大倾角综采工作面横置端头支架伸缩插板机构设计.pdf

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1、第４期（总第１９７期）机械工程与自动化Ｎｏ．４２０１６年８月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＡｕｇ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０４-０１１５-０２大倾角综采工作面横置端头支架伸缩插板机构设计燕燕，郑永强，曹银苟，解成林，卢新伟（郑州四维矿业机械有限责任公司，河南郑州４５００００）摘要：在理论分析与科学计算的基础上，结合实际使用效果，对横置端头支架实际工况进行合理分析，充分考虑该设备适应性要求和强度要求，对作为横置端头支架稳定机构的伸缩插板机构进行了设计与改进。关键词：大倾角；横置端头支架；伸缩插板

2、机构；稳定机构；设计中图分类号：ＴＤ３５３文献标识码：Ａ0引言缩插板、底座采用十字头连接形式，即后立柱相对于伸随着煤炭开采的时间推移和开采强度的增加，可缩插板、底座的回转轴互相垂直。供综合机械化开采的煤层不断减少，一些开采时间较长或地质条件较复杂的矿井，满足常规综采开采条件的工作面储量逐渐减少甚至枯竭，遗留的块段、煤柱等储量中，大倾角复杂地质条件的较多。大倾角综合机械化采煤作为综采技术的发展方向和目标，成为煤炭行业研究的重要课题之一。横置端头支架是一种为适应大倾角工作面异型巷道专门设计的特殊支架，为大倾角工作面下顺槽端头区域提供顶板支护。本文

3、对横置端头支架的稳定机构———伸缩插板机构进行优化设计。1横置端头支架适用条件与结构特点大倾角综采工作面多采取沿顶开采，下顺槽多为梯形巷道，巷道下帮高度为１．８ｍ，巷道宽度按实际开拓尺寸，一般为３．８ｍ～４．２ｍ，巷道顶板与工作面顶图１横置端头支架基本型式板平齐。横置端头支架适用于大倾角综采工作面下顺槽异型巷道的顶板支护，适应工作面倾角为１５°～６０°，根据采高不同，工作面底板与下顺槽底板允许存在一定高度的台阶。横置端头支架采用多架一组、横向推移的布置方式，前立柱提供对顶板的工作阻力，后立柱实现机构姿［１］态和适应性调节，其基本型式如图１所示

4、。该型横置端头支架由郑州四维矿业机械有限责任公司独立研发设计，采用伸缩插板机构作为其稳定机构，在贵州萍子煤矿（工作面倾角２５°～３５°、平均采高１．６ｍ）、南山小沟矿（工作面倾角３０°～５５°、平均采高４ｍ）等多地投入使用，使用效果良好。2伸缩插板机构结构型式与特点横置端头支架采用伸缩插板机构作为其稳定机图２伸缩插板机构结构布置构，实现顶梁与底座的连接，具体形式为：伸缩插板与横置端头支架的顶梁实际工作中呈仰角，故采用顶梁铰接；在底座上设置伸缩插板机构的导向箱体，伸稳定机构的伸缩范围作为支架的高度范围，在巷道下缩插板在导向箱体内运动并通过后立柱

5、与底座连接。帮固定高度１．８ｍ的基础上预留足够让缩量，确定该［２］伸缩插板机构结构布置如图２所示。型支架的高度范围为１．５５ｍ～２．１ｍ。伸缩插板在导向箱体内以垂直方向的运动为主，3伸缩插板机构的理论分析由于装配间隙的存在，同时在前后、左右方向有微小歪本文通过对稳定机构的工况进行分析，提出极限斜或回转；为适应其运动特点，后立柱居中布置，与伸工况、临界失效状态的概念，完成伸缩插板机构的设计收稿日期：２０１５-１２-０２；修订日期：２０１６-０３-２５作者简介：燕燕（１９８５-），男，山西临汾人，助理工程师，本科，从事液压支架设计工作。・１１６・

6、机械工程与自动化２０１６年第４期优化。分析认为，靠近老塘一侧，顶板垮落较为明显，底３．１伸缩插板机构的极限工况座与插板后部、顶梁后部被充实，顶梁集中力作用在顶理想工况下，巷道上、下两帮对支架的作用力、来梁后部，因此此区域顶板、巷道下帮同时垮落产生大小自过渡支架的下滑力、顶梁与顶板的摩擦力可以相互不均匀的推力和压力，作用在伸缩插板和顶梁上，导致［３］抵消，这些侧向力最终传递到导向箱体上，对固定导向伸缩插板前倾的同时出现扭转；伸缩插板前倾时，由箱体产生的影响较小，没有太大的破坏性。于作用点不同，导向箱体前框口相对于后背板更容易靠近采空区的横置端头

7、支架，采空区顶板冒落后，损坏，前倾时伴随扭转作用，前框口的工况更加恶劣。伸缩插板机构将会承受一定的侧向力并使其前倾，最原设计中，对导致伸缩插板前倾作用力大小、不均终作用在导向箱体的前框口和后背板中间位置，对导匀性估计不足，没有充分认识到“前倾＋扭转”的极限向箱体会有一定的破坏性，该工况被定义为极限工况，工况。在改进设计中，前框口采用闭合箱体，从而提高如图３所示。基于以上认识，结合整架有限元分析结其安全系数，满足实际使用要求。果，在导向箱体厚背板上增加贴板，框口采用包板、斜４．３临界失效状态下的分析与改进板进行加强，完成结构优化。在顶梁前部承受

8、较大载荷、顶梁后部空顶、集中力作用点在立柱与顶梁连接点前方时，导致机构处于临界失效状态。根据图４可知，出现此种工况时，巷道顶板整体出现下沉，巷道下帮局部顶板因其易冒