液压支架作为矿山作业中的重要设备,其结构设计极为复杂,每一部分都承载着特定的功能和作用。从顶梁、底座到掩护梁、连杆,再到立柱、千斤顶以及推移装置,每一个组件都有其独特的结构特点和技术优势。下面我们逐一分析这些关键部件。
一、顶梁
顶梁是液压支架的重要承重部件,主要负责支撑顶板,确保工作空间的安全。其设计主要包括整体式、铰接式和伸缩式三种形式:
整体式顶梁:结构简单,重量轻,但适应不平整顶板的能力较差,适用于顶板平整、稳定的工作环境。
铰接式顶梁:由前梁和后梁组成,两者之间可以相对转动,提高了对顶板的适应性。一般需要加装千斤顶以确保稳定性。
伸缩式顶梁:在铰接式的基础上增加了可伸缩的梁,能够在采煤机割煤后快速伸出前梁,实现超前支护,防止片帮现象。
二、底座
底座是支架与底板之间的连接部件,负责承受立柱传递的压力并将其均匀分布在底板上。底座的设计主要有整体刚性底座、分式刚性底座、左右分体底座和前后分体底座四种形式:
整体刚性底座:适用于底板松软、采高大、倾角大且顶板稳定的工作面,但排矸性能较差。
分式刚性底座:底座分为左右两部分,通过过桥或箱形机构相连,底部不封闭,接触面积小,排矸能力增强。
左右分体底座:分为左右两部分,通过铰接或连杆连接,适应底板不平整,但稳定性较差。
前后分体底座:前后两个箱体通过铰接或连杆相连,多用于多排立柱、支承式支架、支承掩护式支架和端头支架等场景。
三、掩护梁
掩护梁主要用于掩护式和支承掩护式支架,其作用包括抵御采空区冒落的矸石侵袭工作面,承受矸石重量负荷以及来自顶板的水平推力。掩护梁的设计包括直线型和折线型两种形式:
直线型掩护梁:整体性强,强度高,广泛应用于实际工程中。
折线型掩护梁:利用额外空间,增大通风量,但稳定性较差,应用较少。
四、连杆
连杆是掩护式和支承掩护式支架上的关键部件,与掩护梁和底座共同构成四连杆机构。四连杆机构的设计不仅能够有效承担支架的水平力,还能确保梁端距的稳定性,减少架前落矸现象,增强控顶效果。
五、立柱
立柱作为液压支架的关键部件,承担着承受顶板压力和实现支架升降的任务。立柱的类型主要包括:
单伸缩双作用立柱:结构紧凑,调高便捷,但调高范围较小。
单伸缩机械加长杆立柱:总行程为液压行程与机械杆行程之和,调高范围广泛。
双伸缩双作用立柱:拥有两级液压行程,伸缩比高达3,但结构复杂且价格较高。
六、千斤顶
千斤顶在液压支架中起到至关重要的作用,包括推移千斤顶、前梁千斤顶、伸缩梁千斤顶、侧推千斤顶、调架千斤顶、防倒千斤顶、防滑千斤顶以及护帮千斤顶等。它们通过不同的油路系统实现多种动作,例如减小推力、提高稳定性等。
七、推移装置
推移装置负责实现支架的自身前移和输送机的前推功能,主要由推移千斤顶、推杆或框架等导向传力杆件以及连接头等部件构成。推移装置的设计包括无框架式和框架式两种形式:
无框架式:通过普通式、差动式和浮动活塞式千斤顶实现推移功能,适用于特定的支架类型。
框架式:包括长框架式和短框架式。长框架式设计合理,但抗弯性能相对较弱,装卸不便;短框架式结构紧凑,推拉力分配合理,导向机构简单可靠。
通过以上分析可以看出,液压支架的设计和制造涉及多个学科的知识,包括机械工程、材料科学、流体力学等。每一种设计都经过精心优化,以确保其在矿山作业中的安全性和高效性。