【正文】 改進(jìn)支架的支護(hù)性能，提高它對(duì)礦山地質(zhì)條件的適應(yīng)性，擴(kuò)大使用范圍，延長(zhǎng)使用壽命，目前液壓支架有下列幾方面的發(fā)展動(dòng)向： 1 大力發(fā)展掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，對(duì)其他型式的支架，應(yīng)用逐漸機(jī)減少。 5 為了加快支架的移設(shè)速度，進(jìn)一步改善操作條件，支架控制正在向自動(dòng)控制方向發(fā)展。當(dāng)頂板壓力超過(guò)立柱安全閥限定壓力時(shí)，安全閥開(kāi)啟釋放出立柱中的液體進(jìn)行讓壓，當(dāng)頂板 壓力下降到立柱工作阻力時(shí)，安全閥關(guān)閉進(jìn)行保壓承載。 14 掩護(hù)梁 1－護(hù)幫板耳座； 2－側(cè)推千斤頂座； 3－側(cè)護(hù)板； 4－側(cè)推千斤頂； 5－前連桿耳座； 6－后連桿耳座； 7－護(hù)幫千斤頂耳座； 8－彈簧筒； 9－插板千斤頂耳座 圖 2－ 1 掩護(hù)梁 掩護(hù)梁分別與底 座和掩護(hù)梁千斤頂，其主要作用有： （ 1） 承受下部頂板傳給的水平分力和側(cè)向力，增強(qiáng)支架的抗扭性能； （ 2） 掩護(hù)梁與掩護(hù)梁千斤頂，保證支架的穩(wěn)定性； （ 3） 阻擋后部落煤，維護(hù)工作空間。 16 圖 23 前連桿 此處省略 NNNNNNNNNNNN字。這類支架的工作阻力較小，切頂能力較弱，架型空間較小，但支架的防護(hù)性能較好。液壓支架架型的選擇，主要取決于液壓支架的力學(xué)性能是否適用礦井的頂?shù)装鍡l件和其它地質(zhì)條件。 （ 2） 對(duì)于非常穩(wěn)定和穩(wěn)定的難垮落頂板和周期來(lái)壓強(qiáng)烈和十分強(qiáng)烈的頂板，應(yīng)優(yōu)先考慮選取四柱支撐掩護(hù)式支架。 ② 當(dāng)煤層厚度達(dá)到 ～ 以上時(shí)，需選擇帶有護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支承掩護(hù)式支架。時(shí)，排頭支架設(shè)防倒滑裝置，工作面中部支架設(shè)底調(diào)千斤頂，工作面中部輸送機(jī)設(shè)置防倒滑裝置。 20 ③ 結(jié)構(gòu)緊湊，行人操作方便 。 對(duì)于中厚煤層支架，按下式確定支架高度， 即： Hmax ＝ Mmax ＋ (200～ 300) Hmin ＝ Mmin － (300～ 400) 對(duì)于薄煤層支架，則按下式確定支架高度，即 Hmax ＝ Mmax ＋ (100～ 200) Hmin ＝ Mmin － (150～ 250) 21 支架的最大高度與最小高度之差為支架的調(diào)高范圍。大采高支架為促高穩(wěn)定性中心距可采用 1． 75m，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 。支架間距 b 主要根據(jù)支架型式，但目前主要根據(jù)刮板運(yùn)輸機(jī)油槽節(jié)長(zhǎng)度及槽幫上千斤頂連接的位置來(lái)確定， 目前我國(guó)刮板運(yùn)輸機(jī)油槽每節(jié)長(zhǎng)度為 ,千斤頂連接位置在刮板槽中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 ，此處恰取 1500mm。重新 計(jì)算后可得： Q1=78176。 （ 1）確定后連桿下鉸點(diǎn) O 點(diǎn)的位置，使它大體比底座底面略高 200～ 250mm（或類比同類型支架確定）。 （ 9）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) e′′′ 。 （ 16）分別作和的垂直平分線，其交點(diǎn)即為前連桿下鉸點(diǎn)，為前連桿長(zhǎng)度。一般梁的支撐力，未伸出前為 200～ 400kN。 頂梁尺寸 ① 頂梁長(zhǎng)度 頂梁長(zhǎng)度受支架型式、配套采煤機(jī)截深 (滾筒寬度 )、刮板輸送機(jī)尺寸、配套關(guān)系及立柱缸徑、通道要求、底座長(zhǎng)度、支護(hù)方式等因素的制約。 按條件取底座長(zhǎng)度大約為 26 故頂梁長(zhǎng)度 L=2950mm ② 頂梁寬度 頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來(lái)定，架間間隙為 左右。 ①立柱上柱窩位置的確定 確定立柱布置可以用類比法 ,其確定原則考慮支架的穩(wěn)定性及支架的合力作用位置綜合進(jìn)行考慮 ,我們知道 ,作用位置超前易產(chǎn)生啃底現(xiàn)象 ,所以一般盡量使合力位置向后移。