急倾斜综放工作面液压支架双向活动侧护板设计关键技术.pdf

煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.33No.12 Dec. 2012 第33卷第12期 2012年12月 0前言 急倾斜工作面由于煤层赋存条件的特殊，顶板 易冒落、煤壁易片帮，为综合机械化长臂开采带来 了难度。 作为综采设备中的主要设备，液压支架是 否适合工作面的地质条件，是急倾斜综采工作面成 功的关键。 由于煤层倾角较大，煤层垂直层面分力 减小，平行层面分力增大，支架易发生倾倒、下滑， 平常液压支架侧护板设计方式已经很难满足工作 面要求。 ZF12000/18/35放顶煤液压支架是为鹤岗峻德 煤矿设计的大倾角放顶煤液压支架，采用双向活动 侧护板设计结构，有效地缓解大倾角液压支架侧护 板易于损坏的情况。 1ZF12000/18/35液压支架主要技术参数 支架形式四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架 支架高度/mm1 800～3 500 支架宽度/mm1 660～1 860 支架中心距/m1.75 工作阻力/kN12 000 支架初撑力/kN10 133 支护强度/MPa1.25 底板比压/MPa2.5 操纵方式手动邻架控制 适应倾角/（）≤45 支架重量/t36.376 2综放工作面配套设备 中间液压支架ZF12000/18/35 过渡液压支架ZFG12000/20/35 采煤机MG500/1130-WD 前部刮板输送机SGZ800/800 后部刮板输送机SGZ800/800 3液压支架侧护板的作用 侧护板是支架的主要防护装置，安装在液压支 架的顶梁、掩护梁、尾梁等上面。 其主要有3种作 用①起到架间密封，防止架间漏矸的作用；②移架 时，支架互为导向作用；③起到防止支架倾倒，调整 支架姿态的作用。 在大倾角工作面，侧护板是液压支架的主要装 置之一，对支架的倾倒、移架过程起到关键性的作 用。 据统计，综采工作面中，侧护板的维修率高，仅 次于推移系统。 故对于大倾角支架的设计，侧护板 的结构形式至关重要。 4双向活动侧护板的结构及工作原理 （1）侧护板的结构 液压支架的侧护板如图1所示。 结构件侧护板一般由高强度合金钢板焊接而 成，形式有直角式侧护板和折页式侧护板等。 （2）双向活动侧护板的工作原理 双向侧护板的结构如图2所示。 支架按工作面 中心距布置完成后，拔掉锁销，高压液体进入侧推 油缸下腔，侧护板打开，撑紧支架顶梁等，调整好支 急倾斜综放工作面液压支架双向活动侧护板 设计关键技术 于飞 1， 李炳文1， 李振龙2 （1．中国矿业大学 机电工程学院， 江苏 徐州221008；2.林州重机集团股份有限公司， 郑州450046） 摘要 侧护板是液压支架的主要装置之一，根据理论分析并结合急倾斜工作面实际工况，介 绍了一种液压支架双向同时活动侧护板的设计技术，使支架更适应于急倾斜煤层开采，降低液压 支架侧护板实际故障率。 关键词 液压支架； 双向同时活动侧护板； 结构及设计计算 中图分类号TD355文献标志码A 文章编号1003 － 0794（2012）12 － 0005 － 02 Design of Hydraulic Support Bidirectional Side Protective Plate YU Fei1，LI Bing-wen1，LI Zhen-long2 （1. College of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008， China；2. Linzhou Heavy Machinery Group Company Limited，Zhengzhou 450046，China） Abstract Side protective plate is the main device of hydraulic support, based on the theoretical analysis and combined with the actual condition of steep working face, this paper introduces a kind of hydraulic support bidirectional side protective plate