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正文內(nèi)容

掩護式液壓支架設計畢業(yè)設計(編輯修改稿)

2025-07-26 01:02 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ,一般取100~200mm;——移架時支架的最小可縮量,一般取50mm;——浮矸石、浮煤厚度,一般取50mm。取=200mm,由設計給出的參數(shù)可得,支架最大高度為6000mm,最小采高沒有給出要求,參照采煤機及刮板輸送機的情況選擇3500mm。支架的伸縮比液壓支架的使用壽命較長,并可能被安裝在不同的采煤工作面,所以,支架應具有較大的伸縮比。,煤層較薄時選大值。但是考慮盡量減輕支架重量,降低造價,可搞系列化,加強支架對頂?shù)装宓倪m應性,降低伸縮比,盡量采用單伸縮油缸或帶機械加長桿來增加調(diào)高范圍。該支架的伸縮比: 支架間距和寬度的確定所謂支架間距,就是相鄰兩支架中心之間的距離,按如下公式計算: (44)式中: —支架間距(支架中心距);—每架支架頂梁總寬度;—相鄰支架(或框架)頂梁之間的間隙;—每架所包含的組架或框架數(shù)整體自移式支架;整體邁步式支架;節(jié)式組合邁步支架2支架節(jié)數(shù)。支架間距主要根據(jù)支架形式確定,但目前主要根據(jù)刮板輸送機溜槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接的位置來確定,千斤頂連接位置在刮板槽中間,所以除節(jié)式和邁步式支架外。取=1600mm,=100mm,=1則=1600+1001=1700mm 梁端距的確定所謂頂端距是指移架后頂梁端部至煤壁的距離。梁端距是考慮由于工作面頂板起伏不平造成輸送機和采煤機的傾斜,以及采煤機割煤時垂直分力使搖臂和滾筒向液壓支架傾斜,為避免割到頂梁而留的安全距離。支架高度越大,梁端距也應越大,根據(jù)支架高度,我們選定梁端距=365mm。 支架底座長度的確定底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件,在設計支架的底座長度時,應考慮如下諸方面:支架對底板的比壓要小,支架內(nèi)部應有足夠的空間用于安裝立柱,液壓控制裝置,推移裝置和其他輔助裝置;便于人員操作和行走;保證支架的穩(wěn)定性等。通常,,支撐掩護式支架的底座長度取4倍的移架步距。 支架四連桿機構(gòu)的確定 四連桿機構(gòu)的作用1.梁端護頂 鑒于四連桿機構(gòu)可使托梁鉸接點呈雙紐線運動,故可選定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點適應采高的變化范圍。這樣可使托梁鉸接點運動時與煤壁接近于保持等距,當梁端距處于允許值范圍之內(nèi)時,借此可以保證梁端頂板維護良好;2.擋矸 鑒于組成四連桿機構(gòu)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(jié)構(gòu),具有一定強度。由于它處在隔離采空區(qū)的位置,故可以起到良好的擋矸作用;3.抵抗水平力 觀測表明:綜采面給予支架的外載,不但有垂直于煤層頂板的分力,而且還有沿巖層層面指向采空區(qū)方向(或指向煤壁方向)的分力,這個水平推力由液壓支架的四連桿機構(gòu)承受,從而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱彎曲變形;4.提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機構(gòu)將液壓支架連成一個重量較大的整體,在支架承載階段,其穩(wěn)定程度較高。四連桿機構(gòu)在具有以上諸作用的同時,也有一些缺點。首先,支架在工作過程當中,四連桿機構(gòu)必須承受很大的內(nèi)力,從而導致支架結(jié)構(gòu)尺寸的加大和重量的增加;其次,由于四連桿機構(gòu)對頂板產(chǎn)生一個水平力(又稱水平支撐力),因此對支架的工作性能將產(chǎn)生不良影響。 四連桿機構(gòu)定位尺寸和極限參數(shù)的確定在設計四連桿機構(gòu)時,要根據(jù)四連桿機構(gòu)的幾何特征來確定。其四連桿機構(gòu)的幾何特征如下:(1)支架從最高高度降到最低高度時,如圖4—1所示頂梁端點運動軌跡的最大寬度應小于或等于70,最好為30以下;θ 圖4—1四連桿機構(gòu)幾何特征圖(2)支架在最高位置時和最低位置時,頂梁與掩護梁的夾角P和后連桿與底平面的夾角Q,為圖4—1所示,應滿足如下要求:支架在最高位置時,P≤52176。~62176。,Q≤75176?!?5176。;支架在最低位置時,考慮矸石便于下滑,以防矸石停留在掩護梁上,根據(jù)物理學摩擦理論可知,則要求,如果按鋼和矸石的摩擦系數(shù)f=,可求得,則P=176。,為了安全可靠最低工作位置應使P≥25176。