【正文】 烈的頂板，應(yīng)優(yōu)先考慮選取四柱支撐掩護(hù)式支架?！∮绊懠苄芜x擇的因素液壓支架的選型受到礦井的煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條件的限制，因此，以上因素都會影響到支架的選型。② ～，需選擇帶有護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支承掩護(hù)式支架。② 傾角在10176。（3）底板強(qiáng)度① 驗算比壓，應(yīng)使支架底座對底板的比壓不超過底板允許比壓。(6) 地質(zhì)構(gòu)造 斷層十分發(fā)育，煤層變化過大，頂板的允許暴露面積在5～8㎡以下和時間在20min以上時，暫不宜使用綜采。在采用雙伸縮立柱時，；；掩護(hù)式支架可達(dá)3。考慮到伸縮比不太大，以及設(shè)備成本擬選擇機(jī)械加長桿的單伸縮立柱。通常，掩護(hù)式支架的底座長度是3．5倍的移架步距(一個移架步距為o．6m)，即2．1m左右。下面通過對液壓支架的運動過程進(jìn)一步分析四連桿機(jī)構(gòu)的特性和作用。圖　2－1　　支架四連桿機(jī)構(gòu)的運動軌跡支架在最大高度和最小高度范圍內(nèi)運動時，E點的運動軌跡呈3種形式：雙向擺動(ABCD段)、單向向后擺動(BC段)和單向向前擺動(AB段和CD段)。當(dāng)E點軌跡處于BC段時，頂梁相對于頂板有向采空區(qū)移動的趨勢，此時頂板對頂梁的摩擦力指向煤壁。因此，合理設(shè)計四連桿參數(shù)．使支架工作段內(nèi)，E點軌跡處于AB段比較理想，但對于調(diào)高范圍大的支架，要達(dá)到要求是困難的。液壓支架實際受力狀態(tài)十分復(fù)雜，經(jīng)常受到非對稱載荷和橫向載荷的作用，保持支架橫向穩(wěn)定性和整體剛性十分重要。其四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特性如下：(1) 支架從最高高度降到最低高度時，如下圖所示頂梁端點運動軌跡的最大寬度e應(yīng)小于或等于70mm,最好為30mm以下。對于經(jīng)濟(jì)型液壓支架此處取H 2 =100mm.Y一般根據(jù)支架最小高度確定，薄煤層支架取Y＝150～250mm ，對中厚煤層支架取Y＝250～450mm；對大采高支架取Y＝450～600mm。一般掩護(hù)式支架取A 52~62；支撐掩護(hù)式支架取A 60~70。根據(jù)近百種支架的統(tǒng)計，掩護(hù)梁與后連桿的長度比（L＋L）/L　，～，～。使頂梁有前移的趨勢防止巖石向后移動，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)，同時底板阻止底座向后移動。同時，為有效支控頂板，要求支架由高到低變化時，頂梁前端點與煤壁距離的變化要小。62176。, 即：。（4）e’點的運動軌跡呈近似雙曲線，支架由高到低雙紐線運動軌跡的最大寬度e70mm最好在30mm以下。 =B。 =G。 =I。 古上述四個變量各向前邁出五步，經(jīng)排列組合使得到625組A、B、F、G的參數(shù)值。當(dāng)支架的最高和最低位置確定后，在直線上的最高和最低點就確定了。 （d）c點坐標(biāo) 根據(jù)圖26所示，支架在三個位置時四桿機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系確定后，c點就是過、這三點的圓弧的圓心。約束條件是根據(jù)值的要求和支架的結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系，對國內(nèi)外現(xiàn)有支架的調(diào)查統(tǒng)計得出來的。 （a）點坐標(biāo)為即（,） (b) 點坐標(biāo)為 即（,0） (c) 直線的斜率 （d）直線的斜率 由于、在同一條直線上，因此，和直線的斜率相同，所以 同理： 聯(lián)立上述兩式可得： 則： 令： 則： ⑤ 四桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計程序編寫根據(jù)以上約束條件和計算式子，寫出程序流程圖如下所示： 圖28 程序流程圖（1）具體程序如下，此C 語言程序可在WINDOWS 環(huán)境下的編輯器下運行。 float w,w1,w2,w3,w4,w5。 h1=。p1=p1+) for(q1=。i=i+) for(i1=。 b=i1*g。 y1=h1f*sin(p1)。} else w2=sqrt(g*gw1*w1)。 if((g*g+a*ae1*e1)0) {w3=0。 x3=f*cos(p3)。 t=2*((x3x1)*(y2y3)(y3y1)*(x2x3))。 w5=(y1yc)*(y1yc)。 d=yc。 x5=e1。 k2=(y4y5)/(x4x5)。 s=h1y6。(o)amp。(u0)amp。(eh1/)) {printf(p1=%f,q1=%f,a=%f,b=%f\n,p1,q1,a,b)。 fprintf(fp,p1=%f,q1=%f,a=%f,b=%f\n,p1,q1,a,b)。 } } } }說明：由于采用迭代法進(jìn)行搜索，計算方案的多少取決于于各優(yōu)化參數(shù)步長的選取，步長越短，可能的方案越多，反之越少，甚至可能漏掉了一些比較好的結(jié)果。后決定在不影響支架工作性能的條件下，對其中的一個參數(shù)P1稍微擴(kuò)大一下范圍（－－），運行出一組數(shù)據(jù)，具體運行計算結(jié)果如下：p1=,q1=,a=,b=c=,d=,e=,f=,c1=s=,l=,g=,i=,i1=o=,u=,d=,e=⑥電算法頂梁前端點雙鈕線軌跡繪制根據(jù)上面四桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化計算結(jié)果用以下程序優(yōu)化參數(shù) Q4(Q4為支架后連桿與水平面之間的夾角，支架高低變化時，Q4＝85度～25度。故頂梁端點運動軌跡最大寬度為emax=xmaxxmin。 fp=fopen(,w+)。 b=。 g=。 j=2*a*b*sin(q4)2*b*d。 cy=sqrt(1z*z)。 } if(yh1amp。 }}運行結(jié)果如下：x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=x= , y=Ex=運行結(jié)果使頂梁端點運動軌跡最大寬度為emax=xmaxxmin＝＝32mm，這說明四桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計結(jié)果是可用的。④ 排煤性能要好。⑧ 支架要求有足夠的剛度,能夠承受一定的不均衡載荷和沖擊載荷。② 按確定四連桿機(jī)構(gòu)尺寸的方法,確定四連桿及掩護(hù)梁長度，設(shè)計結(jié)果已列于表2－3中。故頂梁長度L為：L=mm④ 確定立柱布置（a）立柱數(shù)掩護(hù)式支架立柱數(shù)為兩根。支架頂梁只支承兩柱時,上柱窩位置在頂梁后部,～::1,而下柱窩的位置根據(jù)立柱的角度來定。把支架的空間桿系結(jié)構(gòu)，簡化成平面桿系結(jié)構(gòu)。用同樣的方法計算立柱下柱窩的位置，立柱下柱窩位置計算圖如下圖2－12所示計算得x1=,。 當(dāng)支架在最高位置時，平衡千斤頂達(dá)到最小長度為，如下圖所示 支架在最高位置是的 計算圖 =上式中由下式進(jìn)行計算 = 當(dāng)頂梁和掩護(hù)梁成時，平衡千斤頂達(dá)到最大長度為，如上圖所示 ==347+300=647mm行程 =3．