礦用液壓支架設計畢業設計-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 步式支架 n＝2，節式組合邁步支架 n＝支架節數。由圖所示的幾何關系可以列出如下兩式：聯立以上兩式可得：將以上各值代入可得A/G=一般 A/G 的比值按以下范圍來取：掩護式支架 A/G=～；故 A/G 取 合適，支架最高位置時的計算高度為：將 A/G= 代入上式中可得G=1791，A=918，取整后 G=1800，A=920；P1 仍取 56176。設：G掩護梁長度， A后連桿長度， L2e′點引垂線到后連桿下鉸點之距， H1支架最高位置時的計算高度， H2支架最低位置時的計算高度。 HHaeo（8）過 e′點作 FF 線的垂線（認為液壓支架由高到底變化時，e′點在此直線上滑動）。（15）連接為液壓支架降到中間某一位置和最低位置時后連桿的位置。鉸接前梁端部的支撐力決定于前梁千斤頂的支撐力矩。頂板采用的鋼板厚度為 25mm，筋板厚度為 40mm。 ＝56176。?30同時由于頂梁較短，立柱傾角加大可以使頂梁柱窩位置前移，使頂梁前端支護能力增大。 ①121coscosxAxG?????? ②3Htg?將②式代入①式代入上式可得 1132coscosxAH?????式中 H3=Hn（h2+h3）本設計中，取液壓支架最低可降到 1700mm 處，故 H3=1900150150=1600mm支架最低位置時，后連桿與水平面夾角1?支架最低位置時，掩護梁與水平面的夾角2初選支架最低位置時，掩護梁與水平面的夾角為 25176。本設計采用整體式底座.（4）掩護梁掩護梁承受頂梁部分載荷和掩護梁背部載荷并通過千斤頂傳遞給底座。 本支架液壓系統所使用的乳化液，是由乳化油和水配制而成的，乳化油的配比濃度為 5％，使用乳化液應注意以下幾點：（1） 定期檢查濃度，濃度過高增加成本，濃度太低，可能造成液壓元件銹蝕，影響液壓元件的密封和使用壽命（2） 防止污染，定期清理乳化液箱和支架過濾器（3） 防凍：乳化液的凝固點為零下三度左右，與水一樣也具有凍結膨脹性，乳化液受凍后，不但體積膨脹 ，穩定性也受影響，乳化液地面配制和冬季運輸時要注意防凍。（4） 通過分析和計算可知，掩護梁上煤塊的作用力，只能使支架實際支護阻力降低，所以在計算強度時不計。即滿足靜力平衡的充分必要條件為各力在 x 上的投影之和為零，各力在 y 上的投影之和為零。 角和 COS? ?之間的關系表示在圖 3－1 看到，當 18 時，COS ，支架的承載能力降低值不等大?于５％。當摩擦系數 W＝，tgθ= 時，附加力可達支架名義工作阻力的 30％。所以支架的調高范圍越大，承載力變化越大。即壁系數斷裂極限值 等于頂梁maxf和頂板的摩擦系數。因此，隨著支架的高度，摩擦力對連桿的影響逐漸增大。8P當 為負值時，（平衡千斤頂為拉力）且 W= 時，F1 有最大值。 WF1對點取矩，整理后有 ??11FXwhx?????當 為負值時（平衡千斤頂為拉力）， ??? m??????當 為正值時（平衡千斤頂為推力）， 時8 ? ????????（1） 求底座所受內力并畫出受力簡圖(a)和內力分析計算圖(b)（支架高為 2600mm 時）。所以，在驗算掩護梁和前后連桿強度時，應按此種情況進行。據此把三種支架簡化成平面桿系進行受力分析和計算。 值在 中隨承載能力有很大影響。在進行強度計算時，要以頂梁承受最大負荷時的支護高度為依據，按此時的工況進行受力分析。（3） 支架承載能力隨高度的變化　　由支架載荷 的計算式直到，其中 、 、 是隨高度而變化的，因此支架的支撐力也就AP??l隨著高度而變化。?（2） tgθ 值對支架承載能力的影響在以上各式中有多項公式包含 tgθ，分析如下：O 點是瞬時中心，隨著支架高度的變化，O 點　的位置也發生變化，tgθ 也跟著發生變化。（1） 立柱傾角對承載能力的影響由于掩護式和支撐掩護式支架的立柱大部分是傾斜 布置的，傾角 又隨著支架的高度變化，所以支架的承載能力的? 大小也a32隨著支架的高度而變化。（7） 支架各部分受力，按不同支護高度時受力最大值進行強度校核。31 支架載荷的確定 液壓支架實際受載荷情況很復雜，頂梁和底座上的載荷即非集中載荷又非均布載荷，分布規律隨著支架與頂底板的接觸情況而變化，為簡化計算作如下規定。掩護梁上的側護板的裝配方式與頂梁相同。在底座前端中間焊接有過橋它可以起到對底座的加強作用，另外還要用于固定推移千斤頂，將其一端固定在底座上。②立柱下柱窩位置的確定立柱下柱窩位置的確定，要有利于移架，使底座前端比壓小。支架控頂距 L 為支架頂梁長度加頂梁前端與煤壁間距。掩護式支架，由于一般用于破碎頂板，應將頂板長加以控制，使空頂區范圍內的重復支承次數不超過 4～5 次，頂梁長度為 ～,最大 3m。在頂梁兩側裝有側護板，根據工作面方向不同可使一側固定，另一側活動。 液壓支架支部件設計（1） 頂梁頂梁用于支撐維護控頂區的頂板，承受頂板壓力，將頂板載荷通過立柱、掩護梁、前后連25桿經底座傳到底板。（12）以 e′′ 點為圓心，掩護梁長 ae′ 為半徑作弧，交前圓弧上一點 a′ ，此點為液壓支架降到中間某一位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。（4）在此斜線上截獲線段 oa，oa 長度等于 A，a 點即為后連桿與掩護梁的鉸點。四連桿機構設計的幾何作圖法按如下步驟進行。根據四連桿機構的幾何特征，初選 P1=56176。支架頂梁一般裝有活動側護板一般行程 170～200mm。maxin支架的伸縮比指其最大與最小高度之比即：m=Hm/Hn由于液壓支架的使用壽命較廠，并可能被安裝在不同采高的采煤工作面，所以，支架應具有較大的伸縮比。② 確定支架總體與主要部件的布置與尺寸。（4） 瓦斯含量 對瓦斯涌出量大的工作面，應符合保安規程的要求，并選用通風端面較大的支承式或支承掩護式支架。（2） 煤層傾角① 煤層傾角10 時，支架可不設防倒滑裝置。（4） 在不穩定頂板條件下使用四柱式支架應注意對機道上方的頂板控制，包括增加前任阻力及可伸縮前梁等。掩護式支架適合于中等穩定和一般破碎的頂板。（3） 支撐～掩護式支架支撐～掩護式支架兼有支撐式和掩護式支架的結構特點，均為四柱式，立柱可直立或斜支在頂梁或掩護梁上，相當于支撐式與掩護式的組合，以支撐為主，掩護為輔。