論煤礦用液壓支架的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

解文強(qiáng)

（開灤東歡坨礦業(yè)分公司河北唐山063000）

論煤礦用液壓支架的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

解文強(qiáng)

（開灤東歡坨礦業(yè)分公司河北唐山063000）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭的供應(yīng)量跟不上需求，所以實(shí)現(xiàn)煤礦開采的綜合機(jī)械化，能夠大幅度地提高我們的勞動(dòng)生產(chǎn)率，也是加快我國煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐，讓煤炭工業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略措施。而液壓支架具有較高的生產(chǎn)效率，能改善工作環(huán)境，減少勞動(dòng)力等特點(diǎn)，在煤炭行業(yè)的應(yīng)用日益比較廣泛。因此，必須采取有效的措施，把控煤礦用液壓支架的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)煤礦行業(yè)的發(fā)展。基于此，本文就煤礦用液壓支架的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探究。

煤礦；用液壓支架；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

液壓支架的設(shè)計(jì)關(guān)乎著煤礦生產(chǎn)企業(yè)的安全和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)改善了作業(yè)環(huán)境，對我國煤炭工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。因此，本文對于煤礦用液壓支架的設(shè)計(jì)要點(diǎn)的探究具備特別重要的意義。

1 液壓支架介紹

1.1 我國液壓支架的發(fā)展

我國的液壓支架系統(tǒng)發(fā)展比較晚，從20世紀(jì)80年代中期才開始研制液壓支架的電液控制系統(tǒng)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，煤機(jī)產(chǎn)品呈現(xiàn)高技術(shù)化的特征。各個(gè)煤機(jī)企業(yè)堅(jiān)持自主創(chuàng)新與引進(jìn)技術(shù)、合作開發(fā)、合作制造相結(jié)合，跟隨世界煤機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢，將先進(jìn)適用的技術(shù)和工藝，逐步轉(zhuǎn)化為國產(chǎn)技術(shù)，大力推進(jìn)機(jī)電一體化。雖然近十幾年來我們在液壓支架的研究上取得了一些成績，但是，跟國外的技術(shù)相比還有很多不足。要實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)綜采工作面的高產(chǎn)高效，液壓支架的電液控制系統(tǒng)無疑是其中的關(guān)鍵設(shè)備，也必然成為今后的一個(gè)發(fā)展方向，因?yàn)檫@是煤炭行業(yè)集約化生產(chǎn)、高產(chǎn)高效發(fā)展的需要，也是我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的要求，是隨著煤炭生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步而產(chǎn)生的必然結(jié)果。

1.2 液壓支架的工作原理

液壓支架有很多種類，但是其基本功能大多是相同的。其工作時(shí)的主要?jiǎng)幼靼ㄉ导堠p移架和輸送機(jī)的推移。所有這些動(dòng)作都是靠乳化液泵站所提供的一些高壓液體，由液壓控制系統(tǒng)來控制各種功能不同的液壓缸來完成的。在工作時(shí)，工作面的主管路與各個(gè)支架的液壓管路形成并聯(lián)，組成各自相對獨(dú)立的液壓功能系統(tǒng)，其中的液控安全閥和單向閥都設(shè)在本架內(nèi)，而操縱閥可以設(shè)在本架或鄰架內(nèi)，前者為本架操作，后者為鄰架操作。

液壓支架按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和與圍巖的作用關(guān)系一般分可以分為三大類：支撐式支架、掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架。而根據(jù)支架各個(gè)部件的功能和作用，其組成又可以分為四個(gè)部分：①頂梁、掩護(hù)梁、底座、連桿、尾梁等承載結(jié)構(gòu)件，它的主要是用來承受并傳遞頂板以及垮落巖石所給的載荷；②包括立柱及各種類型的千斤頂?shù)仍趦?nèi)的液壓油缸，它的主要是為了使支架執(zhí)行各種動(dòng)作而產(chǎn)生所需要的液壓動(dòng)力；③包括液壓系統(tǒng)中的單向閥、操縱閥、安全閥等各種類型的閥門，以及電控元件、液壓管路等控制元部件，它的主要是用來操作各個(gè)液壓油缸的動(dòng)作，并保證支架所需要的工作特性；④一些輔助裝置，包括護(hù)幫、推移、防倒防滑、伸縮梁等裝置和活動(dòng)的側(cè)護(hù)板、連接件等，這些裝置是為實(shí)現(xiàn)支架的某些動(dòng)作或功能所必需的裝置。

2 煤礦用液壓支架設(shè)計(jì)分析

（1）支架結(jié)構(gòu)選擇。結(jié)構(gòu)的選擇對于整個(gè)支架的設(shè)計(jì)來說是很重要的。在選擇時(shí)我們可以根據(jù)支架和液部件的各個(gè)功能和作用，把它分為如下幾個(gè)部分：①液壓油缸，整個(gè)包括立柱和千斤頂，它的主要功能和作用是實(shí)現(xiàn)支架的動(dòng)作，并產(chǎn)生液壓動(dòng)力。②控制元部件，這個(gè)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(gè)液壓缸的動(dòng)作和保障工作所需要的工作特質(zhì)。③承載的結(jié)構(gòu)件。像連桿、掩護(hù)梁等，它是承受和傳遞頂板的載荷的。④輔助方面的裝置比如伸縮量裝置、推移裝置等，是有效地實(shí)現(xiàn)支架各個(gè)動(dòng)作的必要裝置。

