【正文】 過a點(diǎn)作與H—H線相交為P角的斜線，以a點(diǎn)為圓心,G為半徑腳一點(diǎn)，此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)； 過點(diǎn)作與H—H線的平行線F—F線，則H—H線與F—F線的距離為，為液壓支架最高位置時的計算高度；以a點(diǎn)為圓心，~，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn)b，為前連桿上鉸點(diǎn)的位置；過點(diǎn)作F—F線的垂線(認(rèn)為液壓支架在升降時，點(diǎn)近似在此直線上滑動)；在垂線上作液壓支架在最低位置時，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)為；取中點(diǎn)為點(diǎn)，為液壓支架降到中間位置時掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)；1以O(shè)點(diǎn)為圓心，為半徑作圓弧；1以為圓心，掩護(hù)梁長為半徑，交圓弧上一點(diǎn)，此點(diǎn)為液壓支架降到中間位置時，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)；1以為圓心，掩護(hù)梁長為半徑，交圓弧上一點(diǎn)， 此點(diǎn)為液壓支架降到最低位置時，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)；1連接、。用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長度，如圖4—3所示：設(shè)：G—掩護(hù)梁長度；A—后連桿長度；—點(diǎn)垂直線到后連桿鉸點(diǎn)之距；—支架最高位置時的計算高度；—支架最低位置時的計算高度。；（3）圖2—1可知，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)和瞬時中心之間的連線與水平線夾角為，設(shè)計時，要使tan≤，主要原因是角直接影響附加力的數(shù)值大?。唬?）支架的工作段要取曲線向前凸的那一段，如圖2—1的h段，其原因為當(dāng)頂板來壓時，立柱讓壓而下縮，使頂梁有前移的趨勢防止巖石向右移動，又可以使作用在頂梁的摩擦力指向老塘，同時底板阻止底座向右移，使整個支架產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動的趨勢，從而增加了前梁端部的支護(hù)力，防止頂梁前端頂板冒落又可以使底座前端比壓減小，可防止啃底，有利移架；再則減少了水平力的合力，由于支架所承受的水平力有掩護(hù)梁來克服，所以減輕了掩護(hù)梁的受力。其四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征如下：（1）支架從最高高度降到最低高度時，如圖4—1所示頂梁端點(diǎn)運(yùn)動軌跡的最大寬度應(yīng)小于或等于70，最好為30以下；θ 圖4—1四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征圖（2）支架在最高位置時和最低位置時，頂梁與掩護(hù)梁的夾角P和后連桿與底平面的夾角Q，為圖4—1所示，應(yīng)滿足如下要求：支架在最高位置時，P≤52176。 支架底座長度的確定底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件，在設(shè)計支架的底座長度時，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對底板的比壓要小，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；便于人員操作和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。支架的伸縮比液壓支架的使用壽命較長，并可能被安裝在不同的采煤工作面，所以，支架應(yīng)具有較大的伸縮比。（3）技術(shù)先進(jìn)性與可靠性目前，國內(nèi)外采煤機(jī)的發(fā)展主流為交流電牽引采煤機(jī)。目前，國內(nèi)外確定支架支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力，通常采用巖重倍數(shù)法和經(jīng)驗類此法來估算。 架型的確定該工作面煤質(zhì)較松軟(f=～)，頂板中等穩(wěn)定，底板巖性較軟，且工作面內(nèi)發(fā)育斷層較少，煤層起伏變化不大大。 液壓支架生產(chǎn)能力的確定，為了保證工作面采煤機(jī)連續(xù)截煤，整個工作面支架的移機(jī)速度應(yīng)大干采煤機(jī)連續(xù)截煤的平均截煤牽引速度。（8）配套尺寸 根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來計算頂梁長度。