【正文】 4 k N mM ? ? ??? 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 36 頁 圖 3－ 2 頂梁受力圖 頂梁做成等斷面箱式機構(gòu)，再最大彎矩處的斷面如圖 3－ 3 所示。 驗算底板比壓時，首先計算底板與底座的接觸面積。 則其與底板的接觸面積 A 為： ? ? ? ? 239。 較厚壁的毛坯仍用鑄件或鍛件，或用 厚鋼板卷成筒形，焊接后退火，焊縫需用 X 光射線或磁力線探傷檢查。表面粗糙并當活塞采用橡膠密封圈密封時，Ra 為 ～ ， 當活塞用活塞環(huán)密封時， Ra 為 ～ 。 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。 對于工作溫度低于 50176。 表 31 幾種較軟巖石底板允許比壓 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 42 頁 底板巖性 Rc(MPa ) [P] (MPa ) V2 V= V5 粘質(zhì)可塑頁巖 1 ～ ～ 可塑頁巖 灰質(zhì) 頁巖 2 ～ ～ ～ 沙質(zhì) 灰質(zhì) 泥漿頁巖 4 ～ ～ ～ 注： Rc— 底板抗壓入強度 ( MPa ) V— 礦井小時涌水量， ( 3m/h )。最大彎矩處發(fā)生 在前連桿處，其值為： 0 .7 3 6 0 1 3 s in 5 83 7 2 2 k N m oM ???? 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 39 頁 MMPyPxP CP D圖 3－ 4 掩護梁受力圖 最大彎矩處的斷面表示于圖 3－ 5 中 圖 3－ 5 后連桿處斷面 掩護梁強度計算 a．形心位置 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 40 頁 各板件的計算數(shù)據(jù)列于表 3－ 2 中。 ? ? ? ? ? ?? CBCBCDD ppp ?????? ?????? 239。1 s i ns i nc o sc o s1 1 ?????? 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 34 頁 ? ?1 5 0 0 0 c o s 6 5 0 0 0 c o s 21 0 . 3 1 7 . 45 0 0 0 s in 6 5 0 0 0 s in 2 1 7 . 4oooo o otgtg???????? ? = 9000 kN Ap 的作用位置為： ? ?39。 BP BP AP DP CθOa 2a 1l 1圖 31 頂梁和掩護梁的隔離體 液壓支架的工作阻力為： ? ?? ??????? tgpppptgfp BBBBA 239。 (5) 立柱和短柱按最大工作阻力來計算。出現(xiàn)離層和裂隙，如果不及時支護，頂板就要冒落，不支護的時間越長，危險就約大。 4000cosFD n Pa??? o11c o 10 00 040 00 ??? ?? 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 28 頁 = mm 取 缸徑： 300 mm ； 柱徑： 290 mm ； 缸壁厚度 缸筒內(nèi)壓力為 24000Dn Fp ?? 式中 F— 支架承受的理論總載荷力， F＝ 10000 kN ； n— 每架支架立柱數(shù)， n = 4； D— 缸體內(nèi)徑， D＝ 300 mm 。 取 初撐力為 ： 8 0 0 01 0 0 0 ???R kN 液壓支架的移架力和推溜力 移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)等有關。 由前面知， oQ 801 ? ； 1P — 液壓支架在最高位置時，掩護梁與水平面的夾角。39。 按以上步驟作圖，結(jié)果如圖 25 所示 HP1аOCDHQ1HA39。 (14) 以 E’’’點為圓心，以掩護梁長 L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A’’點，此點為液壓支架在最高位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。 (7) 過 E’點作一條直線與水平線 H－ H 平行的 F－ F 直線，則 H－ H 線與F－ F 線的距離為 h，即為液壓支架最高位置的計算高度。 圖23 掩護梁和后連桿計算圖 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 21 頁 按四連桿機構(gòu)的幾何特征所要求的角度， 選定 oP 601 ? ； oQ 801 ? ； oP 252 ? ； oQ 402 ? 。 BACD OE39。 確定四連桿機構(gòu)和 掩護梁長度 四連桿機構(gòu)的作用 (1) 通過四連桿機構(gòu)，使支架頂梁端點的運動軌跡呈近似雙曲線，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。 支架伸縮比 0050 00m inm a x ??? HHK s 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 一般 KS≤ 范圍內(nèi)采用單伸縮立柱， 所以應采用單伸縮立柱。新型高可靠性支架，反向四連桿高產(chǎn)高效低位放頂煤支架，適應中小煤礦的單一煤層開采用輕型支架和輕型單擺桿放頂煤支架均取得成功。把有限元方法成功地用于液壓支架的研究，建立了液壓支架整體有限元模型，開發(fā)出 SSTS 液壓支架模擬試驗計算機仿真軟件系統(tǒng)，大大提高了液壓支架設計的可靠性，廣泛應用于液壓支架設計研究，達到國際先進水平， 為我國液壓支架打入國際市場發(fā)揮了重要作用。 ZY 兩柱掩護式支架的比重將大大增加 ， 缸徑將增至Φ 360mm ， 端頭支架、輕放多用途支架將被廣泛使用。液壓支架實現(xiàn)自動控制后 ， 就可有效地克服上述缺點 ， 實現(xiàn)對支架的電液控制 ，而且有多種控制方式可供選擇 ， 人員可在較安全的地方集中對整個工作面的支架進行遠程控制或程序控制。 (3) 支架掩護梁間的密封可嚴些，頂梁架間密封要求不十分嚴格，因為頂梁間漏矸的可能性較小。 (8) 配套尺寸 根據(jù)配套尺寸及支護方式來計算頂梁長度。 (12) 液壓元件要可靠。 (4) 排矸性能要好。 由于不同采煤工作面的頂板條件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機械性質(zhì)等的不同，對液壓支架的要求也不同。這種方式的優(yōu)點是當推移千斤頂與底座的連接位置高于框架時，推移千斤頂能給移動的底座以向上的分力；缺點是推移框架復雜，長度長，容易損壞。對推移裝置的要求是： （ 1）以較小的力推移輸送機（ 80～ 200kN），以較大的拉移支架（ 150～500kN）。它克服了以上兩種側(cè)護板的缺點，但由于架間側(cè)護板造成三角帶容易填入碎矸，影響架間密封效果。一般沿傾斜方向的上方為固定側(cè)護板，下方為活動側(cè)護板。 支架側(cè)護板裝置一般由側(cè)護板、彈簧筒、側(cè)推千斤頂、導向桿和連接銷軸等組成。 要求： (1) 頂梁應有足夠的強度，即使在接觸應力分布不均勻的情況下也不致被壓壞； (2) 梁應有足夠的剛度，以承受扭力； (3) 頂梁對頂板的覆蓋率高； (4) 頂梁能適應頂板的起伏變化。 ②垛式 整個支架為一整體結(jié)構(gòu)，整體移動，通常有 4～ 6 根立柱，可以支撐堅 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 6 頁 硬與極堅硬的頂板。 需要移架時，先降柱卸載，然后通過操縱閥使高壓液體進入推移液壓缸9 的活塞桿腔，活塞腔回液，以輸送機為支點，缸體前移，把整個支架拉向煤壁。隨著頂板的緩慢下沉，頂板對支架的壓力不斷增加，立柱下腔被封閉的液體壓力將隨之迅速升高，液壓支架受到彈性壓縮，并由于立柱缸壁的彈性變形而使缸徑產(chǎn)生彈性擴張，這一過程就是支架的增阻過程。液壓支架與可彎曲輸送機和采煤機組成綜合機械化采煤設備，它的應用對增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動和保證安 全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。因此，液壓支架是技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理、安全上可靠，是實現(xiàn)采煤綜合機械化和自動化不可缺少的主要設備。