液圧支架的設計_大學學士學位論文(更新版)

　　

【正文】 （式 ） 式中的 zF 按下式計算： ndmz n FF ?cos1?? kN （式 ） 式中 n? — 支架在最高位置時立柱傾角，度； 山東科技大學學士學位論文 31 將數據代入公式得 zF 為： 5 0 615c o s2 2 9 1 0 ??? ?zF kN 由公式得安全閥的調整壓力為： 2 ????aP MPa Pa 求出后，在選定一種動作壓力與 Pa 相近的標準安全閥。 qqqmx hh hHqqqq121121 )( ????? kN/ 2m （式 ） 式中： xq — 當支架最大采高為 mH 時，支架應有的支護強度， kN/ 2m ； 1q — 在架型選樣表 21 中與低于 mH 但與之相鄰的采高相對應的支護強度； kN/ 2m ； 2q — 在架型選擇表 21 中與高于 mH 但與之相鄰的采高相對應的支護 強度， kN/ 2m ； 山東科技大學學士學位論文 29 qh1 — 1q 所對應的采高， m； qh2 — 2q 所對應的采高， m。在支架滯后支護的情況下，利用挑梁可實現及時支護 。 四孔式 —— 中間兩孔安裝側推千斤頂，側面兩孔布置彈簧筒。 由于上伏式嵌入式等直角活動側護板可能承受頂板或冒矸的載荷，必須有承載用的導向桿。 頂梁和掩護 梁側護板的連接，在考慮動作靈活可靠的情況下，應盡量減少間隙，加強密封性。 側護板尺寸確定 頂梁側護板的側向寬度，按支架升降高度和推移步距來確定。 如果給定 ? 和 j 值，可以求出 B 值，即 ）（ ）（ cll jclB ?? ?? ?? 取， ε =79% 、 j=200mm。 山東科技大學學士學位論文 22 圖 42 鉸接式頂梁 頂梁的設計 頂粱的長度的確定 定量長度 =[配套尺寸 +底座長度 +A178。 整體頂梁 整體頂梁圖 41 的特點是 :結構簡單，可靠性好 。如果差別太大，要改變四連桿的尺寸或角度，以上述的過程畫出 I－ H 間的軌跡，使近似于直線。 5)在 CH 上取一長度 CD，必須使 CDCJ。 山東科技大學學士學位論文 19 圖 32 四連桿機構 1)在上圖中，先畫基線 AB 向上取 xhma ，在 xhma 頂端向下取一定距離（頂梁頂面之掩護梁的鉸接軸 中線的距離），得到 I點。支撐掩護式為 I = ～ 。由于它處在隔離采空區的位置，故可以起到良好的擋矸作用。通常，掩護式支架的底座長度 取 倍的移架步距 (一個移架步距為 )，即 ；支撐掩護式支架的底座長度取 4 倍移架步距，即 。 ②表中 、 、 2 分別為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級老頂的分級增壓系數；Ⅳ級老頂給出最低值 2，選用時可根據本礦實際確定適宜值。 (6) 地質構造 地質構造十分復雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時間分別在 5～ 8 2m 和 20min 以下時，暫不宜采用液壓支架。 影響架型選擇的因素 (1) 煤層厚度 煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩定性。為偏于安全，在計算時把外載荷視為集中載荷。 老頂 級別 II 級、直接頂 II 級 ， 支架的工作阻力 3200KN，煤層采高。 ，要有足夠寬的人行道。但是，由于支架的頂梁長短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對頂板的支撐能力。隨著頂板的繼續下沉，安全閥重復這一過程。移架結束后，再把支架升起，使支架撐緊頂板。 通過自己獨立地完成指定的課程設計任務，提高理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力，學會查閱參考書和工具書的方法，提高編寫技術文件的能力，進一步加強設計計算和制圖等基本技能的訓練，為畢業后成為一名出色的機械工程師打好基礎。為了滿足對煤炭增長的日益需要，必須大量生產綜合機械化采煤設備，迅速增加綜合機械化采煤工作面。連桿為單擺桿 。低位放頂煤支架基本上適用于綜采各種地質條件的特厚煤層 ,目前國內已在傾角為 0176。其結構特點為 :整體頂梁或鉸接頂梁 ,有內外伸縮前梁或帶前挑梁 。