【正文】 頂梁長(zhǎng)度方向按線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均布。目前，在國(guó)內(nèi)外一些大高度的新型支架上日益采用伸縮式立柱。缸體的外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般要求滿(mǎn)足下式。取泵站額定工作壓力( MPa)減去從泵站到支架沿程壓力損失后的值為30 MPa，代入公式得立柱初撐力為： 安全閥壓力與立柱工作阻力的確定1. 安全閥壓力安全閥的調(diào)整壓力，按選定后的立柱缸體內(nèi)徑和支架承受的理論支護(hù)阻力來(lái)確定。 立柱的設(shè)計(jì) 支護(hù)面積支架的支護(hù)面積按下式計(jì)算：mm （41）—支護(hù)面積，mm；—支架間距（支架中心距），—頂梁長(zhǎng)度 —移架后頂梁前端點(diǎn)到煤壁的距離()，一般=+將各數(shù)值代入公式（41）得支架的支護(hù)面積為：＝ 支護(hù)強(qiáng)度，再根據(jù)老頂級(jí)別和采高確定支護(hù)強(qiáng)度。該底座整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，與底板接觸面積大，比壓小。 (2) 排矸性能差，容易堵卡，損壞推移機(jī)構(gòu)部件。（2）是整個(gè)支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，整體性的基礎(chǔ)。支撐式支架后端焊有掛簾板，作為掛擋矸簾之用。（3）可設(shè)置全長(zhǎng)側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少架間漏矸。（2）支撐面積大，對(duì)端面積頂板的支撐接頂性能好，因而適用于頂板中中等穩(wěn)定以下的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。5. 推移裝置此機(jī)構(gòu)關(guān)系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。各部件設(shè)計(jì)的基本要求：1. 四連桿機(jī)構(gòu) 對(duì)其應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)上既滿(mǎn)足工作空間要求，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。查綜采設(shè)備手冊(cè)得三機(jī)配套尺寸為：配套尺寸=671+1553=2224mm代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：頂梁長(zhǎng)度=[2224+2100+1131cos(78176。 (16) 過(guò)c點(diǎn)向HH作垂線，交與點(diǎn)d，則線段Oa、ab、bc、cd和dO為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)（cd長(zhǎng)度為400mm）。 (9) 取e’e’’’線中間某點(diǎn)e’’，為液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)（液壓支架由高到低變化時(shí)，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為近似雙紐線，中間這一點(diǎn)的位置直接影響頂梁前端活動(dòng)軌跡的形狀、變化寬度等）。 (4) 在此斜線上截取線段oa,oa長(zhǎng)度等于A（1131mm），a點(diǎn)即為后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。因此，由類(lèi)比法取鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離為160mm，后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離為400mm。5. 應(yīng)取頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖31所示的h段。4. 提高支架穩(wěn)定性鑒于四連桿機(jī)構(gòu)將液壓支架連成一個(gè)重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。 底座長(zhǎng)度的確定 底座是將板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。按下式計(jì)算： （34）式中 —支架間距（支架中心距）； —每架支架頂梁總長(zhǎng)度； —相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙； —每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式支架。②、2分別為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)老頂?shù)姆旨?jí)增壓系數(shù)；Ⅳ級(jí)老頂給出最低值2，選用時(shí)可根據(jù)本礦實(shí)際確定適宜值。5. 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時(shí)間分別在5～8和20min以下時(shí)，暫不宜采用液壓支架。 影響選架型的因素1. 煤層厚度煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。4．