毕业设计（论文）-放顶煤液压支架及顶梁设计

中文题目：放顶煤液压支架及顶梁设计外文题目：THECAVINGHYDRAULICSUPPORTANDDESIGNOFROOFBEAM全套图纸加V信153893706或扣3346389411毕业设计（论文）共62页（其中：外文文献及译文20页）图纸共4张完成日期2015年6月答辩日期2015年6月前言人类的生产生活总是处于不断的发展和完善当中，从第一次技术革命以蒸汽为动力，到第二次技术革命以煤炭和石油为主要动力。这就需要我们必须大量开采煤层，而实现这一个目标就需要我们发展出一些特定的机器设备以供我们人类使用。它们可以提高我们工作的单位效能，增加总产量，为我们的技术经济发展注入活力，间接地提高人民生活。支架主要应用在各种煤层当中。从它的出现开始至今，对它的需求一直是比较强的。尽管随着这两年国际国内经济形势下滑，经济面临结构调整，国家层面推广新能源以及清洁能源，但是长远来看，短期之内天然气，太阳能等清洁能源难以从根本上代替煤炭资源。因此，整个社会，对煤炭的需求，也就是对支架的需求，还是比较大的。我们仍然有必要来对支架进行继续的研究和优化，不断改进，以满足我们具体的生产生活的要求。从它的出现，到局部应用，再到当今开采活动之中的大量应用，很大程度上极大的改变了工人在工作面的工作整体环境，减少工人的体力方面的劳作，进而投入到其他的研究工作之中，不仅仅保证了安全的劳动，同时也会从很大程度上优化改进以前不足的地方，最重要的是极大的提高了技术方面经济方面的效能，这也正是我们实际的生产活动中所需要的。

1放顶煤开采概论1.1放顶煤开采定义在实际具体的开采活动过程中，它主要是通过安放一个采煤工作面，来成功的实现我们要开采的目的，一般主要是沿底板，或在煤层某一阶段的高度的底部，来安放了一个采煤工作面，工作面煤壁通过采煤机把开采的煤运输到前部输送机，而上部的煤体受到力的主体，则主要是来自矿山压力的实际作用，把在工作面后方垮落并通过支架放煤口放入到工作面的后部输送机上，这种采煤方法就叫做放顶煤开采。在这种开采方法出现并大面积的使用之前，在世界范围开采煤炭的时候我们不能实现一次性把煤层都开采出来，这种方法解决了这一不足之处，极大的提高了我们实际的生产量和生产率，提高了单位时间的生产效能。但是这并不意味着它就没有一点缺点，其一是它对周围的破坏性比较厉害，其二是容易引起自然火灾，其三是对我们矿工的生命安全和工作安全造成了相当大的威胁程度，这三点是需要我们一直保持密切注意的。因此，放顶煤开采方法的技术虽然取得极大的进步，极大促进了社会进步，但是依然需要我们进一步的完善和进一步的发展，而我们完善和发展的重点就在于提高它的安全性和可靠性以及实用性，使得它更好地为我们人类的生活服务，进一步间接地提高我们人类本身的生活水准。[2]1.2放顶煤支架分类目前为止，已制造出多种类型支架，分类如下：支撑式双输送机后开门直立门式支撑式双输送机后开门直立门式四连杆，插板式双输送机底开门插板式单输送机掩护梁开天窗顶煤水落水运底开门插板式掩护式，支撑掩护式四连杆，插板式双输送机底开门插板式单输送机掩护梁开天窗顶煤水落水运底开门插板式掩护式，支撑掩护式放顶煤液压支架放顶煤液压支架掩护梁开天窗单铰接，门式掩护梁开天窗单铰接，门式1.3我国放顶煤开采这种开采的方法从一开始出现到第一次试验开采成功，就引起了世界每一个国家的广泛注意。尤其，对我国而言，我国的技术是从一无所有开始和起步的，虽然这项技术并不是我国第一个发现并创新和发明的，但却是在我们国家第一次试验成功的实现了开采的。因此我们国家和其他国家的起步是一样，大家同样拥有相对丰富的经验，从初期的局部尝试开采应用开始一直到在全国大部推广应用，不管是在研究开采的理论，技术以及机器制造和改进工艺方面，还是说在具体的装备设计和设备维护以及故障预警并处理等方面都在一定程度上拥有了越来越完善的经验和教训，随着逐渐的发展和慢慢的推广，在越来越多的实际生产活动中，得到了证明我们自己技术的机会，人们也已经慢慢地意识到了国产技术的先进和优点。整体而言，我们国家的技术水准相对处于国际上比较先进的行列。但是同时不可否认的是，我们在具体活动的实际开采生产当中的技术，方法，原理，研究以及应用和后续的优化改进工作等等各个方面仍旧是有不足之处的。尤其是我们在设计之后的维修保养检测，故障诊断，故障处理以及可靠性方面的研究和保障等等方面，依然存在着不少的问题，比如依然没有大范围的来推广故障预警体系和故障诊断体系，我们对于这些体系的理论研究工作仍旧处于起步或者初步发展仍然需要急速完善的阶段，还需要我们从国家和社会层面来提供具体的人员资金技术的资助和支持，用以帮助建立，然后逐渐完善各个方面的相关体系，为我国开采活动的安全生产保驾护航。尽管紧迫，我们依然要认识到积累技术的时间延迟特性，要求我们必须耐下性子，一步一步发展理论体系，从根本入手，进而服务于实际的生产生活。所以，整体来讲，尽管经过改革开放三十多年的引进，研究，开发，我们也可以设计出优秀的机器，终于迎头赶上国际先进行列，在国际国内上的出口也占据一定的具体份额，可是，某些核心技术的创新和开发我们依然欠缺，故而仍然需要我们谦虚谨慎，继续努力，逐步吃透已有技术原理，同时创新新的技术以大范围推广应用，最终掌握核心技术，设计出更优秀的设备，掌握核心，不授人以柄，以赢取更大的话语权。

2支架整体结构及顶梁设计2.1液压支架工作原理升架动作：把操纵阀放在可以实现“升架”动作的地方，由泵站通过压力胶管传送过来的高压液体通过液控单向阀到达立柱下腔；立柱上腔的液体同时通过控制阀返回到回液管之内，最终实现立柱外伸支架升起的动作。[3]推溜动作：把控制阀放在能够实现“推溜”动作的地方，高压液体通过某一控制阀到达推移千斤顶的左腔位置；其右腔的液体则同时返回到回液管之内。这时候，推移千斤顶会实现活塞杆伸出的动作，并且会把工作面输送机朝着煤壁的方向推进前移。推动移前的距离一般为采煤机的一个截深。[3]降架动作：把操作阀放置在可实现“降架”动作的地方，高压力的液体通过操作阀返回到达上腔的位置，与此同时，把液控单向阀开启；立柱下腔的液体通过液控单向阀和操纵阀流回回液管，于是立柱回缩，支架的高度会有所降低。[3]移架动作：在支架卸载或者部分卸载之后，将操作阀放到能实现“移架”动作的位置，高压液体进入推移千斤顶右腔；千斤顶左腔低压液体流回回液管路，此时千斤顶缸体带动支架右移。移架所移动的距离与推溜所移动的距离是一样的。[3]根据液压支架的支撑承载原理，其一个完整的工作循环可以分为四个阶段：初撑增阻：升柱时，从顶梁第一次和顶板接触为起始点，一直到立柱下腔的液体压强迅速比较快的增加到泵站的额定压结束，这一阶段就叫做初撑增阻阶段。此阶段结束时，立柱和支架对顶板产生的力的作用称为初撑力。[3]其值为：立柱：支架：式中————每根立柱的缸体内径——泵站的额定压力——每架支架的初撑力——每架支架的立柱数——支撑效率，与架型有关承载增阻阶段：初撑增阻阶段结束之后，由于液控单向阀封闭了立柱下腔的液体，随着顶梁上承受的来自顶板的压力慢慢变大，立柱下腔内液体的压力相对比较快的变大，支撑力也会变大，一直到液体的压强和立柱的下腔回路中安全阀的已经调整好的压力近似相等为止。[3]在这一阶段完成动作的时候，支架以及立柱所表现出来的支撑力就是工作阻力，其计算公式分别为：立柱：支架：式中————安全阀的调定压力——支架的工作阻力其他符号同前。承载恒阻阶段：立柱和支架达到工作阻力之后，随着顶板的下沉，立柱下腔内压力进一步不断增大的液体最终使得安全阀开启溢流，立柱回缩。[3]于是，立柱下腔的压强又会降低。当压力降低到安全阀已经设定的压力值之后，安全阀就会有完成关闭的动作。