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作者：徐亚军;李世伟;吴悦;庞晓亮;马端志;
单位：煤炭科学研究总院开采研究分院;中煤科工开采研究院有限公司;西安科技大学机械工程学院;
摘要：为提高四柱支撑掩护式液压支架铰接式顶梁的支护能力,同时改变对铰接式顶梁支护能力不足的传统认知,建立了四柱支撑掩护式液压支架杆系模型,根据液压支架内加载条件求解液压支架承载能力区,得到液压支架可承受的最大载荷数值及其在顶梁上的具体作用位置,给出了铰接梁支护力和铰接千斤顶缸径2种求解方法。重点介绍了铰接梁支护力和铰接千斤顶缸径简化求解方法,根据外部载荷在顶梁上作用位置的不同,依据泰勒公式将作用在顶梁上的外部载荷简化为二次多项式、三角形、梯形和矩形等不同分布形式,结合铰接式结构的顶梁和铰接梁上方载荷连续分布条件,基于力的合成原理求解出铰接梁上外部载荷大小及其作用位置。在此基础上,根据静力平衡条件推导出铰接千斤顶所需合理缸径,给出了具体求解公式。分析了相同工作阻力条件下铰接式顶梁和整体式顶梁前端支顶力大小,得出了缸径较大的铰接千斤顶可显著提高铰接梁支护能力,设计合理的铰接梁式顶梁液压支架支护能力要高于同等条件的整体式顶梁液压支架的支护能力,解决了现有铰接梁支护能力不足的难题。以山能正通煤业公司放顶煤开采为主要应用背景,建立ZF20000/26/48四柱支撑掩护式液压支架铰接式顶梁载荷连续分布模型,按照顶梁上方载荷连续性分布条件,基于力的合成和分解原理,得到铰接式顶梁外部载荷的大小及其作用位置,并根据静力平衡条件推导出铰接千斤顶理论缸径。工程实践表明,改进后的铰接式顶梁结构合理,前端支护力大,支护效果明显,在多个工作面得到推广应用,未出现前端支护力不足带来的端面顶板冒落和煤层片帮等问题,满足了工作面支护需要,验证了理论的正确性。
关键词：液压支架;;铰接梁;;顶梁;;铰接千斤顶;;泰勒公式
基金资助：天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2022-2-TD-ZD017)
