悬移式液压支架毕业设计论文

1、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘要采煤综合机械化，是加快我国煤炭工业发展速度，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项重要战略措施。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。而液压支架则是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。本文设计的悬移式液压支架主要由以下几个基本部分组成顶梁、推移托梁、伸缩千斤顶、推移千斤顶、液压支柱、内缩梁、挡矸装置、及液压系统。设计要遵循支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。在悬移式式液压支架的设计过程中，拖梁、顶梁、和千斤顶、支柱等结构件的设计是重点。该论文介绍了液压支架的结构、类型

2、、工作原理、特点、目的及受力分析，对悬移式式液压支架作了详细的介绍和分析，论述了该支架的设计方案和基本用途。关键词：液压支架 拖梁 顶梁 千斤顶 液压支柱 液压系统iabstractthe comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country , raises labor productivity substantially , realizes the modern a strategic measure of coal industr

3、y. synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. hydraulic support is the one of comprehensive most important equipment in the mechanizati

4、on method of coal mining. hydraulic support major from some following basically partial compositions: top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender, base, prop. design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle. in the design

5、 course that the type of supports cover type, the design of canopy and caving shield and props is key. this paper has introduced requirement, type, working principle, characteristic, purpose and the structure of hydraulic support, for screening type hydraulic pressure support have made detailed anal

6、ysis and introduction, have narrated use and the scheme of this kind of support. keyword: hydraulic support、 drag beam、 roof beam、 jack、 hydraulic prop、 hydraulic system ii目录前言1悬移式液压支架及其组成 1.1悬移式液压支架简介 1.2悬移式液压支架的组成1.2.1承载结构件1.2.2动力油缸1.2.3控制操纵元件1.2.4辅助装置1.2.5工作液体 1.3液压支架的工作原理1.3.1悬移式液压支架的工作原理1.3.2悬移

7、式液压支架的支撑承载原理 1.4液压系统及其控制元件1.4.1液压系统1.4.2液压系统的特点2悬移式液压支架主要结构尺寸的确定 2.1悬移式支架设计目的 2.2悬移式支架主要尺寸的确定2.2.1悬移式支架主要技术参数3悬移式支架总体结构设计 3.1悬移式液压支架基本参数的确定3.1.1支架高度3.1.3支架间距3.1.4支架宽度3.1.5顶梁长度3.1.6支架工作阻力 3.2悬移式液压支架顶梁结构设计3.2.1顶梁形式的选择3.2.2伸缩梁结构设计3.2.3托梁结构的设计3.2.4柱窝的设计3.2.5挡矸板的设计3.2.6立柱的选择与设计 3.3悬移式液压支架推移千斤顶设计3.3.1推移装置

8、的选型 3.3.2推移千斤顶的确定 3.4悬移式液压支架水平推进缸的设计与计算 3.5悬移式液压支架伸缩梁油缸的设计与计算4悬移式液压支架顶梁强度校核 4.1材料的选择 4.2顶梁的强度校核4.2.1集中载荷在两根立柱中间时校核4.2.2集中载荷在顶梁两端时校核5悬移式液压支架伸缩梁强度校核 5.1材料的选择 5.2伸缩梁的强度校核 5.3立柱强度计算5.3.1预算缸筒内径和缸壁厚度5.3.2计算重叠长度6悬移式液压支架的使用维护及常见故障排除方法 6.1支架的运输和安装 6.1.1支架在地面和井下的运输 6.1.2支架的安装方法 6.1.3支架在工作面的安装 6.2支架的操作和维护6.2.1

9、对支架操作维护的要求6.2.2支架的操作注意事项6.2.3支架的维护和管理6.2.4注意事项及警示结论致谢参考文献iii前言我国于70年代初，研制成功了垛式、节式等支撑式支架，以及关键的液压元部件。70年代中期，研制成功了掩护式与支撑掩护式支架。由于这种架型的优良性能，逐步取代了早期的垛式和节式支架。在引进、消化国外支架的基础上，我国已经形成了一支有一定规模的从事液压支的设计、研究、制造和检验的专业队伍，积累了丰富的经验，并研制了多种适合我国煤矿不同生产地质条件的液压支架。支架最大高度已达5m，最小高度为0.5m；适应最大倾角可达55;最大工作阻力达10000kn。还有用于放顶煤采煤、分层铺网

10、采煤等条件下的特种用途液压支架。 我国中、小煤矿产量大约占到我国煤矿产量的40，但是其开采技术水平落后，特别是小煤矿，基本上还是以摩擦支柱或单体液压支柱加铰接顶梁的结构形式支护工作面，直接导致生产效率低下，安全生产没有保障。由于这些小型煤矿巷道窄、工作面短，大型支架根本运不下去，即使运下去，也无法充分发挥其生产效率。另外对于价格昂贵的大型支架，小型煤矿也无力解决购买资金问题，限制了这些煤矿技术水平的提高。特别是当遇到厚煤层时，由于支护技术或放煤条件达不到要求，不得不将多余的煤层白白扔于地下，造成严重的资源浪费。20世纪90年代以来，滑移顶梁支架、悬移顶梁支架等小型简易自移支架在一些小煤矿得到使