底板巖性及小時(shí)涌水量根據(jù)底板巖性及小時(shí)涌水量驗(yàn)算地板比壓。(8) 支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值?？蛇m用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加，不能適應(yīng)高產(chǎn)高效要求，目前應(yīng)用較少。1．即時(shí)支護(hù)—般循環(huán)方式為：割煤一移架一推溜，工作面“三機(jī)”的配套關(guān)系。隨著頂板的繼續(xù)下沉，安全閥重復(fù)這一過(guò)程。它包括初撐、承載增阻和恒阻三個(gè)階段。其缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，價(jià)格較貴。這類(lèi)支架具有較大的支撐能力和良好的穩(wěn)定性能，適用于頂板堅(jiān)硬完整，周期壓力明顯或強(qiáng)烈，地板較硬的煤層。表21 液壓支架組成表序 號(hào)部 件功 能舉 例1承載結(jié)構(gòu)件承受并傳遞頂板載荷作用的結(jié)構(gòu)件頂梁、掩護(hù)梁、底座、連桿2動(dòng)力油缸用液體作介質(zhì)可以主動(dòng)產(chǎn)生作用力，實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作的油缸立柱、各類(lèi)千斤頂3控制元部件操縱、控制支架各個(gè)動(dòng)力油缸動(dòng)作及保證所需工作特性的液壓（電氣）元部件操縱閥、單向閥、安全閥及管路、液壓（電控）元件4輔助裝置不直接承受頂板載荷，而實(shí)現(xiàn)支架某些動(dòng)作或功能所必須的裝置推移裝置、護(hù)幫裝置、活動(dòng)側(cè)護(hù)板、防倒、防滑裝置5工作液體傳遞能量的工作液壓介質(zhì)乳化液按照液壓支架在采煤工作面安裝位置來(lái)劃分有端頭液壓支架和中間液壓支架。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，以我們的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，教師適時(shí)指導(dǎo)為輔，將素質(zhì)教育也畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)相融合，從根本上提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。因此液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。立柱的支撐力間接作用于頂梁或直接作用于頂梁上。根據(jù)立柱布置和支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，掩護(hù)式支架分為支掩掩護(hù)式支架和支頂掩護(hù)式支架兩種。5．新型元件與材質(zhì)，可減輕支架重量，提高支架性能和使用壽命。所謂的優(yōu)化，就是在多種因素條件尋求使人最滿(mǎn)意、最適應(yīng)的一組參數(shù)。在結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方面，也比較普遍地采用大型的結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力有限元分析軟件，模擬支架在煤礦井下的實(shí)際受載工況或在實(shí)驗(yàn)室中支架樣機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)有關(guān)工況，通過(guò)計(jì)算分析，對(duì)整個(gè)支架各部位的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行比較準(zhǔn)確和全面的了解。西方主要產(chǎn)煤大國(guó)始終把支架控制系統(tǒng)作為提高整個(gè)綜采經(jīng)濟(jì)效益的重要方面來(lái)抓。目前，以液壓支架為主體的地下綜采設(shè)備，已逐步向程控、遙控和自動(dòng)化方向發(fā)展。并且，為適應(yīng)底板不平，底座采用分離鉸接式結(jié)構(gòu)；對(duì)于松軟底板，為減小底板比壓，采用接觸面積較大的底座；為防止碎矸竄入采區(qū)，采用了各種防竄矸的掩護(hù)裝置。1954年英國(guó)首次研制出液壓支架，從此，開(kāi)創(chuàng)了煤炭工業(yè)的新時(shí)代。立柱采用單伸縮液壓缸，前端帶有加長(zhǎng)桿，以滿(mǎn)足支架最低及最高位置時(shí)的高度要求。本論文主要闡述了一般掩護(hù)式液壓支架的設(shè)計(jì)過(guò)程。在研制液壓支架時(shí)，需要對(duì)支架進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)和分析研究，確定合理的液壓支架受力參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及選定液壓支架最佳方案等方面綜合性的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。當(dāng)支架在其工作高度范圍內(nèi)升降時(shí)，頂梁頂點(diǎn)相對(duì)于煤壁作圓弧運(yùn)動(dòng)。1980年起人們?nèi)〉昧藢?duì)自移式液壓支架的研制成功并逐步改進(jìn)完善，進(jìn)而普遍推廣使用，使回采工作面采煤過(guò)程中的落煤、裝煤、運(yùn)煤和支護(hù)控頂?shù)裙ば蛉繉?shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化，煤礦取得了較大綜合效益。2．