【正文】 （式 ） 式中的 zF 按下式計算： ndmz n FF ?cos1?? kN （式 ） 式中 n? — 支架在最高位置時立柱傾角，度； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 將數(shù)據(jù)代入公式得 zF 為： 5 0 615c o s2 2 9 1 0 ??? ?zF kN 由公式得安全閥的調(diào)整壓力為： 2 ????aP MPa Pa 求出后，在選定一種動作壓力與 Pa 相近的標(biāo)準(zhǔn)安全閥。 qqqmx hh hHqqqq121121 )( ????? kN/ 2m （式 ） 式中： xq — 當(dāng)支架最大采高為 mH 時，支架應(yīng)有的支護(hù)強(qiáng)度， kN/ 2m ； 1q — 在架型選樣表 21 中與低于 mH 但與之相鄰的采高相對應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度； kN/ 2m ； 2q — 在架型選擇表 21 中與高于 mH 但與之相鄰的采高相對應(yīng)的支護(hù) 強(qiáng)度， kN/ 2m ； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 qh1 — 1q 所對應(yīng)的采高， m； qh2 — 2q 所對應(yīng)的采高， m。在支架滯后支護(hù)的情況下，利用挑梁可實(shí)現(xiàn)及時支護(hù) 。 四孔式 —— 中間兩孔安裝側(cè)推千斤頂，側(cè)面兩孔布置彈簧筒。 由于上伏式嵌入式等直角活動側(cè)護(hù)板可能承受頂板或冒矸的載荷，必須有承載用的導(dǎo)向桿。 頂梁和掩護(hù) 梁側(cè)護(hù)板的連接，在考慮動作靈活可靠的情況下，應(yīng)盡量減少間隙，加強(qiáng)密封性。 側(cè)護(hù)板尺寸確定 頂梁側(cè)護(hù)板的側(cè)向?qū)挾龋粗Ъ苌蹈叨群屯埔撇骄鄟泶_定。 如果給定 ? 和 j 值，可以求出 B 值，即 ）（ ）（ cll jclB ?? ?? ?? 取， ε =79% 、 j=200mm。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 42 鉸接式頂梁 頂梁的設(shè)計 頂粱的長度的確定 定量長度 =[配套尺寸 +底座長度 +A178。 整體頂梁 整體頂梁圖 41 的特點(diǎn)是 :結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好 。如果差別太大，要改變四連桿的尺寸或角度，以上述的過程畫出 I－ H 間的軌跡，使近似于直線。 5)在 CH 上取一長度 CD，必須使 CDCJ。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 圖 32 四連桿機(jī)構(gòu) 1)在上圖中，先畫基線 AB 向上取 xhma ，在 xhma 頂端向下取一定距離（頂梁頂面之掩護(hù)梁的鉸接軸 中線的距離），得到 I點(diǎn)。支撐掩護(hù)式為 I = ～ 。由于它處在隔離采空區(qū)的位置，故可以起到良好的擋矸作用。通常，掩護(hù)式支架的底座長度 取 倍的移架步距 (一個移架步距為 )，即 ；支撐掩護(hù)式支架的底座長度取 4 倍移架步距，即 。 ②表中 、 、 2 分別為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級老頂?shù)姆旨壴鰤合禂?shù)；Ⅳ級老頂給出最低值 2，選用時可根據(jù)本礦實(shí)際確定適宜值。 (6) 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間分別在 5～ 8 2m 和 20min 以下時，暫不宜采用液壓支架。 影響架型選擇的因素 (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。為偏于安全，在計算時把外載荷視為集中載荷。 老頂 級別 II 級、直接頂 II 級 ， 支架的工作阻力 3200KN，煤層采高。 ，要有足夠?qū)挼娜诵械?。但是，由于支架的頂梁長短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對頂板的支撐能力。隨著頂板的繼續(xù)下沉，安全閥重復(fù)這一過程。移架結(jié)束后，再把支架升起，使支架撐緊頂板。 通過自己獨(dú)立地完成指定的課程設(shè)計任務(wù)，提高理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題和解決問題的能力，學(xué)會查閱參考書和工具書的方法，提高編寫技術(shù)文件的能力，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計計算和制圖等基本技能的訓(xùn)練，為畢業(yè)后成為一名出色的機(jī)械工程師打好基礎(chǔ)。為了滿足對煤炭增長的日益需要，必須大量生產(chǎn)綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機(jī)械化采煤工作面。連桿為單擺桿 。低位放頂煤支架基本上適用于綜采各種地質(zhì)條件的特厚煤層 ,目前國內(nèi)已在傾角為 0176。