1、 （二 九 年 六 月本科毕业设计说明书题 目 ： 矿井支撑掩护式液压支架液压系统设计学 生 姓 名 ：学 院 ： 机 械 学 院系 别 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 系专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化班 级 ：指 导 教 师 ：摘 要矿井液压支架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， 因此液压支架的设计是技术上先进、 经济上合理， 安全上可靠、 是实现采煤综合机械化和自动化的主要体现。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
2、求，必须大量生产机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采煤工作面。因此对液压支架的需求也是日益增加，而液压系统是驱动液压支架工作的心脏，是液压支架所不可缺少的重要组成。本次设计主要是针对矿井支撑掩护式液压支架液压系统的设计。包括了立柱千斤顶和推移千斤顶的设计，泵站的设计及其整体的合理布局的设计。还涉及到对一些标准件的选用规则等。同时还对系统压力损失、发热、效率等性能进行了验算。关键词：液压传动；液压系统；泵站；液压支架AbstractThe application of hydraulic support in coal mining face of increasing production a
3、nd raise labor productivity, reduce costs, reduce manual workers and to ensure safety in production is indispensable for effective measures to, Therefore the design of hydraulic support is technically advanced and economically rational, safe and reliable is the main manifestation of the comprehensiv
4、e mechanization and automation of mining.Integrated mechanization of coal mining is a significant increase in coal production, the only way to increase economic efficiency. In order to meet the growing demand for coal to be mass-produced mechanized mining equipment, the rapid increase in the integra
5、ted coal face mechanization. Therefore, the demand for hydraulic support is also increasing, while the hydraulic drive system is the heart of the work of the hydraulic support is an indispensable important component to the hydraulic support.The design of the main support for the cover of hydraulic m
6、ine support the design of the hydraulic system. Including the passage of jacks and jack column design, pump station design and the rational distribution of the overall design. Also involves a number of standard parts, such as the selection rules. At the same time, the performances of systematic loss
