淺析煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力分析

摘要：在社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中，煤礦能源對(duì)社會(huì)生產(chǎn)起著非常重要的支撐作用。而煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為煤礦開采中的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)和受力分析承擔(dān)著液壓支架受力的作用。文章結(jié)合筆者多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，探究了液壓支架的關(guān)鍵組成部分和動(dòng)力傳動(dòng)體系的構(gòu)造，旨在促進(jìn)煤礦開采工作的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦設(shè)備；液壓支架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；受力分析；煤礦能源；煤礦開采 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD355 文章編號(hào)：1009-2374（2017）11-0295-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.149

在煤礦開采中，傳統(tǒng)的人工開采顯然已經(jīng)不能滿足日益增長的社會(huì)生產(chǎn)需求，在能源的供應(yīng)上存在很大程度的不足。煤礦機(jī)械開采的施工建設(shè)由此誕生，其主要是采用專業(yè)的機(jī)械設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦的高效率開采，進(jìn)行煤礦液壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和受力分析等方面的考慮，有利于設(shè)備和能源供應(yīng)體系的發(fā)展。然而煤礦機(jī)械主要是煤礦開采企業(yè)給開采工作提供的器材，在實(shí)際生產(chǎn)中沒有得到大范圍利用。以下主要從煤礦機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力方面的問題進(jìn)行簡要分析。

1 煤礦液壓支架的概念及認(rèn)識(shí)

在煤礦機(jī)械的開采中，煤礦液壓支架是通過支柱、底座、頂梁等結(jié)構(gòu)組合而成的整體，并經(jīng)過鋼板結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼接。在主體水平面的構(gòu)造上具有較為平緩的傾斜度，在頂部結(jié)構(gòu)中可以采用總體頂煤開采的形式來進(jìn)行開采工作，適合傾斜度較小的煤礦開采工作中，有利于水平綜合面的上煤礦開采。我們大致能夠從煤礦液壓的總體結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，煤礦液壓支架主要是煤礦總體結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)造，在煤礦的開采中起著關(guān)鍵作用。更加能夠承擔(dān)頂部煤礦結(jié)構(gòu)的隔離，對(duì)原煤能起到很好的隔離效果，從整體上推動(dòng)煤礦工作面的改造以及相關(guān)位置的傳送，有利于配套設(shè)備機(jī)械能效的發(fā)揮。在采煤機(jī)械效率的提升中明顯比計(jì)劃中的總體規(guī)劃下的煤礦開采有差距，對(duì)于煤礦和設(shè)備運(yùn)輸?shù)膫魉蛠碚f會(huì)大幅度降低機(jī)械運(yùn)輸性能的調(diào)動(dòng)，從根本上減少工作人員的工作量，能夠在一定范圍中實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化管理，為人們的生命安全做出必要保證。

