CN111927487A - 一种地下施工支护支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下施工支护支架，包括让压装置，让压装置包括内支架、承压机构、多个恒压块、固定导向盘、传动环、多个承压块、多个双向缓冲液压缸和多个传动机构，承压部包括多个沿内支架的周向方向均布的外承压部和多个沿内支架的周向方向均布的内承压部。本发明通过设置传动环使支架每一部分受到的应力都由整个支架承担，使整个支架受力更加平衡稳定，承载能力更强。通过恒压块让压保证支架各部分受力不超过一个最大压力值，在受到这个最大压力值的情况下支架能够保证有足够的强度，这样在其它意外情况下也可以保证支架不被破坏。

Description

一种地下施工支护支架

技术领域

本发明涉及地下施工领域，具体涉及一种地下施工支护支架。

背景技术

近年来，地下支护一般秉持让压支护的理念，地下支护相比于地上情况更加复杂恶劣，地下支架一般要承受四周的岩层应力，在岩层形变大、围岩易被破坏的情况下，容易发生冒落、片帮和底鼓等事故。当冲击地压来临的时候地下支架四周都会受到不均匀的巨大应力，地下支架很容易失效；同时让压时不能定量控制支架的受力情况，支架某一部分容易受到较大的应力超出支架的承载范围，导致支架失效，让压后支架内部空间被压缩形变。

专利公告号为CN106593500B公开了一种较为传统的地下支护支架，这种较为传统的地下支护支架在冲击地压来临的时候容易遭到破坏。专利公告号为CN103089282B公开一种环形支架，这种环形支架靠摩擦阻尼来缓冲地压，当冲击地压来临的时候难以保证支架的每一部分受力均匀。支架其中一个弧形支架通过连接构件向相邻弧形支架施加力的时候，连接构件很容易受到径向的力使其破坏。专利公告号为CN103104267B公开一种拱形支架，这种拱形支架让压过程中支架的每一部分受力不均匀，经过让压后其内部空间被压缩形变。这三个专利公开的支架让压时，支架某一部分容易受到较大的应力超出支架的承载范围，导致支架失效，让压后支架内部空间被压缩形变。

发明内容

本发明提供一种地下施工支护支架，以解决现有的支架某一部分容易受到较大的应力超出支架的承载范围，导致支架失效，让压后支架内部空间被压缩形变的问题。

本发明的一种地下施工支护支架采用如下技术方案：

一种地下施工支护支架包括让压装置，让压装置包括内支架、承压机构、固定导向盘、传动环、多个承压块、多个恒压块组、多个制动块、多个双向缓冲液压缸和多个传动机构；承压机构包括承压部和均布于内支架的外侧的多个连接杆，每个连接杆沿内支架的径向方向可移动地安装于内支架的外侧，承压部设置于多个连接杆的外端，以在承压部外侧受力后促使至少一个连接杆向内移动；多个制动块沿内支架的周向方向均布于内支架的外侧，且处于两个相邻的连接杆的内端之间；每个恒压块组处于两个制动块之间，每个恒压块组包括两个相互接触的恒压块，两个接触的恒压块的接触位置位于连接杆与内支架之间；固定导向盘设置于内支架的外侧且固接于内支架，传动环绕内支架的轴线可转动地安装于固定导向盘，多个双向缓冲液压缸沿传动环的周向方向安装于传动环，传动机构配置成将连接杆沿内支架的径向方向的移动传递至双向缓冲液压缸的活塞杆；传动环上设置有多个导向槽，承压块固接于连接杆上，承压块设置于导向槽内，以在传动环转动时挤压承压块，使连接杆向内收缩。

进一步地，承压部包括多个沿内支架的周向方向均布的外承压部和多个沿内支架的周向方向均布的内承压部，每相邻的两个外承压部之间具有允许该两个外承压部相互靠近的让位空间，每相邻的两个内承压部之间具有间隔，每个内承压部设置于相邻的两个外承压部的之间的让位空间的内侧，且与该两个外承压部接触；外承压部和内承压部的内侧均连接于连接杆。

进一步地，让压装置还包括多个缓冲连接装置，每个缓冲连接装置安装于两个相邻的外承压部之间。

进一步地，每个恒压块组的两个相互接触的恒压块的接触位置处限定出开口朝外的V型槽，连接杆的内端插入V形槽中。进一步地，传动机构包括齿条板、传动齿轮和驱动齿条；齿条板设置于连接杆的侧壁且具有传动齿条，传动齿条沿内支架的径向方向延伸，传动齿轮转动安装于固定导向盘且与传动齿条啮合，驱动齿条沿传动环的周向方向滑动安装于传动环的内侧，且与传动齿轮啮合，驱动齿条的一端与双向缓冲液压缸的活塞杆固接。

