【正文】 各力對(duì) a 點(diǎn)取矩，可寫出 F1作用點(diǎn)的位置 x 的表達(dá)式： 8 2 2 8 2 2 1 1 2 1 1 2 1 21s in c o s ( ) c o s ( ) s in ( )? ? ? ? ? ? ?? k t tP a l P a h h P a l l P a h h F w hx F （ 5－ 1） 式中 P8－平衡千斤頂?shù)耐?、拉力（推力時(shí)，受力方向向上；拉力時(shí)相反）。 （ 3） .頂梁、底座與頂?shù)装逭J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長(zhǎng)度方向按線性規(guī)律，沿支架寬度方向?yàn)榫鶆蚍植肌? 為了保證最小的導(dǎo)向長(zhǎng)度而過分增大導(dǎo)向套長(zhǎng)度和活塞寬度都 是不適宜的，最好的辦法是在導(dǎo)向套和活塞之間裝一隔離套 K，如圖 4— 2，其長(zhǎng)度 C由所需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度決定。但機(jī)械行程只能在地面根據(jù)煤層的最大厚度調(diào)定。因此，底座除了滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求外，還要對(duì)底板起伏不平的適應(yīng)性要強(qiáng)，對(duì)底板接觸比壓要小，要有足夠的空間 能安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置，要便于人員操作與行走；能起一定的擋矸和排矸作用；要有一定的重量，以保證支架的穩(wěn)定性等。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 21 圖 41 掩護(hù)式支架頂梁結(jié)構(gòu)型式 掩護(hù)梁和四連桿結(jié)構(gòu) 掩護(hù)梁 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接的箱式結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上端與頂梁鉸接，下部焊有與前、后連桿的耳座。根據(jù)保安規(guī)程規(guī)定，工作面的風(fēng)速應(yīng)小于 5m/s。一般 E 點(diǎn)距地面高度可取到300～ 1200 ㎜， D點(diǎn)距地面高度可取到 30～ 50㎜。 作圖過程如下： （ 1）選頂梁與掩護(hù)梁的鉸接點(diǎn)擬作頂梁前端點(diǎn)，它的高度變化范圍就好似支架的調(diào)高范圍，它在調(diào)高范圍內(nèi)的水平偏移量就是梁端距變化量。 從以上分析得知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，應(yīng)盡量是 e值減小，取雙紐線向前凸的一段為支架的工作段。取底座寬度： m。支架立柱工作時(shí)，其支撐力隨時(shí)間的變化過程可以分為三個(gè)階段。 ② 擋矸裝置 擋矸裝置由懸掛在頂梁后端的擋矸簾或擋矸板構(gòu)成，其作 用是防止矸石從采空區(qū)涌入工作面。 ⑴ 承載結(jié)構(gòu)件 ① 頂梁 直接與頂板相接觸并承受頂板載荷的支架部分叫頂梁。 隨著采煤機(jī)割煤的繼續(xù)，工作面液壓支架不斷重復(fù)上述四 個(gè) 主要?jiǎng)幼鬟^程。 ① 支撐式液壓支架是一個(gè)在底座上放置幾根立柱支撐頂梁，通過頂梁支撐頂板的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是世界上發(fā)展最早的液壓支架。 支架采用四連桿機(jī)構(gòu)，以改善支架受力 狀況。它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入回采工作面和推進(jìn) 輸送機(jī) 。因此，支撐掩護(hù)式支架適用于直接頂中等穩(wěn)定或穩(wěn)定，基本頂周期來壓明顯或強(qiáng)烈瓦斯涌出量較大的煤層。 4．頂板性質(zhì)：頂板的性質(zhì)影響架型選擇。 ⑤ 側(cè)護(hù)板 側(cè)護(hù)板的作用是： ，防止冒落矸石進(jìn)入支護(hù)空間； ； ； 間距。如圖 11所示。由上一章分析和計(jì)算知支架的伸縮比是最大與最小高度之比值即： m = Hm / Hn = () 支架間距 所謂支架間距，就是相鄰 兩支架中心線間的距離，按下式計(jì)算 bc =Bm +nc3 () 式中 bc —— 支架間距（支架中心距）， Bm —— 每架支架頂梁的總寬度， c3 —— 相鄰支架（或框架 ）頂梁之間的間隙， n —— 每架所包含的組架或框架數(shù)，整體自移式支架 n = 1；整體邁步式支架 n = 2?！? 30176。 用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖 3－ 5 所示。 B 點(diǎn)是前搖桿與掩護(hù)梁的鉸接點(diǎn)， B 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)是一段圓弧，其曲率中心就是前搖桿固定鉸點(diǎn) E。