design technology, so that the hydraulic support is more suitable for mining steeply inclined coal seam, reduce the side plate of hydraulic support actual failure rates. Key words hydraulic support；bidirectional side protective plate；structure design and calculation 5 架的状态，侧推千斤顶卸载，同时两侧弹簧撑紧侧 护板保持架间的密封。 双向活动侧护板的优点 ①两侧都设置侧推千斤顶，使支架双侧同时受 到侧推力， 在移架过程中支架侧护板调整力大、导 向更好，增强支架的扶正能力，更容易防止支架的 倾倒； ②两侧都设置弹簧，支架间密封好；移架导向 性能好； ③使用合金钢管代替原有导向杆，加大了导向 杆直径，导向杆强度更高，同时减轻了重量，提高材 料的利用率，见图2。 图1普通侧护板结构图2双向侧护板结构 5双向活动侧护板设计 5.1支架下滑力的力学模型 取工作面单台支架自由状态建立力学模型如 图3，支架下滑力 W（sin α-fcos α）G＝147.2 kN 式中G支架承载后的重量，kN； f支架底座与采面底板的摩擦系数，f0.3； α煤层倾角，本工作面取α＝40。 图3支架受力示意图 5.2支架侧推千斤顶技术参数 缸径/杆径/mm准100/准70 额定推力/拉力/kN247/126 数量/个 架－16 故支架侧推千斤顶调架力 F24761 482 kN 5.3支架侧护板弹簧的设计（见图4） （1）弹簧技术要求 端部形式YI型，两端并紧，每端磨3/4圈；总 圈数n126.5；工作圈数n24；右旋；热处理后硬度 HRC45～50；展开长度6 201 mm （2）弹簧刚度、载荷和变形量的校核 弹簧直径粗选d准16 mm，中径D准74 mm 弹簧刚度kGd4/（8nD3）65.7 N/mm 弹簧自由高度596 mm 弹簧压并高度26.516424 mm 弹簧压并变形量596-424172 mm ①弹簧特性校核 弹簧实验载荷Fsπ163740/87416 085 N 实验载荷下变形量fsFs/k16 085/65.7245 mm 校核弹簧特性 f1/fs70/245≈0.29，f2/fs170/245≈0.69 满足弹簧工作变形量在20～80的要求。 ②弹簧螺旋角的校核 弹簧节距pdfb/nδ127.8 mm 计算弹簧螺旋角αarctan［p/（πD）］6.82 满足5～9的要求。 故本弹簧满足设计要求，能够满足工作面生产 的需要。 图4压缩弹簧工作图 6结语 以ZF12000/18/35放顶煤液压支架为例， 根据 分析急倾斜综放工作面液压支架工作状况，通过可 靠的设计分析手段，证实双向活动侧护板在急倾斜 综采工作面液压支架中具有操作简单、灵活，支架 导向能力强，支架侧推力大，扶正支架能力强，大大 降低工作面支架侧护板的故障率，保证矿井产量的 优点，具有一定的推广运用价值。 参考文献 ［1］王国法，史元伟，陈忠恕，等.液压支架技术［M］.北京煤炭工业 出版社，1999. ［2］赵宏珠.综采面矿压与液压支架设计［M］.徐州中国矿业大学出 版社，1987. ［3］综采技术手册编委会.综采技术手册［K］.北京煤炭工业出版 社， 2000. ［4］张勇，刘涛，师贺庆.大倾角综放工作面支架失稳机理［J］.煤炭 工程，2003（10）25-28. ［5］龚宇，阎海琴.大倾角工作面液压支架的稳定性分析及防倒防滑 措施［J］.煤矿机械，2006，27（10）86-88. 作者简介 于飞（1981-），河南开封人，中国矿业大学机电工程 学院在读研究生，研究方向为机电工程，电话0371-60126615，电子 信箱yufei-vip. 责任编辑王海英收稿日期2012－07－02 1.侧护板2.锁销3.弹簧 4.导向轴5.固定销轴 1.侧护板2.导向套筒3.弹 簧4.固定销轴5.锁销 第33卷第12期Vol.33 No.12急倾斜综放工作面液压支架双向活动侧护板设计关键技术于飞，等 1234512345 α F G 11.956 kN 9.56 kN 4.65 kN 416 452 526 596 准16 23.5 准74 准90-3 0 6