如此反反复复的不停动作，始终保证立柱地下腔压力基本不变，也即保证支架和立柱工作阻力基本不变，处于恒阻支撑状态。[3]此阶段，从首次打开安全阀一直到支架开始卸载同时降柱的时候结束。降柱移架阶段：移架前需要将支架的立柱卸载收缩，使支架撤出支撑状态。[3]这个阶段从开始卸载降柱到下一次工作开始升柱的时候结束。2.2基本参数初撑力：初撑力是指在初撑增阻阶段末期的时候对顶板所表现出来的支撑力。[3]由式(2-1)可知，其值大小主要由泵站的额定压力，立柱缸体的内径以及立柱数目这三个因素来确定。初撑力选择的合理不合理会对液压支架的支护性能的好坏产生比较重大的影响，因此必须注意这一点。如果顶板条件是坚硬或中硬的，就需要我们选择比较大的，在一定程度减小了顶板的下沉量，避免顶板的太早脱落，提高支架的管理能力；顶板条件反之一样，这样可以把初撑力控制在顶板岩石极限强度所能承受的范围之内，用以保护顶板的完整性，避免因为过早的破碎脱落，增加对顶板管理的难度。因此，支架的必须根据实际的顶板种类还有就是岩石的性质来确定，三者之间是相互联系的。工作阻力：工作阻力是指液压支架在承载增阻阶段结束的时候所表现出来的阻力的最大值。[3]由式（2-2）可知，其值计算大小由三个参数来确认：安全阀的调定压力和立柱的有关结构参数和立柱的数目，它反映了液压支架承受顶板压力的最大允许值。选择液压支架的时候必须要考虑到实际的矿山条件地质条件，还有就是矿山压强值的大小，通过这两个相关变量来最终确定所需要的。支护强度：工作阻力虽然可以在一定程度上能够反映一架液压支架的支撑能力的好坏，可是因为每一种型号的支架各自的结构参数是不一样的，即使工作阻力相同的支架，在实际工作中表现出不同的支撑能力和效果，在选型中无法确定哪一种支架。支护强度的计算公式如下：式中——支护强度——支护面积支架高度：液压支架的高度是指在其支撑方向上的垂直高度。它有最大以及最小高度两个。最小高度：是指液压支架立柱完全缩回之后支架的垂直高度。式中——。——煤层最小开采厚度——————液压支架的最小回缩量，一般取50mm最大高度：指立柱完全伸出后支架的垂直高度。式中————煤层最大开采高度（200-300mm）——主要由于顶板总是有伪顶或者局部冒落情况发生，为保证该支架能够一直支撑在顶板上时我们需要增加的高度值调高比：支架高度的最大值和最小值的比值我们称之为调高比，它主要体现出我们所设计支架的适应性的好坏，一般来说，适应能力的强弱和比值大小成线性关系。调高比大适应好，调高比小适应差，假如比值偏小，我们需要进行修正优化。一般薄煤层，中厚煤层。由于液压支架的工作时间和使用时间比较长，并有可能被安装在采高不一样的采煤工作面上，所以，支架应该拥有相对高的伸缩比值。在采用双伸缩立柱时，垛式支架的伸缩比为，支撑掩护式支架为，掩护式支架为3.一般范围为，煤层较薄时选用较大值。但考虑降低重量，花钱少，降低伸缩比，尽量采用单伸缩油缸或者带机械加长杆来增加调高范围。一般根据单位缸长行程来确定，当范围采用双伸缩。式中————————支架中心距：支架中心距应和输送机的一节溜槽长度互相适应，正常在之间。为了减少在工作面的花费，国外的发展研究有加大支架宽度的倾向，如1.75m和2m。一般取1.5m。2.3总体方案设计2.3.1支架高度调高比和支架中心距及底座长度的确定支架高度与伸缩比：所以采用双伸缩立柱。支架中心间距：应由架型来确定。除节式和迈步式支架外，支架中心距一般选择为150cm。底座长度：在设计底座长度时，主要依据经验，比如平均接触比压相对要小一些；里面还必须有比较大的位置用来比如立柱，液压控制装置或者其余的辅助装置的安装工作；方便人员操作行走；满足支架更加稳固的要求等等。在本次设计当中，因为是支撑掩护式，长度一般是倍的移架步距，一个步距大概是，又根据设计的实际情况，底座长度需要修正为。底座宽度：对中心距为的支撑掩护式，宽度范围是。为计算方便起见，取。2.3.2四连杆机构部件尺寸设计对四连杆机构的设计和研究是支架所有设计当中重中之重的工作，对四连杆研究和设计的优良或者劣质会对顶梁的运动轨迹产生比较直接的影响，也会对比如掩护梁的具体受力产生较大的影响，还会导致整体轮廓尺寸发生改变，因此，对于四连杆的设计必须小心，不可马虎。本次设计，主要从下面几个方面来研究一下四连杆机构，并且在确定最终某些部件参数的时候运用了画图和简化受力的方法，主要是为计算方便。a.四连杆机构的作用(1)梁端护顶鉴于四连杆机构的托梁铰接点的运动轨迹是双纽线行的，因而可选定运动轨迹中的近似线形运动的一部分来作为托梁铰接点变化范围，这个变化变化必须适应设计支架的采高变化。这样，当托梁铰点在运动的时候相对煤壁而言会保持一定的距离，当梁端距在允许的范围之内变化时，这样就可以很好地起到保护的作用，确保支架在其工作高度范围内，顶梁与掩护梁的绞点在近似的水平差下作近似的线性运动，保证端面距变动量最小，以防止顶板冒落，起护顶的作用。(2)抵抗水平推力观测表明：采煤工作面顶板作用在液压支架上的外载荷，不仅有垂直于煤层顶板和顶板的垂直分力，而且有沿岩层指向采空区(或指向煤壁方向的纵向水平分力)。四连杆能够承担这个水平方向的力，从而使得立柱不会因为水平方向的分力而发生一定程度的变形。(3)提高支架的稳定性鉴于四连杆机构将液压支架的其他构件联结成为一个重量较大的整体，尽管它的移动过程中要克服自身的内力，但是在支架承载阶段，其稳定性很高。这是支撑式支架不可比拟的。支架越高，越是稳定。（4）四连杆机构虽然有上面许多的优点和好处，但不可否认，不好的方面依然存在。首先，支架在工作过程当中，四连杆机构一定会受到比较大的力的作用，进而使得支架的重量增大以及整体的轮廓尺寸变大；再者，因为四连杆对顶板有一个作用在水平方向的支撑力，故而必然会对支架的整体优良特性产生不利的影响。b.四连杆机构设计的要求(1)对支架在调高范围内梁端距的大小有重要影响。四连杆机构应能控制顶梁与掩护梁铰接点运动轨迹(呈双扭线)、使其在支架调高范围内的偏差一般不大于70mm；(2)一定程度改变支架的支撑效率。通常来说，在支架正常工作的高度范围变化之内，四连杆机构瞬心距立柱的垂直距离，如果越大就越好；(3)双扭线轨迹变化对支架垂直支撑力有重要影响；(4)双扭线轨迹的变化会对掩护梁等起连接作用的零件的整体受力产生不好的影响。一般来讲，轨迹曲线应该向前方摆动，即当支架从高的地方降低时，轨迹曲线慢慢得向煤壁靠拢；(5)为了实现确保支架整体的稳固性，后连杆的水平夹角Q正常来说应该小于等于85度，夹角的最小值也需要以连杆机构与底板相互之间没有影响作为标准；(6)掩护梁长度与掩护梁上前、后连杆铰接点间距应该具有不变的比值，这不仅对支架的整个受力，与此同时也会对调高的变化产生影响，通常根据实际生产需要来选择。c.四连杆的几何特征图2-1四连杆机构特征图Fig2-1characteristicsoffourbarlinkagemap（1）支架在最高位置时(2)后连杆与掩护梁的比值，掩护时支架为;支撑掩护式支架为。前连杆和后连杆中间上铰点的距离和掩护梁的比值一般为。点的运动的轨迹和双纽线比较相似，支架从高位置到低位置变化的时候，的运动轨迹变化的最大值应该小于70mm，最佳是在30mm以下。令d.四连杆各部尺寸的计算1.掩护梁和后连杆长度确定图2-2掩护梁和后连杆计算图Fig2-2afterthecoverbeamandconnectingrodcalculationchart如图2-2设：从几何关系可以列出如下式子：说明：由于架型不同，一般的比值按以下范围选择掩护式：支撑掩护式：支架最高位置计算高度：支架最低位置计算高度：初选分别代入以上两个式子求解得2.前连杆长度这里选择三个特殊位置来进行确定。