液压支架放顶煤液压支架的设计

摘要

采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。

液压支架主要由以下几个基本部分组成：顶梁，掩护梁，四连杆机构，侧护板，底座，立柱和千斤顶等。设计要遵循支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。

在这次放顶煤液压支架的设计过程中，主要以底座、主顶梁、尾梁和立柱等结构件的机械部分设计为重点，用普通设计步骤设计总体结构尺寸，再用Solidworks初绘总体架型检查配合尺寸，然后转化为CAD并修改细节，最后对主要构件进行强度校核，并用有限元分析部分构件。

关键词：放顶煤液压支架；顶梁；四连杆机构；有限元

Abstract

The comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country, raises labor productivity substantially , realizes the modern a strategic measure of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is the one of comprehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining.

Hydraulic support major from some following basically partial compositions: Top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender and base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle.

In this design process of caving hydraulic support, mainly in support of the base, the top beam, the beam and the column structure of the end of the mechanical part of the design focus, with the general design procedure to design the overall body size. The overall structure of the initial drawing with Solidworks to check with the size, and then transformed into and modify the details of the part of the CAD, at last major component of the strength check, and some elements of the FEM analysis.

Keyword：caving hydraulic support；Crest beam；4 linkage mechanisms；FEM

目录

第1章放顶煤液压支架概论...........................- 1 -

1.1放顶煤液压支架发展历史...................................- 1 -

1.2液压支架的应用和意义.....................................- 3 -

1.3低位放顶煤液压支架的组成 (4)

1.4液压支架的工作原理 (7)

1.5小结 (12)

第2章液压支架整体结构设计 (13)

2.1支架主要尺寸的确定 (13)

2.2支架四连杆机构的确定 (15)

2.3四连杆机构的设计 (17)

2.4顶梁结构设计 (21)

2.5掩护梁结构的设计 (27)

2.6底座结构设计............................................- 27 -

2.7立柱的确定 (30)

2.8千斤顶的选择 (33)

2.9小结 (35)

第3章液压支架的受力分析 (36)

3.1顶梁受力分析 (36)

3.2掩护梁受力分析 (40)

3.3底座受力分析 (42)

3.4小结 (43)

第4章液压支架强度校核 (44)

4.1材料的选择 (44)

4.2 顶梁的强度校核 (46)

4.3 底座的强度校核 (50)

4.4前后连杆的校核 (52)

4.5小结 (53)

第5章液压支架液压系统分析 (54)

5.1 液压支架的液压系统的简介 (54)

5.2 液压支架的液压系统拟定 (56)

5.3 小结 (60)

第6章结论 (61)

参考文献 (62)

致谢 (63)

附录 (64)

第1章放顶煤液压支架概论

支架的作用不仅是支护顶板、保证安全，而且要有效的控制顶板、提高效率。综放工作面的产量不仅取决于煤层、采运设备、综放支架，而且还取决于知己控制顶板、顶煤的能力和效果。

放顶煤液压支架是综合机械化放顶煤开采最重要的机械设备。它的发明和应用，使放顶煤开采技术从高落式进入一个全面机械化的新的发展阶段。放顶煤工作面由液压支架实现可靠、快速地支护和放煤，采用采煤机采煤，使厚煤层全厚开采在安全、可靠的工作条件下进行，保证了工作面实现高产高效。

1.1放顶煤液压支架发展历史

前苏联研制的KTY型掩护式放顶煤液压支架是世界上最早的放顶煤液压支架之一[1]。此后，法国研制出尾梁呈“香蕉”形的用于放顶煤开采的支撑掩护式放顶煤液压支架，如图1.1所示。

自20世纪70年代开始，法国、前联邦德国、英国等国家陆续研制成功了开“天窗”的支撑掩护式或带插板的支撑式放顶煤液压支架，如图1所示。英国研制开“天窗”式放顶煤支架如图1.2所示，该支架在掩护梁上开了放顶煤“天窗，由液压千斤顶控制开关，“天窗”附近装有搅动杆，以便于对顶煤进行二次破碎。掩护梁上还钻有眼孔，在煤硬不落时钻空爆破。

20世纪80年代初，匈牙利研制成功放顶煤掩护式支架，结构如图1.3所示，采、放顶煤均用单一的输送机运输。

1982年，我国首次由煤炭科学研究总院北京开采研究所与沈阳煤炭研究所共同设计，郑州煤矿机械厂生产制造了FY400-14/128型放顶煤液

压支架，如图1.4所示。在此后的几十年里，我国设计、研制了数十种放顶煤液压支架，从仿制东欧的高位放顶煤至支架，西欧的多种类型中位及低位放煤支架，到后来自己设计，如图1.5所示。郑州煤矿机械厂在铺底网支架基础上，首创的新一代四柱、四连杆、双输送机、短尾梁、低位放煤支架使用的成功，标志着我国放顶煤支架研制工作走上了独立创新的道路。这种支架由于采用后四连杆短尾梁结构，因此支架的稳定性好，强度大，工作可靠。采用低位放煤明显的减少了工作面粉尘，减少了煤损，取得很好的效果。在此类放顶煤支架架型逐渐统一后，又陆续研究出了几种新的低位放煤支架，形成了我国具有自己特点的放顶煤支架系列。兖州矿物局东滩煤矿使用国产放顶煤液压支架，创造了年产550万吨的高产纪录，标志着我国放顶煤液压支架技术已处于世界先进水平。

图1.1 “香蕉”形放顶煤支架图1.2 英国“天窗”式放顶煤支架

图1.3 匈牙利“天窗”式放顶煤支架图1.4 FY400—14/28型放顶煤支架

图1.5 低位小插板放顶煤支架

1.2液压支架的应用和意义

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，特别是采煤工作面的生产技术面貌发生了巨大的变化。自1954年英国装备了世界上第一个液压支架工作面开始，采煤技术实现了综合机械化。综合机械化。就是工作面采煤、运输和支护三大主要生产环节都是现机械化。也就是说，采用滚筒式或刨削式等采煤机械落煤与装煤；工作面重型可弯曲运输机，以及与之适应的顺槽转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[4]。

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合而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地提高采煤工作面的综合机械化水平。

我国于1964年开始研制液压支架，到目前已经取得可较好的效果。1974年以来，从西德、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，能使采煤工作面达到高产量、高回采率和高工效，能大大

减轻劳动强度，降低成本和掘进率，实现安全生产。

1.3低位放顶煤液压支架的组成

低位放顶煤液压支架的组成如图1.6所示

图1.6低位放顶煤液压支架组成示意图

1-立柱；2-底座；3-顶梁；4-掩护梁；5-伸缩放煤板；

6-尾梁7-前四连杆；8-后四连杆；9-尾梁千斤顶；10-放煤板千斤顶

一、顶梁

用途：

1、用于支撑维护控顶区的顶板；

2、承受顶板的压力；

3、．将顶板载荷通过立柱、掩护梁、前后连杆经底座传到底板。

要求：

1、顶梁应有足够的强度，即使在接触应力分布不均匀的情况下也不致被压坏；

2、顶梁应有足够的刚度，以承受扭力；

3、顶梁对顶板的覆盖率高；

4、顶梁能适应顶板的起伏变化。

二．底座

用途：

1、为支架的其他结构件和工作机构提供安设的基础；

2、与前后连杆和掩护梁一起组成四连杆机构；

3、将立柱和前后连杆传递的顶板压力传递给底板。

要求：

1、底座应有足够的强度和刚度；

2、底座对底板的起伏变化适应性好；

3、底座与底板的接触面积大，以减小底座对底板的接触比压，避免支架陷入底板；

4、底座应有足够的地方来安设立柱、推移装置以及液压控制装置；

5、底座要能把落入支架内的碎矸排弃到老塘中。

三．立柱

用途：

1、支撑顶梁，承受载荷的作用；

2、调节支架的高度，使支架的高度满足工作面的要求；

3、立柱设置有大流量安全阀，以避免顶板冲击压力造成支架过载较大。

四．掩护梁

用途：

1．掩护梁承受顶梁部分载荷和掩护梁背部载荷并通过前后连杆传递给底座；

2．掩护梁承受对支架的水平作用力及偏载扭矩；

3．掩护梁和顶梁（包括活动侧护板）一起，构成了支架完善的支撑和掩护体，完善了支架的掩护和挡矸能力。

五．活动侧护板

用途：

1、消除相邻支架掩护梁和顶梁之间的架间间隙，防止冒落的矸石进入支护空间；

2、作为支架移架过程中的导向板；

3、防止支架降落后倾倒；

4、调整支架的间距。

六、放煤板

主要用于放下顶煤。

七．连杆

前后连杆是四连杆机构中重要的运动和承载部件，与掩护梁和底座的一部分共同组成四连杆机构，使支架能承受围岩载荷、水平作用力和保持稳定[5]。

其四连杆机构的作用：

1、通过四连杆机构，使支架顶梁端点的运动轨迹呈近似双纽线，从而使支架前端头离煤距离大大减小，提高了管理顶板性能；

2、能承受较大的水平力。

八．操纵控制系统

液压支架由不同数量的立柱和千斤顶组成，采用不同的操纵阀以实现升柱、降柱、移架、推溜等动作。虽然支架的液压缸（立柱和千斤顶）种类、数量很多，但其液压系统都是采用多执行元件的并联系统。

