主动安全液压支架步足式顶梁装置

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1.本发明涉及一种井工矿用支护设备，尤其涉及一种主动安全液压支架步足式顶梁装置。


背景技术：

2.液压支架是井下综采工作面的支护设备，其主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。液压支架在工作过程中不仅要能够可靠地支承顶板而且应能够随着回采工作面的推进向前移动，要求其必须具有升、降、推、移四个基本动作，这些动作通过各种阀控制立柱、千斤顶的伸缩来实现。
3.现有液压支架的承载结构件主要由顶梁、掩护梁、前后连杆和底座等组成。其中，顶梁是直接与顶板相接触，并承受顶板覆岩煤层载荷的支架部件；掩护梁是阻挡采空区冒落矸石不涌入工作面空间，并承受冒落矸石的载荷，以承受顶板作用力的部件；立柱主要是直接承受顶梁载荷和调节支护高度的液压千斤顶；底座是直接与地板接触，传递支撑力并用于支护立柱和其他部件；前、后连杆是与掩护梁、底座铰接形成四连杆机构，即可承受顶板作用力，又可在支架升降时顶梁前端沿双曲线移动，使梁端距变化较小，提高支架控制顶板的可靠性。
4.如图1所示，液压支架在井下的几种工作状态，其中在降架、移架和升架的三个过程中，液压支架顶梁完全脱离了顶板覆岩煤层。实际生产中，由于每台液压支架支撑面较大，再加上工作环境复杂恶劣，煤层赋存复杂多变，每个液压支架独立前移，支架一旦脱离支撑，则其顶板覆岩煤层局部易出现板裂和冒落的煤体，容易诱发端面冒顶和支架支护失稳等事故，威胁工作面人员和设备安全。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种在降架、移架和升架的三个过程中，液压支架不脱离顶板覆岩煤层，主动保持有效支撑，又不妨碍支架的其他工作动作实施的主动安全液压支架步足式顶梁装置。
6.本发明由如下技术方案实施：主动安全液压支架步足式顶梁装置，其包括顶梁主体，在所述顶梁主体的顶面并排活动设有两个以上的辅顶装置；每个所述辅顶装置包括上下设置的横移板和底板；所述底板活动设置在所述顶梁主体的顶面上，沿液压支架移架方向往复位移，在所述底板上设有横移液压千斤顶；所述横移液压千斤顶的活塞杆顶端与固定在所述顶梁主体的顶面的横移耳板铰接；在所述横移板和所述底板之间设有升降机构；所述升降机构包括升降双杆液压千斤顶、横移板连杆和底板连杆，在所述升降双杆液压千斤顶的每个活塞杆顶端铰接设有所述横移板连杆和所述底板连杆；所述横移板连杆与所述横移板的底面铰接，所述底板连杆与所述底板顶面铰接。
7.优选的，在所述横移板底面上固定设有横移板支撑梁；在所述底板顶面上固定设有底板支撑梁，所述横移板支撑梁与所述底板支撑梁上下对应，上下对应的所述横移板支
撑梁底面与所述底板支撑梁顶面接触配合。
8.优选的，所述横移板连杆与所述横移板支撑梁侧壁上的销孔铰接；所述底板连杆与所述底板支撑梁侧壁上的销孔铰接。
9.优选的，在所述横移板底面上固定设有横移板导向杆，在所述底板顶面上固定设有底板导向套；所述横移板导向杆与所述横移板导向杆上下对应设置，所述横移板导向杆插入对应的所述底板导向套内，所述横移板导向杆在所述底板导向套内上下往复位移。
10.优选的，在所述横移液压千斤顶的两侧分别设有所述升降双杆液压千斤顶，所述升降双杆液压千斤顶与所述横移液压千斤顶伸缩方向相同。
11.优选的，在所述横移液压千斤顶的一侧的所述升降双杆液压千斤顶为两个，两个所述升降双杆液压千斤顶沿所述横移液压千斤顶伸缩方向纵向排列。
12.优选的，在所述横移板前端铰接设有护帮板，在所述横移板底面铰接设有护帮液压千斤顶和u型连杆，在所述护帮板底面铰接设有护帮板连杆；所述护帮液压千斤顶的活塞杆顶端与所述u型连杆及所述护帮板连杆铰接。
