支撑掩护式液压支架总体方案设计及仿真模拟毕业论文

前言煤炭是工业的粮食，目前及在相当一段时期内，我国能源生产和消费结构中以煤炭为主的格局不会改变，且数量每年都在递增，只有依靠科技进步，依靠煤炭生产的机械化和自动化才能满足工业生产的这一需要。

综合机械化采煤方法是高效安全的采煤方法，而液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。

液压支架在我国煤矿中的使用已有近三十年的历史。

从消化先进设备开始，到我国能独立研究、设计的制作，我们已经积累了丰富的经验。

通过在学院函授站的学习，使我对这一部分知识有了更加全面、更加系统的认识和了解，并利用毕业设计这个机会，对我矿井下工作面所用的液压支架进行了选型和设计。

由于自己的能力有限，经验不足，再加上时间较紧，有不妥之处，希望能得到有关专家和老师的指正。

内容提要ZY3200/14/34掩护式液压支架的设计，主要是针对**22313工作面的煤层、围岩情况及其配套设备进行选型设计的一种实用液压支架，它包括以下几个部分：通过介绍整个矿井的地质条件及工作面的实际情况，结合支架的发展情况及分类，对液压支架进行了选型，并确定其基本技术参数。

根据结构部件在整个液压支架中承载情况及作用，详细对支架的顶梁、四连杆机构、侧护板、底座、立柱、各种千斤顶等部件进行了结构设计，确定了其整体结构尺寸。

重点对立柱做了结构、技术参数说明，并根据其承载的工作阻力对立柱的稳定性，活塞杆和缸体的强度进行了校验。

介绍了该支架液压系统的特点，详细说明了立柱、各种千斤顶系统的基本控制回路及它们的工作原理，并对泵站液压元件、液压管路进行了选型。

目录第一章概论 (1)第二章液压支架结构尺寸的设计……………………第三章液压支架部件的设计…………………………第四章立柱的强度校核………………………………第五章液压支架的液压系统设计……………………结论…………………………………………………谢辞…………………………………………………参考文献………………………………………………ZY3200/14/34掩护式液压支架的设计第一章概论一、矿井的概述**矿是一座年产180万吨的大型机械化矿井，生产装备先进，技术力量雄厚，采、掘机械化程度达到100%，井田含煤地层时代为c-p，总厚210米，其中有19层煤，煤层总厚21米，含煤系数10%，可采和部分可采煤层8层，厚17.30米，可采含煤系数为8.2%。

摘要摘要在采煤工作面煤炭生产过程中，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的正常运行，必须对顶板进行支护。

回采工作面常采用的自移式液压支架是以高压液体为动力，并由液压元件（液压缸和液压阀）与金属构件组成的一种用来支撑和管理顶板的设备。

它不仅能实现支撑，切顶和隔离采空区，而且还能使支架本身前移和推动输送机。

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。

液压支架与刮板输送机和采煤机组成综合机械化采煤设备，它的应用对增架采煤工作面产量、提高劳动生产率，降低成本，减轻工人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，经济合理，安全上可靠、是实现采煤综合机械自动化不可缺少的主要设备。

煤炭是工业的食粮，虽然新能源的开发使用逐渐开始占据了工业生产一部分能量。

但未来很长一段时间，能源生产和消费结构中以煤为的格局不会改变，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非常关键的。

我国从六十年代开始研制支撑式液压支架。

液压支架在我国煤矿使用五十年的历史，从消化引进设备开始，到现在自行研制开发，我们已积累了丰富的经验，这些经验进行总结和提高都是很重要的。

到目前为止，在我们煤矿中使用的支架的类型很多。

本论文设计的是对于煤层厚度为3m-3.6m，煤层倾角不大于25º，瓦斯涌出量适中，直接顶为2类，老顶级别为三级，周期压力强烈，地板软硬均可的综采工作面的支撑掩护式液压支架的设计，以及液压支架中的重要组成部件--立柱的设计。

