PAGEPAGE2某煤礦采煤機(jī)的液壓支架的選型計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9326某煤礦采煤機(jī)的液壓支架的選型計(jì)算案例 1148041.1液壓支架的組成 1249891.5.1支架結(jié)構(gòu)高度的選擇 2181141.2液壓支架的工作原理 311541.2.1支架的升降及推移。 4152751.2.2支架的承載過程 4238451.3液壓支架的支護(hù)方式 569781.4液壓支架的分類及各種類型適用條件 6212431.5液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 721921.5.2支架支護(hù)強(qiáng)度的確定 7309141.6選擇液壓支架型號 7163311.7工作阻力的確定 811531.8工作阻力校驗(yàn) 817631.9校驗(yàn)支架的初撐力 9297931.10液壓支架中心距和寬度 9234021.11單體液壓支柱的工作阻力和支護(hù)密度 91.1液壓支架的組成液壓支架大致含有工作液體，輔助裝置，動力油缸，控制元部件和承載結(jié)構(gòu)部件5大部分，并且相互配合，完成一系列的運(yùn)動。詳見下表1.1，圖1.1。表1.1液壓支架的組成及其作用部件作用名稱承載結(jié)構(gòu)件承載并傳遞頂板載荷作用的結(jié)構(gòu)件頂梁掩護(hù)梁底座連桿動力油缸用液體做介質(zhì)可以主動產(chǎn)生作用力實(shí)現(xiàn)各種動作的油缸立柱各類千斤頂控制元部件操縱控制支架各個動力油缸動作及保證所需工作特性的液壓電氣元部件操縱閥、安全閥及管路液壓（電控）元件輔助裝置不直接承受頂板載荷，而實(shí)現(xiàn)支架某些動作或功能所必需的裝置推移裝置、護(hù)幫裝置活動側(cè)護(hù)板防倒防滑裝置工作液體傳遞能量的工作液壓介質(zhì)乳化液1.5.1支架結(jié)構(gòu)高度的選擇液壓支架為了做好支撐工作，需要根據(jù)裸露的煤層隨時調(diào)適高度。當(dāng)液壓支架完全伸展的時候，此時是支架的Hmax，當(dāng)支架回縮到最低的高度時，此時是Hmin。如果Hmin大于煤體開采厚度，會出現(xiàn)擠壓支架的現(xiàn)象；若Hmax小于煤體開采厚度時，可能會支護(hù)不到上面的巖石，從而出現(xiàn)架空等危險情形。其計(jì)算公式如下：式（1.1）＝2.9＋0.2＝1.1（m）式（1.2）＝2.3?0.16?0.1?0.1=1.94（m）其中hmaxhmin——煤層最小厚度Hmin——支架最小支護(hù)高度，m；Hmax——支架最大支護(hù)高度，m；a——受到偽頂，煤皮冒落影響，支架所需要的支撐高度的補(bǔ)償量；在絕大多數(shù)情況下，中厚煤層取200mm；b——立柱伸縮余量，當(dāng)煤層厚度大于1.2m時，取80～100mm，本次設(shè)計(jì)取100mm；S2——頂板最大下沉量，取160mmc——支架頂梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，取100mm。1.2液壓支架的工作原理液壓支架是可靠的隨時保護(hù)設(shè)備，他跟隨著采煤機(jī)器的移動，在采空地點(diǎn)及時的進(jìn)行支撐保護(hù)，防止頂部巖石或者煤炭的墜落造成塌陷。另外，他推動著輸送機(jī)前進(jìn)，整套工序無縫銜接，保證了最大的生產(chǎn)效率和人員設(shè)備的安全。液壓支架的動力主要是通過乳化液泵產(chǎn)生較高的壓強(qiáng)，之后通過管道的運(yùn)輸，用于抵抗上方傳來的壓力。詳見圖1.2。圖1.1液壓支架圖1.2液壓支架的原理圖1.2.1支架的升降及推移。