ZZ5900/14/28型液压支架设计探讨

曹丽娟

ZZ5900/14/28型液压支架设计探讨

曹丽娟

介绍了大同青磁窑煤矿ZZ5900/14/28型支撑掩护式液压支架的设计过程、设计内容、创新点、社会效益及总体性能指标与国内外的比较，特别是对该支架在焊接性能、材质选用、工艺选择方面进行了详尽的叙述。

煤矿开采；液压支架；ZZ5900/14/28型

大同煤矿集团公司中央机厂2007年7月～8月间承揽研制地煤公司青磁窑矿11#煤层综采工作面液压支架。该套支架由煤炭科学研究总院太原分院担任主要设计任务，中央机厂有关人员参与了市场调研、实地勘测、选型设计等基础设计阶段的工作，并根据中央机厂多年来支架制造方面的经验教训，提出了一些有关支架结构的设计思想和建议，得到了主设计人员的认同和采纳。在支架设计完成后，中央机厂有关人员又对图纸及结构设计进行了认真的审核、校验，并将审核意见及时反馈给主设计人员进行协商，形成共识。

1 选型设计

青磁窑矿11#煤层位于大同组的下一部，煤层厚1.45 m～2.78 m，平均厚度2.15 m；顶板以砂质泥岩与细沙岩为主，一般厚度为5 m～18 m，最厚处为23 m，最薄处为2 m～5 m，区内无伪顶，顶板为较稳定顶板；工作面倾角初期为15°以下，但后期逐步增大至 17°～18°。

针对以上地质条件，确定支架主要参数：

2 结构设计

针对青磁窑矿11#煤层工作面顶板情况，提出了支架结构设计方案：

①为了既保证支架有较高的支护能力，又可适应不同的工作面要求，架型采用四柱支撑掩护式，顶梁采用带铰接前梁形式，双侧固定侧护板；

②为了保证支架浮煤、漏矸清理方便且底座有足够的强度，底座为刚性分体式，左右船头设计拉架孔；

③前连杆为单前连，后连杆为整体连杆结构；

④推移机构采用短推杆机构正装推移千斤顶结构；

⑤为适应以后工作面倾角变大的使用要求，工作面两端过渡支架设计相应的防倒防滑装置；

⑥连接头采用焊接结构件。

3 焊缝设计

液压支架顶梁、掩护梁、前后连杆等焊接结构件，在使用过程中承受拉压弯扭交变应力，焊缝设计对于整套支架的质量有着至关重要的作用。尤其是主筋均为30 mm～40 mm厚钢板，而盖板多为16 mm～20 mm中厚板，施焊过程中明显受热不均匀，主筋加热温度偏低，焊缝附着力小，导致主筋端熔深不好。针对这一现象，我们与煤炭科学研究总院开采研究所主设计人员共同协商，将常规设计中使用的顶梁、掩护梁主筋凹下型结构，主筋与盖板焊缝为单V型填平焊缝或槽形焊缝，改为主筋凸出型结构，焊缝为填平焊加角焊缝或单纯角焊缝结构。施焊过程中盖板焊接由平焊方式改为垂直平焊（即船形焊）方式，增大了主筋板的加热面积，力求两相邻焊接零件受热均匀，大大提高了焊缝质量。见图1、图2。

图1 原焊接形式

图2 改进后焊接形式

4 材质选用

为了保证支架有足够的强度，ZZ5900/14/28型支架设计过程中，组焊件主要采用σs=460 MPa级高强度低合金结构板材及σs=345 MPa级低合金结构板材制造，其中Q460综合机械性能良好，冷冲压、切削加工性及焊接性较好，占支架结构件重量的70%左右；所有液压缸用钢管为27SiMn合金结构钢，具有较高的强度和耐磨性，淬透性较高，切削加工性能及焊接性能好；支架连接销轴中，较重要销轴均采用35CrMnSi，热处理后具有良好机械性能，强度高，有足够的韧性及淬透性；非重要销轴采用40Cr，调质处理后具有良好综合机械性能、低温冲击性及低的缺口敏感度，淬透性良好；销轴、导杆均采用热处理后镀锌、钝化处理；立柱和千斤顶密封件均选用聚胺脂材料。

5 工艺选择

①支架结构件焊接选用CO2气体保护焊工艺，且焊接电流控制在350 A～380 A之间；焊接材料选用低强匹配，500 MPa以上级优质焊丝；高强板组焊后均经焊后热处理消除焊接应力。

②支架组焊件中各装配孔均经组焊后整体镗孔，确保工件的互换性和装配精度。

［1］ 王国法.液压支架技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2004.

［2］ 翟刚，刘瑾.综采技术手册［M］.北京：煤炭工业出版社，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

曹丽娟，女，1969年出生，1990年毕业于山西省机械工业学校（机械制造专业），现在大同煤矿集团公司中央机厂工作，工程师。

2011－11－23

2011－12－22