【正文】 . 10 S tent expansion ratio ....................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。自 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，我國(guó)放頂煤支架經(jīng)歷了從引進(jìn)國(guó)外的 高位開天窗式單輸送機(jī)放頂煤支架和中位開天窗式雙輸送機(jī)放頂煤支架，到自行研制的四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤支架的發(fā)展過(guò)程，每一次架型的重大改革都帶來(lái)了放頂煤技術(shù)的重大進(jìn)步，成為放頂煤技術(shù)發(fā)展階段的標(biāo)志。支架尾梁還可以擺動(dòng)，提高頂煤的回收率。 放頂煤液壓支架適用范圍 1 煤層厚度一般為 5~12m 左右，或者厚度變化比較大。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，本次設(shè)計(jì)的液壓支架的頂板為 2 類Ⅱ級(jí)，查《支護(hù)手冊(cè)》選用四柱支撐掩護(hù)式液壓支架。 5 4 頂梁相對(duì)較長(zhǎng)，掩護(hù)空間較大，通風(fēng)斷面大，而且對(duì)頂板的反復(fù)支撐可使較穩(wěn)定的頂煤在礦壓作用下預(yù)先斷裂破碎，利于 放煤。 在放煤擺動(dòng)板內(nèi)裝有可伸縮的小插板，小插板前端設(shè)有用于插煤的齒條，齒條下部有耳坐，與插板千斤頂聯(lián)接。向下轉(zhuǎn)動(dòng)尾梁時(shí)收回插板進(jìn)行放煤，可視情況反復(fù)多次進(jìn)行放煤。因此，液壓支架的設(shè)計(jì)工作時(shí)很重要的。 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、稀釋有害氣體等安全方面的的要求。 液壓支架的參數(shù)確定 支架高度 支架高度的確定原則，一般應(yīng)首先確定支架適用煤層的平均采高，應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來(lái)確定，然后確定支架高度對(duì)于大采高支架，按下式確定計(jì)算高度，即： annnm aShH ShH ????? ??21 式中 mH —— 支架最大高度 , mm； nH —— 支架最小高度 , mm； mh —— 煤層最大厚度 , mm； nh —— 煤層最小厚度 , mm； 1S —— 考慮偽頂、煤皮冒落后仍有可能初撐力所需要的支撐高度，一般取 mm； 2S —— 頂板最大下沉量，一般取 mm； a—— 移架時(shí)支架的最小可縮量，一般 mm； a? —— 浮矸石、浮煤厚度，一般取 mm。一般根據(jù)單位缸長(zhǎng)行程 1K 來(lái)確定，當(dāng) ?K 范圍內(nèi)可采用單伸縮。本文取 。一般為 135～ 150mm，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。 頂梁覆蓋率 頂板覆蓋率按下式計(jì)算： 15 ? ? ? ?? ? ? ?%01 5 0 03 0 03 6 0 03 6 0 01 5 0 0%1 0 0????????????kBbLLBδ 式中： ? —— 頂梁覆蓋率； B —— 頂梁寬度（包括側(cè)護(hù)板伸出寬度） ， mm； L —— 頂梁總長(zhǎng)度 ， mm； b —— 梁端距 ， mm； k —— 相鄰頂梁間間隙。本支架立柱間距選 1m。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。配置單向活動(dòng)側(cè)護(hù)板，減少架間漏矸和防止大采高支架橫向傾倒。 2 支架在最高位置時(shí)和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角 P 和后連桿與底平面的夾角 Q， 應(yīng)滿足以下要求： 支架在最高位置時(shí)， 520?P ~ 620 ， 750?Q ～ 850 ；支架在最低位置時(shí)，考慮矸石便于下滑，以防矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理 論可 知， , 如果按 鋼和 矸石 的摩擦 系數(shù) 為 ?f ,即： ,求得?P ；為了安全可靠在最低工作位置時(shí)，應(yīng)使 25oP? 為宜，而 Q 19 角主要考慮掩護(hù)梁 底部距底板要有一定的距離，防止支架后部冒落的巖石卡住后連桿，使支架 不能降下來(lái) ，一般取， 在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度。6002020101?? ?? QP QP 圖 41 掩護(hù)梁和后連桿計(jì)算示意圖 將數(shù)據(jù)代入（ 43）得： ? ? ? ?? ? ? ?80c o s25c o s/60c o s22c o sc o sc o s/c o sc o s/000012121??????? PPLL 支架在最高位置時(shí)的值為： QLPLh 1111 s ins in ?? 因此掩護(hù)梁的長(zhǎng)度為： 21 ? ?? ?? ?1 6 0 080s in/2 3 0 0s in/s in/001111?????? QLLPhL 取： L=1600 mm 后連桿長(zhǎng)度為： ? ?mm928/11???? LLLL 一般， ? ?39。 (6) 以 A 點(diǎn)為圓心，以 L 為半徑作圓，與該直線相交于 E1 點(diǎn)，即為掩護(hù)梁、與頂梁的鉸點(diǎn)。 (13) 以 E2 點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長(zhǎng) L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A1 點(diǎn)，此點(diǎn)為液壓支架在降到中間位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。則 AO、 AB、 BC、CD 為液 支架的 的 四連桿機(jī)構(gòu)。 側(cè)推千斤頂 作用：側(cè)推千斤頂伸出時(shí)，使活動(dòng)側(cè)護(hù)板外移，可密閉架間間隙，起到防矸、導(dǎo)向、防倒和調(diào)架的作用；側(cè)推千斤頂縮回時(shí)，使活動(dòng)側(cè)護(hù)板縮回，可以減少移駕阻力。在千斤頂活塞腔油路上加液控單向閥鎖緊，并加安全閥進(jìn)行保護(hù)。整個(gè)插板的具體 形式見裝配圖。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：初撐力 = 工作阻力 = ?? kN 移駕力和推溜力 移駕力和推溜力都是有推移千斤頂來(lái)決定的，所以要正確地選擇推移千斤頂，一般而言， 移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)有關(guān)。 將數(shù)據(jù)代入 （ 52） 式得： 29 o 40 0040c o s40 ???? ??? aPan FD d ? ?。? mm2 0 0cm20 ??dD 支架立柱的壁厚 ? （ mm） 一般為 16 ???,即中等壁厚，按下式計(jì)算： ? ?? ? cpDdp ????? ??? （ 53） 式中： p —— 缸內(nèi)工作壓力， 24dPp D?? aMP P —— 單個(gè)立柱的工作阻力，取 kN1 0 0 04/4 0 0 0 ??P 則 ： M P 2 0 101 0 0 04 23 ?? ???p c —— 考慮管壁公差及腐蝕的附加厚度，一般取 2mm； ? —— 強(qiáng)度系數(shù)，無(wú)。但對(duì)乳化液和液壓元件的耐壓要求提高。 本支架插板是由鋼板拼焊的等斷面結(jié)構(gòu)，插板千斤頂耳座放在插板內(nèi)部，在插板下部開以窗口方便插板千斤頂?shù)陌惭b。護(hù)幫千斤頂?shù)母左w用銷軸固定在前梁上，活塞桿固定在護(hù)幫板上。 24 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、框架連接方式和浮動(dòng)活塞式。 (17) 分別作 B B1 和 B1 B2 的垂直平分線交于 C 點(diǎn)，即為前連桿的下鉸點(diǎn)， BC 為前連桿的長(zhǎng)度。 (11) 取 E1E3 中點(diǎn)為 E2 點(diǎn)，為液壓支架在降到中間位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。 (4) 以 O 點(diǎn)為圓心，以 L1 為半徑作圓 ，與該直線相交于 A 點(diǎn)，即為后連桿與掩護(hù)梁的上鉸點(diǎn)。 圖中： L—— 掩護(hù)梁長(zhǎng)度； L1 —— 后連桿長(zhǎng)度； L2 —— 過(guò) E1 點(diǎn)的垂直線到后連桿下鉸點(diǎn)之距； h1 —— 支架最高位置時(shí)的計(jì)算高 度； 13 0070030 001 ???h mm h2 —— 支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度； 900700160 02 ???h mm 從幾何關(guān)系可以列出 : LQPPL 2111 c o sc o s ?? (41) LQPPL 2212 c o sc o s ?? (42) Y 由（ 41）、（ 42）聯(lián)立解得： 20 )c o s/ ( c o s)c o s( c o s/12121 PPLL ??? (43) 按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征所要求的角度，選定： 25。 2 能承 受較大的水平力。掩護(hù)梁采用整體箱形鋼板焊接結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上端與頂梁鉸接， 18 下部焊有與前后連桿鉸接的耳座。運(yùn)輸時(shí)可以將前梁放下與頂梁垂直，以減小運(yùn)輸尺寸。立柱間距的選擇原則為：有利于操作、行人和部件合理布置。其中寬面頂梁一般為 ～ 。同時(shí)為了防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜時(shí)，采煤機(jī)滾筒不截割頂梁，又考慮到采煤機(jī)截割時(shí)，不一定把煤壁截割成一個(gè) 平面，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要求頂梁前端距煤壁最小距離為 300mm，這個(gè)距離叫空頂距。大采高支架為提高穩(wěn)定性中心距可采用 ，輕型支架為適應(yīng)中小煤礦工作面快速搬家的要求，中心距可采用 。一般范圍是 至 ，煤層較薄時(shí)選大值。 11 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 3 放矸性能要好。 由于不同采煤工作面的頂?shù)装鍡l件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同，對(duì)液壓支架的要求也不同。 8 后四連桿低位放頂煤液壓支架，支架后部由掩護(hù)梁，前后連桿，底座，尾梁行成工作空間，用以放煤和布置后輸送機(jī)。 