11、用，但这些支架均存在头重脚轻，插底严重，工作稳定性差，支撑高度有限，移架和调架困难等许多技术问题。因此，研究开发一批安全性高，整体性好，操作方便，适应性强，体积小，重量轻，便于运输安装的轻型液压支架，使中小煤矿买得起，用得上，具有十分重要的现实意义。纵观我国煤炭发展史，随着科学技术的不断进步，煤矿支护材料也在悄然发生着变化，从建国之初的坑木支护，到以后的金属摩擦支柱，再到以后的单体液压支柱，直到发展到现在的悬移液压支架，支护材料的每一次进步，都象征着支护材料初撑力的每一次革命，也象征着顶板管理技术的每一次突破。合理的选用采煤设备并结合先进的采煤工艺，可解决采煤工作面的采煤支护运输等生产环节之间

12、的矛盾，可有效地提高工效增加成本减少损耗保护生产人员和设备的安全，以及减轻笨重的体力劳动，可为煤矿获得很高的经济效益。1悬移式液压支架及其组成1.1悬移式液压支架简介这种支架是由四连杆机构液压支架演化而成的一种支架机构形式。它用一个单摆杆机构代替了传统的四连杆机构，从而使支架在升降的过程中顶梁前端的轨迹由双扭线变成了一条圆弧线。我们可以通过增加摆杆长度的方法来使轨迹更加接近垂直直线。但是与四连杆机构类似，不论我们怎样进行优化设计，仍旧无法使顶梁前端的轨迹真正变成一条垂直直线。也就无法去除顶梁所受的横向摩擦力。传统的机构形式总是存在其弊端，我们努力寻求一种机构形式是顶梁升降时的轨迹为一条垂直直线

13、。图1.1悬移式液压支架机构示意图因此我们通过机构形式的演化，找到了一种垂直导向机构。这种机构的特点是，真正使支架升降时顶梁前端的轨迹成为了一条垂直直线，使支架不再受到顶板摩擦力的作用。改善了支架的受力状况，减小可承载件的断面面积，从而减轻了支架的重量。这种分体顶梁液压支架的机构示意图如图1.1所示。通过上述分析知，这几种架型形式都不是我们理想的选择，我们要求的机构形式是顶梁上下运动时的轨迹为变化的。因此我们通过各种架型形式的演化，研究了这种整体顶梁液压支架。这种架型的特点是：采用托梁滑块机构和推移机构，克服了单摆杆机构和四连杆机构支架在支护高度发生变化时，由于内力大而造成的支架易损坏的潜在因

14、素，真正成为支架升降导向，并承担支架外部的纵向水平力。该架型稳定性好，重量轻，工作面过人空间大，结构紧凑，支护强度大。所以，在理论上分析可以得出，滑块机构和推移是对分体顶梁液压支架的一个很好的演化形式。组合悬移液压支架是介于传统悬移顶梁液压支架与综采支架之间的一种自移式轻型支护产品。它既保持了综采支架安全、支护面积大、支护强度高、移架速度快等优点，又具有适应性强、体积小、重量轻、移动灵活、易维护、易操作、运输方便，不用铺网，减少一次性投资等特点。zh2000/16/24z（a）型整体顶梁组合悬移支架尤其是使全部支架联为整体的结构特点，使其具有显著的整体性和稳定性；操作系统采用液压集中控制，减少

15、了操作工序，提高了自动化水平，实现了快速移架，使采煤工艺衔接更加紧凑，极大地提高了工效；顶梁为整体箱式结构，护顶面积达95%以上，实现了对顶板的封闭性支护。1.2悬移式液压支架的组成序号部件功能举例1承载结构件承受并传递顶板在和作用的结构件顶梁、伸缩梁、2动力油缸用液体作为介质可以主动产生作用力、实现各种动作的油缸立柱、各类千斤顶3控制元件操纵、控制支架各个动力油缸动作及保证所需工作特性的液压（电气）元部件操控阀、单向阀、安全阀及管路、液压（电控）元件4辅助装置不直接承受顶板载荷、而实现支架莫那些动作或功能所必需的装置推移装置、护帮装置、活动侧护板、防倒、防滑装置5工作液体传递能量的工作介质乳

16、化液1.2.1承载结构件（1）顶梁： 顶梁上设计有滑轨，这是实现移架的关键部件，推移托梁分为前后两个，有托梁连接杆将前后两个托梁连在一起，用吊挂装置将托梁放置于顶梁下方的滑轨内，使其能沿滑轨前后滑动，从而实现移架的过程。（2）伸缩梁 内伸缩梁是实现支架即时支护的关键部件，内伸缩梁插置于顶梁的箱体内。1.2.2动力油缸动力油缸包括支柱和各种千斤顶等。（1）支柱：支架上凡是支撑在顶梁（或掩护梁）和底座之间，直接或间接承受顶板载荷的主要油缸叫支柱。支柱是支架的主要承载部件，支架的支撑力和支撑高度，主要取决于支柱的结构和性能。（2）千斤顶：支架上除支柱之外的各种油缸都叫千斤顶，如前梁千斤顶、推移千斤顶

