【正文】 8P當(dāng) 為負(fù)值時(shí)，（平衡千斤頂為拉力）且 W= 時(shí)，F(xiàn)1 有最大值。即壁系數(shù)斷裂極限值 等于頂梁maxf和頂板的摩擦系數(shù)。當(dāng)摩擦系數(shù) W＝，tgθ= 時(shí)，附加力可達(dá)支架名義工作阻力的 30％。即滿足靜力平衡的充分必要條件為各力在 x 上的投影之和為零，各力在 y 上的投影之和為零。 本支架液壓系統(tǒng)所使用的乳化液，是由乳化油和水配制而成的，乳化油的配比濃度為 5％，使用乳化液應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 定期檢查濃度，濃度過高增加成本，濃度太低，可能造成液壓元件銹蝕，影響液壓元件的密封和使用壽命（2） 防止污染，定期清理乳化液箱和支架過濾器（3） 防凍：乳化液的凝固點(diǎn)為零下三度左右，與水一樣也具有凍結(jié)膨脹性，乳化液受凍后，不但體積膨脹 ，穩(wěn)定性也受影響，乳化液地面配制和冬季運(yùn)輸時(shí)要注意防凍。 ①121coscosxAxG?????? ②232xHtg??將②式代入①式代入上式可得 1132coscosGAH?????式中 H3=Hn（h2+h3）本設(shè)計(jì)中，取液壓支架最低可降到 1700mm 處，故 H3=1900150150=1600mm支架最低位置時(shí)，后連桿與水平面夾角1?支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面的夾角2初選支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面的夾角為 25176。 ＝56176。鉸接前梁端部的支撐力決定于前梁千斤頂?shù)闹瘟?。HHFFaeo（8）過 e′點(diǎn)作 FF 線的垂線（認(rèn)為液壓支架由高到底變化時(shí)，e′點(diǎn)在此直線上滑動(dòng)）。由圖所示的幾何關(guān)系可以列出如下兩式：聯(lián)立以上兩式可得：將以上各值代入可得A/G=一般 A/G 的比值按以下范圍來?。貉谧o(hù)式支架 A/G=～；故 A/G 取 合適，支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度為：將 A/G= 代入上式中可得G=1791，A=918，取整后 G=1800，A=920；P1 仍取 56176。目前國(guó)內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用1．5m。 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則與內(nèi)容（1） 確定支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則① 要滿足配套設(shè)備(采煤機(jī)、輸送機(jī))的相關(guān)要求:② 與支架的工作方式(即時(shí)支護(hù)或滯后支護(hù))相適應(yīng)。（1） 煤層厚度① 當(dāng)煤層厚度超過 ，頂板有側(cè)向推力和水平推力時(shí)，應(yīng)選用抗扭能力強(qiáng)的支架，一般不用支承式支架。因此，液壓支架的正確選型對(duì)于工作面經(jīng)濟(jì)效益關(guān)系重大。所以，當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度后，從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，在設(shè)計(jì)時(shí)只要把掩護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，運(yùn)用作圖法就可以了，如圖所示（實(shí)際上液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)屬雙搖桿機(jī)構(gòu)） 推移機(jī)構(gòu)圖 15　推移框架 支架的推移機(jī)構(gòu)包括推桿、連接頭、推移千斤頂和銷軸等，主要作用是推移輸送機(jī)和拉移支架?！?2176。本支架采用分段組合式頂梁結(jié)構(gòu)（剛性頂梁＋伸縮前梁），強(qiáng)度高，對(duì)頂板維護(hù)較好；另外，在頂梁前部還布置有起吊耳，可方便吊掛較小的機(jī)件。2厘 米4 為了簡(jiǎn)化支架管路系統(tǒng)和便于安全操作，開始采用“多芯管”先導(dǎo)式鄰架控制的操縱方式。但體積和重量過大、在支架上難以設(shè)置等因素，是初撐增壓閥難以得到應(yīng)用的根本原因。由此可見，自動(dòng)增壓初撐系統(tǒng)有一定的應(yīng)用前景。目前在采煤工作面的機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)中，主要存在著兩大問題。1970 年在山西大同首次全工作面裝備了 Tz—140 型垛式液壓支架。 液壓支架的應(yīng)用和意義隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)煤炭需要量的日益增加，煤礦開采，特別是采煤工作面的生產(chǎn)技術(shù)面貌發(fā)生了巨大的變化。科研單位創(chuàng)收成為主要目標(biāo)，技術(shù)攻關(guān)力量不足，科研成果低水平循環(huán)現(xiàn)象嚴(yán)重。（4）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)有了較大發(fā)展。國(guó)內(nèi)幾個(gè)著名高產(chǎn)高效工作面裝備情況見下表二、機(jī)械化鋪網(wǎng)分層開采和放頂煤技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平我國(guó)自 8 年代中期開始進(jìn)行特厚煤層分層開采機(jī)械化鋪網(wǎng)液壓支架及配套技術(shù)的攻關(guān)，取得重要成果，研制試驗(yàn)成功兩柱掩護(hù)式和四柱支撐掩護(hù)式鋪網(wǎng)支架系列，義馬。采煤機(jī)截深達(dá)到 1—1．2m；③積木式結(jié)構(gòu)，各單元之間沒有機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)，簡(jiǎn)單可靠；④其中更先進(jìn)的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)滾筒自動(dòng)導(dǎo)向，其實(shí)質(zhì)是煤巖界面探測(cè)技術(shù)，它能自動(dòng)識(shí)別煤巖界面．并據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)滾筒截割高度；⑤煤塵控制和故障診斷系統(tǒng)。 1994 年平均班產(chǎn)進(jìn)一步提高，其中，前 10 個(gè)工作面年平均班產(chǎn)達(dá)到 5998t 洗精煤，相當(dāng)于年產(chǎn) 400 萬 t 以上的水平。 