【正文】 支架能移正。 現(xiàn)采用的推移裝置有三種方式：差動(dòng)式、浮動(dòng)活塞式 和框架式。選取框架式推移裝置。如圖 19 所示，推移千斤頂?shù)囊欢送ㄟ^(guò)框架與輸送機(jī)連接，另一端鉸接在支架底座前端的過(guò)橋上，形成用千斤頂?shù)睦ν埔戚斔蜋C(jī)，用千斤頂?shù)耐屏?，推力大，拉力小。在框架后部有?dǎo)向軸，并在底座的導(dǎo)向槽內(nèi)前后滑動(dòng)，使框架能平穩(wěn)地前后移動(dòng)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)推移千斤頂與底座的連接位置高于框架時(shí)，推移千斤頂能給移動(dòng)的底座以向上的分力；缺點(diǎn)是推移框架復(fù)雜，長(zhǎng)度長(zhǎng)，容易損壞。 圖 19 框架式推移裝置原理 1— 底座過(guò)橋； 2— 框架； 3— 千斤頂； 4— 導(dǎo)向軸 液壓支架由不同數(shù)量的立柱和千斤頂組成，采用不同的操縱閥以實(shí)現(xiàn)升柱、降柱、移架、推溜等動(dòng)作。雖然支架的液壓缸（立柱和千斤頂）種類(lèi)、數(shù)量很多，但其液壓系統(tǒng)都是采用多執(zhí)行元件的并聯(lián)系統(tǒng)。 對(duì)于液壓支架的操縱控制系統(tǒng)傳動(dòng)裝置，應(yīng)具有以下基本要求：采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備外形尺寸小，能遠(yuǎn)距離的傳送大的能量；能承受較大載荷；沒(méi)有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；在爆炸危險(xiǎn)和含塵的空氣里保證安全工作；動(dòng)作迅速； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 操作調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單；過(guò)載及損壞保護(hù)簡(jiǎn)單。 容積式液壓傳動(dòng)可最大限度的滿足這些要求，因此，所有液 壓支架均采用這種傳動(dòng)。 液壓支架的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的 采用綜合機(jī)械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。為了滿足對(duì)煤炭日益增長(zhǎng)的需求，必須大量生產(chǎn)綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機(jī)械化采煤工作面（簡(jiǎn)稱綜采工作面）。而每個(gè)綜采工作面平均需要安裝 150 臺(tái)液壓支架，可見(jiàn)對(duì)液壓支架的需求量是很大的。 由于不同采煤工作面的頂板條件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同，對(duì)液壓支架的要求也不同。為了有效地支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計(jì)出不同類(lèi)型和不同結(jié)構(gòu)尺寸液壓支架。因此 ，液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。由于液壓支架的類(lèi)型很多，因此其設(shè)計(jì)工作量也是大的，由此可見(jiàn)，研制和開(kāi)發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。 對(duì)液壓支架的基本要求 (1) 為了滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以便有效的控制頂板，保證合理的下沉量。 (2) 液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。推溜力一般為 100kN 左右；移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為 100kN ～ 150kN ，中厚煤層一般為150kN ～ 250kN ，厚煤層一般為 300kN ～ 400kN 。 (3) 防矸性能要好。 (4) 排矸性能要好。 (5) 要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求。 (6) 為了操作和生產(chǎn)的需要 ，要有足夠?qū)挼娜诵械馈? (7) 調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。 (8) 支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。 (9) 要求支架有足夠的剛度，能夠承受一定的不均勻載荷。 (10) 在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架的重量。 (11) 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (12) 液壓元件要可靠。 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) (1) 頂板條件 根據(jù)老頂和直接頂?shù)姆诸?lèi)，對(duì)支架進(jìn)行選型。 (2) 最大和最小采高 根據(jù)最大和最小采高，確定支架的最大和最小高度，以及支架的支護(hù)強(qiáng)度。 (3) 瓦斯等級(jí) 根據(jù)瓦斯等級(jí) ，按保安規(guī)程規(guī)定，驗(yàn)算通風(fēng)斷面。 (4) 底板巖性和小時(shí)涌水量 根據(jù)底板巖性和小時(shí)涌水量驗(yàn)算底板比壓。 (5) 工作面煤壁條件 根據(jù)工作面煤壁條件，決定是否用護(hù)幫裝置。 (6) 煤層傾角 根據(jù)煤層傾角，決定是夠選用防滑防倒裝置。 (7) 井筒罐籠尺寸 根據(jù)井筒罐籠尺寸，考慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。 (8) 配套尺寸 根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。 堅(jiān)硬頂板工作面頂板不易冒落，直接頂或基本頂懸頂時(shí)間長(zhǎng)。一但冒落，瞬間頂板壓力顯著增大，支架立柱安全閥來(lái)不及釋放，立柱可能遭破 壞。因此，對(duì)堅(jiān)硬頂板液壓支架設(shè)計(jì)的要求是： (1) 根據(jù)直接頂和基本頂?shù)膸r性、分類(lèi)級(jí)別、截高及配套設(shè)備，確定支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力，支架要有足夠切頂能力。 (2) 應(yīng)盡量減小掩護(hù)梁長(zhǎng)度，增大掩護(hù)梁與水平夾角，減小掩護(hù)梁在水平線上的投影長(zhǎng)度。如有的支架在低位狀態(tài)時(shí)，掩護(hù)梁與垂線夾角仍有 300 左右，相當(dāng)于一般支架在高位狀態(tài)時(shí)的掩護(hù)梁夾角。如果在工作高度時(shí)，掩護(hù)梁大部分都能被頂梁所遮蓋是較為理想的。另外，掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除保證必要的強(qiáng)度和剛度之外，還要具有抗沖擊能力。 (3) 支架掩護(hù)梁間的密封可嚴(yán)些，頂梁架間密封要求不十分嚴(yán)格，因?yàn)轫斄洪g漏矸的可能性較小。 (4) 支架立柱應(yīng)設(shè)置大流量安全閥，以避免頂板沖擊壓力造成支架過(guò)載較大。為此，安全閥流量的選擇應(yīng)考慮立柱缸徑、沖擊載荷來(lái)壓程度。對(duì)于有沖擊載荷的頂板，如不采取頂板處理措施，立柱應(yīng)安設(shè)置一大一小兩個(gè)安全閥以確保支架的安全 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) (5) 考慮沖擊載荷影響，支架結(jié)構(gòu)件安全系數(shù)應(yīng)提高，至少應(yīng)比通常支架安全系數(shù)提高 20%。 (6) 應(yīng)考慮支架可能承受的水平方向沖擊力。支架結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，摩擦系數(shù)取值應(yīng)考慮 f= 時(shí)水平力對(duì)支架強(qiáng)度的影響。 液壓支架的設(shè)計(jì)動(dòng)向 21 世紀(jì)是以網(wǎng)絡(luò)信息為代表高科技迅猛發(fā)展的新時(shí)期，也是是煤礦以高效集約化生產(chǎn)為特征的新時(shí)期 ， 為了滿足高產(chǎn)綜采工作面生產(chǎn)發(fā)展的需要 ， 就煤炭綜采而言 ， 國(guó)外主要產(chǎn)煤國(guó)家從未停止過(guò)依靠更大的技術(shù)投入取得采煤更高經(jīng)濟(jì)效益的努力。我們也必須抓緊研制和推廣電液控制系統(tǒng)。液壓支架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后 ， 就可有效地克服上述缺點(diǎn) ， 實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的電液控制 ，而且有多種控制方式可供選擇 ， 人員可在較安全的地方集中對(duì)整個(gè)工作面的支架進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或程序控制?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有 70 多個(gè)電液自動(dòng)化控制工作面。工作面的技術(shù) 設(shè)備又正在以迅猛之勢(shì)向前發(fā)展。我們不能依賴?yán)蠈?shí)進(jìn)口 ， 我們要自己研制，否則和我國(guó)產(chǎn)煤大國(guó)的地位也是極不相稱的。 