【正文】 Bmc ?? ( ) 式中： cb —— 支架間距 (支架中心距 )， mm； mB —— 每架支架頂梁寬度， mm； 3C —— 相鄰支架 (或框架 )頂梁之間的間隙， mm； m in m inm ax1 L LLK ??中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 9 頁 n—— 每架所包含的組架的組數或框架數； 整體 自移式支架 n=1 整體邁步式支架 n=2 節(jié)式邁步支架 n=支架節(jié)數。 底座長度 底座能夠將頂板壓力傳遞到底板并且能夠穩(wěn)定支架。 四連桿機構的作用及幾何作圖法的設計 四連桿機構的作用 通過四連桿機構，能使支架頂梁端點的運動軌跡近似雙曲線，而使支架頂梁前端的端頭離煤壁的距離大大減小，大大提高了管理頂板的性能。 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 10 頁 圖 21 四連桿機構幾何特征 支架 的 工作段要求 運動 曲線向前凸的一段，如圖 所示的 h 段，其原因 是： 當頂板來壓時，立柱讓壓 產生 下縮，使頂梁有 向煤壁 的趨勢防止巖石向后移動 。 從以上分析得知，為使支架的受力合理和工作可靠，在設計四連桿機構的運動軌跡曲線時，應使支架工作段盡量取曲線向前凸的一段，所以當已知掩護梁和后連桿的長度后，從這個觀點考慮，在進行設計的時侯，把掩護梁和后連桿機構簡化成曲柄滑塊機構，進行作圖計算。找到這個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度。 掩護梁與后連桿長度的確定 首先用解析法確定掩護梁和后連桿的長度，如圖 所示 L — 掩護梁長度 ； 1L — 后連桿長度； 2L — 1E 點垂直線到后連桿下鉸點之距； 1h — 支架最高位置時的計算高度； 3 2 0 06 0 03 8 0 01 ???h mm 2h — 支架最低位置時的計算高度； 1 6 0 06 0 02 2 0 02 ???h mm 從幾何關系可以列出 : 2111 c o sc o s LQLPL ?? （ ） 2212 c o sc o s LQLPL ?? （ ） 將以上兩式聯立解得： ? ? ? ?12121 c osc osc osc os PPLL ??? （ ） 按四連桿機構的幾何特征所要求的角度， 選定： 01 59?P 。 ???L mm 根據掩護梁長度 L 和后連桿長度 1L 重新計算出： 01 59?P 。 （ 2）、過 O 點作水平線 H— H 線使與底座相平行。 （ 6）、以 A 點為圓心， L 長度為半徑作圓，與上步所繪直線相交于 1E ， 1E 點為掩護梁與頂梁的鉸點。假設在液壓支架升降過程中， 1E 點運動軌跡近似在此直線上來回滑動。 （ 13）、以 2E 點為圓心，以掩護梁長 L 為半徑作圓，與上步圓弧相 交于 1A 點， 1A點為支架在降到中間位置時掩護梁與后連桿的鉸點。 B、 B B2 三個點就是支架在三個位置時的前連桿的上鉸點。 AO 、 AB 、 BC 、 CD 為液壓支架的四連桿機構。 （ 2） 先推溜后移架的方式，支護滯后，頂梁長度要求較小。由于工作面底板水平起伏不平，輸送機和采煤機發(fā)生傾斜，采煤機割煤垂直分力使搖臂和滾筒向支架傾斜，為避免割頂梁而留有的安全距離稱為梁端距。 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 圖 26 液壓支架尺寸關系 頂梁長度 =[配套尺寸 +底座長度 +A*cos（ Q1） ][G*cos（ P1） +300+e]+掩護梁與頂梁鉸mm 式中： 配套尺寸 —— 600+300+800+400=2100mm MG400/920WD） 底座長度 —— 底座前端至后連桿下鉸點之距 2400mm e—— 支架由高到低頂梁前端點最大變化距離 39mm Q1， P1—— 支架在最高位置時，分別為后連桿和掩護梁與水平面的夾角 故頂梁長度為 377820xx9300c o s 5 9211270c o s147824002100 ?????? ??。