【正文】 第 19 頁 接頂梁較小，所以該梁又具有鉸接頂梁的靈活性。 按動(dòng)作方式分立柱可分為單作用式和雙作用式；按支架種類分立柱可分為活塞式和活柱式；按伸縮方式分立柱可分為單伸縮式和雙伸縮式。一般選用 27SiMn 的無縫鋼管制造。制作活塞時(shí)如果選用鋼，為了與缸體內(nèi)徑配合可在活塞上安裝導(dǎo)向環(huán)。蕾型密封圈是一個(gè)由唇內(nèi)夾橡膠和 U型夾布橡膠圈壓制而成的單向?qū)嵭拿芊馊ΑＴ诠ぷ鲏毫π∮? 時(shí)，可以不加擋圈。表面要鍍鉻，并要注意保護(hù)，防止外部硬傷以防止在礦井條件下表面生銹和腐蝕。 用來固定鋼絲和鋼絲擋圈的連接方式，不能耐高壓。 掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu) 掩護(hù)梁是掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架的掩護(hù)構(gòu)件，防止采空區(qū)冒落、矸石涌入工作面，還承受冒落矸石的壓力和頂梁分解的水平力。低位放頂煤支架的掩護(hù)梁還連接支架的尾梁與插板，安裝尾梁千斤頂，具體結(jié)構(gòu)見圖 331。整體連桿是由兩根單連桿組焊而成，銷軸與銷孔最大配合間隙控制在 1mm 以內(nèi)，抗扭轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，以增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性，用在前連桿。 (2)與前、后連桿和掩護(hù)梁一起組成四連桿機(jī)構(gòu)。整體剛性底座的整體剛度和強(qiáng)度好。底座對底板不平的適應(yīng)性好，減少了底座的偏載載荷和扭轉(zhuǎn)，但支架的整體剛性低。由于底分式剛性底座中擋底板分體，推移裝置處的浮煤、碎矸隨支架移架從后端排到采空區(qū)，不需要人工情理．適應(yīng)高產(chǎn)高效。 側(cè)護(hù)板 頂梁的側(cè)護(hù)板裝置一般由側(cè)護(hù)板、側(cè)護(hù)千斤頂、彈簧套簡、連接銷軸和導(dǎo)向桿等組成。起導(dǎo)向作用在支架移架時(shí)。 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板 圖 351 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 所示，一側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板，一側(cè)為固定側(cè)護(hù)板。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 圖 352 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板 ．折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板 折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 353 所示．它結(jié)構(gòu)簡單，千斤頂可布置在梁體的外側(cè)，便于維修和拆裝，但擋矸、密封性差，矸石易漏泄，移架時(shí)導(dǎo)向性差。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 圖 353 折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板 綜上所述，本次設(shè)計(jì)選取直角式單側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 （ 3）框架連接式推移千斤頂?shù)奶攸c(diǎn)：移架力大于推溜力，可用于掩護(hù)式及支撐掩護(hù)式。 側(cè)推千斤頂 側(cè)推千斤頂?shù)幕钊麠U固定于活動(dòng)側(cè)護(hù)板上，缸體固定于固定側(cè)護(hù)板上。為使活動(dòng)側(cè)護(hù)板與活塞桿相連，改換工作面的時(shí)侯，側(cè)推千斤頂需要調(diào)轉(zhuǎn) 180○ 。前梁千斤頂活塞腔液路上，裝有安全閥和液控單向閥，保證前梁的工作阻力與初撐力。在千斤頂?shù)幕钊?腔液路上用液腔單向閥鎖緊，加安全閥進(jìn)行保護(hù)。 短推移桿 短推移桿的一般結(jié)構(gòu)如圖 371所示，是由鋼板組焊而成的箱型結(jié)構(gòu)件，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單可靠，被廣泛采用。既影響移架速度，又會(huì)使長框架彎曲，造成采面推進(jìn)速度減慢，推移步距減少，頂板穩(wěn)定性變差。它的可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、防止輸送桿和支架下滑的性能好。 圖 373 整體箱式長推移桿 框架式長推移桿由前后兩段組成，前段為箱式結(jié)構(gòu)，后段為導(dǎo)向塊和雙桿式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖 374所示。長推移桿采用倒拉式，千斤頂活塞桿伸出為移架，收回為推溜 ,推溜力小于拉架力，其布置圖如圖 376 所示。 