【正文】 式（）式中：A－支架的支護(hù)面積（米2）由上可知，支柱或支架工作時(shí)，其支撐力隨時(shí)間的變化是，支架升起，頂梁開(kāi)始接觸頂板至液控單向閥關(guān)閉時(shí)的初撐增阻階段to，初撐結(jié)束至安全閥卸載前的承載增阻階段t1和安全閥出現(xiàn)重復(fù)卸載時(shí)的恒定階段t2。因此，液控安全閥、單向閥、支柱這三個(gè)部件，是保證支架性能的關(guān)鍵元件。第2章 液壓支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓支架主要由以下幾個(gè)基本部分組成：頂梁，掩護(hù)梁，四連桿機(jī)構(gòu)，側(cè)護(hù)板，底座，立柱和千斤頂?shù)?。支架的最大高度與最小高度的之差為支架的調(diào)高范圍。薄煤層支架取150～250mm，中厚煤層支架取300～400mm。所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心之間的距離。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。在設(shè)計(jì)支架的底座長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：支架對(duì)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。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。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?！?5176。為宜。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。其原因?yàn)楫?dāng)頂板來(lái)壓時(shí)，立柱隨之下降，使頂梁有向前移的趨勢(shì)，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)。所以，當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度后，在設(shè)計(jì)時(shí)只要把掩護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，運(yùn)用作圖法就可以了。 掩護(hù)梁和后連桿計(jì)算圖設(shè)： G——掩護(hù)梁長(zhǎng)度（mm）。Q1——支架最高位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度）。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。5. 過(guò)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)。9. 以E2點(diǎn)為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng)為半徑，以o為圓心， 點(diǎn)，oa2的長(zhǎng)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)。13)以e1點(diǎn)為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng)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)。16. 過(guò)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)。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。鉸接式頂梁 。前梁上不宜設(shè)置側(cè)護(hù)板。楔形結(jié)構(gòu)梁利用構(gòu)件間摩擦自鎖原理，通過(guò)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)?，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。2)配套尺寸對(duì)頂梁長(zhǎng)度的影響設(shè)備配套尺寸與支架頂梁長(zhǎng)度有直接關(guān)系。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(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。P1=52。A=LB 式（）式中： L—頂梁長(zhǎng)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(guò)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(guò)前后連桿傳遞給底座。有的支架在掩護(hù)梁上焊有立柱柱窩。對(duì)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?！⊙谧o(hù)梁底座是液壓支架的主要承載部件，它把頂板的壓力傳遞給底板，它是支架的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，因此，對(duì)底座的設(shè)計(jì)有以下要求： ；；、推移千斤頂、液壓操縱系統(tǒng)和其他裝置；、操縱支架和采煤機(jī)等；；6 滿足快速移架和順序排矸的要求； 底座的結(jié)構(gòu)型式通常有三種類型： （a） （b） 底座分類1整體式整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小，(a)所示。 