矿用液压支架毕业设计说明书(7)

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（2）是整个支架结构稳定性、整体性的基础；

（3）为支架辅助件，例如推移装置、防倒防滑、操纵阀架等提供依托与根基； （4）有一定的挡矸与排矸能力； （5）便于人员操作与行走；

（6）与工作面输送机等组成交替前移的支撑点，防止支架与输送机下滑。

2、底座的结构型式、特点与选择

支架底座结构型式通常有三种类型，即整体刚性底座、底分式刚性底座和铰接分体底座。 此处选择底分式刚性底座，如图3-6所示。底分式刚性底座能在一定范围内适应底板不平度的变化，通常把底座制成左右对分式，用过桥连接。

图3-6底分式刚性底座

1—过桥；2—柱窝；3—前连杆位置；4—后连杆位置

3、底座长度的确定

底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。在设计支架的底座长度时，应考虑如下诸方面：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

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倍的移架步距（一个移架步距为0.6m），即2.1m左右，支撑掩护式支架的底座长度取4倍的移架步距，即2.4m左右。在这里取底座长度为2.5m。

3.5液压系统的设计

3.5.1液压支架的液压系统简介

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。

3.5.2液压支架传动系统的基本要求

（1）对于液压支架的传动装置，应具有以下基本要求：采用结构简单，设备外型尺寸小，能远距离地传递大的能量；能承受较大的载荷；没有复杂的传动结构；在有爆炸危险和含尘的空气里保证工作安全；动作迅速；操作、调节简单；过载及损坏保护简单。

（2）容积式液压传动可最大限度的满足这些要求，因此液压支架均采用这种传动。

3.5.3液压支架的液压传动特点

液压支架的液压传动，与其它机械的容积式液压传动有很大的区别，其特点如下： （1）工作液的压力高（管路内的压力达20大（35~140L/min）;

（2）在液压系统中，采用粘度低和容量大的液体作为工作介质；

（3）液压缸、操纵阀，其它调节和控制装置等的数量大（高压泵1~6台、液压缸300~1500个、安全阀150~300个，还有同样数量的液控单向阀）；

（4）很长的液压管路（200~300MPa刚性管，500~3000MPa高压软管）； （5）泵-----液压缸传动系统的换算弹性模数较低； （6）根据支架的数量改变液流的参数；

（7）所有支架的结构上都有着相同的液压缸、液压装置以及它们之间都有相同的连接方式（相

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~40MPa，立柱内的压力达30~70MPa），流量

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同的液压系统）；

（8）每节支架都重复着相同的工序，这些工序的总和构成液压支架的基本工序；

（9）为了保证系统具有较高的容积效率，实现无故障作业和工作人员的安全，液压系统的元件和部件要有好的密封性和可靠性。

这些基本特点决定了液压传动元件以及整个系统在结构上的特点，即：液压支架是以单节支架为单元的，这就决定了液压系统的构成，即工作面支架和端头支架的液压系统成为液压支架的基本组成部分。此外，可以把泵站、中心控制台和支架的液压管路等部分作为支架的公用液压系统。其中每个部分都具有独立的功能，在改善液压传动或者制定新的方案时，一般都可以单独地加以研究。

3.6液压系统总体方案的确定

图3-7液压支架总体结构

根据任务书内容可知：所需设计液压支架为两柱式掩护式液压支架，它应该包括两个立柱千斤顶来支撑顶梁,另液压支架还需有进行推溜和移架的推移千斤顶；顶梁和掩护梁加装侧推千斤顶用以封闭支架间的缝隙防止矸石从缝隙冒落；此外为了防止支架间的相对滑动还应装有调架千斤顶。支架总体结构如上图所示。

而根据该型号ZY3500/25/47液压支架的立柱和各千斤顶的工作方式设计其液压控制原 理图如下图所示：

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图3-8液压原理图

1—立柱；2—推移千斤顶；3—护帮千斤顶；4—伸缩梁千斤顶；5—平衡千斤顶； 6—侧护千斤顶； 7—抬底千斤顶；8—操纵阀；9—安全阀；10—单向阀

3.7立柱系统的设计

立柱系统即液压缸的设计是液压系统设计最主要的元件之一，在此将详细介绍液压缸的整体设计思路和具体尺寸的计算和标准件的选择。

液压缸的设计通常要求满足下述最基本的技术要求： （1）承受最大的负载力，即输出力P; （2）输出最大速度v或动作时间t； （3）最大工作行程L.

为了满足所提出的技术要求，设计液压缸最基本的内容在于保证其一定的有效面积，强度和不漏油，并满足性能指标及使用要求。

3.7.1液压缸工作压力的确定

液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。设计时可用类比法来确定。

现根据该次液压支架的设计要求，初步选定液压缸的工作压力为31.5Mpa。考虑到此种型号液

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压支架的支撑高度较高且变化较大，故在设计时选用双伸缩式双作用式立柱缸，且有两根立柱。

3.7.2缸筒的设计计算

缸筒是液压缸的主体零件，它与缸盖、活塞等零件构成密闭的容腔，形成内压，推动活塞运动。设计缸筒时，不仅要保证液压缸的作用力、速度和有效行程，而且必须有足够的强度和刚度，以便抵抗液压力和其它外力的作用。特别是液压系统的工作压力越来越高因而缸筒的强度和刚度设计也就显得越来越重要，要求更全面地考虑受力情况，进行精确的计算。另外，缸筒与活塞之间的相对运动，既要能滑动自如，又要能保持密封，所以必须具有一定的几何精度、表面光洁度和配合精度。

3.7.3缸筒的结构设计

缸筒一般采用圆筒结构，这种结构均匀，节省材料便于加工装配应用最普遍。长行程液压缸可采用分段式缸筒，对于大型高压液压缸还可采用加强环式缸筒或双筒壁缸筒，这两种缸筒能使较薄的壁厚得到较高的强度和刚度。本次设计所采用的是27SiMn无缝钢管，其结构简图如图3-9所示：

图3-9缸筒结构简图

3.7.4缸筒内径的计算

设计中，往往需要根据已经给出的工作压力、要求的作用力或工作速度计算缸筒内径。本设计采用圆筒结构双作用单活塞杆液压缸，液压缸内径D和活塞杆直径d的确定：

通过查阅《机械设计手册》第四卷，利用下列公式（3-1）计算 D1=3.57×10-2 式中 D1——立柱缸筒内径，mm； F—立柱理论支护阻力，KN；

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F （3-1） P

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