2 液壓支架的工作原理

液壓支架的主要工作原理是迎合液壓板塊和頂板之間的協(xié)調(diào)作用，在抵抗阻力的情況下實(shí)現(xiàn)負(fù)載效果，結(jié)合數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析。采用高壓支架的設(shè)計(jì)來給液壓支架提供更多的動(dòng)力，通過動(dòng)力裝置來完成支架結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，并結(jié)合液壓支架的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，在支架工作面的狀態(tài)調(diào)整下進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，不斷改變工作面的設(shè)計(jì)，采用高壓液態(tài)動(dòng)力的方式來給液壓支架提供更多的動(dòng)力。不斷完善整體機(jī)械設(shè)備的構(gòu)造。在某些頂板結(jié)構(gòu)中不能實(shí)現(xiàn)良好的支架防護(hù)，應(yīng)該有效利用防護(hù)底部的方式來進(jìn)行調(diào)控，防止頂板的下沉，并且結(jié)合有效的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行工作空間的控制，在頂板和防塵空間的設(shè)計(jì)中維持良好的底部結(jié)構(gòu)，對(duì)礦井結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少防塵空間和地質(zhì)條件之間的差距，從整體上促進(jìn)地質(zhì)條件的穩(wěn)定。煤層地質(zhì)條件和礦井的地質(zhì)是變動(dòng)的，所以在進(jìn)行頂板的設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到同等頂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)范圍，減少平板頂部和臺(tái)階之間的差距，確保正常的生產(chǎn)環(huán)境，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行礦井結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，對(duì)支架的整體構(gòu)造進(jìn)行考慮。支架和中心結(jié)構(gòu)之間要維持對(duì)應(yīng)的變化趨勢(shì)，在防止支架沉淀和配套的工作基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。液壓的主要工作尺寸和工作空間之間要形成一定的臺(tái)階設(shè)計(jì)，并且和其他單位之間形成適用范圍的構(gòu)造，考慮支架結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，根據(jù)支架的范圍進(jìn)行分析，調(diào)節(jié)底座和立柱的結(jié)構(gòu)間距，維持相對(duì)協(xié)調(diào)，保持足夠的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3 煤礦液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在對(duì)煤礦液態(tài)支架進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時(shí)，要控制煤礦液壓支架的結(jié)構(gòu)來協(xié)調(diào)作用，通過液壓控制的范圍，結(jié)合液壓缸和其他元件之間進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運(yùn)作的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。能夠承載更多的水平壓力，在擋板結(jié)構(gòu)和其他底座之間的相互作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板水平結(jié)構(gòu)的操控。在對(duì)煤礦開采設(shè)備的不同組成部位進(jìn)行協(xié)調(diào)時(shí)，應(yīng)該考慮執(zhí)行元件和支撐單元的構(gòu)造，要在承受壓力范圍的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制，將更多的壓力分散給輔助部位，通過操作閥門的協(xié)調(diào)來進(jìn)行壓力的傳遞，并在主板結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)下對(duì)不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行阻擋，改變操作閥受到的壓力。而執(zhí)行元件受到的負(fù)載要考慮到不同承受重力之間的差距，在液壓承載壓力元件下改變支撐單位的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，來提升支架的水平范圍。通過其他構(gòu)件的輔助來從整體上提升輔助單元的構(gòu)造，改變水平承受壓力大小的范圍，在進(jìn)行操作閥控制的協(xié)調(diào)中，對(duì)液壓元件的開關(guān)進(jìn)行改變，通過結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來決定支架結(jié)構(gòu)和承受壓力范圍之間的聯(lián)系。通過部分元件來進(jìn)行整體設(shè)備維修，防止主板結(jié)構(gòu)的改變，以液態(tài)支架結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)煤礦采集的外載。改變液壓支架和頂部支架之間的聯(lián)系，通過外載壓力來進(jìn)行合力方向的控制，并與煤礦開采范圍相適應(yīng)，以達(dá)到最好的開采效率為基本原則，協(xié)調(diào)操作閥受到的壓力強(qiáng)度，對(duì)不同的負(fù)載條件進(jìn)行控制，協(xié)調(diào)底部結(jié)構(gòu)和水平壓力大小的關(guān)系，進(jìn)行更好的壓力傳遞。液壓支架結(jié)構(gòu)的連接處要利用連接頭進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能夠達(dá)到液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，達(dá)到最好的煤礦采煤效果。

此種墊塊加載位置如圖1所示：

前梁受力圖如圖2所示：

考慮到液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)煤礦開采工作的影響，在進(jìn)行頂部支架結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)，結(jié)合操作閥和液壓結(jié)構(gòu)之間相互協(xié)調(diào)，從整體上促進(jìn)外載壓力的支撐效果。促進(jìn)液態(tài)支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，減少液壓結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)備本身產(chǎn)生的影響，并且結(jié)合結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，在設(shè)備運(yùn)行和液壓結(jié)構(gòu)上維持相對(duì)的穩(wěn)定。從支架結(jié)構(gòu)的水平承受壓力方面進(jìn)行協(xié)調(diào)，改變開采結(jié)構(gòu)和設(shè)備穩(wěn)定方面的關(guān)系，防止輔助裝置在總體設(shè)備設(shè)計(jì)中影響到承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從外載壓力進(jìn)行分析，達(dá)到更加穩(wěn)定的效果，減小水平方向上受到的壓力，控制煤礦結(jié)構(gòu)在煤礦開采方面的協(xié)調(diào)性，從液壓支架的角度進(jìn)行綜合掛載。在水平液壓支架結(jié)構(gòu)周圍采用更加穩(wěn)定的設(shè)計(jì)，結(jié)合煤礦開采工作的實(shí)際情況，進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)安排。盡量避免其他因素對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從設(shè)備運(yùn)行的協(xié)調(diào)性進(jìn)行分析，探究整體采煤的效率。為保持拼接結(jié)構(gòu)的外載壓力穩(wěn)定，在原有液壓結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采用操作閥相互協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)方式，更加有利于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，打破傳統(tǒng)意義上對(duì)液壓支架的承受壓力變動(dòng)，并且在水平方向承載掛載的基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)調(diào)，維持相對(duì)的結(jié)構(gòu)支撐作用。在輸出范圍的基礎(chǔ)上，達(dá)到更加穩(wěn)定的效果，結(jié)合液壓支架的參數(shù)同時(shí)進(jìn)行對(duì)比，在同等的受力上不斷改變整體的結(jié)構(gòu)，使其達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。

