【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(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) n—— 每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)； 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(shù)。 底座長(zhǎng)度 底座能夠?qū)㈨敯鍓毫鬟f到底板并且能夠穩(wěn)定支架。 四連桿機(jī)構(gòu)的作用及幾何作圖法的設(shè)計(jì) 四連桿機(jī)構(gòu)的作用 通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)，能使支架頂梁端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 圖 21 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征 支架 的 工作段要求 運(yùn)動(dòng) 曲線向前凸的一段，如圖 所示的 h 段，其原因 是： 當(dāng)頂板來(lái)壓時(shí)，立柱讓壓 產(chǎn)生 下縮，使頂梁有 向煤壁 的趨勢(shì)防止巖石向后移動(dòng) 。 從以上分析得知，為使支架的受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線時(shí)，應(yīng)使支架工作段盡量取曲線向前凸的一段，所以當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度后，從這個(gè)觀點(diǎn)考慮，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)侯，把掩護(hù)梁和后連桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，進(jìn)行作圖計(jì)算。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。 掩護(hù)梁與后連桿長(zhǎng)度的確定 首先用解析法確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖 所示 L — 掩護(hù)梁長(zhǎng)度 ； 1L — 后連桿長(zhǎng)度； 2L — 1E 點(diǎn)垂直線到后連桿下鉸點(diǎn)之距； 1h — 支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度； 3 2 0 06 0 03 8 0 01 ???h mm 2h — 支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度； 1 6 0 06 0 02 2 0 02 ???h mm 從幾何關(guān)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(lián)立解得： ? ? ? ?12121 c osc osc osc os PPLL ??? （ ） 按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征所要求的角度， 選定： 01 59?P 。 ???L mm 根據(jù)掩護(hù)梁長(zhǎng)度 L 和后連桿長(zhǎng)度 1L 重新計(jì)算出： 01 59?P 。 （ 2）、過(guò) O 點(diǎn)作水平線 H— H 線使與底座相平行。 （ 6）、以 A 點(diǎn)為圓心， L 長(zhǎng)度為半徑作圓，與上步所繪直線相交于 1E ， 1E 點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。假設(shè)在液壓支架升降過(guò)程中， 1E 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡近似在此直線上來(lái)回滑動(dòng)。 （ 13）、以 2E 點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長(zhǎng) L 為半徑作圓，與上步圓弧相 交于 1A 點(diǎn)， 1A點(diǎn)為支架在降到中間位置時(shí)掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 B、 B B2 三個(gè)點(diǎn)就是支架在三個(gè)位置時(shí)的前連桿的上鉸點(diǎn)。 AO 、 AB 、 BC 、 CD 為液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)。 （ 2） 先推溜后移架的方式，支護(hù)滯后，頂梁長(zhǎng)度要求較小。由于工作面底板水平起伏不平，輸送機(jī)和采煤機(jī)發(fā)生傾斜，采煤機(jī)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(chēng)為梁端距。