液压支架掩护梁（精选八篇）
液压支架掩护梁 篇1
液压支架掩护梁结构如图1所示, 因掩护梁存在较大焊接变形, 需要加工的各孔的加工余量均在10 mm左右, 同时因掩护梁宽度大, 要求掩护梁安装定位准确可靠, 易调整, 少变形。工艺方案定为“预镗—半精镗—精镗”, 其中预镗在前面工序中完成, 半精镗和精镗在掩护梁镗孔专机上完成, 工作循环过程如图2所示。
2专用机床及夹具的设计
液压支架掩护梁是大型焊接结构件, 其主要加工工序为镗孔加工, 但是掩护梁外形尺寸大, 采用普通镗床难以加工, 装夹困难, 效率较低 (单班生产3件) , 制约着产品产量的进一步提高。因此, 加工掩护梁时采用专用机床加工就成为必然的工艺手段和技术措施。
掩护梁镗孔专机的镗削单元配置在掩护梁两侧, 采用两个固定梁和两个可移动梁的机床结构, 可以同时加工两侧四个孔, 具体专机结构布置如图3所示, 主体参数见表1。
掩护梁镗孔专机的镗削头主轴锥度为BT 50 (7∶24) , 镗削头采用机械拉刀装置装卡刀具, 具体参数见表2。
3刀杆及刀具
镗刀的刀杆材质为38CrMoAl, 该刀杆具有减振功能 (考虑到加工孔部位为细长孔状态) , 刀片材质为P类, 涂层材料为氮铝钛 (适合干切) 。被加工孔需要一次半精镗和一次精镗, 两次装卡刀具两次加工才能完成。为了提高效率, 设计了专用刀具, 该刀具刀杆上同时装有两个镗刀头, 使用该刀具后一次进给就可以完成加工, 刀具具体参数如图4所示。
4电气控制
电气系统采用日本三菱PLC系统, 既可整机联动控制, 又能实现单个镗削单元的半自动控制。整机联动为快进、工进、停滞, 设越位保护, 各机顺序启动, 如有单机加工不能实现联动。各单机操纵盒能实现各单机工作循环的控制。该系统还具有自动报警和停机自锁保护功能, 并具有故障诊断和显示功能。
5结论
使用上述专用机床和相应的加工工艺对液压支架掩护梁进行镗削加工, 装夹方便, 调整迅速, 操作时间充裕, 加工品质稳定, 单班生产8件, 生产效率提高显著。
摘要：通过对液压支架掩护梁结构及工艺特点进行分析, 提出了采用专用机床对液压支架掩护梁进行镗孔加工的工艺方法;按液压支架掩护梁工艺特点设计了专用机床以及镗削刀具;验证了专用机床和相应加工工艺的可行性。
关键词：工艺分析,机床,刀具
参考文献
[1]吴国华.金属切削机床[M].北京:机械工业出版社, 2006.
液压支架掩护梁 篇2
PC7I转子式混凝土喷射机技术规格书
编 制 人：
机电部长：
机电矿长：
贵州能发高山矿业有限公司
2018年9月17日
贵州能发高山矿业有限公司 PC7I转子式混凝土喷射机技术规格书
一、适用条件
1、海拔不超过1500m：
2、环境温度：-10 ～ +40℃
3、空气相对湿度不超过95%（+25℃时）。
4、在有甲烷混合气体和煤尘，且有爆炸危险的环境中。
5、无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体和蒸汽。
6、无滴水的地方。
7、电源电压的波形近似于正弦波。
8、三相电源电压近似对称。
二、设备项目
1、设备名称：转子式混凝土喷射机
2、设备型号：PC7I
3、设备数量：贰台
三、主要技术参数
1、生产能力：7m3/h
2、输送距离（潮喷）：水平200m、垂直50m
3、最大骨料粒径：φ20mm
4、输送管内径：φ63mm
5、工作压力：0.4～0.6MPa
6、耗风量：10～15m3/min
7、上料高度：1180m
8、转子转速：12r/min
9、适合混合料水灰比：＞0.2
10、速凝粉剂掺量：3-8%。
11、电机功率：7.5KW
12、电机电压等级:0.66/1.14KV
13、机器轨距：600mm 注：以上技术参数仅供厂家参考，厂商设备与上述参数不符，应标出双方进行商讨，满足我矿使用要求。
四、主要技术要求
1、订货设备设计、制造、验收、安装等要符合国家、机械行业有关标准和规定。
2、设备出卖方应提供技术成熟先进，质量稳定，保护齐全，且使用安全可靠的产品。
3、喷浆机采用独特的直通式转子，每个圆孔中部内衬，用不粘结材料合成的橡胶料腔，确保机器处理湿料的能力。
4、转子衬板采用高耐磨合金工具钢材料制造。
5、喷浆机结构应合理，各运行部件要设有防护装置，使用寿命长，效率高，检修方便。设备及其组件应具有足够的强度和刚度。
6、配套电机采用南阳防爆或佳木斯或西北骏马厂家。
五、产品应遵循的标准
5.1应遵循的主要现行标准 《煤矿安全规程》 2016
GB3836.1 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求 5.2 如有最新版本的规范标准，则应按最新版本执行
5.3 设备出卖方可采用高于或等同于上述标准的国家及行业标准
六、技术资料的提供