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 18 頂梁長(zhǎng)度計(jì)算 支撐掩護(hù)式支架頂梁長(zhǎng)度的計(jì)算 頂梁長(zhǎng)度＝【配套尺寸＋底座長(zhǎng)度＋ Acos(Q1)】－【 Gcos(P1)+400+e】＋掩護(hù)梁與 頂 梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距 （ mm） () 式中 ： 配套尺寸 —— 參考原煤炭部煤炭研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊(cè)確定； 底座長(zhǎng)度 —— 底座前端至后連桿鉸點(diǎn)之距； e—— 支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離； Q1 、 P1—— 如圖 31 所示 ，支架最高位置時(shí)，分別為后連桿和掩護(hù)梁水平面的夾角； 代入數(shù)據(jù)就可以計(jì)算到頂梁的長(zhǎng)度為： m 頂梁寬度 支架寬大， 可以加快支架的移架的速度，提高支架的橫向的穩(wěn)定性，但是對(duì)頂板起伏的適應(yīng)性差，且需增大立柱的工作阻力。 圖 41 b為潛入式頂梁，頂梁后端為扇 形結(jié)構(gòu)，掩護(hù)梁可潛入扇形結(jié)構(gòu)內(nèi)，消除了三角區(qū)。 ZY 型液壓支架選擇整體式直線型掩護(hù)梁。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 25 由已經(jīng)計(jì)算的數(shù)據(jù)和支架的整體性能考慮，選擇圖 57 b 所示的整體式液壓支架。 （ 4） 最大工作行程 L 液壓缸的最大工作行 程是由工作要求和結(jié)構(gòu)計(jì)算的最大值來確定的。 液壓缸用等截面法近似計(jì)算，即缸筒看成與活塞桿等截面，截面計(jì)算都以活塞桿為內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 31 準(zhǔn)，受離可按材料力學(xué)的公式算出，活塞桿的穩(wěn)定條件是： kknFR? （ kN） （ ） 式中 : Fk—— 活塞桿失穩(wěn)的臨界力（ kN）； nk—— 安全系數(shù)，一般取 nk =2~4，對(duì)于工作條件惡劣時(shí)可取 nk =6； R—— 活塞桿上的最大推力（ kN）。即：滿足靜力平衡的充分必要條件為，各力在 x 軸上的投影之和為零，各力在 y 軸上的投影之和為零，各力對(duì)某點(diǎn)取矩之和為零，下面根據(jù)這一理論對(duì)支架進(jìn)行受力分析和計(jì)算。147+245]/ = mm≈900mm 從（ 5。 液壓支架的受力分析 支架的受力分析與計(jì)算，是按理論力學(xué)中一物體受幾個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，所受的合力矩之和為零的原理來進(jìn)行分析和計(jì)算得。當(dāng)液壓缸活塞桿全部外伸時(shí)，液壓缸的總長(zhǎng) Lmax與活塞桿徑 d之比大于 10時(shí)，液壓缸就存在有壓桿穩(wěn)定性問題。 （ 3）缸筒內(nèi)徑 D 對(duì)立柱和前梁千斤頂?shù)母淄矁?nèi)徑，一般可按下式計(jì)算： apRD ? 3104 ??? (mm) （ ） 式中： R—— 每個(gè)液壓缸所承受的最大載荷荷值，這個(gè)值可由頂梁的受力分析得到（ kN）； pa—— 安全閥的開啟壓力 10（ MPa)，它可以根據(jù) R值和現(xiàn)用安全閥使用情況來選取。如圖 47 c、 d、 e 所示。折線形掩護(hù)梁加工工藝性差。頂梁鉸接點(diǎn)前、后段的比例近似為 2： 1。一般為 145150mm左右，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定的距離。連接 CD 就是后搖桿，現(xiàn)在再根據(jù)作圖情況驗(yàn)算 ? 角和 ? 角，調(diào)整各值，直到基本滿意為止。（ 6）掩護(hù)梁與前搖桿的夾角 ?130max ?? ，以免出現(xiàn)死角。～ 85176。 防矸性能要好；排矸性能要好； 要求液壓支架能保證采煤工作面有 足夠的通風(fēng)斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求；為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械溃徽{(diào)高范圍要大，照明和通訊方便；支架 的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值； 要求支架有足夠的剛度，能承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。防滑裝置一般安設(shè)在兩相鄰支架的底座側(cè)面，防倒裝置一般安設(shè)在兩相鄰支架的頂梁側(cè)面。 ④ 底座 直接與底板相接觸，承受立柱傳來的頂板壓力并將其傳遞至底板的部件叫底座。若厚煤層采用放頂煤開采方式，則支架設(shè)計(jì)的最大支撐高度只許大于采高即可。 ③ 支撐掩護(hù)式支架 支撐掩護(hù)式支架是支撐式支架和掩護(hù)式支架相結(jié)合的 一種架型，以支撐為主，但同時(shí)又具有掩護(hù)作用。 Fourbar linkage。推移千斤頂采用框架結(jié)構(gòu)，以減少推溜力和增大移架力。架厚的擋矸簾只起著碎矸石從采空區(qū)涌入工作面的作用。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 4 液壓支架的設(shè)計(jì)依據(jù) 支架參數(shù) ： 支撐高度 ： (m)； 有效工作阻力和初撐力 ： 9600/ 7990(KN)。頂梁一般由兩種結(jié)構(gòu)形 式：一種為整體頂梁， 另一種為分段頂梁。安設(shè)復(fù)位裝置的目的就是為了使支架立柱保持在垂直于頂板的正確位置，使支架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有抵抗頂板水平分力的能力。 立柱收縮，此階段為恒阻階段 t3 ，此時(shí)支架的工作阻力為 P= 4? D2 pa n 310? （ KN）， （ ） 式中 pa —— 支架安全閥的調(diào)定壓力， Mpa； 其它符號(hào)意義同前。其作用概括起來主要有兩個(gè)，其一是當(dāng)支架由 高到低的變化時(shí)，借助四連桿機(jī)構(gòu)使支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，從而使支架頂梁前端點(diǎn)與煤壁間距離的變化大大減小，提高了管理頂板的性能；其二是使支架能承受較大的水平力。 圖 34 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 掩護(hù)梁和四連桿長(zhǎng)度的確定 一、掩護(hù)梁和四連桿的性能要求 由于掩護(hù)梁與底座間構(gòu)成 一個(gè)雙搖桿四桿機(jī)件。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 （ 2）根據(jù)支架的調(diào)高范圍，作 mm垂線，在 mm線上標(biāo)出頂梁與掩護(hù)梁的鉸接點(diǎn)的最高位置 A1 和最低位置 2A 。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸屏锏墓ぷ鞣绞綍r(shí)，支架要超前輸送機(jī)一個(gè)步距，以便采煤機(jī)過后，支架能及時(shí)前移，支控新暴露的頂板，做到及時(shí)支護(hù)。 V= 601?AQ采 m/s () 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 式中 V—— 工作面風(fēng)速（ m/s） A1 —— 支架在采煤工作面的通風(fēng)斷面積（ m2 ） Q 采 —— 采煤工作面所需風(fēng)量（ m3 /min） Q采 =qCKQ ?沼 m3 /min () K—— 通風(fēng)不均勻系數(shù)，一般取 K= Cq —— 保安規(guī)程允許的沼氣含量，一般取 Cq =1% Q沼 = 6024?tTq T—— 日產(chǎn)量（ T） qt —— 一分鐘生產(chǎn)一噸煤沼氣涌出量，一般取 qt =14（ m3 /min T? ） 已知： A1 = m2 T=670 t/h 則有： Q 沼 = 6024?tTq = 6024 14670?? = （ m3 /min） () Q 采 =qCKQ ?沼 = ? = （ m3 /min） () V= 601?AQ采= ? = (m/s) () V5m/s,合乎保安規(guī)程規(guī)定?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。 ⑴ 整體式 整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 27 ⑶ 雙伸縮雙作用立柱（如圖 4－ 8c）兩級(jí)行程都有液壓力操縱，總行程為 l1 +l2 ，雖然這類立柱造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但 可在較大范圍內(nèi)適應(yīng)煤層厚度的變化，而 且可在井下隨時(shí)調(diào)節(jié)，所以選用此種立柱 。 圖 42液壓缸導(dǎo)向長(zhǎng)度 （ 6）缸筒壁厚和外徑的計(jì)算 液壓缸筒壁是圓容器的應(yīng)力狀態(tài)，其應(yīng)力狀態(tài)隨缸筒內(nèi)徑與壁厚的比值?D的取值范圍有關(guān)。 （ 5） .立柱和短柱按最大工作阻力來計(jì)算。 全部按支 架在 最高工 作位置 來取 數(shù)據(jù)， 將 965?? 拉PPs kN ， ??512? ，7061?l mm, 2942?l mm， 2303?l mm ， ?h mm, 3922 ?h mm, 2453 ?h mm ，?tP kN， ??201? ， 637K?h mm, ? 代入式 （ 4－ 2） 得： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 36 ? ?? ? ）（ 62 .)245637(51c os51s i n942965 20s i n62 .420c os23011 70 ???????? ??????? ????????F = kN 然后求 x 得值。WF 139。 內(nèi)