【正文】 —支架最大高度（mm）； ——支架最小高度（mm）； ——最大采高（mm）； ——最小采高（mm）；S1——考慮偽頂冒落的最大厚度。大采高支架取200～400 mm，中厚煤層支架取200～300mm，薄煤層支架取100～200mm；S2——考慮周期來壓時(shí)的下沉量、移架時(shí)支架的下降量和頂梁上、底板下的浮矸之和。薄煤層支架取150～250mm，中厚煤層支架取300～400mm。按照已給課程設(shè)計(jì)的要求，液壓支架型號(hào)為ZF5600/22/45綜放液壓支架，故為3200mm；為1700mm。支架的伸縮比系指其最大高度與最小高度之比值。即 式（）Ks反映支架對煤層厚度的適應(yīng)能力，；若進(jìn)一步提高伸縮比，需采用帶機(jī)械加長桿的立柱或雙伸縮立柱。所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心之間的距離。用bc表示。支架間距bc要根據(jù)支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定， m，千斤頂連接位置在刮板槽槽幫中間，本設(shè)計(jì)取bc= m 支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運(yùn)輸、安裝和調(diào)架要求。支架頂梁一般裝有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板行程一般為170～200mm。其中寬面頂梁一般為1200mm～1500mm。本次設(shè)計(jì)取支架頂梁的最小寬度為1378mm,最大寬度為1450mm,亦即頂梁側(cè)護(hù)板側(cè)推千斤頂?shù)男谐倘?70mm。所謂底座，就是將頂板壓力傳遞到底板的穩(wěn)固支架的部件。在設(shè)計(jì)支架的底座長度時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：支架對底板的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。通常，；支撐掩護(hù)式支架對底座長度取4倍的移架步距?？紤]本支架用四立柱，本次設(shè)計(jì)底座長度為為2675mm。1．梁端護(hù)頂 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)可使托梁鉸接點(diǎn)呈雙紐線運(yùn)動(dòng)，故可選定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點(diǎn)適應(yīng)采高的變化范圍。這樣可使托梁鉸接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)與煤壁接近于保持等距，當(dāng)梁端距處于允許值范圍之內(nèi)時(shí)，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好。2．擋矸 鑒于組成四連桿機(jī)構(gòu)的掩護(hù)梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石施加的載荷，掩護(hù)梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強(qiáng)度。由于它處在隔離采空區(qū)的位置，故可以起到良好的擋矸作用。3．抵抗水平力 觀測表明：綜采面給予支架的外載，不但有垂直于煤層頂板的分力，而且還會(huì)產(chǎn)生沿巖層面指向采空區(qū)方向（或指向煤壁方向）的分力，這個(gè)水平推力由液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)承受，從而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱彎曲變形。4．提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)將液壓支架連成一個(gè)重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度應(yīng)小于或等于70mm，最好為30mm以下。，頂梁與掩護(hù)梁的夾角和后連桿與底平面的夾角，應(yīng)滿足如下要求：支架在最高位置時(shí)，≤52176?！?2176。，≤75176?！?5176。；支架在最低位置時(shí)，為有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，要求，如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)=，則=176。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)使≥25176。為宜。而角主要考慮后連桿底部距底板要有一定距離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降。一般取≥25176。～30176。，在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度。，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平線夾角為。設(shè)計(jì)時(shí)，要使角滿足的范圍，其原因是角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。其原因?yàn)楫?dāng)頂板來壓時(shí)，立柱隨之下降，使頂梁有向前移的趨勢，可防止巖石向后移動(dòng)，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相應(yīng)減小，所以減輕了掩護(hù)梁的外負(fù)荷。 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征圖從以上分析可知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，應(yīng)盡量使值減小，取雙扭線向前凸的一段為支架工作段。所以，當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長度后，在設(shè)計(jì)時(shí)只要把掩護(hù)梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，運(yùn)用作圖法就可以了。 掩護(hù)梁和后梁桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。本設(shè)計(jì)根據(jù)液壓支架尺寸關(guān)系采用幾何作圖法進(jìn)行計(jì)算。 