矿用工字钢拱形铰接可缩支架.pdf

本实用新型公开了一种煤矿回采准备巷道中使用的矿用工字钢拱形铰接可缩支架，它可在软弱岩层的巷道变化大，围岩压力不均匀和围岩压力加大的情况下，利用自身上的绞滚动连接及曲杆、立柱之间的摩擦叠合，以达到释放缓解围岩对支架的压力的目的，使支架不变形，延长支架的使用寿命。

权利要求书
1、  一种矿用工字钢拱形铰接可缩支架，是由曲梁(1)，曲杆(3)、(12)、立柱(6)、(9)，铰A、铰B，卡环(4)、(5)、(10)、(11)和纵向拉杆(2)、(13)所组成，其特征在于：
a.曲梁(1)，曲杆(3)、(12)，立柱(6)、(9)的材料均采用同一型号的矿用工字钢，
b.曲梁(1)的腹板两端的翼板制成圆弧面状，其内圈半径在1000～2000毫米之间，它处于曲杆(3)、(12)的上方，并通过铰A和铰B与曲杆(3)、(12)滚动摩擦铰接，
C，曲杆(3)、(12)的上部为圆弧杆，其内圈半径与曲梁内圈半径相同，下部为直杆，直杆的外翼板和内翼板与圆弧杆的外圆弧面翼板和内圆弧面翼板圆滑过渡，其切点与曲梁半径中心连线，其连线与水平中心线的夹角在5°～1.5°之间，最佳为10°，
d.曲杆(12)下部直杆的内翼板(16)与立柱(9)的外翼板(15)以平面叠合，并通过卡环(10)、(11)将曲杆(12)和立柱(9)紧固连接。也可把曲杆(12)下部直杆的外翼板(18)与立柱(9)的内翼板(25)叠合并通过卡环紧固连接，曲杆(3)和立柱(6)的叠合和紧固连接方式与曲杆(12)和立柱(9)的叠合和紧固连接方式相同且对称。

2、  根据权利要求1所述装置，其特征在于铰A和铰B结构相同，大小一样，铰B由凹铰C和凸铰D组成相啮合的一对，凹铰C通过自身上的圆弧支撑板（23）外凸圆弧面与曲梁端部焊连接，凸铰D通过自身上的圆弧支撑板（20）内凹圆弧面与曲杆（12）端部焊连接，铰A的凹铰与凸铰和铰B一样，分别与曲梁和曲杆焊连接。

3、  根据权利要求1所述装置，其特征在于凹铰C是由圆弧支撑板（23），挡板（19）、（24）组成，在圆弧支撑板轴心线方向两侧面对角平行焊接两块挡板（19），（24），挡板上部与圆弧支撑板外凸圆弧面平齐，下部向圆弧支撑板凹心向下方向凸出。

4、  根据权利要求1所述装置，其特征在于凸铰D由圆弧支撑板（20），挡板（21）、（22）组成，在圆弧支撑板轴心线方向两侧面对角平行焊接两块挡板（21）、（22），挡板下部与支撑板内圆弧面平齐，挡板上部向圆弧支撑板凹心向下的反方向凸出，挡板（21）、（22）所平行焊接的对角位置与挡板（19）、（24）的对角位置相反。

5、  根据权利要求1所述装置，其特征在于立柱（9）的上端的内翼板一侧做成1：5～1：20，最佳为1：10的斜面（17），卡环（11）从斜面的锥端方向套入，并同时卡住曲杆（12）内翼板（16），并使立柱的外翼板（15）和曲杆内翼板（16）紧密叠合，在曲杆下端的外翼板（18）一侧做成1：5～1：20，最佳1：10的斜面（26），卡环（10）从斜面的锥端方向套入，并同时卡住立柱（9）外翼板（15），使立柱和曲杆紧密叠合。

6、  根据权利要求1所述装置，其特征在于卡环（4）、（5）、（10）、（11）形状相同，大小一样，其内孔形状与矿用工字钢两翼板叠合截面形状基本相同，并有通过与腹板斜面（28）相一致的空间位置（27）和开口（14）位置，开口（14）的宽度略大于腹板截面宽度。