第一是最大高度位置，第二是最小高度位置，第三是后连杆和掩护梁两者相互垂直的位置。这三个位置对应的点分别是下面我们进行分别计算确定。其中：由几何关系可以知道，就是过三个点的圆心。计算如下：前连杆长度：通过上面的计算，以及后续的优化，最终可以确定长度为2157mm。图2-3液压支架四连杆机构的几何作图法Fig2-3hydraulicsupportthegeometryoffourbarlinkagemappingmethod3.通风断面积计算通风断面积的计算，通常来讲是根据每一个工作面所允许的风速大小来进一步计算的，出于安全的考虑，工作面的风速在理论上应该小于5m/s，只有满足这个条件，我们所计算出来的支架在工作面的通风断面积的大小正是我们所需要的。式中式中式中2.4各部件结构选择支架当中每一个部件选用的结构形式和工作面的顶板要求，底板要求还有支架的结构形式是密不可分的，选择的时候我们必须依据以上几个条件，对选择的每一个部件的结构形式进行选择分析，最终选择最佳的。2.4.1顶梁顶梁是和顶板直接相互接触的部件，需有一定的刚度和一定的强度，这样可以同时起到保护支架顶板的作用，如：必须充分对顶板进行覆盖；同时可以很好地适应它的不平整性，解决由于因为局部应力而导致损坏的情况的发生。下面主要通过作用，结构形式以及长度的确定这三个方面来研究顶梁。1.用途(1)用于支撑维护控顶区的顶板；(2)承受顶梁的压力；(3)将顶板载荷通过立柱、掩护梁、前后连杆经底座传到底板。2.结构形式支架常用顶梁形式有3种：整体式、铰接式和楔形结构式顶梁。铰接顶梁的前段称为前梁，后段为主梁，一般简称顶梁。（1）整体顶梁整体顶梁的特点是：可靠性好；顶梁对顶板载荷的平衡能力较强；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。（2）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。为顺利移架，前梁间通常会留有的缝隙，从而增加了破碎顶板漏矸的概率。（3）楔形结构梁楔形结构梁如图2—4所示。楔形结构梁主要是利用构件间摩擦自锁原理。这样，楔形结构梁就拥有了整体性刚件顶梁支护力相对较大的好处。因为楔形梁1与后梁4在结构上属于铰接，如果楔形梁千斤顶发生了伸出或者缩回的动作时，会带动楔块在前后方向上移动，最终导致楔形梁围绕铰轴在上下方向上摆动，其摆动范围的变化主要由楔块的行程与楔角的大小来确定。1．楔形梁2．楔块3．楔形梁斤顶4．后梁图2-4楔形结构梁Fig2-4wedgebeamstructure通过上面的介绍和比较，同时考虑这次设计的实际，以及经济上和技术上的可行性，选择了铰接式顶梁。3.顶梁尺寸的确定1.顶梁长度工作面上的支架相对尺寸关系如图2-5所示。图2－5支架相对关系Fig2-5supportrelativerelationship前排立柱上柱窝到顶梁前端的长度由计算式中—，一般为，取———采煤机滚筒截深，—，选择——－－所以，顶梁长度2.顶梁宽度经验可知，中心间距1.5m，宽度1.4m。2.4.2立柱立柱因为一直处于压力高的受力状态，在支架中属于承压部件，它除应具有合适的工作阻力以及有效的工作性质之外，还必须拥有充足的抗压刚度、抗弯强度，优良的密封特性，结构尽量简化，并能满足适应支架在工作面上的工作条件要求。在本次设计中采用了双伸缩式立柱。该立柱结构如2－6：图2－6双伸缩式立柱Fig2-6doubletelescopingcolumns立柱的结构由缸体、活塞、缸口和活塞杆等组成。缸体是立柱的承压部件。缸体的内表面是活塞的密封表面，因此对于加工工艺和制造精度的要求相对提高。活塞在不承受水平力或水平力很小的情况下，可以用保护密封圈。活塞靠密封圈密封。鼓型密封圈与2个L型防挤圈一块工作，适用于工作压力19.6～58.8MPa，在压力比24.5MPa小的时候，我们选择不用挡圈。它可用于各种活塞上的双向密封。蕾型密封圈它主要应用安装在各种液压活塞头和导向套上，密封是单向性的。L型和蕾型这两类密封圈的应用，使得活塞在结构上实现了简单化，装配也十分省事，可是对于密封圈自身的加工制造工艺过程变得复杂了，这对实际的工艺水平提出了相对比较高的要求。因此使用上面两类密封圈的时候，必须考虑实际工艺的加工过程，主要从技术和经济角度来讲。活塞的轴向固定可以通过下面2种来实现：一是用螺帽加上防松螺钉；二是用压盘与螺钉。在实际选用的时候，注意选择经济性和技术性均可靠的固定方法方式。活柱和活塞杆不仅仅需要承担压力，还有弯曲等类似负载的作用，必须具有良好的耐磨性以及耐腐蚀性，足够的刚度和强度。其在矿井下工作的时候存在一定的可能性会在表面出现生锈严重的有化学腐蚀，对于这些状况，我们可以选择在表面层镀铬的方法，起到保护的作用，进而又可以防止外来硬伤。这种结构上大大简化，装卸过程相对省时省力，但要求活塞杆外径与缸体内径之间有比较大的空间，由于前面的优点，所以很多时候我们会应用这一固定的方法方式。2.4.3掩护梁和四连杆机构1.掩护梁掩护梁是起掩护作用的构件。掩护梁的形状有熟悉的直线行，还有折线型。2.四连杆机构(1)前后连杆为单杆式；(2)前连杆为单杆，而后连杆有直线型和圆弧型。2.4.4底座1.用途(1)提供支撑，起保护作用。(2)组成四连杆机构的一个部件。(3)传递压力到底板。2.结构形式及特点（1）整体刚性底座如图2—7所示，中挡前部通常来讲是小箱型的结构，高度是0.05-0.1m，中挡后部的上方和前部一样，也是箱形的结构，推移千斤顶正常来说是被安置在箱形体的下面的。底座的接底面积相对而言比较大，可以一定程度上降低底板的平均接触比压值，但中挡推移机构的地方经常发生积存浮煤甚至碎矸的意外事故，处理有难度，一般主要应用在底板条件相对较软的工作面上面。图2—7整体刚性底座Fig2-7wholerigidbase（2）底分式刚性底座底座底板是中分式的，这种结构减少了底座与底板的接触面积，这样会导致底座的平均接触比压值比较大，会增加底座的负载作用，采用这种结构的底座碎矸时能和支架降柱移架一块从后面排出到采空区。尽管有这一优点，但是因为增大了底座比压，所以目前，一般都选择这种类型。（3）铰接分体式底座如图2—9所示，这种底座对底板的不平整性能适应比较良好，降低底座的扭转和偏载等负载，可是对于支架的整体刚性是不利的，刚性会有一定程度的减小，这是需要我们注意的。因为这种会降低整体刚性，对于工作是不够安全的，因此我们已经极少使用这种结构的底座。图2-8底分式刚性底座Fig2-8bottomfractionrigidbase图2-9铰接分体式底座Fig2-9hingedfissiontypebase经过上面几种底座类型的介绍和比较，依据不管是经济上或者技术上还是安全性，这次设计我选择整体刚性底座。2.4.5侧护板1．直角式单侧式如图2—10所示，一边是固定侧护板，另外一边是活动侧护板。固定侧护板即是梁的边筋板，可增加梁体强度，减轻支架重量。直角式单侧活动侧护板适用于工作面倾角比较小(15度以下)的缓倾斜煤层或水平煤层，挡矸功能好，密闭性能好，以及导向性能好的特点。图2-10直角式单侧活动侧护板Fig2-10rigid-anglesideguardplatetypesingleactivity2．直角式双侧式结构如图2-11所示，可根据工作面倾角方向，一边是固定的．另一边则是活动的，这样提高增加它的适用性，可以应用在各种支架中。3．折页式结构如图2—12示．顶梁侧护板高度一般取0.25-0.5m，薄煤层支架选最小值，中厚煤层支架选择最大值。掩护梁侧护板和后连杆侧护板高度主要是根据支架的最大高度，侧护板水平尺寸依照移架步距加0.1-0.2m的原则来进行最终的确定。