进一步地，内支架的外周还均布有多个导向柱，每个连接柱的内端设置有导向孔，导向柱插入导向孔。

进一步地，内承压部与外承压部之间设置有隔板；恒压块和制动块与内支架之间设置有垫板；相邻的两个连接杆的内端之间具有盖设于恒压块与制动块的外侧的盖板，盖板固接于内支架的外端。

进一步地，还包括护板、活动板和内筒；内支架具有沿水平方向延伸的通道；让压装置为多个，沿内支架的轴向方向依次设置；护板为多个，均间隔设置于外承压部的外侧面，活动板设置于护板的内侧且设置于相邻的两个护板的之间，内筒穿过内支架的通道，且连接于内支架的内侧壁。

进一步地，承压块为弧形；传动环包括多个传动环组件，每个传动环组件具有贯穿孔，贯穿孔贯穿于连接杆且能在连接杆的外侧滑动，导向槽设置于贯穿孔的侧壁上；每个传动环组件的内侧壁上设置有滑道，双向缓冲液压缸固接在滑道内。

进一步地，每个缓冲连接装置包括两个呈十字交叉状的液压缸，第一液压缸沿内支架的径向方向延伸，第一液压缸的两端连接于不同的外承压部，第二液压缸与第一液压缸垂直设置，第二液压缸的两端连接于不同的外承压部。

本发明的有益效果是：本发明通过设置传动环使支架每一部分受到的应力都由整个支架承担，使整个支架受力更加平衡稳定，承载能力更强。通过恒压块让位保证支架各部分受力不超过一个最大压力值，在受到这个最大压力值的情况下支架能够保证有足够的强度，这样在其它意外情况下也可以保证支架不被破坏。

通过设置承压块、恒压块、双向缓冲液压缸和缓冲连接装置，而不是采用刚性连接，可以保证地下施工支护支架各部分受到的力的形式不同时其运动形式也不相同，能够承受不同形式的外力，在不同形式外力的作用下，支架能够不同程度的让压，提高支架的稳固性。

将承压机构、恒压块、双向缓冲液压缸和缓冲连接装置设置在内支架外部，使地下施工支护支架让压后内部不会形变，保证通道内人和物的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的地下施工支护支架的实施例的结构示意图；

图2为本发明的地下施工支护支架的实施例的剖视图；

图3为图2中A的放大示意图；

图4为本发明的地下施工支护支架的实施例的局部结构示意图；

图5为图4中B的放大示意图；

图6为图4中C的放大示意图；

图7为本发明的地下施工支护支架的实施例的承压机构、传动环组件和传动机构的结构示意图；

图8为本发明的地下施工支护支架的实施例的承压机构、传动环组件和传动机构的局部剖视图；

图9为本发明的地下施工支护支架的实施例的传动环的结构示意图；

图10为本发明的地下施工支护支架的实施例的外承压部和连接杆的结构示意图；

图11为本发明的地下施工支护支架的实施例的内承压部和连接杆的结构示意图；

图12为本发明的地下施工支护支架的实施例的装配结构示意图；

图13为本发明的地下施工支护支架的实施例的装配结构侧视图。

图中：1、外承压部；2、内承压部；3、连接杆；4、固定槽；5、导向孔；6、螺纹孔；7、铰接口；8、内支架；9、导向柱；10、固定导向盘；11、传动环组件；12、导向槽；13、缓冲连接装置；131、第一液压缸；132、第二液压缸；14、恒压块；15、制动块；16、垫板；17、盖板；18、花键轴；19、传动齿轮；20、隔板；21、齿条板；22、驱动齿条；181、轴承；23、双向缓冲液压缸；24、承压块；25、护板；26、活动板；27、内筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种地下施工支护支架的实施例，如图1至图13所示，

