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ZF8000_20_38型液压支架推溜参数优化

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－ 14 －ZF8000/20/38型液压支架推溜参数优化黄 勇（潞安集团余吾煤业公司，山西 长治 046100）摘 要：针对如何避免推溜时飘底的问题，对ZF8000/20/38型液压支架推溜工况进行了受力分析，并采用MATLAB 软件对推溜联接参数进行了优化，使推移千斤顶能够有效地完成推溜，从而提高煤矿的经济效益。

关键词：液压支架；推溜；MATLAB ；参数优化中图分类号：TD355.4 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0014－02采煤工作面各设备配套的合理与否，直接影响到综采机组工作效能的发挥。

推移千斤顶控制回路要完成推溜和推溜工序以实现工作面的推进，但由于地质条件的差异和配套参数的不适宜，在推溜时支架底座前端会出现飘底，从而影响正常的推溜效率，因而在设计（支架、刮板输送机）和选型时都要给予重视。

1 推溜工况受力分析图1 推溜工况受力模型图1中，N 1、N 2分别为推溜时溜槽和铲煤板对底板竖直方向的作用力，其反作用力分别为N 1N 、N 2N ，单位：N ；N 3为铲煤板对煤岩的水平作用力，其反作用力为N 3N ，单位：N ；P 、G 分别为推溜力和溜槽的重力，单位：N ；G 1为相邻两侧溜槽的垂直作用力，单位：N ；T 为相邻两侧溜槽的水平作用力，按相邻两侧各两节溜槽的摩擦力计算T ＝4Gf ，单位：N ，f 为摩擦系数；L 1、h 2分别为推杆和刮板输送机铰接点的水平距离和距 底板的高度，单位：m ；L 0、h 1分别为推杆和油缸活塞杆铰接点的水平距离和距底板的高度，单位：m ；B 、H 、E 分别为溜槽的宽度、高度和铲煤板的宽度，单位：m ；β、φ分别为推杆的安装角和溜槽与底板间的摩擦角，单位：°，f ＝tan φ；θ为铲煤板的等效铲角，单位：°；α为N 2和N 3的合力与水平线的夹角，单位：°。

根据受力模型可写出3个平衡方程式，分别为：（1）对铲煤板尖端O 取矩的力矩平衡方程式：（B ＋E ）N 1'cos φ＋P ［h 2cos β＋（B ＋E ＋L 1）sin β］＝（E ＋2B ）G ＋（B ＋E ）G 1＋2H（T 1＋T 2） （1）（2）垂直方向力平衡方程式：P sin β＋（N 1'＋N 2'）cos φ－G －G 1＝0 （2）（3）水平方向力平衡方程式：P cos β－N 3'－（N 1'＋N 2'）sin φ－T ＝0 （3） 由以上三个平衡方程式可得出：1213(22)[()sin cos ]2=()cos G Hf E B P E B L h N E B ββφ++−+++′+ （4） 122(2(sin cos )2)cos BG Hf P L h N E B ββφ−++′=+）（ （5） N 3'＝P （cos β＋f sin β）－6fG （6）上进行校直工序，否则很容易产生变形。

热处理后因为切削热和冷却剂替换而产生的内应力会导致零件因为退火而产生裂纹，这时，可以选择用适当的砂轮、合适的冷却以及细致的回火尽量减少报废。

4 结束语归纳起来，防止热处理工件的缺陷应该要从工艺文件的准确制定入手，把握其热处理过程，对热处理后续工艺予以重视，注重冷热工序的相互配合，合理规划，才能够尽量减少零件加热处理过程中缺陷的产生。

参考文献1 李爱花.齿轮渗碳淬火变形及其改进措施［J ］.科技创新导报，2008（29）2 程欣.常用齿轮材料的选择及其热处理工艺［J ］.中国科技信息，2009（13）3 胡望远.直射温度对齿轮热处理变形的影响［J ］.金属加工（热加工），2009（13）The Prevention and Remedy of Heat Treatment Defects for WorkpieceLi LirongAbstract: Heat treatment is usually by changing the microscopic morphology of organizational structure to improve the macroscopic properties of machine part. As a whole, the heat treatment defect for workpiece is micro －based and macro －supplemented, and the examination of microscopic structure can be achieved through the instrument. The article mainly analyzes on the defects generated in the heating stage, the cooling stage, the processing stage and follow －up treatment stage of workpiece and and its prevention. Key words: heat treatment; prevention; remedy－ 15 －其中f ＝tan φ。

