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支架机构及其功能分析

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)顶梁顶梁机构直接与顶板接触,支承顶板,是支架的主要承载部件之一,其主要作用包括:承接顶板岩石的载荷。本支架顶梁为整体式结构。(三)掩护梁掩护梁上部与顶梁铰接,下部与前、后连杆相连,经前、后连杆与底座连为一个整体,是支架的主要连接和掩护部件,其主要作用包括:承受顶板给予的水平分力和侧向力,增强支架的抗扭性能。

支架机构及其功能分析

(一)顶梁(图2-21)

顶梁机构直接与顶板接触,支承顶板,是支架的主要承载部件之一,其主要作用包括:

(1)承接顶板岩石的载荷。

(2)反复支承顶板,可对比较坚硬的顶板起破碎作用。

(3)为回采工作面提供足够的安全空间。

顶梁的结构一般分为整体式和分体式(即顶梁前加前梁)。本支架顶梁为整体式结构。

ZZ5200/17/35型支承掩护式液压支架顶梁采用钢板拼焊箱形变断面结构。四条主肋形成整个顶梁外形,顶梁相对较长,可提供足够的行人空间。顶梁上平面一侧低一个板厚,用于安装活动侧护板,控制顶梁活动侧护板的千斤顶和弹簧套筒均设在顶梁体内,并在顶梁上留有足够的安装空间。

(二)护帮板(图2-22)、前梁(图2-23)

护帮板起到及时支护顶板的作用,护帮板可翻转,对比较破碎的顶煤或岩石及时进行支护,对煤壁起到防止片帮的作用。

前梁是由钢板拼焊成的整体结构,在前梁千斤顶的推拉下,前梁可以上下摆动,对不平顶板的适应性强。

(三)掩护梁(图2-24)

掩护梁上部与顶梁铰接,下部与前、后连杆相连,经前、后连杆与底座连为一个整体,是支架的主要连接和掩护部件,其主要作用包括:

(1)承受顶板给予的水平分力和侧向力,增强支架的抗扭性能。

(2)掩护梁与前、后连杆和底座形成四连杆机构,保证梁端距变化不大。

(3)阻挡后部落煤前窜,维护工作空间。

另外,由于掩护梁承受的弯矩和扭矩较大,工作状况恶劣,所以掩护梁必须具有足够的强度和刚度

本支架的掩护梁为整体箱形变断面结构,用钢板拼焊而成,为保证掩护梁有足够的强度,在它与顶梁、前后连杆连接部位都焊有加强板,在相应的危险断面和危险焊缝处也都有加强板。

(四)底座(图2-25)

底座是将顶板压力传递到底板并稳定支架的部件,除了满足一定的刚度和强度要求外,还要求对底板起伏不平的适应性要强、对底板接触比压要小,其主要作用包括:

(1)为立柱、控制系统、推移装置及其他辅助装置形成安装空间。

(2)为工作人员创造良好的工作环境。

(3)具有一定的排矸、挡矸作用。

(4)保证支架的稳定性。

图2-21 顶梁

图2-22 护帮板

图2-23 前梁

图2-24 掩护梁

底座的结构形式可分为整体式和分体式,分体式底座由左、右两部分组成,排矸性能好,对底板起伏不平的适应性强,但与底板接触面积小。比压较小的整体式底座是用钢板焊接成的箱形结构,整体性强,稳定性好,强度高,不易变形,与底板接触面积大,比压小,但底座中部排矸性能较分体式底座差。

支架底座为整体式底座,四条主肋形成左、右两个立柱安装空间,中间通过前端大过桥、后部箱形结构连为一体,具有很高的强度和刚度。

(五)前连杆(图2-26)、后连杆(图2-27)

前、后连杆上下分别与掩护梁和底座铰接,共同形成四连杆机构,其主要作用包括:

(1)使支架在调高范围内,顶梁前端与煤壁的距离(梁端距)变化尽可能小,以更好地支护顶板。

(2)承受顶板的水平分力和侧向力,使立柱不受侧向力。

前、后连杆的结构形式可以是整体式,也可以是分体式。本支架前、后连杆均为分体式单连杆,为钢板焊接的箱形结构,这种结构不但有很强的抗拉、抗压性能,而且有很强的抗扭性能。

图2-25 底座

图2-26 前连杆

图2-27 后连杆

(六)推移机构

支架的推移机构包括推移杆、连接头、推移千斤顶和销轴等,主要作用是推移运输机和拉架。(www.xing528.com)

