1、1有大部分 CAD 图纸和部分三维模型出售价格便宜想要图的加 QQ： 550498247湘潭大学毕业设计说明书题 目： 矿用液压支架的顶梁设计 学 院： 机械工程学院 2专 业： xxxx 学 号： xxxxx 姓 名： xx 指导教师： xx 老师 完成日期： 5 月 26 号 摘 要本次设计的题目是 ZY3200 型液压支架，主要包括顶梁、底座、掩护梁、前后连杆等主体的设计与顶梁强度的计算。液压支架在煤炭行业是一种非常重要的设备，它在采煤工作面中为了防止顶板冒顶，维持一定的空间，保证工人安全和各项工作的正常运行，对顶板进行支护。它是以高压液体作为动力，能够实现支撑、切顶、移动液压支架和推移
2、输送机等一整套工序。关键词：液压支架、底座、顶梁、前后连杆3AbstractThis design is entitled ZY3200 type hydraulic support, including roof beams, base, cover beams, front and rear connecting rod body design and top beam intensity calculations.Hydraulic supports is a very important device in the coal industry, it is in the coal fa
3、ce in order to prevent the roof cave, to maintain a certain space, to ensure the safety of workers and the work of the normal operation of the roof for support. It is based on high-pressure liquid as the driving force to achieve support, cut the top, mobile hydraulic support and a whole set of proce
4、sses over conveyors.Keywords: Hydraulic support、Base、Top-beam、Front and rear linkage 4目 录前言 .11 液压支架的概述 .21.1 国内外液压支架的发展历程 .21.2 液压支架设计目的、要求和设计支架的必要参数 .31.2.1 设计目的 .31.2.2 设计液压支架必须的基本参数 .41.3 液压支架技术的发展趋势 .41.4 液压支架的工作原理 .51.4.1 升柱和降柱 .61.4.2 支架和输送机前移 .61.5 液压支架工作状态及布置 .61.6 液压支架的支护方式 .752 工作面设备选型 .7
5、2.1 工作面设备选型配套原则 .82.2 液压支架的选型 .82.2.1 架型的确定 .92.2.2 采高的确定 .92.2.3 支架中心距的确定 .92.2.4 工作阻力的确定 .92.3 刮板运输机选型 .102.4 采煤机选型 .103 液压支架整体结构尺寸设计 .113.1 液压支架基本参数的确定 .113.1.1 支架的高度和支架的伸缩比 .113.1.2 支架间距和宽度的确定 .113.1.3 梁端距的确定 .123.1.4 支架底座长度的确定 .123.2 液压支架四连杆机构的确定 .123.2.1 四连杆机构的作用 .133.2.2 四连杆机构尺寸设计 .133.3 顶梁长度
6、的确定 .183.3.1 支架工作方式对顶梁长度的影响 .183.3.2 顶梁长度计算 .183.4 立柱布置 .193.5 液压支架的性能参数确定 .203.5.1 液压支架的支护强度 .203.5.2 液压支架的工作阻力 .203.5.3 液压支架的初撑力 .213.5.4 液压支架推溜力和移架力 .214 液压支架主要部件设计 .224.1 支架主要部件的设计要求 .224.2 顶梁的设计 .224.2.1 顶梁结构形式 .224.2.2 顶梁断面形状 .234.3 底座的设计 .244.4 掩护梁的设计 .254.5 连杆的设计 .264.6 顶梁侧护板的设计 .2764.6.1 主要
7、作用 .274.6.2 侧护板的种类与选择 .274.6.3 侧护板的结构型式 .284.7 立柱的设计 .294.7.1 立柱尺寸确定 .304.7.2.双伸缩立柱动作原理 .305 液压支架顶梁受力分析及强度计算 .325.1 液压支架顶梁受力分析 .325.1.1 液压支架受力特点及分析假设 .325.1.2 顶梁和掩护梁的受力 .335.2 液压支架顶梁强度计算 .335.2.1 强度条件 .355.2.2 顶梁强度校核 .36结 论 .41参考文献 .42致谢 .43附录(一)三维模型 .44附录(二)专业翻译 .4771前言煤炭是我国的主要能源，在国民经济建设中，具有重要的战略地位
8、。在未来新能源大规模利用之前，煤炭是支持我国能源供应的国内重要品种。据国际能源署预测，从2000 到 2020 年，一次商品能源需求年增长 2.97，2020 年我国煤炭需求量将超过 25 亿 t，煤炭工业将有一个很大的发展。根据我国社会发展的需求，要把我国建设为“资源节约型，环境友好型”的社会，煤炭工业面临着历史性的挑战与机遇，经历着关键性的转变。实现以信息技术和机电一体化技术为核心的综合自动化、以清洁生产和洁净煤技术为基础的洁净化、以大企业集团和多元化经营为特征的集约化，即实现高效、安全、洁净、结构优化，已成为新时期我国煤炭工业发展的方向。液压支架是以高压液体为动力，由若干个液压元件（油缸