液壓支架尺寸關(guān)系 用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長度。 掩護(hù)梁和后連桿計(jì)算圖設(shè)： G——掩護(hù)梁長度（mm）。A——后連桿長度（mm）。其中：P1——支架最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁夾角(度)。P2——支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁夾角(度)。Q1——支架最高位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度）。Q2——支架最低位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度）。按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征要求，選定，由于支架型式不同，對于掩護(hù)式支架,一般A/G的比值按以下范圍來?。篈/G=~,取A/G=。支架在最高位置時(shí)有 式（）H1=3200mm因此掩護(hù)梁長度為 式（）后連桿長度為A=G(A/G) = mm取整得 G=1885mm A=1162mm用幾何作圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部尺寸。具體作圖步驟如下：1. 確定后連桿下鉸點(diǎn)O點(diǎn)的位置，使它比底座面略高900mm。2. 過O點(diǎn)作與底座面平行的水平線H—H線。3. 過O點(diǎn)作與H—H線的夾角為Q1的斜線。4. 在此斜線截取線段，長度等于A=1936mm,a點(diǎn)為支架在最高位置時(shí)后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。5. 過a點(diǎn)作與H—H線有交角P1的斜線，以a點(diǎn)為圓心，以G點(diǎn)為半徑作弧交斜線一點(diǎn)E,此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。6. 過E點(diǎn)作H—H線的平行線，則HH線與F—F線的距離為H1，為液壓支架的最高位置時(shí)的計(jì)算高度。7. 以a點(diǎn)為圓心，=，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn)b,為前連桿上鉸點(diǎn)的位置。8. 作點(diǎn)E2距E點(diǎn)1500mm,此為支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。9. 以E2點(diǎn)為圓心，掩護(hù)梁長為半徑，以o為圓心， 點(diǎn)，oa2的長度等于A，a2點(diǎn)為支架降到最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。10. ，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn)b2，為支架在最低位置時(shí)前連桿上鉸點(diǎn)的位置。11. 取2線之間一點(diǎn)e1為液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)。12. 以O(shè)為圓心，為半徑圓弧。13)以e1點(diǎn)為圓心，掩護(hù)梁長為半徑作弧，交前圓弧上一點(diǎn)a1，以點(diǎn)為液壓支架降到中間某一位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。14. 以1連線，并以a1點(diǎn)為圓心，交1上一點(diǎn)b1點(diǎn)。則b， b1,b2三點(diǎn)為液壓支架在三個(gè)位置時(shí) ，前連桿上鉸點(diǎn)。15. 由b， b1,b2三點(diǎn)確定的圓心C，為前連桿下鉸點(diǎn)位置。16. 過C點(diǎn)H－H線作垂線，交點(diǎn)d，則線段,和為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)。17. 按以上初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫出液壓支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)e1的運(yùn)動(dòng)軌跡，只要逐步變化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，便可以畫出不同的曲線，再按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征進(jìn)行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸。 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法結(jié)論：后連桿長度A=1162mm 掩護(hù)梁長度G=1885mm 前連桿長度C=1348mm 前后連桿下鉸點(diǎn)底座投影距離E=692mm 前后連桿下鉸點(diǎn)垂直距離D=452mm頂梁是與頂板直接接觸的構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求以外，還要保證支護(hù)頂板的需要。頂梁作用是支護(hù)頂板一定面積的直接承載部件，并為立柱、掩護(hù)梁、護(hù)頂裝置等提供必要的連接點(diǎn)。支架常用頂梁形式有三種：整體頂梁、鉸接頂梁和楔形結(jié)構(gòu)頂梁。鉸接頂梁的前段稱為前梁，后段稱為主梁，一般簡稱頂梁。 鉸接頂梁1. 前梁；2. 前梁千斤頂；3. 頂梁 整體頂梁整體頂梁整體頂梁，：結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好；頂梁對頂板載荷的平衡能力較強(qiáng)；前端支撐力較大；可以設(shè)置全長側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少架間漏矸。為改善接頂效果和補(bǔ)償焊接變形，整體頂梁前端（800～1000mm）, 一般上翹1～。鉸接式頂梁 。在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁可以上下擺動(dòng)，對不平頂板的適應(yīng)性較強(qiáng)。運(yùn)輸時(shí)可以將前梁放下與頂梁垂直，以減少運(yùn)輸尺寸。前梁千斤頂必須有足夠的支撐力的聯(lián)接強(qiáng)度。前梁上不宜設(shè)置側(cè)護(hù)板。