【正文】 2） 對連桿受力影響 由連桿受力 cP 和 DP 的計算式可以看出，摩擦 力對連桿受力的影響表現(xiàn)在 AcfPSin? 和 ADfPSin? 項中。產生水平載荷的原因很多，所以它的大小和方向也是根據具體情況而變化。一般情況下，掩護式支架常用加大立柱的傾角來擴大支架的調高范圍。當 O 點在頂梁下方時 tgθ取負值。 立柱支撐在頂梁，當立柱的工作阻力為 BP ，傾角為 ? 時，顯然支架的承載能力與 BP COS?有直接的關系。 支架受力分析 支架的受力分析與計算，是按理論力學中一個物體受幾個力的作用下處 于平滑狀態(tài)時，所受力和力矩之和為零的原理來進行分析和計算的。 （ 2） 金屬結構件按材料力學上的直梁理論來計算。 圖 35 插板千斤頂結構圖 1缸體 2活塞 3擋圈 4壓盤 68 5半環(huán) 55 6壓環(huán) 7活塞導向環(huán) 8鼓形密封圈 9O 形密封圈 10擋圈 11活塞 12蕾形密封圈 擬定液壓系統(tǒng) 本支架的液壓系統(tǒng)，由乳化液泵站，主進，主回液膠管，各種液壓元件，立柱及各種千斤頂等組成。采用整體式底座：這種底座是用鋼板焊接成的箱式結構，整體性強，穩(wěn)定性好，強度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小，底座的前端做成滑靴形，以減小支架的移動阻力，同時底座后部重量大于前部避免移架時底座啃底，底座與立柱之間連接處用鑄剛球面柱窩接 觸，以免因立柱偏斜受偏載，并用限位板和銷柱限位，防止立柱脫出柱窩。來考慮，具體計算如上圖所示。 此掩護式支架為二柱，采用傾斜布置，這樣可以克服一部分水平力，并能增調高范圍。 cos1θ ][G為了防止銷子脫出，用擋板固定。整個頂梁分前梁和主頂梁兩部分。 24 aaeeHHFFae? （ 14）連接 e′′ a′ 、 e′′′ a′′ ，并以 a′ 點為圓心， ab 長為半徑作弧，交 a′ e′′ 上一點 b′；以點為圓心，長為半徑作弧，交上 一點點。 （ 6）過 e′點作 H— H 線的平行線 F— F 線，則 H— H 線與 F— F 線的距離為 H1，為液壓支架最高位置時的計算高 度。 按類比法確定掩護梁上鉸點至頂梁頂面之距和連桿下鉸點至底座至底面之距均為 100mm。 ， P2=26176。當支架中心距為 ，最小寬度一般 1650～1680mm，最大寬度一般 1850～ 1880mm。 m=Hm/Hn=2600/1200= 符合掩護式支架的伸縮比范圍。下面僅分析目前廣泛應用的三種典型架型的總體布置與結構尺寸的一般范圍。 （ 6） 地質構造 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 ㎡以下時，時間在 20min 以上時，暫不宜使用綜采?！?25176。 液壓支架架型的選擇首先要適合于頂板條件。在綜采工作面支架選型時，還應注意下述四點原則： （ 1） 對于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，應優(yōu)先選用二柱掩護式支架。 第三章 .液壓支架的結構設計 液壓支架的選型 液壓支架結構類型的優(yōu)選 根據以往液壓支架設計的經驗總結，考慮到不同架型 和機構的支架――圍巖力學相互作用、支撐力矩、底板比壓等特點，可以對掩護式與支撐掩護式結構進行比較。支撐式支架有垛式和節(jié)式兩種。 四連桿機構 前、后連桿分別與上連桿和底座鉸接，共同形成四連桿機構，前連桿采用鑄鋼件，鑄件中不得有氣孔、砂眼、夾雜。 液壓支架主要結構件及其作用 頂梁 頂梁采用整體頂梁直接與頂板接觸，支撐頂板負荷，是支架的主要承載部件之一，由鋼板焊接而成的箱形結 構，以滿足強度和剛度要求。 支架的承載原理是：液壓支架支撐在綜采工作面的頂底板之間支撐頂板。同時，為擴大支架適應的高度范圍，廣泛采用雙伸縮式支柱。 液壓支架的發(fā)展動向 近幾年來，為適應采煤綜合機械化的發(fā)展需要，液壓支架獲得了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了很多類型，據統(tǒng)計，它的結構形式已經達到數百種。然而平衡干斤頃及其連接耳座的損壞問題一直沒有得到很好的解決。要保證實施煤炭工業(yè)部關于初撐力的規(guī)定要求 (達到設計韌撐力的 80％以上 )，往往需要保證 l0 一 30s 的升柱和切撐供液時間。此外，對于綜采放頂煤工作面，移架速度問題不是十分突出。然而，大流量高壓力的乳化液泵、液壓閥件、大通徑高壓膠管等的研制有相當大的難度。 