【正文】 步距為 ，即底座長度為 ，支撐掩護(hù)式支架的底座長度取 4 倍的移架步距，即底座長度為 。目前國內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用 和 。一般的范圍是 到 ，煤層較薄 時(shí)應(yīng)選取大值。如石炭井礦務(wù)局烏蘭礦將這種支架與過渡支架、端頭支 架配套使用，在傾角為 24176。 前四連桿式支架在急斜水平分段放頂煤綜采中取得成功，如對四連桿及有關(guān)聯(lián)接件再進(jìn)一步增加強(qiáng)度，成為定型設(shè)備，可以不考慮在急斜條件下使用后四連桿式支架。其主要特點(diǎn)如下： (1)由于具有連續(xù)的放煤口，放煤效果好，沒有脊背煤損失，回收率高； (2)和其他支架相比，從煤壁到放煤口的距離最長，經(jīng)過頂梁的反復(fù)支撐和在掩護(hù)梁上方的垮落，使頂煤破碎較為充分，對放煤極為有利； (3)后輸送機(jī)沿底板布置，浮煤容易排出，移架輕快，同時(shí)尾梁插板可以切斷大塊煤使放煤口不易堵塞； (4)低位放煤使煤塵減少； (5)前四連桿低位放頂煤液壓支架的抗扭及抗偏載 能力差，支架的穩(wěn)定性較差； (6)尾梁擺動(dòng)力和向上的擺角較小，破煤和松動(dòng)頂煤的能力差； 這類支架的原始形式是前四連桿式，在礦壓較小的急斜水平分段開采時(shí)比較適應(yīng)，為中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 使這種支架在緩斜長壁工作面發(fā)揮其優(yōu)勢，幾年來作了如下的探索： (1)把四連桿的上連接位置由頂梁上改在掩護(hù)梁上，使支架底部和上部的連接位置更接近扭轉(zhuǎn)力矩的作用點(diǎn)，增加了支架強(qiáng)度，減少了支架的損壞，形成了目前在緩斜工作面大量使用的后四連桿式低位放頂煤液壓支架。 ⑷ 對急傾斜特厚煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 ，急傾斜特厚煤層放頂煤綜采工藝 是指煤層傾角大于 45176。 ⑵ 支架各部的密閉性要好，尤其是頂梁端部，防止漏煤、冒頂，切實(shí)保證頂梁的接頂性 ，避免倒架。選型時(shí)一般根據(jù)以下原則 ： ⑴必須保證放煤效果。 圖 18 中位放頂煤液壓支架 圖 19 低位小插板放頂煤液壓支架 放頂煤液壓支架的特點(diǎn)及適應(yīng)性分析 放頂煤液壓支架的安全性及適應(yīng)性要求 采用放頂煤綜采的 4個(gè)重要條件是 ：地質(zhì)條件適應(yīng)性、液壓支架選型的正確性、采放工藝的合理性和工作面管理的嚴(yán)格性。由于其放煤口高、放煤口小、存在頂煤損失大、放煤與采煤機(jī)割煤不能平行作業(yè)、效率低等缺點(diǎn) ，已基本淘汰。后來因支架的穩(wěn)定性差，工作面發(fā)火中止了試驗(yàn)。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 圖 13 MB17 28S 放頂煤液壓支架 圖 14 FB21 30S 型放頂煤液壓支架 MB17 28S 和 FB21 30S 型放頂煤液壓支架分別代表了插板式和“開天窗”式放頂煤液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第 二臺(tái)輸送機(jī)安置在支架后部底座上，結(jié)構(gòu)如圖 圖 12“開天窗”式放頂煤液壓支架 法國針對“香蕉”尾梁式放頂煤液壓支架存在的問題 MB17 28S、 FB21 30S 型放頂煤液壓支架。近年來，綜采放頂煤技術(shù)在我國得到了迅速的發(fā)展和廣泛的普及，綜采放頂煤正成為一種高產(chǎn)高效的采煤方法。中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 1 綜述 液壓支架是在摩擦支柱和單體液壓支柱等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的工作面機(jī)械化支護(hù)設(shè)備。 1957 年，前蘇聯(lián)研制出 KTY 型單輸送機(jī)掩護(hù)式放頂煤液壓支架，并在庫茲巴斯的托姆烏辛斯克礦使用，開采該礦的 2 號和 4~5 號煤層、煤厚為 9~12m，煤層傾角 5 186。 MB17 28S 放頂煤液壓支架為四柱掩護(hù)式 掩護(hù)梁通過液 壓千斤頂控制進(jìn)行伸縮 ，便于頂煤冒落裝煤。這兩類支架都配有雙輸送機(jī)運(yùn)煤 ，滾筒采 煤機(jī)采煤 ，然后由掩護(hù)梁上的窗口或插板放出頂煤。雖然沒有取得預(yù)期的效果 ，但人們看到了這種新型支架的前景，從此拉開了設(shè)計(jì)、研制放頂煤液壓支架的序幕。 圖 16 FY40014/28 型放頂煤液壓支架 圖 17 高位放頂煤液 壓支架 80 年代末 90 年代初 ，我國研制出中位放頂煤液壓支架，結(jié)構(gòu)如圖 。其中前兩個(gè) 條件是基礎(chǔ) ，后者是保證。