澳大利亞近 10 年來綜采發(fā)展很快，綜采工作面數(shù)量從 1980 年的 3 個(gè)增加到 1994 年的 25個(gè)，井工效率達(dá)到 17．71t／工。軟啟動(dòng)大大提高了輸送機(jī)的可靠性，使鏈子和鏈輪的壽命加倍；④故障診斷和工況監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以以連續(xù)監(jiān)測(cè)輸送機(jī)各部件的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。目前全國(guó)已有 70多個(gè)綜采放頂煤工作面，并且，正以很快的速度在發(fā)展。新型高可靠性支架，反向四加桿高產(chǎn)高效低位放頂煤支架，適應(yīng)中小煤礦的單一煤層采用輕型支架和輕型單擺桿放頂煤支架均取得成功。即要保證提升能力大于運(yùn)輸環(huán)節(jié)能力，運(yùn)輸環(huán)節(jié)能力大于工作面生產(chǎn)能力；要保證掘進(jìn)速度、通風(fēng)能力與供電能力適應(yīng)廣工作面實(shí)際需求。這幾種設(shè)備相互配合，組成了綜合機(jī)械化采煤設(shè)備。適用緩傾斜厚煤層高產(chǎn)高效的液壓支架分為機(jī)械化鋪聯(lián)網(wǎng)支架、 一次采全高支架和放頂煤支架三大類。提高移架速度，必然要求提高泵站額定流量、供液系統(tǒng)大通徑管路和閥件的承壓能力。對(duì)于動(dòng)態(tài)特性較差的支架液壓系統(tǒng)、其得架動(dòng)作過程所需的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過靜態(tài)計(jì)算的運(yùn)行時(shí)間?；谝簤褐Ъ茉趪?guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r和研究動(dòng)態(tài)，設(shè)計(jì)人員認(rèn)為研究液壓支架及其液控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)持性，分析決定液壓支架支護(hù)持性二核心要素(移架速度和切撐力)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，解除大流量與高壓力的相互制約關(guān)系是亟待解決的重大問題。從支架回流的低壓乳化液通過組合操縱閥與回液截止閥由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循環(huán)使用。底座結(jié)構(gòu)如圖 22 所示 型限位塊 6 后柱窩 圖 2－2 底座其主要作用是：（1） 將上方載荷傳遞給底板，為立柱、推移裝置及其他輔助裝置提供安裝空間；（2） 給工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境；（3） 保證支架的穩(wěn)定性。為宜。適用于直接頂穩(wěn)定和堅(jiān)硬老頂周期壓力明顯或強(qiáng)烈的頂板，不適用于破碎頂板。支承掩護(hù)式支架適合于周期來壓強(qiáng)烈，中等穩(wěn)定和穩(wěn)定頂板。?② 傾角在 10176。 液壓支架整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 液壓支架的結(jié)構(gòu)型式很多，且隨著采高和應(yīng)用條件的不同，支架的結(jié)構(gòu)布置和尺寸也各異。當(dāng)支架中心距為 ，最小寬度一般1400～1430mm，最大寬度一般 1570～1620mm。確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距和后連桿下鉸點(diǎn)至底座至底面之距。（13）以 e′′′ 點(diǎn)為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng) ae′ 為半徑作弧，交最前面圓弧上一點(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)。要使側(cè)護(hù)板固定，只要把彈簧套筒收回，用銷子銷在銷孔中。此處 ζ==﹪（2）立柱柱窩的確定立柱是支撐在頂梁和底座之間能承受頂板載荷的液壓缸，立柱是承壓元件，它長(zhǎng)期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度，良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，并能適應(yīng)支架的工作要求。除了滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，對(duì)底板不平的適應(yīng)性要強(qiáng)，對(duì)底板的接觸比壓要小；有足夠的空間安裝立柱液壓控制裝置，推移裝置和其它輔助裝置；便于人員操作行走，起一定的擋煤作用，考慮排煤能力，有一定的重量，以保證支架的穩(wěn)定性能等。（1） 把支架化簡(jiǎn)成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu)，同時(shí)為防于安全，按集中載荷進(jìn)行計(jì)算?，F(xiàn)在 對(duì)承載能力的影響。在調(diào)高范圍內(nèi)，支架的承載能力在兩側(cè)的高度內(nèi)比較小。只有 tgθ 值很小時(shí)， 才能忽略f1tg?? ftg?不計(jì)。再由掩護(hù)梁為分離體，如下圖所示寫出力系的 x 方向和 y 方向平衡方程，解出 F5 和 F6。? 支架的受力計(jì)算當(dāng)支架撐牢在頂板之間時(shí)，取其整體或某一部件為分離體，皆處于平衡狀態(tài)。 另外指出，支撐式支架的支護(hù)高度對(duì)支架受力沒有影響，而掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，由于支護(hù)高度的變化，使立柱的支撐角度、平衡千斤頂?shù)慕嵌?、掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)的角度等的不同，使受力也不同。但是，有些支架為了使高度變化范圍?增大，角往往大于 30 。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù) f ，目前國(guó)內(nèi)一般取～。焊接方式與頂梁相似，掩護(hù)梁上鉸接座與頂梁鉸接，下端通過千斤頂與底座鉸接。立柱上柱窩到頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)的距離為 800mm，立柱柱窩到頂梁梁面的距離為 150mm。減少頂板反復(fù)支護(hù)次數(shù)，保持支架結(jié)構(gòu)緊湊，減輕重量。 dcabeHHFFo（18）按以上初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，再利用幾何作圖法畫出液壓支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)曲線，只要逐步變化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何的尺寸，便可以畫出不同的曲線來，再按液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征進(jìn)行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸來。