图2-11直角式双侧活动侧护板Fig2-11rightangletypedoublesidetheactivitiesoftheadjustablesideguardplate1—动上侧护板；2—活动下侧护板；3—顶杆；4—千斤顶；5—固定侧护板图2-12折页式活动侧护板Fig2-12sideguardplatefoldingtypeactivities通过上面几种类型活动侧护板的分析和比较以及各自的优缺点，同时根据经济性以及技术性的要求，直角式双侧可调的活动侧护板是我们的选择。2.5液压支架参数的确定2.5.1支护强度支架最大结构高度支架最小结构高度式中、—————————所以，支护强度式中———因此，2.5.2支护面积支护面积式中—支架顶梁长度—梁端距—支架顶梁宽度—支架间距2.5.3支架的有效工作阻力2.5.4确定立柱的参数式中————取立柱缸体内径D=250mm—缸内压力壁厚：因此，立柱的基本参数确定如下;外缸外径：280mm外缸内径：250mm中缸外径：250mm中缸内径：220mm活柱外径：180mm2.5.5泵站压力确定根据生产经验，有20和35MPa，这里选取35MPa，考虑损失，取32MPa。2.5.6千斤顶参数的确定1.推移千斤顶缸径/杆径：φ160mm/φ105mm行程：700mm推力：633KN拉力：360KN2.前梁千斤顶缸径/杆径：φ140mm/φ100mm行程：700mm推力：247KN拉力：314KN3.护帮千斤顶缸径/杆径：φ80mm/φ60mm行程：450mm推力：158KN拉力：69KN4.放煤千斤顶缸径/杆径：φ260mm/φ140mm行程：300mm推力：498KN拉力：448KN

3液压支架受力分析3.1概述3.1.1液压支架受力工作面中工作的液压支架会受到力的作用，主要是因为顶板的下沉，同时又有向采空区浅载移动的倾向，导致顶梁受到合力的作用，同时底座也受到来自底板的反向的力的作用，其中顶板合力的垂直分力由支架工作阻力来克服，因此选择工作阻力来求解支架的工作负载。3.1.2计算载荷的确定液压支架实际受负载状况比想象中复杂，作用在顶梁和底座上的负载既不是集中负载，还不是均匀负载，负载的分布规律会随着支架与顶板和底板的接触情况的改变而变化，为方便计算，作如下规定：1.将支架受力精简为一个平面力系计算，所受的是集中负载。2.利用理论力学等知识求解。3.顶梁与顶板，底座与底板，负载沿着宽度还有长度方向呈近似比例变化，负载也是平均分布的。4.经一定的计算和受力分析之后，我们可以确定作用在掩护梁上矸石的力，只能起到一定程度上把实际的支护阻力减小，故此当计算强度的时候选择忽略不计。5.水平力作用在顶梁上只有两类状况：第一是当支架在承载的同时让压的时候，因为我们知道顶梁前端的轨迹曲线为双纽线，所以顶梁与底板有产生位移的倾向，顶梁受的水平力的大小就是顶梁的合力与静摩擦系数之积，其方向自然和顶梁的发生位移方向的倾向相反；另一种是因为顶板沿着采空区的方向前移，导致支架顶梁会受到一方向指向采空区的水平力，水平力值的最大值与上相通。顶梁与顶板的静摩擦系数，中国国内通常选择。6.因为支架的每个部分都受力，所以都需要强度检验，但是这又是不现实的，所以我们一般都选择支护高度变化的时候受力的最大值计算强度。7.每一个部分的强度，不仅仅需要根据理论支护阻力来计算最危险的截面，同时必须考虑其余的各种加载的方法方式，我们必须对这些因素进行一检验，进行大于百分之十额定阻力的超载试验的时候，必须依靠安全系数。3.2液压支架的受力研究求解支架位于底板和顶板之间的时候，我们选择整体或者说其中的某部分作为一个分离体，由于所有的都是平衡状态，所以我们可以支架简化为平面力系来研究。3.2.1支架整体受力分析图3-1支架整体受力图Fig3-1thebytryingtosupport3.2.2顶梁的受力分析与计算把前梁独立出来，进行受力分析，如图3—2所示；图3—2前梁受力图Fig3-2beambeforetryingto已知：、、、、、求：、、解：由式（3—1）可得由式（3—2）可得由式（3—3）可得把后梁独立出来，进行分析，如图3—3所示图3—3后梁受力图Fig3-3backrestbytryingto已知：，，，，，，，，，，，，，，。求：，X，，。解：由式（3—4）可得由式（3—5）可得：由式（3—6）可得：

4液压支架的强度计算液压支架必须有足够的刚度和抵抗力，因此我们必须通过力学方面的知识进行强度计算，以确保设计的支架可以很好地适应工作条件，这样做也是通行做法，但这只是第一步而已，紧接还有摇摆强度试验等，这都是我们设计需要懂得的。本次设计，只考虑一般强度校核计算。4.1主顶梁强度校核主顶梁的强度校核步骤如下：1.如图4-3所示2.求各点的剪力和弯矩（1）剪力对各点左右剪力计算如下：A点：B点：C点：D点：E点：F点：（2）弯矩A点：B点：C点：F点：E点：D点：所以危险截面为C-C截面最大弯矩3.弯曲强度校核如图4-1，我们下面进行校核和计算，计算的时候选择弯曲应力的最大值进行计算，如果这时候满足强度要求，那么在其他力作用下也是基本没有问题的。我们一般都是通过选择最危险的截面来计算和校核的。这也是符合实际生产和应用要求的。因为考虑到经济性也必须互相适应，我们一般选择相对危险的截面的，这在理论上也是成立的。图4-1C-C截面Fig4-1C-Csection则：：矩形截面的惯性矩为：式中—截面宽度；—截面高度。：(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)计算弯曲应力：(MPa)图4－2主顶梁受力图、剪力图和弯矩图Fig4-2themainroofbeambytryingto,sheardiagramandbendingmomentdiagram计算安全系数：>=1.1所以主顶梁强度合格。

5液压系统液压支架不仅需有良好的结构以适应其工作的煤层地质条件，而且还要配备可靠的液压系统及液压元件来实现支架的优良工作性能。乳化液泵站正常来说是安在顺槽之内，顺槽在工作面的下面，当工作面前进的时候也一块前进。泵站主要是沿主供液管和主回液管，把处于高压之下的乳化液提供给每一个支架，以便于接收处于低压下的乳化液体。[4]实际上，支架的一大部分液压回路是一样的，经过截止阀和主管路联系到一汽，彼此相互独立，互不影响。如果某一个支架出现故障需要检测修理的时候，我们可以通过关闭用来联系支架和主管路的截止阀来实现这一功能，与此同时又不会影响到其他支架的工作状态。液压系统具有下面特点：1．产生比较大的力，相对其他来说是比较容易控制的。又因为工作中压力比较大，所以必须具备能够耐高压，有一定的强度要求。2．水包油是它的工作介质，其中有百分之九十五是水。因而一般不采用间隙密封方式，对材料加工和加工制造精度以及防锈处理要求都是非常高的。3．可以安全的防止过载，保证整体工作的安全性，相对其他来说可靠性是比较高的。4．工作环境恶劣，要求可靠工作时间长。5.1立柱和千斤顶立柱就是液压缸，主要作用是承担来自顶板的负载，调节支护高度以适应工作面。把立柱排除之后剩下的液压缸就叫做千斤顶，[5]我们依据不同的功能把他们分为以下几类：前梁、推移、平衡、护帮千斤顶等几大类。这也是我们经常接触的。一般来说，千斤顶都属于单伸缩双作用型，除了复位千斤顶和伸缩前探梁的千斤顶之外，这前面的两个主要是单作用的。如图5-1：图5-1双伸缩式立柱控制回路Fig5-1doubletelescopiccolumncontrolcircuit图5-2平衡千斤顶控制回路Fig5-2balancejackcontrolcircuit5.2液压阀应用在液压控制系统中的用来实现控制功用的元件分为：压力控制阀和方向控制阀。