对于液压支架的操纵控制系统传动装置，应具有以下基本要求：采用结构比较简单，设备外形尺寸小，能远距离的传送大的能量；能承受较大载荷；没有复杂的传动机构；在爆炸危险和含尘的空气里保证安全工作；动作迅速；操作调节简单；过载及损坏保护简单。

容积式液压传动可最大限度的满足这些要求，因此，所有液压支架均采用这种传动

1.4液压支架的工作原理

（1）液压支架自动移设的原理：液压支架以高压液体为动力，通过各种动力油缸的伸缩，使支架完成升起、降落、行走和推移运输机等各种动作，以便支架随工作面不断推进而反复支撑、前移和调整。下面按支架降柱、移架、升柱和推溜的工作过程分别加以叙述。

1.降柱：当旋转式操纵阀转到降柱位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀和油管，进入支柱活塞杆腔，同时也进入液控单向阀的控制管路，打开液控单向阀，支柱活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操纵阀，流回主回液管，支柱卸载下降。

2.移架：液压支架卸载后，操纵阀转到移架位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀和油管进入到推压千斤顶的活塞杆腔，同时也进入液控油路，打开液控单向阀，而活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操纵阀流回主回液管，推移千斤顶收缩，以运输机为支点，拉架前移。运输机靠相邻的推移千斤顶来固定，千斤顶由液控单项阀紧锁。

3．升柱:液压支架移到新的位置后，应及时升柱，以支撑新暴露的顶板。操纵阀转到升柱位置，打开供液阀，高压液体由主进液管进入，经操纵阀到液控单向阀，进入到推移千斤顶的活塞杆腔，支柱活塞矸腔的油液，同时也进入液控油路，经油管和操纵阀流回主回液管，活塞和顶梁升起，支撑顶板。

4.推移运输机:当液压支架前移并重新支撑后，操纵阀转到推移位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀、液控单向阀进入到推压千斤顶的活塞杆腔，活塞杆腔的油液经油管和操纵阀流回主回液管，推移千斤顶的活塞杆伸出，以液压支架为支点，把运输机推移到新的工作位置。在实际生产中，对于具体支架的动作，根据该支架的结构和需要来确定。（2）液压支架的支撑承载能力：液压支架的支撑承载能力是指液压支架

与顶板之间相互力学原理，它包括初撑增阻、承载增阻和恒阻三个工作阶段。

1. 初撑增阻阶段：在升柱过程中，从顶梁接触顶板起，至支柱活塞腔的油液压力达到泵站的工作压力时，松开手把，停止供液，液控单向阀立即关闭，阀球封闭了支柱活塞腔的油液，这就是支架的初撑阶段。此时支柱和支架对顶板产生的支撑力称为初撑力。

支柱初撑力

2

()41000c b D f P π=??吨 式（1.1）

支架初撑力

c ()c F n f η??＝吨 式（1.2）

式中：

b P －泵站的工作压力（公斤/l 厘米2）

D －支柱缸体径经（厘米）

n －每架支架的支柱数

η－支撑效率（垜式支架η＝1）

支架初撑力的大小，取决于泵站的工作压力，支架支柱数和支柱缸体的内径以及架型等。实际上支柱初撑后，活塞腔的油液压力由于阻力损失、操作情况和阀的灵敏度等原因，往往低于泵站工作压力。

2. 承载增阻阶段：支架初撑后，随顶板的下沉，支柱活塞腔被封闭的油液受到压缩，油液压力继续升高，呈现承载增阻状态。这时由于支柱缸径增大，油液被压缩而体积缩小，即使乳化液没有任何漏损，安全阀并未动作卸载，支柱总长度也降缩短。这个缩短量可用下式计算

22

222d [()]()d D l P l E D βμ+?=?+＋厘米－ 式（1.3）

式中：

P ?－支柱由初撑力起到达工作阻力时，支柱内压力得增值（公斤/l 厘米2）

β－乳化液的体积压缩系数，近似取水的压缩系数β＝0.0000475 l －支柱内壁压缩液柱的高度（厘米）

E －钢材的弹性系数8

2.110E ?＝（公斤/l 厘米2） μ－刚才的泊松比 μ＝0.28

D －支柱缸体外径（厘米）

d －支柱缸体内径（厘米）

这个缩短量是有弹性的，如果作用在支柱上的载荷，反过来从工作阻力减小到初撑力时，支柱仍会恢复到原来的长度。因此，这个支柱长度上的缩短量，称为支柱的弹性可缩量。

根据开滦局井下实测，在各种不同的初撑力、工作阻力高的情况下，MZ-1928型支柱的弹性可缩量在6～10mm 范围内。这个弹性可缩量会使支柱工作还未达到工作阻力之前，就造成顶板的下沉，有可能使岩石离层，对顶板管理是不利的。经试验证明，减小支柱的弹性可缩量，对改善顶板管理起着重要的作用。具体措施是，使用高压乳化液泵，提高支柱初撑力；改善单向阀的质量，要能及时关闭也路；注意操作方法，使支柱下腔尽可能达到泵站的工作压力。

3. 恒阻阶段：支架承载后，如果完全支撑住顶板，不允许顶板下沉，需要有强大的支撑力。在实际生产中，由于顶板压力有时相当巨大，想设计出能抗住巨大顶板压力，而一点也不让压的支架是及困难的，实际上也没

有这种必要。 都使支架能随顶板下沉时，有一定的可缩量，但又保持一定的支撑力不敢于使顶板任意下沉而造成破坏冒落。要求支架即具有一定的支撑力，又具有可缩性。液压支架的这种特性，是由支柱的安全阀来控制的。在顶板压力增大时，支柱活塞腔被封闭的油液压力就迅速升高，当压力值超过安全阀的动作压力时，支柱活塞腔的高压液体经安全阀泄出，支柱降缩，支柱活塞腔的液体压力减小，这就是支架的“让压” 特性；当压力小于安全阀的动作压力时，安全阀又关闭，停止卸液，支柱活塞腔的液体又被封闭，支架恢复正常工作。由于安全阀动作压力的限制，支柱呈现出恒阻特性，此时支柱和支架承受的最大载荷称为工作阻力。 支柱工作阻力

2

z a ()41000D f P π=???吨 式（1.4）

支架工作阻力

z z ()F n f η??＝吨 式（1.5）

式中：

a P －安全阀的动作压力（公斤/厘米2）

支架的工作阻力取决于安全阀的动作压力、支架支柱数、支柱缸体内径和架型等。安全阀使支柱具有恒定的设计工作阻力，同时又使支柱在承受大于设计工作阻力的顶板压力时，可随顶板的下沉而下缩，这就是液压支架的恒阻性和可缩性。未防止安全阀频繁动作而失效，应使支架的工作阻力大于正常的顶板压力，也就是说，在工作生产过程中，支架还没有达到设计工作阻力之前，就已前移到新的支撑位置。

工作阻力是液压支架的一个基本参数，用来表示支架支撑力的大小。但是，由于支架的顶梁长短和间距大小不同，并不能完全反应支架对顶板的支撑力，因此常采用表示单位面积顶板上所受支架工作阻力值大小的支

护强度参数，来比较支架的支护性能。

支架支护强度

22(F W A 吨米） 式（1.6）

式中：

A －支架的支护面积（米2）

由上可知，支柱或支架工作时，其支撑力随时间的变化是，支架升起，顶梁开始接触顶板至液控单向阀关闭时的初撑增阻阶段to ，初撑结束至安全阀卸载前的承载增阻阶段t1和安全阀出现重复卸载时的恒定阶段t2。这种变化过程反应了支架的支撑力和时间之间的关系。