在我國的工業(yè)領域中，液壓支架等煤礦機械的設計水平和技術水平相對落后于其他行業(yè)， 主要表現(xiàn)在：設計中以靜態(tài)的、經驗 的方法為主；各種工序中工作機構動作和各種工況轉換的控制還是以手動為主；工作過程中在線動態(tài)監(jiān)測的技術還比較落后，對許多綜采工作面而言還是空白。底座后部自動鋪底網支架 (如 BC7A400— 17／ 3 PY3200— 17／ 35 型 )使用效果較好。 90％以上的美國長壁綜采工作面使用了電液控制兩拄掩護支架，其額定工作阻力最高可達 9800kN，初撐比為 ~，移架循環(huán)時間大多小于 10s。 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）與一些金屬結構件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設備，能實現(xiàn)支撐、降落移架和推移運輸機等一整套工序。又如占有 90％以上的交流拖動提升應采用 Pc 控制技術。 掘進速度跟不上綜采工作面的推進速度是一個大問題。一方面造成對國有煤礦的市場沖擊，成為影響綜采發(fā)展的一個消極因素。 四、我國綜采技術發(fā)展中存在的問題 （ 1）我國煤層賦存條件復雜，老礦井受生產系統(tǒng)制約，綜采效率難以發(fā)揮。 （ 3）技術規(guī)范和標準化建設取得重要進展。我國放頂煤技術已達到世界領先水平。工作面平均個數由 149 個減到107，減少原煤生產人員 7 萬人，實現(xiàn)了一井一面或一井兩面的生產模式，向集約化生產邁出可喜的一步。 液壓支架是綜采工作面主要設備之一，近 10 年來主要的發(fā)展趨勢是向兩柱掩護式和四柱支撐掩護式架型發(fā)展，架型結構進一步完善，設計方法更先進，參數向高工作阻力、大中心距(1． 75m、 2m)發(fā)展，結構件材料越來越多地采用高強度鋼材，例 如屈服極限 69MPa 以上的鋼板，支架的壽命和可靠性要求大大提高，有些公司要求支架的耐久性試驗循環(huán)次數達 5000 次。采煤機的模塊化設計使機器的維護和監(jiān)測更加簡便，可靠性更高。科迪爾克斯礦和巴波尼 礦的綜采工作面年產量已超過 300萬 t。 均年產 145． 4 萬 t 洗精煤，平均工效 274t／ (工 *d)，工作面搬家 (包括設備安裝 )時間平均 684人工 /面。工作面平均長度 240 m，最大長度 335m。為使綜采產量持續(xù)增長，近幾年來澳大利亞采取了一系列措施，包括改革勞動制度，采用各種新設備、新技術，綜采工作面優(yōu)選世界各國最先進的重型高效裝備，實現(xiàn)一井一面，集中化生產。現(xiàn)代先進采煤機的主要特點是：①多電機交流變頻調速或直流調速電牽引，牽引速度不斷提高，最大牽引速度已達到 29m/min；⑦大功率、 高電壓、大截深．采煤機裝機功率超過 1200kw，現(xiàn)行 l100V 工作電壓已不適應大功率采煤機的要求，美國目前常用電壓為 2300V，部分工作面開始運用 4160V 電壓；英國、澳大利亞使用 3300V 電壓；法國使用 5000v 電壓；波蘭使用 6000v 電壓。支架的壽命達 14 年以上。 高產高效工作面裝備，因地制宜采取 3 種模式，第一種是全套引進國際先進裝備，如神華集團大柳塔煤礦，全套引進德、英、美等國家先進裝 備，學習國處高產高效礦進的先進經驗，走高起點、高投入、高產出、高效益的道路；第二種模式是引進與國產相結合，引進國外先進采煤機和刮板輸送機等關鍵設備，配套國內先進設備，如兗州屯煤礦等；第三種模式是立足國內設備，優(yōu)選各種國產先進設備，優(yōu)化系統(tǒng)配套，實現(xiàn)高產高效，如鐵法曉南煤礦試驗成功國產日產 7ｋｔ綜采成套設備。 三、綜采設備研制有了新的發(fā)展 “八五”期間，適應高產高效工作面生產要求的大功率、高效綜采設備有了較大發(fā)展。我們已先后制定液壓支架系列技術標準 17 項，成為國際上液壓支架標準較完善的國家之一，促進了液壓支架技術的發(fā)展。我國大部分礦井井型較小，生產系統(tǒng)不適應集中生產的要求。 （ 5）科研投入嚴重不足。礦井的不合理布局．必然導致巷道掘進量的增加。這些技術措施的實施，不僅提高了運輸能力相提升能力，而巳會帶來顯著的經濟效益。液壓支架技術上先進，經濟上合理，安全 上可靠，當前世界各國都在不斷地提高采煤工作面的綜合機械化水平。 我國從 1958 年開始設計掩護式支架．從 1964 年開始由專門研究室全面開展架型及閥類的攻關。 