前者包含了安全阀，后者包含了液控单向阀、操纵阀等。[7]5.2.1液控单向阀液控单向阀主要的功能是封闭液体，使得液体负载。它是大部分立柱不可或缺的用来实现控制功能的元件。[8]液控单向阀的特点：密封可靠，尤其对于用来锁紧下腔液路的，更是如此，必须长时间密封；关闭准确，动作迅速，确保安全工作；流动阻力小，工作时间长；结构简单。5.2.2安全阀安全阀主要起到保护的作用，防止负载过载，是不可以缺少的液压元件。对立柱安全阀的要求：关闭时必须完全封闭；顶板缓慢下沉时候的小流量(每分钟0.03-0.04升以下)工作状况下，启闭压强差小于等于全部压强的百分之五到百分之九，进而确保整个支架的恒阻特性。在顶板急剧下沉时候的大流量(每分钟0.03-0.05升)工作状况下，被封闭的液体压强升高值不大于整个压强的四分之一。[9]安全的结构的形式：目前，支架中使用的安全阀大部分是直动式。5.2.3操作阀操作阀又叫做操纵阀或者控制阀，开启方式有自动的，也有的是手动的，主要功能就是使液压缸改变运行方向。根据压力液通过至后的用处不一样，又分全流量控制阀和先导液压控制阀。[10]

6结论煤炭资源和石油，天然气一样都是属于战略性资源，不管是哪一个国家，这些都是必须的。从第二次技术革命开始，都极大的促进我们社会的进步。但是随着2013年下半年我国经济因为面临转型而遭遇到了经济下行的压力增大，整体煤炭需求和前十年相比有一定程度的下降。尽管如此，从长期来看，一定时间之内天然气等清洁能源难以代替煤炭，所以对液压支架的需求还是比较高的。因此本次设计还是很有适用性的。设计当中，首先从支架组成了解，比如底座，顶梁等。尤其针对四连杆机构，是重中之重。采用简化力系到平面中计算，计算和画图相结合的方法最终确定各部件的结构尺寸。但是因为本人没有具体的生产设计经验，所以设计有许多不太理想的地方。比如对一些部件只是简单的选择一些已经被大量生产活动所证明的，尽管降低了成本要求，但是还是需要进一步的选择优化。这是不足之处，恳请老师理解。7技术经济分析在实际生产当中，我们所设计的产品样本除了满足生产中足够的刚度要求，充分的强度要求，以及其余的技术性要求，还必须满足一定的经济要求。如果设计的产品样本因为初期投资成本比较高，花费大，这在实际的生产生活中会对产品的批量生产应用造成相当大的困难，因此我们必须对所设计的产品初样进行一定的经济分析。支架整体而言，投资比较大，一般会占据所有工作面设备的一大半。这就更要求我们必须考虑经济因素。[11]也就是说在满足具体的生产要求之外，尽可能的降低所选材料的成本，进而有效控制整个所有的生产成本。一般选择都是尽量选择已经被大量的生产生活所证明的，还有就是一些标准件。标准件已经实现了批量化生产，也被证明是可以满足我们当前的生产要求的。支架最要紧的就是稳定性，方便维修使用，操作尽量简单，方便大规模的推广使用。支架中立柱对加工的工艺和制造精度的要求是较高的，因此在设计中尽量选择我们实际生产当中已经大量应用的，同时考虑到具体生产要求，这里选择双伸缩单作用液压缸。大量生产活动证明，其工作可靠，效率高，方便我们维修检测和故障诊断以及故障处理，针对底座，有三种结构形式，这里选择我们最熟悉的整体刚性底座。它是焊接件，和底板的接触面大，能够有效降低对底板的压力作用。致谢本次毕业设计主要是在111的指导下完成的，同时也得到了机械学院其他老师的帮助。从一开始的题目选择，方到案假设，方案论证以及最终确定毕业设计课题，无不是老师的辛苦和负责任：张老师几乎一周一开会，每一次都特别仔细的问我们在哪些方面不懂，非常认真的给我们讲解有疑惑的地方，我们需要答疑的时候也能及时得到老师的帮助。设计的整个过程，也是重新学习的过程。不仅仅是复习了专业课的知识，还有就是对软件的熟练程度。这对即将开始的具体工作是非常有好处的。虽然有一些不足之处，整体上还是学习很多。设计中，遇到问题也及时和其他同学相互之家进行交流，培养了交流能力，懂得和别人合作，从同学身上也收获很多。自从认识导师，学到了很多东西，使我受益匪浅。这一次设计不再单纯是理论的一次大复习，更是一次实际工作的预演，使我获益很大。实际工作，要明白整体计划，然后进行细分，逐步一个一个解决，期间要积极的想其他人请教，对于初步设计完成的部件要进行一定程度的优化，修改，再优化，再修改。这就是导师教给我最珍贵的东西。因此，在这里向导师道一声辛苦了，向所有帮助的老师表示深深的敬意和谢意。参考文献[1]丁绍南.液压支架设计[M].辽宁:世界图书出版社,1991.[2]王国法.放顶煤液压支架与综采放顶煤技术[M].北京:煤炭工业出版社,2010.[3]马新民.矿山机械[M].北京:中国矿业大学出版社,2009.[4]全国职业培训教学工作指导委员会煤炭专业委员会.液压支架与泵站[M].北京:煤炭工业出版社,2000.[5]赵宏珠.综采面矿压与液压支架设计[M].北京:中国矿业学院出版社,1987.[6]于海勇、贾恩立、穆荣昌.放顶煤开采基础理论[M].北京:煤炭工业出版社,1994.[7]陈庆禄、朱银昌.煤矿液压支架设计·监测·试验·使用与维修[M].内蒙古:内蒙古科学技术出版社,1999.[8]张家鉴、陈享文.液压支架[M].北京:煤炭工业出版社,1985.[9]罗恩波.液压支架技术[M].北京:煤炭工业出版社,1999.[10]王国法.液压支架技术[M].北京:煤炭工业出版社,1999.[11]GonzalezNicaea,Analysisofsupportbyhydraulicpropsinalongwallworking[J].InternationalJournalofCoalGeology,2008,(74):12-16[12]Maloszewski.Hydraulicsupportdesignforminecoal[J].InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences&mechanicsAbstracts,1980,(17):71-73

附录A1液压支架类型和特点液压支架被用来支护工作面顶板。他们在立即前移支护系统里通常从事以下几步工作，为了尽可能快地支撑新暴露的空间。正常的支撑状态下，支架的顶梁是通过立柱的支撑阻力紧紧地靠着来阻止顶板岩层。当切割机切过以及通过的几个支撑单位超过支架时，立柱降柱和向前移动一段距离，与液压推进油缸的缩回来实现的切割深度相等。推进油缸在工作面输送镏槽上工作，它的位置是通过支架推进油缸的推进力来保持不变，作用在支架需要前移的两边。一旦支架被推进到设计好的位置，支架就会立即重新靠在顶板上。最后，支架的推力油缸试图向前推进输送机并且为下一次切割做好准备。描述的顺序步骤就是为了单个支架的推移，在推移的方向上要垂直于工作线。但是沿着工作线的方向，在采煤机通过输送机之后，输送机不会立即推移很大一段距离，这主要是因为镏槽的刚性。因此第四步是在采煤机通过之后的一段时间，这通常发生在一个弯曲的截面。在采区推进期间，镏槽向导通常是锚杆支架。但是在尾部巷道一排或两排垛子被去除用来辅助顶板螺栓。在后退式采煤期间，位于前部巷道T型接口处的顶板（伸出工作面的距离达到了152m）一般是通过某些类型的支架来进行加固，以提高支护密度来处理向前移动和向旁边转移的支座压力。现代长壁采煤工作面使用自移式液压支架（这种支架在这本书中通常被称为液压支架）。液压支架不仅支撑顶板，推移工作面刮板输送机，和它自己移动前移，而且为所有相互联系的采煤活动提供了安全的环境。因而液压支架成功的选择和应用是长壁开采活动成功的前提条件。