ZFS16001226型液压支架掩护梁设计.docx

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ZFS16001226型液压支架掩护梁设计

设计题目：

ZFS1600/12/26型液压支架的设计

设计专题题目：

ZFS1600/12/26型液压支架掩护梁设计

设计主要内容和要求：

1.设计要求：

完成液压支架总体方案确定及设计

主要零部件设计

完成设计图纸（折合0＃）3～4张

2.主要工作参数：

设计题目：

ZFS1600/12/26

顶板条件：

Ⅱ级1类

工作阻力：

1600N

推溜力：

100kN

拉架力：

150kN

底板比压：

1.0Mpa

泵站压力：

32Mpa

煤层倾角：

15º

院长签字：

指导教师签字：

河南理工大学毕业设计指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成绩：

指导教师签字：

年月日

摘要

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。

液压支架的种类有很多，但其基本功能是相同的。

根据液压支架各部件的功能和作用，其组成可分为4个部分：

⑴承载结构件，如：

顶梁，掩护梁，底座，连杆，尾梁等。

起主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。

⑵液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。

其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。

⑶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。

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特性。

⑷辅助装置，如推移装置，护帮装置，伸缩梁装置，活动侧护板，防倒防滑装置，连接件，喷雾装置等。

这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必须的装置。

关键词：

液压支架，支护设备，掩护梁，操纵阀

Abstract

Hydraulicsupportisasynthesescoalcuttingworkingfacesupportfacility，itsprimaryfunctionissupportingcoalcuttingtoptray，attendancingsafeoperationspace，processingworkingfacecoalcuttingtransportationdevice.There'smanykindsofhydraulicsupport，butthesefundamentalfunctionisthesame.Accordingtothefunctionandeffectionofeachpartialhydraulicsupport，there's4partsasfollows:

（1）Supportstructuresection,suchasheadpiece、coveringgirder、underframe、pitman、tailboom.Burdenofreceiving、transferingtoptrayandrockyplaysanimportantroleinit.

（2）Hydraulicram，itincludecrutchandmanyjack.Itsprimaryfunctionisrealizingdifferentkindsofmovementofbracketandproducinghydraulicpower.

⑶Controlsection，itincludeshydraulicscontrolvalve、non-returnvalve、reliefvalveandsoon.There'salsopipeline，hydraulicpressure，electriccontrolelement.Itsprimaryfunctioniscontrolbracketeachhydraulicrammovementandensuringrequireddouble-shiftworkcharacteristic.

（4）Auxiliarydevice,suchasprocessdevice、protectdevice、flexgirderdevice、activitysiderack、preventfallandnon-skiddevice、junctionpiece、spraysystem.Thesedeviceareobligatoryoneswhichcanrealizethecertainmovementorfunctionofbracket.

Keywords：

hydraulicsupport，supportfacility，coveringgirder，controlvalve.

前言

放顶煤采煤方法，就是在开采煤层的底部，或在特厚煤层中部位置，布置采煤工作面，利用工作面矿山压力的作用或辅以爆破等方法，竟顶煤破碎并促使其垮落，而后将垮落的顶煤有工作面后方或工作面支架前方放出。

