淺析充填液壓支架的設(shè)計(jì)

魯 超 曹從磊

（卡特彼勒（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450103）

1 充填液壓支架

充填液壓支架屬于采煤工作面支護(hù)設(shè)備，其動(dòng)力來(lái)源主要以高壓液體為主，由若干液壓元件及金屬結(jié)構(gòu)連接而成。結(jié)構(gòu)件主要有前梁組體、頂梁組體、底座、尾梁及推桿等，屬于支架承載元件。在液壓支架支護(hù)過(guò)程中，主要承載部件為立柱千斤頂，在充填液壓支架中立柱采用的是大缸徑機(jī)械加長(zhǎng)桿千斤頂。由于充填液壓支架對(duì)工作阻力具有較高的要求，而且需要立柱伸縮比較大，但采用大缸徑立柱時(shí)，由于其伸縮比較小，這就導(dǎo)致與立柱伸縮比大之間存在一定的矛盾，所以在設(shè)計(jì)上具有較大的難度。

2 充填液壓支架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

2.1 充填液壓支架頂梁鉸接而且能夠上下擺動(dòng)，要能夠與頂板良好的進(jìn)行接觸。伸縮梁屬于滑移部件，需要套裝在前梁上，其最大伸縮量宜以70cm 為宜。由于護(hù)幫板需要與伸縮梁鉸接，動(dòng)作控制由護(hù)幫千斤頂來(lái)完成。

2.2 頂梁前部和后部分別與前梁和尾梁組件進(jìn)行鉸接，在頂梁箱體內(nèi)需要進(jìn)行套筒的焊接，以三處為宜，并將側(cè)推彈簧裝在其內(nèi)部，將側(cè)推千斤頂裝設(shè)在外側(cè)兩套筒內(nèi)，利用側(cè)推導(dǎo)桿與左右側(cè)護(hù)板進(jìn)行連接。將閥架焊接在頂梁兩前柱窩中間，并設(shè)置一組主操縱閥組。在頂梁的后端裝設(shè)有后伸縮梁，這樣充填空間較大，而伸縮量則由設(shè)在頂梁后端的限位塊和千斤頂來(lái)進(jìn)行控制。

2.3 掩護(hù)梁屬于箱形結(jié)構(gòu)，由鋼板焊接而成，掩護(hù)梁的上端與頂梁的后端進(jìn)行鉸接，下部則與前后連桿進(jìn)行鉸接，將固定和活動(dòng)側(cè)護(hù)板裝置在掩護(hù)梁的兩側(cè)。

2.4 四連桿機(jī)構(gòu)由前連桿、后連桿、后連桿側(cè)護(hù)板和側(cè)護(hù)千斤頂組成。四連桿機(jī)構(gòu)承受全部水平力和抗扭力，改善了支架受力條件。后連桿為整體焊接部件，承受拉力和很大的扭矩，可阻擋采空區(qū)的研石竄入支架內(nèi)部。后連桿側(cè)護(hù)板的作用是密封采空區(qū)，防止竄殲，在工作面傾角大時(shí)對(duì)支架起調(diào)節(jié)和導(dǎo)向作用。

2.5 底座為整體箱形結(jié)構(gòu)，前端做成滑撬形，以減少移架阻力，前后設(shè)有四個(gè)柱窩以設(shè)置立柱，中部和后部與前連桿和后連桿連接，前部設(shè)置一橋板，上面設(shè)有連接推移千斤頂?shù)亩澹⒃谥胁吭O(shè)置空槽，用來(lái)設(shè)置推移裝置。

2.6 側(cè)護(hù)板分為固定和活動(dòng)兩種，保證支架之間具有良好的接觸，調(diào)節(jié)架間距離，防止架間漏煤漏殲，并起防倒作用。活動(dòng)側(cè)護(hù)板最大伸縮量為170。側(cè)護(hù)板收攏后的支架寬度小于1450。

2.7 需要選擇正拉式短移推桿，通過(guò)推移千斤頂?shù)纳炜s來(lái)帶動(dòng)推桿的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)推溜和移架。

3 充填液壓支架設(shè)計(jì)時(shí)主要參數(shù)的確定

3.1 支架高度。采煤工作面機(jī)采高度以滿足作業(yè)人員操作和設(shè)備對(duì)空間進(jìn)行維護(hù)來(lái)人為進(jìn)行確定。為了實(shí)現(xiàn)資金的節(jié)約，及避免工作量重量過(guò)大，則在確定工作面機(jī)采高度時(shí)不宜過(guò)大。一旦工作面采高過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致煤壁片幫問(wèn)題的產(chǎn)生，同時(shí)也會(huì)加大架關(guān)漏頂?shù)目赡苄浴Ｋ栽诔涮钜簤褐Ъ茉O(shè)計(jì)時(shí)，為了能夠有效的發(fā)揮出支架的作用，則需要根據(jù)煤礦的自然條件及支架所應(yīng)有的通用性來(lái)選取支架的最大結(jié)構(gòu)高度。

