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1、煤礦新型液壓支架設(shè)計(jì)與應(yīng)用
摘要：基于當(dāng)前國(guó)內(nèi)普通液壓支架，大多結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，采高變化相對(duì)較小，實(shí)際適應(yīng)性相對(duì)較差，很難滿足實(shí)際使用需求的現(xiàn)狀。設(shè)計(jì)一種新型液壓支架，介紹其總體設(shè)計(jì)情況及具體運(yùn)動(dòng)情況，提出采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與剪叉機(jī)構(gòu)相結(jié)合的新型結(jié)構(gòu)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的四連桿機(jī)構(gòu)。實(shí)際應(yīng)用情況表明該種新型液壓支架，不僅能更好地適應(yīng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采高變化，而且生產(chǎn)成本更低，其具有更好的適應(yīng)性與經(jīng)濟(jì)性，可為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：液壓支架；總體設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)過(guò)程；經(jīng)濟(jì)性
0引言
液壓支架屬于一重要的煤礦開(kāi)采設(shè)備，其在煤礦日常開(kāi)采作業(yè)中占有重要地位，液壓支架應(yīng)用狀況的好
2、壞將直接影響到綜采工作面的高產(chǎn)高效，而液壓支架要想更好的服務(wù)于煤礦開(kāi)采工作，其對(duì)采高變化的適應(yīng)性必須強(qiáng)，而就當(dāng)前多數(shù)液壓支架的主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀而言，其大多為四連桿結(jié)構(gòu)，其立柱為雙伸縮結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)靈活性相對(duì)較差，在某種程度上很難適應(yīng)工作面采高變化。對(duì)此，筆者結(jié)合利用所學(xué)知識(shí)并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出應(yīng)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與更靈活的剪叉機(jī)構(gòu)相結(jié)合的新型機(jī)構(gòu)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)，這樣的液壓支架會(huì)更靈活，能適應(yīng)更大范圍的工作面采高變化，不但可確保液壓支架梁端距穩(wěn)定變化[1]，而且可使液壓支架能適應(yīng)更大的支護(hù)高度，取得更好的支護(hù)效果。
1新型液壓支架的總體設(shè)計(jì)
對(duì)于液壓支架而言，
3、其性能的好壞主要依據(jù)：梁端距變化量情況以及支架可達(dá)到的最高支護(hù)值與最低支護(hù)值之比這兩個(gè)指標(biāo)來(lái)反映。其中梁端距變化量主要反映的是支架頂梁對(duì)頂板的支護(hù)情況，而液壓支架的可達(dá)到的最高支護(hù)值與最低支護(hù)值之比主要反映了液壓支架適應(yīng)采高的能力，通過(guò)把剪叉機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、合理的組合，借助該組合來(lái)取代當(dāng)前液壓支架傳統(tǒng)的四連桿機(jī)構(gòu)，這樣可顯著改善液壓支架在日常支護(hù)作業(yè)中的綜合支護(hù)性能，取得較好的支護(hù)效果[2]。（1）剪叉機(jī)構(gòu)當(dāng)讓兩根長(zhǎng)度相同的桿鉸接于彼此中點(diǎn)時(shí)，這兩條桿同側(cè)端點(diǎn)連線會(huì)一致處于平行狀態(tài)，其不受兩桿件夾角變化影響。該剪叉機(jī)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、升降行程大，而且自備導(dǎo)向，支反力也相對(duì)較大
4、，實(shí)際支護(hù)操作也會(huì)更穩(wěn)定，更可靠。新型液壓支架的剪叉機(jī)構(gòu)也相對(duì)較簡(jiǎn)單，其主要由連接桿機(jī)構(gòu)、斜梁機(jī)構(gòu)以及底座機(jī)構(gòu)等部件合理配合而成，在剪叉機(jī)構(gòu)中連接桿的實(shí)際長(zhǎng)度與一半的斜梁長(zhǎng)度相等，連接桿并鉸接于斜梁中點(diǎn)。（2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)看，其主要有下列幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①接觸低副，壓強(qiáng)小，易潤(rùn)滑，磨損小，運(yùn)行壽命長(zhǎng)，可傳遞較大動(dòng)力。②易加工，可達(dá)到較高的加工精度且實(shí)際加工成本低。③桿可相對(duì)較長(zhǎng)，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離作業(yè)。④可借助連桿實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡。在實(shí)際生產(chǎn)中，斜梁，滑座、連接桿、底座以及立柱等部件按照某種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行有機(jī)組合，便可構(gòu)成新型液壓支架的曲柄滑塊結(jié)構(gòu)，更好的服務(wù)于液壓支架的支護(hù)作業(yè)[4]。
