懸移式液壓支架設(shè)計_圖文

1、摘 要采煤綜合機械化, 是加快我國煤炭工業(yè)發(fā)展速度, 大幅度提高勞動 生產(chǎn)率, 實現(xiàn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的一項重要戰(zhàn)略措施。 綜合機械化不僅產(chǎn) 量大,效率高,成本低,而且能減輕笨重的體力勞動,改善作業(yè)環(huán)境, 是煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。 而液壓支架則是綜合機械化采煤方法中最 重要的設(shè)備之一。本文設(shè)計的懸移式液壓支架主要由以下幾個基本部分組成頂梁、 推 移托梁、伸縮千斤頂、推移千斤頂、液壓支柱、內(nèi)縮梁、擋矸裝置、及 液壓系統(tǒng)。設(shè)計要遵循支護性能好、強度高、移架速度快、安全可靠等 原則。在懸移式式液壓支架的設(shè)計過程中,拖梁、頂梁、和千斤頂、支柱 等結(jié)構(gòu)件的設(shè)計是重點。該論文介紹了液壓支架的結(jié)構(gòu)、類型、工作

2、原 理、 特點、目的及受力分析, 對懸移式式液壓支架作了詳細(xì)的介紹和分 析,論述了該支架的設(shè)計方案和基本用途。關(guān)鍵詞 :液壓支架 拖梁 頂梁 千斤頂 液壓支柱 液壓系統(tǒng)  Abstract  The comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country , ra

3、ises labor productivity substantially , realizes the modern a strategic measure of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high an

4、d can alleviate heavy physical labor and improvement schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is the one of comprehensive

5、0;most important equipment in the mechanization method of coal mining.Hydraulic support major from some following basically partial compositions: Top beam, screens beam and 4 linka

6、ge mechanisms, side fender, base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle. In the design course

7、0;that the type of supports cover type, the design of canopy and caving shield and props is key. This paper has introduced requirement, type, working principle, character

8、istic, purpose and the structure of hydraulic support, for screening type hydraulic pressure support have made detailed analysis and introduction, have narrated use and the sc

9、heme of this kind of support. Keyword : Hydraulic support、 Drag beam、 Roof Beam、 Jack 、 Hydraulic prop 、  Hydraulic system 目錄前言.4 1液壓支架概述 .5 1.1液壓支架的分類.5 1.1.1按支架和圍巖的相互作用分類 .5 1.1.2按移動方式分類 .9 1.1.3根據(jù)使用地點的不同分類 .9 1.2液壓支架的組成.10 1.2.

10、1承載結(jié)構(gòu)件 .10 1.2.2動力油缸 .10 1.2.3控制操縱元件 .11 1.2.4輔助裝置 .12 1.2.5工作液體 .121.3液壓支架的工作原理.12 1.3.1托梁液壓支架的工作原理 .12 1.3.2液壓支架的支撐承載原理 .14 1.4液壓系統(tǒng)及其控制元件.18 1.4.1液壓系統(tǒng) .19 1.4.2液壓系統(tǒng)的特點 .20 1.5液壓支架的架形.20 1.5.1垛式液壓支架的特點 .21 1.5.2四連桿機構(gòu)液壓支架 .21 1.5.3懸移式液壓支架 .221.5.4影響架形選擇的因素 .232懸移式液壓支架主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 .26 2.1懸移式支架設(shè)計目的.26 2.

11、2懸移式支架主要尺寸的確定.272.21懸移式支架主要技術(shù)參數(shù) .273懸移式支架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .28 3.1懸移式液壓支架基本參數(shù)的確定.28 3.1.1支架高度 .28 3.1.2支架伸縮比 .28 3.1.3支架間距 .28 3.1.4支架寬度 .29 3.1.5頂梁長度 .29 3.1.6支架工作阻力 .30 3.2懸移式液壓支架頂梁結(jié)構(gòu)設(shè)計.30 3.2.1頂梁形式的選擇 .30 3.2.2伸縮梁結(jié)構(gòu)設(shè)計 .32 3.2.3托梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .32 3.2.4柱窩的設(shè)計 .32 3.2.5擋矸板的設(shè)計 .33 3.2.6立柱的選擇與設(shè)計 .33 3.3懸移式液壓支架推移千斤頂設(shè)計.34

12、 3.3.1推移裝置的選型 .34 3.3.2推移千斤頂?shù)拇_定 .35 3.4懸移式液壓支架水平推進缸的設(shè)計與計算.363.5懸移式液壓支架伸縮梁油缸的設(shè)計與計算.374懸移式液壓支架頂梁強度校核 .39 4.1材料的選擇.39 4.2頂梁的強度校核.404.2.1集中載荷在兩根立柱中間時校核 .404.2.2集中載荷在頂梁兩端時校核 .455懸移式液壓支架伸縮梁強度校核 .51 5.1材料的選擇.51 5.2伸縮梁的強度校核.52 5.3立柱強度計算.57 5.3.1預(yù)算缸筒內(nèi)徑和缸壁厚度 .575.3.2計算重疊長度 .576懸移式液壓支架的使用維護及常見故障排除方法 .59 6.1支架的

13、運輸和工作面安裝.59 6.1.1支架在地面和井下的運輸 .59 6.1.2支架在工作面的安裝 .59 6.2支架的操作和維護.60 6.2.1對支架操作維護的要求 .60 6.2.2支架的操作注意事項 .60 6.2.3支架的維護和管理 .61 6.2.4注意事項及警示 .62 結(jié)論.63 致謝.64 參考書目.65 附錄.64 外文資料與中文翻譯.65前言液壓支架是在摩擦支柱和單體液壓支柱等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的工作 面機械化支護設(shè)備。 它與滾筒采煤機(或刨煤機 、可彎曲刮板輸送機、 轉(zhuǎn)載機及膠帶輸送機等形成一個有機的整體, 實現(xiàn)了包括采、支、運等 主要工序的綜合機械化采煤工藝。液壓支架能可靠而

