一种超前支架分段铰接顶梁结构及超前支护支架的制作方法

1.本实用新型属于矿用机械技术领域，具体涉及一种超前支架分段铰接顶梁结构及超前支护支架。


背景技术：

2.回撤式采煤工艺简称综采，通过综采工艺对煤炭进行开采时，需要对运输巷道、回风巷道分别进行支护。在传统的工艺中，一般通过使用超前支护支架来支护巷道顶板对巷道顶板进行支撑支护，实现为煤炭开采提供安全的生产环境。但是，现有的超前支护支架包括顶梁和与顶梁铰接的支撑部分，由于超前支护支架上的每段顶梁长度较长，因此顶梁的接顶效果不好，不能适应巷道顶板的局部起伏、顶鼓、以及锚杆锚索外露头部的突出鼓包等工况，会导致被支护的巷道顶板局部受力较大，对巷道顶板的局部破坏严重，影响巷道顶板的管理，并产生超前支护支架顶梁局部受力集中和支护效率低等问题，严重影响超前支护支架的性能和对巷道的支护功效。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术存在的不足之处，本实用新型提供了一种超前支架分段铰接顶梁结构及超前支护支架，解决现有技术中的超前支护支架对顶梁局部受力集中和支护效率低等问题。
4.本实用新型第一方面提供了一种超前支架分段铰接顶梁结构，包括:
5.顶梁主体，包括依次铰接的至少两个顶梁段；
6.第一机械限位机构，设在相邻的两个所述顶梁段的铰接处，用于限制相邻的两个所述顶梁段在铰接处的转动角度，使每一所述顶梁段适应巷道顶板的起伏。
7.进一步的，所述第一机械限位机构包括设在一所述顶梁段上的第一限位部、以及设在另一顶梁段上的第一限位块，在相邻的两个所述顶梁段相对转动到预设角度时，所述第一限位部与所述第一限位块相抵，使相邻的两个所述顶梁段在铰接处的转动角度限制为预设角度。
8.进一步的，所述顶梁主体的两端分别与前梁铰接，且在所述前梁和所述顶梁主体的铰接处设有第二机械限位机构，所述第二机械限位机构用于限制所述前梁和所述顶梁主体在铰接处的转动角度，使所述前梁和所述顶梁主体适应巷道顶板的起伏。
9.进一步的，所述第二机械限位机构包括设在所述顶梁段上的第二限位部、以及设在前梁上的第二限位块，在所述顶梁段和所述前梁相对转动到预设角度时，所述第二限位部与所述第二限位块相抵，使所述顶梁段和所述前梁在铰接处的转动角度限制为预设角度。
10.进一步的，所述顶梁主体的两端与所述前梁均为可拆卸式铰接。
11.进一步的，所述顶梁主体上的所述顶梁段为两个，且至少一所述顶梁段与稳定机构连接，所述稳定机构用于在所述顶梁段移动至预设位置后，将所述顶梁段稳定在待支护
巷道顶板的下方。
12.进一步的，所述稳定机构包括与所述顶梁段可拆卸连接的四连杆机构，所述四连杆机构还与用于支撑所述分段铰接顶梁结构的支撑机构连接。
13.进一步的，相邻的两个所述顶梁段之间为可拆卸式铰接。
14.本实用新型提供的超前支架分段铰接顶梁结构，通过将顶梁主体设置成依次铰接的至少两个顶梁段，并通过第一机械限位机构限制相邻的两个顶梁段在铰接处的转动角度，进而使每一顶梁段适应巷道顶板的起伏，使本实用新型的分段铰接顶梁结构在对巷道顶板进行支护时能够均匀受力、以及均匀承受巷道顶板的载荷，进而解决了现有技术中的超前支护支架对顶梁局部受力集中和支护效率低等问题，并提高了超前支护支架的性能、以及对巷道的支护功效。
15.本实用新型第二方面提供了一种超前支护支架，包括至少两个如上述所述的超前支架分段铰接顶梁结构。
16.进一步的，所述超前支护支架还包括与所述顶梁段铰接的液压立柱，相邻的两个所述顶梁段在所述液压立柱的伸缩带动下在铰接处相对转动，使每一所述顶梁段适应巷道顶板的起伏。
