zy320xx535型液压支架设计

zy320xx535型液压支架设计内容摘要：

斯涌出量 对于瓦斯涌出量大的工作面， 支架的通风断面应满足通风的要求，选型时要进行验算。 (5) 地质构造 地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在5~8 2m 和 20min 以下时，暂不宜采用液压支架。 (6) 设备成本 在满足要求的前提下，应选用价格便宜的支架。 支架架型的确定 从架型的结构特点来看，由于架型的不同，它的支撑力分布和作用也不同；从顶板条件来看，由于直接顶类别和老顶级别的不同，支架所承受的载荷也不同。 所以，为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力、采 煤高度与承载的关系进行分析，使支架的支撑力能适应顶板载荷的要求。 根据煤层厚度 ~ 米，属于中厚煤层。 支架的适应高度为 ~ 米煤质条件老顶 II 级、直接顶 II 级，底板平整，无影响支架通过的断层，根据表 初步选定为掩护式两柱液压支架。 9 表 支架架型的选择 注：①括号内的数字是掩护式支架的支护强度。 表中所列支护强度在选用时，可根据本矿情况允许有5 %的波动范围。 ②表中 、 2 分别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级老顶的分级增压系数；Ⅳ级老顶给出最低值 2，选用时可根据本矿实际确定适宜值。 3 液压支架的整体结构设计 支架高度、中心距的确定 支架高度的确定 老顶级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接顶类别 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4 支架类型 掩护式 掩护式 支撑式 掩 护 式 掩 护 或 支 撑 掩 护 式 支 撑 式 支撑掩护式 支撑掩护式 掩护或支撑掩护式 掩护或支撑掩护式 支撑式 采高小于 时 支撑掩 护式 采高大于 时 支架支护强度 MPa 采高m 1   2 0.249 应结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区 2 （ ）  （ ）  2 0.343 3 （ ）  （ ）  2 0.441 4 （ ）  （ ）  2 0.539 10 支架高度的确定原则，应根据所采煤层的厚度，采区范围内地质条件的 变化等因素来确定，其最大与最小高度为： 1ShH mm  （式 ）   2ShH nn （式 ） hm — 煤层最大采高， hn — 煤层最小采高 S1 — 伪顶冒落的最大厚度，一般取 ~ 2S — 顶板最大下沉量，一般取 100~200mm a — 移架时支架的最小可缩量，一般取 50mm a — 矸、浮煤厚度，一般取 50mm 本设计采高 ~,取支架高度为 ~ 支架伸缩比 支架的伸缩比指最大与最小支架高度之比值为： nmHHm （式 ） 代入数据得 m=。 支架间距 所谓支架间 距，就是相邻两支架中心线间的距离。 按下式计算： 3cmb B n C   （式 ） 式 中： cb — 支架间距（支架中心距）； mB — 每架支架顶梁总长度； 3C — 相邻支架（或框架）顶梁之间的间隙 ； n— 每 架所包含的组架的组数或框架数，整体自移式 支 架。 支架间距 cb 要根据支架型式来确定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据输送机溜槽每节长度及帮槽上千斤顶连结块的位置来确定，我国刮板输送机溜槽每节长度为 ,千斤顶连结块位置在溜槽中长的中间，所以除节式和迈步式支架外，支架间距一般为。 本次设计 取 支架的中心距为。 底座长度的确定 底座长度 底座是将板压力传递到底板和稳固支 架的部件。 在设计支架的底座长度时，应考虑如下诸方面：支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱，液压控制控制装置、推移装置和其他辅助装置；使于人员操作相行走，保证支架的稳 11 定性等。 