ZFL2300／16／24輕型拉桿液壓支架研制設(shè)計制造

王輝 WANG Hui

（河南萬合機械有限公司，新密 452371）

（Henan Wanhe Machinery Co.，Ltd.，Xinmi 452371，China）

ZFL2300／16／24輕型拉桿液壓支架研制設(shè)計制造

王輝 WANG Hui

（河南萬合機械有限公司，新密 452371）

（Henan Wanhe Machinery Co.，Ltd.，Xinmi 452371，China）

本文針對豫西“三軟”煤層特點，設(shè)計一種新型拉桿式炮采、機采兩用液壓支架，介紹該拉桿液壓支架主要技術(shù)參數(shù)，分析了主要部件結(jié)構(gòu)及特點以及對通過現(xiàn)場專家會審對支架進行的幾處改進。

輕型；拉桿；放頂煤支架；結(jié)構(gòu)和特點

1 概述

ZFL2300／16／24輕型拉桿液壓支架是根據(jù)鄭州地區(qū)煤層地質(zhì)特征，在認(rèn)真總結(jié)國內(nèi)外綜采技術(shù)成果，分析研究各種掩護式支架特點和使用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的掩護式放頂煤液壓支架。該支架的顯著特點是：結(jié)構(gòu)簡單、主要參數(shù)合理，結(jié)構(gòu)比較完善，功能較為全面，縱橫穩(wěn)定性可靠；二是通過優(yōu)化設(shè)計，改善了支架的受力狀況，提高了支架的使用壽命。

液壓支架的發(fā)展方向主要有以下幾方面：①液壓支架的結(jié)構(gòu)形式正朝著簡單實用方向發(fā)展，如液壓支架的架型明顯地向兩柱掩護式支架和四柱支撐式掩護式支架發(fā)展。②在已有支架設(shè)計與應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，將有限元和計算機輔助設(shè)計相結(jié)合，研究支架的智能化設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)與參數(shù)的優(yōu)化，進一步提高支架的科學(xué)性、可靠性以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性。其中在設(shè)計中應(yīng)注意以下幾個方面：1）提高液壓支架的設(shè)計強度，加大支架的工作阻力，加大支架的設(shè)計強度系數(shù)，還有選材等方面；2）如何提高支架的移架速度；3）改進支架個別部件結(jié)構(gòu)，加大聯(lián)結(jié)件強度。③改進制造工藝，保證制造質(zhì)量；對支架的閥類，從材料、熱處理、加工條件和密封件入手，制定更嚴(yán)格的質(zhì)量和抗腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。④對不穩(wěn)定頂板、松軟底板、地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜等特殊條件，加大投入，研制大量的特殊支架，以適用不同的開采條件。⑤采用新型元件與材質(zhì)，可減輕支架重量，提高支架性能和使用壽命。⑥結(jié)構(gòu)上尋求克服四連桿的新型架型。⑦快速支架電液控制系統(tǒng)的研制和投入，研究支架的遙控、程控控制和性能自動監(jiān)控，為回采工作面的半自動化與自動化創(chuàng)造條件。

在滿足強度要求的基礎(chǔ)上，為了減輕支架重量，我公司根據(jù)鄭煤集團米村煤礦生產(chǎn)能力及其條件，共同研制開發(fā)出ZFL2300/16/24輕型機、炮采掩護式低位放頂煤液壓支架，主要適用于豫西地區(qū)“三軟”煤層的開采。其結(jié)構(gòu)如圖1。

支架采用上下穩(wěn)定桿保證其側(cè)向穩(wěn)定性，平衡千斤頂可控制支架縱向穩(wěn)定性，前端設(shè)計有伸縮梁，頂梁采用鋼板拼焊箱形變斷面結(jié)構(gòu)，底座整體為箱式結(jié)構(gòu)，支架后方是低位放頂煤機構(gòu)。本支架有以下幾個優(yōu)點：①支架整體結(jié)構(gòu)合理，強度高，工作安全可靠，支護性能好，對普通炮采和綜合機械化采煤都有很好的適應(yīng)性；②整體重量輕，方便運輸；③價格適宜，具有很好的性價比；④大大提升井下安全生產(chǎn)條件，降低工人勞動強度，提高勞動效率。

其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

2 結(jié)構(gòu)及特點

2.1 頂梁 頂梁機構(gòu)直接與頂板接觸，支撐頂板，是支架的主要承載部件之一。本支架的頂梁采用鋼板拼焊箱形變斷面結(jié)構(gòu)，具有很高的剛度和強度。頂梁下方設(shè)有4個球面柱窩與立柱柱頭鉸接。頂梁上還設(shè)置有平衡千斤頂耳座，上穩(wěn)定桿座，有效的連接各個部件。其還具有單側(cè)活動側(cè)護板，側(cè)推千斤頂，彈簧套筒，適應(yīng)性強。

