【正文】 31 所示的 h段。Je =L ； A IG? ； 39。 支架在最高位置時有： 111 s i ns i n QAPGH ?? （ 35） 因此掩護(hù)梁長度為： 111 s in)./(s in QGAp HG ?? = 后連桿長度為： A=G(A/G) = 取整得： G=2300 A=1131 圖 33 掩護(hù)梁和后連桿長度的確定 中厚煤層掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護(hù)梁設(shè)計 第 24 頁 共 65 頁 3．幾何作圖作圖過程 用幾何做圖法確定四連桿機構(gòu)的各部分尺寸，具體作圖如圖 34 所示。 (7) 以 a為圓心，以 （ 575mm）長度為半徑作?。ɡ碚撘?G取 ～ 之間），在掩護(hù)梁上交與一點 b，為前連桿上鉸點的位置。 (13) 連接 e’’a’ 、 e’’’a’’，并以 a’點位圓心， ab 長為半徑作 圓弧，交 a’’e’’’上于 b’點；以 a’’點位圓心， ab長為半徑作弧，交與 a’’e’’’上于 b’’點。這是因為采用先移架后推溜的工作方式時，支架要超前輸送機一個步距，以便采煤機過后，支架能及時前移，支控新暴露的頂板，做到及時支護(hù)，因此，先移架后推溜時頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度要長一個步距，一般為 600 mm 。 如果給定 ? 和 j 值，可以求出 B 值，即 ）（ ）（ cll jclB ?? ?? ?? （ 37） 取， ε =79% 、 j=200mm。 3. 掩護(hù)梁 受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。 （ 3） 為護(hù)幫、防倒裝置等提供依托。為順利移架，前梁間一般要留有 100～ 150mm 間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。 本次設(shè)計選取頂梁型式為：整體式頂梁， 長度為 2910mm。開式頂梁的特點：可減輕頂梁重量，增加頂梁的抗彎強度。 圖42開式頂梁斷面 中厚煤層掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護(hù)梁設(shè)計 第 32 頁 共 65 頁 （ 6） 與工作面輸送機等組成交替前移的支撐點，防止支架與運送機下滑。 (2) 排矸性能好，有利于保證推移裝置正常工作。通常，掩護(hù)式支架的底座長度取 3． 5 倍的移架步距 (一個移架步距為 0． 6m)，即 左右；支撐掩護(hù)式支架的底座長度取 4倍的移架步距，即 左右，在此選 取 。 根據(jù)表 將各數(shù)值代入公式得支護(hù)強度為： 23 . 5 2( 1 . 3 4 4 1 ) 1 . 3 ( 4 4 1 2 4 5 ) 5 9 8 . 7 8 /42xq k N m?? ? ? ? ?? 支架理論支護(hù)阻力為： 1F = cF 此安全閥的動作壓力即為支架安全閥的調(diào)整壓力?；钊麑挾?B則取缸內(nèi)徑的 ～ 倍 。 立柱柱窩位置和受力計算 立柱是液壓支架的主要承載與高度調(diào)節(jié)件。 1. 立柱布置 (1) 立柱數(shù)，本課題設(shè)計 ZY3200/15/35 取支架為 2 柱。同時為偏于安全，可以認(rèn)為頂華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 39 頁 共 65 頁 梁前端載荷為零，載荷沿頂梁長度方向向后越來越大呈三角形分布，并按集中載荷計算。 由于是中厚煤層，所以取 移F =150 kN，代入公式得推移千斤頂缸體內(nèi)徑為： 4 0 1 5 0 7 1 .43 .1 4 2 5tD m m???? 由以上計算出來的推移千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑，再按表 43 選取標(biāo)準(zhǔn)值： 經(jīng)查表，選用標(biāo)準(zhǔn)缸徑為 80mm。 由 前面的計算可知道 q＝ tp =2 2P =3200kN 1h = 2h = ? =15 度 中厚煤層掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護(hù)梁設(shè)計 第 40 頁 共 65 頁 代入得 x=800mm 由立柱傾角可得下柱窩位置。 2. 立柱柱窩位置的確定 液壓支架立柱上柱窩位置的確定原則，從理論上分析，要使頂梁支撐力分布與頂板載荷分布一致。雖然采用 在支架上裝設(shè)機械加長桿的方法，在一定程度上可以擴大其調(diào)高范圍。在直徑 D （ mm）處的底后可用下列公式計算： ? ? 4 3 .30 .4 3 0 .4 3 1 8 0 5 1100PD m m? ?? ? ? ? ? 式中 p— 缸內(nèi)所能形成的最大壓力， P=； ][? — 缸底材料的許用應(yīng)力，鑄鋼 ][? =100MPa。如果導(dǎo)向長度過小，將使立柱的初折曲增大，影響立柱的強度和穩(wěn)定性。 表 41 內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn) 單位： mm 50 63 80 100 110 125 140 (145) 160 180 200 210 220 230 250 查表 41，選 eD =230mm， 查表，選取配合尺寸為：外缸內(nèi)徑 230mm，活柱外徑 210mm，工作阻力 1800KN，額定工作壓 MPa，泵站壓力 。 