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買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 支撐掩護(hù)式液壓支架 中文摘要 采煤綜合機(jī)械化,是加速我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展,大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。綜合機(jī)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(dòng),改善作業(yè)環(huán)境,是煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。液壓支架是綜合機(jī)械化采煤方法中最重要的設(shè)備之一。 液壓支架主要 包括 以下幾個(gè)基本部分組成:頂梁,掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu),側(cè)護(hù)板,底座,立柱,千斤頂。設(shè)計(jì)要遵從支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快、安全可靠等原則。 在支撐掩護(hù)式 液壓支架 的設(shè)計(jì)過(guò)程中,四連桿機(jī)構(gòu)和底座結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)是重點(diǎn)。本論文 介紹了液壓支架的結(jié)構(gòu),類型,工作原理,特點(diǎn),目的及要求,對(duì)支撐掩護(hù)式液壓支架作了詳盡的分析和介紹,講述了這種支架的方案和用途。 另外,對(duì)液壓支架的結(jié)構(gòu)性能、受力狀況和如何選型等進(jìn)行了分析,同時(shí)介紹了液壓支架的使用、維修和故障排除等問(wèn)題。 關(guān)鍵詞 : 液壓支架 支護(hù) 四連桿機(jī)構(gòu) 底座 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 he of is a to of of is of is of in of to is In of is of of of of to at it of 4 文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)四年的最后一次設(shè)計(jì),同時(shí)也是 對(duì)大學(xué)生四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng) 總結(jié)和綜合應(yīng)用。現(xiàn)在我們已經(jīng)進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)的最后階段, 畢業(yè)設(shè)計(jì) 作為本科學(xué)習(xí)最重要的組成部分之一 ,它能提高我們發(fā)現(xiàn)、分析、 解決問(wèn)題的能力 ,綜合檢驗(yàn)和 鞏固 我們所學(xué)知識(shí) ,同時(shí)又是對(duì)我們 大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的全面復(fù)習(xí),更是向我們以后即將從事的專業(yè)性工作的正常過(guò)渡。我們可以緊緊抓住這個(gè)機(jī)會(huì)認(rèn)真學(xué)習(xí)并搞好畢業(yè)設(shè)計(jì),眾所周知,它對(duì)我們即將走上工作崗位或者更進(jìn)一步深造有非常重要的意義。它將把我們過(guò)去的理論學(xué)習(xí)引向一個(gè)更高 、更深 的層次,也就是參加工作,可以說(shuō)我們?cè)谧鲆淮芜^(guò)渡性的嘗試。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于 支撐掩護(hù)式 液壓支架 的 設(shè)計(jì) 。 液壓支架是綜合機(jī)械化采煤的關(guān)鍵設(shè)備,對(duì)于提高采煤效率,降低成本,改善作業(yè)環(huán)境 ,減少笨重的體力勞動(dòng)具有舉足輕重的作用。 其中, 支撐掩護(hù)式液壓支架是日本在引進(jìn)英國(guó)垛式支架和蘇聯(lián)掩護(hù)式支架的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)特點(diǎn)于 1968 年首先研制成功的。它保留了垛式支架支撐力大,切頂性能好,工作空間寬敞的優(yōu)點(diǎn),采用雙排立柱支撐頂梁(或頂梁于掩護(hù)梁)的結(jié)構(gòu);同時(shí)吸收了掩護(hù)式支架防護(hù)性能好,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的長(zhǎng)處,采用堅(jiān)固的掩護(hù)梁以及側(cè) 護(hù)板將支架于老塘完全隔開,并用雙紐線連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)掩護(hù)梁和支架底座。 因此,加深支撐掩護(hù)式液壓支架的設(shè)計(jì)和研究具有深遠(yuǎn)的意義。 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲,我們所忙碌的成果即將接受檢驗(yàn)。我相信, 有耕耘,定有收獲;有付出,定會(huì)有回報(bào) 。 四年的時(shí)間如流水般匆匆流過(guò),在這四年里,老師們 用汗水和心血滋潤(rùn)我干枯的心田,用知識(shí)的乳汁將我哺育,在我即將離開母校的時(shí)候,我向我最尊敬的老師們表達(dá)我最真誠(chéng)的謝意,謝謝你們 四年 來(lái)對(duì)我們的親切關(guān)懷。在今后的日子里,我將努力奮斗,把您 在學(xué)校里 傳授給我們的 知識(shí)運(yùn)用到 實(shí)際 工作中去,為 我國(guó)的 機(jī)械 行 業(yè) 做出我 們 應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 最后,感謝各位評(píng)閱老師在百忙之中評(píng)閱本文。