中四連桿低位放頂煤液壓支架（擺動(dòng)式放煤支架） 擺動(dòng)式放煤機(jī)構(gòu)如下圖所示，由放煤千斤 頂、小插板千斤頂、放煤擺動(dòng)板組成，主體是放煤擺動(dòng)板。尾梁搬動(dòng)有利于落煤，插板伸縮值大，放煤口調(diào)節(jié)靈活，對(duì)于大煤塊的破碎能力強(qiáng)，可顯著提高頂煤的采出率。、頂板，底板允許比壓 a的地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)低位放頂煤液壓支架，通過(guò)尾梁的控制實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的放頂煤要求。為使操作，行人等比較方便，支架高度一般為 2~3m。 低位放頂煤液壓支架的放煤口位置低，尺寸大，而且是連續(xù)的，多為插板式。 4 受頂板和煤層特性的限制，工作面推進(jìn)速度也受一定的限制。 shield beam。 I 后四連桿低位放頂煤液壓支架 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 摘 要 縱觀世界液壓支架的發(fā)展歷史，從 1854 年英國(guó)率先研制成功了液壓支架到現(xiàn)在，液壓支架的設(shè)計(jì)研發(fā)已經(jīng)基本成熟。 roof beams。 3 對(duì)防火，防塵的要求高。為適應(yīng)不同地質(zhì)和煤層條件的需要，出現(xiàn)了高、中、低放頂煤液壓支架并存的局面。 4 支架調(diào)高范圍要求不嚴(yán)。 4 第 2 章 支架的總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)已知采高 5~12m、傾角 8176。后部放頂煤空間大，為順利放煤創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境，可充分發(fā)揮后部輸送機(jī)的運(yùn)輸能力，操作維修方便。因此這里選擇反向四連桿低位放頂煤液壓支架機(jī)構(gòu)。從支架整體設(shè)計(jì)看，其橫向穩(wěn)定性差，極易將千斤頂及其支座損壞。而每個(gè)綜采工作面平均需要安 裝 150 臺(tái)液壓支架，可見對(duì)液壓支架的需求量是很大的。 推溜 力 一般 為100kN；移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為 100～ 150kN，中厚煤層一般為 150～ 250kN 厚煤層一般為 300～ 400kN。 10 在滿足強(qiáng)度的條件下，盡可能減輕支架的重量。在采用雙伸縮立柱時(shí)，垛式支架的伸縮比為 ；支撐掩護(hù)式支架為 ；掩護(hù)式支架可達(dá) 3。目前國(guó)內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用 和 。 13 頂梁長(zhǎng)度的確定 支架頂梁的長(zhǎng)度與配套尺寸有直接關(guān)系。 頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來(lái)定，架間間隙為 左右。 立柱間距 立柱間距指對(duì)支撐式和支撐掩護(hù)式支架而言前、后柱的間距。本次設(shè)計(jì)選用較接式頂梁，鉸接式頂梁在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁可以上下擺動(dòng)，對(duì)不平頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。 掩護(hù)梁 掩護(hù)梁是掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的掩護(hù)構(gòu)件，除防止采空區(qū)冒落矸石涌入工作面外，并承受冒落矸石的壓力和頂梁分解的水平力。 四連桿機(jī)構(gòu)的作用 1 通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)，使支架頂梁端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙曲線，從而使支架頂梁前端的端頭離煤壁距離大大減小，提高了管理頂板的性能。 首先用解 析法確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖 41 所 示。 (3) 過(guò) O 點(diǎn)作一條直線與水平線 H－ H 線相交其交角為 1Q 。 (10) 在垂線上作液壓支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)為 E3。 (16) 連接 A1O、 A2O，為液壓支架降到中間位置和最低位置時(shí)，后連桿的位置。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的需求，選擇直角式雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 護(hù)幫千斤頂 當(dāng)采高大于 米的時(shí)候，液壓支架需要有護(hù)幫裝置，以防止片幫的發(fā)生。 插板由插板千斤頂與掩護(hù)梁梁相連，與掩護(hù)梁鉸接，是實(shí)現(xiàn)放頂煤的直接部件，其主要作用有： 1．收回插板實(shí)現(xiàn)放頂煤； 2．伸出插板阻擋矸石進(jìn)入后部運(yùn)輸機(jī)； 3．當(dāng)有大塊煤落下時(shí)，利用插板尖齒可將塊煤破碎。較大的初撐力能使支架較快達(dá)到工作阻力，減緩頂板的早期下沉速度，增 28 加頂板的穩(wěn)定性。 本支架中， F=4000kN， n =4， aP =40MPa， a = 10176。一般薄煤層支架的移架力為 100～ 150 kN；中厚煤