上述工作过程表明：液压支架在额定工作阻力值以下工作时，具有增阻性，以保证支架顶板的有效支撑作用；当支架支撑力超过额定工作阻力值时，支架随顶板下沉而下缩，使支架保持恒定的工作阻力，即具有可缩性和恒阻性。支架本身的增阻性取决于液控单向阀和支柱的密封性能，可缩性和恒阻性则由安全阀的溢流性能决定。因此，液控安全阀、单向阀、支柱这三个部件，是保证支架性能的关键元件。

通过上述，对液压支架的工结构和工作原理的分析，可初步确定液压支架。

1.5 小结

本章对放顶煤液压支架的历史进行了概述，并由此引出液压支架对整个煤矿行业的重要意义，使现代采煤工业更加安全，高效。并对液压支架的组成及工作原理进行了较为详细的描述，其中液压支架工作原理的叙述是本章的重点。

第2章 液压支架整体结构设计

液压支架主要由以下几个基本部分组成：顶梁，掩护梁，四连杆机构，侧护板，底座，立柱和千斤顶等。设计要遵循支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。

在这次放顶煤液压支架的设计过程中，主要以底座、主顶梁、尾梁和立柱等结构件的机械部分设计为重点。

2.1支架主要尺寸的确定

2.1.1支架的高度

一般首先确定支架适用煤层的平均采高，然后确定支架高度。支架的最大高度与最小高度的之差为支架的调高范围。调高范围越大，支架的适用范围越广，但过大的调高范围会给支架结构设计造成困难，可靠性降低。

1max max S M H += 式（2.1）

2

min min S M H -= 式（2.2）

式中：max H ——支架最大高度（mm ）；

m i n H ——支架最小高度（mm ）；

m a x M ——最大采高（mm ）；

m i n M ——最小采高（mm ）； S1——考虑伪顶冒落的最大厚度。大采高支架取200～400 mm ，中厚煤层支架取200～300mm ，薄煤层支架取100～200mm ；

S2——考虑周期来压时的下沉量、移架时支架的下降量和顶梁上、

底板下的浮矸之和。薄煤层支架取150～250mm ，中厚煤层支架取300～400mm 。

按照已给课程设计的要求，液压支架型号为ZF5600/22/45综放液压支架，故

max H 为3200mm ；min H 为1700mm 。

2.1.2支架的伸缩比

支架的伸缩比系指其最大高度与最小高度之比值。即

05.22200

4500==ks 式（2.3） Ks 反映支架对煤层厚度的适应能力，采用单伸缩立柱Ks 值一般为1.6左右；若进一步提高伸缩比，需采用带机械加长杆的立柱或双伸缩立柱，Ks 值一般为2.5左右。

2.1.3支架间距

所谓支架间距，就是相邻两支架中心之间的距离。用bc 表示。 支架间距bc 要根据支架型式来确定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据刮板输送机溜槽每节长度及槽帮上千斤顶连接块的位置来确定，我国刮板运输机溜槽每节长度通常为1.5 m ，千斤顶连接位置在刮板槽槽帮中间，支架间距一般为1.5米，本设计取bc=1.5 m

2.1.4支架宽度

支架宽度是指顶梁的最小和最大宽度。宽度的确定应考虑支架的运输、安装和调架要求。支架顶梁一般装有活动侧护板，侧护板行程一般为170～200mm 。其中宽面顶梁一般为1200mm ～1500mm 。本次设计取支架顶梁的最小宽度为1378mm,最大宽度为1450mm,亦即顶梁侧护板侧推千斤顶的行程取170mm 。

2.1.5底座长度

所谓底座，就是将顶板压力传递到底板的稳固支架的部件。在设计支架的底座长度时，应考虑以下几个方面：支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；便于人员操作和行走；保证支架的稳定性等。通常，掩护式支架的底座长度取3.5倍的移架步距，即2.1m左右；支撑掩护式支架对底座长度取4倍的移架步距，即2.4m左右。考虑本支架用四立柱，本次设计底座长度为为2675mm。

2.2支架四连杆机构的确定

2.2.1四连杆机构的作用

1．梁端护顶鉴于四连杆机构可使托梁铰接点呈双纽线运动，故可选定双纽线的近似直线部分作为托梁铰接点适应采高的变化范围。这样可使托梁铰接点运动时与煤壁接近于保持等距，当梁端距处于允许值范围之内时，借此可以保证梁端顶板维护良好。

2．挡矸鉴于组成四连杆机构的掩护梁既是连接件，又是承载件，为了承受采空区内破碎岩石施加的载荷，掩护梁一般做成整体箱形结构，具有一定强度。由于它处在隔离采空区的位置，故可以起到良好的挡矸作用。3．抵抗水平力观测表明：综采面给予支架的外载，不但有垂直于煤层顶板的分力，而且还会产生沿岩层面指向采空区方向（或指向煤壁方向）的分力，这个水平推力由液压支架的四连杆机构承受，从而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱弯曲变形。

4．提高支架稳定性鉴于四连杆机构将液压支架连成一个重量较大的整体，在支架承载阶段，其稳定程度较高。

2.2.2四连杆机构设计的要求

1.支架高度在最大和最小范围内变化时，如图

2.1所示，顶梁端点运动轨迹的最大宽度e应小于或等于70mm，最好为30mm以下。

2.支架在最高位置时和最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角P和后连杆与底平面的夹角Q，如图2.1所示，应满足如下要求：支架在最高位置时，P≤52°～62°，Q≤75°～85°；支架在最低位置时，为有利于矸石下滑，防

>，如止矸石停留在掩护梁上，根据物理学摩擦理论可知，要求tan P W

果钢和矸石的摩擦系数W=0.3，则P=16.7°。为了安全可靠，最低工作位置应使P≥25°为宜。而Q角主要考虑后连杆底部距底板要有一定距离，防止支架后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降。一般取Q≥25°～30°，在特殊情况下需要角度较小时，可提高后连杆下铰点的高度。

3.从图2.1中可知，掩护梁与顶梁铰点e'和瞬时中心O之间的连线与

θ≤的范围，其原因是θ水平线夹角为θ。设计时，要使θ角满足tan0.35

角直接影响支架承受附加力的数值大小。

4.应取顶梁前端点运动轨迹双扭线向前凸的一段为支架工作段，如图2.1所示的h段。其原因为当顶板来压时，立柱随之下降，使顶梁有向前移的趋势，可防止岩石向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向采空区。同时底板阻止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增加了顶梁前端的支护力，防止顶梁前端上方顶板冒落，并且使底座前端比压减小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相应减小，所以减轻了掩护梁的外负荷。

图2.1 四连杆机构几何特征图

从以上分析可知，为使支架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构的运动轨迹时，应尽量使e值减小，取双扭线向前凸的一段为支架工作段。所以，当已知掩护梁和后连杆的长度后，在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，运用作图法就可以了，如图2.2所示。