由于液壓支架的類型很多，因此其設(shè)計工作量也是很大的，由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個環(huán)節(jié)。復(fù)合支護(hù)的特點(diǎn)是，支護(hù)滯后時間短，但增加了反復(fù)支撐次數(shù)。3個工序的不同組合順序，可形成液壓支架的3種支護(hù)方式，從而決定工作面“三機(jī)”的不同配套關(guān)系。此時，推溜千斤頂活塞桿處于伸出狀態(tài)，端間距為零，輸送機(jī)緊靠煤壁。但體積大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，閥的操作機(jī)構(gòu)一般采用杠桿式凸輪閉輪鎖的控制裝置，也可用電控或電液控，因此往復(fù)式操作有利于實現(xiàn)遙控和自動化。支架經(jīng)常的工作狀態(tài)取決于頂板壓力逐漸增強(qiáng)和頂板巖石的極其緩慢下沉情況。立柱結(jié)構(gòu)：液壓支架實際上是推力油缸作為支撐裝置，具有以下特點(diǎn)：立柱一般由活塞、活塞桿、缸體三部分組成，由于支架工作時，立柱承受的載荷較大，降柱力較小，故活塞桿直徑較大，常采用空心結(jié)構(gòu)，以保證有足夠的剛度，活塞一般采用Y型密封圈，銅環(huán)導(dǎo)向，缸體底部焊接，缸體與缸蓋之間用鋼絲、螺紋或卡環(huán)連接。掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的進(jìn)一步發(fā)展方向之一是尋求減輕支架的重量的方法，其中一個辦法就是把剛性連桿用液壓油缸代替，它的最大承受載荷可由安全閥調(diào)定，這樣適當(dāng)控制支架承受的水平載荷，從而減輕支架的重量,但這樣做的結(jié)果使得支架的穩(wěn)定性降低，因此在限制液壓連桿的受力時應(yīng)滿足支架穩(wěn)定性的需要。 活動側(cè)護(hù)板目前用的掩護(hù)式支架都有比較完善的側(cè)護(hù)裝置，不僅掩護(hù)梁兩側(cè)有側(cè)護(hù)板，而且主梁或整體頂梁從前排立柱到頂梁后端的兩側(cè)均有側(cè)護(hù)板。為了滿足各種支架強(qiáng)度和剛度的要求，頂梁可分為整體頂梁和分段組合式頂梁兩大類。 升柱和降柱當(dāng)需要支架上升支護(hù)頂板時，高壓乳化液及進(jìn)入立柱的活塞腔，另一腔回液，推動活塞上升，使于活塞桿相連接的頂梁緊緊接觸頂板。 液壓支架的組成液壓支架按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和與圍巖的作用關(guān)系一般分為三大類，即支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式。為使液壓支架更加合理，實用，面向用戶，結(jié)構(gòu)也趨于多樣化。澳大利亞也基本上采用一井一面的高度集中化生產(chǎn)，使用兩柱掩護(hù)式支架，支架的平均工作阻力7640kN。為減少割煤時間。1990年后，國產(chǎn)液壓支架得到了全面的發(fā)展，到1998年止，全國己建成88處高產(chǎn)高效礦井，%，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。綜合機(jī)械化采煤技術(shù)在我國的研究試驗、使用、發(fā)展，徹底改變了我國煤炭工業(yè)的面貌，降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了產(chǎn)量、勞動生產(chǎn)率和企業(yè)效益，滿足了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)對煤炭的需求，合理的集中生產(chǎn)簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)安全性。目前，在國內(nèi)大、中型礦井中，條件合適的煤層均采用液壓支架進(jìn)行綜合機(jī)械化開采。30多年來，先后開發(fā)研制了垛式、節(jié)式和掩護(hù)式等系列液壓支架,并且針對不同地質(zhì)條件和煤層厚度開發(fā)了大采高液壓支架、薄煤層液壓支架、大傾角液壓支架和鋪網(wǎng)式等液壓支架。綜合機(jī)械化采煤不僅產(chǎn)量大，效率高，成本低，而且能減輕繁重的體力勞動，改善工人的作業(yè)環(huán)境，保護(hù)工人的生命安全，是煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。因此以液壓支架為主要設(shè)備的綜合機(jī)械化采煤(以下簡稱綜采)的誕生和發(fā)展是煤礦生產(chǎn)發(fā)展史上的一次重大革命。制造方面形成以原部屬專業(yè)制造廠為主、機(jī)械工業(yè)部及船舶制造總公司等工業(yè)廠為輔的制造體系，以及以國家煤礦支護(hù)設(shè)備質(zhì)量檢測中心為骨干的檢測隊伍。美國是世界上最先進(jìn)的采煤國家，早在1990年就己采用額定壓力50MPa、額定流量478L/min的乳化液泵站，以實現(xiàn)支架快速推進(jìn)，移架速度達(dá)6~8s/架。 