礦用液壓支架設計畢業設計-wenkub

　

【正文】 表6二、機械化鋪網分層開采和放頂煤技術達到世界先進水平我國自 8 年代中期開始進行特厚煤層分層開采機械化鋪網液壓支架及配套技術的攻關，取得重要成果，研制試驗成功兩柱掩護式和四柱支撐掩護式鋪網支架系列，義馬。1995 年全國共有 243 個綜采工工作面，統配煤礦綜合機械化程度達到 %．工作面平均工效 25．077t／工，全國有 65 個年產百萬噸以上的綜采隊，其中 9 個隊年產達到 200 萬 t 以上，2 個隊年產達到 300 萬 t 以上，兗州南屯煤礦綜二隊 1995 年年產達到 315 萬 t，最高月產 34．7 萬 t，創出我國高產高效的最好紀錄一、高產高效礦井建設取得重大成績我國從 1993 年開始組織高產高效礦井建設，到 1995 年已建成 56 個高產高效礦井。 液壓支架技術另一重大突破是控制系統，應用電液控制技術，采用電磁(或微電機)控制的先導閥．先進可靠的壓力和位移傳感器，靈活自由編程的微處理機技術，紅外遙感技術等現代科技成果，使液壓支架的動作自動連續進行，移架速度大大提高，支架循環時間達到 6—8 入配合采煤機的煤巖識別系統等先進技術，可實現工作面自動控制。使用壽命達到 600~1200 萬 t 過煤量；②采用 38mm、 42mm 大直徑刮板?鏈；③采用軟啟動技術，使用雙緩液力偶合器或排水型偶合器，配有程序邏輯控制器控制水的5流速。采煤機截深達到 1—1．2m；③積木式結構，各單元之間沒有機械動力傳動，簡單可靠；④其中更先進的設備，可實現滾筒自動導向，其實質是煤巖界面探測技術，它能自動識別煤巖界面．并據此自動調節滾筒截割高度；⑤煤塵控制和故障診斷系統。 高產高效綜采技術的核心是工作面綜采設備，近 10 年來，工作面三大配套設備——采煤機、刮板輸送機和液壓支架，在設計方法和結構上都有了重大發展，主要是提高設備生產能力4和可靠性，改進操作性能。 英國和德國是世界上綜采技術裝備最先進的國家，由于受其自然煤層賦存條件的限制，其高產高效工作面的紀錄不如美國和澳大利亞，但世界著名的采煤機械公司主要集中在德國和英國。普遍裝備大功率電牽引重型采煤機組和大功率、大運量、高可靠性刮板輸送機。 1994 年平均班產進一步提高，其中，前 10 個工作面年平均班產達到 5998t 洗精煤，相當于年產 400 萬 t 以上的水平。80 年代末以來，世界主要產煤國家高產高效綜采技術迅速發展，特別是美國、澳大利亞、德國、英國和南非發展最快。綜采工作面高產高效紀錄不斷刷新，綜采裝備新技術層出不窮。沙莫羅克公司(SHAMR0CK)的被克佛克礦在 123 個小班中產煤 166 萬 t，相當于月產 83 萬 t。 澳大利亞近 10 年來綜采發展很快，綜采工作面數量從 1980 年的 3 個增加到 1994 年的 25個，井工效率達到 17．71t／工。近年來，由于國際采礦業市場的不景氣和激烈競爭，導致各公司的相互兼并，形成幾個大跨國公司。采煤機技術發展的一個突破是采用了多電機電牽引技術，大大簡化了機械傳動系統。隨著采煤機功率加大，產量提高，工作面刮板輸送機也發展成為大功率、高強度、高可靠性的運輸設備。軟啟動大大提高了輸送機的可靠性，使鏈子和鏈輪的壽命加倍；④故障診斷和工況監測技術，可以以連續監測輸送機各部件的運行狀態，進行故障診斷和報警。 