平衡千斤頂在掩護(hù)梁上位置的確定平衡千斤頂?shù)男谐檀_定后，即可以確定它在掩護(hù)梁上的位置，如上圖所示 =mm式中 當(dāng)活塞全部縮回后，缸體上鉸點至活塞上部之距，對于QY2000型支架取210mm 當(dāng)活塞桿全部縮回后，活塞桿鉸點至活塞桿腔出油孔中心線之距于ZY2000型支架取140mm mm通過計算和的計算，平衡千斤頂在掩護(hù)梁上的位置就確定了。③ 頂梁與掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的上部寬度,與活動側(cè)護(hù)板行程有關(guān).④ 頂梁和掩護(hù)梁的連接部位及側(cè)護(hù)板在次的連接部位,在考慮動作可靠的情況下,盡量減小間隙,加強(qiáng)密封性。，為了防止煤壁片幫和房子煤壁向人行道一側(cè)片落，保護(hù)人的安全，一般要采用護(hù)幫裝置?？紤]到所設(shè)計的為經(jīng)濟(jì)型液壓支架為減輕結(jié)構(gòu)重量決定不采用護(hù)幫裝置。頂梁前端早滑撬式或圓弧形，以減少移架阻力。為了補(bǔ)充立柱液壓行程的不足，加設(shè)有機(jī)械加長段。 縮短加長桿的方法：① 決定了縮短加長桿的數(shù)值以后，調(diào)節(jié)活柱高度，使加長桿的銷軸中心高于導(dǎo)向套頂端的距離；② 用單體支柱或圓木撐住梁頂；③ 拆除開口銷、銷軸、擋套和卡環(huán)、④ 伸出活柱，使加長桿縮進(jìn)活柱套管，直到所需的高度；⑤ 裝上卡環(huán)、擋套、銷軸和開口銷。 －立柱數(shù)，為2根。都是采用外供液固定活塞式千斤頂。 本支架液壓系統(tǒng)所使用的乳化液，是由乳化油和水配制而成的，乳化油的配比濃度為5％，使用乳化液應(yīng)注意以下幾點： (1) 定期檢查濃度，濃度過高增加成本，濃度太低，可能造成液壓元件銹蝕，影響液壓元件的密封和使用壽命 (2) 防止污染，定期清理乳化液箱和支架過濾器 (3) 防凍：乳化液的凝固點為零下三度左右，與水一樣也具有凍結(jié)膨脹性，乳化液受凍后，不但體積膨脹 ，穩(wěn)定性也受影響，乳化液地面配制和冬季運輸時要注意防凍。(4) 液壓系統(tǒng)中設(shè)有頂梁活動側(cè)護(hù)板和掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板千斤頂液路，通過兩片操縱閥可單獨操縱兩個千斤頂?shù)纳炜s。支架在工作面受力是由于頂板下沉，同時又有向采空區(qū)移動的趨勢，使頂梁受合力和底座受底板壓力，其中頂板合力的垂直分力，由支架工作阻力來克服，所以我們在計算支架的工作載荷F時按支架的工作阻力來確定。(3) 頂梁，底座與頂?shù)装逭J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性規(guī)律，沿支架寬度方向為均布。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù)f4．3支架的受力分析 當(dāng)支架撐牢在頂?shù)装逯g時，取其整體或部件為分離體，皆處于平衡狀態(tài)。圖4－1 首先，取頂梁為分離體，如下圖42所示。(1) 立柱傾角對承載能力的影響由于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的立柱大部分是傾斜布置的，傾角又隨著支架的高度變化，所以支架的承載能力的大小也隨著支架的高度而變化。角和COS之間的關(guān)系表示在右圖中。但是，有些支架為了使高度變化的范圍增大，角往往大于30。tgθ值增加，附加力增加。（詳細(xì)分析間《液壓支架》課本張家鑒　　主編此處不再贅述）最后，必須指出，tgθ不僅對承載能力有影響，而且對各受力部件有影響，并相當(dāng)復(fù)雜，因此tgθ是大是小，由具體情況而定。