【正文】 ，穩(wěn)定性好，與底板接觸面積大，比壓小。頂梁有鉸 18 接耳座與四連桿機(jī)構(gòu)的上連桿聯(lián)接，此外還設(shè)有所需千斤頂?shù)亩?，如前梁、掩護(hù)梁千斤頂耳座。 （ 4）掩護(hù)梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。 （ 2）前梁由前梁千斤頂控制，可上下擺動(dòng) 15176。 )][2300cos( 53176。先移架后推溜方式（及時(shí)支護(hù)）要求頂梁有較大長度；先推溜后移架方式（滯后支護(hù)）要求頂梁長度較小。如果差別太大，要改變四連桿的尺寸或角度，以上述的過程畫出 I~H 間的軌跡，使近似于直線。3 點(diǎn)，使 1 39。39。 C 點(diǎn)和 E 點(diǎn)就是后連桿在支架為最小 高度和最大高度時(shí)的極限位置。水平偏移量不允許超過 75mm。為了保持支架梁端距的穩(wěn)定，一般應(yīng)控制梁端擺動(dòng)幅度Δ ≤ 30~80mm。支架工作時(shí)，受到頂板載荷的作用，有下縮趨勢(shì)。 39。 39。e 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度70e? mm以下。 ~62176。這樣可使托梁鉸接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好。在設(shè)計(jì)支架的底座長度時(shí)，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要?。恢Ъ軆?nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱，液壓控制控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；使于人員操作相行走，保證支架的穩(wěn) 11 定性等。表中所列支護(hù)強(qiáng)度在選用時(shí)，可根據(jù)本礦情況允許有5? %的波動(dòng)范圍。 (4) 瓦斯涌出量 對(duì)于瓦斯涌出量大的工作面， 支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿足通風(fēng)的要求，選型時(shí)要進(jìn)行驗(yàn)算。頂梁和頂板的靜摩擦系數(shù) W， 一般取 ~；按不同支護(hù)高度時(shí)各部件最大受力值進(jìn)行強(qiáng)度校核。工作面配套設(shè)備：采煤機(jī)： MXA300/，刮板輸送機(jī)： SGZ－730/320。 6. 為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械馈Ｍǔ?，兩排立柱都直接支撐在頂梁上，個(gè)別情況下，也有后排立柱支撐在掩護(hù)梁上而前排立柱支撐在頂梁上。 由上可知，掩護(hù)式支架適用于頂板不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定、老頂周期來壓不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件。 掩護(hù)式支架 掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)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)空間，其掩護(hù)梁的上端與頂梁鉸接，下端通過前后連桿與底座連接。 支撐式支架 支撐式支架是出現(xiàn)最早的一種架型，按其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作方式的不同，支撐式支架又分為垛式支架和節(jié)式支架兩種結(jié)構(gòu)型式。對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，其初撐力和工作阻力的計(jì)算還要考慮到立柱傾角的影響因素。 (1) 初撐階段 在升架過程中，當(dāng)支架的頂梁接觸頂板，直到立柱下腔的液體壓力逐漸上升到泵站工作壓力時(shí)，停止供液，液控單向閥 6 立即關(guān)閉，這一過程為支架的初撐階段。 圖 液壓支架工作原理 1— 頂梁； 2— 立柱； 3— 推移千斤頂； 4— 安全閥； 5— 單向筏； 7— 操縱閥； 支架升降 當(dāng)操作閥處于 升柱位置時(shí)，從乳化液泵站來得高壓液體通過操縱閥液控單向閥 5進(jìn)入立柱 2 的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撐緊頂板。通過對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)的分析，加深和鞏固機(jī)械原理的相關(guān)內(nèi)容；通過對(duì)液壓支架受力的分析和強(qiáng)度的校核，加深對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課理論力學(xué)和材料力學(xué)及專業(yè)課機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的鞏固和理解。 我國自 1973 年開始大規(guī)模引進(jìn)德國、英國等國家的綜采設(shè)備，經(jīng)歷了消化、吸收和改進(jìn)提高的過程，到目前已形成了較完整的設(shè)計(jì)、制造和科研體系，掩護(hù)式液壓支架的制造和采煤技術(shù)已有長遠(yuǎn)發(fā)展。配套設(shè)備的生產(chǎn)能力達(dá)到 1500~2 500 t/h， 在適宜的煤層和礦井條件下，綜采工作面可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn) 300 萬噸 以上。但是綜采設(shè)備初期投資高，特別是液壓支架占綜采設(shè)備總投資約 60%，因此液壓支架的合理選用特顯重要。地下開采方法是最復(fù)雜和閑難的方法，但是，這種方法在工業(yè)發(fā)達(dá)國家和以煤作為 — 次能源的地區(qū)，仍然普遍應(yīng)用。支架采用四連桿機(jī)構(gòu)，改善支架的受力狀況，縮小支架的升降過程中頂梁前端前后移動(dòng)的距離。