則 1 8 0 0 c o s 3 1 9 2 0 c o s 4 6 1 6 0 0 c o s 2 5 9 5 1 .2 7xG? ? ? ? ? ? ? ?mm 故 1x 取整后為 950mm。掩護(hù)梁和頂梁（包括活動(dòng)側(cè)護(hù)板）一起，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸性能。 30 圖 36 液壓支架液壓系統(tǒng)圖 1－前立柱； 2－壓力指示器； 3－安全閥； 4－液控單向閥； 5－后立柱； 6－頂梁側(cè)推千斤頂； 7－掩護(hù)梁側(cè)推千斤頂； 8－護(hù)幫千斤頂； 9－雙向液控單向閥； 10－操縱閥； 11－推移千斤頂； 12－前梁千斤頂； 第四章 . 支架的受力分析與計(jì)算 支架的工作狀態(tài) 在采煤工作面中，當(dāng)煤被采出后，就會(huì)出現(xiàn)一定的空間 ，由于上部巖從壓力，出現(xiàn)離從和裂隙，如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就要冒落，不支護(hù)的時(shí)間越長(zhǎng)，危險(xiǎn)就越大，而頂板冒落時(shí)有一定過(guò)程的，一般分為三個(gè)階段，開(kāi)始頂板處于無(wú)壓狀態(tài)，次時(shí)頂板較完整，而且沒(méi)有下沉，通常稱為老頂來(lái)壓，次時(shí)頂板并不破裂，且這種下沉帶有一定的周期，所以稱為老頂周期來(lái)壓狀態(tài)，如不及時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)破裂而冒落，此時(shí)叫冒落狀態(tài)。 （ 5） 立柱和短柱按最大工作阻力來(lái)計(jì)算。各力對(duì)某點(diǎn)取矩之和為零。當(dāng) ? 26 時(shí)， COS? ，所以支架承載能力將顯著的減小。所以 tgθ值過(guò)大對(duì)支架受力不利。但是支架在設(shè)計(jì)中一般都要按可能的最大承載力來(lái)設(shè)計(jì)，顯然這就使支架不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，在很大的一段承載范圍內(nèi)就要大材小用。所以此值的大小在 0～ maxf 范圍內(nèi)變化。 （ 5） 桿水平角對(duì)連桿受力的影響 由 cP 和 DP 的計(jì)算式可知，當(dāng)它的分母為零時(shí)， cP 和 DP 將無(wú)限大。加入頂梁上受向前的水平載荷，很容易使支架向前傾倒，這種趨勢(shì)使頂梁對(duì)于頂板向前滑動(dòng)，則水平載荷又變成向后作用。 另外指出，支撐式支架的支護(hù)高度對(duì)支架受力沒(méi)有影響，而掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，由于支護(hù)高度的變化，使立柱的支撐角度、平衡千斤頂?shù)慕嵌取⒀谧o(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)的角度等的不同，使受力也不同。（詳細(xì)分析間《液壓支架》課本張家鑒 主編此處不再贅述） 最后，必須指出， tgθ不僅對(duì)承載能力有影響，而且對(duì)各受力部件有影響，并相當(dāng)復(fù)雜，因此 tgθ是大是小，由具體情況而定。但是，有些支架為了使高度變化范圍增大，角往往大于 30? 。 各主要參數(shù)的影響 掩護(hù)式支架在工作過(guò)程中，各主要部件的受力是變化的，其影響因素有諸多方面。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù) f ， 目前國(guó)內(nèi)一般取～ 。 支架在工作面受力是由于頂板下沉，同時(shí)又有向采空區(qū)移動(dòng)的趨勢(shì)，使頂梁受合力和底座受底板壓力，其中頂板合力的垂直分力，由支架工作阻力來(lái)克服，所以我們?cè)谟?jì)算支架的工作載荷 F 時(shí)按支架的工作阻力來(lái)確定。焊接方式與頂梁相似，掩護(hù)梁上鉸接座與頂梁鉸接，下端通過(guò)千斤頂與底座鉸接。 本底座是由鋼板焊接成的箱形整體結(jié)構(gòu)。立柱上柱窩到頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)的距離為 800mm，立柱柱窩到頂梁梁面的距離為 150mm。 ③ 頂板覆蓋率ζ ζ =( )( )Bll c B j?? 100﹪ 式中 B:頂梁的寬度 (㎡ ) l:支架頂梁長(zhǎng)度 (m) ｊ :支架間距 (m) 對(duì)破碎機(jī)頂板：覆蓋率 s 值應(yīng)達(dá)到 85﹪～ 95﹪，故掩護(hù)式支架裝可移動(dòng)護(hù)板，以維護(hù)架間的間隙，中等穩(wěn)定頂板覆蓋率ζ值為 75﹪～ 85﹪，穩(wěn)定側(cè)護(hù)板覆蓋率為 60﹪～ 70﹪。