【正文】 梁鉸接處的縱向間隙和銷軸可以允許各段之間相互有稍許扭轉(zhuǎn)，因而比整體頂梁容易滿足港督要求。 支架的結(jié)構(gòu)及工作原理 液壓支架的組成 液壓支架 一般由 承載 結(jié)構(gòu)件、執(zhí)行元件、控制元件和輔助裝置四大部分組成。 支撐掩護(hù)式支架是在吸收了支撐式和掩護(hù)式兩種支架 優(yōu) 點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種支架。 支撐式支架 液壓支架 掩護(hù)式支架 垛式支架 節(jié)式支架 單鉸式掩護(hù)支架 四連桿式掩護(hù)支架 支撐掩護(hù)式支架 楊鎮(zhèn)源：支撐掩護(hù)式液壓支架總體及推移千斤頂強(qiáng)度設(shè)計(jì) 4 掩護(hù)式支架的特點(diǎn)是：有一個(gè)較寬的掩護(hù)梁以擋住采空區(qū)的矸石進(jìn)入作業(yè)工作空間；底座、前后連桿和掩護(hù)梁形成四連桿機(jī)構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力；立柱較少，一般為 2 根，傾斜布置，以增加支架的調(diào)高范圍；支架的兩側(cè)有活動 側(cè)護(hù)板，可以把架間密封；頂梁較短。 液壓支架的類型及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 到目前為止，世界各主要產(chǎn)煤國家對液壓支架仍沒有一個(gè)統(tǒng)一的架型分類標(biāo)準(zhǔn)。其作用是： (1)對采煤工作面工作空間的頂板進(jìn)行有效的支護(hù)。 80 年代以來，開發(fā)了適用于堅(jiān)硬頂板的大噸位 TZ720 型支架，分層開采自動鋪聯(lián)網(wǎng)支架、放頂煤液壓支架及大流量安全閥和操縱閥等。 作為綜采工作面關(guān)鍵設(shè)備的液壓支架 ， 經(jīng)歷了幾個(gè)階段的發(fā)展過程 。 楊鎮(zhèn)源：支撐掩護(hù)式液壓支架總體及推移千斤頂強(qiáng)度設(shè)計(jì) 2 1 概述 液壓支架發(fā)展過程及現(xiàn)狀 液壓支架是綜合機(jī)械化采煤工作面的主要設(shè)備之一，分散布置在整個(gè)采煤工作面上，液壓支架是以高壓液體為動力，由金屬構(gòu)件和若干液壓元件組成。因此，液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理，安全上可靠、是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動化不可缺少的主要設(shè)備。 在采煤工作面的煤炭時(shí)間生產(chǎn)過程中，為了防止頂板冒落，維持一定的工作空間，保證工人安全和各項(xiàng)作業(yè)正常進(jìn)行，必須對頂板進(jìn)行支護(hù)。 fourbar links。液壓支架作為回采工作面的一種支護(hù)設(shè)備，液壓支架在工作過程中能否取得良好的支護(hù)效果，取決于支架的架型，結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)。此外，由于對液壓支架需求數(shù)量很大，對液壓支架的投資經(jīng)常要占到長壁采煤工作面初始投資的一半以上。 I 摘要 我課題的研究內(nèi)容是支撐掩護(hù)式液壓支架的總體 及推移千斤頂強(qiáng)度 設(shè)計(jì)。因此正確的選擇和應(yīng)用液壓支架是長壁工作面采煤成功的先決條件。所以，支撐掩護(hù)式液壓支架具有以上兩者所具有的優(yōu)點(diǎn)。 canopy。從消化引進(jìn)設(shè)備開始，到我國能獨(dú)立設(shè)計(jì)、研究和制造液壓支架，我們已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，對這些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和提高勢在必行。液壓支架與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(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、減輕工人的體力勞動和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。