由于時(shí)間倉(cāng)促,本人水平有限,難免有錯(cuò)誤和不足之處,敬請(qǐng)各位老師指正與賜教。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 一、緒 論 液壓支架作為煤礦長(zhǎng)壁綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備,近年來(lái)得了迅速 地 發(fā)展, 它與 綜采系統(tǒng)中的“三機(jī)”( 刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī))配合使用 , 是煤礦開采技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 液壓支架是綜采工作面主要設(shè)備之一,近 10 年來(lái)主要的發(fā)展趨勢(shì)是向兩柱掩護(hù)式和四柱支撐掩護(hù)式架型發(fā)展,架型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善,設(shè)計(jì)方法更先進(jìn),參數(shù)向高工作阻力、大中心距 (1 75m、 2m)發(fā)展,結(jié) 構(gòu)件材料越來(lái)越多地采用高強(qiáng)度鋼材,支架的壽命和可靠 性大大提高。 在綜合機(jī)械化采煤過(guò)程中, 液壓支架 擔(dān)當(dāng)著極其重要的角色,其 主要功能 不僅 用于 支撐管理頂板,隔離采空區(qū),維護(hù)采煤作業(yè)空間,并能自行前移,推進(jìn)采煤工作面輸送機(jī)和采煤機(jī) 。 因此,液壓支架的性能和可靠性是決定綜采成敗的關(guān)鍵因素之一。另外, 合理的選用采煤設(shè)備并結(jié)合先進(jìn)的采煤工藝,可解決采煤工作面的采煤支護(hù)運(yùn)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(hù)生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全,以及減輕笨重的體力勞動(dòng),可為煤礦獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。 壓支架的工 作原理 液壓支架是由乳化液泵站提供高壓乳化液 (這里采用水包油型乳化液) 作為動(dòng)力 ,由液壓操作系統(tǒng),控制系統(tǒng),液壓油缸和金屬構(gòu)件組成。來(lái)自泵站的高壓乳化液,經(jīng)主進(jìn)液管送到工作面,并與每架支架的進(jìn)液截止閥相連導(dǎo)入支架,再經(jīng)過(guò)組合操縱閥配液到各液壓缸,以完成支架所需的各項(xiàng)動(dòng)作。從支架回流的低壓乳化液通過(guò)組合操縱閥與回液截止閥由主回液管路流回泵站乳化液箱,供循環(huán)使用。 支架的承載原理是:液壓支架支撐在綜采工作面的頂?shù)装逯g支撐頂板。 頂板壓力作用在頂梁上,并通過(guò)頂梁和底座間立柱將 壓力傳遞底板。為保證支架結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度及 撐在支架頂安全,在立柱的下腔裝有安全閥。當(dāng)頂板壓力超過(guò)立柱安全閥限定壓力時(shí),安全閥開啟釋放出立柱中的液體進(jìn)行讓壓,當(dāng)頂板壓力下降到立柱工作阻力時(shí),安全閥關(guān)閉進(jìn)行保壓承載。 壓支架的工作過(guò)程 液壓支架對(duì)頂?shù)淖饔眠^(guò)程主要取決于流體靜力學(xué)原理工作的立柱工作過(guò)程?,F(xiàn)以圖 1 支架操作的 基本功作過(guò)程 為: 急增阻階段 , 緩增阻階段 , 恒阻階段 , 無(wú)作用階段 四 個(gè) 階段 。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 圖 立柱控制系統(tǒng) 立柱;安全閥;液控單向閥;操縱閥; P高壓管路; O回液管 ( 1) 泵壓撐頂,支架對(duì)頂板急增阻階段 操縱閥手把 置于 A 位,從泵站來(lái)的壓力液經(jīng)高壓管路 P,打開液控單向閥 3 進(jìn)入立柱下腔,立柱上腔與回液管 而活柱伸出使支架升起接頂,對(duì)頂板產(chǎn)生支撐力。支架接頂后,泵壓使下腔內(nèi)的液體壓強(qiáng)迅速上升,支架對(duì)頂頂板支撐力急劇增加。這就是支架對(duì)頂板的急增阻階段。 ( 2) 閉鎖承載,支架 對(duì)頂板緩增阻階段 操縱閥手把放回零位后,立柱下腔內(nèi)的壓力液被液控單向閥閉鎖,不能流出,從而使支架保持對(duì)頂板的 支撐狀態(tài)。隨著頂板逐漸下沉,立柱下腔內(nèi)的液體受到進(jìn)一步壓縮,壓強(qiáng)逐漸增高,使直接對(duì)頂板產(chǎn)生更大的支撐力,力圖阻止或延緩頂板下沉,一般情況下,頂板下沉比較緩慢,支架對(duì)頂板的支撐力增長(zhǎng)也就相應(yīng)緩慢,所以這個(gè)階段被稱為 支架對(duì)頂板緩增阻階段。 ( 3) 溢流承載,支架對(duì)頂恒阻階段 頂板繼續(xù)下沉,立柱下腔內(nèi)的壓強(qiáng)繼續(xù)升高,當(dāng)達(dá)到立柱安全閥的調(diào)定值時(shí),安全閥便開啟溢流, 使立柱下腔內(nèi)的壓強(qiáng)保持定植,從而支架對(duì)頂板的支撐力不變,即支架處于對(duì)頂板恒阻階段。 ( 4) 解鎖降柱,支架與頂板無(wú)作用階段 采煤機(jī)截煤后,欲將支架移到新的位置 ,首先把操縱閥手把置于 時(shí)作用于液控單向閥的頂桿活塞,迫使液控單向閥開啟,解除對(duì)立柱下腔液體的閉鎖,允許其回到回液管 。這時(shí),活柱縮回,支架降落離開頂板,支架對(duì)頂板無(wú)壓力。 在這一階段如要保證頂梁平行下降需協(xié)調(diào)操縱平衡千斤頂操縱買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 閥。 