液压支架推杆前端结构改进研究.pdf

2 0 1 6 年第 1 期 中州煤炭 总第 2 4 1 期 液压支架推杆 前端结构 改进研 究 袁 成健 ， 燕全 超 郑州煤矿机 械集 团股份有限公 司， 河南 郑州4 5 0 0 0 0 摘要 综呆 工作 面液压支 架使 用时经常 出现推杆前端损坏现象 ， 推移机构用来移 架和推刮板输送机 。如果推 移机构失效 ， 将 无法实现 移架和推 刮板 输送 机， 对工作面 的生产影 响很 大。通过对推杆使用情况下 的受力分 析 ， 优化推杆前端结构， 加 强工作 面液压支 架的使用 管理 ， 从而避免 出现推杆前端损坏现象。 关键词 综采工作面； 液压支架 ； 推杆； 受力 ； 安全 系数 中图 分 类 号 T D3 5 5 ． 4 文 献 标 志 码 B 文 章 编 号 1 0 0 30 5 0 6 2 O l 6 0 l～0 l 1 20 3 I m pr o v e d S t ud y o n Fr o nt S t r u c t ur e i n Re l a y Ba r o f Hy dr a ul i c S upp o r t Y u a n C h e n g j i a n ， Y a n Q u a n c h a o Zh 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 ．， Zh e n g z h o u 4 5 0 0 0 0， C h i n a Abs t r a c t The r e a r ee qu e n t d a ma g e s a t r e l a y b a r f r o n t o n f ul l y． me c h a n i z e d wo r ki n g f a c e， t he a dv a nc i n g me c h a ni s m i s u s e d t o mo v e s u p po s a nd t o p us h s c r a pe r c o nv e y o r ． I f t he r e i s a f a u l t a t a dv a nc i ng me c ha ni s m ． wi l l b e di f f i c u l t t o mov e s up p or t s a n d t o p us h s c r a pe r c o nv e y o r ， a n d t h i s c a n g r e a t l y a f f e c t p r o du c t i o n o f wo r k i ng f a c e． Thr o ug h t h e f o r c e a n a l y s i s o n t h e a pp l i c a t i o n o f t he a d v a n c i ng me c ha ni s m， i t s f r o n t s t r uc t u r e wa s o p t i mi z e d， t h e o p e r a t i o n ma na g e me n t o f h y dr a u l i c s u pp o r t wa s a l s o e n ha nc e d， T he i mpl e me n t o f t h e s e me a s ur e s h a s a v o i d e d t h e d a ma g e o f f r o n t s t r uc t u r e i n r e l a y ba r ． Ke ywo r ds f u l l y me c h a ni z e d wo r k i n g f a c e； h y d r a ul i c s u pp o r t ； r e l a y b a r ； f o r c e； s a f e t y f a c t o r 淮 南地 区某 矿 液压 支 架 使 用过 程 中 ， 出现 推 杆 前 端损 坏现 象 。 