6.1 设备出卖方在设备交货时提交下述与产品完全一致产品运行及使用有关的图纸及技术文件一式二份: 全套的安装使用说明书、产品合格证明书、防爆合格证、煤安标志证、生产许可证、产品外形尺寸图、运输尺寸图、产品拆卸一览表、装箱单、铭牌图或铭牌标志图及备件一览表等。
6.2 出厂试验记录:详细记录相关规范书所规定出厂试验项目中的全部试验结果，产品的检验和试验报告,质量保证书。
七、安装、调试、试运行
1、待设备出卖方中标后，在签订合同或技术协议时在确定具体的交货日期。
2、设备产品抵达现场，开箱前由设备使用方提前3天通知设备出卖方，设备出卖方应届时派人参加开箱验收，并进行安装、调试、人员培训等技术指导。
3、设备运抵调试现场以后，设备出卖方应派能胜任的安装技术人员进行组织指导安装工作。安装时，设备出卖方派人免费指导安装、调试。
4、安装、调试完成并具备试运行条件以后，设备出卖方技术人员先进行现场运行演示，同时对设备使用方人员进行现场培训。
八、质量保证及售后服务
8.1 质量保证
8.1.1 设备出卖方应保证制造中所有工艺、材料等（包括设备出卖
方的外购件在内）均应符合现行相关标准的规定。若设备使用方根据运行经验指定设备出卖方提供某种外购件，设备出卖方应积极配合，如有异议应在1周内以书面形式通知设备使用方。
8.1.2 附属及配套设备必须满足本协议的有关规定及厂标和行业标准的要求，并提供试验报告和产品合格证。
8.2 售后服务
8.2.1 产品质保期一年，一年内因产品质量出现问题，设备出卖方应在接到通知2小时内作出明确答复，24小时内派熟练的技术人员赶到使用现场，免费更换配件和维修。终生为使用人提供产品大修的技术指导，必要时亲临现场。
8.2.2 设备出卖方派技术人员免费到设备使用方现场指导安装、调试、现场试验等，三个月内的试生产服务，并对维修和操作人员进行技术培训。
8.2.3 设备出厂前，设备出卖方为设备使用方有关人员在出卖方工厂免费进行技术培训，免费提供食宿和技术资料，保证矿方人员达到熟练操作和能够独立维护、维修。
九、其它要求
1、设备出卖方按设备总价格的3%提供免费随机配件，随机配件明细由设备使用方与设备出卖方商定。
2、设备出卖方负责把设备运送到贵州能发高山矿业有限公司工业场地，出卖方承担所有费用。
液压支架掩护梁 篇3
液压支架能够可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板,隔离采空区,防止矸石进入回采工作面和推进输送机。掩护梁前端和顶梁铰接,后端与前、后连杆铰接,并通过前、后连杆和底座构成液压支架中不可缺少的四连杆机构。该机构使液压支架在做上下运动时,掩护梁与顶梁铰接中心点的运动轨迹形成一个近似直线的双扭线,从而使液压支架具有一个合理、稳定的运动。本文对液压支架掩护梁进行了有限元分析,得到了掩护梁的应力和位移分布。
1液压支架基本结构及受力分析
1.1 掩护式液压支架的基本结构
图1为掩护式液压支架的基本结构。
1-顶梁;2-掩护梁;3-立柱;4-底座;5-千斤顶;6-前连杆;7-后连杆
1.2 液压支架简单平面受力分析
对支架结构受力进行平面力学分析,首先作如下假定:①将支架空间结构简化为平面杆系,并将箱形结构看作梁的结构件;②将顶梁、掩护梁及底座的载荷看作某种线性分布的载荷,而这种载荷是由计算出的集中载荷经换算而得到的;③支架各构件的受力情况是以支架处于最大高度时最为恶劣的工况作为计算基础,同时按不同的支架高度分级,取各部件的最大载荷对其进行强度计算;④进行强度计算时取顶梁与顶板在相对滑移时的摩擦系数f为0.3。
支架受力简图如图2所示。图2中,Q为垂直支撑合力;P为立柱总工作阻力;PE为平衡千斤顶总作用力,推力取“+” , 拉力取“-”;Φ角顺时针取“+”,逆时针取“-”。
取顶梁和掩护梁为隔离体, 各力对O1点 (四连杆运动瞬心)取力矩平衡方程为:
水平和垂直坐标轴的力平衡方程分别为:
取顶梁为隔离体,各力对O点取力矩平衡方程为:
由式(1)、式(2)、式(3)、式(4)可求出垂直支撑合力:
undefined。
合力作用点为:
undefined。
前连杆受力为:
undefined。
后连杆受力为:
undefined。
参照ZY8800/17/35D已知参数,平衡千斤顶受压力为1 450 kN时,掩护梁前、后连杆铰接孔处受力情况见表1。
参考表1所示不同支架高度时液压支架前、后连杆处受力,绘制出液压支架掩护梁与前、后连杆铰接点处的受力曲线,如图3所示。
对图3进行分析得知,随着支架高度的降低掩护梁铰接孔处受力(绝对值)总体处于下降趋势,当液压支架处于最高位置时掩护梁铰接孔处受力最大。考虑到以上分析结果,本文对液压支架高度为3 500 mm时掩护梁的受力情况进行有限元分析。
2掩护梁实体模型的建立