中四連桿結(jié)構(gòu)的放煤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 支架的掩 護(hù)梁由鉸接在底座上的千斤頂或鉸接在頂梁上的平衡千斤頂支撐。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 圖 381 中四連桿結(jié)構(gòu)的大插板放煤機(jī)構(gòu) 后四連桿結(jié)構(gòu)的放煤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在該支架后部由前后連桿、掩護(hù)梁、尾梁和底座形成工作空間，用以布置后輸送 機(jī)和放煤。 尾梁由尾梁體、插板千斤頂、插板、側(cè)護(hù)板及其千斤頂組成。下擺 33176。不支護(hù)時(shí)間越長，危險(xiǎn)就越大。當(dāng)周期來壓時(shí)，頂板下沉，立柱下腔的壓力增加，當(dāng)壓力增加到大于安全閥調(diào)整壓力時(shí)，安全閥打開，立柱下腔壓力下降，此時(shí)稱為立柱讓壓狀態(tài)，使支架以工作阻力支護(hù)頂板。 支架在工作面受力是由于頂板下沉 ,又有向采空區(qū)移動(dòng)的趨勢 ,使底座受底板反力和頂梁受合力 ,其中頂板合力的垂直分力 F由支架的工作阻力來克服，所以計(jì)算支架的工作載荷時(shí)按支架的工作阻力確定。 4. 通過分析計(jì)算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低，故在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不計(jì)，使掩護(hù)梁偏安全。 7. 支架的各部件受力大小按不同支護(hù)高度時(shí)受力的最大值進(jìn)行校核。 FPq ??? （ ） 式中： p — 支架總工作阻力， N； ?— 支護(hù)效率； 不同的架型可選擇以下數(shù)據(jù)： 支撐式支架 ? = 1 支撐掩護(hù)式支架 ? = 支頂掩護(hù)式支架 ? = ， .... 支掩掩護(hù)式支架 ? =， ..... 本設(shè)計(jì)為支撐掩護(hù)式支架，取 F—— 支架的支護(hù)面積， 2m 。一般取初撐力為 — 倍的工作阻力。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取移架力為 300KN，推溜力為 150KN。 MPaPb 35? a3239。 代入數(shù)據(jù)得 KNF 1 2 0 55c o s4 4 8 0 0z ??? ? 1 2 0 5402a MPP ???? 即 aP 取 40MPa 合理。 （ 1）在承受同心最大軸向載荷時(shí)，油缸的初始撓度 1? 為： ? ?? c o s22 2121211 PllGlal ll ????。油缸的穩(wěn)定性條件為 : PJJPP ????????????121kk () 式中： kP — 油缸穩(wěn)定的極限力； 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 P— 最大工作阻力； 1J — 活塞桿斷面慣性矩（設(shè)加長桿為活塞桿進(jìn)行驗(yàn)算）； 44411 305864 cmdJ ???? ?? 2J — 缸體斷面慣性矩 444442 1 3 5 2 264 )(64 )( cmDDJ a ?????? ?? 30581352212 ??JJ 9812870 98112 ???ll 1l — 活塞桿端部銷孔至油缸限位處間距； 2l — 缸底銷孔至油缸限位處間距； 由以上條件查極限力計(jì)算圖 ，得 161k ?JP 立柱穩(wěn)定性的極限力為 MNJJPP k 2121k?????????????? 立柱最大工作阻力小于極限力，故滿足穩(wěn)定條件。21 104 bd PDP ??? ? （ ） 式中： 39。 支架立柱為單伸縮機(jī)械加長式，根據(jù)液壓缸推薦相關(guān)鋼材最終確定尺寸如下： 外徑（ mm) 內(nèi)徑 (mm) 缸體 273 230 活柱 210 180 加長桿 179 支架立柱的壁厚 ）（ mm? 一般為 ?? ?dD ,即中等壁厚，按下式計(jì)算： ? ? m a xm a x pDp d?? ?? （ ） 式中： p— 缸內(nèi)工作壓力，2d4DPp ??? Pa； P— 單個(gè)立柱的工作阻力，取 P=4800/4=1200 KN 則： 23 1012 0044 232d ?? ????? DPp ? MPa ??? — 缸體材料許用應(yīng)力， MPa，缸體選用 27SiMn， ??? =980MPa dD — 立柱缸體內(nèi)徑。一般薄煤層支架的移架力為 100— 150KN，中厚煤層支架為 150— 300KN，厚煤層支架為 300— 400KN。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 帶入以上數(shù)據(jù)可得： 8 0 0 3 MPq ???? 初撐力 初撐力的大小對支架的成本和支護(hù)性能 有很大的影響。超過額定工作阻力 10%的超載試驗(yàn)，由安全系數(shù)保證。 6. 