采煤工程中,回采工作面用的液压支架是复杂的采煤机械,是综采设备的组成部分,在采区的范围内,用来支护和保护工作面,并随着煤层的开采在煤层内进行自移等。其最基本的要求是要保证安全支护,给设备和人员一个安全的工作空间。因此,液压支架如果不可靠,发生故障时,不仅会影响采煤进度,严重时甚至会造成对顶板的支撑力丧失,造成崩落,发生严重的事故。所以液压支架必须有足够的可靠性。液压支架的设计选型是煤矿工作面综采设备选型和配套的核心,地下开采的煤产量主要是利用由液压支架配套的综采设备产出的。综采设备的研制和广泛的运用,对煤炭工业革新技木装备不仅有着重大的作用,而且对采煤工艺各个环节技术水平的发展和提高,是强有力的促进因素。工作面支护问题关系到煤矿生产安全、产量和效率。以液压支架为主要设备的综合机械化采煤(以下简称综采)的诞生和发展是煤矿生产发展史上的一次重大革命。不仅从根本上改善了劳动和安全条件,也为工作面产量和效率的迅速提高奠定了基础。
液压支架的作用是使综采设备适应矿井和工作面的条件,投产后能做到高产、高效、安全,并为矿井的集中生产、优化管理和最佳经济效益提供条件,因此必须根据矿井的煤层、地质、技术和设备条件进行选择。液压支架的结构包括:顶梁、掩护梁、底座、立柱、千斤顶和四连杆机构等。液压支架技术参数计算与支架设计,支护设备选型原则与依据、不同支护设备的特点及适应性、支护设备类型确定、性能参数确定:工作阻力、初撑力、支护高度、伸缩比、移架速度、移动步距、移步方式、支护设备受力分析等。主要部件结构设计与参数计算并完成专题图纸绘制、顶梁、侧护板、底座、推移装置、护帮装置、等的设计计算。
中国液压支架将会朝着电液控制系统、移架速度快、钢板强度高、技术含量大的方向发展,对有断层或破碎带的工作面将会加大支架移架力,尽可能减少千斤顶数量,尽可能采用抬底座机构和整体的可靠推杆。由于液压支架的成本在综采设备的总价中,占有相当大的比重,在设计时必须考虑成本问题,以尽量节约的结构和优化满足设计要求。本设计采用了多个方案对比,最后选择综合性能最好的方案进行下一步工作,对框架结构进行强度计算和优化,从受力的角度优化推移装置的连接参数,以避免飘底和啃底,使之更有效地完成推溜和移架。
本着遵循支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则,在设计过程中,首先完成工作面三机选型与配套、液压支架结构设计,主要以底座、主顶梁、尾梁和立柱等结构件的机械部分设计为重点,用普通设计步骤设计总体结构尺寸,用CAD绘图并修改细节。根据实际采煤工作面的各项数据设计液压支架,运用多种手段对其结构进行设计和优化,以获得结构更加合理,使用更安全、可靠。在此次设计中主要解决的问题有:
(1)液压支架技术参数计算与支架设计
支护设备选型原则与依据、不同支护设备的特点及适应性、支护设备类型确定、性能参数确定:工作阻力、初撑力、支护高度、伸缩比、移架速度、移动步距、移步方式、支护设备受力分析等。
(2)主要部件结构设计与参数计算并完成专题图纸绘制
顶梁、侧护板、底座、推移装置、护帮装置、立柱和千斤顶、四连杆机构等的设计计算。
本支架具备以下几个特征:
(1)是必须具备一定的可伸缩性;
(1)是必须具有良好的支撑性能;
(2)是必须具有良好的防护性能。
同时,设计的液压支架具有强度高、支护性能好、移设速度快、安全可靠的优点,为了使采煤工作面达到高产量、高回采率和高工效,并减轻劳动强度,降低成本和掘进率,实现安全生产,故对工作面液压支架结构设计尤为重要。液压支架技术上先进,经济上合理,安全上可靠,可以提高采煤工作面的综合机械化水平。