放顶煤采煤方法在很早以前就用于开采厚煤层。

如我过以前使用过的高落式采煤法，就属于这种采煤方法。

在当时，放顶煤开采是不正规的，完全手工式的，而且煤炭损失特别大，长期以来受到严格限制。

随着煤层开采技术的发展，特别是煤矿支护设备的发展，放顶煤采煤法已经发展成为一种正规的采煤方法。

放顶煤开采方法的应用条件，也由开采残留煤柱、极不稳定的特厚煤层，发展到稳定的各种倾斜煤层的常规工作面，特别是赋存稳定的长壁工作面的开采。

放顶煤开采方法按工作面的巷道不止方式可分为：

缓倾斜、倾斜特厚煤层预采分煤层（铺网或不铺网）放顶煤开采法；缓倾斜、倾斜特厚煤层顶采中间层放顶煤采煤方法：

缓倾斜、倾斜特厚煤层一次采全厚放顶煤采煤法；急倾斜特厚煤层水平分段放顶煤采煤法。

按放顶煤工作面的回采工艺方式可分为：

炮采放顶煤开采；普通机械化放顶煤开采；综合机械化放顶煤开采。

中位放顶煤液压支架是当前我国应用数量较多，分布面较广的综放支护设备。

中位放预煤液压支架已不仅是一种单纯维护工作面空间的文护设备，还是一种依靠矿山压力破碎煤体，具有放煤功能的综采设备。

中位放顶煤液压支架按其结构型式可分为两类：

单铰点中位放顶煤支架和四连杆中位放顶煤支架。

在毕业前借助设计这次很难得的机会，在老师耐心的指导下，利用自己在大学所学的书本知识和实习结合，对中位放顶煤液压支架的掩护梁的结构和受力分析设计和计算。

由于时间仓促和本人水平有限，在设计过程中会有缺点和不合理的地方，恳请老师给予宝贵的意见，并给予批评和指正。

1.放顶煤开采概述

1.1我国厚煤层分布与赋存状况9

1.2国外放顶煤开采发展历史14

1.3国外放顶煤液压支架16

1.4放顶煤综采技术的优越性25

2.中位放顶煤液压支架总体结构设计

2.1液压支架的工作原理27

2.2液压支架的主要技术特征与工作参数29

2.3液压支架总体方案设计30

3.中位放顶煤液压支架架体部分的设计计算

3.1铰接式顶梁掩护支架45

3.2放顶煤液压支架结构件的强度计算与校核50

4.设计液压元件及系统

4.1拟定支架液压系统635.中位放顶煤液压支架的使用与维护73

后记75

1.放顶煤开采概述

1.1我国厚煤层分布与赋存状况

我国煤炭资源十分丰富，1985年全国另计探明煤炭总储量为7822亿tl其中厚煤层的储量占首位，接近总储量一半。

根据1988年我国统配煤矿统计，原煤产量按薄、中厚及厚煤层的比重分别为10．40％、43．97％及45．63％；若以可采储量统计，则分别为17．36％、37．84％及44．80％。

我国厚煤层赋存几乎遍及全国，其中以东北及西北地区尤为丰富，15个省46个矿务场赋存有5m以上的持厚煤层，储量超过100亿t，但地质条件比较复杂。

厚煤层可来储量所占比重员高的省及自治区为甘肃（93．96％），新疆（70．N％）及宁夏（65．06%）。

在山西、河南、河北、山东及陕西省，3．5—8m厚煤层的储量也占很大比重。

1.1.1缓倾斜厚煤层整层垮落一次采全高综采。

近年来，国内外采用大采高支架（结构高度大于3．5m）、利用整层垮落一次采全高方法开采缓倾斜厚煤层（采高在3．5—5m之间）取得了较好的经济技术效果。

我国大采高支架己研制l0余种架型，可分为两柱掩护式和四柱支撑掩护式两类；支架结构高度为3．8、4．2、4．5、4．7及5．0米；支架阻力从800、2000、2400、3200、3600、4000、4800、5200、5600至l0000kN／架。

从支架使用效果看可分为三种情况：

（1）架型与煤层赋存条件适应，使用效果较好的有德国6320—23／45型，BY320—23／45和BY360—25／50型掩护支架，并在开滦范各庄矿、林南仓矿及邢台东庞矿，均实现了年产百万吨。

（2）实际采高在3．5m左右，末完全显示出大采高特点的有QY320—20／38型、ZY400—18／38型及BY480—22／42型支架，在徐州庞庄矿70l采煤工作面、兖州兴隆庄矿5301采煤工作面和西山官地矿1830l采煤工作固使用，前两种分别达到工作面月产66139t和69568t。

（3）因架型或参数与煤层赋存条件不适应，试验效果不佳的有铜川局李家塔矿使用的Jz—1型掩护支架和金华山矿使用的Yz—I、II型掩护支架，以及开滦范各庄矿试用的BYZ型掩护支架。

大采高支架不仅在中国，在原苏联、德国、波兰、法国、捷克和斯洛伐克等国多数使用效果较好，然而，也还存在不少问题，主要是：

（1）架型或参数与煤层赋存条件不适应，尤其表现在支架工作阻力偏低，造成支架变形，损坏严重，乃至被迫停产。

（2）支架稳定性差，造成支架倾倒。

这主要是由于支架高宽比过大，加之零、部件间隙过大，当使用在倾角大于12。

左右的煤层时，形成支架顶梁组件向支架顶、底面垂直线的倾斜下方严重偏移，受载后使支架零、部件损坏、甚至倾倒。

（3）掩护梁易开裂，四连杆变形。

造成这种损坏的主要原因是，底座与顶梁发生水平错动并产生扭转变形造成的。

（4）两柱式掩护支架的平衡千斤顶易损坏。

主要原因是当掩护梁与顶梁间夹角过大，使平衡千斤顶活塞杆全部伸出形成刚性受力时，造成导向套被拉出缸口或结构件耳子拉裂、销轴变形。

（5）煤壁易片帮，工作而与巷道交接处的端头三角煤矿难以维护。

由此可见，要使大采高支架在缓斜厚煤层整层一次采全高达到高产、高效、降低成本、节约费用的目的，就必须解决好上述存在的问题，做到充分了解煤层的赋存条件，合理选择支架工作阻力及主要技术参数；优化结构设计，保证足够的安全系数，认真加强管理和维护，“选好配套设备才能获得良好的使用效果。

1.1.2放顶煤综合机械化开采

放顶煤综合机械化开采的实质是：

在开采煤层的底部（沿底扳或在煤层中某一高度范围的底部）布置综采工作面，除用正常的三机（采煤机、输送机及液压支架）采煤外，还利用矿山压力或辅以人工松动方法使工作面上方的顶煤破碎，并随工作面推进而在前方或后方放出并回收，这样的采煤法称为放顶煤综采。

我国在缓斜中硬厚煤层、三硬（顶板坚硬，底板坚硬、煤质硬f=4）厚煤层，三软（底板抗压强度＜0．8MPa，顶煤及煤质松软f=0．3一0．6）厚煤层；倾斜厚煤层（约37。

）及急斜斜厚煤层水平分段综采等均取得较好的经济技术效果，并在采煤工艺和放顶煤液压支架装备水平上有新的突破。

1．缓斜中硬厚煤层放顶煤综采