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“轻量化高端”液压支架三一国际2013.1123我国的煤炭储量多，分布范围广，是对我国经济及社会发展最重要的能源资源之一。据国家统计数据，2012年全国煤炭产量36.5亿吨，比上年增长3.8％。近年来随着国家相关政策的出台，煤炭机械化开采进程加快，采用落后开采方式的煤矿企业被逐步取代和整合。随着煤炭机械化开采进程的加快，综采设备的技术发展至关重要，传统“三机一架”综采设备技术不断革新，综采成套设备逐渐向智能化、大采高和薄煤层方向发展，给煤机制造企业带来了新的课题和更高的技术要求。受制于高强钢板应用技术、设备自动化技术的限制，液压支架面临着技术革新缓慢的问题。4“四大”问题NO1.受制于成本及焊接技术，常规支架用材很少使用高强度钢板;NO2.支架重量不断加重，给矿方运输、搬家倒面带来困难，尤其是改造后的老矿;NO3.支架液压系统故障多发，大修周期短;NO4.支架设备自动化水平不高，整个综采面自动化水平不高。5鉴于传统支架的现状，三一国际将三一集团开发的SG1000超高强度钢板及其焊接技术应用于液压支架的制造中，自主研发了支架电液控制系统，推出了轻量化高端液压支架，为上述问题的解决做了有益的尝试。NO1.重量轻，可靠性高NO2.先进的电液控制系统NO3.液压系统寿命长轻量支架6NO1。增进安全及使用寿命液压支架中，由钢板焊接而成的结构件占支架整机重量的70％左右，结构件的强度直接决定了支架整机的使用寿命，只有在提高钢板的屈服强度等级，保证焊接质量的情况下，才能实现降低支架重量并提高强度的目的。NO2..高强钢板使用比例目前，液压支架结构件焊接钢板的最高强度等级为Q890MPa，其仅在部分非主体结构件上使用，如推移杆、伸缩梁等，而更高强度等级的Q960MPa钢板由于受钢板成本和自身的焊接性以及焊接工艺的限制未能应用在液压支架，因此目前大批量成熟使用的钢板只达到Q690MPa等级。液压支架结构件用材现状7，钢板屈服强度可达1000MPa，整体性能指标与Q960型号钢板相当；轻量化高端支架采用三一集团独有的高强度钢板（SG1000钢板）,此钢板大量应用于三一集团泵车上。三一泵车销往世界各地，在工作地环境温度由-40度至零上40度范围内均可正常工作，SG1000钢板及其焊缝从未因环境温度影响而产生问题，SG1000钢板完全满足液压支架的运输、存放及工作环境的要求。8SG1000与Q960D、Q690钢板成分对比表SG1000高强度钢板与Q960、Q690钢板性能对照表SG1000钢板在屈服及抗拉强度上远优于现今支架Q690高强钢板。力学性能屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）延伸率A（%）断面收缩率（%）冲击功（-20℃）J/cm2SG1000钢板1000-11001200-12901360≥27Q960D钢板1000106018.569.5≥30Q690钢板690-750870-90025.480.7≥47化学成分cSiMnSPTiBSG1000钢板≤0.18≤0.301.460.0030.0220.0650.0035Q960D钢板0.170.241.26≤0.0010.009≤0.005-------Q690钢板≤0.18≤0.60≤2.000.0250.0300.200.0049不需要预热，不需要缓冷，焊接更加容易Q960D钢板属低碳调质钢，焊接规范复杂，而SG1000钢板焊接时，不需要对其进行预热，也不需要进行缓冷措施，焊接规范也更宽泛。因此，SG1000钢板同Q960D钢板相比，焊接更加容易。1焊接焊缝成形良好SG1000钢板焊接焊缝成形良好，飞溅少，无未溶合、裂纹等缺陷。2表面裂纹率低相同条件下进行斜Y试验，SG1000钢板的表面裂纹率低于Q690及Q960系列钢板。3焊接接头力学性能幅度提高焊后对钢板的焊接结构进行了力学性能测试，焊接接头均在焊缝区域，结果表明SG1000钢板的焊接接头力学性能有较大幅度提高。