【正文】 盾，進一步改善和提高采煤和運輸設備的效能，減輕 煤礦 工人的勞動強度，最大限度保障煤礦工人的生命安全。 Hydraulic system。推移千斤頂采用框架結構，以減少推溜力和增大移架力。設計內容包括：總體設計、主要零部件的設計、主要零部件的校核和液壓系統(tǒng)的設計。煤層厚度介于 － ，煤層厚度變化較大，選用調高范圍大且抗水平推力強且?guī)ёo幫裝置的 支撐 掩護式支架。 為了提高移架速度，確保對頂板的及時支護，采用錐閥液壓系統(tǒng)。 Fourbar linkage。 液壓支架作為煤礦綜采機械化采煤設備（液壓支架、可彎曲輸送機和采煤機）的重要組成設備之一 。 ⑴ 按支架與圍巖的相互作用關系分：可分為 支撐式、掩護式和支撐掩護式三大類。這種類型的支架具有較大的支撐能力和良好的切頂性能，因此適用于頂板 堅硬完整，基本頂周期壓力明顯或強烈，底板較堅硬的煤層。 ③ 支撐掩護式支架 支撐掩護式支架是支撐式支架和掩護式支架相結合的 一種架型，以支撐為主，但同時又具有掩護作用。 ⑶ 根據(jù)使用地點分 ：液壓支架按使用地點的不同可分為工作面支架和端頭支架兩類 。采煤機每切割一刀，液壓支架依次完成降柱、移架、升柱和推溜四個主要動作過程。 頂壓、煤層高度（即厚度）、煤層傾斜度、頂板性質，底板強度及平整性、瓦斯含量、年產(chǎn)量等。若厚煤層采用放頂煤開采方式，則支架設計的最大支撐高度只許大于采高即可。 5．底板強度及平整性：它與移架的順利與否有關。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5 第二章 液壓支架的結構 及 原理 液壓支架的組成 液壓支架一般有結構件、執(zhí)行元件、控制元件和輔助裝置四大部分組成。 ② 掩護梁 阻擋采空區(qū)冒落的干濕竄入工作面并承受采空區(qū)冒落矸石的載荷和承受頂板通過頂梁傳遞的水平推力的部件叫掩護梁。 ④ 底座 直接與底板相接觸，承受立柱傳來的頂板壓力并將其傳遞至底板的部件叫底座。當支架設置防倒防滑裝置時，還設有各種防倒、防滑千斤頂和調架千斤頂。 ① 推移裝置 推移 裝置是實現(xiàn)支架自身前移和刮板輸送機前移的裝置，由連接頭、框架、推移千斤頂組成。 ④ 護幫裝置 設護幫裝置的 目的在于防止煤壁片幫或在片幫時互幫板起到遮蔽作用，避免砸傷工作人員或損壞設備。防滑裝置一般安設在兩相鄰支架的底座側面，防倒裝置一般安設在兩相鄰支架的頂梁側面。使活塞桿相連接的頂梁緊緊接觸頂板。 支架的支撐力與時間的曲線，稱為支架的工作特性曲線，如圖 12 所示。 支架的工作阻力標志著支架的最大承載能力。 防矸性能要好；排矸性能要好； 要求液壓支架能保證采煤工作面有 足夠的通風斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求；為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠寬的人行道；調高范圍要大，照明和通訊方便；支架 的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值； 要求支架有足夠的剛度，能承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。 底座長度 底座是將頂板壓力傳遞到底版和穩(wěn)固支架的部件。支架底座寬度一般為 ～ m。 四連桿機構的幾何特征 ⑴ 支架高度在最大和最小范圍變化時， 如圖 32 所示 ， 頂梁前端點運動軌跡的最大寬度 e 應大于或等于 70mm，最好為 30mm以下?！? 85176。 ⑶ 從圖 33 可知 ，掩護梁與頂梁鉸點和瞬時中心之間的連線與水平線的夾角為， θ設計時要使 a 角滿足 tgθ≤，其原因為 θ 角直接影響支架承受附加力的數(shù)值的大小。水平力的合力也相應減小，所以減輕了掩護 梁的外載荷。所以掩護梁的長度設計首先應滿足一定的運動 條件，其次是要盡量獲得良好的受力狀態(tài)。（ 6）掩護梁與前搖桿的夾角 ?130max ?? ，以免出現(xiàn)死角。e 點引垂線到后連桿下鉸點之距； 1H ――為支架最高位置時的計算高度； 2H ――為支架最低位置時的計算高度； 從幾何關系可以列出如下兩式： 利用 1H 和 2H 估計 G、 A和 6L ，用如下解析法：（如圖 37） 1 1 1sin sinH G A??? ? ? ? () 1? 