畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-放頂煤液壓支架及頂梁設(shè)計(jì)

中文題目：放頂煤液壓支架及頂梁設(shè)計(jì)外文題目：THECAVINGHYDRAULICSUPPORTANDDESIGNOFROOFBEAM全套圖紙加V信153893706或扣3346389411畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共62頁（其中：外文文獻(xiàn)及譯文20頁）圖紙共4張完成日期2015年6月答辯日期2015年6月前言人類的生產(chǎn)生活總是處于不斷的發(fā)展和完善當(dāng)中，從第一次技術(shù)革命以蒸汽為動(dòng)力，到第二次技術(shù)革命以煤炭和石油為主要?jiǎng)恿?。這就需要我們必須大量開采煤層，而實(shí)現(xiàn)這一個(gè)目標(biāo)就需要我們發(fā)展出一些特定的機(jī)器設(shè)備以供我們?nèi)祟愂褂谩Ｋ鼈兛梢蕴岣呶覀児ぷ鞯膯挝恍?，增加總產(chǎn)量，為我們的技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入活力，間接地提高人民生活。支架主要應(yīng)用在各種煤層當(dāng)中。從它的出現(xiàn)開始至今，對(duì)它的需求一直是比較強(qiáng)的。盡管隨著這兩年國際國內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢下滑，經(jīng)濟(jì)面臨結(jié)構(gòu)調(diào)整，國家層面推廣新能源以及清潔能源，但是長遠(yuǎn)來看，短期之內(nèi)天然氣，太陽能等清潔能源難以從根本上代替煤炭資源。因此，整個(gè)社會(huì)，對(duì)煤炭的需求，也就是對(duì)支架的需求，還是比較大的。我們?nèi)匀挥斜匾獊韺?duì)支架進(jìn)行繼續(xù)的研究和優(yōu)化，不斷改進(jìn)，以滿足我們具體的生產(chǎn)生活的要求。從它的出現(xiàn)，到局部應(yīng)用，再到當(dāng)今開采活動(dòng)之中的大量應(yīng)用，很大程度上極大的改變了工人在工作面的工作整體環(huán)境，減少工人的體力方面的勞作，進(jìn)而投入到其他的研究工作之中，不僅僅保證了安全的勞動(dòng)，同時(shí)也會(huì)從很大程度上優(yōu)化改進(jìn)以前不足的地方，最重要的是極大的提高了技術(shù)方面經(jīng)濟(jì)方面的效能，這也正是我們實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中所需要的。

1放頂煤開采概論1.1放頂煤開采定義在實(shí)際具體的開采活動(dòng)過程中，它主要是通過安放一個(gè)采煤工作面，來成功的實(shí)現(xiàn)我們要開采的目的，一般主要是沿底板，或在煤層某一階段的高度的底部，來安放了一個(gè)采煤工作面，工作面煤壁通過采煤機(jī)把開采的煤運(yùn)輸?shù)角安枯斔蜋C(jī)，而上部的煤體受到力的主體，則主要是來自礦山壓力的實(shí)際作用，把在工作面后方垮落并通過支架放煤口放入到工作面的后部輸送機(jī)上，這種采煤方法就叫做放頂煤開采。在這種開采方法出現(xiàn)并大面積的使用之前，在世界范圍開采煤炭的時(shí)候我們不能實(shí)現(xiàn)一次性把煤層都開采出來，這種方法解決了這一不足之處，極大的提高了我們實(shí)際的生產(chǎn)量和生產(chǎn)率，提高了單位時(shí)間的生產(chǎn)效能。但是這并不意味著它就沒有一點(diǎn)缺點(diǎn)，其一是它對(duì)周圍的破壞性比較厲害，其二是容易引起自然火災(zāi)，其三是對(duì)我們礦工的生命安全和工作安全造成了相當(dāng)大的威脅程度，這三點(diǎn)是需要我們一直保持密切注意的。因此，放頂煤開采方法的技術(shù)雖然取得極大的進(jìn)步，極大促進(jìn)了社會(huì)進(jìn)步，但是依然需要我們進(jìn)一步的完善和進(jìn)一步的發(fā)展，而我們完善和發(fā)展的重點(diǎn)就在于提高它的安全性和可靠性以及實(shí)用性，使得它更好地為我們?nèi)祟惖纳罘?wù)，進(jìn)一步間接地提高我們?nèi)祟惐旧淼纳钏疁?zhǔn)。[2]1.2放頂煤支架分類目前為止，已制造出多種類型支架，分類如下：支撐式雙輸送機(jī)后開門直立門式支撐式雙輸送機(jī)后開門直立門式四連桿，插板式雙輸送機(jī)底開門插板式單輸送機(jī)掩護(hù)梁開天窗頂煤水落水運(yùn)底開門插板式掩護(hù)式，支撐掩護(hù)式四連桿，插板式雙輸送機(jī)底開門插板式單輸送機(jī)掩護(hù)梁開天窗頂煤水落水運(yùn)底開門插板式掩護(hù)式，支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架放頂煤液壓支架掩護(hù)梁開天窗單鉸接，門式掩護(hù)梁開天窗單鉸接，門式1.3我國放頂煤開采這種開采的方法從一開始出現(xiàn)到第一次試驗(yàn)開采成功，就引起了世界每一個(gè)國家的廣泛注意。尤其，對(duì)我國而言，我國的技術(shù)是從一無所有開始和起步的，雖然這項(xiàng)技術(shù)并不是我國第一個(gè)發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)新和發(fā)明的，但卻是在我們國家第一次試驗(yàn)成功的實(shí)現(xiàn)了開采的。因此我們國家和其他國家的起步是一樣，大家同樣擁有相對(duì)豐富的經(jīng)驗(yàn)，從初期的局部嘗試開采應(yīng)用開始一直到在全國大部推廣應(yīng)用，不管是在研究開采的理論，技術(shù)以及機(jī)器制造和改進(jìn)工藝方面，還是說在具體的裝備設(shè)計(jì)和設(shè)備維護(hù)以及故障預(yù)警并處理等方面都在一定程度上擁有了越來越完善的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，隨著逐漸的發(fā)展和慢慢的推廣，在越來越多的實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，得到了證明我們自己技術(shù)的機(jī)會(huì)，人們也已經(jīng)慢慢地意識(shí)到了國產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)。整體而言，我們國家的技術(shù)水準(zhǔn)相對(duì)處于國際上比較先進(jìn)的行列。但是同時(shí)不可否認(rèn)的是，我們?cè)诰唧w活動(dòng)的實(shí)際開采生產(chǎn)當(dāng)中的技術(shù)，方法，原理，研究以及應(yīng)用和后續(xù)的優(yōu)化改進(jìn)工作等等各個(gè)方面仍舊是有不足之處的。尤其是我們?cè)谠O(shè)計(jì)之后的維修保養(yǎng)檢測，故障診斷，故障處理以及可靠性方面的研究和保障等等方面，依然存在著不少的問題，比如依然沒有大范圍的來推廣故障預(yù)警體系和故障診斷體系，我們對(duì)于這些體系的理論研究工作仍舊處于起步或者初步發(fā)展仍然需要急速完善的階段，還需要我們從國家和社會(huì)層面來提供具體的人員資金技術(shù)的資助和支持，用以幫助建立，然后逐漸完善各個(gè)方面的相關(guān)體系，為我國開采活動(dòng)的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。盡管緊迫，我們依然要認(rèn)識(shí)到積累技術(shù)的時(shí)間延遲特性，要求我們必須耐下性子，一步一步發(fā)展理論體系，從根本入手，進(jìn)而服務(wù)于實(shí)際的生產(chǎn)生活。所以，整體來講，盡管經(jīng)過改革開放三十多年的引進(jìn)，研究，開發(fā)，我們也可以設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的機(jī)器，終于迎頭趕上國際先進(jìn)行列，在國際國內(nèi)上的出口也占據(jù)一定的具體份額，可是，某些核心技術(shù)的創(chuàng)新和開發(fā)我們依然欠缺，故而仍然需要我們謙虛謹(jǐn)慎，繼續(xù)努力，逐步吃透已有技術(shù)原理，同時(shí)創(chuàng)新新的技術(shù)以大范圍推廣應(yīng)用，最終掌握核心技術(shù)，設(shè)計(jì)出更優(yōu)秀的設(shè)備，掌握核心，不授人以柄，以贏取更大的話語權(quán)。

2支架整體結(jié)構(gòu)及頂梁設(shè)計(jì)2.1液壓支架工作原理升架動(dòng)作：把操縱閥放在可以實(shí)現(xiàn)“升架”動(dòng)作的地方，由泵站通過壓力膠管傳送過來的高壓液體通過液控單向閥到達(dá)立柱下腔；立柱上腔的液體同時(shí)通過控制閥返回到回液管之內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)立柱外伸支架升起的動(dòng)作。[3]推溜動(dòng)作：把控制閥放在能夠?qū)崿F(xiàn)“推溜”動(dòng)作的地方，高壓液體通過某一控制閥到達(dá)推移千斤頂?shù)淖笄晃恢?；其右腔的液體則同時(shí)返回到回液管之內(nèi)。這時(shí)候，推移千斤頂會(huì)實(shí)現(xiàn)活塞桿伸出的動(dòng)作，并且會(huì)把工作面輸送機(jī)朝著煤壁的方向推進(jìn)前移。推動(dòng)移前的距離一般為采煤機(jī)的一個(gè)截深。[3]降架動(dòng)作：把操作閥放置在可實(shí)現(xiàn)“降架”動(dòng)作的地方，高壓力的液體通過操作閥返回到達(dá)上腔的位置，與此同時(shí)，把液控單向閥開啟；立柱下腔的液體通過液控單向閥和操縱閥流回回液管，于是立柱回縮，支架的高度會(huì)有所降低。[3]移架動(dòng)作：在支架卸載或者部分卸載之后，將操作閥放到能實(shí)現(xiàn)“移架”動(dòng)作的位置，高壓液體進(jìn)入推移千斤頂右腔；千斤頂左腔低壓液體流回回液管路，此時(shí)千斤頂缸體帶動(dòng)支架右移。移架所移動(dòng)的距離與推溜所移動(dòng)的距離是一樣的。[3]根據(jù)液壓支架的支撐承載原理，其一個(gè)完整的工作循環(huán)可以分為四個(gè)階段：初撐增阻：升柱時(shí)，從頂梁第一次和頂板接觸為起始點(diǎn)，一直到立柱下腔的液體壓強(qiáng)迅速比較快的增加到泵站的額定壓結(jié)束，這一階段就叫做初撐增阻階段。此階段結(jié)束時(shí)，立柱和支架對(duì)頂板產(chǎn)生的力的作用稱為初撐力。