為宜,而角主要考慮掩護梁底部距底板要有一定距離,防止支架后部冒落巖石卡住后連桿,使支架不能降下來,一般取Q≥25176。~30176。;(3)圖2—1可知,掩護梁與頂梁鉸點和瞬時中心之間的連線與水平線夾角為,設計時,要使tan≤,主要原因是角直接影響附加力的數(shù)值大?。唬?)支架的工作段要取曲線向前凸的那一段,如圖2—1的h段,其原因為當頂板來壓時,立柱讓壓而下縮,使頂梁有前移的趨勢防止巖石向右移動,又可以使作用在頂梁的摩擦力指向老塘,同時底板阻止底座向右移,使整個支架產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動的趨勢,從而增加了前梁端部的支護力,防止頂梁前端頂板冒落又可以使底座前端比壓減小,可防止啃底,有利移架;再則減少了水平力的合力,由于支架所承受的水平力有掩護梁來克服,所以減輕了掩護梁的受力。以上分析得知,為使支架受力合理和工作可靠,在設計四連桿機構(gòu)的曲線運動軌跡時,應盡量使支架的工作段要取曲線向前凸的那一段,所以當已知掩護梁和后連桿的長度后,從這個觀點出發(fā),在設計時,只要把掩護梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構(gòu),進行作圖就可以了,其掩護梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機構(gòu)如圖4—2所示。 四連桿機構(gòu)的設計從圖4—2可以看出,當掩護梁和后連桿已知,只要找到前連桿的長度和位置就可以了。 圖4—2 掩護梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機構(gòu)其具體做法是順時針轉(zhuǎn)動后連桿使支架最高位置時的點向下作近似直線運動,在掩護梁上定有一點在運動中有一段近似圓弧軌跡,只要找到這個圓弧軌跡的曲率半徑和曲率中心,就可以找到前連桿的位置和長度了。從這個觀點出發(fā),只要按支架在工作段,支架由高到低,在掩護梁的上鉸點所作的運動軌跡上,任找?guī)c(為作圖方便起見,可找出支架上高、中、低三個位置時上鉸點運動軌跡上的三點),把掩護梁上前連桿上鉸點連線的垂直平分線所交的一點為前連桿的下鉸點。這樣四連桿機構(gòu)就可以確定了。確定掩護梁上鉸點至頂梁頂面之距(預確定為160mm),和后連桿下鉸點至底座底面之距(預確定為440mm)。 已知條件是支架的最大高度=6000mm和支架的最低高度=3000mm,要求在這范圍內(nèi)掩護梁上的鉸點上下運動時的軌跡是一條直線或近似直線,水平偏移量不許超過70mm。用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度,如圖4—3所示:設:G—掩護梁長度;A—后連桿長度;—點垂直線到后連桿鉸點之距;—支架最高位置時的計算高度;—支架最低位置時的計算高度。GA圖4—3掩護梁和后連桿計算圖從幾何關系可以列出如下兩式 (4—5) (4—6)將(4—5)式和(4—6)式聯(lián)立可得: (4—7)將四連桿機構(gòu)的幾何特征所要求的角度,選定、 代入(4—7)式,可求得的比值。已知= m,=取=58176。、=16176。、=75176。、=25176。、=6000mm、=3500mm代入(4—7)==而支架在最高位置時的值為: (4—8)因此掩護梁的長度為: (4—9)= =4081mm后連桿長度為:=4081=2652mm (4—10)掩護梁長度和后連桿長度求出后取整數(shù),再重新標出、的角度,從而這幾個參數(shù)新算確定了。用幾何作圖法確定四連桿機構(gòu)的各部分尺寸具體做法如圖4—4所示。圖4—4 液壓支架四連桿機構(gòu)幾何圖作圖步驟如下:確定后連桿下鉸點O的位置,使它大體比底座略高,一般為200~250mm,太低安裝銷子困難,太高底座笨重;過O點作與底座底面平行的水平線H—H線;過O點作與H—H線相交為角的線;以O點為圓心,A為半徑,與上線交一點a,即為后連桿與掩護梁的上鉸點;過a點作與H—H線相交為P角的斜線,以a點為圓心,G為半徑腳一點,此點為掩護梁與頂梁的鉸點; 過點作與H—H線的平行線F—F線,則H—H線與F—F線的距離為,為液壓支架最高位置時的計算高度;以a點為圓心,~,在掩護梁上交一點b,為前連桿上鉸點的位置;過點作F—F線的垂線(認為液壓支架在升降時,點近似在此直線上滑動);在垂線上作液壓支架在最低位置時,頂梁與掩護梁的鉸點為;取中點為點,為液壓支架降到中間位置時掩護梁與頂梁的鉸點;1以O點為圓心,為半徑作圓??;1以為圓心,掩護梁長為半徑,交圓弧上一點,此點為液壓支架降到中間位置時,掩護梁與后連桿的鉸點;1以為圓心,掩護梁長為半徑,交圓弧上一點, 此點為液壓支架降到最低位置時,掩護梁與后連桿的鉸點;1連接、。