【正文】 支架 ,從此 開始了液壓支架的國產(chǎn)化道路。支架的工作阻力為 20xx～ 10000kN,支架高度 ～ ,一般在工作面傾斜 15176。有長短兩種掩護梁 。 2) ZY 系列掩護式支架 該系列支架采高范圍大 ,支架長度短 ,相對成本低 ,操作 靈活。 (2)不同采煤方法中使用的國產(chǎn)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(shù)為 ZZ 型支撐式支架 ,支架高度 2～ 5m,工作阻力 3200～10000kN。支架前部有寬度不少于 500mm 的空間 ,從而保證行人安全；鄰架操作。支架應有可靠的防倒防滑和調(diào)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。多為本架操作。掩護梁較長 ,開天窗 ,上面有放煤槽 ,放煤角度大于 35176。缺點是煤尖大 ,放煤點高 ,支架底座前端比壓大 ,放煤時工作面行人受阻 ,安全出口減少。連桿型式有單鉸接和四連桿兩種。支架工作阻力為 3000～ 6000kN,支架高度 ～ 3m。由于放煤口三面敞開 ,不丟脊背煤 ,回收率相對較高 。該類支架工作阻力為 2500～ 7200kN,支 架高度 ～ 。四立柱大多支撐在頂梁上 ,少數(shù)支撐在掩護梁上 。根據(jù)各工作面的條件不同 ,采煤工藝也不盡相同 ,多數(shù)采用兩刀一放分段多輪順序均勻采煤 ,兩刀一放單輪順序折返補放 ,以及單輪順序放煤、單間隔放煤、多輪放煤等 ,少數(shù)工作面采用一刀一放分段雙輪順序放煤工藝。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(qū)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。 本課題的研究目的和意義 根據(jù)現(xiàn)在國內(nèi)外發(fā)展形勢采用綜合機械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟效益的必由之路。因此液壓支架的設計工作是很重要的。同樣通過對液壓支架的設計，能夠更好的認識國內(nèi)外液壓支架的發(fā)展趨勢和發(fā)現(xiàn)目前煤礦液壓支架主要存在的問題，從而為以后更深認的了解和設計液壓支架打下良好的基礎。 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。這時，支架以山東科技大學學士學位論文 9 輸送機為支點前移。 (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。當降到安全閥的調(diào)定壓力時，安全閥關閉。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。支架的工作阻力是支架的一個重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。 。 斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有毒氣體等安全方面的要求。 ，能夠承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。 支架的選型設計 設計的原始條件 支架的支撐高度： ， 煤層厚度： H＝ 3m，煤層傾角最高至 15度 。 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(tài)可知，支架承受的外載荷是頂板下沉形成的。 為了設計計算方便，要對支架的外載荷和支架本身進行簡化，概述如下： (1)把支架簡化成一個平面桿系結構。 (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。 (7)按不同支護高度時各部件最大受力值進行強度校核。 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(wěn)定性，傾角大時易發(fā)生傾倒、下滑 。 (5) 瓦斯涌出量 對于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通風斷面應滿足通風的要求，選型時要進行驗算。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。表中所列支護強度在選用時，可根據(jù)本礦情況允許有 5? %的波動范圍。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(shù)或框架數(shù)，整體自移式 支 架 。在設計支架的底座長度時，應考慮如下諸方面：支架對底板的接觸比壓要?。恢Ъ軆?nèi)部應有足夠的空間用于安裝立柱，液壓控制控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；使于人員操作相行走，保證支架的穩(wěn)定性等。為提高橫向穩(wěn)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 ～ 。 2．擋矸 鑒于組成四連桿機構的掩護梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石所賦予的載荷，掩護梁一般做成整體箱形結構，具有一定強度。 