶梁长度，——顶梁所承受最大载荷，——合力作用点位置，；
——顶梁宽度，。
由前面计算可知，X=1500>L/3，属于第二种情况。代入数据计算，得：
5.4㎏/㎝2
19.6㎏/㎝2
4 支架强度计算
4.1 强度条件
我国液压支架强度计算中的强度条件如下：
σ计算安全系数;
1.强度校核均以材料的屈服极限s
2.常用的承载结构件材料及工艺，见表4-1
表4-1 常用承载结构材料工艺表
3.安全系数
表4.2 安全系数表
资料来源：鲁忠良，景国勋，肖亚宁，液压支架设计使用安全辨析，
北京：煤炭工业出版社，2006
注：1.顶梁、底座许用安全系数为1.1，主要考虑加载时加载力为工作阻力的1.1倍，掩护梁、连杆、销轴等不能进行加载强度校核，为偏于安全取1.3（如果能精确计算、有限元计算等，许用安全系数可以减小，这个问题有待研究解决）。
2.如果各结构件计算出来的许用安全系数偏大，可按标准钢材厚度减薄，或减少加强筋数量和筋板高度，以减轻支架重量，降低成本。根据计算表明，改变结构件高度对强度影响较大，而改变结构件钢板厚度对强度影响较小，在设计时可根据结构件具体情况酌情处理。
4.2 顶梁强度校核
顶梁的受力分析、剪力图、弯矩图，见图4-1。
图4-1 顶梁受力图
由图4-1可知，顶梁的危险截面在集中力作用处，故需校核此处的弯曲强度和剪切强度。
危险截面如图4-2示，对每块板进行编号，对相同位置相同截面的编成一个号，再计算截面面积i F ；最后计算截面形心距i y 。
机械制造工艺学课程设计 题目：操纵杆支架加工工艺规程设计及 钻孔夹具设计 姓名：万百川 系别：机电工程系 专业：机械设计制造及其自动化 年级：2009 学号：MDA09087 指导教师：永鲜职称：教授 2012年07月03日
操纵杆支架加工工艺规程设计及钻孔夹具设计 [摘要]此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，外形较小，除2-Φ20孔公差要求较严格外，其它加工面公差要求较低，并且无位置度要求，但是为了满足装配性能，根据现场实际，在加工过程中要制定工艺基准，并制定出工艺公差，利用工艺基准来加工后续工序。 [关键词] 操纵杆支架加工工艺专用夹具设计
目录 第一章序言 (3) 第二章零件的分析 (4) 2.1 零件的作用 (4) 2.2 零件的工艺分析 (4) 第二章工艺规程设计 (5) 3.1 确定生产类型 (5) 3.2 确定毛坯制造形式 (5) 3.3 选择定位基准 (5) 3.4 选择加工方法 (5) 3.5 制订工艺路线 (6) 3.6 确定加工余量及毛坯尺寸 (7) 3.7 工序设计 (7) 3.8 确定切削用量和基本时间 (8) 第四章夹具设计 (11) 4.1 接受设计任务、明确加工要求 (11) 4.2 确定定位方案、选择定位原件 (11) 4.3 确定加紧方案、设计夹紧机构 (12) 4.4 确定导向方案和导向元件 (12) 4.5 夹具体设计 (13) 4.6 夹具精度分析 (13) 4.7 绘制夹具装配图，标注有关尺寸和技术要求 (13) 结论 (15) 致 (16) 参考文献 (17)
第一章序言 机械制造工艺学课程设计是我们融会大学所学的《机械制造工艺学》、《机械制造装备设计》等知识后，将理论与实践相结合对专业知识的综合运用训练，并且为我们以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。通过机械制造工艺学课程设计，应该得到下述各方面锻炼： 1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养分析问题和解决问题的能力。 2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。 3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强我们解决工程实际问题的独立工作能力。
放顶煤液压支架和顶梁的设计 杨军伟 (蒲县宏源煤业集团有限公司，临汾，041206） 摘要:本次设计介绍的是煤矿行业中使用的放顶煤液压支架和支架中重要部件底座和顶梁的设计。液压支架在煤炭行业是一种非常重要的设备,它在采煤工作面中为了防止顶板冒顶，维持一定的空间，保证工人安全和各项工作的正常运行，对顶板进行支护。它是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成支护和控制顶板的设备,能够实现支撑、切顶、移动液压支架和推移输送机等一整套工序。 底座是为了支架的结构和工作机构提供安全的设备基础,还有是为了与前后连杆和掩护梁一起组成四连杆机构，将对立柱、前后连杆的顶板压力传递给底板。 关键词:液压支架、立柱、底座、顶梁、四连杆。 我国煤炭储量十分丰富，1979年世界能源会议估计我国煤炭资源为１5000亿吨，其中煤层厚度大于３.5米的厚煤层占４0%左右。从采煤工艺看,我国1９7２年开始装备综合机械化采煤,至1990年已经达到2９.８％。当时对厚度在３.5-5米的煤层多采用一次采全高工艺,特别是大采高支架,平均单产可超过３万吨,最高超过6万吨，最高月产142211吨。然而,对于厚度大于5米的特厚煤层的开采,存在着产量低、效率低、劳动强度大、安全差等问题,尽管分层开采技术较为成熟,但其成本高、工序多，影响效率。 一、放顶煤液压支架发展及特点 自６0年代法国率先研制节式放顶煤支架开采特厚煤层取得成功以来,70年代法国、英国、匈牙利、原联邦德国、前苏联等国家又先后研制出插板式、开天窗式、后开门式放顶煤液压支架,使特厚煤层采煤工艺有了新的突破，产量与效率不断提高。以匈牙利奥伊克矿为例，使用VHP—７30型支架，开采厚6.2米煤层，平均月产量达到3．39万吨,效率26.1吨/工，工作面回收率91%。 我国综采放顶煤开采开始于1982年，是由郑州煤矿机械厂、煤炭科学研究总院北京开采所、沈阳煤研所共同研制的FY400-１4/28中位放顶煤支架在沈阳局蒲河矿安装试验;10多年来得到了迅速的发展,截止到1993年，已经在13个省的2６个矿务局5９个工作面使用,达到了日产万吨,月产3１万吨,年产252
