綜放工作面液壓支架拉后溜機構(gòu)的優(yōu)化設計

劉新華

(1.煤炭科學研究總院 開采設計研究分院，北京 100013；2.天地科技股份有限公司 開采設計事業(yè)部，北京 100013)

綜放工作面液壓支架拉后溜機構(gòu)的優(yōu)化設計

劉新華1,2

(1.煤炭科學研究總院 開采設計研究分院，北京 100013；2.天地科技股份有限公司 開采設計事業(yè)部，北京 100013)

針對綜放工作面液壓支架拉后溜機構(gòu)在井下使用中經(jīng)常出現(xiàn)螺栓銹蝕、壓板螺栓拆裝困難、螺栓受剪斷裂等問題，從拉后溜機構(gòu)鏈環(huán)卡與鏈條的連接方式、鏈環(huán)卡結(jié)構(gòu)形式、鏈環(huán)卡受力等方面對常規(guī)拉后溜機構(gòu)進行了優(yōu)化設計，通過分析對比得出，優(yōu)化設計后的拉后溜機構(gòu)在使用、可靠性方面均有較大優(yōu)勢。

綜放工作面； 液壓支架；拉后溜機構(gòu)； 鏈環(huán)卡

綜放開采中，后部刮板運輸機的前移主要依靠拉后溜機構(gòu)來完成，后部刮板運輸機通過拉后溜機構(gòu)與液壓支架連接。拉后溜機構(gòu)中關(guān)鍵的零件是鏈環(huán)卡，其主要作用是連接拉后溜千斤頂與圓環(huán)鏈條[1-2]。目前常用拉后溜機構(gòu)在使用過程中常出現(xiàn)壓板螺栓生銹不易更換或螺栓斷裂等問題。這些問題的出現(xiàn)主要是因為鏈環(huán)卡結(jié)構(gòu)缺陷所致，所以有必要對鏈環(huán)卡的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計。

1 拉后溜機構(gòu)分析

1.1 拉后溜機構(gòu)組成

目前，國內(nèi)常用的拉后溜機構(gòu)如圖1所示。拉后溜千斤頂通過銷軸與鏈環(huán)卡連接，圓環(huán)鏈條通過壓板、螺栓、彈簧墊圈進行固定。

圖1 放頂煤支架拉后溜機構(gòu)

1.2 常規(guī)拉后溜機構(gòu)缺點

拉后溜機構(gòu)中鏈環(huán)卡與圓環(huán)鏈條通過螺栓與壓板進行固定，在井下實際使用過程中存在下述缺點：一是螺栓容易銹蝕、不易拆卸；二是結(jié)構(gòu)復雜，鏈環(huán)卡上的內(nèi)螺紋銹蝕、磨損、變形失效，導致鏈環(huán)卡功能失效；三是鏈環(huán)承載后，平圓環(huán)鏈不能保持水平狀態(tài)，鏈環(huán)受力狀態(tài)復雜；四是在使用時圓環(huán)鏈的調(diào)整不方便、維護困難。出現(xiàn)以上問題的主要原因是鏈環(huán)卡的結(jié)構(gòu)不合理[3]。

1.3 鏈環(huán)卡結(jié)構(gòu)分析

常用鏈環(huán)卡結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要特點一是鏈環(huán)卡上設計有螺紋孔；二是卡槽內(nèi)壁與水平面垂直。

圖2 常用鏈環(huán)卡實體模型

1.4 鏈環(huán)卡受力分析

拉后溜機構(gòu)受力狀態(tài)如圖3所示，在拉后溜過程中平圓環(huán)鏈主要承載后溜拉力，但因鏈環(huán)卡結(jié)構(gòu)設計限制平圓環(huán)鏈軸線與后溜千斤頂軸線不在一個平面(如圖1所示)，安裝時平圓環(huán)鏈也不能處在水平狀態(tài)，這些因素導致在拉后溜過程中要產(chǎn)生向上分力F3，若F3超過螺栓許用載荷，會使螺栓斷裂或損壞[4]。

圖3 常用鏈環(huán)卡受力示意

2 拉后溜機構(gòu)優(yōu)化設計

2.1 改進后的鏈環(huán)卡

改進后的鏈環(huán)卡如圖4所示，與常規(guī)鏈環(huán)卡相比，其主要特點是取消螺紋孔，增加平圓環(huán)鏈限位銷軸安裝孔與平圓環(huán)鏈限位凸臺，同時在鏈環(huán)卡中下部設計長孔。