液壓支架的發(fā)展方向當(dāng)前，世界液壓支架發(fā)展方向：1) 掩護(hù)支架化由于掩護(hù)與支撐掩護(hù)式支架的優(yōu)良性能，今后仍將是工作面液壓支架的主要架型。由于液壓支架使用范圍逐漸擴(kuò)大，要求與采煤機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備進(jìn)行成套化設(shè)計與制造。其主要功能是實現(xiàn)支架的各種動作，產(chǎn)生液壓動力；控制元部件 包括液壓系統(tǒng)操縱閥、單向閥、安全閥等各類閥，以及管路、液壓、電控元件。當(dāng)需要支架前移時，先降柱卸載，然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個支架拉向煤壁；當(dāng)需要推輸送機(jī)時，支架支撐頂板后，高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊?，另一腔回液，以支架為支點(diǎn)，使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。活動側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。用途：l 消除相鄰支架掩護(hù)梁和頂梁之間的架間間隙；l 防止冒落前是進(jìn)入支護(hù)空間作為支架移架過程中的導(dǎo)向板；l 防止支架將落后側(cè)倒；l 調(diào)整支架的間距。在整體式底座后部中間去掉一塊鋼板，減少底座后部與底板的接觸面積，增加底座后部比壓,同時有利于排矸。為在一定范圍內(nèi)適應(yīng)煤層厚度變化，立柱上端可根據(jù)需要裝設(shè)機(jī)械加長桿，以增加支架高度，但其長度必須控制在立柱剛性所允許的范圍內(nèi)才可以。 操縱閥操縱閥是控制各液壓缸進(jìn)出油路使立柱完成各種動作的開關(guān)，故要求密閉性好，工作可靠、操作方便。 液壓支架工作狀態(tài)及布置圖25所示為液壓支架在工作面的布置示意圖。將輸送機(jī)推向煤壁，實現(xiàn)推溜。適用于各種頂板條件，是目前應(yīng)用最廣泛的支護(hù)方式。為了滿足對煤炭日益增長的需要，必須大量生產(chǎn)機(jī)械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機(jī)械化采煤工作面。（3）瓦斯等級 根據(jù)瓦斯等級，按安全規(guī)程規(guī)定，驗算通風(fēng)斷面。 本文做的主要工作基本參數(shù)的確定四連桿機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計底座形式的選擇與設(shè)計頂梁形式的選擇與設(shè)計掩護(hù)梁形式的選擇與設(shè)計側(cè)護(hù)板形式的選擇與設(shè)計推移裝置形式的選擇與設(shè)計等等。 (四)壽命配套 采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架的大修周期應(yīng)相互配套。從提高回采率和控制頂板兩方面考慮。為防止煤壁片幫，液壓支架增設(shè)二級護(hù)幫板，以增強(qiáng)對煤壁支護(hù)效果。綜合以上因素，并對供貨周期、價格、性能進(jìn)行比較，最終選定西安煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MG750/1910WD型交流電牽引采煤機(jī)用于該工作面生產(chǎn)。該支架的伸縮比： 支架間距和寬度的確定所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心之間的距離，按如下公式計算： （44）式中： —支架間距（支架中心距）；—每架支架頂梁總寬度；—相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙；—每架所包含的組架或框架數(shù)整體自移式支架；整體邁步式支架；節(jié)式組合邁步支架2支架節(jié)數(shù)。這樣可使托梁鉸接點(diǎn)運(yùn)動時與煤壁接近于保持等距，當(dāng)梁端距處于允許值范圍之內(nèi)時，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好；2．擋矸 鑒于組成四連桿機(jī)構(gòu)的掩護(hù)梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石所賦予的載荷，掩護(hù)梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強(qiáng)度?！?5176。 圖4—2 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)其具體做法是順時針轉(zhuǎn)動后連桿使支架最高位置時的點(diǎn)向下作近似直線運(yùn)動，在掩護(hù)梁上定有一點(diǎn)在運(yùn)動中有一段近似圓弧軌跡，只要找到這個圓弧軌跡的曲率半徑和曲率中心，就可以找到前連桿的位置和長度了。