9、、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。采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。我国煤矿中使用的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头液压支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在处工作面断头以外的采煤工作面上所有的位置的液压支架。普通机械化采煤工作面的配套设备，有采煤机、可弯曲刮板输送机和支护设备。因支护设备不同，其机械化程度也不一样。普通机械化采煤采用金属支架加铰接顶梁；高档普通机械化
10、采用单位液压支架加铰接顶梁。液压支架是以高压液体为动力，由金属构件和若干液压元件组成。它使支架的支撑、切顶、移架和输送机推移等工序全部实现了机械化。因而大大的改善了回采工作面的工作条件、降低了人们的劳动强度、有效的增加了劳动安全性，使工作面的产量和效率得到了很大的提高，并为工作面的自动化创造了条件。综上所述，大力发展综采机械化采煤，研制和使用液压支架式十分关键的。此次设计是对大学所学的知识的综合应用，通过设计使所学知识融会贯通，形成较为清晰的知识构架，强化设计过程的规范性以及对计算机的使用的熟练性。通过此次设计，能够更好的梳理所学的知识，基本掌握机械设计制造及其自动化专业在机械设计方面的工作方
11、法，同时提高独立为完成工作的能力，为以后的工作打下坚实的基础。21 液压支架的概述1.1 国内外液压支架的发展历程作为煤矿井下综采工作面支护关键设备的液压支架，经历了几个阶段的发展过程。20 世纪50 年代英国研制的垛式支架和法国研制的节式支架代替了木支架、金属摩擦支架，开辟了采煤工作面支护设备的技术革命；60 年代前苏联研制并改进的OMKT 型掩护式支架（具有四连杆机构），解决了支架梁端距变化大的问题，开辟了液压支架设计的新时代；70 年代主要是“立即支护”方式；80 年代以来，为提高生产率和降低生产成本，液压支架在液压性能和自动化程度方面有了大幅度提高，如美国、澳大利亚的大部分长壁工作面都
12、采用了电液控制技术，可对液压支架的各种动作功能进行多种方式的程序控制和性能监测。90以上的美国长壁综采工作面使用了电液控制两柱掩护支架，其额定工作阻力最高可达9 800 kN，初撑比为0.70.85，移架循环时间大多小于10 s。我国液压支架的发展历程经历了下列几个阶段。从1958 年开始设计掩护式支架，1964 年开始由专门研究室全面开展架型及阀类的攻关，20 世纪70 年代初开始液压支架的研制工作，先后研制出垛式、节式及掩护式支架。1970 年在山西大同首次全工作面装备了TZ140 型垛式液压支架。70 年代中期，研制了QY型掩护支架和ZY35 型支撑掩护支架。20 世纪70 年代末80
13、年代初我国分三次大规模引进国外支架，尤其是第三批引进了当时西方国家较为先进的综采设备共100 套，其中液压支架主要以二柱掩护式和四柱掩护式为主，支架的参数和性能比以往支架有了明显的提高。通过消化吸收国外先进技术，我国科研人员自主研发了多种用途的液压支架，最具代表性的有QY 系列和YZ 系列支架。20 世纪80 年代以来，开发了适用于坚硬顶板的大吨位TZ720 型支架，分层开采自动铺联网支架、放顶煤液压支架及大流量安全阀和操纵阀等。从20 世纪90 年代中期开始，我国液压支架进入了快速发展阶段，全国综掘综采工作面数量大幅度提高，液压支架的性能、参数、可靠性有了明显的提高，支架的架型不断丰富，如大
14、采高支架、薄煤层支架、大倾角液压支架、铺网液压支架和端头支架等。到目前为止，适于我国高产高效的国产液压支架有20 余种架型，其中用于缓倾斜中厚煤层和缓倾斜厚煤层的各占一半。适用于缓倾斜厚煤层高产高效的液压支架分为机械化铺联网支架、一次采全高支架和放顶煤支架三大类。1.2 液压支架设计目的、要求和设计支架的必要参数1.2.1 设计目的采用综合机械化采煤机械方法是大幅度增加煤炭产量、提高经济效益的必由之路。3为了满足对煤炭日益增长的需要，必须大量生产综合机械化设备，机械化采煤工作面。而每个综采工作面平均需要安装 150 台液压支架，可见对液压支架的需要量是很大的。由于不同采煤工作面的顶板条件、煤层
15、厚度、煤层倾角、煤层物理机械性质等的不同，对不同液压支架的需求也不同。为了有效的支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸的液压支架。因此，液压支架的设计工作是很重要的。由于液压支架的类型很多，因此其设计的工作量也是很大的，由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节。1.2.2 设计液压支架必须的基本参数1顶板条件根据老顶和直接顶的分类，对支架进行选型。2最大和最小采高根据最大和最小采高，确定支架的最大和最小高度，以及支架的支护强度。3瓦斯等级根据瓦斯等级，按煤矿安全规程规定，验算通风断面。4底板岩性及小时涌水量根据底板岩性及小时涌水量验算地板比压。5工作面煤壁条件根据工作面煤
16、壁条件决定是否用护帮装置。6煤层倾角根据煤层倾角决定是否选用防滑装置。7井向罐笼尺寸根据井向罐笼尺寸考虑支架的运输外形尺寸。8配套尺寸根据配套尺寸及支护方式来计算顶梁长度。1.3 液压支架技术的发展趋势液压支架实现自动控制后，就可有效地克服上述缺点，实现对支架的电液控制，而且有多种控制方式可供选择，人员可在较安全的地方集中对整个工作面的支架进行远程控制或程序控制。现在国外的普通综采工作面液压支架已实现了微机红外线电液自动控制，可成组、成排地向前移架，额定供液压力达到40MPa，流量300 L/min450 L/min，供液管径100 mm120 mm，移架速度超过了10 组/min。而国产液压支架还是中低压小管径供液，人工手动操作。现场实际统计，前移一组支架大约需1 min。最大的支架供液压力不超过32 MPa，供液管径25 mm30 mm，流量在150 L/min200 L/min。二柱掩护式
