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1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)摘要随着煤炭资源的日益减少，如何更好的实现对薄煤层的开采成为了一个重要话题。在我国西南部的很多矿区，薄煤层已经成为主采煤层。液压支架作为煤矿开采的重要支护设备，在保证工人的人身安全的同时，还要提高煤矿的生产效率。因此，研制高质高效的薄煤层液压支架具有重要的意义。传统的液压支架使用两柱或四柱支撑，工作阻力小，而且四连杆机构设计起来十分困难，最终只能用近似的双纽线实现顶梁端部的运动，顶梁仍然有倾向煤壁的趋势。本文设计的液压支架采用八根立柱支撑，支护阻力大，取消了四连杆机构，用立柱的液压力抵抗水平力，是液压支架设计方法的巨大进步。本文设计的内容
2、主要包括：顶梁、底座、前梁、立柱等关键部件的结构设计，建立液压支架的三维模型，实现运动仿真，最后进行有限元分析校核关键部件的强度。设计的过程中参考了现有液压支架结构设计的优点，如顶梁的箱形结构、底座的底分式结构等。本设计的主要创新点在于：八根立柱对顶板实现密集支护，不仅提高了支护阻力，而且可以通过更换不同缸径的悬浮式立柱，实现支架的模块化设计、 集成化装配和规模化生产，大大缩短了生产和检测周期，加快了我国综采机械化生产进程。薄煤层液压支架一般采用邻架控制，为了减少管路上的压力损失，方便人员的操作，设计了一种先导控制的液压系统，对液压支架液压系统的设计具有一定的参考价值。关键词： 液压支架；超静
3、定结构；运动仿真；有限元分析ABSTRACTWith the decrease of the coal resources,coal seam better became an important topic. In the southwest of China, the thin coal seam the mainly mining area. Hydraulic support as the important supporting equipment in coal mining, not only to ensure the safety of workers, but also t
4、o improve production efficiency of coal mine. Therefore, the development of the thin coal seam of four bar linkage is very difficult. Because the movement of the top beam can only realize with approximate Double new line, there are still a tendency of coal wall trend. This paper introduces the desig
5、n ofmethod of of this paper introduce: The structure of top beam, base beam, front beam and , use finite element analysis to analyse the structure strength of key parts. The design process of theof the existing innovation of this design is: eight through replacing different diameter of the , integra
6、ted assembly and large-scale production, which greatly reduce the cycle of production and testing, and also speed up the mechanization of manufacturing process. Thin coal seam order to reduce the pressure loss on the pipeline, the design of theofthe ； Finite element analysis目录1 绪论 11.1薄煤层开采技术 11.2液压
