放頂煤液壓支架ZFS4000-1428整體設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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放頂煤液壓支架ZFS4000-14/28整體設(shè)計(jì)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。而液壓支架是綜合機(jī)械化采煤方法中最重要的設(shè)備之一。液壓支架主要有以下幾個(gè)基本部分組成:頂梁,底座,液壓支柱,千斤頂,掩護(hù)梁,四連桿機(jī)構(gòu)。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)式的設(shè)計(jì)中,前梁、主頂梁、掩護(hù)梁和立柱等結(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、目的及要求,對(duì)掩護(hù)式液壓支架作了詳盡的分析和介紹,講述了這種支架的設(shè)計(jì)方案和用途。關(guān)鍵詞:液壓支架;支護(hù);四連桿機(jī)構(gòu);頂梁;掩護(hù)梁;液壓支柱或者支柱;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).

ONTHEOVERRALLDESIGNOFZFS4000/14/28HYDRAULICCAVINGSUPPORTABSTRACTThecomprehensivemechanizationofcoalminingistheaccelerationcoalindustrialdevelopmentofourcountry,raiseslaborproductivitysubstantiallyandrealizesthemodernastrategicmeasureofcoalindustry.Synthesizemechanizationnotonlyoutputbig,efficiencyhaslowcosthighandcanalleviateheavyphysicallaborandimprovementworkingenvironment,isthetechnologyofcoalindustrydevelopdirection.Hydraulicsupportisoneofthecomprehensivemostimportantequipmentinthemechanizationmethodofcoalmining.Hydraulicsupportmajorfromsomefollowingbasicallypartialcompositions:Topbeam,screensbeamand4linkagemechanisms,sidefender,base,prop.Designtofollowprotectperformancegood,strengthisspeedhigh,moverapid,safelyreliableetc.principle.Inthedesigncoursethatthetypeofsupportscovertype,thedesignofcanopyandcavingshieldandpropsiskey.Thispaperhasintroducedrequirement,type,workingprinciple,characteristic,purposeandthestructureofhydraulicsupport,forscreeningtypehydraulicpressuresupporthavemadedetailedanalysisandintroduction,havenarrateduseandtheschemeofthiskindofsupport.KEYWORDS:hydraulicsupport;shoring;4linkagemechanisms;canopy;cavingshield;hydrauliclegsorprops;structuredesign.

目錄摘要 IABSTRACT II緒論 11液壓支架的概述 31.1放頂煤采煤法 31.2放頂煤工藝 31.3液壓支架的操作 41.3.1支護(hù)方式 41.3.2操作方式 41.4液壓支架的工作原理及分類 41.4.1液壓支架的工作原理 41.4.2液壓支架分類 41.5主要用途,適用范圍和性能特點(diǎn) 51.5.1主要用途 51.5.2適用范圍 51.5.3性能特點(diǎn) 51.6低位放頂煤液壓支架組成 51.7液壓支架的主要結(jié)構(gòu) 61.8液壓支架產(chǎn)品型號(hào)說(shuō)明 62液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 72.1支架的高度和支架的伸縮比的設(shè)計(jì) 72.2頂梁設(shè)計(jì) 72.2.1頂梁的作用及選用 72.2.2本次設(shè)計(jì)采用及時(shí)支護(hù)方式 82.3底座的設(shè)計(jì) 82.4掩護(hù)梁設(shè)計(jì) 92.5前、后連桿設(shè)計(jì) 93支架受力分析 103.1支架工作狀態(tài) 103.2計(jì)算載荷的確定 113.3主頂梁的受力分析和計(jì)算 113.4頂梁的載荷分布 134支架強(qiáng)度計(jì)算 154.1強(qiáng)度條件 154.2頂梁強(qiáng)度校核 165液壓支架的使用和維護(hù) 215.1液壓支架操作 215.1.1操作前的準(zhǔn)備 215.1.2操作方式和順序 215.1.3支架使用中的注意事項(xiàng) 225.2液壓支架操作維護(hù)要求 23結(jié)論 25參考文獻(xiàn) 27致謝 30

