ZY薄煤层液压支架剖析

煤矿液压支架结构设计与受力分析摘要我国能源以煤炭为主，其作为国民经济的重要产业，占有举足轻重的地位。

液压支架作为当前机械化采煤中应用的重要设备，是推动煤矿高效率、高产量生产的有效保障。

煤矿机械开采的施工建设由此诞生，其主要是采用专业的机械设备来实现对煤矿的高效率开采，进行煤矿液压结构的设计和受力分析等方面的考虑，有利于设备和能源供应体系的发展。

然而煤矿机械主要是煤矿开采企业给开采工作提供的器材，在实际生产中没有得到大范围利用。

本文对煤矿液压支架结构设计与受力分析展开探讨，以供参考。

关键词煤矿；液压支架结构；受力分析1 液压支架的工作原理液压支架的主要工作原理就是迎合液压板块和顶板之间的协调作用，在抵抗阻力的情况下实现负载效果，结合数据信息进行分析。

采用高压支架的设计来给液压支架提供更多的动力，通过动力装置来完成支架结构的构建，并结合液压支架的数据信息进行处理，在支架工作面的状态调整下进行对应的数据分析，不断改变工作面的设计，采用高压液态动力的方式来给液压支架提供更多的动力[1]。

另外，应不断完善整体机械设备的构造，在某些顶板结构中不能实现良好的支架防护，此时应当重视支架防护，防止顶板的下沉，并且结合有效的设计方式进行工作空间的控制，在顶板设计中维持良好的底部结构，对矿井结构数据进行调节，减少工作面和地质条件之间的差距，从整体上促进地质条件的稳定。

2 煤矿液压支架的结构如果煤矿液压支架按其组成部分，即其结构为其概念的话，那么我们可以这样说：煤矿液压支架是一种以液压为动力，由液压缸和液压阀等液压元件和其他金属构件组成的一种支护设备。

如果按照概念意义来说，液压支架是由以下几个部分组成[2]。

（1）承载构件：顶梁、掩护梁等。

顶梁与顶板直接接触，承受顶板上作业面岩石的压力；掩护梁，阻挡冒落的岩石进入工作面，并承受其压力，从而承受顶板水平推力的部件；底座与底板接触，传递并承受顶板压力。

（2）控制、操纵元件：操纵阀、隔离阀等各种油缸的控制阀。

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、校核以及液压系统设计。

支架的形式为掩护式支架。

支架除了要有效的对顶板进行有效支撑，还要实现升、降、推移四个步骤。

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。

本设计主要从支架的工作原理这手，然后进行总体结构设计以及校核。

关键词：液压支架；顶梁；底座；立柱；结构设计ABSTRACTThe article mianly elaborate the hydraulic support design for top-caving. includes: the selection of hydraulic pressure support form, system design, main spar part design and examination of hydraulic system designThe 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 legthens 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. This design mainly this hand from the work principle of the support, then carry on the total structure design and school pits.Keyword: Hydraulic pressure support；Top beam；Cradle；the column-type support；structure design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1 国内外液压支架的研究现状及发展 (1)1.2 本课题的研究目的和意义 (3)2液压支架基本理论分析 (5)2.1 液压支架的工作原理 (5)2.2 液压支架的类型和结构 (8)2.3 对液压支架的基本要求 (9)2.4支架的选型设计 (10)3液压支架的整体结构设计 (14)3.1支架高度、中心距的确定 (14)3.2底座长度的确定 (15)3.3四连杆机构的设计 (16)3.4顶梁长度计算 (22)4支架主要部件的设计 (24)4.1支架主要部件的设计要求 (24)4.2顶梁的设计 (25)4.3底座的设计 (26)4.4支架技术参数和立柱的设计 (26)4.5力柱柱窝位置和受力计算……………………………………………错误!未定义书签。

