毕业论文-矿用液压支架设计说明书Word文件下载.doc
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（1）随时准备各种资料，为毕业设计做好充分的准备。
（2）认真计算和检验，保证计算结果的准确性。
（3）仿真建模和CAD制图要认真、仔细和不断反复检查，以保证图纸的质量。
（4）劳逸结合，提高工作效率，按时完成自己的设计任务。
这次毕业设计不仅关系着每个人的学业成绩，更重要的是它体现了每个人对待设计的认真程度和实际能力。
固然每个人的能力不同，设计有好有劣，但我们还是力求向好的方面努力，使设计既符合实际，更加完善完美。
我想这与指导老师和领导的要求也是一致的。
不过由于对一些实践性知识了解甚少，加上本次设计时间紧、任务重、图纸多，很难百分之百的达到毕业设计的要求。
所以这次毕业设计也只能是一个尝试，但对我将来的工作必将是一个很大的帮助，相信通过这次毕业设计能达到预期目的，各方面都有所提高。
由于经验不足、水平有限加之时间仓促，本次毕业设计一定存在不少错误，欢迎各位老师和同学批评指正。
目录
摘要 VI
Abstract VII
前言 VIII
第一章绪论 1
1.1国内外研究的现状 1
1.2本课题研究的目的和意义 2
第二章液压支架基本理论分析 4
2.1综采工作面的布置和循环工作过程 4
2.2液压支架的组成 5
2.3液压支架的分类 6
2.3.1按支架和围岩的相互作用分类 6
2.3.2按移动方式分类 7
2.4液压支架的工作原理 8
2.5液压支架的支护方式 10
2.6液压支架主要结构件及其作用 11
2.6.1顶梁 11
2.6.2掩护梁 11
2.6.3底座 11
2.6.4四连杆机构 12
2.6.5立柱 12
2.6.6推移机构 12
2.7液压系统及其控制元件 13
2.8支架的设计特点 13
2.9本设计液压支架各项技术特征 13
第三章液压支架的主要结构设计 14
3.1确定液压支架结构参数的原则与内容 14
3.1.1确定支架结构参数的原则 14
3.1.2确定支架结构参数的内容 14
3.2液压支架主要结构参数的确定 14
3.2.1液压支架的高度与伸缩比 14
3.2.2中心距和宽度的确定 16
3.2.3支架间距 17
3.2.4底座长度的确定 17
3.2.5顶梁长度的确定 17
1支架工作方式对支架顶梁长度的影响 17
2顶梁长度的计算 18
3.3液压支架的设计要求 19
3.4支架的主要结构 19
3.4.1掩护梁的设计 19
3.4.2掩护梁护板的设计 20
3.4.3四连杆机构设计的要求 22
3.4.4底座 25
1底座的主要作用 25
2底座的结构型式、特点与选择 25
3底座长度的确定 26
3.5液压系统的设计 26
3.5.1液压支架的液压系统简介 26
3.5.2液压支架传动系统的基本要求 26
3.5.3液压支架的液压传动特点 26
3.6液压系统总体方案的确定 27
3.7立柱系统的设计 28
3.7.1液压缸工作压力的确定 28
3.7.2缸筒的设计计算 29
3.7.3缸筒的结构设计 29
3.7.4缸筒内径的计算 29
3.7.5液压缸壁厚和外径的计算 31
3.7.6液压缸工作行程的确定 32
3.7.7缸盖厚度的确定 32
3.7.8最小导向长度的确定 33
3.7.9缸体长度的确定 34
3.7.10液压缸主要零件的材料和技术要求 34
1缸体材料和毛坯 34
2缸体的技术要求 35
3活塞杆的材料 36
4活塞杆的技术要求 36
3.7.11立柱强度校核 37
3.7.12液压缸稳定性的计算 38
3.7.13密封装置的设计 40
1对密封装置的主要要求 40
3.8千斤顶系统的选取 41
3.8.1推移千斤顶的选取 41
3.8.2平衡千斤顶的选取 43
3.8.3侧推千斤顶的选取 43
第四章液压支架的强度计算 44
4.1强度计算条件 44
4.2强度校核 45
4.2.1底座的强度校核 45
4.2.2顶梁上平衡千斤顶耳板与销轴强度校核 47
第五章液压支架的使用、维护与发展 50
5.1液压支架操作维护要求 50
5.2液压支架操作 50
5.3液压支架操作管理事项 50
5.4维护和管理的具体内容 51
5.5液压支架的故障及排除 52
5.5.1结构件和连接销轴 53
5.5.2液压系统及液压元件 53
5.6液压支架的发展趋势 54
结论 56
致谢 57
参考文献 58
第一章绪论
1.1国内外研究的现状
地下开采的煤产量主要有液压支架配套的综采设备产出的.综采设备的研制和广泛的应用.对煤炭工业革新技术装备不仅有重大的作用,而且对采煤工艺各个环节技术水平的发展和提高,是有强有力的促进因素.