【关键字】：液压支架、四连杆机构、顶梁、底座、掩护梁、立柱、液压系统河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书ABSTRACTThe coal is our country’s conventional energy, along with the national economy development, the coal required quantity is more and more big, synthesis mechanization mining coal has a lot of merits: big output, high efficiency, low cost, the improvement of work environment, the reduction of unwieldy physical labor, and so on . Picks the working surface in the synthesis, the hydraulic pressure support is one of main equipment, it is a extremely important link to reasonably and correctly design the hydraulic pressure support, in order to adapt the different mining coal condition. The hydraulic pressure support has used for many years in our country’s coal mine, accumulated rich experience, and introduces the overseas advanced technology unceasingly, it is imperative to carry on the summary and the enhancement in this foundation.In order to adapt to the need of mining coal working surface, whose coal bed thickness is 3.0~3.6m、directly gore is second kind、the rank of old is first, therefore we has designed the support shield type hydraulic pressure support and an important part, column design,The column has the function of withstanding roof load and adjusting the height of roof holding. 【Key words】:hydraulic support;four-link mechanism;top beam;base;caving shield;crutch; column hydraulic system前言前言液压支架是我们煤炭生产中一个重要的组成部件，它起着支护顶板，防止冒顶，维持工人一定的工作空间，保证安全和各项作业的正常运行。

薄煤掩护式液压支架毕业设计薄煤掩护式液压支架毕业设计摘要液压支架是采矿设备的重要组成部分，主要是有效的支撑和控制顶板，防止矸石窜入工作面和推移输送机，它与采煤机和输送机配套使用，实现落煤，运输支撑顶板综合机械化，有效的减轻了工作面的劳动强度，提高了劳动生产率，并且大幅减小了矿上事故的发生率。

本次毕业设计以“薄煤掩护式液压支架”作为设计课题，将先进的设计理念、先进的设计技术、先进的采煤工艺与冀中能源峰峰集团小屯矿的实际地质条件相结合应用于传统产品的设计中。

本设计说明书共分六章，通过对液压支架的使用现状、方案比较、参数设计及其使用、维修的设计，让我们学到的各科知识在实践中得以应用，为我们今后的设计得到锻炼。

关键词：液压支架薄煤液压支架矿山机械设备目录摘要------------------------------------------------------1 第1章概述------------------------------------------------1 1.1我国煤碳的开采和液压支架的发展-------------------------------3 1.2 国外液压支架的发展趋势---------------------------------------4 1.3 小屯矿矿井概况----------------------------------------------7 第2章液压支架的方案制定---------------------------------9 2.1液压支架的设计依据--------------------------------------------9 2.2 总体方案的分析-----------------------------------------------12 第3章液压支架参数的确定------------------------------------15 3.1 液压支架已知数据---------------------------------------------15 3.2 液压支架整体参数的确定---------------------------------------16 3.3 液压支架部件基本参数的确定-----------------------------------17 第4章液压支架受力分析与较核-----------------------------------18 4.1 液压支架顶梁受力分析与较核-------------------------------------18 4.2 液压支架底座的受力分析与较核----------------------------------23 4.3千斤顶销轴的较核------------------------------------------------26 第5章液压支架的使用和维护--------------------------------------27 5.1液压支架的操作-------------------------------------------------27 5.2 液压支架使用注意事项------------------------------------------28 5.3 液压支架的维护、保养及故障处理-------------------------------30 5.4 常见故障及处理方法--------------------------------------------32 第6章结论---------------------------------------------------35 第一章概述1.1我国煤碳的开采和液压支架的发展我国煤炭资源十分丰富，1985年全国累计探明煤炭总储量为7822亿t，其中厚煤层的储量占首位，接近总储量的一半，根据1988年我国统配煤矿统计，原煤产量按薄、中厚及厚煤层的比重分别为10.4%、43.97%及45.63%；若以可采储量统计，则分别为17.36%、37.84%、44.80%。

第1章绪论1.1 液压支架的作用和分类1.1.1 液压支架的用途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。

液压支架作为煤矿综采机械化采煤设备（液压支架、可弯曲输送机和采煤机）的重要组成设备之一;在生产过程中，液压支架的性能的好坏将直接影响煤矿生产的质量,特别是生产过程中对人员的安全保障问题是极为重要的。