一种地下施工支护支架，包括让压装置，让压装置包括内支架8、承压机构、固定导向盘10、传动环、多个承压块24、多个恒压块组、多个制动块15、多个双向缓冲液压缸23和多个传动机构。内支架8为正棱柱，内支架的外表面沿周向方向设置有开口朝外的凹槽，凹槽相互连通呈正多边形环槽。承压机构包括承压部和均布于内支架8的外侧的多个连接杆3，每个连接杆3沿内支架8的径向方向可移动地安装于内支架8的外侧，承压部设置于多个连接杆3的外端，以在承压部外侧受力后促使至少一个连接杆3向内移动。多个制动块15沿内支架8的周向方向均布于内支架8的正多边形环槽的拐角处，且处于两个相邻的连接杆3的内端之间，其中制动块15的外侧面和内支架8的外端面平齐；每个恒压块组处于两个制动块15之间，每个恒压块组包括两个相互接触的恒压块14，两个接触的恒压块14的接触位置位于连接杆3与内支架8之间，以使被挤压的恒压块14向两侧移动挤压制动块15，使连接杆3向内收缩受到的应力减小。固定导向盘10设置于内支架8的前后两侧且通过螺钉固接于内支架8，传动环绕内支架8的轴线可转动地安装于固定导向盘10，具体地，固定导向盘10的两侧内壁上均设置有凹槽，传动环的前后两侧滑动安装于凹槽。多个双向缓冲液压缸23沿传动环的周向方向安装于传动环，传动机构配置成将连接杆3沿内支架8的径向方向的移动传递至双向缓冲液压缸23的活塞杆。传动环上设置有多个导向槽12，承压块24固接于连接杆3上，具体地，连接杆3上具有螺纹孔6，承压块24通过螺钉安装在螺纹孔6内。承压块24设置于导向槽12内，以在传动环转动时挤压承压块24，使连接杆3向内收缩。

在本实施例中，承压部包括多个沿内支架8的周向方向均布的外承压部1和多个沿内支架8的周向方向均布的内承压部2，多个外承压部1设置于部分连接杆3的外端，且每两个相邻的外承压部1之间有空隙，内承压部2设置于空隙的下方且安装于其余连接杆3的外端。外承压部1受力时能将力传递给两侧的内承压部2，从而带动外承压部1和两侧的内承压部2下方的连接杆3向内移动。内承压部2与外承压部1之间设置有隔板20，隔板20用摩擦系数小的材料做成，使承压外环组件与承压内环组件之间相对滑动时阻力小。

在本实施例中，让压装置还包括多个缓冲连接装置13，每个缓冲连接装置13安装于两个相邻的外承压部1之间形成的空隙，每个缓冲连接装置13包括两个呈十字交叉状的液压缸，第一液压缸131的沿内支架8的径向方向延伸，第一液压缸131的两端连接于不同的外承压部1，第二液压缸132与第一液压缸131垂直设置，第二液压缸132的两端连接于不同的外承压部1。每两个相邻的外承压部1之间形成的空隙安装有两个缓冲连接装置13。具体地，每个外承压部1的任意一端均设置有铰接口7，第一液压缸131和第二液压缸132的两端均连接铰接口7。以将液压缸受到的力向外承压部1的周向和径向传递，受到冲击地压时或速度较慢的力时依靠缓冲液压缸的缓冲保证外承压部1的稳定。

在本实施例中，每个恒压块组的两个相互接触的恒压块14的接触位置处限定出开口朝外的V型槽，连接杆3的内端插入V形槽中，以使连接杆3受力时向内挤压恒压块14，使连接杆3向内收缩受到的应力减小。制动块15采用高强度橡胶，防止恒压块14大范围跳动。恒压块14和制动块15与内支架8之间设置有垫板16，垫板16通过螺钉固接于内支架8的外侧，恒压块14和垫板16均采用抗压、摩擦系数大的材料，防止连接杆3向内移动时产生较大的静摩擦力。盖板17设于两个相邻的连接杆3的内端之间且通过螺钉固接于内支架8的侧面，其中盖板17的内侧面与恒压块14和制动块15的外侧贴合，且通过螺钉固接于内支架8的侧面，防止制动块15的位置发生变动。外承压部1和内承压部2对连接杆3施加较小的压力时，连接杆3与恒压块14接触面之间以及恒压快与垫板16之间会产生静摩擦力，力增大到某一个值后，连接杆3与恒压块14接触面之间以及恒压块14与垫板16之间会相对滑动，恒压块14向两侧移动挤压制动块15，承压外环组件或承压内环组件向内收缩受到的应力减小，受力平衡后恒压块14停止运动。

在本实施例中，传动机构包括齿条板21、传动齿轮19和驱动齿条22；齿条板21设置于连接杆3的侧壁且具有两个传动齿条，具体地，连接杆3的一侧设置有固定槽4，齿条板21固接于固定槽4内，两个传动齿条沿内支架8的径向方向延伸，传动齿轮19转动安装于固定导向盘10且与两个传动齿条啮合，具体地，每两个前后对应的传动齿轮19固接于花键轴18，花键轴18通过轴承181转动安装于固定导向盘10。驱动齿条22沿传动环的周向方向滑动安装于传动环的内侧，且与传动齿轮19啮合，驱动齿条22的一端与双向缓冲液压缸23的活塞杆固接。连接杆3受力向内收缩时带动齿条板21向内移动，传动齿带动传动齿轮19转动，传动齿轮19转动带动驱动齿条22朝向双向缓冲液压缸23的活塞杆的一侧移动，进而推动双向缓冲液压缸23带动传动环转动。