17、、调架千斤顶，还有平衡、复位、侧推和护帮千斤顶等，完成着推移运输机、移设支架和支架的调整等各项动作。侧推千斤顶如图1-3所示:图1-3侧推千斤顶1.2.3控制操纵元件控制操纵元件：包括控制阀（即液控单向阀和安全阀）、操纵阀等各种阀件和管件。这些元件是保证支架获得足够的支撑力、良好的工作特性以及实现预定设计动作所需的液压元件，它的种类和数量，随支架结构和动作要求的不同而异。1.2.4辅助装置支架上除上述三项构件以外的其它构件，都可归入辅助装置，它包括推移装置、复未装置、挡矸装置、护帮装置、防倒防滑装置、照明和其他附属装置等。1.2.5工作液体这是传递泵能站量，使液压支架能有效工作的工作介质。液压

18、支架的工作液体是乳化液。1.3液压支架的工作原理1.3.1悬移式液压支架的工作原理泵站的高压乳化液,经主进液管路送到工作面,并与每架支架相联,然后导入支架,再通过操纵阀组分配到液压缸,以完成支架所需要的动作。从支架流回的低压乳化液通过操纵阀组与回液截止阀由主回液管路流回泵站乳化液箱,供循环使用。顶梁与移动梁机构是成熟的步履行走机构,移架时,单伸缩立柱首先卸载并提起,顶梁落在移动梁上,这时向推进千斤顶注液,活塞杆伸出,以后移动梁为支点顶梁前移,落下立柱,支撑顶板,完成移架；整个工作面顶梁移完后，所有立柱处于支撑状态，移动梁无载荷地吊挂在顶梁上，这时，向移动梁的供液系统供液，工作面推进千斤顶的活塞

19、杆全部收回，移动梁前移，完成一个步进动作循环。当顶梁与顶板紧贴后便产生初撑力来支撑顶板，由于顶板的逐渐下沉，支架所承受压力便逐渐由初撑力变为工作阻力，当超过工作阻力时立柱三用阀中的安全阀便自行开启释放压力，直至活塞腔恢复到工作阻力时为止。1.3.2悬移式液压支架的支撑承载原理液压支架的支撑承载原理，是指液压支架与顶板之间互相力学作用原理，它包括初撑增阻、承载增阻和恒阻三个工作阶段。（1）初撑增阻阶段：在升柱过程中，从顶梁接触顶板起，至支柱活塞腔的油液压力达到泵站的工作压力时，松开手把，停止供液，液控单向阀立即关闭，阀球封闭了支柱活塞腔的油液，这就是支架的初撑阶段。此时支柱或支架对顶板产生的支撑

20、力称为初撑力。支柱初撑力：（吨）支架初撑力：（吨）泵站的工作压力（）；支柱缸体内径（厘米）；每架支架的支架数；支撑效率（垛式支架=1）。支架初撑力的大小，取决于泵站的工作压力，支架支柱数和支柱缸体的内径以及架型等。实际上，支柱初撑后，活塞腔的油缸压力由于阻力损失、操作情况和阀的灵敏等原因，往往低于泵站工作压力。（2）承载增阻阶段：支架初撑后，随顶板的下沉，支柱活塞腔被封闭的油液受到压缩，油液压力继续升高，呈现承载增阻状态。这时由于支柱缸径增大，油液被压缩而体积缩小，即使乳化液没有任何漏损，安全阀并未动作卸载，支柱总长度也将缩短。这个缩短量可用下式计算：这个缩短量是有弹性的，如果作用在支柱的载荷

21、，反过来从工作阻力减小到初撑力时，支柱仍会恢复到原来的长度。因此，这个支柱长度上的缩短量，称为支柱的弹性可缩量。根据井下工作面实测，在各种不同的初撑力、工作阻力和采高的情况下，支架支柱的弹性可缩量在610毫米范围内。这个弹性可缩量会使支柱工作还未达到工作阻力之前，就可造成顶板的下沉，有可能使岩石离层，对顶板管理是不利的。经实验证明，减小支柱的弹性可缩量，对改善顶板管理起着重要作用。具体措施是，使用高压乳化液泵，提高支柱初撑力；改善单向阀的质量，要能及时关闭液路；注意操作方法，使支柱下腔尽可能达到泵站的工作压力。 （3）恒阻阶段：支架承载后，如果完全支撑住顶板，不允许顶板下沉，需要有强大的支撑力

22、，想设计出能抗住巨大顶板压力，而一点也不让压的支架是极困难的，实际上也没有这种必要。因此使支架能随顶板下沉时有一定的可缩量，但又保持一定的支撑力，不致于使顶板下沉而造成破坏冒落。要求支架具有一定的支撑力，又具有可缩性。液压支架的这种特性，是由于支柱的安全阀来控制的。在顶板压力增大时，支柱活塞腔被封闭的油液压力就迅速升高，当压力值超过安全阀的动作压力时，支柱活塞腔的高压液体经安全阀泻出，支柱降缩，支柱活塞腔的液体压力减小，这是就是支架的“让压”特性；当压力小于安全阀的动作压力时，安全阀又关闭，停止泻液，支柱活塞腔的液体又被封闭，支架恢复正常工作。由于安全阀动作压力的限制，支柱呈现出恒阻特性，此时

