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低位放顶煤液压支架的设计
低位放顶煤液压支架是一种用于矿山开采的设备，其主要作用是
支撑和稳定煤巷顶板，保障矿工生命安全和生产效率。
设计一台高效、可靠的低位放顶煤液压支架是矿山工程技术人员的重要任务。
在设计低位放顶煤液压支架时，首先需要考虑的是其承载能力。
承载能力主要取决于液压支架的型号、材质、强度和稳定性等因素。
为了确保支架能够承受煤巷顶板的重量和压力，设计师需要根据煤巷
的尺寸、倾斜度、厚度等要素进行详细的计算和分析。
其次，液压支架的结构设计也是非常重要的。
设计师需要考虑到
支架的重心、平衡、稳定性等方面，以确保支架在使用过程中不会失
去平衡或倾覆。
此外，结构的简单化和可靠性也是设计中需要考虑的
关键问题。
除了承载能力和结构设计外，设计师还需要考虑操作和维护等方
面的因素。
液压支架的操作应该方便简单，使操作人员能够轻松掌握
其使用方法。
维护方面需要注意支架的耐用性和易损性问题，以便尽
可能延长其寿命和降低维修成本。
最后，设计师需要考虑的是环保问题。
液压支架的制造和使用应
符合环保标准，以保护矿区周围的生态环境。
此外，设计也需要考虑
到支架的再利用和废弃处理等问题，以确保其对环境的影响最小化。
综上所述，设计一台高效、可靠的低位放顶煤液压支架需要考虑多个因素。
除承载能力和设计结构外，操作和维护、环保等因素也应该被充分考虑。
只有在这些因素的综合考虑下，矿山工程技术人员才能设计出真正高效、可靠、环保的支架设备。
引言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。
1绪论1.1液压支架发展历史历史地来看，大约在四五十年前回采工作面还是采用木支柱。
随着刨煤机、钻削式和滚筒式采煤机等快速采煤机的使用,木支柱既不能对顶板提供足够大的阻力，其支设和回收亦难满足连续采煤的要求。
于是，刚性木支柱被可压缩性摩擦和液压支柱所代替，并以支柱加铰接顶梁的结构形式支护回采工作面。
1954年，英国研制出垛式支架。
它主要由安装在矩形整体底座上的立柱和顶梁组成。
几个月后，英国奥尔蒙德煤矿的低主煤层的整个工作面都装备了这种支架。
这就是世界上首个装备液压支架的采煤工作面。
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，并于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。
这种支架顶梁很短，仅0.8m，并与掩护梁铰接，单根朝前倾斜液压支柱连接着掩护梁和底座。
当支架在其工作高度范围内升降时，顶梁顶点相对于煤壁作圆弧运动。
这样，不仅影响了支架的承载能力，而且端面距变化很大，不利于顶板的维护。
但比起垛式和节式支架，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。
为了保持顶梁端点相对于煤壁作近似的直线运动，在OMKT型掩护式支架的基础上作了许多改进：放顶煤液压支架设计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。
放顶煤液压支架设计说明书摘要本文对国内外放顶煤开采技术发生历史及现状进行了综合阐述，对放顶煤液压支架进行了分类和对其各种形式研究；介绍了每种形式放顶煤液压支架各适应的煤层条件；并结合神东四盘区的现状，设计适用于煤层厚度5.35-9.86，平均采高8.9米满足顶板、地板条件的放顶煤液压支架.形成满足神东现状的放顶煤开采技术理论。
通过对现有放顶煤液压支架的分析，优势对比，设计出适合的结构形式，最后对立柱、顶梁、掩护梁和底座进行了强度校核计算。
关键字：放顶煤液压支架；立柱；顶梁；掩护梁；底座；放煤机构。
AbstractIn this paper on the domestic and foreign technology of top coal caving mining occurred history and current situation has been discussed, on the roof caving coal hydraulic support the classification and research in its various forms; introduced each kind of form of roof caving coal hydraulic support the adaptation conditions of coal seam; Shendong four disc area and combined with the status quo, designed for coal seam thickness 5.35-9.86, collect on average 8.9 meters high and meet the conditions of roof and floor of top coal caving hydraulic support. Formed to meet the Shendong status of top coal caving mining technology in theory.Through the analysis of the existing roof caving coal hydraulic support, comparative