图2.2 掩护梁和后梁杆构成曲柄滑块

2.3四连杆机构的设计

四连杆机构的设计的主要方法有：直接求解法、解析法、几何作图法等。本设计根据液压支架尺寸关系采用几何作图法进行计算，如图2.3所示。

放顶煤液压支架和顶梁的设计

放顶煤液压支架和顶梁的设计 杨军伟 (蒲县宏源煤业集团有限公司，临汾，041206） 摘要:本次设计介绍的是煤矿行业中使用的放顶煤液压支架和支架中重要部件底座和顶梁的设计。液压支架在煤炭行业是一种非常重要的设备,它在采煤工作面中为了防止顶板冒顶，维持一定的空间，保证工人安全和各项工作的正常运行，对顶板进行支护。它是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成支护和控制顶板的设备,能够实现支撑、切顶、移动液压支架和推移输送机等一整套工序。 底座是为了支架的结构和工作机构提供安全的设备基础,还有是为了与前后连杆和掩护梁一起组成四连杆机构，将对立柱、前后连杆的顶板压力传递给底板。 关键词:液压支架、立柱、底座、顶梁、四连杆。 我国煤炭储量十分丰富，1979年世界能源会议估计我国煤炭资源为１5000亿吨，其中煤层厚度大于３.5米的厚煤层占４0%左右。从采煤工艺看,我国1９7２年开始装备综合机械化采煤,至1990年已经达到2９.８％。当时对厚度在３.5-5米的煤层多采用一次采全高工艺,特别是大采高支架,平均单产可超过３万吨,最高超过6万吨，最高月产142211吨。然而,对于厚度大于5米的特厚煤层的开采,存在着产量低、效率低、劳动强度大、安全差等问题,尽管分层开采技术较为成熟,但其成本高、工序多，影响效率。 一、放顶煤液压支架发展及特点 自６0年代法国率先研制节式放顶煤支架开采特厚煤层取得成功以来,70年代法国、英国、匈牙利、原联邦德国、前苏联等国家又先后研制出插板式、开天窗式、后开门式放顶煤液压支架,使特厚煤层采煤工艺有了新的突破，产量与效率不断提高。以匈牙利奥伊克矿为例，使用VHP—７30型支架，开采厚6.2米煤层，平均月产量达到3．39万吨,效率26.1吨/工，工作面回收率91%。 我国综采放顶煤开采开始于1982年，是由郑州煤矿机械厂、煤炭科学研究总院北京开采所、沈阳煤研所共同研制的FY400-１4/28中位放顶煤支架在沈阳局蒲河矿安装试验;10多年来得到了迅速的发展,截止到1993年，已经在13个省的2６个矿务局5９个工作面使用,达到了日产万吨,月产3１万吨,年产252

ZF54001732低位放顶煤液压支架设计说明书

1 绪论 1.1放顶煤支架架型的发展与演变 放顶煤支架是随着放顶煤开采方法应用而生的，综合机械化开采应用到放顶煤开采工作面后，使放顶煤开采技术进入了一个新的发展阶段。由于工作面由液压支架实现可靠、快速的支护，采用采煤机或刨煤机采煤，放顶煤作业在安全可靠的工作条件下进行，从而使工作面产量有明显提高。近年来，综采放顶煤技术在我国得到了迅速的发展和广泛的普及，综采放顶煤正成为一种高产高效的采煤方法。 1957年，前苏联研制出KTY型单输送机掩护式放顶煤液压支架，并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯克矿使用，开采该矿的2号和4～5号煤层。煤厚为9～12m，煤层倾角5°～18°，该放顶煤工作面为预先开采顶层煤铺设人工假顶，然后再采底煤。 1963年，法国研制出用于放顶煤开采的支撑掩护式放顶煤液压支架，并且于1964年在布朗齐矿区试验成功。该支架为四柱式，尾梁呈“香蕉”型，其摆动角度由千斤顶控制，配有两台输送机，第二台输送机安置于尾梁后部的底板上。放落的煤由第二台输送机运输，结构如图1.1。 图1.1“香蕉”型放顶煤液压支架 自70年代开始，法国、前西德、英国等国家陆续成功研制成功了“开天窗”的支撑掩护式或带插板的支撑式放顶煤液压支架。英国研制的“开天窗”式放顶煤液压支架在掩护梁上开了放顶煤“天窗”，由液压千斤顶控制开关，“天窗”附近设有搅动杆，以便于冒落顶煤，掩护梁上还有钻眼孔，供煤硬不落时打眼放炮。第二台输送机安置在支架后部底座上，结构如图1.2。 图1.2“开天窗”式放顶煤液压支架

法国针对“香蕉”尾梁式放顶煤液压支架存在的问题，先后研制成功MB17×28S、FB21×30S型放顶煤液压支架。MB17×28S放顶煤液压支架为四柱掩护式，掩护梁通过液压千斤顶控制进行伸缩，便于顶煤冒落装煤。第二台输送机放置在底板上，结构如图1.3 。FB21×30S型放顶煤液压支架为四柱支撑掩护式，掩护梁上设有落煤窗口，由液压千斤顶控制其开关，落煤窗口内装有一个用于控制的搅动杆，有助于破碎大块煤，并有助于顶煤冒落操作。掩护梁上还有圆孔，用以通过此孔将管子伸向采空区，以便输送氮或泡沫。掩护梁无四连杆机构，而直接与支架底座的尾端相铰接。在顶梁、掩护梁的侧护板及落煤口处装有若干喷嘴，以便喷水除尘。第二台输送机放置在支架后部底座上，结构如图1.4。 图1.3 MB17×28S放顶煤液压支架 图1.4 FB21×30S型放顶煤液压支架 MB17×28S和FB21×30S型放顶煤液压支架分别代表了插板式和“开天窗”式放顶煤液压支架的结构特点。这两类支架都配有双输送机运煤，滚筒采煤机采煤，然后由掩护梁上的窗口或插板放出顶煤。这两类支架的主要区别是：插板式放顶煤液压支架重量较轻，后部空间大，易于排放大块煤，而且输送机置于煤层底板上，便于维修。“天窗”式放顶煤液压支架重量较大，支架整体稳定性好，放顶煤输送机置于支架底座之上，便于推移和放顶煤。 80年代初期，匈牙利研制成功单输送机前开“天窗”式放顶煤掩护式支架，其结构如图1.5。机采煤炭与放落煤炭均采用单输送机运输，在实际应用中取得了良好效果。

煤矿低位放顶煤液压支架

煤矿低位放顶煤液压支架 煤矿的安全开采离不开液压支架，液压支架是煤矿综采设备中最重要的设备之一，用于煤矿井下工作开采支护顶板，保护设备和人员的安全。根据每个煤矿的采高、坡度不同所使用的液压支架类型也不同。下面我们价绍一下低位放顶煤液压支架的使用说明。 低位放顶煤液压支架是一种双输送机运煤、在掩护梁后部铰接一个带有插板的尾梁、低位放煤的支撑掩护式液压支架。 这类支架有一个可以上下摆动的尾梁（摆动幅度在45°左右），用以松动顶煤，并维持一个落煤空间。尾梁中间有一个液压控制的放煤插板，用于放煤和破碎大块煤，具有连续的放煤口。 目前煤矿开采已投入使用的低位放顶煤液压支架，前四连杆式的有FY280-14/28型，后四连杆式的有ZFP5200/17/32型。 低位放顶煤液压支架的特点： 这类支架由于具有许多特点，并且不断改进，适应性增强，具有良好的推广前景，其主要特

点如下： 1、由于具有连续的放煤口，放煤效果好，没有脊背煤损失，回收率高。 2、与其他支架相比，从煤壁到放煤口的距离最长，经过顶梁的反复支撑和在掩护梁上方的垮落，使顶煤破碎较充分，对放煤极为有利。 3、后输送机沿底板布置，浮煤容易排出，移架轻、快，同时尾梁插板可以切断大块煤，使放煤口不易堵塞。 4、低位放煤使煤尘减少。 5、前四连杆低位放顶煤液压支架的抗扭及抗偏载能力差，支架的稳定性较差。 6、尾梁摆动力和向上的摆角较小，破煤和松动顶煤的能力差。 低位放顶煤液压支架的适应性分析： 低位放顶煤液压支架在煤层普氏系数f=2左右、层节理比较发育的缓倾斜厚煤层中使用取得很大成功，这种架型与设计先进的过渡支架配合使用，创出了新水平，被广泛推广使用。如石炭井矿务局乌兰矿将这种支架与过渡支架、端头支架配套使用，在倾角为24°的工作面上取得了成功。由此表明了低位放顶煤液压支架在缓倾斜中硬厚煤层和倾斜厚煤层中均有良好的适应性和使用前景。 中、低位放顶煤液压支架对比： 普通的缓倾斜、中硬厚煤层都可选用中位放顶煤液压支架，特别是在矿压显现剧烈，有悬顶危险的条件下，中位放顶煤液压支架比低位放顶煤液压支架更为优越。 中位放顶煤液压支架在缓倾斜、中硬煤层中使用的主要问题是放煤问题，以东北地区和山西最为突出，主要有两种情况：一是煤层的层理、节理裂隙不发育，顶煤在架后悬顶，不能及时垮落；二是顶煤或夹石虽然垮落，但块度大，盖住或卡住放煤口。上述情况主要应从开采工艺上解决，如合理确定顶煤高度，放震动炮或高压注水软化、压裂煤体等。

放顶煤液压支架安全技术操作规程(通用版)

( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 放顶煤液压支架安全技术操作 规程(通用版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.

