薄煤掩护式液压支架(编辑修改稿)

薄煤掩护式液压支架(编辑修改稿)内容摘要：

机道上方的顶板上，故支护强度较大，且均匀；对顶板重复支撑次数少；密封掩护性好；能承受较大的水平力，且允许带压移架。 由于立柱倾斜布置，且顶梁又较短，所以工作空间和通风断面较小。 上述特点决定了掩护式支架适用于顶板压力来自机道上方的不稳定或中等稳定的松散破碎顶板条件。 ③支撑掩护式支架 支撑掩护式支架是综合前两种支架的特点的基础上发展起来的以支撑为主兼顾掩护作用，从而达到控制顶板和维护回采工作面工 作空间的一种架型。 此支架的结构特点是：立柱多（一般为 4 根），分前后两排垂直，倾斜或交叉三种方式布置；顶梁长，其后端铰接着坚固而又宽大的掩护梁；架间用侧护板密封。 其支护性能特点是：支撑力大，切顶性能强，掩护性能好，能承载较大的侧向力，稳定性好；工作空间大，利于行人和通风，由于其适应性强，国内外都在大力发展这种支架。 支撑掩护式支架使用于中等稳定顶板以上，采后容易冒落的煤层，当老顶为Ⅱ级，底河北工程大学毕业设计 14 板松软时采用该种支架比较合适。 总体方案的拟订 1． 根据液压支架的设计依据及原始条件，选择适合该地质条件的液压 支架。 （ 1） 顶压（ 200 吨） 顶压是设计支架承载能力的依据；承载能力安全系数一般取 ，则该支架应具有的承载能力为： 200 =240（吨）即 2400KN，可选择重型支架。 （ 2） 煤层厚度 此煤层属较薄的煤层， 4野青煤和局部的 6山青煤一次采全高，摸顶见底回采。 此开采方法具有以下优点：①煤层掘进量小，掘进费用低，缓和了采护关系；②减少了搬家倒面次数，节省了综采面设备搬迁，安装的工作量及费用；③提高了煤炭的块炭率，增加了煤炭的售价；④减少了设备的运输费，特别是采煤机，相对减少了吨煤设备折旧费；⑤ 有利于矿井的集中控制，实现减面，减人，提高工效的目标；⑥提高劳动生产率，降低成本，比一般回采工效提高 25倍，经济效益十分显著，吨煤成本一般降低 820 元 /吨。 （ 3） 煤层倾斜角 根据原始条件，因此煤层倾角≤ 15度，不需要设置防滑装置。 （ 4）顶板性质 顶板性质为中等稳定顶板，老顶来压为Ⅲ级。 根据《采掘机械》的表 81及表 91，选择掩护式支架。 （ 5）底板 由原始条件知，该底板属中硬度Ⅳ级底板，对液压支架不作要求，允许的底板比压为1632Mpa (6) 瓦斯含量 由于瓦斯含量不大，不须考虑支 架的通风断面要足够大，根据此项也可以选用掩护式液压支架。 根据以上参数选择掩护式液压支架。 掩护式液压支架有以下优点： 1. 对顶板的作用力均匀，移架时控顶距离较小，对顶板的重复支撑次数少，有利于保持顶板的完整性； 2. 支柱倾斜布置，调高范围大，由于支柱不承受横向载荷，受力状态好，不易损坏； 3. 挡矸装置完善，可使工作空间与顶板和老塘完全隔开，有效地防止漏矸、河北工程大学毕业设计 15 窜矸和涌矸； 4. 掩护式液压支架为稳定的运动机构，移架引起的水平力，油四连杆机构承受，因此抗水平推力性能好，可以实现擦顶带压移架； 5. 机械结构和液压系统均较简单，便于操作 维护。 掩护式液压支架的缺点是：整架工作阻力小，切顶性能差，工作空间小，通风阻力大，不适于有强烈周期来压和瓦斯涌出量大的煤层。 综上所述，可以采用掩护式液压支架，由于地板中等硬度，平整，所以可以采用整体式底座，设计的支撑力应满足顶压的要求，采高应满足煤层厚度的要求。 第三章 液压支架参数的确定 液压支架已知数据 架型：掩护式液压支架 支架高度： 支架宽度： 初撑力（ ）： 2545KN 支护强度： 底板比压： 支架重量： 8t 支架中心距： m 支架工作阻力： 29172504 KN 操作方式：邻架操作 泵站压力： Mpa 立柱型式：双伸缩 立柱缸径： 230mm/180mm 立柱柱径： 220/160 mm 立柱行程： 795（ 415/380） mm 立柱 工作阻力 /初撑力 1500KN/1305KN 侧护千斤顶型式：单伸缩 侧护千斤顶缸径 /活柱直径： 63mm/45mm 侧护千斤顶行程： 170mm 侧护千斤顶推力 /拉力： 98KN/48KN 推移千斤顶型式：单伸缩 推移千斤顶缸径 /活柱直径 ： 140mm/85mm 推移千斤顶行程： 700mm 推移千斤顶推力 /拉力： 178/306 KN 配套设备： 河北工程大学毕业设计 16 乳化泵：ＷＲＢ２００ /３１ .５ 采煤机： MG200/456 SGZ764/264 刮板输送机（前推溜千斤顶） 液压支架整体参数的确定 液压支架高度的确定 支架的最大结构高度 MaxH 和最小结构高度 MinH 分别为： MaxH = 米 MinH = 米 支架伸缩比的确定 支架的伸缩比指最大结构高度和最小结构高度的比值 minmaxHHKs = 宽度和覆盖率 取支架顶梁宽度 B= 米 支架覆盖率  为顶梁面积 dF 与支护面积 F的百分比 即 3 . 5 1 . 2 2 8 8 . 5 %( ) ( ) ( 3 . 5 0 . 3 ) ( 1 . 2 2 0 . 