advantages of desi gn for the structural form, strength check and calculates the column, a top beam and a shield beam and a base at the end of paper.Keywords: Caving hydraulic support；Column; beam; shield; base;coal caving mechanism.II目录1 绪论 (1)1.1 放顶煤综采法的优缺点 (1)1.2 放顶煤液压支架的发展历史 (1)1.3 放顶煤液压支架结构的基本特点 (2)1.4 放顶煤液压支架的分类 (2)1.5放顶煤液压支架使用条件和适用范围 (2)1.6设计任务 (3)2 支架的总体方案设计 (4)2.1 支架结构方案设计 (4)2.1.1 中反四连杆放顶煤液压支架 (4)2.1.2 中正四连杆低位放顶煤液压支架 (5)2.1.3后四连杆低位放顶煤液压支架（摆动式放煤支架）. 63 液压支架的整体设计 (9)3.1液压支架的参数确定 (9)3.1.1 支架高度 (9)3.1.2 支架的伸缩比 (9)3.1.3 支架间距的确定 (10)3.1.4 底座长度的确定 (11)3.2顶梁长度的确定 (11)3.2.1 顶梁长度计算 (11)3.2.2 顶梁宽度 (12)3.2.3 顶梁覆盖率 (13)3.2.4支护强度和工作阻力 (13)3.3立柱位置的确定 (14)3.3.1 支架立柱数的确定 (14)3.3.2 支撑方式 (15)3.3.3 立柱间距 (15)3.3.4 立柱柱窝位置的确定 (15)4 液压支架的部件结构设计 (16)4.1 顶梁 (16)4.2 立柱 (17)4.3掩护梁 (18)4.4 四连杆机构 (19)4.4.1 四连杆机构的作用 (19)4.4.2四连杆机构的几何特征 (19)4.4.3用几何作图法来设计四连杆机构 (19) 4.5 底座 (24)4.6侧护板 (25)4.7 千斤顶 (26)4.7.1 推移千斤顶 (26)4.7.2 平衡千斤顶 (26)4.7.3 侧推千斤顶 (26)4.7.4.前梁千斤顶 (27)4.7.5．护邦千斤顶 (27)4.7.6 后推移输送机千斤顶 (27)4.8 放煤机构设计 (30)5 液压支架参数的确定 (32)5.1液压支架基本技术参数的确定 (32) 5.1.1支护强度 (32)5.1.2初撑力 (32)5.1.3 移架力和推溜力 (33)5.1.4 支柱及相关液压系统参数确定 (33)6 支架强度校核 (37)6.1强度条件 (37)6.2 液压支架立柱强度验算 (39)6.2.1已知参数 (39)6.2.2油缸稳定性计算 (39)6.2.3活塞杆的强度计算 (40)6.2.4 缸体的强度计算 (43)。
放顶煤液压支架设计放顶煤液压支架摘要本课题主要论述了液压支架的主要设计过程。
其中包括：液压支架的选型、总体设计、主要零部件的设计以及液压系统设计。
支架的形式为掩护式支架。
支架除了要有效的对顶板进行支撑外，还要实现升、降、推、移几个步骤。
支架采用四连杆机构，改善支架的受力状况，缩小支架的升降过程中顶梁前端前后移动的距离。
立柱采用单伸缩液压缸，前端带有加长杆，以满足支架最低及最高位置时的高度要求。
顶梁掩护梁、底座都做成箱体结构用钢板焊接而成。
在研制液压支架时，需要对支架进行生产试验和分析研究，确定合理的液压支架受力参数、运动参数和结构参数，以及选定液压支架最佳方案等方面综合性的科学技术问题。
关键词：液压支架顶梁底座立柱结构设计IABSTRACTThe article mainly elaborate the hydraulic support design for top-caving. including: the selection of hydraulic pressure support form, system design, main spar part design and examination of hydraulic system design.The support eliminates must realize effectively carries on the strut to the roof, but also must realize ,to fall, to push, move four steps .the support uses four link motion gears, improves the support the stress condition, reduces the support to rise and full the distance which in the process fort end the top-beam around moves. The column uses the list expansion and contraction hydraulic cylinder, front end has legthen the pole, satisfies the support to be lowest and time the highest position high request. The top-beam, shields Liang, the foundation all makes the packed in a box body structure, becomes