整體式底座根據(jù)以上分析，選擇整體式底座。該底座整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，比壓小。掩護(hù)式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。3)立柱間距立柱間距指支撐式和支撐掩護(hù)式支架而言即前、后柱的間距。a b cd e f 立柱類型單作用活塞式；b—單作用柱塞式；c—雙作用活塞式；d、e、f—雙伸式1)立柱缸體內(nèi)徑和活塞外徑D= 式（）式中： D—立柱缸體內(nèi)徑mmF1—支架承受的理論支護(hù)阻力KNnd—每架支架立柱數(shù)Pa—安全閥的正壓力，pa=40mpaαm —立柱最大傾角（度） 代入公式（213）得Dd==查表21 取整為200mm。推移桿為焊接結(jié)構(gòu),具有足夠的強(qiáng)度和剛度。支架撐緊頂板時(shí)，液壓控制使推移千斤頂活塞桿縮回，推移千斤頂?shù)睦?jīng)導(dǎo)向塊變?yōu)閷?duì)傳力框架的推力而把運(yùn)輸機(jī)推向煤壁。長(zhǎng)框架推移裝置的缺點(diǎn)是傳力框架較長(zhǎng)，桿端面小，因而剛度不易保證，容易發(fā)生彎曲變形。圖215 放頂煤液壓支架本章完成了液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括支架主要尺寸的確定，頂梁、掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)確定，底座、立柱及液壓千斤頂?shù)倪x擇。 頂梁分離體受力分析、X： 式（） 式（）式中：—頂梁所受集中力 KNω—頂梁頂板摩擦系數(shù) ， ω=—前排立柱的合力 =2512（KN）P—后排立柱的合力，P=2512（KN） —頂梁a 點(diǎn)所受垂直力，KN由式(31)和(32)聯(lián)立，求Fn整理得 式（）式中： θ—瞬心角（度）代入公式（33）得:≈ KN 由式（31）得:=(sin18?+sin8?)= (KN)由式（35）得:ya=－2512（cos18?+cos8?）= (KN) 式（）式中：x —后梁集中力作用點(diǎn)與頂梁后端之距 mm 。設(shè)頂梁長(zhǎng)為L(zhǎng)g，頂板的集中載荷為F1，其作用點(diǎn)距頂梁一端為x。于是可求出支架實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度如下式： 式（）式中： Lg—頂梁長(zhǎng)度， mmB—頂梁寬度，Δ—頂梁前端至煤壁的距離，300mm代入公式（310）得:＝。X＇—底座集中力距底座后端距離，mm—前后立柱下鉸點(diǎn)距底座下平面之距， =200mm —前連桿下鉸點(diǎn)距底座下平面之距， =1452mm—后連桿下鉸點(diǎn)距底座下平面之距， =900mm—前后立柱下鉸點(diǎn)之距， =1200mm—后排立柱下鉸點(diǎn)與底座后端之距， =1192mm—前后連桿下鉸點(diǎn)水平距離 ， =792mm的反作用力由于支架重量相對(duì)于支架所受工作阻力很小，所以支架的重量可以忽略不計(jì)，支架底座集中力與頂梁集中力相等, KN由式（38）得X`=本章對(duì)支架重要部件進(jìn)行了受力分析，主要包括頂梁、掩護(hù)梁及底座的受力分析，由于這些構(gòu)件在工況下的受力較為復(fù)雜，在對(duì)其受力分析時(shí)采用分離式的分析方法，這樣就簡(jiǎn)化了分析過(guò)程，式分析過(guò)程更為清晰。我國(guó)液壓支架強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件：1. 強(qiáng)度校核均以材料的屈服極限計(jì)算安全系數(shù)。現(xiàn)將此實(shí)驗(yàn)中頂梁的受力模型列于下圖中：、受力圖、剪力圖和彎矩圖圖b為剪力圖，從右向左取，向上為負(fù)，向下為正。 全部厚度為δ＝30mm首先對(duì)每塊鋼板編號(hào)，把位置狀態(tài)相同和截面積相同的鋼板編成一個(gè)號(hào)，然后計(jì)算截面面積最后計(jì)算截面形心距即：圖 頂梁截面圖F1=L1δ2=2=F2=F3=L2δ2=2= m2F4=F5=L4δ== m2 y1== y5==y2=y3=+2δ= y4=L1δ==y= 式（）=每個(gè)零件中心到截面形心的距離：a1=yy1==a2=yy2==a3=yy3==a4=yy4==a5=yy5==矩形截面的慣性矩為： 式（）式中b－截面寬度 h－截面高度計(jì)算每個(gè)零件的對(duì)截面形心的慣性矩103 m4103 m4103m4103 m4 103m4JZ=JZ1+JZ2+JZ3+JZ4+JZ5=103 +103+103+103+103=103m4 計(jì)算彎曲應(yīng)力和安全系數(shù) 式（）==安全系數(shù)：n=合格。圖 底座危險(xiǎn)截面因?yàn)榈鬃氰T造出來(lái)的，所以截面慣性矩近似用矩形公式計(jì)算： 式（）式中： b為截面寬mm。 底座有限元分析應(yīng)力結(jié)果顯示，四立柱每個(gè)柱窩受豎直向下的力P立柱=，前連桿受壓力P前連桿=59MPa，后連桿受拉力P后連桿=。