高河充填端头支架特殊底座机构的结构设计

2022-02-17王雅

煤 2022年2期

王雅

(晋能控股装备制造集团潞安煤炭技术装备公司，山西长治 046204)

充填端头支架是高河充填工作面机头机尾巷道内的关键设备，底座是其承载及移架的主要部件，是影响充填工作面效率和安全保障的关键环节，与工作面生产密切相关。

1 特殊底座机构设计的必要性、主要特点及优点

常规液压支架布置在工作面中，底座为半开档箱型结构，内外主筋上有铰接孔，与前连杆、后连杆等部件以销轴及其他相关连接件铰接，两道内主筋中间前部为开档式，后部上面为封体箱型结构，下部为开档式，安装推移千斤顶及推移杆。推移千斤顶缸底安装在底座过桥后部两个内主筋中间位置，活塞杆安装在推移杆后部中间，推移杆前端通过连接头与刮板输送机连接，是支架的主要受力及推溜部件。充填端头支架布置在工作面两端运输巷及回风巷中，前部与刮板输送机没有连接点，不能实现推溜拉架动作，而随着采煤机割煤，端头支架与中间架一样要移架，因此需要其能够迈步自移，特殊底座机构的设计解决了这一问题。机构分为前后两部分，前部为支架主要承载部分，后部为支架前移装置。两部分中间以底座连接梁和两根推移千斤顶连接，通过推移千斤顶伸缩可实现自主移架。支架前移时，后立柱伸出，柱帽顶紧顶板，伸出推移千斤顶，推动前架，到位后，升起前架，使前架顶梁顶紧顶板，操作后立柱阀片使其下降，脱离顶板，收缩推移千斤顶，拉动后架，实现自主移架。后架拉到位后，升起立柱，使柱帽顶紧顶板，以防倾倒。这样通过分别操作前后两部分，在不能与前部刮板输送机连接的情况下共同完成支架迈步前移，简单快捷，操作方便，支架移到位后与工作面中部支架隔离部分组成完全封闭隔离区域，完成采煤—充填循环动作。

2 特殊底座机构的主要结构及作用

特殊底座主要由以下几部分组成：前底座、后底座、底座连接梁、推移千斤顶、侧伸千斤顶、侧伸千斤顶柱帽、摆动千斤顶，见图1。

本文主要介绍前底座、后底座、底座连接梁、推移千斤顶四个部分。

2.1 前底座

前底座与常规支架不同，结构设计特殊，总长度为4 650 mm，宽度为1 630 mm，高度为1 065 mm，所用材料以Q550高强度板材为主，焊接时选用直径D1.2 mmGHS-70实芯高强度焊丝，保证结构件强度。底座总体设置为内外两部分，内侧由四道内外主筋焊接成半封闭箱体，两道内主筋中间前部为箱型结构，不安装部件；中间部设有前后连杆连接耳板，后部为轨道式插装结构，长1 210 mm、宽330 mm、高180 mm，安装底座连接梁，使前后架移动时有一定的方向性，防止支架跑偏，长度1 210 mm大于采煤步距800 mm，保证移架后底座连接梁与前底座不脱离，并有足够重合量，使移架动作能顺利进行。两侧内外主筋中间为对称结构，前部为密封箱型结构，之后设有前组侧伸千斤顶连接耳、前柱窝、后组侧伸千斤顶连接耳、后柱窝，后柱窝后面为封闭箱体，这种结构既保证了底座与其他部件的连接，也保证了部件的强度。内外主筋后部设有推移千斤顶连接耳，两侧各有一组，通过推移千斤顶与后底座连接，前后均使用GB/T882-2000D60普通带圆肩销轴连接，GB91-86开口销固定。左右外主筋外侧各设三组下隔离千斤顶连接耳、两组摆动千斤顶连接耳，分别用GB/T882-2000φ30、D22普通带圆肩销轴连接，GB91-86开口销固定，保证千斤顶能正常动作。前底座结构见图2。

2.2 后底座

后底座主要为自主移架而设，结构比较简单，整体为箱形半封闭结构，所用材料以Q550高强度板材为主，焊接时选用直径D1.2 mmGHS-70实芯高强度焊丝，保证结构件强度。四道主筋为主要组成部分，两道内主筋中间为全封闭结构，主要为保证部件强度；两侧内外主筋中间为左右对称结构，各焊接有一个柱窝，安装立柱用，此处立柱安装方式与常规架不同，常规支架结构件在安装立柱的柱窝上方位置前后要留足够的空间，满足支架从最低到最高高度立柱不同倾斜角度时不和任何零部件发生干涉。此处后底座立柱为直上直下运动，没有任何角度变化，因此柱窝上方焊接有固定板，固定板前面开口宽330 mm，方便立柱摆放，后面为R165圆弧，留少量安装间隙，安装外径为D320 mm的立柱，立柱摆放到正确位置后，缸筒外面用限位板卡住，限位板和固定板上均钻孔D32 mm，用D30 mm销轴及开口销连接固定。后底座总高度为1 540 mm，限位板安装完成后卡在立柱缸筒上，保证不会高出缸筒损坏活柱镀层部分。两侧外主筋外侧为一定宽度的封闭箱体，足够的宽度可防止支架倾倒。前部设有三组耳板，通过两根推移千斤顶及一件底座连接梁与前底座连接，千斤顶连接为常规方式；底座连接梁与后底座连接耳板连接孔为长孔，上下档距为180 mm，前后中心距为50 mm，具有一定的伸缩量，上下间隙也扩大为50 mm，以适应底板不平现象，避免连接梁伸缩时憋卡，受到损坏。结构见图3。

2.3 底座连接梁

底座连接梁为连接前后底座主要部件，整体结构为密封箱型结构，所有材料均采用Q550，焊接时选用焊丝与底座相同。总长2 600 mm，宽320 mm，高170 mm，前部插进底座内主筋中间轨道，宽度和高度方向各为10 mm间隙，起到一定的导向作用；后部箱体高度为130 mm，安装在后底座档距180 mm耳板处，并且连接处为中心距30 mm的长孔，保证前后上下都有足够的移动量，在采煤一个步距后顺利移架。见图4。

图4 底座连接梁(mm)

2.4 推移千斤顶

推移千斤顶设计为缸径D160 mm，杆径D105 mm，行程800 mm，满足一个采煤步距。在额定供液压力31.5 MPa时，额定推力633 MPa，额定拉力361 MPa，支架前部分总重为42 t，推力与支架重量比为633/9.8/42≈1.54，可顺利实现推移前架；支架后部分重量为6 t，拉力与重量比为361/9.8/6≈6.14，可顺利实现拉后架；下腔进液口为DN19，上腔进液口为DN13，流量大，移架速度快。