[3]其值為：立柱：支架：式中————每根立柱的缸體內(nèi)徑——泵站的額定壓力——每架支架的初撐力——每架支架的立柱數(shù)——支撐效率，與架型有關(guān)承載增阻階段：初撐增阻階段結(jié)束之后，由于液控單向閥封閉了立柱下腔的液體，隨著頂梁上承受的來自頂板的壓力慢慢變大，立柱下腔內(nèi)液體的壓力相對(duì)比較快的變大，支撐力也會(huì)變大，一直到液體的壓強(qiáng)和立柱的下腔回路中安全閥的已經(jīng)調(diào)整好的壓力近似相等為止。[3]在這一階段完成動(dòng)作的時(shí)候，支架以及立柱所表現(xiàn)出來的支撐力就是工作阻力，其計(jì)算公式分別為：立柱：支架：式中————安全閥的調(diào)定壓力——支架的工作阻力其他符號(hào)同前。承載恒阻階段：立柱和支架達(dá)到工作阻力之后，隨著頂板的下沉，立柱下腔內(nèi)壓力進(jìn)一步不斷增大的液體最終使得安全閥開啟溢流，立柱回縮。[3]于是，立柱下腔的壓強(qiáng)又會(huì)降低。當(dāng)壓力降低到安全閥已經(jīng)設(shè)定的壓力值之后，安全閥就會(huì)有完成關(guān)閉的動(dòng)作。如此反反復(fù)復(fù)的不停動(dòng)作，始終保證立柱地下腔壓力基本不變，也即保證支架和立柱工作阻力基本不變，處于恒阻支撐狀態(tài)。[3]此階段，從首次打開安全閥一直到支架開始卸載同時(shí)降柱的時(shí)候結(jié)束。降柱移架階段：移架前需要將支架的立柱卸載收縮，使支架撤出支撐狀態(tài)。[3]這個(gè)階段從開始卸載降柱到下一次工作開始升柱的時(shí)候結(jié)束。2.2基本參數(shù)初撐力：初撐力是指在初撐增阻階段末期的時(shí)候?qū)敯逅憩F(xiàn)出來的支撐力。[3]由式(2-1)可知，其值大小主要由泵站的額定壓力，立柱缸體的內(nèi)徑以及立柱數(shù)目這三個(gè)因素來確定。初撐力選擇的合理不合理會(huì)對(duì)液壓支架的支護(hù)性能的好壞產(chǎn)生比較重大的影響，因此必須注意這一點(diǎn)。如果頂板條件是堅(jiān)硬或中硬的，就需要我們選擇比較大的，在一定程度減小了頂板的下沉量，避免頂板的太早脫落，提高支架的管理能力；頂板條件反之一樣，這樣可以把初撐力控制在頂板巖石極限強(qiáng)度所能承受的范圍之內(nèi)，用以保護(hù)頂板的完整性，避免因?yàn)檫^早的破碎脫落，增加對(duì)頂板管理的難度。因此，支架的必須根據(jù)實(shí)際的頂板種類還有就是巖石的性質(zhì)來確定，三者之間是相互聯(lián)系的。工作阻力：工作阻力是指液壓支架在承載增阻階段結(jié)束的時(shí)候所表現(xiàn)出來的阻力的最大值。[3]由式（2-2）可知，其值計(jì)算大小由三個(gè)參數(shù)來確認(rèn)：安全閥的調(diào)定壓力和立柱的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和立柱的數(shù)目，它反映了液壓支架承受頂板壓力的最大允許值。選擇液壓支架的時(shí)候必須要考慮到實(shí)際的礦山條件地質(zhì)條件，還有就是礦山壓強(qiáng)值的大小，通過這兩個(gè)相關(guān)變量來最終確定所需要的。支護(hù)強(qiáng)度：工作阻力雖然可以在一定程度上能夠反映一架液壓支架的支撐能力的好壞，可是因?yàn)槊恳环N型號(hào)的支架各自的結(jié)構(gòu)參數(shù)是不一樣的，即使工作阻力相同的支架，在實(shí)際工作中表現(xiàn)出不同的支撐能力和效果，在選型中無法確定哪一種支架。支護(hù)強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：式中——支護(hù)強(qiáng)度——支護(hù)面積支架高度：液壓支架的高度是指在其支撐方向上的垂直高度。它有最大以及最小高度兩個(gè)。最小高度：是指液壓支架立柱完全縮回之后支架的垂直高度。式中——?！簩幼钚￠_采厚度——————液壓支架的最小回縮量，一般取50mm最大高度：指立柱完全伸出后支架的垂直高度。式中————煤層最大開采高度（200-300mm）——主要由于頂板總是有偽頂或者局部冒落情況發(fā)生，為保證該支架能夠一直支撐在頂板上時(shí)我們需要增加的高度值調(diào)高比：支架高度的最大值和最小值的比值我們稱之為調(diào)高比，它主要體現(xiàn)出我們所設(shè)計(jì)支架的適應(yīng)性的好壞，一般來說，適應(yīng)能力的強(qiáng)弱和比值大小成線性關(guān)系。調(diào)高比大適應(yīng)好，調(diào)高比小適應(yīng)差，假如比值偏小，我們需要進(jìn)行修正優(yōu)化。一般薄煤層，中厚煤層。由于液壓支架的工作時(shí)間和使用時(shí)間比較長，并有可能被安裝在采高不一樣的采煤工作面上，所以，支架應(yīng)該擁有相對(duì)高的伸縮比值。在采用雙伸縮立柱時(shí)，垛式支架的伸縮比為，支撐掩護(hù)式支架為，掩護(hù)式支架為3.一般范圍為，煤層較薄時(shí)選用較大值。但考慮降低重量，花錢少，降低伸縮比，盡量采用單伸縮油缸或者帶機(jī)械加長桿來增加調(diào)高范圍。一般根據(jù)單位缸長行程來確定，當(dāng)范圍采用雙伸縮。式中————————支架中心距：支架中心距應(yīng)和輸送機(jī)的一節(jié)溜槽長度互相適應(yīng)，正常在之間。為了減少在工作面的花費(fèi)，國外的發(fā)展研究有加大支架寬度的傾向，如1.75m和2m。一般取1.5m。2.3總體方案設(shè)計(jì)2.3.1支架高度調(diào)高比和支架中心距及底座長度的確定支架高度與伸縮比：所以采用雙伸縮立柱。支架中心間距：應(yīng)由架型來確定。除節(jié)式和邁步式支架外，支架中心距一般選擇為150cm。底座長度：在設(shè)計(jì)底座長度時(shí)，主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，比如平均接觸比壓相對(duì)要小一些；里面還必須有比較大的位置用來比如立柱，液壓控制裝置或者其余的輔助裝置的安裝工作；方便人員操作行走；滿足支架更加穩(wěn)固的要求等等。在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，因?yàn)槭侵窝谧o(hù)式，長度一般是倍的移架步距，一個(gè)步距大概是，又根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，底座長度需要修正為。底座寬度：對(duì)中心距為的支撐掩護(hù)式，寬度范圍是。為計(jì)算方便起見，取。2.3.2四連桿機(jī)構(gòu)部件尺寸設(shè)計(jì)對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究是支架所有設(shè)計(jì)當(dāng)中重中之重的工作，對(duì)四連桿研究和設(shè)計(jì)的優(yōu)良或者劣質(zhì)會(huì)對(duì)頂梁的運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生比較直接的影響，也會(huì)對(duì)比如掩護(hù)梁的具體受力產(chǎn)生較大的影響，還會(huì)導(dǎo)致整體輪廓尺寸發(fā)生改變，因此，對(duì)于四連桿的設(shè)計(jì)必須小心，不可馬虎。本次設(shè)計(jì)，主要從下面幾個(gè)方面來研究一下四連桿機(jī)構(gòu)，并且在確定最終某些部件參數(shù)的時(shí)候運(yùn)用了畫圖和簡化受力的方法，主要是為計(jì)算方便。a.四連桿機(jī)構(gòu)的作用(1)梁端護(hù)頂鑒于四連桿機(jī)構(gòu)的托梁鉸接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是雙紐線行的，因而可選定運(yùn)動(dòng)軌跡中的近似線形運(yùn)動(dòng)的一部分來作為托梁鉸接點(diǎn)變化范圍，這個(gè)變化變化必須適應(yīng)設(shè)計(jì)支架的采高變化。這樣，當(dāng)托梁鉸點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候相對(duì)煤壁而言會(huì)保持一定的距離，當(dāng)梁端距在允許的范圍之內(nèi)變化時(shí)，這樣就可以很好地起到保護(hù)的作用，確保支架在其工作高度范圍內(nèi)，頂梁與掩護(hù)梁的絞點(diǎn)在近似的水平差下作近似的線性運(yùn)動(dòng)，保證端面距變動(dòng)量最小，以防止頂板冒落，起護(hù)頂?shù)淖饔谩?2)抵抗水平推力觀測表明：采煤工作面頂板作用在液壓支架上的外載荷，不僅有垂直于煤層頂板和頂板的垂直分力，而且有沿巖層指向采空區(qū)(或指向煤壁方向的縱向水平分力)。四連桿能夠承擔(dān)這個(gè)水平方向的力，從而使得立柱不會(huì)因?yàn)樗椒较虻姆至Χl(fā)生一定程度的變形。(3)提高支架的穩(wěn)定性鑒于四連桿機(jī)構(gòu)將液壓支架的其他構(gòu)件聯(lián)結(jié)成為一個(gè)重量較大的整體，盡管它的移動(dòng)過程中要克服自身的內(nèi)力，但是在支架承載階段，其穩(wěn)定性很高。這是支撐式支架不可比擬的。支架越高，越是穩(wěn)定。（4）四連桿機(jī)構(gòu)雖然有上面許多的優(yōu)點(diǎn)和好處，但不可否認(rèn)，不好的方面依然存在。首先，支架在工作過程當(dāng)中，四連桿機(jī)構(gòu)一定會(huì)受到比較大的力的作用，進(jìn)而使得支架的重量增大以及整體的輪廓尺寸變大；再者，因?yàn)樗倪B桿對(duì)頂板有一個(gè)作用在水平方向的支撐力，故而必然會(huì)對(duì)支架的整體優(yōu)良特性產(chǎn)生不利的影響。b.四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求(1)對(duì)支架在調(diào)高范圍內(nèi)梁端距的大小有重要影響。四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能控制頂梁與掩護(hù)梁鉸接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡(呈雙扭線)、使其在支架調(diào)高范圍內(nèi)的偏差一般不大于70mm；(2)一定程度改變支架的支撐效率。通常來說，在支架正常工作的高度范圍變化之內(nèi)，四連桿機(jī)構(gòu)瞬心距立柱的垂直距離，如果越大就越好；(3)雙扭線軌跡變化對(duì)支架垂直支撐力有重要影響；(4)雙扭線軌跡的變化會(huì)對(duì)掩護(hù)梁等起連接作用的零件的整體受力產(chǎn)生不好的影響。