需要說(shuō)明,目前為了防止破碎頂板漏頂 ,掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架可以采用擦頂帶移架方式,即支架頂梁實(shí)際并不脫離頂板,在移架過(guò)程中仍保持約每柱五噸左右的支撐力。因而,對(duì)于擦頂帶壓移架方式,此階段應(yīng)是解鎖卸載,支架對(duì)頂板仍有輕微作用力。 架組成 液 壓支架主要由金屬結(jié)構(gòu)件、油缸和液壓控制元件三大部分組成。 ( 1) 金屬結(jié)構(gòu)件主要有頂梁、掩護(hù)梁、 前梁、 前連桿、后連桿、底座、側(cè)護(hù)板 、護(hù)幫板 等。 ( 2) 油缸主要有雙作用單伸縮立柱、推移千斤頂、 ( 平衡千斤頂 ) 、側(cè)護(hù)千斤頂 、前梁千斤頂 等。 ( 3) 液壓控制元件主要有液壓控制閥、操縱閥、雙向鎖、安全閥、截止閥等及液壓輔助元件等。 液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用 梁 頂梁采用整體頂梁直接與頂板接觸,支撐頂板負(fù)荷,是支架的主要承載部件之一,由鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu),以滿足強(qiáng)度和剛度要求。 結(jié)構(gòu)如圖 1 示: 1右側(cè)護(hù)板; 2主頂梁; 3側(cè)推千斤頂; 4前梁千斤頂耳座; 圖 1 2 主頂梁 其主要作用是: ( l) 承接頂板巖石及煤的載荷; ( 2) 反復(fù)支撐頂煤,可對(duì)比較堅(jiān)硬的頂煤起破碎作用; 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 ( 3) 隔離頂板,為回采工作面提供足夠的安全空間。 本支架采用 分段組合式 頂梁結(jié)構(gòu) (剛性頂梁鉸接式前梁) ,強(qiáng)度高,對(duì)頂板維護(hù)較好;另外,在頂梁前部還布置有起吊耳,可方便吊掛較小的機(jī)件。 護(hù)梁 1護(hù)幫板耳座; 2側(cè)推千斤頂座; 3側(cè)護(hù)板; 4側(cè)推千斤頂; 5前連桿耳座; 6后連桿耳座; 7護(hù)幫千斤頂耳座; 8彈簧筒; 圖 1 3 掩護(hù)梁 掩護(hù)梁分別與頂梁和前、后連桿連接,其主要作用有: (1) 承受上部頂板傳給的水平分力和側(cè)向力,增強(qiáng)支架的抗扭性能; (2) 掩護(hù)梁與前后連桿、底座形成四連桿機(jī)構(gòu),保證支架的穩(wěn)定性; (3) 阻擋后部落煤,維護(hù)工作空間。 座 底座是將頂板承受的壓力通過(guò)立柱傳遞到底板并穩(wěn)定支架的主要結(jié)構(gòu)件。該支架設(shè)計(jì)為整體剛性底座 ,底座接底面積大,有利于減小對(duì)底板的比壓。該型底座的缺點(diǎn)是在推移機(jī)構(gòu)外易積存浮煤碎矸,要求及時(shí)清理。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 底座結(jié)構(gòu)如圖 1示 1過(guò)橋; 2推移千斤頂耳座; 3立柱銷孔; 4 前連桿銷孔; 5后連桿銷孔; 6側(cè)板; 圖 1 4 底座 其主要作用是: (1) 將上方載荷傳遞給底板,為立柱、推移裝置及其他輔助裝置提供安裝空間; (2) 給工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境; (3) 保證支架的穩(wěn)定性。 后連桿 前、后連桿分別與掩護(hù)梁和底 座鉸接,共同形成四連桿機(jī)構(gòu),前連桿采用鑄鋼件,鑄件中不得有氣孔、砂眼、夾雜 等,以免降低強(qiáng)度,嫌少使用壽命 。鑄后要進(jìn)行淬火和高溫回火,以降低硬度,增加強(qiáng)度和韌性。對(duì)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(qiáng)度,這里采用整體式。前后連桿的結(jié)構(gòu)如圖 1 5,圖 1 6。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 圖 1 5 前連桿 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 圖 1 6 后連桿 其主要作用是: ( l) 使支架在調(diào)高范 圍內(nèi),頂板平穩(wěn)地升降,并使頂梁前端與煤壁的距離 (梁端距 )變化盡可能小,更好地支護(hù)頂板。 ( 2) 承受頂板的水平分力和側(cè)向力,使立柱不受側(cè)向力。 本支架采用正四連桿機(jī)構(gòu), 為使冒落矸石不從連桿處涌入支架內(nèi),后連桿為整體式 , 前連桿為分體式。 均為鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的抗拉、抗壓和抗扭性能。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 移機(jī)構(gòu) 圖 1 7 推移框架 支架的推移機(jī)構(gòu)包括推桿、連接頭、推移千斤頂和銷軸等,主要作用是推移輸送機(jī)和拉移支架。推移連桿的一端通 過(guò)連接頭與輸送機(jī)相連,另一端通過(guò)推移千斤頂與底座相連,推移連桿除承受推拉力外,還承受一定的側(cè)向力防止底座的下滑 壓系統(tǒng)及其控制元件 支架液壓系統(tǒng)由乳化液泵站、主進(jìn)、主回液膠管、各種液壓元件、立柱及各種千斤頂?shù)冉M成。支架操縱方式采用鄰架操作控制,使用快速接頭拆裝方便,性能可靠。 由乳化液泵站輸出的高壓乳化液經(jīng)主進(jìn)液管 支架進(jìn)液截止閥 過(guò)濾器 操縱閥 立柱或各千斤頂 架液截止閥 主回液膠管 乳化液泵站。 