液压支架系统与立柱设计

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1、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1绪论1.1液压支架的用途在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项作业正常进行，必须对顶板进行支护。而液压支架是一高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。液压支架与可弯曲输送机和采煤机组成综合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施。因此，液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上

2、可靠，是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。1.2液压支架的工作原理液压支架在工作过程中，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。如图1.1所示1．升柱当需要支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的活塞腔，另一腔回来，推动活塞上升，使与活塞杆连接的顶梁紧紧接触顶板。2．降柱当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，另一腔回液，迫使活塞杆下降，于是顶梁脱离顶板。3．支架和输送机前移56河南理工大学万方科技学院本科毕业论文支架和输送机的前移，都是由于底座上的推移千斤顶来完成的。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高

3、压液进入推移千斤顶的活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁；当需要输送机时，支架支撑顶板后，高压液体进入推移千斤顶活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。图1.1液压支架工作原理图1-顶梁；2-立柱；3-底座；4-推移千斤顶；5-安全阀；6-液控单向阀；7、8-操纵阀；9-输送机；10-乳化液泵；11-主供液管；12-主回液管1.3设计事项1.3.1设计目的采用综合机械化采煤方法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求，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（简称综采工作面）

4、。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求量是很大的。56河南理工大学万方科技学院本科毕业论文由于不同采煤工作面的顶板条件、煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等的不同，对液压支架的要求也不同。为了有效地支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸液压支架。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，因此其设计工作量也是大的，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。1.3.2对液压支架的基本要求1．为了满足采煤工艺及地质条件的要求，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效的控制顶板，保证合理的下沉量。2．液压支架要有足

5、够的推溜力和移架力。推溜力一般为100kN左右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为100kN～150kN，中厚煤层一般为150kN至250kN，厚煤层一般为300kN～400kN。3．防矸性能要好。4．排矸性能要好。5．要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸、稀释有害气体等安全方面的要求。6．为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。7．调高范围要大，照明和通讯方便。8．支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定值。9．要求支架有足够的刚度，能够承受一定的不均匀载荷。10．在满足强度条件下，尽可能减轻支架的重量。11．要易于拆卸，结构简单。12．液压元件要可靠。

6、1.3.3设计液压支架必需的基本参数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，按保安规程规定，验算通风断面。56河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4．底板岩性和小时涌水量根据底板岩性和小时涌水量验算底板比压。5．工作面煤壁条件根据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。6．煤层倾角根据煤层倾角，决定是够选用防滑防倒装置。7．井筒罐笼尺寸根据井筒罐笼尺寸，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。1.4液压支架的分类液压支架按结构形式划分

7、，可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三类。1．支撑式支架利用立柱与顶梁直接支撑和控制工作面的顶板。其特点是：立柱多，支撑力大，切顶性能好；顶梁长，通风断面大，适用于中等稳定以上的顶板。支撑式支架有垛式和节式之分。（1）节式节式支架由2～4个框架组成，用导向机构互相联系，交替前进，（2）垛式整个支架为一整体结构，整体移动，通常有4～6根立柱，可以支撑坚硬与极坚硬的顶板。2．掩护式支架掩护式支架利用立柱、短顶梁支撑顶板，利用掩护梁来防止岩石落入工作面。其特点是：