23、支柱或支架承受的最大载荷称为工作阻力。支柱工作阻力：（吨）支架工作阻力：（吨）式中：安全阀的动作压力（）支架的工作阻力取决于安全阀的动作压力、支架柱数、支柱缸体内径和架型等。安全阀使支柱具有恒定的设计工作阻力，同时又使支柱在承受大于设计工作阻力的顶板压力时，可随顶板的下沉而下缩，这就是液压的恒阻性和可缩性。为防止安全阀频繁动作而失效，应使支架的工作阻力大于正常的顶板压力，也就是说，在工作面生产过程中，支架还没有达到设计的工作阻力之前，就已经移到新的位置。工作阻力是液压支架的一个基本参数，用来表示支架支撑力的大小。但是，由于支架的顶梁长短和间距大小不同，并不能完全反映支架对顶板的支撑能力，因此常

24、采用表示单位面积顶板上所受支架工作阻力值大小的支护强度参数，来比较支架的支护性能.由上可知，支柱或支架工作时，其支撑力随时间的变化过程是，支架升起，顶梁开始接触顶板至液控单向阀关闭时的初撑增阻阶段,初撑结束至安全阀卸载前的承载增阻阶段和安全阀出现重复卸载时的恒阻阶段。这种变化过程反映了支架的支撑力和时间之间的关系（图1-13）。图中虚线表示，有些支架的支柱并未达到额定工作阻力就已降柱前移，支架前移后按原过程重新支撑。图1-13支架的支撑承载过程初撑增阻阶段载增阻阶段恒阻阶段 上述过程表明：液压支架在额定工作阻力值以下工作时，具有增阻性，以保证支架对顶板的有效支撑作用；当支架支撑力超过额定工作阻

25、力值时，支架能随顶板下沉而下缩，使支架保持恒定的工作阻力，既具有可缩性和恒阻性。支架本身的增阻性取决于液控单向阀和支柱的密封性能，可缩性和恒阻性则由安全阀的溢流性能决定。因此，液控单向阀、安全阀、支柱这三个部件，是保证支架工作性能的关键元件。1.4液压系统及其控制元件液压系统是利用泵站的高压乳化液来控制立柱、千斤顶和阀等元件，实现支架的支护性能和各种动作。支架采用的乳化液，是由乳化油水配制而成的，乳化油的配比浓度为5%，使用乳化油应注意以下几点：a)定期检查浓度，浓度过高增加成本；浓度太低可能造成液压元件腐蚀，影响液压元件的密封。b)防止污染，定期（一个月左右）清理泵站乳化液箱。c)乳化液的p

26、h值须在79范围内。d)防冻：乳化液的凝固点在-3度左右，与水一样乳化液也具有冻结膨胀性，乳化液受冻后，体积稳定性受影响。因此，乳化液地面配制和运输过程中注意防冻。e)乳化油必须满足“mt76-83液压支架用乳化油”标准之规定，即：表2-2乳化油按对水质硬度的适应性选取相应的牌号牌号m-5m-10m-15m-t适应水质硬度(毫克当量/升)55,1010,1515f)配制液压支架用乳化液的水质应符合下列条件:无色、无臭、无悬物和机械杂质；ph值在69范围内；氯离子含量不大于5.7毫克当量/升；硫酸根离子的含量不大于8.3毫克当量/升。1.4.1液压系统对于液压支架的传动系统应具有以下基本要求：a

27、）采用结构比较简单，设备外形尺寸比较小，能远距离的传递大的能量；b）能承受较大的载荷；没有复杂的传动机构；c）在有爆炸危险和含尘的空气里保证工作安全；d）动作迅速；e）操作、调节简单；f）过载及损坏保护简单；针对我们本次设计的液压支架，其液压系统有以下两部分系统组成：即立柱系统和千斤顶系统。本支架的液压系统，由乳化液泵站，主进，主回液胶管，各种液压元件，立柱及各种千斤顶等组成。液压系统原理：本支架操作方式采用邻架操作控制，使用快速接头拆装方便，性能可靠。图2-6液压支架液压系统图1前立柱；2压力指示器；3安全阀；4液控单向阀；5后立柱；6顶梁侧推千斤顶；7掩护梁侧推千斤顶；8护帮千斤顶；9双向

28、液控单向阀；10操纵阀；11推移千斤顶；12前梁千斤顶；1.4.2液压系统的特点(1)支架上的大部分液压元件(除前梁千斤顶控制阀和双向锁外)都装在阀组的座架上，支架本身只有两根高压软管，这样既便于操作，又能保证支柱间有宽敞的人行道。(2)操纵阀zc型组合操纵阀，前柱，后柱及前梁千斤顶可单独操作，也可同时操作。(3)前梁千斤顶活塞腔与活塞杆腔之间连接一个大流量安全阀，在升前梁与升柱同时操作时，对前梁加以保护，并使前梁有较大的支撑力液压系统及其控制元件2悬移式液压支架主要结构尺寸的确定2.1悬移式支架设计目的经过对比我国的液压支架和国外液压支架的现状可以看出，两者之间存在着很大的区别。国外的支架主