由以上各式可以看出：（1）在设计时尽量减少N 1，但还要保证N 1＞0，这样溜槽与推杆铰接处不会被抬起，有利于推溜。

（2）为防止推溜时飘底，当推溜力P 一定时、减少推溜时的其它阻力N 1，而增大N 2。

（3）为使溜槽顺利移动，克服各阻力，尽量使N 3增大（有效推溜力）。

（4）从受力的角度，铲煤板的铲角θ≈2α为宜，其中：232cos arctansin N N N φαφ=+。

（5）从上述3个力的表达式中可看出合理地选择一些参数，如β、h 2和L 1可使受力更加合理，推溜更加有效。

其中β 与其他参数的关系式为21arctanh h L β−=。

2 推溜工况数学模型的建立2.1 目标函数从有利于推溜的角度，在液压缸推溜力P 一定的条件下，增大铲煤板下铲力N 2，可避免推溜时产生飘底，同时也要尽量增大N 3，使溜槽顺利推移。

因此，取以下两个目标函数，即N 2→max 、N 3→max ，采用线性加权法将其转化为新的单一目标函数，即F ＝W 1N 2＋W 2N 3→min ，W 1、W 2为加权因子，根据目标函数的重要性来确定，这里W 1＋W 2＝－1，取W 1＝－0.5，W 2＝－0.5，则目标函数化为F ＝－0.5N 2－0.5N 3→min 。

2.2 设计变量根据设计的具体情况而定，本文则取β、h 2、L 1为设计变量，其他为常量，即：X ＝［X （1），X （2），X （3）］＝［β、h 2、L 1］ 2.3 约束条件（1）边界条件：βmin ≤β≤βmax ；h 2min ≤h 2≤h 2max ；L 1min ≤L 1≤L 1max（2）保证N 1大于零。

如果N 1小于零，则溜槽会被抬起离开底板，这将会增大推溜的附加阻力，影响正常推溜，即：1213(22)[()sin cos ]2=()cos G Hf E B P E B L h N E B ββφ++−++++≥0 （7） （3）相关约束。

h 2只能在某一区域内取值，为此则有：h 2≤2max 2min 11min 2h hL L ++− （8）h 1在结构上也必须有所限制，h 1min ≤h 1≤h 1max ，而210tan h hL β−=，则h 1min ≤h 2－L 0tan β≤h 1max 。

（9）3 基于MATLAB 的推溜参数优化3.1 ZF8000/20/38型液压支架的设计参数 G ＝1.1×104 N ，P ＝105 N ，B ＝0.73 m ，H ＝0.22 m ，E ＝0.14 m ，L 0＝1.50 m ，0.15 m ≤L 1≤0.25 m ，0.08 m ≤h 1≤0.22 m ，0.10 m ≤h 2≤0.20 m ，－5 °≤β≤5 °，f ＝0.65，φ＝33 °。

3.2 编写目标函数与约束条件的M 文件在MATLAB 界面下利用文件编辑器编写目标函数的M 文件如下：function f=objfun(x)f=-68418*x(2)-68418*x(3)*x(1)-32500*x(1)-29145; function[c,ceq]=confun(x)c=[136836*x(2)＋119000*x(1)＋136836*x(3)*x(1)-25000]; ceq=[];在命令窗口输入： x0=[0.001 0.11 0.16];A=[1.5 -1 0;-1.5 1 0;0 1 -1]; b=[-0.08 0.22 0]’;lb=[-0.08727 0.10 0.15]; ub=[0.08727 0.20 0.25];options=optimset(’largeScale’,’off’);[x,fval]=fmincon(’objfun’,x0,A,b,[],[],lb,ub,’confun’,options) 然后按回车键输出结果如下： x ＝0.02653＝1.51 ° 0.168 0.249 fval ＝－41953将原始方案和优化方案进行对比，结果见表1。