with the steel plate welding.At research to presses the support, need to carry on produce to experiment and analyze the research, make sure reasonable of liquid presses the support to be subjected to the dint parameter, the sport parameter and the structure parameters, and make selection the liquid to press the synthetic science technique problem of aspect of etc. of the best project of support.Keyword: Hydraulic pressure support Top beam Cradlethe column-type support structure designI I目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (1)1液压支架的概述 (2)1.1液压支架的发展概况 (2)1.1.1液压支架使用现状 (2)1.1.2液压支架的发展趋势 (2)1.1.3我国液压支架的状况 (4)1.2本课题的研究目的和意义 (5)2液压支架基本理论分析 (6)2.1 液压支架的工作原理 (6)2.1.1支架推移 (7)2.1.2 支架升降 (7)2.1.3 支架承载过程 (7)2.2 液压支架的类型和结构 (9)2.2.1 掩护式支架 (9)2.2.2 支撑式支架 (10)III2.2.3 支撑掩护式支架 (10)2.2.4 特种液压支架 (11)2.3 对液压支架的基本要求 (11)2.4支架的选型设计 (12)2.4.1设计的原始条件 (12)2.4.2支架的支护性能与外载荷122.4.3 影响架型选择的因素 .. 132.4.4 支架架型的确定 (14)3液压支架的整体结构设计 (16)3.1 支架高度、中心距的确定 (16)3.1.1支架高度 (16)3.1.2支架伸缩比 (16)3.1.3支架间距 (16)3.2底座长度的确定 (17)3.2.1底座长度 (17)3.2.2 底座宽度 (17)4支架主要部件的设计 (17)4.1支架主要部件的设计要求 (17)4.2 四连杆结构 (18)IV4.2.1 四连杆机构的作用 (18)4.2.2 四连杆机构设计的要求.194.2.3 四连杆机构的设计 (20)4.3底座的设计 (30)4.3.1液压支架的底座 (30)4.3.2 底座接触比压 (31)4.4千斤顶技术参数的确定 (31)4.4.1推移千斤顶 (31)4.4.2立柱 (32)4.4.3辅助装置 (35)4.5.1工作方式对支架顶梁长度的影响 (37)4.5.2配套尺寸对顶梁的影响. 384.5.3顶梁其它有关尺寸的确定38 4.6液压支架支护技术参数 (39)4.6.1支护面积的确定 (39)4.7支架工作状态 (39)4.7.1 顶板状态 (39)4.7.2支架工作状态 (40)V4.7.3支架受力 (40)4.8受力计算 (40)5液压系统设计 (44)5.1液压支架的液压系统特点 (44)5.2 液压系统的设计方法 (45)5.3 千斤顶系统 (45)5.4乳化液泵站系统 (47)5.4.1乳化液泵站 (47)5.4.2泵站液压系统 (48)5.4.3乳化液泵站的元部件 (51)6技术经济分析 (53)7结论 (54)致谢 (55)参考文献 (56)VI前言时光如梭，大学学习生活马上就要结束，毕业设计是对我们大学生活的一个总结，它要求我们应用所掌握的基本理论和专业知识去解决现实中的一些问题。
自移式超前支架1 自移式超前支架的结构特点自移式超前支架安放在轨道顺槽内，与安放在该处的端头支架排成一列，在轨道顺槽内按图1.1 进行布置，两者结合动作。
图.1 描述的是一座自移式超前支架的（副）架结构。
图1 自移式超前支架1．顶梁2.立柱3.底座4.前后连杆5.挑梁千斤顶6.尾梁分析图.1，得出自移式超前支架具有以下几个方面的特点：采用主、副架结构，主（副）架的顶梁之间、底座之间采用铰接结构，增强了对顶、底板不平整的适用性；主、副架顶梁之间、底座之间设有调架千斤顶；支架的前移靠推拉千斤顶实现；主（副）架有四根立柱支撑；主、副架中心距范围为1300mm~1500mm；主（副）架后部顶梁设有尾梁，可支护架间顶板；主（副）架中间设有四连杆，有底座、前后连杆和顶梁组成的四连杆机构保证顶梁不出现“前仰后爬”的现象。
说明：由于自移式超前支架的主、副架结构完全相同，承受载荷也相同，因此本课题在研究支架零部件的建模、装配、加载分析时是以自移式超前支架的主（副）架为研究对象，但在研究自移式超前支架的液压控制系统、动作原理时是以整个自移式超前支架为研究对象。
2 自移式超前支架的承载原理自移式超前支架承载过程是指自移式超前支架与顶板之间相互力学作用的过程。
它包括初撑阶段、承载增阻阶段和恒阻阶段。
1．初撑阶段在升架过程中，当自移式超前支架的主、副顶梁接触顶板，直到立柱下腔的液体压力逐渐上升到乳化液泵站工作压力时，停止供液，液控单向阀立即关闭，这一过程为自移式超前支架对顶板的初撑阶段。
此时自移式超前支架对顶板的支撑力为初撑力，其表达式为：式中：—自移式超前支架的立柱缸径；D—自移式超前支架的立柱数量，n=8；np＝31.5Mpa。