4 煤礦液壓支架的受力分析

從煤礦液壓支架的控制結(jié)構(gòu)來看，我們大致上可以發(fā)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方向，通過受力情況進(jìn)行分析。液壓支架結(jié)構(gòu)在整體上具有一定的優(yōu)勢(shì)，在支架的最大和最小高度處都能夠維持一定范圍的空間輸出范圍承載。并在連續(xù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，前連桿掩護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的受力分析。為更加形象地表示出后連桿的位置坐標(biāo)，應(yīng)該結(jié)合四連桿的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，在平面坐標(biāo)系中，我們大致可以發(fā)現(xiàn)液壓支架的平面結(jié)構(gòu)和圖形方法，在四連桿機(jī)構(gòu)下的對(duì)應(yīng)支架設(shè)計(jì)中，應(yīng)該結(jié)合不同支架結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，在相同的阻力下承受同等的壓力，結(jié)合千斤頂?shù)钠胶庾饔茫瑢?duì)相同狀態(tài)下的程序進(jìn)行對(duì)比，承受相同的底座壓力后就可以進(jìn)行選取。在CAD軟件中對(duì)整體煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)參數(shù)和整體結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，在相同的液壓結(jié)構(gòu)中進(jìn)行模擬，控制同等程序之間的支架構(gòu)造，并結(jié)合自動(dòng)模擬的參數(shù)對(duì)頂梁分?jǐn)?shù)模擬進(jìn)行分析，才能夠達(dá)到最好的效果。在設(shè)計(jì)方案中與同等的設(shè)計(jì)方案相互協(xié)調(diào)，進(jìn)行液壓結(jié)構(gòu)的有效控制，在液壓浮點(diǎn)范圍的基礎(chǔ)上進(jìn)行連續(xù)坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的相互協(xié)調(diào)，改變有效的數(shù)據(jù)參數(shù)，就能夠更加形象生動(dòng)的展示出支架結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)，并通過有效的數(shù)據(jù)來改變頂梁的分?jǐn)?shù)，進(jìn)行支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析，并通過有效的分?jǐn)?shù)設(shè)計(jì)來標(biāo)識(shí)連桿坐標(biāo)，協(xié)調(diào)不同的支架參數(shù)得到適應(yīng)煤礦開采的液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。在同等的煤礦液壓數(shù)據(jù)下，可以按照支架的最高空間承載范圍中進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，并對(duì)比其他工程設(shè)計(jì)參數(shù)得到更好的液壓支架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

改變?cè)幸簤褐Ъ芙Y(jié)構(gòu)的限制，在支架參數(shù)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行適應(yīng)，通過頂梁結(jié)構(gòu)的輸出范圍，改變?cè)械臄?shù)據(jù)參數(shù)，以連續(xù)的液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析。在支架的承受范圍內(nèi)改變支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式，并和煤礦開采工藝相適應(yīng)，達(dá)到最優(yōu)化的生產(chǎn)。

5 煤礦液壓支架的未來發(fā)展

從煤礦液壓數(shù)據(jù)對(duì)比進(jìn)行分析，我國煤礦開采機(jī)械設(shè)備中存在很大的競(jìng)爭，同比于煤礦行業(yè)在20世紀(jì)能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)的比例，大致可以推斷出大型開采設(shè)備在未來的煤礦能源開采中所發(fā)揮的重要作用，在能源結(jié)構(gòu)中起到的效果以及達(dá)到的生產(chǎn)規(guī)模。從我國煤礦開采中機(jī)械化設(shè)備的進(jìn)程來看，大致可以分析出煤礦機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模將會(huì)越來越大，最終達(dá)到社會(huì)生產(chǎn)中的比例。總的來講，我國機(jī)械化設(shè)備的推廣范圍將會(huì)非常廣泛，逐漸成為煤礦能源開采中關(guān)鍵的組成部分。在煤礦液壓支架的構(gòu)造中，相對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)備生產(chǎn)來講，機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備具有更加廣泛的能源基礎(chǔ)，并且在機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)上，能夠?qū)γ旱V開采生產(chǎn)進(jìn)行更好的調(diào)節(jié)，進(jìn)行生產(chǎn)協(xié)調(diào)的有效控制，盡量減少機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)損耗，在對(duì)應(yīng)的設(shè)備損耗下進(jìn)行關(guān)鍵部位的控制，在液壓支架的協(xié)調(diào)下配合設(shè)備檢測(cè)范圍進(jìn)行煤礦液壓支架工作的調(diào)節(jié)。

6 結(jié)語

隨著時(shí)代的發(fā)展，液壓支架工作已經(jīng)成為煤礦開采中的重要組成部分。在有關(guān)設(shè)備的配合檢測(cè)下，對(duì)液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力情況進(jìn)行分析，就可以精確得到最適合于煤礦開采情況的液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)。并且在實(shí)際生產(chǎn)中，有關(guān)部門還可以進(jìn)行煤礦開采工作的協(xié)調(diào)，通過對(duì)液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力分析的有關(guān)參數(shù)配合，在最大限度中降低煤礦液壓的比例，并結(jié)合支架構(gòu)造的受力情況進(jìn)行分析，得到良好的比例數(shù)據(jù)。

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作者簡介：張取（1986-），男，云南大理人，供職于陜西陜煤彬長礦業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)服務(wù)中心，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）