因此，性能优良的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。

1.1.2 液压支架的分类液压支架的种类很多，分类的依据和方法各不相同。

⑴按支架与围岩的相互作用关系分类按照液压支架与围岩的相互作用关系，目前使用的液压支架可分为三类，即支撑式、掩护式和支撑掩护式三大类。

①支撑式液压支架是一个在底座上放置几根立柱支撑顶梁，通过顶梁支撑顶板的简单结构基础上发展起来的，它是世界上发展最早的液压支架。

典型的支撑式液压支架，其顶梁较长，立柱较多，靠支撑作用维护一定的工作空间，而顶板岩石则在顶梁后部切断垮落。

架厚的挡矸帘只起着碎矸石从采空区涌入工作面的作用。

这种类型的支架具有较大的支撑能力和良好的切顶性能，因此适用于顶板坚硬完整，基本顶周期压力明显或强烈，底板较坚硬的煤层。

但由于立柱的垂直布置，所以支架承受水平力的能力差，在水平力的作用下，支架容易失去稳定性。

②掩护式液压支架掩护式液压支架是利用立柱、顶梁与掩护梁支护顶板和防止岩石落入工作面。

这类支架的顶梁较短，多数支架的立柱只有一排，一般仅有1～2根，多呈倾斜布置，与掩护梁连接或直接连接在顶梁上。

立柱通过顶梁支撑顶板。

掩护梁与冒落得岩石相接触，阻止矸石涌入工作面并承受采空区矸石的载荷。

摘要本论文主要阐述了一般掩护式液压支架的设计过程。

设计内容包括：选架型、总体设计、主要零部件的设计、主要零部件的校核和液压系统的设计。

由于该煤层厚度适中，选用掩护式液压支架。

煤层厚度介于m~5.2之间，煤层厚8.3度变化较大，选用调高范围大且抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。

支架采用正四连杆机构，以改善支架受力状况。

顶梁、掩护梁、底座均做成箱体结构；立柱采用双伸缩作用液压缸，以增加工作行程来满足支架调高范围的需要。

推移千斤顶采用框架结构，以减少推溜力和增大移架力。

为了提高移架速度，确保对顶板的及时支护，采用锥阀液压系统。

关键词：液压支架液压四连杆机构采煤支架选型推溜移架AbstractThe article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. The design content includes: Chooses, the system design, the main spare part design, the main spare part examination and the hydraulic system design.Because this coal bed thickness is moderate, selects the shield type hydraulic pressure support. Coal bed thickness is situated between between the 2.5~3.8 rice, coal bed thickness change bigger, selects adjusts the high scope big also the anti- horizontal thrust is strong also the belt protects helps the equipment the shield type support. The support uses the four link motion gear, improves the support stress condition. The top-beam, caving shield, the foundation makes the packed in a box body structure; The column uses the double expansion and contraction function hydraulic cylinder, increases the power stroke to satisfy the support to adjust the high scope the need. Passes the hoisting jack to use the portal frame construction, reduces pushes slides the strength and increases moves a strength. In order to enhance moves a speed, guarantees is prompt to the roof support, uses the mushroom valve hydraulic system.Key word: The hydraulic pressure support , hydraulic pressure , four-link mechanism , mining coal, support shaping push forwards the conveyer, advancing the powered support.目录1概述 (5)1.1液压支架的组成和分类 (5)1.2液压支架的工作原理 (8)1.3液压支架的支护方式 (11)1.4支架选型的基本参数 (12)2总体设计 (14)2.1选架型 (14)2.2液压支架基本参数的确定 (16)2.3采煤机、液压支架和输送机的配套 (19)2.4四连杆机构设计 (21)2.5顶梁长度的确定 (28)2.6立柱及柱窝位置的确定 (29)2.7平衡千斤顶位置的确定 (33)2.8其它千斤顶位置的确定 (36)3支架的受力计算 (39)3.1液压支架受力分析 (39)3.2确定支架的支护强度 (40)3.3底座接触比压计算 (40)3.4支架支护效率 (40)4液压支架的主要部件的设计 (42)4.1前梁 (43)4.2主顶梁 (43)4.3掩护梁 (44)4.4前、后连杆 (45)4.5底座 (45)4.6立柱 (46)4.7千斤顶 (47)5主要零、部件的强度校核 (49)5.1校核的基本要求 (49)5.2前梁的校核 (50)5.3主顶梁的校核 (52)5.4掩护梁的强度校核 (55)5.5底座强度校核 (57)5.6销轴和耳座的强度校核 (59)5.7立柱强度校核 (62)6液压系统设计 (68)6.1液压支架的液压系统的简介 (68)6.2液压支架的液压系统拟订 (69)6.3液压元件的选取 (71)6.4液压控制系统 (72)结束语 (76)参考文献 (77)1 概述1.1 液压支架的组成和分类1.1.1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。