此外，由于需要大量的液压支架，为液压支架所投入的资金通常超过为长壁工作面所投入的初期资金的一半。因而从技术和经济两方面观点看，液压支架是长壁工作面非常重要的设备。液压支架的分类现代液压支架的使用可以追溯到20世纪50年早期。自从那时起，随着液压支架在世界上的应用，在不同的国家已经有了不计其数的设计和制造模型。但是不幸的是，液压支架依然没有统一的分类体系。在这一段时期使用了一种简化的分类。因为液压支架是由四大主要部分组成（顶梁、掩护梁、立柱和底座），所以可以根据他们相互之间的联系方式来进行分类。在这一方面，两个因素是最重要的：（a）是否存在掩护梁如果包括掩护梁，那么这种支架就是掩护型的，否则它就是节式或垛式支架；（b）立柱的数量和类型立柱的负载量通常与立柱的数量成正比例，因而确定支架的立柱数量是重要的。此外，立柱被安装的方式是重要的；例如，在支护顶板方面，在顶梁和底座之间安装的竖直立柱有最高的应用效率，但是在底座和掩护梁之间倾斜的安装却有着最低的效率。基于这个概念，有四种类型的液压支架，那就是，节式，垛式，掩护式和支撑掩护式，随着他们的发展演变而来的。然而，必须强调的是每种类型的发展趋势都是为了在应用方面让液压支架变更加容易区分。这四种类型的液压支架不仅可以用于后退式长壁回采工作面和前进式开采工作面，还可以用于标准方式、滞后支护方式和即时支护方式。对于标准支护方式，采煤机作切割或分段运动，工作面输送机由装在液压支架上的推移千斤顶推动前进。液压支架比输送机先移动。对于滞后式支护方式，支架通常安装在输送机尾部，同时有一个装置自动的使支架前端与输送机保持一定的距离。这就要求要有贯穿工作面的缓沟，并且采用前进式标准支护，比如：先推动刮板输送机，然后再让液压支架前进。对于即时支护方式，液压支架在截煤机过去之后立即跟随刮板输送机前进，液压支架前面的顶板有足够的长度来支护采过和将要采的顶板部分。在液压支架前进以后，刮板输送机也被推移前进。节式支架节式支架是通常使用在地下的单体液压支柱的扩展。因此节式支架是现代自移式液压支架发展出的第一种类型的液压支架。它包含两排串列的液压支柱，在顶部由单个或两个扇形顶梁所连接。两个扇形顶梁可以在两个立柱之间或前柱的前面以任意的角度铰接。两个液压支柱的底座可能是一个环形的钢铁滑履（焊接在每个立柱的底部或整个底座连接两个立柱）。如果钢铁滑履被使用，那么弹簧板连接着立柱就用来提高稳定性。通常节式支架包含两排或三排立柱。首先移动的那排立柱是辅助的立柱，后来移动的是主要的立柱。每排立柱之间安装的都是一个双作用油缸。油缸的活塞连接到了辅助立柱上，气缸连接到了主要立柱上。在支架推移期间，主要立柱支撑顶板而辅助立柱降低并且通过活塞向前推进，达到了新的位置时，辅助立柱支撑顶板而主要立柱降低并且通过气缸向前推移。每次前移的距离是在20到36英寸之间。节式支架是非常简单的，但是在结构上更加灵活或者不够稳固。在两块顶梁之间有相当大的地方，不允许破落的顶板石块落在那里。因此，节式支架不适合用在支撑力弱的顶板上。节式支架已经变的极少使用因为它们不稳固而且需要经常维修。垛式支架在垛工支顶架里，顶梁是一整块,底座可能是一整块也可能是由后端梁和前端梁上的钢铁杆连接的两个分开的部分。在这两种情况里，一块大的空地方是在中心的左边，该中心用来定位双作用液压缸，在整个机构里推拉刮板输送机和垛式支架，这是与节式支架明显不一样的地方，这个装置也用在掩护工和支撑掩护式支架中。此外，所有的立柱都垂直地安装在底座和顶梁之间。立柱的数目一般在三到六个，但是四柱的垛式支架是远远不是最流行的垛式支架。六柱垛式支架的前面有两个立柱和后面有四个立柱，设计的均有细小缝隙，通过一个通道分开来。六柱垛式支架在顶梁的后部也悬挂安装了一个挡矸板。挡矸板由几个矩形的铁板组成，连接水平方向的两端。在大多娄的垛式支架里，在立柱和顶梁，立柱和底座之间都有铰接的连接口。但是为了增加纵向的稳定性，在底座和每个立柱之间用一个箱形的铁架来进行加固。在箱形铁架的顶部，每个立柱的周围都安装一个立柱复位装置。垛式支架适用于中硬顶板。当顶板外伸进了采空区并且要求人工放顶，垛式支架就会给采空区提供通道。掩护式支架掩护式支架，十七世纪早期的一种新的发明，以在底座和顶梁的后部之间增加一个掩护梁为特征。掩护梁，一般是倾斜的，铰接到顶梁并且底座给了掩护式支架稳定的支撑，这是胜过节式支架和垛式支架的一个主要的优点。它也完全密封采空区和阻止矸石以免进入支架工作面的一边。因此，掩护式支架工作面通常是干净的。掩护式支架的立柱通常是倾斜的，可以为交通提供更多的空间。因为顶梁，掩护梁和底座都是相互连接的，它可以很好地阻止水平力以免使立柱产生弯曲。因此，不像在节式或垛式支架晨的固定的约束力，掩护式支架的立柱和顶梁，立柱和底座之间都采用销连接，这就可能使立柱的倾斜角度可以随采煤高度的变化而变化。立柱的压力只有垂直分力可以用来支撑顶板，掩护式支架实际的裁荷量也随采煤高度的变化而变化。掩护是液压支架有很多种类。在下面的介绍中，有六项可以用来给掩护是液压支架分类，这六项可实现所有类型掩护式液压支架统一术语的发展。顶梁端部的运动轨迹，液压立柱的位置和定位，液压立柱的数目，顶梁的几何形状，以及其他的可以任意选择的设计方法和理念都可以用专业术语详细的说明。顶梁端部运动轨迹的分类这是公认的最普遍的对掩护是液压支架的分类方法。基于这种标准，掩护是液压支架可以分为三种类型：双纽线形，圆弧形和椭圆形。双纽线形：这是最常用的一种类型。掩护梁和底座通过含有四个铰链的双纽线形运动的连杆连接起来。随着掩护式液压支架立柱的升起和下降，选择好双纽线杆的尺寸，就可以使顶梁前端近乎垂直的作上升和下降运动，这样就可以保持顶梁前端与煤壁之间未支撑的距离为一常量，这种特性对很好控制顶板来说是在广泛考虑之内最合乎要求的。当采煤高度有明显限制时，顶梁前端垂直运动。顶梁、掩护梁、双扭线杆和底座的尺寸及位置的布置都严格约束了这种限制。如超出这个限制，顶梁前端将会迅速的远离采煤线，从而产生一个很大的未支护面积。圆弧形：在圆弧形掩护式液压支架中，掩护梁和底座之间通过单一的铰接连接。当液压支架立柱升起时，顶梁的前端将按圆弧型轨迹远离煤壁，这样使未支护面积增大。这就是大多数用户所考虑的，圆弧型式掩护式液压支架最不合适的地方。但在实际应用中，如果煤层厚度变化幅度较小，则顶梁、掩护梁和底座的尺寸及位置可以按这种形式设计，未支护面积处的纵向距离变得不重要。另外，当降低液压支柱时，未支护面积将会减少。椭圆形：在椭圆形掩护式液压支架中，掩护梁和底座采用这种方式连接，当液压支架的立柱作上升和下降运动时，支架顶板的前端沿椭圆形轨迹运动。这种形式的液压支架现在已经很少应用了。支撑掩护式支架支撑支架组合了支撑式和掩护式支架的特点。因此它具备这两种支架的优点。如果四个立柱或六个立柱都安装在顶梁和顶座之间，这就叫支撑掩护式支架。对于拥有四柱或六柱的支撑掩护式支架来说，所有的立柱都是垂直的且是平行的。其他的形成了V形或X形。一些顶单独的一块，一些是两块并且同液压油缸铰接在一起。支撑掩护式支架有最高的支撑效率。他们适用于硬顶板。液压支架的组成现代的液压支架不管形式如何，都是由以下五个常见的部分组成：1.承载部分：包括顶梁、底板、掩护梁、连杆和连接销2.液压千斤顶：包括液压柱塞其作用是：（a）推移刮板输送机和移动液压支架（b）操作前梁或护帮板（c）平衡或限制顶梁的位置（d）操作辅助装置例如立柱和侧护板的复位装置，尤其是操作立住更为重要。3.控制和操行部分：它包括了内部的控制阀例如液压支柱中的单向阀和安全阀，单位控制阀，高压液压管路。4.辅助装置：它包括了支架的推进，立柱的缩回，挡矸板，护帮板，底座的抬起和照明等。5．液压液体介质：乳化液其作用是用于运行液压支架。