17.本实用新型提供的超前支护支架，通过将顶梁主体设置成依次铰接的至少两个顶梁段，并通过第一机械限位机构限制相邻的两个顶梁段在铰接处的转动角度，进而使每一顶梁段适应巷道顶板的起伏，使实用新型提供的超前支护支架在对巷道顶板进行支护时能够均匀受力、以及均匀承受巷道顶板的载荷，进而解决了现有技术中的超前支护支架对顶梁局部受力集中和支护效率低等问题，并提高了超前支护支架的性能、以及对巷道的支护功效。
18.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
19.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
20.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
21.图1为现有技术中的超前支护支架的结构示意图；
22.图2为现有技术中的顶梁的连接示意图；
23.图3为本实用新型示例性实施例的一种超前支架分段铰接顶梁结构的结构示意图；
24.图4为本实用新型示例性实施例的第一机械限位机构限制两个顶梁段转动角度的示意图；
25.图5为本实用新型示例性实施例的另一第一机械限位机构限制两个顶梁段转动角度的示意图；
26.图6为本实用新型示例性实施例的一种超前支护支架的结构示意图；
27.图7为本实用新型示例性实施例的一种超前支护支架的侧视图；
28.图8为本实用新型示例性实施例的多个超前支护支架连接的示意图。
29.图中：
30.a
‑
顶梁、b
‑
前梁、c
‑
液压立柱；
[0031]1‑
顶梁主体，101
‑
顶梁段，102
‑
第一限位部，103
‑
第一限位块；
[0032]2‑
前梁；
[0033]3‑
稳定机构，301
‑
摆杆，302
‑
第一连杆，303
‑
第二连杆；
[0034]4‑
底座；
[0035]5‑
液压立柱；
[0036]6‑
推移千斤顶。
具体实施方式
[0037]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0038]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0039]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0040]
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0041]
现有技术中的超前支架分段铰接顶梁结构及超前支护支架，如图1和2所示，其每段顶梁a的长度均较长，且每一顶梁a只能在两个液压立柱c的伸缩带动下进行平行升降，进而导致顶梁a的接顶效果不好，不能适应巷道顶板的局部起伏、顶鼓、以及锚杆锚索外露头部的突出鼓包等工况，会导致被支护的巷道顶板局部受力较大，对巷道顶板的局部破坏严重，影响巷道顶板的管理，并产生超前支护支架顶梁局部受力集中和支护效率低等问题，严重影响超前支护支架的性能和对巷道的支护功效。
[0042]
因此，为了解决现有技术中超前支护支架中的顶梁接顶效果不好的问题，本实用新型提供了一种超前支架分段铰接顶梁结构及超前支护支架。
[0043]
本实用新型第一方面提供了一种超前支架分段铰接顶梁结构，参见图3，包括顶梁主体1和第一机械限位机构，顶梁主体1包括依次铰接的至少两个顶梁段101；第一机械限位机构设在相邻的两个顶梁段101的铰接处，用于限制相邻的两个顶梁段101在铰接处的转动角度，使每一顶梁段101适应巷道顶板的起伏。
[0044]