—乳化液泵站的工作压力，b2．承载增阻阶段自移式超前支架初撑结束后，随着顶板的下沉，立柱的下腔液体压力逐渐升高，自移式超前支架对顶板的支撑力也越来越大，呈现增阻阶段，这一过程为自移式超前支架的承载增阻阶段。
低位放顶煤液压支架的设计
低位放顶煤液压支架的设计
在煤矿采煤作业中，顶煤液压支架是一种重要的设备，用于支撑和保护矿井巷道。
传统的顶煤液压支架设计常常存在高位放顶煤的问题，这导致采煤效率低下和煤矸石的不充分回填。
为了解决这个问题，研究人员提出了低位放顶煤液压支架的设计方案。
低位放顶煤液压支架的设计基于以下原理：通过减小支架的高度，使得支架的底部能够更接近煤层顶板，从而实现低位放顶煤。
这样做的好处是可以提高采煤效率，并且减少煤矸石的回填量，降低了回填费用和环境影响。
在低位放顶煤液压支架的设计中，需要考虑以下几个关键因素：
1. 支架的结构设计：支架的底部需要设计成能够与煤层顶板紧密接触的形状，以确保低位放顶煤的效果。
同时，支架的其他部分也需要经过优化设计，以保证其稳定性和承载能力。
2. 液压系统设计：液压系统是支架正常工作的关键，需要设计成能够提供足够的力量和稳定的工作性能。
同时，还需要考虑支架的快速升降和调整功能，以适应不同煤层顶板的高度变化。
3. 安全性设计：低位放顶煤液压支架的设计也需要考虑安全性因素。
支架需要具备抗震、防爆等特性，并且需要配备相应的安全设备，以确保煤矿作业的安全性。
4. 维护和检修便利性：支架的设计还需要考虑到维护和检修的便利性。
液压系统和其他关键部件应该易于拆卸和更换，以减少维护时间和成本。
低位放顶煤液压支架的设计方案是一个综合性的工程问题，需要结合煤层情况、矿井条件和机械设计等方面的考虑。
通过科学合理的设计，可以提高煤矿采煤效率，降低环境影响，为煤矿行业的可持续发展做出贡献。
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。
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)3.1 支架的工作状态 (42)3.2 支架载荷的确定 (42)3.3 支架受力分析 (43)3.3.1各主要参数的影响 (46)3.3.2各主要部件的强度校核 (48)3.4 支架受力的影响因素 (66)3.5 强度条件 (67)四、液压支架的使用操作及维护 (62)4.1 液压支架操作 (69)4.2 液压支架操作维护要求 (64)4.3 液压支架操作管理事项 (70)五、液压支架常见故障及其排除 (72)5.1 结构件和连接销轴 (72)5.2 液压系统及液压元件 (72)5.3 支架在操作和支护过程中的故障 (73)结论 (75)致谢 (76)参考书目 (77)附录 (78)前言毕业设计作为本科学习最重要的组成部分之一，它能提高我们发现、分析、解决问题的能力，综合检验和巩固我们所学知识，同时又是对我们大学四年所学知识的全面复习，更是向我们以后即将从事的专业性工作的正常过渡。
放顶煤液压支架总体设计孔德冒1,郑丰隆2,张优明1(11中煤集团上海能源股份有限公司孔庄煤矿,江苏徐州221600;21山东科技大学,山东青岛266510)摘要:主要介绍了支撑掩护式放顶煤液压支架总体设计的方法,包括支架架型选择、外载荷和支护性能分析、基本参数的确定、四连杆机构设计、整体受力分析和立柱及柱窝位置确定等设计步骤。
关键词:放顶煤;支撑掩护式;液压支架;设计中图分类号:T D355 文献标志码:A 文章编号:100320794(2008)0920023202System Design of Laying Dow n Top Coal H ydraulic SupportK ONG De-m ao1,ZHENG Feng-long2,ZH ANG You-ming1(1.K ongzhuang C oal Mine,Shanghai Energy Limited Liability C ompany China National C oal G roup C omp1,Xuzhou221600,China;2.Shandong University of Science and T echnology,Qingdao266510,China)Abstract:One kind system design method of the support and shield type laying down top coal hydraulic pres2 sure support was introduced,including the design procedures of the choice of hydraulic pressure support types, the basic parameter determination,the design of four link m otion gear,the overall stress analysis of hydraulic pressure support and the column parameter determination and s o on.K ey w ords:laying down top coal;support and shield type;hydraulic support;design0 引言液压支架设计的合理与否直接关系到工作面的产量和其他各项经济技术指标,对改善工作面劳动条件、减轻工人的笨重体力劳动、确保安全生产有很大的影响。