一、使用环境 1.配套工作面为0901综采工作面，工作面倾斜长度为180m（实体煤壁倾斜长度），走向长度为1300m，平均采高4.8m，工作面倾角0～6o； 2.矿井属于高瓦斯矿井,煤尘具有爆炸危险性； 3.煤层厚度5米,煤层节理、层理发育，煤质硬度f=2～4； 4.顶板与底板:均为泥岩，底板松软，顶板破碎； 5.开采方法:综合机械化,倾斜长壁,全部垮落，俯采8—12° 6.巷道为拱形断面，运巷、风巷尺寸: 宽度×中心高=4.4×3.5(米)、净宽4.1*3.5m 二、工作面配套设备 1、采煤机： MG500/1200-WD 1台 2、刮板运输机： SGZ900/2×700 1部 3、基本支架： ZY6800/24/50 131架 4、过渡支架： ZYG6800/24/50A 5架（机头1架，机尾4架） 5、过渡支架： ZYG6800/24/50B 2架（机头1架，机尾1架） 6、端头支架： ZYT6800/24/50 4架（布置在机头） 三、综采工作面基本支架主要技术参数及特征： 1、基本支架主要技术参数 型式：ZY6800/24/50二柱掩护式液压支架 高度: (最底～最高) 2400～5000(mm) 宽度: (最小～最大) 1430～1600(mm) 中心距: 1500(mm) 工作阻力: 6800( KN) 推移步距: 600(mm) 推溜力/拉架力: 529/801KN 平均支护强度(f=0.2): 0.92～0.96MPa 平均比压(f=0.2): 2.0MPa 泵站压力: 31.5 MPa 适应采高: 2800～4800(mm) 操纵方式: 手动本架操作 重量: 约26.5±3% (t) 2、立柱千斤顶规格参数 2.1.立柱
液压支架毕业论文 1 绪论 回采面中，为了确保工作面机器和人员的安全生产，要对顶板进行支撑和管理，以防止工作面空间的顶板冒落。液压支架是以高压液体为动力，由金属构件和若干液压元件组成。它使顶板的支撑、切顶、移架和输送机等工序全部实现了机械化。因而大大地改善了回采工作面的工作条件、降低了人们的劳动强度，有效地增加了劳动安全性，使工作面的产量和效率得到了很大的提高，并为工作面的自动化创造了条件。但液压支架对煤层的地质条件要求较高。 液压支架动作原理可概括如下：液压支架在工作过程中，必须具备升、降、推、移四个基本功作，这些动作是利用泵站供给的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。 (1) 升柱 当需要支架上升支护顶板时，乳化液进入立柱的活塞腔，另一回腔液，推动活塞上升，使与活塞杆相连接的顶梁紧紧接触到顶板。 (2) 降柱 当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，另一回腔液迫使活塞杆下
降，于是顶梁脱离顶板。 (3) 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。支架的支撑力与时间的曲线，称为支架的工作特性曲线，如下图所示： 图1—1 支架工作特性曲线 支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段。支架在升柱时，高压液进入立柱下腔，立柱升起使顶梁接触顶板，立柱下腔压力增加，当增加到泵站工作压力时，泵站自动卸载，支架的液控单向阀关闭，立
专业课程设计说明书 设计题目“支架套筒零件”的机械加工工艺规程与夹具设 计 设计者姚泳 指导教师张莉 台州学院机械工程学院 2014-4-2
专业课程设计任务书 题目: “支架套筒零件”的机械加工工艺规程与夹具设计原始图纸（见附页） 生产类型：单件生产(材料45钢) 设计内容： 1、零件图 1张 2、毛坯图 1张 3、机械加工工艺过程卡 1份 4、机械加工工序卡 1份 5、夹具装配图 1套 6、夹具零件图若干 7、课程设计说明书 1份 班级 10机械3班 姓名姚泳 学号 1036210068 指导教师张莉
目录 序言 (1) 一、零件的分析 (1) 1. 零件的作用 (1) 2. 零件的材料 (1) 3. 零件的结构 (1) 4. 零件的工艺分析 (1) 二、工艺规程设计 (2) 1.确定毛坯的制造形式 (2) 2.基面的选择 (2) 2.1粗基准的选择 (2) 2.2精基准的选择 (2) 3.制定工艺路线 (2) 3.1工艺路线方案的比较 (3) 3.2工艺方案的分析及确定 (4) 4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (4) 5.确定切削用量及基本工时 (6) 三、专用夹具的设计 (10) 1.问题的提出 (10) 2.夹具设计 (11)
四、总结 (11) 五、参考文献 (12)