緒論液壓支架是中國(guó)煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面最主要的技術(shù)裝備之一,也是綜采工作面裝備中裝備數(shù)量最大的產(chǎn)品。自1964年中國(guó)第一架液壓支架問(wèn)世,經(jīng)過(guò)幾十年的引進(jìn)技術(shù)、消化吸收和自主研發(fā),液壓支架在煤炭綜采重大裝備制造本土化首先取得突破,成效顯著。在技術(shù)的支撐下,以及煤炭市場(chǎng)快速發(fā)展的推動(dòng)下,中國(guó)液壓支架行業(yè)產(chǎn)量和產(chǎn)值均呈逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),至2010年,中國(guó)液壓支架行業(yè)產(chǎn)量達(dá)到168.40萬(wàn)噸,產(chǎn)值則達(dá)到167億元。據(jù)《2013-2017年中國(guó)液壓支架行業(yè)產(chǎn)銷需求和投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》顯示,近幾年在國(guó)家振興裝備制造業(yè)政策指導(dǎo)下,國(guó)內(nèi)液壓支架優(yōu)勢(shì)企業(yè)加快了改制、重組、聯(lián)合、兼并的步伐,組建了以液壓支架企業(yè)為主體,煤炭生產(chǎn)企業(yè)入股、科研院所參和的大型煤機(jī)集團(tuán),形成具有制造和開(kāi)發(fā)能力、工程成套能力、自主創(chuàng)新能力的企業(yè)實(shí)體。國(guó)內(nèi)液壓支架企業(yè)的實(shí)力不斷增強(qiáng),并且在國(guó)際上擁有了一席之地。如鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)股份有限公司成功研制出支護(hù)高度達(dá)7m的液壓支架,展示了其最新研制成功的液壓支架電液控制系統(tǒng),該產(chǎn)品的問(wèn)世標(biāo)志著中國(guó)液壓支架電液控制系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程取得了突破性的進(jìn)展。分析,中國(guó)煤炭機(jī)械設(shè)備市場(chǎng)一直處于迅猛上升趨勢(shì),而液壓支架作為煤炭企業(yè)建設(shè)高產(chǎn)、高效、安全采煤礦井,實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)械化不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備,其價(jià)值量逐年遞增,需求增速超過(guò)煤炭設(shè)備需求增速。由于不同采煤工作面的頂?shù)装鍡l件,煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同,對(duì)液壓支架的要求也不同,為了有效的支護(hù)和控制頂板,必須設(shè)計(jì)出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。因此,液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。由于液壓支架的類型很多,因此其設(shè)計(jì)工作量是很大的,由此可見(jiàn),研制和開(kāi)發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。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,而且液壓支架是綜采設(shè)備的重要組成部分。它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板,隔離采空區(qū),防止矸石進(jìn)入回采工作面和推進(jìn)輸送機(jī)。它和采煤機(jī)配套使用,實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化,解決機(jī)械化采煤工作中頂板管理落后于采煤工作的矛盾,進(jìn)一步改善和提高采煤和運(yùn)輸設(shè)備的效能,減輕煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,最大限度保障煤礦工人的生命安全。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展。新技術(shù)、新方法、新材料的不斷使用,微機(jī)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步普及,為液壓支架的發(fā)展提供了有利的條件。目前,液壓支架研究發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè):(1)液壓支架的結(jié)構(gòu)形式正朝著簡(jiǎn)單實(shí)用方向發(fā)展,如液壓支架的架型明顯地向兩柱掩護(hù)式支架和四柱支撐式掩護(hù)式支架發(fā)展。