減少頂板反復(fù)支護(hù)次數(shù)，保持支架結(jié)構(gòu)緊湊，減輕重量。中間以兩根主骨架為主體，在主骨 中焊接四個(gè)柱窩。dcaabbeebHHFFae? （ 18）按以上初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，再利用幾何作圖法畫(huà)出液壓支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)曲線，只要逐步變化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何的尺寸，便可以畫(huà)出不同的曲線來(lái)，再按液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征進(jìn)行 校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸來(lái)。 （ 11）以 O 點(diǎn)為圓心， oa 為半徑作圓弧。 （ 3）過(guò) O 點(diǎn)作與 H— H 線的夾角為 Q1 的斜線。 ， Q=26176。 掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度的確定 用解析法來(lái)確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如下圖所示 其中 G掩護(hù)梁長(zhǎng)度； A后連桿長(zhǎng)度； L2e′點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)之距； H1支 架最高位置時(shí)的計(jì)算高度； H2支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運(yùn)輸安裝和調(diào)高要求。 綜合以上分析我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中取 Hmax ＝ 2600mm， Hmin =1200mm。 （ 2） 確定支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的內(nèi)容 ① 確定正常工作條件下，支架與相應(yīng)設(shè)備的位置關(guān)系 。 ② 為使移架容易，設(shè)計(jì)時(shí)要使支架底座前部比后部的比壓小。 ④ 假頂分層開(kāi)采，應(yīng)選用掩護(hù)式支架。即二柱式支架對(duì)頂板的實(shí)際支撐力高于同樣名義額定阻力的四柱式支架，特別是對(duì)機(jī)道上方頂板的支護(hù)強(qiáng)度。支承式支架適合于穩(wěn)定頂板。有直支式和間支式兩種。這類支架的工作阻力較大，支撐合力位于后部，切頂能力強(qiáng)，架型空間較大。該支架設(shè)計(jì)為整體剛性底座，底座接底面積大，有利于減小對(duì)底板的比壓。 （ 1） 金屬結(jié)構(gòu)件主要有頂梁、掩護(hù)梁、前梁、上連桿、前連桿、后連桿、底座、側(cè)護(hù)板、護(hù)幫板等。 13 液壓支架的工作原理 液壓支架是由乳化液泵站提供高壓乳化液（這里采用水包油型乳化液）作為動(dòng)力由液壓操作系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，液壓油缸和金 屬構(gòu)件組成。 2 液壓支架的進(jìn)一步發(fā)展，是著重解決擴(kuò)大使用范圍的問(wèn)題。由此 12 可見(jiàn)，移架速度和初撐力問(wèn)題是研究和設(shè)計(jì)液壓支架及其液壓系統(tǒng)的核心問(wèn)題。 電液控制技術(shù)在液壓支架上的應(yīng)用能夠提高液壓支架的自 動(dòng)化程度和移架速度 (將不同工序或不同支架的操作時(shí)間間隔縮短到最小程度 )，能夠?qū)崿F(xiàn)定壓初撐和遠(yuǎn)距離程序控制等功能。 針對(duì)影響移架速度的因素分析和提高移架速度的方法和途徑，已有不少文獻(xiàn)給予論述，指出影響移架速度的主要因素有系統(tǒng)的額定流量和額定壓力、供液系統(tǒng)管路的通徑及閥件的過(guò)流量、液壓支架立柱升降行程和推移千斤頂?shù)男谐?、立校活柱直徑與活塞直徑的比值、支柱 及頂梁重量等；而提高移架速度的主要措施有：增加泵站流量、采用電液自動(dòng)控制、利用大流量閻件、改進(jìn)液壓支架的進(jìn)液和回液系統(tǒng)。 液壓支架的研究動(dòng)態(tài) 為了進(jìn)一步改善支架性能和提高移架速度，還須迅速研制并推廣大流量支架用閥、大通徑液壓膠管、初撐力保證閥或自動(dòng)增壓閥以及高壓變?nèi)榛罕谩Ｒ簤褐Ъ艹鯎瘟Q定著液壓支架與頂板之間控制與被控制的特性關(guān)系 。