并以點為圓心,為半徑,交上一點點;以為圓心,為半徑,交上一點點,該、三點為液壓支架在三個位置時前連桿的上鉸點;1連接、為液壓支架降到中間位置和最低位置時后連桿的位置;1分別作和的垂直平分線交一點,即為前連桿下鉸點,為前連桿長度;1過點向H—H線作垂線,交一點,則,,和為液壓支架的四連桿機構(gòu)。 頂梁長度的確定 支架工作方式對頂梁長度的影響 支架工作方式對頂梁長度的影響很大,如圖4—6所示。 先移架后推溜(又稱及時支護方式)要求頂梁長度較長,先推溜后移架(又稱滯后支護方式)要求頂梁長度較短。這是因為采用先移架后推溜的工作方式時,支架要超前輸送機一個步距,以便采煤機過后,支架能及時前移,支控新暴露的頂板,做到及時支護。因此,先移架后推溜時的頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度大一個步距,一般為600mm。圖4—6 支架工作方式比較圖 — 先推溜后移架工作方式(活塞桿處于收縮狀態(tài)) — 先移架后推溜工作方式(活塞桿處于伸出狀態(tài))支架在工作面的相對位置關系如圖47所示。圖47 整體示意圖掩護式支架頂梁長度計算頂梁長度=[配套尺寸+底座長度+ ][+300+]+掩護梁與頂梁鉸點至頂梁后端點之距(mm) (411)支撐掩護式支架頂梁長度計算頂梁長度=[配套尺寸+底座長度+]-]+掩護梁與頂梁鉸點至頂梁后端點之距(mm) (412)配套尺寸 — 參考原煤炭部煤炭科學研究院編制的綜采設備配套圖冊確定;底座長度 — 底座前端至后連桿下鉸點之距; e — 支架由高到低頂梁前端點最大變化距離,~ 取e =、 — 支架在最高位置,分別為后連桿和掩護梁與水平面的夾角。選取采煤機型號為MG750/1910WD型交流電牽引采煤機,外形尺寸(長寬高)(mm)為1715029502120,截深800 mm。刮板輸送機型號SGZ1000/3000,規(guī)格(長寬高)(mm)為17501000372 配套尺寸=675+315+1000+320+1000+230=3540mm。頂梁長度=(3540+3360+2652cos75176。)( 4081cos58176。+300+400) +200 =4924mm 立柱布置本支架采用雙伸縮立柱。國內(nèi)掩護式支架立柱數(shù)常用2根。故選立柱數(shù)目為2。 通風斷面的計算采煤工作面的過風量有一定要求。在過風量一定時,采煤工作面的通風斷面積不應過小。但在工作面中安裝液壓支架后,通風斷面積明顯減小。因此必須驗算通風斷面積。一般按工作面允許風速進行驗算。根據(jù)煤安規(guī)程規(guī)定,工作面風速應小于5m/s。采煤工作面風速計算按下式進行。 (413)式中: —工作面風速(m/s);—支架在采煤工作面的通風斷面積(m2);—采煤工作面所需風量(m3/min);;—通風不均系數(shù),一般取=;—保安規(guī)程允許的朝氣含量,一般取=1%;;—日產(chǎn)量(T);—一分鐘產(chǎn)生一噸煤沼氣涌出量,一般取=14(/min)。計算:=,=400T/h則有: ( m3/min)(m3/min)(m/s)<5m/s,符合安全規(guī)程規(guī)定。5 大采高液壓支架主要部件選擇設計它主要是由金屬結(jié)構(gòu)件和液壓操控系統(tǒng)組成。金屬結(jié)構(gòu)件有:護幫板、頂梁、掩護梁、前后連桿、底座、推移桿以及活動側(cè)護板等;液壓操控系統(tǒng)主要有:立柱、各種千斤頂、液壓控制元件(操縱閥、單向閥、安全閥等)、液壓輔助元件(膠管、彎頭、三通)等。大采高液壓支架總體設計滿足配套設備要求,實現(xiàn)2.8~6.3 m調(diào)高比,支護強度在1MPa以上,總體受力狀態(tài)及雙扭線優(yōu)化合理,穩(wěn)定性好,可靠性高,對頂板、底板適應能力強。 支架主要部件的設計要求頂梁是支護頂板的直接支撐構(gòu)件,除滿足一定的剛度和強度外,還要滿足支護頂板的需要有足夠的頂板覆蓋率;同時盡可能的要適應頂板的不平整性,使頂梁與頂板的接觸應力均勻,避免因局部壓力而引起損壞。立柱是支架的承壓構(gòu)件,它長期處于高壓受力狀態(tài),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,抗彎曲度,良好的密封性能,結(jié)構(gòu)簡單,并能適應支架的工作要求。掩護梁是支架的掩護構(gòu)件,除防止采空區(qū)冒落的矸石涌于工作面外,并承受冒落矸石的壓力和頂梁分解的水平力。底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。因此除滿足一定的剛度和強度外,對底板起伏不平的適應性要強;對底板接觸比壓要??;要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;要便于人員操作行走,能起一定的擋矸作用;要考慮排矸能力;要有一定的重量,以保證支架的穩(wěn)定性等。 頂梁的選擇設計大采高液壓支架的頂梁是直接支撐頂煤和間接支撐直接頂及老頂部
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