液压支架的设计毕业设计

机械毕业设计（论文）-ZY2017液压支架设计【全套图纸】 .doc内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：液压支架设计学生姓名：学号：200540401313专业：机械设计制造及其自动化班级：机械2005-3班指导教师：摘要 (2)Abstract (3)1.液压支架的概述 (5)1.1液压支架的组成和分类 (5)1.1.1液压支架的组成 (5)1.1.2液压支架的分类 (5)1.2液压支架的用途 (7)1.3液压支架的工作原理 (8)1.4液压支架的支护方式 (10)2液压支架的选型 (12)2.1液压支架的选型原则 (12)2.1.1概述 (12)2.1.2影响架型选择的因素 (12)2.1.3液压支架的选型过程 (13)2.1.4液压支架支撑力分布与承载的关系 (15)3液压支架的结构尺寸设计 (17)3.1液压支架设计的基本要求和基本参数 (17)3.1.1液压支架的设计目的 (17)3.1.2设计时对液压支架的基本要求 (17)3.1.3设计液压支架必需的基本参数 (18)3.1.4液压支架架型的确定 (18)3.2液压支架的参数确定 (19)3.2.1液压支架的高度确定 (19)3.2.2支架伸缩比 (20)3.2.3支护强度 (20)3.2.4支架间距 (21)3.2.5底座长度 (21)4四连杆机构的设计 (22)4.1四连杆机构的作用 (22)4.2四连杆机构与附加力的影响 (23)4.2.1附加力对液压支架受力的影响 (23)4.2.2掩护梁上铰点至顶梁顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距对支架受力的影响 (27)4.2.3后连杆与掩护梁长度比值对支架受力的影响 (27)4.3四连杆机构的几何作图法 (28)4.3.1掩护梁和后连杆长度的确定 (28)4.3.2几何作图法作图过程 (29)4.4四连杆机构的计算机设计法 (31)4.4.1、目标函数的确定 (31)4.2.2、四连杆机构的几何特征 (32)4.3.3、四连杆机构各部尺寸的计算 (32)4.3.4、四连杆机构的优选 (34)4.3.5、求掩护梁上铰点轨迹坐标 (34)4.3.6、语言程序编制 (34)5．掩护式液压支架部件设计 (41)5.1顶梁参数的确定 (41)5.1.1顶梁的作用及用途 (41)5.1.2顶梁的结构型式的确定 (41)5.1.3支架工作方式对支架顶梁长度的影响 (41)5.1.4配套尺寸对顶梁长度的影响 (42)5.1.5顶梁断面形状 (42)5.1.6顶梁长度的计算 (42)5.2立柱参数的确定 (45)5.2.1支架立柱数的确定 (45)5.2.2支架立柱的支撑方式 (45)5.2.3立柱的技术参数确定 (45)5.2.5．安全阀压力与立柱工作阻力的确定 (46)5.2.6立柱柱窝位置的确定 (47)5.3推移千斤顶技术参数确定 (50)5.3.1推移千斤顶 (50)5.4平衡千斤顶的技术参数的确定 (51)5.4.1确定平衡千斤顶的行程 (51)5.5侧护板 (54)5.5.1侧护板的选择 (54)5.5.2、侧护装置的作用 (54)5.5.4、侧护板尺寸的确定 (55)5.6掩护梁和四连杆机构 (55)5.6.1掩护梁 (55)5.7四连杆机构 (56)5.8底座 (57)5.8.1底座的作用及用途 (57)5.8.2底座的结构型式 (57)5.8.3底座主要尺寸的确定 (58)6.液压支架受力分析与计算 (60)6.1顶梁的受力分析和计算 (60)6.2顶梁载荷的分布 (63)6.3底座接触比压的计算 (64)6.4底座载荷分布 (64)6.5底座接触比压 (65)7.液压支架的强度设计 (69)7.1液压支架在强度设计时的强度条件 (69)7.2液压支架各结构件强度校核 (70)7.2.1顶梁强度校核 (70)7.2.2立柱强度校核 (75)7.2.3底座强度校核 (78)8.液压系统设计及液压部件检修 (82)8.1立柱和千斤顶 (82)8.2支架液压阀 (83)8.2.1液控单向阀 (83)8．2.2安全阀 (84)8.2.3操纵阀 (84)8.2.4液压支架液压阀的密封技术分析 (85)8.3液压支架的控制方式 (86)8.3.1手动控制 (86)8.3.2自动控制 (86)8.4液压部件的检修 (87)8.4.1立柱的检修 (87)8．4.21KDF型液控单向阀的检修 (88)8.4.31CF型操纵阀的检修 (89)8.4.41YF型安全阀的检修 (89)9.液压支架的安装与使用 (91)9.1在移架过程中，输送机避免产生后退现象 (91)9.2采煤机在工作时，保证支架和输送机之间不发生位移的措施 (91)9.3单伸缩立柱的机械加长杆在工作面的调节 (92)9.4左、右工作面改变时，侧护板的改装 (92)9.5液压支架在工作中常见的破坏形式及易损部件 (92)9.6底座焊接时，前、后连杆销轴孔保证同轴度的方式 (92)9.7移架时“啃底”的原因 (93)9.8移架时采用邻架操作和本架操作的优缺点及邻架操作时人员站立地点的选择 (93)9.9成组支架电液程序控制的工作方式 (93)9.10移架速度及计算 (94)致谢辞 (96)参考文献 (101)摘要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。