特別是對(duì)液壓支架的架型與結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和研究投入了大量的人力物力，達(dá)到了國(guó)外同期先進(jìn)水平。到目前為止，適于我國(guó)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的網(wǎng)產(chǎn)液壓支架有 20 余種架型，其中用于緩傾斜中厚煤層和緩傾斜厚煤層的各占一半。 9 液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r及存在問(wèn)題 液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r 作為綜采工作面關(guān)鍵設(shè)備的液壓支架，經(jīng)歷了幾個(gè)階段的發(fā)展過(guò)程。就是工作面采煤、運(yùn)輸和支護(hù)三大主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)都是現(xiàn)機(jī)械化。有的煤礦兩 個(gè)工作面共用一套運(yùn)輸系統(tǒng)，造成產(chǎn)運(yùn)不相適應(yīng)的矛盾。 綜采礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合理配套 8 綜采礦井生產(chǎn)系統(tǒng)配套設(shè)備，除包括直接與綜采工作面刮板輸送機(jī)連接的順槽轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)及帶式輸送機(jī)外，還應(yīng)包括提升設(shè)備、掘進(jìn)及支護(hù)設(shè)備、工作面供電設(shè)備、通風(fēng)排水設(shè)備等。管理水平低，管理模式落后，管理層次多，扯皮現(xiàn)象嚴(yán)重。根據(jù)我國(guó)國(guó)情研制的全液壓手動(dòng)控制快速移架系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使支架降、移、升速度大幅度 提高，由過(guò)去的 20～ 30s/架，提高到 9～ 12s/架。 液壓支架設(shè)計(jì)研 究取得重要進(jìn)展，主要在以下方面： （ 1）設(shè)計(jì)理論和方法有了突破。其主要原因是： 客觀條件的限制，適合放頂煤開(kāi)采的煤層少； 性的制約； ； 。先后研制試驗(yàn)成功經(jīng)濟(jì)型綜采成套設(shè)備；薄煤層、中厚煤層和大采高綜采成套設(shè)備，特厚煤層分層機(jī)械化鋪網(wǎng)液壓支架系列及成套設(shè)備和工藝；放頂煤液壓支架系列及成套設(shè)備和工藝。 圖 12 工作面刮板輸送機(jī)的技術(shù)特性 先進(jìn)瓜板輸送機(jī)的主要特點(diǎn)是：①整體鑄造溜槽或組合焊接溜槽，減少了螺栓連接，提高了可靠的性。 世界主要產(chǎn)煤國(guó)家技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表 l— l。美國(guó) 1994 年共有 80 個(gè)長(zhǎng)壁工作面，其中有 70 個(gè)工作面是電液控制的工作面，占 87． 5％，使用兩柱掩護(hù)式支架 73 套，四柱支撐掩護(hù)式支架 7 套，兩柱掩護(hù)式支架占 91． 25％，支架工作阻力大部分在 7000— 8000 kN，最大的兩柱掩護(hù)式支架工作阻力達(dá)到 9800kN。 1 礦用液壓支架設(shè)計(jì) 目 錄 1. 綜述 .............................................................. 1 國(guó)外主要產(chǎn)煤國(guó)家綜采技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ................................ 1 我國(guó)綜采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀幾存在的問(wèn)題 ................................ 3 綜采礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合理配套 ....................................... 6 液壓支架的應(yīng)用和意義 ............................................. 6 液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r及存在問(wèn)題 ..................................... 7 液壓支架