ZZ5900/14/28型液壓支架設計探討

曹麗娟

ZZ5900/14/28型液壓支架設計探討

曹麗娟

介紹了大同青磁窯煤礦ZZ5900/14/28型支撐掩護式液壓支架的設計過程、設計內容、創新點、社會效益及總體性能指標與國內外的比較，特別是對該支架在焊接性能、材質選用、工藝選擇方面進行了詳盡的敘述。

煤礦開采；液壓支架；ZZ5900/14/28型

大同煤礦集團公司中央機廠2007年7月～8月間承攬研制地煤公司青磁窯礦11#煤層綜采工作面液壓支架。該套支架由煤炭科學研究總院太原分院擔任主要設計任務，中央機廠有關人員參與了市場調研、實地勘測、選型設計等基礎設計階段的工作，并根據中央機廠多年來支架制造方面的經驗教訓，提出了一些有關支架結構的設計思想和建議，得到了主設計人員的認同和采納。在支架設計完成后，中央機廠有關人員又對圖紙及結構設計進行了認真的審核、校驗，并將審核意見及時反饋給主設計人員進行協商，形成共識。

1 選型設計

青磁窯礦11#煤層位于大同組的下一部，煤層厚1.45 m～2.78 m，平均厚度2.15 m；頂板以砂質泥巖與細沙巖為主，一般厚度為5 m～18 m，最厚處為23 m，最薄處為2 m～5 m，區內無偽頂，頂板為較穩定頂板；工作面傾角初期為15°以下，但后期逐步增大至 17°～18°。

針對以上地質條件，確定支架主要參數：

2 結構設計

針對青磁窯礦11#煤層工作面頂板情況，提出了支架結構設計方案：

①為了既保證支架有較高的支護能力，又可適應不同的工作面要求，架型采用四柱支撐掩護式，頂梁采用帶鉸接前梁形式，雙側固定側護板；

②為了保證支架浮煤、漏矸清理方便且底座有足夠的強度，底座為剛性分體式，左右船頭設計拉架孔；

③前連桿為單前連，后連桿為整體連桿結構；

④推移機構采用短推桿機構正裝推移千斤頂結構；

⑤為適應以后工作面傾角變大的使用要求，工作面兩端過渡支架設計相應的防倒防滑裝置；

⑥連接頭采用焊接結構件。

3 焊縫設計

液壓支架頂梁、掩護梁、前后連桿等焊接結構件，在使用過程中承受拉壓彎扭交變應力，焊縫設計對于整套支架的質量有著至關重要的作用。尤其是主筋均為30 mm～40 mm厚鋼板，而蓋板多為16 mm～20 mm中厚板，施焊過程中明顯受熱不均勻，主筋加熱溫度偏低，焊縫附著力小，導致主筋端熔深不好。針對這一現象，我們與煤炭科學研究總院開采研究所主設計人員共同協商，將常規設計中使用的頂梁、掩護梁主筋凹下型結構，主筋與蓋板焊縫為單V型填平焊縫或槽形焊縫，改為主筋凸出型結構，焊縫為填平焊加角焊縫或單純角焊縫結構。施焊過程中蓋板焊接由平焊方式改為垂直平焊（即船形焊）方式，增大了主筋板的加熱面積，力求兩相鄰焊接零件受熱均勻，大大提高了焊縫質量。見圖1、圖2。

圖1 原焊接形式

圖2 改進后焊接形式

4 材質選用

為了保證支架有足夠的強度，ZZ5900/14/28型支架設計過程中，組焊件主要采用σs=460 MPa級高強度低合金結構板材及σs=345 MPa級低合金結構板材制造，其中Q460綜合機械性能良好，冷沖壓、切削加工性及焊接性較好，占支架結構件重量的70%左右；所有液壓缸用鋼管為27SiMn合金結構鋼，具有較高的強度和耐磨性，淬透性較高，切削加工性能及焊接性能好；支架連接銷軸中，較重要銷軸均采用35CrMnSi，熱處理后具有良好機械性能，強度高，有足夠的韌性及淬透性；非重要銷軸采用40Cr，調質處理后具有良好綜合機械性能、低溫沖擊性及低的缺口敏感度，淬透性良好；銷軸、導桿均采用熱處理后鍍鋅、鈍化處理；立柱和千斤頂密封件均選用聚胺脂材料。

5 工藝選擇

①支架結構件焊接選用CO2氣體保護焊工藝，且焊接電流控制在350 A～380 A之間；焊接材料選用低強匹配，500 MPa以上級優質焊絲；高強板組焊后均經焊后熱處理消除焊接應力。

②支架組焊件中各裝配孔均經組焊后整體鏜孔，確保工件的互換性和裝配精度。

［1］ 王國法.液壓支架技術［M］.北京：煤炭工業出版社，2004.

［2］ 翟剛，劉瑾.綜采技術手冊［M］.北京：煤炭工業出版社，2001.

Discuss On Signing the ZZ5900/14/28 Type Hydraulic Support

Cao Lijuan

The text introduces the design process,design content,innovation spot,community benefit and total performance index of the ZZ5900/14/28 chock-shield-type hydraulic support that was used in Qingciyao coal mine,comparing with other international corporations,especially elaborates the welding performance,material selection and process selection of it.

coal mining;hydraulic support;ZZ5900/14/28 type

TD355+.41

A

1000-4866（2012）01-0019-02

曹麗娟，女，1969年出生，1990年畢業于山西省機械工業學校（機械制造專業），現在大同煤礦集團公司中央機廠工作，工程師。

2011－11－23

2011－12－22