410力学性能以及焊接试验11三一国际拥有自主知识产权的液压支架计算软件为验证超高强度钢板焊接的支架的可靠性，选取ZY5200/09/20D型液压支架，将其主筋、贴板、盖板全部替换为SG1000钢板，建立三维模型，对轻量化支架与常规支架进行强度、刚度等方面的有限元分析及结果对比，确保支架设计的可靠性。12强有力数字化样机保证计算机仿真获得的轻量化支架安全系数对照表部件名称危险截面常规材料安全系数轻量化支架安全系数MT312标准安全系数顶梁柱窝截面1.1851.4251.1～1.3掩护梁前连杆铰点截面2.0382.5481.5～2.5底座柱窝截面1.1121.3221.1～1.413计算机仿真获得的常规与轻量化高端支架变形量对照表工作阻力（kN）工况轻量化支架最大变形量（mm）常规支架最大变形量（mm）5200顶梁两端集中载荷8.56510.739顶梁右前扭转10.32611.195顶梁偏载13.32315.293底座两端集中载荷15.47117.486底座右前偏载26.22931.485通过严密的计算机仿真技术，极大地保证轻量化支架的结构强度及刚度要求，满足支架各种使用工况。保证支架的高可靠性，各结构件安全系数提高约20%，真正保证了降重不降质的要求。截面局部得到进一步加强，如顶梁柱帽处、底座柱窝处以及弹簧套筒等处。14:轻量化高端支架可靠性达到了国际标准要求同时，为验证轻量化高端支架的可靠性，在本公司压架试验台，按欧洲型式试验标准进行压架试验，多角度科学论证减重支架可靠性。15每套支架必须满足国家压架试验要求，出厂前场内进行压架抽检.16在科学试验的基础上，SG1000超高强度钢板可大量应用于液压支架上，根据支架工作阻力、工作高度的不同，在满足支架可靠性的前提下，实现支架重量的降低，得到了客户的认可。我司轻量支架已在内蒙古力量煤业、山东丰源远航北徐楼煤矿、内蒙古伊泰诚意煤矿、山西忻州神驰华美奥煤业等十几个煤矿投入使用，以上支架减重幅度均在15%-25%之间。支架型号常规重量（T）已生产轻量高端支架重量（T）已生产轻量高端支架减重幅度（％）减重幅度达到30%后支架重量（T）备注ZY18000/32/70685322％47.6大阻力大采高支架ZF15000/24/434437.614.5％30.8大阻力放顶煤支架ZY13000/28/63D453718%31.5大阻力大采高支架ZY12000/26/5541.53515.7%29大阻力大采高支架ZY6800/09/191612.521.8％11.2薄煤层支架ZY3600/08/18D1210.512.5％8.4薄煤层支架ZY3000/07/178.57.215.3%6薄煤层支架17为适应市场需求，三一国际开发了具有自主知识产权的高性价比电液控制系统，无线遥控装置和视频监控系统，符合支架智能化发展要求，为。18电子元器件均采用军工或航天级产品，控制电路设计全程进行系统仿真，使整个电路在最大程度上实现匹配。产品加工采用国内一流的生产线，确保高可靠性。19主控制器CPU采用32位ARM9嵌入式处理器，72MHZ工作主频，相对业内广泛使用的工作主频40MHZ的16位单片机，系统具备更好的实时性。高可靠高速率通信技术，采用双总线形式，控制指令传输采用高可靠CAN总线，设备状态数据等信息传输则通过工业以太网，确保对设备工作状态的数据采集周期达到毫秒级。20采用大流量电液阀组供液，供液系统配备专用的水处理、乳化液自动配比等设备采用擦顶移架与定量降架移架相结合的方式，移架顺序采用单架顺序式、分组间隔交替式及成组整体顺序式相结合的方式，达到最佳支护效果。21遥控技术的应用，使支架电液控制系统整体布局更加灵活，工人操作更加方便。行业专家体验遥控操作支架22，可方便实现对工作面全视频监控，视频画面随采煤机行走从顺槽集控系统看到的工作面现场视频微型本安摄像机23目前三一国际ZDYZ型电液控制系统己在辽宁、内蒙、山西、贵州等主要产煤地区成功推广应用数套，经行业专家签定，其性能己达到国际先进水平。三一国际开发的控制系统设计理念及技术可有效实现了井下综采工作面的少人化，对国家煤矿开采技术进步有着重要意义。24感谢各位的聆听