放顶煤液压支架安全技术操作规程(通用 版) 一、一般规定 1、支架操作人员必须经过培训，经考试合格发证后，持证上岗。 2、操作支架前必须检查SAC支架电液控制系统是否有错误提示，如有错误显示，处理后方可操作。 3、操作人员在操作支架前必须检查高低压管路、连接电缆、立柱及各千斤顶等部件，看其有无损伤；销轴、挡板的固定情况，是否有变形、松动和丢失现象，对损坏部件，漏液、窜液等现象必须及时处理，严禁带病使用。 4、需要改动参数设定时，在SAC电液控制系统不得进行任何功能动作。 5、按键操作时，两次按键之间的时间间隔不得超过“整体设置”

参数列“主控时间”参数项所设置的时间，否则返回空闲模式。 6、遇紧急情况，需停止整个支架动作时，可在SAC电液控制系统人机操作界面上按下急停按钮，使电磁阀断电，非紧急情况禁止按下急停按钮。 7、当支架没有完成动作循环，需用手动操作先导阀按钮时，应先按下人机操作界面的闭锁按钮，切断电磁阀电源，且密切注意支架的整个动作过程，因为此时系统任何闭锁都不起作用。 8、在使用邻架操作时，必须注意支架的整体动作情况。 9、在使用联动功能操作支架时，必须通知工作面所有人员，以免发生人身事故。 10、工作面人员禁止通过正在动作的支架，如需通过必须停止支架动作以免发生事故。 11、蜂鸣器响时，禁止任何人员站在支架前面、中间或通过支架。 12、操作支架时，通知支架周围的人员撤离被操作的支架，并最少隔一个支架的距离。

低位放顶煤液压支架的设计

优秀设计 本科生毕业设计 姓名：学号： 学院： 专业： 论文题目：低位放顶煤液压支架的设计 指导教师：职称： 20** 年6月河南焦作

毕业设计任务书 学院 专业年级 学生姓名 任务下达日期：20** 年 4 月9 日 设计日期：20** 年 4 月9 日至20** 年 6 月10 日设计题目：低位放顶煤液压支架设计 设计专题题目：低位放顶煤液压支架顶梁及立柱 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张 2.主要工作参数： 顶板条件：老顶Ⅲ级 直接顶 2类 底板比压: 1.5MPa 工作阻力：4000kN 推溜力：150KN 拉架力：300KN 泵站压力：32MPa 适应煤层倾角：<150 院长签字：指导教师签字：

毕业设计（论文）开题报告

目录 前言 (1) 一、绪论 (2) 1.1 液压支架的作用及发展历史 (2) 1.1.1 液压支架的应用及意义 (2) 1.1.2 国外放顶煤液压支架 (2) 1.1.3 液压支架的发展动向 (3) 1.2 设计目的 (4) 1.3 设计要求 (4) 1.4 放顶煤液压支架的分类 (5) 1.5 低位放顶煤液压支架的特点 (5) 1.6 低位放顶煤液压支架的适应性 (7) 1.7 低位放顶煤液压支架的主要结构 (7) 1.7.1 低位放项煤支架主要部件设计要求 (8) 1.7.2前粱的设计 (9) 1.7.2顶粱的设计 (10) 1.7.4 掩护梁的设计 (11) 1.7.5 底座的设计 (12) 1.7.6 四连杆机构的连杆设计 (14) 1.7.7 推移机构的设计 (15) 1.7.8 放煤口及放煤机构的设计 (16) 二、液压支架的结构设计 (18) 2.1 液压支架的选型 (18) 2.1.1液压支架结构类型的优选 (18) 2.1.2液压支架的架形选择原则 (19) 2.1.3影响架形选择的因素 (20) 2.2 主要设计参数 (21) 2.3液压支架的结构设计 (23) 2.3.1液压支架主要结构参数和形式的确定 (23) 2.3.2液压支架的总体布置 (29) 2.3.3支架的主要结构 (30) 2.3.4主要参数的确定 (34) 2.4拟定液压系统 (39) 三、支架的强度计算 (42)

综采放顶煤工艺

综采放顶煤工艺 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

综采放顶煤工艺 随着我国经济的持续高速发展，煤炭作为我国最主要的能源，需求量也不断增加。在内蒙中西部，有很多年产千万吨的矿井。由于蒙中西煤田煤层厚度大、赋存稳定，地质条件比较好，因此综合机械化放顶煤开采工艺被这里的大型煤矿广泛应用，并因此获得了巨大的经济效益和社会效益。 综合机械化放顶煤开采工艺是一种能够实现高产、高效的开采工艺，在我国经过多年的发展和完善，开采工艺已经十分成熟。在多个大型矿井的应用实践证明，开采煤层厚度在6~13米的情况下，一个综合机械化放顶煤工作面年产500~600万吨以上完全能够实现。 一、综合机械化放顶煤开采（以下简称综放）的适用条件： 煤层厚度在5~6米以上，倾角不大，赋存稳定，工作面走向长度较长，切眼长度一般在150~250米，最长达300米以上。煤质相对较软或者裂隙发育，在底层回采后上部煤层和顶板容易垮落。 二、综放工作面示意图。上巷（又叫回风顺槽）主要用来回风和运输物料、行人；切巷（又叫切眼、工作面）安装综采放顶煤支架和前、后溜子以及采煤机，下端头向外安装装载机（含破碎机），下巷（又叫运输顺槽）安装皮带运输机。前溜把采煤机割下的煤运输到下巷铺设的转载机上（前溜同时也是采煤机的运行轨道），后溜把支架后部放出的煤也运输到转载机上，由转载机转到

胶带运输机。下巷铺设的胶带输送机把转载机转过来的煤运输到下巷外口的溜煤眼，由大巷胶带输送机运走。溜子、转载机、皮带的连接方式为搭接。 给工作面设备供电的移动变电站、开关车、电缆车和为支架供液的液压泵站也放置在下巷靠近下端头附近，并随工作面的不断推进而向外移动。在下巷较宽时，下巷一般采用机轨合一，就是在胶带输送机和下巷上帮之间铺设一条轨道，用来放置移动变电站、开关车、电缆车和液压泵站（都放在板车上），便于外移（也有可能使用临时轨道，又叫梯子道）。而且轨道也可以用来运送部分物料。 三、综放工作面的主要设备：双滚筒采煤机、放顶煤液压支架（基本架、过渡架、排头架、端头架）、刮板输送机（两部）、转载机（破碎机）、胶带输送机以及与之相配套的液压泵站、移动变压器、开关等（各设备在工作面的布置工作面见下图）。

高、中、低位放顶煤支架的特点及适用条件

高、中、低位放顶煤支架的特点及适用条件 1、高位放顶煤液压支架的特点及适用条件 高位放顶煤液压支架是指单输送机、短顶梁、掩护梁开天窗高位放煤的掩护式支架。这类支架的特点是： （1）支架结构简单，采煤机割的煤和放落的煤由一部输送机运出，端头维护空间小，整个工作面设备布置与普通长壁工作面相同，便于维护管理，减少事故的发生点。 （2）支架的长度较短，结构紧凑，稳定性和封闭性都较好。掩护梁放煤口尺寸较大，有利于顶煤的放出，但是放煤口位置高，丢煤多，采出率较低，煤尘大，支架通风断面小，使得防灭尘工作量大。 （3）由于顶梁短（约1.2米），放煤口位置距煤壁较近，因此对煤层冒放性的要求较高。一方面要求梁端顶煤完整、不冒顶、不片帮；另一方面要求在顶梁后，顶煤破碎，即放煤口能顺利放出。 （4）放煤槽在放煤状态时与底座呈35o夹角，难以达到40o，如果当仰采角度为10o时，就开始出现放煤流动不畅，向左右溢出，大部分落在输送机采空侧，严重影响放煤工序的进行和顶煤的放出。 （5）支架在放煤时正常行人通道基本上被切断，减少了工作面安全出口。 （6）采放同用一部输送机，不能前后平行作业，影响产量