通常，掩护式支架的底座长度职 倍的移架步距 (一个移架步距为 )，即 ；支撑掩护式支架的底座长度取 4 倍移架步距，即。 本次设计取底座长。 底座宽度 支架底座宽度一般为 ~。 为提高横向稳定性和减小对底板比压，厚煤层支架可加大到 ，放顶煤支架为 ~。 底座中间安装推移装置的槽子宽度与推移装置的结构和千斤顶缸径有关，一般为 300~380mm。 宽度取 1350mm。 四连杆机构的设计 四连杆机构的作用与缺点 1．梁端护顶 鉴于四连杆机构可使托梁铰接点呈双纽线运动，故可选定双纽线的近似直线部分作为托梁铰接点适应采高的变化范围。 这样可使托梁铰接点运动时与煤壁接近于保持等距，当梁端距处于允许值范围之内时，借此可以保证梁端顶板维护良好。 2．挡矸 鉴于组成四连杆机构的掩护梁既是连接件，又是承载件，为了承受采空区内破碎岩石所赋予的载荷， 掩护梁一般做成整体箱形结构，具有一定强度。 由于它处在隔离采空区的位置，故可以起到良好的挡矸作用。 3．抵抗水平力 观测表明：综采面给予支架的外载，不但有垂直于煤层顶板的分力，而且还有沿岩层层面指向采空区方向（或指向煤壁方向）的分力，这个水平推力由液压支架的四连杆机构承受，从而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱弯曲变形。 4．提高支架稳定性 鉴于四连杆机构将液压支架连成一个重量较大的整体，在支架承载阶段，其稳定程度较高。 四连杆机构在具有以上诸作用的同时，也有一些缺点。 首先，支架在工作过程当中，四连杆机构 必须承受很大的内力，从而导致支架结构尺寸的加大和重量的增加；其次，由于四连杆机构对顶板产生一个水平力（又称水平支撑力），因此对支架的工作性能将产生不良影响。 四连杆几何特征 （ 1）支架在最高位置时， 1P =52176。 ~62176。 ，即： ~； 1Q =75176。 ~85176。 即 ~ ；支架在最低位置时，保证 P1 25。 （ 2）后 1连杆与掩护梁的比值，掩护式支架为 I =~。 支撑掩护式为 I = ~。 （ 3）前后连杆上绞点之距与掩护梁的比值为 I1 ~。 （ 4） 39。 e 点的运动轨迹呈近似双纽线，支架由高到低双纽线运动轨迹的最大宽度70e mm以下。 （ 5）支架在最高位置时的 tan 应小于 ，在优化设计中，对支撑掩护式支架最好应小于。 12 确定 四连杆机构各部参数如图 所示，图中的 1H 为支架在最高位置时的计算高度。 令 ： oa2 =A。 ab =B。 ab =C。 cd =D。 2od=E。 39。 ae =G。 39。 eb =F。 1Jo =S。 39。 Je =L。 A IG。 39。 ab Iae1。 tan =SL =U ea 图 四连杆的作用 四连杆机构是现代液压支架主要的稳定机构，其主要作用是保证支架纵向和横向的稳定性；承受和传递载荷以及保持液压支架的整体刚度等。 对于四连杆的选择形式，大多数都是采用前整体后单的形式，这样可以增加尾部的空间。 具有四连杆机构的液压支架从问世以来，经过长期的实践考验，显示出巨大优越性，并从根本上克服了支撑式支架稳定性和力学持性的缺陷，成为液压支架技术发展史上的一个重要里程碑。 现代掩护式和支撑掩护式支架都用前后连杆把掩护梁和底座连结在一起，这样组成的双摇杆四连杆机构可使支架升降时保持比较稳定的梁端距 ，即要求掩护梁和顶梁的铰接点的运动轨迹近似为一条直线，故称底座、前连杆、后连杆和掩护梁组成的机构为近似直线机构，从而得到一个近似相等的端面距，以提高管理顶板性能，使支架能承受较大的水平力。 液压支架升降时，顶梁的运动轨迹是由四连杆机构决定的，既有顶梁与掩护梁的铰点 E 的轨迹所决定，其轨迹如图 所示： 13 图 支架四连杆机构的运动轨迹 支架在最大高度和最小高度范围内运动时， E 点的运动轨迹呈 3 种形式：双向摆动 (ABCD 段 )、单向向后摆动 (BC 段 )和单向向前摆动 (AB 段和 CD 段 )。 选择不 同的四连杆参数．可以使 E 点轨迹处于上述 3 种曲线段。 支架工作时，受到顶板载荷的作用，有下缩趋势。 当 E 点轨迹处于 AB 段时，顶梁相对于顶板有向煤壁移动的趋势，顶板对顶粱的摩擦力指向采空区侧。 