【正文】 大，或?yàn)榱藬U(kuò)大支架調(diào)高范圍時(shí)才采用雙伸縮立柱。為在一定范圍內(nèi)適應(yīng)煤層厚度變化，立柱上端可根據(jù)需要裝設(shè)機(jī)械加長(zhǎng)桿，以增加支架高度，但其長(zhǎng)度必須控制在立柱剛性所允許的范圍內(nèi)才可以。安全閥是使支架保持平衡工作特性和可伸縮性的重要元件，和液控單向閥一樣，它長(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)。 操縱閥操縱閥是控制各液壓缸進(jìn)出油路使立柱完成各種動(dòng)作的開(kāi)關(guān)，故要求密閉性好，工作可靠、操作方便。它采用結(jié)構(gòu)為二位三通或三位四通電磁閥構(gòu)成組合機(jī)構(gòu)，每個(gè)閥獨(dú)立操作可實(shí)現(xiàn)復(fù)合化。 液壓支架工作狀態(tài)及布置圖25所示為液壓支架在工作面的布置示意圖。AA截面是采煤機(jī)割煤前支架的工作狀態(tài)。將輸送機(jī)推向煤壁，實(shí)現(xiàn)推溜。圖25 液壓支架在工作面布置示意圖1－采煤機(jī) 2－液壓支架 3－傳送帶輸送機(jī) 4－轉(zhuǎn)載機(jī) 5－刮板輸送機(jī) 6－主進(jìn)液管7－主回液管 8－乳化液泵 9－乳化液箱 10－端頭支架 11－單體液壓支柱 液壓支架的支護(hù)方式綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。適用于各種頂板條件，是目前應(yīng)用最廣泛的支護(hù)方式。復(fù)合支護(hù)一般循環(huán)方式為：割煤—支架伸出伸縮梁—推溜—收伸縮梁—移架。為了滿足對(duì)煤炭日益增長(zhǎng)的需要，必須大量生產(chǎn)機(jī)械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機(jī)械化采煤工作面。因此，液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。（3）瓦斯等級(jí) 根據(jù)瓦斯等級(jí)，按安全規(guī)程規(guī)定，驗(yàn)算通風(fēng)斷面。（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。 本文做的主要工作基本參數(shù)的確定四連桿機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)底座形式的選擇與設(shè)計(jì)頂梁形式的選擇與設(shè)計(jì)掩護(hù)梁形式的選擇與設(shè)計(jì)側(cè)護(hù)板形式的選擇與設(shè)計(jì)推移裝置形式的選擇與設(shè)計(jì)等等。采煤機(jī)生產(chǎn)能力(t／h)=60(min／h)采高(m)截深(m)采煤機(jī)牽引速度(min／m) 煤的密度 (t／m3 )系數(shù)刮板輸送機(jī)生產(chǎn)能力要高于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力。 (四)壽命配套 采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架的大修周期應(yīng)相互配套。支架的寬度應(yīng)與刮板輸送機(jī)中部槽長(zhǎng)度相一致，推移千斤頂?shù)男谐虘?yīng)比采煤機(jī)截深大100—200mm，支架沿工作面的移架速度應(yīng)能跟上采煤機(jī)的工作牽引速度并能滿足生產(chǎn)指標(biāo)。從提高回采率和控制頂板兩方面考慮。特別是在選用大功率采煤機(jī)時(shí)，需147mm節(jié)距的銷(xiāo)軌。為防止煤壁片幫，液壓支架增設(shè)二級(jí)護(hù)幫板，以增強(qiáng)對(duì)煤壁支護(hù)效果。（2）牽引速度，根據(jù)有關(guān)參數(shù)計(jì)算，平均日循環(huán)應(yīng)達(dá)到12刀，要求采煤機(jī)的平均牽引速度應(yīng)在15m/min左右。綜合以上因素，并對(duì)供貨周期、價(jià)格、性能進(jìn)行比較，最終選定西安煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MG750/1910WD型交流電牽引采煤機(jī)用于該工作面生產(chǎn)。取=200mm，由設(shè)計(jì)給出的參數(shù)可得，支架最大高度為6000mm，最小采高沒(méi)有給出要求，參照采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)的情況選擇3500mm。該支架的伸縮比： 支架間距和寬度的確定所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心之間的距離，按如下公式計(jì)算： （44）式中： —支架間距（支架中心距）；—每架支架頂梁總寬度；—相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙；—每架所包含的組架或框架數(shù)整體自移式支架；整體邁步式支架；節(jié)式組合邁步支架2支架節(jié)數(shù)。