【正文】 間大些。單作用立柱是屬于液壓升柱、自由降柱的工作方式，應(yīng)用較少，目前廣泛采用的是雙作用活塞立柱，依靠液壓力來實(shí)現(xiàn)升柱和降柱。 安全閥安全閥也稱為定壓閥，它與液控單向閥組合在一起，是液壓支架不可缺少的一種控制閥。往復(fù)式：往復(fù)式操縱閥的閥芯元件是沿軸向做往復(fù)運(yùn)動，開閉進(jìn)出口油路實(shí)現(xiàn)換向作用。采煤機(jī)每切割一刀，液壓支架依次完成降柱、移架、升柱和推溜四個(gè)主要動作過程。從而對頂板進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，防止頂板冒落，保持一定的作業(yè)空間，確保綜采工作面人員和設(shè)備的安全，實(shí)現(xiàn)頂板管理及采煤作業(yè)過程機(jī)械化，提高采煤工作效率。可用于穩(wěn)定、完整的頂板。為了有效的支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計(jì)出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。（6）煤層傾角 根據(jù)煤層傾角，決定是否選用防倒防滑裝置。采煤機(jī)生產(chǎn)能力選擇，采煤機(jī)的生產(chǎn)能力的決定是依據(jù)工作面的年產(chǎn)量及每小時(shí)生產(chǎn)能力而確定的。支架的初撐力和工作阻力要適應(yīng)直接頂和基本頂巖層移動產(chǎn)生的壓力，將空頂區(qū)的頂板移近量控制到最小程度；支架結(jié)構(gòu)應(yīng)與煤層賦存條件相適應(yīng)；支護(hù)斷面應(yīng)與通風(fēng)要求相適應(yīng)，保證足夠風(fēng)量，且風(fēng)速不能超過規(guī)定值；液壓支架應(yīng)與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等設(shè)備相匹配。從大采高支架使用的穩(wěn)定性和配合采煤機(jī)牽引速度實(shí)現(xiàn)快速采煤考慮。該面煤層硬度低，易于切割，但面內(nèi)斷層較多，煤層起伏及傾角變化較大，為保證遇斷層時(shí)具有足夠的切割巖石的能力，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高效回采，故該面應(yīng)選擇大功率采煤機(jī)。表3—3工作面設(shè)備配套匯總表設(shè)備名稱產(chǎn)地型號技術(shù)參數(shù)采煤機(jī)西安MG750/1910WD裝機(jī)功率為1910KW，供電電壓為3300V，液壓支架鄭州ZY8000/35/60工作阻力為8000KN，刮板輸送機(jī)張家口SGZ1000/3000運(yùn)輸能力為3000t/h，總裝機(jī)功率為3*1000kw，電壓等級為3300v轉(zhuǎn)載機(jī)張家口SZZ1350/525運(yùn)輸能力為4000t/h，總裝機(jī)功率為525kw，電壓等級為3300v破碎機(jī)張家口PCM400破碎能力為4000t/h，總裝機(jī)功率為400kw，電壓等級為3300v乳化液泵無錫煤機(jī)廠BRW400/，額定流量400L/min，數(shù)量為2臺帶式輸送機(jī)山西煤機(jī)廠SSJ1200/2*250功率為500KW，輸送帶寬度為1200mm，運(yùn)輸能力為1400t/h4 大采高液壓支架整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 支架高度,支架間距,底座長度的確定 支架的高度和支架的伸縮比支架高度支架高度的確定原則，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確定， 其最大與最小高度為： （41） （42）式中： ——支架最大高度（mm）；——支架最小高度（mm）；——煤層最大厚度（mm）；——煤層最小厚度（mm）；——考慮偽頂、煤皮冒落后仍有可能靠初撐力所需要的支撐高度，一般取200～300mm；——頂板最大下沉量，一般取100～200mm；——移架時(shí)支架的最小可縮量，一般取50mm；——浮矸石、浮煤厚度，一般取50mm。梁端距是考慮由于工作面頂板起伏不平造成輸送機(jī)和采煤機(jī)的傾斜，以及采煤機(jī)割煤時(shí)垂直分力使搖臂和滾筒向液壓支架傾斜，為避免割到頂梁而留的安全距離。