我國(guó)液壓支架經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展 ， 盡管取得了顯著成績(jī) ， 在雙高礦井建設(shè)中出現(xiàn)過(guò)日產(chǎn)萬(wàn)噸、甚至班產(chǎn)超萬(wàn)噸的記錄 ， 但總體水平與世界先進(jìn)采煤國(guó)家仍存在一定差距。在支架架型功能上我國(guó)與國(guó)外相差無(wú)幾 ， 有些地方特別是特厚煤層用的放頂煤支架、鋪網(wǎng)支架、兩硬煤層的強(qiáng)力支架、端頭支架還有獨(dú)到之處 ， 但國(guó)產(chǎn)液壓支架技術(shù)含量偏低 ， 電液控制閥可靠性差 ， 所用鋼材一般為 16Mn ， 最好的屈服極限才 700MPa ， 液壓系統(tǒng)壓力在 35MPa 以下 ， 流量在 200L/min 以內(nèi) ， 供液管Φ 25～Φ 32mm ， 回液管Φ 25～Φ 50mm ， 最快移架速度 10～ 12s/架 (井下實(shí)際應(yīng)用有時(shí)在 20s 以上 ) ， 工作阻力更是相對(duì)較低。 今后 10 年 ， 我國(guó)的液壓支架將朝技術(shù)含量大、鋼板強(qiáng)度高、移架速度快 (6～ 8s/架 ) 和電液控制閥的方向發(fā)展 ， 對(duì)有破碎帶和斷層的工作面將加大支架的移架力 ， 盡量采用整體可靠推桿和抬底座機(jī)構(gòu) ， 并減少千斤頂?shù)臄?shù)量。另外 ， 將普遍采用額定壓力為 40MPa 、額定流量為 400L/min 的高壓大流量乳化液泵站 ， 以適應(yīng)快速移架的需要 ； 系統(tǒng) 采用環(huán)形或雙向供液 ， 保證支架有足夠的壓力達(dá)到初撐力 ， 保證支架接頂位置準(zhǔn)確。 ZY 兩柱掩護(hù)式支架的比重將大大增加 ， 缸徑將增至Φ 360mm ， 端頭支架、輕放多用途支架將被廣泛使用。所以 ， 今后除應(yīng)繼續(xù)針對(duì)我國(guó)國(guó)情和煤層具體條件 ，開(kāi)發(fā)一些新架型、新品種外 ， 還應(yīng)在改進(jìn)支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 作為一種回采工作面的支護(hù)設(shè)備，液壓支架的架型、結(jié)構(gòu)與相關(guān)參數(shù)，必須與回采工作面的頂、底板條件和煤層條件相適應(yīng)，才能取得良好的支護(hù)效果。由于地下開(kāi)采條件 的復(fù)雜性和多樣性，因此，盡管?chē)?guó)內(nèi)外對(duì)液壓支架己經(jīng)過(guò)了近半個(gè)世紀(jì)的研究和應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)十種不同的結(jié)構(gòu)架型，但至今為止，也僅能在緩傾斜中厚以下煤層中獲得了較為成功的應(yīng)用，對(duì)于傾斜、急傾斜或厚煤層中的液壓支架尚處在研究和試驗(yàn)階段。即使對(duì)于緩傾斜中厚煤層的液壓支架，其結(jié)構(gòu)、性能與控制方式如何更適應(yīng)不同的生產(chǎn)條件，仍需不斷的改進(jìn)和研究。目前，液壓支架設(shè)計(jì)研究取得重要進(jìn)展，主要在以下方面： (1) 設(shè)計(jì)理論和方法有了突破。煤炭科學(xué)研究總院北京開(kāi)采研究所對(duì)支架力學(xué)持性進(jìn)行了深入的研究，提出了液壓支架三維力學(xué)模型的計(jì)算方法 ，克服了傳統(tǒng)平面力系計(jì)算方法的缺陷，提出了液壓支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)出液壓支架設(shè)計(jì)計(jì)算通用軟件系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用，使我國(guó)液壓支架設(shè)計(jì)計(jì)算提高到一個(gè)新水平。 (2) 完成液壓支架計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)的研究。把有限元方法成功地用于液壓支架的研究，建立了液壓支架整體有限元模型，開(kāi)發(fā)出 SSTS 液壓支架模擬試驗(yàn)計(jì)算機(jī)仿真軟件系統(tǒng)，大大提高了液壓支架設(shè)計(jì)的可靠性，廣泛應(yīng)用于液壓支架設(shè)計(jì)研究，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平， 為我國(guó)液壓支架打入國(guó)際市場(chǎng)發(fā)揮了重要作用。 (3) 技術(shù)規(guī)范和標(biāo)淮化建設(shè)取得重要進(jìn)展。我們已先后制定液壓支 架系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 17 項(xiàng)，成為國(guó)際上液壓支架標(biāo)準(zhǔn)較完善的國(guó)家之一，促進(jìn)了液壓支架技術(shù)的發(fā)展。 (4) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)有了較大發(fā)展。開(kāi)發(fā)了 CAD 工作站和微機(jī) CAD系統(tǒng)，建成了較完整的液壓支架數(shù)據(jù)庫(kù)和通用件國(guó)庫(kù)，并正在逐步實(shí)現(xiàn)支架設(shè)計(jì) CAD 化。 (5) 液壓支架控制系統(tǒng)有了重大進(jìn)步。根據(jù)我國(guó)國(guó)情研制的全液壓手動(dòng)控制快速移架系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使支架降、移、升速度大幅度提高，由過(guò)去的 20～ 30s/架 ，提高到 9～ 12s/架 。 (6) 新架型研制成績(jī)顯著，架型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善。新型高可靠性支架，反向四連桿高產(chǎn)高效低位放頂煤支架，適應(yīng)中小煤礦的單一煤層開(kāi)采用輕型支架和輕型單擺桿放頂煤支架均取得成功。 基于以上進(jìn)展，液壓支架的研究與發(fā)展方向是： (1) 在己有支架設(shè)計(jì)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究支架的智能化設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)與參數(shù)的優(yōu)化，進(jìn)一步提高支架設(shè)計(jì)的科學(xué)性、可靠性和結(jié)構(gòu)性能的 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 優(yōu)化性。 (2) 研究特殊煤層使用的液壓支架，以適應(yīng)不同的開(kāi)采條件。 (3) 研究新型元件與材質(zhì)，以減輕支架重量，提高支架的性能和使用壽命。 (4) 研究 支架的遙控、程序控制和性能自動(dòng)監(jiān)測(cè)，為回采工作面的半自動(dòng)化與自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 本文要做的主要工作 本文所做的主要工作是：支架總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、支架液壓系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì)、支架各結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及 各結(jié)構(gòu)件的受力分析及強(qiáng)度校核 。 2 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓支架基本尺寸的確定 支架高度和伸縮比 支架高度的確定原則，應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來(lái)確定，其最大和最小高度為： 1m a xm a x SMH ?? mm 2m inm in SMH ?? mm 式中 maxH — 支架最大高度， 5000m ax ?H mm ； minH — 支架最小高度 3000m in?H mm ； maxM — 煤層最大截度， mm ； minM — 煤層最小截度， mm ； S1 — 考慮偽頂冒落的最大厚度，對(duì)于大采高支架取 200～ 400mm，對(duì)于中厚煤層支架取 200～ 300mm，對(duì)于薄煤層支架取 100～ 200mm，本支架取 300mm； S2 — 考慮周期來(lái)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，對(duì)于大采高支架取 500～ 900mm，對(duì)于中厚煤層支架取 300～400mm，對(duì)于薄煤層支架取 150～ 250mm，本支架取 600mm； maxM = maxH S1 = 5000 300 = 4700mm 。 minM = minH + S2 = 3000 + 600 = 3600mm 。 支架伸縮比 0050 00m inm a x ??? HHK s 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 一般 KS≤ 范圍內(nèi)采用單伸縮立柱， 所以應(yīng)采用單伸縮立柱。 支架中心距 支架中心任務(wù)距一般等于工作面一節(jié)溜槽長(zhǎng)度。目前液壓支架中心距大部分采用 ，大采高支架為提高穩(wěn)定性中心距可采用 。因此，取中心距為 。 支架的寬度 支架的寬度應(yīng)考慮支架的運(yùn)輸，安裝和調(diào)架要求，支架頂梁上裝有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板的行程一般為 170～