架的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 結(jié)合首采工作面及礦區(qū)此類地質(zhì)構(gòu)造條件下,使用 7/30 二柱掩護(hù)式支架的成功經(jīng)驗(yàn),本架型應(yīng)有如下特點(diǎn): ( 1)支架型式為:帶機(jī)械加長(zhǎng)的四柱支撐掩護(hù)式厚煤層液壓支架; ( 2)對(duì)支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,梁端 距變化應(yīng)?。豁斄呵安枯^薄強(qiáng)度、剛度應(yīng)充分保證; ( 3)支架的四連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要從考慮梁端距變化量控制著手,并能與其它構(gòu)件形成剛性好、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的整體結(jié)構(gòu); ( 4)整體頂梁和掩護(hù)梁帶單側(cè)活動(dòng)長(zhǎng)側(cè)護(hù)板,能實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)頂?shù)膰?yán)密調(diào)整; ( 5)封底底座,減小底座比壓、增大底座剛度、強(qiáng)度; ( 6)架的整體構(gòu)造應(yīng)有“人機(jī)學(xué)”的 觀 點(diǎn),結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊,操作方便,制造成本降低; ( 7) 采 用雙紐線連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)掩護(hù)梁和支架底座 ,以增加支撐力,增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。 壓支架的架形 支撐掩護(hù)式液壓支架的架形如下圖 1 8 所示: 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 1后連桿; 2前連桿; 3掩護(hù)梁; 4后立柱; 5銷; 6銷; 7主頂梁; 8前立柱; 9前梁千斤頂; 10銷; 11銷; 12銷; 13銷; 14前梁; 15護(hù)幫板千斤頂; 圖 1 8 支撐掩護(hù)式液壓支架買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 二、 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 壓支架的選型 壓支架結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)選 根據(jù)以往液壓支架設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),考慮到不同架型 和機(jī)構(gòu)的支架圍巖力學(xué)相互作用、支撐力矩、底板比壓等特點(diǎn),可以對(duì)掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。 ( 1) 液壓支架的力學(xué)特征綜述(見表 2 表 2 1不同結(jié)構(gòu)液壓支架的力學(xué)特征比較 支架型式 結(jié)構(gòu)特征 主要力學(xué)特性 掩護(hù)式 支掩式 二支柱掩護(hù)式 支架承載力較小,底板比壓均勻,主動(dòng)水平力較大 支頂式 二柱支頂掩護(hù)式 支架承載力大,穩(wěn)定性好,底座尖端比壓較大,對(duì)頂板的主動(dòng)水平力較大,前端支撐力大 支撐掩護(hù)式 支頂支掩 四柱(或三柱) 穩(wěn)定性好,抗水平力強(qiáng),比壓均勻,但支柱能力利用率低 支頂式 四柱 頂梁合力調(diào)節(jié)范圍大,伸縮比大,承載力高 四柱支撐掩護(hù)式 承載力大,切頂能力強(qiáng),比壓較 均勻 ( 2) 支架選型要素及簡(jiǎn)要評(píng)價(jià)。 液壓支架結(jié)構(gòu)選型必須考慮的要素及對(duì)各類型支架的評(píng)價(jià) ( 見表 2 2) 表 2 2支架類型評(píng)價(jià) (見下頁(yè)) 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 要素 支架類型 支撐掩護(hù)式 支撐式 插底掩護(hù)式 一般掩護(hù)式 垛式 節(jié)式 支架圍巖適應(yīng)性 直接頂冒落傾向 優(yōu) 良 良 差 差 基本頂周期來(lái)壓 差 良 優(yōu) 優(yōu) 良 底板壓入傾向 良 差 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 防煤壁片幫 優(yōu) 良 優(yōu) 差 差 通風(fēng)斷面 差 良 良 差 差 頂梁前端支撐力 優(yōu) 良 良 差 差 頂梁后段切頂性 差 良 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 對(duì)頂板遮蓋率 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 差 差 隔絕采空區(qū)能力 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 差 差 橫向穩(wěn)定性 良 優(yōu) 優(yōu) 差 差 對(duì)采 高適應(yīng)性 良 優(yōu) 優(yōu) 差 差 支撐效率 差 良 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 支護(hù)強(qiáng)度 良 良 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 對(duì)傾角適應(yīng)性 良 優(yōu) 良 良 差 壓支架的架形選擇原則 在選擇液壓支架時(shí)既要保證對(duì)工作面頂板實(shí)現(xiàn)可靠的支撐,又要避免過(guò)大的設(shè)備投資,導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)。因此,液壓支架的正確選型對(duì)于工作面經(jīng)濟(jì)效益關(guān)系重大。 