加速现代化进程,必须加速煤炭工业企业的建设,改造和革新技术装备的进程,增加地下开采和露天开采的煤产量..地下开采是最复杂和困难的方法,但是,这种方法在工业比较发达的国家和以煤炭作为一次能源的地区,仍然普遍应用,而且,开采优质煤包括炼焦煤,都是采用地下开采的方法.
综合机械化采煤是煤炭工业的一次技术革命,从根本上改变了煤炭工业的面貌,综合机械化采煤是20世纪人类科学发展的重要成果.综合机械化采煤技术在我国的研究试验,使用,发展,彻底改变了我国煤炭工业的面貌,降低了工人的劳动强度,提高了产量,劳动生产率和企业效益,满足了国民经济建设对煤炭的需求,合理的集中生产简化了生产系统,提高了生产安全性,我国综采技术发展得30多年,使我国的煤炭生产技术水平跨进了世界先进行列,综放技术跃居世界领先地位.
工作面支护问题始终是困扰煤炭安全生产,产量和效率的重要问题.以液压支架为主要设备的综合机械化采煤（以下简称综采）的诞生和发展是煤炭生存发展史上的一次重大革命.不仅从根本上改善了劳动和安全条件,也为工作面产量和效率的提高奠定了基础.但是综采设备初期投资高,,特别是液压支架占综采设备总投资约60%,因此液压支架的合理选用特显重要。
30多年来在液压支架技术不断发展中，形成了以煤炭总院专业研究所和骨干支架制造厂设计所为主的支架研究设计队伍，采用计算机CAD进行各种类型支架的设计，用有限元计算软件等进行计算，并普及计算机绘图。
我国制订的缓倾斜工作面顶板分类及其它研究成果为支架设计、选型和使用提供了有力的指导依据。
制造方面形成以原部属专业制造厂为主、机械工业部及船舶制造总公司等专业厂为辅的制造体系，以及以国家煤炭支护设备质量检测中心为骨干的检测队伍。
制定有关检测标准11项，建立了各项支架检测手段，造就了一支研究、制造和使用液压支架的庞大队伍；
形成了研制液压支架的雄厚基础。
不仅能满足国内需求，还向美国。
俄罗斯、土耳其和印度等国家出口液压支架和成套综采设备。
为适应我国煤矿综采机械化的发展，国内综采设备科研设计和制造企业已将研制开发出具有较先进技术水平的大功率电牵引采煤机、重型刮板输送机、电液控制强力液压支架和多点驱动大运力带式输送机。
配套设备的生产能力达到1500~2500t/h，在适宜的煤层和矿井条件下，综采动作面可实现年产300万吨以上。
新型矿用单体支护设备，采用悬浮式液压技术原理，生产矿用单体支护设备，技术水平达到了国家领先水平，填报了国际空白。
DWX型液压支柱的柱塞悬浮，密封胀紧，密封补偿，无内泄漏，无圆弧焊缝等技术和安全特点，具有独创性。
新型矿用单体支护设备的诞生，消除了五十年来国内外单体支护设备一直存在的内泄漏和圆弧焊缝脆断等安全隐患问题。
解决了深部煤矿开采冲击地压条件下回采工作面支护的关键技术，结束了有德国人发明的第二代单体设备的历史，并将会长期使用下去。
该产品普遍适用于煤矿回采工作面的顶板支护和端头支护，可广泛应用于薄煤层、中厚煤层和较厚煤层工作面，是煤矿重要支护设备。
近十年来主要的发展趋势是向两柱掩护式和四柱掩护式架型发展，架型结构进一步完善，设计方法更先进，参数向更高工作阻力、大中心距发展。
液压支架的另一个重大突破是控制系统，应用电液控制技术，采用电磁控制的先导阀，先进可靠的压力和位移传感器，灵活自由编程的微处理机技术，红外线遥感技术等现代科技成果，使液压支架的动作自动连续进行，移架速度大大提高，支架循环时间达到6~8s。
我国自1973年开始大规模引进德国、英国等国家的综采设备，经历了消化、吸收和改进提高的过程，到目前已形成了较完整的设计、制造和科研体系，掩护式液压支架和采煤技术已有了长远发展。
1.2本课题研究的目的和意义
采用综合机械化采煤方法是大幅度增加煤产量、提高经济效益的必由之路。
为了满足对煤炭增长的日益需要，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增加机械化采煤工作面。
由于采煤工作面的底顶板条件、煤层厚度、煤层的物理机械性质等不同，对液压支架的要求也不同。
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非常重要。
由于液压支架的类型很多，由此其设计工作量也是很大的，由此可知，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节。
通过对液压支架的理论学习，完成液压支架的设计工作，加深对液压支架工作原理、工作性能、工作环境及其结构的了解。
通过对液压支架结构的分析，加深和巩固机械原理的相关内容；
通过对液压支架受力的分析和强度的校核，加深对专业基础课理论力学和材料力学及专业课机械设计相关内容的巩固和理解。
同样通过对液压支架的设计，能够更好的认识国内外液压支架的发展趋势和发现目前煤矿液压支架主要存在的问题，从而为以后更深入的认识、了解和设计液压支架打下良好的基础。