29、要的研究热点及发展方向是高强度，自动化。而我国的液压支架的发展方向主要是多品种，高适应性。这主要是由我国煤炭的赋存状况决定的。我国目前存在大量3.55.5厚煤层,特别是中小矿井,希望有一种结构简单、轻型、适应能力强的放顶煤液压支架来开采这类煤层。目前,国内用于厚煤层的重型放顶煤液压支架技术趋于成熟,但因其重量大、成本高，并不适合中小煤矿广泛使用，而轻型低位放顶煤液压支架还存在一些普遍的问题，主要表现在 采用四连杆机构,结构复杂,后部空间小,重量较大，承受水平力能力弱；当顶梁上部压力的合力作用点前移至前立柱之前时，则会使后立柱受拉,而后立柱又是单作用油缸，只能承受压力，因而后立柱的作用往往失效，

30、致使顶梁有低头前倾趋势；目前，常用放顶煤液压支架掩护梁形式易造成较薄顶煤的混矸，而且安装于掩护梁上的长尾梁机构的尾梁两侧也易混煤混矸；前探梁容易产生伸缩卡阻。针对上述普遍问题,经过大量调研，在吸取了现有许多支架在设计使用中的经验教训的基础上，研制了新型轻型导向放顶煤液压支架。在架型设计上,针对大多数放顶煤工作面顶板压力不大、煤质较松软、要求的工作阻力很小，以及许多中小矿井井筒和巷道运输断面较小的特点，要求支架结构简单、重量轻、体积小、工作可靠，搬运灵活的情况，吸收了国内外现有放顶煤液压支架的优点，特别是考虑厚煤层的放顶煤开采地质、矿压特点，设计了该轻型悬移式液压支架。与同类支架相比，具有强度高

31、、支撑力大、稳定性好、抗水平力能力强。 这种轻型悬移式液压支架是专门为中小煤矿开发设计的一种支护产品，它打了传统支架的设计理念，采用分体顶梁来代替整体顶梁，减轻了重量，结构更加紧凑；为中小矿井机采放顶煤工作面支护提供了一个很好的选择2.2悬移式支架主要尺寸的确定根据上述悬移液压支架的描述zh2000/16/24z(a)型整体顶梁组合滑移液压支架的总体方案如图1.3所示：根据前面滑移液压支架的结构要求，确定zh2000/16/24z(a)型整体顶梁组合滑移液压支架的主要技术参数和特征参数。zh2000/16/24z(a)型整体顶梁组合滑移液压支架适用于15度以下的缓倾斜中厚煤层，顶板比较平整且能

32、随采随冒，采高1.82.2米，底板在中硬以上，工作面长度小于150米的采煤工作面。可分别与sgb630/150、sgb620/40t等中、小型的刮板输送机配套使用。3悬移式支架总体结构设计3.1悬移式液压支架基本参数的确定3.1.1支架高度支架的高度由工作面的厚度及地质条件的变化等因素决定，考虑通风、运输、行人的要求以及一定的富余系数，确定支架的最低高度，最高支护高度=2.4m3.1.2支架伸缩比支架的伸缩比是指最大和最小支架高度之比值，即：3.1.3支架间距所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。确定支架中心距时，应考虑到下列几个方面的因素：（1）顶板允许暴露的面积。（2）运输机溜槽的长

33、度。支架中心距一般等于工作面一节溜槽长度，以便配套。目前国内外液压支架中心距大部分采用1.5m。大采高支架为提高稳定性中心距可采用1.75m，轻型支架中心距可采用1.25m；（3）支架的稳定性。一般支架中心距大，支架稳定性好。分体顶梁液压支架是适用于中小地下工作面，属轻型支架，因此确定中心距为bc =1000mm。3.1.4支架宽度支架宽度是指顶梁的最小和最大宽度。宽度的确定应考虑支架的运输、安装和调架要求。支架顶梁一般装有活动侧护板，侧护板行程一般为170200mm。当支架中心距为1.5m时，最小宽度一般取14001430mm，最大宽度一般取15701600mm。当支架中心距为1.75m时，

34、最小宽度一般取16501680mm，最大宽度一般取18501880mm。当支架中心距为1.25m时，如果顶梁带有活动侧护板，则最小宽度取1150l180mm最大宽度取13201350mm；如果顶梁不带活动侧护板，则宽度一般取1150l200mm。分体顶梁液压支架的顶梁采用2个相互独立的小面积窄梁，为了提高支架的稳定性，各顶梁之间通过连接机构相连，综合考虑支架的中心距、每个顶梁受力的合理性以及减少架间空隙，确定支架的宽度为 bm=960mm。3.1.5顶梁长度顶梁是支护顶板的直接承载部件，其长度取决于必要的作业空间和通风断面要求，还与支护方式有关。如图3-1所示，顶梁长度由三部分尺寸组成，即：l

35、=b+n+u图3.1液压支架尺寸关系式中顶梁前部尺寸；顶梁上前、后排立柱柱窝之间的距离为1000mm；顶梁上后柱窝中心到铰接点的距离，取400mm。支架的工作阻力定为2000kn，采用4柱支撑，因此每根立柱的工作阻力为。3.2悬移式液压支架顶梁结构设计3.2.1顶梁形式的选择 支架常用的顶梁形式有两种：整体顶梁和铰接顶梁。 整体顶梁特点是结构简单，可靠性好；顶梁对顶板载荷的平衡能力较强；前端支撑力较大；可设置全长侧护板，有利于提高顶板覆盖率，改善支护效果，减少架间漏矸。为改善接顶效果和补偿焊接变形，整体顶梁前端8001000mm处一般上翘13度。铰接顶梁由前后两段组成，前段称为前梁，后段为主梁

