ZFX13500副巷超前支架的研制.pdf

体型腔的对称轴线重合， 编程的工作量就大大简 化。 具体程序如下 O7777； 主程序名 M06 T2； 换上2号刀 G90 G54 G0 Z50；刀具快速移动至Z50处。 M03 S650；设置主轴转向、转速。 G0 Z10； 刀具快速定位至Z10处。 G68 X0 Y0 R-30；指定旋转中心及角度。 G0 G42 X0 Y0；建立刀具右补偿。 G01 Z-6 F30；向下切削进给到Z-6处。 G01 X-20 F100；走直线过渡段。 G01 Y9；走直线段。 G02 X-14 Y15 R6；走圆弧段。 G01 X14；走直线段。 G02 X20 Y9 R6；走圆弧段。 G01 Y-9；走直线段。 G02 X14 Y-15R6；走圆弧段。 G01 X-14；走直线段。 G02 X-20 Y-9 R6；走圆弧段。 G01 Y0；走直线段。 G00 Z10；刀具快速定位至Z10处。 G69；取消坐标系旋转指令。 G40 X0 Y0；取消刀具补偿。 G0 Z100；快速抬刀至Z100处。 M30；程序结束。 图3坐标系旋转编程示例图 4结语 对一些结构较为特殊的零件，如果仅用一些常 用指令加工会使程序很复杂，数据处理的工作量也 很大，若使用镜像、旋转等一些特殊指令无疑会使 程序编写变得非常简洁明了，计算的工作量也大为 减少，在实际加工中生产效率大为提高，废品率明 显减低。 参考文献 ［1］李超.数控加工实例［M］.沈阳辽宁科学技术出版社，2005. ［2］顾雪艳.数控加工编程操作技巧与禁忌［M］.北京机械工业出版 社， 2007. ［3］杨伟群.数控工艺培训教程［K］.北京清华大学出版社，2002. ［4］祝小军.工程训练［M］.南京南京大学出版社，2006. 作者简介 陶俊（1968-）江苏盐城人，实验师，毕业于盐城工学 院机电专业， 现从事数控加工、 机械制造教学和科研工作， 电话 0515-88168636，电子信箱taojund. 责任编辑于秀文收稿日期2012－08－11 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.33 No.12 Dec. 2012 第33卷第12期 2012年12月 产品结构 0前言 工作面超前支护一直是综采工作面防护的难 点。 一方面由于综采工作面设备增加， 设备尺寸 加大， 以及工序更加复杂， 对巷道超前支护的可 靠性要求提高了； 另一方面， 由于矿井开采强度 大，生产效率高、煤炭产量大，推进速度和自动化 程度提高， 对综采工作面超前支护提出了更高的 要求。 ZFX13500/19/38 副巷超前支架的研制 吕品 （郑州煤机综机设备有限公司， 郑州450013） 摘要ZFX13500/19/38副巷超前支架是为山东某煤矿一次采全高综采工作面回风巷设计的 组合式巷道支架。 主、副两架互为支点交替迈步前移，同时主、副架交替支护顶板，在前移的过程中 顶板始终有支架支护。 关键词 副巷超前； 交替支护； 液压； 同步； 联动 中图分类号TD355文献标志码B 文章编号1003 － 0794（2012）12 － 0131 － 03 Study on Deputy Lane Ahead of ZFX13500/19/38 LV Pin （Zhengzhou Coal Comprehensive Machine Equipment Co., Ltd., Zhengzhou 450013，China） Abstract Deputy lane ahead of ZFX13500/19/38 bracket is for Shandong mining height fully - mechanized face in a coal mine design combined roadway air support. Turn of main frame, frame stand each other moving forward, at turn of main frame, frame supporting roof, to move forward in process of roof support always. Key words ahead of vice lane；alternately support；hydraulic；synchronization；linkage 12 6 15 30 40 38 31 20 30 2-R20 80 42 61 4-R6 30 131 第33卷第12期Vol.33No.12ZFX13500/19/38副巷超前支架的研制吕品 ZFX13500/19/38副巷超前支架是专为山东某 煤矿一次采全高综采工作面副巷设计的组合式巷 道支架，完全解决了以上问题，操作方便，安全可 靠。 