ZY3200-14-34掩护式液压支架的设计(含CAD图纸)
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液压支架的设计答辩内容
ZY3200/14/34掩护式,主要是针对邢台矿业集团邢台矿22313工作面的煤层、围岩情况及其配套设备进行选型设计的一种实用液压支架,它包括以下几个部分:
1. 液压支架结构尺寸的设计
2. 液压支架部件的设计
3. 立柱的强度校核
4. 液压支架的液压系统设计
基本参数的确定:
1. 确定该支架支护强度,Q=1.3*35=45.5T/M,综合考虑掩护式液压支架的支撑效率可以确定支架的工作阻力为3200KN。
2. 一般取初撑力为(0.6—0.8)倍的工作阻力,本支架初撑力确定为2600KN。
3. 利用活塞式推移千斤顶移架力可达359KN,推溜力为271.5KN。
4. 支架最大高度确定为3400mm,最小高度确定为1400mm。
5. 我国刮板输送机溜槽每节长度为1.5m,千斤顶连接块位置在溜槽中长的中间,所以,支架间距一般为1.5m。
第一部分 液压支架结构尺寸的设计
一、顶梁尺寸的确定
长度的确定:我矿井下采煤采用及时支护方式,综合考虑,支架要超前输送机一个步距;要求顶梁前端距煤壁最小距离为300mm的空顶距;所有配套设备包括采煤机、输送机均要在顶梁掩护之下。
前梁长度确定为2100mm,立柱上支点距顶梁与掩护梁铰点距离为900mm,顶梁总长为3m。
顶梁的宽度:选定为1.4m。
二、四连杆机构的确定
我们按要求所示方法,把硬纸板按1:10比例剪成掩护梁和前后连杆三个板块,在根据前连杆下铰点O点的位置,前、后连杆长度,曲线最大宽度,曲线的形状以及θ角的要求,不断调整三个板块位置,确定一组四连杆尺寸,前连杆1360mm,后连杆1220mm,掩护梁2000mm。
三、底座长度的确定
在设计支架的底座长度时,应考虑通常掩护式支架的底座长度取4倍的移架步距,即2.4m。
第二部分 液压支架部件的设计
一、顶梁的设计
该顶梁为铰接式,顶梁为整体结构,顶梁后端直接与掩护梁铰接,用平衡千斤顶调节顶梁与顶板的接触面积,直接撑顶掩护式支架的顶梁稍长,采用变断面的整体箱形结构(如图),从柱窝中心向前直至顶梁前端逐渐变薄变窄。顶梁断面内有两个左右对称的的柱窝以接纳立柱球头,梁后端两侧耳板用来与掩护梁铰接,梁后部中心线处有平衡千斤顶的支承座,顶梁两侧各有数个圆孔,供安装弹簧筒和侧推千斤顶,左侧焊有固定侧护板,右侧装有埋伏式活动侧护板,一般在支架支撑时也能调节,顶梁相应部位留有吊装孔便于装卸。
二、掩护梁的设计
掩护梁为整体式箱形变断面结构,用钢板拼焊而成没有柱窝,而有平衡千斤顶的承座,掩护梁左侧焊有固定侧护板,右侧装有活动侧护板,侧面圆孔是为了安装侧护板伸缩机构用的。
三、四连杆机构设计
为便于制造和安装方便,前、后连杆均为牙体式箱形结构,后连杆上焊接有翼板,它作为挡矸板,可以防止采空区矸石从支架后部窜入架内。同时它也增强了后连杆的抗扭能力。
顶梁、掩护梁(和后连杆)两侧都有侧护板,左侧固定,右侧则为活动的,
四、侧护板的设计
由于固定侧护板与梁体焊接在一起,可节省原梁体的侧板,既节省材料又可加固梁体。活动侧护板通过弹簧筒和侧推千斤顶与梁体连接,侧护板通常处于伸出状态,以保证活动侧护板与邻架的固定侧护板始终保持接触,增加了掩护性能。顶梁和掩护梁的侧护板是同时收回分别推出的,为了支架的运输方便,活动侧护板可发由千斤顶缩回,用螺栓固定。
五、底座的设计