當下腔液體的壓力超過安全閥 5 的動作壓力時，高壓液體經(jīng)安全閥 5 瀉出，立柱下縮，直至立柱下腔的液體壓力小于安全閥的動作壓力 時，安全閥關閉，停 止泄液，從而使立柱工作阻力保持恒定，這就是恒阻過程。 需要推移輸送機時，支架支撐頂板，高壓液體進入推移活塞缸 9 的活塞 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 5 頁 腔，活塞桿腔回液，以支架為支點，活塞桿伸出，把輸送機推向 煤壁。 (2)掩護式支架 掩護式支架利用立柱、短頂梁支撐頂板，利用掩護梁來防止巖石落入工作面。 鉸接式頂梁由前梁、主梁、前梁千斤頂、護幫千斤頂、護幫板組成，其結(jié)構(gòu)如圖 14 所示，這種頂梁的前梁與主梁是通過銷軸鉸接而成，它對頂板有較好的接頂能力。 主要作用為： （ 1） 擋矸?；顒觽?cè)護板通過彈簧筒和側(cè)推千斤頂與梁體連接，以保證活動側(cè)護板與鄰架的固定側(cè)護板靠緊。 所以綜合考慮各個方面，本架采用圖 15 b 所示的側(cè)護板。 （ 2）為適應支架和輸送機可能出現(xiàn)的相對位置變化，推移裝置前部在推移過程中，在水平和垂直方向能有一定的擺動范圍。 圖 19 框架式推移裝置原理 1— 底座過橋； 2— 框架； 3— 千斤頂； 4— 導向軸 液壓支架由不同數(shù)量的立柱和千斤頂組成，采用不同的操縱閥以實現(xiàn)升柱、降柱、移架、推溜等動作。為了有效地支護和控制頂板，必須設計出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸液壓支架。 (5) 要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求。 設計液壓支架必需的基本參數(shù) 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 13 頁 (1) 頂板條件 根據(jù)老頂和直接頂?shù)姆诸?，對支架進行選型。 堅硬頂板工作面頂板不易冒落，直接頂或基本頂懸頂時間長。 (4) 支架立柱應設置大流量安全閥，以避免頂板沖擊壓力造成支架過載較大?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有 70 多個電液自動化控制工作面。所以 ， 今后除應繼續(xù)針對我國國情和煤層具體條件 ，開發(fā)一些新架型、新品種外 ， 還應在改進支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫。 (3) 技術(shù)規(guī)范和標淮化建設取得重要進展。 基于以上進展，液壓支架的研究與發(fā)展方向是： (1) 在己有支架設計與應用經(jīng)驗的基礎上，研究支架的智能化設計方法和結(jié)構(gòu)與參數(shù)的優(yōu)化，進一步提高支架設計的科學性、可靠性和結(jié)構(gòu)性能的 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 優(yōu)化性。 支架中心距 支架中心任務距一般等于工作面一節(jié)溜槽長度。 (2) 能承受較大的水平力。圖 22 掩護梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機構(gòu) 從圖 2－ 2 可以看 出，當掩護梁和后連桿已知，只要找到前連桿的長度和位置就可以了，其具體作法是順時針轉(zhuǎn)動后連桿，使支架最高位置時的 E’點向下作近似直線運動，在掩護梁上定有一點在運動中有一段近似圓弧軌跡。 12121 c o sc o s c o sc o s PPLL ??? oooo80c o s40c o s 60c o s25c o s ??? ? 支架在最高位置時的值為： 1111 s ins in QLPLh ?? 因此掩護梁的長度為： 1111s ins in QLLPhL???????? oo 80s in 4 5 0 0?? = 2910 mm 取 L = 2910 mm 后連桿長度為： LLLL ??????? 11 ?? = 20xx mm 取 1L = 20xx mm 前后連桿上鉸點之間的距離 L’為： 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 22 頁 一般， L’ = L L’ = L = 2910 = 728 mm 具體作圖步驟如下： L39