在本实施例中，内支架8的外周均布有多个导向柱9，连接杆3的底部设置有导向孔5，引导柱插入导向孔5内，导向孔5和导向柱9配合，起导向作用，防止连接杆3和恒压块14之间接触面脱离。

在本实施例中，地下施工支护支架还包括护板25、活动板26和内筒27。内支架8具有沿水平方向延伸的通道。让压装置为多个，沿内支架8的轴向方向依次设置。护板25为多个，均间隔设置于外承压部1的外侧面，活动板26设置于护板25的内侧且设置于相邻的两个护板25的之间，内筒27穿过内支架8的通道，且连接于内支架8的内侧壁。活动板26与护板25之间留有一定空隙，以使护板25受到外部压力时有向内收缩的空间。

在本实施例中，承压块24为弧形，导向槽12的配合面包括依次连接的第一平面、第一弧面、第二弧面、第二平面，沿内支架8的径向方向，第一平面处于第二平面的外侧，第一弧面向外侧拱起，第二弧面向内侧拱起，初始位置承压块24的外侧与第一平面与第一弧面形成的接触面接触，当传动环转动时承压块24逐渐转移到与第二弧面与第二平面形成的接触面接触，使得导向槽12更容易在承压块24的外周移动，进而更容易向内挤压承压块24。传动环包括多个传动环组件11，多个传动环组件11通过螺钉连接成传动环，每个传动环组件11具有贯穿孔，贯穿孔贯穿于连接杆3且能在连接杆3的外侧滑动，导向槽12设置于贯穿孔的侧壁上，以在传动环转动时带动导向槽12挤压承压块24，使连接杆3向内收缩。每个传动环组件11的内侧壁上设置有滑道，双向缓冲液压缸23的缸筒固接在滑道内。

工作原理：使用时将组装好的地下工程支护支架水平设置于地下，护板25接触岩层，承受应力，当外部的力较小不足以使连接杆3径向移动时，连接杆3与恒压块14不发生相对运动。当外承压部1和内承压部2受到岩层挤压等缓慢的应力时连接杆3缓慢向内收缩，能在双向缓冲液压缸23的作用下抵消掉，且可通过传动环、承压块24将其余力传递至整个地下施工支护支架。当外承压部1和内承压部2受到快速的冲击力时使对应的连接杆3迅速径向移动，带动传动齿条向内移动，进而带动传动齿轮19转动，传动齿轮19转动带动驱动齿条22向活塞杆的一端移动，而双向缓冲液压缸23可能来不及反应，快速促使传动环转动，通过其余所有承压块24使其余所有的连接杆3整体向内移动，将冲击力传递至整个地下施工支护支架，此时护板25、承压机构均向内收缩。传动组件上的导向槽12向内挤压承压块24，可使连接杆3具有一定的收缩范围，防止连接杆3过度收缩。

进一步地，传动环上的导向槽12向内挤压承压块24使承压块24向内移动过程中，如果承压块24与水平方向夹角较大，传动环的行程会大于承压块24的行程，因双向缓冲液压缸23的缸体固定在传动环组件11内侧，所以传动环的行程和双向缓冲液压缸23的缸体的行程相等；因双向缓冲液压缸23的活塞杆一端与驱动齿条22固接，所以活塞杆行程和驱动齿条22行程相等，因为驱动齿条22和齿条板21之间通过传动齿轮19传动，所以驱动齿条22的行程和齿条板21的行程相等，因齿条板21和承压块24均固定连接在连接杆3上，所以齿条板21与承压块24的行程相等，进而承压块24的行程与活塞杆的行程相等，由于传动环的行程大于承压块24的行程且与双向缓冲液压缸23的缸体的行程相等，所以双向缓冲液压缸23的缸体的行程大于双向缓冲液压缸23的活塞杆的行程，也就是说活塞杆与缸筒之间拉伸，双向缓冲液压缸23能够起到缓冲作用；如果承压块24与水平方向夹角较小，传动环的行程会小于承压块24的行程，双向缓冲液压缸23的缸体的行程小于双向缓冲液压缸23的活塞杆的行程，也就是说活塞杆与缸体之间压缩，双向缓冲液压缸23也能够起到缓冲作用，进而保证地下施工支护支架的稳定性。

