【正文】 在工作壓力小于 時(shí)，可以不加擋圈。如果不承受橫向力或橫向力很小，也可用保護(hù)密封圈的尼龍擋圈兼做導(dǎo)向環(huán)。 立柱的關(guān)鍵元件是活塞，要求活塞具有良好的密封性能，運(yùn)動(dòng)表面能夠承受來(lái)自外力的沖擊。立柱結(jié)構(gòu)如圖 321所示： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 圖 3－ 10單伸縮式機(jī)械加長(zhǎng)立柱 立柱結(jié)構(gòu)由缸體、缸 口、活塞和活塞桿等幾部件組成。 1． 1．楔形梁 2．楔塊 3．楔形梁斤頂 4．后梁 圖 314楔形結(jié)構(gòu)梁 綜上所述，為了適應(yīng)復(fù)雜的頂板情況，選擇鉸接式頂梁，前梁為 能即時(shí)支護(hù)，采用挑梁的型式，如圖 315所示。這樣，結(jié)構(gòu)梁就類似于整體剛件頂梁擁有前端支護(hù)力大的優(yōu)點(diǎn)。為能夠順利移架，前梁間一般要留有 100～ 150mm 間隙，增加了破碎頂板漏矸的可能。為補(bǔ)償焊接變形和改善接頂效果，整體頂中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 梁前端 (800— 1000mm)，一般上翹 1~3 。鉸接式頂梁的前段稱為前梁，后段為主梁，一般稱為頂梁。 3 液壓支架的部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓支架的各部件的結(jié)構(gòu)形式與采煤工作面的頂、底板條件和液壓支架的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)和工作面頂、底板條件，對(duì)支架的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析，然后擇優(yōu)進(jìn)行選擇。 立柱間距 立柱間距 指支撐式和支撐掩護(hù)式支架中的前、后柱的間距。掩護(hù)式液壓支架為 2柱，支撐掩護(hù)式為 4 柱。本次取頂梁寬度為 1390mm（不含活動(dòng)側(cè)護(hù)板）。 取為 3900mm （ 2） 頂梁寬度 因?yàn)?取中心距為 ，有活動(dòng)側(cè)護(hù)板的支架的頂梁寬度取值范圍為 — 。本次梁端距取 300mm。因?yàn)樵诓捎孟纫萍芎笸屏锏墓ぷ鞣绞剑Ъ芤拜斔蜋C(jī)一個(gè)步距，以便支架前移及時(shí)，能夠支護(hù)新暴露的頂板，支護(hù)及時(shí)。 按上述步驟作圖，作圖結(jié)果如圖 所示 圖 25 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)作圖結(jié)果 最終確定支架的四連桿機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)尺寸為： AO=1478mm AB=528mm BC=1909mm CD=395mm 頂梁長(zhǎng)度的確定 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 根據(jù)支架的工作阻力和支護(hù)強(qiáng)度來(lái)確定頂梁長(zhǎng)度。 （ 16）、連接 OA1 、 OA2 ， OA1 、 OA2 為液壓支架降到中間位置和最低位置時(shí)后連桿的位置。 （ 14）、以 3E 點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長(zhǎng) L 為半徑作圓，與（ 12）所繪圓弧相交于 2A點(diǎn)， 2A 點(diǎn)為液壓支架在最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 （ 10）、在垂線上畫出液壓支架在最低位置時(shí)點(diǎn)，即頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)為 3E 。 （ 7）、過(guò) 1E 點(diǎn)作一直線與水平線 H— H 平行，標(biāo)為 F— F 直線，則 H— H 線與 F— F 線的距離為 h1，此高度為液壓支架最高位置的計(jì)算高度。 （ 3）、過(guò) O 點(diǎn)作一直線與水平線 H— H 線相交，使兩條直線的夾角角度為 1Q 。 01 70?Q 02 25?P 。 01 70?Q 02 28?P 。