同前連桿一樣，后連桿也只受一個(gè)拉力作用，F(xiàn)后連桿=。第五章 液壓支架液壓系統(tǒng)分析 液壓支架的液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)介液壓支架不僅需要有良好的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)所工作的煤層地質(zhì)條件，而且還要配備完善而可靠的液壓系統(tǒng)及液壓元件來(lái)實(shí)現(xiàn)支架的優(yōu)良工作性能。乳化液泵站通常安裝在工作面下順槽，可隨工作面一起向前推進(jìn)。液壓支架由不同數(shù)量的立柱和千斤頂組成，采用不同的操縱閥實(shí)現(xiàn)升柱、降柱、移架、推溜等動(dòng)作。在液壓系統(tǒng)中，采用粘度低和容量大的液體作為工作介質(zhì)；液壓缸、操縱閥，其它調(diào)節(jié)和控制裝置等的數(shù)量大（高壓泵1~6臺(tái)、液壓缸300~1500個(gè)、安全閥150~300個(gè)，還有同樣數(shù)量的液控單向閥）； 很長(zhǎng)的液壓管路（200~300剛性管，500~3000高壓軟管）； 泵液壓缸傳動(dòng)系統(tǒng)的換算彈性模數(shù)較低； 根據(jù)支架的數(shù)量改變液流的參數(shù)； 所有支架的結(jié)構(gòu)上都有著相同的液壓缸、液壓裝置以及它們之間都有相同的連接方式（相同的液壓系統(tǒng)）；每節(jié)支架都重復(fù)著相同的工序，這些工序的總和構(gòu)成液壓支架的基本工序； 為了保證系統(tǒng)具有較高的容積效率，實(shí)現(xiàn)無(wú)故障作業(yè)和工作人員的安全，液壓系統(tǒng)的元件和部件要有好的密封性和可靠性。 液壓支架的液壓系統(tǒng)擬定根據(jù)液壓支架的架型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定立柱和千斤頂數(shù)目，并擬訂液壓系統(tǒng)。 a共用一個(gè)控制閥回路；b各用一個(gè)控制閥回路 多柱控制回路帶壓移架回路。在立柱的初撐階段，先由兩條壓力液管路共同供液，待頂梁支撐頂板，立柱活塞腔的液壓力大于中壓液管的壓力，單向閥關(guān)閉，由高壓小流量管路繼續(xù)供液，直至達(dá)到預(yù)定的初撐力。 本設(shè)計(jì)選用：雙作用式推移千斤頂系統(tǒng)。 a b 推移千斤頂系統(tǒng)本設(shè)計(jì)選用：a 單向鎖緊回路前梁千斤頂系統(tǒng) 前梁千斤頂系統(tǒng)一般用單向鎖緊限壓回路。它是大多數(shù)支架立柱必不可少的控制元件之一。立柱安全閥可以防止支架的主要承載結(jié)構(gòu)件過(guò)負(fù)荷，確保頂板巖層在不高于規(guī)定的工作阻力作用下沉降。按壓力液通過(guò)操縱閥后的用途不同，可分為全流量操縱閥和先導(dǎo)液壓操縱閥。它的發(fā)明和應(yīng)用，使放頂煤開(kāi)采技術(shù)從高落式進(jìn)入一個(gè)全面機(jī)械化的新的發(fā)展階段。其中重點(diǎn)進(jìn)行了支架四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，由此得到支架各部分的設(shè)計(jì)參數(shù)。（4）設(shè)計(jì)了整個(gè)支架的液壓系統(tǒng)，以保證液壓支架的正常工作。首先，這是自己第一次的較大型的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在老師的幫助和同學(xué)的合作下，學(xué)會(huì)了該怎樣作畢業(yè)設(shè)計(jì)，從哪兒下手，怎樣規(guī)劃，有了這次經(jīng)驗(yàn)，下次會(huì)更加得心應(yīng)手．其次，自上大學(xué)以來(lái)，自己都學(xué)的是書本知識(shí)，而這次是理論聯(lián)系實(shí)踐，是自己更好的運(yùn)用于掌握了這幾年說(shuō)學(xué)的知識(shí)．再者，自己學(xué)會(huì)了該怎樣利用工具書和圖書館資源，知道如何找，上哪兒找，然后再加以吸收，補(bǔ)充自己的不足．最后，畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，從而培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神和相對(duì)應(yīng)的工程知識(shí)。由于此次本人的知識(shí)和技術(shù)有限，所以設(shè)計(jì)必不能盡善盡美，存在著的瑕疵未未還望老師批評(píng)指導(dǎo)。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也有許多不足，有些學(xué)過(guò)的知識(shí)還不能夠和實(shí)際相聯(lián)系，很多東西不能學(xué)于至用；在參觀實(shí)習(xí)過(guò)程中，自己還不能把握住實(shí)習(xí)要點(diǎn)，希望老師能指點(diǎn)。參 考 文 獻(xiàn)[1] ：世界圖書出版社，1992[2] 邢?？?，：煤炭工業(yè)出版社，1991[3] ：中國(guó)礦業(yè)學(xué)院出版社，1987[4] 楊振復(fù)，：煤炭工業(yè)出版社，1995[5]《綜采技術(shù)手冊(cè)》：煤炭工業(yè)出版社，2000[6] ：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，