【正文】 伏變化。我國于1964年開始研制液壓支架，到目前已經(jīng)取得可較好的效果。也就是說，采用滾筒式或刨削式等采煤機械落煤與裝煤；工作面重型可彎曲運輸機，以及與之適應(yīng)的順槽轉(zhuǎn)載機和可伸縮皮帶運輸機等運煤；自移式液壓支架支護和管理頂板。 “香蕉”形放頂煤支架 英國“天窗”式放頂煤支架 匈牙利“天窗”式放頂煤支架 FY400—14/28型放頂煤支架 低位小插板放頂煤支架隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，國民經(jīng)濟對煤炭需要量的日益增加，煤礦開采，特別是采煤工作面的生產(chǎn)技術(shù)面貌發(fā)生了巨大的變化。這種支架由于采用后四連桿短尾梁結(jié)構(gòu)，因此支架的穩(wěn)定性好，強度大，工作可靠。20世紀80年代初，匈牙利研制成功放頂煤掩護式支架，采、放頂煤均用單一的輸送機運輸。此后，法國研制出尾梁呈“香蕉”形的用于放頂煤開采的支撐掩護式放頂煤液壓支架。放頂煤液壓支架是綜合機械化放頂煤開采最重要的機械設(shè)備。綜放工作面的產(chǎn)量不僅取決于煤層、采運設(shè)備、綜放支架，而且還取決于知己控制頂板、頂煤的能力和效果。前蘇聯(lián)研制的KTY型掩護式放頂煤液壓支架是世界上最早的放頂煤液壓支架之一[1]。掩護梁上還鉆有眼孔，在煤硬不落時鉆空爆破。鄭州煤礦機械廠在鋪底網(wǎng)支架基礎(chǔ)上，首創(chuàng)的新一代四柱、四連桿、雙輸送機、短尾梁、低位放煤支架使用的成功，標志著我國放頂煤支架研制工作走上了獨立創(chuàng)新的道路。兗州礦物局東灘煤礦使用國產(chǎn)放頂煤液壓支架，創(chuàng)造了年產(chǎn)550萬噸的高產(chǎn)紀錄，標志著我國放頂煤液壓支架技術(shù)已處于世界先進水平。就是工作面采煤、運輸和支護三大主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)都是現(xiàn)機械化。液壓支架技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，安全上可靠，當(dāng)前世界各國都在不斷地提高采煤工作面的綜合機械化水平。1立柱；2底座；3頂梁；4掩護梁；5伸縮放煤板；6尾梁7前四連桿；8后四連桿；9尾梁千斤頂；10放煤板千斤頂一、頂梁用途：用于支撐維護控頂區(qū)的頂板；承受頂板的壓力；．將頂板載荷通過立柱、掩護梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。三．立柱用途：支撐頂梁，承受載荷的作用；調(diào)節(jié)支架的高度，使支架的高度滿足工作面的要求；立柱設(shè)置有大流量安全閥，以避免頂板沖擊壓力造成支架過載較大。七．連桿 前后連桿是四連桿機構(gòu)中重要的運動和承載部件，與掩護梁和底座的一部分共同組成四連桿機構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持穩(wěn)定[5]。對于液壓支架的操縱控制系統(tǒng)傳動裝置，應(yīng)具有以下基本要求：采用結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)備外形尺寸小，能遠距離的傳送大的能量；能承受較大載荷；沒有復(fù)雜的傳動機構(gòu)；在爆炸危險和含塵的空氣里保證安全工作；動作迅速；操作調(diào)節(jié)簡單；過載及損壞保護簡單。：液壓支架卸載后，操縱閥轉(zhuǎn)到移架位置，打開供液閥時，高壓液體由主進液管經(jīng)操縱閥和油管進入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，同時也進入液控油路，打開液控單向閥，而活塞腔的油液經(jīng)油管、液控單向閥和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂收縮，以運輸機為支點，拉架前移。:當(dāng)液壓支架前移并重新支撐后，操縱閥轉(zhuǎn)到推移位置，打開供液閥時，高壓液體由主進液管經(jīng)操縱閥、液控單向閥進入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，活塞桿腔的油液經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，以液壓支架為支點，把運輸機推移到新的工作位置。此時支柱和支架對頂板產(chǎn)生的支撐力稱為初撐力。這時由于支柱缸徑增大，油液被壓縮而體積縮小，即使乳化液沒有任何漏損，安全閥并未動作卸載，支柱總長度也降縮短。這個彈性可縮量會使支柱工作還未達到工作阻力之前，就造成頂板的下沉，有可能使巖石離層，對頂板管理是不利的。在實際生產(chǎn)中，由于頂板壓力有時相當(dāng)巨大，想設(shè)計出能抗住巨大頂板壓力，而一點也不讓壓的支架是及困難的，實際上也沒有這種必要。在頂板壓力增大時，支柱活塞腔被封閉的油液壓力就迅速升高，當(dāng)壓力值超過安全閥的動作壓力時，支柱活塞腔的高壓液體經(jīng)安全閥泄出，支柱降縮，支柱活塞腔的液體壓力減小，這就是支架的“讓壓” 特性；當(dāng)壓力小于安全閥的動作壓力時，安全閥又關(guān)閉，停止卸液，支柱活塞腔的液體又被封閉，支架恢復(fù)正常工作。