從這個(gè)觀點(diǎn)考慮，按支架在工作時(shí)的支架由高到低的順序，在掩護(hù)梁上的前連桿上鉸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡上，任找?guī)赘? 點(diǎn)，能夠把掩護(hù)梁的前連桿上鉸點(diǎn)連線的垂直平分的線段所交的點(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。掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖 2。對(duì)于保持梁端的頂板處于有利的擠壓狀態(tài)，以防止頂板產(chǎn)生離層或斷裂， 又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向 采空區(qū)。 能夠承受較大的水平力。所以在設(shè)計(jì)支架底座的長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮以下的幾個(gè)方面：液壓支架對(duì)底板的接觸比壓要??；支架的內(nèi)部應(yīng)該有足夠的工作空間以便于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置等；便于工作人員操作和行走；要保證支架能夠保持穩(wěn)定性。 支架間距 cb 要根據(jù)液壓支架的型式來(lái)定，但由于支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，所以目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度及槽幫上千斤頂聯(lián)結(jié)塊的位置來(lái)確定，我國(guó)刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度為 、 ,千斤頂聯(lián)結(jié)塊位置在溜槽長(zhǎng)度的中間。 支架間距（支架中心距） 液壓支架的中心距一般等于工作面配套使用的刮板輸送機(jī)中一節(jié)溜槽的長(zhǎng)度。 經(jīng)計(jì)算， 支架的伸縮比 ??? HHm 。采用 雙伸縮立柱時(shí) ，支撐式液壓支架的伸縮比為 ，支撐掩護(hù)式液壓支架為 ，掩護(hù)式液壓支架可達(dá) 3。 2 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 支架高度、支架間距和底座長(zhǎng)度的確定 支架高度和支架的伸縮比 液壓支架的支架高度的確定原則：一般應(yīng)首先確定液壓支架所適用煤層的平均采高，根據(jù)所采煤層的煤層厚度，采區(qū)內(nèi)礦井的地質(zhì)條件的變化等因素來(lái)確定液壓支架的支架高度，按下式確定液壓支架的支架高度，即： 1mmH h S?? （ mm） ( 21 ) 2n n aH h S a ?? ? ? ? (mm) ( 22 ) 式中 ： mH — 液壓 支架最大高度 (mm)； nH — 液壓 支架最小高度 (mm)； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) mh — 煤層的最大厚度 nh — 煤層的最小厚度 1S — 考慮偽頂、煤皮冒落后仍有可能初撐力所需要的支撐高度，一般取200～ 300mm； 2S — 煤層頂板最大下沉量，一般取 100～ 200mm； a — 移架時(shí)液壓支架的最小可縮量，一般取 50mm； a? —— 浮矸石、浮煤的厚度，一般取 50mm； 本次設(shè)計(jì)給定支架最大高度 3800mm，最小高度 2200mm。這種架型與設(shè)計(jì)先進(jìn)的過(guò)渡支架配合使用，創(chuàng)出了新水平，被廣泛推廣使用。有的低位放頂煤液壓支架采取強(qiáng)化四連桿及聯(lián)接銷軸，把擺動(dòng)掩護(hù)梁的千斤頂一端布置在底座上，而不是布置在頂梁上。 前四連桿式支架和后四連桿式支架相比，前四連桿式支架穩(wěn)定性及抗扭性較差，但其后部空間較大且重量也輕。 (3)增大后部空間和尾梁向上擺動(dòng)的力，使其在較硬煤層中使用時(shí)也可讓頂煤順利放落和運(yùn)出，如 ZFPS5200/17/32 型支架尾梁端部向上擺動(dòng)力可達(dá)到 500kN 使用效果良好。尾梁中間有一個(gè)液壓控制的放煤插板，用以放煤和破碎大塊頂煤，具有連續(xù)的放煤口。