當(dāng)機(jī)構(gòu)8處于升柱位置。這時自乳化液泵站來的高壓乳化液通過機(jī)構(gòu)8、機(jī)構(gòu)5進(jìn)入柱形支撐體3的下腔。柱狀支撐體上腔回液升起支架并支撐頂板。當(dāng)機(jī)構(gòu)8處于回縮時，乳化液進(jìn)入柱形支撐體的上部，與此同時打開液控單向閥，柱形支撐件下部回液支架縮短。支架的前移和推進(jìn)輸送機(jī)是通過推移千斤頂4是和操縱閥8進(jìn)行的。移架時先使支架卸載下降。再把操縱閥7放到移架位置。自乳化液泵站而來的高壓液體進(jìn)入推移千斤頂4的活塞桿腔，后腔及活塞腔回液。這時支架以輸送機(jī)為支撐點(diǎn)前移，移架結(jié)束后把支架升起。使支架撐緊頂板。如果操縱閥8位于推溜位置。高壓液體進(jìn)入推移千斤頂后后腔即活塞腔，而前腔及為活塞桿腔回液，此時輸送機(jī)以液壓支架為支點(diǎn)被推向煤壁。1.2.2支架的承載過程液壓支架的工作過程是一個多段受力過程。共含有恒阻、初撐和承載增阻三個階段。詳見圖1.31）恒阻階段t2施加于液壓支架頂部的壓力升高，柱狀支撐體下部的壓力也隨之升高，當(dāng)壓力上升到零部件5的調(diào)定壓力時，液體流出，體積減小，柱體回收，液體壓力隨之降低。當(dāng)?shù)椭琳{(diào)定壓力時，構(gòu)件7關(guān)閉。隨著上部巖石塊等重力下壓，支護(hù)重復(fù)上述過程。在部件7的作用下，支撐力處于一個穩(wěn)定數(shù)值上下波動階段，即恒阻階段。2）初撐階段t0升架時，支護(hù)柱承載頂部的力，以泵站工作壓力為限，當(dāng)支護(hù)柱體下部壓力漸漸增加至該限度時，液體的供給停止，部件6關(guān)閉，這就是初撐階段。3）增阻階段t1初撐的過程結(jié)束后，頂部的壓力仍在增大，支柱下端內(nèi)部的壓力不斷提高，支撐柱的支撐力越來越高，這就是增阻過程。圖1.3支架工作特性曲線1.3液壓支架的支護(hù)方式液壓支架的支護(hù)方式是液壓支架、刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)3種機(jī)械設(shè)備于工作中有如下三種方式。詳見表1.3。表3.3液壓支架的支護(hù)方式支護(hù)類型過程適用范圍即時支護(hù)落煤→移架→推溜頂板暴露時間短，梁端距較小，適用于各種頂板，目前應(yīng)用最為廣泛滯后支護(hù)落煤→推溜→移架支護(hù)滯后時間較長，梁端距大，適用于穩(wěn)定、完整的頂板條件，目前應(yīng)用較少。復(fù)合支護(hù)落煤→伸出伸出梁→推溜→移架（同時收回伸縮梁）支護(hù)滯后時間短，但增加了反復(fù)支撐次數(shù)，適用于各種頂板條件1.4液壓支架的分類及各種類型適用條件按支架圍巖相互作用。液壓支架共分三種類型，其特點(diǎn)和適用類型詳見下表1.4。表1.4液壓支架的分類及特點(diǎn)支架類型特點(diǎn)適用類型支撐式液壓支架其立柱支撐在頂梁上，呈框型結(jié)構(gòu)，頂梁較長，立柱多，且垂直頂梁支撐；支撐力大，支撐力切頂能力強(qiáng)。作業(yè)空間和通風(fēng)面積較大，以支撐為主。適用于中等穩(wěn)定以上的堅(jiān)硬頂板掩護(hù)式液壓支架頂梁短，立柱數(shù)目少傾斜布置調(diào)高范圍大。支撐力小切頂能力弱。通風(fēng)面積小。抵抗水平力的能力強(qiáng)以掩護(hù)為主支撐為輔。適用于松散破碎的不穩(wěn)定，中等穩(wěn)定以上的堅(jiān)硬頂板支撐掩護(hù)式液壓支架具有支撐式和掩護(hù)式的特點(diǎn)，保留了垛式支架支撐力大、切頂能力好、工作空間寬敞的優(yōu)點(diǎn)，掩護(hù)性能好，抗水平力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。