14、有效地支撐和控制工作面頂板,隔離采空區(qū),防 止矸石竄入工作面,保證作業(yè)空間,并且能夠隨著工作面的推進而機械 化移動,不斷地將采煤機和輸送機推向煤壁,從而滿足了工作面高產(chǎn)、 高效和安全生產(chǎn)的要求。液壓支架的總重量和初期投資費用占工作面整套綜采設(shè)備的60%70%左右。我國于 70 年代初,研制成功了垛式、節(jié)式等支撐式支架,以及關(guān) 鍵的液壓元部件。70年代中期,研制成功了掩護式與支撐掩護式支架。 由于這種架型的優(yōu)良性能, 逐步取代了早期的垛式和節(jié)式支架。 在引進、 消化國外支架的基礎(chǔ)上, 我國已經(jīng)形成了一支有一定規(guī)模的從事液壓支 的設(shè)計、研究、制造和檢驗的專業(yè)隊伍,積累了豐富的經(jīng)驗,并研制了 多種適

15、合我國煤礦不同生產(chǎn)地質(zhì)條件的液壓支架。支架最大高度已達 5m,最小高度為 0.5m;適應(yīng)最大傾角可達 55°最大工作阻力達 10000KN。還有用于放頂煤采煤、分層鋪網(wǎng)采煤等條件下的特種用途液 壓支架。合理的選用采煤設(shè)備并結(jié)合先進的采煤工藝,可解決采煤工作面的 采煤支護運輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)之間的矛盾,可有效地提高工效增加成本減少 損耗保護生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全,以及減輕笨重的體力勞動,可為煤礦 獲得很高的經(jīng)濟效益。1液壓支架概述  1.1液壓支架的分類  1.1.1 按支架和圍巖的相互作用分類(1支撐懸移式支架:圖 1-1 是一種支撐式支架,它有較長的頂梁,較多

16、的支柱,并呈垂直 布置,支架的穩(wěn)定性由支柱的復(fù)位機構(gòu)來保證,因此有堅固的箱式底座。 它靠支柱與頂梁的支撐作用,控制工作面的頂板, 維護工作空間,而頂 板巖石則在頂梁后部切斷垮落。 這種類型的支架具有較大的支撐能力和 良好的切頂性能, 因此適用于頂板堅硬完整, 周期壓力明顯或強烈、底 板也較硬的煤層中。圖 1-1支撐式液壓支架結(jié)構(gòu)1-頂梁;2-前梁;3-立柱;4-控制閥;5-推移裝置;6-底座(2掩護式液壓支架:圖 1-2是掩護式支架中結(jié)構(gòu)之一,它的頂梁較短,支柱一排,一般 僅 12 根,多呈傾斜布置,與掩護梁連接或者直接于頂梁連接。它靠 支柱和頂梁支撐頂板, 而掩護梁只與冒落矸石相接觸, 防止

17、矸石涌入工 作面, 以維護一定的工作空間。 這種類型的支架, 有良好的防矸掩護性 能,主要使用于頂板中等穩(wěn)定或破碎,底板也較松軟的煤層中。圖 1-2掩護式液壓支架結(jié)構(gòu)1-互幫裝置;2-前梁;3-頂梁;4-頂梁千斤頂;5-彈簧筒;6-頂梁側(cè)護板;7-立 柱; 8-掩護梁; 9-平衡千斤頂; 10-掩護梁側(cè)護板; 11-前連桿; 12-后連桿側(cè)護板; 13-后連桿;14-底座;15-推移千斤頂;16-推桿掩護式支架的特點如下:1 頂梁短,對頂板的作用力均勻,煤壁附近頂板的支護強度往往比支 撐式支架還高。2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,抵抗直接頂水平運動的能力強。3 防護性能好,架內(nèi)殲石極少,便于操作。4 調(diào)高范圍大

18、,對煤層厚度變化的適應(yīng)性強。5 整架工作阻力小,工作空間小,通風(fēng)阻力大。  6 與垛式支架相比,質(zhì)量大,造價高 。(3支撐掩護式液壓支架:圖 1-3是一種支撐掩護式支架, 支撐掩護式介于支撐式和掩護式之 間的架型。它的特點是,支柱兩排,每排 12 根,多呈傾斜布置,靠 采空區(qū)一側(cè),裝有掩護梁和四連桿機構(gòu)(見圖 1-3 。 圖 1-3支撐掩護式液壓支架結(jié)構(gòu)這類支架靠支撐和掩護作用來維護工作空間, 兼有支撐式和掩護式 支架的優(yōu)點,使用于頂板中等穩(wěn)定或穩(wěn)定, 有較明顯的周期壓力,底板 中等穩(wěn)定的煤層中。支撐掩護式支架的特點如下:1 工作阻力大,切頂性能好。2 具有堅固的掩護梁及較

