两柱掩护式液压支架承载区间划分

为研究支架所能承受的外载荷沿顶梁长度方向如何分布的问题,基于平面杆系建立了两柱掩护式液压支架的承载力学模型,推导出支架承载区间划分的解析表达式及边界条件,重新定义了支架承载区间,定量分析了不同摩擦因数和支架高度对支架承载区间的影响,通过试验验证了支架无承载能力区段的存在性。结果表明:支架所能承受的外载荷并不是完全覆盖顶梁长度,而是存在一段无承载能力区段;支架结构参数一旦确定,无承载能力区的位置取决于支架高度和摩擦因数,摩擦因数越大,支架承载区间越大,摩擦因数取负时,承载区间最小。     

ZFY8000/18/37D型支架顶梁承载状态影响因素研究与分析

针对两柱放顶煤液压支架在使用过程中出现顶梁承载状态异常现象,采用三维软件绘制出ZFY8000/18/37D型支架模型,分析支架顶梁立柱承载区、平衡千斤顶受压承载区和受压承载区;构建支架平面力学模型,计算支架顶梁承载方程、合力作用点位置方程、立柱承载区方程、平衡千斤顶受压承载区方程和受拉承载区方程,通过现场数据验证其算法的合理性,得出结论：支架立柱工作阻力和平衡千斤顶能够直接影响支架承载能力;支架立柱固定点不能影响支架顶梁承载能力,但是能够影响顶梁“三区”的位置及大小;所推导的计算支架顶梁承载能力的算法与现场数据很贴切,对支架顶梁承载状态分析有一定的指导意义。     

大倾角工作面液压支架稳定性机理分析

为研究大倾角工作面液压支架稳定性的影响因素,采用理论分析的方法建立大倾角工作面支架横向、纵向稳定性力学模型,通过平衡方程的求解,得出了影响支架稳定性的主要因素:支架质量、底座与煤层的摩擦因数、支架工作阻力、底座宽度、四连杆参数、顶梁平衡载荷区.并在石槽村矿11201工作面进行了支架稳定性分析,得出了支架稳定性临界条件:下滑临界角26°～42°,倾倒临界角31°～50°,顶梁平衡载荷区270 mm,并从采煤工艺和支架设计方面提出了支架稳定性控制措施.     

大采高综采工作面支架适应性研究

从理论和实测数据两方面对工作面支架的适应性和稳定性进行分析,建立了立柱处于工作阻力时与平衡千斤顶的关系,最终确定了支架稳定工作的条件。发现液压支架的最大工作阻力并不能很好的反映支架的承载能力,顶板压力的合力作用点是否在附加力平衡区和支架力平衡区范围内,是液压支架稳定工作的必要条件。在则支架能稳定工作,不在支架将失去平衡。分析结果为工作面支架的选型提供理论支撑。     

低位放顶煤反四连杆过渡支架关键部件设计研究

针对正四连杆放顶煤过渡支架极易出现前后排立柱受力不均衡以及放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以反四连杆放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用SolidWorks建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析。基于对顶梁与底座的耐用性以及损伤图等数据的研究,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。研究结果表明,设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,顶梁和底座的疲劳累积损伤最大比值均小于1,满足过渡支架各部分结构设计寿命小于可用寿命的要求。     

掩护式液压支架顶梁承载特性及其适应性研究

为研究掩护式液压支架顶梁承载特性及其对顶板载荷的适应性,基于空间载荷对称假设构建了单区承载条件下液压支架全高度范围载荷平衡区力学模型,分析了液压支架顶梁载荷平衡区分布特征及其影响因素。随后结合液压支架实际工况,分析了双区承载条件下液压支架顶梁极限平衡条件,进一步拓展了平衡区理论。最后运用ADAMS构建了液压支架的多体动力学模型,分别对液压支架单区、双区承载工况进行了模拟。通过与理论的对比分析表明,改善液压支架承载条件、合理优化平衡千斤顶及立柱参数等均可有效提高掩护式支架顶梁对顶板的适应性。     

关于掩护式支架平衡千斤顶推拉力计算方法的探讨

<正> 直接撑顶掩护式支架是目前应用较多的一种架型。在顶梁和掩护梁之间装设有平衡千斤顶,用来保证支架结构的稳定性,以及改善顶梁接顶情况,改变支架对顶板合力作用线的位置以适应顶板切顶线位置的变化。下面介绍平衡千斤顶推、拉力(工作阻力)的计算方法。1 平衡千斤顶最大推力的计算由于掩护式支架适用于直接顶不稳定或中等稳定的煤层,因此要求支架顶梁前端应有较高的支护强度。一般应保证支架工作时顶梁前端对顶板的支撑力不小于98.1～117.7kN。     