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 2 2 2sin sinH G A??? ? ? ? 6 1 1c os c osL G A??? ? ? ? () 6 2 2c os c osL G A??? ? ? ? 聯(lián)立上述后兩式可得： 1212 c osc os c osc os ?? ?? ???GA () 說明： 支架計算高度為支架高度減去掩護梁上鉸點之頂梁面之距和后連桿鉸點至底座底面之距。 二、四連桿機構的尺寸設計 圖樣法直觀、 簡單，但只要涉及試湊的問題往往都比較麻煩，因此常將它與解析法合用，再加一定的經(jīng)驗和類比，問題的解總是可以找到的。并在 mm 線上取 Q 點，使 1A Q= 1H =3000mm， 2A Q= 2H =2021mm， 1H 和 2H 為最大采高和最小采高。連接 CD 就是后搖桿，現(xiàn)在再根據(jù)作圖情況驗算 ? 角和 ? 角，調整各值，直到基本滿意為止。這個作圖過 圖 46 四連桿機構作圖 圖 410 四連桿機構作圖 E Q D 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 16 程要反復進行，調整好 E和 B點位置，其重點是 E點位置，在 E點位置調整時還要使 ?〈 ?9 ～?15 ， ?130max ?? 。當四連桿機構設計的較好時， A點運動軌跡與 mm 線的第三個交點 A3，如圖 3－ 7， A3 點應略高于 1A 、 2A 的中點 ,支架實際的最大高度和最小高度是否滿足設計要求 . 為便于找到合適的 E點位置 ,可大膽的抬高 E點和 D點的位置 ,這樣 E點和 D點都可在 x— x線的上方去找 ,底座設計時加一個較高的支座即 可。因此，先移架后推溜時頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度要長一個步距，一般為 600mm。一般為 145150mm左右，也是為了防止采煤機截割煤壁不齊，給推移輸送機留有一定的距離。 通風斷面的驗算 采煤工作面的過風量有一定要求。一般按工作面允許風速進行驗算。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 20 第四章 液壓支架 的 部件設計 頂梁 掩護式支架頂梁結構型式如圖 41所示。頂梁鉸接點前、后段的比例近似為 2： 1。用平衡千斤頂 8 調節(jié)頂梁與頂板的接觸面積。 鉸接式頂梁加伸縮和擺動前梁，為圖 41 d 和 e兩種型式結合型，由前梁 千斤頂調節(jié)前梁角度，并在前梁內加伸縮前探梁。掩護式、支撐掩護式支架掩護梁主要功能有： ① 將頂梁承受的部分頂板壓力通過連桿或鉸點傳遞給底座； ② 用以隔離采空區(qū)、阻止其冒落矸石涌入工作面；掩護梁上的活動側護板，進一步完善了這種功能； ③ 承受采空區(qū)冒落矸石的壓力，并將它傳遞至頂梁、連桿和底座。折線形掩護梁加工工藝性差。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 23 整體式 : 圖 44 整體式 圖 44 為前、后連桿整體式結構型式。 底座 底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。 圖 47 a 所示的底座用于支撐式支架，箱體高度大，便于安裝復位裝置。如圖 47 c、 d、 e 所示。立柱的結構型式如圖 48所示。這類立柱的調高范圍較大，可在較大范圍內適應煤層厚度的變化。 液壓缸基本參數(shù)的確定 （ 1）工作負載的計算 立柱和前梁千斤頂?shù)墓ぷ髫撦d按工作阻力計算，由頂梁的受力分析獲得，計算時要接它們的最大安裝傾角考慮。 （ 3）缸筒內徑 D 對立柱和前梁千斤頂?shù)母淄矁葟剑话憧砂聪率接嬎悖? apRD ? 3104 ??? (mm) （ ） 式中： R—— 每個液壓缸所承受的最大載荷荷值，這個值可由頂梁的受力分析得到（ kN）； pa—— 安全閥的開啟壓力 10（ MPa)，它可以根據(jù) R值和現(xiàn)用安全閥使用情況來選取。