煤矿用液压支架连接装置的设计改进思路.pdf

收稿日期２０２０􀆽 ０５􀆽 ３０ 作者简介喻鹏飞１９８３ － ꎬ男ꎬ河南三门峡人ꎬ助理工程师ꎬ从事煤炭机械设备部件的制造管理工作ꎮ ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００５ －２７９８. ２０２０. ０８. ０２０ 煤矿用液压支架连接装置的设计改进思路 喻鹏飞 山西潞安煤炭技术装备公司ꎬ山西 长治 ０４６２０４ 摘 要在煤矿工作中ꎬ经常使用到的设备主要包括采煤机、后部刮板运输机、前部刮板运输机以及液压支 架ꎬ其中液压支架是最重要的组成部分ꎮ 在实际放顶煤工作过程ꎬ后部刮板运输机和液压支架的是否高效 配合会极大程度影响顶煤的回收率ꎮ 针对原拉后溜连接装置ꎬ本文指出存在问题及分析原因ꎬ并对应改进 优化ꎬ最终设计出新型拉后溜连接装置ꎬ文章对该装置的设计思路、改进部位及优势都做出了详细介绍ꎬ一 方面方便了煤矿的开采及回收ꎬ另一方面也提升了煤矿工作质量ꎬ以便后面类似煤矿工作借鉴学习ꎮ 关键词煤矿ꎻ液压支架连接装置ꎻ设计改进ꎻ拉后溜连接装置 中图分类号ＴＤ３５５. ４１ 文献标识码Ｂ 文章编号１００５􀆽 ２７９８２０２００８􀆽 ００５４􀆽 ０３ 在现代化的煤矿开采工作面中ꎬ液压支架是最 主要的支撑和保护机械ꎬ液压支架不仅可以对采煤 工作面顶板起到一个支撑作用ꎬ同时还能够保障工 作人员的人身安全ꎮ 此外ꎬ液压支架设备会伴随回 采工作面的前进而移动ꎬ基于此ꎬ强烈要求液压支架 要同时具备升、降、推、移四种性能ꎬ这一系列性能通 过乳化液泵提供的高压液体ꎬ并依靠各阀控制立柱 和千斤顶伸缩辅助实现ꎮ １ 简述液压支架结构 液压支架的主要构成有顶梁、掩护梁、前连杆、 后连杆、推移杆、单侧护设备、底座、各式千斤顶、液 压体系、立柱以及支架设备销轴ꎮ 其中ꎬ立柱设置在 顶梁和底座之间ꎬ用于实现液压支架的升降动作ꎬ具 体动作的完成依据操作阀门、液控单向阀门和安全 阀门联合控制ꎮ 同时在液压支架升降的过程中ꎬ立 柱动作详细分为三个环节初撑、承载和卸载ꎬ且承 载又细化为增加阻力和恒定阻力两部分ꎮ 液压支架的推移由推移杆、连接头、推移千斤顶 以及销轴要素共同发挥作用ꎬ推移杆选择的是箱体 结构ꎬ该类型的推移杆具备较强的抗弯抗扭性能ꎬ其 一侧和推移千斤顶直接相连ꎬ另一侧和连接头相连ꎬ 此外再经由千斤顶和输送机溜槽相连ꎬ最终构成推 移结构ꎮ 推移结构的整个作用是为了有效导航和限 位ꎬ方便煤矿开采和回收ꎮ ２ 原拉后溜连接设备及存在问题 对井下的低位放顶煤装置进行全面分析ꎬ得出 其主要构成为前部刮板运输机、后部刮板运输机以 及液压支架ꎮ 后部刮板运输机之所以能够随着开采 的移动而前进ꎬ主要是借助拉后溜连接装置和支架 拉后溜千斤顶装置的完美连接ꎬ支架拉后溜千斤顶 拉伸运动起主要作用ꎬ通常后部刮板运输机的移动 