【正文】 小采高 )； 1S ： 考慮偽頂、煤皮冒落后仍有可靠初撐力所需要的支撐高度， 一般取 200 300mm； 2S ： 頂板最大下沉量，一般取 100— 200mm； 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 a： 移架時支架的最小可縮量，一般取 50mm a? ： 浮 矸 、浮煤厚度，一般取 50mm。 (6)井筒罐籠尺寸。 （ 4） 工作面煤壁條件。 （ 2） 最大和最小采高。 圖 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 支撐 掩 護(hù)式液壓支架的支撐力分布與 承 載的關(guān)系及適用范圍 支撐掩護(hù)式液壓支架是為了改善支撐式液壓支架和掩護(hù)式液壓支架的性能和對頂板的適應(yīng)性而設(shè)計的。 直 接頂冒落時．冒落巖 石 分別作用在頂梁上和掩護(hù)梁上。掩護(hù)式液壓支架雖然立 柱 少，支 撐力較小，但由于頂梁短，單位面積支撐力大，裁荷分布與支架支撐力的作用部位基本一致。 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 支撐式液壓支架在破碎不穩(wěn)定頂板條件下的受力情況 掩護(hù)式液壓支架的支 撐 力分布與承 載 的關(guān)系及適用范圍 1)掩護(hù)式液壓支架的特點和支撐力分布 掩護(hù)式液壓支架的特點是頂梁較短，控頂距較小，支撐力主要集中在頂梁部位，且分布較均勻，頂梁 端 部的支撐能力比支撐式液壓支架大 ，其支撐力的分布規(guī)律如圖 所示。 圖 支撐式液壓支架在中硬以上穩(wěn)定頂板的受力情況 (2)支撐式液壓支架在破碎不穩(wěn)定頂板條件 下 的受 力情況，如圖 。周期來壓時，斷裂帶 (亦稱裂隙帶 )下沉，其一 端 通過直接頂間接地作用在支架頂梁上，另一端落 在 冒 落巖石上。故支架的工作阻力在控頂區(qū)范圍內(nèi)很不均勻，其預(yù)想的支撐力分布規(guī)律如圖 。 采高為最大采高。按表 根據(jù)基本頂級別和直接頂類別來確定支架架型，再根據(jù)基本頂級別和采高確定支 護(hù) 強(qiáng)度。 表 基本頂級別 注： N應(yīng)根據(jù)采煤工作 面所在位置的地質(zhì)柱狀圖中 M和 h來計算 pL 可根據(jù)現(xiàn)場實測或礦壓顯現(xiàn)特征確定 ② 直接頂類別按表 。 液壓支架架型的選擇，主要取決于液壓支架的力學(xué)特性能否適應(yīng)礦井的頂?shù)装鍡l件和地質(zhì)條件。 4)瓦斯含 量 對瓦斯涌出量大的工作 面，應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》第一百零五條的要 求，并選用通 風(fēng)斷面較大的 支 撐式或支撐掩護(hù)式液壓支架。 (4)假頂分層開采，應(yīng)選用掩 護(hù) 式液壓支架。下面簡要介紹影響架型選 擇的因素和如何有針對性地進(jìn)行架型選 擇 。立柱主要承載推力，拉力較小，拉推力相差較大，而千斤頂推拉力均有要求，一般相差不大，有時還要求拉力大于推力。千斤頂和立柱都是活塞式動力油缸，因此其工作原理、基本組成以及對零部件的要求等大體相同。但這類立柱造價高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。所以選用此種立柱。 （ 2） 單伸縮機(jī)械加長段立柱（圖 b）總行程為液壓行程 l1 與機(jī)械行程 l2 之和。華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 導(dǎo)向套內(nèi)表面與活塞桿的配合精度一般采用 99H/f ，粗糙度不低于 。缸蓋和缸體相連接，保證環(huán)形腔密封和承壓?；钪突钊麠U是立柱傳遞機(jī)械力的重要零件，它要能承受壓力和彎曲等載荷作用，必須耐磨和耐腐蝕，可用 27SiMn 無縫鋼管或 45號鋼制成。 立 柱的結(jié)構(gòu) 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(qiáng)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。起初，掩護(hù)梁與底座用單鉸點 連接，這時，立 柱 伸縮，頂梁鉸接點的軌跡為圓弧形；頂梁端部距煤 壁 的距離，通常稱為梁端距，變動甚大，過大的梁端距，會使近煤縫處的頂板冒落，影響安全生產(chǎn)，過小的梁端距，易發(fā) 生 采煤機(jī) 割 頂梁的事故。 底調(diào)式防滑裝置是將相鄰支架的底座通過十字連接頭與底調(diào)千斤頂相連，利用千斤華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 頂?shù)耐评Ψ乐沟鬃禄?，并可調(diào)整架間距離。這種斜拉式防倒裝置多用于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架工作面的排頭支架。在液壓支架上也要 安 設(shè)防倒防滑裝置。支架的防倒防滑措施很多，除了采煤工藝措施（偽斜）、移架順序、及支架本身的穩(wěn)定性之外，需要附加一些防倒防滑裝置。在整體式底座后部中間去掉一塊鋼板，減少底座后部與底板的接觸面積，增加底座后部比壓，同時有利于排矸。但剛性差，與底板接觸面積小，穩(wěn)定性差，一般用于節(jié)式支架上。如圖 、右兩個底座箱的對分式，兩者用彈簧鋼板和銷軸等連接。如圖 ，占用空間小，一般用于掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式液壓支架。 圖 底座的結(jié)構(gòu)型式 底座的結(jié)構(gòu)型式如圖 ，通常有 3種類型。 一種是側(cè)護(hù)板在頂梁的外側(cè)。另一種是兩側(cè)皆為活動側(cè)護(hù)板。