ZY2800型掩护式液压支架关键部件结构优化与有限元分析
液压支架是用来支护并管理矿井顶板的一种液压动力器械。

其支撑力来源于液体产生的压力,能够自动移架,是综采中必不可少的配套装置。

但是,液压支架存在耗材多,体积笨重,设计周期长,强度难以保证等缺点,这些都制约着液压支架的发展。

因此,液压支架的优化和强度的分析对支架的设计发展有着重要的意义。

本课题以ZY2800/14/28Z型掩护式液压支架为研究对象,对其关键部件进行优化设计及有限元分析。

本文根据优化设计理论,对液压支架的关键部件——顶梁进行结构优化,并且应用Visual Studio软件求解支架四连杆机构尺寸的最优值。

然后,通过SolidWorks软件建立支架的实体模型,同时对其进行运动仿真分析。

最后,利用分析软件ANSYS Workbench,对支架整体进行静强度分析,以此检验设计优劣并针对出现的问题对支架进行改进。

通过增加筋板厚度和增加筋板个数两种方案,对顶梁结构进行改进,降低最大应力值,选取安全系数比较大的方案,在满足强度的条件下,使得顶梁重量最终减小了约21%。

在底座薄弱位置增添辅助钢板,起到抵抗变形,减小应力的作用。

这种优化——分析——改进的研发流程提高了产品质量,缩短了设计周期,节约了设计成本。

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。

液压支架主要由以下几个基本部分组成：顶梁，掩护梁和四连杆机构，侧护板，底座，立柱，千斤顶。

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过程中，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，特点，目的及要求，对掩护式液压支架作了详尽的分析和介绍，讲述了这种支架的方案和用途。

目录中文摘要 .............................. 错误!未指定书签。

...................................... 错误!未指定书签。

第一章引言 .......................... 错误!未指定书签。

1.1前言........................... 错误!未指定书签。

1.2绪论........................... 错误!未指定书签。

1.2.1我国液压支架的发展 (2)1.2.2 液压支架的发展动向 (2)1.液压支架的组成与分类………………………………………………………第二章支架设计 ....................... 错误!未指定书签。

2.1 工况分析 ...................... 错误!未指定书签。

2.2 液压支架工作原理 (4)2.2.1 支架升降 (4)2.2.2 支架移动和推移输送机 (6)2..支架结构的选择 (6)2.3.1 顶梁的选取 (7)2.3.2 侧护板的选取 (7)2.3.3 底座的选取…………………………………………………………… ..72.3.4 推移装置的选取 (7)2.3.5 护邦装置的选取 (8)2.3.6 防倒滑装置的选取 (8)2.3.7 液压支架的主要液压元件和泵站 (8)2.3.7.1 立柱 (8)2.3.7.2 液控单向阀 (9)2.3.7.3 安全阀 (9)2.3.7.4 操纵阀 (10)2.3.7.5 泵站 (10)2.4 支架主要尺寸的确定 (11)2.4.1 已知参数 (11)2.4.2 支架高度的确定 (11)2.4.3 中心距和宽度的确定 (12)2.4.4 梁端距和顶梁长度的确定 (12)2.4.5 支架四连杆机构尺寸设计及计算 (12)2.4.6 底座长度的确定 (16)2.4.7 顶梁长度的确定 (16)2.4.8 立柱的技术参数确定 (18)2.4.8.1 立柱数的确定 (19)2.4.8.2 支撑方式 (19)2.4.8.3 立柱缸体内径 (19)2.4.8.4 立柱间距 (20)2.5 液压支架的受理分析和计算 (21)2.5.1 顶梁的受力分析 (21)2.5.2 掩护梁的受力分析 (22)2.5.3 底座受理分析 (25)2.6 液压支架主要部件的强度校核 (26)2.6.1 顶梁强度校核 (26)2.6.2 掩护梁强度校核 (32)2.6.3 底座强度校核 (35)2.6.4 立柱强度校核 (38)2.7 液压系统设计 (42)第三章结束语 (44)第四章参考资料 (46)20世纪50年代前，在国内外煤矿生产中，基本上采用木支柱、木顶梁或金属摩擦支柱铰接顶梁来支护顶板。

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、校核以及液压系统设计。

支架的形式为掩护式支架。

支架除了要有效的对顶板进行有效支撑，还要实现升、降、推移四个步骤。

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。

本设计主要从支架的工作原理这手，然后进行总体结构设计以及校核。

关键词：液压支架；顶梁；底座；立柱；结构设计ABSTRACTThe article mianly elaborate the hydraulic support design for top-caving. includes: the selection of hydraulic pressure support form, system design, main spar part design and examination of hydraulic system designThe 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 legthens 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. This design mainly this hand from the work principle of the support, then carry on the totalstructure design and school pits.Keyword: Hydraulic pressure support；Top beam；Cradle；the column-type support；structure design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1 国内外液压支架的研究现状及发展 (1)1.2 本课题的研究目的和意义 (3)2液压支架基本理论分析 (5)2.1 液压支架的工作原理 (5)2.2 液压支架的类型和结构 (8)2.3 对液压支架的基本要求 (9)2.4支架的选型设计 (10)3液压支架的整体结构设计 (14)3.1支架高度、中心距的确定 (14)3.2底座长度的确定 (15)3.3四连杆机构的设计 (16)3.4顶梁长度计算 (22)4支架主要部件的设计 (24)4.1支架主要部件的设计要求 (24)4.2顶梁的设计 (25)4.3底座的设计 (26)4.4支架技术参数和立柱的设计 (26)4.5力柱柱窝位置和受力计算……………………………………………错误！未定义书签。