支架液壓系統(tǒng)的閥類(lèi)使用的是乳化油，防銹蝕的要求很高，國(guó)外一直銅合金閥殼和高強(qiáng)度不銹鋼閥芯，我國(guó)是45鋼加表面防腐處理。20世紀(jì)90年代開(kāi)始，為了提高移架速度滿(mǎn)足工作面高產(chǎn)、高效發(fā)展的需求，我國(guó)在加大常規(guī)手控操縱閥的流量方面取得進(jìn)展，加上綜合措施，也實(shí)現(xiàn)了平均移架速度小于12s/架的成績(jī)。所謂傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是人們?cè)谠O(shè)計(jì)中總是遵循著一定的設(shè)計(jì)理論，憑借著設(shè)計(jì)者本身的經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，并借助一些手冊(cè)、圖表、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)完成各種設(shè)計(jì)。目前，液壓支架研究發(fā)展可以從以下幾個(gè)方面著手：1. 液壓支架的結(jié)構(gòu)形式正朝著簡(jiǎn)單實(shí)用方向發(fā)展，如液壓支架的架型明顯地向兩柱掩護(hù)式支架和四柱支撐式掩護(hù)式支架發(fā)展。工作面支護(hù)問(wèn)題始終是圍繞煤礦生產(chǎn)安全、質(zhì)量、效率的重要問(wèn)題。不插底式配通用型輸送機(jī)，底座前端對(duì)底板比壓大，使用較少。但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。通過(guò)對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)的分析，加深和鞏固機(jī)械原理的相關(guān)內(nèi)容；通過(guò)對(duì)液壓支架受力的分析和強(qiáng)度的校核，加深對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課理論力學(xué)和材料力學(xué)及專(zhuān)業(yè)課機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的鞏固和理解。實(shí)踐表明，液壓支架具有支護(hù)性能好，強(qiáng)度高，移架速度快，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前使用的液壓支架分為三類(lèi)，即：支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式液壓支架。這類(lèi)支架適用于直接頂不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的煤層。升柱：當(dāng)需要液壓支架上升支護(hù)頂板時(shí)，高壓乳化液進(jìn)入立柱的下活塞腔，另一腔回液，推動(dòng)活塞上升，是與活塞桿相連的頂梁緊緊接觸頂板。合理的初撐力是防止直接頂過(guò)早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，其初撐力和工作阻力的計(jì)算還要考慮到立柱傾角的影響因素。2．滯后支護(hù)一般循環(huán)方式為：割煤一推溜一移架。(3) 防矸性能要好。(11) 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單。7．井向罐籠尺寸根據(jù)井向罐籠尺寸考慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。2. 煤層傾角煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性，傾角大時(shí)易發(fā)生傾倒、下滑象。所以，為了在使用中合理地選擇架型，要對(duì)支架的支撐力、采煤高度與承載的關(guān)系進(jìn)行分析，使支架的支撐力能適應(yīng)頂板載荷的要求。對(duì)于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，為了維護(hù)機(jī)道上方的頂板，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的80%。 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1. 梁端護(hù)頂鑒于四連桿機(jī)構(gòu)可使托梁鉸接點(diǎn)呈雙紐線運(yùn)動(dòng)，故可選定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點(diǎn)適應(yīng)采高的變化范圍。 四連桿幾何特征四連桿幾何特征如下：1. 支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時(shí)，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度mm，最好為30mm以下；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(mǎn)足如下要求：支架在最高位置時(shí)，～；～；支架在最低位置時(shí)，為有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，要求，如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)，則。水平力的合力也相應(yīng)減小，所以減輕了掩護(hù)梁的外負(fù)荷。 按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征要求，選定，由于支架型式不同，對(duì)于掩護(hù)式支支架,一般A/G的比值按以下范圍來(lái)?。