摘要：在社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中，煤礦能源對社會生產(chǎn)起著非常重要的支撐作用。而煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計作為煤礦開采中的重要設(shè)計環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)和受力分析承擔著液壓支架受力的作用。文章結(jié)合筆者多年的實際經(jīng)驗，對煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行了分析，探究了液壓支架的關(guān)鍵組成部分和動力傳動體系的構(gòu)造，旨在促進煤礦開采工作的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦設(shè)備；液壓支架；結(jié)構(gòu)設(shè)計；受力分析；煤礦能源；煤礦開采 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD355 文章編號：1009-2374（2017）11-0295-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.149

在煤礦開采中，傳統(tǒng)的人工開采顯然已經(jīng)不能滿足日益增長的社會生產(chǎn)需求，在能源的供應(yīng)上存在很大程度的不足。煤礦機械開采的施工建設(shè)由此誕生，其主要是采用專業(yè)的機械設(shè)備來實現(xiàn)對煤礦的高效率開采，進行煤礦液壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計和受力分析等方面的考慮，有利于設(shè)備和能源供應(yīng)體系的發(fā)展。然而煤礦機械主要是煤礦開采企業(yè)給開采工作提供的器材，在實際生產(chǎn)中沒有得到大范圍利用。以下主要從煤礦機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和受力方面的問題進行簡要分析。

1 煤礦液壓支架的概念及認識

在煤礦機械的開采中，煤礦液壓支架是通過支柱、底座、頂梁等結(jié)構(gòu)組合而成的整體，并經(jīng)過鋼板結(jié)構(gòu)進行拼接。在主體水平面的構(gòu)造上具有較為平緩的傾斜度，在頂部結(jié)構(gòu)中可以采用總體頂煤開采的形式來進行開采工作，適合傾斜度較小的煤礦開采工作中，有利于水平綜合面的上煤礦開采。我們大致能夠從煤礦液壓的總體結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，煤礦液壓支架主要是煤礦總體結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)造，在煤礦的開采中起著關(guān)鍵作用。更加能夠承擔頂部煤礦結(jié)構(gòu)的隔離，對原煤能起到很好的隔離效果，從整體上推動煤礦工作面的改造以及相關(guān)位置的傳送，有利于配套設(shè)備機械能效的發(fā)揮。在采煤機械效率的提升中明顯比計劃中的總體規(guī)劃下的煤礦開采有差距，對于煤礦和設(shè)備運輸?shù)膫魉蛠碚f會大幅度降低機械運輸性能的調(diào)動，從根本上減少工作人員的工作量，能夠在一定范圍中實現(xiàn)智能自動化管理，為人們的生命安全做出必要保證。

2 液壓支架的工作原理

液壓支架的主要工作原理是迎合液壓板塊和頂板之間的協(xié)調(diào)作用，在抵抗阻力的情況下實現(xiàn)負載效果，結(jié)合數(shù)據(jù)信息進行分析。采用高壓支架的設(shè)計來給液壓支架提供更多的動力，通過動力裝置來完成支架結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，并結(jié)合液壓支架的數(shù)據(jù)信息進行處理，在支架工作面的狀態(tài)調(diào)整下進行對應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，不斷改變工作面的設(shè)計，采用高壓液態(tài)動力的方式來給液壓支架提供更多的動力。不斷完善整體機械設(shè)備的構(gòu)造。在某些頂板結(jié)構(gòu)中不能實現(xiàn)良好的支架防護，應(yīng)該有效利用防護底部的方式來進行調(diào)控，防止頂板的下沉，并且結(jié)合有效的設(shè)計方式進行工作空間的控制，在頂板和防塵空間的設(shè)計中維持良好的底部結(jié)構(gòu)，對礦井結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行調(diào)節(jié)，減少防塵空間和地質(zhì)條件之間的差距，從整體上促進地質(zhì)條件的穩(wěn)定。煤層地質(zhì)條件和礦井的地質(zhì)是變動的，所以在進行頂板的設(shè)計時，要考慮到同等頂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計范圍，減少平板頂部和臺階之間的差距，確保正常的生產(chǎn)環(huán)境，在設(shè)計基礎(chǔ)上進行礦井結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計，對支架的整體構(gòu)造進行考慮。支架和中心結(jié)構(gòu)之間要維持對應(yīng)的變化趨勢，在防止支架沉淀和配套的工作基礎(chǔ)上進行協(xié)調(diào)設(shè)計。液壓的主要工作尺寸和工作空間之間要形成一定的臺階設(shè)計，并且和其他單位之間形成適用范圍的構(gòu)造，考慮支架結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，根據(jù)支架的范圍進行分析，調(diào)節(jié)底座和立柱的結(jié)構(gòu)間距，維持相對協(xié)調(diào)，保持足夠的設(shè)計強度。