（3）過 O 點(diǎn)作與 H—H 線的夾角為 Q1 的斜線。掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度的確定用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如下圖所示其中 G掩護(hù)梁長(zhǎng)度；A后連桿長(zhǎng)度；L2e′點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)之距；H1支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度；H2支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度。綜合以上分析我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中取 H ＝2600mm，H =1200mm。② 為使移架容易，設(shè)計(jì)時(shí)要使支架底座前部比后部的比壓小。即二柱式支架對(duì)頂板的實(shí)際支撐力高于同樣名義額定阻力的四柱式支架，特別是對(duì)機(jī)道上方頂板的支護(hù)強(qiáng)度。有直支式和間支式兩種。設(shè)計(jì)時(shí)，要使⊙角滿足 tg⊙≦ 的范圍，其原因是⊙角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小（在后面有詳細(xì)討論）。為了掌握四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，必須正確理解四連桿機(jī)構(gòu)的作用。（1） 金屬結(jié)構(gòu)件主要有頂梁、掩護(hù)梁、前梁、上連桿、前連桿、后連桿、底座、側(cè)護(hù)板、護(hù)幫板等。2 液壓支架的進(jìn)一步發(fā)展，是著重解決擴(kuò)大使用范圍的問題。 電液控制技術(shù)在液壓支架上的應(yīng)用能夠提高液壓支架的自動(dòng)化程度和移架速度(將不同工序或不同支架的操作時(shí)間間隔縮短到最小程度)，能夠?qū)崿F(xiàn)定壓初撐和遠(yuǎn)距離程序控制等功能。 液壓支架的研究動(dòng)態(tài) 為了進(jìn)一步改善支架性能和提高移架速度，還須迅速研制并推廣大流量支架用閥、大通徑液壓膠管、初撐力保證閥或自動(dòng)增壓閥以及高壓變?nèi)榛罕谩Ｌ貏e是對(duì)液壓支架的架型與結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和研究投入了大量的人力物力，達(dá)到了國(guó)外同期先進(jìn)水平。 液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r及存在問題 液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r作為綜采工作面關(guān)鍵設(shè)備的液壓支架，經(jīng)歷了幾個(gè)階段的發(fā)展過程。有的煤礦兩個(gè)工作面共用一套運(yùn)輸系統(tǒng)，造成產(chǎn)運(yùn)不相適應(yīng)的矛盾。管理水平低，管理模式落后，管理層次多，扯皮現(xiàn)象嚴(yán)重。液壓支架設(shè)計(jì)研究取得重要進(jìn)展，主要在以下方面：（1）設(shè)計(jì)理論和方法有了突破。先后研制試驗(yàn)成功經(jīng)濟(jì)型綜采成套設(shè)備；薄煤層、中厚煤層和大采高綜采成套設(shè)備，特厚煤層分層機(jī)械化鋪網(wǎng)液壓支架系列及成套設(shè)備和工藝；放頂煤液壓支架系列及成套設(shè)備和工藝。 世界主要產(chǎn)煤國(guó)家技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表 l—l。目 錄 論 ...............................................................3 ....................................................13 液壓支架的工作原理 ..............................................13 支架的組成.......................................................13 液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用 ......................................13 頂梁 ........................................................13 掩護(hù)梁 ......................................................14 底座 ........................................................14 四連桿機(jī)構(gòu) ...................................................15 推移機(jī)構(gòu) ....................................................17 液壓支架的架型 ..................................................18 .............................................19 液壓支架的選型 ..................................................19 液壓支架結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)選 ......................................19 液壓支架的架型選擇原則 ......................................19 影響架型選擇的因素 ..........................................20 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................................21 確定液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則與內(nèi)容 ............................21 液壓支架整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) ....................................21 液壓支架