【正文】 安全生產(chǎn)需要。根據(jù)上述原則，通過對該工作面開采地質(zhì)條件分析、研究，最終確定選用二柱支頂掩護式支架。通過對比兩種方法計算結(jié)果，取其最大值q = 。從技術(shù)先進性看，國內(nèi)外幾個主要采煤機廠家的主要產(chǎn)品相差不大，但可靠性有較大區(qū)別。煤層較薄時選大值。通常，支撐掩護式支架的底座長度取4倍的移架步距?！?2176。以上分析得知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計四連桿機構(gòu)的曲線運動軌跡時，應(yīng)盡量使支架的工作段要取曲線向前凸的那一段，所以當已知掩護梁和后連桿的長度后，從這個觀點出發(fā)，在設(shè)計時，只要把掩護梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構(gòu)，進行作圖就可以了，其掩護梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機構(gòu)如圖4—2所示。GA圖4—3掩護梁和后連桿計算圖從幾何關(guān)系可以列出如下兩式 （4—5） （4—6）將（4—5）式和（4—6）式聯(lián)立可得： （4—7）將四連桿機構(gòu)的幾何特征所要求的角度，選定、 代入（4—7）式，可求得的比值。并以點為圓心，為半徑，交上一點點；以為圓心，為半徑，交上一點點，該、三點為液壓支架在三個位置時前連桿的上鉸點；1連接、為液壓支架降到中間位置和最低位置時后連桿的位置；1分別作和的垂直平分線交一點，即為前連桿下鉸點，為前連桿長度；1過點向H—H線作垂線，交一點，則，和為液壓支架的四連桿機構(gòu)。刮板輸送機型號SGZ1000/3000，規(guī)格（長寬高）（mm）為17501000372 配套尺寸=675＋315＋1000＋320＋1000＋230=3540mm。但在工作面中安裝液壓支架后，通風(fēng)斷面積明顯減小。金屬結(jié)構(gòu)件有:護幫板、頂梁、掩護梁、前后連桿、底座、推移桿以及活動側(cè)護板等；液壓操控系統(tǒng)主要有:立柱、各種千斤頂、液壓控制元件(操縱閥、單向閥、安全閥等)、液壓輔助元件(膠管、彎頭、三通)等。由于頂煤易產(chǎn)生裂隙、破碎及跨落，要求頂梁盡可能適應(yīng)這種變化，具有良好的接頂性能，避免因局部壓力而引起損壞?？娠@著提高頂梁前端對頂板的支護力。在設(shè)計時，根據(jù)左右工作面來確定左側(cè)或右側(cè)為活動側(cè)護板。另一種是鉸接式側(cè)護板，如圖5—4 d所示。由于中擋底板分體，推移裝置處的浮煤、浮矸可隨支架移架從后端排到采空區(qū)，不需要人工清理，適應(yīng)高產(chǎn)高效生產(chǎn)要求。 連桿的選擇設(shè)計前、后連桿是四連桿機構(gòu)中重要的運動和承載部件，與掩護梁和底座的一部分共同組成四連桿機構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持支架穩(wěn)定。推桿都是采用鋼板焊接而成的箱體結(jié)構(gòu)，強度非常好。這種方式減少了支架與輸送機之間的約束和影響、比較機動，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜 相鄰支架或支架節(jié)連接這種方式一般用于節(jié)式或各種類型的組合邁步支架。圖5－10 整體長推移桿 提底座機構(gòu)選擇設(shè)計兩柱掩護式支架的主要缺點是底座前端對底板比壓大，該礦區(qū)高產(chǎn)高效綜采面配套大槽寬內(nèi)寬(1000mm)刮板輸送機和大截深(800mm)電牽引采煤機，支架頂梁在立柱柱帽前部段較長，加劇了支架底座前端對底板比壓，造成底座容易扎底，影響支架移架速度。一般用27SiMn無縫鋼管制成,σb=1000MPa。鼓型密封圈是兩個夾布U型橡膠圈壓制而成的整體實心密封圈，它和兩個L型防擠圈一起使用，～，可以不加擋圈。為防止在礦井條件下表面生銹和腐蝕，表面要鍍鉻，并要注意保護，防止外部硬傷。但頂板載荷復(fù)雜，分布規(guī)律因支架頂梁與頂板的接觸情況而異。來考慮，具體計算按圖63所示。），支架降到最低位置時角最大。