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為 :整體頂梁或鉸接頂梁 ,有內(nèi)外伸縮前梁或帶前挑梁 。中位放頂煤支架受力狀態(tài)好 ,抗扭能力強(qiáng) ,不易倒架 ,煤塵少。 該類支架為雙運(yùn)輸機(jī)式 ,可用于 緩傾斜和急傾斜特厚煤層水平分層采煤。 5)特厚煤層放頂煤液壓支架 放頂煤支架按放煤位置可分高位、中位和低位三種。 3)大傾角煤層一次采全高液壓支架對傾角為 25176。支架的工作阻力為 1800～ 6000kN,支架高度 ～ 。以上時配防倒防滑裝置。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為 7640kN。隨著長壁工作面長度的不斷增加 ,為適應(yīng)快速移架的需要 ,國外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站 ,其額定壓力為 40～ 50MPa,額定流量 400～ 500L/ min,可實(shí)現(xiàn)工作面成組或成排快速移架 ,達(dá)到 6～ 8m/s。我國的綜采工作面絕大部分分布在緩傾斜中穩(wěn)及中穩(wěn)以上頂板的中厚煤層 ,而其它條件下的煤層 ,現(xiàn)有的液壓支架適應(yīng)性差 ,使用效果不理想。 支架的形式為掩護(hù)式支架。立柱采用單伸縮液壓缸，前端帶有加長桿，以滿足支架最低及最高位置時的高度要求。我國綜采液壓支架的推廣使用 ,目前還存在許多亟待解決的問題。支架平均工作阻力 6470kN(最大為 9800kN),支架寬度普遍增大 ,中心距達(dá)到 ,并向 2m發(fā)展 ,增大架寬有利于減少工作面架數(shù)、縮短移架時間、增加有效工作時間和提高單產(chǎn)。 我國液壓支架的技術(shù)現(xiàn)狀 我國在 1964 年由太原分院和鄭州煤機(jī)廠設(shè)計 70 型邁步式自移支架 ,從此 開始了液壓支架的國產(chǎn)化道路。有長短兩種掩護(hù)梁 。 (2)不同采煤方法中使用的國產(chǎn)液壓支架 1)緩傾斜厚煤層一次采全高支架大采高支架總共 10 余種 ,大多為 ZY型掩護(hù)式支架 ,少數(shù)為 ZZ 型支撐式支架 ,支架高度 2～ 5m,工作阻力 3200～10000kN。支架應(yīng)有可靠的防倒防滑和調(diào)架裝置 ,活動側(cè)護(hù)板應(yīng)有較大行程和推力 ,支架與采煤機(jī)道之間需設(shè)防砸 安全擋板 ,底座應(yīng)設(shè)腳踏板或扶手。掩護(hù)梁較長 ,開天窗 ,上面有放煤槽 ,放煤角度大于 35176。連桿型式有單鉸接和四連桿兩種。由于放煤口三面敞開 ,不丟脊背煤 ,回收率相對較高 。四立柱大多支撐在頂梁上 ,少數(shù)支撐在掩護(hù)梁上 。左右且煤硬度 f=～ 的煤層中廣泛使用低位放頂煤支架 ,采煤截深多為 ,工作面回收率一般可達(dá) 90%、甚至 97%,采區(qū)回收率 86%。 6)難采煤層液壓支架 該類液壓支架要求底座面積盡量大并具備抬底座功能 ,采用底座半封底或全封底以降低底板比壓。因此液壓支架的設(shè)計工作是很重要的。 123456上升推移7pO 圖 21 液壓支架工作原理 1— 頂梁； 2— 立柱； 3— 推移千斤頂； 4— 安全閥； 5— 單向筏； 7— 操縱閥； 支架升降 當(dāng)操作閥處于升柱位置時，從乳化液泵站來得高壓液體通過操縱閥液控單 向閥 5 進(jìn)入立柱 2 的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撐緊頂板。 (1) 初撐階段 在升架過程中，當(dāng)支架的頂梁接觸頂板，直到立柱下腔的液體壓力逐漸上升到泵站工作壓力時，停止供液，液控單向閥 6 立即關(guān)閉，這一過程為支架的初撐階段。對于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，其初撐力和工作阻力的計算還要考慮到立柱傾角的影響因素。 。 ，能夠承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 支架的支護(hù)性能與外載荷 由液壓支架的工作狀態(tài)可知，支架承受的外載荷是頂板下沉形成的。 (4)通過分析和計算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低所以，在進(jìn)行強(qiáng)度計算時不計，使掩護(hù)梁偏于安全。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 (2) 煤層傾角 煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性，傾角大時易發(fā)生傾倒、下滑 。所以，為了在使用中合理地選擇架型，要對支架的支撐力、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。按下式計算： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 3cmb B n C? ? ? （式 ） 式 中： cb — 支架間距（支架中心距）； mB — 每架支架頂梁總長度； 3C — 相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙 ； n— 每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式 支 架 。