薄煤层液压支架优化设计.pdf

2 0 1 4年第 9 期 中州煤炭 总第 2 2 5 期 薄煤层液压支架优化设计 田可庆 ， 胡 敏 1 ． 郑州煤矿机械 集团股份 有限公 司， 河 南 郑 州4 5 0 0 1 3 ； 2 ． 中原工学院 ， 河 南 郑 州4 5 0 0 0 7 摘要 由于支护高度低 ， 立柱伸 缩比大， 空 间布局狭小 ， 液压 系统布 置 困难 ， 薄煤层 支架设 计受到制 约。针对 以上问题 ， 以 Z Y 4 0 0 0 ／ 0 7 ／ 1 5 D薄煤层 液压支架设 计为实例 ， 从 总体 设计 、 立柱及千 斤顶、 液压 系统 方面进行 了优 化设 计。仿真结果及投 入使 用情况均表明 ， 优化后 的薄煤层液压支 架各 方面均能满足使用 要求。 关键词 薄煤层 ； 液压支架； Z Y 4 0 0 0 ／ 0 7 ／ 1 5 D 中图分 类号 T D 3 5 5 ． 4 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 4 O 9 0 0 8 0一 O 3 Op t i m i z a t i o n De s i g n o f Hy dr a u l i c Su pp o r t i n Thi n Co a l S e a m Ti a n k e q i n g ， Hu Mi n 1 ． Z h e n g z h o u C o a l Mi n i n g Ma c h i n e r y G r o u p C o ． ， L t d ． ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 3 ， C h i n a ； 2 ． Z h o n g y u a n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 7 ， C h i n a Abs t r a c t Due t o t h e l o w h e i g ht o f s u pp o ， l a r g e c o nt r a c t i o n r a t i o o f l e g， a nd s ma l l s p a c e o f s u pp o l a yo ut ， t he l a y o ut o f hy d r a u l i c s y s t e m i s di ffi c ul t ， t h e d e s i g n o f h y d r a u l i c s up p o r t i n t hi n c o a l s e a m wa s c o n s t r a i ne d． Ai mi n g a t t h e a b o v e p r o b l e ms ， t a k i n g t he d e s i g n o f h y dr a ul i c s u pp o r t ZY4 00 0 ／0 7 ／1 5 D i n t hi n c o a l s e a m a s a n e xa mp l e， o p t i mi z a t i o n de s i g n wa s c a r rie d o u t i n t h e f o l l o wi ng a s p e c t s， s u c h a s t h e i n t e g r a t e d d e s i g n， t h e l e g a n d t h e j a c k， t h e h y d r a u l i c s y s t e m． R e s u h s o f s i mu l a t i o n a n d p r a c t i c e s h o w t h a t ， o p t i mi z e d h y d r a u l i c s u p po r t c a n me e t t h e r e q ui r e me n t s t h e f i e l d a p p l i c a t i o n． Ke ywo r dst hi n c o a l s ea m ； hy dr a u l i c s up p o r t ； ZY4 0 0 0／ 07 ／1 5D 近年来 ， 随着部 分地 区 中 、 厚煤 层储 量 的 日益 减 少及薄煤层综采技术的成功应用 ， 许 多煤矿开始重 视薄煤层开采工作。研究高质高效的薄煤层液压支 架有着重要意义。薄煤层支架高度较低、 支架空间 有 限 、 立 柱伸 缩 比大 ， 在设 计过 程 中要尽 量减 小结 构 件 的箱 型厚度 ， 改善 连杆 结构 的布 置方式 ， 以增大 行 人空 间和液压 系统 布置 空 间。如何 改善 支架 的 总体 结构布置 、 增大结构件强度、 优化液压系统设计 ， 是 薄煤 层 支 架 设 计 的 关 键 。笔 者 以 Z Y 4 0 0 0 ／ 0 7 ／ 1 5 D 为例 ， 从 液压 支架 总 体结 构 布局 、 关 键 件 结 构 、 液 压 系统等方面进行了设计优化 ， 以期对薄煤层液压支 架设计起到借鉴作用。 1总体 结构 设计 在 总体 布置 时 ， 将 前连 杆设 计成 多片 单板 型式 ， 后 连杆 设计成 整 体连杆 型式 图 1 ， 在最 低 位置 时 ， 既保证了前 、 后连杆侧投影重叠而不干涉 ， 又能使平 收稿 日期 2 0 1 4 0 51 4 作者简介 田可 庆 1 9 8 3 一 ， 男 ， 河南郑州 人 ， 助理工 程师 ， 2 0 0 5年 毕业于河南农业大学， 现主要从事液压支架设计研究工作。 8 0 衡千斤顶最低时落在多片单板连杆之 间的空当里。 采用这种空间交错 的总体布置的形式 ， 可以有效满 足支架的伸缩 比大的要求。 图 1支 架 总 体 简 图 2结构件设计 由于受薄煤层支架的空 间限制 ， 结构件设计 既 要 满 足 强 度 要求 ， 又 要 使 截 面 高 度 尺 寸 尽 可 能 小 ⋯ 。为此 ， 结 构 件 设 计 时 ， 在 顶 梁 前 部 及 推 杆 设 计 中可以采用高强度钢板多层板阶梯叠加焊接结构 图 2 ， 但 这对 焊接 的工 艺水 平要 求 较高。利用 P r o E软件对 Z Y 4 0 0 0 ／ 0 7 ／ 1 5 D薄煤层支架建立三维 模型 ， 按照液压支架试验标准中的试验工况对虚拟 2 0 1 4年第 9 期 中州煤炭 总第 2 2 5 期 图 7推移液压 系统模 型 表 1液压 系统的仿真参数 5 结语 针 对 薄 煤 层 液 压 支 架 Z Y 4 0 0 0 ／ 0 7 ／ 1 5 D支 架 设 计 中的难点 ， 从总体结构 布局设计 、 关键件结构设 计 、 液 压系统 设计 等方 面进 行 了优化 改善 ， 为 薄煤层 8 2 越 挺 世 球 褪 球 疆 藿 幽 L 倒 t 2 ．9 9 3 Y0 时 间f ／ s 图 8支 架降柱 5 0 mm 时立柱 位移 曲线 0 t 5 ． 4 8 9 S Y 0 图 9 移 架仿 真计 算曲线 0 图 1 0支 架 升 柱 5 0 mm 曲线 液压支架设计提供 了借鉴。该薄煤层液压支架已于 2 0 1 3年 1 2月投人生产 ， 现已下井使用 ， 情况 良好。 参 考 文献 郑兰芳 ． 薄煤层 、 大采高及放顶煤液压支架技术综述 [ J ] ． 煤矿 机械 ， 2 0 1 1 1 5 - 8 ． 王新亚． Z F 4 0 0 0型液压支 架强度有 限元分析 [ J ] ． 中国煤炭 ， 2 0 1 0 ， 3 6 9 7 3 - 7 5 ． 朱永战 ， 朱燕燕 ， 吕根 帅． 薄煤层 支架双伸缩 立柱 的设计 [ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 1 3 ， 3 4 6 3 O ． 3 1 ． 朱小明． 液压 阀组 的设 计与 制造 [ J ] ． 建 筑机 械 ， 2 0 0 8 1 1 1 l 5一 l 1 8 ． 吴小旺． 液压支架机液联合仿真 与液 压控制系统分 析 [ D] ． 青 岛 山东科技大学 ， 2 0 1 0 ． 责任编辑 刘欢欢 i ] ] 1 2 3 4 5 l寸_