冲击载荷下四柱支撑掩护式液压支架动态响应特征分析

液压支架装备通常用于采煤工作面的支护。液压支架在工作过程中承受了大量冲击载荷,导致其动态稳定性受到威胁。为研究四柱支撑掩护式支架在对称与非对称承载工况下顶梁及掩护梁承受冲击载荷时的动力学响应特征,采用动力学软件Adams以等效变刚度阻尼系统代替立柱的方法,建立了支撑掩护式支架的数值分析模型。其中,顶板压力由主动静载荷垂直施加于顶梁上方,冲击载荷垂直于顶梁及掩护梁向下施加。基于上述模型,分析了不同冲击载荷作用于支架顶梁与掩护梁时支架关键部位的动力学响应,以及偏置加载对支架稳定性的影响。随后通过设置不同立柱初撑力,讨论了液压支架在非对称支撑条件下承受冲击载荷时的动力学特性。结果表明,单一顶梁冲击载荷条件下,前立柱载荷变化系数达到1.41,对顶梁前端冲击载荷最敏感。顶梁和掩护梁同时承受冲击载荷时,支架各铰接点对于顶梁前端与掩护梁上部区域作用的冲击载荷响应更剧烈,最大载荷变化系数为0.64,极大地影响液压支架整体稳定性。支架承受横向扭矩时,偏置载荷作用于不同位置对支架承载性能的弱化效果基本一致,且偏置载荷的大小与削弱效果呈正相关。在考虑立柱不同初载比时,顶梁-掩护梁铰接点对初载比变化的敏感程度...     

结构参数和外载荷形式对放顶煤液压支架的综合影响分析

为研究放顶煤液压支架在工作过程中的影响因素,从支架的结构参数、外载荷形式、尾梁受冲击载荷三方面对放顶煤液压支架进行分析。分别对 4 组结构参数不同的放顶煤液压支架进行建模,采用线性弹簧阻尼器等效替代前后立柱,并在 ADAMS 中对顶梁分别施加 5 种不同形式外载荷进行受力分析,确定了受力最优的液压支架。在此基础上,当顶梁承受偏心载荷、前端扭转载荷、横向中间载荷时,对受力最优的液压支架进行尾梁不同位置承受冲击载荷时的受力仿真分析。结果表明,放顶煤液压支架的受力状况受四连杆结构参数和立柱倾角的共同影响,冲击载荷作用在尾梁时,液压支架力变化情况同时取决于顶梁承受外载荷形式和冲击点位置。     

互联网+液压支架智能耦合控制系统设计与实现

互联网+液压支架智能耦合控制系统实现了顶梁、掩护梁、连杆和底座二维坐标角度、支架高度、工作面采高、工作面起伏角度、合力作用点的偏移情况、支架工作阻力、立柱压力、初撑力、循环末阻力、周期来压、支架扭曲度等耦合信息的实时检测,实现了高度自动检测及控制、支架姿态检测及控制、立柱压力检测及自动增压、合力作用点位置检测及调整、护帮板状态检测及控制、液压支架与围岩耦合关系的实时检测和自动控制,通过互联网技术使控制系统接入智能化矿山,使液压支架与围岩达到最佳的耦合关系。     

综放液压支架载荷监测系统的设计

根据支架ZT6500/19.5/34顶梁载荷的计算公式,经实验得出了支架载荷的监测参数,根据监测参数,以单片机为控制核心,设计了液压支架载荷监测系统,通过井底监测分站测出立柱工作阻力及支架载荷并显示和存储,采用RS485通信直接传到井上计算机,及时有效地直接显示井下液压支架载荷及立柱工作阻力,为了解支架载荷及顶板压力的研究提供第一手资料。     

支架结构的扭转分析

<正> 目前在支架设计中,通常是把载荷简化到支架的纵向对称平面内进行强度计算,并适当增大安全系数进行结构设计,以适应支架工作的恶劣环境。然而支架在井下工作或接受台架试验时,都要承受各种偏心载荷,这样就使传统计算假设与实际情况相距甚远。为此,寻求更为合理的支架的计算方法是有重要意义的。支架工作时,各立柱的工作阻力可认为是恒定的。但是,顶梁和底座外力的作用点     

立柱中缸熔覆工艺研究探讨

<正>液压支架是综采工作面的支护设备，是支护顶板、维护安全作业空间、推移采运设备[1]。立柱是承载顶板压力的重要部件之一，连接液压支架顶梁和底座，承受顶板载荷并调节支护高度。因其长期处于高压受力状态，应满足合理的工作阻力和可靠的工作特性，具备足够的抗压、抗弯强度和良好的密封性能。立柱中缸、外缸和活柱配合工作，加工精度与防腐要求高，制作工艺复杂，需要特殊处理工艺。     

