一种新型液压支架抬底机构*
关铁汉，李忠，张秘霞
（内蒙古北方重工业集团有限公司，内蒙古包头 014033）
摘要：针对液压支架抬底机构现有技术的缺陷和不足，创新设计一种新型液压支架抬底机构。通过抬底千斤顶下端与推杆铰接在一起的设计，可消除抬底千斤顶与液压支架推杆之间的摩擦和磨损问题、或者是消除抬底千斤顶与推杆之间中介物的摩擦和磨损问题，从而提高液压支架抬底机构的使用寿命。
关键词：液压支架；抬底机构；摆动机构
A new end of powered lift mechanism
GUAN Tie-han，LI zhong，ZHANG Mi-xia
（Inner Mongolia North Heavy Industries Group Co. Ltd.，Inner Mongolia Baotou 014033，
China）
Abstract: Institutions existing technology for hydraulic support lift at the end of the defects and the insufficiency,innovative design of a new type of hydraulic support bottom institutions.By lifting the lower bottom jacks and the design of the push rod hinged together,can eliminate lifting jack with hydraulic support push rod between the friction and wear problems ,or eliminate lifting jack with push rod mediator between friction and wear problems,thus improve the hydraulic support bottom institutions with life.
Key words: hydraulic support；base-lift mechanism；swing mechanism
0 概述
目前，液压支架是煤矿井下综采工作面的主要支护设备。由于多数井下地质条件复杂，底板多为松软易泥化的泥岩或泥质砂岩，液压支架在使用过程中，底座前端易扎底，即液压支架底座前端陷入煤层底板，支架不能正常拉架（前移），影响正常的综采工作。实际操作中，当液压支架前端下沉时，一般使用抬底机构将前端抬起，其过程为：抬底机构推动设置在液压支架内裆中的推杆，由于推杆直接与煤层底板接触，所以液压支架的前端会抬起，然后通过铰接于液压支架底座和推杆之间的推移千斤顶作用，使得液压支架顺利前移。
1 液压支架抬底机构的现状
传统的液压支架抬底机构一般使用如图 1 所示的结构，包括固定于底座前过桥处的承载架（13）和抬底千斤顶（16）。承载架（13）通过销轴（17）铰接于底座（11）上的耳板（12）上，抬底千斤顶活塞杆端部与承载架通过螺栓（14）固定；抬底千斤顶左右两侧的底座上设有竖直方向的凹形滑道，抬底千斤顶左右两侧的凸部嵌于凹形滑道内，或者是抬底千斤顶套装于固定在底座前过桥上的导向套筒内。当需要抬底时，抬底千斤顶伸长，抬底千斤顶的缸底作用于液压支架的推杆（18）上平面，从而将底座前端抬起，在前移液压支架的过程中抬底千斤顶与推杆上平面一直处于接触摩擦状态。为避免抬底千斤顶的缸底与推杆之间的直接摩擦而导致抬底千斤顶损坏，在抬底千斤顶的缸底上套一个滑靴或耐磨外套（15）。
*内蒙古自治区创新方法应用推广与示范项目（2013IM020800）
图1 传统的液压支架抬底机构的结构示意图
此种抬底机构存在的缺点：抬底千斤顶和推杆之间的摩擦并没有真正的消除，在损坏抬底千斤顶、滑靴或耐磨外套的同时，还会由于抬底千斤顶与推杆之间的摩擦力使抬底千斤顶产生一个向后的弯矩，导致抬底千斤顶受径向力而出现漏液现象。
为避免抬底千斤顶缸底与推杆的直接接触，改进型液压支架抬底机构是在抬底千斤顶与推杆之间设计一种中间机构，如图 2 所示，抬底千斤顶（34）一端铰接于底座（32）、一端铰接于抬底摇臂（33）的一端，抬底摇臂（33）中部铰接于底座（32）。当需要抬底时，抬底千斤顶伸长作用于抬底摇臂（33）的一端，以抬底摇臂（33）中部铰点为杠杆支点，抬底摇臂（33）的另一端作用于液压支架的推杆（31），从而将底座（32）前端抬起。