、=16176。 先移架后推溜(又稱及時支護(hù)方式)要求頂梁長度較長，先推溜后移架(又稱滯后支護(hù)方式)要求頂梁長度較短。)( 4081cos58176。一般按工作面允許風(fēng)速進(jìn)行驗算。 支架主要部件的設(shè)計要求頂梁是支護(hù)頂板的直接支撐構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，還要滿足支護(hù)頂板的需要有足夠的頂板覆蓋率；同時盡可能的要適應(yīng)頂板的不平整性，使頂梁與頂板的接觸應(yīng)力均勻，避免因局部壓力而引起損壞。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強(qiáng)筋板，構(gòu)成封閉式棋盤形。挑平(可上翻3176?；顒觽?cè)護(hù)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(hù)板與鄰架的固定側(cè)護(hù)板靠緊。所以綜合考慮各個方面，ZY10800/28/63型掩護(hù)式支架采用圖5—4 b所示的側(cè)護(hù)板。配置雙向活動側(cè)護(hù)板，減少架間漏矸和防止大采高支架橫向傾倒。大高采掩護(hù)式支架前連桿設(shè)計成雙單連桿，后連桿設(shè)計成整體連桿，如圖5—圖5—9所示，整體連桿由兩根單連桿組焊而成，用在后連桿，抗扭轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，銷軸與銷孔最大配合間隙控制在1mm以內(nèi),以增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。推移機(jī)構(gòu)完成推移輸送機(jī)和拉移支架的兩個基本動作。少數(shù)為頂梁之間相連，稱為上移架機(jī)構(gòu)。圖5—11提底裝置對底座載荷的影響移架時，通過電液控制系統(tǒng)的程序控制，首先將底座前部抬起(提底座油缸為φ125/φ90規(guī)格)，再移架，顯著改善了支架對工作面底板條件的適應(yīng)能力，提高移架速度?；钊橇⒅年P(guān)鍵元件，對它的主要要求是保證密封性能良好，運(yùn)動表面能承受外力的沖擊。蕾型密封圈是一個U型夾布橡膠圈和唇內(nèi)夾橡膠壓制而成的單向?qū)嵭拿芊馊Α＿@種結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，但要求活塞桿外徑與缸體內(nèi)徑之間有比較大的空間，這種固定方式使用較多。同時為偏于安全，可以認(rèn)為頂梁前端載荷為零，載荷沿頂梁長度方向向后越來越大呈三角形分布，并按集中載荷計算。 （63） （64）兩式聯(lián)立得： （65）式中： ——支架最低位置時，后連桿與水平面夾角；——支架最低位置時，立柱傾角；——支架最低位置時，掩護(hù)梁與水平面夾角。則有 (cm)根據(jù)計算值，選取比計算值大的標(biāo)準(zhǔn)作為內(nèi)徑。缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管，國內(nèi)市場上已有內(nèi)孔經(jīng)珩磨或精加工，只需按所要求的長度切割無縫鋼管，材料有20，35，45，27SiMn。設(shè)計液壓缸筒時，應(yīng)該正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸又足夠的輸出力、運(yùn)動速度和有效行程，同時還必須具有一定的速度，能足以承受液壓力、負(fù)載力和意外沖擊力；缸筒的內(nèi)表面應(yīng)具有合適的公差等級、表面粗糙度和形位公差等級，以保證液壓缸的密封性、運(yùn)動平穩(wěn)性和耐用性。（2）計算活柱與中缸的當(dāng)量慣性矩及 （6—21）式中：—活柱全部伸出活柱端部銷孔至活柱與中缸連接處；= —中缸全部伸出活柱與中缸連接處至中缸與外缸連接處之距；=—活柱端部銷孔至最大撓度處之距。該孔軸線與活塞桿軸線的垂直公差值，按6級精度選取；8) 活塞桿上下工作表面的粗糙度為Ra= ，必要時，可以鍍鉻，鍍后拋光。導(dǎo)向套的材料：金屬導(dǎo)向套一般采用摩擦系數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作，非金屬導(dǎo)向套可以用塑料(PA)、聚四氟乙烯(PTFE+玻璃纖維)或聚散氟氯乙烯材料制作。當(dāng)頂板較破碎時，平衡千斤頂推，可使支撐合力前移，增強(qiáng)頂梁前端支護(hù)力，避免直接頂?shù)倪^早離層，對保持頂板完整有利。圖66頂梁和掩護(hù)梁分離體取 得： （626）圖67頂梁分離體受力圖取頂梁為分離體，如圖67所示取 得： （627）式中 ——平衡千斤頂?shù)耐?、拉力（推力取?”、拉力取“”）；——頂板與頂梁之間的摩擦系數(shù)，；——支架最高位置時立柱傾角；——支架最高位置時平衡千斤頂傾角；為了使平衡千斤頂不與掩護(hù)梁發(fā)生干涉，保證支架在不同高度時平衡千斤頂與掩護(hù)梁平行，可以取支架在最高位置時頂梁上平面與掩護(hù)梁的夾角。（此時平衡千斤頂最