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薄煤層掩護式液壓支架立柱的改進(jìn)設計
摘要:本論文主要闡述了一般掩護式液壓支架的立柱的改進(jìn)與設計。本設計為薄煤層掩護式液壓支架。這種支架能適應煤層厚度變化較大的場(chǎng)合,有調高范圍大,抗水平推力強的特點(diǎn)。支架采用立柱采用雙伸縮加接加長(cháng)桿的形式,以增加工作行程來(lái)滿(mǎn)足支架調高范圍的需要。
關(guān)鍵詞:液壓支架 立柱 設計
1 液壓支架的使用現狀
我國液壓支架經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,盡管取得了顯著(zhù)的成績(jì),在雙高礦井建設中出現過(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)采煤國家仍存在一定差距。國產(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,液壓系統壓力在35MPa以下,流量在200L/min以?xún)?供液管直徑25～35mm,回液管直徑25～50mm,最快移架速度為10～12s/架,工作阻力更是相對較低。
2 立柱的設計
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,立柱下腔壓力達到初撐力,此階段為初撐階段t0,此時(shí)支架對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正壓力,立柱下腔壓力達到工作阻力。此階段為增阻階段t1。
2.1.3 恒阻階段 隨著(zhù)頂板壓力繼續增加,使立柱下腔壓力超過(guò)支架的安全閥壓力調正值時(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,當低于安全閥壓力調整之后,安全閥停止溢流,這樣在安全閥調整壓力的限制下,壓力曲線(xiàn)隨時(shí)間呈波浪形變化,此階段為恒阻階段t2。
2.2 立柱的結構采用雙伸縮機械加長(cháng)型。由缸體、活柱、導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向套,它為活柱的上下往復運動(dòng)導向。在導向套的上端裝有防塵圈,在導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 立柱缸徑的計算 立柱缸徑以支架在最低位置時(shí)設計,立柱缸體內徑計算為式(1)
(1)
式中D
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