表1 初始方案与优化方案对比初始方案 优化方案 设计变量 β、h 2、L 1 β、h 2、L 1 参数值 / m 0 °，0.135，0.170 1.51 °，0.168，0.249N 2/N 19 662 25 082 N 3/N 57 100 58 824 目标函数值 F/N38 38141 953由表1可以看出：优化后N 2、N 3都明显增大，经计算N 1＝2 049 N ，满足保证N 1大于零的约束条件，这样就有利于避免推溜时飘底，提高推溜效率。

4 结束语本文根据ZF8000/20/38型支架推溜工况的受力模型，建立了设计变量的目标函数与约束条件，并采用MATLAB 软件对推溜联接参数进行了优化，为推溜时能够更有效地避免飘底、提高推溜效率提供了参考依据。

通过分析可以看出，本文提出的方法可行，这对液压支架的设计和选型有一定的参考价值。

参考文献 1 黄自强、何青则、何振华.液压支架的技术现状及发展趋势［J ］.山西机械，2010（4）49～502 全国煤炭技工教材编委会.矿山电力拖动与控制［M ］.北京：煤炭工业出版社，2002：147～1513 史元伟. MATLAB 开发与应用［M ］.北京：清华大学出版社，2008：12～154 黄永安等.MATLAB 应用实例［M ］.北京：清华大学出版社，2008：35～37Parameter Optimization of Pushing Downspouting of Hydraulic Support Base on ZF8000/20/38Huang YongAbstract: Focusing on the phenomenon of passage installment easily floating bottom when hydraulic support pushing downspouting, working condition of pushing downspouting is process stress analysis on ZF8000/20/38 hydraulic support, the objective function and the force equilibrium equation is established, the join parameters of passage installment using Matlab software is optimized, thus effectively avoid floating bottom and improve the efficiency of advancing and economic benefits of the coal mine. Key words: hydraulic support; pushing downspouting; MATLAB; parameter optimization。

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ZF8000/21/38型放顶煤液压支架设计与制造

ZF8000/21/38型放顶煤液压支架设计与制造

ZF8000/21/38型放顶煤液压支架设计与制造作者：陈霞来源：《科技创新与生产力》 2014年第10期陈霞（山西潞安（集团）机械有限责任公司，山西长治 046204）摘要：ZF8000/20/38支架是针对厚煤层设计的一种高工作阻力的支撑掩护式放顶煤液压支架。

通过介绍ZF8000/21/38型放顶煤液压支架的设计制造过程，并对支架的主要特点及适应性进行分析，确保了生产的每一道工序在受控状态下顺利完成。

关键词：放顶煤；支架设计；煤矿生产中图分类号：TD355.4 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2014.10.100收稿日期：２０14－06－19；修回日期：２０14－09－21作者简介：陈霞（1976-），女，山西晋城人，助理工程师，主要从事技术管理研究，E-mail：327926108@。

ZF6000/17/33型放顶煤液压支架是潞安矿业（集团）公司各煤矿使用最为普遍的一种机械化综采支护设备，其结构合理，性能良好，但由于常村煤矿地质条件特殊，顶板压力大，接顶性能差，支护不稳定，液压大柱工作阻力小等缺点，已经严重制约了井下的生产安全，不能再适应高产高效现代化矿井的建设需求。

因此，针对上述情况，该公司在ZF6000/17/33型放顶煤液压支架的基础上开发研制了ZF8000/21/38型放顶煤液压支架，将该项支架设计作为公司全年的重点高新技术开发项目之一，同时为了增强机械公司的企业竞争实力，由该公司负责支架的制造任务，并且利用旧的支架立柱改造成为ZF8000/21/38型放顶煤液压支架立柱，降低支架的制造成本。

1 支架的设计与制造过程及创新点ZF8000/21/38型放顶煤液压支架同ZF6000/17/33型放顶煤液压支架相比，其结构加大，结构的复杂程度相应增加，在制造上有较大的技术难度。