距离控制在 ９００ ｍｍ 以内ꎮ 针对单耳连接件ꎬ其与 销轴和拉后溜结构充分连接ꎬ此外单耳连接件内部 的圆环链ꎬ都是借助螺栓和压板加固ꎻ双耳连接件则 是和销轴、拉后溜千斤顶充分连接ꎮ 原拉后溜连接设备见图 １ꎬ其中 １ 号后溜和５ 号 单耳连接件的距离约为 ３２０ ｍｍꎬ一旦支架在外力作 用下发生不规则松动ꎬ会使得 ５ 号单耳连接件不能 准确插入两支架的空隙处ꎬ进一步和支架的底座完 美避开ꎬ长时间作用下ꎬ会直接导致单耳连接件的变 形及断开ꎮ 与此同时ꎬ由于单耳连接件内的圆环链 是利用螺栓和压板加固ꎬ螺栓使用时间过久ꎬ会出现 变形或者损坏ꎬ进而引发单耳连接件达不到预计效 果ꎮ 图 １ 原液压支架拉后溜软连接装置结构示意 ４５ 实实用用技技术术 总第 ２５２ 期 ３ 新型拉后溜连接装置的设计改进 ３. １ 设计改进思路 由上述可知ꎬ原拉后溜连接装置中的单耳连接 件ꎬ会在井下工作环境的干扰下ꎬ产生部分变形或者 断开ꎬ其中的螺栓会出现大范围损坏ꎬ最终影响单耳 连接件的使用效果ꎮ 针对以上存在问题ꎬ同时结合 井下实际工作环境特征ꎬ创新设计出一种新型拉后 溜连接装置ꎬ该装置不仅克服了单耳连接件的弊端ꎬ 而且改进了双耳连接件ꎬ加强了其工作效率和工作 质量ꎬ新型拉后溜连接装置的具体改进思路如下 １ 加大煤矿用液压支架装置的后溜连接头 在两个邻近顶煤液压支架底座箱体间的距离ꎻ ２ 将煤矿液压支架后溜连接头的型号加大ꎻ ３ 煤矿液压支架中的后溜连接头尺圆角的 角度调大ꎬ避免应力聚集ꎻ ４ 强化煤矿液压支架后溜连接件的质量及 性能ꎮ ３. ２ 设计改进方案 新型拉后溜连接装置是对原拉后溜连接装置的 升级和优化ꎬ取其精华去其糟粕ꎬ创新出一种多型号 支架共同使用的装置ꎬ新型拉后溜连接装置具备安 装简洁、工作效率高、结构简单以及高回收率等特 征ꎬ可被广泛应用于煤矿开采和回收工作中ꎮ 在新型拉后溜连接装置中ꎬ圆环链的一侧与 ２ 号圆扁销和后溜双耳连接件ꎬ另一侧与 ６ 号圆扁 销和 ５ 号双耳连接件同时连接ꎬ此时的圆环链和 １０ 号变径圆销及 １１ 号拉后溜千斤顶完美连接ꎬ需 要注意的是 １０ 号变径圆销的总长度不得多于 ９ 号 双耳连接件内侧长度ꎬ之后 ８ 号 Ｂ 型销 ８ 固定于 ９ 号双耳连接件内ꎬ煤矿液压支架拉后溜连接设备 的移动距离可依据千斤顶的拉伸运动完成ꎮ ３. ３ 个别零件的优化 １ 原拉后溜连接装置中采用单耳连接件作 用ꎬ同时利用螺栓和压板进行加固ꎬ在新型拉后溜连 接装置中ꎬ将螺栓和压板替换成圆扁销结合后溜结 构ꎬ如此一来消除了原单耳连接件变形及损坏隐患ꎬ 且在一定程度上避免了螺栓的大范围磨损ꎬ实现了 预期工作效果ꎮ ２ 原拉后溜连接装置中的圆扁销ꎬ其主要作 用分为两点一是促进圆环链和后溜的完美连接ꎬ二 是实现圆环链和双耳连接件的连接ꎮ 在新型拉后溜 连接装置中ꎬ融入后溜的圆扁销ꎬ其一侧可借助特殊 