液压支架掩护梁的实际结构相当复杂,通过UG建模时,在保证液压支架部件轴心的距离、相对位置和主要零部件尺寸不变的前提下,进行以下简化处理:①简化起加强作用的筋板;②省略为满足工艺要求而设置的圆角和孔;③省略侧护板;④省略或简化焊缝、螺纹以及管线等细节部分。
简化以后,结构原受载荷的能力保持不变,不会对整架主要结构件的受力状况产生影响,且可使有限元分析计算的CPU时间适中,不耗费过多的时间。
本文通过简化处理,将掩护梁分为13个“组件”进行装配,完成后的掩护梁实体模型如图4所示。
3掩护梁的有限元分析
3.1 建立有限元分析模型
(1) 定义材料属性:
掩护梁材料为Q550,其屈服强度σs≥550 MPa,极限抗拉强度σb≥670 MPa。
(2) 定义单元属性划分网格:
本文选择实体单元类型对掩护梁进行网格划分,能够很好地模拟外载荷作用下的掩护梁。
3.2 定义仿真模型中的边界约束和载荷条件
(1) 设置约束边界条件:
约束掩护梁和顶梁铰接处三个方向的平面移动自由度。
(2) 施加载荷:
根据受力分析结果,通过内加载的方式确定受力节点和受力面;根据铰接处受力情况以及前面的计算将力加载在铰接孔线状分布的节点上。掩护梁的有限元分析模型如图5所示。
3.3 求解及其解算参数的设置
(1) 编辑解算方案:
勾选[迭代求解器]复选框,将其激活;单击[工况控制]选项卡,单击[Output Requests]右侧的创建模型对象图标,弹出[结构输出请求]对话框,激活[启用应变]选项。
(2) 求解:
单击[求解]命令,点[确定]开始求解,完成后双击[Result],进入后处理界面。所得掩护梁应力云图如图6所示。
由图6可以看出,液压支架高度为3 500 mm、额定载荷工况下时,掩护梁应力值分布在 0 MPa～466.04 MPa范围内。顶梁和掩护梁铰接孔以及掩护梁和前、后连杆铰接孔等处所受应力较大,其中最大应力发生在掩护梁和顶梁铰接孔处,其值为466.04 MPa,掩护梁梁体应力较小,局部有应力集中现象。
参考德国DBT公司结构相近的Wsl.7型液压支架实测数据(测点分布如图6所示),绘制的应力分布拟合曲线如图7所示。由图7可以看出,仿真和实测的受力分布曲线相似,说明仿真与实际具有较好的一致性。由于分析时对掩护梁选取同一种材料以及对掩护梁模型的简化处理,所以分析结果与实际结果有一定的偏差。
4结论
本文进行了液压支架掩护梁的受力分析,利用UG建立了掩护梁的三维模型及有限元力学模型。通过UG自带的高级仿真软件,得到了掩护梁的应力和位移分布。计算结果可用于修正设计,提高掩护梁结构的可靠性,为液压支架部件的结构优化奠定了基础。
参考文献
[1]樊军,钱玉军,徐祖辉.两柱掩护式液压支架受力分析及结构件强度校核[J].煤矿机电,2008(2):111-112.
[2]秦东晨,姚向豫,武红霞,等.基于Pro/E和ANSYS的液压支架掩护梁有限元分析[J].煤矿机械,2011,32(3):94-96.
支架掩护梁镗孔机 篇4
1. 液压支架掩护梁镗孔机
液压支架掩护梁镗孔机构造见图1, 后部支撑见图2, 外加一个油泵站, 便可进行镗孔操作。在机架的2个孔内, 装配有2套3516轴承, 机架的右端装有油马达, 在油马达的轴头装有过渡轴。镗杆可以通过2套3516轴承的定心与过渡轴连接, 在镗杆上顺序装有305轴承、压盖和丝杠。通过油马达的旋转, 构成可切削可进给的液压支架掩护梁镗孔机。
使用时, 利用定位轴将镗孔机架上的基准孔和掩护梁的前四连杆孔串接起来, 穿过掩护梁的后四连杆孔和3516轴承装入镗杆。调节升降螺栓确定镗杆高度, 然后紧固压紧螺栓, 装入镗刀, 开启泵站, 使马达驱动镗杆、镗刀转动, 再旋转手轮, 实现进给运动, 就完成了一台液压支架掩护梁镗孔的镗削加工工作。
2. 镗孔机效果其他用途
掩护式液压支架改造分析 篇5
23113回采面为斜沟矿21采区放顶煤回采面,回采面煤层为一单斜构造,走向南北,倾向西,平均厚度13.8 m,倾角6.8°~10.7°,平均8.9°,回采面走向推进长度3 000 m,倾斜长度242 m。回采面支架主要采用郑州煤矿机械集团公司生产的ZF15000/26/40型掩护式液压支架,在长期的使用过程中,受井下复杂多变的工作环境的影响,支架部分结构件发生变形,进而影响支架整体稳定性,对井下生产作业安全造成严重威胁。但简单地讲,支架全部报废会造成资源的严重浪费,而通过对支架进行针对性改造,则可实现资源的优化利用并大幅缓解矿井资金压力。
1 支架主要问题分析
支架改造前所存在主要问题如下所述:
a)支架底座与顶梁部分结构件存在变形,尤其是底座顶板与顶梁顶板变形明显,使得支架整体存在扭转现象,稳定性大幅降低;
b)立柱缸底部强度不足,损坏情况频发,同时立柱与底座间的连接方式可靠性较低,且连接销轴拆装工序繁琐;