支架底座采用整体箱形变断面结构(如图),它与底板的接触面积大。底座前端制成滑撬形,以减小支架的移架阻力,同时底座后部重量大于前部,避免移架时啃底。底座与立柱之间连接处用铸钢球面柱窝接触, 以免因立柱偏斜受偏载,并用限位板和销轴限位,防止立柱脱出柱窝。
六、推移装置
采用箱体式结构,用来推运输机和拉架,这是因为采用浮动活塞式推移千斤顶拉力大于推力。框架为箱形结构,除承受拉、压力外,还受侧向力,两端连接部位均考虑了导向和限位要求,并达到了强度和刚度要求
七、护帮装置
护帮装置是由护帮千斤顶、护帮板等组成,采煤机截煤后,护帮千斤顶抻出,帮板顶住煤壁,实现护帮作用,采煤机行至支架前方时,将护帮千斤顶缩回,把护帮板拉到收回装置。
八、立柱
本机采用带机械加长杆的单伸缩双作用立柱,扩大支架的支护高度范围,使支架的支撑高度满足了回采高度的变化要求,同时,结构简单,成本偏低,它由缸体、活柱、导向套等主要部件组成。
九、千斤顶
该支架使用的千斤顶统计如下:
平衡千斤顶2组;推移千斤顶1组; 护帮千斤顶1组;
侧护千斤顶6组。
第三部分 喷雾灭尘系统设计
本支架所用的喷雾降尘系统由喷雾泵、主管路、控制阀、分支管路、自动喷雾控制系统及雾化装置等组成。降尘喷雾装置安装在顶梁上,通过控制管路及操作阀与立柱的进回液相连,实现支架自动喷雾。
第四部分 立柱的强度校核
立柱是支架的重要承压部件,在支架正常工作时,一直处于高压受力状态,它的工作性能直接影响整个支架的工作状态,因此在设计立柱时除要求具有合理的工作阻力和可靠的工作性能外,还必须有足够的抗压、抗弯强度,并能适应支架的要求。
立柱强度验算包括稳定性验算,活塞杆和缸体的强度验算等内容。
第五部分 液压支架的液压系统设计
液压支架由不同数量的立柱和千斤顶组成,采用不同的操纵阀以实现升柱、降柱、移架、推溜等动作,虽然支架的液压缸(立柱和千斤顶)种类、数量很多,但其液压系统都是采用多执行元件的并联系统。
液压支架的液压传动,采用容积式液压传动,液压支架是以单节支架为单元的,工作面支架和端头支架的液压系统成为液压支架的基本组成部分。可以把泵站,中心控制台和支架的液压管路等部分作为支架的公用液压系统,其中每个部分都具有其独立的功能,可以单独控制。
该支架液压系统由泵站、工作机构,控制机构和管路四大部分组成泵站:由高压柱塞泵,电机,油箱等组成。
执行机构:由立柱,各种千斤顶组成。
控制机构:由控制阀组,双向锁、单向锁、操纵阀组等组成。
管路:包括各种高压软管,各类直通、三通、四通、弯头、U形卡等。
(二)千斤顶的基本控制回路系统
平衡千斤顶的基本控制回路为双向锁紧限压回路。如图所示。
它由一片操纵阀控制两个平衡千斤顶,每个千斤顶回路中设两个液控单向阀,分别控制千斤顶的前后两腔,因两腔油路都有可能成为承载腔,它推顶梁或拉顶梁,使顶梁停留在需要的位置以调节支撑力的作用位置,来适应不同的顶板条件。两个安全阀用以限压。
将操纵阀置于上阀位,高压液体分别经液控单向阀进入千斤顶下腔,同时,打开上腔的单向阀,使之与回液管相通,千斤顶伸出,顶梁顶紧。操纵阀置于下阀位时,则相反,上腔进液,下腔回液,千斤顶缩回。当管路中的液体压力值大于安全阀调定压力时,安全阀开启溢流,保持千斤顶两腔压力值不变,对千斤顶起保护作用,
三、泵站及各种液压元件的选型
泵站,操纵阀,液控单向阀,双向锁,安全阀,截止阀,回液断路器,过滤器,,高压软管和其相配的弯头、直通、三通、四通、中间接头、U形卡及其O形密封圈、档圈等均已标准系列化可按所要的规格任意选用。
本人水平有限,经验不足,难免有疏漏之处,恳请老师和同仁指正,对吴老师、魏老师、王老师在此一并表示衷心的感谢。
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