因井下 空 间有 限 ， 更 换 推 杆难 度 很 大 。 为避免 推杆 前端 频 繁 出现 损 坏 ， 结 合 国 内其 他 矿推杆前端损坏情况 ， 对推杆 的使用情况和前端结 构进行 了分析 ， 提出了推杆结构优化方案和工作 面 生 产管 理要 求 ， 提高 了矿井 生产 效率 。 1工作 面 概 况 1 采 区范 围 。采 区西 以 F 断层 为界 ， 东 以 F 断 层 为 界 ， 北 以 防 水 煤 柱 线 为 界 ， 南 以 F 断 层 和 一 7 5 0 m煤层底板等高线为界。总体构造形态为一 宽缓 的倾 伏 向斜 ， 煤 岩层 走 向 S N N E ， 倾 向 E E S ， 煤层 倾 角 3 。 ～1 0 。 ， 平 均 8 。 ， 煤 厚 4 ． 0～5 ． 7 m， 平 均 厚 4 ． 8 m， 顶板 为 泥岩 ， 底板 为泥岩 、 砂 质泥 岩 。 2 采 区 范 围 内 钻 孔 揭 露 资 料 。1 3 3孔 0 ． 3 6 0 ． 5 4 4 ． 1 2 0 ． 2 6 0 ． 2 3 m， 总 厚 度 5 ． 5 1 m， 有 益 厚 度 4 ． 7 1 I n； 1 3 5孔 0 ． 4 5 0 ． 3 4 3 ． 3 9 0 ． 1 6 0 ． 3 5 0 ． 1 4 0 ． 2 5 In， 总厚度 5 ． 0 8 In， 有益厚度 4 ． 4 4 1T I ； 收稿 日期 2 0 1 50 7 3 1 作者简 介袁成 健 1 9 8 4 一 ， 男 ， 安徽蚌 埠人 ， 助理 工程师 ， 2 0 0 7年 毕业于中国矿业 大学， 现从事煤矿设备制造技术工作。 1l 2 1 3 9孔 0 ． 4 5 0 ． 8 4 ． 5 9 In， 总厚 度 5 ． 8 4 m， 有益 厚度 5 ． 0 4 In； 1 7 1 孔 0 ． 5 4 0 ． 5 1 4 ． 2 8 0 ． 1 5 0 ． 3 4 In， 总 厚 度 5 ． 8 2 In， 有 益厚度 5 ． 1 6 In； 1 7 3孔 4 ． 7 3 0 ． 2 0 0 ． 6 8 0 ． 2 6 0 ． 3 0 m， 总 厚 度 6 ． 1 7 In， 有 益 厚 度 5 ． 7 1 1 TI 。 2 液压 支架使用情况 该套 液压 支 架 于 2 0 1 3年 3月 2 9 日到矿 ， 4月 1 7日开始 解体 下井 ， 8月 2 8 日试采 。工作 面长 3 1 0 In， 走 向长 2 4 0 0 In， 目前 推 进 2 0 0 0 In， 过 煤 量 2 6 0 万 t 。井 下 目前为俯 采 ， 角度 约 9 。 ， 部 分支 架 压 力 表 记 忆压 力显 示 为 6 0 MP a 。存 在 问题 为部 分 推 杆 前 端 出现 损坏 现象 。 3损坏原 因分析 1 正常 受力情 况 ， 竖 销 未上 窜 时 ， 推 杆 正 常受 力 情 况 应 力 云 图 如 图 1所 示 ， 最 大 应 力 2 3 9 ． 4 5 M P a ， 未 出现应 力超 过材 料 的屈服 极 限区域 。 2 当方键销脱落后 ， 竖销从孑 L 中上窜而脱离 底 板孔 图 2 ， 且 没有 及 时 将 竖销 复位 。此 时拉 架 并 抬底 ， 在 拉架 力和 抬底力 作用 下 ， 仅 上 盖板承 受拉 架 力 ， 且 同时上盖 板前 端产 生上翘 的力 F， 造 成 上盖 2 0 1 6 年第 1 期 中州煤炭 第2 4 1 期 2 原支 架 推 杆 前 端 加 强 板 强 度 结 构 较 弱 ， 将 加强 板 向前延 伸过 竖 销 孔 中心 线 ， 且 加 强 板 同 时 向 后加 宽 图 6 ， 增 大推杆 前端 的承 载力 臂 ， 减 小 连 接 头对 推杆 前端 的上 翘力 。 [ 三 三 ]l ／ 、 一一 一 J I ＼ 二 [ ～ _ 单位 mm 1 1 I ／ f 眨 l J I ＼ l LL a 原加强板 b 优化后加强板 图 6推杆前端加强板对比 3 原 支架 推杆 前 端前 弧 板 缺 口处 过 渡 圆弧 小 图 7 ， 存 在应力 集 中现象 ， 易从 此处 撕 裂 。在不 影 响连接 头摆 动 的情 况下 ， 尽 量增 大圆 弧 。 。 图 7推 杆 前 端 弧 板 4 原 支架 推杆 与连 接 头 的连 接 竖销 固定 方式 为方键销固定方式 。此种固定方式易脱落， 当竖销 脱落且没有及时修复时 ， 竖销易从孔 中上窜而脱离 底板孔 ， 此 时 仅 上 盖板 孔 受 偏 载力 。当拉 架 时 ， 上盖板受力较大， 且 同时存在偏载弯矩作用 ， 造成上 盖板撕 裂 或开 焊 。固定方 式应 该采 用销 轴 固定 方式 图 8 5 注意事项 1 操 作 液 压 支 架 要 做 到 快 、 够 、 正 、 匀 、 平 、 紧 、 严 、 净 。 “ 快 ” 即快 速 移 架 ； “ 够 ”即移 架 步 距 要 够 ， 立 柱初 撑力 要够 ； “ 正 ” 即正 确无 误操 作 ； “ 匀 ” 即 一 ] l／ ／ 一l ～／ J 一 a方键销 固定 方式 L 一 “ ／ 7 I ]I ／ 一 J l ＼ ＼ 『 。 入 、 T 一 ＼／ I 一 图 8推杆 竖销 固定方式对 比 操作 要均 匀平 衡 ； “ 平 ” 即 推 刮板 机 移 架 要 确 保 “ 三 直 两平 ” ； “ 紧 ” 采煤 机要及 时 紧跟 ； “ 净 ” 即架前 架 内 浮煤碎矸 ， 及时清理 。保证推杆只承受移架和推溜 的拉压力 。 2 维 护 保 养 要 做 到 一 经 常 、 二 齐 全 、 三无 滴 漏 。“ 一经 常 ” 即坚持 经 常维护 保养 ； “ 二 齐 全 ” 即连 接件齐全 、 液压元部件齐全 ； “ 三无滴 漏” 即阀类无 滴漏 、 立柱千斤顶无滴漏 、 管路无滴漏。保证推杆的 连接 件齐 全 ， 避 免 推杆工 作在 非正 常状态 。 3 软 底 工 作 面 尽 量 避 免 底 座 前 过 桥 压 死 推 杆 。如果 压死 推杆 后 同时 顶板 来 压 ， 很 容 易 损 坏 推 杆 。 6 结语 通过软件分析和使用经验 ， 得 出导致推杆前端 频繁损坏的两大原因 ①内因， 推杆结构仍有可优化 的空间； ②外因， 需加强液压支架连接件管理和工作 面底 板管 理 。针对 这两 大原 因提 出了优 化方 案和 管 理要求 ， 以期提高矿井生产效率， 降低采煤的吨煤成 本 。 参 考文献 [ 1 ] 王勖成 ， 邵敏． 有限单元 法基本原 理和数值方法 [ M] ． 北京 清 华 大 学 出 版 社 ， 1 9 9 7 [ 2 ] 成大先 ， 王德夫 ， 姜勇 ， 等． 机械设计 手册 [ M] ． 北 京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 3 ] 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 ， 1 9 9 9 ． [ 4 ] 罗凤利 ， 周广林 ， 李光煜． 矿 山机械 [ M] ． 徐州 中国矿业 大学 出 版 社 ， 2 0 0 9 ． 责任 编辑 刘欢 欢 上接 第 4 0页 [ 2 ] 窦林名 ， 何 学秋． 冲击矿 压防治理论 与技术 [ M] ． 徐 州 中 国矿 业 大 学 出 版社 ， 2 0 0 1 ． [ 3 ] 雷喜 良， 刘波涛 ， 梁 雷 ． 未稳定 区受动压影 响沿空掘巷 支护技 术 [ J ] ． 中卅 l 煤炭 ， 2 0 1 3 1 2 5 9 - 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