ZZ10000/17/35型支撐掩護式液壓支架的優化與設計

李慧敏

（大同煤礦集團機電裝備公司中央機廠， 山西 大同 037001）

引言

ZZ10000/17/35型液壓支架是為大斗溝煤業有限公司綜采工作面設計制造的四柱支撐掩護式液壓支架。該支架承載能力較強，切頂性能好，適合較堅硬、穩定頂板的煤層開采工作面。在研制的過程中，需強化“三機配套”的尺寸關系，尤其是梁端距。

這套液壓支架主要配套SGZ800/800型刮板輸送機、MG300/700-AWD型采煤機，采煤機過機高度為1 505 mm，支架支撐高度為2.1 m。通過對圖紙發現的問題進行分析，對支架進行結構性優化[1]，以適應煤礦工作面最佳采高2.2 m，滿足過機高度。

1 結構優化及設計

認真核對“三機配套”相關尺寸要求，在計算機優化設計理論的基礎上，對支架總體及各部件結構進行了優化計算和設計，重點對頂梁、掩護梁、底座進行結構優化設計[2]，改善了支架的受力狀況、裝配關系、結構性能，提高了支架的使用壽命。

1.1 頂梁

為了滿足過機要求，支架在2.1 m支護高度時，護幫板最低位置與采煤機機面之間的距離不小于200 mm，如果采用傳統的頂梁加鉸接前梁的結構，那么前梁部位的總體厚度大約為455 mm，這樣就無法滿足過機要求。所以，經過論證，采用整頂梁帶內嵌式伸縮梁的頂梁結構，如圖1所示。

頂梁前端的端板邊框寬度分別是30 mm、35 mm、50 mm，而端板的設計板厚為60 mm，如圖2所示。按照火焰切割的要求來講，如果切割60 mm厚度的鋼板，熱影響非常寬，至少在45 mm以上。一方面切割變形嚴重，另一方面熱影響區寬度大，尺寸無法保證，無法滿足下料過程。

從設計的角度來說，端板一般為單邊受力，厚度40 mm左右即可，沒有必要設計為60 mm厚。按照工藝要求，將端板設計成為40 mm厚，從設計和工藝角度解決了這個問題[3]。

圖1 頂梁結構圖

圖2 眼鏡框（單位：mm）

頂梁端面的加強彎板設計圖樣如圖3-1所示。頂梁前部蓋板為彎板，該件無法實現點焊組裝，無法實現壓彎。加強端面彎板的作用是防止伸縮梁受壓力時將頂梁前端壓開，但是由于工藝和設計都不能滿足要求，將端面加強彎板調整為兩件，如圖3-2所示。

圖3 彎板修改前后示意圖

這種頂梁結構形式，控頂距較大，頂梁整體剛性完好，可靠性高。并且滿足頂梁前部過機位置箱梁厚度比較小的要求。另外頂梁采用雙活動側護板，使用時一側用鎖緊銷鎖緊，另一側可以活動。雙活側左右工作面可以互換，確?；顐扔肋h指向順槽巷。頂梁與掩護梁鉸接處設置擋煤板，防止漏矸。

1.2 掩護梁

掩護梁采用短掩護梁箱型結構，結構強度高，加工簡單且工藝性好，工作狀態下，其頂板背角范圍較大，約19°～50°，能夠使背矸和背煤順利滑下，有效地降低掩護梁背煤、背矸造成的前后連桿連桿力太高的情況發生，同時也降低了頂梁-掩護梁鉸接銷軸及前后連桿相關鉸接銷軸的剪切力。

掩護梁包板處為填平焊縫，如圖4所示，這樣的設計沒有大的問題，但是從工藝的角度來講，該處彎板為Q550板，在折彎成形方面，折彎工裝胎具不完善，并且超高強度板存在折彎回彈的問題，不能完全滿足要求。將包頭板內縮5 mm，設計為圖4-2所示的結構形式可以很好地解決這一問題。

圖4 包板修改前后示意圖

該掩護梁的擋板為半月板，如圖5-1所示，無法實現鏜床鏜孔工藝要求。因為沒有讓開足夠的鏜桿空間，將擋板結構改為圖5-2所示，一方面提高了箱梁強度，另一方面解決了鏜孔問題。

由于煤層厚度變化比較明顯，局部有留頂煤的情況，為了更好地預防頂煤垮下后進入工作機道，影響綜采工作，掩護梁采用雙活動側護板形式，使用時起到密封工作面和調架性能。

1.3 底座

考慮到排矸，把底座采用分體式整體底座，如圖6所示。這種結構形式能夠更好地適應底板起伏不平的狀況。設計抬底裝置后，可以有效防止底座前端陷入底板或者底煤情況的發生。為了降低底座前端對底比壓同時防止提高連桿力，在優化支架結構時，使后立柱適當后傾1°～3°。

結合工藝優化，對腳踏板開孔，一方面有效利用材料，另一方面有效對其減重，便于安裝與運輸。

圖5 擋板修改前后示意圖

圖6 底座

2 結論

通過本次研究設計，對一次采全高工作面，尤其是煤層厚度變化比較大的工作面提供了設計經驗，以更好地滿足大同煤田邊緣地區煤層工作面的綜合機械化采煤。