放顶煤液压支架设计概述
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摘要：目前国内放顶煤工作面使用的主要架型为四柱支撑掩护式放顶煤液压支架，四柱放顶煤液压支架具有支撑掩护能力强，稳定性高，行人道宽，操作方便等优点，因此被广泛应用。本文主要陈述了ZF6800/19/38支架基本参数确定的方法，并对放顶煤支架的主要部件进行了设计讨论。
关键词：放顶煤 支撑掩护式 液压支架 设计
0 引言
液压支架设计的合理与否直接关系到工作面的产量和其他各项经济技术指标，对改善工作面劳动条件、减轻工人的笨重体力劳动、确保安全生产有很大的影响。
在开采煤层的底部布置综合开采的工作面放顶煤综合机械化开采的实质，除常规意义的三机(采煤机、输送机和液压支架)采煤外，在煤矿开采的时候常利用矿山自身的围岩压力和人为因素的松动使工作面上部的顶煤破碎，并且随着工作面的不断推进，在工作面的前方回收或者是放出。作为放顶煤综合机械化开采最重要的设备之一就是放顶煤液压支架，它的质量和性能直接影响着放顶煤综合机械化开采的发展。
1 架型设计
为了满足长壁工作面的生产要求对液压支架提出了以下要求：
1.1 能有效地控制顶板。具体有这些要求：能适应顶板下沉、来压及冒落的特性；能防支架前方与上方冒顶；不应出现陷底而影响性能与移架。
1.2 应该适应煤层地址条件变化。要求支架有足够的调高范围；适应不平顶底板、台阶和断层等条件；适应煤层倾角变化。
1.3 能够保证正常的生产循环。也就是说应保证正常移架、推溜；能与采煤、运输等工艺准确配合；运输，安装，搬家方便；还得便于维修。
1.4 保证安全的工作空间。具体要求如下：有宽敞的工作空间；能很好的防矸、排矸；能良好的通风、照明、通讯、防尘、防火。
1.5 最后对于投资者来说，应该保证初期投资低、维修费用低。
2 支架工作状态分析
ZF6800/19/38支架为四柱支撑掩护式放顶煤液压支架，其正常工作状态主要可分为以下三种：
2.1 “给定载荷”工作状态是指液压支架所受的外力载荷所产生的外力的合力不超过液压支架额定工作阻力的阶段。在此工作状态下，液压支架属于被动支撑阶段，其外载的大小及作用位置直接决定支护性能的好坏。
2.2 “限定载荷”工作状态指液压支架所受的外力载荷所产生的外力的合力超过液压支架额定工作阻力的阶段。在此工作状态下，由于立柱的安全阀一直处于开启状态，液压支架支护性能已经发挥到极限状态，因此可以说外载的作用位置直接决定着液压支架支护性能的发挥。
2.3 初撑状态是指液压支架在支撑顶板时，达到支撑强度时所需初撑力要求的过程。在该支撑状态下，液压支架属于主动支撑，其液压支架初撑力与外载大小是相平衡的。
3 液压支架部件分析
ZF6800/19/38型放顶煤液压支架属于低位放顶煤支架，该支架的结构特征是：顶梁及掩护梁与前梁是三位一体设计，这样不仅提高了结构的整体刚性，而且减少了部件数量；由于采用了加长摆动尾梁，支架由于提供了足够的后部输送机维护操作空间，既便于放顶煤操作，又提高了放煤效率；采用单摆杆结构，支架结构稳定又简单；在顶梁上预留出放炮松动围岩的位置，不仅增大了生产安全的系数，同时也为煤炭采出率和原煤生产效率的提高提供保证；为了保证液压支架推溜和自移动作的顺利完成，为了控制问题的发生，支架宽度要与420／30刮板输送机中部槽长度相配套。
该液压支架采用了小间隙设计，减小了各部件之间铰接点处孔和销轴之间的配合间隙，减小了各部件铰接点处摆动间隙，这样便使支架的整体稳定性和使用寿命得以提高。同时运用应力有限元模拟对支架的分析，对该支架的结构参数进行优化处理，使得各部件布置更加紧凑合理；各个部件结构简单合理高效，有效地降低了支架的整体重量，使得该支架具有运输方便，价格便宜，体积小等特点，极大地满足了用户要求。
4 制造工艺分析和经济分析
ZF6800/19/38轻型放顶煤液压支架最为突出的是其整体顶梁结构，既有不规则料又有大块料，这便给生产施工带来诸多不便，也难以提高材料的使用率，也会影响生产支架的整体经济效益。采用先进的焊接制造工艺，克服制造上的种种困难，将不规则工件和大工件合理划分成若干小件拼接起来。为了实现设计目标，常采用保证焊缝强度高于母材来完成，以实现设计工艺性筋板工艺来改进方案，该改进方案相对于整体下料，节约材料一倍左右，采用分步加工整体组焊接降低施工难度提高效率。对于小部件如挑梁、单摆杆、尾梁、推移杆等，为了改善制造的经济效果，常采取分步装配来保证制造精度和提高生产效率。
为了了解ZF6800/19/38轻型放顶煤液压支架的经济效果和制造流程，在ZF6800/19/38轻型放顶煤液压支架生产过程中，通过设计工艺性再造实践，缩短了制造工期，比计划工期缩短了一周；产品质量水平得到提高，创造了良好的经济效益，产品优良率达到80％以上。
5 液压支架的主要特点
5.1 支架顶梁前部是由双前梁千斤顶铰接前梁体结构组成，为了适应顶板起伏的变化，在正常工作状态下，可以控制前梁上、下摆动15°。