大学生毕业设计-液压支架开题报告.doc

本科毕业设计开题报告

题目：中厚煤层液压支架的设计

院（系）：机械工程学院

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黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告

题目

中厚煤层液压支架的设计?

来源

工程实际

1、研究目的和意义

采煤工程中，回采工作面用的液压支架是复杂的采煤机械，是综采设备的组成部分，在采区的范围内，用来支护和保护工作面，并随着煤层的开采在煤层内进行自移等[2]。其最基本的要求是要保证安全支护，给设备和人员一个安全的工作空间。因此，液压支架如果不可靠，发生故障时，不仅会影响采煤进度，严重时甚至会造成对顶板的支撑力丧失，造成崩落，发生严重的事故。所以液压支架必须有足够的可靠性。此外，液压支架的成本在综采设备的总价中，占有相当大的比重，在设计时必须考虑成本问题，以尽量节约的结构和优化满足设计要求。本设计采用了多个方案对比，最后选择综合性能最好的方案进行下一步工作，对框架结构进行强度计算和优化，从受力的角度优化推移装置的连接参数，以避免飘底和啃底，使之更有效地完成推溜和移架。

2、国内外发展情况(文献综述)

我国液压支架经过30多年的发展，尽管取得了显著成绩，在双高矿井建设中出现过日产万吨甚至班产超万吨的记录，但总体水平和世界先进采煤国家仍存在一定差距[3]。在支架架型功能上我国与国外相差无几，有些地方还有独到之处，特别是特厚煤层的放顶煤支架，两硬煤层的强力支架等，但国产液压支架的技术含量偏低，电液控制阀可靠性差，电控部分落后，钢材的耐压和屈服强度都低于国外，液压系统的压力也一般在35Mpa以下，流量在200L/min内，移架速度慢，工作阻力更是相对较低。

美国早在1990年就已采用额定压力50Mpa，额定流量478L/min的乳化液泵站，可实现6~8S/架的移架速度。支架平均工作阻力470KN，支架宽度普遍增大。美国综采工作面最高日产超过7万吨，最高工效1336t/工[1]。

澳大利亚也基本采用一井一面的高度集中化生产，使用两柱掩护式支架，支架的平均阻力7640KN。最高日产3.41万吨，班产一直保持在5000~6000t[1]。

英国也在大力发展两柱掩护式支架，工作阻力达到6000~8000KN。

3、研究/设计的目标

根据任务书确定的采煤工作面各项数据设计液压支架，运用多种手段对其结构进行设计和优化，以获得结构更加合理，使用更安全、可靠，并且经济实惠的液压支架，减少各类矿井事故发生的机率，降低采煤支护设备资本，增加采煤效率。

4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）

研究的主要方法、手段?：常规设计方法，优化设计方法。

理论分析：设计的液压支架适合在煤层厚度为2.8---3.5米、工作面长150米，煤层倾角00—150、煤层顶板为致密泥岩或粉砂岩、底板为粉砂岩、较稳定煤层、瓦斯含量较少的条件下工作。分析可知此条件下可选择掩护式或支撑掩护式液压支架，掩护式支架成本低，且虽然立柱少，支撑力小，但由于顶梁短，单位面积支撑力大，载荷分布与支架支撑力的作用基本一致，所以此种支架能在破碎不稳定顶板下工作。但掩护式支架无法使用在中等稳定以上的顶板上，切顶性差。而支撑掩护式液压支架在结构和性能上综合了支撑式和掩护式的特点，它以支撑为主，掩护为辅，立柱较多，垂直支撑式立柱倾角很小，所以此种支架介于以上两种支架的中间状态，提高了适用范围，故工作阻力大，切顶能力强，采用掩护梁，架间密封，挡矸掩护性好，适用于压力较大、易于冒落或中等稳定的顶板。

方案一：非插腿掩护式支架

非插腿掩护式支架设计简图，如图1所示。

图1非插腿掩护式支架设计简图

1-前梁;2-顶梁；3-立柱；4-掩护梁；5-后连杆；6-前连杆；7-侧护板；8-底座

此方案采用掩护式支架，并且因为煤层高度合适，可以省去护帮装置，尽量简化了设备，使造价大幅缩减。但此支架的性能一般，泛用性差，故此不采用。

方案二：四柱交叉支撑掩护式支架

设计简图如图2所示。

图2四柱交叉支撑掩护式支架

1-护帮机构；2-护帮千斤顶；3-前梁;4-顶梁；5-前立柱；6-后立柱；7-掩护梁；8-后连杆；9-前连杆；10-底座；11-推移千