c)支架顶梁侧面防护装置容易发生损坏且维修难度较大;
d)支架推溜及拉架作业耗时长,降低生产效率[1]。
2 支架改造方案设计
2.1 改造思路
针对ZF15000/26/40型掩护式液压支架现存主要问题,组织专业技术人员,在充分利用支架原有完好的掩护梁与前后连杆,对支架底座与顶梁进行重新设计,同时考虑矿井同时大量使用ZT12000/28/40型液压支架,新设计支架底座与顶梁应能同ZT12000/28/40型液压支架通用。此外对支架现有完好立柱进行加强改造并优化侧护板连接结构。
2.2 具体改造方案设计
2.2.1 支架底座与顶梁设计
在充分利用支架原有部件的基础上确保新设计支架底座与顶梁能实现同ZT12000/28/40型液压支架的通用,因此借助数值模拟软件对支架四连杆机构的工作运动状态进行模拟实验,以确定最优设计参数。设计时,参数设定参照ZT12000/28/40型液压支架进行,并针对各构件强度实施校对,以确保新设计支架底座与顶梁在性能上超越原支架[2]。
2.2.2 立柱底缸加强
ZF15000/26/40型掩护式液压支架原立柱底缸结构为球窝式,如图1所示。支架在日常使用中,由于该结构强度较低且立柱拆装难度较大,缸底时常发生损坏。有鉴于此,参照现阶段常用液压支架立柱缸体结构,将其改造为球头式,并将高度增加125 mm,将缸口固定方式更改为卡键式,从而方便拆装的同时使其能够同ZT12000支架立柱互换。改造后结构示意图如图2所示[3],图中d为球头结构直径;SR代表弧形半径。
2.2.3 侧面防护装置改造
由于支架侧面防护装置采用销轴连接方式,在井下恶劣作业环境的长时间影响下,销轴易发生锈蚀,不仅影响支架整体稳定性且在检修时,只能通过破坏性手段进行拆卸,使得检修难度大幅增加。为有效处置这一问题,技术人员通过对作业现场实地环境的分析,并参照其它支架型号侧面防护装置连接结构,对其进行重新设计。改造内容如下所述:a)在侧推强度不变的情况下,将侧推千斤顶活塞端宽度缩小,由原来的102 mm降低为85 mm,同时适度增大厚度;b)侧推千斤顶同导杆的连接孔改造为中心外半径2 mm、深3.5 mm的环形槽;c)使用圆形钢丝挡圈对连接销进行固定[4]。
经过上述改造后,侧推千斤顶的拆装工序大幅缩减,检修作业强度明显降低,同时减小了额外的装置置换费用。结构改进前后对比如图3所示(图3中左侧为原结构,右侧为改造后结构)。
2.2.4 液压系统改造
鉴于原支架存在推溜与拉架耗时过长,导致作业效率偏低的问题,对支架液压系统实施改造:a)阀门流量控制改造。更改用于调控推移千斤顶的片阀,使流量由原先的125 L/min增大至200 L/min,同时中部增加配液板与片阀相连;更改进液截止阀为NZJF16/31.5型,更改回液截止阀为NZJF16/50型;更换过滤装置,由BG2型更换为BG5型;b)千斤顶流量改造。更改原推移千斤顶活塞腔孔径,由原来的D10 mm更改为D13mm[5]。
3 改造后应用效果分析
支架改造完毕后,通过井下回采面实际使用检验,效果良好。每台ZF15000/26/40型掩护式液压支架改造费用11×104元,而支架完全更新1台则需花费22×104元,依照全矿共使用支架220架计算,可节约资金:(22-11)×220=2 420×104元[6]。
4 结语
液压支架作为井下生产作业的必要设备,是矿井设备管理维护的重中之重,也是井下生产投资的主要占比。在长时间的高强度作业中,受恶劣环境影响,液压支架发生各类结构变形或不再适应生产需求极为普遍,简单的更换设备不仅造成资源浪费更会增大企业成本投入。因此,组织专业技术人员,针对性地开展支架改造研究,使其经改造后继续为矿井生产服务,便成为矿井实现经济效益提升和资源高效利用的必由之路。
摘要：为实现资源及成本的优化使用,针对ZF15000/26/40型掩护式液压支架的改造开展探究。在分析支架主要问题的基础上提出相应的改造方案,并对改造后应用效果进行分析。结果表明:支架改造后使用效果良好,在有效保障井下生产顺利进行的同时实现了资源的优化使用与投资成本的大幅节约,经济效益显著。
关键词：掩护式液压支架,改造优化,问题分析,方案设计,效果分析
参考文献
[1]王忠宾,赵啦啦,李舒斌,等.支撑掩护式液压支架的优化设计[J].重庆大学学报,2009(9):1037-1042.
[2]张学东,魏连河.掩护式液压支架平衡千斤顶的优化布置[J].煤矿机械,2013(11):12-14.
[3]李国峰,胡建华,魏栋梁,等.掩护式液压支架顶梁掩护梁铰接点结构优化分析[J].煤矿机械,2011(10):114-115.
[4]张闯,杨琳琳.掩护式液压支架的优化设计[J].煤矿支护,2014(2):47-48.
[5]王新元.支撑掩护式支架改造成掩护式支架的方法[J].煤炭技术,2007(3):23-24.