一般來講，軌跡曲線應(yīng)該向前方擺動(dòng)，即當(dāng)支架從高的地方降低時(shí)，軌跡曲線慢慢得向煤壁靠攏；(5)為了實(shí)現(xiàn)確保支架整體的穩(wěn)固性，后連桿的水平夾角Q正常來說應(yīng)該小于等于85度，夾角的最小值也需要以連桿機(jī)構(gòu)與底板相互之間沒有影響作為標(biāo)準(zhǔn)；(6)掩護(hù)梁長度與掩護(hù)梁上前、后連桿鉸接點(diǎn)間距應(yīng)該具有不變的比值，這不僅對(duì)支架的整個(gè)受力，與此同時(shí)也會(huì)對(duì)調(diào)高的變化產(chǎn)生影響，通常根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要來選擇。c.四連桿的幾何特征圖2-1四連桿機(jī)構(gòu)特征圖Fig2-1characteristicsoffourbarlinkagemap（1）支架在最高位置時(shí)(2)后連桿與掩護(hù)梁的比值，掩護(hù)時(shí)支架為;支撐掩護(hù)式支架為。前連桿和后連桿中間上鉸點(diǎn)的距離和掩護(hù)梁的比值一般為。點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的軌跡和雙紐線比較相似，支架從高位置到低位置變化的時(shí)候，的運(yùn)動(dòng)軌跡變化的最大值應(yīng)該小于70mm，最佳是在30mm以下。令d.四連桿各部尺寸的計(jì)算1.掩護(hù)梁和后連桿長度確定圖2-2掩護(hù)梁和后連桿計(jì)算圖Fig2-2afterthecoverbeamandconnectingrodcalculationchart如圖2-2設(shè)：從幾何關(guān)系可以列出如下式子：說明：由于架型不同，一般的比值按以下范圍選擇掩護(hù)式：支撐掩護(hù)式：支架最高位置計(jì)算高度：支架最低位置計(jì)算高度：初選分別代入以上兩個(gè)式子求解得2.前連桿長度這里選擇三個(gè)特殊位置來進(jìn)行確定。第一是最大高度位置，第二是最小高度位置，第三是后連桿和掩護(hù)梁兩者相互垂直的位置。這三個(gè)位置對(duì)應(yīng)的點(diǎn)分別是下面我們進(jìn)行分別計(jì)算確定。其中：由幾何關(guān)系可以知道，就是過三個(gè)點(diǎn)的圓心。計(jì)算如下：前連桿長度：通過上面的計(jì)算，以及后續(xù)的優(yōu)化，最終可以確定長度為2157mm。圖2-3液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法Fig2-3hydraulicsupportthegeometryoffourbarlinkagemappingmethod3.通風(fēng)斷面積計(jì)算通風(fēng)斷面積的計(jì)算，通常來講是根據(jù)每一個(gè)工作面所允許的風(fēng)速大小來進(jìn)一步計(jì)算的，出于安全的考慮，工作面的風(fēng)速在理論上應(yīng)該小于5m/s，只有滿足這個(gè)條件，我們所計(jì)算出來的支架在工作面的通風(fēng)斷面積的大小正是我們所需要的。式中式中式中2.4各部件結(jié)構(gòu)選擇支架當(dāng)中每一個(gè)部件選用的結(jié)構(gòu)形式和工作面的頂板要求，底板要求還有支架的結(jié)構(gòu)形式是密不可分的，選擇的時(shí)候我們必須依據(jù)以上幾個(gè)條件，對(duì)選擇的每一個(gè)部件的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行選擇分析，最終選擇最佳的。2.4.1頂梁頂梁是和頂板直接相互接觸的部件，需有一定的剛度和一定的強(qiáng)度，這樣可以同時(shí)起到保護(hù)支架頂板的作用，如：必須充分對(duì)頂板進(jìn)行覆蓋；同時(shí)可以很好地適應(yīng)它的不平整性，解決由于因?yàn)榫植繎?yīng)力而導(dǎo)致?lián)p壞的情況的發(fā)生。下面主要通過作用，結(jié)構(gòu)形式以及長度的確定這三個(gè)方面來研究頂梁。1.用途(1)用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板；(2)承受頂梁的壓力；(3)將頂板載荷通過立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。2.結(jié)構(gòu)形式支架常用頂梁形式有3種：整體式、鉸接式和楔形結(jié)構(gòu)式頂梁。鉸接頂梁的前段稱為前梁，后段為主梁，一般簡稱頂梁。（1）整體頂梁整體頂梁的特點(diǎn)是：可靠性好；頂梁對(duì)頂板載荷的平衡能力較強(qiáng)；可設(shè)置全長側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少架間漏矸。（2）鉸接式頂梁在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁可以上下擺動(dòng)，對(duì)不平頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。運(yùn)輸時(shí)可以將前梁放下與頂梁垂直，以減小運(yùn)輸尺寸。為順利移架，前梁間通常會(huì)留有的縫隙，從而增加了破碎頂板漏矸的概率。（3）楔形結(jié)構(gòu)梁楔形結(jié)構(gòu)梁如圖2—4所示。楔形結(jié)構(gòu)梁主要是利用構(gòu)件間摩擦自鎖原理。這樣，楔形結(jié)構(gòu)梁就擁有了整體性剛件頂梁支護(hù)力相對(duì)較大的好處。因?yàn)樾ㄐ瘟?與后梁4在結(jié)構(gòu)上屬于鉸接，如果楔形梁千斤頂發(fā)生了伸出或者縮回的動(dòng)作時(shí)，會(huì)帶動(dòng)楔塊在前后方向上移動(dòng)，最終導(dǎo)致楔形梁圍繞鉸軸在上下方向上擺動(dòng)，其擺動(dòng)范圍的變化主要由楔塊的行程與楔角的大小來確定。1．楔形梁2．楔塊3．楔形梁斤頂4．后梁圖2-4楔形結(jié)構(gòu)梁Fig2-4wedgebeamstructure通過上面的介紹和比較，同時(shí)考慮這次設(shè)計(jì)的實(shí)際，以及經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的可行性，選擇了鉸接式頂梁。3.頂梁尺寸的確定1.頂梁長度工作面上的支架相對(duì)尺寸關(guān)系如圖2-5所示。圖2－5支架相對(duì)關(guān)系Fig2-5supportrelativerelationship前排立柱上柱窩到頂梁前端的長度由計(jì)算式中—，一般為，取———采煤機(jī)滾筒截深，—，選擇——－－所以，頂梁長度2.頂梁寬度經(jīng)驗(yàn)可知，中心間距1.5m，寬度1.4m。2.4.2立柱立柱因?yàn)橐恢碧幱趬毫Ω叩氖芰顟B(tài)，在支架中屬于承壓部件，它除應(yīng)具有合適的工作阻力以及有效的工作性質(zhì)之外，還必須擁有充足的抗壓剛度、抗彎強(qiáng)度，優(yōu)良的密封特性，結(jié)構(gòu)盡量簡化，并能滿足適應(yīng)支架在工作面上的工作條件要求。在本次設(shè)計(jì)中采用了雙伸縮式立柱。該立柱結(jié)構(gòu)如2－6：圖2－6雙伸縮式立柱Fig2-6doubletelescopingcolumns立柱的結(jié)構(gòu)由缸體、活塞、缸口和活塞桿等組成。缸體是立柱的承壓部件。缸體的內(nèi)表面是活塞的密封表面，因此對(duì)于加工工藝和制造精度的要求相對(duì)提高?；钊诓怀惺芩搅蛩搅苄〉那闆r下，可以用保護(hù)密封圈?；钊棵芊馊γ芊?。鼓型密封圈與2個(gè)L型防擠圈一塊工作，適用于工作壓力19.6～58.8MPa，在壓力比24.5MPa小的時(shí)候，我們選擇不用擋圈。它可用于各種活塞上的雙向密封。蕾型密封圈它主要應(yīng)用安裝在各種液壓活塞頭和導(dǎo)向套上，密封是單向性的。L型和蕾型這兩類密封圈的應(yīng)用，使得活塞在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了簡單化，裝配也十分省事，可是對(duì)于密封圈自身的加工制造工藝過程變得復(fù)雜了，這對(duì)實(shí)際的工藝水平提出了相對(duì)比較高的要求。因此使用上面兩類密封圈的時(shí)候，必須考慮實(shí)際工藝的加工過程，主要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度來講?；钊妮S向固定可以通過下面2種來實(shí)現(xiàn)：一是用螺帽加上防松螺釘；二是用壓盤與螺釘。在實(shí)際選用的時(shí)候，注意選擇經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性均可靠的固定方法方式?；钪突钊麠U不僅僅需要承擔(dān)壓力，還有彎曲等類似負(fù)載的作用，必須具有良好的耐磨性以及耐腐蝕性，足夠的剛度和強(qiáng)度。其在礦井下工作的時(shí)候存在一定的可能性會(huì)在表面出現(xiàn)生銹嚴(yán)重的有化學(xué)腐蝕，對(duì)于這些狀況，我們可以選擇在表面層鍍鉻的方法，起到保護(hù)的作用，進(jìn)而又可以防止外來硬傷。這種結(jié)構(gòu)上大大簡化，裝卸過程相對(duì)省時(shí)省力，但要求活塞桿外徑與缸體內(nèi)徑之間有比較大的空間，由于前面的優(yōu)點(diǎn)，所以很多時(shí)候我們會(huì)應(yīng)用這一固定的方法方式。2.4.3掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)1.掩護(hù)梁掩護(hù)梁是起掩護(hù)作用的構(gòu)件。掩護(hù)梁的形狀有熟悉的直線行，還有折線型。2.四連桿機(jī)構(gòu)(1)前后連桿為單桿式；(2)前連桿為單桿，而后連桿有直線型和圓弧型。2.4.4底座1.用途(1)提供支撐，起保護(hù)作用。(2)組成四連桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)部件。(3)傳遞壓力到底板。2.結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)（1）整體剛性底座如圖2—7所示，中擋前部通常來講是小箱型的結(jié)構(gòu)，高度是0.05-0.1m，中擋后部的上方和前部一樣，也是箱形的結(jié)構(gòu)，推移千斤頂正常來說是被安置在箱形體的下面的。底座的接底面積相對(duì)而言比較大，可以一定程度上降低底板的平均接觸比壓值，但中擋推移機(jī)構(gòu)的地方經(jīng)常發(fā)生積存浮煤甚至碎矸的意外事故，處理有難度，一般主要應(yīng)用在底板條件相對(duì)較軟的工作面上面。圖2—7整體剛性底座Fig2-7wholerigidbase（2）底分式剛性底座底座底板是中分式的，這種結(jié)構(gòu)減少了底座與底板的接觸面積，這樣會(huì)導(dǎo)致底座的平均接觸比壓值比較大，會(huì)增加底座的負(fù)載作用，采用這種結(jié)構(gòu)的底座碎矸時(shí)能和支架降柱移架一塊從后面排出到采空區(qū)。盡管有這一優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)樵龃罅说鬃葔?