礦用液壓支架設計畢業設計(存儲版)

　　

【正文】 觸，載荷沿支架長度方向按線性規律，沿支架寬度方向為均布。即以當支架支承后在處于平衡狀態時，取整體或某一個部分為分離體也處于平衡狀態，其合力和合力矩為零。因為 COS ≤1，因此立柱傾斜布置將使支架的承載能力降低。tgθ 值增加，附加力增加。而 角越大，支架的承載能力越小。但是，它的極限值卻可以用頂梁和頂板支間產生相對滑動時的極限摩擦力求得。當支架升高時， 和 就逐漸增大， 和AcfPSin?ADfi c?DcSin?也就逐漸變大。aP8tF1WF1R2首先取頂梁為分離體，如下圖所示，根據 ，可得0M?? ①128282121sincos()cos()sin()0kttFxwhPlhPl??????? yaxkWt8再取頂梁和掩護梁為分離體，如下圖所示，根據 可得0M??35 ②13123123123()()cos()sin()0t tkFxlwhPllPh??????????WtR2聯立①、②兩式可得 ??31318221 3(cosin)sincos()t kPlhPlhFwh?????? KN????823822211sinco()o()sin()Kt tPlhPlPhFwhF??????????當 為推力時, w=0, , ，?2238,56,10,??????(17cos029sin)..20in6(.?????????? m???????? ?當 為拉力時, w=, , ，?12238,56,10,h??????(17cos0sin).290in65(.6..429F??????36????..38.. m?????????? ?從以上求出的結果可知：當 為正值時，（平衡千斤頂為推力）且 W=0 時，F1 有最小值。 作用點的位置可以由取整體支架為分離體F? 1F?（如下圖所示）求出。再由掩護梁為分離體，如下圖所示寫出力系的 x 方向和 y 方向平衡方程，解出 F5 和 F6。34該支架整體受力如下圖所示。只有 tgθ 值很小時， 才能忽略f1tg?? ftg?不計。（4） 摩擦系數的影響331） 對支架承載能力的影響　　摩擦系數對支架承載能力的影響表現在 項中。在調高范圍內，支架的承載能力在兩側的高度內比較小。當 O 點在頂梁上方時，tgθ 取正值。現在 對承載能力的影響。（8） 各種結構件的強度校核，除按理論支護阻力校核危險端面外，還要按《液壓支架型式試驗技術規范》的各種加載方法，以支架的額定工作阻力逐一校核，超過額定工作阻力 10％的超載試驗，將由安全系數來保證強度。（1） 把支架化簡成一個平面桿系結構，同時為防于安全，按集中載荷進行計算。圖 33　掩護梁焊接方式圖 34　掩護梁1耳板 2主筋板 3擋板 4耳板295加強筋板 6板 7側推千斤頂 8蓋板 9護幫板（5）推移千斤頂 本液壓支架采用活塞式推移千斤頂，其結構如下圖所示。除了滿足一定的剛度和強度外，對底板不平的適應性要強，對底板的接觸比壓要小；有足夠的空間安裝立柱液壓控制裝置，推移裝置和其它輔助裝置；便于人員操作行走，起一定的擋煤作用，考慮排煤能力，有一28定的重量，以保證支架的穩定性能等。同時考慮柱前行人和支架的調高范圍以及下柱窩與前連桿下鉸點的距離，一般按支架在最低工作位置時，立柱最大傾角應小于 30176。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。可用公式如下:頂梁長度＝[配套尺寸＋底座尺寸＋A要使側護板固定，只要把彈簧套筒收回，用銷子銷在銷孔中。圖 32　　頂梁筋板焊接方式這里采用前后鉸接式頂梁。（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。（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。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。Q1=78176。當支架中心距為 ，最小寬度一般1400～1430mm，最大寬度一般 1570～1620mm。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。 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。（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。?② 傾角在 10176。 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。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。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。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。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。（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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。這幾種設備相互配合，組成了綜合機械化采煤設備。