煤矿新型液压支架设计与应用

煤矿新型液压支架设计与应用 摘要：基于当前国内普通液压支架，大多结构较复杂，采高变化相对较小，实际适应性相对较差，很难满足实际使用需求的现状。设计一种新型液压支架，介绍其总体设计情况及具体运动情况，提出采用曲柄滑块机构与剪叉机构相结合的新型结构来代替传统的四连杆机构。实际应用情况表明该种新型液压支架，不仅能更好地适应作业现场采高变化，而且生产成本更低，其具有更好的适应性与经济性，可为企业创造更多经济效益。关键词：液压支架；总体设计；运动过程；经济性0引言液压支架属于一重要的煤矿开采设备，其在煤矿日常开采作业中占有重要地位，液压支架应用状况的好坏将直接影响到综采工作面的高产高效，而液压支架要想更好的服务于煤矿开采工作，其对采高变化的适应性必须强，而就当前多数液压支架的主体结构现状而言，其大多为四连杆结构，其立柱为双伸缩结构，该种结构灵活性相对较差，在某种程度上很难适应工作面采高变化。对此，笔者结合利用所学知识并结合实际工作经验，提出应用曲柄滑块机构与更灵活的剪叉机构相结合的新型机构来代替传统液压支架的四连杆机构，这样的液压支架会更灵活，能适应更大范围的工作面采高变化，不但可确保液压支架梁端距稳定变化1，而且可使液压支架能适应更大的支护高度，取得更好的支护效果。1新型液压支架的总体设计对于液压支架而言，其性能的好坏主要依据：梁端距变化量情况以及支架可达到的最高支护值与最低支护值之比这两个指标来反映。其中梁端距变化量主要反映的是支架顶梁对顶板的支护情况，而液压支架的可达到的最高支护值与最低支护值之比主要反映了液压支架适应采高的能力，通过把剪叉机构与曲柄滑块机构进行科学、合理的组合，借助该组合来取代当前液压支架传统的四连杆机构，这样可显著改善液压支架在日常支护作业中的综合支护性能，取得较好的支护效果2。（1）剪叉机构当让两根长度相同的杆铰接于彼此中点时，这两条杆同侧端点连线会一致处于平行状态，其不受两杆件夹角变化影响。该剪叉机构不仅结构简单、刚度高、升降行程大，而且自备导向，支反力也相对较大，实际支护操作也会更稳定，更可靠。新型液压支架的剪叉机构也相对较简单，其主要由连接杆机构、斜梁机构以及底座机构等部件合理配合而成，在剪叉机构中连接杆的实际长度与一半的斜梁长度相等，连接杆并铰接于斜梁中点。（2）曲柄滑块机构就曲柄滑块机构来看，其主要有下列几个优点：接触低副，压强小，易润滑，磨损小，运行寿命长，可传递较大动力。易加工，可达到较高的加工精度且实际加工成本低。杆可相对较长，可进行远距离作业。可借助连杆实现一些复杂运动轨迹。在实际生产中，斜梁，滑座、连接杆、底座以及立柱等部件按照某种结构形式进行有机组合，便可构成新型液压支架的曲柄滑块结构，更好的服务于液压支架的支护作业4。（3）结构设计就新型液压支架结构现状而言，顶梁、掩护梁、斜梁以及底座、连接杆、滑座、立柱等这些都为新型液压支架的主要结构件，它们的相互组合便构成了新型液压支架，其具体组合情况如图1所示。对于新型液压支架而言，其顶梁结构与普通液压支架的顶梁结构相类似；斜梁上端铰接于顶梁的中后部铰接孔，斜梁下端铰接于滑块前铰接孔；该新型液压支架的掩护梁上端铰接于顶梁后部的铰接孔，下端进一步铰接于滑座的后铰接孔，掩护梁上端铰接于顶梁后部的铰接孔，掩护梁下端铰接于滑座后铰接孔，让滑块在底座后部滑道内滑动，连接杆下端与底座前端相铰接，连接杆上端铰接于斜梁中心。如图2所示为新型液压支架机构简图与外形图，图中AB的长度等于DC的长度，AD的长度等于BC的长度，EF的长度为AD长度的一半5。2新型液压支架运动过程支架在作业过程中，液压油从立柱下腔进入，在液压油的推动下立柱会逐步伸长，在伸长的过程中，经立柱与斜梁相互推动，立柱运动后，立柱便会带动斜梁、支撑杆与顶梁进行相应的剪叉运动，随剪叉运动时间的增长，液压支架通常会逐步上升。因支撑梁底部与底座前端相铰接，这样支架在实施剪叉运动时，顶梁前端点便不会发生竖直方向上的偏移，梁端距易长期保持固定值。与此同时，在斜梁的作用下滑座会发生右移。因掩护梁结构，斜梁结构，顶梁结构以及滑座结构等，它们四者彼此配合构成的总体结构属于一种平行四边形结构，这样顶梁在日常工作时便可一直处于水平状态6。与ZY2800-07-16型液压支架相比，假设液压支架的AB长度与DC长度相等都为600mm，支架的AD长度与BC长度相等都为1600mm，EF的长度为800mm，经仔细观察支架高度变化后，两支架立柱的实际长度变化情况可知：新型液压支架立柱行程在100mm的情况下，便可满足液压支架在实际生产中的日常支护高度变化需求，并且新型液压支架立柱的行程远小于普通支架立柱的行程7。表1为传统的普通液压支架支架高度变化后对应的支架立柱长度的变化情况表，表2为液压支架支架高度变化后对应的支架立柱长度的变化情况表。它们的对比情况如图3所示。经综合观察表1-2、图3可知，通过用单伸缩立柱代替双伸缩立柱制成的新型液压支架，在大幅降低支架生产成本的同时，还可大幅提升支架的实际可支撑高度范围，会增强液压支架的适用性。3结束语由于受液压支架结构及实际生产工艺的影响，传统液压支架与新型液压支架相比，适应工作现场采高变化的能力相对较差，在实际支护作业中，时常无法满足采高变化相对较大的煤层的支护需求，而就该种新型液压支架来看，因其应用的是复合结构，这样支架便可具有更大的调高范围，但该种新型液压支架在实际应用过程中也存在较明显的缺点，如在支架运动时，顶梁一致处于水平状态，这样便很难适应顶板的高低变化，对采煤工作面顶板的要求较高，这也限制了此种新型液压支架的大幅推广与应用。基于该种新型液压支架还处于初期研发应用阶段，在未来仍需进一步改进完善，只有这样才能使该种新型液压支架的应用范围更广，才能为企业创造更多经济效益。参考文献：1徐海洋，周毅钧，李学明.三自由度新型并联液压支架的研究J.煤炭技术，2014（11）：15-18.2刘欣科.一种新型液压支架立柱设计与研究J.煤矿开采，2013（04）：88-90.3田海喜.新型液压支架抬底油缸导向结构的设计研究J.机械管理开发，2016（11）：91-93.4魏雁亭.新型液压支架组装架设计与分析研究J.山西焦煤科技，2017（10）：7-10.5李跃棚，贾彦京，任祎.新型液压支架平衡千斤顶双控双向液压锁的试验研究J.科技与创新，2017（10）：33-35.6陶丽花.矿用液压支架优化设计分析J.电子世界，2018（17）：22-24.7张建军.液压支架销轴拆卸装置的设计应用J.同煤科技，2017（06）：12-14.8刘印，杨兆建.液压支架选型设计系统J.工矿自动化，2017（11）：30-32.