液壓支架架形的選擇,主要取決于液壓支架的力學(xué)性能是否適用礦井 的頂?shù)装鍡l件和其它地質(zhì)條件。在同時(shí)允許選用幾種架形時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)格便宜的支架,支承式支架最便宜,其次為掩護(hù)式。支承式支架適合于穩(wěn)定頂板。掩護(hù)式支架適合于中等穩(wěn)定和一般破碎的頂板。支承掩護(hù)式支架適合于周期來(lái)壓強(qiáng)烈,中等穩(wěn)定和穩(wěn)定頂板。 在綜采工作面支架選型時(shí),還應(yīng)注意下述 四點(diǎn) 原則: (1) 對(duì)于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板,應(yīng)優(yōu)先選用二柱掩護(hù)式支架。但在底板極松軟條件下,必須嚴(yán)格驗(yàn)算并限制支架底座尖端比壓,不得超過(guò)底板容許比壓即極限載荷強(qiáng)度。在此條件下,通常應(yīng)避免使用重型支架。 (2) 對(duì)于非常穩(wěn)定和穩(wěn)定的難垮落 頂板和周期來(lái)壓強(qiáng)烈和十分強(qiáng)烈的頂板,應(yīng)優(yōu)買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 先考慮選取四柱支撐掩護(hù)式支架。 (3) 眾所周知,三點(diǎn)決定一個(gè)平面,由于頂板不平,四柱式支架中總有一根支柱對(duì)頂板的實(shí)際支撐力很低,因而二柱式掩護(hù)支架支撐能力利用率高于四柱式。即二柱式支架對(duì)頂板的實(shí)際支撐力高于同樣名義額定阻力的四柱式支架 ,特別是對(duì)機(jī)道上方頂板的支護(hù)強(qiáng)度。 ( 4) 在不穩(wěn)定頂板條件下使用四柱式支架應(yīng)注意對(duì)機(jī)道上方的頂板控制,包括增加前任阻 力 及可伸縮前梁等。 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)備條件的限制,因此,以上 因素都會(huì)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(jí)別,由表 3綜采技術(shù)手冊(cè)(上冊(cè))中直接選出架型。 ( 1) 煤層厚度 當(dāng)煤層 厚度超過(guò) 板有側(cè)向推力和水平推力時(shí),應(yīng)選用抗扭能力強(qiáng)的支架,一般不用支承式 支架 。 當(dāng)煤層 厚度達(dá)到 需選擇帶有 護(hù)幫 裝置的掩護(hù)式或支承掩護(hù)式支架。 煤層厚度變化大時(shí),應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大的掩護(hù)式,帶有機(jī)械 加長(zhǎng)桿或雙伸縮立柱的支架。 假頂分層開采,應(yīng)選用掩護(hù)式支架。 ( 2) 煤層傾角 煤層傾角 25 時(shí), 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(jī)設(shè)置防倒滑裝置。 ( 3) 底板強(qiáng)度 驗(yàn)算比壓,應(yīng)使支架底座對(duì)底板的比壓不超過(guò)底板允許比壓。 為使移架容易,設(shè)計(jì)時(shí)要使支架底座前部比后部的比壓小。 (4) 瓦斯含量 對(duì)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(hù)式支架。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 (5) 煤層硬度 當(dāng)煤層為軟煤層時(shí),支架最大采高一般 硬煤層時(shí),支架最大采高一般煤層時(shí),支架最大采高 15。在 J 點(diǎn)作 角,再取 定長(zhǎng)度與 與 C 點(diǎn), C 點(diǎn)作為后連桿和掩護(hù)梁的鉸接軸。 以 J 為圓心, 半徑畫一弧 I 為圓心,以 長(zhǎng)度為半徑畫弧與弧 點(diǎn), C 點(diǎn)和 E 點(diǎn)就是后連桿在支架為最低高度和最低高度 時(shí) 的極限位置。 在 取一長(zhǎng)度 須 樣 是最短桿。而且要使 G 立柱缸體內(nèi)徑按下式進(jìn)行 1 4 P ( 式中 柱剛體內(nèi)徑 ( P: 立柱的工作阻力 ( 站工作壓力 ( 般在 間,對(duì)于不穩(wěn)定頂板向上取限,穩(wěn)定頂板向下取限。 這里取 根據(jù) 1984年我國(guó)正式發(fā)布 的礦用液壓立柱、千斤頂、柱徑系列84煤礦工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)。鑒于所計(jì)算數(shù)據(jù)取 00 表得柱徑為 d 185撐力 1 232D 10 ( 式中 體內(nèi)徑 ( m) 310 :?jiǎn)挝粨Q算值 得0P =4000KN b=得 165 200 mm d 185mm 文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 35 工作阻力 P4 232D 1 0 ( 式中是缸體內(nèi)的壓力。 因?yàn)?p=4000用安全閥開啟壓力為 千斤頂?shù)挠?jì)算和立柱相同。 千斤頂?shù)耐屏屠τ?jì)算 固定活塞式千斤頂?shù)耐屏Π聪率接?jì)算: 234 10 p (固定活塞式千斤頂?shù)睦Π聪?式計(jì)算: 2 2 31 d p 1 0F ( ) ( 式中 D:千斤頂缸體內(nèi)徑 ( m) d:千斤頂活塞桿的外徑 ( m) 站壓力 ( 由于 Dd,所以固定活塞式千斤頂?shù)耐屏Υ笥诶Α?5. 