1、开题报告：液压支架的开发 一、 概述 1.1 目的意义： 通 过本次毕业设计，培养学生综合运用液压传动、机械设计、理论力学、材料力学等课程中所学理论知识的能力；强调设计的独创性和实用性，培养和提高设计者独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。 由于不同采煤工作面的顶底板条件，煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等的不同，对液压支架的要求也不同，为了有效的支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸的液压支架。因此，液压支架的设计工作是很重要的。由于液压支架的类型很多，因此其设计工作量是很大的，由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节
2、。 在过去的半个多世纪中，煤矿井下开采支护设备的设计和使用发生了巨大变化。其中，最引人瞩目的是世界范围内广泛采用液压支架作为长臂开采支护工程的主要设备。从采煤设备的发展过程来看，采用液压支架管理顶板是 当代采煤技术史上一次重要的变革，也是煤矿现代化的主要标志。液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约占综合采煤设备总重量的 80%90%，其费用约占综合采煤设备总费用的 60%70%。因此，为了降低成本提高采煤的经济效益，世界各主要产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。 1.2 国内外基本研究概况 ： 1.2.1 国内液压支架技术现状 我国在 1964 年由太原分院和郑州煤机厂设计
3、70 型迈步式自移支架，从此开始了液压支架的国产化道路。 1984 年，北京开采所、沈阳所、郑州煤机厂在沈阳蒲河矿进行我国第一套放 顶煤液压支架的工业性试验，继而研制了多种低位、中位和高位放顶煤支架，成功地在缓倾斜厚煤层和急倾斜厚煤层水平分层工作面使用。 1990 年后，国产液压支架得到了全面的发展，到 1998 年止，全国己建成88 处高产高效矿井，其中 14 处矿单个工作面的单产达 15.72 万吨 /月，原煤生产人员效率达 9.16 吨 /工，综采机械化水平达 49.32%，达到了世界先进水平。30 多年来在液压支架技术不断发展中，形成了以煤科总院专业研究所和骨干支架制造厂设计所为主的支
4、架研究设计队伍，采用计算机 CAD 进行各种类型支架的设计，用有限元计算软件等 进行计算，并普及计算机绘图。我国制订的缓倾斜工作面顶板分类及其它研究成果为支架设计、选型和使用提供了有力的指导依据。制造方面形成以原部属专业制造厂为主、机械工业部及船舶制造总公司等专业厂为辅的制造体系，以及以国家煤矿支护设备质量检测中心为骨干的检测队伍。制定有关支架检测标准 n 项，建立了各项支架检测手段，造就了一支研究、制造和使用液压支架的庞大队伍 ；形成了研制液压支架的雄厚基础。不仅能满足国内的需要，还向美国、俄罗斯、土耳其和印度等国家出口液压支架或成套综采设备。 1.2.2 国外液压支架研究现状 80 年代以
5、来 ，世界主要采煤国家一直围绕减面提产、减人提效、降低成本、实现矿井集中生产做努力，人们积极开发和应用新技术，致力于高性能、高可靠性的新一代液压支架的研制。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀，推移千斤顶装有位移传感器，采煤机装有红外线传感装置，立柱缸径超过 400mm。为减少割煤时间，一般采用 0.81m 的截深。支架还采用屈服强度8001000MPa 的钢板，既有较高的强度、硬度和韧性，又具有良好的冷焊性能。随着长壁工作面长度的不断增加，为适应快速移架的需要，国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站， 其额定压力为 4050 M Pa，额定流量 400500L/min，并实现工作
6、面支架的单架程控或分组程控操作，其移架速度可达到 68s/架。澳大利亚也基本上采用一井一面的高度集中化生产，使用两柱掩护式支架，支架的平均工作阻力为 7640kN。如尤兰矿用电流控制的两柱掩护式支架，在 1995 年 8 月 8日创下澳大利亚有史以来日产 3.41万吨的最高记录，班产一直保持在 50006000吨。 1.2.3 国产液压支架与国外差距 目前国产液压支架与世界上先进国家的差距主要表现在支架的整体可靠性、材料结构、控制系统和液压元件等 几个方面。 (1) 可靠性的差距 我国目前的大部分支架的可靠性与国外差距比较大。例如神华进口的支架，工作面的开机率达到 90%以上，年产达到 10M
7、T，支架大修周期为产煤 15MT以上。而我国目前综采工作面开机率平均为 50%左右。支架大修周期平均产煤量在 45MT左右。但最近我国自主开发的 ZFS6800/18/35放顶煤支架年产煤量已达到8MT。 (2) 控制系统方面 目前世界上一些发达国家支架的控制系统已广泛采用电液控制系统，例如美国、澳大利亚、德国已普遍采用。电液控制系统技术在这些国家中已经非常成熟，支架的移架速度非常快，可达 8s/架，可以跟上采煤机 13m/min的速度。我国目前液压支架采用电液控制系统的数量很少，绝大部分为手动。目前我国共有 17套支架采用电液控制系统，绝大部分为进口设备，其中神华神东公司 9套，晋城、铁法各 2套全部为引进设备，开滦 2套为国内天玛公司生产的。在控制系统方面我国与国外的差距较大。我国目前绝大部分液压支架仍采用手动控制，移架速度一般为 15 20s/架，可以跟上采煤机 6 7m/s的速度。手动控制与电液控制相比，工人劳动强度大，自动化程度低，速度慢、支护效果差。