再通過支架的推移千斤頂，又將輸送機(jī)推向煤壁 ，完成整個(gè)采煤過程。 因此，液壓支架是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動化不可缺少的 主要設(shè)備。至 70 年代中期，研制了 QY 型掩護(hù)支架和 ZY35 型支撐掩護(hù)支架。 液壓支架的應(yīng)用 液壓支架的作用 液壓支架是以高壓液體為動力，由若干液壓元件 (油缸和閥件 )與一些金屬結(jié)構(gòu)件組合而成的支撐和控制頂板的支護(hù)設(shè)備。 綜采工作面的布置 綜合機(jī)械化采煤設(shè)備在工作面的布置情況如圖 11 所示，其中主要設(shè)備有：用于破煤和裝煤工作的滾筒式采煤機(jī) 1(也可用刨煤機(jī) )，進(jìn)行運(yùn)煤的工作面可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī) 5 和順槽運(yùn)輸設(shè)備 (轉(zhuǎn)載機(jī) 4 和可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī) 3)，用以支護(hù)頂板的工作面液壓支架 2 和端頭支架 10及單體液壓支柱 11，設(shè)在下順槽的乳化液泵站 (包括乳化液泵 8和乳化液箱 9)，以及由乳化液泵站引入工作面的主進(jìn)液管 6和主回液管 7等。 支撐式支架適用于直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強(qiáng)烈周期來壓，且水平力小的條件。 掩護(hù)式支架適用于頂板不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定、老頂周期來壓不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件。它的主要缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。頂梁一般由兩種結(jié)構(gòu)形式：一種為整體頂梁，這種頂梁的梁體較長，結(jié)構(gòu)簡單，能順利通過頂板局部冒落凹坑，但對頂板臺階的適應(yīng) 能力差；另一種為分段頂梁，即頂梁分為前梁和后梁兩部分，前梁又可分為伸縮式活動前梁、鉸接式活動前梁或兼而有之的活動前梁。因此，在頂板破碎、片幫現(xiàn)象嚴(yán)重的工作能，多采用帶伸縮式活動前梁的支架。掩護(hù)梁與前后連桿、底座共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，承受支架的水平分力。前后連桿與掩護(hù)梁、底座組成的四連桿機(jī)構(gòu)，即可承受支架的水平分力，又可使掩護(hù)梁的鉸接點(diǎn)在支架的調(diào)高范圍內(nèi)做近似的直線運(yùn)動，使支架的梁端距基本保持不變，從而提高了支架控制的可靠性。支架通過底座與推移裝置相連，以實(shí)現(xiàn)自身前移和推移輸送機(jī)前移。制造時(shí)，通常兩側(cè)側(cè)護(hù)板做成對稱的；安裝時(shí)，可按需要將一側(cè)側(cè)護(hù)板用螺栓或銷子固定在頂梁和掩護(hù)梁上。立柱式液壓支架的主要?jiǎng)恿υ?，可分為單伸縮和雙伸縮兩種。 ② 千斤頂 液壓支架中除立柱以外的液壓缸均稱為千斤頂，依其功能分別為前梁千 斤頂、推移千斤頂、側(cè)推千斤頂、平衡千斤頂、護(hù)幫千斤頂和復(fù)位千斤頂?shù)取? (3) 控制元件 液壓支架的液壓系統(tǒng)中所使用的控制元件主要有兩大類：壓力控制閥和方向控制閥。立柱和千斤頂用的安全閥，可按照立柱和千斤頂?shù)念~定工作阻力來調(diào)整開啟壓力。 ② 液控單向閥 液控單向閥是液壓支架的重要元件之一。操縱閥有轉(zhuǎn)閥和滑閥二種類型。 ② 擋矸裝置 擋矸裝置由懸掛在頂梁后端的擋矸簾或擋矸板構(gòu)成，其作用是防止矸石從采空區(qū)涌入工作面。 ④ 護(hù)幫裝置 煤層較厚或煤質(zhì)松軟時(shí)，工作面煤幫（壁）容易在礦山壓力下崩落，這種現(xiàn)象稱為片幫。 ⑤ 防倒防滑裝置 在煤層傾角較大（一般在 15176。如圖 12 所示。 (3) 支架和輸送機(jī)前移 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。 