19、嚴(yán)密的擋殲側(cè)護裝置, 可有效地把工作面空 間與采空區(qū)隔開,防殲性能較好。3 采用了四連桿結(jié)構(gòu),支架的穩(wěn)定性好,能承受較大的水平力。4 工作空間寬敞,能滿足行人、操作和工作面通風(fēng)的要求。5 支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜,質(zhì)量大,造價高,支架回縮時較長,不便運輸。 支撐式、掩護式、 支撐掩護式等三類支架中, 對照采煤工藝對支架 的要求來看, 掩護式支架具有很多的特點和較廣的適用范圍。 雖然掩護 式支架單位工作面上的支撐能力不如其余兩種, 但由于控頂距較小, 單 位面積上的支撐能力較大, 能對頂板進行有效的支撐; 還有有效的擋矸 裝置, 能更好地適用破碎頂板的支護需要; 支架本身為一穩(wěn)定的運動機構(gòu),抗水平力性能好,

20、且便于支架前移;支架的結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)簡單, 操作簡便,管理維修容易; 支架調(diào)高范圍較大, 對煤層厚度變化的適應(yīng) 性較強。所以,掩護式支架在使用中已取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效果,使 用范圍正在逐漸擴大。  1.1.2 按移動方式分類按移動方式,液壓支架可分為整體自移式和邁步式兩類。(1整體自移式:支架成整體結(jié)構(gòu), 因而整體移動。掩護式、支撐掩護式和部分支撐 式支架,均采用這種移架方式,(2邁步式:邁步式支架又可分為交互前移式和提步前移式兩種。1交互前移式支架,是利用主副架互為著力點交互推位前移的方式, 架間安裝推移千斤頂和導(dǎo)向裝置。一般節(jié)式支架常用這種移架方式。 2提步前移式支架

21、,是采取頂梁不大量下降,提腿跨步的方式。例如, 蘇-81型支撐掩護式支架,移架時沿著支撐住頂板的鄰架頂梁推移。還 有一種是滑行頂梁式支架,移架時本架頂梁在內(nèi)部滑移。  1.1.3 根據(jù)使用地點的不同分類根據(jù)使用地點的不同, 液壓支架有可分為工作面支架和端頭支架兩 類。上述各類支架均為工作面支架, 用來支護工作面的頂板。 端頭支架, 則用在工作面兩端與順槽的連接處, 由于此處的機械設(shè)備較多, 需要占 有的工作空間大, 同時又是人員的安全出口, 要求端頭支架能很好的和 各種設(shè)備相配合, 達到有效地支護懸露面積較大的頂板。因此,端頭支 架在結(jié)構(gòu)上具有特殊性。液壓支架的組成

22、60;1.2.1 承載結(jié)構(gòu)件(1頂梁:頂梁上設(shè)計有滑軌, 這是實現(xiàn)移架的關(guān)鍵部件, 推移托梁分為前后兩個, 有托梁連接桿將前后兩個托梁連在一起, 用吊掛裝置將托梁放置于頂梁 下方的滑軌內(nèi),使其能沿滑軌前后滑動,從而實現(xiàn)移架的過程(2伸縮梁內(nèi)伸縮梁是實現(xiàn)支架即時支護的關(guān)鍵部件, 內(nèi)伸縮梁插置于頂梁的箱體 內(nèi)  1.2.2 動力油缸動力油缸包括支柱和各種千斤頂?shù)取?1支柱:支架上凡是支撐在頂梁(或掩護梁 和底座之間,直接或間接承受 頂板載荷的主要油缸叫支柱。 支柱是支架的主要承載部件, 支架的支撐 力和支撐高度,主要取決于支柱的結(jié)構(gòu)和性能。支柱如圖 1-10所示: 圖

23、 1-10 立柱(2千斤頂:支架上除支柱之外的各種油缸都叫千斤頂, 如前梁千斤頂、 推移千 斤頂、調(diào)架千斤頂,還有平衡、復(fù)位、側(cè)推和護幫千斤頂?shù)?完成著推 移運輸機、移設(shè)支架和支架的調(diào)整等各項動作。側(cè)推千斤頂如圖 1-11所示: 圖 1-11側(cè)推千斤頂  1.2.3 控制操縱元件控制操縱元件:包括控制閥(即液控單向閥和安全閥 、操縱閥等 各種閥件和管件。這些元件是保證支架獲得足夠的支撐力、 良好的工作特性以及實現(xiàn) 預(yù)定設(shè)計動作所需的液壓元件, 它的種類和數(shù)量, 隨支架結(jié)構(gòu)和動作要 求的不同而異。1.2.4 輔助裝置支架上除上述三項構(gòu)件以外的其它構(gòu)件, 都可歸入輔助

24、裝置, 它包 括推移裝置、復(fù)未裝置、擋矸裝置、護幫裝置、防倒防滑裝置、照明和 其他附屬裝置等。  1.2.5 工作液體這是傳遞泵能站量, 使液壓支架能有效工作的工作介質(zhì)。 液壓支架 的工作液體是乳化液。  1.3液壓支架的工作原理  1.3.1 托梁液壓支架的工作原理該液壓支架在移架過程中, 不僅要可靠的支撐頂板, 維護一定的安 全工作空間,而且要隨工作面的推進,進行移架和推移輸送機。因此, 支架要實現(xiàn)升、降、推、移四個基本動作,這些動作是利用泵站供給的 高壓液體,通過工作性質(zhì)不同的幾個液壓油缸來完成的 , 如圖 1.1所示: 當(dāng)操縱閥 8處于