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，立柱下腔压力达到初撑力，此阶段为初撑阶段；支架初撑后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直至增加到支架的安全阀调定压力，立柱下腔压力达到工作阻力。

此阶段为增阻阶段，随着顶板压力继续增加，使立柱下腔压力超过支架的安全阀压力调定值时，安全阀打开而溢流，立柱下缩，使顶梁压力减小，立柱下腔压力降低，当低于安全阀压力调整值后，安全阀停止溢流，这样在安全阀调整压力的限制下，压力曲线随时间呈波浪形变化，此阶段为恒阻阶段。

第一章概述采煤综合机械化，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。

综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻繁重的体力劳动，改善工人的作业环境，保护工人的生命安全，是煤炭工业技术的发展方向。

我国综采技术日趋成熟，不但生产水平，而且工艺水平已进入世界先进行列。

液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约为综采设备总重量的80%-90%，其费用约占综采设备总费用的60%-70%。

因此，为了降低成本，提高采煤的经济效益，世界各产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。

1.1支护设备的发展历史煤矿支护设备是保证回采工作面正常生产和安全生产的重要设备之一，也是煤矿工作面使用规模最大、耗费资金最多的煤机产品。

目前世界各国使用的煤矿支护设备主要是回采工作面单体支柱和回采工作面液压支架。

1.1.1单体支柱的发展历史20世纪50年代出现了木支柱，它是一种古老而又简陋的支护材料，没有初撑力，也没有恒增阻降距，支撑力也无法保证，而且也浪费了大量的木材。

20世纪60年代出现了单体金属摩擦支柱，与木支柱相比可节省大量木材，而且也可复用。

但是它不能保证恒增阻降距。

20世纪80年代出现了DZ型单体液压支柱，与前两种单体支柱相比可保证恒增阻降距，支撑力也能得到控制，但是由于这种支柱存在内泄露，因此存在严重的安全隐患。

1.1.2液压支架的发展历史液压支架的发展从20世纪50年代开始。

1954年，英国研制出剁式支架。

从此，开创了煤炭工业的新时代。

1958年法国试验成功了节式支架。

五十年代末，为开采煤层厚超过2m的松散和破碎顶板条件下的褐煤，前苏联开始研制掩护式液压支架，并与1961年在阿乐斯-科拖举办的贸易展览会上展出了OMKT型掩护式支架。

比起剁式和节式支架，掩护式支架能有效的控制顶板，防止开采过程中矸石渗入工作面，工作能力很好。

60年代末和70年代初，随着液压支架在欧洲使用经验的日益增加，支架结构也发生了巨大变化。

XXXX 大学学士学位论 Abstract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 8.3~5.2之间，煤层厚度变化较大，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。

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。

本科毕业设计开题报告题目：中厚煤层液压支架的设计院（系）：机械工程学院班级：姓名：学号：指导教师：教师职称：黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告减少各类矿井事故发生的机率，降低采煤支护设备资本，增加采煤效率。

4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）研究的主要方法、手段：常规设计方法，优化设计方法。

理论分析：设计的液压支架适合在煤层厚度为2.8---3.5米、工作面长150米，煤层倾角00—150、煤层顶板为致密泥岩或粉砂岩、底板为粉砂岩、较稳定煤层、瓦斯含量较少的条件下工作。