序 言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，希望通过这次课程设计，提高分析问题和解决问题的能力, 为将来从事的工作打下扎实的基础。 由于本人水平有限，设计的过程中肯定会有许多不足之处，希望指导老师能在查阅的过程中指出我所存在的问题,谢谢! 一、零件的分析 1.零件的作用 支架套筒零件是支架上的支架套（见零件图），它与支架紧密配合。其主要的作用为支架套筒与其他零件的连接配合。 2.零件的材料 考虑到该零件的工作要求,主要用于零件之间的配合,工作强度不高,故 45号钢 能满足要求.大多在 3.零件的结构 3.1由零件图可知,该零件的重要表面的粗糙度最高要达到2.5的精度,两端面的 粗糙度可达到0.04的精度.而且两个重要的内孔的粗糙度的要求也达到了0.63和0.16的精度.所以该零件的是一个重要连接结构零件. 3.2为了保证加工精度，在加工过程中要尽量减小加工装夹次数，尽可能使加工在同一轴线锪表面间完成，这样可使零件的加工工艺更迅捷，并能保证表面粗糙度。 4.零件的工艺分析 4.1先加工左边一组加工表面,包括车外圆00 5.050-φmm ，外圆5 .84φmm, 钻内孔025.0034+φmm,倒内孔025 .0034+φmm 的圆角和外圆005.050-φmm 的圆角.车外圆退刀槽.还有就是与孔025.0034+φmm 相互垂直的左端面.其中要保证孔的圆柱度公差
1 绪论 1.1放顶煤支架架型的发展与演变 放顶煤支架是随着放顶煤开采方法应用而生的，综合机械化开采应用到放顶煤开采工作面后，使放顶煤开采技术进入了一个新的发展阶段。由于工作面由液压支架实现可靠、快速的支护，采用采煤机或刨煤机采煤，放顶煤作业在安全可靠的工作条件下进行，从而使工作面产量有明显提高。近年来，综采放顶煤技术在我国得到了迅速的发展和广泛的普及，综采放顶煤正成为一种高产高效的采煤方法。 1957年，前苏联研制出KTY型单输送机掩护式放顶煤液压支架，并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯克矿使用，开采该矿的2号和4～5号煤层。煤厚为9～12m，煤层倾角5°～18°，该放顶煤工作面为预先开采顶层煤铺设人工假顶，然后再采底煤。 1963年，法国研制出用于放顶煤开采的支撑掩护式放顶煤液压支架，并且于1964年在布朗齐矿区试验成功。该支架为四柱式，尾梁呈“香蕉”型，其摆动角度由千斤顶控制，配有两台输送机，第二台输送机安置于尾梁后部的底板上。放落的煤由第二台输送机运输，结构如图1.1。 图1.1“香蕉”型放顶煤液压支架 自70年代开始，法国、前西德、英国等国家陆续成功研制成功了“开天窗”的支撑掩护式或带插板的支撑式放顶煤液压支架。英国研制的“开天窗”式放顶煤液压支架在掩护梁上开了放顶煤“天窗”，由液压千斤顶控制开关，“天窗”附近设有搅动杆，以便于冒落顶煤，掩护梁上还有钻眼孔，供煤硬不落时打眼放炮。第二台输送机安置在支架后部底座上，结构如图1.2。 图1.2“开天窗”式放顶煤液压支架
法国针对“香蕉”尾梁式放顶煤液压支架存在的问题，先后研制成功MB17×28S、FB21×30S型放顶煤液压支架。MB17×28S放顶煤液压支架为四柱掩护式，掩护梁通过液压千斤顶控制进行伸缩，便于顶煤冒落装煤。第二台输送机放置在底板上，结构如图1.3 。FB21×30S型放顶煤液压支架为四柱支撑掩护式，掩护梁上设有落煤窗口，由液压千斤顶控制其开关，落煤窗口内装有一个用于控制的搅动杆，有助于破碎大块煤，并有助于顶煤冒落操作。掩护梁上还有圆孔，用以通过此孔将管子伸向采空区，以便输送氮或泡沫。掩护梁无四连杆机构，而直接与支架底座的尾端相铰接。在顶梁、掩护梁的侧护板及落煤口处装有若干喷嘴，以便喷水除尘。第二台输送机放置在支架后部底座上，结构如图1.4。 图1.3 MB17×28S放顶煤液压支架 图1.4 FB21×30S型放顶煤液压支架 MB17×28S和FB21×30S型放顶煤液压支架分别代表了插板式和“开天窗”式放顶煤液压支架的结构特点。这两类支架都配有双输送机运煤，滚筒采煤机采煤，然后由掩护梁上的窗口或插板放出顶煤。这两类支架的主要区别是：插板式放顶煤液压支架重量较轻，后部空间大，易于排放大块煤，而且输送机置于煤层底板上，便于维修。“天窗”式放顶煤液压支架重量较大，支架整体稳定性好，放顶煤输送机置于支架底座之上，便于推移和放顶煤。 80年代初期，匈牙利研制成功单输送机前开“天窗”式放顶煤掩护式支架，其结构如图1.5。机采煤炭与放落煤炭均采用单输送机运输，在实际应用中取得了良好效果。
支撑掩护式液压支架设计 前言 综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。我国液压支架经过30多年的发展，取得显著的成果，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式液压支架，这些系列化液压支架一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。 我国煤矿中使用的支架类型很多，按照支架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处工作面断头以外的采煤工作面上所有的位置的液压支架。 目前使用的液压支架分为三类。即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。从架型的结构特点来看，由于直接类别和老顶级别的不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析使支架能适应顶板载荷的要求。 此次设计是对大学所学的知识的综合应用，通过设计使所学知识融会贯通，形成较为清晰的知识构架，强化设计过程的规范性以及对计算机的使用的熟练性。通过此次设计，能够更好的梳理所学的知识，基本掌握机械设计制造及其自动化专业在机械设计方面的工作方法，同时提高独立为完成工作的能力，为以后的工作打下坚实的基础。