首先，支架在工作過程當(dāng)中，四連桿機(jī)構(gòu)必須承受很大的內(nèi)力，從而導(dǎo)致支架結(jié)構(gòu)尺寸的加大和重量的增加；其次，由于四連桿機(jī)構(gòu)對頂板產(chǎn)生一個(gè)水平力（又稱水平支撐力），因此對支架的工作性能將產(chǎn)生不良影響。為宜，而角主要考慮掩護(hù)梁底部距底板要有一定距離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能降下來，一般取Q≥25176。確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距（預(yù)確定為160mm），和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距（預(yù)確定為440mm）。、=6000mm、=3500mm代入（4—7）==而支架在最高位置時(shí)的值為： （4—8）因此掩護(hù)梁的長度為： （4—9）= =4081mm后連桿長度為：=4081=2652mm （4—10）掩護(hù)梁長度和后連桿長度求出后取整數(shù)，再重新標(biāo)出、的角度，從而這幾個(gè)參數(shù)新算確定了。圖4—6 支架工作方式比較圖 — 先推溜后移架工作方式（活塞桿處于收縮狀態(tài)） — 先移架后推溜工作方式（活塞桿處于伸出狀態(tài)）支架在工作面的相對位置關(guān)系如圖47所示。故選立柱數(shù)目為2。 (413)式中： —工作面風(fēng)速（m/s）；—支架在采煤工作面的通風(fēng)斷面積（m2）；—采煤工作面所需風(fēng)量（m3/min）；；—通風(fēng)不均系數(shù)，一般取=；—保安規(guī)程允許的朝氣含量，一般取=1%；；—日產(chǎn)量（T）；—一分鐘產(chǎn)生一噸煤沼氣涌出量，一般取=14(/min)。底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。本支架采用整體長頂梁結(jié)構(gòu)，箱形焊接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，對頂板載荷平衡能力強(qiáng)。 主要作用（1）擋矸 可改善頂梁與掩護(hù)梁的護(hù)頂、防矸性能，隔離控頂區(qū)與采空區(qū)、防止冒落矸石竄入工作面，減少冒矸形成的粉塵；（2）導(dǎo)向 在支架移架時(shí)起導(dǎo)向作用；（3）防倒、調(diào)架 活動側(cè)護(hù)板增強(qiáng)了支架側(cè)向穩(wěn)定性，其上設(shè)置的彈簧與千斤頂都起防倒與調(diào)架作用。這種側(cè)護(hù)板可以適應(yīng)工作面開采方向變化的要求，有利于防倒和調(diào)架。 底座的選擇設(shè)計(jì)底座主要是將頂板和掩護(hù)梁所受的壓力傳遞到底板，并對支架起穩(wěn)固作用的部件。如圖5—7所示：圖5—7 掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)型式 掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的選擇設(shè)計(jì)掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的基本結(jié)構(gòu)型式與要求同頂梁側(cè)護(hù)板一樣，可分為雙側(cè)可調(diào)式和單側(cè)活動式兩種。推移桿的常用形式有正拉式短推桿和倒拉式長推桿兩種。推移裝置的型式如表51所示表51推移裝置千斤頂?shù)男褪叫? 式特 點(diǎn)適用條件普通式普通活塞式雙作用千斤頂可為外供液式，也可為內(nèi)供液式目前已很少直接用作推移裝置，而多與反拉框架一起使用，應(yīng)用較廣外供液式結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛差動式千斤頂結(jié)構(gòu)仍為普通型式，利用交替閥的油路系統(tǒng)，使其減小托輸送機(jī)力用于直接拉架的方式，目前應(yīng)用較少浮動活塞式千斤頂活塞可在活塞桿上滑動，使環(huán)腔供液時(shí)拉力與普通千斤頂相同；但在活塞腔供液時(shí)，使壓力的作用面積僅為活塞桿斷面積，從而減小了推輸送力 廣泛用于直接拉架方式，與短推桿等導(dǎo)向件一起使用 動作時(shí)間有一定滯后，但一般不影響使用推移裝置功能、連接型式見表52。