能否把煤放下、 放好，是緩傾斜中硬厚煤層開采最突出的問 題 ，也是放頂煤液壓支架選型的關(guān)鍵。 ⑶ 加大支架初撐力，有利于防止頂煤和上覆巖層過早離層，從而防止頂煤垮落切頂線前移 ，提高支架的支護(hù)性能。、煤層厚度大于 20m 的條 件下 ，把煤層沿水平分成 612m的分段 ，使用以液壓支架為主體的綜采設(shè)備開采的放頂煤 采煤法。 (2)大幅度加強(qiáng)前四連桿本身以及它與頂梁、底座的聯(lián)接強(qiáng)度，這種作法增加了 支架的重量，有的重達(dá) 20t 以上。 緩斜中硬難放煤層在選型時(shí)考慮到低位放頂煤液壓支架的強(qiáng)度低，又無成功的實(shí)例，往往選用中位放頂煤液壓支架，但受到放煤口的限制，實(shí)際上也未能很好解決其放煤問題。的工作面上取得了成功。但考慮應(yīng)盡量減輕重量而采用單伸縮油缸或帶機(jī)械 加長桿來增加支架的調(diào)高范圍。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 。 本次設(shè)計(jì)低位放頂 煤支架為支撐掩護(hù)式，估取底座長度為 結(jié)構(gòu)要求修改為 2800mm。 由于支架所承受的水平力由 連桿 克服，所以減輕了掩護(hù)梁的受力。 后連桿的下鉸點(diǎn)與底座地面之間的距離根據(jù)支架的最小高度確定，薄煤層中支架取150~250mm，中厚煤層中支架取 250~450mm，大采高的支架取 450~600mm，本次設(shè)計(jì)中取 450mm。本次根據(jù)支架結(jié)構(gòu)取 450mm。 （ 9）、過 1E 點(diǎn)作 F— F 線的垂線。以 2A 點(diǎn)為圓心，以 倍的 L 長度為半徑作圓，與 23AE 相交于 B2 點(diǎn)。 （ 1） 先移架后推溜的方式，支護(hù)及時(shí)，因此要求頂梁有較大的頂梁長度。液壓支架尺寸關(guān)系如圖 26 所示。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值為 60～ 70%，對于中等穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值為 75～ 85%，對于破碎頂板，覆蓋率δ指應(yīng)達(dá)到 85～ 95%。支撐式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架的立柱間距一般為 1— 。簡單的整體式剛性頂梁的結(jié)構(gòu)外形如圖 所示。楔形梁 1 通過銷軸和后梁 4 鉸接，楔塊 2夾在楔形梁的楔臂與頂粱之間，后端與楔形千斤頂鉸接，千斤頂又鉸接于頂梁上。 按動(dòng)作方式分立柱可分為單作用式和雙作用式；按支架種類分立柱可分為活塞式和活柱式；按伸縮方式分立柱可分為單伸縮式和雙伸縮式。制作活塞時(shí)如果選用鋼，為了與缸體內(nèi)徑配合可在活塞上安裝導(dǎo)向環(huán)。在工作壓力小于 時(shí)，可以不加擋圈。 用來固定鋼絲和鋼絲擋圈的連接方式，不能耐高壓。低位放頂煤支架的掩護(hù)梁還連接支架的尾梁與插板，安裝尾梁千斤頂，具體結(jié)構(gòu)見圖 331。 (2)與前、后連桿和掩護(hù)梁一起組成四連桿機(jī)構(gòu)。底座對底板不平的適應(yīng)性好，減少了底座的偏載載荷和扭轉(zhuǎn)，但支架的整體剛性低。 側(cè)護(hù)板 頂梁的側(cè)護(hù)板裝置一般由側(cè)護(hù)板、側(cè)護(hù)千斤頂、彈簧套簡、連接銷軸和導(dǎo)向桿等組成。 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板 圖 351 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 所示，一側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板，一側(cè)為固定側(cè)護(hù)板。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 圖 353 折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板 綜上所述，本次設(shè)計(jì)選取直角式單側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 側(cè)推千斤頂 側(cè)推千斤頂?shù)幕钊麠U固定于活動(dòng)側(cè)護(hù)板上，缸體固定于固定側(cè)護(hù)板上。前梁千斤頂活塞腔液路上，裝有安全閥和液控單向閥，保證前梁的工作阻力與初撐力。 短推移桿 短推移桿的一般結(jié)構(gòu)如圖 371所示，是由鋼板組焊而成的箱型結(jié)構(gòu)件，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單可靠，被廣泛采用。