第1章液压支架的概述 1.1液压支架的组成和用途 1.1.1液压支架的组成 液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操作控制系统等主要部分组成。 1.1.2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，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项工作正常进行，必须对顶板进行支护，而液压支架是以高压液体作为动力由液压元件与金属构件组成的至呼和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。液压支架可与弯曲输送机和采煤机组合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施，因此液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。 1.2液压支架的工作原理 液压支架在工作过程，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站提供的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的，如图1-1所示。 升柱：当需要液压支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的下活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，是与活塞杆相连的顶梁紧紧接触顶板。 降柱：当需要降柱时，高压乳化液进入立柱的上活塞腔，另一腔回液，推动活塞下降，顶梁脱离接触接触顶板。
煤矿低位放顶煤液压支架 煤矿的安全开采离不开液压支架，液压支架是煤矿综采设备中最重要的设备之一，用于煤矿井下工作开采支护顶板，保护设备和人员的安全。根据每个煤矿的采高、坡度不同所使用的液压支架类型也不同。下面我们价绍一下低位放顶煤液压支架的使用说明。 低位放顶煤液压支架是一种双输送机运煤、在掩护梁后部铰接一个带有插板的尾梁、低位放煤的支撑掩护式液压支架。 这类支架有一个可以上下摆动的尾梁（摆动幅度在45°左右），用以松动顶煤，并维持一个落煤空间。尾梁中间有一个液压控制的放煤插板，用于放煤和破碎大块煤，具有连续的放煤口。 目前煤矿开采已投入使用的低位放顶煤液压支架，前四连杆式的有FY280-14/28型，后四连杆式的有ZFP5200/17/32型。 低位放顶煤液压支架的特点： 这类支架由于具有许多特点，并且不断改进，适应性增强，具有良好的推广前景，其主要特
点如下： 1、由于具有连续的放煤口，放煤效果好，没有脊背煤损失，回收率高。 2、与其他支架相比，从煤壁到放煤口的距离最长，经过顶梁的反复支撑和在掩护梁上方的垮落，使顶煤破碎较充分，对放煤极为有利。 3、后输送机沿底板布置，浮煤容易排出，移架轻、快，同时尾梁插板可以切断大块煤，使放煤口不易堵塞。 4、低位放煤使煤尘减少。 5、前四连杆低位放顶煤液压支架的抗扭及抗偏载能力差，支架的稳定性较差。 6、尾梁摆动力和向上的摆角较小，破煤和松动顶煤的能力差。 低位放顶煤液压支架的适应性分析： 低位放顶煤液压支架在煤层普氏系数f=2左右、层节理比较发育的缓倾斜厚煤层中使用取得很大成功，这种架型与设计先进的过渡支架配合使用，创出了新水平，被广泛推广使用。如石炭井矿务局乌兰矿将这种支架与过渡支架、端头支架配套使用，在倾角为24°的工作面上取得了成功。由此表明了低位放顶煤液压支架在缓倾斜中硬厚煤层和倾斜厚煤层中均有良好的适应性和使用前景。 中、低位放顶煤液压支架对比： 普通的缓倾斜、中硬厚煤层都可选用中位放顶煤液压支架，特别是在矿压显现剧烈，有悬顶危险的条件下，中位放顶煤液压支架比低位放顶煤液压支架更为优越。 中位放顶煤液压支架在缓倾斜、中硬煤层中使用的主要问题是放煤问题，以东北地区和山西最为突出，主要有两种情况：一是煤层的层理、节理裂隙不发育，顶煤在架后悬顶，不能及时垮落；二是顶煤或夹石虽然垮落，但块度大，盖住或卡住放煤口。上述情况主要应从开采工艺上解决，如合理确定顶煤高度，放震动炮或高压注水软化、压裂煤体等。
工艺工装课程设计说明书 目录 （一）：零件的分析 1. 零件的作用 (1) 2. 零件的工艺分析 (1) (二）：确定毛坯 1.确定毛坯种类 (1) 2.确定铸件加工余量及形状 (1) 3.绘制铸件毛坯图 (2) （三）：工艺规程设计 1. 定位基准的选择 (2) 2. 制定工艺路线 (2) 3.工序尺寸的确定 (3) 4.确定切削用量及时间定额 (4)
㈠零件的分析 1.零件的作用：题目所给的零件是支架。直径为6mm的孔可以浇注润滑物，直径为22mm的孔和直径为38mm的孔可以装轴，起到支撑轴的作用，而直径为14mm的两个孔可以装细轴，起到固定轴的作用。 2.零件的工艺分析： 零件的材料是HT200，灰铸铁生产工艺简单，具有良好的铸造性能，能吸收振动，阻隔振动传播，消振性好。 该零件的主要加工面：两个直径为24mm的端面，2个直径为14mm的孔，直径38mm的孔，直径为22mm的孔，直径为14mm 的孔和直径为22mm的孔直接影响到装配精度，所以必须保证它的精度，直径为34mm的圆柱的轴线与直径为54mm的圆柱轴线要保证垂直度。 ㈡确定毛坯 1.确定毛坯种类： 根据零件材料确定毛坯为铸件，支架的材料为HT200，该材料具有良好的铸造性能，能吸收振动，阻隔振动传播，消振性好，适用于承受较大应力和较重要的零件。由原始资料可知其生产类型为小批量生产，毛坯的铸造方法选用木模手工砂型铸造，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 2.确定铸件加工余量：
