王海彬 赵 慧 张子明

（辽宁省调兵山市辽宁通用重型机械股份有限公司，辽宁 调兵山 112700）

1 问题提出

机载支护设备适用于掘进工作面新揭露的空顶区进行临时支护的一种机载式轻型支架，可以迅速地在掘进机切割头前方顶板上形成有效的支撑防护，为下一步在该区进行支护作业的人员提供一个安全可靠的工作空间，而机载支护设备需要以油缸作为运动单元，通过控制阀控制各部的动作，旋转油缸实现自润滑，达到运动安全平稳可靠目的[1-5]。

2 机载支护旋转油缸的方案设计

2.1 油缸总图设计

机载支护旋转油缸工作介质是乳化油，机载支护设备工况条件苛刻，在掘进巷道有限的空间内，实现临时支护要求油缸小型化，安全可靠自润滑，满足支护需求。旋转油缸额定工作压力16 MPa，额定流量50 L/min，推力要求130 kN，拉力要求40 kN。油缸总图如图1。

2.2 油缸计算

油缸推力和拉力的计算，液压支架立柱初撑力和支架初撑力的计算公式：立柱初撑力计算公式p=（πD2/4）×m×10-3，其中：p 为支柱的初撑力，kN；D 为立柱缸体内径或活塞直径，mm；m 为泵站工作压力，MPa。

此油缸的缸筒内径D=125 mm，泵站工作压力m=16 MPa，带入公式，因此油缸推力p1=（3.14×1252/4）×16×10-3≈196.2 kN， 油 缸 拉力p2=（3.14×1252/4）×16×10-3-（3.14×702/4）×16×10-3≈134.7 kN。经过计算油缸的推力和拉力满足机载支护旋转油缸的使用要求，安全系数1.5。

图1 旋转油缸总图

2.3 油缸材质选择

27SiMn 钢的性能优于30Mn2 等钢，因为缸筒需要热处理，而这种缸的淬透性较高，在水中临界淬透直径达8～22 mm，可切削性良好，具备优良性能，经实践检、验证，考虑整体使用要求及27SiMn的性能，因此本油缸缸筒、活塞杆、导向套、活塞材质采用27SiMn。……