支架高度越大，梁端距也應(yīng)越大，根據(jù)支架高度，我們選定梁端距=365mm。這樣可使托梁鉸接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)與煤壁接近于保持等距，當(dāng)梁端距處于允許值范圍之內(nèi)時(shí)，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好；2．擋矸 鑒于組成四連桿機(jī)構(gòu)的掩護(hù)梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石所賦予的載荷，掩護(hù)梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強(qiáng)度。 四連桿機(jī)構(gòu)定位尺寸和極限參數(shù)的確定在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征來(lái)確定?！?5176?！?0176。 圖4—2 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)其具體做法是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)后連桿使支架最高位置時(shí)的點(diǎn)向下作近似直線運(yùn)動(dòng)，在掩護(hù)梁上定有一點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中有一段近似圓弧軌跡，只要找到這個(gè)圓弧軌跡的曲率半徑和曲率中心，就可以找到前連桿的位置和長(zhǎng)度了。 已知條件是支架的最大高度＝6000mm和支架的最低高度＝3000mm，要求在這范圍內(nèi)掩護(hù)梁上的鉸點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌跡是一條直線或近似直線，水平偏移量不許超過(guò)70mm。、=16176。用幾何作圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部分尺寸具體做法如圖4—4所示。 先移架后推溜(又稱及時(shí)支護(hù)方式)要求頂梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)，先推溜后移架(又稱滯后支護(hù)方式)要求頂梁長(zhǎng)度較短。圖47 整體示意圖掩護(hù)式支架頂梁長(zhǎng)度計(jì)算頂梁長(zhǎng)度=[配套尺寸+底座長(zhǎng)度+ ][+300+]+掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（mm） (411)支撐掩護(hù)式支架頂梁長(zhǎng)度計(jì)算頂梁長(zhǎng)度=[配套尺寸+底座長(zhǎng)度+]－]+掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（mm） (412)配套尺寸 — 參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊(cè)確定；底座長(zhǎng)度 — 底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距； e — 支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離,～ 取e =、 — 支架在最高位置，分別為后連桿和掩護(hù)梁與水平面的夾角。)( 4081cos58176。 通風(fēng)斷面的計(jì)算采煤工作面的過(guò)風(fēng)量有一定要求。一般按工作面允許風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算。計(jì)算：=，=400T/h則有： ( m3/min)（m3/min）(m/s)＜5m/s，符合安全規(guī)程規(guī)定。 支架主要部件的設(shè)計(jì)要求頂梁是支護(hù)頂板的直接支撐構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，還要滿足支護(hù)頂板的需要有足夠的頂板覆蓋率；同時(shí)盡可能的要適應(yīng)頂板的不平整性，使頂梁與頂板的接觸應(yīng)力均勻，避免因局部壓力而引起損壞。因此除滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，對(duì)底板起伏不平的適應(yīng)性要強(qiáng)；對(duì)底板接觸比壓要??；要有足夠的空間安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其它輔助裝置；要便于人員操作行走，能起一定的擋矸作用；要考慮排矸能力；要有一定的重量，以保證支架的穩(wěn)定性等。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強(qiáng)筋板，構(gòu)成封閉式棋盤(pán)形?！?，頂梁側(cè)護(hù)板一直伸到前端，對(duì)頂板的啟閉性能好。挑平(可上翻3176。 