在設(shè)計時，根據(jù)左右工作面來確定左側(cè)或右側(cè)為活動側(cè)護(hù)板。后連桿有直線型 和圓弧型，圓弧形有利華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 于矸石下滑。 四連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 四連桿機(jī)構(gòu) 有 兩種結(jié)構(gòu)型式。如圖 ，由前梁千斤頂 7調(diào)節(jié)前梁角度，可提高前梁前端的支撐能力，改善前梁前端的支控效果。為此，在頂梁后部加設(shè)擋 矸 板。頂梁 1較短，與其下部的掩護(hù) 梁 4鉸 接。在鉸接前梁 l 處安裝下擺角適應(yīng)頂板起伏為了 使冒落的頂板 矸石 滑向采空區(qū)，保護(hù)檔 矸簾 ，還可以增設(shè)尾梁 3，如圖 所示。如圖 、 c 所示為鉸接式頂梁，由前梁和后梁鉸接而成， 分別由前、后排立柱支承。升架時前梁千斤頂先推出，前梁端 部先接觸頂板，在支架繼續(xù)升起直到頂梁撐緊頂板時，前梁被迫 下降，使前梁千斤頂收縮，在此過程中，大流量安全閥過載而大量溢流，從而使前梁千斤頂達(dá)到 最大 工作阻力。 液壓系統(tǒng)采用本架控制，有 2種供液壓力，立柱、平衡千斤頂、前梁千斤頂?shù)幕钊挥酶邏?，其?的活塞腔用低壓?？刂崎y裝在立柱和前梁短柱的活塞控制液路上。液壓系統(tǒng)由泵站、立柱、千斤頂、前梁短柱、操縱閥、控制閥和管路等組成。 (9)要求支架有足夠的剛度，能夠承受一定的不均勻載荷 (10)在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架重量。 (5)要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)斷面，從而保證人員呼吸稀釋有害氣體等安全方面的要求。 (2)液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。因此．液壓支架的設(shè)計工作是很重要的。了滿足對煤炭日益增長的需要，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 (簡稱綜采工作面 )。當(dāng)需要支架前移時，先降柱卸載，然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)為支點，缸體前移，把整個支架拉向煤壁；當(dāng)需要推輸送機(jī)時，支架支撐頂板后，高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊?，另一腔回液，以支架為支點，使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。 (2)降柱。其工作原理如圖 所示。實踐表明，液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度大、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點。 3)支撐掩護(hù)液壓式支架 支 撐掩護(hù)式液壓支架的頂梁很長 （ 與垛式支架的頂梁相似 )，掩護(hù)梁很短， 四 根立柱組成垛式結(jié)構(gòu)。從現(xiàn)在支架發(fā)展情況來看，基本被淘汰。一架節(jié)式支架一般由兩個框 節(jié) 組成，也有的 由 三節(jié)或更多的框節(jié)組成，所以叫它為節(jié)式支架。垛式支架 支 撐力大．切頂性能好，穩(wěn)定華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 性較好．工作 空 間比較大，容易滿足通風(fēng)的要求。 1)支 撐式液壓支架 支撐式液壓支架有垛式和節(jié)式兩種。中間液壓支架是安裝在除工作面兩端以外的采煤工作面上所有位置的支架。另外，將普速采用額定壓力為 40MPa、額定流量為 400L/mim 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。 我國科學(xué)工作者經(jīng)過 30 多年的努力，液壓支架的設(shè)計、制造水 平 在不斷提高，特別是在緩傾斜中厚煤層的液壓支架方面積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗，架型已基本趨于成熟、完善，在品種和質(zhì)量方面與國際先進(jìn)水 平 相比，差距越來越小。 5)操作自動化 。 (3)材質(zhì)強(qiáng)化。 4)液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計的方向 （ 1）輕型化。 (5)新型端頭支架。 (3)水采 支架。 2)沿頂板移架的液壓支架 為適應(yīng)破碎頂板下使用液壓支架的需要，設(shè)計了一種不在底板上移架的液壓支架，華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 即利用提起底座 擦 頂移架的液壓支架，其底座與節(jié)式液壓支架類似，為底靴式，質(zhì)量較輕，架與 架之間用液壓千斤頂連接起來 。 液壓支架的發(fā)展趨勢 下面 作簡單介紹。 新型液壓支架普遍具有微型電機(jī)或電磁鐵驅(qū)動的電液控制閥，推移千斤頂裝有位移傳感器，采煤機(jī)裝有紅外線傳感裝置，立 柱 缸徑超過 400mm。 Supporting performance 。 通過設(shè)計對 液壓支架整體和主要部件 有 了 清楚的認(rèn)識，掌握了用 CAD 繪圖的技巧。