0 5 )dF lBF l C B K        式中 l 支架顶梁长度 （米） B 支架顶梁宽度 ” （米） C 梁端距（米） K 相邻顶 梁间的间隙（米） 顶梁长度的确定 支架顶梁长度  lllL 米 支护强度 支护强度是液压支架对顶板的支撑力 R（ KN）与支架对顶板的支护面积 F（ 2m ）之比 即 MP aPaFRq 102020 33   工作阻力和初撑力 支架立柱总的工作阻力为支架载荷 R（ KN）与支护效率  之比 KNR 2500%802020   （式中取 %80 ） 初撑力大小对支架的支护性能和成本都有很大的影响。 较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求也将提高。 一般取初撑力为 倍的工作阻力。 河北工程大学毕业设计 17 移架力和推溜力 移架力与支架结构、质量、煤层厚度、顶板性质等有关。 一般薄煤层支架的移架力为100150kN；中厚煤层支架为 150300kN；厚煤层支架为 200400kN。 底板比压 底板比压为支架所受向下的力与底板面积之比 即 : 液压支架部件基本参数的确定 液压支架的主要部件有顶梁，立柱，底座，推移千斤顶，操纵阀和控制阀。 其基本动作包括升柱，降柱，移架和推溜。 顶梁是与顶板直接接触的构件，除满足一定的刚度和强度要求外，还要保证支护顶板的需要。 立柱是支架的承载构件，它长期处于高压受力状态，它除应具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须有足够的抗压，抗弯强度，良好的密封性能，结构要简单并能适应支架的工作要求。 底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。 因此，底座除了满足一定的刚度和强度要求外，还要求对 底板起伏不平的适应性要强，对底板接触比压要小，要有足够的空间能安装立柱，液控装置，推移装置，要使人员操作行走，能起一定的挡矸和排矸作用，要有一定的重量，以保证支架的稳定性。 千斤顶主要负责支架各个部件的前移和收缩。 下面根据部件的要求确定其基本参数如下： 泵站压力为 MPaP 泵 立柱千斤顶的确定 立柱型式：双伸缩 立柱行程： 795mm 确定缸径为 D=230mm 活柱直径 d=220mm 则 立柱初撑力和降柱力分别为 KNDPF 262  泵初 KNdDPF )()4141( 22622  泵降 侧护板千斤顶的确定 立柱型式：单伸缩 立柱行程： 170mm 初步确定侧护板千斤顶的推力 /拉力为 95KN/55KN 河北工程大学毕业设计 18 则 mmPFD 109544 63   泵推 mmPFDd 6322   泵 根据千斤顶标准确定缸径为 D=63mm 活柱直径为 d=40mm 侧护板千斤顶的推力和拉力分别为： KNDPF 262  泵推 KNdDPF 22622  ）（）（泵拉  推移千斤顶的确定 立柱型 式：单伸缩 立柱行程： 700mm 初步确定推移千斤顶的推力 /拉力为 380KN/260KN 则 mmPFD 1038044 63   泵推 mmPFDd 6322   泵 根据千斤顶标准确定缸径为 D=125mm 活柱直径为 d=70mm 尾梁千斤顶的推力和拉力分别为： KNDPF 262  泵推 KNdDPF 22622  ）（）（泵拉  第四章 液压支架受力分析与较核 液压支架顶梁受力分析与较核 顶梁中部集中载荷作用 河北工程大学毕业设计 19  0F F=N1+N2=2400KN M=1200 425=510000Nm 因此立柱中部所受的弯矩最大，是危险截面，必须进行较核。 1200KN 510000Nm 1200KN N1 N2 F 河北工程大学毕业设计 20 截面如上图所示： 惯性矩为 ）（）（）（）（ 453212 ZZZZZ IIIII  00 0 07 94 0 02 22 0 05 71 2322 AabhI Z ）（ 2322 AabhI Z ）（ 2322 AabhI Z ）（ )4( 3  bhI Z )4(5)3()2()1(2 ZZZZZ IIIII 查机械设计手册得材料 16Mn 的 MPa323][  在截面的上、下边缘作用的最大拉应力和最大压应力分别为 ][ 4m a x  MP aIMy Zt   ][ 4m a x  MP aIMy Zc   1198 4 3 2 1 350 河北工程大学毕业设计 21 因此在顶梁中部受集中载荷作用时所设计合格。 顶梁扭转作用 （ a=150mm b=200mm c=300mm d=40mm） 0F F1+F2=N1+N2=2400KN 0 AM 1410F1+850N2=1135F2 解得： F1=670KN F2=1730KN KNFM A 7 6 3 8 0 011 4 1 0  KNFM B 4 9 3 0 5 022 8 5  因此立柱 A所在的截面为危险截面，应对其进行较核。 1730KN 670KN 115mm 400mm 850mm 190。