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 圖 26 液壓支架尺寸關(guān)系 頂梁長(zhǎng)度 =[配套尺寸 +底座長(zhǎng)度 +A*cos（ Q1） ][G*cos（ P1） +300+e]+掩護(hù)梁與頂梁鉸mm 式中： 配套尺寸 —— 600+300+800+400=2100mm MG400/920WD） 底座長(zhǎng)度 —— 底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距 2400mm e—— 支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離 39mm Q1， P1—— 支架在最高位置時(shí)，分別為后連桿和掩護(hù)梁與水平面的夾角 故頂梁長(zhǎng)度為 377820xx9300c o s 5 9211270c o s147824002100 ?????? ??。寬面頂梁一般為— m。 本次設(shè)計(jì)的頂梁覆蓋率： %?? 立柱位置的確定 立柱數(shù) 目前國(guó)內(nèi)支撐式液壓支架的立柱數(shù)為 2— 6 根，常用選為 4柱。所以本次設(shè)計(jì)前排立柱取 ?5 ,后排立柱垂直布置。本次設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)式頂梁。 整體式剛性頂梁為寬面板式的箱形結(jié)構(gòu)件。前梁千斤頂需有足夠的支撐力和連接強(qiáng)度，前梁不宜設(shè)側(cè)護(hù)板。 楔形結(jié)構(gòu)梁根據(jù)構(gòu)件之間摩擦自鎖原理，通過(guò)楔形梁 1和頂梁 4與楔塊 2 之間的摩擦作用，在受載時(shí)楔形梁 楔塊 2 和后梁 4 成為 — 個(gè)整體，類(lèi)似于整體剛性 頂梁。另外，在運(yùn)輸時(shí)，縮短運(yùn)輸尺寸，楔形梁 1 可以放到下垂位置，方便運(yùn)輸和安裝。 在本次設(shè)計(jì)中采用了單伸縮式機(jī)械加長(zhǎng)立柱。缸體內(nèi)表面要求很高的加工精度，充當(dāng)活塞的密封表面。導(dǎo)向環(huán)大多數(shù)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(dǎo)向套上。 鼓型和蕾型密封圈裝配簡(jiǎn)單方便，活塞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了，但密封圈的自身加工較復(fù)雜。 缸口在導(dǎo)向套外側(cè)裝有鋼絲擋圈，內(nèi)側(cè)裝有密封圈和防塵圈用以固定。在密封液體壓力較高時(shí)，采用半圓環(huán)結(jié)構(gòu)連接方式。掩護(hù)梁采用整體箱形鋼板焊接式，掩護(hù)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(shè)計(jì)支架的掩護(hù)梁 前、后連桿是四連桿機(jī)構(gòu)中重要的承載和運(yùn)動(dòng)部 件，與底座和掩護(hù)梁的一部分共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，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(shè)計(jì)成單連桿，為支架后部節(jié)省空間，有利于后部輸送機(jī)的工作與維護(hù)。 (3)為支架的其他結(jié)構(gòu)件和工作機(jī)構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)。整體剛 性底座立柱柱窩的一般要設(shè)計(jì)一過(guò)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(guó) 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(duì)底板的比壓，目前，高產(chǎn)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(diào)架。固定側(cè)護(hù)板就是梁的邊筋板，減輕支架重量，可增加梁體強(qiáng)度。主要用于頂板較穩(wěn)定或堅(jiān)硬的支撐掩護(hù)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(dòng)活塞式和框架連接方式。 根據(jù)千斤頂?shù)倪m用性選取框架式推移千斤頂作為本次設(shè)計(jì)的推移千斤頂。側(cè)推千斤頂?shù)陌惭b位 置有如下幾種： （ 1）一側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板，另一側(cè)為固定側(cè)護(hù)板時(shí)，在固定側(cè)護(hù)板一側(cè)的圓筒內(nèi)裝有固定筒，千斤頂裝在筒內(nèi)，其它不變，也可免去另開(kāi)窗口，保證掩護(hù)梁和頂梁的強(qiáng)度，但不利于安裝和檢修。 該支架設(shè)計(jì)時(shí)選用了（ 1）中的側(cè)頭千斤頂安裝方式 側(cè)推千斤頂?shù)募夹g(shù)參數(shù) 如下： 行程： 200mm；缸體內(nèi)徑： 63mm；活動(dòng)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(dòng)，加大前梁端部的支撐力；升縮前梁可及時(shí)支護(hù)。千斤頂縮回時(shí)，由于千斤頂活塞桿腔沒(méi)有液控單向閥鎖緊，于是在前梁上加加一個(gè)彈簧機(jī)械鎖。