掩护式支架平衡千斤顶液压回路分析 篇6
掩护式液压支架的平衡千斤顶起着调节顶梁和掩护梁角度, 调整顶梁与顶板的接触状态, 调节顶梁合力支撑点的位置, 使支架处于合理的工作状态等作用。目前这种支架在实际使用过程中普遍存在着平衡千斤顶随立柱升起接顶压实时, 平衡千斤顶活塞腔增压使安全阀频繁开启现象。此外, 在实际操作中, 由于工人对平衡千斤顶操作方式不当, 导致平衡千斤顶两腔供液不足, 不能正常发挥支架的支护特性, 这也是平衡千斤顶及其连接耳座损坏的重要原因。
1平衡千斤顶浮动双向锁控制回路[1,2,3]
1.1 平衡千斤顶浮动双向锁控制回路的工作原理
神华集团神东矿区的ZY12000/25/50D液压支架最先使用浮动双向锁控制回路替代普通双向锁控制回路, 浮动双向锁控制回路如图1所示, 从立柱换向阀到单向锁间引出液控口, 把该液控口连接到双向锁外控口。浮动双向锁中低压锁的调定压力为18 MPa, 平衡千斤顶安全阀调定压力为46.2 MPa。当操纵立柱换向阀升立柱时, 其控制液同时打开浮动双向锁中的高压锁, 此时, 平衡千斤顶在浮动双向锁低压锁调定压力限下工作。立柱接顶压实过程中, 平衡千斤顶活塞腔增压, 当达到浮动双向锁调定压力时, 低压锁打开, 平衡千斤顶及时卸压, 这样在井下频繁升柱时, 平衡千斤顶安全阀就不会开启, 同时低压锁起作用, 浮动双向锁带压浮动, 确保平衡千斤顶具有一定的调整顶梁保持水平状态的作用力, 也防止了因操作原因而使支架“打高射炮”, 从而影响支架的支护性能。立柱水平接顶压实后, 来自立柱升柱控制液消失, 浮动双向锁维持普通双向锁功能。
1.2 平衡千斤顶浮动双向锁控制回路可行性分析
在AMESim仿真软件Sketch模式下分别构建普通双向锁和浮动双向锁控制回路模型, 仿真阶段为从立柱开始升柱到顶梁水平接顶压实过程。在此过程中, 换向阀处于中位, 高压锁打开, 因此普通双向锁模型中的双向锁用两个普通单向阀代替, 而在浮动双向锁模型中将高压锁去掉, 只连接低压锁。
在Parameters模式设定系统各元件参数如下:泵的流量为400 L/min;平衡千斤顶缸径和杆径分别为Φ230 mm和Φ160 mm;安全阀调定压力为46.2 MPa;低压锁调定压力为18 MPa;平衡千斤顶最大推力1 200 kN。在run模式下仿真运行, 得到安全阀阀口压力变化对比曲线, 如图2所示。从仿真结果可以看出, 在平衡千斤顶活塞腔增压过程中, 普通双向锁回路达到安全阀开启压力并卸载, 而浮动双向锁回路安全阀未达到开启压力。
2平衡千斤顶两腔自动补液控制回路
2.1 平衡千斤顶及其连接耳座损坏原因分析
到目前为止, 已有许多文献对二柱掩护式支架的支护特性及其平衡千斤顶的问题进行了论述, 但还是没有找到有效解决该问题的方法。从现有资料和现场实际中可以看出, 平衡千斤顶的损坏有多方面的原因, 如:平衡千斤顶的定位尺寸不合理, 造成平衡千斤顶的行程与采高不相匹配;平衡千斤顶连接耳座强度与刚度不足;支架操作工对平衡千斤顶的操作方式和维护也在很大程度上影响着平衡千斤顶的寿命。从平衡千斤顶液压控制回路来考虑, 现有平衡千斤顶的控制回路无法保证活塞腔和活塞杆腔自动充满压力液体, 从而导致平衡千斤顶难以形成足够的推拉力, 不能实现掩护式支架的设计支护特性。故有必要设计一种自动补液回路来解决该问题[4]。
2.2 平衡千斤顶两腔自动补液控制回路
自动补液控制回路如图3所示, 它是在原有平衡千斤顶控制回路基础上增设的一个自动补液控制系统, 该控制系统由一个液控三位三通换向阀和两个单向阀组成, 其工作原理如下:液控三位三通换向阀的调定压力与平衡千斤顶两腔安全阀调定压力相同, 当平衡千斤顶活塞腔受压, 安全阀开启卸载时, 液控三位三通换向阀处于左位, 高压液体经单向阀给平衡千斤顶活塞杆腔供液, 使之充满压力液体;当平衡千斤顶活塞腔安全阀关闭, 液控三位三通换向阀处于中位;反之, 当平衡千斤顶活塞杆腔安全阀开启, 液控三位三通换向阀处于右位, 高压液体经单向阀给平衡千斤顶活塞腔供液, 使之充满压力液体;当平衡千斤顶活塞杆腔安全阀关闭, 液控三位三通换向阀处于中位。该回路不影响平衡千斤顶液压回路的手动操作。
2.3 掩护式支架承载能力区模型的建立
液压支架的承载能力区, 是指在某一特定的工作高度下, 支架顶梁所承受的外载荷Q与其在顶梁上的作用位置x间的变化关系。通常选取顶梁与掩护梁的铰接点为坐标原点, 沿顶梁长度方向为横坐标轴, 以垂直于顶梁长度方向的外载荷Q为纵坐标轴, 建立液压支架承载能力区的平面曲线, 如图4所示。根据掩护式支架力学和运动学分析可得出掩护式支架承载能力区的方程式为[5]:
。 (1)
其中:Q1、Q2、Q3分别为平衡千斤顶受最大拉力、立柱受最大工作阻力、平衡千斤顶受最大压力时支架顶梁所承受的外载荷随其在顶梁上的作用位置x的变化关系;a1、a2为支架主平衡区起点和终点位置;RLmax、RTmax分别为平衡千斤顶最大拉力 (为负) 和最大推力 (为正) ;Rmax为立柱最大工作阻力的合力;L为顶梁长度;S1为掩护梁与顶梁铰接点P到平衡千斤顶的距离;S2为掩护梁与顶梁铰接点P到立柱的距离;S3为连杆瞬心O1到立柱的距离;L8为P点到顶梁的距离;μ为顶梁与顶板之间的摩擦系数;K为顶梁倾角系数。
2.4 平衡千斤顶两腔自动补液控制回路可行性分析
现以DBT24319支架为例分析平衡千斤顶两腔压力对二柱掩护式支架承载能力区的影响。
已知支架所处高度H=4 000 mm, 立柱最大工作阻力Rmax=8 638 kN, 根据运动学和力学计算公式并在MATLAB编程环境下编制CZNLQ.M程序进行仿真分析, 不同工况下的仿真结果如图5所示。不同工况条件下对主平衡区的影响见表1, 其中, 宽度和面积百分比均为与额定推拉力工况下主平衡区宽度和面积相比所得比值。
从以上分析结果可以看出, 支架在平衡千斤顶活塞腔和活塞杆腔没有充满压力液体情况下工作时, 其主平衡区宽度分别为额定主平衡区宽度的30.9%和41.2%, 主平衡区面积为额定主平衡区面积的31.1%和41.1%;而支架在平衡千斤顶自动补液系统下工作时, 主平衡区宽度可达到额定主平衡区宽度的69.9%, 而主平衡区面积可达到额定主平衡区面积的70%。由此可见, 在顶梁发生偏转之前保证平衡千斤顶两腔充满压力液体, 可以使支架对外载荷变化的适应性增强, 承载能力增大。
3结语
通过对平衡千斤顶安全阀频繁开启原因和平衡千斤顶及其连接耳座损坏原因分析, 分别在AMESim和MATLAB环境下对平衡千斤顶浮动双向锁控制回路和平衡千斤顶两腔自动补液控制回路两种优化设计方案进行了可行性分析, 为平衡千斤顶液压控制回路的优化改造提供了切实可行的依据。
参考文献
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[2]王伟.两柱掩护式支架平衡千斤顶控制方式的分析[J].煤矿机械, 2009 (1) :168-170.