2液压支架的发展与前瞻1液压支架发展概述液压支架是以高压液体为动力,由若干个液压元件(油缸、阀件)与一些金属构件组合而成的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备。具有强度高、移动速度快、支护性能好、安全可靠等特性。自20世纪50年代以来,液压支架已逐步成为采煤工作面核心设备,世界上主要产煤国家投入了大量的人力物力和财力对其进行研究开发。目前,以液压支架为主体的支护趋于成熟,世界上已生产制造出数百种架型和上万种型号的液压支架,以适应各类煤层开采支护需要。上世纪60年代,我国也曾开发了10余种液压支架,由于种种原因未得到推广应用,液压支架处于研制、实验阶段;70年代先后从英国、德国、波兰、前苏联等主要产煤国家引进数10余套液压支架。经不断的探索、使用、消化和总结,制造出各种类型的支架,它是国产液压支架发展的起点;80年代液压支架研发处于创新提高阶段,相继开发出30余种新架型,制造出ZZ系列、XY系列、ZD系列等不同规格,并广泛用于国有大中型煤矿,取得良好的经济效益;90年代特种液压支架的研制获得迅速发展,机械化铺网支架、水砂充填支架、端头支架、强力支架、放顶煤支架等相继问世;本世纪随着计算机技术、自动化技术的普及与应用,液压支架的控制获得突破性进展,逐步向程序控制、数字控制、遥控和自动化控制迈进。2国内外液压支架差异国产支架在制造技术、材质性能、加工工艺、控制系统及密封性能上与国外先进国家相比有很大差距。2.1加工制造方面据有关综采工程技术人员反映,国产液压支架的工艺技术、服务年限、使用性能、所用材质到目前为止尚未达到。1979年引进100套支架的技术水平。如结构材料:德国采用ST52材料其屈服极限为500MPa,而我国使用16Mn材料屈服极限仅为350MPa;阀类:国外一直使用铜合金阀壳和高强度不锈钢阀芯,我国则是45#钢加表面热处理;在加工工艺上:国外油缸内壁是复镀,国产则为不镀,导致立柱在使用过程中过早出现斑点,划伤等密封漏液现象,影响支护效果。国产液压支架与国外生产的液压支架相比平均缩短2～3年服务年限。2.2控制系统方面国产液压支架控制系统的研发处于落后状态,严重制约了支架的移设速度的提高和综采经济效益的发挥。世界上几个主要产煤大国始终把支架控制系统作为提高综采经济效益的重要手段,20世纪60年代采用手动直控操作系统;70年代采用先导控制系统,随之英国首先提出研制电液控制系统,80年代趋于成熟;90年代道梯公司研制出全工作面电液控制系统,紧随其后威斯特伐利亚-贝瑞特公司研制出更为先进的P-M3、P-M4电液控制系统。现美国、德国、英国、澳大利亚等国家基本上全是可编程电液控制,而我国仍多采用手动控制系统。2.3液压元件方面液压元件的研发速度远远滞后于液压支架发展的需要。液压支架的可靠性主要依赖于液压元件的可靠性,液压支架在煤矿生产中应用是否成功,关键在于液压元件的技术性能是否达到要求。国外目前多采用大流量安全阀、液控单向阀、截止阀、初撑力保持阀及立柱快速回液阀。对液压元件的结构形式、几何尺寸、材料选择、热处理方法和表面处理等各方面进行了深入的研究与开发。研制出一批密封性能好、灵敏度高、进排液能力大、抗冲击载荷强的各类液压元件,以适应液压支架工作性能的要求。而我国对此类液压元件研发较为滞后,目前仍沿用上个世纪80年代的产品,没有形成液压元件通用化、系列化、标准化。3液压支架发展前景展望鉴于科学技术的高速发展,新技术、新工艺、新方法、新材料的不断应用及计算机技术的空前扩展,液压支架的未来发展具有十分诱人的前景。3.1设计理念的更新,液压支架发展的一场革命在液压支架设计中必须考虑环境的属性。由于液压支架的工作条件恶劣,人、机环境的相互关系问题显得更加重要。绿色设计是将材料选择、产品结构、工艺方法、外观造型和色彩搭配按照一定规律,采取艺术的方法加以巧妙融合,充分体现人机环境系统的和谐统一。笨重的液压支架形象将被安全、可靠、易维修、低耗能、高效率、造型美观所取代。这种绿色设计,它不仅可虑环境和资源既要满足经济发展需要,又要满足人类生存发展需要,是人类可持续发展战略在支架设计中的体现。如:液压支架在设计过程中采用多目标模糊化设计,要求支撑力大,移架速度快,重量轻,用材少等,每个目标确定一个函数,即得多个设计目标函数,然后组合优化,确定最佳方案。3.2采取纯水液压技术,液压支架将成为绿色机械纯水液压技术是液压领域的发展前沿。它不仅有良好的抗燃性、散热性、而且价格也便宜,无污染,长久以来液压支架在地表层下工作,由于使用工作介质是乳化液,并有许多添加剂(乳化剂、防锈剂、防霉剂、偶合剂等),对地表以下微环境污染十分严重,所以,液压支架使用纯水液压技术,对降低煤矿的生产成本,保护环境是有益的,并可大大改善矿井的工作和安全条件。随着社会不断进步,人们对依赖生存的环境有了更高的要求,希望有一个安全、环保、高度文明的绿色环境。时代的要求呼唤着水压传动(起源于1605年发现帕斯卡定律)这一古老又崭新的技术复出,并受到世界的关注。目前,西方国家集中力量研究该项技术,并取得突破性进展。如:润滑磨损问题,合理选用摩擦副材料,有工程塑料、结构陶瓷、高分子材料、防锈防腐镀层等。结构陶瓷具有耐磨性,抗气蚀性能好,良好的化学稳定性,较低的磨擦系数等特征,备受青睐。在液压元件中用结构陶瓷代替部分金属材料,大大的改善了其性能。总之,新材料的成功研制与应用,精密加工技术的不断进步,以及各种新结构液压元件的制成,都将成为液压支架采用纯水液压技术进入严格的无污染领域,提供十分诱人的应用发展前景。3.3高科技的应用,液压支架趋于智能化先进的科学技术应用是将各种技术相互渗透,相互结合的基础上相互辅助,相互促进和提高,充分利用各种相关技术的优势,扬长避短,使组合后的整体功能大于组成整体的各个部分功能之和的综合性交叉学科。多种技术向“机械母体-液压支架”不断渗透,包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。具体说,是以液压支架输出的力、速度为目的,构成了从输出到输入的闭环系统,是涉及传感技术、计算机控制技术、信号处理技术、机械传动技术、液压传动技术等。由于快速运算速度,强大的记忆功能和灵敏的逻辑判断功能,从而实现了人机对话,使之操作维护方便,整机功能强。液压支架应用功能不断扩大,对矿井煤层地质条件适应性不断增强,生产效益对设备的依赖性程度愈来愈大,工作可靠性更加重要。故障诊断技术(包括信号检测,故障判断,故障检测,故障分析等内容)将随着高科技的发展理论(如小波技术、神经网络,人工智能等)进入液压支架的早期诊断,预防和减少事故的发生、维修的盲目性和维修时间,延长支架服务年限,提高生产效率。4结束语综上所述,液压支架目前发展主要趋势是:二柱掩护式架型,提高液压支架强度、设计系数、移架速度,改进个别部件的结构(整体顶梁、宽中心距等),液压阀件系列化,高可靠性,用微电子技术实现机电液一体化的数字采集、工况监测、故障诊断和自动控制。