，所以目前，一般都選擇這種類型。（3）鉸接分體式底座如圖2—9所示，這種底座對(duì)底板的不平整性能適應(yīng)比較良好，降低底座的扭轉(zhuǎn)和偏載等負(fù)載，可是對(duì)于支架的整體剛性是不利的，剛性會(huì)有一定程度的減小，這是需要我們注意的。因?yàn)檫@種會(huì)降低整體剛性，對(duì)于工作是不夠安全的，因此我們已經(jīng)極少使用這種結(jié)構(gòu)的底座。圖2-8底分式剛性底座Fig2-8bottomfractionrigidbase圖2-9鉸接分體式底座Fig2-9hingedfissiontypebase經(jīng)過上面幾種底座類型的介紹和比較，依據(jù)不管是經(jīng)濟(jì)上或者技術(shù)上還是安全性，這次設(shè)計(jì)我選擇整體剛性底座。2.4.5側(cè)護(hù)板1．直角式單側(cè)式如圖2—10所示，一邊是固定側(cè)護(hù)板，另外一邊是活動(dòng)側(cè)護(hù)板。固定側(cè)護(hù)板即是梁的邊筋板，可增加梁體強(qiáng)度，減輕支架重量。直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板適用于工作面傾角比較小(15度以下)的緩傾斜煤層或水平煤層，擋矸功能好，密閉性能好，以及導(dǎo)向性能好的特點(diǎn)。圖2-10直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板Fig2-10rigid-anglesideguardplatetypesingleactivity2．直角式雙側(cè)式結(jié)構(gòu)如圖2-11所示，可根據(jù)工作面傾角方向，一邊是固定的．另一邊則是活動(dòng)的，這樣提高增加它的適用性，可以應(yīng)用在各種支架中。3．折頁式結(jié)構(gòu)如圖2—12示．頂梁側(cè)護(hù)板高度一般取0.25-0.5m，薄煤層支架選最小值，中厚煤層支架選擇最大值。掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板和后連桿側(cè)護(hù)板高度主要是根據(jù)支架的最大高度，側(cè)護(hù)板水平尺寸依照移架步距加0.1-0.2m的原則來進(jìn)行最終的確定。圖2-11直角式雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板Fig2-11rightangletypedoublesidetheactivitiesoftheadjustablesideguardplate1—?jiǎng)由蟼?cè)護(hù)板；2—活動(dòng)下側(cè)護(hù)板；3—頂桿；4—千斤頂；5—固定側(cè)護(hù)板圖2-12折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板Fig2-12sideguardplatefoldingtypeactivities通過上面幾種類型活動(dòng)側(cè)護(hù)板的分析和比較以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)性的要求，直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板是我們的選擇。2.5液壓支架參數(shù)的確定2.5.1支護(hù)強(qiáng)度支架最大結(jié)構(gòu)高度支架最小結(jié)構(gòu)高度式中、—————————所以，支護(hù)強(qiáng)度式中———因此，2.5.2支護(hù)面積支護(hù)面積式中—支架頂梁長度—梁端距—支架頂梁寬度—支架間距2.5.3支架的有效工作阻力2.5.4確定立柱的參數(shù)式中————取立柱缸體內(nèi)徑D=250mm—缸內(nèi)壓力壁厚：因此，立柱的基本參數(shù)確定如下;外缸外徑：280mm外缸內(nèi)徑：250mm中缸外徑：250mm中缸內(nèi)徑：220mm活柱外徑：180mm2.5.5泵站壓力確定根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，有20和35MPa，這里選取35MPa，考慮損失，取32MPa。2.5.6千斤頂參數(shù)的確定1.推移千斤頂缸徑/桿徑：φ160mm/φ105mm行程：700mm推力：633KN拉力：360KN2.前梁千斤頂缸徑/桿徑：φ140mm/φ100mm行程：700mm推力：247KN拉力：314KN3.護(hù)幫千斤頂缸徑/桿徑：φ80mm/φ60mm行程：450mm推力：158KN拉力：69KN4.放煤千斤頂缸徑/桿徑：φ260mm/φ140mm行程：300mm推力：498KN拉力：448KN

3液壓支架受力分析3.1概述3.1.1液壓支架受力工作面中工作的液壓支架會(huì)受到力的作用，主要是因?yàn)轫敯宓南鲁粒瑫r(shí)又有向采空區(qū)淺載移動(dòng)的傾向，導(dǎo)致頂梁受到合力的作用，同時(shí)底座也受到來自底板的反向的力的作用，其中頂板合力的垂直分力由支架工作阻力來克服，因此選擇工作阻力來求解支架的工作負(fù)載。3.1.2計(jì)算載荷的確定液壓支架實(shí)際受負(fù)載狀況比想象中復(fù)雜，作用在頂梁和底座上的負(fù)載既不是集中負(fù)載，還不是均勻負(fù)載，負(fù)載的分布規(guī)律會(huì)隨著支架與頂板和底板的接觸情況的改變而變化，為方便計(jì)算，作如下規(guī)定：1.將支架受力精簡為一個(gè)平面力系計(jì)算，所受的是集中負(fù)載。2.利用理論力學(xué)等知識(shí)求解。3.頂梁與頂板，底座與底板，負(fù)載沿著寬度還有長度方向呈近似比例變化，負(fù)載也是平均分布的。4.經(jīng)一定的計(jì)算和受力分析之后，我們可以確定作用在掩護(hù)梁上矸石的力，只能起到一定程度上把實(shí)際的支護(hù)阻力減小，故此當(dāng)計(jì)算強(qiáng)度的時(shí)候選擇忽略不計(jì)。5.水平力作用在頂梁上只有兩類狀況：第一是當(dāng)支架在承載的同時(shí)讓壓的時(shí)候，因?yàn)槲覀冎理斄呵岸说能壽E曲線為雙紐線，所以頂梁與底板有產(chǎn)生位移的傾向，頂梁受的水平力的大小就是頂梁的合力與靜摩擦系數(shù)之積，其方向自然和頂梁的發(fā)生位移方向的傾向相反；另一種是因?yàn)轫敯逖刂煽諈^(qū)的方向前移，導(dǎo)致支架頂梁會(huì)受到一方向指向采空區(qū)的水平力，水平力值的最大值與上相通。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù)，中國國內(nèi)通常選擇。6.因?yàn)橹Ъ艿拿總€(gè)部分都受力，所以都需要強(qiáng)度檢驗(yàn)，但是這又是不現(xiàn)實(shí)的，所以我們一般都選擇支護(hù)高度變化的時(shí)候受力的最大值計(jì)算強(qiáng)度。7.每一個(gè)部分的強(qiáng)度，不僅僅需要根據(jù)理論支護(hù)阻力來計(jì)算最危險(xiǎn)的截面，同時(shí)必須考慮其余的各種加載的方法方式，我們必須對(duì)這些因素進(jìn)行一檢驗(yàn)，進(jìn)行大于百分之十額定阻力的超載試驗(yàn)的時(shí)候，必須依靠安全系數(shù)。3.2液壓支架的受力研究求解支架位于底板和頂板之間的時(shí)候，我們選擇整體或者說其中的某部分作為一個(gè)分離體，由于所有的都是平衡狀態(tài)，所以我們可以支架簡化為平面力系來研究。3.2.1支架整體受力分析圖3-1支架整體受力圖Fig3-1thebytryingtosupport3.2.2頂梁的受力分析與計(jì)算把前梁獨(dú)立出來，進(jìn)行受力分析，如圖3—2所示；圖3—2前梁受力圖Fig3-2beambeforetryingto已知：、、、、、求：、、解：由式（3—1）可得由式（3—2）可得由式（3—3）可得把后梁獨(dú)立出來，進(jìn)行分析，如圖3—3所示圖3—3后梁受力圖Fig3-3backrestbytryingto已知：，，，，，，，，，，，，，，。求：，X，，。解：由式（3—4）可得由式（3—5）可得：由式（3—6）可得：

4液壓支架的強(qiáng)度計(jì)算液壓支架必須有足夠的剛度和抵抗力，因此我們必須通過力學(xué)方面的知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以確保設(shè)計(jì)的支架可以很好地適應(yīng)工作條件，這樣做也是通行做法，但這只是第一步而已，緊接還有搖擺強(qiáng)度試驗(yàn)等，這都是我們?cè)O(shè)計(jì)需要懂得的。本次設(shè)計(jì)，只考慮一般強(qiáng)度校核計(jì)算。4.1主頂梁強(qiáng)度校核主頂梁的強(qiáng)度校核步驟如下：1.如圖4-3所示2.求各點(diǎn)的剪力和彎矩（1）剪力對(duì)各點(diǎn)左右剪力計(jì)算如下：A點(diǎn)：B點(diǎn)：C點(diǎn)：D點(diǎn)：E點(diǎn)：F點(diǎn)：（2）彎矩A點(diǎn)：B點(diǎn)：C點(diǎn)：F點(diǎn)：E點(diǎn)：D點(diǎn)：所以危險(xiǎn)截面為C-C截面最大彎矩3.彎曲強(qiáng)度校核如圖4-1，我們下面進(jìn)行校核和計(jì)算，計(jì)算的時(shí)候選擇彎曲應(yīng)力的最大值進(jìn)行計(jì)算，如果這時(shí)候滿足強(qiáng)度要求，那么在其他力作用下也是基本沒有問題的。我們一般都是通過選擇最危險(xiǎn)的截面來計(jì)算和校核的。這也是符合實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用要求的。因?yàn)榭紤]到經(jīng)濟(jì)性也必須互相適應(yīng)，我們一般選擇相對(duì)危險(xiǎn)的截面的，這在理論上也是成立的。圖4-1C-C截面Fig4-1C-Csection則：：矩形截面的慣性矩為：式中—截面寬度；—截面高度。：(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)(mm4)計(jì)算彎曲應(yīng)力：(MPa)圖4－2主頂梁受力圖、剪力圖和彎矩圖Fig4-2themainroofbeambytryingto,sheardiagramandbendingmomentdiagram計(jì)算安全系數(shù)：>=1.1所以主頂梁強(qiáng)度合格。