則： 取mm，則缸筒外徑為： 立柱強度和穩(wěn)定性驗算 立柱剛體強度驗算缸筒材料要求：一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的可焊接性能。對缸筒的要求：(1) 有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)試驗壓力而不致產(chǎn)生永久變形；(2) 有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲；(3) 內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性；(4) 需要焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便焊上法蘭或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過大變形。計算步驟：（1）計算、。對活塞桿通常要求淬火，～1mm。當導(dǎo)向套采用非耐磨材料時，其內(nèi)圈還可以設(shè)導(dǎo)向環(huán)，用作活塞桿的導(dǎo)向。 平衡千斤頂?shù)脑O(shè)計兩柱掩護式液壓支架區(qū)別于放頂煤液壓支架和四柱支撐掩護式液壓支架一個主要方面是兩柱式液壓支架有平衡千斤頂，平衡千斤頂?shù)某霈F(xiàn)解放了兩根立柱，因此，平衡千斤頂在兩柱液掩護式壓支架中的作用是非常重要的。b、當頂梁后端出現(xiàn)空頂時，頂梁前端載荷加大，頂板載荷合力作用點后移，此時平衡千斤頂受推，為使支架支撐力分布適應(yīng)頂板載荷分布。所以可以用值代入（627）式求得兩個，再取平均值即可。時為了使平衡千斤頂不與掩護梁發(fā)生干涉，所以可以按下式進行計算： （628）式中： ——掩護梁厚度；——平衡千斤頂外徑；——平衡千斤頂與掩護梁間之間隙，一般取30～50mm。 平衡千斤頂位置的確定為了保證支架工作的可靠性，支架的支撐力分布，必須適應(yīng)頂板載荷分布。加工要求：導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)孔的配合多為H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合多為H9/f9?？ōh(huán)槽取動配合公差，螺紋則取較緊的配合。查表得: =11式中：—中缸全部伸出中缸與外缸連接處至缸底銷孔之距。表面粗糙度為：當活塞采用橡膠密封圈密封時，～，當活塞用活塞環(huán)密封時，～；(2) 缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按10或11級精度選取，圓柱度公差值可按8級精度選取；(3) 缸體端面T的垂直度公差值可按7級精度選?。?4) 當缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時，螺紋應(yīng)取為6級精度的米制螺紋；(5) 當缸體帶有耳環(huán)或銷軸時，孔徑D1或軸徑d2的中心線對缸體內(nèi)孔軸線的垂直度公差應(yīng)按9級精度選?。?6) 為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)應(yīng)鍍以厚度為30～40μm的鉻層，鍍后進行珩磨或拋光。C的液壓缸缸筒，必須用35，45號鋼，而且要調(diào)質(zhì)處理。 泵站壓力的確定泵站的壓力確定按產(chǎn)品目錄規(guī)定的泵站壓力，再考慮壓力損失，選取XRB2B型乳化泵，額定壓力為=35MPa。圖64底座分離體取 得： （66）取 得： （67）取 得：即： （68）式中： ——底座長度。此時認為支架頂梁承受集中載荷在頂梁1/3處，取頂梁為分離體，受力情況如圖62所示。當密封液體壓力較高時，可采用半圓環(huán)結(jié)構(gòu)連接方式?？梢圆患訐跞ΑＳ娩撝谱骰钊麜r，可在活塞上安裝導(dǎo)向環(huán)與缸體內(nèi)徑配合。在支架正常工作時，立柱一般處于高壓受力狀態(tài)，其工作性能直接影響整個支架的工作狀態(tài)，因此設(shè)計時，要求具有合理的工作阻力和可靠的工作性能外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強度，良好的密封性能，還應(yīng)有較大的伸縮行程，以滿足支架工作高度的要求。