为顺利完成该项制造任务，单位组织了技术部门及相关的生产分厂召开了支架制造专题讨论会，针对该支架的结构特点及技术难点作了认真详细的分析、研究，并对生产做了周密细致的部署和安排[1]。

ZY10000-20-38D液压支架解析

ZY10000-20-38D液压支架解析

ZY10000/20/38D掩护式支架使用维护说明书执行标准：MT312-2000《液压支架通用技术条件》目录前言.................................................................................................................................................... - 2 -第一章综合安全指南............................................................................................................................ - 4 -第一节提高操作人员及其他有关人员的安全意识 .................................................................... - 4 -第二节个人安全指南.................................................................................................................... - 4 -第三节检修安全指南.................................................................................................................... - 5 -第四节操作安全指南.................................................................................................................... - 7 -第五节拆装安全指南...................................................................................................................- 11 -第六节运输安全指南.................................................................................................................. - 12 -第二章储存、运输、安装及试运转.................................................................................................. - 13 -第一节储存.................................................................................................................................. - 13 -第二节支架地面运输.................................................................................................................. - 14 -第三节下井前地面联调试运转.................................................................................................. - 15 -第四节井下运输及安装.............................................................................................................. - 16 -第三章操作...................................................................................................................................... - 19 -第一节操作步骤.......................................................................................................................... - 19 -第二节对支架操作维护的要求.................................................................................................. - 20 -第四章液压系统.................................................................................................................................. - 23 -第一节液压系统的组成.............................................................................................................. - 23 -第二节液压系统中主要液压部件的功能与原理 ...................................................................... - 23 -第五章液压支架主要技术特征.......................................................................................................... - 31 -第一节液压支架主要技术参数.................................................................................................. - 31 -第二节液压支架主要结构件...................................................................................................... - 33 -第六章液压支架常见故障与排除...................................................................................................... - 36 -第一节、结构件和连接销轴.......................................................................................................... - 36 -第二节、液压系统及液压元件...................................................................................................... - 37 -第三节、操作和支护...................................................................................................................... - 38 -七、附表：液压系统常见故障、原因及排除方法 .............................................................................. - 41 -前言本使用维护说明书，是一份如何正确使用液压支架的综合性资料。

ZF8000-20-42支架使用维护说明书

ZF8000-20-42支架使用维护说明书

2、适应条件：
（1）截深： 0.80m （2）煤层倾角：≤15°
六、主要结构件：
1、顶梁（图 4）
本支架顶梁为分体顶梁，顶梁前端铰接前梁及护帮板。顶梁与顶板接触，支撑顶板，承 受顶板岩石载荷和动压，并起切顶作用，是支架的主要承载部件。其主要作用包括：
1.承接顶板岩石的载荷； 2.反复支撑顶板，可对比较坚硬的顶板起破碎作用； 3.为回采工作面提供足够的安全空间。 本顶梁采用整体箱形结构；此顶梁设计双侧活动侧护板。
⑵采用分体式顶梁，顶梁前端铰接可上下摆动的前梁，前梁前端铰接可打平的护帮板。 ⑶支架工作阻力大，支护强度较高。 ⑷采用正四连杆机构型式，连杆为前双后单。 ⑸底座采用中部开裆式底座；带抬底装置。克服直接易扎底问题，实现顺利移架。 ⑹推移装置采用倒装千斤顶长推杆结构。 ⑺架间侧护系统：顶梁、掩护梁都配置双侧活动侧护板，使用时一侧固定，一侧活动， 首采工作面活动侧护板方向为面向煤壁右侧活动。掩护梁侧护板和顶梁侧护板分开单独动作。 侧护板伸出时，要先操作伸出顶梁侧护板，再操作伸出掩护梁侧护板；侧护板收回时，要先 收回掩护梁侧护板，再收回顶梁侧护板。
本支架的掩护梁为整体箱形变截面结构，用钢板焊接而成，为保证掩护梁有足够的强度， 在它与顶梁、前后连杆连接部位都焊有加强板，在相应的危险截面和危险焊缝处也都有加强 板。
3、底座（图 12）
与底板直接接触，顶板压力经顶梁通过立柱和掩护梁、前后连杆、底座传到底板，是支 架的主要承载部件。此底座是用高强板焊接成的箱式结构，整体性强，稳定性好，强度高， 不易变形。
ZF8000/20/42 型 四柱支撑掩护式放顶煤液压支架
使用维护说明书
执行标准
MT/T556-1996《液压支架设计规范》 MT312-2000《液压支架通用技术条件》 《ZF8000/20/42 型放顶煤液压支架技术条件》
液压支架技术参数

