【正文】 = 40 MPa ； α — 立柱最大傾角，（支架降到最低位置時(shí) α 角最大）， α = 011 。 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。一般取初撐力為（ ～ ）倍的工作阻力。取最大截割高度， M = m ρ — 巖石密度，一般取 10??? ( 3kg m ) 510 ??? ?KMq 53 ?????? = (MPa ) 液壓支架的工作阻力 支架支撐頂板的有效工作阻力為 310R qFc?? kN 式中 Fc— 支架的支 護(hù)面積， 2m ? ?? ?F c L C B K? ? ? 2m 式中 L— 支架頂梁長(zhǎng)度， L = m ； C— 梁端距， C = m ； B— 支架頂梁寬度， B = m ； 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 K— 架間距， K = m 。 取 C = 300 mm ； 1Q — 液壓支架在最高位置時(shí)，后連桿與水平面的夾角。FE39。39。39。則 AO、 AB、 BC、 CD 為液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)。即 B、 B’、 B’’三個(gè)點(diǎn)為液壓支架在三個(gè)位置時(shí)的前連桿的上鉸點(diǎn)。 (13) 以 E’’點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長(zhǎng) L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A’點(diǎn)，此點(diǎn)為液壓支架在降到中間位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。假設(shè)在液壓支架升降過程中， E’點(diǎn)近似在此直線上滑動(dòng)。 (6) 以 A 點(diǎn)為圓心，以 L 為半徑作圓，與該直線相交于 E’點(diǎn)，即為掩護(hù)梁、與頂梁的鉸點(diǎn)。 (2) 過 O 點(diǎn)作水平線 H－ H 線與底座相平行。E39。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，只要按支架在工作段，支架由高到低，在掩護(hù)梁上前連桿上鉸點(diǎn)所作的運(yùn)動(dòng)軌跡上，任找?guī)c(diǎn)，把掩護(hù)梁上前連桿上鉸點(diǎn)連線的垂直平分線所交的點(diǎn)為前連桿的下鉸點(diǎn)，這樣四連桿機(jī)構(gòu)就可以確定了 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 首先用解析法確定掩護(hù)梁和后 連桿的長(zhǎng)度，如圖 2－ 3 所示。 從以上分析得知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的曲線運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，應(yīng)盡量使支架的工作段要取曲線向前凸的一段，所以當(dāng)已知掩護(hù)和后連桿的長(zhǎng)度后，從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，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)，進(jìn)行作圖計(jì)算就可以了，其掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖 2－ 2所示。 (2) 支 架在最高位置時(shí)和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角 P和后連桿與底平面的夾角 Q，如圖 2－ 1所示，應(yīng)滿足以下要求： 支架在最高位置時(shí)， P≤ 52o ～ 62o ， Q≤ 75o ～ 85o ；支架在最低位置時(shí)，考慮矸石便于下滑，以防矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知， tanPf? ,如果按鋼和 矸石的摩擦系數(shù)為 ? ,即： tan ? ,求得 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 ? ；為了安全可靠在最低工作位置時(shí)，應(yīng)使 P≥ 25176。 因此，取底座長(zhǎng)度為 3200 mm 。因此，取中心距為 。 minM = minH + S2 = 3000 + 600 = 3600mm 。 (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。 (6) 新架型研制成績(jī)顯著，架型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善。 (4) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)有了較大發(fā)展。 (2) 完成液壓支架計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)的研究。由于地下開采條件 的復(fù)雜性和多樣性，因此，盡管國內(nèi)外對(duì)液壓支架己經(jīng)過了近半個(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。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。我們不能依賴?yán)蠈?shí)進(jìn)口 ， 我們要自己研制，否則和我國產(chǎn)煤大國的地位也是極不相稱的。