扁方实现对销的前半段完成连接ꎬ进而促进后溜和 圆环链的高效连接ꎬ另一侧的连接方式同该侧高度 一致ꎮ ３ 新型拉后溜连接装置中使用的双耳连接 件ꎬ在圆环链连接过程中ꎬ其宽度可依据圆环链的直 径对应确定计算ꎮ 圆扁销和双耳连接件连接时ꎬ切 记销的长度要远低于双耳连接件的宽度ꎬ这样才能 高效预防千斤顶拉伸时和支架底座发生碰撞ꎮ 除此 之外ꎬ在双耳连接件的设计过程要求采取变径技术 加大销孔直径ꎬ加速变径圆销和拉后溜千斤顶的连 接ꎬ之所以使用变径技术ꎬ主要是为了避免型号不一 的圆销和拉后溜千斤顶无法连接问题ꎮ 变径技术在 调整圆销直径时ꎬ通常会以千斤顶连接耳的实际宽 度为标准ꎬ并在此基础上把双耳间距定约为 １１ ｍｍꎬ 最后再将 Ｂ 形销固定于双耳内侧位置ꎬＢ 形销的加 入会巧妙的将变径销进行隐藏ꎬ进而高效避免拉后 溜在正常工作时和液压支架的碰撞ꎮ ４ 上述提及的变形销ꎬ主要作用于圆销直径 不一的不同部位ꎬ能够极好消除双耳连接件和圆销 直径连接间的差距ꎮ 通过对大量工程案例总结发 现ꎬ得出双耳连接件都会变成变径孔ꎬ针对变径孔的 直径大小会设置对应的变径销ꎬ如此一来会减少后 期更换双耳连接件这道工序ꎬ进而大大降低了工程 成本ꎮ 而且双耳连接件内侧的 Ｂ 形销会有效消除 变径销的上下运动频率ꎮ ４ 新型拉后溜连接装置的优势及应用效果 ４. １ 优 势 １ 在双耳连接件中加入在原后溜刮板运输 过程中淘汰掉的圆环链ꎬ会有效降低工程成本ꎬ同时 加快工作效率ꎮ ２ 将原拉后溜连接的单耳连接件中的螺栓 和压板进行替换ꎬ改为圆环链和后溜的完美结合ꎬ可 避免因螺栓大范围损坏或断开而发生设备故障问 题ꎬ保障了液压支架设备的正常运行ꎬ进一步提升工 作质量和工作效率ꎮ ３ 在双耳连接件和拉后溜千斤顶之间加入 了双耳孔结构ꎬ同时依据变径技术ꎬ可解决不同型号 拉后溜千斤顶和圆销直径之间的完美连接ꎬ变径技 术会依据拉后溜千斤顶型号ꎬ对应调整更改圆销直 径大小ꎬ更改过后的圆销又被称为变径销ꎬ对应会有 变形孔的存在ꎮ 这些新名词结构的产生会保障液压 支架设备的正常工作ꎬ减小后期维修频率ꎬ节约了大 量人力物力和时间ꎮ ４. ２ 应用效果 将新型液压支架装置运用于煤矿工作中ꎬ对比 工作成效ꎬ得出新型液压支架装置使用更为简便、安 全可靠和高效ꎬ同时改进设计后的液压支架装置具 备高效率ꎬ可实现煤矿开采和回收的高质量ꎬ并且降 ５５ ２０２０ 年 ８ 月 喻鹏飞煤矿用液压支架连接装置的设计改进思路 第 ２９ 卷第 ８ 期 低了发生事故的概率ꎮ 新型拉后溜连接装置能够适 用于多种型号支架结构ꎬ节约了维修成本ꎬ也为相关 人员操作使用降低难度系数ꎮ ５ 结 语 尽管采煤机、后部刮板运输机、前部刮板运输机 以及液压支架是煤矿开采工作中的主要仪器设备ꎬ 但其中液压支架是最重要的组成部分ꎬ本文通过分 析原液压支架装置中的拉后溜连接装置ꎬ指出其存 在问题和弊端ꎬ并对应进行优化改进ꎬ研究出的新型 拉后溜连接装置操作起来更加方便ꎬ且实用性和适 用性强ꎬ可用于不同型号支架ꎬ通过分析总结新型拉 后溜连接装置在实际煤矿工作中的应用ꎬ得出其还 具备高效率优势ꎬ能够有效降低事故发生的概率ꎬ节 约了后期维修成本ꎬ因此值得被推荐和广泛应用ꎮ 参考文献 [１] 侯天晶. 