但框架結構不夠穩定，承受側向力的能力較差。該型底座的缺點是在推移機構外易積存浮煤碎矸，要求及時清理。（2） 缸主要有雙作用雙伸縮立柱、推移千斤頂、側護千斤頂、前梁千斤頂等。來自泵站的高壓乳化液，經主進液管送到工作面，并與每架支架的進液截止閥相連導入支架，再經過組合操縱閥配液到各液壓缸，以完成支架所需的各項動作。目前，各國正在研制大傾角、大采高、大截深和薄煤層支架，并使支架和菜煤機更好的配合。要從根本上解決這兩個相互制約的核心問題，還需要從研究液壓支架及其液壓系統的動態特性為突破口。帶壓移架控制系統可以以實現液比支架卸載扣移架工序的同步化相自動化，改善了液壓支架的支護特性和控頂效果，消除了液壓支架的升降行程，故在一定程度上可提高移架速度。目前液壓支架移架速度的計算方法僅為靜態汁算，只反映了移架動作的操作時間和運行時間。須加快電液控制系統的開發和支架供液系統和液控系統的優化。頂板管理不好，必然影響移架速度的正常發揮，從而間接影響工作面的產煤量。然而在液壓支架及其液控系統動態特性、液壓支架電液控制技術和計算機輔助設計等方面的研究起步較晚，遠遠落后于一些先進國家。適用于緩傾斜，中厚煤層高產高效的液壓支架的代表件型號有QY200—14／3BY3300—]3／3ZY35 或 BC40017／3TZ720—20．5／3ZY550—13／2ZY560k 等。50 年代英國研制的垛式支架和法國研制的節式支架代替了木支柱、金屬摩擦支柱、液壓支柱，開辟了采煤工作面支護設備的技術革命；60 年代前蘇聯研制并改進的 OMKT 型掩護式支架(具有四連桿機構)，從根本上解決了支架梁端距變化大和不能承受水平力的問題，開辟了液壓支架設計的新時代；70年代主要產煤國家都在不斷改善支架結構，完善支架性能，實現了支架的“立即支護”力式；80 年代以來，為提高生產率和降低成本，在液壓支架的設計和研制中應用了許多高新技術，特別是液壓支架的性能相自動化程度有 f 大幅度提高。也就是說，采用滾筒式或刨削式等采煤機械落煤與裝煤；工作面重型可彎曲運輸機，以及與之適應的順槽轉載機和可伸縮皮帶運輸機等運煤；自移式液壓支架支護和管理頂板。主運輸系統的運輸能力一般偏低，不能與高產高效綜采工作面生產能力相匹配，故須對現有它運輸設備進行改造。要保證綜采工作面設備效能的充分發揮，必須保還生產系統各環節具有足夠的通過能力和適應能力。（3）煤炭企業普遍經濟效益較差，負擔重，技術改造任務難度大，資金投入嚴重不中，以致發展后勁不足，一些礦井沒有設備更新能力，機械給出現倒退局面。（6）新架型研制成績顯著，架型結構進一步完善。煤炭科學研究總院北京開采研究所對支架力學特性進行了深入的研究，提出了液壓支架三維力學模型的計算方法，克服了傳統平面力系方法的缺陷，提出了液壓支架總體結構參數優化設計方法，開發出液壓支架設計計算通用軟件系統，并廣泛應用，使我國液壓支架設計計算提高到一個新水平。　　　近年來，綜采放頂煤技術在我國得發展和廣泛普及，綜采放機煤采煤法正在成為一種高產高效采煤方法，1995 年全國 65 個綜采百萬噸創水平隊中有 23 個是綜采放頂煤隊，占％，其中，年產 200 萬ｔ以上的 9 個綜采隊中有 6 個是綜采放頂煤隊。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。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。 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。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。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。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。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。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。 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。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。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。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。工作面長度、采煤機截深、采區長度等工作面參數都比較小。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。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”。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。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。至 70 年代中期，研制了 QY 型掩護支架和 ZY35 型支撐掩護支架。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 ~)。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。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。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。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。 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。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