查《简明机械加工工艺手册》第274页表10-7，造型材料为自硬砂，加工余量等级为H级，尺寸公差等级CT12级，加工余量取4mm。 3：绘制铸件毛坯图 ㈢工艺规程设计 1.定位基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，选择以直径为54mm的轴径与直径为34mm的轴径为定位基准。 2.制定工艺路线 工序01：手工砂型锻造 工序05：人工时效处理 工序10：粗铣￠24端面 工序20：钻￠22、￠38、￠6、￠14的孔 工序30：粗扩￠22、￠38、￠14、￠6 工序40：精扩￠22、￠38的孔 工序50：粗铰￠14的孔 工序60：半精铰￠14的孔 工序65：倒C1、C2角 工序70：去毛刺 工序80：热处理（淬火后回火） 工序90：终检
ZZ6400/15/29型综采液压支架 使用说明书 2005年6月
目录 一. 概述 二. 支架的组成、用途及特点 三. 主要技术特征 四. 配套设备 五. 主要结构部件及作用 六. 液压系统 七. 主要液压元件 八. 支架的验收、运输及井下安装 九. 支架的使用、操作和维护 十. 常见故障、原因及处理 一、概述
ZZ6400/15/29型支撑掩护式综采液压支架是根据我国中厚煤层的地质条件，并针对铁煤集团的具体使用条件和特殊要求，在吸收同类型支架优点的基础上而设计的。该型支架与运输机、采煤机、过渡支架及端头支架配套使用，可实现水平工作面或倾角小于25度的倾斜工作面中厚煤层的割煤、支护、移架和运煤等综合机械化作业，为减轻工人劳动强度，大幅度提高工作面单产，增加经济效益，实现安全生产提供了一种较为理想的综采设备。 该支架为四柱四连杆支撑掩护式型式。四根立柱支撑顶梁，主要承受顶板的垂直压力；同时通过掩护梁及前、后连杆与底座各自铰接构成四连杆机构，来承受支架所受的水平力和侧向力；顶梁带有护帮板，使得该支架支撑能力大，切顶与防护性能好，支架纵横向稳定性强。 ZZ6400/15/29型液压支架主要参数合理，结构比较完善，功能较为全面，纵横向稳定性强；材料及制造立足国内，拆装、检修较方便；液控元件均择优采用国产定型质量可靠的产品，配件供应有充分的保证。本支架的性能参数较为广泛的适应于国内中厚煤层的地质条件，各局、矿可根据具体条件选择使用。 二、支架的组成、用途及特点 ZZ6400/15/29型液压支架（外观见附图）主要由金属结构件、液压系统和防倒、调架装置三大部分组成。 主要金属结构件有：护帮板、顶梁、掩护梁、底座、前、后连杆、推杆及侧护板等。 液压控制系统除了立柱、各种千斤顶外，还包括各种液压控制元件（操纵阀组、安全阀、液控单向阀等）和液压辅助元件（管接头件、胶管等）。 防倒、调架装置包括顶梁、掩护梁的左右侧护板及各自的侧推千斤顶、弹簧套筒等。
机电及自动化学院 夹具设计说明书 设计题目：支架夹具设计 姓名： 学号： 0811116025 班级： 08制造2班 指导老师：
支架夹具设计说明书 目录 前言 (2) 一、零件工艺分析 (3) 二、夹具的设计 (3) 2.1、定位分析 (3) 2.2、定位原理 (3) 2.3、定位元件的分析 (4) 2.4、定位误差分析 (5) 2.5、夹紧力计算 (5) 2.6夹具装配图 (6) 2.7夹具优缺点 (8) 三、小结 (8) 四、参考文献 (8) 五、附件 (9) １
前言 一、机械制造工艺课程设计是一个非常重要的教学环节，它一方面要求我们通过设计能获得综合应用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，这也是以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。 二、本说明书是根据支架两垂直侧面过程所需夹具的设计原理编写的。内容主要包括任务介绍、定位方案、定位误差分析、夹紧方案确定、夹具结构设计等内容。 三、此次设计是在系统地学完了专业基础课、机械制造工艺学、机械设计、机械制造技术基础课程设计以及大部分专业课之后，结合金工实习、认知实习、生产实习进行的又一次实践性环节。这次设计使我能综合运用所学的基本理论，学习和初步掌握设计普通夹具所具备的知识和能力，是一次深入的综合性的复习，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。 ２
一、零件的工艺分析 图1 零件图 工序要求： 卧式铣床上铣削图1所示的支架零件，材料为HT20－40，加工第一道工序为后竖直面，第二道工序为底面。 根据工艺要求：两加工表面粗糙度为3.2um，可通过初铣——半精铣实现。 二、夹具的设计 2.1、定位分析 在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一圆孔定位，工件以外圆定位，工件以锥孔定位等。 由于本零件属于铸造毛坯，我们选择以平面定位。在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差，所以在第一道工序中选择毛坯地面以及前侧面有定位基准；在第二道工序中选择以半精铣后侧面以及顶面为定位基准。 2.2、定位原理 ３
优秀设计 本科生毕业设计 姓名：学号： 学院： 专业： 论文题目：低位放顶煤液压支架的设计 指导教师：职称： 20** 年6月河南焦作
毕业设计任务书 学院 专业年级 学生姓名 任务下达日期：20** 年 4 月9 日 设计日期：20** 年 4 月9 日至20** 年 6 月10 日设计题目：低位放顶煤液压支架设计 设计专题题目：低位放顶煤液压支架顶梁及立柱 设计主要内容和要求： 1.设计要求： 完成液压支架总体方案确定及设计 主要零部件设计 完成设计图纸（折合0＃）3张 2.主要工作参数： 顶板条件：老顶Ⅲ级 直接顶 2类 底板比压: 1.5MPa 工作阻力：4000kN 推溜力：150KN 拉架力：300KN 泵站压力：32MPa 适应煤层倾角：<150 院长签字：指导教师签字：