低位放頂煤液壓支架比較適合急傾斜特厚煤層綜放工作面。 ⑶ 在保證對(duì)底板合理比壓的前提下， 適當(dāng)加大初撐力 ，有利于端面頂煤的維護(hù)。 ㈢ 對(duì)“三軟”厚煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 ⑴ 在緩傾斜“三軟”條件下，因?yàn)轫斄荷戏绞且哑扑榈捻斆?，斷裂線前傾已深入到煤壁上方 ，頂梁太短， 冒空區(qū)可能達(dá)到煤壁附近的上方。 ㈡ 對(duì)傾斜厚煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要 求 ⑴ 傾斜厚煤層放頂煤液壓支架的技術(shù)關(guān)鍵在于提高其穩(wěn)定和抗扭性能，提高掩護(hù)梁的抗扭能力 ，保證在大傾角下支架能正常工作。 ⑵ 保證放落煤的運(yùn)輸空間。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) ㈠ . 對(duì)緩傾斜中硬煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 緩傾斜條件下的放頂煤工作面約占綜放工作面總數(shù)的 70 以上而且地質(zhì)條件差別 大 ，所以架型選擇余地 大?，F(xiàn)階段我國(guó) 已在急傾斜特厚煤層、緩傾斜中硬厚煤層 （ f≤ ）、“三軟”厚煤層、傾斜厚煤、傾角 20176。北京開采所在研 究各種支架特點(diǎn)和使用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上研制出一種反向四連桿低位放頂煤液壓支架 ，其結(jié)構(gòu)更 加合理 ，用途更加廣泛。隨著放頂煤實(shí)踐的深入，中位放頂煤支架也暴 露出一些突出缺點(diǎn) ，主要是放煤口仍然較小，受結(jié)構(gòu)限制，放煤口不能連續(xù)，有背脊損失， 采出率低 ，后部空間狹小，維修和清理浮煤不方便，底座前端比壓大等。隨即我國(guó)研制成了高位放頂煤液壓支架 ，結(jié)構(gòu)如圖 。兗州礦務(wù)局東灘煤礦使用國(guó)產(chǎn)放頂煤液壓支架創(chuàng)造了年產(chǎn) 410 萬(wàn) t的高產(chǎn)高效記錄 ，這標(biāo)志 著我國(guó)放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)、制造走在了世界前列。 1984 年在沈陽(yáng)礦務(wù)局蒲河礦投入試驗(yàn) ，開始取得了較好的效果。“天窗”式放頂煤液壓支架重量較大 ，支架整體穩(wěn)定性好，放頂煤輸送機(jī)置于支架底座之上，便于推移和放頂煤。第二臺(tái)輸送機(jī)放置在支架后部底座上，結(jié)構(gòu)如圖 14。 FB21 30S 型放頂煤液壓支架為四柱支撐掩護(hù)式 掩護(hù)梁上設(shè)有落煤窗口，由液壓千斤頂 控制其開關(guān) ，落煤窗口內(nèi)裝有一個(gè)用于控制的攪動(dòng)桿，有助于破碎大塊煤，并有助于頂煤 冒落操作。英國(guó)研制的“開天窗”式放頂煤支架在掩護(hù)梁上開了放頂煤“天窗”，由液壓千斤頂控制開關(guān)，“天窗”附件設(shè)有攪動(dòng)桿，以便于冒落頂煤，掩護(hù)梁上還有鉆眼孔，供煤硬不落時(shí)打眼放炮。該放頂煤工作面為預(yù)先開采頂煤鋪設(shè)人工假頂，然后再采底煤。放頂煤作業(yè)在安全可靠的工作條件下進(jìn)行，從而使工作面產(chǎn)量有明顯提高。液壓支架能可靠而有效的支撐和控制工作面頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石竄入工作面，保證作業(yè)空間，并且能夠隨著工作面的推進(jìn)而機(jī)械化移動(dòng)，不斷的將采煤機(jī)和輸送機(jī)推向煤壁，從而滿足了工作面高產(chǎn)、高效和安全生產(chǎn)的要求。它與滾筒采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)及膠帶輸送機(jī)等組成一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)了采、支、運(yùn)等主要工序的綜合機(jī)械化采煤工藝，從而使長(zhǎng)壁采煤技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。