我國綜采技術的發展現狀幾存在的問題我國自 1973 年開始大規模引進德國、英國等國家的綜采設備，經歷了消化、吸收和改進提高的過程。在產量增加 ％的基礎上，平均工效達到 ／工，提高 ／工。晉城、大同等礦區在特厚煤層分層鋪網技術方面積累了豐富經驗，晉城礦務局古書院煤礦分層鋪網工作面年放達到 200 萬ｔ，達到世界先進水平。目前全國已有 70多個綜采放頂煤工作面，并且，正以很快的速度在發展。研制成功 MG2400W 型滾筒采煤機，液壓牽引，裝機功率 2400KW、運輸能力1500t/h，鋪設長度 250m，鑄造槽幫，2Φ34 雙中鏈交叉側卸機頭，雙行星減速器，雙速電機驅動，傳動，傳動部可平行或垂直布置，過煤量 200 萬 t 等特點。　（2）完成液壓支架計算機模擬試驗的研究，把有限無方法成功地用于液壓支架的研究，建立了液壓支架整體有限無模型，開發 SSTS 液壓支架模擬試驗計算機仿真軟件系統，大大提高了液壓支架設計的可靠性廣泛應用于液壓支架設計研究，達到國際先進水平，為我國液壓支架打入國際市場發揮了重要作用。開發了ＣＡＤ工作站和微機ＣＡＤ系統，建成了較完整的液壓支架數據庫和通用圖庫，并正在逐步實現支架設計ＣＡＤ化。新型高可靠性支架，反向四加桿高產高效低位放頂煤支架，適應中小煤礦的單一煤層采用輕型支架和輕型單擺桿放頂煤支架均取得成功。工作面長度、采煤機截深、采區長度等工作面參數都比較小。（4）小煤窯濫采濫挖現象嚴重。8（6）由于受價格和基礎工業水平的影響，我國煤機制造質量、產品性能和可靠性距世界先進水平還有較大差距。即要保證提升能力大于運輸環節能力，運輸環節能力大于工作面生產能力；要保證掘進速度、通風能力與供電能力適應廣工作面實際需求。目前我國采掘嚴重失調的主要原因就是掘進機械化作業中，支護作業未能實現機械化，須盡快推廣掘進支護“錨桿化”。如皮帶輸送機應實現自移機尾、閉環控制張緊裝置的功能。自 1954 年英國裝備了世界上第一個液壓支架工作面開始，采煤技術實現了綜合機械化。這幾種設備相互配合，組成了綜合機械化采煤設備。1974 年以來，從西德、英國、蘇聯和波蘭等國引進了許多不同類型的液壓支架。如美國、澳大利亞的大部分長壁工作面部采用了電液控制技術，可對液壓支架的各種動作功能進行多種方式的程序控制相性能監測。至 70 年代中期，研制了 QY 型掩護支架和 ZY35 型支撐掩護支架。適用緩傾斜厚煤層高產高效的液壓支架分為機械化鋪聯網支架、 一次采全高支架和放頂煤支架三大類。與國外同類產品相比，這些支架的移架速度較慢（—般為 20—30s)、初撐比較低(一般為 — ，實測僅為 ~)。尤其對液壓支架液壓系統及其控制技術方面的研究投入較少，存在的問題最為突出，成為制約液壓支架發展的主要因素。其一是支護速度太慢，難以適應高產高效生產的需要，特別是不能與采煤機牽引速度相匹配；其二是工作面支架初撐力嚴重不足不均，給工作面頂板的管理、維護和安全生產帶來許多困難，有時嚴重影響工作面的正常生產。提高移架速度，必然要求提高泵站額定流量、供液系統大通徑管路和閥件的承壓能力。對液壓支架的研究，一般是在假定液壓支架載荷的前提下來研究其性能；面對礦山壓力的研究又未能顧及到液壓支架動態特性的影響。還須開發研究等壓雙伸縮立柱和能夠克服剛性四連桿機構缺點的新架型等。氣垛支架以其整體性能好、穩定性好、抗沖擊載荷能力強、初期投資少和操作維護簡便等優點，在薄煤層和急傾斜煤層支護中已經取得了一席之地。