液压支架初撑力手动增压装置设计分析

发布时间：2020-04-01 13:41

【摘要】：液压支架初撑力是井下采煤工作面支护设备的关键参数,其大小对采煤工作面的正常支护及安全高效生产具有很大影响。但近年来,随着大采高综采技术的不断进步以及矿井开采深度的不断增加,导致支架初撑力严重不足且分布不均等问题的出现,对液压支架的支撑能力和支护性能提出了更高的要求。因此论文对液压支架初撑力手动增压装置进行设计分析研究,提高支架初撑力,防止顶板冒落,增加顶板稳定性。论文首先在现有液压支架研究的基础上,对支架立柱回路系统及其承载过程进行分析,通过多种增压方式的对比分析确定利用手动增压装置进行增压,并基于增压控制回路设计分析确定了液压传动与机械设计相结合的设计方案。其次,根据设计方案对液压支架初撑力手动增压装置进行结构参数设计,完成增压缸缸体、活塞、主阀体及连接件的结构设计,并运用Solidworks建模软件完成手动增压装置的三维建模;在此基础上,根据手动增压装置的增压控制阀的结构特点建立二维流场模型进行FLUENT流场特性分析,完成不同阀芯开口度下的压力、速度及矢量云图分析,分析不同开口度下的流场变化并提出优化意见,验证增压控制阀结构设计的合理性。同时基于AMESim液压仿真平台对手动增压阀、手动增压装置控制回路及支架立柱升架系统回路进行仿真分析,模拟手动增压装置的工作性能和控制回路的动态特性。最后通过对比分析仿真曲线及手动增压装置试制和井下现场安装试验,证明手动增压装置的设计符合预期的增压要求,其结构设计合理、增压效果明显。论文在传统结构设计理论的基础上,通过运用虚拟仿真与流场特性分析对液压支架初撑力手动增压装置进行设计分析和试验证明,手动增压装置能够满足大采高综采工作面的支护及安全生产要求,适应性好,通用性强,增压稳定可靠。研究成果对综采工作面下的液压支架升柱系统的稳定性和矿井采煤工作面的安全生产具有一定的参考价值,并为支架初撑力增压装置的设计与应用提供一定的理论支撑,为后续液压支架初撑力的研究提供了理论基础和宝贵经验,也为煤矿综采设备的开发提供新思路,具有广阔的应用前景和推广应用价值。
【图文】：

经常出现直接顶的初期离层与破坏问题，导致支架不能利用直接顶的传递逡逑对老顶取得平衡而失去对工作面的有效支撑，从而可能引起重大安全事故的发逡逑生，如图１－１所示。逡逑图１－１工作面现场事故逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｃｏａｌ邋ａｃｃｉｄｅｎｔ邋ｏｎ邋ｓｉｔｅ逡逑最新调查研宄显示，国内大多数矿井采煤工作面的液压支架都存在着初撑逡逑力不足且顶板支撑力分布不均等问题ｗ。本课题针对采煤工作面液压支架初撑力逡逑不足的普遍现状展开研究分析并设计一种液压支架初撑力增压装置，解决采煤逡逑工作面的安全支护问题。逡逑根据我国采煤工作面影响安全生产及生产效率的统计分析表明：７０％的安逡逑全事故是由液压支架引起的，其中煤壁片帮、冒顶及垮塌、损坏支架等事故对逡逑１逡逑

由上述可知，当液压支架在现场完成支撑工作时，支架支撑力与支撑时间逡逑的关系可用支架工作特性曲线表示，特性曲线上的％、乃、乃分别表示支架的逡逑初撑、增阻和恒阻阶段的时间吻，其工作过程如图２－１所示。逡逑上述工作过程表明：液压支架立柱回路系统在承载过程中首先使立柱底腔逡逑达到额定初撑力，随着顶板压力的进一步增大，当达到额定工作阻力以后，支逡逑架能够达到稳定支撑，与实体煤壁共同支撑上覆顶板，，将顶板在支架后端切断，逡逑减少支架因支撑力不够导致煤层端面漏顶、支架损坏与压死、推倒支架等顶板逡逑事故发生。逡逑９逡逑
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD355.4

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本文编号：2610529