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薄煤層液壓支架的設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽

2024-10-29 20:35本頁(yè)面
  

【正文】 he pressure loss on the pipeline, the design of the hydraulic system introduce a method of pilot control , which has some reference value for the design of the hydraulic system. Key words: Hydraulic support; Super static set structure; Movement simulation; Finite element analysis 目 錄 1 緒論 1 液壓支架的作用 1 液壓支架的工作過(guò)程 1 液壓支架的現(xiàn)場(chǎng)布置 3 液壓支架的分類 4 液壓支架的支護(hù)方式 5 對(duì)液壓支架的基本要求 5 液壓支架的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 9 2 液壓支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 支架的高度和支架的伸縮比 10 支架的伸縮比 10 底座長(zhǎng)度的確定 11 支架工作方式對(duì)頂梁長(zhǎng)度的影響 11 頂梁寬度 13 立柱布置 13 支撐方式 14 頂梁 14 結(jié)構(gòu)型式 17 側(cè)護(hù)板的作用 17 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 17 側(cè)護(hù)板尺寸的確定 18 底座的設(shè)計(jì) 19 推移裝置的設(shè)計(jì) 23 立柱的類型 23 懸浮式液壓支柱的優(yōu)點(diǎn) 24 輔助裝置的設(shè)計(jì) 27 支護(hù)面積 27 支護(hù)強(qiáng)度 27 支護(hù)效率 27 千斤頂參數(shù)的設(shè)計(jì) 28 側(cè)推千斤頂 29 單伸縮立柱缸徑和工作阻力的確定 30 立柱缸體壁厚的計(jì)算 30 油缸穩(wěn)定性驗(yàn)算和立柱強(qiáng)度校核 34 概述 34 液壓支架的受力分析與計(jì)算 37 底座接觸比壓 40 強(qiáng)度條件 41 頂梁強(qiáng)度校核 48 銷軸及耳板的強(qiáng)度校核 52 前梁與頂梁聯(lián)結(jié)處耳板的強(qiáng)度校核 53 立柱銷軸支座的強(qiáng)度校核 55 7 液壓支架的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 56 液壓支架傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 56 液壓支架的控制方式 57 8 液壓支架的運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析 59 PRO/E 中建模方法 62 PRO/E 中運(yùn)動(dòng)仿真 66 基于 ANSYS WORKBENCH 12 的有限元分析 69 ANSYS WORKBENCH 12 有限元分析 69 9 結(jié)論 78 10 參考文獻(xiàn) 80 外文原文 80 中文譯文 84 12 致謝 我國(guó)的薄煤層 資源豐富,全國(guó)薄煤層的儲(chǔ)量占全部可采儲(chǔ)量的 %,分布面廣,煤質(zhì)好。隨著厚煤層及中厚煤層煤炭資源的逐漸減少,許多煤礦開(kāi)始重視對(duì)薄煤層的開(kāi)采工作。無(wú)論是采用刮板輸送機(jī)、滾筒采煤機(jī)和液壓支架的綜采技術(shù) , 還是運(yùn)行軌道、強(qiáng)力刨煤機(jī)和液壓支架的綜采技術(shù) , 液壓支架都是作為煤礦井下支護(hù)關(guān)鍵設(shè)備,因此,研究高質(zhì)高效的薄煤層液壓支架有著重要的意義。 薄煤層開(kāi)采應(yīng)有合適的配套設(shè)備 , 目前 , 從國(guó)內(nèi)外發(fā)展來(lái)看 , 比較理想 的 是刨煤機(jī) 或爬底板式采煤機(jī) 采煤 , 用液壓支架進(jìn)行支護(hù) ,實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)械化。 以上四種可行的薄煤層采煤方法中,第一、二種采煤方法由于工人 勞動(dòng)強(qiáng)度大,作業(yè)條件惡劣,生產(chǎn)效率低,同時(shí)不符合現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展方向,除個(gè)別開(kāi)采條件過(guò)于復(fù)雜,難以使用綜采機(jī)組開(kāi)采的區(qū)域以外,不應(yīng)推薦其作為主要的采煤方法。只有薄煤層綜采開(kāi)采既具有工人勞動(dòng)強(qiáng)度小、作業(yè)環(huán)境較好的優(yōu)點(diǎn),也具有安全高效的優(yōu)勢(shì),滿足了主采煤層高強(qiáng)度開(kāi)采的需要,更代表了薄煤層采煤方法的技術(shù)發(fā)展方向 ,因此,對(duì)于薄煤層的高產(chǎn)高效提出了更高 的要求。 