支架除了要有效的對(duì)頂板進(jìn)行有效支撐，還要實(shí)現(xiàn)升、降、推移四個(gè)步驟。 加速現(xiàn)代化進(jìn)程，必須加速煤炭工業(yè)企業(yè)的建設(shè)、改造和革新技術(shù)裝備的進(jìn)程，增加地下開采 和露天開采的煤產(chǎn)量。不僅從根本上改善了勞動(dòng)和安全條件，也為工作面產(chǎn)量和效率的迅速提高奠定了基礎(chǔ)。 為適應(yīng)我國煤礦綜采機(jī)械化的發(fā)展，國內(nèi)綜采設(shè)備科研設(shè)計(jì)和制造企業(yè)已研制開發(fā)出具有較先進(jìn)技術(shù)水平的大功率電牽引采煤機(jī)、重型刮板輸送機(jī)、電液控制強(qiáng)力液壓支架和多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)大運(yùn)力帶式輸送機(jī)。液壓支架另一重大突破是控制系統(tǒng)，應(yīng)用電液控制技術(shù)，采用電磁控制的先導(dǎo)閥，先進(jìn)可靠的壓力和位移傳感器，靈活自由編程的微處理機(jī)技術(shù)，紅外線遙感技術(shù)等現(xiàn)代科技成果，使液壓支架的動(dòng)作自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行，移架速度大大提高，支架循環(huán)時(shí)間達(dá)到 6~8s。 通過對(duì)液壓支架的理論學(xué)習(xí)，完成液壓支架的設(shè)計(jì)工作，加深對(duì)液 壓支架工作原理、工作性能、工作環(huán)境及其結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和了解。因此，支架要實(shí)現(xiàn)升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站供給的高壓液體，通過工作面性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來完成的，如圖 所示。 支架承載過程 支架的承載過程是指支架與頂板之間相互力學(xué)作用的過程，它包括初撐、承載增阻和恒阻三個(gè)階段。此時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力成為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。即 FPq? 310?? MPa (式 ) 式中 F— 支架的支護(hù)面積， 2m 液壓支架的類型和結(jié)構(gòu) 液壓支架按其對(duì)頂板的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三種基本架型。 由上可知，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。但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作 6 業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。也可倒八字形布置和交叉布置。 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、稀釋有毒氣體等安全方面的要求。 7 支架的選型設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的原始條件 煤層厚度： H＝ ~ 米；頂設(shè)條件老頂 II 級(jí)、直接頂 II 級(jí)，底板平整，無影響支架通過的斷層。為偏于安全，在計(jì)算時(shí)把外載荷視為集中載荷；金屬結(jié)構(gòu)件按直梁理論計(jì)算；頂梁、底座與頂?shù)装灞徽J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性規(guī)律分布，沿支架寬度方向?yàn)榫?；通過分析和計(jì)算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低所以，在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不計(jì)，使掩護(hù)梁偏于安全；立柱和短柱按最大工作阻力計(jì)算；產(chǎn)生作用在頂梁上的水平力的情況有兩種，— 是由于支架讓壓回縮，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為近似雙紐線，頂梁與頂板間產(chǎn)生相對(duì)位移，頂板給予頂梁水平摩擦力，另一種是由于頂柜向采空區(qū)方向移動(dòng)，使支架頂梁受一指向采空區(qū) 的水平摩擦力。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對(duì)底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許比壓 (對(duì)于砂巖底板，允許比壓為 ~，軟底板為 8 左右 )。 9 表 支架架型的選擇 注：①括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是掩護(hù)式支架的支護(hù)強(qiáng)度。 底座長度的確定 底座長度 底座是將板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支 架的部件。 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 四連桿機(jī)構(gòu)的作用與缺點(diǎn) 1．梁端護(hù)頂 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)可使托梁鉸接點(diǎn)呈雙紐線運(yùn)動(dòng)，故可選定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點(diǎn)適應(yīng)采高的變化范圍。 四連桿幾何特征 （ 1）支架在最高位置時(shí)， 1P =52176。 （ 4） 39。 2od=E 。 A IG? 。選擇不 同的四連桿參數(shù)．可以使 E 點(diǎn)軌跡處于上述 3 種曲線段。