一、薄煤层液压支架1、ZYB4400/8.5/18型薄煤层液压支架薄煤层液压支架，液压支架，ZYB4400/8.5/18型薄煤层液压支架，中煤薄煤层液压支架，薄煤层液压支架，薄煤层液压支架价格，薄煤层液压支架参数，技术参数：支架型号 SupportType：ZYB4400/8.5/18支架工作阻力 YieldLoad：4400 KN支架高度 Height Range： 850-1800 mm支护强度 SupportDensitY： 0.766 Mpa底板比压 Base pressure： 2.04 Mpa推溜力 PUSH Force For Conveyor： 254 KN拉架力 Pull Force For Suport： 120.7 KN简短说明：使用于煤层厚度0.9米-1.8米的煤层。

2、型号ZY2400/5.5/12 额定工作阻力（kN） 2400 额定初撑力（kN） 2182 支架高度（mm）550-1200中心距（mm） 1500 支护强度（MPa）0.20-0.253、型号ZY2400/06/13 额定工作阻力（kN）2400额定初撑力（kN） 2182 支架高度（mm）600-1300中心距（mm） 1500 支护强度（MPa） 0.28-0.324、型号ZY2400/07/14 额定工作阻力（kN）2400 额定初撑力（kN）2182 支架高度（mm）700-1400中心距（mm）1500 支护强度（MPa） 0.26-0.305、型号ZY2400/7.5/14 额定工作阻力（kN）2400 额定初撑力（kN）2182 支架高度（mm）750-1400中心距（mm） 1500 支护强度（MPa） 0.26-0.306、型号ZY2400/07/15 额定工作阻力（kN）2400 额定初撑力（kN）2182 支架高度（mm）750-1500中心距（mm） 1500 支护强度（MPa） 0.25-0.307、型号ZY2400/08/16 额定工作阻力（kN）2400 额定初撑力（kN）2182 支架高度（mm）800-1600中心距（mm）1500 支护强度（MPa）0.30-0.358、型号ZY2600/07/14 额定工作阻力（kN）2600额定初撑力（kN） 2182 支架高度（mm）700-1400 中心距（mm）1500 支护强度（MPa） 0.32-0.36 9、产品名称：薄煤层液压支架产品型号： ZY3600-11-23ZY3600-11/23型薄煤层液压支架支架型号 SupportType： ZY3600/11/23支架工作阻力 YieldLoad： 3600 KN支架高度 Height Range： 1100-2300 mm支护强度 SupportDensitY： 0.58 Mpa底板比压 Base pressure： 0.62 Mpa推溜力 PUSH Force For Conveyor： 272 KN拉架力 Pull Force For Suport： 360KN简短说明：老顶I、II级，直接顶 1.2类。

液压支架产品讲解综合机械化采煤是煤矿开采技术现代化的重要标志。

液压支架是综合机械化采煤的关键设备，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，与电牵引采煤机、重型刮板运输机、桥式转载机、可伸缩皮带机相配套，可实现工作面的支护、采煤、装煤、运煤等工序的高度机械化。

对现代化矿井的煤炭安全生产起着关键作用，是煤矿高产高效安全生产的重要保证。

我公司于2004年9月开始研制第1台液压支架，到目前为止总共生产了4种型号近500于台液压支架。

并全部在国家安全生产北京矿山支护设备检测检验中心一次性通过检验，取得MA合格证。

液压支架是综采工作面的主要设备之一，它的适应性和可靠性是决定综采成败的关键因素之一。

在液压支架制造标准中，严禁焊接成型后进行整形，以防止因整形而造成构件内部微缺陷，从而影响其支护质量，降低安全系数。

我们根据产品的结构及用途特点选择合理的焊接方法，编制了成型及下料、焊接工艺，制定了防变形措施。

从样机加工制作开始就对结构件、液压元部件制定了严格的质量检验方案，按照ISO9001质量体系要求慎重选择外购件分承包方，为液压支架的产品质量创造了良好的前提条件。