泵站壓力的確定 泵站壓力的確定按照立柱和千斤頂?shù)墓ぷ鲏毫π枰_定為: P = 算得 7/35 支撐掩護(hù)式液壓支架技術(shù)參數(shù)如下: 支架 形式 支撐掩護(hù)式 操作方式 鄰架操作 高度 3.5 m 寬度 m 初撐力 1884 作阻力 4000 護(hù)寬度 1.5 m 支護(hù)強(qiáng)度 730 文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 36 底座面積 m 底座比壓 量 10500 站工作壓力 柱 (4 根 ) 缸徑 200 柱直徑 185 程 900 撐力 462 拉力 121 作阻力 1000 柱(前梁千斤頂)( 1根) 缸徑 140 塞桿直徑 105 程 140 撐力 226 力 99 作阻力 588.6 梁端部最大支撐力 127.5 梁向上擺角 15 前梁向下擺角 19 推移千斤頂( 1根) 缸徑 140 塞桿直徑 85 程 700 力 145.7 文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 37 拉力 231 幫千斤頂( 1根)、側(cè)推千斤頂( 4根) 缸徑 80 塞 桿直徑 45 力 75 力 51.5 程相應(yīng)為 250 本支架的液壓系統(tǒng),由乳化液泵站,主進(jìn),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。 本支架液壓系統(tǒng)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(yīng)注意以下幾點(diǎn): (1) 定期檢查濃度,濃度過(guò)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(guò)濾器 (3) 防凍:乳化液的凝固點(diǎn)為零下三度左右,與水一樣也具有凍結(jié)膨脹性,乳化液受凍后,不但體積膨脹 ,穩(wěn)定性也受影響,乳化液地面配制和冬季運(yùn)輸時(shí)要注意防凍。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 38 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(hù)梁側(cè)推千斤頂 ; 8 護(hù)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 ; 7/35 型液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是 : (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 組合操縱閥 ,前柱 也可同時(shí)操作 。 (3) 前梁千斤頂活塞腔與活塞桿腔之間連接一個(gè)大流量安全閥 ,在升前梁與升柱同時(shí)操作時(shí) ,對(duì)前梁加以保護(hù) ,并使前梁有較大的支撐力 。 (4) 液壓系統(tǒng)中 設(shè)有頂梁活動(dòng)側(cè)護(hù)板和掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板千斤頂液路,通過(guò)兩片操縱閥可單獨(dú)操縱兩個(gè)千斤頂?shù)纳炜s。 (5) 為在厚煤層工作面中防止片幫,液壓系統(tǒng)中還設(shè)有護(hù)幫千斤頂 ,在護(hù)幫千斤頂?shù)囊郝飞线B接著雙向鎖,對(duì)護(hù)幫千斤頂?shù)幕钊慌c活塞桿腔分別進(jìn)行相互閉鎖。 (6) 支柱和前梁千斤頂?shù)幕钊灰郝飞?,設(shè)有測(cè)壓閥,根據(jù)工作需要,可隨時(shí)進(jìn)行壓力測(cè)定,了解支架受力情況。買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 39 三、 支架的強(qiáng)度計(jì)算 架的工作狀態(tài) (1) 頂板狀態(tài) 在采煤工作面中,當(dāng)煤被采出后,就會(huì)出現(xiàn)一定的空間,由于上部巖從壓力,出現(xiàn)離從和裂隙,如果不及時(shí)支護(hù),頂板就要冒落,不支護(hù)的時(shí)間越長(zhǎng),危險(xiǎn)就越大,而頂板冒落時(shí)有一定過(guò)程的,一般分為三個(gè)階段,開始頂板處于無(wú)壓狀態(tài),次時(shí)頂板較完整,而且沒有下沉,通常稱為老頂來(lái)壓,次時(shí)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(lái)壓狀態(tài),如不及時(shí)支護(hù),頂板就會(huì)破裂而冒落,此時(shí)叫冒落狀態(tài)。 (2) 支架工作狀態(tài) 開始支架以初承力支承頂板,此時(shí)為無(wú)壓狀態(tài),當(dāng)周期來(lái)壓時(shí),頂板下沉,使立柱下腔壓力增加,當(dāng)增加到大于安全閥調(diào)定正壓力時(shí),安全閥被打開,使立柱下腔壓力下降,稱立柱讓壓狀態(tài),使支架以工作阻力支護(hù)頂板;如繼續(xù)來(lái)壓,就要不斷讓壓,所以立柱要有一定的向下行程,如沒有向下行程,稱壓死狀態(tài),這是在設(shè)計(jì)和使用中,必須要注意避免的現(xiàn)象。 (3) 支架受力 支架在工作面受力是由于頂板下沉,同時(shí)又有向采空區(qū)移動(dòng)的趨勢(shì),使頂梁受合力和底座受底板壓力,其中頂板合力的垂直分力,由支架工作阻力來(lái)克服,所以我們?cè)谟?jì)算支架的工作載荷 F 時(shí)按支架的工作阻力來(lái)確定。 架載荷的確定 液壓支架實(shí)際受載荷情況很復(fù)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(guī)律隨著支架與頂?shù)装宓慕佑|情況而變化,為簡(jiǎn)化計(jì)算作如下規(guī)定。 (1) 把支架化簡(jiǎn)成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu),同時(shí)為防于安全,按集中載荷進(jìn)行計(jì)算。 (2) 金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的直梁理論來(lái)計(jì)算。 (3) 頂 梁,底座與頂?shù)装逭J(rèn)為均勻接觸,載荷沿支架長(zhǎng)度方向按線性規(guī)律,沿支架寬度方向?yàn)榫肌?