中文题目：支撑掩护式液压支架总体及底座设计外文题目：OVERALL AND BASE DESIGN OF SUPPORTINGSHIELD HYDRAULIC SUPPORT毕业设计（论文）共64 页（其中：外文文献及译文9页）图纸共2张完成日期2015年6月答辩日期2015年6月摘要本设计研究的是煤矿中应用的支撑掩护式液压支架和液压支架的底座设计。

支撑掩护式液压支架在煤炭行业是一种重要的支护设备，液压支架是综采工作面支护设备，它的主要用途是支撑煤层的顶部，保证大范围的通风，推移工作配套设备。

液压支架主要是以高压液体作动力、由液压元件（液压缸和液压阀）与金属构件组成一种支撑和管理顶板的自移式设备，它不仅能实现支撑、切顶和隔离采空区，而且还能使支架本身前移和推动输送机。

底座是支架的主要部件，顶板的载荷通过支架传递给底座。

液压支架的四连杆机构包括底座。

支架通过底座和推移的机构连接来使配套设备的移动。

底座的结构形式分为分式铰接底座和钢性底座。

关键词：液压支架；立柱；底座；连杆。

AbstractThis design research is used in coal mine support screen type hydraulic support and the base of the hydraulic support design. Support screen type hydraulic support in coal industry is an important supporting device, hydraulic support is the fully mechanized coal face supporting equipment, its main purpose is to support the top of the coal seam, to ensure a wide range of ventilation and goes on working equipment.Hydraulic support is the high pressure liquid as dynamic, dominated by hydraulic components (hydraulic cylinder and hydraulic valve) and metal component of a roof support and management of the move type equipment, it can not only realize support, cut the top and isolation of mined-out area, but also can make the reach the stents themselves and promote the conveyor.Base is a major part of the stent, the roof load by stent is passed to the base. Four bar linkage includes base of hydraulic support. Stent through the base and connected to form a complete set of equipment of the mobile. The structure of the base is divided into fraction base hinged and rigid base.Key words:hydraulic pressure support; column; pedestal; connecting rod。

支撑及支撑掩护式液压支架总体设计及主要部件设计完整版摘要在采煤工作面煤炭生产过程中，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的正常运行，必须对顶板进行支护。

而液压支架是以高压液体用为动力，由液压元件与金属构件组成支护控制顶板的设备，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炭机组成综合机械化采煤设备，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自动化不可缺少的主要设备。

我所做的设计是液压支架总体设计和主要部件设计，本设计首先对液压支架整体和零部件结构进行分析，对液压支架结构尺寸进行综合分析，再对液压支架进行受力分析和强度计算。

重点是对液压支架顶梁的受力分析和计算；用计算机计算液压支架受力；对顶梁、掩护梁、立柱进行强度校核。

通过设计对液压支架整体和主要部件有了清楚的认识，掌握了用CAD绘图的技巧。

关键词：液压支架；支护性能；采煤设备AbstractIn the coal face Coal production in the coal face，In order to prevent the roof falling maintain a certain room to work，ensure the workers safety，and the normal operation of all the work, must be carried out on the roof support. But the stent is a high-pressure hydraulic fluid used as a driving force, the supporting the roof control equipment is composed of hydraulic components and metal structures, it can realize the support, cutting the top, and shift-over conveyor, and so on a set of processes, practice shows that the hydraulic support a good supporting performance, high-intensity, fast-shifting, the advantages of safe and reliable. Hydraulic support and flexible conveyor and coal-mining mechanization of integrated coal mining equipment its application by the coal face-production, raising labor productivity, lower costs, reduce manual workers and guarantee safe production is indispensable for effective measures. Therefore hydraulic support is technically advanced and economically rational, security, reliability, is to achieve comprehensive mining machinery automation indispensable for major equipment.The topic of this design is The Overall Design for the Support and Support Cover Hydraulic Support And the Design for the Major Parts.In the design,first of all，I analysised overall of hydraulic support , structure and structure size of the parts.Then I analysised stress and calculated intensity. The most important was that I analysised and Calculated the force of Top beam; Calculated the foece of hydraulic support by Computer program; checked the intensity of top beam, beam cover and column. There was a clear understanding of the overall Hydraulic Support and the major parts through the design. Mastered the techniques of the use of AutoCAD.Keywords : Hydraulic Support ; Supporting performance ;Mining equipment第一章绪论1.1液压支架的发展概况1.1.1液压支架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基本成熟，它已经形成了能适应各种不同煤矿地质条件的各类液压支架，发展到一个完整的液压支架体系。