25、升柱位置時, 從乳化液泵站來的高壓液體通過操縱 閥 8、液控單向閥  6進入立柱  2的下腔,立柱上腔回液,支架升起,并 撐緊頂板。當(dāng)操縱閥 8處于降柱位置時, 工作液體進入立柱的上腔,同 時打開夜空單向閥,立柱下腔回液,支架下降。支架的前移和推移輸送機是通過操縱閥  7 和圖一千斤頂  4 來進行 的。移架時,先使支架卸載下降,再把操縱閥  7置于移架位置,從乳化 液泵站來的高壓液進入推移千斤頂 4的前腔即活塞桿腔, 后腔即活塞腔 回液。這時,支架以輸送機為支點前移。移架結(jié)束后,再把支架升起, 使支架撐緊頂板。 若將操縱閥

26、 7置于推溜位置, 高壓液進入推移千斤頂 后腔即活塞腔, 前腔即活塞桿回液, 這時輸送機以支架為支點被推向煤 壁。 圖  1.1 液壓支架工作原理圖  1­頂梁 2­立柱 3­底座 4­推移千斤頂 5­安全閥 6­液控單向閥  7、 8­操縱閥 9­輸送機 10­乳化液泵 11­主供液管 12­主回液管(1升柱:液壓支架移至新的工作位置后,應(yīng)及時升柱,以支撐新暴 露的頂板。將操縱閥轉(zhuǎn)到升柱位置, 打開供液閥, 高壓液體由主進液管 進入, 經(jīng)操縱閥

27、到液控單向閥, 頂開閥球經(jīng)油管進入支柱活塞腔,支柱 活塞腔的油液經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管, 活柱和頂梁升起, 支撐頂 板。(2降柱:當(dāng)旋轉(zhuǎn)式操縱閥轉(zhuǎn)到降柱位置,打開供液閥時,高壓液體 由主進液管經(jīng)操縱閥和油管, 進入支柱活塞桿腔, 同時也進入液控單向 閥的控制管路,打開液控單向閥, 支柱活塞腔的油液經(jīng)油管、液控單向 閥和操縱閥,流回主回液管,支柱卸載下降。(3移架:液壓支架卸載后,把操縱閥轉(zhuǎn)到移架位置,打開供油液, 高壓液體由主進液管經(jīng)操縱閥、 油管進入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔, 同時 進入液控油路,打開液控單向閥,而活塞的油液經(jīng)油管、液控單向閥、 操縱閥流回主回液管,推移千斤頂收縮,以運輸極為

28、支點,拉架前移。 運輸機靠相鄰支架的推移千斤頂來固定,千斤頂由液控單向閥鎖緊。(4推移運輸機:當(dāng)液壓支架前移并重新支撐后,把操縱閥轉(zhuǎn)到推溜 位置, 打開供液閥,高壓液體由主進液管經(jīng)操縱閥、液控單向閥進入推 移千斤頂?shù)幕钊? 活塞桿腔的油液經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管, 推 移千斤頂?shù)幕钊斐? 以液壓支架為支點, 把運輸機推移到新的工作位 置。在實際生產(chǎn)中, 對于具體支架的動作, 根據(jù)該支架的結(jié)構(gòu)和需要來 確定。  1.3.2 液壓支架的支撐承載原理液壓支架的支撐承載原理, 是指液壓支架與頂板之間互相力學(xué)作用 原理,它包括初撐增阻、承載增阻和恒阻三個工作階段。(1初撐增阻階

29、段:在升柱過程中,從頂梁接觸頂板起,至支柱 活塞腔的油液壓力達到泵站的工作壓力時, 松開手把,停止供液,液控 單向閥立即關(guān)閉, 閥球封閉了支柱活塞腔的油液, 這就是支架的初撐階 段。此時支柱或支架對頂板產(chǎn)生的支撐力稱為初撐力。支柱初撐力:b P D´ ´1000 4 2 p (噸 支架初撐力: h × × = c c f n F (噸 式中:   b p 泵站的工作壓力( 2 /cm k

30、g  ; - D 支柱缸體內(nèi)徑(厘米 ;- n 每架支架的支架數(shù);- h 支撐效率(垛式支架 h=1 。支架初撐力的大小, 取決于泵站的工作壓力, 支架支柱數(shù)和支柱缸體的內(nèi)徑以及架型等。 實際上,支柱初撐后, 活塞腔的油缸壓力由于阻 力損失、操作情況和閥的靈敏等原因,往往低于泵站工作壓力。(2承載增阻階段:支架初撐后,隨頂板的下沉,支柱活塞腔被 封閉的油液受到壓縮, 油液壓力繼續(xù)升高, 呈現(xiàn)承載增阻狀態(tài)。這時由 于支柱缸徑增大,油液被壓縮而體積縮小,即使乳化液沒有任何漏損, 安全閥并未動作卸載, 支柱總長度也將縮短。 這個縮短量可用下式計算:&

31、#160;22 22 2 ( + D=D+ - D d l p l E D dbm 厘米 式中: 2 ­/ Dp 支柱由初撐力起達到工作阻力時,支柱內(nèi)壓力的增量(公斤 厘米 ;  0.0000475 -= bb 乳化的體積壓縮系數(shù),近似取水的壓縮系數(shù) ;  ­ l 支柱內(nèi)被壓縮液柱的高度(厘米;  62 ­2.110/ E E =´ 鋼材的彈性系數(shù) (公斤 厘米 ;  0.28 -= m

32、m 鋼材的泊松比 ;  ­ D 支柱缸體外徑(厘米;  ­ d 支柱缸體內(nèi)徑(厘米這個縮短量是有彈性的, 如果作用在支柱的載荷, 反過來從工作阻 力減小到初撐力時, 支柱仍會恢復(fù)到原來的長度。 因此, 這個支柱長度 上的縮短量,稱為支柱的彈性可縮量。根據(jù)井下工作面實測, 在各種不同的初撐力、 工作阻力和采高的情 況下, 支架支柱的彈性可縮量在 610毫米范圍內(nèi)。 這個彈性可縮量會 使支柱工作還未達到工作阻力之前, 就可造成頂板的下沉, 有可能使巖石離層,對頂板管理是不利的。經(jīng)實驗證明,減小支柱的彈性可縮量, 對改善