5液壓系統(tǒng)液壓支架不僅需有良好的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)其工作的煤層地質(zhì)條件，而且還要配備可靠的液壓系統(tǒng)及液壓元件來實(shí)現(xiàn)支架的優(yōu)良工作性能。乳化液泵站正常來說是安在順槽之內(nèi)，順槽在工作面的下面，當(dāng)工作面前進(jìn)的時(shí)候也一塊前進(jìn)。泵站主要是沿主供液管和主回液管，把處于高壓之下的乳化液提供給每一個(gè)支架，以便于接收處于低壓下的乳化液體。[4]實(shí)際上，支架的一大部分液壓回路是一樣的，經(jīng)過截止閥和主管路聯(lián)系到一汽，彼此相互獨(dú)立，互不影響。如果某一個(gè)支架出現(xiàn)故障需要檢測修理的時(shí)候，我們可以通過關(guān)閉用來聯(lián)系支架和主管路的截止閥來實(shí)現(xiàn)這一功能，與此同時(shí)又不會(huì)影響到其他支架的工作狀態(tài)。液壓系統(tǒng)具有下面特點(diǎn)：1．產(chǎn)生比較大的力，相對(duì)其他來說是比較容易控制的。又因?yàn)楣ぷ髦袎毫Ρ容^大，所以必須具備能夠耐高壓，有一定的強(qiáng)度要求。2．水包油是它的工作介質(zhì)，其中有百分之九十五是水。因而一般不采用間隙密封方式，對(duì)材料加工和加工制造精度以及防銹處理要求都是非常高的。3．可以安全的防止過載，保證整體工作的安全性，相對(duì)其他來說可靠性是比較高的。4．工作環(huán)境惡劣，要求可靠工作時(shí)間長。5.1立柱和千斤頂立柱就是液壓缸，主要作用是承擔(dān)來自頂板的負(fù)載，調(diào)節(jié)支護(hù)高度以適應(yīng)工作面。把立柱排除之后剩下的液壓缸就叫做千斤頂，[5]我們依據(jù)不同的功能把他們分為以下幾類：前梁、推移、平衡、護(hù)幫千斤頂?shù)葞状箢?。這也是我們經(jīng)常接觸的。一般來說，千斤頂都屬于單伸縮雙作用型，除了復(fù)位千斤頂和伸縮前探梁的千斤頂之外，這前面的兩個(gè)主要是單作用的。如圖5-1：圖5-1雙伸縮式立柱控制回路Fig5-1doubletelescopiccolumncontrolcircuit圖5-2平衡千斤頂控制回路Fig5-2balancejackcontrolcircuit5.2液壓閥應(yīng)用在液壓控制系統(tǒng)中的用來實(shí)現(xiàn)控制功用的元件分為：壓力控制閥和方向控制閥。前者包含了安全閥，后者包含了液控單向閥、操縱閥等。[7]5.2.1液控單向閥液控單向閥主要的功能是封閉液體，使得液體負(fù)載。它是大部分立柱不可或缺的用來實(shí)現(xiàn)控制功能的元件。[8]液控單向閥的特點(diǎn)：密封可靠，尤其對(duì)于用來鎖緊下腔液路的，更是如此，必須長時(shí)間密封；關(guān)閉準(zhǔn)確，動(dòng)作迅速，確保安全工作；流動(dòng)阻力小，工作時(shí)間長；結(jié)構(gòu)簡單。5.2.2安全閥安全閥主要起到保護(hù)的作用，防止負(fù)載過載，是不可以缺少的液壓元件。對(duì)立柱安全閥的要求：關(guān)閉時(shí)必須完全封閉；頂板緩慢下沉?xí)r候的小流量(每分鐘0.03-0.04升以下)工作狀況下，啟閉壓強(qiáng)差小于等于全部壓強(qiáng)的百分之五到百分之九，進(jìn)而確保整個(gè)支架的恒阻特性。在頂板急劇下沉?xí)r候的大流量(每分鐘0.03-0.05升)工作狀況下，被封閉的液體壓強(qiáng)升高值不大于整個(gè)壓強(qiáng)的四分之一。[9]安全的結(jié)構(gòu)的形式：目前，支架中使用的安全閥大部分是直動(dòng)式。5.2.3操作閥操作閥又叫做操縱閥或者控制閥，開啟方式有自動(dòng)的，也有的是手動(dòng)的，主要功能就是使液壓缸改變運(yùn)行方向。根據(jù)壓力液通過至后的用處不一樣，又分全流量控制閥和先導(dǎo)液壓控制閥。[10]

6結(jié)論煤炭資源和石油，天然氣一樣都是屬于戰(zhàn)略性資源，不管是哪一個(gè)國家，這些都是必須的。從第二次技術(shù)革命開始，都極大的促進(jìn)我們社會(huì)的進(jìn)步。但是隨著2013年下半年我國經(jīng)濟(jì)因?yàn)槊媾R轉(zhuǎn)型而遭遇到了經(jīng)濟(jì)下行的壓力增大，整體煤炭需求和前十年相比有一定程度的下降。盡管如此，從長期來看，一定時(shí)間之內(nèi)天然氣等清潔能源難以代替煤炭，所以對(duì)液壓支架的需求還是比較高的。因此本次設(shè)計(jì)還是很有適用性的。設(shè)計(jì)當(dāng)中，首先從支架組成了解，比如底座，頂梁等。尤其針對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)，是重中之重。采用簡化力系到平面中計(jì)算，計(jì)算和畫圖相結(jié)合的方法最終確定各部件的結(jié)構(gòu)尺寸。但是因?yàn)楸救藳]有具體的生產(chǎn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所以設(shè)計(jì)有許多不太理想的地方。比如對(duì)一些部件只是簡單的選擇一些已經(jīng)被大量生產(chǎn)活動(dòng)所證明的，盡管降低了成本要求，但是還是需要進(jìn)一步的選擇優(yōu)化。這是不足之處，懇請(qǐng)老師理解。7技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，我們所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品樣本除了滿足生產(chǎn)中足夠的剛度要求，充分的強(qiáng)度要求，以及其余的技術(shù)性要求，還必須滿足一定的經(jīng)濟(jì)要求。如果設(shè)計(jì)的產(chǎn)品樣本因?yàn)槌跗谕顿Y成本比較高，花費(fèi)大，這在實(shí)際的生產(chǎn)生活中會(huì)對(duì)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)應(yīng)用造成相當(dāng)大的困難，因此我們必須對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品初樣進(jìn)行一定的經(jīng)濟(jì)分析。支架整體而言，投資比較大，一般會(huì)占據(jù)所有工作面設(shè)備的一大半。這就更要求我們必須考慮經(jīng)濟(jì)因素。[11]也就是說在滿足具體的生產(chǎn)要求之外，盡可能的降低所選材料的成本，進(jìn)而有效控制整個(gè)所有的生產(chǎn)成本。一般選擇都是盡量選擇已經(jīng)被大量的生產(chǎn)生活所證明的，還有就是一些標(biāo)準(zhǔn)件。標(biāo)準(zhǔn)件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，也被證明是可以滿足我們當(dāng)前的生產(chǎn)要求的。支架最要緊的就是穩(wěn)定性，方便維修使用，操作盡量簡單，方便大規(guī)模的推廣使用。支架中立柱對(duì)加工的工藝和制造精度的要求是較高的，因此在設(shè)計(jì)中盡量選擇我們實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中已經(jīng)大量應(yīng)用的，同時(shí)考慮到具體生產(chǎn)要求，這里選擇雙伸縮單作用液壓缸。大量生產(chǎn)活動(dòng)證明，其工作可靠，效率高，方便我們維修檢測和故障診斷以及故障處理，針對(duì)底座，有三種結(jié)構(gòu)形式，這里選擇我們最熟悉的整體剛性底座。它是焊接件，和底板的接觸面大，能夠有效降低對(duì)底板的壓力作用。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是在111的指導(dǎo)下完成的，同時(shí)也得到了機(jī)械學(xué)院其他老師的幫助。從一開始的題目選擇，方到案假設(shè)，方案論證以及最終確定畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，無不是老師的辛苦和負(fù)責(zé)任：張老師幾乎一周一開會(huì)，每一次都特別仔細(xì)的問我們?cè)谀男┓矫娌欢浅ＵJ(rèn)真的給我們講解有疑惑的地方，我們需要答疑的時(shí)候也能及時(shí)得到老師的幫助。設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，也是重新學(xué)習(xí)的過程。不僅僅是復(fù)習(xí)了專業(yè)課的知識(shí)，還有就是對(duì)軟件的熟練程度。這對(duì)即將開始的具體工作是非常有好處的。雖然有一些不足之處，整體上還是學(xué)習(xí)很多。設(shè)計(jì)中，遇到問題也及時(shí)和其他同學(xué)相互之家進(jìn)行交流，培養(yǎng)了交流能力，懂得和別人合作，從同學(xué)身上也收獲很多。自從認(rèn)識(shí)導(dǎo)師，學(xué)到了很多東西，使我受益匪淺。這一次設(shè)計(jì)不再單純是理論的一次大復(fù)習(xí)，更是一次實(shí)際工作的預(yù)演，使我獲益很大。實(shí)際工作，要明白整體計(jì)劃，然后進(jìn)行細(xì)分，逐步一個(gè)一個(gè)解決，期間要積極的想其他人請(qǐng)教，對(duì)于初步設(shè)計(jì)完成的部件要進(jìn)行一定程度的優(yōu)化，修改，再優(yōu)化，再修改。這就是導(dǎo)師教給我最珍貴的東西。因此，在這里向?qū)煹酪宦曅量嗔耍蛩袔椭睦蠋煴硎旧钌畹木匆夂椭x意。參考文獻(xiàn)[1]丁紹南.液壓支架設(shè)計(jì)[M].遼寧:世界圖書出版社,1991.[2]王國法.放頂煤液壓支架與綜采放頂煤技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2010.[3]馬新民.礦山機(jī)械[M].北京:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2009.[4]全國職業(yè)培訓(xùn)教學(xué)工作指導(dǎo)委員會(huì)煤炭專業(yè)委員會(huì).液壓支架與泵站[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2000.[5]趙宏珠.綜采面礦壓與液壓支架設(shè)計(jì)[M].北京:中國礦業(yè)學(xué)院出版社,1987.[6]于海勇、賈恩立、穆榮昌.放頂煤開采基礎(chǔ)理論[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1994.[7]陳慶祿、朱銀昌.煤礦液壓支架設(shè)計(jì)·監(jiān)測·試驗(yàn)·使用與維修[M].內(nèi)蒙古:內(nèi)蒙古科學(xué)技術(shù)出版社,1999.[8]張家鑒、陳享文.液壓支架[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1985.[9]羅恩波.液壓支架技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1999.[10]王國法.液壓支架技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1999.[11]GonzalezNicaea,Analysisofsupportbyhydraulicpropsinalongwallworking[J].InternationalJournalofCoalGeology,2008,(74):12-16[12]Maloszewski.Hydraulicsupportdesignforminecoal[J].InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences&mechanicsAbstracts,1980,(17):71-73