支撑及支撑掩护式液压支架总体设计及主要部件设计完整版摘要在采煤工作面煤炭生产过程中，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的正常运行，必须对顶板进行支护。

而液压支架是以高压液体用为动力，由液压元件与金属构件组成支护控制顶板的设备，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炭机组成综合机械化采煤设备，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、是实现釆煤综合机械自动化不可缺少的主要设备。

我所做的设计是液压支架总体设计和主要部件设计,本设计首先对液压支架整体和零部件结构进行分析，对液压支架结构尺寸进行综合分析，再对液压支架进行受力分析和强度计算。

重点是对液压支架顶梁的受力分析和计算；用计算机计算液压支架受力；对顶梁、掩护梁、立柱进行强度校核。

通过设计对液压支架整体和主要部件有了清楚的认识，掌握了用CAD绘图的技巧。

关键词：液压支架；支护性能；采煤设备AbStraCtIn the COal face COal PrOdUCtiOII in the COal face, In Order to PreVellt the roof falling maintain a Certain room to work, ensure the WOrkerS safety, and the normal OPeratiOiI Of all the work, InlISt be Carried Out On the roof support. BlIt the Stent IS a high∙pressure hydraulic fluid USed as a driving force, the SUPPOrting the roof COntrOI equipment is COnlPOSed Of hydraulic COmPOneiItS and Inetal structures, it Call realize the support， CUtting the top, and Shlft-OVer COnVeyor, and SO on a Set Of processes, PraCtiCe ShOWS that the hydraulic SUPPOrt a good SllPPOrting PerfOrnIalice, hlgh-intensity9 fast-shifting, the advantages Of Safe and reliable. HydrallliC SUPPOrt and flexible COnVeyOr and coal-mining mechanization Of integrated COal Iniiling equipment ItS application by the COal face-production, raising IabOr productivity, IOWer costs, reduce manual WOrkerS and guarantee Safe PrOdUCtiOn is indispensable for effective measures. TherefOre hydraulic SlIPPOrt IS technically advanced and economically rational, security, reliability, is to achieve COmPrehenSiVe mining InaChinery automation indispensable for major equipment.The topic Of this design is The OVeran DeSign for the SUPPOrt and SUPPOrt COVer HydraUliC SUPPOrt And the DeSigIl for the MajOr PartSjIl the design^flrst Of all, I analysised OVeran Of hydraulic SUPPOrt, StrUCtUre and StrUCtUre SiZe Of the PartS.Then I analysised StreSS and CaICUIated intensity. The most important WaS that I analysised and CalCUlated the force Of TOP beam; CaICUIated the foece Of hydraulic SIIPPOrt by COmPUter program; CheCke(I the intensity Of top beam, beam COVer and COIllmIL There WaS a CIear Ull(IerStan(Iing Of the OVeran HydraUliC SUPPOrt and the InaJOr PartS through the design. MaStereel the techniques Of the USe Of AutoCAD.KeyWOrdS : HydraUliC SUPPOrt; SlIPPOrting PerfOrmanCe ;Mining equipment第一章绪论液压支架的发展概况1.1.1液压支架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基本成熟，它己经形成了能适应各种不同煤矿地质条件的各类液压支架，发展到一个完整的液压支架体系。

前言煤炭是我国常规能源的主体，随着国民经济的发展，煤炭的需要量越来越打。

为了加速我国煤炭工业的发展，必须实现综合机械化采煤。

在综采工作面，液压支架是中国综采工作面最主要的技术装备之一，对于提高采煤效率，降低成本，改善作业环境，减少笨重的体力劳动具有举足轻重的作用，也是国产综采工作面装备中生产量最大的产品，正确、合理地设计液压支架，以适应不同地质条件的采煤工作面需要就成为十分重要的环节。

液压支架是综采设备的重要组成部分，是综采工作面的支护设备。

它的主要作用是有效地支撑和控制工作面的顶板，维护安全作业空间，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机，推移工作面采运设备。

它与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，可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。

高产高效综采技术的核心是工作面综采设备，而液压支架工作是其工作面三大配套设备之一。

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。

1液压支架概述1.1 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。