33、頂板管理起著重要作用。具體措施是, 使用高壓乳化液泵,提高 支柱初撐力;改善單向閥的質(zhì)量,要能及時關(guān)閉液路;注意操作方法, 使支柱下腔盡可能達到泵站的工作壓力。(3恒阻階段:支架承載后,如果完全支撐住頂板,不允許頂板 下沉, 需要有強大的支撐力, 想設(shè)計出能抗住巨大頂板壓力,而一點也 不讓壓的支架是極困難的, 實際上也沒有這種必要。 因此使支架能隨頂 板下沉?xí)r有一定的可縮量, 但又保持一定的支撐力, 不致于使頂板下沉 而造成破壞冒落。 要求支架具有一定的支撐力, 又具有可縮性。液壓支 架的這種特性,是由于支柱的安全閥來控制的。 在頂板壓力增大時,支 柱活塞腔被封閉的油液壓力就迅速升高, 當(dāng)壓力

34、值超過安全閥的動作壓 力時, 支柱活塞腔的高壓液體經(jīng)安全閥瀉出, 支柱降縮,支柱活塞腔的 液體壓力減小,這是就是支架的“讓壓”特性;當(dāng)壓力小于安全閥的動 作壓力時,安全閥又關(guān)閉,停止瀉液,支柱活塞腔的液體又被封閉,支 架恢復(fù)正常工作。由于安全閥動作壓力的限制,支柱呈現(xiàn)出恒阻特性, 此時支柱或支架承受的最大載荷稱為工作阻力。支柱工作阻力: a z P D f ´ ´ = 1000 4 2p (噸支架工作阻力: h × × = z c f 

35、n F (噸式中: a P 安全閥的動作壓力( 2 /cm kg 支架的工作阻力取決于安全閥的動作壓力、 支架柱數(shù)、 支柱缸體內(nèi) 徑和架型等。安全閥使支柱具有恒定的設(shè)計工作阻力, 同時又使支柱在承受大于 設(shè)計工作阻力的頂板壓力時, 可隨頂板的下沉而下縮, 這就是液壓的恒阻性和可縮性。 為防止安全閥頻繁動作而失效, 應(yīng)使支架的工作阻力大 于正常的頂板壓力, 也就是說,在工作面生產(chǎn)過程中,支架還沒有達到 設(shè)計的工作阻力之前,就已經(jīng)移到新的位置。工作阻力是液壓支架的一個基本參數(shù),用來表示支架支撐力的大 小。 但

36、是,由于支架的頂梁長短和間距大小不同, 并不能完全反映支架 對頂板的支撐能力, 因此常采用表示單位面積頂板上所受支架工作阻力 值大小的支護強度參數(shù),來比較支架的支護性能.支架的支護面積(米 式中: 米 支架的支護強度: 2 2 / W  A A F Z =由上可知,支柱或支架工作時, 其支撐力隨時間的變化過程是,支 架升起,頂梁開始接觸頂板至液控單向閥關(guān)閉時的初撐增阻階段  0 t , 初撐結(jié)束至安全閥卸載前的承載增阻階段  1 t 和安全閥出現(xiàn)重復(fù)卸載時

37、 的恒阻階段  2 t 。這種變化過程反映了支架的支撐力和時間之間的關(guān)系(圖 1-13。圖中虛線表示,有些支架的支柱并未達到額定工作阻力就 已降柱前移,支架前移后按原過程重新支撐。 圖 1-13 支架的支撐承載過程  0 t 初撐增阻階段  1 t 載增阻階段  2 t 恒阻階段上述過程表明:液壓支架在額定工作阻力值以下工作時, 具有增阻 性, 以保證支架對頂板的有效支撐作用; 當(dāng)支架支撐力超過額定工作阻 力值時,支架能隨頂板下沉而下縮, 使支架保持恒定的工作阻力,既具 有可

38、縮性和恒阻性。 支架本身的增阻性取決于液控單向閥和支柱的密封 性能, 可縮性和恒阻性則由安全閥的溢流性能決定。 因此, 液控單向閥、 安全閥、支柱這三個部件,是保證支架工作性能的關(guān)鍵元件。  液壓系統(tǒng)是利用泵站的高壓乳化液來控制立柱、千斤頂和閥等元 件,實現(xiàn)支架的支護性能和各種動作。支架采用的乳化液, 是由乳化油水配制而成的, 乳化油的配比濃度 為 5%,使用乳化油應(yīng)注意以下幾點:a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腐蝕, 影響液壓元件的密封。b防止污染,定期(一個月左右清理泵站乳化液箱。c乳化液的 PH 值須在 79范圍內(nèi)。d防凍:乳化液的凝固點在-3度左