中位放頂煤支架受力狀態好 ,抗扭能力強 ,不易倒架 ,煤塵少。 該類支架為雙運輸機式 ,可用于 緩傾斜和急傾斜特厚煤層水平分層采煤。 5)特厚煤層放頂煤液壓支架 放頂煤支架按放煤位置可分高位、中位和低位三種。 3)大傾角煤層一次采全高液壓支架對傾角為 25176。支架的工作阻力為 1800～ 6000kN,支架高度 ～ 。以上時配防倒防滑裝置。澳大利亞也基本上采用一井一面的高度集中化生產 ,使用兩柱掩護式支架 ,支架的平均工作阻力為 7640kN。隨著長壁工作面長度的不斷增加 ,為適應快速移架的需要 ,國外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站 ,其額定壓力為 40～ 50MPa,額定流量 400～ 500L/ min,可實現工作面成組或成排快速移架 ,達到 6～ 8m/s。我國的綜采工作面絕大部分分布在緩傾斜中穩及中穩以上頂板的中厚煤層 ,而其它條件下的煤層 ,現有的液壓支架適應性差 ,使用效果不理想。 支架的形式為掩護式支架。立柱采用單伸縮液壓缸，前端帶有加長桿，以滿足支架最低及最高位置時的高度要求。我國綜采液壓支架的推廣使用 ,目前還存在許多亟待解決的問題。支架平均工作阻力 6470kN(最大為 9800kN),支架寬度普遍增大 ,中心距達到 ,并向 2m發展 ,增大架寬有利于減少工作面架數、縮短移架時間、增加有效工作時間和提高單產。 我國液壓支架的技術現狀 我國在 1964 年由太原分院和鄭州煤機廠設計 70 型邁步式自移支架 ,從此 開始了液壓支架的國產化道路。有長短兩種掩護梁 。 (2)不同采煤方法中使用的國產液壓支架 1)緩傾斜厚煤層一次采全高支架大采高支架總共 10 余種 ,大多為 ZY型掩護式支架 ,少數為 ZZ 型支撐式支架 ,支架高度 2～ 5m,工作阻力 3200～10000kN。支架應有可靠的防倒防滑和調架裝置 ,活動側護板應有較大行程和推力 ,支架與采煤機道之間需設防砸 安全擋板 ,底座應設腳踏板或扶手。掩護梁較長 ,開天窗 ,上面有放煤槽 ,放煤角度大于 35176。連桿型式有單鉸接和四連桿兩種。由于放煤口三面敞開 ,不丟脊背煤 ,回收率相對較高 。四立柱大多支撐在頂梁上 ,少數支撐在掩護梁上 。左右且煤硬度 f=～ 的煤層中廣泛使用低位放頂煤支架 ,采煤截深多為 ,工作面回收率一般可達 90%、甚至 97%,采區回收率 86%。 6)難采煤層液壓支架 該類液壓支架要求底座面積盡量大并具備抬底座功能 ,采用底座半封底或全封底以降低底板比壓。因此液壓支架的設計工作是很重要的。 123456上升推移7pO 圖 21 液壓支架工作原理 1— 頂梁； 2— 立柱； 3— 推移千斤頂； 4— 安全閥； 5— 單向筏； 7— 操縱閥； 支架升降 當操作閥處于升柱位置時，從乳化液泵站來得高壓液體通過操縱閥液控單 向閥 5 進入立柱 2 的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撐緊頂板。 (1) 初撐階段 在升架過程中，當支架的頂梁接觸頂板，直到立柱下腔的液體壓力逐漸上升到泵站工作壓力時，停止供液，液控單向閥 6 立即關閉，這一過程為支架的初撐階段。對于掩護式和支撐掩護式支架，其初撐力和工作阻力的計算還要考慮到立柱傾角的影響因素。 。 ，能夠承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。 山東科技大學學士學位論文 12 支架的支護性能與外載荷 由液壓支架的工作狀態可知，支架承受的外載荷是頂板下沉形成的。 (4)通過分析和計算可知，掩護梁上矸石的作用力，只能使支架實際支護阻力降低所以，在進行強度計算時不計，使掩護梁偏于安全。 山東科技大學學士學位論文 13 (2) 煤層傾角 煤層傾角主要影響支架的穩定性，傾角大時易發生傾倒、下滑 。所以，為了在使用中合理地選擇架型，要對支架的支撐力、采煤高度與承載的關系進行分析，使支架的支撐力能適應頂板載荷的要求。按下式計算： 山東科技大學學士學位論文 16 3cmb B n C? ? ? （式 ） 式 中： cb — 支架間距（支架中心距）； mB — 每架支架頂梁總長度； 3C — 相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙 ； n— 每架所包含的組架的組數或框架數，整體自移式 支 架 。