附錄A1液壓支架類型和特點(diǎn)液壓支架被用來支護(hù)工作面頂板。他們?cè)诹⒓辞耙浦ёo(hù)系統(tǒng)里通常從事以下幾步工作，為了盡可能快地支撐新暴露的空間。正常的支撐狀態(tài)下，支架的頂梁是通過立柱的支撐阻力緊緊地靠著來阻止頂板巖層。當(dāng)切割機(jī)切過以及通過的幾個(gè)支撐單位超過支架時(shí)，立柱降柱和向前移動(dòng)一段距離，與液壓推進(jìn)油缸的縮回來實(shí)現(xiàn)的切割深度相等。推進(jìn)油缸在工作面輸送鎦槽上工作，它的位置是通過支架推進(jìn)油缸的推進(jìn)力來保持不變，作用在支架需要前移的兩邊。一旦支架被推進(jìn)到設(shè)計(jì)好的位置，支架就會(huì)立即重新靠在頂板上。最后，支架的推力油缸試圖向前推進(jìn)輸送機(jī)并且為下一次切割做好準(zhǔn)備。描述的順序步驟就是為了單個(gè)支架的推移，在推移的方向上要垂直于工作線。但是沿著工作線的方向，在采煤機(jī)通過輸送機(jī)之后，輸送機(jī)不會(huì)立即推移很大一段距離，這主要是因?yàn)殒y槽的剛性。因此第四步是在采煤機(jī)通過之后的一段時(shí)間，這通常發(fā)生在一個(gè)彎曲的截面。在采區(qū)推進(jìn)期間，鎦槽向?qū)ǔＪ清^桿支架。但是在尾部巷道一排或兩排垛子被去除用來輔助頂板螺栓。在后退式采煤期間，位于前部巷道T型接口處的頂板（伸出工作面的距離達(dá)到了152m）一般是通過某些類型的支架來進(jìn)行加固，以提高支護(hù)密度來處理向前移動(dòng)和向旁邊轉(zhuǎn)移的支座壓力?，F(xiàn)代長壁采煤工作面使用自移式液壓支架（這種支架在這本書中通常被稱為液壓支架）。液壓支架不僅支撐頂板，推移工作面刮板輸送機(jī)，和它自己移動(dòng)前移，而且為所有相互聯(lián)系的采煤活動(dòng)提供了安全的環(huán)境。因而液壓支架成功的選擇和應(yīng)用是長壁開采活動(dòng)成功的前提條件。此外，由于需要大量的液壓支架，為液壓支架所投入的資金通常超過為長壁工作面所投入的初期資金的一半。因而從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面觀點(diǎn)看，液壓支架是長壁工作面非常重要的設(shè)備。液壓支架的分類現(xiàn)代液壓支架的使用可以追溯到20世紀(jì)50年早期。自從那時(shí)起，隨著液壓支架在世界上的應(yīng)用，在不同的國家已經(jīng)有了不計(jì)其數(shù)的設(shè)計(jì)和制造模型。但是不幸的是，液壓支架依然沒有統(tǒng)一的分類體系。在這一段時(shí)期使用了一種簡化的分類。因?yàn)橐簤褐Ъ苁怯伤拇笾饕糠纸M成（頂梁、掩護(hù)梁、立柱和底座），所以可以根據(jù)他們相互之間的聯(lián)系方式來進(jìn)行分類。在這一方面，兩個(gè)因素是最重要的：（a）是否存在掩護(hù)梁如果包括掩護(hù)梁，那么這種支架就是掩護(hù)型的，否則它就是節(jié)式或垛式支架；（b）立柱的數(shù)量和類型立柱的負(fù)載量通常與立柱的數(shù)量成正比例，因而確定支架的立柱數(shù)量是重要的。此外，立柱被安裝的方式是重要的；例如，在支護(hù)頂板方面，在頂梁和底座之間安裝的豎直立柱有最高的應(yīng)用效率，但是在底座和掩護(hù)梁之間傾斜的安裝卻有著最低的效率?；谶@個(gè)概念，有四種類型的液壓支架，那就是，節(jié)式，垛式，掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式，隨著他們的發(fā)展演變而來的。然而，必須強(qiáng)調(diào)的是每種類型的發(fā)展趨勢都是為了在應(yīng)用方面讓液壓支架變更加容易區(qū)分。這四種類型的液壓支架不僅可以用于后退式長壁回采工作面和前進(jìn)式開采工作面，還可以用于標(biāo)準(zhǔn)方式、滯后支護(hù)方式和即時(shí)支護(hù)方式。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)支護(hù)方式，采煤機(jī)作切割或分段運(yùn)動(dòng)，工作面輸送機(jī)由裝在液壓支架上的推移千斤頂推動(dòng)前進(jìn)。液壓支架比輸送機(jī)先移動(dòng)。對(duì)于滯后式支護(hù)方式，支架通常安裝在輸送機(jī)尾部，同時(shí)有一個(gè)裝置自動(dòng)的使支架前端與輸送機(jī)保持一定的距離。這就要求要有貫穿工作面的緩溝，并且采用前進(jìn)式標(biāo)準(zhǔn)支護(hù)，比如：先推動(dòng)刮板輸送機(jī)，然后再讓液壓支架前進(jìn)。對(duì)于即時(shí)支護(hù)方式，液壓支架在截煤機(jī)過去之后立即跟隨刮板輸送機(jī)前進(jìn)，液壓支架前面的頂板有足夠的長度來支護(hù)采過和將要采的頂板部分。在液壓支架前進(jìn)以后，刮板輸送機(jī)也被推移前進(jìn)。節(jié)式支架節(jié)式支架是通常使用在地下的單體液壓支柱的擴(kuò)展。因此節(jié)式支架是現(xiàn)代自移式液壓支架發(fā)展出的第一種類型的液壓支架。它包含兩排串列的液壓支柱，在頂部由單個(gè)或兩個(gè)扇形頂梁所連接。兩個(gè)扇形頂梁可以在兩個(gè)立柱之間或前柱的前面以任意的角度鉸接。兩個(gè)液壓支柱的底座可能是一個(gè)環(huán)形的鋼鐵滑履（焊接在每個(gè)立柱的底部或整個(gè)底座連接兩個(gè)立柱）。如果鋼鐵滑履被使用，那么彈簧板連接著立柱就用來提高穩(wěn)定性。通常節(jié)式支架包含兩排或三排立柱。首先移動(dòng)的那排立柱是輔助的立柱，后來移動(dòng)的是主要的立柱。每排立柱之間安裝的都是一個(gè)雙作用油缸。油缸的活塞連接到了輔助立柱上，氣缸連接到了主要立柱上。在支架推移期間，主要立柱支撐頂板而輔助立柱降低并且通過活塞向前推進(jìn)，達(dá)到了新的位置時(shí)，輔助立柱支撐頂板而主要立柱降低并且通過氣缸向前推移。每次前移的距離是在20到36英寸之間。節(jié)式支架是非常簡單的，但是在結(jié)構(gòu)上更加靈活或者不夠穩(wěn)固。在兩塊頂梁之間有相當(dāng)大的地方，不允許破落的頂板石塊落在那里。因此，節(jié)式支架不適合用在支撐力弱的頂板上。節(jié)式支架已經(jīng)變的極少使用因?yàn)樗鼈儾环€(wěn)固而且需要經(jīng)常維修。垛式支架在垛工支頂架里，頂梁是一整塊,底座可能是一整塊也可能是由后端梁和前端梁上的鋼鐵桿連接的兩個(gè)分開的部分。在這兩種情況里，一塊大的空地方是在中心的左邊，該中心用來定位雙作用液壓缸，在整個(gè)機(jī)構(gòu)里推拉刮板輸送機(jī)和垛式支架，這是與節(jié)式支架明顯不一樣的地方，這個(gè)裝置也用在掩護(hù)工和支撐掩護(hù)式支架中。此外，所有的立柱都垂直地安裝在底座和頂梁之間。立柱的數(shù)目一般在三到六個(gè)，但是四柱的垛式支架是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是最流行的垛式支架。六柱垛式支架的前面有兩個(gè)立柱和后面有四個(gè)立柱，設(shè)計(jì)的均有細(xì)小縫隙，通過一個(gè)通道分開來。六柱垛式支架在頂梁的后部也懸掛安裝了一個(gè)擋矸板。擋矸板由幾個(gè)矩形的鐵板組成，連接水平方向的兩端。在大多婁的垛式支架里，在立柱和頂梁，立柱和底座之間都有鉸接的連接口。但是為了增加縱向的穩(wěn)定性，在底座和每個(gè)立柱之間用一個(gè)箱形的鐵架來進(jìn)行加固。在箱形鐵架的頂部，每個(gè)立柱的周圍都安裝一個(gè)立柱復(fù)位裝置。垛式支架適用于中硬頂板。當(dāng)頂板外伸進(jìn)了采空區(qū)并且要求人工放頂，垛式支架就會(huì)給采空區(qū)提供通道。掩護(hù)式支架掩護(hù)式支架，十七世紀(jì)早期的一種新的發(fā)明，以在底座和頂梁的后部之間增加一個(gè)掩護(hù)梁為特征。掩護(hù)梁，一般是傾斜的，鉸接到頂梁并且底座給了掩護(hù)式支架穩(wěn)定的支撐，這是勝過節(jié)式支架和垛式支架的一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。它也完全密封采空區(qū)和阻止矸石以免進(jìn)入支架工作面的一邊。因此，掩護(hù)式支架工作面通常是干凈的。掩護(hù)式支架的立柱通常是傾斜的，可以為交通提供更多的空間。因?yàn)轫斄?，掩護(hù)梁和底座都是相互連接的，它可以很好地阻止水平力以免使立柱產(chǎn)生彎曲。因此，不像在節(jié)式或垛式支架晨的固定的約束力，掩護(hù)式支架的立柱和頂梁，立柱和底座之間都采用銷連接，這就可能使立柱的傾斜角度可以隨采煤高度的變化而變化。立柱的壓力只有垂直分力可以用來支撐頂板，掩護(hù)式支架實(shí)際的裁荷量也隨采煤高度的變化而變化。掩護(hù)是液壓支架有很多種類。在下面的介紹中，有六項(xiàng)可以用來給掩護(hù)是液壓支架分類，這六項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)所有類型掩護(hù)式液壓支架統(tǒng)一術(shù)語的發(fā)展。頂梁端部的運(yùn)動(dòng)軌跡，液壓立柱的位置和定位，液壓立柱的數(shù)目，頂梁的幾何形狀，以及其他的可以任意選擇的設(shè)計(jì)方法和理念都可以用專業(yè)術(shù)語詳細(xì)的說明。頂梁端部運(yùn)動(dòng)軌跡的分類這是公認(rèn)的最普遍的對(duì)掩護(hù)是液壓支架的分類方法。基于這種標(biāo)準(zhǔn)，掩護(hù)是液壓支架可以分為三種類型：雙紐線形，圓弧形和橢圓形。雙紐線形：這是最常用的一種類型。掩護(hù)梁和底座通過含有四個(gè)鉸鏈的雙紐線形運(yùn)動(dòng)的連桿連接起來。隨著掩護(hù)式液壓支架立柱的升起和下降，選擇好雙紐線桿的尺寸，就可以使頂梁前端近乎垂直的作上升和下降運(yùn)動(dòng)，這樣就可以保持頂梁前端與煤壁之間未支撐的距離為一常量，這種特性對(duì)很好控制頂板來說是在廣泛考慮之內(nèi)最合乎要求的。當(dāng)采煤高度有明顯限制時(shí)，頂梁前端垂直運(yùn)動(dòng)。