(4) 通過(guò)分析和計(jì)算可知,掩護(hù)梁上煤塊的作用力,只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低,所以在計(jì)算強(qiáng)度時(shí)不計(jì)。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 40 (5) 立柱和短柱按最大工作阻力來(lái)計(jì)算。 (6) 作用在頂梁上水平力的產(chǎn)生有二種情況:一種是支架在承載讓壓時(shí),由于頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡為雙扭線,所以頂梁與頂板有產(chǎn)生位移的趨勢(shì),水平力為頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘 積 ,其方向與頂梁產(chǎn)生位移方向趨勢(shì)相反;另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動(dòng),使支架頂梁受一指向采空區(qū)的水平力,最大水平力值與上 相同。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù) f , 目前國(guó)內(nèi)一般取 (7) 支架各部分受力,按不同支護(hù)高度時(shí)受力最大值進(jìn)行強(qiáng)度校核。 (8) 各種結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度校核,除按理論支護(hù)阻力校核危險(xiǎn)端面外,還要按液壓支架形式試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范的各種加載方法,以支架的額定工作阻力逐一校核,超過(guò)額定工作阻力 10的超載試驗(yàn),將由安全系數(shù)來(lái)保證強(qiáng)度。 架受力分析 支架的受力分析與計(jì)算,是按理論力學(xué)中一個(gè)物體受幾個(gè)力的作用下處于平滑狀態(tài)時(shí),所受力和力矩之和為零的原理來(lái)進(jìn)行分析和計(jì)算的。即以當(dāng)支架支承后在處于平 衡狀態(tài)時(shí),取整體或某一個(gè)部分為分離體也處于平衡狀態(tài),其合力和合力矩為零。即滿足靜力平衡的充分必要條件為各力在 力在 各力對(duì)某點(diǎn)取矩之和為零。下面就根據(jù)這一理論對(duì)支架簡(jiǎn)化成平面桿系進(jìn)行受力分析和計(jì)算。 直接撐頂?shù)闹窝谧o(hù)式支架各支撐點(diǎn)受力計(jì)算: 假設(shè)頂梁受以集中載荷平分力為護(hù)梁上載荷的合力分量各為排立柱工作阻力為排立柱工作阻力為 力狀態(tài)如圖 3 1所示。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 41 圖 3 1 直接撐頂支撐掩護(hù)式 支架受力情況 取頂梁和掩護(hù)梁為隔離體,0, 即: 1 1 1 2 2 2( ) ( ) ( ) 0B B B y Xl l P C O S L P S i n t g l l P C O S l P S i n t gS l P f P l t g Q e Q K ( 3 1) 0,即: 120A B B C C D P S i n P S i n P C O S P Q ( 3 2) 0 ,即: 1 2 0A B B C C D D C O S P C O S P S i n P S i n Q ( 3 3) 取頂梁為隔離體,1 0,即: 1 1 2 20B B C O S l P C O S P S 由上式得: 1 1 2 21 ( )l P C O S l P C O ( 3 4) 把 (3 4)式代入 ( 3 1)式,解得: 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 42 1 2 1 21 ( ) 1A B B B B y C O S P C O S P S i n P S i n t g Q Qf t g l l (3 5) 由( 3 4)式和( 3 1)解得: 121 ( ) ( )()( ) D B c B c C y C x C O S P C O SS i nP f S i n C O S Q C O S Q C O S ( 3 6) 121 ( ) ( )()( ) y C O S P C O SS i nP f S i n C O S Q C O S Q S i n ( 3 7) 主要參數(shù)的影響 支撐掩護(hù)式支架在工作過(guò)程中,各主要部件的受力是變化的,其影響因素有諸多方面。 (1) 立柱傾角對(duì)承載能力的影響 由于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)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隨著支架的高度而變化?,F(xiàn)在 對(duì)承載能力的影響。 立柱支撐在頂梁,當(dāng)立柱的工作阻力為角為 時(shí),顯然支架的承載能力與有直接的關(guān)系。因?yàn)?1,因此立柱傾斜布置將使支架的承載能力降低。 角和 之間的關(guān)系表示在 右圖 中。由圖看到,當(dāng) 架的承載能力降低值不等大于。當(dāng) 26 時(shí), 于安全系數(shù) 6遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所給定安全系數(shù),所以支架底座絕對(duì)安全。 推移千斤頂計(jì)算推溜力為: 架力為 231所受最大力為拉架力。 ( 1) 千斤頂穩(wěn)定性驗(yàn)算 活塞桿柔度計(jì)算:i 式中 長(zhǎng)度折算系數(shù),在兩端鉸接時(shí), 1; 活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度; i 活塞桿橫斷面的回轉(zhuǎn)半徑, 1 14d。