薄煤層掩護式液壓支架立柱的改進設計
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合,有調高范圍大,抗水平推力強的特點。支架采用立柱采用雙伸縮加接加長桿的形式,以增加工作行程來滿足支架調高范圍的需要。
關鍵詞:液壓支架 立柱 設計
1 液壓支架的使用現狀
我國液壓支架經過30多年的發展,盡管取得了顯著的'成績,在雙高礦井建設中出現過日產萬噸甚至班產超萬噸的記錄,但總體水平與世界先進采煤國家仍存在一定差距。國產液壓支架技術含量偏低,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以內,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,其支撐力隨時間的變化階段,如圖1
2.1.1 初撐階段 支架在升柱時,高壓液進入立柱下腔,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,泵站自動卸載,支架的夜控單向閥關閉,立柱下腔壓力達到初撐力,此階段為初撐階段t0,此時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的關鍵。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來提高初撐力,以免立柱的缸徑過大。
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 隨著頂板壓力繼續增加,使立柱下腔壓力超過支架的安全閥壓力調正值時,安全閥打開而溢流,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,壓力曲線隨時間呈波浪形變化,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型。由缸體、活柱、導向套等主要零部件組成。缸體由無縫鋼管加工而成.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設計,立柱缸體內徑計算為式(1)
(1)
式中D
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