未防止安全閥頻繁動作而失效，應(yīng)使支架的工作阻力大于正常的頂板壓力，也就是說，在工作生產(chǎn)過程中，支架還沒有達到設(shè)計工作阻力之前，就已前移到新的支撐位置。這種變化過程反應(yīng)了支架的支撐力和時間之間的關(guān)系。通過上述，對液壓支架的工結(jié)構(gòu)和工作原理的分析，可初步確定液壓支架。設(shè)計要遵循支護性能好、強度高、移架速度快、安全可靠等原則。調(diào)高范圍越大，支架的適用范圍越廣，但過大的調(diào)高范圍會給支架結(jié)構(gòu)設(shè)計造成困難，可靠性降低。按照已給課程設(shè)計的要求，液壓支架型號為ZF5600/22/45綜放液壓支架，故為3200mm；為1700mm。用bc表示。其中寬面頂梁一般為1200mm～1500mm。通常，；支撐掩護式支架對底座長度取4倍的移架步距。2．擋矸 鑒于組成四連桿機構(gòu)的掩護梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石施加的載荷，掩護梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強度。，頂梁端點運動軌跡的最大寬度應(yīng)小于或等于70mm，最好為30mm以下?！?5176。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。，掩護梁與頂梁鉸點和瞬時中心O之間的連線與水平線夾角為。同時底板阻止底座向后移，使整個支架產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動的趨勢，從而增加了頂梁前端的支護力，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。 掩護梁和后梁桿構(gòu)成曲柄滑塊機構(gòu)四連桿機構(gòu)的設(shè)計的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。A——后連桿長度（mm）。Q2——支架最低位置時，后連桿與底平面夾角（度）。2. 過O點作與底座面平行的水平線H—H線。6. 過E點作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的計算高度。10. ，在掩護梁上交一點b2，為支架在最低位置時前連桿上鉸點的位置。14. 以1連線，并以a1點為圓心，交1上一點b1點。17. 按以上初步求出的四連桿機構(gòu)的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫出液壓支架掩護梁與頂梁鉸點e1的運動軌跡，只要逐步變化四連桿機構(gòu)的幾何尺寸，便可以畫出不同的曲線，再按四連桿機構(gòu)的幾何特征進行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機構(gòu)尺寸。鉸接頂梁的前段稱為前梁，后段稱為主梁，一般簡稱頂梁。在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁可以上下擺動，對不平頂板的適應(yīng)性較強。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。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帶動楔形塊前后移動，從而使楔形梁1繞鉸軸上下擺動，其擺動范圍取決于楔形塊的行程和楔角的大小。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（又稱及時支護方式）要求頂梁有較大長度；先推溜后移架方式（又稱滯后支護方式）要求頂梁長度較短。為了防止當(dāng)采煤機向支架內(nèi)傾斜時，采煤機滾筒不截割頂梁，同時考慮到采煤機截割時，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計時，要求頂梁前端距煤壁最小距離（梁端距）為T=300mm，這個距離叫空頂距。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)計中選用采煤機和運輸機型號為：采煤機：MGD150/NW型；前輸送機：SGZ764/264型；后輸送機：SGW40T型；配套尺寸與采煤機截深、輸送機寬度等有關(guān)。Q1=75。掩護梁承受對支架的水平作用力及偏載扭矩?；顒觽?cè)護板裝在掩護梁的兩側(cè)。所以本次設(shè)計采用的是整體式、直線型。2對分式為使底座在一定范圍內(nèi)適應(yīng)底板起伏不平的變化，通常把底座制成前、后或左、右對分的形式，（b），兩者用過橋連接。四連桿機構(gòu)鉸接在底座后部，在兩內(nèi)主筋中間形成較高的鉸點位置，這主要是為了形成足夠的后工作空間，在不影響人行通道的基礎(chǔ)上，前、后連桿鉸接點應(yīng)盡量前移。立柱是支架的承壓構(gòu)件，它長期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強度、良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡單，并能適應(yīng)支架的工作要求。一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于300（支架在最低位置時），由于角度較大，可使調(diào)高范圍增加。