液压支架技术参数

综机车间液压支架技术参数一、ZY3600/11/28二、ZY4200/13/32三、ZFS5800/17/33四、ZY3600/13/32五、ZFG6200/20/33六、ZY4200/16.5/35ZFQ2400/16/24支架型式轻型放顶煤支架高度mm 1600~2400 支架宽度mm 1200~1270 支架中心距mm 1250初撑力〔P=31.4MPa〕KN 1736工作阻力KN 2350〔P=42.5MPa〕支护强度〔A=4.03m2〕MPa 0.58MPa 1.56底板平均比压〔A=1.5m2〕前立柱缸径/活柱直径mm Φ140/Φ130行程mm 800初撑力〔P=31.4MPa〕KN 483KN 654工作阻力〔P=42.5MPa〕后立柱缸径/活柱直径mm Φ125/Φ105行程mm 800初撑力〔P=31.4MPa〕KN 385工作阻力KN 521〔P=42.5MPa〕侧护千斤顶缸径/杆径mm Φ63/Φ40行程mm 70推力〔P=31.4MPa〕KN 97.8拉力KN 58尾架千斤顶缸径/杆径mm Φ110/Φ85行程mm 300拉力〔P=31.4MPa〕KN 120推力KN 298工作阻力〔P=33MPa〕KN 313插板千斤顶缸径/杆径mm Φ110/Φ85行程mm 400推力〔P=31.4MPa〕KN 157.8拉力KN 107.8推移千斤顶缸径/杆径mm Φ125/Φ70行程mm 700推力〔P=31.4MPa〕KN 384拉力KN 264拉后溜千斤顶缸径/杆径mm Φ100/Φ70行程mm 700推力〔P=31.4MPa〕KN 246.8拉力KN 125.6伸缩千斤顶缸径/杆径mm Φ80/Φ60行程mm 610推力〔P=31.4MPa〕KN 157.8拉力KN 68.9数量组240八、ZY3600/15/35(平顶山煤矿机械厂)支架型式掩护式高度1500~3500 mm中心距1500 mm宽度1420~1590 mm初撑力3090 KN 31.5MPa 工作阻力3600 KN 36.7MPa 支护强度0.61~0.64 MPa >2200mm 底板比压<2 MPa 平均值前梁前端挑力180/120〔119/138〕KN 初撑力/工作阻力运输尺寸5680X1420X1500 mm煤层倾角<20度泵站压力31.5 MPa操纵方式单向临架操作支架重量16000 kg立柱型式液压双伸缩两个缸径Φ250/Φ180mm柱径Φ235/Φ160mm行程1769〔892+877〕mm初撑力1545 KN 31.5MPa 工作阻力1800 KN 36.7MPa 推移千斤顶型式普通〔倒装形式〕一个缸径Φ160mm柱径Φ105mm行程850 mm推力633 KN拉力360 KN护帮千斤顶型式普通一个缸径/杆径Φ80/Φ60mm行程348 mm推力/拉力158/69 KN侧推千斤顶型式内进液四个缸径/杆径Φ80/Φ60mm行程170 mm推力/拉力158/69 KN平衡千斤顶型式普通一个缸径Φ180mm杆径Φ105mm行程435 mm初撑力801 KN 31.5MPa 下腔工作阻力933 KN 36.7MPa 上腔工作阻力671 KN 40MPa 前梁千斤顶型式普通二个缸径/杆径Φ140/Φ105mm行程176 mm推力485 KN 31.5MPa 工作阻力565 KN 36.7MPa 伸缩梁千斤顶型式普通二个缸径/杆径Φ80/Φ60mm行程800 mm推力/拉力158/69 KN抬底座千斤顶型式一个缸径/杆径Φ110/Φ85mm行程250 mm推力/拉力298/120 KN数量9 