由于工作 面由液壓支架實(shí)現(xiàn)可靠、快速的支護(hù)，采用采煤機(jī)或刨煤機(jī)采煤。~18 186。放落的煤由第二臺(tái)輸送機(jī)運(yùn)輸，結(jié)構(gòu)如圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) . 圖 11“香蕉”型放頂煤液壓支架 自 70 年代開始，法國(guó)、前西德、英國(guó)等國(guó)家陸續(xù)成功研發(fā)“開天窗”的支持掩護(hù)式或帶插板的支持掩護(hù)式放頂煤液壓支架。第二臺(tái)輸送機(jī)放置在底板上，結(jié)構(gòu)如圖 13 。在頂梁、掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板及落煤口 處裝有若干噴嘴， 以便噴水除塵。這兩類 支架的主要區(qū)別是 ：插板式放頂煤液壓支架重量較輕，后部空間大 ，易于排放大塊煤，而且輸送機(jī)置于煤層底板上，便于維修。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 圖 15 匈牙利 VHP732 型“天窗”式放頂煤液壓支架 1982 年 ，煤炭科 學(xué)研究總院北京開采研究所與沈陽(yáng)煤炭研究所共同設(shè)計(jì) ，鄭州煤礦機(jī)械廠 制造的 FY40014/28 型放頂煤液壓支架是我國(guó)首次研制成的放頂煤液壓支架。經(jīng)過(guò)我國(guó)煤炭科技工作者的努力 ，研制成功了數(shù)十種放頂煤液壓支架。 1987 年平頂山礦務(wù)局引進(jìn)了匈牙利 VHP732 型放頂煤支架 ，該支架在緩傾斜工作面試驗(yàn) ，最高月產(chǎn)達(dá) 萬(wàn) t獲得了成功。這種支架比單輸送機(jī)高位放頂煤液壓支架有所改進(jìn) ，有兩部輸送機(jī)，放煤與割煤可以平行作業(yè)，提高中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 了 效率 ，放煤口比高位放頂煤支架有所降低。早期的低位放頂煤液壓支架是由鋪網(wǎng)液壓支架 演變而來(lái) ，其基本結(jié)構(gòu)和鋪網(wǎng)支架類似，只是尾梁上加 上了插板 ，用于放煤，低位放頂煤液壓支架是目前使用效果較好的架型。顯而易見 要采用放頂煤綜采 ，其中重要的一項(xiàng)工作是正確選擇放頂煤液壓支架的架型。對(duì)于合理選擇放頂煤液壓支架提供了寶貴經(jīng) 驗(yàn)。保證放煤效果，首先是選擇放煤的形式，低位放頂 煤支架的放煤口是連續(xù)的 ，而且放煤口面積大，有利于大塊煤放出，無(wú)脊背損失，適用于 緩傾斜綜放工作面。同時(shí)，空間太小，也影響設(shè)備維修人員通行和安 全。 ⑷ 提高支架防倒、 防滑性能。除了頂梁外應(yīng)注意掩護(hù)梁和尾梁的 密封性能。由于急傾斜特厚煤層礦壓小、工作面短 ，因此，選擇的支架應(yīng)具有工作阻力小、 體積小、重量輕、推進(jìn)速度快等優(yōu)點(diǎn)。左右，持一個(gè)落煤空間。但設(shè)計(jì)時(shí)容易實(shí)現(xiàn)加大后部運(yùn)輸空間和增加破煤能力。在后輸送機(jī)與千斤頂之間增加了結(jié)構(gòu)件推桿，以避免后輸送機(jī)與千斤頂活塞桿 彎曲并防止輸送機(jī)和支架下滑。仔細(xì)研究各類 放煤支架，就會(huì)發(fā)現(xiàn)只有前四連桿式支架具備大幅度擺動(dòng)掩護(hù)梁破煤的條件。 后四連桿式支架在煤層硬度系數(shù) f=2 左右，層節(jié)理比較發(fā)育的緩斜厚煤層中使用取得很大成功，如在潞安礦務(wù)局五陽(yáng)煤礦、王莊煤礦和兗州礦務(wù)局興隆莊煤礦、鮑店煤礦。由此表明了后四連桿式放頂煤液壓支架在緩斜中硬煤層和傾斜厚煤層中均有良好的適應(yīng)性和使用前景。由于支架的使用壽命 要求較長(zhǎng) ，并可能被應(yīng)用在不同的采煤工作面上，所以支架應(yīng)具有較大的伸縮比。一般常根據(jù)單位缸長(zhǎng)的行程 1K 來(lái)確定 ，當(dāng)單位缸長(zhǎng)行程 1K 時(shí)可采用單伸 縮。由此 可以得到 1K ： 2 2 0 02 2 0 03 8 0 01 ???K 支柱應(yīng)采用雙伸縮立柱 ,但考慮制造 成本及低位放頂煤液壓支架的工作條件 ,選擇單伸縮 機(jī)械加長(zhǎng)立柱。 而一般支架間距，則按下式計(jì)算： 3b nC