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第一章 概 述 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。
综合机械化采煤不仅产量大,效率高,成本低,而且能减轻繁重的体力劳动,改善工人的作业环境,保护工人的生命安全,是煤炭工业技术的发展方向。
我国综采技术日趋成熟,不但生产水平,而且工艺水平已进入世界先进行列。
液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一,其重量约为综采设备总重量的 80-90,其费用约占综采设备总费用的 60-70。
因此,为了降低成本,提高采煤的经济效益,世界各产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。
1.1 支护设备的发展历史 煤矿支护设备是保证回采工作面正常生产和安全生产的重要设备之一,也是煤矿工作面使用规模最大、耗费资金最多的煤机产品。
目前世界各国使用的煤矿支护设备主要是回采工作面单体支柱和回采工作面液压支架。
1.1.1 单体支柱的发展历史 20 世纪 50 年代出现了木支柱,它是一种古老而又简陋的支护材料,没有初撑力,也没有恒增阻降距,支撑力也无法保证,而且也浪费了大量的木材。
20 世纪 60 年代出现了单体金属摩擦支柱,与木支柱相比可节省大量木材,而且也可复用。
但是它不能保证恒增阻降距。
20 世纪 80 年代出现了 DZ 型单体液压支柱,与前两种单体支柱相比可保证恒增阻降距,支撑力也能得到控制,但是由于这种支柱存在内泄露,因此存在严重的安全隐患。
1.1.2 液压支架的发展历史 液压支架的发展从 20 世纪 50 年代开始。
1954 年,英国研制出剁式支架。
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,并与 1961 年在阿乐斯-科拖举办的贸易展览会上展出了 OMKT 型掩护式支架。
比起剁式和节式支架,掩护式支架能有效的控制顶板,防止开采过程中矸石渗入工作面,工作能力很好。
60 年代末和 70 年代初,随着液压支架在欧洲使用经验的日益增加,支架结构也发生了巨大变化。
长顶梁、二柱、四柱以及多柱四连杆机构的液压支架相继问世。
并且,为适应底板不平,底座采用分离铰接式结构;对于松软底板, 为减小底板比压,采用接触面积较大的底座;为防止碎矸窜入采区,采用了各种防窜矸的掩护装置。
进入 70 和 80 年代,液压支架又有了新的发展。
顶梁不仅实现了“立即前移支护”,而且整个支架安装了电液控制系统实现微机控制与操作。
1981年杜赛尔多夫采矿展览会上,展出了液压连杆式液压支架和具有液压调高机构的掩护式支架,并研制出采高为 6m 的大采高支架及放顶煤支架;对于坚硬岩层设计了强力液压支架等。
1.2 我国液压支架的发展 1959 年 10 月,原北京矿业学院设计了三种液压支架。
1961 年设计了“本溪-Ⅱ型”支架,并制造出样机进行井下试验。
1965 年北京煤炭科学院和郑州煤矿机械厂协作制造出仿英支架。
1973 年,北京煤矿机械机械厂生产出第一套 BZZ 垛式支架,在阳泉矿务局使用。
它是发展我国液压支架的起点。
从70 年代至今,光煤炭科学研究总院北京开采所共研制出 30 余种不同结构型式的液压支架。
架型包括:支撑式、掩护式和支撑掩护式,还有特殊采煤工艺用液压支架,如放顶煤支架,水砂填充支架及端头支架等。
总之,我国液压支架是从 50 年代末开始着手研制,经历可研制试验、引进、仿制和改进创新等阶段,直到现在的独立设计阶段。
目前,除液压支架电液控制和支架计算机辅助设计与绘图方面落后于国外,其他方面均以达到国外同期水平。
1.3 液压支架的用途、分类和结构 1.3.1 液压支架的用途 在采煤工作面的煤炭生产过程中,为了防止顶板冒落,维持一定的工作空间,保证工人安全和各项作业正常进行,必须对顶板支护。
而液压支架是以高压液体作为动力,由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备,它能实现支撑、切顶、