【正文】 ）在拉架過程中推移裝置和支架底座之間應(yīng)有較好的導(dǎo)向性能，使支架能移正。如圖 16 所示： 圖 16 活動側(cè)護(hù)板的類型 1— 側(cè)推千斤頂； 2— 活動側(cè)護(hù)板； 3— 彈簧組件 連桿 前后連桿是四連桿機(jī)構(gòu)中重要的運(yùn)動和承載部件，與掩護(hù)梁和底座的一部分共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持穩(wěn)定。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 另一種是兩側(cè)皆為活動側(cè)護(hù)板。在 支架移架時起導(dǎo)向作用 ； （ 3） 防倒、調(diào)架。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 5 4 321 圖 14 鉸接式頂梁 1— 前梁； 2— 頂梁； 3— 前梁千斤頂； 4— 護(hù)幫千斤頂； 5— 護(hù)幫板 底座 用途： (1) 為支架的其他結(jié)構(gòu)件和工作機(jī)構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)； (2) 與前后連桿和掩護(hù)梁一起組成四連桿機(jī)構(gòu)； (3) 將立柱和前后連桿傳遞的頂板壓力傳遞給底板。 (3)支撐掩護(hù)式支架 支撐掩護(hù)式支架具有支撐式的頂梁和掩護(hù)式的掩護(hù)梁，它兼有切頂性能和防護(hù)作用，適于壓力較大、易于冒落的中等穩(wěn)定或穩(wěn)定的頂板。如圖 13 所示。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 圖 11 液壓支架工作原理 1 頂梁； 2 立柱； 3 輸送機(jī)； 4 安全閥； 5 液控單向閥； 6， 7 操縱閥； 8 乳化液泵； 9 推移液壓缸； 10 底座； 11 后連桿； 12 前連桿； 13 掩護(hù)梁 (3) 卸載 當(dāng)操縱閥 7 處于降架位置時，高壓液體進(jìn)入立柱的上腔，同時打開液控單向閥 5，立柱下腔排液，于是立 柱卸載下降。這些動作是利用乳化液泵站提供的高壓液體，通過液壓控制不同功能的液壓缸來完成的。而液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的支護(hù)和控制頂板的設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。當(dāng)頂梁接觸頂板，立柱下腔的壓力達(dá)到泵站的工作壓力后，操縱閥置于中位，液控單向閥 5關(guān)閉，從而立柱下腔液體被封閉，這就是支架的初撐階段。增阻性主要取決于液控單向閥和立柱的密封性能，恒阻性與可縮性主要由安全閥來實(shí)現(xiàn)，因此安全閥、液控單向閥和立柱是保證支架性能的三個重要元件。 支撐式支架有垛式和節(jié)式之分。 液壓支架的組成 液壓支架由以下幾個主要部分組成： 頂梁、底座、立柱、掩護(hù)梁、活動側(cè)護(hù)板、前連桿、后連桿、推移機(jī)構(gòu)、操縱控制系統(tǒng)。 掩護(hù)梁 用途： (1) 掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過前后連桿傳遞給底座； (2) 掩護(hù)梁承 受對支架的水平作用力及偏載扭矩； (3) 掩護(hù)梁和頂梁（包括活動側(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)和擋矸能力。由于固定側(cè)護(hù)板與梁體焊接在一起，可節(jié)省原梁體的側(cè)板，既節(jié)省材料又可加固梁體。這種類型側(cè)護(hù)板又有三種型式，圖 15 a，頂梁上無頂板，側(cè)護(hù)板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護(hù)板的伸縮；圖 15b、 c，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點(diǎn)，但支架承載時，側(cè)護(hù)板裝置受力很大。為了加強(qiáng)支架后部的擋矸和防轉(zhuǎn)性能，在后連桿上可設(shè)置側(cè)護(hù)板。如圖 19 所示，推移千斤頂?shù)囊欢送ㄟ^框架與輸送機(jī)連接，另一端鉸接在支架底座前端的過橋上，形成用千斤頂?shù)睦ν埔戚斔蜋C(jī)，用千斤頂?shù)耐屏?，推力大，拉力小。為了滿足對煤炭日益增長的需求，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（簡稱綜采工作面）。推溜力一般為 100kN 左右；移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為 100kN ～ 150kN ，中厚煤層一般為150kN ～ 250kN ，厚煤層一般為 300kN ～ 400kN 。 (10) 在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架的重量。 (6) 煤層傾角 根據(jù)煤層傾角，決定是夠選用防滑防倒裝置。如果在工作高度時，掩護(hù)梁大部分都能被頂梁所遮蓋是較為理想的。 液壓支架的設(shè)計(jì)動向 21 世紀(jì)是以網(wǎng)絡(luò)信息為代表高科技迅猛發(fā)展的新時期，也是是煤礦以高效集約化生產(chǎn)為特征的新時期 ， 為了滿足高產(chǎn)綜采工作面生產(chǎn)發(fā)展的需要 ， 就煤炭綜采而言 ， 國外主要產(chǎn)煤國家從未停止過依靠更大的技術(shù)投入取得采煤更高經(jīng)濟(jì)效益的努力。 今后 10 年 ， 我國的液壓支架將朝技術(shù)含量大、鋼板強(qiáng)度高、移架速度快 (6～ 8s/架 ) 和電液控制閥的方向發(fā)展 ， 對有破碎帶和斷層的工作面將加大支架的移架力 ， 盡量采用整體可靠推桿和抬底座機(jī)構(gòu) ， 并減少千斤頂?shù)臄?shù)量。煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究所對支架力學(xué)持性進(jìn)行了深入的研究，提出了液壓支架三維力學(xué)模型的計(jì)算方法 ，克服了傳統(tǒng)平面力系計(jì)算方法的缺陷，提出了液壓支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，開發(fā)出液壓支架設(shè)計(jì)計(jì)算通用軟件系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用，使我國液壓支架設(shè)計(jì)計(jì)算提高到一個新水平。根據(jù)我國國情研制的全液壓手動控制快速移架系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使支架降、移、升速度大幅度提高，由過去的 20～ 30s/架 ，提高到 9～ 12s/架 。 2 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓支架基本尺寸的確定 支架高度和伸縮比 支架高度的確定原則，應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來確定，其最大和最小高度為： 1m a xm a x SMH ?? mm 2m inm in SMH ?? mm 式中 maxH — 支架最大高度， 5000m ax ?H mm ； minH — 支架最小高度 3000m in?H mm ； maxM — 煤層最大截度， mm ； minM — 煤層最小截度， mm ； S1 — 考慮偽頂冒落的最大厚度，對于大采高支架取 200～ 400mm，對于中厚煤層支架取 200～ 300mm，對于薄煤層支架取 100～ 200mm，本支架取 300mm； S2 — 考慮周期來壓時的下沉量、移架時支架的下降量和頂梁上、底 板下的浮矸之和，對于大采高支架取 500～ 900mm，對于中厚煤層支架取 300～400mm，對于薄煤層支架取 150～ 250mm，本支架取 600mm； maxM = maxH S1 = 5000 300 = 4700mm 。在設(shè)計(jì)支架底座的長度時，應(yīng)考慮如下方面：支架對底板的接觸比壓要??；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。 圖 21 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征圖 (4) 支架工作段要求曲線向前凸的一段，如圖 2－ 1 所示的 h 段，其原因?yàn)楫?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后移動，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向老塘，同時底板 阻 止底座向后移；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由掩護(hù)梁來克服，所以減輕了掩護(hù)梁的受力。39。 (5) 過 A 點(diǎn)作一條直線與水平線 H－ H 線相交其交角為 1P 。 (12) 以 O 點(diǎn)為圓心，以 1L 為半徑作圓弧。 (18) 過點(diǎn) C 向 H－ H 線作垂線，交于 D 點(diǎn)。BE39。 24258002501000240135 ??????B A— 后連桿長度， A = 20xx mm ； G— 掩護(hù)梁長度， G = 2910 mm ； e— 支架由高到低頂梁前端最大位移量， 50e? mm ； C— 梁端距， 圖 26 液壓支架與配套設(shè)備的關(guān)系圖 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 考慮由于工作面頂板起伏不平造成輸送機(jī)和采煤機(jī)的傾 斜，以及采煤機(jī)割煤時垂直分力使搖臂和滾筒向支架傾斜，為避免割頂梁而留的安全距。