王昌豪WANG Chang-hao

（山东泰安煤矿机械有限公司，泰安271000）

0 引言

2013年，山东泰安煤矿机械有限公司接到了王楼煤矿80台ZY5000/15/32掩护式液压支架的生产任务，要求制作工期为三个月。在本次设备制作中，矿方提出原有支架使用中进、出井维护比较麻烦，费时费力，同时伴有安全隐患，要求本次设计对ZY5000/15/32支架的前梁、顶梁进行改造，以达到其最佳使用要求。

1 液压支架的工作原理

液压支架在工作过程，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站提供的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。升柱：当需要液压支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的下活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，是与活塞杆相连的顶梁紧紧接触顶板。降柱：当需要降柱时，高压乳化液进入立柱的上活塞腔，另一腔回液，推动活塞下降，顶梁脱离接触接触顶板。支架和输送机前移：支架和输送机的前移都是由底座上的推移千斤顶来完成。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶的活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁。

2 设计思路

ZY5000/15/32型掩护式液压支架由前梁、顶梁、掩护梁、底座、前后连杆、推移机构、防护装置及液压系统等组成，本次技术优化主要是针对前梁与顶梁之间的连接关系。在支架原设计中，前梁与顶梁之间有两处连接位置：支架在运输过程中的连接、支架正常工作时的连接，在设计优化后只需一处连接位置就能完全实现支架在运输及正常工作两种状态。如图1所示。

在优化前，支架从制造完成到井底正常工作需经过以下过程：支架各零部件制作完成后进行组装打压试验，串联保压，要求动作灵活自如，工作准确可靠，不得有蹩卡和渗漏现象。试验完毕后将支架缩至最小尺寸，这时前梁不能降到与顶梁成90°位置，导致前梁伸出部分较大，不便于运输，需拆下前梁与顶梁之间的正常工作连接销轴，将前梁与顶梁用运输销轴连接，这样前梁就能完全降下，减少支架占有空间，顺利经罐笼运输到井底，到达工作面后，安装人员再将运输销轴拆下，改换成正常工作销轴连接。而在设计优化后，前梁与顶梁只需一种销轴连接（取消运输销轴），支架就可以实现前梁与顶梁成90°关系，支架从安装到运输到井底也不需重复拆卸，减少了安装人员的工作量及安全隐患，提高了支架安装的效率，从而提高了煤矿的经济效益。

3 本次优化设计的关键技术、工艺

①优化前梁、顶梁的结构设计，减少销轴连接孔的数量，使前梁直接降到与顶梁成垂直位置，便于运输。

②在不改变原前梁千斤顶的基础上改变千斤顶在前梁、顶梁上的连接座的位置，从而保证前梁在千斤顶伸长、收缩后所能达到正常工作位置。

③前梁千斤顶与前梁的连接销轴由原来的两根销轴改为一根销轴连接。

④将前梁千斤顶的头部由方形改为球面型、连接座改为球面窝状，同时将连接销轴直径减小，使支架正常工作时由原来的销轴受力变为千斤顶头部球面接触受力，从而增强受力效果，减少了销轴损坏的频率。

4 结束语

优化后的ZY5000/15/32型掩护式液压支架在实际应用中，运行稳定，安装方便、安全，大大减少了使用方的困难，为使用方节约了大量的时间，从而增加了经济效益。如果支架需要出井维修，再也不用把前梁千斤顶销轴卸下，直接就能把前梁落下，原来前梁千斤顶是靠销轴受力，销轴直径与连接孔直径几乎一般大，销轴在井下时间长了容易变形、生锈，销轴很难拆除，就需要使用气割割掉销轴，由于井底是个危险环境，如果动火，容易造成严重事故；而现在前梁千斤顶不需要销轴受力，销轴直径小于连接孔的直径（相差较大），支架应用一段时间后再也不会出现销轴弯曲变形的事情了，同时也减少了工人的工作量，避免了安全隐患。

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