hb型伸縮式滑移頂梁液壓支架的研制

hb型伸縮式滑移頂梁液壓支架的研制

0懸移支架制作存在的問題htl伸展滑動頭梁支撐是一種用于將單臂式擴張機械與綜合采收機之間的支撐設(shè)備。支撐臂式獨特的缺點是，支撐的完整性差，勞動強度高，支撐臂回收不安全，管理困難，不適應(yīng)現(xiàn)代高端開采的發(fā)展。鑒于上述情況,從國外引進和自行研制了一些滑移支架。但這些支架也存在不少關(guān)鍵問題。主要是前后梁連接彈簧鋼板易彎曲、易斷裂,移架時前后頂梁易左右擺動,導(dǎo)向性差。由于兩梁是受力體,頂板出現(xiàn)“跟著下”時支架不易升起,支架穩(wěn)定性差。懸移式支架主副梁連接是用四連桿滑塊連接,限位彈簧易損,造成滑塊脫軌,放頂煤時切頂線上支柱排列過密,放煤口小,影響放頂煤的效果。為此,根據(jù)目前這些支架存在的問題,結(jié)合山西省科委項目合同要求,研制了伸縮式滑移頂梁液壓支架,該滑移頂梁液壓支架結(jié)構(gòu)簡圖如圖1。1前探梁結(jié)構(gòu)特點(1)工作原理伸縮式滑移頂梁液壓支架移架時與后頂梁鉸接的2個液壓支架先卸載,后頂梁下降支撐在前頂梁的滾輪上。開啟移動液壓油缸,使后頂梁前移700mm,然后使后頂梁鉸接的2根液壓支柱加壓,后頂梁上升初撐于頂板。再使與前頂梁鉸接的2根液壓支柱卸載,前頂梁下降,支撐在后頂梁上,此時滑塊相對支座下降30mm,前頂梁處于半卸載狀態(tài),開啟移動液壓缸。使前頂梁前移700mm,然后前兩液壓支柱加壓升起。完成這一移架循環(huán)前后頂梁互為支撐,移動迅速。(2)支架結(jié)構(gòu)特點該支架由前后頂梁、液壓支柱、移動液壓油缸組成,前后頂梁排成一線形,后頂梁開有燕尾槽,前頂梁部分插入后頂梁內(nèi),兩頂梁用滑塊機構(gòu)連接,前頂梁上后端支柱位于后頂梁的2個支柱中間,推移液壓油缸裝在前頂梁內(nèi),兩頂梁間有30~60mm的間隙,移架時兩頂梁交替卸載可供上下移動,移架時兩梁互為支持,互為導(dǎo)向,并在前梁上裝有2對滾輪,在后梁前端裝有1對滾輪,這樣前后梁移動過程中減少了界面間的刻槽及粘結(jié)點剪切,使前后梁的滑動摩擦變成滾動摩擦,在相同載荷作用下減小了摩擦阻力,前后梁在移動過程中不會因摩擦阻力而卡死。前探梁結(jié)構(gòu)是前探梁和前頂梁以鉸接形成連接,其端部可向上向下擺動,為適應(yīng)頂板不平和移架的需要,前探梁的尾部設(shè)有一小千斤頂。當此千斤頂伸出時,可使前探梁緊貼頂板,由于這種前探梁是懸臂式的,在其下方設(shè)有千斤頂,可以實現(xiàn)先移支架后移動輸送機的立即支護法,使工作空間的頂板暴露時間縮短到最低限度。其作用原理是,缸體固定在前頂梁上,當高壓油開通進入油缸時,活塞桿移動并推動前探梁升起,當油缸與回油管路相通時,靠前探梁的自重作用,使千斤頂復(fù)原,前探梁下降。2有限元分析的應(yīng)用伸縮式滑移頂梁液壓支架,前后頂梁的梁頂與礦井頂板接觸,梁底與4根液壓支柱鉸接。前后頂梁是滑移支架主要支撐部件,由于后頂梁開有燕尾槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜,載荷隨機性變化大。因此它的結(jié)構(gòu)合理設(shè)計對滑移支架的安全可靠性至關(guān)重要。由以上分析決定對后頂梁進行有限元分析。后頂梁有限元計算模型如圖2所示,后頂梁有限元模型采用三維六面體單元,網(wǎng)格采用智能劃分,材料為16Mn合金鋼,彈性模量E=216GPa,泊松比μ=0.27,密度ρ=7850kg/m3,屈服強度σs=350MPa。有限元的靜力學分析,可使有限元計算模型在離散化后歸結(jié)為求解一個線性方程組:[K]{δ}={P}[K]是由每個單元的剛度矩陣迭加而成的,即:式中[K]———模型的整體剛度矩陣;根據(jù)有限元計算模型和材料特性,得出方程的各項系數(shù)后,根據(jù)載荷及邊界條件,可得到所求模型各節(jié)點的位移{δ}e,同時根據(jù){σ}={B}{δ}e可以求出單元上各點的應(yīng)變{ε},又根據(jù)彈簧方程[σ]=[D]{ε}可計算出應(yīng)力。這里強度校核以VonMiscs應(yīng)力作為參考值,計算公式為:3后頂梁應(yīng)力從后頂梁有限元計算的應(yīng)力云圖(圖3)看到,開有燕尾槽的后頂梁存在幾個應(yīng)力集中區(qū),主要集中在支承后頂梁的2個液壓支柱附近,最大應(yīng)力值137.9MPa小于許用應(yīng)力(233MPa),滿足后頂梁支承強度。從后頂梁有限元計算的位移云圖(見圖4)看到,后頂梁的受載變形主要發(fā)生在開槽前端,這與后頂梁前端開有燕尾槽有關(guān),但變形較小,在允許范圍內(nèi),不會引起前后頂梁移動間隙變小而卡死。4支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析(1)HTB滑移頂梁液壓支架試制后,在山西省興縣東家莊煤礦進行0.5a實際生產(chǎn),證明該支架結(jié)構(gòu)合理、移架迅速、穩(wěn)定可靠;(2)該支架前后頂梁用滑塊形式連接,避免了原支架彈簧鋼板在移架過程中的變形或斷裂;(3)該支架重量輕,安裝運輸方便,價格合理,曾被山西