毕业设计（论文）开题报告
目录 前言 (1) 一、绪论 (2) 1.1 液压支架的作用及发展历史 (2) 1.1.1 液压支架的应用及意义 (2) 1.1.2 国外放顶煤液压支架 (2) 1.1.3 液压支架的发展动向 (3) 1.2 设计目的 (4) 1.3 设计要求 (4) 1.4 放顶煤液压支架的分类 (5) 1.5 低位放顶煤液压支架的特点 (5) 1.6 低位放顶煤液压支架的适应性 (7) 1.7 低位放顶煤液压支架的主要结构 (7) 1.7.1 低位放项煤支架主要部件设计要求 (8) 1.7.2前粱的设计 (9) 1.7.2顶粱的设计 (10) 1.7.4 掩护梁的设计 (11) 1.7.5 底座的设计 (12) 1.7.6 四连杆机构的连杆设计 (14) 1.7.7 推移机构的设计 (15) 1.7.8 放煤口及放煤机构的设计 (16) 二、液压支架的结构设计 (18) 2.1 液压支架的选型 (18) 2.1.1液压支架结构类型的优选 (18) 2.1.2液压支架的架形选择原则 (19) 2.1.3影响架形选择的因素 (20) 2.2 主要设计参数 (21) 2.3液压支架的结构设计 (23) 2.3.1液压支架主要结构参数和形式的确定 (23) 2.3.2液压支架的总体布置 (29) 2.3.3支架的主要结构 (30) 2.3.4主要参数的确定 (34) 2.4拟定液压系统 (39) 三、支架的强度计算 (42)
辽宁工程技术大学 《采掘机械》综合训练题目：液压支架选型设计 班级：矿电11- 姓名： 指导教师：师建国 完成日期：2014/12/29
综合训练任务书 一、设计任务及要求 (1) 根据所给原始数据进行液压支架选型的详细计算； (2) .编写综采工作面液压支架选型设计说明书； (3) 采煤设备与工作面综采设备配套关系图 设计原始数据及条件： (1) 设计图纸（综采工作面设备配套关系图） (2) 设计说明书 三、进度安排(参考) (1) 熟悉设计任务，收集相关资料 (2) 拟定设计方案 (3) 绘制图纸 (4) 编写说明书 (5) 整理及答辩 四、成绩评定 成绩： 教师 日期
目录 1液压支架选型的基本原则...................... - 1 - 2确定液压支架架型............................ - 1 - 2.1顶板分类（级）........................... - 1 - 2.2架型与支护强度初选....................... - 2 - 3主要参数计算和支架型号的确定 ................ - 2 - 3.1支架高度................................. - 2 - 3.2 支架主要结构确定 . (3) 3.2.1顶梁长度 (3) 3.2.2底座的宽度............................ - 5 - 3.2.3支架中心距确定........................ - 5 - 3.2.4支架移驾步距确定...................... - 5 - 3.3支护强度和工作阻力....................... - 5 - 3.4初撑力 (7) 3.5移架阻力及推溜力 (7) 3.6确定支架类型 (7) 4性能验算.................................... - 8 - 4.1顶板支护形式 (8) 4.2底板比压 (8) 4.3工作阻力（支护强度）和初撑力的验算 (9) 4.4顶板覆盖率 (9)
支撑掩护式液压支架设计毕业论文 前言 综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。我国液压支架经过30多年的发展，取得显著的成果，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式液压支架，这些系列化液压支架一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。 我国煤矿中使用的支架类型很多，按照支架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处工作面断头以外的采煤工作面上所有的位置的液压支架。 目前使用的液压支架分为三类。即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。从架型的结构特点来看，由于直接类别和老顶级别的不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析使支架能适应顶板载荷的要求。 此次设计是对大学所学的知识的综合应用，通过设计使所学知识融会贯通，形成较为清晰的知识构架，强化设计过程的规性以及对计算机的使用的熟练性。通过此次设计，能够更好的梳理所学的知识，基本掌握机械设计制造及其自动化专业在机械设计方面的工作方法，同时提高独立为完成工作的能力，为以后的工作打下坚实的基础。
