机械毕业设计(论文)-ZY35002550掩护式液压支架设计【全套图纸】 .doc
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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) I 摘摘 要要 我课题的研究内容是掩护式液压支架的总体设计。 液压支架广泛应用于现代长壁采煤工作面上。它不但能够支撑顶板、推进工作 面刮板输送机、自行前移,而且能够为井下联合采煤作业提供一个安全的环境。正 确、合理地选择液压支架架型是长壁工作面采煤成功的前提和关键。因此,综合机 械化采煤,是大幅度增加煤炭产量、提高经济效益的必由之路。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采煤设备,迅速增加综合机械化采煤工作 面。 本文介绍了:支护设备的发展历史及最新动态;液压支架的发展历程及发展趋 势;液压支架的组成、作用和分类;液压支架的液压控制系统
2、;液压支架设计的一 般步骤;液压支架的操纵、维护、故障分析及处理等。在 ZY3500/25/50 型掩护式支 架的设计过程中,着重对顶梁、掩护梁、底座和立柱以及四连杆机构进行了分析和 设计。对重要结构件如顶梁、底座和立柱等进行了分析,根据其常见失效形式、影 响因素及基本设计要求,给出了重要结构件的受力分析、强度和刚度的设计方法。 最后,本文对液压支架的使用、维护与发展趋势做了简单的叙述。 关键词:ZY3500/25/50 型掩护支架; 液压支架; 结构设计; 强度分析 全套图纸,加全套图纸,加 153893706153893706 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) II 内蒙古科技大学
3、毕业设计说明书(毕业论文) III ABSTRACT My paper mainly foused on the proplem which designs about hydraulic shield-type support. Modern longwall mining employs hydraulic powered supports at the face area. The support not only holds up the roof , pushes the face chain conveyor , and advances itself , but also pro
4、vides a safe environment for all associated mining activities . Its successful selection and application are the prerequisite for successful longwall mining .Therefore the coal mining of comprehensive mechanization is the way that must be taken to increase significantly coal output and enhance the e
5、conomic efficiency. In order to meet the needs which grows day by day to the coal, we must largely produce comprehensive mechanization mining coal equipment, rapidly increase the comprehensive mechanization mining coal working surface. The followings are introduced in this paper: the develop history
6、 and latest dynamic state of the support equipments at domestic and international; the develop history and develop direction of the hydraulic support; components, functions, and types of the hydraulic support; the hydraulic control system of the hydraulic support; the normal design process of the hy
7、draulic support; the hydraulic supports operation, maintenance, fault analysis and processing and so on. In the design process of ZY3500/25/50 type root support shield, this paper will focus on the analysis and design of canopy, caving shield, base and hydraulic legs, as well as the connection metho
8、d of leg with base and canopy. The important structure, such as canopy, base, hydraulic legs and so on, are analyzed. According to its failures, affecting factors and basic considerations, the design method of the strength and stiffness of the important structure is introduced. Finally, this paper d