13.优选的，在所述顶梁主体侧边上方的所述横移板上活动设有侧护板；在所述横移板底面上设有轴孔方向与所述横移液压千斤顶伸缩方向垂直的导向套管、以及伸缩方向与所述横移液压千斤顶伸缩方向垂直的侧护液压千斤顶和弹簧杆；所述侧护板包括底面与所述横移板顶面贴合的侧护顶板；在所述侧护顶板底面垂直设有侧护边板，在与所述横移板相邻的所述侧护边板板面上设有与所述导向套管对应的导向杆，所述导向杆滑动插入所述导向套管内；所述侧护液压千斤顶的活塞杆顶端和所述弹簧杆的顶端与相邻所述侧护边板板面上对应设置的耳板铰接。
14.本发明的优点：与现有技术相比，在顶梁上增设两个以上的辅顶装置，利用辅顶装置达到液压支架在前移过程中始终主动安全支撑顶板。相邻的辅顶装置依次通过下降、移位、上升，实现步足式位移，实现了液压支架的有效支撑和前行。辅顶装置的横移板和底板通过升降双杆液压千斤顶带动的连杆结构实现了升降，并且横移板和底板之间借助横移板导向杆和底板导向套实现定向移动，顶梁装置支撑强度高、稳定性好和结构比较紧凑。
附图说明：
15.图1为现有技术中掩护式液压支架的移架示意图。
16.图2为本发明的整体结构示意图。
17.图3为顶梁主体的顶部整体结构示意图。
18.图4为顶梁主体的底部整体结构示意图。
19.图5为辅顶装置的整体结构示意图。
20.图6为底板与顶梁主体的连接示意图。
21.图7为横移板与升降机构的连接示意图。
22.图8为底板与升降机构的连接示意图。
23.图9为横移板支撑梁与底板支撑梁接触的示意图。
24.图10为升降双杆液压千斤顶活塞杆伸出的示意图。
25.图11为侧护板的整体结构示意图。
26.图12为侧护板与横移板的连接示意图。
27.图13为本发明的安装示意图。
28.图14为使用本发明的液压支架降架示意图。
29.图15为图14中本发明的使用状态示意图。
30.图16为使用本发明的液压支架移架示意图。
31.图17为图16中本发明的使用状态示意图。
32.图18为使用本发明的液压支架移架过程中一个辅顶装置下降前移示意图。
33.图19为图18中本发明的使用状态示意图。
34.图20为使用本发明的液压支架移架过程中一个辅顶装置上升示意图。
35.图21为图20中本发明的使用状态示意图。
36.图22为使用本发明的液压支架移架过程中另一个辅顶装置下降前移示意图。
37.图23为图22中本发明的使用状态示意图。
38.图24为使用本发明的液压支架移架过程中另一个辅顶装置上升示意图。
39.图25为图24中本发明的使用状态示意图。
40.图26为使用本发明的液压支架升架示意图。
41.图27为图26中本发明的使用状态示意图。
42.顶梁主体1、导向槽101、支撑梁102、辅顶装置2、横移板3、横移板支撑梁31、销孔32、横移板导向杆33、底板4、底板支撑梁41、销孔42、底板导向套43、横移液压千斤顶5、横移耳板6、升降机构7、升降双杆液压千斤顶8、横移板连杆9、底板连杆10、护帮板11、护帮液压千斤顶12、u型连杆13、护帮板连杆14、侧护板15、侧护顶板151、侧护边板152、导向杆153、耳板154、导向套管16、侧护液压千斤顶17、弹簧杆18、立柱19、巷道顶板20、底座21。
具体实施方式：
43.实施例：如图2至图8所示，主动安全液压支架步足式顶梁装置，其包括顶梁主体1，在顶梁主体顶面并排活动设有两个的辅顶装置2。
44.每个辅顶装置2包括上下设置的横移板3和底板4。
45.底板4活动设置在顶梁主体1的顶面上，沿液压支架移架方向往复位移，具体的，在顶梁主体1的顶面上沿液压支架的移架方向设有导向槽101，底板4滑动置于导向槽101内，导向槽101对辅顶装置2起到支撑和导向作用；在顶梁主体1的底面设置支撑梁102，增加顶梁主体1的支撑强度；
46.在底板4上设有横移液压千斤顶5；横移液压千斤顶5的活塞杆顶端与固定在顶梁主体1的顶面的横移耳板6铰接；通过横移液压千斤顶5的伸缩实现辅顶装置2在顶梁主体1顶面滑动位移；在横移板3底面上固定设有横移板支撑梁31；在底板4顶面上固定设有底板支撑梁41，横移板支撑梁31与底板支撑梁41上下对应，上下对应的横移板支撑梁31底面与底板支撑梁41顶面接触配合。横移板支撑梁31及底板支撑梁41在分别加强横移板3及底板4各自支撑强度。