分析可知此条件下可选择掩护式或支撑掩护式液压支架，掩护式支架成本低，且虽然立柱少，支撑力小，但由于顶梁短，单位面积支撑力大，载荷分布与支架支撑力的作用基本一致，所以此种支架能在破碎不稳定顶板下工作。

但掩护式支架无法使用在中等稳定以上的顶板上，切顶性差。

而支撑掩护式液压支架在结构和性能上综合了支撑式和掩护式的特点，它以支撑为主，掩护为辅，立柱较多，垂直支撑式立柱倾角很小，所以此种支架介于以上两种支架的中间状态，提高了适用范围，故工作阻力大，切顶能力强，采用掩护梁，架间密封，挡矸掩护性好，适用于压力较大、易于冒落或中等稳定的顶板。

方案一：非插腿掩护式支架非插腿掩护式支架设计简图，如图1所示。

图1 非插腿掩护式支架设计简图1-前梁;2-顶梁；3-立柱；4-掩护梁；5-后连杆；6-前连杆；7-侧护板；8-底座此方案采用掩护式支架，并且因为煤层高度合适，可以省去护帮装置，尽量简化了设备，使造价大幅缩减。

但此支架的性能一般，泛用性差，故此不采用。

方案二：四柱交叉支撑掩护式支架设计简图如图2所示。

图2四柱交叉支撑掩护式支架1-护帮机构；2-护帮千斤顶；3-前梁;4-顶梁；5-前立柱；6-后立柱；7-掩护梁；8-后连杆；9-前连杆；10-底座；11-推移千斤顶；12-推移框架此方案的顶梁合力调节范围大，承载力高，伸缩比大[4]，但立柱X结构易在设计上发生干涉，支架结构较为复杂，且多数适用于薄煤层。

液压支架毕业设计开题报告开题报告：液压支架的开发一、概述 1.1 目的意义：通过本次毕业设计，培养学生综合运用液压传动、机械设计、理论力学、材料力学等课程中所学理论知识的能力；强调设计的独创性和实用性，培养和提高设计者独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。

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。

在过去的半个多世纪中，煤矿井下开采支护设备的设计和使用发生了巨大变化。

其中，最引人瞩目的是世界范围内广泛采用液压支架作为长臂开采支护工程的主要设备。

从采煤设备的发展过程来看，采用液压支架管理顶板是当代采煤技术史上一次重要的变革，也是煤矿现代化的主要标志。

液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约占综合采煤设备总重量的80%~90%，其费用约占综合采煤设备总费用的60%~70%。

因此，为了降低成本提高采煤的经济效益，世界各主要产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。

1.2 国内外基本研究概况：1.2.1 国内液压支架技术现状我国在1964 年由太原分院和郑州煤机厂设计70 型迈步式自移支架，从此开始了液压支架的国产化道路。

1984 年，北京开采所、沈阳所、郑州煤机厂在沈阳蒲河矿进行我国第一套放顶煤液压支架的工业性试验，继而研制了多种低位、中位和高位放顶煤支架，成功地在缓倾斜厚煤层和急倾斜厚煤层水平分层工作面使用。

1990 年后，国产液压支架得到了全面的发展，到1998 年止，全国己建成88 处高产高效矿井，其中14 处矿单个工作面的单产达15.72 万吨/月，原煤生产人员效率达9.16 吨/工，综采机械化水平达49.32%，达到了世界先进水平。

第一章绪论1.1 液压支架概述1.1.1 液压支架的组成和用途液压支架由顶梁、伸缩梁、立柱、推移装置、移架装置、操纵控制系统等主要部分组成。

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.1.1.2 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。

图1-1 液压支架的工作原理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。

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。

3.支架和输送机前移运输机的前移由底部的推溜千斤顶来完成。

支架的前移由安装在顶梁部位的移架千斤顶来完成。

移架过程：采煤前伸梁伸出（超前支护）移架首先采煤机采掉滚筒宽度的煤壁，支架前伸梁伸出对前面暴露出来的顶板进行及时支护；然后推溜千斤顶伸出将输送机前推；前伸梁缩回,之后液压支架提柱，此时安装在顶梁部位的移架千斤顶伸出将主顶梁前推顶梁再带动立柱一起前移再降柱实现移架过程。

1.2 煤矿支护技术现状与需求1.2.1液压支架现状与发展趋势综合机械化采煤是煤矿开采技术现代化的重要标志。

世界主要产煤国家高产高效采煤迅速发展，特别是美国、澳大利亚、德国、英国和南非发展最快。