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第1章液压支架的概述 1.1液压支架的组成和用途 1.1.1液压支架的组成 液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操作控制系统等主要部分组成。 1.1.2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，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项工作正常进行，必须对顶板进行支护，而液压支架是以高压液体作为动力由液压元件与金属构件组成的至呼和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。液压支架可与弯曲输送机和采煤机组合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施，因此液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。 1.2液压支架的工作原理 液压支架在工作过程，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站提供的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的，如图1-1所示。 升柱：当需要液压支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的下活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，是与活塞杆相连的顶梁紧紧接触顶板。
放顶煤液压支架安全技术操作规程 一、一般规定 1、支架操作人员必须经过培训,经考试合格发证后,持证上岗。 2、操作支架前必须检查SAC支架电液控制系统是否有错误提示,如有错误显示,处理后方可操作。 3、操作人员在操作支架前必须检查高低压管路、连接电缆、立柱及各千斤顶等部件,看其有无损伤;销轴、挡板的固定情况,是否有变形、松动和丢失现象,对损坏部件,漏液、窜液等现象必须及时处理,严禁带病使用。 4、需要改动参数设定时,在SAC电液控制系统不得进行任何功能动作。 5、按键操作时,两次按键之间的时间间隔不得超过“整体设置”参数列“主控时间”参数项所设置的时间,否则返回空闲模式。 6、遇紧急情况,需停止整个支架动作时,可在SAC电液控制系统人机操作界面上按下急停按钮,使电磁阀断电,非紧急情况禁止按下急停按钮。 7、当支架没有完成动作循环,需用手动操作先导阀按钮时,应先按下人机操作界面的闭锁按钮,切断电磁阀电源,且密切注意支架的整个动作过程,因为此时系统任何闭锁都不起作用。 8、在使用邻架操作时,必须注意支架的整体动作情况。 - 1 - 9、在使用联动功能操作支架时,必须通知工作面所有人员,以免发生人身事故。 10、工作面人员禁止通过正在动作的支架,如需通过必须停止支架动作以免发生事故。
11、蜂鸣器响时,禁止任何人员站在支架前面、中间或通过支架。 12、操作支架时,通知支架周围的人员撤离被操作的支架,并最少隔一个支架的距离。 13、如进行本架操作,操作人员要选择好安全的操作位置,防止被矸石、机件挤碰伤。 14、在更换液压元件或液管时,必须停泵或关掉进液截止阀,然后对系统释放压力后方可进行。 15、为防止片帮煤伤人,护帮板必须紧贴煤壁。 16、严禁放炮处理卡在支架放煤口的大块煤(矸石。严禁使用护帮板破碎大块煤或矸石。 二、移架操作 1、移架前,必须保证进液截止阀处于打开状态,并使所有支架闭锁复位。 2、移架前,必须清理架前的浮煤,浮矸及其它杂物,否则不准进行移架。 3、移架前,必须检查顶板情况,发现顶板破碎或有抽条冒顶现象时, - 2 - 采取相应措施,处理好后再移架,防止移架过程中冒顶过大而造成歪架、倒架和咬架等现象。 4、移架前要检查架前是否有电缆、水管等设备,待处理完毕后再进行移架。 5、移架前注意检查后尾梁及插板的伸缩状态,防止移架时插板插入后刮板运输机造成事故。 6、在电液控制系统工作正常时,禁止手动操作电磁先导阀。
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。 作者签名：日期：
目录 前言 (1) 一、绪论 (2) 1.1 液压支架的作用及发展历史 (2) 1.1.1 液压支架的应用及意义 (2) 1.1.2 国外放顶煤液压支架 (2) 1.1.3 液压支架的发展动向 (3) 1.2 设计目的 (4) 1.3 设计要求 (4) 1.4 放顶煤液压支架的分类 (5) 1.5 低位放顶煤液压支架的特点 (5) 1.6 低位放顶煤液压支架的适应性 (7) 1.7 低位放顶煤液压支架的主要结构 (7) 1.7.1 低位放项煤支架主要部件设计要求 (8) 1.7.2前粱的设计 (9) 1.7.2顶粱的设计 (10) 1.7.4 掩护梁的设计 (11) 1.7.5 底座的设计 (12) 1.7.6 四连杆机构的连杆设计 (14) 1.7.7 推移机构的设计 (15) 1.7.8 放煤口及放煤机构的设计 (16) 二、液压支架的结构设计 (18) 2.1 液压支架的选型 (18) 2.1.1液压支架结构类型的优选 (18) 2.1.2液压支架的架形选择原则 (19) 2.1.3影响架形选择的因素 (20) 2.2 主要设计参数 (21) 2.3液压支架的结构设计 (23) 2.3.1液压支架主要结构参数和形式的确定 (23) 2.3.2液压支架的总体布置 (29) 2.3.3支架的主要结构 (30) 2.3.4主要参数的确定 (34) 2.4拟定液压系统 (39) 三、支架的强度计算 (42)