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 51 解得: i 1054 225 1121212() 式中 1K1K2 其中 : E鋼材的彈性模量, E 2 8 1 0 1t11(5 7 l ;2t22(5 7 l ; 經(jīng)計(jì) 算得1 ,2 ;1t t 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 52 活塞桿的合成應(yīng)力: 式中 A活塞桿的橫截面積; A=W活塞桿的端面 模數(shù); w 2 3 1 2 3 1 5 . 68 6 . 5 1 1 3 . 7 =全系數(shù)計(jì)算如下: 活塞桿采用 45 號(hào)鋼s 450 550=n 式中 n 許用安全系數(shù),一般最小為 ( 3) 千斤頂缸體強(qiáng)度驗(yàn)算 缸體壁厚驗(yàn)算: 當(dāng) 時(shí)按中等壁厚缸體公式計(jì)算,此處 D 25。 () 2 . 3 ( )p D 式中 缸體實(shí)際承受的最大應(yīng)力, 安全系數(shù)為: 式中 b缸體材料為 27b 980 n 許用安全系數(shù),一般取 4。 經(jīng)計(jì)算: 1 4 . 7 (1 4 0 5 . 6 1 )2 . 3 ( 5 . 6 1 ) 201 文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 53 980 4 . 8 7 201 ; 故經(jīng)校核計(jì)算推移千斤頂 符合要求。 梁載荷分布 把頂梁所受頂板的載荷求出后,就可以進(jìn)一步計(jì)算出載荷在頂梁上面的分布情況。有戲頂板與頂梁接觸情況不同,載荷實(shí)際分布很復(fù)雜。為計(jì)算方便,假設(shè)頂梁與頂板均勻接 觸且載荷為線性分布。 設(shè)頂梁長(zhǎng)度為 板的集中載荷為 作用點(diǎn)距頂梁一端為 x。則當(dāng) x 時(shí),載荷分布為三角形。 如圖 3 7 所示 圖 3 7 載荷分布圖 頂梁前端比壓 2q 為 0,頂梁后端比壓3 33 23 101 ( 當(dāng) x 時(shí),載荷呈梯形分布,如上圖 3 6 所示。 頂梁前端比壓為: 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 54 3B)26(2 1021 ( 頂梁后 端比壓為: 3B)64(3 1021 ( 護(hù)強(qiáng)度 支護(hù)強(qiáng)度為單位面積得支護(hù)阻力按下式進(jìn)行計(jì)算 1)1( (t/ ) 式中 s:頂梁前端至煤壁的距離 架支護(hù)強(qiáng)度(支架間距) 不同高度求得支護(hù)強(qiáng)度 q 座接觸比壓 由于底板條件的變化,底座的接箸比壓很不均勻,為計(jì)算方便起見,假設(shè)底座與底板均勻接箸且為線性載荷分部。底座對(duì)底板的比壓值應(yīng)小于底板的抗壓強(qiáng)度,否則底座會(huì)陷入底板,造成移架困難,頂?shù)装逡苿?dòng)量增大, 支架失穩(wěn)及支承力降低等現(xiàn)象。支架技術(shù)特征中給出的底座與底板的平均比壓值為: 0P=(式中 0P:平均比壓( R:底座對(duì)底板的合力 ( N) 座長(zhǎng)度 ( m) 座當(dāng)量寬度( m) 求得 0P 效率 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 55 支護(hù)效率按下式進(jìn)行計(jì)算 = F/P F:支護(hù)阻力 P:支護(hù)工作阻力 架受力的影響因素 ( 1) 對(duì)支架受力的影響 掩護(hù)式支架,由于支護(hù)高度的變化,使平衡千斤頂?shù)慕嵌?,立柱的支承角度,掩護(hù)梁及四連桿機(jī)構(gòu)的角度等的不同,支架受力也不同。接近支護(hù)高度最高處,頂梁受力最大,支護(hù)效率最高,其支護(hù)效率為頂梁合力與工作阻力之比。 ( 2) 系數(shù)對(duì)支架受力的影響 液壓支架在實(shí)際工作中的摩擦系數(shù)是一個(gè)不定值,據(jù)計(jì)算表明,摩擦系數(shù)增大,對(duì)支架受力有利,使底座的底比壓分布較好。 ( 3) 千斤頂?shù)耐评?duì)對(duì)支架的受力影響 平衡千斤頂為拉力時(shí),頂梁后端比壓增大,可增強(qiáng)切頂能力,底座比壓分布狀態(tài)較好,連桿受力較??;平衡千斤頂為推力時(shí),合力作用點(diǎn)前移,可增加前端支護(hù)能力,此時(shí)底座前端比壓增大,連桿力增。 ( 4) 作用力對(duì)支架受力的影響 煤塊作用力增加,使支護(hù)強(qiáng)度,支護(hù)效率和切頂能力減小,同時(shí)連桿力減小,底座比壓分布改善和增加支架縱向穩(wěn)定性。 ( 5) 支護(hù)阻力增加, 支架要多承受載荷,所以 全部支架工作段內(nèi),一般控制在小于 ( 6) 支架強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)考慮的因素 由于支護(hù)高度,摩擦系數(shù),平衡千斤頂和煤塊作用對(duì)支架受力有明顯的影響,在支架強(qiáng)度計(jì)算時(shí),對(duì)不同的受力桿件應(yīng)參考實(shí)際使用中產(chǎn)生的最惡劣狀態(tài)選擇支護(hù)高度,平衡千斤頂推拉力,摩擦系數(shù)的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。 計(jì)算出最大頂梁合力前連桿,后連桿的支護(hù)高度分別對(duì)頂座,掩護(hù)梁,連桿,底座等進(jìn)行受力分析。 要使支架處于安全,摩擦系數(shù)的大小應(yīng) 按表中計(jì)算出的能使頂梁,前后連桿買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 56 力等為最大值的摩擦系數(shù),分別對(duì)各件進(jìn)行受力分析。 平衡千斤頂推拉力,可按計(jì)算出的能使頂梁,前后連
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