3. 底座高度的確定 要適應(yīng)支架總體結(jié)構(gòu)，如厚煤層支架總體結(jié)構(gòu)高、前后連桿受力大，為縮短掩護(hù)梁和連桿的長度，可適當(dāng)加高底座后部連桿區(qū)的高度，而薄煤層支架底座相反，往往要盡可能見效后部連桿區(qū)的高度。該底座整體性強，穩(wěn)定性好，與底板接觸面積大，比壓小。 (2) 排矸性能差，容易堵卡，損壞推移機構(gòu)部件 。 （ 2） 是整個支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，整體性的基礎(chǔ)。支撐式支架后端焊有掛簾板，作為掛擋 矸 簾之用。 （ 3） 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。 （ 2） 支撐面積大，對端面積頂板的支撐接頂性能好，因而適用于頂板中中等穩(wěn)定以下的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。 5. 推移裝置 此機構(gòu)關(guān)系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。 各部件設(shè)計的基本要求： 1. 四連桿機構(gòu) 對其應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)上既滿足工作空間要求，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。查綜采設(shè)備手冊得三機配套尺寸為：配套尺寸 =671+1553=2224mm 代入相關(guān)數(shù)據(jù)得： 頂梁長度 =[2224+2100+1131cos(78176。 (16) 過 c 點向 HH 作垂線，交與點 d，則線段 Oa、 ab、 bc、 cd 和 dO 為液壓支架四連桿機構(gòu)（ cd 長度為 400mm）。 (9) 取 e’e’’’線中間某點 e’’，為液壓支架降到此高度時掩護(hù)梁與頂梁的鉸點（液壓支架由高到低變化時，頂梁前端點運動軌跡為近似雙紐線，中間 這一點的位置直接影響頂梁前端活動軌跡的形狀、變化寬度等）。 (4) 在此斜線上截取線段 oa,oa 長度等于 A（ 1131mm） ， a 點即為后連桿與掩護(hù)梁的鉸點。 因此，由類比法取鉸點至頂梁頂面的距離為 160mm，后連桿下鉸點至底座地面的距離為 400mm。 四連桿機構(gòu)各部尺寸的 確定 1. 四連桿機構(gòu)各 部參數(shù) 四連桿機構(gòu)各 部參數(shù) 如圖 32 所示 ，圖中的 1H 為支架在最高位置時的計算高度。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)使 ??25p 。這樣可使托梁鉸接點運動時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，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好。 寬度的確定應(yīng)考慮支架的運輸安裝和調(diào)架要求 。推溜力一般為 100KN 左右；移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為 100kN～ 150kN,中厚煤層一般為 150kN～ 250kN,厚煤層一般為300kN～ 400kN。支架的適應(yīng)高度為 ～ 老頂 II級、直接頂 II級，底板平整，無影響支架通過的斷層，根據(jù)表 31初步選定為掩護(hù)式兩柱液壓支架。 3. 底板性質(zhì) 底板承受支架的全部載荷，對支架的底板影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架底座的結(jié)構(gòu)和支承面積。 中厚煤層掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護(hù)梁設(shè)計 第 16 頁 共 65 頁 第 3 章 液壓 支架總體結(jié) 構(gòu)設(shè)計 液壓支架的選型 設(shè)計的原始條件 煤層厚度： H＝ ～ ；頂設(shè)條件老頂 II 級、直接頂 II級，底板平整，無影響支架通過的斷層。 液壓支架 設(shè)計的基本參數(shù) 1． 頂板條件 根據(jù)老頂和直接頂?shù)姆诸?，對支架進(jìn)行選型。 (5) 要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)面積，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求?？捎糜诜€(wěn)定、完整的頂板。工作特性曲線表明，支架在達(dá)到額定工作阻力之前具有增阻性，以保證支架對頂板的有效 支撐，當(dāng)支架達(dá)到額定工作阻力以后，支架能隨頂板的下沉而下縮，即具有可縮性和恒阻性。 3. 恒阻階段 隨著頂板壓力的進(jìn)一步增加，立柱下腔的液體壓力越來越高。 支架和輸送機前移 ： 支架和輸送機 的前移都是由底座上的推移千斤頂來完成。