礦用液壓支架設計畢業設計(留存版)

　　

【正文】 響，而且對各受力部件有影響，并相當復雜，因此 tgθ 是大是小，由具體情況而定。加入頂梁上受向前的水平載荷，很容易使支架向前傾倒，這種趨勢使頂梁對于頂板向前滑動，則水平載荷又變成向后作用。根據以頂梁為分離體的受力平衡圖，寫出 X 和 Y 方向的力系平衡方程，再由此解出頂梁與掩護梁的內力 xa 和 Ya：1821sincostPFw???iaty?當 為正值時，（平衡千斤頂為推力）且 W=0 KN??????coin5y?當 為負值時，（平衡千斤頂為拉力）且 W= KN?????從以上求出的結果可以看出，當 為正值時（平衡千斤頂為推力），xa、Ya 有最大值，8P掩護梁受力最大，同時前、后連桿受力也最大。所以，在驗算頂梁強度時，按平衡千斤頂受拉且 W= 時計算。所以此值的大小在 0～ 范圍內變化。所以 tgθ 值過大對支架受力不利。各力對某點取矩之和為零。30圖 36 液壓支架液壓系統圖1－前立柱；2－壓力指示器；3－安全閥；4－液控單向閥；5－后立柱；6－頂梁側推千斤頂；7－掩護梁側推千斤頂；8－護幫千斤頂；9－雙向液控單向閥；10－操縱閥；11－推移千斤頂；12－前梁千斤頂；第四章. 支架的受力分析與計算 支架的工作狀態在采煤工作面中，當煤被采出后，就會出現一定的空間，由于上部巖從壓力，出現離從和裂隙，如果不及時支護，頂板就要冒落，不支護的時間越長，危險就越大，而頂板冒落時有一定過程的，一般分為三個階段，開始頂板處于無壓狀態，次時頂板較完整，而且沒有下沉，通常稱為老頂來壓，次時頂板并不破裂，且這種下沉帶有一定的周期，所以稱為老頂周期來壓狀態，如不及時支護，頂板就會破裂而冒落，此時叫冒落狀態。則????????故 取整后為 950mm。1E26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。一般梁的支撐力，未伸出前為 200～400kN。（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′′′ 。重新計算后可得：Q1=78176。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 。③ 結構緊湊，行人操作方便。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。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。16圖 23 前連桿　　　　此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。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。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。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。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。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 ~)。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。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”。工作面長度、采煤機截深、采區長度等工作面參數都比較小。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。 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。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。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。 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。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。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。（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。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。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。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。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。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，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。（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。但框架結構不夠穩定，承受側向力的能力較差。掩護式支架適合于中等穩定和一般破碎的頂板。（2） 煤層傾角① 煤層傾角10 時，支架可不設防倒滑裝置。② 確定支架總體與主要部件的布置與尺寸。支架頂梁一般裝有活動側護板一般行程 170～200mm。四連桿機構設計的幾何作圖法按如下步驟進行。（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。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。支架控頂距 L 為支架頂梁長度加頂梁前端與煤壁間距。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。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。（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。（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。 值在 中隨承載能力有很大影響。所以，在驗算掩護梁和前后連桿強度時，應按此種情況進行。8P當 為負值時，（平衡千斤頂為拉力）且 W= 時，F1 有最大值。即壁系數斷裂極限值 等于頂梁maxf和頂板的摩擦系數。當摩擦系數 W＝，tgθ= 時，附加力可達支架名義工作阻力的 30％。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。 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。 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。 ＝56176。鉸接前梁端部的支撐力決定于前梁千斤頂的支撐力矩。 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）。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。目前國內外液壓支架中心距大部分采用1．5m。 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。（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。因此，液壓支架的正確選型對于工作面經濟效益關系重大。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。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。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。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。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。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。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。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。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。我國部分綜采設備已開始出口美國、俄羅斯、印度和土耳其。 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。 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。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。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。在產量增加 ％的基礎上，平均工效達到 ／工，提高 ／工。　（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。（4）小煤窯濫采濫挖現象嚴重。如皮帶輸送機應實現自移機尾、閉環控制張緊裝置的功能。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。尤其對液壓支