側(cè)護(hù)板的種類(lèi)與選擇頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板有兩種，如圖5—4所示：一種是一側(cè)固定另一側(cè)活動(dòng)的側(cè)護(hù)板?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板通過(guò)彈簧筒和側(cè)推千斤頂與梁體連接，以保證活動(dòng)側(cè)護(hù)板與鄰架的固定側(cè)護(hù)板靠緊。 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式圖5—4 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式一種是側(cè)護(hù)板在頂梁的外側(cè)。所以綜合考慮各個(gè)方面，ZY10800/28/63型掩護(hù)式支架采用圖5—4 b所示的側(cè)護(hù)板。因此，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，對(duì)底板的適應(yīng)性要強(qiáng)；對(duì)底板的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作和行走；保證支架的穩(wěn)定性。配置雙向活動(dòng)側(cè)護(hù)板，減少架間漏矸和防止大采高支架橫向傾倒。掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的上板，可以高出掩護(hù)梁上平面，并不要求在同一平面內(nèi)。大高采掩護(hù)式支架前連桿設(shè)計(jì)成雙單連桿，后連桿設(shè)計(jì)成整體連桿，如圖5—圖5—9所示，整體連桿由兩根單連桿組焊而成，用在后連桿，抗扭轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，銷(xiāo)軸與銷(xiāo)孔最大配合間隙控制在1mm以內(nèi),以增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。正拉式短推桿是由鋼板組焊而成的箱形結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、重量輕，因而被廣泛采用，但對(duì)煤、矸的處理不易，而且還存在理論上的缺陷。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。表52 推移裝置的功能與主要連接型式功 能 將輸送機(jī)推向煤壁，保證作業(yè)循環(huán) 將液壓支架拉向煤壁方向，及時(shí)支護(hù)頂板 框架或推桿與底座導(dǎo)向通道共同作為支架、輸送機(jī)移動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向，起一定的防滑作用連接型式 直接連接一端固定在支架底座（一般位于支架縱軸線上），另一端固定在輸送機(jī)或輸送機(jī)底托架上。少數(shù)為頂梁之間相連，稱為上移架機(jī)構(gòu)。支架推輸送機(jī)的力應(yīng)不大于輸送機(jī)的設(shè)計(jì)推力，拉架力一般應(yīng)為支架重量的2 5～3倍。圖5—11提底裝置對(duì)底座載荷的影響移架時(shí)，通過(guò)電液控制系統(tǒng)的程序控制，首先將底座前部抬起(提底座油缸為φ125/φ90規(guī)格)，再移架，顯著改善了支架對(duì)工作面底板條件的適應(yīng)能力，提高移架速度。ZY10800/28/63型支架伸縮比系數(shù)m=,因此,為了高產(chǎn)高效的目標(biāo)，該大采高液壓支架選擇雙伸縮立柱?；钊橇⒅年P(guān)鍵元件，對(duì)它的主要要求是保證密封性能良好，運(yùn)動(dòng)表面能承受外力的沖擊。在不承受橫向力或橫向力很小的情況下，可以用保護(hù)密封圈的尼龍擋圈兼做導(dǎo)向環(huán)。蕾型密封圈是一個(gè)U型夾布橡膠圈和唇內(nèi)夾橡膠壓制而成的單向?qū)嵭拿芊馊??；钊妮S向固定方式由三種：用螺帽加防松螺釘固定；用壓盤(pán)和螺釘固定；用半圓環(huán)加彈性擋圈固定。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，但要求活塞桿外徑與缸體內(nèi)徑之間有比較大的空間，這種固定方式使用較多。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)頂板載荷分布和底板條件，先確定支架頂梁的支撐力分布和底座對(duì)底板的比壓分布，使支架能適應(yīng)工作面條件的要求，從此來(lái)確定立柱上、下柱窩的位置。同時(shí)為偏于安全，可以認(rèn)為頂梁前端載荷為零，載荷沿頂梁長(zhǎng)度方向向后越來(lái)越大呈三角形分布，并按集中載荷計(jì)算。已知：1700mm，Lζ= m，h1 =220mm，h2=380mm，pt =8000KN，q=700KN/m2，△=+e= Fc=bc(Lζ +△)=(+)= F1=qFc=700=6258KN=立柱下柱窩位置的確定，要有利于移架，使底座前端的比壓小。 （63） （64）兩式聯(lián)立得： （65）式中： ——支架最低位置時(shí)，后連桿與水平面夾角；——支架最低位置時(shí)，立柱傾角；——支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面夾角。 