寬面頂梁一般為— m。 本次設計的頂梁覆蓋率： %?? 立柱位置的確定 立柱數 目前國內支撐式液壓支架的立柱數為 2— 6 根，常用選為 4柱。所以本次設計前排立柱取 ?5 ,后排立柱垂直布置。本次設計的支架立柱間距選 1m。 液壓支架的常用頂梁形式有 3種：整體式頂梁、鉸接式頂梁和楔形結構式頂梁。 整體式剛性頂梁為寬面板式的箱形結構件。前梁千斤頂需有足夠的支撐力和連接強度，前梁不宜設側護板。 楔形結構梁根據構件之間摩擦自鎖原理，通過楔形梁 1和頂梁 4與楔塊 2 之間的摩擦作用，在受載時楔形梁 楔塊 2 和后梁 4 成為 — 個整體，類似于整體剛性 頂梁。另外，在運輸時，縮短運輸尺寸，楔形梁 1 可以放到下垂位置，方便運輸和安裝。 在本次設計中采用了單伸縮式機械加長立柱。缸體內表面要求很高的加工精度，充當活塞的密封表面。導向環(huán)大多數采用塑料制品，也可以用銅合金制成。它為單向密封，可裝入各種液壓活塞頭和導向套上。 鼓型和蕾型密封圈裝配簡單方便，活塞結構簡化了，但密封圈的自身加工較復雜。 缸口在導向套外側裝有鋼絲擋圈，內側裝有密封圈和防塵圈用以固定。在密封液體壓力較高時，采用半圓環(huán)結構連接方式。掩護梁采用整體箱形鋼板焊接式，掩護梁的上端與頂梁鉸接，下部焊有耳座與前后連桿鉸接。 圖 本次設計支架的掩護梁 前、后連桿是四連桿機構中重要的承載和運動部 件，與底座和掩護梁的一部分共同組成四連桿機構，使支架能承受水平作用力、圍巖載荷和保持支架穩(wěn)定。后連桿設計成單連桿，為支架后部節(jié)省空間，有利于后部輸送機的工作與維護。 (3)為支架的其他結構件和工作機構提供安設的基礎。整體剛 性底座立柱柱窩的一般要設計一過橋．以提高底座的抗扭能力和整體剛性。波蘭采用支架使用鉸接分體底座的較多，我國 ZY3600／ 17／ 35K 支架等亦采用鉸 接分體式底座。但減少了底座的接底面積，從而增大了對底板的比壓，目前，高產高效工作面的支架一般采用分體剛性底座。有以下功能： 擋矸。 防倒、調架。固定側護板就是梁的邊筋板，減輕支架重量，可增加梁體強度。主要用于頂板較穩(wěn)定或堅硬的支撐掩護式液壓支架，且只能裝于頂梁。 千斤頂 推移千斤頂 推移千斤頂按連接方式分有直接連接方式、浮動活塞式和框架連接方式。 根據千斤頂的適用性選取框架式推移千斤頂作為本次設計的推移千斤頂。側推千斤頂的安裝位 置有如下幾種： （ 1）一側為活動側護板，另一側為固定側護板時，在固定側護板一側的圓筒內裝有固定筒，千斤頂裝在筒內，其它不變，也可免去另開窗口，保證掩護梁和頂梁的強度，但不利于安裝和檢修。 該支架設計時選用了（ 1）中的側頭千斤頂安裝方式 側推千斤頂的技術參數 如下： 行程： 200mm；缸體內徑： 63mm；活動桿直徑： 45mm。前梁有挑梁式和升縮前梁兩種，挑梁能使前梁上下擺動，加大前梁端部的支撐力；升縮前梁可及時支護。千斤頂縮回時，由于千斤頂活塞桿腔沒有液控單向閥鎖緊，于是在前梁上加加一個彈簧機械鎖。 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 29 頁 圖 371 短推移桿 長推移桿 長推移桿 常用形式有鉸接式、整體箱式和框架式。 鉸接式長推移桿由前后兩段箱式結構件組成，通過十字連接頭鉸接，能夠上、下、左、右擺動，如圖 372 所示。但在工作面更換難。