薄煤层掩护式液压支架立柱的改进设计
摘要:本论文主要阐述了一般掩护式液压支架的立柱的改进与设计。本设计为薄煤层掩护式液压支架。这种支架能适应煤层厚度变化较大的场合,有调高范围大,抗水平推力强的特点。支架采用立柱采用双伸缩加接加长杆的形式,以增加工作行程来满足支架调高范围的需要。
关键词:液压支架 立柱 设计
1 液压支架的使用现状
我国液压支架经过30多年的发展,尽管取得了显著的'成绩,在双高矿井建设中出现过日产万吨甚至班产超万吨的记录,但总体水平与世界先进采煤国家仍存在一定差距。国产液压支架技术含量偏低,电液控制阀可靠性差,所用钢材的耐压能力一般为16MPa,最好的屈服极限才700MPa,液压系统压力在35MPa以下,流量在200L/min以内,供液管直径25～35mm,回液管直径25～50mm,最快移架速度为10～12s/架,工作阻力更是相对较低。
2 立柱的设计
2.1 立柱工作时,其支撑力随时间的变化阶段,如图1
2.1.1 初撑阶段 支架在升柱时,高压液进入立柱下腔,立柱升起使顶梁接触顶板,立柱下腔压力增加,当增加到泵站工作压力时,泵站自动卸载,支架的夜控单向阀关闭,立柱下腔压力达到初撑力,此阶段为初撑阶段t0,此时支架对顶板的支撑力为初撑力。
支架初撑力的大小取决于泵站的工作压力,立柱缸径和立柱的数量。合理的初撑力是防止直接顶过早的因下沉而离层、减缓顶板下沉速度、增加其稳定性和保证安全生产的关键。一般采用提高泵站工作压力的办法来提高初撑力,以免立柱的缸径过大。
2.1.2 承载增阻阶段 支架初撑后,随顶板下沉,立柱下腔压力增加,直到增加到支架的安全阀调正压力,立柱下腔压力达到工作阻力。此阶段为增阻阶段t1。
2.1.3 恒阻阶段 随着顶板压力继续增加,使立柱下腔压力超过支架的安全阀压力调正值时,安全阀打开而溢流,立柱下缩,使顶板压力减小,立柱下腔压力降低,当低于安全阀压力调整之后,安全阀停止溢流,这样在安全阀调整压力的限制下,压力曲线随时间呈波浪形变化,此阶段为恒阻阶段t2。
2.2 立柱的结构采用双伸缩机械加长型。由缸体、活柱、导向套等主要零部件组成。缸体由无缝钢管加工而成.缸体的下端焊接球形缸底,在缸底上钻有孔并焊有管接头作为立柱下腔(活塞下部空腔)的液口。在缸体的上端装有导向套,它为活柱的上下往复运动导向。在导向套的上端装有防尘圈,在导向套上还装有蕾形密封圈和O形圈。缸体上部钻有螺纹孔并焊有管接头,与上腔相通,作为立柱上腔的液口。
2.3 立柱缸径的计算 立柱缸径以支架在最低位置时设计,立柱缸体内径计算为式(1)
(1)
式中D
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