雙伸縮立柱缸徑的確定立柱的缸體內(nèi)徑按下式進(jìn)行計(jì)算： (cm) （6—9）式中： —立柱缸體內(nèi)徑（cm）；—支架承受的理論支護(hù)阻力（kN）；—每架支架立柱數(shù)；—安全閥調(diào)正壓力（MPa），按樣本選取，=。則有 (cm)根據(jù)計(jì)算值，選取比計(jì)算值大的標(biāo)準(zhǔn)作為內(nèi)徑。則有：與關(guān)系為： = 符合要求。缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或熱軋無(wú)縫鋼管，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已有內(nèi)孔經(jīng)珩磨或精加工，只需按所要求的長(zhǎng)度切割無(wú)縫鋼管，材料有20，35，45，27SiMn。不與其他零件焊接的缸筒，使用調(diào)質(zhì)的45號(hào)鋼。設(shè)計(jì)液壓缸筒時(shí)，應(yīng)該正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸又足夠的輸出力、運(yùn)動(dòng)速度和有效行程，同時(shí)還必須具有一定的速度，能足以承受液壓力、負(fù)載力和意外沖擊力；缸筒的內(nèi)表面應(yīng)具有合適的公差等級(jí)、表面粗糙度和形位公差等級(jí)，以保證液壓缸的密封性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和耐用性。則：≤(MPa)同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)與完全塑性變形有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生：≤ （6—15）式中： —缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力，MPa≤ （6—16）計(jì)算得：≤ MPa≤ MPa 立柱的穩(wěn)定性驗(yàn)算在雙伸縮油缸的穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，假定活柱與中缸全部伸出，立柱承受最大同心載荷的情況下進(jìn)行驗(yàn)算，其方法是把活柱與中缸的當(dāng)量慣性矩相當(dāng)單伸縮中活柱的慣性矩來(lái)計(jì)算，再用單伸縮求油缸的穩(wěn)定的方法來(lái)進(jìn)行驗(yàn)算。（2）計(jì)算活柱與中缸的當(dāng)量慣性矩及 （6—21）式中：—活柱全部伸出活柱端部銷(xiāo)孔至活柱與中缸連接處；= —中缸全部伸出活柱與中缸連接處至中缸與外缸連接處之距；=—活柱端部銷(xiāo)孔至最大撓度處之距?？招幕钊麠U的一端，要留出焊接和熱處理時(shí)用的通氣孔d2。該孔軸線與活塞桿軸線的垂直公差值，按6級(jí)精度選??；8) 活塞桿上下工作表面的粗糙度為Ra= ，必要時(shí)，可以鍍鉻，鍍后拋光?；钊麠U的導(dǎo)向套：活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒桿腔的密封。導(dǎo)向套的材料：金屬導(dǎo)向套一般采用摩擦系數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作，非金屬導(dǎo)向套可以用塑料(PA)、聚四氟乙烯(PTFE+玻璃纖維)或聚散氟氯乙烯材料制作。立柱的縱向彎曲穩(wěn)定性極限力(kN)與液壓缸的安裝形式、活塞桿直徑行程有關(guān)，由下列公式求?。寒?dāng)時(shí)： （6—23） 當(dāng)時(shí)： （6—24）式中： —活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度，cm—活塞桿橫斷面回轉(zhuǎn)半徑，—長(zhǎng)度折算系數(shù)；（查表）—活塞桿的計(jì)算柔度（當(dāng)時(shí)不需作穩(wěn)定性計(jì)算）；、—柔性系數(shù)；（查表）、—實(shí)驗(yàn)系數(shù)；（查表）E—材料彈性模數(shù)，MPa；A—活塞桿斷面面積，公式（6—23）僅考慮縱向彎曲，公式（6—24）是同時(shí)考慮縱向彎曲和壓縮的經(jīng)驗(yàn)公式。當(dāng)頂板較破碎時(shí)，平衡千斤頂推，可使支撐合力前移，增強(qiáng)頂梁前端支護(hù)力，避免直接頂?shù)倪^(guò)早離層，對(duì)保持頂板完整有利。現(xiàn)按兩種情況進(jìn)行分析。圖66頂梁和掩護(hù)梁分離體取 得： （626）圖67頂梁分離體受力圖取頂梁為分離體，如圖67所示取 得： （627）式中 ——平衡千斤頂?shù)耐?、拉力（推力取?”、拉力取“”）；——頂板與頂梁之間的摩擦系數(shù)，；——支架最高位置時(shí)立柱傾角；——支架最高位置時(shí)平衡千斤頂傾角；為了使平衡千斤頂不與掩護(hù)梁發(fā)生干涉，保證支架在不同高度時(shí)平衡千斤頂與掩護(hù)梁平行，可以取支架在最高位置時(shí)頂梁上平面與掩護(hù)梁的夾角。通過(guò)（626）式求出，代入（627）式求得。（此時(shí)平衡千斤頂最