由于实际受力复杂，以上仅是简要分析该地下施工支护支架的运动过程，仅做参考。而且，本发明实施例的地下施工支护支架通过实际使用，也具有使支架每一部分受到的应力都由整个支架承担，使整个支架受力更加平衡稳定，承载能力更强的实际使用效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下施工支护支架，其特征在于：包括让压装置，让压装置包括内支架、承压机构、固定导向盘、传动环、多个承压块、多个恒压块组、多个制动块、多个双向缓冲液压缸和多个传动机构；承压机构包括承压部和均布于内支架的外侧的多个连接杆，每个连接杆沿内支架的径向方向可移动地安装于内支架的外侧，承压部设置于多个连接杆的外端，以在承压部外侧受力后促使至少一个连接杆向内移动；多个制动块沿内支架的周向方向均布于内支架的外侧，且处于两个相邻的连接杆的内端之间；每个恒压块组处于两个制动块之间，每个恒压块组包括两个相互接触的恒压块，两个接触的恒压块的接触位置位于连接杆与内支架之间；固定导向盘设置于内支架的外侧且固接于内支架，传动环绕内支架的轴线可转动地安装于固定导向盘，多个双向缓冲液压缸沿传动环的周向方向安装于传动环，传动机构配置成将连接杆沿内支架的径向方向的移动传递至双向缓冲液压缸的活塞杆；传动环上设置有多个导向槽，承压块固接于连接杆上，承压块设置于导向槽内，以在传动环转动时挤压承压块，使连接杆向内收缩。

2.根据权利要求1所述的地下施工支护支架，其特征在于：承压部包括多个沿内支架的周向方向均布的外承压部和多个沿内支架的周向方向均布的内承压部，每相邻的两个外承压部之间具有允许该两个外承压部相互靠近的让位空间，每相邻的两个内承压部之间具有间隔，每个内承压部设置于相邻的两个外承压部的之间的让位空间的内侧，且与该两个外承压部接触；外承压部和内承压部的内侧均连接于连接杆。

3.根据权利要求2所述的地下施工支护支架，其特征在于：让压装置还包括多个缓冲连接装置，每个缓冲连接装置安装于两个相邻的外承压部之间。

4.根据权利要求1所述的地下施工支护支架，其特征在于：每个恒压块组的两个相互接触的恒压块的接触位置处限定出开口朝外的V型槽，连接杆的内端插入V形槽中。

5.根据权利要求1所述的地下施工支护支架，其特征在于：传动机构包括齿条板、传动齿轮和驱动齿条；齿条板设置于连接杆的侧壁且具有传动齿条，传动齿条沿内支架的径向方向延伸，传动齿轮转动安装于固定导向盘且与传动齿条啮合，驱动齿条沿传动环的周向方向滑动安装于传动环的内侧，且与传动齿轮啮合，驱动齿条的一端与双向缓冲液压缸的活塞杆固接。

6.据权利要求1所述的地下施工支护支架，其特征在于：内支架的外周还均布有多个导向柱，每个连接柱的内端设置有导向孔，导向柱插入导向孔。

7.据权利要求1所述的地下施工支护支架，其特征在于：内承压部与外承压部之间设置有隔板；恒压块和制动块与内支架之间设置有垫板；相邻的两个连接杆的内端之间具有盖设于恒压块与制动块的外侧的盖板，盖板固接于内支架的外端。

8.根据权利要求2所述的地下施工支护支架，其特征在于：还包括护板、活动板和内筒；内支架具有沿水平方向延伸的通道；让压装置为多个，沿内支架的轴向方向依次设置；护板为多个，均间隔设置于外承压部的外侧面，活动板设置于护板的内侧且设置于相邻的两个护板的之间，内筒穿过内支架的通道，且连接于内支架的内侧壁。

9.根据权利要求1所述的地下施工支护支架，其特征在于：承压块为弧形；传动环包括多个传动环组件，每个传动环组件具有贯穿孔，贯穿孔贯穿于连接杆且能在连接杆的外侧滑动，导向槽设置于贯穿孔的侧壁上；每个传动环组件的内侧壁上设置有滑道，双向缓冲液压缸固接在滑道内。

10.根据权利要求3所述的地下施工支护支架，其特征在于：每个缓冲连接装置包括两个呈十字交叉状的液压缸，第一液压缸的沿内支架的径向方向延伸，第一液压缸的两端连接于不同的外承压部，第二液压缸与第一液压缸垂直设置，第二液压缸的两端连接于不同的外承压部。

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