對于動態特性較差的支架液壓系統、其得架動作過程所需的時間遠遠超過靜態計算的運行時間。為了提高移架速度，就很難保證初撐時間，從而不能保證初撐力達到規定要求。二柱掩護支架因立柱數目少、操作簡便、侈架速度快等優點，在國內外得到了廣泛的應用。 電液控制技術、帶壓移架控制系統、初撐增壓閥的研究和應用，旨在改善液壓支架的支護特性、提高移架速度和初撐力。基于液壓支架在國內外的發展狀況和研究動態，設計人員認為研究液壓支架及其液控系統的動態持性，分析決定液壓支架支護持性二核心要素(移架速度和切撐力)之間的動態關系，解除大流量與高壓力的相互制約關系是亟待解決的重大問題。為了改進支架的支護性能，提高它對礦山地質條件的適應性，擴大使用范圍，延長使用壽命，目前液壓支架有下列幾方面的發展動向：1 大力發展掩護式和支撐掩護式支架，對其他型式的支架，應用逐漸機減少。近幾年來，國外正在研制一次截深 米左右或一次采高 米的液壓支架。5 為了加快支架的移設速度，進一步改善操作條件，支架控制正在向自動控制方向發展。從支架回流的低壓乳化液通過組合操縱閥與回液截止閥由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循環使用。當頂板壓力超過立柱安全閥限定壓力時，安全閥開啟釋放出立柱中的液體進行讓壓，當頂板壓力下降到立柱工作阻力時，安全閥關閉進行保壓承載。（3） 液壓控制元件主要有液壓控制閥、操縱閥、雙向鎖、安全閥、截止閥等及液壓輔助元件等。 掩護梁1－護幫板耳座；2－側推千斤頂座；3－側護板；4－側推千斤頂；5－前連桿耳座；6－后連桿耳座；7－護幫千斤頂耳座；8－彈簧筒； 9－插板千斤頂耳座圖 2－1　掩護梁掩護梁分別與底座和掩護梁千斤頂，其主要作用有：（1） 承受下部頂板傳給的水平分力和側向力，增強支架的抗扭性能；（2） 掩護梁與掩護梁千斤頂，保證支架的穩定性；（3） 阻擋后部落煤，維護工作空間。底座結構如圖 22 所示15 型限位塊 6 后柱窩 圖 2－2 底座其主要作用是：（1） 將上方載荷傳遞給底板，為立柱、推移裝置及其他輔助裝置提供安裝空間；（2） 給工作人員創造良好的工作環境；（3） 保證支架的穩定性。16圖 23 前連桿　　　　此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。適用于直接頂穩定和堅硬老頂周期壓力明顯或強烈的頂板，不適用于破碎頂板。這類支架的工作阻力較小，切頂能力較弱，架型空間較小，但支架的防護性能較好。這類支架的工作阻力、切頂項能力均介于上述二者之間，但由于有掩護梁，其掩護性能與穩定性均較好，適用于直接頂穩定和中等穩定（2～4 類），周期壓力明顯（Ⅱ～Ⅲ）的頂板。液壓支架架型的選擇，主要取決于液壓支架的力學性能是否適用礦井的頂底板條件和其它地質條件。支承掩護式支架適合于周期來壓強烈，中等穩定和穩定頂板。（2） 對于非常穩定和穩定的難垮落頂板和周期來壓強烈和十分強烈的頂板，應優先考慮選取四柱支撐掩護式支架。 影響架型選擇的因素液壓支架的選型受到礦井的煤層、地質、技術和設備條件的限制，因此，以上因素都會影響到支架的選型。② 當煤層厚度達到 ～ 以上時，需選擇帶有護幫裝置的掩護式或支承掩護式支架。?② 傾角在 10176。