煤矿用液压支架的轻量化设计讨论

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 煤矿用液压支架的轻量化设计讨论 【摘 要】随着我国经济不断发 展，社会对于煤炭能源的需求不断增加， 如何更好提升煤矿安全生产效率，成为 当今社会发展的热点话题，液压支架的 普遍应用不仅提高了采煤综合机械化率， 而且提高了煤炭的开采效率与产量，并 从根本上改善了劳动条件、保障了生产 安全。鉴于此情况，本文针对煤矿用液 压支架的轻量化设计进行相关情况阐述。 中国论文网 /1/view-12949179.htm 【关键词】煤矿；液压支架；轻 量化；讨论 引言 煤矿地质条件比较复杂，再加上 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 国内专业的研发、设计和生产厂商较少， 造成我国真正意义上的机械化综合采矿 技术水平不高、生产效率低下、安全事 故频发。由于液压支架在煤矿生产中发 挥着非常重要的作用，因此液压支架的 设计质量对长壁开采及煤矿企业的经济 效益的实现息息相关。基于此情况，本 作者将会结合自身工作经验，谈谈煤矿 用液压支架的轻量化设计。 一、煤矿液压支架的概念及认识 煤矿液压支架主要是由支柱、底 座、顶梁、掩护梁、前后连杆及挡矸板 等组成的，并且是由钢板焊接成箱体的 整体结构。它主要用于水平面和小于等 于 10 度的缓倾斜厚煤层沿底板一次放 顶煤采全高开采的长壁综采工作面，也 适用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤 综采工作面。 煤矿液压支架是煤矿领域中综采 设备的重要组成部分。它能可靠而有效 地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空 区，防止矸石进入回采工作面和推进输 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 送机。它与采煤机配套使用，实现采煤 综合机械化，解决机械化采煤工作中顶 板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步 改善和提高采煤和运输设备的效能，减 轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障 煤矿工人的生命安全。 另一方面，煤矿液压支架是外来 物，也就是说我国开始是没有液压支架 的，是国外发明的煤炭生产设备，然后 才在我国兴起，并被矿山企业称为液压 支架。 从液压支架的原文单词我们可以 看出，这主要是做支护作用的，是利用 液压传动的原理，实现各种运动来做顶 板支护作用的一种设备。它主要作用是 支护顶板，维护安全作业的空间等等。 二、轻量化液压支架的设计与制 造 1.我国液压支架设计与制造存在 的问题。 尽管我国的液压装备工业起步较 晚，但经过相关设计制造技术的引进和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 再利用，整体的实力与最初相比有了很 大的进步，但是由于具体的作业条件和 作业环境的不同，需要依据实际情况设 计制造出适应各种地质条件和作业方式 的液压支架，这就造成了液压支架的品 种多样、类型繁杂，尽管在有些类型方 面液压支架的性能已经处于世界领先的 水平，但由于分析手段的限制，液压支 架的设计水平还有待提高，需进一步学 习国外先进的平面力学分析和有限元分 析方法。有限元法是最常使用的强度分 析方法，利用计算数学和弹性理论相关 原理，通过计算机软件把实际的工程问 题转化成求解数理方程的数值分析问题， 其广泛应用的原因是能够准确、高效地 解决实际工程问题；通过有限元分析能 够模拟液压支架在实际环境中的运转情 况，同时通过计算应力应变分部，为后 续的轻量化设计提供理论支撑。 其次，目前国际上普遍采用 70 公斤级甚至 80 公斤级的强度板用于支 架结构的支撑，然而国内大多采用钢板 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 弯曲强度比更小、综合机械性能差得多 的国内钢板，其结果可想而知，远远谈 不上液压支架的轻量化设计。 还有焊接工艺的差距，国内高强 度的焊丝与焊缝成型性能水平低于国外 的水平，焊接性能比较低，在作业时常 常出现这样那样的问题。其他的配套措 施方面，由于整体工业水平的差距，国 外聚氨酯的配方决定了各种液压油缸的 密封件比国内的可靠性强。而且，国外 还可以做到不同的油缸采用不同硬度的 密封圈类型。另外，电液阀技术的不成 熟造成阀门的加工和使用寿命都不及国 外同等的液压支架产品，这就造成国内 的液压支架产品竞争力低下的现象。 2.液压支架的设计要点。 在对液压支架设计过程中，对于 组成液压支架的各基本部分在设计时要 遵守强度高、支护性强、移架便捷及安 全性好的原则，这样才能有效的发挥液 压支架在长壁采集工作面中对现场顶板 的支护作用，有效的实现对作业空间的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 维护，完成推移工作面的工作。在液压 支架四连杆机构应用方面通常会选择双 摇杆技g，主要是以机架作为底座， 以掩护梁作为连架杆，通过控制顶梁的 双纽线轨迹，从而实现对梁上君端距离 的变化量进行约束，进一步强化对顶板 的性能。在煤矿开采过程中，由于所处 环境和条件不同，所使用的液压支架也 会存在差异，这也使液压支架四连杆机 构也会存在根本上的不同，这就需要在 设计时在给予充分的重视。 当液压支架在薄煤层开采工作中 进行应用时，液压支加在前连杆与底座 铰接点位置上会与其他煤层所使用的液 压支架存在较大的区别，在设计时要对 四连杆机构的最小高度重点考虑，通常 需要降低前连杆与底座铰接点，增加前 连杆长度，并缩小掩护梁的背角。在现 代快节奏高效率的煤矿开采作业中，液 压支架发挥了重要的作用，因为随着开 采进度的推进，液压支架能够进行随之 而移动，充分的保证了煤矿开采作业在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 空间方面的安全性，有效的促进了工作 效率的提升。为了进一步保证液压支架 工作的有效性和高效性，在设计工作中， 应该严格控制材料的质量，切实保证液 压支架的设计质量。 由于液压支架需要从事高强度的 运行，所以在设计过程中，应该做好密 封方面的控制工作，对于焊接以及密封 件的处理一定要到位。由于各个煤矿的 开采环境不同，所以对液压支架的要求 不同，为了便于液压支架更好的发挥自 身的优势，可以根据实际工作所需，进 行个性化设计，能够更有效的提高工作 效率，为提高煤矿的生产经济效率奠定 良好的基础。 3.液压支架设计制造的改进措施。 液压支架的改进无论是从制造业 在国民经济中的地位还是从经济效益方 面来讲都是必要的。一方面，高度机械 化的液压设备可以提升作业的生产效率， 创造更高的经济收益；另一个方面，还 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 可以降低作业工人的劳动强度，在采煤 作业时更加安全高产。所以，优良的液 压支架在设计时必须要遵循严格的技术 要求，并且保证先进的设计理念。轻量 化设计在结构设计中主要有三个实现途 径。 （1）基体材料的轻量化，此种 方式成本造价昂贵，主要是通过更换使 用强度更高的合金或复合材料。 （2）制造工艺改进，此种方法 对于技术的要求较高，同时增加了相应 的设备成本。 （3）基于结构设计的轻量化， 此种方法通过改变形状、结构，还可以 减少相应部位材料的使用量，在保证结 构性能的情况下，性价比较高。 三、结语 上文中，我们对煤矿用液压支架 的轻量化设计作出了初步地分析。鉴于 自身能力、工作经验的限制，本文可能 对煤