圖4 改進后鏈環(huán)卡實體模型與平面

2.2 改進后的拉后溜機構(gòu)

改進后的拉后溜機構(gòu)如圖5所示。

圖5 改進后放頂煤支架拉后溜機構(gòu)

拉后溜千斤頂通過銷軸與鏈環(huán)卡連接，圓環(huán)鏈

條中的平圓環(huán)鏈卡在鏈環(huán)卡中，通過鏈環(huán)卡上的凸臺限制其自由度，銷軸限制其向上擺動。這種連接方式結(jié)構(gòu)簡單、可靠，圓環(huán)鏈條長度調(diào)整方便，并且在拉后溜過程中，只有1節(jié)平圓環(huán)鏈與鏈環(huán)卡產(chǎn)生相互作用力，立圓環(huán)鏈可上下自由轉(zhuǎn)動，平圓環(huán)鏈始終處于近水平狀態(tài)，受力狀態(tài)簡單。銷軸連接方式在井下也容易拆裝。

3 兩種拉后溜機構(gòu)的對比

兩種拉后溜機構(gòu)的主要區(qū)別在于鏈條與鏈環(huán)卡的連接方式和鏈環(huán)卡結(jié)構(gòu)，從連接方式上對比，常規(guī)拉后溜機構(gòu)鏈條與鏈環(huán)卡的連接方式復雜，連接需要壓板、螺栓和墊圈，螺栓容易銹蝕，井下安裝、拆卸困難，螺栓受力后容易斷裂損壞，鏈環(huán)卡上的內(nèi)螺紋銹蝕、磨損、變形后容易失效，最后導致鏈環(huán)卡功能失效。優(yōu)化設計后的拉后溜機構(gòu)鏈條與鏈環(huán)卡的連接方式簡單可靠，連接僅需要銷軸與B形銷，這種連接方式克服了常規(guī)拉后溜機構(gòu)連接方式的缺陷[5]。

4 結(jié)論

拉后溜機構(gòu)作為液壓支架與后部運輸機之間的橋梁在綜放工作面開采過程中起著非常重要的作用，拉后溜機構(gòu)中任何零件的損壞都會對正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響[6]，以上通過對兩種拉后溜機構(gòu)的分析對比得出，優(yōu)化設計后的拉后溜機構(gòu)在使用、可靠性方面均有較大優(yōu)勢。

[1]王國法.液壓支架技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

[2]王國法.放頂煤液壓支架與綜采放頂煤技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[3]李明忠，劉珂珉，曾明勝，等.大采高放頂煤開采技術(shù)及其發(fā)展前景[J].煤礦開采，2006，11(5)：28-29，43.

[4]馬鴻君.綜采放頂煤工藝在西峪煤礦的應用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2009(14)：219-220.

[5]張樹立，王文強，李學軍.急傾斜特厚松軟易燃煤層綜放開采技術(shù)與實踐[J].煤礦開采，2004，9(2)：25-27.

[6]喬慶煌，高森林.高瓦斯極軟特厚煤層綜采放頂煤回采經(jīng)驗[J].煤礦開采，2005，10(6)：46-48.

[責任編輯：鄒正立]

OptimizationandDesignforPullingRearConveyorStructureofPoweredSupportinFull-mechanizedCavingMiningFace

LIU Xin-hua1,2

(1.Coal Mining & Designing Branch, China Coal Research Institute, Beijing 100013, China; 2.Coal Mining & Designing Department, Tiandi Science & Technology Co., Ltd., Beijing 100013, China)

For the problems of pulling rear conveyor structure of powered support in full-mechanized caving mining face, including bolt corrosion, dismounting difficulty and shearing failure, optimization design was made from linkage manner of link card and chain, link card structure form and link card stress.It was obtained that optimized structure showed advantage in utilization and reliability.

full-mechanized caving mining face; powered support; pulling rear conveyor structure; link card

2014-03-07

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2014.04.014

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)：兩柱式超強力放頂煤液壓支架研制(2012AA06A407)

劉新華(1976-)，男，內(nèi)蒙古察右中旗人，碩士研究生，工程師，從事液壓支架等煤礦支護設備的設計研究工作。

劉新華.綜放工作面液壓支架拉后溜機構(gòu)的優(yōu)化設計[J].煤礦開采，2014，19(4)：48-49.

TD355.41

A

1006-6225(2014)04-0048-02