BY320023／ 4 QY350— 25／ 47； BC4800— 22／ 4 ZY560— 25／ 4 等大采高支架獲得年產超百萬噸的效果。導致以上落后局面的主要原因是： (1)對工作面的一切設備和儀器都有防爆要求，控制系統(tǒng)的電源必須是本安型； (2)工作面空間很小，所有裝置的體積和形狀都受到一定的限制； (3)在有限空間內密集布置相當數量的設備及其控制系統(tǒng)，抗干擾問題是一個重大難題； (4)支架距泵站較遠 (用于遠距離供液 )，壓力損失和管路振動等問題較為嚴重； (5)液壓支架具有降、移、升、推相調架等工序， 有時出現(xiàn)同架不同工序的組合作業(yè)、或不同架相同或不同工序的組合作業(yè)，給液壓支架的自動控制帶來了許多困難。德國、英國、日本等國家在這一方面的研究有所突破，而我國在這一方面的研究相對落后，目前還沒有適用于高產高效工作面的配套產品。但無論是分層開采還是放頂煤開采，對降低工作面供液系統(tǒng)的壓力，提高 支架初撐力的要求還是十分迫切。 關于液壓支架初撐力問題存在的原因以及解決這 — 問題的方法和途徑，一些文獻從不同的角度給予了大量的探討 。初撐增壓閥的研究和開發(fā)，可用于解決初撐力問題，同時有助于解除高壓力和大流量的制約關系。每種支架的支柱從一根到八根，支撐力從 50 噸到 800 噸，支架的適應煤層厚度的范圍從 米，以至更厚的煤層，適應煤層傾角由 0? 到45? ，甚至 70? 左右 。 3 采用高壓乳化液泵，以提 高支架的初撐力，很多國家使用的泵站壓力已達到 300 公斤/ 2厘米 以上。頂板壓力作用在頂梁上，并通過頂梁和底座間立柱將壓力傳遞底板。 其主要作用是： （ 1） 接頂板巖石及煤的載荷； （ 2） 反復支撐頂煤，可對比較堅硬的頂煤起破碎作用； （ 3） 隔離頂板，為回采工作面提供足夠的安全空間。鑄后要進行淬火和高溫回火，以降低硬度，增加強度和韌性。 （ 2） 掩護式支架 掩護式支架都有掩護梁擋住采空區(qū)矸石，立柱較少，均呈傾斜布置，頂梁較短，立柱可斜支在底座與頂梁或掩護梁之間。 （ 1） 液壓支架的力學特征綜述（見表 31） 表 31 不同結構液壓支架的力學特征比較 支架型式 結構特征 主要力學特性 18 掩護式 支掩式 二支柱掩護式 支架承載力較小，底板比壓均勻，主動水平力較大 支頂式 二柱支頂掩護式 支架承載力大，穩(wěn)定性好，底座尖端比壓較大，對頂板的主動水平力較大，前端支撐力大 支撐掩護式 支頂支掩 四柱（或三柱） 穩(wěn)定性好，抗水平力強，比壓均勻，但支柱能力利用率低 支頂式 四柱 X 型 頂梁合力調節(jié)范圍大，伸縮比大，承載力高 四柱支撐掩護式 承載力大，切頂能力強，比壓較均勻 液壓支架的架型選擇原則 在選擇液壓支架時既要保證對工作面頂板實現(xiàn)可靠的支撐，又要避免 過大的設備投資，導致不必要的浪費。但在底板極松軟條件下，必須嚴格驗 算并限制支架底座尖端比壓，不得超過底板容許比壓即極限載荷強度。一般情況下可根據頂板的級別，由表 315 見《綜采技術手冊》（上冊）中直接選出架型。以上時，應選用帶有防滑裝置的支架。 （ 7） 設備成本 綜合各條件，宜選用支撐掩護式支架的架型，即本組畢業(yè)設計所選擇架型。 （ 1） 液支架的高度及其伸縮比的確定 一般應首先確定支架適用煤層的平均采高，然后確定支架高度。 （ 2） 中心距和寬度的確定 支架中心距一般等于工作面一節(jié)溜槽長度。當支架中心距為 ，如果帶有活動側護板，最小寬度一般 1150～ 1180mm，最大寬度一般 1320～ 1350mm；如果不帶活動側護板，則寬度一般取1150～ 1200mm。 ， Q=26176。 23 用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度，如下圖所示。 （ 7）以 a 點為圓心，以（ ～ ） G 長度為半徑作弧，在掩護梁上交一點 b，為前連桿上鉸點的位置。則三點為液壓支架在三個位置時，前連桿的鉸點。前梁由前梁千斤頂支撐，對頂板的適應性較好。如果銷不住，側護板就在彈簧作用下伸出。 cos1P +300+e] 式中： 配套尺寸＝ 2088mm A:后連桿長度（ mm） G:掩護梁長度（ mm） e:支架由高到低頂梁前端最大位移量（ mm） 2E 、 1E ：支架在最高位置時，分別為后連桿與水平面及掩護梁與水平面的夾角 2E ＝ 83176。一般立柱與頂梁夾角小于 ?30 （支架在最低工作位置時），由于角度較大，可使調高范圍增加。 27 2??1? 按幾何關系列出的下述