基于煤礦用液壓支架設計的分析

王志華

摘 要：最近幾年來，液壓支架因其具有較高的生產效率，能改善工作環境，減少勞動力等特點，在煤炭行業的應用日益比較廣泛。本文結合實際對煤礦用液壓支架做了總體概述，在此基礎上分析了煤礦用液壓支架的組成及工作原理，及它的設計要點。供參考。

關鍵詞：液壓支架；設計要點；煤礦生產；技術設計

中圖分類號：TD355.41 文獻標識碼：A

1 煤礦用液壓支架概述

現在的煤礦開采中，大部分都會用到液壓支架。那么什么是液壓支架？簡單概括為它就是一種利用液體壓力產生支撐力支護采場頂板，維護安全作業空間，推移工作面采運設備，同時在應用中實現自動移設和管理的一種液壓動力裝置，是目前我們國家進行綜合機械化采煤時不可缺少的一種配套設備。它能在最極端的條件下具有穩定性強，防護性能好，移架速度快及對頂板適應性強等特點。

在應用中，煤礦用液壓支架可以滿足于水平面和小于等于10度的緩傾斜厚煤層沿底板一次放頂煤采全高開采的長壁綜采工作面，也適用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤綜采工作面。

1.1 煤礦用液壓支架的組成

現在的大型煤礦開采中的液壓支架的組成一般分為以下幾個部分：1為前立柱，2為后立柱，3為頂梁，4為掩護梁，5為前連桿，6為后連桿，7為底座，8為操縱閥，9為推移裝置。

1.2 煤礦用液壓支架工作原理

所謂的煤礦用液壓支架工作原理，它是以液壓為動力實現升降、前移等運動功能的，在工作過程中能夠可靠地支承頂板而且隨著回采工作面的推進向前移動，逐步實現升、降、推、移四個基本動作，然后這些動作由乳化液泵站供給的高壓液體，通過各種閥控制立柱、千斤頂的伸縮來實現，最終完成液壓支架的整個工作使命。具體如圖2所示。

鑒于目前我們國家在煤炭開采行業液壓支架的使用比較晚，從已經研制的支架系統來看，目前還處于初級階段，而且液壓支架和采煤機和輸送機聯動的整個工作方面的自動化控制還依然處在研究分析層面上，煤礦用液壓支架的未來發展方向是很可觀的，這也是煤炭生產技術發展出現的必然結果。

2 煤礦用液壓支架設計分析

2.1 支架結構選擇。結構的選擇對于整個支架的設計來說是很重要的。在選擇時我們可以根據支架和液部件的各個功能和作用，把它分為如下幾個部分：首先是液壓油缸，整個包括立柱和千斤頂，它的主要功能和作用是實現支架的動作，并產生液壓動力。其次是控制元部件，這個包括單向閥、安全閥等，它的功能和作用是操作控制支架各個液壓缸的動作和保障工作所需要的工作特質。第三個是承載的結構件。像連桿、掩護梁等，它是承受和傳遞頂板的載荷的。最后一個是輔助方面的裝置比如伸縮量裝置、推移裝置等，是有效地實現支架各個動作的必要裝置。

2.2 頂梁選擇。它的選擇要選擇那些結構簡單，可靠性較好的材料，頂梁對頂板的載荷平衡力較強的，同時前端支撐力要大。在設計的時候要設置全長的側護板。

2.3 側護板的選擇。要選用直角單側活動的側護板，直角式單側活動側護板的一側應該是固定的，另一側是活動的。

2.4 底座的選擇。要選用剛性的底座，同時底座面積要足夠大，有利于減小對底座的比壓等。

2.5 液控單向閥的選擇。要選用靈敏度較高的，密封性要高，使用的壽命也要長。

2.6 立柱的選擇。立柱的選擇要有工作阻力和可靠的特性，還有足夠的抗壓力和抗彎度，密封也要好，結構簡單對支架有適應性的工作環境要求。

2.7 操縱閥的選擇。要求密封性要好，工作可靠，操作方面比較方面快捷。

2.8 安全閥的選擇。要求安全閥的動作要靈敏，閥的開啟壓力和關閉壓力差值要很小，有較長的使用壽命，結構也較簡單，最起碼拆卸要方面。

2.9 泵站的選擇。在選擇的時候要本著能承受足夠大的壓力和千斤頂的壓力，使用壽命要長的特點。

3 煤礦用液壓支架設計要點

液壓支架在設計時要做好高度方面的控制。文章結合實際對部分部件的設計高度做一重點分析。

3.1 支架的高度、寬度控制。根據具體的實際情況我們可以選定支架的最低和最高的高度，這樣有利于液壓支架在操作時容易與頂板垮落的厚度及周期進行調整下沉量和支架的移動。所以液壓支架的最高高度可以設置為4700mm，最低高度是3200mm。

而它的寬度來說，要根據設備等的具體情況設置。一般是最小寬度是1430mm，最大寬度是1600mm。這樣的寬度基本是可以滿足生產需要的。

3.2 支架的中心距離的確定。支架的中心距離等于工作面一節的溜槽長度，就現在各個企業使用的情況來看，一般都是用的1.5m的。

3.3 底座長度的控制。在設計這個長度的時候要考慮支架對底板的接觸實際情況，一般是接觸比壓要小。還有就是要保障液壓支架的穩定性。我們以掩護式的液壓支架來說，它底座的長度要取3.5倍的移架步距，一般就是2m左右。但是根據實際的生產來說，底座的選取要在2600mm左右。

3.4 頂梁長度的設計確定。一般來說頂梁長度的確定是相對于安全距離而言的。頂端距是我們在移架之后頂梁端到煤壁的整個距離，它是采煤機在工作時垂直分力促使搖臂和滾筒向液壓支架的傾斜，為避免碰到頂梁進行測定的一個安全性的距離。

3.5 后連桿長度的設計。我們用后連桿的設計長度為例。在設計這個的時候要注意它的運動軌跡，減少那些無用的旋轉視點，然后把保護梁和后連桿簡化成柄滑塊組織。我們假設用三點法來進行設計它的長度，并嘗試用如圖3所示。

根據四連桿的相關要求我們選擇掩護梁在最高位置和水平面夾角b1=60°，最低位置為b2=25°，同樣的后連桿a1為75°，a2為35°。經過這樣計算最終我們得出后連桿的長度是1487mm。

3.6 立柱間距的設計。我們根據相關的設計要求制作如圖4所示的長度尺寸。

其中，ac之間的距離是1000mm；cd之間的距離是700mm。

參考文獻

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