支撑掩护式液压支架总体方案及立柱设计[毕业论文+CAD图纸]

煤矿机械设计毕业论文：支撑掩护式液压支架总体方案及立柱设计含论文，CAD图纸

支撑掩护式液压支架总体方案及立柱设计[毕业论文+CAD图纸]

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，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二十年的历史，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。本论语文设计的是关于煤层厚度在3.0～3.6m。直接顶为2类，老顶级别为三级的支撑掩护式液压支架的设计。和液压支架中的重要组成部件，立柱的设计。

关键字：液压支架、立柱、掩护、支撑

ABSTRACT
The 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: coal; mechanization; bracket; column

目录

前言………………………………………………………………………………1
1支撑掩护式液压支架的概述…………………………………………2
1.1 设计的原始条件……………………………………………………………2
1.2 支撑掩护式液压支架的特征参数 ……………………………………2
1.2.1支架…………………………………………………………………………2
1.2.2 立柱………………………………………………………………………2 1.2.3 前梁千斤顶………………………………………………………………2
1.2.4推移千斤顶…………………………………………………………2
1.2.5 侧推千斤顶 ………………………………………………………………2
1.3支撑掩护式液压支架的结构特点…………………………………2
1.4支撑掩护式液压支架的液压系统…………………………………………2
1.5支撑掩护式液压支架的配套尺寸…………………………………3
2液压支架的总体设计……………………………………………………………3
2.1液压支架的架型和特点………………………………………………………3
2.2 液压支架基本参数确定………………………………………………… 6
2.2.1支架高度……………………………………………………………………7
2.2.2支架的伸缩比………………………………………………………………7
2.2.3支架间距……………………………………………………………………7
2.2.4理论支护强度………………………………………………………………7
2.3液压支架四连杆机构的确定…………………………………………8
2.3.1四连杆机构的作用…………………………………………………………8
2.3.2四连杆机构的几何特征……………………………………………………8
2.3.3四连杆机构尺寸的确定……………………………………………………9
2.4液压支架配套设备及有关参数的确定……………………………………16
2.4.1采煤机和运输机型号的确定…………………………………………16
2.4.2配套图.配套尺寸的确定 …………………………………………….16
2.4.3泵站和各安全阀的选择 ………………………………………………16
2.5 顶梁的设计及期有关参数的确定…………………………………………16
2.5.1 顶梁的作用 ……………………………………………………………16
2.5.2顶梁设计要求……………………………………………………………17
2.5.3顶梁结构型式的确定 …………………………………………………17
2.5.4 顶梁主要尺寸的确定…………………………………………………18
2.6底座的结构选择及主要参数的确定………………………………………20
2.6.1底座的作用 ………………………………………………………………20
2.6.2底座设要求 ………………………………………………………………20
2.6.3底座的结构确定 …………………………………………………………20
2.6.4底座主要尺寸的确定 ……………………………………………………20
2.7掩护梁的结构选择及主要参数确定………………………………………20
2.7．1掩护梁的作用 …………………………………………………………20
2.7.2掩护梁结构型式…………………………………………………………21
2.7.3掩护梁主要尺寸的确定 ………………………………………………21
2.8立柱的结构选择及主要参数的确定………………………………………21
2.8.1立柱的作用 ………………………………………………………………21
2.8.2立柱结构形式的确定 ……………………………………………………21
2.8.3立柱主参数的确定 ………………………………………………………22
2.9推移装置的结构选择和主要参数的确定…………………………………23
2.9.1推移装置的作用…………………………………………………………23
2.9.2推移装置的结构型式的确定 …………………………………………23
2.9.3推移装置有关参数确定 ………………………………………………24
2.10侧护装置的结构选择及主要参数的确定…………………………………25
2.10.1侧护装置的作用…………………………………………………………25
2.10.2侧护装置结构形式的确定………………………………………………25
2.10.3侧护装置有参数确定……………………………………………………26
2.10.4侧护板活动方式的确定…………………………………………………27
2.11 前梁千斤顶的选择及有关参数的确定………………………………… 27
2.11.1前梁千斤顶行程的确定…………………………………………………28
2.11.2缸体内径和活塞直径……………………………………………………28
2.11.3前梁千斤顶推拉力的确定………………………………………………28
3 支架受力分析计算…………………………………………28
3.1 液压支架的支护性能与外载荷……………………………………………28
3.2 支掩式支架的受力分析 …………………………………………………29
3.2.1顶梁合力Fn及其作用点位置 …………………………………………30
3.2.2前后连杆力………………………………………………………………33
3.2.3 底座合力大小及其作用点位置…………………………………………34
3.2.4顶梁载荷分布 ……………………………………………………………35
3.2.5支护强度计算 ……………………………………………………………36
3.2.6底座平均接触比压 ………………………………………………………36
3.2.7支护效率 …………………………………………………………………39
3.3 支架受力计算……………………………………………………………39
3.3.1．原始数据…………………………………………………………………39
3.4支架受力影响因素分析…………………………………………44
3.4.1支架支护高度对于受力的影响 …………………………………………44
3.4.2摩擦系统对支架受力的影响 ……………………………………………43
3.4.3前梁千斤顶的推拉力对支架的受力影响 ………………………………43
3.4.4瞬心位置角θ对支架受力影响 …………………………………………43
4立柱强度较核…………………………………………………………………45
4.1立柱强度的验算 ……………………………………………………………45
4.2油缸稳定性计算 ……………………………………………………………45
4.3缸筒壁厚和外径计算与缸体的强度验算 …………………………………45
4.3.1缸向等筒壁厚和外径计算与缸体强度计算 ……………………………46
4.3.2油缸的稳定性计算 ………………………………………………………46
4.3.3活塞稳定性计算 …………………………………………………………48
4.3.4活塞杆的强度验算 ………………………………………………………48
4.4立柱的稳定性极限力 ………………………………………………………51
参考文献…………………………………………………………………………52
致谢……………………………………………………………………………53
附录A……………………………………………………………………………54
附录B……………………………………………………………………………60

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。一个循环包括，降柱、移架、升柱、推溜四个动作。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。目前液压支架的分类有三类型，即支撑式液压支架、掩护式液压支架和支撑掩护式液压支架。

液压支架以高压液压作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备。这类支架适用于直接顶为中等稳定或稳定，老顶有明显或强烈的周期来压，瓦斯含量较大中厚或厚煤层中，液压支架的选型，其根本目的是使综采设备适应矿井和工作面的条件，投产后能做到高产、高效、安全、并为矿井的集中生产、优化管理和最佳经济效益提供条件，因此必须根据矿井煤层、地质、技术和设备条件进行选择。

本设计采用支撑掩护式液压支架。

1支撑掩护式液压支架的概述

1.1 设计的原始条件

本设计液压支架适用煤层度3到3.6m；直接顶为2类（中等稳定顶板）；老顶级别为Ⅲ级（老顶周期来压为强烈）

1.2 支撑掩护式液压支架的特征参数

1.2.1 支架

本设计液压支架的支护高度最低2.85m,最高3.87m，支护宽度 1.42～1.6m.初撑力3257.2KN；工作阻力4045.57～4332.69KN；支护面积5.26～5.29m；支护强度0.756～0.918Mpa；底座面积2.6m ；底座比压1.55～1.66Mpa；

1.2.2 立柱

本设计立柱采用单伸缩双作用活塞式带机械加长杆的形式，立柱缸径φ180mm活塞直径φ170mm，活柱行程1200mm，加长杆长度为750mm，分五档，每档150mm，