立柱間距的選擇原則為有利于操作、行人和部件合理布置。表21 立柱缸體內(nèi)徑Dd標準值列表506380100110125140145150180200210220230250260表22 立柱缸徑缸、活塞柱徑配合關(guān)系表外缸內(nèi)徑/mm250220200180160140活塞外徑/mm240210185170150130工作阻力/KN2352196017641372980784額定工作壓力/MPa502)立柱初撐力和工作阻力P1= (KN) 式（）式中： —立柱初撐力 KN Pb — 泵站壓力 選用XRB2B型乳化液泵站，壓力Pb=35 Mpa考慮各種損失，按32MPa計算。其推移裝置可使支架及輸送機產(chǎn)生相互導(dǎo)向的防滑功能。支架卸載后，液壓控制使推移千斤頂活塞桿伸出，此時運輸機不動，導(dǎo)向塊成為固定支點，推移千斤頂?shù)耐屏Π阎Ъ芤浦列碌墓ぷ魑恢?，這時傳力框架承受拉力。在這里采用長框架推移裝置。其中重點進行了支架四連桿機構(gòu)的設(shè)計及計算，由此得到支架各部分的設(shè)計參數(shù)?！谧o梁與頂梁鉸點與頂梁上表面之距 ， =400mm—前排立柱上鉸點與頂梁后端之距 ， =2590mm—后排立柱上鉸點與頂梁后端之距， =590mm—前排立柱上鉸點與頂梁上表面之距， =257mm—后排立柱上鉸點與頂梁上表面之距 ， =257mm—前排立柱上鉸點與前后梁鉸點之距 ， =3085mm 在把頂梁所受頂板的載荷求出后，就可以進一步計算出載荷在頂梁上面的分布情況。則 頂梁三角形載荷分布 頂梁梯形載荷分布時，載荷分布為三角形。寫出連桿受力F5,F6的表達式。第4章 液壓支架強度校核在液壓支架的研制，試驗過程中，各構(gòu)件的強度計算是極為必要的。2. 結(jié)構(gòu)件、銷軸、活塞桿的屈服極限及強度條件。對一個點左右的剪力計算如下：A: QA左＝P1=2512 KNB: QB右=P2=2512 KN QB左=P2+F=2512+= KNC: QC右=P2=2512 KN圖c為彎矩圖25121000=105 由計算得知，按彎壓聯(lián)合計算，不如按最大彎曲應(yīng)力計算應(yīng)力大。－B截面的剪切強度在截面B－B的剪力最大，且腹板采用鋼板焊接，故需要校核，現(xiàn)對中性軸處剪切力進行校核，即 式（）－最大剪力－截面沿中性軸的總寬度b0=δ2=－截面中心軸之上各塊面積對中性軸靜矩++= 式（）==安全系數(shù)： 式（）所以B—B截面強度合格。 h為截面高mm。108N/≤230MPa。面積A=ab=200330=66000mm2式中：a,b分別為截面寬和高，a=200mm,b=150mm拉應(yīng)力安全系數(shù)所以后連桿合格。液壓支架的液壓系統(tǒng)屬于泵缸開式系統(tǒng)。泵站通過沿工作面全長敷設(shè)的主供液管和主回液管，向各個支架供給高壓乳化液，接收低壓回液。雖然支架的液壓缸（立柱和千斤頂）種類、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)。 這些基本特點決定了液壓傳動元件以及整個系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特點，即：液壓支架是以單節(jié)支架為單元的，這就決定了液壓系統(tǒng)的構(gòu)成，即工作面支架和端頭支架的液壓系統(tǒng)成為液壓支架的基本組成部分。 立柱系統(tǒng)的擬定單柱控制回路 a、b、c、d、e所示，其中圖a為單作用單柱，圖b、c為雙作用單柱，圖d、e為雙伸縮單柱。在立柱控制閥前面裝設(shè)一個由移架液路控制的支撐保持閥和一個與立柱活塞桿腔液路相通的節(jié)流閥，可使支架帶壓移架，設(shè)計時應(yīng)考慮在移架時，支架對頂板的支撐力應(yīng)大于10KN/m2端頭錨固支架的閉鎖回路 帶壓移架回路端頭錨固支架的閉鎖回路，各柱升柱時，相互沒有關(guān)系。本設(shè)計采用:多柱控制回路 b 如圖： b 各用一個控制閥回路 千斤頂系統(tǒng)千斤頂系統(tǒng)包括前梁、平衡、側(cè)推、推移、護幫、防倒、防滑和調(diào)架千斤頂。a為單向鎖緊回路，b為差動回路，c為千斤頂定壓回路，用于輔助移架千斤頂?shù)耐屏ο拗圃谝欢ǚ秶?，在該千斤頂?shù)幕钊灰粋?cè)液路上增設(shè)一個定壓開關(guān)閥。 支架液壓閥液壓支架的液壓控制系統(tǒng)中所使用的控制元件有兩大類：壓力控制閥和方向控制閥。對液控單向閥的要求：密封可靠，特別是鎖緊立柱下腔液路的液控單向閥，保持絕對密封；流動阻力??；工作壽命長，能保證工作面推進800～1000米不需要更換；結(jié)構(gòu)簡單。對立柱安全閥的要求：關(guān)閉時必須完全封閉；能夠穩(wěn)定溢流的溢流量范圍大，在頂板緩慢下沉?xí)r的微小流量(30~40以下) 工況下，啟閉壓強差不大于整定壓強的5～10%，以保證支架的恒阻性。本章設(shè)計了整個支架的液壓系統(tǒng)，以保證液壓支架的正常工作。放頂煤工作面由液壓支架實現(xiàn)可靠、快速地支護和放煤，采用采煤機采煤，使厚煤層全厚開采在安全、可靠的工作條件下進行，保證了工作面實現(xiàn)高產(chǎn)高效。（2）對支架重要部件進行了受力分析，主要包括頂梁、掩護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，在對其受力分析時采用分離式的分析方法，這