2.2 底座 本支架底座整體為箱式結(jié)構(gòu)，采用前端過橋，整體厚度為45mm，這種結(jié)構(gòu)具有整體性好，強度高，不宜變形等優(yōu)點。底座前端設(shè)計為滑橇形，避免移架阻力過大，減少啃底。底座中間設(shè)計有推移裝置，側(cè)面設(shè)計有移后溜千斤頂耳軸，底座與立柱鉸接用球面柱窩接觸，用銷軸連接，避免立柱脫出柱窩。采用底封式底座，可減少對底板比壓，使底座有較強抗扭能力。

圖1 ZFL2300／16／24輕型拉桿液壓支架

表1 主要技術(shù)參數(shù)

2.3 側(cè)護裝置 活動側(cè)護板一般都是有彈簧套筒和千斤頂控制。側(cè)護板的主要作用有：①阻擋矸石，即使在降架過程中，由于彈簧套筒的作用，使活動側(cè)護板與鄰架固定側(cè)護板始終相接觸，能有效防矸。②操作側(cè)推千斤頂，用側(cè)護板調(diào)架，對支架防倒有一定作用。

2.4 放煤機構(gòu) 它是由尾梁及尾梁千斤頂、插板及插板千斤頂組成。尾梁千斤頂一端連接底座，另一端連接尾梁，插板及插板千斤頂放置在尾梁中。本支架的后部放煤空間大，為放頂煤創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境，充分發(fā)揮后部運輸機的運輸能力，同時還具有操作維修方便的特點。尾梁擺動有利于落煤。插板伸縮度大，放煤口調(diào)節(jié)靈活，對大塊煤的破碎能力強，可顯著提高頂煤的采出率。操作連接在底座后部的尾梁千斤頂，可使尾梁上下轉(zhuǎn)動，向上轉(zhuǎn)動時可有效阻止矸石脫落，向下轉(zhuǎn)動的同時收回插板進行放煤。通過插板千斤頂控制插板上下伸縮，實現(xiàn)了放煤空間尺寸的調(diào)整，放煤后伸出插板擋住矸石。尾梁為鋼板焊成的箱體式結(jié)構(gòu)，插板由鋼板與耳座焊接制成，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。

2.5 上下穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 支架采用上下穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定桿承受支架的全部水平力和抗扭力，它由鋼板焊成箱體結(jié)構(gòu)，具有足夠的強度和抗扭能力。

2.6 伸縮梁 伸縮梁設(shè)計為抽屜式伸縮結(jié)構(gòu)，依靠伸縮千斤頂伸縮往復(fù)運動，伸縮梁向上傾斜，伸出時能有效支護頂板，具有強度高、性能可靠的優(yōu)點。用以及時支護因片幫暴露的頂板，防止冒頂。

3 改進

為符合使用方的使用需求，進行以下改進：①支架整體長度太長，縮短頂梁長度；②由于支架最大高度只有2400mm，工人從支架中間通過有一定難度，前后立柱之間距離減小，方便工人從支架之間通過，③為了防止尾部散落煤塊，尾梁增加側(cè)護板。④優(yōu)化管路走向，使得支架行人空間及通風(fēng)空間加大。

4 結(jié)論

該型支架獲得了集團公司領(lǐng)導(dǎo)的大力贊賞，該支架研制的主要指導(dǎo)思想就是使支架技術(shù)性能較先進、結(jié)構(gòu)可靠、配套合理、制造工藝簡單，在滿足生產(chǎn)使用的前提下，使支架結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重量輕、造價低、操作方便，在使用中取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

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[5]呂凱波.液壓支架主體結(jié)構(gòu)件的疲勞分析及其壽命預(yù)測的研究[D].太原理工大學(xué)，2008.

Design and Manufacture of the ZFL2300／16／24 Light Pull Rod Hydraulic Support

According to the features of"Three Soft"coal seam in western Henan,this paper designs a new dual pull rod hydraulic support of blasting mining and machine mining,introduces the main technical parameters of the pull rod hydraulic support,analyzes the main components and characteristics as well as several improvement of the expert team.

light；pull rod；caving support；structure and features

王輝（1985-），男，河南新密人，助理工程師，研究方向為煤礦產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)。

TD355

A

1006-4311（2014）14-0051-02