當推移千斤頂缸徑超過φ 140mm 時，雙桿式結構強度難保證，可靠性低。 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 31 頁 圖 375 短推移桿正拉式布置 圖 376 長推移桿倒拉式布置 本次設計選擇長推移桿倒拉式布置。掩護梁底部有可伸縮插板，利用千斤頂的伸縮調整放煤口進行放煤，放煤時收回插板，放煤后伸出插板擋住矸石流入后輸送機內。尾梁及其千斤頂組成放煤機構，能夠操縱鉸接在掩護梁上的尾梁千斤頂，使尾梁向上轉動擋矸或松動頂煤。尾梁體和插板均為焊接箱體結構，插板千斤頂控制插板在尾梁的導軌上滑動，以實現伸縮。 4 液壓支架的受力分析 概述 液壓支架工作狀態(tài) 在工作面中，當煤采空后，會出現一定的空間。 頂板冒落一般可分為三個階段：開始時頂板處于無壓狀態(tài)，此時頂板較完整且不下沉，此時稱為無壓狀態(tài)； 但經一定時間，頂板就會下沉，稱為老頂來壓。如果繼續(xù)來壓，就不斷讓壓，故立柱需要有一定的向下行程，如果沒有向下行程，稱為 壓死狀態(tài)。 計算載荷的確定 支架實際受載荷的情況很復雜，底座和頂梁上的載荷既非集中載荷，又非均勻載荷，中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 34 頁 其分布規(guī)律隨著頂底板與支架的接觸情況而變化，為簡化計算，作如下規(guī)定： 1. 將支架簡化成一個平面 桿系結構，同時為安全，按集中載荷進行計算。 5. 短柱和立柱均按最大工作阻力計算。 8. 各結構件的強度校核，除應按理論支護阻力校核危險斷面外，還需要按《液壓支架形式試驗技術規(guī)范》的各結構件的加載方式，及支架的額定工作阻力逐一進行校核。 ))(( KBCLF ??? （ ） 式中： L—— 支架頂梁長度； mm C—— 梁端距； mm B—— 支架頂梁寬度； mm K—— 相鄰支架頂梁間隙； mm。 根據設計要求：初撐力 = 工作阻力 = ?? KN 移架力和推溜力 移架力與支架結構、質量、頂板性質、煤層厚度有關。 立柱及相關液壓系統(tǒng)參數的確定 確定立柱參數 立柱的缸體內徑按下式進行計算： ?? c osp40d an FD ? （ ） 式中： dD — 立柱缸體內徑； F— 支 架承受的理論支護阻力， N； n— 每架支架立柱數； ap — 安全閥調正壓力， Pa； 按產品樣本選取，選 BYF1 型安全閥， MPaa 40p ? ； ? — 立柱最大傾角； 本支架中， F=4800KN,n=4, MPaa 40p ? , ?10?? 則： ?10c o 4 8 0 040c o sp40d ??? ??? ?? an FD= ?。?dD =230mm 表 .1內徑尺寸系列（ GB234880） 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 36 頁 參照上表，故最終選取內徑 230mm，《機械設計手冊》表 230mm時油缸標準外徑為 273mm，活柱外徑 220mm。b MPP ? 立柱初撐力按下式進行計算 : 39。 立柱工作阻力按下式進行計算： KNPDPad 1 6 6 140104 222 ???????? ? () 液壓支架立柱強度驗算 ， 表 液壓支架立柱已知參數 初撐力 KNP/1 1329 工作阻力 KNP/2 1661 油缸外徑 mmD/0 273 活柱外徑 mm/1D 210 油缸內徑 mmDd/ 230 活柱內徑 mm/2D 180 立柱調高行程 /mm 1600 液壓行程 /mm 900 加長桿調高 /mm 700 加長桿直徑 mm/d?D 179? 158 2. 油缸穩(wěn)定性計算 驗算活塞桿全部伸出并受最大同心縱向載荷的穩(wěn)定