通过自己独立的完成毕业设计任务，提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，学会查阅参考书和工具书的方法，提高编写技术文件的能力，进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练，为自己成为一名出色的机械工程师打下坚实的基础。
现代社会对人才提出了更高的要求，作为一名当代的大学毕业生，不见你打好坚实的专业基础，还应具备工程技术人才应有的综合素质。
为了适应这一发展趋势，我们应立足变传统的、僵化的、单纯的毕业设计为培养主动学习、提高创新能、树立团结协作精神、强化计算机运用等多为兼容性毕业设计；
同时通过完成毕业设计，锻炼学生解决实际工程问题的能力；
在整个毕业设计的过程中，以我们的主动学习为主，教师适时指导为辅；
将素质教育与毕业设计教学相融合，从根本上提高毕业设计的质量和水平。
第二章液压支架基本理论分析
2.1综采工作面的布置和循环工作过程
综合机械化采煤设备在工作面的布置情况如图2-1所示，其中主要设备有：
进行落煤和装煤工作的滚筒式采煤机1（也可用刨煤机）；
完成工作面用煤工序的可弯曲刮板运输机5和顺槽运输设备（转载机4与可伸缩皮带运输机3），用于支护顶板的工作面支架2和端头支架10、11，设在下顺槽的乳化液泵站（包括乳化液8和乳化液箱9），以及由乳化液泵站引入工作面的主进管6和回液管7等。
各种综采工作面的布置方式基本相同，只是设备和使用条件的不同略有差异。
上述各种设备在回采工作面中，按一定的生产工艺流程协调的进行工作，发挥着各自的效能。
综采工作面的生产过程比较单一，只有采煤、移架、推溜三项主要工序，而这三项工序的组合，可以是采煤－移架－推溜也可以是采煤－推溜－移架。
前者随采煤机后紧接移架，及时支护顶板，称及时支护方式。
后者推溜后在移架，称滞后支护方式，现在以采用先移架，后推溜工作方式的总采面为例，说明他的循环工作过程（见图2-1）：
由图2-1可知：
A-A断面表示采煤机截割前状态，此时，运煤机紧靠煤壁，移架装置处于伸出状态，支架相对于运输机退后一个步距。
B-B断面表示采煤机截割后状态，这时支架顶梁端与煤壁之间的顶板裸露，需要及时支护。
C-C断面表示采移架后状态，采煤机截割后接着把支架移至紧靠运输机的位置，并升柱撑紧，以便及时支护新暴露的顶板，移架步距一般600mm，它必须与采煤机的截割深度相配合。
D-D断面表示推移运输机后状态，随着采煤机的不断截割前进，滞后采煤机约10～12m左右，把运输机推至煤壁前的新机道上。
由此可知，这个综采工作面的回采工艺流程是采煤、移架和推溜。
沿工作面全长，每完成一个流程，即采煤机割一刀，液压支架和工作面运输机前进一次，称为一个循环。
综采工作面的生产过程，就是按此循环工作不断进行的过程。
图2-1综合机械化采煤设备在工作面的布置情况
2.2液压支架的组成
液压支架是综采工作面支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。
液压支架的种类很多，但其基本功能是相同的。
液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系—“般分为三大类，即支撑式、掩护式（图2-2）和支撑掩护式（图2-3）根据支架各部件的功能和作用，其组成可分承载结构件、动力油缸、控制操纵元件、辅助装置和工作液体五部分。
图2-2掩护式液压支架结构
图2-3支撑掩护式液压支架结构
（1）承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。
（2）液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。
（3）控制元部件，包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀，以及管路、液压、电控元件等。
其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作性能。
（4）辅助装置，如推移装置、护帮（或挑梁）装置、伸缩梁（或插板）装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件等。
这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。
（5）工作液体：
这是传递泵站能量，使液压支架能有效工作的工作介质。
液压支架的工作液体是乳化液。
2.3液压支架的分类
2.3.1按支架和围岩的相互作用分类
此时液压支架可分为三类：
（1）支撑式支架：
它有较长的顶梁，较多的支柱，并呈垂直布置，支架的稳定性由支柱的复位机构来保证，因此有坚固的箱式底座。