頂梁、掩護(hù)梁、雙扭線桿和底座的尺寸及位置的布置都嚴(yán)格約束了這種限制。如超出這個(gè)限制，頂梁前端將會(huì)迅速的遠(yuǎn)離采煤線，從而產(chǎn)生一個(gè)很大的未支護(hù)面積。圓弧形：在圓弧形掩護(hù)式液壓支架中，掩護(hù)梁和底座之間通過單一的鉸接連接。當(dāng)液壓支架立柱升起時(shí)，頂梁的前端將按圓弧型軌跡遠(yuǎn)離煤壁，這樣使未支護(hù)面積增大。這就是大多數(shù)用戶所考慮的，圓弧型式掩護(hù)式液壓支架最不合適的地方。但在實(shí)際應(yīng)用中，如果煤層厚度變化幅度較小，則頂梁、掩護(hù)梁和底座的尺寸及位置可以按這種形式設(shè)計(jì)，未支護(hù)面積處的縱向距離變得不重要。另外，當(dāng)降低液壓支柱時(shí)，未支護(hù)面積將會(huì)減少。橢圓形：在橢圓形掩護(hù)式液壓支架中，掩護(hù)梁和底座采用這種方式連接，當(dāng)液壓支架的立柱作上升和下降運(yùn)動(dòng)時(shí)，支架頂板的前端沿橢圓形軌跡運(yùn)動(dòng)。這種形式的液壓支架現(xiàn)在已經(jīng)很少應(yīng)用了。支撐掩護(hù)式支架支撐支架組合了支撐式和掩護(hù)式支架的特點(diǎn)。因此它具備這兩種支架的優(yōu)點(diǎn)。如果四個(gè)立柱或六個(gè)立柱都安裝在頂梁和頂座之間，這就叫支撐掩護(hù)式支架。對(duì)于擁有四柱或六柱的支撐掩護(hù)式支架來說，所有的立柱都是垂直的且是平行的。其他的形成了V形或X形。一些頂單獨(dú)的一塊，一些是兩塊并且同液壓油缸鉸接在一起。支撐掩護(hù)式支架有最高的支撐效率。他們適用于硬頂板。液壓支架的組成現(xiàn)代的液壓支架不管形式如何，都是由以下五個(gè)常見的部分組成：1.承載部分：包括頂梁、底板、掩護(hù)梁、連桿和連接銷2.液壓千斤頂：包括液壓柱塞其作用是：（a）推移刮板輸送機(jī)和移動(dòng)液壓支架（b）操作前梁或護(hù)幫板（c）平衡或限制頂梁的位置（d）操作輔助裝置例如立柱和側(cè)護(hù)板的復(fù)位裝置，尤其是操作立住更為重要。3.控制和操行部分：它包括了內(nèi)部的控制閥例如液壓支柱中的單向閥和安全閥，單位控制閥，高壓液壓管路。4.輔助裝置：它包括了支架的推進(jìn)，立柱的縮回，擋矸板，護(hù)幫板，底座的抬起和照明等。5．液壓液體介質(zhì)：乳化液其作用是用于運(yùn)行液壓支架。

2液壓支架的發(fā)展與前瞻1液壓支架發(fā)展概述液壓支架是以高壓液體為動(dòng)力,由若干個(gè)液壓元件(油缸、閥件)與一些金屬構(gòu)件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設(shè)備。具有強(qiáng)度高、移動(dòng)速度快、支護(hù)性能好、安全可靠等特性。自20世紀(jì)50年代以來,液壓支架已逐步成為采煤工作面核心設(shè)備,世界上主要產(chǎn)煤國家投入了大量的人力物力和財(cái)力對(duì)其進(jìn)行研究開發(fā)。目前,以液壓支架為主體的支護(hù)趨于成熟,世界上已生產(chǎn)制造出數(shù)百種架型和上萬種型號(hào)的液壓支架,以適應(yīng)各類煤層開采支護(hù)需要。上世紀(jì)60年代,我國也曾開發(fā)了10余種液壓支架,由于種種原因未得到推廣應(yīng)用,液壓支架處于研制、實(shí)驗(yàn)階段;70年代先后從英國、德國、波蘭、前蘇聯(lián)等主要產(chǎn)煤國家引進(jìn)數(shù)10余套液壓支架。經(jīng)不斷的探索、使用、消化和總結(jié),制造出各種類型的支架,它是國產(chǎn)液壓支架發(fā)展的起點(diǎn);80年代液壓支架研發(fā)處于創(chuàng)新提高階段,相繼開發(fā)出30余種新架型,制造出ZZ系列、XY系列、ZD系列等不同規(guī)格,并廣泛用于國有大中型煤礦,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益;90年代特種液壓支架的研制獲得迅速發(fā)展,機(jī)械化鋪網(wǎng)支架、水砂充填支架、端頭支架、強(qiáng)力支架、放頂煤支架等相繼問世;本世紀(jì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的普及與應(yīng)用,液壓支架的控制獲得突破性進(jìn)展,逐步向程序控制、數(shù)字控制、遙控和自動(dòng)化控制邁進(jìn)。2國內(nèi)外液壓支架差異國產(chǎn)支架在制造技術(shù)、材質(zhì)性能、加工工藝、控制系統(tǒng)及密封性能上與國外先進(jìn)國家相比有很大差距。2.1加工制造方面據(jù)有關(guān)綜采工程技術(shù)人員反映,國產(chǎn)液壓支架的工藝技術(shù)、服務(wù)年限、使用性能、所用材質(zhì)到目前為止尚未達(dá)到。1979年引進(jìn)100套支架的技術(shù)水平。如結(jié)構(gòu)材料:德國采用ST52材料其屈服極限為500MPa,而我國使用16Mn材料屈服極限僅為350MPa;閥類:國外一直使用銅合金閥殼和高強(qiáng)度不銹鋼閥芯,我國則是45#鋼加表面熱處理;在加工工藝上:國外油缸內(nèi)壁是復(fù)鍍,國產(chǎn)則為不鍍,導(dǎo)致立柱在使用過程中過早出現(xiàn)斑點(diǎn),劃傷等密封漏液現(xiàn)象,影響支護(hù)效果。國產(chǎn)液壓支架與國外生產(chǎn)的液壓支架相比平均縮短2～3年服務(wù)年限。2.2控制系統(tǒng)方面國產(chǎn)液壓支架控制系統(tǒng)的研發(fā)處于落后狀態(tài),嚴(yán)重制約了支架的移設(shè)速度的提高和綜采經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。世界上幾個(gè)主要產(chǎn)煤大國始終把支架控制系統(tǒng)作為提高綜采經(jīng)濟(jì)效益的重要手段,20世紀(jì)60年代采用手動(dòng)直控操作系統(tǒng);70年代采用先導(dǎo)控制系統(tǒng),隨之英國首先提出研制電液控制系統(tǒng),80年代趨于成熟;90年代道梯公司研制出全工作面電液控制系統(tǒng),緊隨其后威斯特伐利亞-貝瑞特公司研制出更為先進(jìn)的P-M3、P-M4電液控制系統(tǒng)?，F(xiàn)美國、德國、英國、澳大利亞等國家基本上全是可編程電液控制,而我國仍多采用手動(dòng)控制系統(tǒng)。2.3液壓元件方面液壓元件的研發(fā)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于液壓支架發(fā)展的需要。液壓支架的可靠性主要依賴于液壓元件的可靠性,液壓支架在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用是否成功,關(guān)鍵在于液壓元件的技術(shù)性能是否達(dá)到要求。國外目前多采用大流量安全閥、液控單向閥、截止閥、初撐力保持閥及立柱快速回液閥。對(duì)液壓元件的結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸、材料選擇、熱處理方法和表面處理等各方面進(jìn)行了深入的研究與開發(fā)。研制出一批密封性能好、靈敏度高、進(jìn)排液能力大、抗沖擊載荷強(qiáng)的各類液壓元件,以適應(yīng)液壓支架工作性能的要求。而我國對(duì)此類液壓元件研發(fā)較為滯后,目前仍沿用上個(gè)世紀(jì)80年代的產(chǎn)品,沒有形成液壓元件通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。3液壓支架發(fā)展前景展望鑒于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,新技術(shù)、新工藝、新方法、新材料的不斷應(yīng)用及計(jì)算機(jī)技術(shù)的空前擴(kuò)展,液壓支架的未來發(fā)展具有十分誘人的前景。3.1設(shè)計(jì)理念的更新,液壓支架發(fā)展的一場革命在液壓支架設(shè)計(jì)中必須考慮環(huán)境的屬性。由于液壓支架的工作條件惡劣,人、機(jī)環(huán)境的相互關(guān)系問題顯得更加重要。綠色設(shè)計(jì)是將材料選擇、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝方法、外觀造型和色彩搭配按照一定規(guī)律,采取藝術(shù)的方法加以巧妙融合,充分體現(xiàn)人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的和諧統(tǒng)一。笨重的液壓支架形象將被安全、可靠、易維修、低耗能、高效率、造型美觀所取代。這種綠色設(shè)計(jì),它不僅可慮環(huán)境和資源既要滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,又要滿足人類生存發(fā)展需要,是人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在支架設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)。如:液壓支架在設(shè)計(jì)過程中采用多目標(biāo)模糊化設(shè)計(jì),要求支撐力大,移架速度快,重量輕,用材少等,每個(gè)目標(biāo)確定一個(gè)函數(shù),即得多個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù),然后組合優(yōu)化,確定最佳方案。3.2采取純水液壓技術(shù),液壓支架將成為綠色機(jī)械純水液壓技術(shù)是液壓領(lǐng)域的發(fā)展前沿。它不僅有良好的抗燃性、散熱性、而且價(jià)格也便宜,無污染,長久以來液壓支架在地表層下工作,由于使用工作介質(zhì)是乳化液,并有許多添加劑(乳化劑、防銹劑、防霉劑、偶合劑等),對(duì)地表以下微環(huán)境污染十分嚴(yán)重,所以,液壓支架使用純水液壓技術(shù),對(duì)降低煤礦的生產(chǎn)成本,保護(hù)環(huán)境是有益的,并可大大改善礦井的工作和安全條件。隨著社會(huì)不斷進(jìn)步,人們對(duì)依賴生存的環(huán)境有了更高的要求,希望有一個(gè)安全、環(huán)保、高度文明的綠色環(huán)境。時(shí)代的要求呼喚著水壓傳動(dòng)(起源于1605年發(fā)現(xiàn)帕斯卡定律)這一古老又嶄新的技術(shù)復(fù)出,并受到世界的關(guān)注。目前,西方國家集中力量研究該項(xiàng)技術(shù),并取得突破性進(jìn)展。如:潤滑磨損問題,合理選用摩擦副材料,有工程塑料、結(jié)構(gòu)陶瓷、高分子材料、防銹防腐鍍層等。