论文导读：目前掩护式液压支架以它适应性强、结构简单、操纵灵活等特点得到广泛的应用。平衡千斤顶是掩护式液压支架的关键部件之一，它的作用是调整顶梁与掩护梁的角度，使顶梁更好的切顶，支架更好的管理顶板。
关键词：掩护式液压支架，平衡千斤顶，失效分析
1 前言
液压支架是综采工作面的主要配套支护设备, 随着高产高效工作面的不断涌现,对液压支架的适应性和可靠性要求越来越高。目前掩护式液压支架以它适应性强、结构简单、操纵灵活等特点得到广泛的应用。平衡千斤顶是掩护式液压支架的关键部件之一，它的作用是调整顶梁与掩护梁的角度，使顶梁更好的切顶，支架更好的管理顶板。同时，平衡千斤顶也是液压支架上较易损坏的部件之一，它的损坏直接影响支架的正常工作乃至综采工作的顺利进行。[1]
2平衡千斤顶失效的具体表现[2]
平衡千斤顶通过与耳座铰接，一端连接在顶梁上，一端连接于掩护梁上（图1）。它失效的具体表现为自身的损毁或连接耳座的破坏。其结果不仅失去了平衡千斤顶的作用，而且使支架失去控制，直接影响工作面的安全。
图1 平衡千斤顶的安装形式
3 原因分析与控制措施
平衡千斤顶及其连接耳座的损坏是多种因素综合作用的结果。第一：平衡千斤顶安装位置及行程确定方法不合理。第二：耳座强度不足，顶梁偏载影响。第三：顶板冒空，顶梁载荷突变。第四：人为操纵不当。下面将分别对以上几点进行论述。
3.1 平衡千斤顶安装位置及行程确定
在总体设计时，平衡千斤顶可以看做是与顶梁和掩护梁铰接的平面二力杆构件。它在顶梁和掩护梁上的定位尺寸直接决定了平衡千斤顶的行程和支架采高是否匹配。顶梁和掩护梁极限夹角过大或过小，都将导致平衡千斤顶由液压连接转化为刚性连接，致使平衡千斤顶或其连接耳座被损坏。
（1）平衡千斤顶在顶梁上铰点位置的确定
平衡千斤顶安装位置的确定原则是：按顶梁前端出现空顶（平衡千斤顶受拉）和顶梁后端出现空顶（平衡千斤顶受推）两种情况进行分析，分别假设合力作用点在距离顶梁后端0.27倍和0.35倍的顶梁长度进行计算。
当支架为最大工作高度时，取顶梁和掩护梁分离体（图2a），对瞬心点O取矩，即： ；取掩护梁分离体（图2b），对a点取矩，即： ；分x=0.27Lg和x=0.35Lg两种情况算出两个L2，再取二者平均值，可确定平衡千斤顶与顶梁铰接点到顶梁与掩护梁铰点的距离L2。
图1 顶梁掩护梁分离体
图2a 顶梁和掩护梁分离体
图2b 顶梁分离体
（2）平衡千斤顶行程及其与掩护梁铰点位置的确定
为简化计算，取如下两种情况：假设平衡千斤顶的活塞全部伸出时顶梁和掩护梁成180°角，平衡千斤顶达到最大长度；平衡千斤顶的活塞全部缩回时，支架恰好在最高位置，平衡千斤顶达到最小长度。两者之差即为平衡千斤顶行程。知道了平衡千斤顶与顶梁铰接位置以及行程，即可确定它与掩护梁的铰接位置。
根据相关标准的规定，要求支架在最高工作位置时，顶梁前端能够下摆15°，在最低工作位置时，顶梁能够上翘10°。这样，还需在原有基础上增大平衡千斤顶的行程。其数值可根据几何关系的计算，选取标准值。
3.2 增加连接强度，减小附加力
实践证明，绝大多数平衡千斤顶的损毁都发生在它与顶梁连接耳座的焊缝处（图3）。
图3 顶梁耳座结构图
若挡板的强度不足，在平衡千斤顶水平分力PT的作用下发生弯曲变形，致使连接焊缝撕裂。因此应增加挡板的安全系数，同时，提高其周边的焊接质量。发表论文。
此外，该处孔轴配合不宜过紧。如前所述，平衡千斤顶相当于铰接于顶梁与掩护梁之间的二力构件，在计算时，也是按照该条件进行的。顶梁若发生偏载，梁体将发生弹性变形，将导致平衡千斤顶连接头和耳座之间相互作用力偏离预想的方向，原有的设计强度远远不能满足实际工况，由偏载而产生的附加力将造成耳座的破坏。若适当增加孔和轴的配合间隙，可缓解偏载造成的不良影响。
3.3 平衡千斤顶的机械限位
围岩地质条件也是平衡千斤顶损坏的重要因素之一，这些变化是不可预见的。如顶梁前端顶板冒顶，顶板作用在顶梁上的合力作用点后移，使顶梁上翘，平衡千斤顶拉力迅速增大，超越平衡千斤顶的极限位置，造成平衡千斤顶或耳座拉坏。反之，将造成该装置的压溃。通常，支架采用机械限位块来保护平衡千斤顶装置（图4）。
图4 限位装置示意图
3.4 平衡千斤顶的操纵
操纵平衡千斤顶时，应使顶梁与被管理的顶板保持平行，并且充分接触，达到最佳的支护状态。针对不同顶板，操纵平衡千斤顶有不同的要求。对于稳定顶板，不应过多的操纵平衡千斤顶。只需保证顶梁与顶板严密接触即可。发表论文。老顶来压较大时，收缩千斤顶，以增大切顶力。当顶板较破碎时，应控制平衡千斤顶活塞伸出量。在移架降柱前，不使平衡千斤顶收缩，目的是防止前梁处顶板过早破碎。移架后，应使平衡千斤顶少量伸出，前梁首先接触顶板，之后升柱，改善整个的支护效果。在整个操纵过程中，都不应把平衡千斤顶伸出过长或缩的过短，不应使平衡千斤顶工作在极限行程状态下。发表论文。目的是使平衡千斤顶始终处在液压承载状态，因为这种状态时平衡千斤顶有安全阀的保护，所承受压力不会超过压力极限。
4结语
平衡千斤顶损坏是液压支架使用中较为常见的问题之一，因此应予以足够的重视。本文总结了最典型的几个问题，同时给出了解决办法，对于更加合理的解决方案，应该在实际工作中不断总结与积累。
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] 翟荣涛,牛世胜. 显德汪矿液压支架平衡千斤顶损坏分析及改进[J].煤矿机械,2005（06）.105-106.
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