我們也必須抓緊研制和推廣電液控制系統(tǒng)。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 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 (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%。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。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。 (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。 (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。 (11) 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (7) 調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。 (3) 防矸性能要好。由于液壓支架的類型很多，因此其設(shè)計(jì)工作量也是大的，由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。而每個(gè)綜采工作面平均需要安裝 150 臺(tái)液壓支架，可見對(duì)液壓支架的需求量是很大的。 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； 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 操作調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單；過載及損壞保護(hù)簡(jiǎn)單。在框架后部有導(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)。 （ 4）在拉架過程中推移裝置和支架底座之間應(yīng)有較好的導(dǎo)向性能，使支架能移正。 圖 17 單外形連桿結(jié)構(gòu) 圖 18 整體連桿結(jié)構(gòu)外形 推移機(jī) 構(gòu)的設(shè)計(jì) 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 推移機(jī)構(gòu)完成推移輸送機(jī)和拉移支架的兩個(gè)基本動(dòng)作。如圖 16 所示： 圖 16 活動(dòng)側(cè)護(hù)板的類型 1— 側(cè)推千斤頂； 2— 活動(dòng)側(cè)護(hù)板； 3— 彈簧組件 連桿 前后連桿是四連桿機(jī)構(gòu)中重要的運(yùn)動(dòng)和承載部件，與掩護(hù)梁和底座的一部分共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持穩(wěn)定。另一種是鉸接式側(cè)護(hù)板，如圖 15d所 示。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 另一種是兩側(cè)皆為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)左右工作面來確定左側(cè)或右側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。在 支架移架時(shí)起導(dǎo)向作用 ； （ 3） 防倒、調(diào)架。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 活動(dòng)側(cè)護(hù)板 用途： (1) 消除相鄰支架掩護(hù)梁和頂梁之間的架間間隙，防止冒落的矸石進(jìn)入支護(hù)空間； (2) 作為支架移架過程中的導(dǎo)向板； (3) 防止支架降落后傾倒； (4) 調(diào)整支架的間距。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 5 4 321 圖 14 鉸接式頂梁 1— 前梁； 2— 頂梁； 3— 前梁千斤頂； 4— 護(hù)幫千斤頂； 5— 護(hù)幫板 底座 用途： (1) 為支架的其他結(jié)構(gòu)件和工作機(jī)構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)； (2) 與前后連桿和掩護(hù)梁一起組成四連桿機(jī)構(gòu)； (3) 將立柱和前后連桿傳遞的頂板壓力傳遞給底板。 頂梁 用途： (1) 用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板； (2) 承受頂板的壓力； (3) 將頂板載荷通過立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。 (3)支撐掩護(hù)式支架 支撐掩護(hù)式支架具有支撐式的頂梁和掩護(hù)式的掩護(hù)梁，它兼有切頂性能和防護(hù)作用，適于壓力較大、易于冒落的中等穩(wěn)定或穩(wěn)定的頂板。 ①節(jié)式 節(jié)式支架由 2～ 4 個(gè)框架組成，用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)互相聯(lián)系，交替前進(jìn)。如圖 13 所示。 支架移動(dòng)和推移輸送機(jī) 支架和輸送機(jī)的前移，由底座 10上的推移液壓缸 9來完成。