一種智能化液壓支架的分析與應(yīng)用

王常軍

（山煤國際能源集團煤業(yè)分公司蒲縣豹子溝煤業(yè)，山西 臨汾041200）

1 項目概況

液壓支架用于煤礦開采中，是一種利用液體壓力產(chǎn)生支撐力并實現(xiàn)自動移設(shè)來進行頂板支護和管理的一種液壓動力裝置，是綜合機械化采煤不可缺少的配套機械設(shè)備。山煤國際能源集團股份有限公司煤業(yè)分公司蒲縣豹子溝煤業(yè)綜采10105工作面使用的液壓支架在使用過程中發(fā)現(xiàn)存在伸縮長度不夠，伸縮過程無法完全同步，一體性不足等問題，嚴(yán)重影響到支護的效果，從而影響煤礦開采效率及開采安全。因此，對液壓支架進行優(yōu)化設(shè)計，提供一種智能化液壓支架。

2 智能化液壓支架裝置的設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)分析

針對當(dāng)前豹子溝煤業(yè)井下液壓支架存在的問題，設(shè)計了一種新型智能化液壓支架，該智能化液壓支架結(jié)構(gòu)如圖1所示[1-2]。

圖1 智能化液壓支架整體結(jié)構(gòu)示意圖

固定板的頂部固定連接有兩個液壓筒，液壓筒的左側(cè)嵌入設(shè)置有上升管，液壓筒之間嵌入設(shè)置有連通管，液壓筒的內(nèi)壁均無縫滑動有活塞板，活塞板的頂部均嵌入設(shè)置有伸縮筒，且伸縮筒之間嵌入設(shè)置有連通管，伸縮筒的內(nèi)壁均無縫滑動有活塞塊，活塞塊的頂部固定連接有伸縮桿，伸縮桿的頂部固定連接在墊板的底部，液壓筒的左側(cè)固定連接有套環(huán)，伸縮筒的左側(cè)嵌入設(shè)置有下降管，液壓筒的內(nèi)壁均套接有墊環(huán)，液壓筒的頂部和伸縮筒的內(nèi)壁均設(shè)有兩個密封環(huán)和若干個固定螺釘，且四個密封環(huán)通過固定螺釘分別固定連接在兩個液壓筒的頂部和兩個伸縮筒的內(nèi)壁，密封環(huán)之間嵌套黏接有橡膠環(huán)，伸縮筒的底部均嵌套黏接有定位環(huán)，伸縮筒的內(nèi)壁均嵌套黏接有限位環(huán)，如圖2所示[3-4]。

圖2 圖1中A處的放大示意圖

如下頁圖3所示，伸縮筒無縫貫穿在密封環(huán)和橡膠環(huán)的中間，且伸縮筒的底部設(shè)有開孔，并且伸縮筒與墊板保持垂直，伸縮桿與伸縮筒活動套接，伸縮桿能夠在伸縮筒中進行伸縮，伸縮筒也能夠在液壓筒中進行伸縮，伸縮桿和伸縮筒都能夠進行伸縮，伸縮桿和伸縮筒伸縮的長度能夠進行疊加，具有伸縮長度大的優(yōu)點。

伸縮桿無縫貫穿在密封環(huán)和橡膠環(huán)的中間，并且伸縮桿位于液壓筒中，密封環(huán)和橡膠環(huán)環(huán)繞在伸縮桿和伸縮筒的四周，且密封環(huán)之間設(shè)有缺口，并且橡膠環(huán)與密封環(huán)的缺口相配適，橡膠環(huán)能夠增加密封環(huán)與伸縮筒的密封性，密封環(huán)將橡膠環(huán)夾住能夠避免橡膠環(huán)過度變形，進而保證密封環(huán)與伸縮筒的密封性，具有密封性好的優(yōu)點。

圖3 裝置伸縮筒的伸縮示意圖

墊環(huán)位于上升管和連通管的上方，且限位環(huán)位于另一根連通管的下方，連通管將兩個伸縮筒連通在一起，使兩個伸縮筒能夠同步完成伸縮，自動將兩根伸縮桿的壓力調(diào)節(jié)至一致，具有智能化的優(yōu)點，并且定位環(huán)抵在液壓筒的內(nèi)壁，下降管的長度大于伸縮筒的長度，且限位環(huán)被伸縮桿活動貫穿，并且下降管活動貫穿在套環(huán)的中間，伸縮筒底部的兩側(cè)均開口設(shè)置有流水孔，且流水孔位于定位環(huán)的下方。

2.2 工作原理分析

該智能化液壓支架工作原理[5-6]：將加壓設(shè)備與下降管和上升管相連，加壓設(shè)備同步通過下降管和上升管施加壓力，活塞塊的壓力向下與液壓油的壓力抵消，活塞塊就會抵在伸縮筒的底部隨后，液壓油通過上升管注入液壓筒中，將液壓筒中填充滿液壓油，液壓油將活塞板向上推動，活塞板帶動伸縮筒等結(jié)構(gòu)同步向上移動，當(dāng)活塞板上升到最高時下降管的壓力消失，液壓油在推動活塞塊在伸縮筒中向上移動，使伸縮桿和墊板向上移動，當(dāng)活塞塊抵在限位環(huán)的底部時完成上升工作如圖3所示，收縮時，加壓設(shè)備通過下降管施加壓力，上升管的壓力消失，液壓油將活塞塊向下推動，當(dāng)伸縮桿全部收縮進伸縮筒后，液壓油通過伸縮筒底部的流水孔進入液壓筒中，液壓油就會推動活塞板向下移動，當(dāng)活塞板抵在墊環(huán)頂部時，完成下降工作。

2.3 特點分析

1）本新型裝置的伸縮桿能夠在伸縮筒中進行伸縮，伸縮筒也能夠在液壓筒中進行伸縮，伸縮桿和伸縮筒都能夠進行伸縮，伸縮桿和伸縮筒伸縮的長度能夠進行疊加，具有伸縮長度大的優(yōu)點。

2）連通管將兩個伸縮筒連通在一起，使兩個伸縮筒能夠同步完成伸縮，自動將兩根伸縮桿的壓力調(diào)節(jié)至一致，具有智能化的優(yōu)點。

3）橡膠環(huán)能夠增加密封環(huán)與伸縮筒的密封性，密封環(huán)將橡膠環(huán)夾住能夠避免橡膠環(huán)過度變形，進而進一步的保證密封環(huán)與伸縮筒的密封性，具有密封性好的優(yōu)點。

3 應(yīng)用效果分析

將設(shè)計的智能化液壓支架應(yīng)用于豹子溝煤業(yè)10105工作面，從應(yīng)用結(jié)果可知，智能化液壓支架有效地完成了頂板支護任務(wù)，不僅伸縮過程完全同步，而且沒有出現(xiàn)因其質(zhì)量導(dǎo)致的安全隱患和安全事故。智能化液壓支架的應(yīng)用效果理想，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全效益和經(jīng)濟效益。