適用于壓力大易脫落的中等穩(wěn)定和穩(wěn)定的頂板1.5液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定1.5.2支架支護(hù)強(qiáng)度的確定支護(hù)強(qiáng)度是支架有效阻力和支護(hù)面積之比。煤層厚度和頂板等級決定了頂板的支護(hù)強(qiáng)度。由經(jīng)驗(yàn)公式估算：式（1.3）其中R——巖石容重，一般取2.3t/m3；q——支架支護(hù)強(qiáng)度，t/m2；H——最大采高，2.9m；K——，一般取6～8，設(shè)計(jì)取8由上可知需要的支護(hù)強(qiáng)度為0.53Mpa。1.6選擇液壓支架型號通過上述計(jì)算得重要參數(shù)，選取支架型號為ZY?6000/20/40掩護(hù)式液壓支架，數(shù)據(jù)如下表1.5。表1.5液壓支架的主要參數(shù)結(jié)構(gòu)數(shù)值形式兩柱掩護(hù)式高度2000?4000mm中心距1500mm寬度1430?1600mm初撐力5066KN工作阻力6000KN支護(hù)強(qiáng)度0.92~0.98MPa地板壓比2.18~2.36MPa1.7工作阻力的確定該數(shù)值確定方法有：臨界阻力法，理論分析法，載荷估算法和實(shí)測統(tǒng)計(jì)法四種式（1.4）其中C——梁端距（200m~300m）；K——梁間距（0.1m~0.2m）；B——支架頂梁寬度（1.4m~1.6m）；L——支架頂架長度（3.0m~4.0m）。代入數(shù)據(jù)得：F=（4+0.3）（1.6+0.2）=7.74（N）F=（3+0.2）（1.4+0.1）=4.8（N）1.8工作阻力校驗(yàn)式（1.4）式（1.5）其中：K——；在絕大多數(shù)情況下取值為（5~8）；M——采高，取2.3?2.9m；ρ——巖石密度，一般取2.3t/m3。代入數(shù)據(jù)得：qmax=82.92.510310?5=0.58（KN/mqmin=82.32.510310?5=0.46（KN/Qmax=7.741030.58=4489.2（KN）Qmin=4.81030.46=2208（KN）得出Q<6000KN，符合工作要求。1.9校驗(yàn)支架的初撐力當(dāng)支架在受到上方的壓力的時候，力經(jīng)過金屬的傳導(dǎo)，到達(dá)了柱體支護(hù)的下部，獲得反向力。這時的力就是初撐力。由此可以見，初撐力在整體運(yùn)作的時候有著舉足輕重的地位。由于頂板有不同的構(gòu)成，所以穩(wěn)定性也不是一樣的。如果上部巖石力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，那么初撐力超過60%的工作阻力就可以保證穩(wěn)定安全的支護(hù)環(huán)境；如果上部巖石的性質(zhì)很活躍，那么所選擇的初撐力應(yīng)在工作阻力的80%左右。本次取0.75，其計(jì)算公式為：式（1.6）=3366.9（KN）得<5066KN，校驗(yàn)知符合要求。1.10液壓支架中心距和寬度在工作面中，安全是由一個個排成一列的液壓支架保障的。每兩個相鄰的支架之間的距離就是其中心距。如果支架的中心距過大，則會導(dǎo)致支架的受力過大，會出現(xiàn)損壞支架甚至壓垮出現(xiàn)安全問題的現(xiàn)象；如果排布過于密集，會導(dǎo)致大材小用，出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)的現(xiàn)象。因此一般取1.5m為液壓支架的中心距。在支架完全伸展后，會伸出頂梁，用來預(yù)防前方的巖石塌陷。過寬會影響其拆卸的便利性