它靠支柱与顶梁的支撑作用，控制工作面的顶板，维护工作空间，而顶板岩石则在顶梁后部切断跨落。
这种类型的支架具有较大的支撑能力和良好的切顶性能，因此适应于顶板坚硬完整，周期压力明显或强烈，底板也较硬的煤层中。
（2）掩护式支架：
它的顶梁较短，支柱一排，一般仅1～2根，多呈倾斜布置与掩护梁连接或直接与顶梁相连接。
它靠支柱和顶梁支撑顶板，而掩护梁只与冒落矸石相接触，防止矸石涌入工作面，以维护一定的工作空间。
这种类型的支架，有良好的防矸掩护性能，主要适用于顶板中等稳定和破碎，底板也较软的煤层中。
（3）支撑掩护式支架：
支撑掩护式支架是介于支撑式和掩护式之间的一种架型。
它的特点是，支柱两排，每排1～2根，多呈倾斜布置，靠采空区一侧，装有掩护梁和四连杆机构。
这类支架靠支撑和掩护作用来维护工作空间，兼有支撑式和掩护式支架的优点，适用于顶板稳定和中等稳定，有较明显的周期压力，底板中等稳定的煤层中。
支撑式、掩护式和支撑掩护式等三类支架中，对照采煤工艺对支架的要求来看，掩护式支架具有很多特点和较广的适用范围。
虽然掩护式支架单位工作面长度上的支撑能力不如其余两种，但由于控顶距小单位面积上的支撑力较大，能对顶板进行有效的支撑；
还有有效的挡矸装置，能更好的适应破碎顶板的支护需要；
支架本身为一定的运动机构，抗水平力性能好，且便于支架前移；
支架的结构和液压系数简单，操作简便，管理维修容易；
支架调高范围较大，对煤层厚度变化的适应性强。
所以，掩护式支架在使用中已取的良好的经济效果，使用范围正在扩大。
2.3.2按移动方式分类
液压支架可分为两类：
（1）整体自移式：
支架成整体结构，因而整体移动。
掩护式，和部分支撑式支架，均采用这种移架方式。
（2）迈进式：
迈进式支架又可分为交互前移式和提步前移式两种。
①交互前移式支架，是利用主副架护为着力点交互推拉前移的方式，架间安装推移千斤顶和导向装置。
一般节式支架常用这种移架方式。
②提步前移式支架，是采取顶梁不大量下降，提腿跨步的方式。
例如，苏2M-81型支撑掩护式支架，移架时沿着支撑柱顶板的临架顶梁推移。
还有一种是滑行顶梁式支架，移架时本架顶梁在内部滑移。
③根据使用地点的不同，液压支架又可分为工作面支架和端头支架两类。
上述各类支架均为工作面支架，用来支护工作面的顶板。
端头支架，则用在工作面两端与顺槽的连接处，由于此处的机械设备较多，需要占有的工作空间大，同时又是人员的安全出口，要求端头支架能很好的和各设备相配合，达到有效的支护悬露面积较大的顶板。
因此，端头支架在结构上具有特殊性。
2.4液压支架的工作原理
（1）液压支架自动移设的原理：
液压支架以高压液体为动力，通过各种动力油缸的伸缩，使支架完成升起、降落、行走和推移运输机等各种动作，以便支架随工作面不断推进而反复支撑、前移和调整。
图2-4是一个最简单的液压支架的工作系统示意图。
下面按支架降柱、移架、升柱和推溜的工作过程分别加以叙述。
图2-4液压支架工作原理
-顶梁-立柱-底座-推移千斤顶-安全阀-液控单向阀
、-操纵阀-输送机-乳化液泵-主供液管-主回液管
①降柱：
当旋转式操纵阀转到降柱位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀和油管，进入支柱活塞杆腔，同时也进入液控单向阀的控制管路，打开液控单向阀，支柱活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操纵阀，流回主回液管，支柱卸载下降。
②移架：
液压支架卸载后，操纵阀转到移架位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀和油管进入到推压千斤顶的活塞杆腔，同时也进入液控油路，打开液控单向阀，而活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操纵阀流回主回液管，推移千斤顶收缩，以运输机为支点，拉架前移。
运输机靠相邻的推移千斤顶来固定，千斤顶由液控单项阀紧锁。
③升柱:
液压支架移到新的位置后，应及时升柱，以支撑新暴露的顶板。
操纵阀转到升柱位置，打开供液阀，高压液体由主进液管进入，经操纵阀到液控单向阀，进入到推移千斤顶的活塞杆腔，支柱活塞杆腔的油液，同时也进入液控油路，经油管和操纵阀流回主回液管，活塞和顶梁升起，支撑顶板。
④推移运输机:
当液压支架前移并重新支撑后，操纵阀转到推移位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀、液控单向阀进入到推压千斤顶的活塞杆腔，活塞杆腔的油液经油管和操纵阀流回主回液管，推移
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