液压支架的型式按架型结构及围岩关系分：1）掩护式支架；2）支撑掩护式支架；3）支撑式支架按适用煤层倾角分：1）一般工作面支架；2）大倾角支架按适用采高分：1）薄煤层支架(<1.3m)；2）中厚煤层支架(1.31m~3.5m)；3）大采高支架(>3.5m)按适用采煤方法分：1）一次采全高支架；2）放顶煤支架；3）铺网支架；4）充填支架按在工作面中的位置分：1）工作面支架；2）过渡支架（排头支架）；3）端头支架按稳定机构分：1）四连杆机构支架；2）单铰点机构支架；3）反四连杆机构支架；4）单摆杆式支架；5）机械限位支架（橡胶限位、弹簧钢板限位、千斤顶限位）按组合方式分：1）单架式支架；2）组合式支架按控制方式分：1）本架控制支架；2）邻架控制支架；3）成组控制支架按控制原理分：1）液压直接控制支架；2）液压先导控制支架；3）电液控制支架液压支架的命名原煤炭工业部标准MT-154.5-87《煤矿用液压支架产品型号编制方修改序号补充特征代号液压支架最大高度(dm)液压支架最小高度(dm)液压支架工作阻力(KN)第二特征代号第一特征代号产品类型代号常见型式液压支架基本特点及适用范围掩护式液压支架1、基本特点1）单排立柱支撑。

煤矿用ZY掩护式液压支架掩护式液压支架的用途及功能：掩护式液压支架适用于直接顶不稳定或中等稳定的煤层。

掩护式液压支架顶梁较短，对顶板的作用力均匀；结构稳定，抵抗直接顶水平运动能力强；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，通风阻力小，工作空间小。

掩护式液压支架：整体结构紧凑，调高范围大，操作方便，围岩适应性强，适用于一次采全高全机械化长壁采煤工作面。

掩护式液压支架型号及编码规则：掩护式液压支架的工作原理：支架的动力是来自泵站的高压乳化液，经由主进液管路送到工作面，并与每架支架的进液平面截止阀相连，通过过滤器然后导入支架，再通过操纵阀组分配到各液压缸，以完成支架所需要的各项动作。

从支架流回的低压乳化液通过操纵阀组与回液平面截止阀由主回液管路流回泵站乳化液箱供循环使用。

掩护式液压支架的结构组成：掩护式支架主要由结构件、液压系统和防倒、防滑、调架及抬底座装置三大部分组成。

1.主要结构件有：伸缩梁、护帮板、顶梁、掩护梁、底座、前、后连杆、推杆及侧护板等。

2.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）。

3.防倒、防滑、调架及抬底座装置包括顶梁、掩护梁的左右侧护板及各自的侧推千斤顶、弹簧套筒等，也包括各防倒、防滑缸的连接耳座及调架缸、抬底座缸与连接件等。

4.支架各结构件之间及结构件与液压元件间均通过销轴、螺栓等连接，管路连接采用快速接头、U型卡，拆装维护方便。

详情如下表：掩护式液压支架在安装或者使用时注意事项：1、操作者必须经过培训，熟悉支架的性能、结构及各元件的性能、作用，熟练准确的按操作规程进行各种操作。

2、支架在安装完毕后，在通液前应对主进主回油路进行通液清洗，确保液压系统中无杂物。

3、移架前要认真清理架前、架内的浮煤和碎矸，以免影响移架。

尤其是柱窝浮煤碎矸必须清除，否则可能影响立柱的摆动。

4、在拆卸或更换的各种胶管，阀类，液压缸等液压元件的管路接口都必须有专用堵头堵塞或包住，只允许在使用地点打开，使用前接头部分必须用乳化液进行清洗。

机械毕业设计（论文）-ZY9000-25-45掩护式液压支架设计【全套图纸三维】 .doc1液压支架简介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。

而液压支架是一高压液体作为动力，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。

全套图纸，加1538937061.2液压支架的组成及分类1.2.1液压支架的组成液压支架由以下六个主要部分组成：顶梁、底座、立柱、掩护梁、活动侧护板、推移机构、操纵控制系统1.顶梁用途：a、用于支撑维护控顶区的顶板；b、承受顶板的压力；c、．将顶板载荷通过立柱、掩护梁、前后连杆经底座传到底板。

要求：a、顶梁应有足够的强度，即使在接触应力分布不均匀的情况下也不致被压坏；b、顶梁应有足够的刚度，以承受扭力；c、顶梁对顶板的覆盖率高；d、顶梁能适应顶板的起伏变化。

2.底座用途：a、为支架的其他结构件和工作机构提供安设的基础；b、与前后连杆和掩护梁一起组成四连杆机构；c、将立柱和前后连杆传递的顶板压力传递给底板。

要求：a、底座应有足够的强度和刚度；b、底座对底板的起伏变化适应性好；c、底座与底板的接触面积大，以减小底座对底板的接触比压，避免支架陷入底板；d、底座应有足够的地方来安设立柱、推移装置以及液压控制装置；e、底座要能把落入支架内的碎矸排弃到采空区中。

3.立柱用途：a、支撑顶梁，承受载荷的作用；b、调节支架的高度，使支架的高度满足工作面的要求；c、立柱设置有大流量安全阀，以避免顶板冲击压力造成支架过载较大。