9、escribes using, maintenance, development tendency of hydraulic support. Keywords:ZY3500/25/50 type root support shield; hydraulic support; structure design; strength analysis 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) IV 目目 录录 摘 要.I ABSTRACTII 第一章 液压支架的发展现状与趋势.1 1.1 国外液压支架的发展现状 1 1.2 国内液压支架技术现状 2 1.3 我国液压支架与国外液压支架存在的差距及今
10、后的发展趋势 5 第二章 矿井中的主要设备6 2.1 采煤机 6 2.2 支护设备 9 2.3 其余设备 .10 第三章 掩护式液压支架概述.12 3.1 液压支架的用途 .12 3.2 液压支架的工作原理 .12 3.3 液压支架的主要结构件及用途 .13 3.4 液压支架的设计目的、要求和基本参数 .17 3.5 液压支架的分类 .18 3.6 液压支架的选型 .20 3.7 液压支架的支护方式 .21 3.8 液压支架的设计动向 .23 第四章 液压支架的结构设计.25 4.1 液压支架的主要尺寸的确定 .25 4.2 各部件结构选择 .27 4.3 液压支架基本技术参数的确定 .32
11、4.4 拟订液压系统 .40 第五章 液压支架的受力分析.41 5.2 顶梁和底座的载荷分布 .47 5.3 支护效率 .50 第六章 液压支架的强度计算.52 6.1 强度计算条件 .52 6.2 强度校核 .53 第七章 液压支架的液压系统.60 7.1 液压支架传动系统的基本要求 .60 7.2 液压支架的液压传动特点 .61 7.3 立柱和千斤顶 .61 7.4 支架液压阀 .62 7.5 液压支架液压原理图 .64 7.6 液压支架的控制方式 .64 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) V 第八章 液压支架的使用、维护与发展.66 8.1 液压支架操作维护要求 .66 8.2
12、液压支架操作 .66 8.3 液压支架操作管理事项 .66 8.4 维护和管理的具体内容 .67 8.5 液压支架的故障及排除 .67 8.6 液压支架的现代设计方法 .71 8.7 液压支架的研究途径 .72 8.8 液压支架的发展趋势 .72 8.9 液压系统安装、调试、保养 .73 参考文献.83 致 谢.84 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 1 第一章 液压支架的发展现状与趋势 英国在 1954 年首次研制出液压支架后,通过对液压支架的逐步改进完善,进而 普遍推广应用,使采煤工作面采煤过程中的落煤、装煤、运煤和支护等工序全部实 现了综合机械化。液压支架电液控制系统的应用,大大
13、加快了工作面的移架、推溜 速度,改善了采煤工作面顶板的支护状况,使工作面产量成倍增加,安全状况明显 改善,吨煤成本大幅度下降,为煤矿生产的高效、安全和煤矿工人劳动环境的改变 提供了条件。目前,以液压支架为主体的综采设备已逐步向程控、遥控和自动化方 向发展。 1.11.1 国外液压支架的发展现状国外液压支架的发展现状 80 年代以来, 世界主要采煤国家一直围绕减面提产、减人提效、降低成本、实 现矿井集中生产做努力, 他们积极开发和应用新技术, 致力于高性能、高可靠性的 新一代重型液压支架的研制。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液 控制阀,推移千斤顶装有位移传感器, 采煤机装有红外线传
14、感装置,立柱缸径超过 400mm。为减少割煤时间,一般采用0. 81m 的截深。支架还采用屈服强度 8001000MPa 的钢板,既有较高的强度、硬度和韧性, 又具有良好的冷焊性能。随 着长壁工作面长度的不断增加, 为适应快速移架的需要, 国外还广泛采用高压大流 量乳化液泵站, 其额定压力为4050MPa , 额定流量400500L / min , 可实现工 作面成组或成排快速移架,达到68s/ 架。美国是世界上最先进的采煤国家, 早在 1990年就已采用额定压力50MPa 、额定流量478L / min的乳化液泵站, 以实现支架 快速推进, 移架速度达68s/ 架。美国的高产高效工作面采用两
15、柱掩护式支架, 使 用寿命8 10 年, 可用率高达95 %98 % 。支架平均工作阻力6470kN ( 最大为 9800kN) , 支架宽度普遍增大, 中心距达到1. 75m ,并向2m 发展,增大架宽有利于 减少工作面架数、缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。如洛斯公司20 英 里矿在250 5280m 长壁综采面用工作阻力为2 8565kN 电液控制两柱掩护式支架, 1997 年6 月产商品煤90. 43 万t , 成为世界上首次月产商品煤近百万吨的工作面; 1995 年9 月, 糜鹿矿用工作阻力为8900kN 电流控制的两柱掩护式支架,月产煤达到 60. 11 万t 。美国综采工
16、作面最高日产超7 万t ,最高工效1336t / 工。澳大利亚 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 2 也基本上采用一井一面的高度集中化生产, 使用两柱掩护式支架, 支架的平均工作 阻力为7640kN 。如尤兰矿用电流控制的两柱掩护式支架,在1995 年8 月8 日创下澳 大利亚有史以来日产3. 41 万t 的最高记录, 班产一直保持在50006000t 。英国 也在大力发展两柱掩护式支架, 工作阻力有了很大提高,达到60008000kN 。 1.2 国内液压支架技术现状 我国在1964 年由太原分院和郑州煤机厂设计70 型迈步式自移支架, 从此开始 了液压支架的国产化道路。1984 年