[3]李聚领, 杨卫书.平衡补偿双向锁的可行性探讨[J].煤矿机械, 2009 (3) :68-170.
[4]寇子明.液压支架动态特性分析与检测[M].北京:冶金工业出版社, 1996.
液压支架掩护梁 篇7
关键词：支撑掩护,液压支架,应用
1 传统支撑掩护式液压支架的主要优点及限制条件
1.1 传统支撑掩护式液压支架的主要优点
现在随着科技的快速发展, 支撑掩护式液压支架针对各种层次的煤层有有相应的支架设计, 在对相对较薄的煤层进行开采时, 一般选用ZY4000/10/23型号的掩护式液压支架, 对于中厚型煤层的选型则一般选用ZY6400/18/38型号的液压支架。通过上述论述可以看出, 我国对于不同层次的煤层都有相对成熟的技术, 这也使得煤矿企业能够快速的发展。而且在支架的设计中, 都有作为平衡作用的千斤顶, 增加了支架的可靠性, 从而对于顶板的动态变化有较强的适应能力。对于支架来说, 其采用液压的形式, 使得其额定阻力大, 能够对顶板以及顶板的冲击形成稳定的支护作用。而且由于支架选用的是立体空间内部构造, 这也就使得整个支架的重量小, 其纵向尺寸小, 使得支架的稳定性相对较好, 从而使得其搬动、移动都较为方便。同时, 由于支架具有大流量移动的特点, 其移动速度快, 这也就使得其工效高。
1.2 传统支撑掩护式液压支架的限制条件
首先, 对于支撑掩护式液压机构来说, 其体积庞大, 这也就导致了其移动的不灵活性, 从而导致了该支架结构仅仅只能对一层煤矿进行开采。对于整个支架来说, 由于这个结构要构成一个立体空间, 这也就使得其工作的高度空间不大, 一般支架的要求是在1.9m~3.3m之间, 同时, 由于其支撑面积大, 这也就使得其工作的空间要有类似于地面的平整度, 以保持支架的稳定性。当然, 由于其本身的重量大, 这也就使得整个支架要在坡度较小的工作面进行安装, 一般来说, 为了符合其安全性能要求, 在没有放倒、防滑装置时不能超过15°。
2 ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的设计背景
ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架是ZZ4000/17/35型液压支架更新换代产品。ZZ4000/17/35型液压支架, 原型号为BC400-17/35液压支架, 是北京煤机厂八十年代初设计的产品, 在西山煤电集团9个生产矿井都使用过, 目前在用支架2000多架。但在使用中发现以下问题:1) ZZ4000/17/35型液压支架为八十年代设计产品, 设计理念已落后, 设计依据的标准低;2) 最新本型支架为1994年生产制造, 早就超过了服役期限;3) 由于液压支架投入年限长, 许多配套设备已淘汰。基于以上问题, 设计制造了ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架, 以取代ZZ4000/17/35型液压支架, 满足现代化矿井生产要求 (见图1) 。
3 ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的技术优势
针对ZZ4000/17/35型液压支架的问题, 做出如下改进:
1) 根据最新结构件设计理念和方法, 使支架的各结构件强度增加, 可靠性、安全性提高;
2) 结构件各铰接孔与铰接销轴的配合精度大大提高, 使支架的动作准确、平稳;
3) 改进支架流量和管路等液压系统, 选用大流量阀类, 提高移架速度, 使支架更快的完成了降柱-移架-升柱动作, 加大了支架的适应性;
4) 增加喷雾灭尘装置、数字式压力表监测装置和灭火器装置, 使支架更加满足现在化矿井生产要求。
4 ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的技术要求及结构形式
4.1 技术要求
1) ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架顶梁采用钢板拼焊箱形变断面结构。四条主筋形成整个顶梁外形, 顶梁相对较长, 可提供足够的行人空间;
2) 顶梁前端铰接前梁, 前梁在前梁千斤顶的推拉下, 前梁可上下摆动, 对不平顶板的适应性强;
3) 前梁铰接护帮板, 护帮板起到及时支护顶板作用, 护帮板可翻转, 对比较破碎的顶煤或岩石进行及时支护, 对煤壁起到防止片帮作用;
4) 底座为整体式底座, 四条主筋形成左右两个立柱安装空间, 中间通过前端大过桥、后部箱形结构连为一体, 具有很高的强度和刚度;
5) 在推移杆和连接头中间增加小推杆, 满足了新的三机配套要求, 实现液压支架的双配套。
4.2 主要技术参数
型式:四柱掩护式液压支架;高度 (最低/最高) :1700/3500mm;宽度 (最小/最大) :1430/1600mm;中心距:1500mm;初撑力 (P=31.5MPa) :4364KN;工作阻力 (P=37.3MPa) :5200KN;对底板比压:1.03 MPa~1.99MPa;支护强度:0.73 MPa~0.81MPa;泵站压力:31.5MPa;操作方式:本架手动控制
4.3 主要配套设备及适用条件