新型液压装架平台的研究与设计[Ｊ]. 机电工 程技术ꎬ２０１９５３３ －３５. [２] 孙 洋. 液压支架电液控制系统维修技术研究简[Ｊ]. 中国设备工程ꎬ２０１９１０１０ －１２. [３] 巩 明ꎬ杨玉坡ꎬ李 建. 基于 ＣＯＳＭＯＳ 的液压支架结 构优化[Ｊ]. 煤矿机械ꎬ２０１９５２２ －２４. [责任编辑路 方] 􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐􀤐 上接第 ３９ 页上部的 ２ 部卡轨车轨道进行架棚加 固ꎬ保证此段轨道过重型物料的强度ꎬ建议使用工字 钢架棚加固ꎻ③对通道进行硬化ꎬ对通道四周加装护 栏ꎬ防止人员跌落到通道内ꎮ 具体施工如下①对现有平台前段进行拉底随 坡ꎬ共拉底随坡 １７ ｍꎬ拉底宽度 ３ ｍꎬ最大拉底厚度 １. ２ ｍꎬ拉底后平台为水平面ꎬ拉底后对两帮进行锚 网支护ꎻ②对投料井在辅助运输大巷二下方的换装 坑进行拉底施工ꎬ施工长７. ５ ｍꎬ宽３. ２ ｍꎬ深３ ｍꎬ拉 底后对两帮及迎脸进行锚网支护ꎻ③对换装坑两帮 进行浇筑ꎬ底板进行硬化ꎬ浇筑硬化后净宽不少于 ２. ５ ｍꎬ净高不低于 ２. ２ ｍꎻ④在浇筑好的两帮上架 设棚梁ꎬ棚距 ０. ４ ｍꎬ梁为 １２ 号工字钢ꎬ梁长 ３. １ ｍꎬ 棚梁上方铺 ３ 道横梁接辅助运输大巷二轨道ꎬ棚梁 上铺上双层背板ꎬ恢复轨道后对棚梁上方进行硬化ꎬ 硬化后与轨道底面平齐ꎮ 经过运输、开拓科队精心组织、合理施工ꎬ用料 队组提前备料ꎬ用时 ６ ｄ 圆满完成改造任务ꎬ保证了 各工作面正常用料和施工工程进展两不误ꎮ 改造工 程的完成ꎬ可实现胶轮车、卡轨车同时装料ꎬ互不影 响ꎬ可利用现有投料井胶带的高度直接往胶轮车上 装料ꎬ效率高ꎬ胶轮车装料在投料井通道口ꎬ和卡轨 车运行不冲突ꎬ不影响卡轨车运输ꎮ ４ 改造效果 目前ꎬ投料井改造工程已经完成并投入使用ꎮ 图 １ 投料井改造示意 经过改造ꎬ每天投料井胶轮车运料量增加了 ２０ 车ꎬ加上原有卡轨车运料量 １８ 车ꎬ现有物料运送 量每天达到 ３８ 车ꎮ 加上 ＋ ５４０ 副立井整体下料 ６０ 车ꎬ ＋ ５４０ 水平整体物料运输能力将提升至 ９８ 车ꎮ 极大缓解了 ＋ ５４０ 副立井提升压力ꎬ缩短了 物料运输距离ꎬ节约了运输成本ꎬ提高了物料运输效 率ꎬ并且在减少运输环节、保障运输安全等方面具有 重要意义ꎮ [责任编辑路 方] ６５ ２０２０ 年 ８ 月 喻鹏飞煤矿用液压支架连接装置的设计改进思路 第 ２９ 卷第 ８ 期