36、，一般简称顶梁。铰接式顶梁在前梁千斤顶的推拉下，前梁可以上下摆动，对不平顶板的适应性强。运输时可以将前梁放下与顶梁垂直，以减小运输尺寸，但前梁千斤顶必须有足够的支撑能力和连接强度，前梁上不宜设置侧护板。为顺利移架，前梁一般要留有100150mm间隙，从而增加了破碎顶板漏矸的可能性。 本课题所设计的分体顶梁液压支架属于轻型支架，适用于中小型工作面，因此顶梁应选择结构简单、成本低的整体顶梁。顶梁一般是用钢板焊接而成的箱式结构，又分为单腔室和多腔室两种。 本次设计的分体顶梁液压支架由于顶梁为窄长型，并设置有外伸缩式伸缩梁，考虑梁体内需要安装伸缩千斤顶，因此顶梁选用单腔式的整体顶梁形式，其结构形式如图

37、3-2所示，（a）为顶梁的结构形式，（b）为顶梁在柱窝处的断面图。图3-2顶梁结构)(a) 顶梁三维模型（b）伸缩梁三维模型3.2.2伸缩梁结构设计 根据顶梁与煤壁的距离，伸缩梁的伸缩长度为650mm，总长1040mm.伸缩梁外置，根据顶梁尺寸，伸缩梁的高度为320mm,宽度500mm，为增加伸缩梁与顶梁的接触面积，在伸缩梁两个侧板底部焊接厚度为12mm，宽度为70mm的钢板。3.2.3托梁结构的设计1托梁是由六块封闭的钢板焊接而成的，每块钢板的厚度12mm，根据顶梁的宽度取托梁的长度为1050mm，宽度为720mm，高度180mm。2托梁连接套是由四块厚度为15mm的钢板焊接而成的，考虑到连

38、接套与托梁的间隙取连接套的横向宽度为184mm，轴向宽度184mm，高度为194mm。连接套与托梁之间用销轴固定。3托梁连接杆是连接顶梁托梁的重要部件，它是由六块封闭的钢板焊接而成的，取每块钢板的厚度为10mm，顶梁上两托梁中心的距离是1000mm，故取托梁连接杆的长度为1170mm，宽度为180mm，高度是50mm。连接杆与托梁之间用销轴固定。3.2.4柱窝的设计1、前柱窝是固定焊接在顶梁上的，柱窝中心距离前梁端面400mm，柱窝的高度取37mm，直径94mm，柱窝耳板的高度是83mm，宽度56mm，厚度18mm。柱窝一侧由两块厚度12mm的筋板焊接加强。2、后柱窝中心距离前柱窝中心1000

39、mm，有螺母与顶梁连接、柱窝一侧由厚度为12mm的筋板加强。3.2.5挡矸板的设计挡矸板是由钢板焊接而成的主板每块钢板的厚度是12mm，挡矸板的高度是800mm，宽度是450mm，侧板的宽度是150mm，加强筋钢板的厚度是12mm，挡矸板由销轴连接在顶梁上。3.2.6立柱的选择与设计立柱是支架的最重要的承压部件，在支架正常工作时，一般处于高压受力状态，它的工作性能直接影响整个支架的工作状态，因此设计时，要求具有合理的工作阻力和可靠的工作性能外，还必须有足够的抗压、抗弯强度，良好的密封性能，并能适应支架的要求。其中单作用又分为活塞式支活柱式、双作用分为单伸缩、单伸缩带机械加长杆，双伸缩、三伸缩等

40、。液压支架立柱实际上是推力油缸作为支撑装置，具有以下特点：立柱缸径/活塞杆径110/125mm行程1000mm工作压力31.5mpa推力87.3kn推力500kn一般由活塞、活塞杆、缸体三部分组成，立柱的头部结构为球型，预定梁或底座之间的连接采用销轴活压块固定，以使立柱工作时有一定的适应性。立柱的供液方式有外供液和内供液两种，一般双伸缩立柱采用内供液方式，单伸缩立柱大多用外供液方式，此方法简单，加工、维修都很方便。为在一定范围内适应煤层厚度变化，立柱上端可根据需要装设机械架长杆，以增加支架高度，但其长度必须控制在立柱刚性所允许的范围内才可以。该立柱为一单伸缩双作用油缸，为了适应顶底板的变化和改

41、善其受力状况，立柱两端均采用球面结构，以便更好地承受顶板压力。3.3悬移式液压支架推移千斤顶设计3.3.1推移装置的选型推移装置由推移千斤顶和推移杆组成。推移杆为焊接结构,具有足够的强度和刚度。其推移装置可使支架及输送机产生相互导向的防滑功能。支撑掩护式支架所需的移架力不仅应克服底板的摩擦力，还应克服两旁相邻支架的摩擦力以及由于移架时立柱的剩余载荷引起的顶板对支架的摩擦力，所以它需要的移架力要比支撑式支架大得多。为获得较大的移架力，掩护式和支撑掩护式支架的推移装置常增加一个推移框架，以便利用推移千斤顶的推力移架，拉力推溜。1.长框架推移装置支架撑紧顶板时，液压控制使推移千斤顶活塞杆缩回，推移千