(2)在已有支架設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,將有限元和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相結(jié)合,研究支架的智能化設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)和參數(shù)的優(yōu)化,進(jìn)一步提高支架的科學(xué)性、可靠性以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性。其中在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:提高液壓支架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度,加大支架的工作阻力,加大支架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度系數(shù),還有選材等方面;如何提高支架的移架速度;改進(jìn)支架個(gè)別部件結(jié)構(gòu),加大聯(lián)結(jié)件強(qiáng)度;改進(jìn)制造工藝,保證制造質(zhì)量;對(duì)支架的閥類,從材料、熱處理、加工條件和密封件入手,制定更嚴(yán)格的質(zhì)量和抗腐蝕標(biāo)準(zhǔn);對(duì)不穩(wěn)定頂板、松軟底板、地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜等特殊條件,加大投入,研制大量的特殊支架,以適用不同的開(kāi)采條件;采用新型元件和材質(zhì),可減輕支架重量,提高支架性能和使用壽命;結(jié)構(gòu)上尋求克服四連桿的新型架型;快速支架電液控制系統(tǒng)的研制和投入,研究支架的遙控、程控控制和性能自動(dòng)監(jiān)控,為回采工作面的半自動(dòng)化和自動(dòng)化創(chuàng)造條件。首先根據(jù)設(shè)計(jì)題目明確設(shè)計(jì)任務(wù),了解液壓支架的工作原理原理、功能、工作環(huán)境以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,理清設(shè)計(jì)思路和確定方向,擬定初步設(shè)計(jì)方案。其次根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給定參數(shù)和技術(shù)要求對(duì)支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、支架液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)等要合理,滿足生產(chǎn)要求,制造過(guò)程不易復(fù)雜,生產(chǎn)成本低廉,制造過(guò)程安全,便于廣泛使用批量生產(chǎn)。對(duì)于支架各部分的結(jié)構(gòu),要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核。要滿足可靠性設(shè)計(jì),使用周期長(zhǎng)等要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要按照制定的工作流程,運(yùn)用各種方法和多門(mén)學(xué)科知識(shí)。在支架本體各部件設(shè)計(jì)時(shí),擬定詳細(xì)方案,認(rèn)真分析其功能,明確個(gè)部分的結(jié)構(gòu)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)把所學(xué)各學(xué)科充分融會(huì)貫通在一起,最終完成設(shè)計(jì)任務(wù)。1液壓支架的概述1.1放頂煤采煤法放頂煤采煤法是在開(kāi)采厚煤層時(shí),沿煤層的底板或煤層某一厚度范圍內(nèi)的底部布置一個(gè)采高為2~3m的采煤工作面,用綜合機(jī)械化方式進(jìn)行回采,利用礦山壓力的作用或輔以松動(dòng)爆破等方法,使頂煤破碎成散體后,由支架后方或上方的“放煤窗口”放出,并由刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出工作面。1.2放頂煤工藝綜采三機(jī)相互協(xié)調(diào),將割煤、移架、推前溜、拉后溜、放頂煤順序按照實(shí)際情況合理安排,并將煤炭運(yùn)出工作面的過(guò)程。圖1-1綜采三機(jī)相互協(xié)調(diào)如圖1-1:在沿煤層(或分段)底部布置的綜采工作面中,采煤機(jī)1割煤后,液壓支架3及時(shí)支護(hù)并移到新的位置。推移工作面前部輸送機(jī)2至煤幫。此后,操作后部輸送機(jī)專用千斤頂,將后部輸送機(jī)4相應(yīng)前移。這樣,采過(guò)1到3刀后,按規(guī)定的放煤工藝要求,打開(kāi)放煤窗口,放出已松碎的煤炭,待放出煤炭中的矸石含量超過(guò)一定限度后,及時(shí)關(guān)閉放煤口。完成上述采放全部工序?yàn)橐粋€(gè)采煤工藝循環(huán)。1.3液壓支架的操作液壓支架是綜采設(shè)備的重要組成部分。