結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐磨性,抗氣蝕性能好,良好的化學(xué)穩(wěn)定性,較低的磨擦系數(shù)等特征,備受青睞。在液壓元件中用結(jié)構(gòu)陶瓷代替部分金屬材料,大大的改善了其性能?？傊?新材料的成功研制與應(yīng)用,精密加工技術(shù)的不斷進(jìn)步,以及各種新結(jié)構(gòu)液壓元件的制成,都將成為液壓支架采用純水液壓技術(shù)進(jìn)入嚴(yán)格的無污染領(lǐng)域,提供十分誘人的應(yīng)用發(fā)展前景。3.3高科技的應(yīng)用,液壓支架趨于智能化先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用是將各種技術(shù)相互滲透,相互結(jié)合的基礎(chǔ)上相互輔助,相互促進(jìn)和提高,充分利用各種相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢,揚(yáng)長避短,使組合后的整體功能大于組成整體的各個(gè)部分功能之和的綜合性交叉學(xué)科。多種技術(shù)向“機(jī)械母體-液壓支架”不斷滲透,包括機(jī)、電、液、光、磁等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。具體說,是以液壓支架輸出的力、速度為目的,構(gòu)成了從輸出到輸入的閉環(huán)系統(tǒng),是涉及傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、液壓傳動(dòng)技術(shù)等。由于快速運(yùn)算速度,強(qiáng)大的記憶功能和靈敏的邏輯判斷功能,從而實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話,使之操作維護(hù)方便,整機(jī)功能強(qiáng)。液壓支架應(yīng)用功能不斷擴(kuò)大,對(duì)礦井煤層地質(zhì)條件適應(yīng)性不斷增強(qiáng),生產(chǎn)效益對(duì)設(shè)備的依賴性程度愈來愈大,工作可靠性更加重要。故障診斷技術(shù)(包括信號(hào)檢測,故障判斷,故障檢測,故障分析等內(nèi)容)將隨著高科技的發(fā)展理論(如小波技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),人工智能等)進(jìn)入液壓支架的早期診斷,預(yù)防和減少事故的發(fā)生、維修的盲目性和維修時(shí)間,延長支架服務(wù)年限,提高生產(chǎn)效率。4結(jié)束語綜上所述,液壓支架目前發(fā)展主要趨勢是:二柱掩護(hù)式架型,提高液壓支架強(qiáng)度、設(shè)計(jì)系數(shù)、移架速度,改進(jìn)個(gè)別部件的結(jié)構(gòu)(整體頂梁、寬中心距等),液壓閥件系列化,高可靠性,用微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化的數(shù)字采集、工況監(jiān)測、故障診斷和自動(dòng)控制。附錄B1thetypesandfeaturesofPoweredSupportsPoweredroofsupportsareusedtosupporttheroofattheface.Theyworkinseveralstepsmostlyintheimmediateforwardsupportsysteminordertosupportthenewlyexposedroofassoonaspossible.Innormalsupportingcondition,thecanopyofthesupportissettightlyagainsttheroofstrata,bythesupportingresistancesofthehydrauliclegs.Whenthecuttingmachinecutsandpassesseveralsupportunitsbeyondthesupportinquestion,thesupportlegsareloweredandpulledforwardforadistanceequaltothewidthofcut(web)byretractingthehydraulicadvancingram.Theadvancingramactsagainstthefaceconveyorchute,whosepositionisheldunchangedbytheadvancingrams,forcesofthesupportsthataresetonbothsidesofthesupporttobeadvanced.Assoonasthesupporthasbeenadvancedtothedesignedposition,thesupportisimmediatelyresetagainsttheroof.Finally,theadvancingramofthesupportinquestionisextendedtopushtheconveyorforwardandbecomesreadyforthenextcut.Thesequentialstepsdescribedarefortheadvanceofanindividualsupportinthedirectionperpendiculartotheworkline.Butalongtheworklinedirection,theconveyorcannotbeadvancedinasharpstepimmediatelyaftertheshearerhaspassedit,duetotherigidityofthechute.Thusthefourthstepisusuallysometimeaftertheshearer,spassing,resultinginacurvedsection.Duringpaneldevelopmentthepanelentriesareroofboltedasusual.Butinthetail-entryoneortworowsofcribsareerectedtosupplementtheroofbolting.Duringretreatingmining,theroofatthehead-entryT-junctionarea(upto152moutbytheface)isgenerallyreinforcedwithsupportsofsometypetoincreasesupportdensitytocopewiththemovingfrontandsideabutmentpressures.Modernlong-wallminingemployshydraulicpoweredsupportsatthefacearea.Thesupportsnotonlyholdsuptheroof,pushesthefacechainconveyor(AFC),andadvancesitself,butalsoprovidesasafeenvironmentforallassociatedminingactivities.Thereforeitssuccessfulselectionandapplicationaretheprerequisiteforsuccessfullong-wallmining.Furthermore,duetothelargenumberofunitsrequired,thecapitalinvestedforthepowersupportusuallyaccountsformorethanhalfoftheinitialcapitalforalong-wallface.Thereforebothfromtechnicalandeconomicpointsofview,thepoweredsupportisaveryimportantpieceofequipmentinalong-wallface.ClassificationofpoweredsupportsTheapplicationofmodernpoweredsupportscanbetracedbacktoearly1950s.Sincethen,followingitsadoptionineverypartoftheworld,therehavebeencountlessmodelsdesignedandmanufacturedinvariouscountries.Butunfortunately,therestillisnouniformsystemofclassification.Inthissectionasimplifiedclassificationisused.Sinceapoweredsupportconsistsoffourmajorcomponents(i.e,canopy,cavingshield,hydrauliclegsandprops,andbaseplate),thewaysbywhichtheyareinterrelatedareusedforclassification.Inthisrespect,twofactorsaremostimportant:(a)presenceorabsenceofcavingshield-ifacavingshieldisincluded,thesupportisa“shield”type,otherwise,aframeorachock;(b)numberandtypeofarrangingthehydrauliclegs-sincesupportcapacityisgenerallyproportionaltonumberofhydrauliclegs,itisimportanttospecifythenumberofhydrauliclegsthatasupporthas.Furthermore,thewaythehydrauliclegsareinstalledisimportant;forexample,averticalinstallationbetweenthebaseandthecanopyhasthebestefficiency,buttheslanthastheleastefficiencyinsupportingtheroof.Basedonthisconcept,therearefourtypesofpoweredsupport,thatis,theframe,chock,shieldandchockshield,inorderofevolutionoftheirdevelopment.However,itmustbenotedthatthetrendofdevelopmentineachtypeissuchthatitbecomeslessdistinguishableintermsofapplication.Thefourtypesofroofsupportscanbeobtainedforeitherlong-wallretreatingoradvancingsystems,andtheyareavailableinstandard,one-web-back,andimmediat