5、（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就新型液壓支架結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀而言，頂梁、掩護(hù)梁、斜梁以及底座、連接桿、滑座、立柱等這些都為新型液壓支架的主要結(jié)構(gòu)件，它們的相互組合便構(gòu)成了新型液壓支架，其具體組合情況如圖1所示。對(duì)于新型液壓支架而言，其頂梁結(jié)構(gòu)與普通液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)相類似；斜梁上端鉸接于頂梁的中后部鉸接孔，斜梁下端鉸接于滑塊前鉸接孔；該新型液壓支架的掩護(hù)梁上端鉸接于頂梁后部的鉸接孔，下端進(jìn)一步鉸接于滑座的后鉸接孔，掩護(hù)梁上端鉸接于頂梁后部的鉸接孔，掩護(hù)梁下端鉸接于滑座后鉸接孔，讓滑塊在底座后部滑道內(nèi)滑動(dòng)，連接桿下端與底座前端相鉸接，連接桿上端鉸接于斜梁中心。如圖2所示為新型液壓支架機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖與外形圖，圖中AB的長(zhǎng)度等于
6、DC的長(zhǎng)度，AD的長(zhǎng)度等于BC的長(zhǎng)度，EF的長(zhǎng)度為AD長(zhǎng)度的一半[5]。
2新型液壓支架運(yùn)動(dòng)過(guò)程
支架在作業(yè)過(guò)程中，液壓油從立柱下腔進(jìn)入，在液壓油的推動(dòng)下立柱會(huì)逐步伸長(zhǎng)，在伸長(zhǎng)的過(guò)程中，經(jīng)立柱與斜梁相互推動(dòng)，立柱運(yùn)動(dòng)后，立柱便會(huì)帶動(dòng)斜梁、支撐桿與頂梁進(jìn)行相應(yīng)的剪叉運(yùn)動(dòng)，隨剪叉運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增長(zhǎng)，液壓支架通常會(huì)逐步上升。因支撐梁底部與底座前端相鉸接，這樣支架在實(shí)施剪叉運(yùn)動(dòng)時(shí)，頂梁前端點(diǎn)便不會(huì)發(fā)生豎直方向上的偏移，梁端距易長(zhǎng)期保持固定值。與此同時(shí)，在斜梁的作用下滑座會(huì)發(fā)生右移。因掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)，斜梁結(jié)構(gòu)，頂梁結(jié)構(gòu)以及滑座結(jié)構(gòu)等，它們四者彼此配合構(gòu)成的總體結(jié)構(gòu)屬于一種平行四邊形結(jié)構(gòu)，
7、這樣頂梁在日常工作時(shí)便可一直處于水平狀態(tài)[6]。與ZY2800-07-16型液壓支架相比，假設(shè)液壓支架的AB長(zhǎng)度與DC長(zhǎng)度相等都為600mm，支架的AD長(zhǎng)度與BC長(zhǎng)度相等都為1600mm，EF的長(zhǎng)度為800mm，經(jīng)仔細(xì)觀察支架高度變化后，兩支架立柱的實(shí)際長(zhǎng)度變化情況可知：新型液壓支架立柱行程在100mm的情況下，便可滿足液壓支架在實(shí)際生產(chǎn)中的日常支護(hù)高度變化需求，并且新型液壓支架立柱的行程遠(yuǎn)小于普通支架立柱的行程[7]。表1為傳統(tǒng)的普通液壓支架支架高度變化后對(duì)應(yīng)的支架立柱長(zhǎng)度的變化情況表，表2為液壓支架支架高度變化后對(duì)應(yīng)的支架立柱長(zhǎng)度的變化情況表。它們的對(duì)比情況如圖3所示。經(jīng)綜合觀察表1-2、
8、圖3可知，通過(guò)用單伸縮立柱代替雙伸縮立柱制成的新型液壓支架，在大幅降低支架生產(chǎn)成本的同時(shí)，還可大幅提升支架的實(shí)際可支撐高度范圍，會(huì)增強(qiáng)液壓支架的適用性。
3結(jié)束語(yǔ)
由于受液壓支架結(jié)構(gòu)及實(shí)際生產(chǎn)工藝的影響，傳統(tǒng)液壓支架與新型液壓支架相比，適應(yīng)工作現(xiàn)場(chǎng)采高變化的能力相對(duì)較差，在實(shí)際支護(hù)作業(yè)中，時(shí)常無(wú)法滿足采高變化相對(duì)較大的煤層的支護(hù)需求，而就該種新型液壓支架來(lái)看，因其應(yīng)用的是復(fù)合結(jié)構(gòu)，這樣支架便可具有更大的調(diào)高范圍，但該種新型液壓支架在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也存在較明顯的缺點(diǎn)，如在支架運(yùn)動(dòng)時(shí)，頂梁一致處于水平狀態(tài)，這樣便很難適應(yīng)頂板的高低變化，對(duì)采煤工作面頂板的要求較高，這也限制了
9、此種新型液壓支架的大幅推廣與應(yīng)用?；谠摲N新型液壓支架還處于初期研發(fā)應(yīng)用階段，在未來(lái)仍需進(jìn)一步改進(jìn)完善，只有這樣才能使該種新型液壓支架的應(yīng)用范圍更廣，才能為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。
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煤礦新型液壓支架設(shè)計(jì)與應(yīng)用