它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板,隔離采空區(qū),防止矸石進(jìn)入回采工作面和推進(jìn)輸送機(jī)。它和采煤機(jī)配套使用,實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化,解決機(jī)械化采煤工作中頂板管理落后于采煤工作的矛盾,進(jìn)一步改善和提高采煤和運(yùn)輸設(shè)備的效能,減輕煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,最大限度保障煤礦工人的生命安全。1.3.1支護(hù)方式由于采煤工藝的不同,液壓支架的工作方式大致分即時(shí)支護(hù)和滯后支護(hù)兩種。即時(shí)支護(hù)一般循環(huán)方式為:割煤——移架——推溜,其特點(diǎn)是頂板暴露時(shí)間短,梁端距較小。適用于各種頂板條件,是目前使用最廣泛的支護(hù)方式。滯后支護(hù)的一般循環(huán)方式為:割煤——推溜——移架,其特點(diǎn)是支護(hù)滯后時(shí)間較長(zhǎng),梁端距大,支架頂梁較短,可用于穩(wěn)定、完整的頂板。1.3.2操作方式根據(jù)采煤工藝的不同,支架的操作方式通常為該套本架操作和鄰架操作兩種方式。該套支架采用的是既能本架操作又能鄰架操作的方式。鄰架操作中,要上架控制下架,移架時(shí)要自下而上移架;由于該工作面傾角較大,移架時(shí)操作人員在被移架的支架上方鄰架內(nèi),所以操作視野更寬也更安全。1.4液壓支架的工作原理及分類1.4.1液壓支架的工作原理液壓支架以高壓液體為動(dòng)力通過(guò)各種動(dòng)力油缸的伸縮,是支架完成升起、降落、行走、和推移運(yùn)輸機(jī)等各種動(dòng)作,以便支架工作面不斷推進(jìn)而反復(fù)支撐、前移和調(diào)整。1.4.2液壓支架分類液壓支架的型式很多。具體如下按架型結(jié)構(gòu)和圍巖關(guān)系分:1.掩護(hù)式(1)支撐掩護(hù)式;(2)支頂掩護(hù)式。2.支撐掩護(hù)式(1)支頂支掩支撐掩護(hù)式;(2)支頂支撐掩護(hù)式。3.支撐式(1)節(jié)式支架;(2)垛式支架。按適用采煤方法分:1.一次采全高支架2.放頂煤支架(1)低位放頂煤液壓支架;(2)中位放頂煤液壓支架;(3)高位放頂煤液壓支架。3.鋪網(wǎng)支架4.充填支架1.5主要用途,適用范圍和性能特點(diǎn)1.5.1主要用途液壓支架是一種利用液體壓力產(chǎn)生支撐力并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移設(shè)來(lái)進(jìn)行頂板支護(hù)和管理的一種液壓動(dòng)力裝置,是綜合機(jī)械化采煤不可缺少的配套設(shè)備。1.5.2適用范圍液壓支架主要用于水平面和小于等于10度的緩傾斜厚煤層沿底板一次放頂煤采全高開(kāi)采的長(zhǎng)壁綜采工作面,也適用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤綜采工作面。1.5.3性能特點(diǎn)1.縱橫向穩(wěn)定性好2.防護(hù)性能強(qiáng)3.移架速度快4.對(duì)頂板適應(yīng)性強(qiáng)1.6低位放頂煤液壓支架組成低位放頂煤液壓支架的組成:1、承載結(jié)構(gòu)件2、動(dòng)力油缸3、控制操縱元件4、輔助裝置5、工作液體1.7液壓支架的主要結(jié)構(gòu)1、頂梁2、掩護(hù)梁3、底座4、連桿機(jī)構(gòu)5、前梁6、推桿1.8液壓支架產(chǎn)品型號(hào)說(shuō)明1、產(chǎn)品類型代號(hào)——Z2、第一特征代號(hào),表示產(chǎn)品的支護(hù)功能、主要用途。D-垛式J-節(jié)式Z-支撐掩護(hù)式Y(jié)-掩護(hù)式F-放頂煤C-充填式3、第二特征代號(hào),表示產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征、使用場(chǎng)所等。H-滑移頂梁X-立柱“X”形布置P-鋪網(wǎng)支架型號(hào)舉例ZFS4000/14/28 支架最高(mm) 支架最低(mm) 工作阻力(KN) 放頂煤 液壓支架圖1-2ZFS4000/14/28液壓支架型號(hào)說(shuō)明圖2液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1支架的高度和支架的伸縮比的設(shè)計(jì)一般應(yīng)首先確定支架適用煤層的平均采高,然后確定支架高度。(2.1)(2.2)式中:——支架最大高度(mm);——支架最小高度(mm);——最大采高(mm);——最小采高(mm)。本設(shè)計(jì)最大采高=2750mm支架最大高度=2800mm支架的最小高度=1400mm調(diào)高范圍為1400mm支架的伸縮比系指其最大高度和最小高度之比值。代入有關(guān)數(shù)據(jù),得m=2800/1400=22.2頂梁設(shè)計(jì)2.2.1頂梁的作用及選用頂梁是支架的主要支撐部件。它直接和頂板接觸,并通過(guò)它把頂板壓力傳遞給立柱。頂梁和頂板接觸情況的好壞,以及頂梁的支護(hù)能力,決定著支架的支護(hù)性能,頂梁的主要作用包括:1、承接頂板巖石的載荷;2、反復(fù)支撐頂板,可對(duì)比較堅(jiān)硬的頂板起破碎作用;3、為回采工作面提供足夠的安全空間。