3.2 支架寬度。在充填式液壓支架寬度確定時(shí)，由于各礦井的具體情況都會(huì)有所差異，所以在設(shè)計(jì)時(shí)可以利用彈簧套筒與側(cè)推千斤頂合二為一，這樣支架的寬度就能夠?qū)崿F(xiàn)有效的調(diào)整，而且在支架寬度確定時(shí)還要充分的考慮到正常運(yùn)輸和安裝的要求。

3.3 側(cè)擋板裝置。對(duì)于充填支架在設(shè)計(jì)時(shí)，側(cè)檔板與支架的連接是設(shè)計(jì)上的一大難點(diǎn)，通常在側(cè)檔板裝置設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)采用插接式定位銷(xiāo)與千斤頂共存的連接方式，這樣不僅有利于安裝、運(yùn)輸和使用，而且確保了支架的通用性，能夠滿足用戶的使用性要求。

3.4 底座。在底座設(shè)計(jì)時(shí)，通常會(huì)采用開(kāi)底式，在底座上增加導(dǎo)向方箱，確保支架頂梁具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，而且導(dǎo)向方箱與底座合為一體，可以為側(cè)檔案板裝置安裝的固定點(diǎn)，為側(cè)檔板裝置的安裝提供了較好的便利性。

3.5 安全過(guò)機(jī)空間。在進(jìn)行充填液壓支架設(shè)計(jì)時(shí)，盡量確保支架結(jié)構(gòu)具有較好的緊湊性，而且在頂梁箱形斷面的設(shè)計(jì)上，采用高強(qiáng)度的鋼材，盡量控制其厚度，從而確保具有較大的安全過(guò)機(jī)空間。

3.6 立柱千斤頂。在液壓支架系統(tǒng)中，立柱千斤頂作相符合同粸 支護(hù)的重要核心所在，在對(duì)其進(jìn)行選擇時(shí)，需要選擇大缸徑和長(zhǎng)伸縮比結(jié)構(gòu)的立柱千斤頂，需要選擇單進(jìn)回液口的結(jié)構(gòu)形式，這樣可以確保結(jié)構(gòu)具有較好的緊湊性，同時(shí)在增大立柱的伸縮比時(shí)宜采用機(jī)械加長(zhǎng)桿來(lái)進(jìn)行，還可以進(jìn)一步減小立柱的外部尺寸，優(yōu)化立柱各零件的受力情況，從而有效的確保千斤頂?shù)膹?qiáng)度和可靠性能夠進(jìn)一步提升。

3.7 液壓閥。由于充填液壓支架在使用上具有特殊性，所以為了便于安裝及簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)帶有通道的閥接板，并將外缸上下腔的進(jìn)液口集中在一個(gè)閥板上，利用板式液控單向閥，使其與立柱的上下腔連接，進(jìn)一步對(duì)結(jié)構(gòu)和管路系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，確保其可靠性的提升。

3.8 液壓支架液壓系統(tǒng)。在充填液壓支架液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，一個(gè)閥組、一條膠管的布置都變得非常困難，優(yōu)化充填液壓支架液壓系統(tǒng)尤為重要。液壓系統(tǒng)采用配以板式連接液控單向閥的單進(jìn)口伸縮立柱后，立柱的進(jìn)回液僅需2 根高壓膠管即可；側(cè)護(hù)擋板采用浮動(dòng)活塞千斤頂；液壓系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列優(yōu)化措施后，管路系統(tǒng)變得尤為簡(jiǎn)潔。

結(jié)語(yǔ)

充填液壓支架由于結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，整體性和充填性較好，具有較好的經(jīng)濟(jì)性和安全性，目前充填液壓支架的市場(chǎng)前景非常廣闊。在具體煤層開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用，有效的提高了煤炭資源的回收率，而且有效的控制了地表的變形，有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦周邊環(huán)境及地下水資源的保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)礦區(qū)資源的有效保護(hù)，有利于礦井服務(wù)年限的延長(zhǎng)，對(duì)礦區(qū)的可持續(xù)性發(fā)展具有極為重要的意義。

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