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 圖 371 短推移桿 長(zhǎng)推移桿 長(zhǎng)推移桿 常用形式有鉸接式、整體箱式和框架式。 鉸接式長(zhǎng)推移桿由前后兩段箱式結(jié)構(gòu)件組成，通過(guò)十字連接頭鉸接，能夠上、下、左、右擺動(dòng)，如圖 372 所示。但在工作面更換難。當(dāng)推移千斤頂缸徑超過(guò)φ 140mm 時(shí)，雙桿式結(jié)構(gòu)強(qiáng)度難保證，可靠性低。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 圖 375 短推移桿正拉式布置 圖 376 長(zhǎng)推移桿倒拉式布置 本次設(shè)計(jì)選擇長(zhǎng)推移桿倒拉式布置。掩護(hù)梁底部有可伸縮插板，利用千斤頂?shù)纳炜s調(diào)整放煤口進(jìn)行放煤，放煤時(shí)收回插板，放煤后伸出插板擋住矸石流入后輸送機(jī)內(nèi)。尾梁及其千斤頂組成放煤機(jī)構(gòu)，能夠操縱鉸接在掩護(hù)梁上的尾梁千斤頂，使尾梁向上轉(zhuǎn)動(dòng)擋矸或松動(dòng)頂煤。尾梁體和插板均為焊接箱體結(jié)構(gòu)，插板千斤頂控制插板在尾梁的導(dǎo)軌上滑動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)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(dāng)煤采空后，會(huì)出現(xiàn)一定的空間。 頂板冒落一般可分為三個(gè)階段：開(kāi)始時(shí)頂板處于無(wú)壓狀態(tài)，此時(shí)頂板較完整且不下沉，此時(shí)稱(chēng)為無(wú)壓狀態(tài)； 但經(jīng)一定時(shí)間，頂板就會(huì)下沉，稱(chēng)為老頂來(lái)壓。如果繼續(xù)來(lái)壓，就不斷讓壓，故立柱需要有一定的向下行程，如果沒(méi)有向下行程，稱(chēng)為 壓死狀態(tài)。 計(jì)算載荷的確定 支架實(shí)際受載荷的情況很復(fù)雜，底座和頂梁上的載荷既非集中載荷，又非均勻載荷，中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁(yè) 其分布規(guī)律隨著頂?shù)装迮c支架的接觸情況而變化，為簡(jiǎn)化計(jì)算，作如下規(guī)定： 1. 將支架簡(jiǎn)化成一個(gè)平面 桿系結(jié)構(gòu)，同時(shí)為安全，按集中載荷進(jìn)行計(jì)算。 5. 短柱和立柱均按最大工作阻力計(jì)算。 8. 各結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度校核，除應(yīng)按理論支護(hù)阻力校核危險(xiǎn)斷面外，還需要按《液壓支架形式試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范》的各結(jié)構(gòu)件的加載方式，及支架的額定工作阻力逐一進(jìn)行校核。 ))(( KBCLF ??? （ ） 式中： L—— 支架頂梁長(zhǎng)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(jù)設(shè)計(jì)要求：初撐力 = 工作阻力 = ?? KN 移架力和推溜力 移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、頂板性質(zhì)、煤層厚度有關(guān)。 立柱及相關(guān)液壓系統(tǒng)參數(shù)的確定 確定立柱參數(shù) 立柱的缸體內(nèi)徑按下式進(jìn)行計(jì)算： ?? c osp40d an FD ? （ ） 式中： dD — 立柱缸體內(nèi)徑； F— 支 架承受的理論支護(hù)阻力， N； n— 每架支架立柱數(shù)； ap — 安全閥調(diào)正壓力， Pa； 按產(chǎn)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(nèi)徑尺寸系列（ GB234880） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁(yè) 參照上表，故最終選取內(nèi)徑 230mm，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 230mm時(shí)油缸標(biāo)準(zhǔn)外徑為 273mm，活柱外徑 220mm。b MPP ? 立柱初撐力按下式進(jìn)行計(jì)算 : 39。 立柱工作阻力按下式進(jìn)行計(jì)算： KNPDPad 1 6 6 140104 222 ???????? ? () 液壓支架立柱強(qiáng)度驗(yàn)算 ， 表 液壓支架立柱已知參數(shù) 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(nèi)徑 mmDd/ 230 活柱內(nèi)徑 mm/2D 180 立柱調(diào)高行程 /mm 1600 液壓行程 /mm 900 加長(zhǎng)桿調(diào)高 /mm 700 加長(zhǎng)桿直徑 mm/d?D 179? 158 2. 油缸穩(wěn)定性計(jì)算 驗(yàn)算活塞桿全部伸出并受最大同心縱向載荷的穩(wěn)定