【正文】 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(jì)算 受力計(jì)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。 對(duì) 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(zhǎng)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(shí)的傾角。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(shí)， m? 角最大 )。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(guò)挑梁 (護(hù)幫板 )貼緊煤壁，向煤壁施加一個(gè)支撐力，防止片幫。 2）防到、調(diào)架。 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?？稍O(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，減少架間漏砰。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(zhǎng)桿，又使 GJDC,這樣 CD就是最短桿。e 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度 70e? mm以下。為提高橫向穩(wěn)定性和減小對(duì)底板比壓，厚煤層支架可加大到 ，放頂煤支架為 ～ 。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。 (4)通過(guò)分析和計(jì)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(jì)算時(shí)不計(jì)，使掩護(hù)梁偏于安全。 ，能夠承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。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。 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(shí)，從乳化液泵站來(lái)得高壓液體通過(guò)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。 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。四立柱大多支撐在頂梁上 ,少數(shù)支撐在掩護(hù)梁上 。連桿型式有單鉸接和四連桿兩種。支架應(yīng)有可靠的防倒防滑和調(diào)架裝置 ,活動(dòng)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。有長(zhǎng)短兩種掩護(hù)梁 。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(shí)間、增加有效工作時(shí)間和提高單產(chǎn)。立柱采用單伸縮液壓缸，前端帶有加長(zhǎng)桿，以滿足支架最低及最高位置時(shí)的高度要求。我國(guó)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。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。支架的工作阻力為 1800～ 6000kN,支架高度 ～ 。 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。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。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(guó)內(nèi)已在傾角為 0176。為了滿足對(duì)煤炭增長(zhǎng)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。移架結(jié)束后，再把支架升起，使支架撐緊頂板。但是，由于支架的頂梁長(zhǎng)短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對(duì)頂板的支撐能力。 老頂 級(jí)別 II 級(jí)、直接頂 II 級(jí) ， 支架的工作阻力 3200KN，煤層采高。 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。 ②表中 、 、 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。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。 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(huà)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)。如果差別太大，要改變四連桿的尺寸或角度，以上述的過(guò)程畫(huà)出 I－ H 間的軌跡，使近似于直線。 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(jì) 頂粱的長(zhǎng)度的確定 定量長(zhǎng)度 =[配套尺寸 +底座長(zhǎng)度 +A178。 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?lái)確定。 由于上伏式嵌入式等直角活動(dòng)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。在支架滯后支護(hù)的情況下，利用挑梁可實(shí)現(xiàn)及時(shí)支護(hù) 。即 240 cza DFP ??? MPa （式 ） 式中的 zF 按下式計(jì)算： ndmz n FF ?cos1?? kN （式 ） 式中 n? — 支架在最高位置時(shí)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(dòng)作壓力與 Pa 相近的標(biāo)準(zhǔn)安全閥。為簡(jiǎn)化計(jì)算，取如下兩種情況：假設(shè)平衡千斤頂?shù)幕钊麠U全部伸出時(shí)頂梁和掩護(hù)梁成 180 度；平衡千斤頂?shù)幕钊靠s回時(shí)，支架恰好在最高位置。若這個(gè)條件強(qiáng)度計(jì)算能滿足，其他條件都能滿足。 mpDBL be ??????? 推移千斤頂 推移千斤頂選用框架推移方式，則其缸體內(nèi)徑為： 39。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長(zhǎng)度方向按線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均布。 護(hù)幫千斤頂?shù)膮?shù)： 缸徑： 63 桿徑： 40 行程： 284mm 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 5 支架主要技術(shù)參數(shù)確定 支護(hù)面積 支架的支護(hù)面積按下式計(jì)算： )( ??? LgbF cc mm （式 ） 式中 cF — 支護(hù)面積， mm； ?