如圖5—10所示，結(jié)構(gòu)簡單可靠，重量輕，拉架力大，長推桿選用100 kg級的高強(qiáng)鋼板焊接，其斷面小，強(qiáng)度高，使支架具有較好的移架性能。特別在高度H3m的厚煤層掩護(hù)型支架中，為了增大支架對煤層厚度變化的適應(yīng)性,常需使其伸縮比系數(shù)m≥2～3，此時(shí),單伸縮立柱就難以滿足要求。導(dǎo)向環(huán)多用塑料制品，也有用銅合金制成。以上兩種密封圈的使用，簡化了活塞結(jié)構(gòu)，裝配方便，但密封圈本身加工較復(fù)雜。 立柱上、下柱窩位置的確定掩護(hù)式液壓支架立柱上、下柱窩的確定對液壓支架能否正常工作極為重要。圖62 頂梁受力分析圖對點(diǎn)取矩： （61） （62）式中： ——立柱上柱窩至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)之距（m）；——支架支護(hù)阻力（KN），（KN）；——支架最大支護(hù)強(qiáng)度（）；——支護(hù)面積（）；Lζ——頂梁長度（不含頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至其后端之距）（m）；——立柱工作阻力之和（KN）；——頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距（m）；——立柱上柱窩中心至頂梁頂面之距（m）；——立柱在最高位置時(shí)的傾角（度）。如果，則底座前端比壓較后端要小，即為所求；如果，有可能底座前端比壓較大，則可改用來確定下柱窩的位置。 立柱初撐力的計(jì)算立柱的初撐力按下式進(jìn)行計(jì)算： （6—10）式中： —泵站額定工作壓力(MPa)，這里取=則有： 立柱工作阻力的計(jì)算立柱工作阻力計(jì)算公式如下： （6—11）式中： —安全閥的調(diào)正壓力，這里取=43MPa。與端蓋焊接的缸筒，使用35號鋼，機(jī)械預(yù)加工后再調(diào)質(zhì)。 缸筒壁厚驗(yàn)算: 額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全：≤ （6—14）式中： —缸筒材料屈服強(qiáng)度， MPa；D1—缸筒外徑，cm；D —缸筒內(nèi)徑，cm。=（4）將值代入公式（6—17）得：立柱的穩(wěn)定性裕量為：=～計(jì)算得： 活塞桿結(jié)構(gòu)：活塞桿有實(shí)心桿和空心桿兩種，如圖6—5所示。活塞桿的計(jì)算：內(nèi)缸外徑為380mm，內(nèi)徑為290 mm，內(nèi)缸承受拉壓載荷的強(qiáng)度計(jì)算公式如下： (MPa) （6—22）材料許用應(yīng)力為，對無縫鋼管取 (MPa)所以：滿足要求。圓度和圓柱度公差不大于直徑公差的一半，內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤滑。當(dāng)立柱的上、下柱窩位置確定后，就可以根據(jù)頂板載荷分布來確定平衡千斤頂?shù)奈恢?。平衡千斤頂在拉力時(shí)，取，平衡千斤頂在推力時(shí)，取,式中為頂梁長度。由于平衡千斤頂?shù)耐屏屠Σ煌怪挡煌?。a、當(dāng)頂梁前端出現(xiàn)空頂時(shí)，頂梁后端載荷加大，頂板載荷合力作用點(diǎn)位置后移，此時(shí)平衡千斤頂受拉，為使支架支撐力分布適應(yīng)頂板載荷分布。一般在實(shí)際使用中，為了保證活塞桿不產(chǎn)生縱向彎曲，活塞桿的推力P要求比穩(wěn)定極限力小，其關(guān)系為： （6—25）式中：—安全系數(shù)，一般取2～4。外側(cè)有防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置?；钊麠U材料：一般采用中碳鋼（45鋼），調(diào)質(zhì)處理；但對只承受推力的單作用活塞桿和柱塞，則不必進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。