推輸送機千斤頂兩端分別同支架與輸送機相連，但數(shù)量可以減少，如5~6m布置一個ZY10800/28/63型液壓支架所采用的推移裝置為：倒拉式長推移桿結(jié)構(gòu)。在設(shè)計支架時，應(yīng)根據(jù)支架結(jié)構(gòu)和配套要求合理選擇推移裝置的形式，并充分保證支架推移裝置對工作面條件和配套的適應(yīng)性。圖5—8 單連桿結(jié)構(gòu)外形 圖5—9 整體連桿結(jié)構(gòu)外形 推移機構(gòu)的選擇設(shè)計推移機構(gòu)有推移桿、推移千斤頂和連接頭等主要零部件組成，其中推移桿是決定推移機構(gòu)的形式和性能的關(guān)鍵部件?；顒觽?cè)護板裝在掩護梁的兩側(cè)。如圖5—5所示：圖5—5活動側(cè)護板結(jié)構(gòu)形式頂梁側(cè)護板高度一般取250—500mm，薄煤層支架取下限，掩護梁側(cè)護板和后連桿側(cè)護板高度一般根據(jù)支架最大高度時，側(cè)護板水平尺寸一般按移架步距加100—200mm搭接量的原則來確定。另一種是兩側(cè)皆為活動側(cè)護板。頂梁端面形狀和頂梁如圖553所示圖52 頂梁斷面圖53 頂梁外形 頂梁側(cè)護板的選擇設(shè)計支架側(cè)護板裝置一般由側(cè)護板、彈簧筒、側(cè)推千斤頂、導(dǎo)向桿和連接銷軸等組成。在頂梁下焊有鑄鋼柱窩，柱窩兩側(cè)有孔，用鋼絲繩或銷軸把立柱和頂梁連接起來。掩護梁是支架的掩護構(gòu)件，除防止采空區(qū)冒落的矸石涌于工作面外，并承受冒落矸石的壓力和頂梁分解的水平力。采煤工作面風(fēng)速計算按下式進行。國內(nèi)掩護式支架立柱數(shù)常用2根。因此，先移架后推溜時的頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度大一個步距，一般為600mm。、=25176。這樣四連桿機構(gòu)就可以確定了。為了安全可靠最低工作位置應(yīng)使P≥25176。四連桿機構(gòu)在具有以上諸作用的同時，也有一些缺點。取=1600mm，=100mm，=1則=1600+1001=1700mm 梁端距的確定所謂頂端距是指移架后頂梁端部至煤壁的距離。根據(jù)工作面生產(chǎn)能力的要求以及采煤機、液壓支架和運輸機的配套關(guān)系，參照國內(nèi)外工作面輸送機的技術(shù)參數(shù)以及該礦區(qū)近幾年綜采 “三機”配套成熟的經(jīng)驗，最終選定SGZ—1000/3000型運輸機。實行一次采全高，在選擇采煤機時著重考慮以下因素：（1）功率采煤機功率的確定一般主要看所切割的煤的硬度與韌性。支架的中心距，、。 液壓支架的選型液壓支架選型原則： 支護強度應(yīng)與工作面礦壓相適應(yīng)。 大采高工作面設(shè)備選型 工作面設(shè)備選型配套原則(一)生產(chǎn)能力配套 工作面生產(chǎn)能力取決于采煤機落煤能力，而刮板輸送機、液壓支架及運輸巷運輸設(shè)備的運輸能力要高于采煤機生產(chǎn)能力的20％以上，要保證工作面高產(chǎn)，工作面運輸設(shè)備的運輸能力要大于采煤機的落煤能力，液壓支架的移架速度一定要滿足采煤機高產(chǎn)快速運行的要求。（5）工作面煤壁條件 根據(jù)工作面煤壁條件，決定是否用護幫裝置。由于不同采煤工作面的底板條件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理性質(zhì)等的不同，對液壓支架的要求也不同。滯后支護的特點是，支護滯后時間較長，梁端距大，支架頂梁較短。隨著采煤機割煤的繼續(xù)，工作面液壓支架不斷重復(fù)上述四個主要動作過程。為了實現(xiàn)頂板及時支護，常采用先移架后推溜的方式。操縱閥按控制不同，可分為手控、液控、電控和電液控四種，按動作原理可分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種。