1ZFX13500/19/38支架组成 （1）结构件整个支架包括1架主架、1架副架， 主架和副架又由各自的顶梁、上连杆、前、后连杆、底 座等几部分组成，其中主架顶梁后端铰接挑梁和伸 缩梁，侧面安装有护顶板； （2）液压缸包括立柱、推移千斤顶、调架千斤 顶、后挑梁千斤顶、伸缩梁千斤顶和侧挑千斤顶； （3）液压控制阀包括操纵阀、同步阀、液控单 向阀、交替阀、安全阀和截止阀； （4）管路系统包括各种规格的高低压软管、 管接头及其附件等。 2支架工作原理 ZFX13500/19/38副巷超前支架是主、副2架互 为支点交替迈步前移，主、副架交替支护顶板，在前 移的过程中顶板始终有支架支护。 一个工作循环如 下 （1）副架顶梁脱离顶板操纵副架立柱，使副 架稍微脱离顶板； （2）副架前移以主架为支点，推移千斤顶伸 出，副架前移； （3）副架顶梁撑住顶板操纵副架立柱，副架 顶梁撑住顶板，并使立柱达到初撑力； （4）主架顶梁脱离顶板操纵主架立柱，使主 架稍微脱离顶板； （5）主架前移以副架为支点，推移千斤顶缩 回，主架前移； （6）主架顶梁撑住顶板操纵主架立柱，主架 顶梁撑住顶板，并使立柱达到初撑力。 3支架架型及结构设计 （1）架型设计 支架设计为多立柱结构型式，纵向3排，主架 立柱2排，副架立柱1排，主架立柱布置在副架立 柱两侧，每排5根立柱，这种布置形式结构紧凑、支 架受力均匀。 支架的稳定机构采用四连杆机构，与工作面四 连杆结构的液压支架相同，吸取了其稳定性好及抗 偏载能力强的优点，且支架调高范围大。 该端头支 架由高到低变化时，顶梁前端点的运动轨迹近似双 扭线，水平位移小。 整个运动过程中，顶梁位移为 80 mm，曲线如图1所示。 支架可根据具体使用情况放置在巷道中部或 偏向巷道壁一侧，对巷道进行支护和为设备、行人 提供安全通道。 图1顶梁前端点运动轨迹图 （2）工作阻力确定 针对该矿现有支护巷道单体支柱的布置情况， 确定支护强度为0.3 MPa。 根据支护面积，确定该巷 道支架工作阻力为13 500 kN。 （3）支架高度的确定 该矿副巷巷道为梯形断面，上宽3.8 m，下宽 4 m，净高3.2 m。 为适应巷道高度变化、考虑到顶棚 的厚度及顶、底板条件，防止巷道局部冒顶使支架 顶空失去支撑能力，确定支架高度为1.93.8 m。 （4）顶梁的设计 ①为了方便支架的下井运输及安装， 巷道主、 副架顶梁都由4节铰接而成，每节顶梁由上下盖板 和加强肋板焊接成封闭式棋盘形的箱形结构。 主架 顶梁左右两侧结构相同，每节都有顶梁过桥连接； ②由于支架顶梁较长，支架的稳定机构设置在 两端后端设置四连杆机构，顶梁前端增设一个二 连杆机构，增强了支架的抗扭能力和稳定性； ③主架顶梁后端设置挑梁及伸缩梁，伸缩梁位 于挑梁内。 在支架前移时，伸缩梁伸出，支护暴露的 顶板防止顶煤冒落，保护行人安全； ④主架顶梁两侧设有护顶板， 可保护行人安 全。 （5）座底的设计 主、副架底座都由4节铰接而成，每节采用分 段式箱形断面，结构简单可靠。 主架底座左右两侧 每节都有过桥连接，刚性大，抗扭、抗弯能力强。 （6）立柱设计 为了满足支架大调高范围的要求，立柱为双伸 缩式，由底阀控制各级缸的动作。 （7）推移千斤顶 采用缸径160 mm的双作用液压缸,主架底座 前部各布置一个，行程为700 mm，与工作面支架推 进步伐一致。 （8）调架千斤顶 副架底座前端设置一个调架千斤顶，在支架行 走过程中调整支架在巷道中与煤壁的距离。 4液压系统的设计 （1）一架ZFX13500/19/38副巷超前支架长15 m， 由于操纵阀组位于支架的一端， 操纵立柱升降顶梁 位移S/mm -40 300 -30 -20 -10 010203040 行程L/mm 600 900 1 200 1 400 1 600 2 100 2 400 132 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.33 No.12 Dec. 2012 第33卷第12期 2012年12月 时， 离操作者距离远的地方支架状态不容易观察 到，顶梁会高低不平。 为了使立柱同步，顶梁始终处 于水平状态，采用了同步阀，主、副架立柱各用一片 操纵阀控制； （2）使用了交替阀。 当推移千斤顶上腔进液即 巷道超前支架前移时，巷道超前支架主架顶梁后部 的伸缩梁千斤顶的下腔同时进液，伸缩梁千斤顶活 塞杆伸出，带动挑梁内的伸缩梁伸出，支护暴露的 顶板；在后部支架前移时，该伸缩梁缩回，以免前、 后架发生碰撞。 5使用中应注意的问题 （1）当支架的实际使用高度接近或达到支架的 最低高度时，将导致支架无法脱离顶板而前移，也就 是压死架现象。底鼓、顶板下沉量大是引起这种现象 的主要原因，此时需及时修理巷道和清理浮煤； （2）由于副巷超前支架架体较长，在移架过程 中会出现拉斜甚至倾倒现象。 