7、, fever and efficiency are checked carefully.Key words: hydraulic transmission; hydraulic system; pump station; hydraulic support目录引言 .1第一章 液压支架概论 .31.1 综采工作面的布置和循环工作过程 .31.2 液压支架的组成及工作原理 .41.2.1 液压支架的组成 .41.2.2 液压支架的工作原理 .61.3 液压支架的分类 .91.3.1 按支架和围岩的相互作用，液压支架可分为三类 .91.3.2 按移动方式，液压支架可分为两类 .10第二章 液压系
8、统的设计 .122.1 液压系统总体方案的确定 .122.2 液压缸的设计与计算 .132.2.1 液压缸工作压力的确定 .142.2.2 缸筒的设计计算 .142.2.3 缸筒的结构的设计 .142.2.4 缸筒内径的计算 .142.2.5 液压缸壁厚和外径的计算 .152.2.4 缸筒的材科和毛坯 .162.2.5 缸筒的技术要求 .172.2.6 缸底厚度 .182.3 活塞杆设计计算 .192.3.1 活塞杆的结构设计 .192.3.2 活塞杆的材料 .202.3.3 活塞杆的按术要求 .202.3.4 液压缸稳定性的计算 .222.4 乳化液泵站的设计 .242.4.1 泵站压力的确
9、定 .242.4.2 泵站流量的确定 .242.4.3 泵站电动机功率确定 .252.5 液压元件的选择 .252.6 油管内径的计算 .262.7 油箱容量的确定 .272.8 活塞的设计 .272.4.1 活塞的技术要求 .272.9 密封装置的设计 .282.9.1 密封装置的一般知识 .282.9.2 O 型橡胶密封圈 .29第三章 系统的验算 .313.1 压力损失的验算 .313.1.1 验算泵到液压缸回路中的压力损失 .313.1.2 管路系统总压力损失及压力效率 .323.2 系统温升的验算 .32结论 .35参考文献 .36谢 辞 .38内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1引言
10、随着工业技术的不断发展，国民经济对煤炭需要量的日益增加，煤矿开采，特别是采媒工作面的生产技术面貌发生了巨大变化。自 1945 年英国装备了世界上第一个液压装置开始，采煤技术实现了综合机械化。综合机械化采煤，就是工作面采煤、运输和支护三大主要生产环节都实现机械化。也就是说，采用滚筒式或刨消式等采煤机械落媒与装媒；工作面重型可弯曲运输机，以及与之适应的顺槽传载机和可伸缩皮带运输机等运煤；自移式液压支架支护和管理顶板。这几种设备相互配合，组成了综合机械化采煤设备。液压支架是以高压液体为动力，由若干液压元件（油缸和阀件）与一些金属结构件组成的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备，能实现支撑、降落移架和推
11、移运输机等一整套工序。液压支架技术上先进，经济上合理，安全上可靠，当前世界各国都在不断的提高采煤工作面的机械化水平。我国于 1964 年开始研制液压支架，已先后试制了 MZ-1928 型、TZ 型、BZZC型、WKM-400 型、DM-400 型、YZ 型、ZYZ 型、 ZY 型等多种形式的液压支架，并在开滦、大同、阳泉、鹤壁、徐州、铜川、义马、淮北等局矿进行了试验和使用，取得了较好的效果。1974 年以来以德国、英国苏联和波兰等国引进了许多不同类型的液压支架。实践证明，液压支架具有强度高、支护性能好、移设速度快、安全可靠等优点，能使采煤工作面得到高采量、高回采率和高工效，能大大减轻劳动强度，
12、降低成本和掘进率，实现安全生产。近几年来，为适应采煤综合机械化的发展需要，液压支架获得了迅速的发展，出现了很多类型，据统计，它的结构形势已达数百种。每种支架的支柱从 1 根导 8根，支撑力从 50 吨到 800 吨，支架适应煤层厚度的范围由 0.6 米到 5 米，也以至更厚的煤层，适应煤层倾角由 0到 45，甚至 70左右。在缓倾斜薄及中后煤层中，液压支架已获得广泛的应用，但是由于煤层赋存条件复杂，支架的结构还不够完善，设备需要管理和操作经验，所以液压支架的使用范围仍受到限制。为了改进支架的支护性能，提高它对不同矿山地质条件的适应性，扩大使用范围，延长使用寿命，目前液压支架有下列几方面的发展动
