液压支架主要零部件的设计研究

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摘要：液压支架根据其结构特点和与围岩性质的效应关系一般分为三类，即支撑、掩护和支撑掩护，文中分析的液压支架主要零部件的设计以及相关设计要求，这一研究对于的掩护式液压支架的推广具有一定的意义。

关键词：液压支架 主顶梁 掩护梁

一、主要部件的设计

（一） 设计要求

主要部件设计的要求如下：四连杆机构进行优化设计是必要的，它可以使支架梁端距离变化小，支架受力平衡点最佳，结构上不仅满足工作空间的要求，而且能够支撑足够的纵向、横向力及转矩；前梁无论是伸缩式或是挑梁式，都能及时支护顶板，前梁由前梁千斤顶控制，可上、下摆动，与顶板保持良好的接触，维护工作面上方顶板，伸缩梁靠伸缩千斤顶和前梁作相对滑移.用以及时支护新暴露的顶板；顶梁是主要的支撑在承受工作面顶板压力的组件。它可以随时调整与顶板的接触及征服顶板压力，保证支架的正常空间。顶梁配备侧护板、活动侧装有千斤顶和弹簧，以防支撑架间泄漏煤矸石和规范支架间距，如果四连杆机构和顶梁铰接，要有可靠的铰链做支持。掩护梁，它用于承受部分煤、矸载荷，防止其窜入支架中间影响与输送机的工作空间，保证支架、后输送机正常运行，根据不同的支架类型，掩护梁有伸缩插板式和在下端铰接伸缩尾梁式，它装有侧护板.作用与顶梁侧护板相同，掩护梁受扭力和横向载荷力大，这是非常重要的部件，它作用的基础是支持顶板下的压力和侧向力并将压力传送到底板上，这一过程需要足够的强度和刚度，并应满足底板比压力在许可范围内，确保支架总体稳定性的关键是在支架底部铰接四连杆机构，在其底部中间镶有变动装置、侧设置滞后输送机千斤顶和推移杆；推移装置，此机构关系到支架能否正常推移，由千斤顶和推移杆组成，推移杆结构有长推杆或是由两部分短推移杆组成；尾梁，作为四连杆机构和掩护梁铰链的支架后部，在掩护梁下铰接一个可旋转的扩展板尾梁来贮存煤，并且保证了煤的高度和维护的工作空间，使用插板把大块煤压成小块的碎煤。尾梁配备侧护板，功能和顶梁，掩护梁的侧护性质一样。液压控制系统及立柱、千斤顶，液压系统由各液压元件、管路系统组成，它有立柱、千斤顶组合来完成支架的各种性能要求，并达到设计技术参数。

（二）主顶梁设计

顶梁部分设计是设计过程的主要部分，它与掩护梁相铰接，立柱支撑着下面，上面则直接接触工作面顶板，制成盒体形状，它的设计结构不仅仅要满足一定的硬度和强度，还要努力适应梁顶部的平整性、防止局部应力过大造成损伤。顶梁在顶板压力组件中是主要的支撑件，承载着切顶的功能。一般来说，之前和之后的断面部分是最危险的部分，部分安全系数，它可以多次反复顶煤的支持作用，以储藏煤。顶梁上配备侧板，一边是设置侧推千斤顶和弹簧，避免架与架之间漏煤和废石和规范支持间距。顶梁结构可以使用钢板焊接而成的盒形状。主要有四根主立筋，为加强构件的刚度，在上下盖板之间焊有加强肋，构成封闭式棋盘型。在顶梁上板下焊接钢柱窝，柱窝有两个孔，通过销轴把支柱和顶梁联系起来；顶梁前有销孔，通过销轴和前梁在销孔连接；顶梁后端也存在销孔， 销孔连接方式是与销轴相连接的。顶梁腹部前端还焊有耳座用来安装前梁千斤顶。

（三）掩护梁设计

掩护梁底部与连杆的前后是连在一起的，底端与尾梁也是相铰接的，但也配备了尾梁千斤项连接耳座位置。用于承受部分煤、矸载荷，防止其窜入后输送机的工作空间，保证支架、后输送机正常运行。掩护梁的最重要的部分是受扭力和横向载荷力的作用的，并且作用力是十分强大。掩护梁做成箱体结构，尾部有伸缩插板式和在下端铰接一伸缩尾梁式，它装有侧护板.作用与顶梁侧护板相同。侧护板的横向宽度，要稍大于移架步距，这样移架时能与不动的邻架间保持封闭。

（四）底座

底座为整体式刚性底座，四连杆机构铰接在底座后部，在两内主筋中间形成的较高的铰点位置，这主要是为了形成足够的后工作空间，在不影响人行通道的基础上，前、后连杆铰接点应尽量前移。在两内主筋间下部布置有推拉装置。有四个球面柱窝与立柱缸底相连，在底座侧面靠前位置设有拉后输送机千斤顶的可拆装固定耳座。该底座整体性强，稳定性好，比压小。

（五）立柱

立柱的结构可如下图1所示，分为单作用、活塞式、双伸缩的类型。其主要组成部件是缸体8、活柱6、7、导向套11、12等。下端焊接球形缸底1的缸体8是由无缝隙钢管再制造而成的.可以看出，钻有孔并焊有管接头的是立柱下腔（活塞下部空腔）的液口5。上端装有导向套11、12的缸体，它为活柱6的上下往复运动提供了方向。为了避免缸体外部的煤尘等脏物随活柱下缩而进入缸内，在导向套的上端安装防尘圈14成为必要条件，在导向套上配置蕾形密封圈13和O形圈阻止了液体从立柱上腔（活塞上部环形空间）向外泄漏的可能。缸体的立柱上腔的液口9、15是处于钻有螺纹孔并焊有管接头上部的，它直接与上腔相通。

图1 立柱装配图

二、小结

本文简述了液压支架主要零部件的设计，实际的系统设计还应联系液压传动、机械制图等内容，特别是控制系统方面进行全面考虑，尽管文中研究比较片面，但由于对设计要求和主要零部件分析较为详细，在实际当中由于当中还是具有一定的参考价值。

参考文献：

[1] 宁宇.大采高综采煤壁片帮冒顶机理与控制技术[J]. 煤炭学报.2009（01）

[2] 王国法，赵志礼，李政.液压支架立柱和千斤顶密封技术研究[J].煤炭科学技术. 2007（08）