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 圖 11 液壓支架工作原理 1 頂梁； 2 立柱； 3 輸送機(jī)； 4 安全閥； 5 液控單向閥； 6， 7 操縱閥； 8 乳化液泵； 9 推移液壓缸； 10 底座； 11 后連桿； 12 前連桿； 13 掩護(hù)梁 (3) 卸載 當(dāng)操縱閥 7 處于降架位置時(shí)，高壓液體進(jìn)入立柱的上腔，同時(shí)打開液控單向閥 5，立柱下腔排液，于是立 柱卸載下降。 (2) 承載 支架初撐后，進(jìn)入承載階段。這些動(dòng)作是利用乳化液泵站提供的高壓液體，通過液壓控制不同功能的液壓缸來完成的。實(shí)踐表明液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。而液壓支架是以高壓液體作為動(dòng)力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的支護(hù)和控制頂板的設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。 全套圖紙，加 153893706 液壓支架的 工作原理 液壓支架的主要?jiǎng)幼饔猩?、降架、推移輸送機(jī)和移架。當(dāng)頂梁接觸頂板，立柱下腔的壓力達(dá)到泵站的工作壓力后，操縱閥置于中位，液控單向閥 5關(guān)閉，從而立柱下腔液體被封閉，這就是支架的初撐階段。此時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。增阻性主要取決于液控單向閥和立柱的密封性能，恒阻性與可縮性主要由安全閥來實(shí)現(xiàn)，因此安全閥、液控單向閥和立柱是保證支架性能的三個(gè)重要元件。 液壓支架的分類 液壓支架按結(jié)構(gòu)形式劃分，可分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三類。 支撐式支架有垛式和節(jié)式之分。其特點(diǎn)是：立柱少，切頂能力弱；頂梁短，控頂距??；由前后連桿和底座鉸接構(gòu)成的四連桿機(jī)構(gòu)使抗水平力的能力增強(qiáng)，立柱不受橫向力；而且使板前端的運(yùn)動(dòng)軌跡為近似平行于煤壁的雙紐線， 梁端距變化小；架間通過側(cè)護(hù)板密封，掩護(hù)性能好；調(diào)高范圍大，適用于松散破碎的不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的頂板。 液壓支架的組成 液壓支架由以下幾個(gè)主要部分組成： 頂梁、底座、立柱、掩護(hù)梁、活動(dòng)側(cè)護(hù)板、前連桿、后連桿、推移機(jī)構(gòu)、操縱控制系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)目前在中位放頂煤支架中大量采用， 它適合于中硬煤層、 Ⅱ 類中等穩(wěn)定的直接頂下使用。 掩護(hù)梁 用途： (1) 掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過前后連桿傳遞給底座； (2) 掩護(hù)梁承 受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩； (3) 掩護(hù)梁和頂梁（包括活動(dòng)側(cè)護(hù)板）一起 ，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸能力?？筛纳祈斄号c掩護(hù)梁的護(hù)頂、防矸性能，隔離控頂區(qū)與采空區(qū)、防止冒落矸石竄 入工作面，減少冒矸形成的粉塵； （ 2） 導(dǎo)向。由于固定側(cè)護(hù)板與梁體焊接在一起，可節(jié)省原梁體的側(cè)板，既節(jié)省材料又可加固梁體。但當(dāng)改換工作面開采方向時(shí)，活動(dòng)側(cè)護(hù)板便位于傾斜方向的上方，對(duì)調(diào)架、防倒等帶來不便，所以很少采用。這種類型側(cè)護(hù)板又有三種型式，圖 15 a，頂梁上無頂板，側(cè)護(hù)板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護(hù)板的伸縮；圖 15b、 c，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點(diǎn)，但支架承載時(shí)，側(cè)護(hù)板裝置受力很大?？梢愿鶕?jù)工作面傾角方向調(diào)整一側(cè)固定，另一側(cè)活動(dòng)，適應(yīng)性強(qiáng)。為了加強(qiáng)支架后部的擋矸和防轉(zhuǎn)性能，在后連桿上可設(shè)置側(cè)護(hù)板。 （ 3）工作中推移千斤頂不承受側(cè)向力，而是讓推移桿或框架承受，為此它們必須有足夠的強(qiáng)度，以保證工作的可靠性。如圖 19 所示，推移千斤頂?shù)囊欢送ㄟ^框架與輸送機(jī)連接，另一端鉸接在支架底座前端的過橋上，形成用千斤頂?shù)睦ν埔戚斔蜋C(jī)，用千斤頂?shù)耐屏埽屏Υ?，拉力小。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)。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）。因此 ，液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。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 。 (6) 為了操作和生產(chǎn)的需要 ，要有足夠?qū)挼娜诵械馈? (10) 在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