7、  根据权利要求1所述装置，其特征在于凹铰C的圆弧支撑板（23）的内凹圆弧面的半径大于凸铰D圆弧支撑板（20）的外凸弧面的半径。

说明书本实用新型涉及一种煤矿回采准备巷道支架，特别是一种矿用工字钢拱形铰接可缩支架。
目前，煤矿回采准备巷道支架尤其是回采巷道支架大都采用矿用工字钢梯形支架。这种支架为刚性结构，不仅会在围岩压力不均匀的情况下发生变形，而且当围岩压力加大的时候会发生破坏性的变形导致支架报废。这种支架一般只适合回采工作面，断面小压力稳定的巷道，它的使用寿命较短。
本实用新型的目的就是要提供一种不易变形、延长使用寿命的矿用工字钢拱形铰接可缩支架。它适用于软弱岩层的巷道变形量大，围岩压力不均匀或围岩压力加大的情况下，起到对压力的缓解和释放作用，从而较为有效地控制了支架的变形，延长支架的使用寿命。
本实用新型是这样实现的：矿用工字钢拱形铰接可缩支架（简称支架）是由曲梁，曲杆，立柱，铰，卡环和纵向拉杆组成，其中曲梁，曲杆和立柱选用的材料为矿用工字钢。曲梁处于曲杆上方，并通过凸铰与曲杆凹铰滚动摩擦铰接，曲杆和立柱叠合，并通过卡环将曲杆和立柱紧固连接。当围岩压力不均匀或略有加大时，曲梁与曲杆在铰接位置就会产生相对滚动，帮助支架释放一部分压力，减轻支架的承载负担。当围岩压力继续加大，并大于曲杆立柱的轴向力时，曲杆和立柱之间产生相对的摩擦滑动，使曲杆和立柱让压可缩。从而进一步缓解了围岩施加的压力，以求得支架的稳定，并防止支架拒缩变形。
本实用新型变以往梯形支架为矿用工字钢拱形铰接可缩支架，不仅对围岩压力的支撑力加大，并且通过滚动摩擦铰和曲杆及立柱的可缩性来帮助支架释放和缓解一部分压力，使支架减轻支撑负担，减少变形次数，从而延长支架的使用寿命。
下面结合附图来对本实用新型做进一步详细说明。
图1  为本实用新型的形状示意图。
图2  为本实用新型的铰B的示意图。
图3  为本实用新型的叠合卡环紧固连接示意图。
参照图1。本实用新型是由曲梁（1），曲杆（3）、（12），立柱（6）、（9），铰A，铰B，卡环（4）、（5）、（10）、（11）和纵向拉杆（2）、（13）组成。立柱下部有底座（7）、（8）。曲梁（1）、（曲杆（3）、（12），立柱（6）、（9）的材料均采用同一型号的矿用工字钢，根据作业环境的不同，其钢种可选择A5、A6、16Mn，型号可选择Ⅰ11、Ⅰ12。由于这种矿用工字钢翼板厚，高度小，腹板宽，稳定性较好，能够适应井下复杂多变的受力情况。将曲梁的腹板两端的翼板制成圆弧面状，其内圈半径在1000～2000毫米之间，它处于曲杆（3）、（12）的上方，并通过铰A和铰B与曲杆（3）、（12）滚动摩擦铰接。曲杆（3）、（12）的上部为圆弧杆，其内圈半径与曲梁内圈半径相同，下部为直杆，直杆的外翼板和圆弧杆的外圆弧面圆滑过渡，直杆的内翼板与圆弧杆的内圆弧面圆滑过渡，其切点与曲梁半径中心连线，其连线与水平中心线的夹角在5°～15°之间，最佳为10°。曲杆（12）、（13）下部的直杆分别与立柱（9）、（6）以翼板进行叠合，并通过卡环（4）、（5）、（10）、（11）紧固连接。
参照图2。铰B结构与铰A结构完全相同，大小一样。铰B由凹铰C和凸铰D组成相啮合的一对，凹铰C通过自身上的圆弧支撑板（23）外凸圆弧面与曲梁端部焊连接，凸铰D通过自身上的圆弧支撑板（20）内凹圆弧面与曲杆（12）端部焊连接。凹铰C和凸铰D的圆弧支撑板轴心线与曲梁圆弧轴心线平行。铰A的凹铰与凸铰和铰B一样，分别与曲梁（1）和曲杆（3）焊连接。凹铰C是由圆弧支撑板（23），挡板（19）、（24）组成。在圆弧支撑板轴心线方向两侧面对角平行焊接两块挡板（19）、（24），挡板上部与圆弧支撑板外凸圆弧面平齐，下部向圆弧支撑板凹心向下方向凸出。其目的就是防止支架圆弧轴向窜动。凸铰D是由圆弧支撑板（20）、挡板（21）、（22）组成，在圆弧支撑板轴心线方向两侧面对角平行焊接两块挡板（21）、（22），挡板下部与支撑板内圆弧面平齐，挡板上部向圆弧支撑板凹心向下的反方向凸出，挡板（21）、（22）所平行焊接的对角位置与挡板（19）、（24）的对角位置相反。凹铰C的圆弧支撑板（23）的内凹圆弧面的半径大于凸铰D圆弧支撑板（20）的外凸圆弧面半径。
在装配中，也可以把凸铰D的内凹圆弧面与曲梁（1）端部焊接，凹铰C的外凸圆弧面与曲杆（12）端部焊接。所起到的作用与效果和前者相同。
参照图3。立柱（9）的上端的内翼板（25）一侧做成1：5～1：20，最佳为1：10的斜面（17），卡环（11）从斜面的锥端方向套入，同时卡住曲杆（12）内翼板（16），并使立柱的外翼板（15）和曲杆内翼板（16）紧密叠合，装配中卡环可用手锤紧固。在曲杆下端的外翼板（18）一侧做成1：5～1：20，最佳1：10的斜面（26），卡环（10）从斜面的锥端方向套入，并同时卡住立柱（9）外翼板（15），使立柱和曲杆紧密叠合。装配中卡环可用手锤紧固。
卡环（4）、（5）、（10）、（11）形状相同，大小一样，其内孔形状与矿用工字钢两翼板叠合截面形状基本相同，并有通过与腹板斜面（28）相一致的空间位置（27）和开口（14）的位置。开口（14）的宽度略大于腹板截面宽度。卡环的材料可选用45＃碳素钢；也可选用其它较好材质的钢种。
当围岩压力不均匀或加大时，支架首先通过铰A、铰B的凸、凹铰产生的相对滚动，释放一部分围岩对支架产生的压力。当围岩压力继续加大，并且大于曲杆（3）、（12）和立柱（6）、（9）的轴向力时，曲杆和立柱之间产生相对的摩擦滑动收缩，使之缓解围岩对支架的压力，防止支架变形破坏，延长支架的使用寿命。支架两侧装有纵向拉杆（2）、（13），主要起支架与支架之间的连接支撑作用。