的提高。 适用条件：高位放顶煤支架只适用于煤质中硬，节理裂隙比较发育，煤层厚度7m左右，煤层底板较硬及煤层含水率较高的条件。 2、中位放顶煤液压支架的特点及适用条件 中位放顶煤液压支架是指双输送机运煤，在掩护梁上开放煤口中位放煤，使用支撑掩护式液压支架。其特点为：（1）支架稳定性、密封性好，抗偏载和抗扭能力大，不易损坏。 （2）放煤口距煤壁远，有助于工作面前方顶煤的维护，支架顶梁长，有利于反复支撑顶板，增加顶煤的破坏程度，支撑底座长，可减小支架对底板的比压，而且分布比较均匀。（3）由于采放分别使用两部输送机，可以实现平行作业，实现高产高效。 （4）后部输送机放在支架底座上，后部空间有限，造成大块煤通过困难，并且移架阻力较大。 （5）受放煤口尺寸的限制，架与架之间有脊背三角煤放不下来，同时放煤口易发生大块煤堵塞现象。 （6）放煤口位置较高，丢煤多，采出率较低，煤尘较大。（7）掩护梁不能摆动，二次破煤的能力差。 适用条件：矿压显现剧烈，有悬顶危险的条件 由于中位放顶煤时煤尘较大，尾梁不能摆动，放煤口尺寸又

放顶煤液压支架(SAC电液控)安全技术操作规程解读

放顶煤液压支架安全技术操作规程 一、一般规定 1、支架操作人员必须经过培训,经考试合格发证后,持证上岗。 2、操作支架前必须检查SAC支架电液控制系统是否有错误提示,如有错误显示,处理后方可操作。 3、操作人员在操作支架前必须检查高低压管路、连接电缆、立柱及各千斤顶等部件,看其有无损伤;销轴、挡板的固定情况,是否有变形、松动和丢失现象,对损坏部件,漏液、窜液等现象必须及时处理,严禁带病使用。 4、需要改动参数设定时,在SAC电液控制系统不得进行任何功能动作。 5、按键操作时,两次按键之间的时间间隔不得超过“整体设置”参数列“主控时间”参数项所设置的时间,否则返回空闲模式。 6、遇紧急情况,需停止整个支架动作时,可在SAC电液控制系统人机操作界面上按下急停按钮,使电磁阀断电,非紧急情况禁止按下急停按钮。 7、当支架没有完成动作循环,需用手动操作先导阀按钮时,应先按下人机操作界面的闭锁按钮,切断电磁阀电源,且密切注意支架的整个动作过程,因为此时系统任何闭锁都不起作用。 8、在使用邻架操作时,必须注意支架的整体动作情况。 - 1 - 9、在使用联动功能操作支架时,必须通知工作面所有人员,以免发生人身事故。 10、工作面人员禁止通过正在动作的支架,如需通过必须停止支架动作以免发生事故。

11、蜂鸣器响时,禁止任何人员站在支架前面、中间或通过支架。 12、操作支架时,通知支架周围的人员撤离被操作的支架,并最少隔一个支架的距离。 13、如进行本架操作,操作人员要选择好安全的操作位置,防止被矸石、机件挤碰伤。 14、在更换液压元件或液管时,必须停泵或关掉进液截止阀,然后对系统释放压力后方可进行。 15、为防止片帮煤伤人,护帮板必须紧贴煤壁。 16、严禁放炮处理卡在支架放煤口的大块煤(矸石。严禁使用护帮板破碎大块煤或矸石。 二、移架操作 1、移架前,必须保证进液截止阀处于打开状态,并使所有支架闭锁复位。 2、移架前,必须清理架前的浮煤,浮矸及其它杂物,否则不准进行移架。 3、移架前,必须检查顶板情况,发现顶板破碎或有抽条冒顶现象时, - 2 - 采取相应措施,处理好后再移架,防止移架过程中冒顶过大而造成歪架、倒架和咬架等现象。 4、移架前要检查架前是否有电缆、水管等设备,待处理完毕后再进行移架。 5、移架前注意检查后尾梁及插板的伸缩状态,防止移架时插板插入后刮板运输机造成事故。 6、在电液控制系统工作正常时,禁止手动操作电磁先导阀。

低位放顶煤液压支架的设计说明

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。 作者签名：日期：

目录 前言 (1) 一、绪论 (2) 1.1 液压支架的作用及发展历史 (2) 1.1.1 液压支架的应用及意义 (2) 1.1.2 国外放顶煤液压支架 (2) 1.1.3 液压支架的发展动向 (3) 1.2 设计目的 (4) 1.3 设计要求 (4) 1.4 放顶煤液压支架的分类 (5) 1.5 低位放顶煤液压支架的特点 (5) 1.6 低位放顶煤液压支架的适应性 (7) 1.7 低位放顶煤液压支架的主要结构 (7) 1.7.1 低位放项煤支架主要部件设计要求 (8) 1.7.2前粱的设计 (9) 1.7.2顶粱的设计 (10) 1.7.4 掩护梁的设计 (11) 1.7.5 底座的设计 (12) 1.7.6 四连杆机构的连杆设计 (14) 1.7.7 推移机构的设计 (15) 1.7.8 放煤口及放煤机构的设计 (16) 二、液压支架的结构设计 (18) 2.1 液压支架的选型 (18) 2.1.1液压支架结构类型的优选 (18) 2.1.2液压支架的架形选择原则 (19) 2.1.3影响架形选择的因素 (20) 2.2 主要设计参数 (21) 2.3液压支架的结构设计 (23) 2.3.1液压支架主要结构参数和形式的确定 (23) 2.3.2液压支架的总体布置 (29) 2.3.3支架的主要结构 (30) 2.3.4主要参数的确定 (34) 2.4拟定液压系统 (39) 三、支架的强度计算 (42)

放顶煤液压支架主要结构件及其作用

放顶煤液压支架主要结构件及其作用 1.顶梁（见图5－7—2所示） 顶梁直接与顶板接触，支撑顶板，是支架的主要承载部件之一 图5－7—2 顶梁 2.前梁（见图5－7—3所示） 前梁与顶梁一起，是支护顶板的主要部件，为了增加对顶板的适应性，采用铰接形式，前梁由二个Φ160的千斤顶控制，可上摆150，下摆150。为了便于支架的整体运输，缩短支架的整体长度，可将前梁千斤顶卸下，使前梁下摆900。 图5－7—3 前梁 3.伸缩梁（见图5－7—4所示） 支架的伸缩梁结构为内伸式，结构简单、可靠，伸缩梁的主要作用是，在顶煤比较破碎时，采煤机过后，及时伸出，维护顶煤。 伸缩梁是由钢板拼焊的整体结构，两边梁和一个中梁形成伸缩梁的三个梁体，前面连成一个整体，由位于梁体外的二个千斤顶控制梁体的伸缩。

图5－7—4 伸缩梁 4.掩护梁（见图5－7—5所示） 掩护梁上部与顶梁铰接，下部与前后连杆相连，经前后连杆与底座连为一个整体，是支架的主要连接和掩护部件。 图5－7—5 掩护梁 5.底座（见图5－7—6所示） 底座是将顶板压力传递到底部和稳定支架的部件，除了满足一定的刚度和强度外，还要求对底部起伏不平的适应要强，对底部比压要小，其主要作用包括： ⑴为立柱、液压控制装置、推移装置及其它辅助装置形成空间； ⑵为工作人员创造良好的工作环境； ⑶具有一定的排矸挡矸作用； ⑷保证了支架的稳定性。

图5－7—6 底座 6.前、后连杆 前、连杆上下分别与斜梁与底座铰接，共同形成四连杆机构。前、后连杆的结构形式可以是整体式，也可以是分体式。 图5－7—7 前连杆 图5－7—8 后连杆 6.尾梁（见图5－7—9所示） 尾梁上部与掩护梁铰接，由两个尾梁千斤顶支撑，支架前移后垮落的顶煤及顶板直接作用到尾梁上，尾梁是支架掩护和实现放顶煤的关键部件。

综采放顶煤液压支架

ZFS6200/18/35型放顶煤液压支架简介 ㈠ZFS6200/18/35型放顶煤液压支架 ZFS6200/18/35型放顶煤支架是在认真总结国内外技术成果，分析研究各种放顶煤支架特点和使用经验的基础上，由兖矿集团和北京开采所联合开发的新一代的低位放顶煤支架。该支架的显著特点是：支架的前连杆为双连杆，比“Y”型连杆抗扭能力大大提高，为提高支架可靠性提供了保证。通过优化设计，改善了支架的受力状况，提高了支架的可靠性；支架采用800mm大截深，加大开采强度，为提高工作面单产创造了条件。 ㈡支架的适用条件及配套设备 1.支架的适用条件 老顶Ⅰ、Ⅱ级 直接顶 1、2类 煤层倾角≤200 煤层厚度 6～10m 2.支架的主要配套设备 ⑴采煤机 与本支架配套的采煤机是MGTY400/900－3.3D，其技术特征如下： 采高 2.2～3.5mm 滚筒直径 1.8m 适应煤层倾角 0～25° 最大卧底量 250mm 滚筒转速 32.7r/min 牵引速度 0～15m/min 电动机功率 900KW 电动机电压 3300V 电动机转速 1470r/min 截深 800mm 牵引力 300～500KN ⑵前部运输机 型号 SGZ－960/750 设计长度 250m 输送量 1800T/h 刮板连速度 1.2m/s 圆环链规格 2－Φ34×126mm 电机功率 2×375KW 电压 3300V 牵引形式埋链式 ⑶后部运输机 型号 SGZ－900/750 输送能力 1500T/h 设计长度 250m