42、斤顶的拉力经导向块变为对传力框架的推力而把运输机推向煤壁。支架卸载后，液压（5）活塞宽度：活塞的宽度取缸径的倍，取70mm.3.4悬移式液压支架水平推进缸的设计与计算(1)水平推进缸缸体内径：本设计煤层属中厚煤层,考虑到本设计支架为轻型液压支架，根据综合考虑，取110kn；：工作压强取31.5mpa.根据以上参数查表取缸径100mm；杆径70mm；泵压32.6；推力87.2kn；拉力428kn。m.3.5悬移式液压支架伸缩梁油缸的设计与计算(1)前伸梁油缸缸体内径：dt=49.26mm本设计煤层属中厚煤层,考虑到本设计支架为轻型液压支架，根据综合考虑，取60kn；：工作压强取31.5mpa.根

43、据以上参数查表选取缸径63mm；杆径45mm；泵压32.6；推力62kn；拉力30.5kn。此处删除若干字，详细i的图纸说明书联系qq6564176794悬移式液压支架顶梁强度校核4.1材料的选择在液压支架的研制，试验过程中，各构件的强度计算是极为必要的。由于液压支架的结构特点，外载荷特点以及使用条件的特殊性，在强度计算中的焊条抗拉强度取561mpa，其强度条件：式中计算出的焊缝许用应力按焊条类型确定许用图4.1顶梁中部集中载荷实验加载方式示意图图中，剖面线部分为顶梁中部所加的钢条，也就是作用力的位置。钢条所在的位置为，两柱窝中点。现将此实验中顶梁的受力模型列于图4.1中：图4.2顶梁的受力图

44、、剪力图和弯矩图示意图1.画出顶梁结构简图、受力图、剪力图和弯矩图对各个点左右的剪力计算如下：f1=1200kn，由受力平衡得l1=l2=500mmf2=f3=600kn从左向右取矩1点：=02点：=f2l2=600500=300000knmm=f3l3=600500=300000knmm3点：=0=300000knmm2.按弯曲应力计算进行强度校核由计算得知，按弯压联合计算，不如按最大弯曲应力计算应力大。为了安全，在两柱窝中心截面，采用最大弯曲应力进行校核。计算截面面积f及截面形心至两柱窝中心面的距离y取全部钢板的厚度为12mm首先对每块钢板编号，把位置状态相同和截面积相同的钢板编成一个号，

45、然后计算截面面积最后计算截面形心距即：图4.3顶梁截面图=l1=12470=5640mm2=6mm=2l2=2（300-12）12=6912mm2=+=12+=156mm=2l3=2（300-24）12=6614mm2=+=12+=150mm=l42=80212=2560mm2=l3+=294mm每个零件中心到截面形心的距离：=_=131.5-6=125.5mm=_=131.5-156=-24.5mm=_=131.5-150=-18.5mm矩形截面的惯性矩为：式中b截面宽度h截面高度计算每个零件的对截面形心的惯性矩 +=88899090+4231872+2346552+67623040=163

46、1000554计算弯曲应力和安全系数安全系数：满足n所以危险截面是安全的。3.校核截面的剪切强度：在截面两柱窝中心截面的剪力最大，且腹板采用钢板焊接，故需要校核，现对中性轴处剪切力进行校核，即：最大剪力截面沿中性轴的总宽度截面中心轴之上各块面积对中性轴静矩安全系数：所以截面强度合格。4.2.2集中载荷在顶梁两端时校核 1、集中载荷的分布如图4.4所示：图4.4两端集中载荷加载示意图 其中剖面线部分为两块钢条,既集中载荷的作用点.画出顶梁结构简图、受力图、剪力图和弯矩图，如图4.5所示：图4.5集中载荷在两端时的顶梁受力图计算剪力和弯矩：已知：f1=f4=600kn l1=2780mm l2=1

47、380mm l3=1000mm l4=400mm根据对2点的矩平衡：=0即:f1l2+f3l3-f4(l3+l4)=0代入数据：6001380+f31000-6001400=0计算得：f3=12kn根据对4点的矩平衡：=0即:f1(l2+l3)-f2l3-f4l4=0代入数据6002380-f21000-600400=0计算得：f2=1188kn计算各段的弯矩：1-2段：2-3段:3-4段：所以2.按弯曲应力计算进行强度校核由计算得知，按弯压联合计算，不如按最大弯曲应力计算应力大。为了安全，在2-2截面，采用最大弯曲应力进行校核。计算截面面积f及截面形心至2-2面的距离y全部钢板的厚度为12m