附录B1thetypesandfeaturesofPoweredSupportsPoweredroofsupportsareusedtosupporttheroofattheface.Theyworkinseveralstepsmostlyintheimmediateforwardsupportsysteminordertosupportthenewlyexposedroofassoonaspossible.Innormalsupportingcondition,thecanopyofthesupportissettightlyagainsttheroofstrata,bythesupportingresistancesofthehydrauliclegs.Whenthecuttingmachinecutsandpassesseveralsupportunitsbeyondthesupportinquestion,thesupportlegsareloweredandpulledforwardforadistanceequaltothewidthofcut(web)byretractingthehydraulicadvancingram.Theadvancingramactsagainstthefaceconveyorchute,whosepositionisheldunchangedbytheadvancingrams,forcesofthesupportsthataresetonbothsidesofthesupporttobeadvanced.Assoonasthesupporthasbeenadvancedtothedesignedposition,thesupportisimmediatelyresetagainsttheroof.Finally,theadvancingramofthesupportinquestionisextendedtopushtheconveyorforwardandbecomesreadyforthenextcut.Thesequentialstepsdescribedarefortheadvanceofanindividualsupportinthedirectionperpendiculartotheworkline.Butalongtheworklinedirection,theconveyorcannotbeadvancedinasharpstepimmediatelyaftertheshearerhaspassedit,duetotherigidityofthechute.Thusthefourthstepisusuallysometimeaftertheshearer,spassing,resultinginacurvedsection.Duringpaneldevelopmentthepanelentriesareroofboltedasusual.Butinthetail-entryoneortworowsofcribsareerectedtosupplementtheroofbolting.Duringretreatingmining,theroofatthehead-entryT-junctionarea(upto152moutbytheface)isgenerallyreinforcedwithsupportsofsometypetoincreasesupportdensitytocopewiththemovingfrontandsideabutmentpressures.Modernlong-wallminingemployshydraulicpoweredsupportsatthefacearea.Thesupportsnotonlyholdsuptheroof,pushesthefacechainconveyor(AFC),andadvancesitself,butalsoprovidesasafeenvironmentforallassociatedminingactivities.Thereforeitssuccessfulselectionandapplicationaretheprerequisiteforsuccessfullong-wallmining.Furthermore,duetothelargenumberofunitsrequired,thecapitalinvestedforthepowersupportusuallyaccountsformorethanhalfoftheinitialcapitalforalong-wallface.Thereforebothfromtechnicalandeconomicpointsofview,thepoweredsupportisaveryimportantpieceofequipmentinalong-wallface.ClassificationofpoweredsupportsTheapplicationofmodernpoweredsupportscanbetracedbacktoearly1950s.Sincethen,followingitsadoptionineverypartoftheworld,therehavebeencountlessmodelsdesignedandmanufacturedinvariouscountries.Butunfortunately,therestillisnouniformsystemofclassification.Inthissectionasimplifiedclassificationisused.Sinceapoweredsupportconsistsoffourmajorcomponents(i.e,canopy,cavingshield,hydrauliclegsandprops,andbaseplate),thewaysbywhichtheyareinterrelatedareusedforclassification.Inthisrespect,twofactorsaremostimportant:(a)presenceorabsenceofcavingshield-ifacavingshieldisincluded,thesupportisa“shield”type,otherwise,aframeorachock;(b)numberandtypeofarrangingthehydrauliclegs-sincesupportcapacityisgenerallyproportionaltonumberofhydrauliclegs,itisimportanttospecifythenumberofhydrauliclegsthatasupporthas.Furthermore,thewaythehydrauliclegsareinstalledisimportant;forexample,averticalinstallationbetweenthebaseandthecanopyhasthebestefficiency,buttheslanthastheleastefficiencyinsupportingtheroof.Basedonthisconcept,therearefourtypesofpoweredsupport,thatis,theframe,chock,shieldandchockshield,inorderofevolutionoftheirdevelopment.However,itmustbenotedthatthetrendofdevelopmentineachtypeissuchthatitbecomeslessdistinguishableintermsofapplication.Thefourtypesofroofsupportscanbeobtainedforeitherlong-wallretreatingoradvancingsystems,andtheyareavailableinstandard,one-web-back,andimmediat