本实施例中的超前支架分段铰接顶梁结构通过将顶梁主体1设置成依次铰接的至少两个顶梁段101，并通过第一机械限位机构限制相邻的两个顶梁段101 在铰接处的转动角度，进而使每一顶梁段101适应巷道顶板的起伏，使本实施例提供的超前支架分段铰接顶梁结构在对巷道顶板进行支护时能够均匀受力、以及均匀承受巷道顶板的载荷，进而解决了现有技术中的超前支护支架对顶梁局部受力集中和支护效率低等问题，并提高了超前支护支架的性能、以及对巷道的支护功效。
[0045]
具体地，在上述实施例中，参见图4和5，第一机械限位机构包括设在一顶梁段101上的第一限位部102、以及设在另一顶梁段101上的第一限位块103，在相邻的两个顶梁段101相对转动到预设角度时，第一限位部102与第一限位块103相抵，使相邻的两个顶梁段101在铰接处的转动角度限制为预设角度。在本实施例中，若使第一机械限位机构限制的相邻的两个顶梁段101在铰接处的转动角度能够适应巷道顶板的起伏，则需要对巷道顶板的起伏进行分析，并在分析后确定相邻的两个顶梁段101能够适应巷道起伏的预设转动角度，再将第一限位块103设在顶梁段101上，使在两个顶梁段101转动到第一限位部102 与第一限位块103相抵时，两个顶梁段101之间的转动角度为能够适应巷道顶板起伏的预设角度。作为优选的，第一限位块103通过焊接的方式固定在顶梁段101上。
[0046]
具体地，在上述实施例中，顶梁主体1的两端分别与前梁2铰接，且在前梁2和顶梁主体1的铰接处设有第二机械限位机构，第二机械限位机构用于限制前梁2和顶梁主体1在铰接处的转动角度，使前梁2和顶梁主体1适应巷道顶板的起伏。在本实施方式中，通过对待支护的巷道顶板进行分析，确定前梁 2和顶梁主体1能够适应巷道顶板起伏的转动角度，进而确定第二机械限位机构对前梁2和顶梁主体1在铰接处的转动角度的限制，实现使前梁2和顶梁主体1适应巷道顶板的起伏。
[0047]
进一步的，第二机械限位机构包括设在顶梁段101上的第二限位部、以及设在前梁2上的第二限位块，在顶梁段101和前梁2相对转动到预设角度时，第二限位部与第二限位块相抵，使顶梁段101和前梁2在铰接处的转动角度限制为预设角度。在本实施例中，若使第二机械限位机构限制的顶梁段101和前梁2在铰接处的转动角度能够适应巷道顶板的起伏，则需要对巷道顶板的起伏进行分析，并在分析后确定顶梁段101和前梁2能够适应巷道起伏的预设转动角度，再将第二限位块设在前梁2上，使在顶梁段101和前梁2相互转动到第二限位部与第二限位块相抵时，顶梁段101和前梁2之间的转动角度为能够适应巷道顶板起伏的预设角度。作为优选的，第二限位块通过焊接的方式固定在前梁2上；其中，第二机械限位机构与第一机械限位机构的结构类似。
[0048]
具体地，在上述实施例中，顶梁主体1的两端与前梁均为可拆卸式铰接。在本实施方式中，通过将顶梁主体1的两端与前梁2之间均采用可拆卸式铰接，使前梁2可根据待支护的巷道顶板的实际长度进行选择，进而增强了本实施例提供的分段铰接顶梁结构的适用性。
[0049]
具体地，在上述实施例中，顶梁主体1上的顶梁段101为两个，且至少一顶梁段101与稳定机构3连接，稳定机构3用于在顶梁段101移动至预设位置后，将顶梁段101稳定在待支护巷道顶板的下方。在本实施方式中，通过稳定机构3使顶梁段101稳定在待支护巷道顶板的下方，能够缓解巷道顶梁局部承载压力大的问题，以实现对顶梁的整体稳定。作为优选的，将顶梁段101与稳定机构3连接方式选为铰接。
[0050]