当 E 点轨迹处于 BC 段时，顶梁相对于顶板有向采空区移动的趋势，此时顶板对顶梁的摩擦力指向煤壁。 当顶板运动趋势超过支架运动趋势时，顶梁与顶板间的摩擦力方向将取决于顶板的运动趋势。 从顶板管理方面分析，顶梁向煤壁方向移动比顶梁向采空区方向移动有利。 前者对于保持粱端顶板处于挤压状态有利，而后者容易导致顶板产生离层或断裂，造成顶板断裂线 前移或梁端冒顶。 因此，合理设计四连杆参数．使支架工作段内， E 点轨迹处于 AB 段比较理想，但对于调高范围大的支架，要达到要求是困难的。 然而，由于四连杆销孔间隙的作用，使 E 点实际运动轨迹与上述理论轨迹不完全相同。 为了保持支架梁端距的稳定，一般应控制梁端摆动幅度Δ ≤ 30~80mm。 液压支架的纵向稳定性完全是由四连杆机构决定的，而不取决于立柱的多少。 液压支架实际受力状态十分复杂，经常受到非对称载荷和横向载荷的作用，保持支架横向稳定性和整体刚性十分重要。 如图示支架立柱为二力构件，不具有承受较大横向载荷的能力。 支架的 横向载荷只能靠四连杆机构承受。 四杆机构之间的关系 掩护式和支撑掩护式支架的四连杆机构都是双摇杆机构。 双摇杆机构形成的条件是：最短杆 C 和最长杆之和小于其余两杆长度之和，而最短杆为上连杆（掩护梁），最短杆的对边 a 为固定杆（底座），即： C＋ ba＋ d 14 各杆之间的关系如图 所示： 图 作图方法 已知条件是支架的最大高度 xhma 和支架的最低高度 minh。 要求在这范围内掩护梁上下运动时轨迹是一条直线或近似直线。 水平偏移量不允许超过 75mm。 图 1)在图 中，先画基线 AB 向上取 xhma ，在 xhma 顶端向下取一定距离（顶梁顶面之掩护梁的铰接轴中线的距离），得到 I 点。 由 I 点向下取（ minmax h~h ）的长度得到H 点。 2)以 AB 作为底座的底线，在 AB 上取一定的长度得 B 点，由 B 点向上一定距离得 J 点， J 点作为后 连杆和底座的铰接轴。 3)由 H 作一斜线 HC 与水平线成  角，必须使  o15。 在 J 点作  角，再取 JC一定长度与 HC 交于 C 点， C 点作为后连杆和掩护梁的铰接轴。 4)以 J 为圆心， JC 为半径画一圆弧 ab。 以 I 为圆心，以 HC 的长度为半径画圆弧与 ab 弧交于 E 点。 C 点和 E 点就是后连杆在支架为最小 高度和最大高度时的极限位置。 5)在 CH 上取一长度 CD，必须使 CDCJ。 D 点作为前连杆与掩护梁的铰接轴。 15 6)在 IE 上，由 E 点取 EF，使 EF＝ CD。 作 D 和 F 连线的垂直二等分线，在垂直二等分线上取 G 点，必须使 DG 成为最长杆，又使 GJDC,这样 CD 就是最短杆。 而且要使 CD＋ DGCJ＋ JG. 于是 G 点成为前连杆和底座的铰接轴。 7) IH 之间的轨迹的校核。 在 CE 弧内平均取几点，例如 3 点，依次的以 3 为圆心，以 CD 为半径画弧，与以 G 点为圆心 GD 为半径的 FD 弧交于 39。 39。 39。 321 、点，连接 39。 11 、 39。 22 、 39。 33 ，并都给予延长得 39。 1 、 39。 2 、 39。 3 点，使 1 39。 1 =2 39。 2 =3 39。 3 ＝ CH。 这 样， I、 39。 3 、 39。 2 、 39。 1 所形成的曲线要接近直线。 如果差别太大，要改变四连杆的尺寸或角度，以上述的过程画出 I~H 间的轨迹，使近似于直线。 除要求水平偏移量不超过规定值外，对  角的变化要求均匀。 特别要注意在最大高度时，不要发生突变。  角是连杆瞬时中心与掩护梁铰接轴的连线和顶梁延长线之间的夹角。 注意， CDH 上的 D点，可以不在 CH 连线上。 确定掩护梁上铰点至顶梁顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距按同类型支架用类比法来确定得：掩护梁上铰点至顶梁顶面之距为 160mm；后连杆下铰点至底座底面之距为 400mm。 H1==(m) H2==(m) 所的结果取整后得： U= Q1= 78 度 Q2= 18 度 P1=53 度。