该液压之间需要配套MG400/920型或MG250/600型电牵引采煤机、SGZ800/800型或SGZ764/630型中双链刮板输送机。适用条件为:1) 用于单一煤层开采工作面;2) 适用工作面采高范围为1.9m~3.3m;3) 符合或类似于本工作面地质条件;4) 在不使用防倒、防滑装置情况下不大于15°。
5 ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的创新点
ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的技术创新点主要有以下4点:1) 在推移杆和连接头中间增加了小推杆, 满足了新的三机配套要求, 实现了液压支架的双配套;2) 主要结构件采用Q550低合金高强度板材, 提高支架强度, 降低支架重量;3) 阀类流量大, 移架速度快;4) 推移装置采用倒装千斤顶, 长推杆结构, 推移油缸控制回路设单向锁, 防止运输机倒拉。
6 应用ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架的效益分析
ZZ5200/17/35型支撑掩护式液压支架是取代ZZ4000/17/35型液压支架的更新换代的产品, 更好地满足了现代化矿井生产要求。目前西山煤电已制造该型号的支架4套, 每套141架, 实现创新效益1.1亿元以上。
7 推广应用情况及前景
ZZ4000/17/35型液压支架适合西山煤电集团各个生产矿井的煤层条件, 已经广泛适用。但同时要看到:在液压支架工作过程中, 其外载往往具有不确定性, 这使得支架在不同的时刻其运载的重量可能不同, 但是当前的支撑掩护式液压支架的设计还没有明确的应对措施, 从而无法保证支架在运行过程中的安全与性能。同时, 在工作阻力的研究方面对于现代科技的应用程度还不算太高, 对于初撑力的研究带有一定的随意性与主观性, 使得安全系数大大降低。因此, 在笔者看来, 支撑掩护式液压支架在未来一段时间内, 其重点将会在对支架外载情况的改良方面、现代科技的运用方面以及对于初撑力的规范方面, 从而提升整个支架的整体性能, 为企业赢得更大的效益空间。
参考文献
[1]李艳霞.ZY3000/10/20掩护式液压支架改进设计研究[J].河北科技大学学报, 2010 (6) .
[2]屈庆贺, 陈岭, 宫志, 王恒志.ZY6400掩护式支架在鲍店煤矿3_下煤层工作面的应用与研究[J].中国煤炭学会, 2010 (12) .
液压支架掩护梁 篇8
湖西矿井现主采3上煤层, 煤层赋存平缓, 顶板一般为泥岩或石灰岩, 属于中等稳定和稳定类型, 底板为炭质泥岩或砂质泥岩, 也较稳定, 煤层厚度3.50～7.00 m, 平均5.00 m。煤质以亮煤为主, 镜煤、暗煤次之, 裂隙较发育, 性脆, 易碎, 煤层较软, f为1.5左右。该煤层属易自燃煤层, 且煤层发火期较短, 在生产过程中应特别重视煤层自然发火的威胁。湖西矿井首采面为31101工作面, 设计走向长1 600 m, 倾向长168 m, 煤厚大多在4.5 m左右, 因此工作面采高较大。
为提高工作面采出率及井下作业集中度, 结合工作面生产条件, 该矿采用工作面一次采全高的采煤方式开采。液压支架合理选型是综采成功的重要保证, 是工作面实现高产高效的关键设备[1]。郑州煤矿机械集团股份有限公司针对湖西煤矿的实际开采情况, 设计了ZY6800/24/50型掩护式液压支架。
1支架设计基本原则
(1) 抗压性能。
湖西矿井现有工作面埋深800 m左右, 矿压显现明显, 同时根据湖西矿井冲击地压具有轻微冲击倾向性的特点, 支架应尽量选用大流量、工作阻力大的液压支架, 从而确保工作面的有效支护和防止冲击地压灾害的发生。
(2) 支架防滑、防倒性能。
湖西矿井煤层倾角大多在12°～15°, 大采高支架的稳定性问题是支架能否连续作业的关键。因此, 在选择时, 应考虑到支架的防滑、防倒性能。
(3) 支护的灵活性和支护强度。
由于湖西矿井属于深部开采, 其煤层软、破碎, 在采用大采高生产时易出现片帮问题。因此, 支架选择时, 架顶梁应采用滑移顶梁, 尽量提高支护的灵活性和支护强度。
(4) 阻抗力。
在基本顶裂断来压过程中, 要防止空顶区 (刮板机道) 直接顶板破碎冒落, 支架的阻抗力应足能保证“内应力场”范围, 使煤壁承受的压力达到最低的可能值。也就是要使支架的阻抗力能达到保证顶板的高速沉降和回转在断裂线进入采场 (控顶区) 后才发生。
(5) 支架立柱的允许缩量。
立柱应有一定的允许缩量, 否则在上位岩梁来压完成时, 会出现“压死支架”现象。
(6) 外形尺寸。
考虑到湖西矿井设计井型小, 井筒受一次提升能力和提升尺寸限制, 要求在保证支护强度等的前提下, 支架外形尺寸应尽可能小些。
2支架参数计算[2,3,4]
2.1支护高度
最大高度M=m+S1。其中, m为工作面设计采高, 4.8 m;S1为伪顶或浮煤冒落厚度, 一般取200 mm。
将数据代入公式, 得支架支护高度M=5.0 m。
2.2支护强度
(1) 直接顶作用力PA。
PA=MZγZfZ=0.034 MPa
式中, MZ为直接顶厚度, 2 m;γZ为直接顶板岩体平均容重, 26 kN/m3;fZ为考虑支架合力作用点位置和采空区悬梁的力矩系数。