进一步的，稳定机构3包括与顶梁段101可拆卸连接的四连杆机构，四连杆机构还与用于支撑超前支架分段铰接顶梁结构的支撑机构连接。在本实施方式中，支撑机构包括设在顶梁主体1下方的底座4，四连杆机构与底座4铰接。作为优选的，稳定机构3包括摆杆301、第一连杆302和第二连杆303，摆杆 301的一端与顶梁段101铰接，摆杆301的另一端与第一连杆302和第二连杆 303分别铰接，第一连杆302和第二连杆303远离摆杆的一端均与底座4铰接，摆杆301、第一连杆302、第二连杆303和底座4之间形成四连杆机构。在本实施方式中，通过在顶梁段101和底座4之间设置具有四连杆机构对顶梁段进行稳定，不但能保证四连杆机构的伸出和收回均能达到预定的角度，而且挑起力矩是简单铰接式的2～3倍，能更有效地支撑顶板，因此，本实施例通过在顶梁段101和底座4之间设置具有四连杆机构可实现转铰接点回转，满足对巷道顶板的临时支护功能，增加承重效率，通过连杆增加整体的抗压性能，且更方便超前支护支架的伸缩，达到快速伸缩的效果，增加工作效率，整体结构简单，连接关系灵活，自身稳定性更好。
[0051]
具体地，在上述实施例中，相邻的两个顶梁段101之间为可拆卸式铰接。在本实施方式中，通过将相邻的两个顶梁段101之间采用可拆卸式铰接，使顶梁段101可根据待支护的巷道顶板的实际长度进行选择，进而增强了本实施例提供的分段铰接顶梁结构的适用性。
[0052]
本实用新型第二方面提供了一种超前支护支架，参见图6和7，包括至少两个如上述所述的超前支架分段铰接顶梁结构。
[0053]
本实施例通过将顶梁主体设置成依次铰接的至少两个顶梁段101，并通过第一机械限位机构限制相邻的两个顶梁段101在铰接处的转动角度，进而使每一顶梁段101适应巷道顶板的起伏，使本实施例提供的超前支护支架在对巷道顶板进行支护时能够均匀受力、以及均匀承受巷道顶板的载荷，进而解决了现有技术中的超前支护支架对顶梁局部受力集中和支护效率低等问题，并提高了超前支护支架的性能、以及对巷道的支护功效。
[0054]
具体地，在上述实施例中，超前支护支架还包括与顶梁段101铰接的液压立柱5，相邻的两个顶梁段101在液压立柱5的伸缩带动下在铰接处相对转动，使每一顶梁段101适应巷道顶板的起伏。在本实施方式中，两个顶梁段101分别通过一液压立柱2进行支撑，使两个顶梁段101的高度随两个液压立柱2的伸缩带动而改变，并在两个液压立柱2伸缩长度不同时，两个顶梁段101在铰接处发生转动，实现两个顶梁段101均能够适应巷道顶板的高低不平的工况。
[0055]
进一步的，参见图8，两个超前支护支架通过设在底座4上的推移千斤顶 6连接。在本实施方式中，超前支护支架不但能够纵向分段铰接，也可以根据实际情况，超前支护支架还可以横向铰接。
[0056]
通过本实用新型提供的超前支护支架对巷道顶板进行支护的步骤如下：
[0057]
(1)对待支护的巷道顶板的工况情况进行分析，确定超前支护支架上的每一顶梁段的长度、以及两个相邻顶梁段在铰接处的转动角度；
[0058]
(2)将每一与分析长度一致的顶梁段分别安装一液压立柱上，并将第一机械限位机构对相邻的两个顶梁段的转动角度限制为与步骤(1)中分析出的两个相邻顶梁段的转动角度一致；
[0059]
(3)控制液压立柱在竖直方向的伸缩，使相邻的两个顶梁段在铰接处相对转动，并
在第一机械限位机构对相邻的两个顶梁段转动进行限制后，停止控制液压立柱在竖直方向的伸缩，此时，分段铰接顶梁结构上的顶梁段均能够适应巷道顶板的高低不平的工况；
[0060]
(4)根据待支护的巷道顶板的高度，对超前支护支架上的液压立柱进行同时升降，使分段铰接顶梁结构上的顶梁段保持步骤(3)的状态下同时上下移动，以实现对巷道顶板的支护。
[0061]
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。