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1、内蒙古科技大学本科毕业设计说明书摘 要在新型能源全面普及之前，煤炭依旧是我国化石能源的主体。在现代的煤矿开采技术中，综合机械化采煤是现阶段最先进的采煤方法。液压支架作为综合机械化采煤工作面的主要组成要素，能有效隔离工作面已采空区域，实现对不稳定矿山应力的有效控制。但是现有的液压支架在现场使用中都体现出一定的问题，如四柱式的受载不均、支撑式的稳定性差和支撑掩护式成本高等问题。鉴于此，本文针对煤矿充填开采的需求，设计开发了工作阻力为2600kN且能够同时适应开采及充填作业的液压支架。本设计主要论述了液压支架的选型、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
2、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。关键词：液压支架；顶梁；底座；立柱；结构设计ABSTRACTBefore new sources of energy are fully popularized, coal remains the mainstay of fossil energy in my country. Among modern coal mining technologies, full mechaniz
3、ed coal mining is the most advanced method of coal mining at this stage. As the main component of the complete mechanized coal mining face, the hydraulic support can effectively isolate the mined area from the face and achieve effective control of unstable mine stress. However, the existing hydrauli
4、c brackets have certain problems in field use, such as uneven load of the four post type, poor stability of the bracket type, and the high cost of the bracket and shield type. . With this in mind, this article has designed and developed a hydraulic support with a working resistance of 2600 kN and su
5、itable for both mining and filling operations in response to the filling and mining needs of coal mines. This design mainly deals with the selection of the hydraulic support, the general design, the design and verification of the main components and the design of the hydraulic system.The form of the
6、 stent is a shielded stent. In addition to effectively supporting the top plate, the rack must also perform four stages of raising, lowering and moving. The bracket adopts four-bar linkage mechanism to improve the strength condition of the bracket and reduce the distance of the front end of the uppe
7、r beam moving back and forth during the bracket lifting process. The column adopts a unique telescopic hydraulic cylinder with an extension rod at the front end to meet the height requirements of the lowest and highest position of the stand.Keyword: Hydraulic pressure support；Top beam；Cradle；the col
8、umn-type support；structure design目录摘 要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1课题研究背景11.2国外研究现状和趋势21.3国内发展现状及趋势41.4设计目标和内容6第二章 液压支架概述和方案设计72.1 液压支架的构成72.2 液压支架原理82.2.1液压支架中的载荷传递82.2.2 液压支架的工作过程92.3 液压支架的分类112.3.1 按放煤口位置分类112.3.2 按照结构形式分类122.4设计原始条件14第三章 液压支架的整体结构设计163.1 支架高度、中心距的确定163.1.1 支架高度的确定163.1.2 支架伸缩比163.1.3 支