39、右,與水一樣乳化液也具有凍結(jié)膨 脹性,乳化液受凍后,體積穩(wěn)定性受影響。因此,乳化液地面配制和運 輸過程中注意防凍。e乳化油必須滿足“MT76-83液壓支架用乳化油 ”標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定,即:表 2-2乳化油按對水質(zhì)硬度的適應(yīng)性選取相應(yīng)的牌號 f配制液壓支架用乳化液的水質(zhì)應(yīng)符合下列條件:無色、無臭、無懸物和機械雜質(zhì);PH 值在 69范圍內(nèi);氯離子含 量不大于 5.7 毫克當(dāng)量/升;硫酸根離子的含量不大于 8.3 毫克當(dāng)量/ 升。  1.4.1 液壓系統(tǒng)對于液壓支架的傳動系統(tǒng)應(yīng)具有以下基本要求:a采用結(jié)構(gòu)比較簡單,設(shè)備外形尺寸比較小,能遠(yuǎn)距離的傳遞大 的能量;b能承受較大的載荷;沒有復(fù)

40、雜的傳動機構(gòu);c在有爆炸危險和含塵的空氣里保證工作安全;d動作迅速;e操作、調(diào)節(jié)簡單;f過載及損壞保護簡單;針對我們本次設(shè)計的液壓支架,其液壓系統(tǒng)有以下兩部分系統(tǒng)組 成:即立柱系統(tǒng)和千斤頂系統(tǒng)。本支架的液壓系統(tǒng),由乳化液泵站,主進,主回液膠管,各種液 壓元件,立柱及各種千斤頂?shù)冉M成。 液壓系統(tǒng)原理:本支架操作方式采 用鄰架操作控制,使用快速接頭拆裝方便,性能可靠。 圖 2-6液壓支架液壓系統(tǒng)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(cè)推千斤頂; 7-掩護梁側(cè)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;

41、  1.4.2 液壓系統(tǒng)的特點(1支架上的大部分液壓元件(除前梁千斤頂控制閥和雙向鎖外都 裝在閥組的座架上, 支架本身只有兩根高壓軟管, 這樣既便于操作,又 能保證支柱間有寬敞的人行道。  (2操縱閥 ZC 型組合操縱閥, 前柱, 后柱及前梁千斤頂可單獨操作, 也可同時操作。  (3前梁千斤頂活塞腔與活塞桿腔之間連接一個大流量安全閥,在 升前梁與升柱同時操作時, 對前梁加以保護, 并使前梁有較大的支撐力 液壓系統(tǒng)及其控制元件  液壓支架主要的機構(gòu)形式有三種, 即垛式支架, 四連桿機構(gòu)液壓支 架,和懸移式液壓支架?，F(xiàn)分別介紹幾種形式液壓支架的特點

42、。1.5.1 垛式液壓支架的特點垛式液壓支架式支撐式液壓支架的一種。 支撐式液壓支架是在一個 底座上放置幾根立柱支撐頂梁, 并通過頂梁支撐頂板這樣簡單的結(jié)構(gòu)基 礎(chǔ)上發(fā)展起來的。垛式支架的優(yōu)點是:垂直支撐的立柱數(shù)量多,支架的工作阻力大; 多數(shù)立柱位于支架后部,切頂性能好, 工作空間大,易滿足通風(fēng)和行人 的要求,重量輕,價格便宜。其缺點是:頂梁較長, 移架時空頂面積較大; 同一段頂梁受到的垂 直支撐的次數(shù)較多, 不利于頂板的管理, 擋矸簾的強度低,頂板碎矸還 可以從架間落入工作空間, 防矸能力弱。 所以垛式支架應(yīng)在直接頂穩(wěn)定 或堅硬的煤層中使用。由此可見,垛式液壓支架雖然有很多的優(yōu)點,但

43、卻存在它的弊端, 并不是我們理想的架型。  1.5.2 四連桿機構(gòu)液壓支架這種液壓支架是目前使用最多的液壓支架。 不論是支撐式還是掩護 式液壓支架都一般都用到了這種機構(gòu)。 四連桿機構(gòu)使頂板對頂梁的水平 載荷由掩護梁傳遞給兩個連桿, 立柱不承受橫向力, 因此不易產(chǎn)生彎曲 現(xiàn)象。因此,要求連桿要有足夠的強度。四連桿機構(gòu)主要有兩種形式, 一種是前后連桿都為單連桿;另一種是后連桿為整體鑄造件或焊接件, 前連桿為左右分置的單連桿鑄鋼件或焊接件, 這樣可增大支架的有效利 用空間。四連桿機構(gòu)液壓支架的機構(gòu)簡圖如圖 2.1所示: 圖  2.1 四連桿式液壓支架機構(gòu)簡圖這

44、種機構(gòu)使支架在升降的過程中,頂梁前端的軌跡為一條雙紐線。 雙紐線支架的兩個連桿雖然增加了支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性, 但也因要抵抗頂 板的水平運動大大增加了對支架承載機構(gòu)件的作用力, 結(jié)構(gòu)使構(gòu)件斷面 增大, 重量增加。 而掩護式和支撐掩護式支架的進一步發(fā)展方向之一是 尋求減輕支架重量的途徑。因此, 這種機構(gòu)雖然廣泛使用,但仍舊不是 我們理想的一種架型。  1.5.3 懸移式液壓支架這種支架是由四連桿機構(gòu)液壓支架演化而成的一種支架機構(gòu)形式。 它用一個單擺桿機構(gòu)代替了傳統(tǒng)的四連桿機構(gòu), 從而使支架在升降 的過程中頂梁前端的軌跡由雙扭線變成了一條圓弧線。 我們可以通過增 加擺桿長度的方法來