但對乳化液泵站和液壓元件的耐壓要求提高。 對于支撐掩護(hù)式支架，前柱窩一般近似 在頂梁后部三分之二處，而下柱窩的位置根據(jù)立柱的角度來確定，一般立柱與底座垂線的夾角а角要小于o10 ，其具體位置如圖 27所示。 取行程為 750mm 。 (3) 頂梁、底座與頂?shù)装逭J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性規(guī)律，沿支架寬度方向?yàn)榫鶆蚍植肌? 液壓支架在最高位置時，每根立柱的工作阻力為： p = 10000 / 4 = 2500 kN 取頂梁和掩護(hù)梁為隔離體，忽略頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)到頂梁之間的距離，并作出瞬時中心 O，求得 ?? 在第四象限中，如圖 31 所示。 ? ?? ??????? tgpppptgfp BBBBA 239。 支架后連桿的受力 后連桿的受力為： ? ? ? ? ? ?? CBCBCDD ppp ?????? ?????? 239。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁 表 3－ 1 機(jī)構(gòu)件的形心及慣性距 件 號 1 2 3 4 5 數(shù) 量 1 2 4 1 2 nF 2mm 25312 11160 32320 8260 10360 ny mm 26 9 236 417 417 nJ 4mm 10? 10? 10? 10? 10? 機(jī)構(gòu)件的形心距為： ()nnC nFYy F??? [ 2 5 3 1 2 2 6 1 1 1 6 0 9 3 2 3 2 0 2 3 6 8 2 6 0 4 1 7 1 0 3 6 0 4 1 7 ][ 2 5 3 1 2 1 1 1 6 0 3 2 3 2 0 8 2 6 0 1 0 3 6 0 ]1 8 4 . 8 m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? b．慣性矩 每個零件中心到截面形心的距離 ia 為： 11 18 4. 8 26 15 8. 8ca y y? ? ? ? ? 22 18 4. 8 9 17 5. 8ca y y? ? ? ? ? 33 236 y y? ? ? ? ? ? 44 417 y y? ? ? ? ? ? 55 417 y y? ? ? ? ? ? 計(jì)算截面中心慣性距 ziJ ： 計(jì)算每個零件對截面形心的慣性矩 ziJ ： 3 32 2 8 411 1 1 1582 16 25312 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 8 422 2 2 31 0 18 17 5. 8 11 16 0 3. 45 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 3 32 2 7 433 3 3 40 4 20 ( 51 .2) 32 32 0 0 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 8 444 4 4 590 14 ( ) 8260 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 8 455 5 5 37 0 14 ( 23 2. 2) 10 36 0 5. 59 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 3 4 5z z z z z zJ J J J J J? ? ? ? ? 8 8 7 8 86 . 3 9 1 0 3 . 4 5 1 0 8 . 5 0 1 0 4 . 4 5 1 0 5 . 5 9 1 0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 10?? c．計(jì)算彎曲應(yīng)力 m a xm a x m a x6922 4 7 1 .4 1 0 ( 4 0 4 1 6 1 8 1 8 4 .8 )2 .0 7 1 03 0 2 .3 N/ m mzM yJ? ?? ? ? ???? d. 安全系數(shù) ? ?m a x 459 1 .5 23 0 2 .3snn??? ? ? ? 故：頂梁強(qiáng)度安全通過。該底座的特點(diǎn)有：底座分左右對稱的兩部分，上部 用過橋或箱形結(jié)構(gòu)固定連接，以提高整體剛性和抗扭能力。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途、毛坯的來源等可選用以下各種材料： 25，35 ， 45 等； ZG200400,ZG230450,1Cr18Ni9,ZL105,5A03,5A06 等；ZCuAl10Fe3,ZCuAl10Fe3Mn2 等。 有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