9、架间距163.2底座长度的确定173.2.1 底座长度173.2.2 底座宽度173.3四连杆机构的设计173.3.1 四连杆机构的作用与缺点173.3.2 四连杆几何特征183.3.3 四连杆机构各部尺寸的确定183.4顶梁长度计算223.4.1 支架工作方式对顶梁长度的影响223.4.2 顶梁长度计算23第四章 支架主要部件的设计254.1支架主要部件的设计要求254.2顶梁的设计254.3底座的设计264.3.1液压支架的底座264.4支架技术参数和立柱的设计274.4.1 支护面积274.4.2 支护强度274.4.3 确定立柱的技术参数284.4.4 安全阀压力与立柱工作阻力的确定2
10、84.4.6 支护效率314.4.7 底座接触比压324.5立柱柱窝位置和受力计算324.5.1立柱布置324.5.2立柱柱窝位置的确定334.6 千斤顶技术参数的确定344.6.1推移千斤顶344.6.2平衡千斤顶在顶梁上位置的确定344.6.3侧推千斤顶位置的确定37第五章 支架受力分析与计算395.1支架工作状态395.1.1 顶板状态395.1.2支架工作状态395.1.3支架受力395.2受力计算395.3 顶梁载荷分布42第六章 液压系统设计446.1液压支架的液压系统特点446.2 液压系统的设计方法446.3 千斤顶系统446.3.1. 侧推、调架、防倒系统456.3.2. 推
11、移千斤顶系统456.3.3.平衡千斤顶系统456.3.4. 活动侧护板控制方式466.4乳化液泵站系统466.4.1乳化液泵站466.4.2泵站液压系统476.4.3乳化液泵站的元部件48结论50参 考 文 献51致谢530第一章 绪 论1.1课题研究背景能源是人类生存和经济发展的物质基础。 化石能源约占全球一次能源消耗的86，是世界上主要的一次能源。 在化石燃料的组成中，石油约占33.1，煤炭约占28.9，天然气约占24。 近年来，尽管非化石能源增长迅速，但其比例仍然相对较低，约为14。 我的国家煤炭丰富，石油贫乏，天然气较少。 煤炭是我国的主要能源，目前约占我国一次能源消费总量的70。 在
12、未来的很长一段时间内，煤炭作为主要能源的地位不会改变。 可以说，煤炭是我国能源的基石，是最经济，最可靠的能源，可以实现清洁高效利用。目前，我国煤矿开采的主要形式是综采（简称综采），它是一种支持，采煤，煤炭倒塌，运输保护和人员安全等重要环节。 已实现机械化的人操作系统的操作方法。 综采系统可以大大节省人力，减轻矿工的劳动强度，提高采矿作业的连续性，可以有效地支撑采空区顶板，确保煤矿安全生产。 效率，高效率，安全性和低消耗。综采的取得是基于一系列机械设备的基本条件。 设备包括：（1）液压支架：是综采生产“三机一架”的重要组成部分，主要起到顶板工作和维护顶板的作用。 采煤保障人员安全，实现了煤矿锋的
13、提升，安全便捷。（2）采煤机：用于系统化煤矿开采的煤炭和岩石破碎设备。（3）刮板输送机：与工作面上的输送设备配合，配有伸缩式皮带输送机，以确保煤的输送。（4）端部支撑：工作面的端部支撑设备。（5）乳液泵站：系统的液压动力设备。（6）移动站：支持电气设备。 综采已经达到了煤矿安全，综采安全的水平。其中，液压支撑是确保功能发挥的重要基础，也是全面矿业机械化必不可少的条件。与国际发展相比，我国的液压支持起步较晚，发展迅速，目前在世界上处于领先地位。但是，由于煤矿的岩性随区域变化而变化很大，而且矿井的压力条件也各不相同，因此液压支架通常需要矿井参数去定量化设计。液压支架的设计研究将进一步提高我国液压支
14、架的整体制造水平，促进煤矿机械化，标准化，智能化和现代化，实现科学高效地开采煤炭能源，具有重要意义。1.2国外研究现状和趋势1954年，英国开发并装备了世界上第一个桩支撑9，这是一种由底座，液压支柱和上部梁组成的液压支撑支撑，放弃了桩的支撑。原始的不可靠和不经济的木质等待原始的支撑方法，打开。为煤炭行业树立了新的里程碑。 1958年，法国（也是欧洲国家）成功试验了铰接支撑结构，结构轻巧灵活。 1950年代末，前苏联开始开发铠装液压支架，用于在松散和破碎的顶板下开采厚度超过2 m的煤层，并于1961年成功地使用了OMKT型铠装液压支架。四连杆机构有效地解决了上梁端距变化大造成的技术瓶颈，使煤矿的
15、水力支撑水平提高到一个全新的水平。这种屏蔽支架可以有效控制顶板，防止在采矿过程中砂轮进入工作面，工作能力好。在60年代和70年代，随着在欧洲使用液压支架和研发技术的经验积累，支架结构朝着多元化的方向发展。长长的上横梁，两栏，四栏和四栏多栏联动形式的液压支架被一个接一个地取出。为了容纳不平坦的底板，基础设计开始采用剖分式铰链结构。对于软底板，使用具有较大接触面积的底座来降低底板的比压力。为了防止破碎的煤石进入矿区，采用了各种防止煤石的保护装置。在70年代和80年代，液压支架得到了新的发展，并实现了“即时前支架”。以这种方式，在整个液压支撑系统中安装了电动液压控制系统，并且使用微型计算机进行控制和操作。例如，在美国和澳大利亚，大多数长壁工作面都使用电动液压控制技术。前述的全机械化美国长壁开采工作面使用了电动液压操作的两柱式铠装液压支架，额定操作阻力高达9800 kN，在当时处于领先地位。同时，英国引入了电动液压式液压支架，并将计算机技术引入了液压支架控制系统，这是锦上添花。在当今时代，主要的煤矿开采国家正在不断改善地下设备的机械化和自动化，提高可持续性，并将现代计算机设计技术