然而，由于四連桿銷孔間隙的作用，使 E 點(diǎn)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與上述理論軌跡不完全相同。 要求在這范圍內(nèi)掩護(hù)梁上下運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡是一條直線或近似直線。以 I 為圓心，以 HC 的長度為半徑畫圓弧與 ab 弧交于 E 點(diǎn)。在 CE 弧內(nèi)平均取幾點(diǎn)，例如 3 點(diǎn)，依次的以 3 為圓心，以 CD 為半徑畫弧，與以 G 點(diǎn)為圓心 GD 為半徑的 FD 弧交于 39。2 、 39。1 所形成的曲線要接近直線。 支架工作方式對(duì)頂梁長度的影響 支架工作方式對(duì)支架頂梁長度 有 很大影響。查綜采設(shè)備手冊(cè)得三機(jī)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。各部件設(shè)計(jì)的基本要求： （ 1）四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，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。頂梁裝有側(cè)護(hù)板，活動(dòng)側(cè)裝有千斤頂和彈簧，防止架間漏煤、矸及調(diào)節(jié)支架間距。 頂梁的設(shè)計(jì) 圖 支架的頂梁 頂梁前、后分別與前梁和掩護(hù)梁鉸接，球面柱窩與立柱的 活柱頭相連。 底座的設(shè)計(jì) 液壓支架的底座 圖 四連桿機(jī)構(gòu)的底座 底座為整體式剛性底座，四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座前部 (有的鉸接在中部或后部 )，有兩個(gè)球面柱窩與立柱缸底相連，底座中間布置有推移裝置，側(cè)面有拉后輸送機(jī)千斤頂固定耳座。 根據(jù)表 將各數(shù)值代入公式得支護(hù)強(qiáng)度為： )245441()( ???????xq kN/ 2m 支架理論支護(hù)阻力為： 1F = cF 此安全閥的動(dòng)作壓力即為支架安全閥的調(diào)整壓力。活塞寬度 B則取缸內(nèi)徑的 ~ 倍。 支護(hù)效率 整臺(tái)支架的工作阻力是由立柱工作阻力產(chǎn)生的。 bLpq Aj ? （式 ） 則平均接觸比壓為： ??jq （式 ） 式中 jq — 平均接觸比壓； Ap — 支架工作阻力； B— 底座與底板的接觸寬度； L— 底座與底板的接觸長度。目前，在國內(nèi)外一些大高度的新型支架上日益采用伸縮式立柱。為簡化計(jì)算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長度 方向按線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均布。40bt PFD ?? ? 移 mm （式 ） 式中 移F — 推移千斤頂?shù)囊萍芰Γ?kN。 當(dāng)支架在最高位置時(shí)，平衡千斤頂達(dá)到最小長度 L4,如圖 所示 圖 平衡千斤頂最短位置 39。 1. 側(cè)推千斤頂控制方式 (1)無鎖緊回路且在不操作時(shí)，側(cè)推千斤頂處于浮動(dòng)狀態(tài)，靠彈簧筒的彈簧力控制活動(dòng)側(cè)護(hù)板與鄰架的間隙。因此在頂梁上一般布置兩個(gè)側(cè)推千斤頂，兩個(gè)彈簧筒。而頂板冒落是有一定過程的，一般可分為三個(gè)階段，開始頂板處于無壓狀態(tài)，此時(shí)頂板較完整，而且沒有下沉，稱為無壓狀態(tài)；但經(jīng)一定時(shí)間后，頂板就會(huì)下沉，通常稱為老頂來壓，此時(shí)頂板并不破裂，而且這種下沉帶有一定的周期性，所以稱為老頂周期來壓狀態(tài)；如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)破裂而冒落，此時(shí)叫冒落狀態(tài)。若這個(gè)條件強(qiáng)度計(jì)算能滿足，其他條件都能滿足。1F 及作用點(diǎn)位置。具體布置方式有如下三種： 二孔式 — 采用兩個(gè)側(cè)推千斤頂，在側(cè)推千斤頂處同時(shí)布置彈簧筒，靠彈簧力實(shí)現(xiàn)架間密封。 (2)有鎖緊回路時(shí)，用液控單向閥鎖緊。aa 4L2h1h7 28 L 5L 7L 2h 7 圖 平衡千斤頂最長位置 (3)平衡千斤頂在掩護(hù)梁上位置的確定 平衡千斤頂?shù)男谐檀_定后，即可確定它在掩護(hù)梁上的位置，如圖 mLSbaLLL 211257 ??????? （ ） 式中 1a 當(dāng)活塞全部縮回時(shí)，缸體上鉸點(diǎn)之活塞上部之距，如圖 所示。 平衡千斤頂在頂梁上位置的確定 (1)參考液壓支架技術(shù)表千斤頂缸徑、活塞桿徑與工稱載力匹配關(guān)系 缸徑 (mm) 160 140 125 100 80 63 桿徑 (mm) 140 100 85 100 85 70 70 (63) 50 45 45 40 泵壓(MPa) 推力 (kN) 633 490 392 245 157 98 拉力 (kN) 1500 382 445 234 304 284 127 157 98 108 48 58 推薦材料規(guī)格(mm) 缸 194? 22 168? 20 146? 14 121? 14 102? 14 83? 11 桿 152? 17 105元鋼 95元鋼 110 105元鋼 95元鋼 85 元 鋼 80 85元鋼 70元鋼 ／ ／ ／ ／ 26 選取平衡千斤頂缸徑 160mm ，推力 /拉力 (KN )633/454。此時(shí)認(rèn)為支架頂梁承受集中載荷 1F 在頂梁 1/3 處，取頂梁為分離體，受力情況如圖 所示。一般立柱軸線與頂兩的垂線夾角小于 ?30 （支架在最低工作位置時(shí)），由于角度較大，可是調(diào)高范圍增加。在厚煤層開采中，為了增大支架對(duì)煤層厚度變化的適應(yīng)性，常需使支架的伸縮比較大。故滿足要求。在直徑 ‘D （ mm）處的底后可用下列公式計(jì)算： mm511 00 ][ ????? ?? ’‘ 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