装机功率 2×375KW 链速 1.31m/s 减速器结构即形式平行布置行星齿轮转动 刮板连双中链 ⑷转载机 型号 SZZ－1000/375 输送能力 2200T/h 设计长度 70m 装机功率 375KW 链速 1.83m/s 刮板连双中心连 圆环链规格Φ34×126－C 破断负载 1450KN 输煤槽结构为整体箱式结构 内槽宽 1000mm 中板为厚40mm进口高强度钢板 ㈢ZFS6200/18/35支架的特点及组成 1.支架的特点 ⑴工作面三机采用大配套，截深为800mm，生产能力达71800t/h。为了保证截深和有效的移架步距，支架的推移千斤顶的行程定为900mm，为高产高效创造有利的条件。 ⑵采用优化设计，确定支架的总体参数和主要部件的结构尺寸，并利用计算机模拟试验进行受力分析和强度校核，以提高支架的可靠性。 ⑶加大支架插板的行程，插板行程比原来的支架增加30％，这样增加了放煤口的尺寸，提高了放煤速度，有利于放大块煤。 ⑷支架具有较大的后部放煤空间，支架后部过煤高度比原支架增大了200mm，增大了后部运输机的过煤高度。 ⑸支架的前连杆采用双连杆，大大提高了支架的抗扭能力。 ⑹支架的前梁带有伸缩梁和护帮板，伸缩值达800mm，对顶板能进行及时和超前支护。 ⑺为了提高支架的可靠性，支架的结构形式和元部件尽可能采用成熟可靠的技术。根据以往的经验，顶梁柱窝，掩护梁的腹板最容易开焊。在设计时，顶梁柱窝采用整体柱窝，掩护梁的腹板采用15MnVN材料。 ⑻部分支架采用底开式底座，利用排除架内浮煤，避免推移机构塞煤。并采用了抬底座机构，以保证顺利移架。为保证底座抗扭能力，设计时加大过桥厚度和高度，同时增大底座后端箱行断面，使底座有较强抗扭能力。 ⑼合理布置立柱的位置，减少支架底座前端比压。使支架的底座比压分布合理，适应软底板。 ⑽为了使支架移架能够跟上采煤机，支架的液压系统采用大流量阀和双回液系统，支架液压系统中所有与移架有关的液压元件都加大了通道，如操纵阀为200L/min，液控单向阀为200L/min。 ⑾为了提高液压元件的可靠性，立柱和千斤顶的密封采用聚氨酯密封，使用寿命可提高5～6倍。 ⑿支架的主要受力部件局部采用45Kg/cm2高强度钢板，强度比16Mn提高50％，销轴

ZF6200-17-30型放顶煤液压支架

ZF6200/17/30型放顶煤液压支架产品使用维护说明书 华亭煤业集团有限责任公司矿山机械公司 二○一二年八月

第一章概述 该支架是按MT/T556-1996《液压支架设计规范》、MT312-2000《液压支架通用技术条件》标准进行设计、制造的。通过MT312-2000《液压支架通用技术条件》试验合格，能在井下安全使用。 支架型号含义 支架最大高度：3m 支架最小高度：1.7m 支架工作阻力：6200kN 支架型式: 放顶煤 产品类型代号: 液压支架 第二章支架的结构及性能 ZF6200/17/30型放顶煤支架是在认真总结国内外放顶煤技术成果，分析研究各种放顶煤支架特点和使用经验的基础上，由天地科技股份有限公司开采所事业部设计的新型低位放顶煤支架。 第一节支架的适用条件 1、可以用于放顶煤工作面，也可用于单一煤层开采工作面； 2、作用在于每架支架上的顶板压力不能超过6200KN；

3、配套刮板运输机型号前部SGZ-630/220、后部SGZ-630/220； 4、配套采煤机型号MG160/380-WD； 5、适用煤层倾角不大于15°。 第三节ZF6200/17/30支架的特点及组成 一、支架的特点： (1)工作面三机配套，截深为600mm，为了保证截深和有效的移架步距，支架的推移千斤顶的行程定为700mm，拉后溜千斤顶行程定位800mm；（2）支架工作阻力大，对顶煤的支撑、破碎能力加强，提高了坚硬煤层顶煤回收率； （3）支架的前连杆采用双连杆，大大提高了支架的抗扭能力； (4) 放煤机构高效可靠；后部输送机过煤高度高，增加了大块煤的运输能力，尾梁向上向下回转角度大，增加了对煤的破碎能力和放煤效果； (5) 尾梁-插板机构采用小尾梁-插板机构，运动灵活自如； (6) 底座中部为推移机构，推移千斤顶采用正装形式，结构可靠。推移为短推杆机构，结构简单可靠，重量轻； （7）支架前、后均配置喷雾降尘系统。 二、支架的组成（图1） ZF6200/17/30液压支架主要由金属结构件、液压元件两大部分组成。 金属结构件有：护帮板、伸缩梁、顶梁、掩护梁、尾梁、插板、前后连杆、底座、推移杆以及侧护板等，如图1所示。 液压元件主要有：立柱、各种千斤顶，液压控制元件（操纵阀、单向阀、安全阀等、液压辅助元件(胶管、弯头、三通等）以及随动喷雾降尘装置等。

中位放顶煤液压支架总体结构设计

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：

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 Hydraulic support is a syntheses coal cutting working face support facility，its primary function is supporting coal cutting top tray，attendancing safe operation space，processing working face coal cutting transportation device. There's many kinds of hydraulic support，but these fundamental function is the same. According to the function and effection of each partial hydraulic support，there's 4 parts as follows: (1)Support structure section, such as headpiece、covering girder、 underframe、pitman、tail boom. Burden of receiving、transfering top tray and rocky plays an important role in it. (2)Hydraulic ram，it include crutch and many jack.Its primary function is realizing different kinds of movement of bracket and producing hydraulic power. ⑶Control section，it includes hydraulics control valve、non-return valve、relief valve and so on.There's also pipeline，hydraulic pressure，electric control element.Its primary function is control bracket each hydraulic ram movement and ensuring required double-shift work characteristic. (4)Auxiliary device, such as process device、 protect device、flex girder device、activity side rack、prevent fall and non-skid device、junction piece、spray system.These device are obligatory ones which can realize the certain movement or function of bracket. Keywords：hydraulic support，support facility，covering girder，control valve.

放顶煤液压支架设计 定稿(可编辑)

放顶煤液压支架设计定稿 放顶煤液压支架设计 引言 我国煤炭储量十分丰富,1979年世界能源会议估计我国煤炭资源为15000亿吨,其中煤层厚度大于3.5米的厚煤层占40%左右。从采煤工艺看,我国1972年开始装备综合机械化采煤,至1990年已经达到29.8%。当时对厚度在3.5-5米的煤层多采用一次采全高工艺,特别是大采高支架,平均单产可超过3万吨,最高超过6万吨,最高月产142211吨。然而,对于厚度大于5米的特厚煤层的开采,存在着产量低、效率低、劳动强度大、安全差等问题,尽管分层开采技术较为成熟,但其成本高、工序多,影响效率。

目录 引言 1 第一章液压支架技术的发展与应用 3 1.1液压支架发展历史 3 1.2 放顶煤开采工艺及放顶煤液压支架4 1.3 采煤工作面液压支架设计要求和设计必要的基本参数8 1.3.1 采煤工作面对液压支架的设计要求8 1.3.2 液压支架设计的基本参数8 1.4 本文做的主要工作9 第二章液压支架整体结构设计9 2.1 支架主要尺寸的确定9 2.1.1 支架的高度和支架的伸缩比 9 2.1.2支架间距和宽度的确定10 2.2 支架四连杆机构的确定11 2.2.1 四连杆机构的作用11 2.2.2 四连杆机构设计的要求11 2.3 四连杆机构的设计13 2.4 顶梁长度的确定22 2.4.1支架工作方式对顶梁长度的影响 22 2.4.2顶梁长度计算22