它的可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、防止輸送桿和支架下滑的性能好。長推移桿采用倒拉式，千斤頂活塞桿伸出為移架，收回為推溜 ,推溜力小于拉架力，其布置圖如圖 376 所示。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 圖 381 中四連桿結(jié)構(gòu)的大插板放煤機(jī)構(gòu) 后四連桿結(jié)構(gòu)的放煤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在該支架后部由前后連桿、掩護(hù)梁、尾梁和底座形成工作空間，用以布置后輸送 機(jī)和放煤。下擺 33176。當(dāng)周期來壓時(shí)，頂板下沉，立柱下腔的壓力增加，當(dāng)壓力增加到大于安全閥調(diào)整壓力時(shí)，安全閥打開，立柱下腔壓力下降，此時(shí)稱為立柱讓壓狀態(tài)，使支架以工作阻力支護(hù)頂板。 4. 通過分析計(jì)算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低，故在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不計(jì)，使掩護(hù)梁偏安全。 FPq ??? （ ） 式中： p — 支架總工作阻力， N； ?— 支護(hù)效率； 不同的架型可選擇以下數(shù)據(jù)： 支撐式支架 ? = 1 支撐掩護(hù)式支架 ? = 支頂掩護(hù)式支架 ? = ， .... 支掩掩護(hù)式支架 ? =， ..... 本設(shè)計(jì)為支撐掩護(hù)式支架，取 F—— 支架的支護(hù)面積， 2m 。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取移架力為 300KN，推溜力為 150KN。 代入數(shù)據(jù)得 KNF 1 2 0 55c o s4 4 8 0 0z ??? ? 1 2 0 5402a MPP ???? 即 aP 取 40MPa 合理。油缸的穩(wěn)定性條件為 : PJJPP ????????????121kk () 式中： kP — 油缸穩(wěn)定的極限力； 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 P— 最大工作阻力； 1J — 活塞桿斷面慣性矩（設(shè)加長桿為活塞桿進(jìn)行驗(yàn)算）； 44411 305864 cmdJ ???? ?? 2J — 缸體斷面慣性矩 444442 1 3 5 2 264 )(64 )( cmDDJ a ?????? ?? 30581352212 ??JJ 9812870 98112 ???ll 1l — 活塞桿端部銷孔至油缸限位處間距； 2l — 缸底銷孔至油缸限位處間距； 由以上條件查極限力計(jì)算圖 ，得 161k ?JP 立柱穩(wěn)定性的極限力為 MNJJPP k 2121k?????????????? 立柱最大工作阻力小于極限力，故滿足穩(wěn)定條件。 支架立柱為單伸縮機(jī)械加長式，根據(jù)液壓缸推薦相關(guān)鋼材最終確定尺寸如下： 外徑（ mm) 內(nèi)徑 (mm) 缸體 273 230 活柱 210 180 加長桿 179 支架立柱的壁厚 ）（ mm? 一般為 ?? ?dD ,即中等壁厚，按下式計(jì)算： ? ? m a xm a x pDp d?? ?? （ ） 式中： p— 缸內(nèi)工作壓力，2d4DPp ??? Pa； P— 單個(gè)立柱的工作阻力，取 P=4800/4=1200 KN 則： 23 1012 0044 232d ?? ????? DPp ? MPa ??? — 缸體材料許用應(yīng)力， MPa，缸體選用 27SiMn， ??? =980MPa dD — 立柱缸體內(nèi)徑。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 帶入以上數(shù)據(jù)可得： 8 0 0 3 MPq ???? 初撐力 初撐力的大小對支架的成本和支護(hù)性能 有很大的影響。 6. 作用在頂梁上的水平力有兩種情況：一種是支架在承載讓壓時(shí)，頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡為雙紐線，所以頂梁與底板有發(fā)生位移 的趨勢，頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘積為水平力，方向與頂梁產(chǎn)生位移方向的趨勢相反；另一種是頂板向采空區(qū)移動(dòng)，支架頂梁受指向煤壁的水平力，最大水平力的數(shù)值大小與第一種相同。這是在設(shè)計(jì)和使用中必須注意避免的現(xiàn)象。受上部巖層壓力，會(huì)出現(xiàn)裂縫和離層。向下轉(zhuǎn)動(dòng)尾梁時(shí)收回插板進(jìn)行放煤，可反復(fù)多次進(jìn)行放煤。