45、使軌跡更加接近垂直直線。但是與四連桿機構(gòu)類 似, 不論我們怎樣進行優(yōu)化設(shè)計, 仍舊無法使頂梁前端的軌跡真正變成 一條垂直直線。也就無法去除頂梁所受的橫向摩擦力。由以上的分析可知, 傳統(tǒng)的機構(gòu)形式總是存在其弊端, 我們努力尋 求一種機構(gòu)形式是頂梁升降時的軌跡為一條垂直直線。 因此我們通過機構(gòu)形式的演化, 找到了一種垂直導(dǎo)向機構(gòu)。 這種機 構(gòu)的特點是,真正使支架升降時頂梁前端的軌跡成為了一條垂直直線, 使支架不再受到頂板摩擦力的作用。 改善了支架的受力狀況, 減小可承 載件的斷面面積, 從而減輕了支架的重量。 這種分體頂梁液壓支架的機 構(gòu)示意圖如圖 2.2所示。通過上述分析知, 這幾種架型形式都不

46、是我們理想的選擇, 我們要 求的機構(gòu)形式是頂梁上下運動時的軌跡為變化的。 因此我們通過各種架 型形式的演化,研究了這種分體頂梁液壓支架。 這種架型的特點是:采 用托梁滑塊機構(gòu)和推移機構(gòu), 克服了單擺桿機構(gòu)和四連桿機構(gòu)支架在支 護高度發(fā)生變化時, 由于內(nèi)力大而造成的支架易損壞的潛在因素, 真正 成為支架升降導(dǎo)向,并承擔(dān)支架外部的縱向水平力。該架型穩(wěn)定性好, 重量輕,工作面過人空間大,結(jié)構(gòu)緊湊,支護強度大。所以,在理論上 分析可以得出, 滑塊機構(gòu)和推移是對分體頂梁液壓支架的一個很好的演 化形式。  1.5.4 影響架形選擇的因素液壓支架的選型受到礦井的煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條件

47、的限制, 因此,以上因素都會影響到支架的選型。液壓支架架型的選擇首先要適合于頂板條件。 一般情況下可根據(jù)頂板的級別,由綜采技術(shù)手冊 (上冊中直接選出架型。(1煤層厚度1 當(dāng)煤層厚度超過 1.5m,頂板有側(cè)向推力和水平推力時,應(yīng)選用 抗扭能力強的支架,一般不用支承式支架。2 當(dāng)煤層厚度達到 2.5m2.8m以上時, 需選擇帶有護幫裝置的掩 護式或支承掩護式支架。3 煤層厚度變化大時,應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大的掩護式,帶有機械 加長桿或雙伸縮立柱的支架。4 假頂分層開采,應(yīng)選用掩護式支架。(2煤層傾角1 煤層傾角<10°時,支架可不設(shè)防倒滑裝置。2 傾角在 10°25°

48、;以上時,應(yīng)選用帶有防滑裝置的支架。3 傾角>25°時, 排頭支架設(shè)防倒滑裝置, 工作面中部支架設(shè)底調(diào) 千斤頂,工作面中部輸送機設(shè)置防倒滑裝置。(3底板強度1 驗算比壓,應(yīng)使支架底座對底板的比壓不超過底板允許比壓。2 為使移架容易,設(shè)計時要使支架底座前部比后部的比壓小。 (4瓦斯含量對瓦斯涌出量大的工作面, 應(yīng)符合保安規(guī)程的要求, 并選用通風(fēng)端 面較大的支承式或支承掩護式支架。(5煤層硬度當(dāng)煤層為軟煤層時,支架最大采高一般2.5m;中硬煤層時,支架 最大采高一般3.5m;硬煤層時,支架最大采高<5m。(6地質(zhì)構(gòu)造斷層十分發(fā)育,煤層變化過大,頂板的允許暴露面積在 58 以下

49、時,時間在 20min 以上時,暫不宜使用綜采。(7設(shè)備成本綜合各條件, 宜選用懸移式液壓支架的架形, 即本人畢業(yè)設(shè)計所選 擇架型 。2懸移式液壓支架主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定  經(jīng)過對比我國的液壓支架和國外液壓支架的現(xiàn)狀可以看出, 兩者之 間存在著很大的區(qū)別。國外的支架主要的研究熱點及發(fā)展方向是高強 度,自動化。而我國的液壓支架的發(fā)展方向主要是多品種,高適應(yīng)性。 這主要是由我國煤炭的賦存狀況決定的。 我國目前存在大量 3.55.5m 厚煤層 , 特別是中小礦井 , 希望有一種結(jié)構(gòu)簡單、輕型、適應(yīng)能力強的放 頂煤液壓支架來開采這類煤層。目前 , 國內(nèi)用于厚煤層的重型放頂煤液 壓支架技術(shù)趨于成

50、熟 , 但因其重量大、成本高,并不適合中小煤礦廣泛 使用, 而輕型低位放頂煤液壓支架還存在一些普遍的問題, 主要表現(xiàn)在 采用四連桿機構(gòu) , 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 , 后部空間小 , 重量較大, 承受水平力能力弱  當(dāng)頂梁上部壓力的合力作用點前移至前立柱之前時 , 則會使后立柱受 拉 , 而后立柱又是單作用油缸 , 只能承受壓力 , 因而后立柱的作用往往失 效 , 致使頂梁有低頭前傾趨勢 目前 , 常用放頂煤液壓支架掩護梁形式 易造成較薄頂煤的混矸 , 而且安裝于掩護梁上的長尾梁機構(gòu)的尾梁兩側(cè) 也易混煤混矸 前探梁容易產(chǎn)生伸縮卡阻。針對上述普遍問題 , 經(jīng)過大 量調(diào)研 , 在吸取了現(xiàn)有許多支架在設(shè)

