论煤矿用液压支架的设计要点

2016-07-15解文强

大科技 2016年30期

关键词：顶梁底座要点

解文强

（开滦东欢坨矿业分公司河北唐山063000）

论煤矿用液压支架的设计要点

解文强

（开滦东欢坨矿业分公司河北唐山063000）

随着经济的快速发展，煤炭的供应量跟不上需求，所以实现煤矿开采的综合机械化，能够大幅度地提高我们的劳动生产率，也是加快我国煤炭产业的发展步伐，让煤炭工业实现现代化的一项重要战略措施。而液压支架具有较高的生产效率，能改善工作环境，减少劳动力等特点，在煤炭行业的应用日益比较广泛。因此，必须采取有效的措施，把控煤矿用液压支架的设计要点，实现煤矿行业的发展。基于此，本文就煤矿用液压支架的设计要点进行探究。

煤矿；用液压支架；设计要点

液压支架的设计关乎着煤矿生产企业的安全和经济效益，同时改善了作业环境，对我国煤炭工业的发展具有重要意义。因此，本文对于煤矿用液压支架的设计要点的探究具备特别重要的意义。

1 液压支架介绍

1.1 我国液压支架的发展

我国的液压支架系统发展比较晚，从20世纪80年代中期才开始研制液压支架的电液控制系统。进入20世纪90年代以来，煤机产品呈现高技术化的特征。各个煤机企业坚持自主创新与引进技术、合作开发、合作制造相结合，跟随世界煤机技术的发展趋势，将先进适用的技术和工艺，逐步转化为国产技术，大力推进机电一体化。虽然近十几年来我们在液压支架的研究上取得了一些成绩，但是，跟国外的技术相比还有很多不足。要实现煤矿企业综采工作面的高产高效，液压支架的电液控制系统无疑是其中的关键设备，也必然成为今后的一个发展方向，因为这是煤炭行业集约化生产、高产高效发展的需要，也是我国国民经济快速发展的要求，是随着煤炭生产技术的发展进步而产生的必然结果。

1.2 液压支架的工作原理

液压支架有很多种类，但是其基本功能大多是相同的。其工作时的主要动作包括升降架﹑移架和输送机的推移。所有这些动作都是靠乳化液泵站所提供的一些高压液体，由液压控制系统来控制各种功能不同的液压缸来完成的。在工作时，工作面的主管路与各个支架的液压管路形成并联，组成各自相对独立的液压功能系统，其中的液控安全阀和单向阀都设在本架内，而操纵阀可以设在本架或邻架内，前者为本架操作，后者为邻架操作。

液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系一般分可以分为三大类：支撑式支架、掩护式支架和支撑掩护式支架。而根据支架各个部件的功能和作用，其组成又可以分为四个部分：①顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等承载结构件，它的主要是用来承受并传递顶板以及垮落岩石所给的载荷；②包括立柱及各种类型的千斤顶等在内的液压油缸，它的主要是为了使支架执行各种动作而产生所需要的液压动力；③包括液压系统中的单向阀、操纵阀、安全阀等各种类型的阀门，以及电控元件、液压管路等控制元部件，它的主要是用来操作各个液压油缸的动作，并保证支架所需要的工作特性；④一些辅助装置，包括护帮、推移、防倒防滑、伸缩梁等装置和活动的侧护板、连接件等，这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。

2 煤矿用液压支架设计分析

（1）支架结构选择。结构的选择对于整个支架的设计来说是很重要的。在选择时我们可以根据支架和液部件的各个功能和作用，把它分为如下几个部分：①液压油缸，整个包括立柱和千斤顶，它的主要功能和作用是实现支架的动作，并产生液压动力。②控制元部件，这个包括单向阀、安全阀等，它的功能和作用是操作控制支架各个液压缸的动作和保障工作所需要的工作特质。③承载的结构件。像连杆、掩护梁等，它是承受和传递顶板的载荷的。④辅助方面的装置比如伸缩量装置、推移装置等，是有效地实现支架各个动作的必要装置。

（2）顶梁选择。它的选择要选择那些结构简单，可靠性较好的材料，顶梁对顶板的载荷平衡力较强的，同时前端支撑力要大。在设计的时候要设置全长的侧护板。

（3）侧护板的选择。要选用直角单侧活动的侧护板，直角式单侧活动侧护板的一侧应该是固定的，另一侧是活动的。

（4）底座的选择。要选用刚性的底座，同时底座面积要足够大，有利于减小对底座的比压等。

（5）液控单向阀的选择。要选用灵敏度较高的，密封性要高，使用的寿命也要长。

（6）立柱的选择。立柱的选择要有工作阻力和可靠的特性，还有足够的抗压力和抗弯度，密封也要好，结构简单对支架有适应性的工作环境要求。

（7）安全阀的选择。要求安全阀的动作要灵敏，阀的开启压力和关闭压力差值要很小，有较长的使用寿命，结构也较简单，最起码拆卸要方面。

（8）泵站的选择。在选择的时候要本着能承受足够大的压力和千斤顶的压力，使用寿命要长的特点。

3 煤矿用液压支架设计要点

（1）支架的高度、宽度控制。根据具体的实际情况我们可以选定支架的最低和最高的高度，这样有利于液压支架在操作时容易与顶板垮落的厚度及周期进行调整下沉量和支架的移动。所以液压支架的最高高度可以设置为4700mm，最低高度是3200mm。而它的宽度来说，要根据设备等的具体情况设置。一般是最小宽度是1430mm，最大宽度是1600mm。这样的宽度基本是可以满足生产需要的。

（2）支架的中心距离的确定。支架的中心距离等于工作面一节的溜槽长度，就现在各个企业使用的情况来看，一般都是用的1.5m的。

（3）底座长度的控制。在设计这个长度的时候要考虑支架对底板的接触实际情况，一般是接触比压要小。还有就是要保障液压支架的稳定性。我们以掩护式的液压支架来说，它底座的长度要取3.5倍的移架步距，一般就是2m左右。但是根据实际的生产来说，底座的选取要在2600mm左右。

（4）顶梁长度的设计确定。一般来说顶梁长度的确定是相对于安全距离而言的。顶端距是我们在移架之后顶梁端到煤壁的整个距离，它是采煤机在工作时垂直分力促使摇臂和滚筒向液压支架的倾斜，为避免碰到顶梁进行测定的一个安全性的距离。

4 煤矿液压支架的未来发展趋势

现阶段采煤综合的机械化水平得到了飞速发展，同时液压支架方面的发展也较为快速，所以研发制造工作的环节就格外关键。我国的煤矿资源丰富，分布范围较为广泛，地质、环境因素呈现出复杂多样的主要特征，以此为基础不难发现我国煤矿液压支架在未来的发展趋势，主要有以下几点：

（1）多元化的特征。液压支架应用必须与相应的条件因素相适应，所以要进行多元化的研制，并且在其规格以及性能、品质等方面进行多元配制，特别是针对掩护式以及支撑掩护式的支架进行较多的开发利用。

（2）强力化的特征。我国已经将工作阻值达到10kN的液压支架进行了成功的研制生产，使得适用于坚硬顶板的生产需求得到了实际化的满足。

（3）自动化的特征。在电牵引采煤机的生产以及高效的应用背景下，对液压支架的研制又产生了更加实际化的需求，即液压支架的动作速率以及移动步距方面都可以得到全方位的提升以及加强。同时要针对供液系统的流量以及操作条件、管理模式等方面进行完善工作，对计算机方面的电液先导控制技术进行有效的工作配合，从而使得我国液压支架的自动控制技术得到完善。