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其中, LK为支架有效控顶距, 取4.6 m;Li为支架合力作用点距煤壁距离, 取3.4 m;LS为支架悬顶距, 这里取0。
(2) 岩梁下沉到底给支架的作用力PB。
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式中, ME为岩梁厚度, 20 m;γE为岩梁体平均容重, 取26 kN/m3;CE为岩梁裂断来压步距, 取9 m;KT为考虑支架承担岩梁重力的比例系数, 取2。
(3) 工作面支架支护强度PT。
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式中, ΔhA为岩梁裂断处触矸时的采场顶板下沉量, mm;ΔhB为要求控制的采场顶板下沉量, mm。
ΔhA/ΔhB=CE2/CE1=1.3～1.7
其中, CE1为下位岩梁来压步距, 9 m;CE2为上位岩梁来压步距, (1.3～1.7) CE1。
2.3工作阻力
支架工作阻力P阻=PTLB/η。其中, PT为支护强度, 取0.94 MPa;L为控顶距, 取4.6 m;B为支架宽度, 取1 500 mm;η为支架支撑效率, 取0.95。
将数据代入公式, 得支架工作阻力P阻≈6 793 kN。
根据支架支护强度的选取原则, 支架工作阻力P阻=6 800 kN。
3设计方案
3.1架型
根据湖西煤矿的地质条件及煤层赋存情况, 借鉴国内高产高效工作面支架选型经验, 大采高工作面应选用稳定性较好的掩护式支架, 底座为带抬底座千斤顶的加长刚性底座。根据以上参数计算, 结合湖西矿井实际情况, 研制了ZY6800/24/50掩护式液压支架, 该支架为正四连杆掩护式支架。工作面全部采用大工作阻力、整体顶梁带伸缩梁和可反转180°的二级护帮板, 顶梁侧护板、掩护梁侧护板为两侧活动侧护板, 支架中心距为1 500 mm;同时, 两巷采用加强支护措施, 改变电机方向, 取消端头支架, 使得整个工作面的支架都采用同一类型的支架。
3.2支架参数
ZY6800/24/50掩护式液压支架采高为2 400～5 000 mm, 中心距1 500 mm, 宽1 430～1 600 mm, 初撑力5 066 kN, 工作阻力6 800 kN (P=42.3 MPa) , 支护强度0.94～0.96 MPa, 对底板比压0.97～2.05 MPa, 操纵方式为手动邻架操纵, 泵站压力31.5 MPa, 适应倾角<20° (配防倒、防滑系统) 。
3.3防倒、防滑设计
生建煤矿湖西矿井31101工作面倾角一般8°～15°, 局部达到20°。在这样的工作面使用大采高支架, 必须加强防倒、防滑措施, 以保证整个工作面的正常推进。支架底座侧面要设计有调底座千斤顶, 以便调整底座间距;同时底座过桥前要留有防滑装置连接座, 可连接支架防滑装置和输送机防下滑装置;顶梁要留有防倒装置连接座, 需要时可安装防倒、防滑装置, 使支架适应工作面倾角的要求。
4支架性能特点
在以前大采高支架的成功设计基础上, 对整架稳定性和结构件强度进行了进一步优化设计, 满足了工作阻力6 800 kN的强度使用要求;同时, 在人性化设计方面注重用户使用要求的每个细节, 达到结构合理, 使用方便, 外形美观, 且可靠性高。
(1) 支架的双扭线变化小。
在采高2.4～5.0 m范围内, 双扭线变化在0～-67 mm之间。
(2) 支架外形。
其整体结构尺寸小, 便于运输。
(3) 支架的支护强度大。
摩擦系数f=0.2, 支护高度在2.9 m以上时, 支护强度为0.95～0.96 MPa。
(4) 支架的顶梁前端上挑力大, 对维护前端顶板有利。
压力在31.5 MPa时, 伸缩梁收回在4.8 m高度;f=0.2时, 顶梁前端力1 995 kN;伸出伸缩梁时, 前端力为1 618 kN。
(5) 支架底座前端比压。
f=0.2、支护高度在2.9 m以上时, 比压<3.8 MPa。
(6) 安全系数。
底座柱窝断面安全系数n=1.435>[n]=1;顶梁柱窝断面安全系数n=1.314>[n]=1;掩护梁前连杆处断面安全系数n=3.612>[n]=2.5。
5结语
由于在设计中考虑了湖西矿井的实际情况, 并对种种不利条件提出了较可靠的解决方案, 研制的ZY6800/24/50型液压支架适合生建煤矿湖西矿井现有地质和生产条件, 解决了湖西矿井存在的煤发火期短、易自燃的难题, 同时通过矿井生产中机械化程度的提高, 大大减少了井下作业人员, 具有推广应用价值。
摘要：根据湖西矿井的地质条件、煤层赋存情况以及煤质类型进行了支架选型及参数计算, 并针对31101煤层工作面顶板破碎易冒顶、底板较软的地质特点, 确定了液压支架的结构, 研制了ZY6800/24/50型掩护式液压支架。应用结果表明:该支架结构合理, 可靠性高, 操作和使用方便且人性化, 该支架的各项性能指标满足湖西矿井的要求。
关键词：大采高,支护强度,液压支架
参考文献
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