ZY9400／28／62型掩护式液压支架内伸缩梁结构分析

ZY9400／28／62型掩护式液压支架内伸缩梁结构分析 ZY9400,28,62型掩护式液压支架内伸缩 梁结构分析 ? 80?煤矿机电2008年第4期 ZY9400/28/62型掩护式液压支架内伸缩梁结构分析 高玉斌 (晋城无烟煤矿业集团公司,山西晋城048006) 摘要:通过对ZY9400/28/62型掩护式液压支架内伸缩梁的运动进行仿真研究,得 出伸缩梁与 顶梁之间横向和纵向间隙对内伸缩梁运动的影响规律;根据模拟支架压架试验工 况,对内伸缩梁进 行应力分析.结果表明:该内伸缩梁可以满足破碎顶板的支护要求. 关键词:液压支架;内伸缩梁;运动仿真;应力分析 中图分类号:TD355.44文献标识码:A文章编号:1001—0874(2008)04—0080—03 AnalysisontheStructureofInnerTelescopicGirderon ZY9400/28/62PoweredSupport — GAOYu—bing (JinchengAnthraciteMiningGroupCo.,Ltd.,Jincheng048006,China) Abstract:Theinfluencelawofhorizontalandverticalgapsbetweeninnertelescopicgirderan dcanopyon telescopicgirdermovementisf0undbysimulationonZY9400/28/62shieldsupport.Andthe n.analyzesthestress distributionoftelescopicgirderthroughsimulationofpresssupporttest.Resultsshowthesup portcanfulfillthe needofbrokenroof. Keywords:poweredsupport;innertelescopicgirder;movementsimulation;stressanalysis 1引言 综采工作面,当顶板岩性主要为泥岩,沙质泥岩 时,为了避免生产过程中顶板发生超前断裂,出现冒 顶,片帮等现象,必须及时减小梁端距,以免出现大 面积冒顶. 通常采用的方法有两种:一是采用及时移架方 式,而由于大采高液压支架调高范围大,移架速度 慢,因而很难实现及时支护;另一种方法是及时在顶 梁前端增设伸缩梁,设置前挑梁,或者用一级护帮代 替前挑梁作临时支护等.ZY9400/28/62型掩护式 液压支架,针对煤层地质条件,采用了整体顶梁带伸 缩梁的结构方式,同时采用了二级护帮,梁端支撑力 大,对地质条件的适应性强. 2内伸缩梁结构特点 内伸缩梁结构作为一种及时支护结构形式,目 前已经得到广泛地应用.在非工作状态下,该梁位 于整体顶梁或铰接前梁内部;工作时在伸缩梁千斤 顶的作用下伸向前上方.为了提高内伸缩梁结构的 接顶能力, 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 时在顶梁或前梁内部设有一个向上 倾斜3.左右的导向条,以便伸缩梁在伸出行程一半 时就能实现接顶.以往内伸缩梁大多采用三箱形结 构,由于三箱型结构两个主筋之间的距离较大,当顶 梁前部出现集中载荷时,会导致顶梁前部出现凹陷 的现象,严重时会使伸缩梁不能正常动作. ZY9400/28/62型液压支架,设计采用了五箱型伸缩 梁结构,由于顶前端增加了两条筋板,增大了抗弯能 力,因而可确保伸缩梁正常动作. 图1和图2分别为三箱型和五箱型伸缩梁结 构. 图1三箱型伸缩梁结构示意图 2008年第4期煤矿机电?81? 图2五箱型伸缩梁结构示意图 由于箱型数量增加,内伸缩梁在使用过程中会 出现憋卡现象,究其原因,主要是:?2根伸缩梁千 斤顶布置在内主筋外侧,距伸缩梁中心线远,千斤顶 未同步启动时,先启动的千斤顶一侧在伸缩梁宽度 方向产生的一个分力会使伸缩梁伸出后斜向一边, 当伸缩梁与相配套的顶梁(前梁)边框间隙为零时, 伸缩梁再往外伸,如果伸缩梁千斤顶的力小于摩擦 力就会出现蹩卡;?因伸缩梁与顶梁(前梁)相配合 的多箱形之间的间隙相同,易造成干涉,出现蹩卡现 象;?伸缩梁全部伸出后,由于顶梁(前梁)与内伸 缩梁重叠部分?1/3伸缩量,导向不好,伸缩梁收回 时会出现不顺畅的现象;?由于制造误差引起蹩 卡. 该支架设计中其顶梁,伸缩梁,伸缩梁千斤顶呈 横向布置如图3所示,为了便于说明,现将顶梁和伸 缩梁截面分开(中心线对正).图中上侧为顶梁前 端的框板,下侧为伸缩梁横向截面.原则上,伸缩梁 千斤顶布置在最中间部位,这样可避免由于千斤顶 不同步而导致憋卡,但因中间部位必须放托板和一 级护帮千斤顶,所以将伸缩梁千斤顶放在两侧.另 外,最理想的伸缩梁千斤顶中心线应在伸缩梁运动 的导向平面内,但由于结构件拼焊过程中要保证主 筋的相对位置,因此,导向平面在主筋上. 伸缩梁千 斤顶中心 图3伸缩梁与顶梁横向布置图 图中,导向部位间隙a略小于非导向部位间隙 b,c,d,由于结构形式合理,伸缩梁机构运动自如. 