47.在横移板3和底板4之间设有升降机构7；升降机构7包括升降双杆液压千斤顶8、横移板连杆9和底板连杆10，在横移液压千斤顶5的两侧分别设有升降双杆液压千斤顶8，横移液压千斤顶5每一侧的升降双杆液压千斤顶8为两个，两个升降双杆液压千斤顶8沿横移液压千斤顶5伸缩方向纵向排列，升降双杆液压千斤顶8与横移液压千斤顶5伸缩方向相同；在
升降双杆液压千斤顶8的每个活塞杆顶端铰接设有横移板连杆9和底板连杆10；横移板连杆9与横移板3的底面铰接，底板连杆10与底板4顶面铰接，具体的，横移板连杆9与横移板支撑梁31侧壁上的销孔32铰接；底板连杆10与底板支撑梁41侧壁上的销孔42铰接。
48.在所述横移板3底面上固定设有横移板导向杆33，在所述底板4顶面上固定设有底板导向套43；所述横移板导向杆33与所述横移板导向杆43上下对应设置，所述横移板导向杆33插入对应的所述底板导向套43内，所述横移板导向杆33在所述底板导向套43内上下往复位移，横移板3与底板4通过横移板导向杆33和底板导向套43实现定向移动，保证横移板3不会发生倾斜。
49.如图9和图10所示，升降双杆液压千斤顶8为双作用双独立活塞杆液压千斤顶，升降双杆液压千斤顶8的两个活塞杆同时等速伸出、缩回，从而带动活塞杆顶端铰接的横移板连杆9和底板连杆10，实现横移板3与底板4进行相对升降，横移板3与底板4间通过其各自对应支撑梁结构接触。
50.在横移板3前端铰接设有护帮板11，在横移板3底面铰接设有护帮液压千斤顶12和u型连杆13，在护帮板11底面铰接设有护帮板连杆14；护帮液压千斤顶12的活塞杆顶端与u型连杆13及护帮板连杆14铰接。通过护帮液压千斤顶12的伸缩，实现护帮板11的伸出及收缩。
51.如图11和图12所示，在顶梁主体1侧边上方的横移板3上活动设有侧护板15；在横移板3底面上并排设有轴孔方面与横移液压千斤顶5伸缩方向垂直的导向套管16、以及伸缩方向与横移液压千斤顶5伸缩方向垂直的侧护液压千斤顶17和弹簧杆18；侧护板15包括底面与横移板3顶面贴合的侧护顶板151；在侧护顶板151底面垂直设有侧护边板152，在与横移板3相邻的侧护边板152板面上设有与导向套管16对应的导向杆153，导向杆153滑动插入导向套管16内；侧护液压千斤顶17的活塞杆顶端和弹簧杆18的顶端与相邻侧护边板152的板面上对应设置的耳板154铰接，实现侧护板15伸缩。
52.工作说明：
53.降架时，在液压支架的立柱19收缩降下顶梁主体1的同时，两个辅顶装置2的升降双杆液压千斤顶8的活塞杆伸出，推动横移板连杆9和底板连杆10，使横移板3与底板4分离，并保持横移板空间位置不动且始终与巷道顶板20有效支撑，使底板4随顶梁主体1向下移动。
54.移架时，在液压支架的底座21进行移架的同时，横移液压千斤顶5的活塞杆伸出，保证在液压支架移架的同时，辅顶装置2的横移板3始终有效支撑顶住巷道顶板20；在液压支架移架时，由于横移板3与巷道顶板20接触，在液压支架前移时会产生顶板阻力，这个阻力会使液压支架增加水平阻力和向后倾倒的力矩。为消除此影响，两个辅顶装置2的底板4与导向槽101配合，通过调节横移液压千斤顶5的液压力，在横移液压千斤顶5伸缩过程中实现辅顶装置2相对顶梁主体1移动，从而平衡顶板阻力，辅助液压支架前移和辅顶装置2复位。
55.步足式前移动作，当液压支架移架完成后，一个辅顶装置2的升降双杆液压千斤顶8的活塞杆缩回，将横移板3降下，当前横移液压千斤顶5的活塞杆再缩回，带动当前辅顶装置2整体沿导向槽101向液压支架移架方向滑动，当横移液压千斤顶5的活塞杆全部缩回后，升降双杆液压千斤顶8的活塞杆再次伸出，将横移板3升起，使横移板3支撑顶住巷道顶板
20，完成一个辅顶装置2的步足式前移动作；另一个辅顶装置2重复上述辅顶装置2的步足式前移动作，使两个辅顶装置2在进行步足式前移后，两个横移板3均支撑顶住巷道顶板20，由于这两组千斤顶动作时负载小，所以动作先后所用时间很短。
56.升架时，在液压支架的立柱19伸出顶起顶梁主体1的同时，两个辅顶装置2的升降双杆液压千斤顶8的活塞杆缩回，使顶梁主体1带动底板4向横移板3移动，横移板3始终保持顶住巷道顶板20，直至上下对应的横移板支撑梁31底面与底板支撑梁41顶面接触，实现顶梁装置复位。