（2）頂梁選擇。它的選擇要選擇那些結(jié)構(gòu)簡單，可靠性較好的材料，頂梁對頂板的載荷平衡力較強(qiáng)的，同時(shí)前端支撐力要大。在設(shè)計(jì)的時(shí)候要設(shè)置全長的側(cè)護(hù)板。

（3）側(cè)護(hù)板的選擇。要選用直角單側(cè)活動(dòng)的側(cè)護(hù)板，直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板的一側(cè)應(yīng)該是固定的，另一側(cè)是活動(dòng)的。

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

（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。

（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(jié)構(gòu)簡單對支架有適應(yīng)性的工作環(huán)境要求。

（7）安全閥的選擇。要求安全閥的動(dòng)作要靈敏，閥的開啟壓力和關(guān)閉壓力差值要很小，有較長的使用壽命，結(jié)構(gòu)也較簡單，最起碼拆卸要方面。

（8）泵站的選擇。在選擇的時(shí)候要本著能承受足夠大的壓力和千斤頂?shù)膲毫Γ褂脡勖L的特點(diǎn)。

3 煤礦用液壓支架設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）支架的高度、寬度控制。根據(jù)具體的實(shí)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(shí)容易與頂板垮落的厚度及周期進(jìn)行調(diào)整下沉量和支架的移動(dòng)。所以液壓支架的最高高度可以設(shè)置為4700mm，最低高度是3200mm。而它的寬度來說，要根據(jù)設(shè)備等的具體情況設(shè)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(chǎn)需要的。

（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(jié)的溜槽長度，就現(xiàn)在各個(gè)企業(yè)使用的情況來看，一般都是用的1.5m的。

（3）底座長度的控制。在設(shè)計(jì)這個(gè)長度的時(shí)候要考慮支架對底板的接觸實(shí)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(wěn)定性。我們以掩護(hù)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(jù)實(shí)際的生產(chǎn)來說，底座的選取要在2600mm左右。

（4）頂梁長度的設(shè)計(jì)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(gè)距離，它是采煤機(jī)在工作時(shí)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(jìn)行測定的一個(gè)安全性的距離。

4 煤礦液壓支架的未來發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段采煤綜合的機(jī)械化水平得到了飛速發(fā)展，同時(shí)液壓支架方面的發(fā)展也較為快速，所以研發(fā)制造工作的環(huán)節(jié)就格外關(guān)鍵。我國的煤礦資源豐富，分布范圍較為廣泛，地質(zhì)、環(huán)境因素呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的主要特征，以此為基礎(chǔ)不難發(fā)現(xiàn)我國煤礦液壓支架在未來的發(fā)展趨勢，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）多元化的特征。液壓支架應(yīng)用必須與相應(yīng)的條件因素相適應(yīng)，所以要進(jìn)行多元化的研制，并且在其規(guī)格以及性能、品質(zhì)等方面進(jìn)行多元配制，特別是針對掩護(hù)式以及支撐掩護(hù)式的支架進(jìn)行較多的開發(fā)利用。

（2）強(qiáng)力化的特征。我國已經(jīng)將工作阻值達(dá)到10kN的液壓支架進(jìn)行了成功的研制生產(chǎn)，使得適用于堅(jiān)硬頂板的生產(chǎn)需求得到了實(shí)際化的滿足。

（3）自動(dòng)化的特征。在電牽引采煤機(jī)的生產(chǎn)以及高效的應(yīng)用背景下，對液壓支架的研制又產(chǎn)生了更加實(shí)際化的需求，即液壓支架的動(dòng)作速率以及移動(dòng)步距方面都可以得到全方位的提升以及加強(qiáng)。同時(shí)要針對供液系統(tǒng)的流量以及操作條件、管理模式等方面進(jìn)行完善工作，對計(jì)算機(jī)方面的電液先導(dǎo)控制技術(shù)進(jìn)行有效的工作配合，從而使得我國液壓支架的自動(dòng)控制技術(shù)得到完善。

5 結(jié)束語

總而言之，液壓支架具有很高的生產(chǎn)效率，能夠降低生產(chǎn)成本，減輕繁重的體力勞動(dòng)，同時(shí)改善了作業(yè)環(huán)境，成為煤炭工業(yè)先進(jìn)技術(shù)的重要發(fā)展方向。因此，必須采取有效的措施，加強(qiáng)煤礦用液壓支架的設(shè)計(jì)要點(diǎn)的掌控，從而推動(dòng)煤礦行業(yè)的發(fā)展。

[1]鄭功亮.礦用液壓扒裝機(jī)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)性能仿真[D].安徽理工大學(xué)，2015.

[2]陳戈.基于新國標(biāo)的液壓支架用立柱設(shè)計(jì)計(jì)算及有限元分析[D].鄭州大學(xué)，2015.

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1004-7344（2016）30-0186-02

2016-10-10