如皮帶輸送機應實現自移機尾、閉環控制張緊裝置的功能。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。（4）小煤窯濫采濫挖現象嚴重。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。　（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。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。在產量增加 ％的基礎上，平均工效達到 ／工，提高 ／工。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。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。 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。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。 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。 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。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。 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。國內幾個著名高產高效工作面裝備情況見下表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。我國部分綜采設備已開始出口美國、俄羅斯、印度和土耳其。（4）計算機輔助設計（CAD)有了較大發展。巷道斷面小，支護質量差，掘進設備落后，進度慢，運輸系統環節多，輔助運輸落后。科研單位創收成為主要目標，技術攻關力量不足，科研成果低水平循環現象嚴重。美國將主并、副井直接布置在可采煤田中．不僅大大減少／巷道掘進量(無巖巷掘進)，而且簡化了運輸系統。 液壓支架的應用和意義隨著工業技術的不斷發展，國民經濟對煤炭需要量的日益增加，煤礦開采，特別是采煤工作面的生產技術面貌發生了巨大的變化。9我國于 1964 年開始研制液壓支架，到目前已經取得可較好的效果。1970 年在山西大同首次全工作面裝備了 Tz—140 型垛式液壓支架。放頂煤支架分為單輸送機插腿式開天窗、雙輸送機插板式、雙輸送機開天窗式三大類．其代表架型分別為 ZFD5600—26／FY2800—14／2ZFS5200—16／32。目前在采煤工作面的機械化生產作業中，主要存在著兩大問題。此外．液壓支架的設計、研究與采場礦山壓力的研究之間存在著明顯的脫節問題。由此可見，自動增壓初撐系統有一定的應用前景。文獻指出泵站實際調定壓力較低只有一定的波動、遠距離供液壓力損失嚴重、頂底板不平反浮煤和浮殲的影響、不能保證液壓支架的初撐時間以及多人操作或多架同時操作等因素是導致液壓支架初撐力本足不均的主要原因；而增大大校直徑和數目、提高泵站壓力、采用雙供液系統、監油工作面支護質量、增設韌撐力保證閥等提高切撐力的方法相措施都存在著一定的不足。但體積和重量過大、在支架上難以設置等因素，是初撐增壓閥難以得到應用的根本原因。在緩傾薄及中厚煤層中，液壓支架已經獲得了廣泛的應用，但是0?4570?由于煤層賦存條件復雜，支架的結構還不夠完善，設備還需要管理和操作經驗，所以液壓支架的使用范圍受到限制。2厘 米134 為了簡化支架管路系統和便于安全操作，開始采用“多芯管”先導式鄰架控制的操縱方式。為保證支架結構件的強度及撐在支架頂安全，在立柱的下腔裝有安全閥。14本支架采用分段組合式頂梁結構（剛性頂梁＋伸縮前梁），強度高，對頂板維護較好；另外，在頂梁前部還布置有起吊耳，可方便吊掛較小的機件。對于后連桿，由于不僅受到冒落矸石的載荷，還要承受頂板的水平推力，所以要求它有較大的強度。頂梁、掩護梁與底座構成半封閉式結構，將頂板、采空區與工作面空間隔開。因此，液壓支架的正確選型對于工作面經濟效益關系重大。在此條件下，通常應避免使用重型支架。（1） 煤層厚度19① 當煤層厚度超過 ，頂板有側向推力和水平推力時，應選用抗扭能力強的支架，一般不用支承式支架。③ 傾角25176。 液壓支架的結構設計 確定液壓支架結構參數的原則與內容（1） 確定支架結構參數的原則① 要滿足配套設備(采煤機、輸送機)的相關要求:20② 與支架的工作方式(即時支護或滯后支護)相適應。對于大采高支架，按下式確定支架高度，即H ＝M 十(200～400)mmmaxH =M (500～400)mminH ———支架最大高度(mm)；H ———支架最小高度(mm)；iM ———最大采高(mm)；axM ———最小采高(mm)minM ＝ 1SKCM = i2式中 ——— 煤層平均厚度；C、 ———煤層厚度上、下波動系數，一般取1SK2＝1．1～1．3， ＝0．8～0．90。目前國內外液壓支架中心距大部分采用1．5m。（3） 支架間距 　所謂支架間距，就是相鄰兩架中心間的距離，按如下公式計算：b = B + nC 式中 b:支架間距 B:每架支架頂梁總寬度 C:向鄰支架頂梁間的間隙n:每架所包含的組架或框架數，總體自移式支架 n＝1，整體逐