情况严重时，可在降 架移架过程中打斜撑柱来调整； （3）当巷道底板高低不平、底板遇水软化时，会 造成支架走不动。 需及时修复底板，使底板尽量保 持平直； （4）主、副架支架立柱升、降最大相差不大于 150 mm。 否则，副架顶梁与主架顶梁发生干涉，影响 支架升降，支架可能倾倒。 6结语 ZFX13500/19/38副巷超前支架极大地适应煤 矿井下狭窄空间运输、安装要求，适应煤矿井下复 杂顶、底板工况。 该种结构型式已成功地应用于山 东某矿一次采全高综采工作面副巷，极大地提高了 工作面的推进速度，为煤矿生产企业带来了良好的 经济效益。 参考文献 ［1］郑江波，莫技，杜计平，等.高深矿井冲击压综合防治技术［J］.煤 炭科学技术，2011,39（12）9-12. ［2］王国法，刘俊峰，李政，等.放顶煤液压支架与综采放顶煤技术 ［M］.北京煤炭工业出版社，2010. ［3］王启佳，孙维，刘中海.液压支架支护强度的分析计算［J］.煤矿机 械， 2012，33（7）8－9. 作者简介 吕品（1970-），女，河南封丘人，工程师，1992年毕 业于焦作矿业学院机械工程系机械制造工艺与设备专业，一直从事 液压支架及其辅助设备的设计工作，是该项目的负责人及主要设计 者，电子信箱lvpin124. 责任编辑侯淑华收稿日期2012－08－29 1反井钻机钻柱系统动力学模型 （1）反井钻机凿岩系统基本假设 为了便于建模及计算，对反井钻机凿岩系统做 如下的假设①钻进井眼垂直水平面；②牙轮钻头 及扩孔刀盘为刚体，钻杆、稳定杆为均质弹性杆；③ 井眼轴线与整个钻柱轴线重合；④忽略井眼内钻柱 与井壁接触的影响；⑤忽略钻杆－钻杆、钻杆－稳定 杆之间螺纹联接对钻柱系统运动的影响。 基于钻柱振动下的反井钻机凿岩系统研究 陈桦 1， 聂笃忠1， 毛晓博1， 王金涛1， 米承继2 （1.西安工业大学 机电工程学院， 西安710021；2.湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室， 长沙410082） 摘要 通过有限元法对反井钻机在凿进几组不同井深时钻柱系统的振动特性进行了仿真求 解；并采用最小二乘法对所求固有频率进行了数值拟合，得到随成井深度钻柱系统固有频率的分 布情况，在此基础上提出了钻柱系统振动激励输入安全图。 结果表明，随着成孔深度增加，钻柱系 统各阶振动固有频率降低；外部输入激励安全区域发生显著变化。 关键词 钻柱； 反井钻机； 有限元法； 数值拟合； 动力学 中图分类号TD42文献标志码A 文章编号1003 － 0794（2012）12 － 0133 － 03 Research of Raise Borer Drilling System Based on Vibration of Drill String CHEN Hua1，NIE Du-zhong1，MAO Xiao-bo1，WANG Jin-tao1，MI Cheng-ji2 （1. Institute of Mechanical and Electrical Engineering, Xi’an Technological University，Hunan University，X’an 710021, China；2. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body，Hunan University，Changsha 410082，China） Abstract The dynamic model of drill string system is established, and vibration characteristics of drill string system under different depth is simulated based on the FEM. Distribution of the nature frequency with hole depth is deduced by least square , and safe area of drill string system for vibration excitation is also presented. It shows that every vibration frequency of drill string decreases while hole depth increases, and external safe area will be changed as well. Key words drill string; raise borer; FEM; numerical fitting; dynamics 133