Lmin （ mm） （ ） 對雙伸縮液壓缸?。? L=（ 90~150） %對于一般液壓缸，其最小導向長度 H應滿足下式要求： 220 DLH ?? （ mm） （ ） 式中 : L—— 液壓缸的最大工作行程（ mm）； D—— 缸筒內徑（ mm）； 一般導向套滑動面的長度 A，缸筒內徑 D80mm時，取 A=（ ~） D （ mm） （ ） 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 29 當 D80mm以后 ， 取 A=（ ~） d （ mm） （ ） B=（ ~） D （ mm） （ ） 式中 : d—— 活塞桿徑（ mm）； B—— 活寬寬度（ mm）。液壓支架中所用的缸筒是無縫鋼管制成，其?D=~。當液壓缸活塞桿全部外伸時，液壓缸的總長 Lmax與活塞桿徑 d之比大于 10時，液壓缸就存在有壓桿穩(wěn)定性問題。而頂板冒落 是有一定的過程的，一般可分為三個階段：開始時頂板 處于無壓狀態(tài)，此時頂板較完整，而且沒有下沉， 稱為 無壓狀態(tài)；但經(jīng)一定時間后，頂板就會下沉，通常稱為老頂來壓，此時頂板并不破裂，而且這種下沉是由一定的周期性的，所以成為老頂板來壓狀態(tài)；如果不及時支護，頂板就會破裂而冒落，此時叫冒落狀態(tài)。 （ 2） .金屬結構件按材料力學上的直梁理論來計算。 （ 6） .作用在頂梁上水平力的產(chǎn)生有兩種情況：一種是由于支架在承載讓 壓時，由于頂梁前端運動軌跡為雙紐線，所以頂梁與底板有產(chǎn)生位移的趨勢，水平力為頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘積，其方向與頂梁產(chǎn)生位移方向趨勢相反；另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動，使支架頂梁受一指向老塘的水平力，最大水平力值與上相 同 。 液壓支架的受力分析 支架的受力分析與計算，是按理論力學中一物體受幾個力作用下處于平衡狀態(tài)時，所受的合力矩之和為零的原理來進行分析和計算得。 整體受力如圖 5－ 1 所示。 圖 5－ 1 頂梁支架受力 取頂梁為分離體 如圖 5－ 2 所示。將數(shù)據(jù) 965?? 拉PPs kN ， ??512? ， 9422 ?l mm ，3921?h mm, 2452 ?h mm, ?h mm， ?tP kN， ??201? ， 100021 ??ll mm, ?F kN， ? 代入式（ 5－ 1）得： x= [ (－ 965)sin51176。147+245]/ = mm≈900mm 從（ 5。(637－ 245)+ cos20176。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 35 h2y aP 8a 1a 2 l 2l 1x ah2P th1F 1WF 1x 5－ 2 頂梁分離體受力 再取頂梁和掩護梁為分離體，如圖 5－ 3 所示對 0 點取矩，可求得 1F 的表達式，將此式與（ 5－ 1） 式聯(lián)立，解出 1F 如下： xF 1F 1 Wl 3P th2h3OR 2R 1a 1h1l 1 +l 2 圖 5－ 3 頂梁和掩護梁分離體 3 1 3 1 8 2 2 2 2133( c o s s in ) [ s in c o s ( ) ]tkP l a h a P l a a h hF l W h? ? ? ?? ? （ 5－ 2） 再把（ 5－ 2）代入（ 5－ 1）式， x 可解出。 R 2R 1aP 8P tF 1F 1WF 139。即：滿足靜力平衡的充分必要條件為，各力在 x 軸上的投影之和為零，各力在 y 軸上的投影之和為零，各力對某點取矩之和為零，下面根據(jù)這一理論對支架進行受力分析和計算。 （ 7） .支架各部件受力，按不同支護高度時受力最大值進行強度校核。 （ 4） .通過分析和計算可知，掩護梁上矸石的作用力，只能使支架實際支護阻力降低，所以在進行強度計算時不計，使掩護梁偏于安全。 支架受力 液壓支架在工作面受力是由于頂板下沉，同時又有向采空區(qū)淺載移動的趨勢，使頂梁受合力和底座受底板反力，其中頂板合力的垂直分力 F 由支架工作阻力來克服，所以我在計算支架的工作載荷時按支