為提高橫向穩(wěn)定性和減小對底板比壓，厚煤層支架可加大到 ，放頂煤支架為 ～ 。 四連桿機(jī)構(gòu)在具有以上諸作用的同時，也有一些缺點(diǎn)。e 點(diǎn)的運(yùn)動軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運(yùn)動軌跡的最大寬度 70e? mm以下。 3)由 H 作一斜線 HC 與水平線成 ? 角，必須使 ? 015 。作 D 和 F 連線的垂直二等分線，在垂直二等分線上取 G 點(diǎn)，必須使 DG 成為最長桿，又使 GJDC,這樣 CD就是最短桿。 ? 角是連桿瞬時中心與掩護(hù)梁鉸接軸的連線和頂梁延長線之間的夾角?？稍O(shè)置全長側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少架間漏砰。 采煤機(jī)： MXA300/，刮板輸送機(jī)： SGZ730/320。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)的型式 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式如圖 43 所示。 掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的側(cè)面寬度，主要考慮移架步距，一般一個步距大于 100mm，即相當(dāng) 700mm。 2）防到、調(diào)架。 側(cè)推千斤頂?shù)奈恢? 1）千斤頂置于梁體外部，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便。護(hù)幫板是提高液壓支架適應(yīng)性的一種常用裝置，其作用是 :①護(hù)幫，即通過挑梁 (護(hù)幫板 )貼緊煤壁，向煤壁施加一個支撐力，防止片幫。另一類是四連桿式，如圖 46所示。其中， Y 1F B 型 ap =40 MPa； Y 2F 型 ap =30～ 60 MPa； m? — 立柱最大傾角 (度 )， (支架降到最低工作位置時， m? 角最大 )。 立柱工作阻力 2P 按下式進(jìn)行計算： ae PDP 10422 ??? ? kN （式 ） 將各數(shù)值代入公式 得立柱工作阻力 2P 為： 5 7 838104 22 ?????P kN 表 52 支架工作阻力數(shù)值圓整標(biāo)準(zhǔn)（ MT16987）（ kN） 1200 1600 20xx 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 5200 5600 6400 7200 8000 9000 10000 120xx 圓整取支架工作阻力為 3200kN，則 P2=1600kN。 對 A 取距，可算得 x 圖 51 頂梁受力分析 ??c os)(s in3 12111ttPhhPWhFLgFx ????? （式 ） 式中： x－立柱上柱窩至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)之距； 1F －支架支護(hù)阻力； q－支架最大支護(hù)強(qiáng)度； cF －支護(hù)面積； Lg－頂梁長度； tp －支護(hù)工作阻力之和； 1h －頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 2h －立柱上柱窩中心至頂梁頂面之距； ? －立柱在最高位置時的傾角。 275 LLL ?? 行程 312=0 .0 10 .3 2 2=XL=S 2 （ m ） 查表液壓活塞行程系列表取 mmS 320? 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 L 5L 7L 2h 7 圖 54 平衡千斤頂最長位置 4．平衡千斤頂在掩護(hù)梁上位置的確定 平衡千斤頂?shù)男谐檀_定后，即可確定它在掩護(hù)梁上的位置，如圖 54 mLSbaLLL 211257 ??????? （ ） 式中 1a 當(dāng)活塞全部縮回時，缸體上鉸點(diǎn)之活塞上部之距，如圖 所示。 缸徑 (mm) 160 140 125 100 80 63 桿徑 (mm) 140 100 85 100 85 70 70 (63) 50 45 45 40 泵壓(MPa) 推力 (kN) 633 490 392 245 157 98 拉力 (kN) 1500 382 445 234 304 284 127 157 98 108 48 58 推薦材料規(guī)格(mm) 缸 194? 22 168? 20 146? 14 121? 14 102? 14 83? 11 桿 152? 17 105元鋼 95元鋼 110 105元鋼 95元鋼 85 元 鋼 80 85元鋼 70元鋼 ／ ／ ／ ／ 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 6 支架受力分析與計算 受力計算 該支架整體受力如圖 61 所示，圖中 tP 和 8P 為已知，需求 1F 、 39。 34