17、,北京开采所、沈阳所、郑州煤机厂在沈阳蒲河 矿进行我国第一套放顶煤液压支架的工业性试验,继而研制了多种低位、中位和高位 放顶煤支架, 成功地在缓倾斜厚煤层和急倾斜厚煤层水平分层工作面使用。1990 年 后, 国产液压支架得到了全面的发展,到1998 年止,全国已建成88 处高产高效矿井, 其中14 处矿单个工作面的单产达15. 72 万t / 月, 原煤生产人员效率达9. 16t / 工, 综采机械化水平达49. 32 % ,达到了世界先进水平。 (1) 我国液压支架的基本架型 1) ZZ 系列支撑式支架 该系列支架切顶能力强, 稳定性好, 支护强度大,易于操作。支架的工作阻力为 200010
18、000kN ,支架高度0. 94. 7m , 一般在工作面倾斜15以上时配防倒防滑 装置。支架的结构特点为:立柱呈X、V 型布置, 两柱支顶、两柱支掩或四柱支顶; 顶梁为整体、楔型或铰接型, 有前伸缩梁或挑梁; 有长短两种掩护梁; 底座有整体 分体、半钢性分离底座, 可设抬底座机构; 单侧活和双侧活侧护板或不设侧护板, 侧护板有全封闭或半封闭两种, 型式为直推式或合页式;本架或邻架操作。 2) ZY 系列掩护式支架 该系列支架采高范围大, 支架长度短, 相对成本低, 操作灵活。支架的工作阻 力为1800 6000kN ,支架高度0. 753. 8m。其结构特点为:两立柱支顶, 个别有 另一柱支
19、撑掩护梁代替平衡千斤顶; 整体和铰接或楔型顶梁, 有前挑梁或伸缩梁; 整体分体、半钢性分离底座, 设抬底座机构; 本架或邻架操作。 (2) 不同采煤方法中使用的国产液压支架 1) 缓倾斜厚煤层一次采全高支架 大采高支架总共10 余种,大多为ZY 型掩护式支架, 少数为ZZ 型支撑式支架, 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 3 支架高度25m ,工作阻力320010000kN 。支架结构特点: 各铰接孔间隙小、制造 精度高、支架稳定性好, 支架侧推力大, 充分考虑防倒防滑, 有调架机构, 有很好 的护帮机构, 一般有伸缩梁, 能即时支护和防片帮, 多为本 架操作。 2) 缓倾斜薄煤层液压
20、支架 由于薄煤层支架对其空间有严格要求, 所以整体顶梁尽可能薄且较长; 推杆中 长; 立柱可以X 型布置; 支架前部有宽度不少于500mm 的空间, 从而保证行人安全; 邻架操作。 3) 大倾角煤层一次采全高液压支架 对倾角为25 45的煤层来说, 液压支架应有较大初撑力和工作阻力, 各铰 接孔间隙要小, 制造精度要高, 以保证支架的稳定。支架应有可靠的防倒防滑和调 架装置, 活动侧护板应有较大行程和推力, 支架与采煤机道之间需设防砸安全挡板, 底座应设脚踏板或扶手。这种支架多为ZY 掩护式,邻架操作。 4) 厚、特厚倾斜煤层分层铺网支架 架型为ZZ 支撑式、ZY 掩护式和垛式, 有铺顶网和铺
21、底网之分, 可采用架前铺 联网或架后铺联网方式,机械或手工操作,其中手工联网又分横联和竖联两种方法。 这种支架的特点是工作阻力稍大、掩护梁和底座中有充足的空间, 便于使用。为本 架操作。 5) 特厚煤层放顶煤液压支架 a . 高位放顶煤支架 放顶煤支架按放煤位置可分高位、中位和低位三种。高位放顶煤支架高度1. 53. 5m , 工作阻力20005600kN , 为邻架操作, 也可用于缓倾斜和倾斜特厚煤 层水平分层开采。支架结构特点: 顶梁较小,为小托梁,有伸缩梁或小挑梁;掩护梁较 长,开天窗, 上面有放煤槽, 放煤角度大于35; 前立柱为两柱或单柱, 后立柱为单 柱、三柱(或两柱) , 均支撑
22、在掩护梁上,为便于增大放煤角度和放煤窗口,另可设置 一根立梁;托梁侧护板多为双侧活动式,若是硬煤则需设钻机钻孔位置。高位放顶煤 支架为单运输机式, 有单铰接和四连杆两种,底座可插底或不插底。缺点是煤尖大, 放煤点高,支架底座前端比压大,放煤时工作面行人受阻,安全出口减少。 b. 中位放顶煤支架 该类支架为双运输机式, 可用于缓倾斜和急倾斜特厚煤层水平分层采煤。掩护 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 4 梁开天窗, 天窗有插板和回转式两种。四立柱可全部支在顶梁上, 或将其中两柱支 在顶梁、另两柱支在掩护梁上。连杆型式有单铰接和四连杆两种。邻架操作或部分 邻架部分本架操作。该种支架若被用于
23、三软煤层时应采用侧护板全封闭式结构,为了 降低对底板比压,底座面积需尽量加大, 可采用全封闭或半封闭结构。顶梁分整体和 铰接两种, 少数带挑梁, 一般有伸缩梁,便于立即支护。支架工作阻力为 30006000kN ,支架高度1. 53m。中位放顶煤支架受力状态好,抗扭能力强,不易 倒架,煤尘少。缺点是放煤点高,底座长,调架困难,后运输机置于底座上,位置高,人 工清浮煤劳动强度大,且由于掩护梁开天窗,放大块煤时窗口很容易被堵塞。 c. 低位放顶煤支架 低位放顶煤支架的放煤口位于掩护梁下方, 后部运输机直接放在底板或底座后 部的拖板上。由于放煤口三面敞开,不丢脊背煤,回收率相对较高; 煤尘小, 放煤
24、口 大, 不易堵塞; 根据要求, 可在每组支架放煤口的下风侧和靠工作面一侧各装4 个 喷头,支架放煤或移架时, 本架支架或者相邻支架的喷雾自动打开灭尘。支架顶梁长, 反复支撑, 放煤效果好,便于维修和操作。该类支架工作阻力为25007200kN , 支 架高度1. 43. 5m。其结构特点为: 整体顶梁或铰接顶梁, 有内外伸缩前梁或带前 挑梁; 掩护梁有整体大插板放煤形式(摆动或不摆动) 和带回转小尾梁小插板放煤形 式, 后者的稳定性和综合性能较好; 正四连杆和反四连杆, 有正常位置和前移两种; 四立柱大多支撑在顶梁上, 少数支撑在掩护梁上; 整体底座, 分不封底、半封底和 全封底三种形式,
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