51、計使用中的經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上 , 研制 了新型輕型導(dǎo)向放頂煤液壓支架。在架型設(shè)計上 , 針對大多數(shù)放頂煤工 作面頂板壓力不大、煤質(zhì)較松軟、要求的工作阻力很小 , 以及許多中小 礦井井筒和巷道運輸斷面較小的特點 , 要求支架結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體 積小、工作可靠 , 搬運靈活的情況 , 吸收了國內(nèi)外現(xiàn)有放頂煤液壓支架的 優(yōu)點 , 特別是考慮厚煤層的放頂煤開采地質(zhì)、礦壓特點 , 設(shè)計了該輕型懸 移式液壓支架。 與同類支架相比 , 具有強度高 , 支撐力大 , 穩(wěn)定性好 , 抗水平 力能力強。這種輕型懸移式液壓支架是專門為中小煤礦開發(fā)設(shè)計的一種支護產(chǎn)品, 它打了傳統(tǒng)支架的設(shè)計理念, 采用分體頂梁來代替整

52、體頂梁, 減輕了重 量, 結(jié)構(gòu)更加緊湊; 為中小礦井機采放頂煤工作面支護提供了一個很好 的選擇  根據(jù)上述懸移液壓支架的描述 ZH2000/16/24Z(A型整體頂梁組合 滑移液壓支架的所示 : 1-內(nèi)伸縮梁;2推移千斤頂;3前梁;4伸縮千斤頂;5頂梁 6 左擋矸板;7右擋矸板;8推移托梁;9操作閥連接板;10操作 閥組;11立柱;12防炮簾;13后擋矸板  2.21 懸移式支架主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)前面滑移液壓支架的結(jié)構(gòu)要求,確定 ZH2000/16/24Z(A型整 體頂梁組合滑移液壓支架的主要技術(shù)參數(shù)和特征參數(shù)。ZH2000/16/24Z(A型整體頂梁組合滑移液壓支

53、架適用于 15 度以下的緩 傾斜中厚煤層,頂板比較平整且能隨采隨冒,采高 1.82.2 米,底板 在中硬以上 ,工 作面 長 度 小于 150 米 的 采 煤工作面 。 可分 別與 SGB630/150、SGB620/40T等中、小型的刮板輸送機配套使用。3懸移式支架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計  3.1懸移式液壓支架基本參數(shù)的確定  3.1.1 支架高度支架的高度由工作面的厚度及地質(zhì)條件的變化等因素決定, 考慮通 風(fēng)、運輸、行人的要求以及一定的富余系數(shù),確定支架的最低高度  min 1.6 H m = ,最高支護高度  m H

54、 8 . 2 max = 。  3.1.2 支架伸縮比支架的伸縮比是指最大和最小支架高度之比值,即: 75 . 1 6 . 1 8 . 2 min max = = = H H m  3.1.3 支架間距所謂支架間距,就是相鄰兩支架中心線間的距離。確定支架中心距時,應(yīng)考慮到下列幾個方面的因素:(1頂板允許暴露的面積。(2運輸機溜槽的長度。支架中心距一般等于工作面一節(jié)溜槽長 度,以

55、便配套。目前國內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用  1.5m 。大采高 支架為提高穩(wěn)定性中心距可采用 1.75m , 輕型支架中心距可采用 1.25m ;(3支架的穩(wěn)定性。一般支架中心距大,支架穩(wěn)定性好。分體頂梁液壓支架是適用于中小地下工作面, 屬輕型支架, 因此確 定中心距為  mm b c  1020= 。3.1.4 支架寬度支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。 寬度的確定應(yīng)考慮支架的運 輸、 安裝和調(diào)架要求。支架頂梁一般裝有活動側(cè)護板,側(cè)護板行程一般 為  170200mm 。當(dāng)支架中心距為  1.5m 時

56、,最小寬度一般取  1400 1430mm ,最大寬度一般取 15701600mm 。 當(dāng)支架中心距為 1.75m 時, 最小寬度一般取  16501680mm ,最大寬度一般取  18501880mm 。當(dāng) 支架中心距為  1.25m 時,如果頂梁帶有活動側(cè)護板,則最小寬度取  1150l180mm . 最大寬度取 13201350mm ; 如果頂梁不帶活動側(cè)護板, 則寬度一般取 1150l200mm 。分體頂梁液壓支架的頂梁采用 2個相互獨立的小面積窄梁, 為了提 高支架的穩(wěn)定性, 各頂梁之間通過連接機構(gòu)相連, 綜合考慮

57、支架的中心 距、每個頂梁受力的合理性以及減少架間空隙,確定支架的寬度為  mm B m  980= 。  3.1.5 頂梁長度頂梁是支護頂板的直接承載部件, 其長度取決于必要的作業(yè)空間和 通風(fēng)斷面要求,還與支護方式有關(guān)。如圖 3­1所示,頂梁長度由三部分尺寸組成,即:L=b+n+u  式中  b   頂梁前部尺寸;  n   頂梁上前、后排立柱柱窩之間的距離為 1000mm ;  u   頂梁上后柱窩中心到鉸接點的距離,取 400mm 。頂梁前部尺寸為:&

58、#160;b=a+c+d+e e 前柱窩中心到推溜油缸與運輸機鉸接點的距離,一般為  250300mm, 取 300mm ;  d   為推溜油缸鉸接點到運輸機底部端面的距離,取 d=250mm;  a   電線槽的寬度取 a=250mm;  H   支架的最低高度, 1600mm ;  c   運輸機的寬度為 630mm 。故頂梁前部尺寸: 1430 250 630 300 250 = + + + = b  mm 所以頂梁的長度為: 2830 400 1000 1430 = + + = + + =