而角越大，支架的承載能力圍越大，承載力變化越大。所以支架的調(diào)高范 另外指出，支撐式支架的支護(hù)高度對支架受力沒有影響，而掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，由于支護(hù)高度的變化，使立柱的支撐角度、平衡千斤頂?shù)慕嵌?、掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)的角度等的不同，使受力也不同。但是，它的極限值卻可以用頂梁和頂板支間產(chǎn)生相對滑動時的極限摩擦力求得。加入頂梁上受向前的水平載荷，很容易使支架向前傾倒，這種趨勢使頂梁對于頂板向前滑動，則水平載荷又變成向后作用。當(dāng)支架升高時，和就逐漸增大，和也就逐漸變大?！≈饕考膹?qiáng)度校核強(qiáng)度條件(1) 強(qiáng)度校核均從材料的屈服極限計算安全系數(shù)(2) 結(jié)構(gòu)件，銷柱，活塞桿的屈服極限及強(qiáng)度條件① 各結(jié)構(gòu)件受力普通低合金結(jié)構(gòu)鋼為15MnVN或16Mn鋼板焊接成，取極限4500Kg/㎝178。④ 以上主要件的強(qiáng)度條件為 n = ≥[n]其中 :危險斷面計算出的最大應(yīng)力[n]：許用安全系數(shù)(3) 缸體材料采用27SiMn無縫鋼管，取抗拉強(qiáng)度1000 Kg/㎝178。 n=/≥[n]其中T為計算出的焊接應(yīng)力(5) 許用擠壓應(yīng)力按下式進(jìn)行計算 [] = (6) 各結(jié)構(gòu)件鋼板應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸(7) 安全系數(shù)，各安全系數(shù)如下所示 前 梁： 頂 梁： 底 座： 掩護(hù)梁： 活塞桿 前連桿： 后連桿： 立 柱： 缸 體： 焊 縫：注：，掩護(hù)梁、連桿、銷軸不能進(jìn)行加載強(qiáng)度校核，各結(jié)構(gòu)件計算出來的安全系數(shù)如果偏大時可按標(biāo)準(zhǔn)鋼材厚度減小，或減少鋼板筋數(shù)量，筋板高度，使安全系數(shù)不要超過太大，以減輕支架重量，降低成本。煤層情況根據(jù)支撐掩護(hù)式液壓支架的一般適用條件，可知煤層厚度為2～4ｍ，傾角小于，頂板為中等穩(wěn)定或中等穩(wěn)定以下，頂板支護(hù)強(qiáng)度小于441KN/。）261 420 192 80 96 80(cm) () 4326．19 －第i件板的截面積； －第i件板中心到截面形心的距離； －第i件板對截面形心的慣性矩。有戲頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實際分布很復(fù)雜。如圖4－5所示圖　4－5　　載荷分布圖由以上計算得，x＝，F(xiàn)=,Lg=。支架技術(shù)特征中給出的底座與底板的平均比壓值為： = (MPa)式中 ：平均比壓（MPa） R：底座對底板的合力 （N） :底座長度 （m）：底座當(dāng)量寬度（m）求得 ＝ 支護(hù)效率 支護(hù)效率按下式進(jìn)行計算η = F/P＝F支護(hù)阻力P支護(hù)工作阻力掩護(hù)式支架由于立柱傾角較大，η值應(yīng)大90％以上，計算的η=%，說明設(shè)計的支架滿足支護(hù)效率要求。查上圖得＝35，故＝3044 kN980 kN，油缸滿足穩(wěn)定性要求?；钪淖畲髲澗貫椋夯钪膽?yīng)力為由于軸向力形成的壓應(yīng)力和彎曲形成的彎曲形成的彎曲應(yīng)力,即:,活柱材料選用27SiMn無縫鋼管,安全系數(shù)由于活柱安全系數(shù)n=。為許用安全系數(shù)。由上式可知最大彎矩發(fā)生在處，即機(jī)械加長桿與活柱結(jié)合的地方