3 煤礦液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在對煤礦液態(tài)支架進行調(diào)節(jié)的同時，要控制煤礦液壓支架的結(jié)構(gòu)來協(xié)調(diào)作用，通過液壓控制的范圍，結(jié)合液壓缸和其他元件之間進行控制，實現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運作的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。能夠承載更多的水平壓力，在擋板結(jié)構(gòu)和其他底座之間的相互作用下，實現(xiàn)對頂板水平結(jié)構(gòu)的操控。在對煤礦開采設(shè)備的不同組成部位進行協(xié)調(diào)時，應(yīng)該考慮執(zhí)行元件和支撐單元的構(gòu)造，要在承受壓力范圍的基礎(chǔ)上進行控制，將更多的壓力分散給輔助部位，通過操作閥門的協(xié)調(diào)來進行壓力的傳遞，并在主板結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)下對不同結(jié)構(gòu)進行阻擋，改變操作閥受到的壓力。而執(zhí)行元件受到的負載要考慮到不同承受重力之間的差距，在液壓承載壓力元件下改變支撐單位的結(jié)構(gòu)強度，來提升支架的水平范圍。通過其他構(gòu)件的輔助來從整體上提升輔助單元的構(gòu)造，改變水平承受壓力大小的范圍，在進行操作閥控制的協(xié)調(diào)中，對液壓元件的開關(guān)進行改變，通過結(jié)構(gòu)強度來決定支架結(jié)構(gòu)和承受壓力范圍之間的聯(lián)系。通過部分元件來進行整體設(shè)備維修，防止主板結(jié)構(gòu)的改變，以液態(tài)支架結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)煤礦采集的外載。改變液壓支架和頂部支架之間的聯(lián)系，通過外載壓力來進行合力方向的控制，并與煤礦開采范圍相適應(yīng)，以達到最好的開采效率為基本原則，協(xié)調(diào)操作閥受到的壓力強度，對不同的負載條件進行控制，協(xié)調(diào)底部結(jié)構(gòu)和水平壓力大小的關(guān)系，進行更好的壓力傳遞。液壓支架結(jié)構(gòu)的連接處要利用連接頭進行設(shè)計，才能夠達到液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，達到最好的煤礦采煤效果。

此種墊塊加載位置如圖1所示：

前梁受力圖如圖2所示：

考慮到液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計對煤礦開采工作的影響，在進行頂部支架結(jié)構(gòu)建設(shè)時，結(jié)合操作閥和液壓結(jié)構(gòu)之間相互協(xié)調(diào)，從整體上促進外載壓力的支撐效果。促進液態(tài)支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，減少液壓結(jié)構(gòu)對設(shè)備本身產(chǎn)生的影響，并且結(jié)合結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計，在設(shè)備運行和液壓結(jié)構(gòu)上維持相對的穩(wěn)定。從支架結(jié)構(gòu)的水平承受壓力方面進行協(xié)調(diào)，改變開采結(jié)構(gòu)和設(shè)備穩(wěn)定方面的關(guān)系，防止輔助裝置在總體設(shè)備設(shè)計中影響到承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從外載壓力進行分析，達到更加穩(wěn)定的效果，減小水平方向上受到的壓力，控制煤礦結(jié)構(gòu)在煤礦開采方面的協(xié)調(diào)性，從液壓支架的角度進行綜合掛載。在水平液壓支架結(jié)構(gòu)周圍采用更加穩(wěn)定的設(shè)計，結(jié)合煤礦開采工作的實際情況，進行整體的設(shè)計安排。盡量避免其他因素對液壓支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從設(shè)備運行的協(xié)調(diào)性進行分析，探究整體采煤的效率。為保持拼接結(jié)構(gòu)的外載壓力穩(wěn)定，在原有液壓結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采用操作閥相互協(xié)調(diào)的設(shè)計方式，更加有利于結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性，打破傳統(tǒng)意義上對液壓支架的承受壓力變動，并且在水平方向承載掛載的基礎(chǔ)上進行協(xié)調(diào)，維持相對的結(jié)構(gòu)支撐作用。在輸出范圍的基礎(chǔ)上，達到更加穩(wěn)定的效果，結(jié)合液壓支架的參數(shù)同時進行對比，在同等的受力上不斷改變整體的結(jié)構(gòu)，使其達到相對穩(wěn)定。