48、m首先对每块钢板编号，把位置状态相同和截面积相同的钢板编成一个号（图4.6），然后计算截面面积最后计算截面形心距即：图4.6顶梁截面图=l1=12470=5640mm2=6mm=2l2=2（300-12）12=6912mm2=+=12+=156mm=2l3=2（300-24）12=6614mm2=+=12+=150mm=l42=80212=2560mm2=l3+=294mm每个零件中心到截面形心的距离：矩形截面的惯性矩为：式中b截面宽度h截面高度计算每个零件的对截面形心的惯性矩+=88899090+4231872+2346552+67623040=1631000554计算弯曲应力和安全系数安全

49、系数：满足n所以危险截面是安全的5悬移式液压支架伸缩梁强度校核5.1材料的选择伸缩梁是液压支架中提前支护部件，在液压支架的研制，试验过程中，伸缩梁的强度计算是极为必要的。由于伸缩梁的结构特点，外载荷特点以及使用条件的特殊性，在强度计算中的强度条件也有其特殊性。当然强度条件要以现阶段液压支架所选用的材料、制造工艺以及失效形式等为依据，随着时间的推移，如果上述诸点有变，强度条件也必须作相应的调整。我国液压支架强度计算中的强度条件：1.强度校核均以材料的屈服极限计算安全系数。2.结构件、销轴、活塞杆的屈服极限及强度条件。各构件通常采用16mn等普通低合金结构钢，并由具有标准厚度的钢板焊接而成，取34

50、5mpa。主要销轴均采用40cr等合金结构钢取屈服极限785mpa。活塞杆均采用45号钢，取屈服极限367.2mpa。结构件、销轴和活塞杆的强度条件为：式中危险断面计算出的最大应力，mpa，许用安全系数3.缸体材料采用27simn无缝钢管，取抗拉强度1020mpa，强度条件为：式中缸体许用应力，mpa许用安全系数，取3.544.焊条抗拉强度取561mpa，其强度条件：式中计算出的焊缝许用应力按焊条类型确定5.许用挤压应力按下式计算：5.2伸缩梁的强度校核按理论支护阻力在伸缩梁的最危险断面处，对顶梁进行强度校核。因为伸缩梁是插在顶梁里面的，活动自由受到很大限制，因此我们可以把伸缩梁建立一个简支梁

51、的模型，同样的，我们也可以把伸缩梁的集中载荷分布在其端点，如果这样就能合格的话，那么不管集中载荷在伸缩梁的任何位置，还是均布载荷，其强度都能达到要求。画出伸缩梁的剪力图和弯矩图如图5.1：图5.1伸缩梁受力图从右向左取，向上为负，向下为正。对个点左右的剪力计算如下：其中：图c为弯矩图按弯曲应力计算进行强度校核：由计算得知，按弯压联合计算，不如按最大弯曲应力计算应力大。为了安全，在a-a截面，采用最大弯曲应力进行校核。图5.2伸缩梁截面图计算截面面积f及截面形心至a-a面的距离y钢板全部厚度为12mm首先对每块钢板编号，把位置状态相同和截面积相同的钢板编成一个号，然后计算截面面积最后计算截面形心

52、距即： m 每个零件中心到截面形心的距离：矩形截面的惯性矩为：式中：b截面宽度h截面高度计算每个零件的对截面形心的惯性矩： =7.110-5m4=7.310-5m4 =6.710-5m4计算弯曲应力和安全系数：安全系数：所以合格。校核aa截面的剪切强度：在截面aa的剪力最大，且腹板采用钢板焊接，故需要校核，现对中性轴处剪切力进行校核，即：最大剪力截面沿中性轴的总宽度截面中心轴之上各块面积对中性轴静矩=1.310-4m2安全系数：所以aa截面强度合格。5.3立柱强度计算5.3.1预算缸筒内径和缸壁厚度采用乳化液泵的压力为14.7mpa。选初撑力于工作阻力的比值k为0.5。由前面知道每根立柱的工作

53、阻力为981kn。所以缸筒内径用下式计算，即：选用缸内径为为200mm，材料为27simn无缝钢管，83385n/cm。安全系数选取1.5，许用应力83385n/cm/1.555917n/cm。缸壁厚度用下式计算，即：0.5cm式中-缸内压力,。考虑到在缸口要安设导向套（车螺纹），选取壁厚为22.5mm。5.3.2计算重叠长度最小导向长度用下式计算，即：式中l液压行程，根据立柱长度需要，液压行程定为1000mm。考虑活塞厚度和导向套厚度，取重叠长度为228mm。为了使立柱结构简单一些，立柱采用单伸缩加加长杆的结构。在计算中加长杆作为伸缩活柱，因此，按双伸缩立6悬移式液压支架的使用维护及常见故障排除方法6.1支架的运输和安装6.1.1支架在地面和井下的运输(1)地面运输本支架采用铁路运输方式。其运输状态是：支架降至最低高度；各件受到极限状态。(2)井下运输支架下井前，应由矿井主管工程师按当地煤矿的安全要求及井下运输条件制定下井方案和计划进程，并提出安全措施，同时注意如下事项：a.支架如需部分解体，请将液压系统中拆下的胶管口和阀口堵好，并捆扎固定好软管头以防磕碰。b.井下运输时，须使用平车。平车尺寸要适合井下运输条件，平车承载能力应与支架或部件质量相适应；要求前后装匀、左右装正、使重心位置尽可能在平车的中心部位。c.巷道的断面尺寸及转弯尺寸应能保证装有支架或