— 移架后頂梁前端點(diǎn)到煤壁的距離 (m )，一般 ? =+e 將各數(shù)值代入公式 ()得支架的支護(hù)面積為： )( ??cF ＝ 支護(hù)強(qiáng)度 支護(hù)強(qiáng)度的計(jì)算可 借助表 21，首先按表 21 根據(jù)老頂級(jí)別和直接頂類別確定支架架型，再根據(jù)老頂級(jí)別和采高確定支護(hù)強(qiáng)度。 二孔式 —— 采用兩個(gè)側(cè)推千斤頂，在側(cè)推千斤頂處同時(shí)布置彈簧筒，靠彈簧實(shí)現(xiàn)架間密封。 頂梁和掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的頂面寬度，與活動(dòng)側(cè)護(hù)板的行程有關(guān)。 )＋ 300+65]+100 =2910mm 頂梁的寬度的確定 頂梁不僅必須滿足支架的工作阻力的要求，還要使頂梁覆蓋住頂板，以減少矸石的冒落。 H1==(m) H2==(m) 經(jīng)過(guò)計(jì)算所的結(jié)果為： 取整后得： U= Q1= 78 度 Q2= 18 度 P1=53 度 P2=15 度 A= B=500 C=1585 D=400 E= 970 G=2300 S=611 L=1661 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 4 頂梁的設(shè)計(jì) 頂梁形式的選擇 支架常用頂梁形式有 3 種 :整體頂梁、鉸接頂梁和楔形結(jié)構(gòu)頂梁。以 I 為圓心，以 HC 的長(zhǎng)度為半徑畫(huà)圓弧與 ab 弧交于 E 點(diǎn)。 即 ～ ；支架在最低位置時(shí)，保證 P?1 25? 。 底座長(zhǎng)度 底座是將板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。選型時(shí)，要驗(yàn)算底 座對(duì)底板的接觸比壓，其植要小于底板的允許比壓 (對(duì)于砂巖底板，允許比壓為 ～，軟底板為 左右 )。在支架承載過(guò)程中，支架底座承受工作面底板的反作用力。 。 (3) 恒阻階段 隨著頂板壓力的進(jìn)一步增加，立柱下腔的液體壓力越來(lái)越高，當(dāng)升高到安全閥 5 的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥打開(kāi)溢流，立柱下縮，液體壓力隨之降低。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)專業(yè)基礎(chǔ)課理論力學(xué)和材料力學(xué)及專業(yè)課機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān) 內(nèi)容的鞏固和理解。15176。支架頂梁長(zhǎng) ,反復(fù)支撐 ,放煤效果好 ,便于維修和操作。高位放頂煤支架為單運(yùn)輸機(jī)式 ,有單鉸接和四連桿兩種 ,底座可插底或不插底。推桿中長(zhǎng)；立柱可以 X 型布置 。 (1)我國(guó)液壓支架的基本架型 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 1) ZZ 系列支撐式支架 該系列支架 切頂能力強(qiáng) ,穩(wěn)定性好 ,支護(hù)強(qiáng)度大 ,易于操作。為減 少割煤時(shí)間 ,一般采用 ～ 1m的截深。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 液圧支架的設(shè)計(jì) 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘要 本課題主要論述了液壓支架的主要設(shè)計(jì)過(guò)程。新型液壓支架普遍具有微型電機(jī)或電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電液控制閥 ,推移千斤頂裝有位移傳感器 ,采煤機(jī)裝有紅外線傳感裝置 ,立柱缸徑超過(guò) 400mm。 1990 年后 ,國(guó)產(chǎn)液壓支架得到了全面的發(fā)展 ,到 1998年止 ,全國(guó)已建成 88 處高產(chǎn)高效礦井 ,其中 14 處礦單個(gè)工作面的單產(chǎn)達(dá) /月 ,原煤生產(chǎn)人員效率達(dá) /工 ,綜采機(jī)械化水平達(dá) %,達(dá)到了世界先進(jìn)水平。 2)緩傾斜薄煤層液壓支架 由于薄煤層支架對(duì)其空間有嚴(yán)格要求 ,所以整體頂梁盡可能薄且較長(zhǎng) 。前立柱為兩柱或單柱 ,后立柱為單柱、三柱 (或兩柱 ),均支撐在掩護(hù)梁上 ,為便于增大放煤角度和放煤窗口 ,另可設(shè)置一根立梁；托梁側(cè)護(hù)板多為雙側(cè)活動(dòng)式 ,若是硬煤則需設(shè)鉆機(jī)鉆孔位置。根據(jù)要求 ,可在每組支架放煤口的下風(fēng)側(cè)和靠工作面一側(cè)各裝 4 個(gè)噴頭 ,支架放煤或移架時(shí) ,本架支架或者相鄰支架的噴霧自動(dòng)打開(kāi)滅塵。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為 :掩護(hù)梁和頂梁為一整體 ,帶挑梁或內(nèi)伸縮前梁 ,仰俯采角一般為177。 通過(guò)對(duì)液壓支架的理論學(xué)習(xí)，完成液壓支架的設(shè)計(jì)工作，加深對(duì)液壓支架工作原理、工作性能、工作環(huán)境及其結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和了解。 (2) 承載增阻階段 支架初撐結(jié)束后，隨著頂板的下沉，立柱下腔的液體壓力逐漸升高，支架對(duì)頂板的支撐力也隨之增大，呈現(xiàn)增阻狀態(tài)，這一過(guò)程為支架的承載增阻階段。 。設(shè)垂直于頂梁的力為 F1， F1 由支架的工作阻力來(lái)平衡。 (3) 底板性質(zhì) 底板承受支架的全部載荷，對(duì)支架的底板影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架底座的結(jié)構(gòu)和支承面積。 本次設(shè)計(jì) 取 支架的中心距為 。 ，即： ～ ； 1Q =75～ 85176。 4)以 J 為圓心， JC 為半徑畫(huà)一圓弧 ab 。 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)至底座底面之距按同類型支架用類比法來(lái)確定得：掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距為 160mm；后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距為 400mm。 )][2300cos( 53176。所以，掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板下部要加寬。 2)千斤頂置于梁體內(nèi)部，梁體封閉，強(qiáng)度高，側(cè)護(hù)板受力好，但裝拆檢修不方便，在千斤頂密封件不十分可靠的情況下，可采用局部下敞式梁體，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 以利裝拆檢修。這種形式的護(hù)幫板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但挑起力矩小，且當(dāng) 頂梁或前梁帶伸縮梁時(shí)，厚度較大，難以實(shí)現(xiàn)挑起當(dāng)相作護(hù)幫使用時(shí)翻轉(zhuǎn)角度大于 ?90 即可 2．護(hù)幫裝置的設(shè)計(jì) 1)對(duì)