實(shí)踐表明 ,液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、 移架速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此,液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠, 是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的主要設(shè)備。當(dāng)操縱閥 8 處于降柱位置時(shí),工作液體進(jìn)入立柱的上腔,同時(shí)打開(kāi)液控單向閥,立柱下腔回液,支架下降。移架時(shí),先使支架卸載下降,再把操縱閥 7 置于移架位置,從乳化液泵站來(lái)的高壓液體進(jìn)入推移千斤頂 4的前腔即活塞桿腔,后腔即活塞腔回液。移架結(jié)束后,在把支架升起,使支架撐緊頂板。 2 支架的承載過(guò)程 支架的承載過(guò)程是指支架與頂板之間相互力學(xué)作用的過(guò)程。 ( 1) 初撐階段 在升架過(guò)程中,當(dāng)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(shí),停止供液,液控單向閥 6 立即關(guān)閉,這一過(guò)程為支架的初撐階段。合理的初撐力是防止直接頂過(guò)早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。 ( 3) 恒阻階段 隨著頂板壓力的進(jìn)一步增加,立柱下腔的液體壓力越來(lái)越高。當(dāng)降到安全閥的調(diào)定壓力時(shí),安全閥關(guān)閉。由于安全閥的作用,支架的支撐力維持在某一恒定數(shù)值上,這是支架的恒阻階段。對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架,其初撐力和工作阻力的計(jì)算還要考慮到立柱傾角的影響因素。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 圖 支架的工作特性曲線 t0— 初撐階段; t1— 增阻階段; t2— 恒阻階段; p1— 初撐力 ; p2— 工作阻力 液壓支架的現(xiàn)場(chǎng)布置 圖 液壓支架在工作面布置示意圖 1-采煤機(jī) 2-液壓支架 3-傳送帶輸送機(jī) 4-轉(zhuǎn)載機(jī) 5-刮板輸送機(jī) 6-主進(jìn)液管 7-主回液管 8-乳化液泵 9-乳化液箱 10-端頭支架 11-單體液壓支柱 圖 所示為液壓支架在工作面的布置示意圖。為了實(shí)現(xiàn)頂板及時(shí)支護(hù),常采用先移架后推溜的方式。 AA截面是采煤機(jī)割煤前支架的工作狀態(tài)。采煤機(jī)割煤后,支架尚未前移時(shí)( BB 截面),端面距最大(等于采煤機(jī)截深);當(dāng)支架降柱卸載前移,然后升柱支護(hù)新裸露頂板時(shí),端面距又達(dá)到最?。?CC 截面)。將輸送機(jī)推向煤壁,實(shí)現(xiàn)推溜。 隨著采煤機(jī)割煤的繼續(xù),工作面液壓支架不斷重復(fù)上述四個(gè)主要?jiǎng)幼鬟^(guò)程。 液壓支架的分類 1 按架型結(jié)構(gòu)及與圍巖關(guān)系分 ( 1) 掩護(hù)式 1)支掩掩護(hù)式支架分插底式和不插底式; 2)支頂掩護(hù)式分為支架平衡千斤頂設(shè)在頂梁與掩護(hù)梁之間和支架平衡千斤頂設(shè)在底座與掩護(hù)梁之間。 ( 3) 支撐式支架 1)節(jié)式支架分兩框架式、三框架及四框架組合式兩類; 2)垛式支 架。 3 按適用采高分 ( 1)薄煤層支架; ( 2)中厚煤層支架; ( 3)大采高支架。 5 按在工作面中的位置分 ( 1)工作面支架; ( 2)過(guò)渡支架(排頭支架); ( 3)端頭支架。 7 按組合方式 ( 1)單架式支架; ( 2)組合式支架。 9 按控制原理分 ( 1)液壓直接控制支架; ( 2)液壓先導(dǎo)控制支架; ( 3)電液控制支架。 3 個(gè)工序的不同組合順序,可形成液壓支架的 3 種支護(hù)方式,從而決定工作面 “三機(jī) ”的不同配套關(guān)系。 即時(shí)支護(hù)的特點(diǎn)是:頂板暴露時(shí)間短,梁端距較小。 2 滯后方式 一般循環(huán)方式為:割煤 —推溜 —移架。適用于穩(wěn)定、完整的頂板。 復(fù)合支護(hù)的特點(diǎn)是:支護(hù)滯后時(shí)間短,但增加的反復(fù)支撐的次數(shù)。 對(duì)液壓支架的基本要求 1 為了滿足采煤工藝 及地質(zhì)條件的要求,液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力,以便有效地控制頂板,保證合理的下沉量。推溜力一般為 100kN左右;移架力按煤層厚度而定,對(duì)中厚煤層一般為 150~ 250kN。 4 排矸性能要好。 6 為了操作和生產(chǎn)的需要,要有足夠?qū)挼娜诵械馈? 8 支架的穩(wěn)定性要好,底座最大比壓要小于規(guī)定值。 10 在滿足強(qiáng)度條件下,盡可能減輕支架重量。 12 液壓元件要可靠。我國(guó)不少礦區(qū)薄煤層是主采煤層。為滿足大伸縮比的要求,特別是掩護(hù)式液壓支架,立柱傾角較
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