頂梁采用鉸接前梁帶伸縮梁和護(hù)幫板。提高了支架對(duì)頂板的適應(yīng)性,尤其適合仰采或俯采,便于支架及時(shí)支護(hù)頂板和護(hù)幫。頂梁側(cè)護(hù)板一側(cè)固定,另一側(cè)活動(dòng)。頂梁側(cè)護(hù)板為箱形結(jié)構(gòu),提高了側(cè)護(hù)板的剛度;頂梁上安裝有三組側(cè)推千斤頂,支架的抗側(cè)推能力大大提高。2.2.2本次設(shè)計(jì)采用及時(shí)支護(hù)方式(2.3)式中:配套尺寸——參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊(cè)確定;底座長(zhǎng)度——底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距。e—支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離;——當(dāng)支架狀態(tài)處于最高位置時(shí)后連桿和水平面的夾角——當(dāng)支架狀態(tài)處于最高位置時(shí)掩護(hù)梁和水平面的夾角。ZFS4000/14/28放頂煤支架頂梁采用鉸接前梁帶伸縮梁和護(hù)幫板,可以有效地支護(hù)機(jī)道上方的頂板,防止工作面片幫冒頂。2.3底座的設(shè)計(jì)一般有幾種形式:①整體型剛性好,穩(wěn)定,對(duì)底板比壓小。②分離型對(duì)底板適應(yīng)性能好,易溜矸石和浮煤。③半剛性連接型介乎整體型和分離型之間。④前翹帶靴子型在底座前端設(shè)計(jì)承鉸接靴型,以減小對(duì)底板的比壓。在底座上設(shè)置了抬底座千斤頂,移架時(shí)千斤頂頂起底座前端移架,減小了移架阻力。支架底座采用整體剛性底座,底座中部開(kāi)襠,提高了推桿的自由度,適應(yīng)底板起伏不平要求,過(guò)橋上留有抬底固定位置,底座前端底座直接和底板接觸,承受通過(guò)頂梁、立柱傳遞過(guò)來(lái)的頂板的垂直壓力,也承受由底板顯現(xiàn)作用的向上作用力和四連桿傳遞的拉壓、扭曲力。該底座整體性,穩(wěn)定性好,和底板接觸面積大,比壓小。其主要作用包括:1、支撐和連接立柱,安裝推移裝置等其它輔助裝置;2、具有一定的排矸擋矸作用;3、保證支架的穩(wěn)定性。2.4掩護(hù)梁設(shè)計(jì)掩護(hù)梁前端和頂梁鉸接,后端和四連桿鉸接,并通過(guò)四連桿和底座構(gòu)成液壓支架中不可缺少的四連桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)使液壓支架在作上下運(yùn)動(dòng)時(shí),保證掩護(hù)梁和頂梁鉸接中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡形成一個(gè)近似直線的雙扭線,從而使液壓支架的運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定。掩護(hù)梁的形式一般為整體式,使用于冒落頂板場(chǎng)合的支架掩護(hù)梁要長(zhǎng)些,使用于堅(jiān)硬頂板的掩護(hù)梁越短越好。其主要作用包括:(1)承受頂板給予的水平分力和側(cè)向力,增加支架的抗扭性能。(2)掩護(hù)梁和前后連桿、底座形成四連桿機(jī)構(gòu),保證梁端距變化不大。(3)阻擋后部頂煤及矸石前串,維護(hù)工作空間另外,由于掩護(hù)梁承受的彎矩和扭矩較大,工作狀況惡劣,所以掩護(hù)梁必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。本支架的掩護(hù)梁為鋼板焊接的箱式結(jié)構(gòu),在掩護(hù)梁上端和頂梁鉸接,下部焊有和前、后連桿鉸接的耳座。在它和頂梁、前后連桿連接部位都焊有加強(qiáng)板,在相應(yīng)的危險(xiǎn)斷面和危險(xiǎn)焊縫處也都有加強(qiáng)板。掩護(hù)梁上側(cè)護(hù)板一側(cè)固定,另一側(cè)活動(dòng)。掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板為箱形結(jié)構(gòu),進(jìn)一步提高了側(cè)護(hù)板的剛度。2.5前、后連桿設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)在液壓支架中承受拉力、壓力、水平力和扭曲力。連桿和底座、掩護(hù)梁鉸接,是液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)最重要的部件。其主要作用包括:1、使支架在調(diào)高范圍內(nèi),頂梁前端和煤壁的距離(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。前、后連桿的結(jié)構(gòu)形式可以是整體式,也可以是分體式。本支架前連桿為分體式雙連桿,后連桿為整體單連桿,均為鋼板焊結(jié)的箱形結(jié)構(gòu),提高了支架的抗扭性,后連桿上帶有小側(cè)護(hù)板,可防止老塘矸石的涌入。3支架受力分析3.1支架工作狀態(tài)1.支護(hù)強(qiáng)度液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度是液壓支架最主要的技術(shù)參數(shù)之一,它的實(shí)質(zhì)是代表液壓支架對(duì)頂板的支護(hù)能力。