推移杆的一端通过连接头与运输机相连,另一端通过千斤顶与底座相连,推移杆除承受推拉力外,还承受侧向力,且在底座下滑时有一定的防滑作用。其结构如图2-28所示。

本支架由于采用整体箱形短推杆结构,故结构强度高,且对底板的适应性强。

(七)液压系统

本支架的液压系统原理如图2-29所示,其主要由乳化液泵站、主进液管、主回液管、各种液压元件、立柱及各种用途的千斤顶组成。采用快速接头和U形卡及O形密封圈连接,拆装方便,性能可靠。

支架性能的好坏和对工作面地质条件的适应性,在很大程度上取决于防护装置的设置。

在主进、回液三通到操纵阀之间,装有截止阀、过滤器、回油断路阀等,可根据需要接通或关闭某条液路,可以维修某一胶管及液压元件,过滤器能过滤主进液管来的高压液,防止脏物、杂质进入架内管路系统。

本支架液压系统所使用的乳化液是由乳化油与水配制而成的,乳化油的配比浓度为5%,使用乳化液应注意以下几点:

(1)定期检查浓度,浓度过高会增加成本;浓度太低则可能造成液压元件腐蚀,影响液压元件的密封。

(2)防止污染,定期(两个月左右)清理乳化液箱。

(3)防冻:乳化液的凝固点为-3℃左右,与水一样也具有冻结膨胀性,乳化液受冻后,不但体积膨胀,稳定性也会受到影响。因此,乳化液在地面配制和运输时要注意防冻。

(八)侧护板

设置侧护板,提高了支架掩护和防矸性能,一般情况下,支架顶梁和掩护梁设有侧护板。

侧护板通常分为固定侧护板和活动侧护板两种,左右对称布置,一侧为固定侧护板,另一侧为活动侧护板。固定侧护板可以是永久性的,也可以是暂时性的(也称为双向可调活动侧护板)。暂时性固定侧护板可以在调换工作面方向时,改作活动侧护板,而此时另一侧的活动侧护板改为固定侧护板。

活动侧护板一般由弹簧套筒和千斤顶控制。侧护板的主要作用如下:

(1)阻挡矸石,即在降架过程中,由于弹簧套筒的作用,使活动侧护板与邻架固定侧护板始终相接触,能有效防矸。

(2)操作侧推千斤顶,用侧护板调架,对支架防倒有一定作用。

本支架顶梁和掩护梁设有单侧活动侧护板,顶梁和掩护梁活动侧护板分别由两个弹簧套筒和两个千斤顶控制。弹簧套筒是由导杆和弹簧组成的,侧护板是由钢板直角对焊的结构。

(九)立柱和千斤顶

1.立柱(图2-30)

立柱把顶梁和底座连接起来,承受顶板的载荷,是支架的主要承载部件,要求立柱有足够的强度,工作可靠,使用寿命长。

图2-28 推杆

图2-29 液压系统原理

立柱有两种结构形式,即双伸缩和单伸缩。双伸缩立柱调高范围大,使用方便,但其结构复杂,加工精度高,成本高,可靠性较差;单伸缩立柱成本低,可靠性高,但调高范围小。单伸缩机械加长段的立柱能起到双伸缩立柱的作用,不仅具有较大的调高范围,而且具有成本低、可靠性高等优点,但使用时不如双伸缩立柱方便。

本支架立柱为双伸缩立柱,是由缸体、活柱、导向套及各种密封件组成的。

立柱初撑力通常是指立柱大腔在泵站压力下的支承能力。初撑力的大小直接影响支架的支护性能,合理地选择支架的初撑力,可以减缓顶板的下沉,对顶板的管理有利。本支架的立柱缸径为φ210/φ160,初撑力为1 091 kN。

图2-30 立柱

立柱的工作阻力,是指在外载荷作用下,立柱大缸下腔压力增加,当压力超过控制立柱的安全阀调定压力时,安全阀泄液,立柱开始卸载,此时立柱所能承受的力即工作阻力。立柱的工作阻力为1 300 kN。

2.各种用途的千斤顶

1)推移千斤顶(图2-31)

位于底座中间的推移千斤顶的作用是推移输送机和拉移支架,根据所需要的拉力大于推力的特点,推移千斤顶倒装。

图2-31 推移千斤顶

推移千斤顶由缸体、活塞、活塞杆、导向套和密封件等组成。

2)前梁千斤顶(图2-32)

前梁千斤顶与顶梁铰接,使前梁可以上下摆动,适应不平的顶板。

伸缩梁千斤顶主要由缸体、活塞、活塞杆、导向套及各种密封件组成。

3)侧推千斤顶(图2-33)

侧推千斤顶位于顶梁及掩护梁的内部,前端通过导向轴与侧护板相连,后端与顶梁或掩护梁相接。其主要作用是控制侧护板的伸出与收回。

侧推千斤顶主要由缸体、活塞、活塞杆、导向套及各种密封件组成。

图2-32 前梁千斤顶

图2-33 侧推千斤顶

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