為提高橫向穩定性和減小對底板比壓，厚煤層支架可加大到 ，放頂煤支架為 ～ 。 四連桿機構在具有以上諸作用的同時，也有一些缺點。e 點的運動軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運動軌跡的最大寬度 70e? mm以下。 3)由 H 作一斜線 HC 與水平線成 ? 角，必須使 ? 015 。作 D 和 F 連線的垂直二等分線，在垂直二等分線上取 G 點，必須使 DG 成為最長桿，又使 GJDC,這樣 CD就是最短桿。 ? 角是連桿瞬時中心與掩護梁鉸接軸的連線和頂梁延長線之間的夾角。可設置全長側護板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護效果，減少架間漏砰。 采煤機： MXA300/，刮板輸送機： SGZ730/320。 山東科技大學學士學位論文 24 側護板的結構的型式 側護板的結構型式如圖 43 所示。 掩護梁側護板的側面寬度，主要考慮移架步距，一般一個步距大于 100mm，即相當 700mm。 2）防到、調架。 側推千斤頂的位置 1）千斤頂置于梁體外部，結構簡單，裝拆方便。護幫板是提高液壓支架適應性的一種常用裝置，其作用是 :①護幫，即通過挑梁 (護幫板 )貼緊煤壁，向煤壁施加一個支撐力，防止片幫。另一類是四連桿式，如圖 46所示。其中， Y 1F B 型 ap =40 MPa； Y 2F 型 ap =30～ 60 MPa； m? — 立柱最大傾角 (度 )， (支架降到最低工作位置時， m? 角最大 )。 立柱工作阻力 2P 按下式進行計算： ae PDP 10422 ??? ? kN （式 ） 將各數值代入公式 得立柱工作阻力 2P 為： 5 7 838104 22 ?????P kN 表 52 支架工作阻力數值圓整標準（ MT16987）（ kN） 1200 1600 20xx 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 5200 5600 6400 7200 8000 9000 10000 120xx 圓整取支架工作阻力為 3200kN，則 P2=1600kN。 對 A 取距，可算得 x 圖 51 頂梁受力分析 ??c os)(s in3 12111ttPhhPWhFLgFx ????? （式 ） 式中： x－立柱上柱窩至頂梁和掩護梁鉸點之距； 1F －支架支護阻力； q－支架最大支護強度； cF －支護面積； Lg－頂梁長度； tp －支護工作阻力之和； 1h －頂梁和掩護梁鉸點至頂梁頂面之距； 山東科技大學學士學位論文 33 2h －立柱上柱窩中心至頂梁頂面之距； ? －立柱在最高位置時的傾角。 275 LLL ?? 行程 312=0 .0 10 .3 2 2=XL=S 2 （ m ） 查表液壓活塞行程系列表取 mmS 320? 山東科技大學學士學位論文 36 L 5L 7L 2h 7 圖 54 平衡千斤頂最長位置 4．平衡千斤頂在掩護梁上位置的確定 平衡千斤頂的行程確定后，即可確定它在掩護梁上的位置，如圖 54 mLSbaLLL 211257 ??????? （ ） 式中 1a 當活塞全部縮回時，缸體上鉸點之活塞上部之距，如圖 所示。 缸徑 (mm) 160 140 125 100 80 63 桿徑 (mm) 140 100 85 100 85 70 70 (63) 50 45 45 40 泵壓(MPa) 推力 (kN) 633 490 392 245 157 98 拉力 (kN) 1500 382 445 234 304 284 127 157 98 108 48 58 推薦材料規格(mm) 缸 194? 22 168? 20 146? 14 121? 14 102? 14 83? 11 桿 152? 17 105元鋼 95元鋼 110 105元鋼 95元鋼 85 元 鋼 80 85元鋼 70元鋼 ／ ／ ／ ／ 山東科技大學學士學位論文 38 6 支架受力分析與計算 受力計算 該支架整體受力如圖 61 所示，圖中 tP 和 8P 為已知，需求 1F 、 39。 34