图2 改进型液压支架抬底机构的结构示意图
其它改进型抬底机构都是此类杠杆式结构的变种，如图 3 中（a）、（b）、（c）所示。
（a）（b）（c）
图3 其它改进型液压支架抬底机构的结构示意图
这种靠中间机构抬起液压支架底座前端的结构，虽然解决了抬底千斤顶的损坏，但还是无法避免中间机构与推杆的接触摩擦，导致中间机构的磨损或蹩卡而损坏的问题。
2 新型液压支架抬底机构的设计
为了克服现有技术的上述缺陷和不足，提出一种新型液压支架抬底机构，该抬底机构包括支撑过桥、抬底千斤顶和支撑耳板，如图 4 所示。其中支撑过桥（1）焊接固定于液压支架底座（4）前部两侧箱体上，代替底座前部的常规板式过桥；抬底千斤顶（2）的缸体（21）通过销轴（7）转动
安装在支撑过桥上；抬底千斤顶的活塞杆（22）通过销轴（9）转动安装在支撑耳板（3）上；支撑耳板焊接固定于液压支架推杆（5）上。销轴（7）用D型销（8）固定；销轴（9）用D型销（10）固定。抬底千斤顶以抬底千斤顶与支撑过桥铰接点为轴前后摆动。使用时，在推液压支架推杆的过程中，抬底千斤顶活塞杆往回收，在前移液压支架时，抬底千斤顶活塞杆往出伸，从而实现抬底的目的，在管路连接设计上，抬底千斤顶可与推移千斤顶（6）设计成联动控制。
（a）抬底机构安装于液压支架底座的立体结构示意图
（b）抬底机构的爆炸图
图4 新型液压支架抬底机构示意图
1.支撑过桥
2.抬底千斤顶
3.支撑耳板
4.底座
5.推杆
6.推移千斤顶
7.销轴
8.D型销
9.销轴 10.D型销 21.抬底千斤顶缸体 22.抬底
千斤顶活塞杆 a.液压支架纵轴线 b.抬底千斤顶纵轴线
参见图 5（a），在液压支架推杆（5）收回状态时，抬底千斤顶（2）向后倾斜设置，抬底千斤顶（2）的纵轴线（b）与液压支架的纵轴线（a）成锐角，此时抬底千斤顶（2）与支撑过桥（1）的铰点到抬底千斤顶（2）与支撑耳板（3）的铰点水平距离尺寸为（c）；参见图 5（b），在液压支架推杆（5）伸出状态时，抬底千斤顶（2）向前倾斜设置，抬底千斤顶（2）的纵轴线（b）与液压支架的纵轴线（a）成锐角，此时抬底千斤顶（2）与支撑过桥（1）的铰点到抬底千斤顶（2）与支撑耳板（3）的铰点水平距离尺寸为（d）；抬底千斤顶（2）以抬底千斤顶（2）与支撑过桥（1）的铰点为轴前后摆动，在推杆（5）收回和伸出的极限位置时，尺寸（c）和尺寸（d）之和等于推移千斤顶（6）的行程，也等于液压支架移架步距。
（a）推杆收回状态时抬底千斤顶的最佳倾斜角布置示意
图
（b）推杆伸出状态时抬底千斤顶的最佳倾斜角布置示意
图
图5 新型液压支架抬底千斤顶最佳倾斜角布置示意图
c. 液压支架推杆收回状态时，抬底千斤顶与支撑过桥的铰点到抬底千斤顶与支撑耳板的铰点水平距离
d. 液压支架
推杆伸出状态时，抬底千斤顶与支撑过桥的铰点到抬底千斤顶与支撑耳板的铰点水平距离
安装时，抬底机构纵向布置于液压支架底座内裆中，且其纵向中心面与液压支架纵向中心面重合。
3 结语
与现有抬底机构相比，本新型液压支架抬底机构具有如下优势：
1) 抬底千斤顶下端与推杆铰接为一体设计，可有效消除抬底千斤顶与液压支架推杆之间的摩擦和磨损问题，以及消除抬底千斤顶与推杆之间中介物的摩擦和磨损问题，从而提高液压支架抬底机构的使用寿命；
2) 整个机构只有抬底千斤顶为可动件，结构简单可靠。抬底千斤顶随推杆为前后摆动和轴向伸缩，使抬底千斤顶不受径向力矩，可消除抬底千斤顶因受径向力而出现的漏液现象，机构可靠性高；
3) 结构简单、抬底距离大，连接件采用销轴、D 型卡连接方式，不易生锈，可靠性高，便于拆装和维修。
参考文献：
[1] 王国法.液压支架技术[M].北京：煤炭工业出版社，1999.
[2] 姚卫周.软煤层工作面支架抬底机构类型的研究[J].煤矿机械，2013，34（10）：144-146.
作者简介：关铁汉（1975-），满族，内蒙古通辽人，高级工程师，双学士，主要从事液压支架设计工作，电子信箱：nmgth@https://www.doczj.com/doc/fd16481846.html,.
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