液压支架技术的发展方向

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目前,现代设计理论的三大主要流派,包括,欧洲流派的系统设计方法、美国的流浪的 设计原理和日本流派的一般设计学。就现代设计理论和方法的范畴而言,现代设计理论和方 法还在不断地发展和完善过程中。目前理论较为成熟和应用广泛的现代设计方法包括机电产品造型设计、计算机辅助设计、优化设计、计算机辅助工程设计CAE、摩擦学设计和可靠性 设计等。长壁综采是我国煤炭开采技术的主导发展方向,根据矿井条件的不同,对液压支架的发 展将提出不同要求。条件好的大型安全高效矿井,重点发展大工作阻力、高可靠性、电液控制液压支架,条件复杂的矿井重点发展适应难采煤层的各种支架,大批中小矿井将进行技术 改造,推广使用以紧凑型为主的液压支架。

1、更新设计理念和设计方法

设计理念的创新是液压支架技术创新的根本,通过积极消化吸收国际先进技术, 改变传 统的设计理念,把可靠性作为首要目标。采用现代优化设计方法,三维CAD动态设计,开发三维CAD参数化设计系统、系统可靠性设计。进一步开发支架结构分析计算软件系统,完善结构有限元分析软件系统及实用化,完善液压控制系统的设计,加强细节设计。

2、完善标准体系

标准是技术发展的保障,建立完善的煤矿支护设备技术标准体系是技术发展的重要任务。 经过多年的努力,我国已形成了较完整的MT煤矿支护设备技术行业标准体系。但是,随着技术的进步和WTO国际经济一体化,这些标准大多已不适应当前技术发展要求,急需制定新的国家标准,进行建立液压支架国家标准体系的研究。

3、架型改进发展

随着安全高效矿井建设的不断发展,对长壁综采设备生产能力和可靠性的要求越来越高,支架向大工作阻力、高可靠性方向发展。一次采全高普通支架继续向着两柱掩护式发展,并将进一步扩大适用范围,大倾角支架、薄煤层支架、6~7m特厚煤层一次采全高支架、三软难采煤层支架等将不断发展新架型结构。放顶煤支架在继续发展四柱式的同时,两柱式放顶煤支架将逐渐发展成为主导架型之一。端头支护和顺槽超前支护等特殊支架将得到广泛重视和发展。

4、材料的升级换代

随着支架向大工作阻力和高可靠性要求的提高,支架重量也不断增加,给运输、搬运和 安装等环节带来了很大困难,如何在保证强度的前提下,减轻支架重量是支架设计中迫切需 要解决的问题,采用高强度钢材是最有效的途径。

5、立柱和千斤顶新型密封结构和密封圈

目前,国产液压支架立柱、千斤顶的密封性能是最突出的薄弱环节,大多数仍在用橡胶密封圈,部分支架采用了国产聚氨酯密封圈,但其密封结构陈旧,国产聚氨酯密封圈质量稳定性差,为了彻底解决支架立柱和千斤顶新型密封结构和密封圈存在的问题,北京开采所已进行了两年多的研究和实验,取得三项专利。尚需从密封结构、密封机理、密封材料、密封 圈结构形式、密封圈成型工艺等诸多方面进行深入的研究,研制出高可靠性聚氨酯密封圈。 实现立柱和千斤顶新型密封结构和密封圈的更新换代是支架技术发展的必然趋势。

6、电液控制系统

电液控制是液压支架技术发展的重要方向。 煤矿液压支架电液控制系统是煤矿综采工作面自动化系统控制的核心,其是以网络技术为基础,实现采煤机位置检测和液压支架的跟机 自动控制,并且可实现液压支架及其配套设施的检测监控综合管理,实现地面通讯和远程控 制 。目前,发达国家的液压支架已普遍采用电液控制系统,我国神东、兖州、晋城等矿区和一些新建大型矿井也大量采用电液控制系统。液压支架电液控制是实现工作面自动化的前 提条件,是安全高效矿井的必然选择从目前我国煤矿技术经济条件和效益出发,电液控制 液压支架主要用于年产400万吨以上一次采全高长壁工作面、600万吨以上放顶煤工作面和薄 煤层高效开采工作面。

国外电液控制系统的发展已经达到成熟阶段。我国液压支架电液控制系统的发展还处于 研究开发阶段,还没有相关的电控系统产品。国产电液控制系统存在的主要问题是电液控制系统关键元部件对煤矿井下综采工作面生产环境的适应能力较差,电液控制系统元部件之间的参数匹配和性能匹配还不太合理,电液控制系统整体可靠性指标还比较低等问题。在目前条件下,电液控制系统主要采用国外产品配套或核心部件采用国外成熟产品。与此同时,应 大力发展高可靠性手动大流量快速移架系统、大流量安全阀和各种大流量液压元件, 提高支 架控制系统的可靠性。

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