支護(hù)強(qiáng)度主要取決于工作面頂板條件、煤層埋藏深度和采高等因素。放頂煤支架支護(hù)強(qiáng)度的確定和普通支架支護(hù)強(qiáng)度的確定有較大的區(qū)別。實(shí)踐證明,放頂煤工作面來(lái)壓強(qiáng)度一般要低于普通綜采工作面的來(lái)壓強(qiáng)度。2.工作阻力液壓支架的工作阻力即為支架的合力是支架的主要參數(shù)之一·。它代表了支架的支承能力。支架支撐時(shí)主動(dòng)支撐頂板的力即為支架的韌撐力。初撐力的大小由立柱的缸徑、數(shù)量和泵站壓力所決定。放頂煤液壓支架的初撐力應(yīng)控制在工作阻力的60%—80%對(duì)于比較硬的頂煤初撐力可取上限。有利于頂煤的破碎放煤對(duì)于頂煤較軟的工作面不需要過(guò)高的初撐力來(lái)平衡頂煤的早期運(yùn)動(dòng)。初撐力過(guò)大一方面支架在移架過(guò)程中反復(fù)支撐頂煤容易使頂煤更加破碎造成頂煤提前冒落,另一方面過(guò)大的初撐力常大于實(shí)際頂煤對(duì)支架頂梁的壓力造成不必要的浪費(fèi)。3.采高綜放工作面機(jī)采高度主要由煤壁的穩(wěn)定性、采煤饑生產(chǎn)能力及頂阪管理狀態(tài)所決定,一般控制在2.5m左右。對(duì)于高產(chǎn)高效工作面,為了提高工作面的推進(jìn)速度并考慮割煤速度通常大—于放頂煤速度的情況,可根據(jù)煤層的厚度、頂煤冒改性以及工作面通風(fēng)和液壓支架后部空間合理的要求確定綜放工作面的機(jī)采高度,—般取2.8-3.2m。4.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反力,其中頂板合力的垂直分力,由支架工作阻力來(lái)克服,所以在計(jì)算支架的工作載荷時(shí)按支架的工作阻力來(lái)確定。3.2計(jì)算載荷的確定液壓支架實(shí)際受載荷很復(fù)雜,頂梁和底座上的載荷既非集中載荷,又非均布載荷,分布規(guī)律隨著支架和頂?shù)装宓慕佑|情況而變化,為簡(jiǎn)化計(jì)算,作如下假設(shè):1.把支架簡(jiǎn)化成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu),同時(shí)為偏于安全,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、底座和頂?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?.通過(guò)分析和計(jì)算可知,掩護(hù)梁上矸石的作用力,只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低,所以在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不計(jì),使掩護(hù)梁偏于安全。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)生有兩種情況:一種是由于支架在承載讓壓時(shí),由于頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡為雙紐線,所以頂梁和頂板有產(chǎn)生位移的趨勢(shì),水平力為頂梁合力和靜摩擦系數(shù)的乘積,其方向和頂梁產(chǎn)生位移方向的趨勢(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老塘的水平力,最大水平力和上相同。頂梁和頂板的靜摩擦系數(shù),目前國(guó)內(nèi)一般取。7.支架各部受力,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)斷面外,還要按《液壓支架型式試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范》的各種加載方式,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)保證強(qiáng)度。3.3主頂梁的受力分析和計(jì)算取尾梁為分離體,為頂梁和頂板的摩擦力,為立柱的工作阻力,為掩護(hù)梁對(duì)頂梁的水平和垂直方向的力,為尾梁對(duì)頂梁在水平和垂直方向的力,為前梁在頂梁和前梁鉸接處對(duì)頂梁在水平和垂直方向的力,為前梁千斤頂對(duì)頂梁的作用力,為頂板對(duì)頂梁的集中載荷力,為集中載荷力作用點(diǎn)距頂梁右端的距離,如圖3-1所示。由,得:(3.1)由,得:(3.2)由,得:(3.3)圖3-1頂梁的受力分析由式(3.2),得:(3.4)由式(5.14),得:(3.5)由式(5.15),得:(3.6)主頂梁分離體中有4個(gè)未知數(shù),而3個(gè)方程不可解,所以要結(jié)合掩護(hù)梁受力分析列的方程聯(lián)立求解。3.4頂梁的載荷分布在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。由于頂板和頂梁接觸情況不同,載荷實(shí)際分布很復(fù)雜。為計(jì)算方便,假設(shè)頂梁和頂板均勻接觸且載荷為線性分布。設(shè)頂梁長(zhǎng)為,頂板的集中載荷為,

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