它保留了支撐式支架支撐力大、切頂性能好、工作空間寬敞等優(yōu)點，采用雙排立柱支撐；同時又吸取掩護(hù)式支架擋矸掩護(hù)性能好，抗水平力腔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等長處。 前梁較長，支柱較多并呈垂直分布，支架的穩(wěn)定性由支柱的復(fù)位裝置來保證。因此，液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，安全可靠，是實現(xiàn)采煤綜合機械化和自動化不可缺少的主要設(shè)備。 通過自己獨立地完成指定的課程設(shè)計任務(wù)，提高理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力，學(xué)會查閱參考書和工具書的方法，提高編寫技術(shù)文件的能力，進(jìn)一步加強設(shè)計計算和制圖等基本技能的訓(xùn)練，為畢業(yè)后成為一名出色的機械工程師打好基礎(chǔ)。為了滿足對煤炭增長的日益需要，必須大量生產(chǎn)綜合機械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機械化采煤工作面。立柱經(jīng)過頂梁直接對頂板進(jìn)行支撐，支撐效率高，頂梁比支掩掩護(hù)式支架長，頂梁后端與掩護(hù)梁鉸接，作業(yè)空間和通風(fēng)端面均大于支掩掩護(hù)式支架；頂梁和掩護(hù)梁側(cè)面都裝有活動側(cè)護(hù)板，擋矸性能好；多數(shù)支架將平衡千斤頂設(shè)在頂梁與掩護(hù)梁之間，少數(shù)支架將平衡千斤頂設(shè)在底座與掩護(hù)梁之 間；支架底座前端對底板比壓較大；頂梁有交接式和整體式頂梁；底座有整體式剛性，底分式剛性底座和交接分體式底座三種。因此，我國必須加大綜采液壓支架的研究投入的步伐，盡快適應(yīng)我國能源大開發(fā) 的戰(zhàn)略要求。其中在設(shè)計中應(yīng)注意以下幾個方面： I 提高液壓支架的設(shè)計強度，加大支架的工作阻力，加大支架的設(shè)計強度系數(shù)，還有選材等方面； II 如何提高支架的移架速度； III 改進(jìn)支架個別部件結(jié)構(gòu)，加大聯(lián)結(jié)件強度。對于使用條件復(fù)雜、受載工況多變的液壓支架的設(shè)計，尤其如此。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 65 頁 設(shè)計理念上落后 目前，國外液壓支架設(shè)計，在設(shè)計手段上普遍采用了電子計算機，在設(shè)計方法上是傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計相結(jié)合。 4． 國外的支柱和千斤頂缸體內(nèi)壁是復(fù)鍍，我國是不鍍，使立柱出現(xiàn)麻斑、劃傷、密封漏液等現(xiàn)象，影響支護(hù)效果。今天隨著計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的普及應(yīng)用和提高，為煤礦生產(chǎn)自動化和高效生產(chǎn)提供了新的出路。但比起 垛 式和節(jié)式支架，掩護(hù)式支架能有效的控制頂板，防止開采過程中矸石滲入工作面，工作能力很好 。 關(guān)鍵詞 ：液壓支架；頂梁；底座；立柱；結(jié)構(gòu)設(shè)計 中厚煤層掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護(hù)梁設(shè)計 第 2 頁 共 65 頁 Abstract As the coal underground geological environment more plex, which requires coal in different environments with different to the hydraulic pressure article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. The design content includes: Chooses, the system design, the main spare part design, the main spare part examination. The support eliminates must realize effectively carries on the strut to the roof, but also must realize ,to fall, to push, move four steps .the support uses four link motion gears, improves the support the stress condition, reduces the support to rise and full the distance which in the process fort end the topbeam around moves. The column uses the list expansion and contraction hydraulic cylinder, front end has legthens the pole, satisfies the support to be lowest a