液压支架型式试验中载荷修正方法

本文运用摩擦圆理论推导了液压支架在外加载和内加载时,支架实际外载与立柱工作阻力的关系,以便对支架试验载荷进行修正。     

过空巷非均衡载荷下液压支架安全控制研究

海天煤矿工作面连续通过空巷,顶板非常规破断、载荷非均衡分布,偏载作用下支架出现支柱拔断现象,严重影响工作面安全。文章采用理论分析、数值模拟和现场实测方法,研究工作面过空巷顶板结构特征,分析过空巷前后支架载荷变化规律和失稳机理,提出支架合理选型和安全控制技术。研究结果表明：回采中工作面与空巷间煤柱逐渐破坏失去承载能力,顶板发生跨空巷、超前破断,应力向支架和煤壁转移,支架外载合力作用点偏向于顶梁前端,使出现支架偏载拉断后柱现象;支架结构和承载力应适应外载合力作用,选择的ZFY10200/25/42型正四连杆两柱放顶煤液压支架在海天煤矿工业性试验中,前后柱受力较均衡,表现出良好的适应性。     

充填采煤液压支架工作阻力设计方法研究

本文分析了现有固体充填液压支架的结构及控顶特征,阐述了顶板条件、支架结构、充填密实程度和支架工作状态等关键影响因素对工作阻力的影响机制,建立了顶板-充填液压支架-充填体协同控顶力学模型,提出支架工作阻力的设计流程和方法:通过建立覆岩整体运动模型并结合临界充实率判断覆岩破断状态得到工作面顶板平均载荷大小,通过构建充填支架顶梁受力模型并求解立柱载荷比确定支架顶梁载荷形式,最后求解支架力学平衡方程得到充填液压支架的工作阻力。采用本方法设计了新巨龙煤矿1303N-1#充填工作面充填支架工作阻力。研究可为充填液压支架的选型设计提供理论支撑。     

基于有限元分析的综放支架承载特征及适应性研究

基于ANSYS有限元数值分析手段,研究了两柱掩护式与四柱支撑掩护式综放支架的承载特征及适应性,得出了在考虑顶板附加力作用下,两柱式和四柱式综放支架的合理承载区间。研究结果表明,在考虑顶板对支架的附加力后,支架的合理承载区间相比静力平衡条件下有所增大,且四柱式综放支架的合理承载区间范围大于两柱式综放支架。并结合煤层硬度与顶梁外载合力作用点位置的对应关系,对比分析了两柱式和四柱式综放支架在软、中硬及坚硬煤层的承载能力和适应性。     

大采高液压支架结构优化设计及适应性分析

针对大采高工作面动载矿压显现、煤壁易片帮等问题,基于红柳林煤矿7.0 m大采高开采实践,建立了大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"结构模型及支架与围岩的简化动力学模型,确定了7.0 m大采高液压支架合理工作阻力;对比分析了大采高液压支架架型、护帮结构对围岩的适应性,进行了大采高液压支架结构优化设计及适应性分析。研究结果表明:将大采高工作面"砌体梁"结构上方岩层作为动力学模型的边界条件,以支架立柱的抗冲击特性要求为理论判据,通过动力学仿真计算可得大采高支架的合理工作阻力。两柱掩护式大采高支架较四柱支撑掩护式支架具有支护强度大、四连杆稳定机构受力状态好、质量轻等优点;护帮板与伸缩梁分体结构的护帮力、合力作用位置及可靠性均优于护帮板与伸缩梁连体结构;设计采用抗冲击双伸缩立柱、高压升柱系统等,提高了大采高液压支架对围岩的适应性。     

大采高液压支架合理工作高度及掩护梁结构研究

液压支架的工作高度远低于其最大高度,会使掩护梁承受部分本来应由顶梁承担的顶板压力,致使其受力状况恶化,造成焊缝开裂、平衡千斤顶拉断等结构件破坏。因此将液压支架最大/最小高度区间分为若干支撑区,分析各个支撑区高度范围内掩护梁的受力和运动特征,给出支架最为合理的工作高度区间。采用有限元分析的方法,对恶劣工况下的掩护梁受力状况进行研究,改进其筋板、盖板的结构形式和布置方式。掩护梁是大采高液压支架结构中较为薄弱的一环,使其具有合理的结构和正确的工作姿态,对于减少结构破坏的发生,提高支护系统的可靠性具有重要作用。     

特厚煤层大采高综放开采液压支架的适应性分析

大同煤矿集团塔山煤矿3～5号煤层平均厚度14.5m,采用特厚煤层大采高综放开采技术。运用理论计算与数值模拟相结合的方式,确定液压支架的工作阻力为P'Z=15000kN。选用ZF15000/28/52型大采高综放支架、ZFG15000/28.5/45H型过渡液压支架和ZTZ20000/30/42型端头支架。通过工业性试验对液压支架进行适应性分析,液压支架工作阻力分布较合理,利用率高,对工作面的顶板条件适应性较好;支架平均初撑力7883.17kN,接近90%工作面支架的初撑力大于5000kN,分布频率总体呈线性关系;支架前后立柱受力较均衡,立柱受力状况良好。