升柱時(shí)高壓液體進(jìn)入立柱的下腔，立柱升起使頂梁接觸頂板，立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到泵站工作壓力時(shí)，泵站自動卸載，支架的液控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達(dá)到初撐力，此階段為初撐階段 t0 ；此時(shí)支架的初撐力為 23104 bcp D p n???, KN (11) 式中 D——支架立柱的缸徑， m； pb ——泵站的工作阻力， MPa ； n——支架立柱的數(shù)量。 圖 支架的工作特性曲線 Fig .13 line of support work characteristic t0 — 初撐階段； t1 — 增阻階段； t2 — 橫阻階段； P1 — 初撐力； P2 — 工作阻力 液壓支架工況分析 液壓支架是以乳化液泵站的高壓液體為動力，通過液控系統(tǒng)，按要求使支架及附屬裝置完成支撐、降柱、移架、推移輸送機(jī)以及防護(hù)等動作，從而實(shí)現(xiàn)支護(hù)工作機(jī)械化。 液壓支架支撐過程中，在操縱閥關(guān)閉前后 (或供液系統(tǒng) 關(guān)閉前后 )，工作面頂板與支架頂梁的主被動關(guān)系發(fā)生了變化。由于卸載降柱、推移和支撐操作工序?qū)χЪ艿囊萍芩俣?、支護(hù)狀態(tài)和支撐性能起著決定性作用。對于每臺液壓支架來說，既有立柱控制回路，又有推移千楊鎮(zhèn)源：支撐掩護(hù)式液壓支架總體及推移千斤頂強(qiáng)度設(shè)計(jì) 10 斤頂控制回路，因此可能出現(xiàn)不同基本工況的組合，如降柱與移架、升柱與推移輸送機(jī)等。 (1)升柱初撐階段 把操縱閥置于Ⅰ的位置后，來自泵站的高壓液打開液控單向閥進(jìn)入立柱下腔使支架升起。當(dāng) Pc達(dá)到泵站額定壓力時(shí)，對應(yīng)的初撐力稱為額定支撐力。從設(shè)計(jì)和使用的角度來看，希望 Pc接近或達(dá)到回采 工作面泵站壓力，然而事實(shí)上是難以實(shí)現(xiàn)這一愿望。認(rèn)為初撐階段壓力急劇線性增加的觀點(diǎn)與客觀實(shí)際有一定的差異。 在計(jì)算移架速度時(shí)，升柱初撐時(shí)間為 tc與 ts 之和。隨著頂板的逐漸下沉，立柱活塞腔內(nèi)的液體受到進(jìn)一步壓縮，其壓力也隨之升高，使支架 對 頂 板產(chǎn)生更大的支撐力，力圖阻止或延緩頂板下沉。但在相鄰支架處于降柱工序時(shí)，支架對頂板的支撐力會發(fā)生急劇上升。 (3)溢流承載階段 在頂板不斷下沉或發(fā)生頂板來壓時(shí)，支架對頂板的支撐力會急劇上升，并超過安全閥的調(diào)定壓力 Pt。 Pz2與 Pt 的差值取決于頂板的下沉速度或者來壓的強(qiáng)烈程度，同時(shí)取決于安全閥的溢流特性。溢流承載過程中，立柱活塞腔壓力有微小的波動，體現(xiàn)了安全閥的啟閉特性。故立柱的活塞可以回縮，支架降落離開頂板，其降柱時(shí)間 tj主要取決于降柱行程。如果移架力不是足夠大，反而會增加移架的時(shí)間，從而影響以加速度。 液壓支架設(shè)計(jì)的目的和要求 設(shè)計(jì)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(jì)出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。 (2).液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。 (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。 (9).要求支架有足夠的剛度，能承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。 2 液壓支架整體結(jié)構(gòu)分析及選型 支撐掩護(hù)式 (ZZY)支架的特點(diǎn)及適用條件 支撐掩護(hù)式支架是以支撐為主，同時(shí)兼有掩護(hù)作用的支架。 由 本設(shè)計(jì)原始條件：老頂 III 級、直接頂 2類 可確定支架類型為支撐掩護(hù)式； 液壓支架基本結(jié)構(gòu)部件選型 (1)．功能：支撐、維護(hù)和覆蓋頂板，為工作面創(chuàng)造安全的工作空間 。 ② 整體頂梁 (如圖 21) 整體頂梁的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好；頂梁對頂板載荷的平衡能力較強(qiáng)；前端支撐力較大；可設(shè)置全長側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少架間漏矸。運(yùn)輸時(shí)可以將前梁放下與頂梁垂直，以減小運(yùn)輸尺寸。 在支撐狀態(tài)時(shí)，伸縮比較困難，因而一般不用于整 體 頂梁。 參考相關(guān)資料，結(jié)合 實(shí)際，選擇鉸接式頂梁， 不 帶伸縮梁。一旦片幫，也可擋住 圖 24 帶內(nèi)伸縮式伸縮前梁 Fig .24 stretching band telescopic beam 圖 22 鉸接式頂梁 Fig .22 Articulated roof beam 圖 25 帶外伸縮式伸縮前梁 Fig .25 Before stretching band telescopic beam 圖 23 整體頂梁帶伸縮梁 Fig .23 Flexible beam with integrated roof 楊鎮(zhèn)源：支撐掩護(hù)式液壓支架總體及推移千斤頂強(qiáng)度設(shè)計(jì) 16 片幫煤不進(jìn)入人行道，并防止片幫繼續(xù)擴(kuò)大；②作臨時(shí)前梁，在支架能及時(shí)支護(hù)的情況下，采煤機(jī)過后挑起挑梁可實(shí)現(xiàn)超前支護(hù)。 ① 簡單鉸接式：簡單鉸接式護(hù)幫板鉸接在整體梁或鉸接式頂梁的前端 (有伸縮梁時(shí)鉸接在伸縮梁頭上 )，千斤頂直接與護(hù)幫板相連接。即可。 (2)． 兩種挑梁挑起力矩的比較 挑起力矩與千斤頂推力之比 R,簡單鉸 接式一般為 70~80mm，四連桿式一般為150~250mm，后者是前者的 2~3倍。的護(hù)幫裝置，即可支撐煤壁防止片幫，又可臨時(shí)支護(hù)端面頂板。 特點(diǎn)： ① .擋矸，密封性能好； ② .活動側(cè)護(hù)板的接觸面積大，導(dǎo)向性好； ③ .可以調(diào)架，有利于支架的穩(wěn)定性； ○ 4 .結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、折裝較困難。 適用條件： ① .主要用于頂板比較穩(wěn)定或堅(jiān)硬頂板條件的支撐掩護(hù)式支架； ② .只能用于頂梁。 ① .整體剛性底座 整體剛性底座如圖 211 所示，中擋前部一般有一高度為 50~100mm 小箱形結(jié)構(gòu)，中擋后部上方為箱形結(jié)構(gòu)，推移千斤頂一般安裝在箱形體之下。底座底板是中分式的，中擋推移機(jī)構(gòu)直接落在煤層底板上，前立柱柱窩前有過橋，中擋后部上方為箱形結(jié)構(gòu)。 由上述底座的特點(diǎn)和適用條件，選擇底分剛性底座。 (1).短推移桿 短推移桿一般結(jié)構(gòu)如圖 214 所示，是由鋼板組焊而成的箱形結(jié)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)簡單可靠，重量輕，被廣泛采用?？蚣苁介L推移桿適用于中型以下的支架。 鉸接式 長推移桿如圖 217，一般由前后兩段箱式結(jié)構(gòu)組成，中間通過十字連接頭鉸接，可以上下左右擺動。 其他部件選擇 (1).推移千斤頂 選用框架連接方式的推移千斤頂。 主要參數(shù)設(shè)計(jì) 支架的最大高度和最小高度 支架高度的確定原則，應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采取范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來確定，其最大與最小高度為： 1mmH h s?? 2n n aH h s a ?? ? ? ? 式中 Hm—— 支架最大高度； Hn —— 支架最小高度； hm —— 煤層最大厚度； hn —— 煤層最小厚度； s1 —— 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 圖 216 整體箱式長推移桿 Over the whole length rod box 圖 217 鉸接式長推移桿 Articulated a long pole over 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 200~300mm； 本論文取 200