薄煤層液壓支架抬底裝置選型設(shè)計(jì)

摘 要：本文介紹了幾種常見(jiàn)液壓支架抬底裝置的結(jié)構(gòu)及形式，通過(guò)分析對(duì)比各結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)薄煤層大傾角工作面液壓支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小等特點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一種適合ZY4000/7.5/17.5Q薄煤層大傾角液壓支架的抬底裝置。

關(guān)鍵詞：薄煤層；液壓支架；抬底裝置；選型

中圖分類(lèi)號(hào)：TD355.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 16-0000-01

一、概述

ZY4000/7.5/17.5Q液壓支架是一種適用于薄煤層大傾角工作面的液壓支架，整體結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，外觀大方，性能優(yōu)越，適應(yīng)于煤層傾角≤45°，煤層厚度1.05m～1.55m工作面的綜合機(jī)械化開(kāi)采。由于煤層傾角較大，支架配置有完善的防倒防滑裝置，占用了較多的支架空間。為了增加支架對(duì)軟巖底板的適應(yīng)性，本支架底座上設(shè)置抬底機(jī)構(gòu)，移架時(shí)通過(guò)抬起底座前端，保證順利移架。

二、抬底裝置幾種主要的結(jié)構(gòu)形式對(duì)比及選型

根據(jù)抬底千斤頂?shù)奈恢眉疤У籽b置的結(jié)構(gòu)，液壓支架的抬底裝置主要可歸納為以下三種結(jié)構(gòu)型式。

（一）結(jié)構(gòu)型式一：抬底裝置位于底座前過(guò)橋的后部（見(jiàn)圖1）。這種抬底裝置主要由抬底千斤頂、滑道、頂架及附屬件組成，位于底座中檔，前過(guò)橋的后部。抬底千斤頂通過(guò)銷(xiāo)軸和頂架與焊接在底座上的耳板連接，本類(lèi)型的抬底裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于加工安裝且占用空間較大 ，多配置在中厚煤層的液壓支架上。

（二）結(jié)構(gòu)型式二：抬底裝置位于底座前部腳踏板處，安裝在底座兩側(cè)腳踏板上（見(jiàn)圖2）。這種抬底裝置主要由抬底千斤頂、滑板、轉(zhuǎn)軸及附屬件組成，通過(guò)銷(xiāo)軸將抬底千斤頂固定在底座上，伸出千斤頂活塞桿，使滑板圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使底座前端抬起，便于支架移架。本抬底裝置安裝在底座腳踏板處，占用空間較小，可適用于薄煤層支架。但是本類(lèi)型抬底裝置的滑板受結(jié)構(gòu)影響易發(fā)生彎曲變形而影響抬底效果，且滑板與底座之間進(jìn)入矸石后不易排出，影響抬底裝置的正常使用。

（三）結(jié)構(gòu)型式三：抬底裝置位于底座前過(guò)橋的前部（見(jiàn)圖3）。本類(lèi)型抬底裝置設(shè)置在底座中檔前過(guò)橋的前部，主要由抬底千斤頂、導(dǎo)向軸、滑道及其附屬件組成。千斤頂活塞桿與導(dǎo)向軸相連，通過(guò)千斤頂活塞桿的伸出使導(dǎo)向軸與推桿接觸，將底座前端抬起，方便支架前移。本類(lèi)型的抬底裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，外形尺寸較小，抬底效果較好適合薄煤層液壓支架配置。

（四）型式選擇。ZY4000/7.5/17.5Q液壓支架屬于薄煤層支架，支架高度較低，沒(méi)有足夠的空間設(shè)置型式一所示的抬底裝置。支架底座前端兩側(cè)腳踏板處設(shè)置有防輸送機(jī)下滑的頂推桿千斤頂安裝筒和防滑裝置安裝筒，占用了底座前部較多的空間，因此型式二所示的抬底裝置也不適用于本支架。型式三所示的抬底裝置占用空間較小且位于底座中檔過(guò)橋處，與防倒防滑裝置安裝筒互不影響，因此本支架選用型式三的抬底裝置。

圖3 抬底裝置型式三 圖4 抬底裝置受力簡(jiǎn)圖

三、抬底千斤頂參數(shù)計(jì)算選擇

（一）千斤頂缸徑的選擇。通過(guò)分析研究，為了便于計(jì)算，將抬底千斤頂作用時(shí)支架受力簡(jiǎn)化成圖4所示。由圖4可知，抬底裝置作用的原理是將底座前端抬起并繞底座后端A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。因此要想使底座前端被抬起，抬底千斤頂?shù)耐屏Ξa(chǎn)生的繞底座后端A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的力矩必須大于支架自身重力產(chǎn)生的繞底座后端A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的力矩。因此得到以下計(jì)算公式：

F推力×L1>n×F重力×L2

n：安全系數(shù)，為了使底座前端能夠順利的被抬起，取n=2；F推力：抬底千斤頂產(chǎn)生的推力；L1：抬底千斤頂作用點(diǎn)距底座后端的水平距離，L1=1.76m；F重力：支架自身的重力，F(xiàn)重力=9×9.8=88.2KN；L2：支架重心距底座后端的水平距離，L2=1.32m（支架重心距底座后端的最遠(yuǎn)距離）。

通過(guò)以上公式計(jì)算可得到F推力>132.3KN，缸徑/桿徑為φ80/φ60的千斤頂推力為：F=P×π×R2=31.5×3.14×0.042×103=158KN>132.3KN，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（二）千斤頂型式選擇。抬底千斤頂選用普通雙作用型式，在抬底移架動(dòng)作完成后，可及時(shí)將千斤頂活塞桿收回，防止千斤頂活塞桿損壞且便于推移桿的上下靈活擺動(dòng)。

（三）千斤頂行程選擇。通過(guò)放樣分析，選擇千斤頂?shù)男谐虨?40mm，底座前端最大抬起量可達(dá)到60mm，能夠滿(mǎn)足薄煤層支架的抬起要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，ZY4000/7.5/17.5Q液壓支架的抬底裝置設(shè)計(jì)為型式三所示的結(jié)構(gòu)，即主要由抬底千斤頂、導(dǎo)向軸、滑道及其附屬件組成。該型式的抬底裝置占用空間較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，抬底效果較好完全能夠滿(mǎn)足薄煤層支架的設(shè)計(jì)要求。選用的抬底千斤頂?shù)脑敿?xì)參數(shù)如下：

型式 普通雙作用

缸徑/柱徑 φ80/φ60 mm

行程 140 mm

推力 158 kN

拉力 69 kN

參考文獻(xiàn)：

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

[2]王小軍，孫偉.薄煤層液壓支架新型抬底裝置的設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2012.

[作者簡(jiǎn)介]尹貴陽(yáng)（1985-），男，助理工程師，2009年畢業(yè)于山東科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事液壓支架設(shè)計(jì)工作；馮佳（1986-），男，助理工程師，2008年畢業(yè)于四川理工學(xué)院材料成型及控制工程，現(xiàn)從事液壓支架設(shè)計(jì)工作；周愛(ài)亮（1987-），男，助理工程師，2008年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化，現(xiàn)從事液壓支架設(shè)計(jì)工作。