支架的工作可靠與否，與單向閥的密閉性能有直接關(guān)系，如果單向閥鎖不住立柱下腔的工作液體，支架就會出現(xiàn)自動慢慢下縮，是不允許的，如果液控單向閥動作不靈敏，則立柱的初撐力就達不到設(shè)計要求，因此要求液控單向閥密封可靠、動作靈敏，并要求使用壽命長。立柱類型： 立柱按動作不同分為單作用立柱和雙作用立柱；按結(jié)構(gòu)不同可分為活塞式和柱塞式；按伸縮不同可分為單伸縮式和雙伸縮式立柱。 連桿 前后連桿是四連桿機構(gòu)中重要的運動和承載部件，與掩護梁和底座的一部分共同組成四連桿機構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持穩(wěn)定。掩護式和支撐掩護式支架多采用直線型，使得制造工藝簡單。為加強結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強筋板，構(gòu)成封閉式棋盤型頂梁，頂梁前端呈滑橇式或圓弧型，以減少移架阻力。這些裝置是為實現(xiàn)支架的某些動作或功能所必需的裝置。支架的液壓元部件逐漸系列化，標準化，這樣便于多樣化的總體設(shè)計和實現(xiàn)支架的計算機輔助設(shè)計與制造(CAD一CAM)。中國、俄羅斯和歐洲一些國家的液壓支架有這種發(fā)展趨勢。支架平均工作阻力6470kN(最大為9800kN)，支架寬度普遍增大，并向2m發(fā)展，增大架寬有利于減少工作面架數(shù)、縮短移架時間、增加有效工作時間和提高單產(chǎn)。不僅能滿足國內(nèi)的需要，還向美國、俄羅斯、土耳其和印度等國家出口液壓支架或成套綜采設(shè)備。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尤顯重要。液壓支架作為綜合機械化采煤的關(guān)鍵設(shè)備之一，其重量約為綜采設(shè)備總重量的80%90%，其費用約占綜采設(shè)備總費用的60%70%。1954年英國首次研制出液壓支架，目前，以液壓支架為主體的地下綜采設(shè)備，已逐步向程控、遙控和自動化方向發(fā)展。我國是煤炭生產(chǎn)大國，在20世紀60年代也曾研制了幾種液壓支架，但未得到推廣和應(yīng)用。因此，為了降低成本，提高采煤的經(jīng)濟效益，世界各產(chǎn)煤大國都一直在積極地開展液壓支架的研究。 國內(nèi)液壓支架現(xiàn)狀我國在1964年由太原分院和鄭州煤機廠設(shè)計70型邁步式自移支架，從此開始了液壓支架的國產(chǎn)化道路。 國外液壓支架現(xiàn)狀80年代以來，世界主要采煤國家一直圍繞減面提產(chǎn)、減人提效、降低成本、實現(xiàn)礦井集中生產(chǎn)做努力，人們積極開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)，致力于高性能、高可靠性的新一代液壓支架的研制。如洛斯公司20英里礦在2505280m長壁綜采面用工作阻力為28565kN電液控制兩柱掩護式支架，成為世界上首次月產(chǎn)商品煤近百萬噸的工作面；1995年9月，糜鹿礦用工作阻力為8900kN電流控制的兩柱掩護式支架。3) 強力化為適應(yīng)工作面高產(chǎn)、高效，增加液壓支架的可靠性，減少維修，滿足地質(zhì)條件較好的大、中型礦井集中化生產(chǎn)等要求，在美國、澳大利亞等國，這種液壓支架強力化的趨勢比較明顯。6) 自動化電子液壓控制系統(tǒng)可使液壓支架實現(xiàn)程序、成組或者自動化集中控制，從而改善支護效果，適應(yīng)工作面高產(chǎn)、高效和安全的要求。 液壓支架的工作原理液壓支架在工作過程中，必須具備升、降、推、移四個基本動作，這些動作是利用泵站供給的乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個液壓缸來完成的。在頂梁下面焊有鑄鋼柱窩，柱窩兩側(cè)有孔，孔用鋼絲繩或銷軸把立柱和頂梁連接起來。掩護梁一般做成整體，也有做成左右對分的對分式結(jié)構(gòu)，尺寸小，易于加工、運輸和安裝,但結(jié)構(gòu)強度差。雙扭線式支架的連桿應(yīng)能承受從掩護梁傳遞來的冒落石的載荷和頂板水平運動引起的載荷，從而對它們有足夠的要求，一般后連桿為整體鑄鋼件，前連桿為左右分支的鑄鋼件,這樣可使支架的有效利用空