油缸的穩(wěn)定性條件： （6—17）式中： —油缸穩(wěn)定的極限力；—活柱與中缸的當(dāng)量慣性矩。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。 立柱缸體壁厚的計(jì)算本支架選用缸體材料為27SiMn，參數(shù)如下： 缸體壁厚： （6—12）式中： —缸筒內(nèi)最高工作壓力，MPa；—缸筒內(nèi)徑，mm；—缸筒材料的許用應(yīng)力，MPa ； （6—13）—缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，MPa；—安全系數(shù)，～4。—立柱最大傾角，（176。同時(shí)考慮柱前行人、柱后行人和支架的跳高范圍以及下柱窩與前連桿下鉸點(diǎn)的距離，一般按支架在最低位置時(shí)，立柱最大傾角小于30176。液壓支架立柱上柱窩位置的確定，從理論上分析，要使頂梁支撐力分布與頂板載荷分布一致。活柱和活塞桿是立柱傳遞機(jī)械力的重要零件，它要能承受壓力和彎曲等載荷作用，必須耐磨和耐腐蝕，可用27SiMn或45號鋼制成?；钊棵芊馊γ芊猓芊馊τ蠴型、Y型、U型、V型、鼓型、蕾型等。雙伸縮立柱是由外缸、中缸、活柱、底閥、導(dǎo)向套、活塞等幾部分組成，結(jié)構(gòu)參見圖6—1圖6—1 雙伸縮立柱結(jié)構(gòu)圖1—外缸； 2—中缸； 3—活柱；5—大小導(dǎo)向套；7—大小活塞； 8—底閥缸體是立柱的承壓部件。支架移架速度應(yīng)與采煤機(jī)截割牽引速度相適應(yīng)。此時(shí)移架和推輸送機(jī)都用一個(gè)推移千斤頂 移步橫梁間接連接在推移裝置與輸送機(jī)之間加一個(gè)移步橫梁、千斤頂僅與移步橫梁連接。目前的推移機(jī)構(gòu)多采用倒拉式長推桿整體式或兩節(jié)短推桿鉸接式結(jié)構(gòu)，其拉架力較大。大高采掩護(hù)式支架掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板亦采用雙側(cè)可調(diào)式側(cè)護(hù)板。大高采液壓支架的底座采用分體式鋼性結(jié)構(gòu)。這種類型側(cè)護(hù)板又有三種型式，圖5—4 a，頂梁上無頂板，側(cè)護(hù)板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護(hù)板的伸縮；圖5—4b、c，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點(diǎn)，但支架承載時(shí)，側(cè)護(hù)板裝置受力很大。由于固定側(cè)護(hù)板與梁體焊接在一起，既節(jié)省材料又可加固梁體。該礦區(qū)高產(chǎn)高效綜采工作面配套大槽寬(內(nèi)寬1000mm)刮板輸送機(jī)和大截深(800mm)電牽引采煤機(jī)，因而支架頂梁在立柱柱帽前部無支撐段長，會造成頂梁前部對頂板支護(hù)能力弱，設(shè)計(jì)決定采用整體頂梁，而且將頂梁梁體前部設(shè)計(jì)為上翹結(jié)構(gòu)，上翹角度為1—3176。 頂梁的選擇設(shè)計(jì)大采高液壓支架的頂梁是直接支撐頂煤和間接支撐直接頂及老頂部分載荷的承載部件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，還要求對頂板覆蓋率要高，以減少降、移支架過程中漏煤。5 大采高液壓支架主要部件選擇設(shè)計(jì)它主要是由金屬結(jié)構(gòu)件和液壓操控系統(tǒng)組成。在過風(fēng)量一定時(shí)，采煤工作面的通風(fēng)斷面積不應(yīng)過小。選取采煤機(jī)型號為MG750/1910WD型交流電牽引采煤機(jī)，外形尺寸（長寬高）（mm）為1715029502120，截深800 mm。圖4—4 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)幾何圖作圖步驟如下：確定后連桿下鉸點(diǎn)O的位置，使它大體比底座略高,一般為200~250mm，太低安裝銷子困難，太高底座笨重；過O點(diǎn)作與底座底面平行的水平線H—H線；過O點(diǎn)作與H—H線相交為角的線；以O(shè)點(diǎn)為圓心，A為半徑，與上線交一點(diǎn)a，即為后連桿與掩護(hù)梁的上鉸點(diǎn)；