時，排頭支架設防倒滑裝置，工作面中部支架設底調千斤頂，工作面中部輸送機設置防倒滑裝置。（5） 煤層硬度　當煤層為軟煤層時，支架最大采高一般≤；中硬煤層時，支架最大采高一般≤；硬煤層時，支架最大采高5m。③ 結構緊湊，行人操作方便。 液壓支架整體結構尺寸設計 液壓支架的結構型式很多，且隨著采高和應用條件的不同，支架的結構布置和尺寸也各異。SK2對于中厚煤層支架，按下式確定支架高度，即： H ＝M ＋(200～300)maxH ＝M －(300～400)ini 　對于薄煤層支架，則按下式確定支架高度，即 H ＝M ＋(100～200)ax 　 H ＝M －(150～250)ini21 支架的最大高度與最小高度之差為支架的調高范圍。在采用雙伸縮立柱時，垛式支架的伸縮比為 ；支撐式支架為 ；掩護式支架可達 3，一般范圍是 至 ，煤層較薄時選大值。大采高支架為促高穩定性中心距可采用 1．75m，輕型支架為適應中小煤礦工作面快速搬家的要求，中心距可采用 。當支架中心距為 ，最小寬度一般1400～1430mm，最大寬度一般 1570～1620mm。支架間距 b 主要根據支架型式，但目前主要根據刮板運輸機油槽節長度及槽幫上千斤頂連接的位置來確定，目前我國刮板運輸機油槽每節長度為 ,千斤頂連接位置在刮板槽中間，所以除節式和邁步式支架外，支架間距一般為 ，此處恰取 1500mm。Q1=78176。重新計算后可得：Q1=78176。確定掩護梁上鉸點至頂梁頂面之距和后連桿下鉸點至底座至底面之距。（1）確定后連桿下鉸點 O 點的位置，使它大體比底座底面略高 200～250mm（或類比同類型支架確定）。（5）過 a 點作與 H—H 線有夾角 a1 的斜線，以 a 點為圓心，以 G 為半徑作弧交此斜線一點 e′，此點為掩護梁與頂梁的鉸點。（9）在垂線上作液壓支架在最低位置時，頂梁與掩護梁的鉸點 e′′′ 。（13）以 e′′′ 點為圓心，掩護梁長 ae′ 為半徑作弧，交最前面圓弧上一點 a′′ ，此點為支架24降到最低位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。（16）分別作和的垂直平分線，其交點即為前連桿下鉸點，為前連桿長度。圖 32　　頂梁筋板焊接方式這里采用前后鉸接式頂梁。一般梁的支撐力，未伸出前為 200～400kN。要使側護板固定，只要把彈簧套筒收回，用銷子銷在銷孔中。頂梁尺寸① 頂梁長度頂梁長度受支架型式、配套采煤機截深(滾筒寬度)、刮板輸送機尺寸、配套關系及立柱缸徑、通道要求、底座長度、支護方式等因素的制約。可用公式如下:頂梁長度＝[配套尺寸＋底座尺寸＋A1E26按條件取底座長度大約為 故頂梁長度 L=2950mm② 頂梁寬度頂梁寬度根據支架間距和架型來定，架間間隙為 左右。此處 ζ==﹪（2）立柱柱窩的確定立柱是支撐在頂梁和底座之間能承受頂板載荷的液壓缸，立柱是承壓元件，它長期處于高壓受力狀態，它除應具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強度，良好的密封性能，結構要簡單，并能適應支架的工作要求。①立柱上柱窩位置的確定確定立柱布置可以用類比法,其確定原則考慮支架的穩定性及支架的合力作用位置綜合進行考慮,我們知道,作用位置超前易產生啃底現象,所以一般盡量使合力位置向后移。同時考慮柱前行人