7、支架的用途及分类11.2.1液压支架的作用11.2.2液压支架的工作过程11.2.3液压支架的现场布置31.2.4液压支架的分类41.2.5液压支架的支护方式51.2.6对液压支架的基本要求51.3薄煤层液压支架的结构特点51.4液压支架的国内外现状及发展趋势61.5超静定结构的创新和优点92 液压支架整体结构设计102.1液压支架的设计参数102.2支架的高度和支架的伸缩比102.2.1支架高度102.2.2支架的伸缩比102.3支架间距112.4底座长度的确定112.5顶梁尺寸112.5.1支架工作方式对顶梁长度的影响112.5.2顶梁长度112.5.3顶梁宽度122.5.4顶板覆盖率13
8、2.6立柱布置132.6.1立柱数132.6.2支撑方式133 液压支架部件设计143.1 顶梁143.1.1主要作用143.1.2结构型式143.1.3顶梁结构和断面形状153.2 侧护板的设计173.2.1侧护板的作用173.2.2侧护板的结构型式173.2.3侧护板尺寸的确定183.3 底座的设计193.3.1底座的作用193.3.2底座的结构形式193.4 推移装置的设计203.4.1推移装置的用途203.4.2推移装置的要求203.4.3推移装置的结构213.5 立柱的设计243.5.1立柱的类型243.5.2悬浮式液压支柱的优点243.6 辅助装置的设计253.6.1护帮装置的设计
9、253.6.2防倒装置的设计263.7 液压支架的主要技术参数273.7.1支护面积273.7.2支护强度273.7.3支护效率273.8 千斤顶参数的设计283.8.1推移千斤顶283.8.2侧推千斤顶284 立柱结构设计和强度校核294.1单伸缩立柱缸径和工作阻力的确定294.1.1单伸缩立柱缸径的确定294.1.2泵站压力的确定294.1.3立柱初撑力的计算294.1.4立柱工作阻力的计算304.1.5立柱缸体壁厚的计算304.2油缸稳定性验算和立柱强度校核314.2.1油缸稳定性验算314.2.2活柱强度验算314.2.3缸体与缸底焊缝强度验算335 液压支架受力分析345.1概述34
10、5.1.1支架工作状态345.1.2计算载荷的确定345.2液压支架的受力分析与计算355.2.1前梁的受力分析与计算355.2.2主顶梁的受力分析与计算365.2.3底座的受力分析与计算375.3顶梁的载荷分布375.4底座接触比压386 液压支架强度计算406.1强度条件406.2前梁强度校核416.3顶梁强度校核446.4底座强度校核486.5销轴及耳板的强度校核516.5.1前梁与顶梁联结处销轴的强度校核526.5.2前梁与顶梁联结处耳板的强度校核536.5.3立柱与底座处销轴的强度校核536.5.4立柱销轴支座的强度校核546.5.5其他地方销轴和耳板的强度校核557 液压支架的液压
11、系统设计567.1 液压支架的液压系统简介567.1.1液压支架传动系统的基本要求567.1.2液压支架的液压传动特点567.1.3液压支架的控制方式567.2 液压支架的液压系统拟定578 液压支架的运动仿真和有限元分析598.1 基于 PROE 的三维实体建模598.1.1建模的目的与意义598.1.2 PROE 中建模方法608.1.3 P E 中虚拟装配62RO8.1.4 P E 中运动仿真63RO8.1.5 PROE 仿真结果分析668.2 基于 ANSYSWORKBENCH12 的有限元分析688.2.1虚拟压架实验698.2.2 ANSYSW12 有限元分析69ORKBENCH9
12、 结论7810 参考文献7911 翻译80外文原文80中文译文8412 致谢911 绪论煤炭工业是国民经济重要的基础产业。我国的薄煤层资源丰富，全国薄煤层的储量占全部可采储量的17.5，分布面广，煤质好。但由于薄煤层采煤生产效率低，经济效益差，部分煤矿不重视薄煤层的开采，造成许多薄煤层煤炭资源严重浪费。随着厚煤层及中厚煤层煤炭资源的逐渐减少，许多煤矿开始重视对薄煤层的开采工作。液压支架是现代化煤矿进行高效综采和安全生产最为关键的设备之一。无论是采用刮板输送机、滚筒采煤机和液压支架的综采技术，还是运行轨道、强力刨煤机和液压支架的综采技术，液压支架都是作为煤矿井下支护关键设备，因此，研究高质高效的薄煤层液压支架有着重要的意义。1.1 薄煤层开采技术五十年代以前，我国在薄煤层中主要使用炮采工艺，以后使用了截煤机掏槽爆破落煤，并发展了薄煤层采煤机，六十年代开始采用刨煤机，并在技术上逐步得到完善。薄煤层开采应有合适的配套设备，目前，从国内外发展来看，比较理想的是刨煤机或爬底板式采煤机采煤，用液压支架进行支护，实现采煤机械化。在现有技术条件下， 1.0m 左右煤厚的煤层可用的采煤方法有：1 传统的长壁炮采采煤法；2 单体液压支柱高档普采采煤法；3 薄煤层螺旋钻采煤法；4 综合机械化采煤法。以上四种可行的薄煤层采煤方法中，第一、二种采煤方法由于工人劳动强度大，作