参考资料23 致谢24 第一章液压支架技术的发展与应用 1.1液压支架发展历史 历史地来看,大约在四五十年前回采工作面还是采用木支柱。随着刨煤机、钻削式和滚筒式采煤机等快速采煤机的使用,木支柱既不能对顶板提供足够大的阻力,其支设和回收亦难满足连续采煤的要求。于是,刚性木支柱被可压缩性摩擦和液压支柱所代替,并以支柱加铰接顶梁的结构形式支护回采工作面。 1954年,英国研制出垛式支架。它主要由安装在矩形整体底座上的立柱和顶梁组成。几个月后,英国奥尔蒙德煤矿的低主煤层的整个工作面都装备了这种支架。这就是世界上首个装备液压支架的采煤工作面。从此,开创了煤炭工业的新时代。 1958年法国试验成功了节式支架。 五十年代末,为开采煤层厚超过2m的松散和破碎顶板条件下的褐煤,前苏联开始研制掩护式液压支架,并于1961年在阿乐斯-科拖举办的贸易展览会上

放顶煤液压支架的创新与发展

放顶煤液压支架的创新与发展 当前我国煤炭行业主要采取综采的技术，使得在实际的施工过程中对放顶煤液压支架的需求增加，本篇文章对放顶煤液压支架以及技术进行简单的阐述，并深入分析了放顶煤液压支架的发展现状，从而提出放顶煤液压支架存在的问题，支出放顶煤液压支架的创新与发展，希望能够对以后放顶煤液压支架技术的使用提供一定的启发。 标签：放顶煤液压支架；创新；发展现状 1 关于放顶煤液压支架的简述 我国对于放顶煤液压支架的研究最开始是在20世纪80年代，经历了20多年的迅速发展，已经成为全世界放顶煤液压支架发展最迅猛、数量最多的国家。各种放顶煤液压支架的研制使得煤层开采工艺进入了一个新时代。放顶煤液压支架的发展与运用使得采煤机的机械化水平得到较大的提高。放顶煤液压支架由液压元件、金属构成，动力来自高压液体，实现支撑、切顶、移架和推送输送机等功能。放顶煤液压支架在支护能力、强度、安全性、可行性等方面都有较高的优势。 1.1 放顶煤液压支架的类型 放顶煤液压支架主要分为落煤窗式放顶煤液压支架和掩护尾梁插板式放顶煤液压支架这两种。前者分为掩护式和支撑掩护式两种结构，依据输送机的数量可分为单输送机和双输送机两类。后者则主要以支撑掩护式为主，其中又包括正四连杆式和反四连杆式这两种情况。 1.2 放顶煤液压支架出现的问题 虽然我国在放顶煤液压支架技术方面取得了不小的成就，但是与某些发达国家相比，还是有不少方面需要提高。首先是我国的产煤量和综采涉及的范围与技术之间不适应；其次是在放顶煤液压水平控制方面，还是具有一定的差距，尤其是材料、工艺、支架性能方面还是有待提升。 2 放顶煤液压支架的创新分析 伴随着放顶煤液压支架技术的不断发展和进步，低位放顶煤技术已经成为当前煤炭行业综放工作的重要内容，主要是以正四连杆与反四连杆、两柱掩护式、单摆杆方式等多种支架形式。在实际的应用中，放顶煤液压支架在综放工作中具有相当重要的意义和价值，具备极高的实用性。 2.1 正四连杆柱液压支架

各种放顶煤液压支架参数

一、液压支架的组成： 主要由顶梁、底座、掩护梁、前后连杆（或摆杆）、立柱、千斤顶、各类阀、胶管等组成。 二、辅助装置： 推移装置、护帮装置、复位装置、侧护装置、调架装置、防倒防滑装置、挡矸装置等 三、液压支架的分类： 1、按架型结构及围岩关系分： 掩护式支架、支撑式支架、支撑掩护式支架。 2、按适用煤层倾角分： 一般工作面支架、大倾角支架 3、按适用采高分： 薄煤层支架、中厚煤层支架、大采高支架 4、按适用采煤方法分： 一次采全高支架、放顶煤支架、铺网支架、充填支架 5、按在工作面中的位置分： 工作面支架、过渡支架（排头支架）、端头支架 6、按稳定机构分： 四连杆机构支架、单绞点机构支架、反四连杆机构支架、摆杆机构支架、机械限位支架（橡胶限位、弹簧钢板限位、千斤顶限位等） 7、按组合方式分： 单架式支架、组合式支架

8、按控制方式分： 本架控制支架、邻架控制支架、成组控制支架 9、按控制原理分： 液压直接控制支架、液压先导控制支架、电液控制支架 四、名称解释 1、初撑力：泵站的工作压力达到整定值时，支架对顶板的支撑力称为 初撑力。 2、额定初撑力：支架各立柱初撑力之和。 3、额定工作压力：支架立柱安全阀调定的开启压力。 4、额定供液压力：支架确定的泵站压力。 5、工作阻力：支架对顶板的最大支撑力称为工作阻力，是由立柱安全 阀的整定压力决定的。 6、底板比压：支架的工作阻力与支架底座底板接触的面积比。 7、支架支护强度：表示单位面积支架所提供的支护能力。 8、相对残余变形量： 当顶梁和底座弯曲时，为最大变形量与两垫块间距离之比； 当扭转时，为最大残余变形量与其测点到厂垫块距离之比。

综采放顶煤工艺

综采放顶煤工艺 随着我国经济的持续高速发展，煤炭作为我国最主要的能源，需求量也不断增加。在内蒙中西部，有很多年产千万吨的矿井。由于蒙中西煤田煤层厚度大、赋存稳定，地质条件比较好，因此综合机械化放顶煤开采工艺被这里的大型煤矿广泛应用，并因此获得了巨大的经济效益和社会效益。 综合机械化放顶煤开采工艺是一种能够实现高产、高效的开采工艺，在我国经过多年的发展和完善，开采工艺已经十分成熟。在多个大型矿井的应用实践证明，开采煤层厚度在6~13米的情况下，一个综合机械化放顶煤工作面年产500~600万吨以上完全能够实现。 一、综合机械化放顶煤开采（以下简称综放）的适用条件： 煤层厚度在5~6米以上，倾角不大，赋存稳定，工作面走向长度较长，切眼长度一般在150~250米，最长达300米以上。煤质相对较软或者裂隙发育，在底层回采后上部煤层和顶板容易垮落。 二、综放工作面示意图。上巷（又叫回风顺槽）主要用来回风和运输物料、行人；切巷（又叫切眼、工作面）安装综采放顶煤支架和前、后溜子以及采煤机，下端头向外安装装载机（含破碎机），下巷（又叫运输顺槽）安装皮带运输机。前溜把采煤机割下的煤运输到下巷铺设的转载机上（前溜同时也是采煤机的运行轨道），后溜把支架后部放出的煤也运输到转载机上，由转载机转到胶带运输机。下巷铺设的胶带输送机把转载机转过来的煤运输到下巷外口的溜煤眼，由大

巷胶带输送机运走。溜子、转载机、皮带的连接方式为搭接。 给工作面设备供电的移动变电站、开关车、电缆车和为支架供液的液压泵站也放置在下巷靠近下端头附近，并随工作面的不断推进而向外移动。在下巷较宽时，下巷一般采用机轨合一，就是在胶带输送机和下巷上帮之间铺设一条轨道，用来放置移动变电站、开关车、电缆车和液压泵站（都放在板车上），便于外移（也有可能使用临时轨道，又叫梯子道）。而且轨道也可以用来运送部分物料。 三、综放工作面的主要设备：双滚筒采煤机、放顶煤液压支架（基本架、过渡架、排头架、端头架）、刮板输送机（两部）、转载机（破碎机）、胶带输送机以及与之相配套的液压泵站、移动变压器、开关等（各设备在工作面的布置工作面见下图）。 四、综放工艺流程：准备→采煤机落煤→追机推前溜→移架→放顶煤→拉后溜→准备。 1、准备：准备工作由班队长、验收员检查各工序工作状况，达