為了順利移架，前梁間一般要留有100～500mm間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。楔形頂梁 楔形結(jié)構(gòu)梁1楔形梁；2楔塊；3楔形梁千斤頂；4后梁。楔形梁1和后梁4通過銷軸鉸接，而千斤頂鉸接于頂梁上。楔形結(jié)構(gòu)梁利用構(gòu)件間摩擦自鎖原理，通過楔塊2與楔形梁1和頂梁4之間的摩擦作用，使楔形梁楔塊2和后梁4在受載時(shí)保持為一個(gè) 整體，如同整體剛性頂梁，這樣，該梁宜具有整體剛性頂梁前端支護(hù)力大的優(yōu)點(diǎn)。由于楔形梁1與后梁4為鉸接結(jié)構(gòu)，當(dāng)操作楔形梁千斤頂伸出或縮回時(shí)帶動(dòng)楔形塊前后移動(dòng)，從而使楔形梁1繞鉸軸上下擺動(dòng)，其擺動(dòng)范圍取決于楔形塊的行程和楔角的大小。由于擺動(dòng)范圍較鉸接頂梁小，因而該梁不具有鉸接頂梁的靈活性。此外，在運(yùn)輸時(shí)楔形梁1可以放到下垂位置，縮短了運(yùn)輸尺寸，從而方便運(yùn)輸和安裝?，F(xiàn)根據(jù)常用液壓支架頂梁形式各自特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用整體頂梁。1)支架工作方式對支架頂梁長度的影響支架工作方式對支架頂梁長度的影響很大，從液壓支架的工作原理可以看出，先移架后推溜方式（又稱及時(shí)支護(hù)方式）要求頂梁有較大長度；先推溜后移架方式（又稱滯后支護(hù)方式）要求頂梁長度較短。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸屏锏墓ぷ鞣绞?，支架要超前輸送機(jī)一個(gè)步距，以便采煤機(jī)過后，支架能及時(shí)前移，支控新暴露的頂板，做到及時(shí)支護(hù)。因此，先移架后推溜時(shí)頂梁長度要比先推溜后移架時(shí)的頂梁長度要長一個(gè)步距，一般為600mm。2)配套尺寸對頂梁長度的影響設(shè)備配套尺寸與支架頂梁長度有直接關(guān)系。為了防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜時(shí)，采煤機(jī)滾筒不截割頂梁，同時(shí)考慮到采煤機(jī)截割時(shí)，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要求頂梁前端距煤壁最小距離（梁端距）為T=300mm，這個(gè)距離叫空頂距。另外在輸送機(jī)鏟煤板前也留有一定距離。一般為E=100～150mm左右，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定的距離。除此而外，所有配套設(shè)備包括采煤機(jī)和輸送機(jī)，均要在頂梁掩護(hù)之下工作，在此來計(jì)算頂梁長度。工作面無立柱空間寬度：R=B+E+W+X+d/2式中：B為截深mm；W為工作面輸送機(jī)總寬度mm；X為支架前柱與電纜槽之間的距離，mm；根據(jù)配套尺寸關(guān)系，在設(shè)計(jì)中選用采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)型號(hào)為：采煤機(jī)：MGD150/NW型；前輸送機(jī)：SGZ764/264型；后輸送機(jī)：SGW40T型；配套尺寸與采煤機(jī)截深、輸送機(jī)寬度等有關(guān)。配套尺寸=800+150+764+352=2066mm 式（） 配套尺寸頂梁長度L=[配套尺寸＋底座長度＋AcosQ1]－[GcosP1＋300＋e] 式（）式中：配套尺寸為 2066mm。底座長度為2675 mm。P1=52。Q1=75。代入公式（29）中得 頂梁長度L=[2066+2675+1162cos75]－[1885cos52 +300+30] =≈3158mm頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來定。～,～,此處取1500mm。A=LB 式（）式中： L—頂梁長度mm；B—頂梁寬度mm；代入公式（210）得A=31581500= m2 Fc = Bc(L＋Δ) 式（）式中：Fc—支護(hù)面積 m2 ； Δ—移架后頂梁前端點(diǎn)到煤壁的距離 m,一般Δ=300mm；Bc—支架間距（支架中心距），一般為1500mm；代入公式(212)得：Fc = 1500(3412＋300)= δ=A/Fc100% 式（）式中： δ—頂板覆蓋率A—頂梁面積 m2Fc—支護(hù)面積 m2代入式中得:δ=100%=%F1=Fcq 式（）式中: F1—支架的理論支護(hù)阻力，KN Fc—支護(hù)面積 m2q—支護(hù)強(qiáng)度 343KN/M2掩護(hù)梁是支架的掩護(hù)構(gòu)件，它有承受冒落矸石的載荷和頂板通過頂梁傳遞的水平載荷引起的彎矩，掩護(hù)梁的用途，掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過前后連桿傳遞給底座。掩護(hù)梁承受對支架的水平作用力及偏載扭矩。掩護(hù)梁和頂梁（包括活動(dòng)側(cè)護(hù)板）一起，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸性能。掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接的箱式結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上端與頂梁鉸接，下部焊有與前、后連桿鉸接的耳座。有的支架在掩護(hù)梁上焊有立柱柱窩。活動(dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。從側(cè)面看掩護(hù)梁，其形狀有直線型、折線型。 掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)型式1—頂梁；2—掩護(hù)梁；3—立柱；4—前連桿；5—后連桿；6—底座；7—限位千斤頂梁的結(jié)構(gòu)型式折線型相對直線型支架端面大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但工藝性差。對分式結(jié)構(gòu)尺寸小，易于加工、運(yùn)輸和安裝，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差。所以本次設(shè)計(jì)采用的是整體式、直線型。1）掩護(hù)梁的長度G 掩護(hù)梁就是兩鉸點(diǎn)的距離，由前面的四連桿機(jī)構(gòu)可得知，掩護(hù)梁長度為2522mm。2）掩護(hù)梁寬度By本設(shè)計(jì)掩護(hù)梁寬度與頂梁寬度相同，所以掩護(hù)梁寬度為1500mm。　掩護(hù)梁