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薄煤層掩護(hù)式液壓支架立柱的改進(jìn)設(shè)計(jì)
摘要:本論文主要闡述了一般掩護(hù)式液壓支架的立柱的改進(jìn)與設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)為薄煤層掩護(hù)式液壓支架。這種支架能適應(yīng)煤層厚度變化較大的場(chǎng)合,有調(diào)高范圍大,抗水平推力強(qiáng)的特點(diǎn)。支架采用立柱采用雙伸縮加接加長(zhǎng)桿的形式,以增加工作行程來(lái)滿(mǎn)足支架調(diào)高范圍的需要。
關(guān)鍵詞:液壓支架 立柱 設(shè)計(jì)
1 液壓支架的使用現(xiàn)狀
我國(guó)液壓支架經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,盡管取得了顯著的成績(jī),在雙高礦井建設(shè)中出現(xiàn)過(guò)日產(chǎn)萬(wàn)噸甚至班產(chǎn)超萬(wàn)噸的記錄,但總體水平與世界先進(jìn)采煤國(guó)家仍存在一定差距。國(guó)產(chǎn)液壓支架技術(shù)含量偏低,電液控制閥可靠性差,所用鋼材的耐壓能力一般為16MPa,最好的屈服極限才700MPa,液壓系統(tǒng)壓力在35MPa以下,流量在200L/min以?xún)?nèi),供液管直徑25～35mm,回液管直徑25～50mm,最快移架速度為10～12s/架,工作阻力更是相對(duì)較低。
2 立柱的設(shè)計(jì)
2.1 立柱工作時(shí),其支撐力隨時(shí)間的變化階段,如圖1
2.1.1 初撐階段 支架在升柱時(shí),高壓液進(jìn)入立柱下腔,立柱升起使頂梁接觸頂板,立柱下腔壓力增加,當(dāng)增加到泵站工作壓力時(shí),泵站自動(dòng)卸載,支架的夜控單向閥關(guān)閉,立柱下腔壓力達(dá)到初撐力,此階段為初撐階段t0,此時(shí)支架對(duì)頂板的支撐力為初撐力。
支架初撐力的大小取決于泵站的工作壓力,立柱缸徑和立柱的數(shù)量。合理的初撐力是防止直接頂過(guò)早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來(lái)提高初撐力,以免立柱的缸徑過(guò)大。
2.1.2 承載增阻階段 支架初撐后,隨頂板下沉,立柱下腔壓力增加,直到增加到支架的安全閥調(diào)正壓力,立柱下腔壓力達(dá)到工作阻力。此階段為增阻階段t1。
2.1.3 恒阻階段 隨著頂板壓力繼續(xù)增加,使立柱下腔壓力超過(guò)支架的安全閥壓力調(diào)正值時(shí),安全閥打開(kāi)而溢流,立柱下縮,使頂板壓力減小,立柱下腔壓力降低,當(dāng)?shù)陀诎踩y壓力調(diào)整之后,安全閥停止溢流,這樣在安全閥調(diào)整壓力的限制下,壓力曲線隨時(shí)間呈波浪形變化,此階段為恒阻階段t2。
2.2 立柱的結(jié)構(gòu)采用雙伸縮機(jī)械加長(zhǎng)型。由缸體、活柱、導(dǎo)向套等主要零部件組成。缸體由無(wú)縫鋼管加工而成.缸體的下端焊接球形缸底,在缸底上鉆有孔并焊有管接頭作為立柱下腔(活塞下部空腔)的液口。在缸體的上端裝有導(dǎo)向套,它為活柱的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。在導(dǎo)向套的上端裝有防塵圈,在導(dǎo)向套上還裝有蕾形密封圈和O形圈。缸體上部鉆有螺紋孔并焊有管接頭,與上腔相通,作為立柱上腔的液口。
2.3 立柱缸徑的計(jì)算 立柱缸徑以支架在最低位置時(shí)設(shè)計(jì),立柱缸體內(nèi)徑計(jì)算為式(1)
(1)
式中D
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