4 煤礦液壓支架的受力分析

從煤礦液壓支架的控制結(jié)構(gòu)來看，我們大致上可以發(fā)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方向，通過受力情況進行分析。液壓支架結(jié)構(gòu)在整體上具有一定的優(yōu)勢，在支架的最大和最小高度處都能夠維持一定范圍的空間輸出范圍承載。并在連續(xù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，前連桿掩護結(jié)構(gòu)進行對應(yīng)坐標的受力分析。為更加形象地表示出后連桿的位置坐標，應(yīng)該結(jié)合四連桿的機構(gòu)進行分析，在平面坐標系中，我們大致可以發(fā)現(xiàn)液壓支架的平面結(jié)構(gòu)和圖形方法，在四連桿機構(gòu)下的對應(yīng)支架設(shè)計中，應(yīng)該結(jié)合不同支架結(jié)構(gòu)參數(shù)進行對比分析，在相同的阻力下承受同等的壓力，結(jié)合千斤頂?shù)钠胶庾饔?，對相同狀態(tài)下的程序進行對比，承受相同的底座壓力后就可以進行選取。在CAD軟件中對整體煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)進行模擬，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)參數(shù)和整體結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，在相同的液壓結(jié)構(gòu)中進行模擬，控制同等程序之間的支架構(gòu)造，并結(jié)合自動模擬的參數(shù)對頂梁分數(shù)模擬進行分析，才能夠達到最好的效果。在設(shè)計方案中與同等的設(shè)計方案相互協(xié)調(diào)，進行液壓結(jié)構(gòu)的有效控制，在液壓浮點范圍的基礎(chǔ)上進行連續(xù)坐標結(jié)構(gòu)的相互協(xié)調(diào)，改變有效的數(shù)據(jù)參數(shù)，就能夠更加形象生動的展示出支架結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)，并通過有效的數(shù)據(jù)來改變頂梁的分數(shù)，進行支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析，并通過有效的分數(shù)設(shè)計來標識連桿坐標，協(xié)調(diào)不同的支架參數(shù)得到適應(yīng)煤礦開采的液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)。在同等的煤礦液壓數(shù)據(jù)下，可以按照支架的最高空間承載范圍中進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，并對比其他工程設(shè)計參數(shù)得到更好的液壓支架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

改變原有液壓支架結(jié)構(gòu)的限制，在支架參數(shù)結(jié)構(gòu)上進行適應(yīng)，通過頂梁結(jié)構(gòu)的輸出范圍，改變原有的數(shù)據(jù)參數(shù)，以連續(xù)的液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)進行對應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析。在支架的承受范圍內(nèi)改變支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式，并和煤礦開采工藝相適應(yīng)，達到最優(yōu)化的生產(chǎn)。

5 煤礦液壓支架的未來發(fā)展

從煤礦液壓數(shù)據(jù)對比進行分析，我國煤礦開采機械設(shè)備中存在很大的競爭，同比于煤礦行業(yè)在20世紀能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)的比例，大致可以推斷出大型開采設(shè)備在未來的煤礦能源開采中所發(fā)揮的重要作用，在能源結(jié)構(gòu)中起到的效果以及達到的生產(chǎn)規(guī)模。從我國煤礦開采中機械化設(shè)備的進程來看，大致可以分析出煤礦機械設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模將會越來越大，最終達到社會生產(chǎn)中的比例。總的來講，我國機械化設(shè)備的推廣范圍將會非常廣泛，逐漸成為煤礦能源開采中關(guān)鍵的組成部分。在煤礦液壓支架的構(gòu)造中，相對于傳統(tǒng)的設(shè)備生產(chǎn)來講，機械生產(chǎn)設(shè)備具有更加廣泛的能源基礎(chǔ)，并且在機械生產(chǎn)設(shè)備運行的基礎(chǔ)上，能夠?qū)γ旱V開采生產(chǎn)進行更好的調(diào)節(jié)，進行生產(chǎn)協(xié)調(diào)的有效控制，盡量減少機械設(shè)備的生產(chǎn)損耗，在對應(yīng)的設(shè)備損耗下進行關(guān)鍵部位的控制，在液壓支架的協(xié)調(diào)下配合設(shè)備檢測范圍進行煤礦液壓支架工作的調(diào)節(jié)。

6 結(jié)語

隨著時代的發(fā)展，液壓支架工作已經(jīng)成為煤礦開采中的重要組成部分。在有關(guān)設(shè)備的配合檢測下，對液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計和受力情況進行分析，就可以精確得到最適合于煤礦開采情況的液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)。并且在實際生產(chǎn)中，有關(guān)部門還可以進行煤礦開采工作的協(xié)調(diào)，通過對液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計和受力分析的有關(guān)參數(shù)配合，在最大限度中降低煤礦液壓的比例，并結(jié)合支架構(gòu)造的受力情況進行分析，得到良好的比例數(shù)據(jù)。

參考文獻

[1] 王宜君.填充采煤液壓支架底座結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J].煤炭技術(shù)，2016，（11）.

[2] 吳剛.液壓支架底座焊接變形及控制[J].內(nèi)燃機與配件，2016，（9）.

[3] 王雪潔，劉陽，付照明.大采高液壓支架頂梁柱窩處結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].煤礦機械，2016，（6）.

[4] 張鑫，張文龍，趙峰.并聯(lián)液壓支架立柱的有限元對比分析[J].煤礦機械，2016，（6）.

作者簡介：張?。?986-），男，云南大理人，供職于陜西陜煤彬長礦業(yè)集團有限公司生產(chǎn)服務(wù)中心，研究方向：機械設(shè)計制造。

（責任編輯：秦遜玉）