液壓支架與可彎曲輸送機(jī)和采煤炭機(jī)組成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對增 加 采煤工作面產(chǎn)量 、 提高勞動生產(chǎn)率，降低成本 ， 減輕工人體力勞動和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。 而液壓支架是 以 高壓液體用為動力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成支護(hù)控制頂板的設(shè)備，它能實現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序，實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。重點是對液壓支架頂梁的受力分析和計算；用計算機(jī)計算液壓支架受力；對頂梁、掩護(hù)梁、立柱進(jìn)行強(qiáng)度校核。 checked the intensity of top beam, beam cover and column. There was a clear understanding of the overall Hydraulic Support and the major parts through the design. Mastered the techniques of the use of AutoCAD. Keywords : Hydraulic Support ?？傊S著時代的發(fā)展和進(jìn)步，液壓支架設(shè)汁、制造和使用，將越來越完善、安全、可靠。隨著長壁工作面長度的不斷增加，為適應(yīng)快速移架的需要，國外還廣泛采用高壓大流量乳化 液 泵站，其額定壓力為 4050MPa，額定流量400500L/min，可實現(xiàn)工作面成組或成排快速移架，移架速度達(dá)到 68s／架。日前國外正在設(shè)計一種前連桿帶油缸的液壓支架，油缸為雙作用單伸縮，上下腔都帶安全閥，當(dāng)頂板水平力大于額定值時，油缸讓壓 ， 液壓支架達(dá)到新的平衡，從而在設(shè)計時可降低安全系數(shù)，減輕了液壓支架的重量。設(shè)計一種回采率高，夾 矸 少的放頂煤液壓支架。為適應(yīng)頂板壓力特大的需要，還可 將 工作阻力設(shè)計成較大的液壓支架。為適應(yīng)煤層傾角小于等于 45? 的工作面 ，設(shè)計一種 新型的 大傾 角工作面支架。為了減輕支架質(zhì)量，降低成本，提高對煤層厚度變化和頂?shù)装鍡l件的適應(yīng)性，使液壓支架的危險性變小，對同一型號設(shè)計成系列化，適應(yīng)不 同 煤層厚度的要求。各種閥類的壓力等級加高．相應(yīng)的強(qiáng)度增高液壓支架的質(zhì) 量 減輕。在支架架型功能上我國與國外相差無兒，存些地方特別是特厚煤層用的放頂煤支架、鋪網(wǎng)支架、 兩 硬煤層的強(qiáng)力支架、端頭支架還有獨到之處．但國產(chǎn)液壓支架技術(shù)含量偏低，華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 電液控 制閥 可靠性差，所用鋼材的耐壓能力一 般為 16MPa，最好的屈服極限才 700MPa，液壓系統(tǒng)壓力在 35MPa 以下，流量在 200L／ min 以內(nèi)，供液管直徑 25— 32mm，回液管直徑 25— 50mm，最快移架速度為 10— 12s／架 (井 下實際應(yīng)用有時在 20s 以上 )，工作阻力更是相對較低。今后，我國的液壓支架的設(shè)計將朝技術(shù)含量大、鋼板強(qiáng)度高、移架速度快 (6— 8s／架 )和電液控制閥的方向發(fā)展，對有 破碎 帶和斷層的工作面將加大支架的移架力，盡量采用整體可靠推桿和拾底座機(jī)構(gòu)，并減少于斤頂?shù)臄?shù)量。端頭液體 支 架簡稱端頭支架，專門安裝在每個采煤工作面的兩端。 掩護(hù)式液壓 支架又有插腿式和非插腿式之分． 支撐掩護(hù)式液壓支架 又 有四 柱 支在頂梁上和兩柱支在頂梁上， 一 柱或兩柱支在掩護(hù)梁上之分。立柱的支撐力通過頂梁完全用于 支 撐頂板。 節(jié) 式 支 架 由 前 后立柱、頂梁、底座組成一個框節(jié)。移架時頂板暴露的面積較小，對頂?shù)装宓倪m應(yīng)性較好，但是它的穩(wěn)定性很差 (容易倒架 )。掩護(hù)式支架適于頂板特軟、特破 碎的煤層。而液壓支架是以高壓液體作為動力，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，它能實現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 液壓支架在工作過程中，必須具備升、降、推、移 4 個基本動作，這些動作是利用泵站 供給的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個液壓缸來完成的。另一腔回液，推動活塞上升，使與活塞扦相連接的頂梁緊密接觸頂板。支架和輸送機(jī)的前移，都是由底座上的推移千斤頂來完成的。 液壓支架的設(shè)計目的 采用綜合機(jī)械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。為了有效地支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計出不同 類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。 設(shè)計時對液壓支架的基本要求 (1)為了滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力．以便有效地控制頂板，保證合理的下沉量。 (4)排矸性能要好。 (8)支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。