作用在頂梁上的水平力有兩種情況：一種是支架在承載讓壓時(shí)，頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡為雙紐線，所以頂梁與底板有發(fā)生位移 的趨勢，頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘積為水平力，方向與頂梁產(chǎn)生位移方向的趨勢相反；另一種是頂板向采空區(qū)移動(dòng)，支架頂梁受指向煤壁的水平力，最大水平力的數(shù)值大小與第一種相同。 2. 金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的直梁來計(jì)算。這是在設(shè)計(jì)和使用中必須注意避免的現(xiàn)象。此時(shí)頂板并不破裂，而且這種下沉是具有一定周期性的，所以稱為周期來壓；如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)因?yàn)槠屏讯奥?，此時(shí)稱為冒落狀態(tài)。受上部巖層壓力，會(huì)出現(xiàn)裂縫和離層。插板千斤頂?shù)男谐虘?yīng)滿足擋矸要求，尾梁長度的確定應(yīng)滿足工作空間的要求，插板應(yīng)盡可能加寬以減小架間間隙，如圖 382。向下轉(zhuǎn)動(dòng)尾梁時(shí)收回插板進(jìn)行放煤，可反復(fù)多次進(jìn)行放煤。 這種結(jié)構(gòu)能夠滿足放煤口、放煤工藝及工作空間的要求。 放煤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 低位放頂煤支架的放煤口是由尾梁及其千斤頂和插板或掩護(hù)梁和插板形成。框架式長推移桿適用于中型以下的液壓支架。所以必須有足夠大的安全系數(shù)。它解決了整體箱式長推移桿更換難的缺點(diǎn)，兼有短推桿和長推桿的雙重特點(diǎn)。實(shí)踐證明，在底板松軟和頂板破碎條件下，長框架間經(jīng)常充滿巖塊或煤塊，清理十分困難。 推移裝置設(shè)計(jì) 推移裝置由推移桿、連接頭和推移千斤頂?shù)攘慵M成，其中決定推移裝置形式和性能的關(guān)鍵部位是推移桿。 ．護(hù)邦千斤頂 護(hù)邦千斤頂?shù)母左w使用銷軸固定在前梁上，活塞桿固定在護(hù)邦板。 側(cè)推千斤頂其它參數(shù)見計(jì)算部分，具體安裝位置見圖紙。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 （ 2） 安裝在掩護(hù)梁和頂梁結(jié)構(gòu)的下面，避免在掩護(hù)梁和頂梁上開窗口，加強(qiáng)了掩護(hù)梁和頂梁的強(qiáng)度，但影響支架的有效空間。 平衡千斤頂 平衡千斤頂為雙作用缸。 （ 1）直接連接式推移千斤頂?shù)奶攸c(diǎn)：千斤頂結(jié)構(gòu)簡單，但移架力小于推移力，一般用于支撐式液壓支架。 頂梁側(cè)護(hù)板高度一般為 250～ 500mm，薄煤層時(shí)支架取下限，大采高時(shí)支架取上限。直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板適用于工作面傾角小于 15 下的緩傾斜煤層或水平煤層，導(dǎo)向性好和擋矸密封性好。其上設(shè)置的彈簧與千斤頂都起防倒與調(diào)架作用，活動(dòng)側(cè)護(hù)板增強(qiáng)了支架側(cè)向穩(wěn)定性?？筛纳祈斄号c掩護(hù)梁的防矸、護(hù)頂性能，隔離與采空區(qū)控頂區(qū)、防止冒落中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 矸石竄入工作面，減少冒矸形成的粉塵。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 圖 342 鉸接分體式底座 圖 343 底分式剛性底座 綜合以上的分析 ，本次采用整體剛性底座，它的整體剛度和強(qiáng)度更好。目前這種底座結(jié)構(gòu)已較少采用 （ 3）．底分式剛性底座 底分式剛性底座如圖 343 所示。底座的接底面積大，有利于減小對底板的比壓，但中擋推移機(jī)構(gòu)處易積存浮碎矸，清理較困難，一般用于軟底板條件下工作面支面支架。 結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn) 支架底座常用形式有 3 種，即整體剛性底座、鉸接分體底座和底分式剛性底座。具體結(jié)構(gòu)見圖 332圖 333。對四連桿機(jī)構(gòu)的長度和角度進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)能使整個(gè)高度范圍內(nèi)梁端距的變化在 50— 100mm 之間。充分考慮了垮落頂板對梁體可能造成的沖擊破壞，以及大采高支架復(fù)雜的三維空間受力，強(qiáng)度高，安全系數(shù)大。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 立柱工作原理： 當(dāng)高壓液進(jìn)入中缸的下腔，上腔回 液，使中缸伸出。這種結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，這種固定方式使用較多。 活塞的軸向固定方式有三種：用壓盤和螺釘固定；用螺帽加防松螺釘固定；用半圓 環(huán)加彈性擋圈固定。