典型液壓支架設(shè)計(jì)問題的剖析與解決方案

王永剛+劉如宜+許金寶

摘要：本文為保證綜采工作面安全生產(chǎn)，總結(jié)了幾種典型礦用液壓支架設(shè)計(jì)問題，詳細(xì)剖析并制定了有效的解決方案。優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并加以改進(jìn)，有效的提升設(shè)備的性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液壓支架質(zhì)量本質(zhì)化安全。

關(guān)鍵詞：液壓支架；推移桿；連接頭

Abstract： This paper summarizes the design problems of several typical mining hydraulic brackets， and analyzes and sets up effective solutions in detail，in order to ensure the safe production of fully mechanized face.Optimize the product design， constantly sum up experience and improve， effectively enhance the performance of equipment， and then realize the quality of hydraulic support intrinsically safe.

Key words： hydraulic support； pusher jack； connector

1 引言

液壓支架是綜采設(shè)備中重要的支護(hù)設(shè)備，其主要作用是支護(hù)工作面頂板、維護(hù)安全作業(yè)空間、推移工作面采運(yùn)設(shè)備、提高生產(chǎn)效率。其中主要的承載結(jié)構(gòu)件是由頂梁、掩護(hù)梁、四連桿和底座組成的。

在綜采設(shè)備進(jìn)行采煤的過程中，液壓支架的使用有效的確保了工作面作業(yè)的安全性，但由于綜采工作面的條件非常復(fù)雜，極易造成設(shè)備的各種故障，因此有必要對典型礦用液壓支架設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析。

2 斜梁變型、開焊問題

例1：液壓支架斜梁主筋與前連桿鉸接的位置受力集中，易發(fā)生嚴(yán)重變型。

剖析：支架整體受力時前連桿受拉，斜梁主筋與前連桿鉸接位置同樣受拉，設(shè)計(jì)計(jì)算時安全系數(shù)按照MT/T556-1996液壓支架設(shè)計(jì)規(guī)范選用合適的安全系數(shù)，否則易發(fā)生斜梁變型、開焊問題。

解決方案：一是優(yōu)化斜梁結(jié)構(gòu)形式，增加前連桿鉸接孔到主筋邊緣的距離；二是提高主筋和貼板板材強(qiáng)度等級。

例2：支架為反四連桿形式時，頂梁偏載時斜梁受扭轉(zhuǎn)力，過渡支架斜梁蓋板與主筋嚴(yán)重開焊。

剖析：主筋和外貼板采用壓彎形式，內(nèi)主筋采用短接角焊形式未壓彎，導(dǎo)致蓋板前后寬度不一樣，主筋和貼板厚度相對較厚折彎精度差，成型時折彎處尺寸間隙大，再加上折彎處工件拼接數(shù)量多，焊接時易產(chǎn)生虛焊和應(yīng)力集中等缺陷，當(dāng)斜梁抗扭轉(zhuǎn)時折彎處極易發(fā)生開焊現(xiàn)象。

解決方案：優(yōu)化斜梁結(jié)構(gòu)形式，去掉主筋和貼板折彎，去掉內(nèi)貼板，提高主筋和外貼板板材強(qiáng)度等級。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：斜梁是液壓支架的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，設(shè)計(jì)時不但要保證安全系數(shù)，還要考慮實(shí)際加工制作時難易程度，理論設(shè)計(jì)再好實(shí)際加工無法保證同樣是失敗的設(shè)計(jì)，所以只有理論聯(lián)系實(shí)際才能設(shè)計(jì)處更好的產(chǎn)品。

3 配套問題

液壓支架通過液壓系統(tǒng)的傳動實(shí)現(xiàn)動作的聯(lián)動，所以必須考慮設(shè)備在各個位置的狀態(tài)，特別是與刮板機(jī)、采煤機(jī)、皮帶機(jī)配套設(shè)備的干涉，否則易造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞，影響采煤效率。

例如：放頂煤支架尾梁護(hù)不住后部刮板輸送機(jī)，頂板冒落矸石大量竄入，造成埋壓后部刮板輸送機(jī)現(xiàn)象。

解決方案：采用三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks進(jìn)行三機(jī)一架的3D模型設(shè)計(jì)，并結(jié)合simulation動態(tài)仿真模塊，提高支架的設(shè)計(jì)質(zhì)量和適應(yīng)性。如圖1所示，為防止矸石大量竄入埋壓后部刮板輸送機(jī)現(xiàn)象，需要根據(jù)具體情況做三維模擬，調(diào)整插板長度， 避免矸石埋壓后部刮板機(jī)。

將設(shè)計(jì)、分析和工作面配套模擬集成在一起，提出了液壓支架及綜采工作面配套三維動態(tài)智能化設(shè)計(jì)平臺，一次性完成液壓支架設(shè)計(jì)的全部流程，提高了支架的設(shè)計(jì)效率，充分保證了支架的設(shè)計(jì)質(zhì)量和適應(yīng)性。

4 結(jié)語

本文為保證綜采工作面安全生產(chǎn)，總結(jié)了幾種典型礦用液壓支架問題，詳細(xì)剖析并制定了有效的解決方案。優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并加以改進(jìn)，有效的提升設(shè)備的性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液壓支架質(zhì)量本質(zhì)化安全。

作者簡介：

王永剛（1988- ），山東招遠(yuǎn)市人，中國海洋大學(xué)青島學(xué)院大學(xué)學(xué)士，助理工程師，現(xiàn)于山東能源重型裝備制造集團(tuán)有限責(zé)任公司工作。