13、向：（1）大力发展掩护式和支撑掩护式支架，对其它形式的支架，应用逐渐减少。1976 年国际采矿设备展览会展出的 89 种液压支架中，有 80是掩护式支架，这些2支架的主要特点是：采用四连杆机构，使梁端和煤壁之间的距离基本保持恒定；支柱支在顶梁上，提高了支架的工作阻力；顶梁和掩护梁铰接，取消了两者间易被矸石堵赛的三角区；掩护梁和顶梁的主梁部分均装设侧护板，提高了支架的防护能力；采用整体自移式，便于支架操作和实现自动控制。（2）液压支架的进一步发展，是着重解决扩大使用范围的问题。目前，各国正在研制大倾角、大采高、大截深和薄煤层支架，并使支架和采煤机更好地配合。近几年来，国外正在研制一次截深 1.5
14、 米左右或一次采高 5.5 米的液压支架。同时，为扩大支架适应的高度范围，广泛采用双伸缩式支柱。（3）采用高压乳化液泵，以提高支架的初撑力，很多国家使用的泵站压力已达到 300 公斤/厘米 2以上。（4）为了简化支架管路系统和便于安全操作，开始采用“多芯管”先导式邻架控制的操纵方式。（5）为加快支架移设速度，进一步改善操纵条件，支架控制正在向自动控制方向发展。目前，分组程序已开始使用，全工作面的自动控制还处在研究阶段。3第一章 液压支架概论1.1 综采工作面的布置和循环工作过程综合机械化采煤设备在工作面的布置情况如图 1-1 所示，其中主要设备有：进行落煤和装煤工作的滚筒式采煤机 1（也可用刨
15、煤机） ；完成工作面用煤工序的可弯曲刮板运输机 5 和顺槽运输设备（转载机 4 与可伸缩皮带运输机 3） ，用于支护顶板的工作面支架 2 和端头支架 10、11，设在下顺槽的乳化液泵站（包括乳化液 8 和乳化液箱 9） ，以及由乳化液泵站引入工作面的主进管 6 和回液管 7 等。各种综采工作面的布置方式基本相同，只是设备和使用条件的不同略有差异。上述各种设备在回采工作面中，按一定的生产工艺流程协调的进行工作，发挥着各自的效能。综采工作面的生产过程比较单一，只有采煤、移架、推溜三项主要工序，而这三项工序的组合，可以是采煤移架推溜也可以是采煤推溜移架。前者随采煤机后紧接移架，及时支护顶板，称及时支
16、护方式。后者推溜后在移架，称滞后支护方式，现在以采用先移架，后推溜工作方式的总采面为例，说明他的循环工作过程（见图 1-1）：图 1-1 液压支架循环工作过程A-A 断面表示采煤机截割前状态，此时，运煤机紧靠煤壁，移架装置处于伸出状态，支架相对于运输机退后一个步距。4B-B 断面表示采煤机截割后状态，这时支架顶梁端与煤壁之间的顶板裸露，需要及时支护。C-C 断面表示采移架后状态，采煤机截割后接着把支架移至紧靠运输机的位置，并升柱撑紧，以便及时支护新暴露的顶板，移架步距一般 600mm，它必须与采煤机的截割深度相配合。D-D 断面表示推移运输机后状态，随着采煤机的不断截割前进，滞后采煤机约101
17、2m 左右，把运输机推至煤壁前的新机道上。 由此可知，这个综采工作面的回采工艺流程是采煤、移架和推溜。沿工作面全长，每完成一个流程，即采煤机 割一刀，液压支架和工作面运输机前进一次，称为一个循环。综采工作面的生产过程，就是按此循环工作不断进行的过程。1.2 液压支架的组成及工作原理1.2.1 液压支架的组成图 1-2 为液压支架的一种典型结构，它由顶梁（包括前梁 1 和主梁 2） 、支柱5、掩护梁 4、底座 8、推移装置 9、阀件、管路系统、连接部件及各种附属装置等组成。顶梁和底座通过数根支柱支撑在顶底板之间，构成一个可以活动的承载构件，支护顶板，维护工作空间。综合各种类型液压支架的结构它的组
18、成可归结为承载结构件、动力油缸、控制操纵元件、辅助装置和工作液体五部分。(1)承载结构件：包括顶梁、掩护梁和底座等。1)顶梁：直接与顶板（包括镁锭、分层假顶等）相接触，并承受顶板岩石载荷的支架部件叫顶梁。它也为支柱、掩护梁和挡矸装置等提供连接点。顶梁除整体结构形式外，一般由若干段组成，接它对顶板的支护作用和位置，可分为主梁、前梁和尾梁。如果顶梁在前后支柱间铰接也可称为前梁和后梁。掩护梁上部直接于顶梁铰接，下部直接或简接（通过连杆机构）与底座铰接。2）底座：直接和底板（包括分层煤底等）相接触，传递顶板压力到底板的支架部件叫底座。底座除为支柱、掩护梁提供连接点外，还要安设千斤顶等部件。（2）动力油缸：包括支柱和各种千斤顶1）支柱：支架上凡是支撑在顶梁（或掩护梁）和底座只间，直接和间接承受顶5板载荷的主要油缸叫支柱。支柱是支架的主要承载部件，支架的支撑力和支撑高度，主要取决于支柱的结构和性能。2）千斤顶：支架上除支柱以外的各种油缸都叫千斤顶，如前梁千斤顶、推移千斤顶、调架千斤顶，还有平衡、复位、侧推和护帮千斤顶，完成着推移运输机、移设支架和支架的调整等各项动作。