组九、ZYG6400/17/35支架〔北京〕支架型式掩护式排头支架高度1700~3500 mm中心距1500 mm宽度1420~1580 mm初撑力5064 KN 31.5MPa 工作阻力6400 KN 39.8MPa 支护强度≥0.99 MPa底板比压 1.96-1.99MPa 平均值运输尺寸6208X1430X1700 mm推移步距630mm泵站压力31.5 MPa操纵方式本架手动控制支架重量16000 kg立柱型式液压双伸缩两个缸径Φ320/Φ230mm柱径Φ290/Φ210mm行程1735〔898+855〕mm工作阻力3200 KN 39.8MPa推移千斤顶型式普通双作用一个缸径Φ160mm杆径Φ105mm行程900 mm推力633 KN拉力279 KN侧推千斤顶型式普通双作用四个缸径/杆径Φ80/Φ60mm行程170 mm推力/拉力158/69 KN抬底千斤顶型式普通双作用一个缸径/杆径Φ125/Φ90mm行程250 mm推力/拉力386/186 KN平衡千斤顶型式普通双作用一个缸径Φ200mm杆径Φ140mm行程520 mm〔推〕工作阻力1328 KN 42.3MPa 〔拉〕工作阻力677 KN 42.3MPa 护帮千斤顶型式普通双作用一个缸径/杆径Φ80/Φ60mm行程340 mm推力/拉力158/69 KN 31.5MPa 工作阻力〔推〕190 KN 38MPa 前梁千斤顶型式普通双作用二个缸径/杆径Φ160/Φ105mm行程240 mm工作阻力〔推/800/455 KN 39.8MPa 拉伸缩千斤顶型式普通双作用二个缸径/杆径Φ80/Φ60mm行程800 mm工作阻力〔推〕190 KN 38MPa 推力/拉力158/69 KN 31.5Mpa 数量8 组十、ZY6400/21/45支架〔平顶山〕支架型式两柱掩护式高度2100~4500 mm中心距1500 mm宽度1420~1590 mm初撑力5066 KN 31.5MPa 工作阻力6400 KN 39.8MPa 支护强度0.98-1.03 MPa底板比压0.5-1.91MPa泵站压力31.5 MPa操纵方式手动控制立柱型式双伸缩两个缸径Φ320/Φ230mm柱径Φ290/Φ210mmmm行程2474〔1213+1187〕初撑力2533 KN 31.5MPa 工作阻力3200 KN 39.8MPa 推移千斤顶型式普通双作用一个缸径Φ160mm杆径Φ120mm行程900 mm推溜力277 KN 31.5MPa 拉架力633 KN 31.5MPa 侧推千斤顶型式普通双作用四个缸径/杆径Φ80/Φ60mm行程170 mm推力/拉力158/69 KN 31.5MPa 抬底千斤顶型式单伸缩〔内注液〕一个缸径/杆径Φ125/Φ90mm行程220 mm推力/拉力385/186 KN 31.5MPa 平衡千斤顶型式普通双作用一个缸径Φ200mm杆径Φ140mm行程520 mm〔推〕工作阻力1250 KN 39.8MPa 〔拉〕工作阻力638 KN 39.8MPa护帮千斤顶型式普通双作用二个缸径/杆径Φ80/Φ60mm行程320 mm工作阻力〔拉〕69 KN 31.5MPa 工作阻力〔推〕200 KN 39.8MPa 前梁千斤顶型式普通双作用二个缸径/杆径Φ160/Φ105mm行程200 mm工作阻力〔拉〕361 KN 31.5MPa 工作阻力〔推〕800 KN 39.8MPa 伸缩千斤顶型式普通双作用二个缸径/杆径Φ100/Φ60mm行程800 mm工作阻力〔推〕312 KN 39.8MPa 工作阻力〔拉〕158 KN 31.5Mpa 数量120 组一、ZY4200/20/45。