前言 综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。我们60年代起支撑式液压支架，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式支架，这些系列化一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。 至今，我国煤矿中使有的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头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的位置的支架。 目前使用的液压支架分为三类。即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。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，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析，使支架的支撑力能适应顶板载荷的要求。 本设计论文则设计层煤厚度在2.5米到2.9米，老顶级别为三级，直接顶类别为一类的支撑掩护式液压支架的设计。其架型特点支柱两排，每排1到2根。多呈倾斜布置，靠采空区一侧，装有掩护梁和四连杆机构。安的支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定，这类支架适用于直接顶为中等稳定。老顶有明显或强烈周期来压。瓦斯含量较大的中厚或厚煤层中。因此本设计设计这类支撑掩护式液压支架。
支撑掩护式液压支架总体方案及底座设计 1.液压支架的概述 1.1液压支架的组成和用途 1.1.1液压支架的组成 液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操纵控制系统等主要部分组成。 1.1.2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，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项作业正常进行，必须对顶板进行支护。而液压支架是以高液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高，移架速度快、安全可靠等优点。液压支架与可弯曲输送机和采煤机组合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施，因此液压支架是技术上先进、经济上合理，安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。 1.2液压支架的工作原理 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高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。 1.2.1升柱 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，使与活塞杆相连接的顶梁紧紧接触顶板。 1.2.2降柱 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。 1.2.3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。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对活塞杆腔，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。
第一章绪论 1.1 液压支架的设计目的 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。为了满足煤炭日益增长的需要，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）。而每个总裁工作面平均需要安装150台液压支架，可见对液压支架的需要量是很大的。 由于不同采煤工作面的顶底板条件、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的液压支架。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，因此其设计工作量也是很大的。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。 1.2液压支架的使用现状 液压支架的设计、制造和使用，从1854年英国研制成功了液压支架发展到现在，已经基本成熟，已经基本成熟，它已经形成了能另适用各种不同煤矿地质条件的各类液压支架。 从液压支架的形式来看，有支撑式液压支架发展到掩护式液压支架和支撑掩护式液压支架；从支架的质量来看，有轻型液压支架和重型液压支架；从支撑高度来看，有薄煤层液压支架、中厚煤层分层和厚煤层液压支架，其中厚煤层液压支架鼬分厚煤层一次采全高液压支架、厚煤层分层开采液压支架和放顶煤液压支架；从用途来看，有端头液压支架和中间液压支架。所以从液压支架的现状开看，液压支架已经发展到一个完整的液压支架体系。从液压支架的设计来看，由过去的手工设计发展到全部计算机程序设计。总之，随着时代的发展的进步，液压支架设计、制造和使用，将越来越完善、安全、可靠。 1.3液压支架的发展趋势 近几年来，为适应采煤综合机械化的发展需要，液压支架获得了迅速的发展，出现了很多类型，据统计，它的结构形势已达数百种。每种支架的支柱从1根导8根，支撑力从50吨到800吨，支架适应煤层厚度的范围由0.6米到5米，也以至更厚的煤层，适应煤层倾角由0°到45°，甚至70°左右。在缓倾斜薄及中后煤层中，液压支架已