3内伸缩梁结构运动分析 内伸缩梁结构在理想运动状态下,两个伸缩梁 千斤顶同步动作,顶梁与伸缩梁相互的导向面在保 持间隙的情况下匹配;伸缩梁后侧上面的边在顶梁 导向斜板导向面上,顶梁框板内侧后部边在伸缩梁 下导向面上;伸缩梁千斤顶与结构件的连接为销轴 连接.在这种约束下伸缩梁的运动为平动和转动的 复合运动,转动只发生在支架的纵向平面内.为了 研究伸缩梁的接顶情况,以伸缩梁前端顶部中点作 为运动仿真对象,分析结果如图4所示. 图4理想状态下伸缩梁前端纵向位置 图4中横坐标为伸缩梁伸出长度,纵坐标为伸 缩梁前端顶部中点相对于顶梁顶板平面的位置,可 以看出:?伸缩梁在初始状态时,高度低于顶板3, 4mm,当伸出80mm左右即可实现接顶,当伸出长度 为800mm时,伸缩梁前端已高出顶板23mm,接顶效 果较好.初始状态伸缩梁前端低于顶板,这对于伸 缩梁的伸出是非常有利的,因为在千斤顶将要伸出 但未伸出时,压力腔的面积较小,如果此时有一个阻 力的话,很可能导致伸缩梁不能正常伸出;?随着 伸缩梁的伸出,伸缩梁前端顶部中点的纵坐标并非 线性增加,而且当伸出600mm后非线性更强,趋于 平缓,这对于伸缩梁的伸出是非常有利的,因为此时 伸缩梁已经进入顶板23mm;?曲线的斜率一直为 正值,表明伸缩梁伸出后没有出现"低头"(斜率为 负值)状况,这样可避免反复支护,对顶板维护非常 有利. 4内伸缩梁结构力学分析 力学分析主要针对顶梁前端和伸缩梁两部分. (1)顶梁前端框口处挤压应力及安全系数计算 伸缩梁伸出800mm时: 框口处挤压力为:F=6976kN 挤压面积为:S挤=86400mm 挤压应力为:=F/S挤=80.7MPa 挤压安全系数为:n挤=[].=8.5 (2)顶梁前端框口处剪应力及安全系数计算 ? 82?煤矿机电2008年第4期 伸缩梁伸出800mm时: 框口处挤压力为:F=6976kN 剪切面积为:S?=25200mm 剪切应力为:=F/S=277MPa 剪切安全系数为:n前=[]/2r=1.24 经对伸缩梁进行模拟压架试验,支架顶梁和伸 缩梁的应力图分别如图5,图6所示. 图5支架顶梁应力图 由图5,图6可知,带伸缩梁的顶梁,其应力分 布状况为:前端框口应力和与伸缩梁后部接触部位 应力较大,分别为131MPa和182MPa;当伸缩梁伸 出2/3行程时其应力分布状况为:与顶梁框口接触 的部位弯矩较大,该部位的应力为155MPa. 一 <!!一;?; (上接第79页) 图6支架伸缩梁应力图 5结语 通过对ZY9400型液压支架内伸缩梁结构在理 想状态下的运动仿真和结构力学分析表明:该机构 在横向和纵向上的间隙控制是合理的,设计强度能 满足使用要求,机构运动顺畅,能有效地控制顶板. 参考文献: [1]李志刚.三软不稳定厚煤层条件下综采放顶煤技术[J].煤炭 科学技术,2005(2) [2]王国法.液压支架技术[M].北京:煤炭工业出版社,1999 作者简介:高匡斌(1957一),男,高级 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师.1982毕业于山西矿 院矿山机电专业,现在晋城无烟煤矿业集团公司从事管理工作. (收稿El期:2008—05—19;责任编辑:陈锡强) 2)组合式履带 有支重轮覆带多为组合式履带(图4),结构较 复杂,较重,装拆不便.但零件的加工和配合精度 高;履带转动灵活,功率消耗低;更换磨损零件,可延 长使用寿命;可适应使用条件选用不同的履带板. l,456 图4组合式履带示意图 1,2一链节;3一履带板;4一销套;5一防尘圈;6一销轴 2行走阻力 两种履带行走机构的内摩擦阻力有许多相同的 成分,如:?履带和驱动轮的啮合阻力;?驱动轮轴 颈的转动摩擦阻力;?履带绕过驱动轮和导向轮时, 履带板与销轴的转动摩擦阻力;?履带运动不均匀 造成的附加阻力.有支重轮履带,有支重轮沿履带 的滚动摩擦阻力和支重轮轴颈的摩擦阻力,上股沿 托链轮的滚动摩擦阻力和托链轮轴颈的摩擦阻力, 而没有履带架与履带的滑动摩擦阻力.其内摩擦阻 力比无支重轮履带小约20%. 两种履带机构的外摩擦阻力都是相等的,包括: ?路面对履带的运行阻力;?不稳定运行时的惯性 阻力;?转弯阻力. 3结语 无支重轮履带行走机构结构简单,重量轻,可靠 性高;维修方便,不需注油;对于行走不频繁,工况恶 劣(泥水)的工程机械,不易出现行走困难的现象. 但行走阻力较大,行走时可能因摩擦产生火花.重 量轻,行走不频繁,工况恶劣的工程机械,宜优先选 用无支重轮行走机构.对于重量重,行走频繁的工 程机械,优先选用有支重轮行走机构. 参考文献: [1]姚怀新,陈波.工程机械底盘理论[M].北京:人民交通出版 社,2002 作者简介:李春英(1959一),女,副教授.1982年毕业于山西矿业 学院煤矿机械化专业,主要从事教学和煤矿采,掘,车辆机械的研究, 曾获得国家专利3项,发表论文3O余篇. (收稿日期:2008—03—17:责任编辑:陶驰东)