篈/G=~,取A/G=。 (6) 過(guò)e‘點(diǎn)作HH線的平行線FF線,則HH線與FF線的距離為（設(shè)計(jì)要求為2940mm，實(shí)際作圖得2948mm），為液壓支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度。 (12) 以e’’’為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng)ae’為半徑作弧，交與最前面圓弧上一點(diǎn)a’’，此點(diǎn)為支架降到最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。先移架后推溜方式（及時(shí)支護(hù)）要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架方式（滯后支護(hù)）要求頂梁長(zhǎng)度較小。頂梁的覆蓋率為頂梁面積與控制頂板面積比值的百分?jǐn)?shù)，即 （36） 式中 B—頂梁寬度；l—頂梁長(zhǎng)度；j—架間距；c—頂梁前端到煤壁的距離；中等穩(wěn)定頂板 ；一般j取100~200mm。頂梁裝有側(cè)護(hù)板，活動(dòng)側(cè)裝有千斤頂和彈簧，防止架間漏煤、矸，還可以起到調(diào)節(jié)支架間距的作用。（2）將立柱的支撐力傳遞至頂板．并給予合理地分布，對(duì)支架后部接近采空區(qū)的頂板起切頂作用；對(duì)無(wú)立柱空間的頂板起支撐作用。前梁上不宜設(shè)置側(cè)護(hù)板。提高支架前端對(duì)頂板的支撐力。圖41閉式頂梁斷面2. 開(kāi)式頂梁開(kāi)式頂梁結(jié)構(gòu)如圖42所示。（5）便于人員操作行走。 2. 分體剛性式特點(diǎn)與適用條件： (1) 底座分左右兩部分，上部用過(guò)橋或相形結(jié)構(gòu)固定連接、這種底座在剛性、穩(wěn)定性和強(qiáng)度等方面基本與整體剛性底座相同。在設(shè)計(jì)支架的底座長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要小；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；使于人員操作和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。：支架理論支護(hù)阻力為：=取Pa=40MPa?！Ｋ艘哂休^高的承載能力外，還應(yīng)有較大的伸縮行程，以滿(mǎn)足支架工作高度的要求。(2) 支撐方式：掩護(hù)式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。所以，支架支撐力分布也為三角形，以此計(jì)算立柱上柱窩位置。表43 推移千斤頂缸、桿配合關(guān)系缸徑(mm)1601401251008063桿徑(mm)14010085100857070(63)50454540泵壓(MPa)推力(kN)63349039224515798拉力(kN)1500382445234304284127157981084858推薦材料規(guī)格(mm)缸19422168201461412114102148311桿15217105元鋼95元鋼110105元鋼95元鋼85元鋼8085元鋼70元鋼／／／／ 平衡千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì) 參考液壓支架技術(shù)表千斤頂缸徑、活塞桿徑與工稱(chēng)載力匹配關(guān)系選取平衡千斤頂缸徑160，推力/拉力()633/454。 側(cè)推千斤頂位置的確定 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)架等作用；側(cè)推千斤頂縮回時(shí)，使活動(dòng)側(cè)護(hù)板回縮，可減少移架阻力。因此在頂梁上一般布置兩個(gè)側(cè)推千斤頂，兩個(gè)彈簧筒。而頂板冒落是有一定過(guò)程的，一般可分為三個(gè)階段，開(kāi)始頂板處于無(wú)壓狀態(tài)，此時(shí)頂板較完整，而且沒(méi)有下沉，稱(chēng)為無(wú)壓狀態(tài)；但經(jīng)一定時(shí)間后，頂板就會(huì)下沉，通常稱(chēng)為老頂來(lái)壓，此時(shí)頂板并不破裂，而且這種下沉帶有一定的周期性，所以稱(chēng)為老頂周期來(lái)壓狀態(tài)；如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)破裂而冒落，此時(shí)叫冒落狀態(tài)。計(jì)算得kN kN取掩護(hù)梁為分離體，寫(xiě)出力系的x方向和y方向平衡方程解出、。頂板對(duì)支架的巨大載荷有整臺(tái)支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。從側(cè)面看掩護(hù)梁，其形狀有直線型、折線型兩種。圖62 掩護(hù)梁本次設(shè)計(jì)采用圖62所示的掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)。立柱柱頭與頂梁端相連接的銷(xiāo)孔，其兩側(cè)加工成喇叭口，與直銷(xiāo)配合使用，使頂梁能左右作適當(dāng)偏轉(zhuǎn)，以便立柱在架內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)；，改善了掩護(hù)梁受力狀況；，在底座上鉸接四連桿機(jī)構(gòu)，在底座中間設(shè)置有推移裝置，側(cè)面設(shè)置了側(cè)推千斤頂和推移