四連桿機構在具有以上諸作用的同時，也有一些缺點。 （ 2）后 1連桿與掩護梁的比值，掩護式支架為 I =~。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。水平偏移量不允許超過75mm。 3)由 H 作一斜線 HC 與水平線成 ? 角，必須使 ? 015 。 C 點和 E 點就是后連桿在支架為最小高度和最大高度時的極限位置。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。這樣， I ``3 ``2 ``1 所形成的曲線要接近直線。 ? 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。鉸接頂梁的前段稱為前梁，后段為主梁，一般簡稱頂梁。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。為順利移架，前梁間一般要留有 100～ 150mm間隙，從而 增加了破碎頂板漏研的可能性。 采煤機： MXA300/，刮板輸送機： SGZ730/320。頂梁的覆蓋率為頂梁面積與控制頂板面積比值的百分數(shù)，即 %100jBcl Bl ））（（ ???? 式中 B—— 頂梁寬度； l—— 頂梁長度； j—— 架間距； c—— 頂梁前端到煤壁的距離； 對于破碎頂板 %95~85?? ； 中等穩(wěn)定頂板 %85~75?? ； 穩(wěn)定頂板 %70~60?? ； 一般 j 取 100~200mm。 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。它克服了以上兩種側護板的缺點，但由于架間側護板造成三角帶容易填入碎矸，影響架間密封效果。 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。由兩臺相鄰支架的架間距離確定。 2）防到、調(diào)架。 2)千斤頂總推力，一般取 200～ 500KN，大傾角或厚煤層支 架時取上限。 側推千斤頂?shù)奈恢? 1）千斤頂置于梁體外部，結構簡單，裝拆方便。 三孔式 —— 中間孔按裝側推千斤頂，兩側對稱安裝彈簧筒。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。當煤壁出現(xiàn)片幫時，挑梁可伸人煤壁線以內(nèi)，臨時維護頂板，避免引發(fā)冒頂。另一類是四連桿式，如圖 46所示。由于實際最大采高不一定正好和表 21 所列采高相同，所以要用插值法重新計算。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 )。bp 為 30 MPa，代入公式得立柱初撐力為： 2 4 630104 2 ?????tP kN 安全閥壓力與立柱工作阻力的確定 安全閥的調(diào)整壓力，按選定后的立柱缸體內(nèi)徑 eD 和支架承受的理論支護 阻力 mF1 來確定。 立柱工作阻力 2P 按下式進行計算： ae PDP 10422 ??? ? kN （式 ） 將各數(shù)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(shù)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。把支架的空間桿系結構，簡化成平面桿系結構。 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。 為保證平衡千斤頂與掩護梁不發(fā)生干涉， 7h 按下式計算 )(2/2/17 mpDBhh be ???? （式 ） )( mh ????? 式中： eB — 掩護梁厚度（ m ） bD — 平衡千斤頂外徑（ m ） P— 平衡千斤頂外徑與掩護梁間之間隙，一般取 （ m ） L2— 平衡千斤頂上鉸點至頂梁和掩護梁鉸點之距 平衡千斤頂受拉力時，取 x= 平衡千斤頂受推力時取 x= 以上參數(shù)具體數(shù)值如下表 將數(shù)據(jù)代入得 L2= 表 53 計算平衡千斤頂各種參數(shù) tp 8p 8p W 1? 2? 1h 2h 3200 633 454 15 53 160 260 6h 21 LL? L4 eB Db 3L 611 800 800 220 160 1661 山東科技大學學士學位論文 35 (2)平衡千斤頂?shù)男谐逃嬎? 為了防止平衡千斤頂?shù)亩h(huán)或平衡千斤頂本身背被拉壞，對平衡千斤頂?shù)男谐逃腥缦乱螅寒斨Ъ茉谧罡呶恢脮r，頂梁能下擺 15 度；支架在最低位置時頂梁能上擺 10 度，或頂梁和掩護梁近似 180 度。 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?shù)男谐檀_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。40bt PFD ?? ? 移 cm （式 ） 式中 移F — 推移千斤頂?shù)囊萍芰Γ?kN。 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(guī)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。 63 頂梁和掩護梁分離體 所以，在驗算頂梁強度時，按平衡千斤頂受拉且 W = 時進行計算。 34