【正文】 i 各結(jié)構(gòu)件通常采用 15MnVN 等普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，并由具有標(biāo)準(zhǔn) 厚度的鋼板焊接而成，取 s? =459MPa。 為液壓支架降到中間某一位置和最低位置時(shí)后連桿的位置。39。39。 。 Q2=31176。 (1) 支架從高到低運(yùn)動(dòng)時(shí) ,頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度應(yīng)不大于 70ｍｍ ,最好為 30ｍｍ以下。單頂板載荷復(fù)雜，分布規(guī)律因支架頂梁與頂板的接觸情況而異。同時(shí)由于頂梁較短，立柱傾角加大可以使頂梁柱窩位置前移，使頂梁前端支護(hù)能力增大。通常，掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取 （一個(gè)移架步距為 ），即 ；支撐掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取 4倍移架步距，即 。 （ 3）頂梁和掩護(hù)梁下面開窗口，把側(cè)推千斤頂安裝在窗口內(nèi)，便于安裝和檢修。導(dǎo)向套的材料通常為聚甲醛或銅合金。它適用于裝入各種液壓活塞頭和導(dǎo)向套上，為單向密封。 立柱的類型 立柱按動(dòng)作方式，分為單作用和雙作用；按結(jié)構(gòu)種類，分為活塞式和活 柱式；按伸縮方式，分為單身所和雙伸縮。由兩臺(tái)相鄰支架的架間距離確定。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)左右工作面來(lái)確定左側(cè)或右側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。四連桿機(jī)構(gòu)與掩護(hù)梁鉸接的支架，在掩護(hù)梁下鉸接一可轉(zhuǎn)動(dòng)的伸縮插板尾梁，用以放煤、保證放煤高度及維護(hù)工作空間。頂梁是支架主要承受頂板壓力的部件，并起切頂作用。此時(shí)支架對(duì)頂 t板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。 表 端頭支架的主要特點(diǎn) 端頭液壓支架的工作 原理 液壓支架在工作過(guò)程中必須具備升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站供給的高壓乳化液通過(guò)工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)完成的。 全封閉型端頭支架的結(jié)構(gòu)為兩架組成一組，并且布置在工作面的下端頭順槽里，并通過(guò)過(guò)渡架和工作面支架連成，使整個(gè)端頭形成全封閉。 （ 4）成本高，安全性差 因頂板壓力大或操作等原因，支柱、鉸接頂梁、柱鞋的損壞 量較大，并且工序復(fù)雜，人工操作多，造成事故的概率較大。 邁步式端頭支架是基于單體液壓支柱配以鉸接頂梁進(jìn)行超前支護(hù)的局限性而設(shè)計(jì)出的新型端頭支架，它克服了單體液壓支架支護(hù)強(qiáng)度低，支護(hù)速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本高等一系列缺點(diǎn)。但是在特殊地質(zhì)條件和鄰面開采時(shí)，單體液壓支柱配以鉸接頂梁進(jìn)行超前支護(hù)的局限性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）支護(hù)強(qiáng)度低 對(duì)于頂板壓力較大的煤層，達(dá)不到支護(hù)強(qiáng)度，易造成工作面安全出口頂板下沉，單體液壓支柱鉆抵量大，回撤困難，特別是工作面后部密集切頂尤為如此，既增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，又不利于安全生產(chǎn)。如蘇聯(lián)的 KCY 型； 其三為兩架掩護(hù)式支架相對(duì)布置。 的傾角需要。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來(lái)提高初撐力，以免立柱的缸徑過(guò)大。與頂板保持良好的接觸，維護(hù)機(jī)道上方頂板 。此機(jī)構(gòu)關(guān)系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。 對(duì)掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，為便于側(cè)護(hù)板能自由伸縮，要在頂梁頂面上 加焊一塊比側(cè)護(hù)板鋼板稍厚的鋼板，稱為頂板，同時(shí)也增強(qiáng)了頂梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度。當(dāng)一架固定，另一架前移時(shí)，兩架之間能封閉，同時(shí)又考慮到降架前移時(shí)，原不動(dòng)的掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板下部不至脫離。 連桿的設(shè)計(jì) 連桿分前連桿與后連桿，前連桿有一根，后連桿有兩根，兩端都有銷孔，用于與掩護(hù)梁和底座的鉸接。鼓形密封 圈是兩個(gè)夾布 U 形橡膠圈中間夾一塊橡膠壓制而成的整體實(shí)心密封圈，如下 圖，他和兩個(gè) L 形防擠圈一起作用，適用于工作壓力 ~，在壓力 小于 時(shí)，可不加擋圈。缸蓋和缸體相連接，保證環(huán)形腔密封和承壓。 為了防止推移千斤頂上、下、左、右滑動(dòng)，在支架底座上焊有導(dǎo)向槽，缸體上焊有導(dǎo)向板；而對(duì)浮動(dòng)活塞連接方式，由于缸體鉸接在底座上，只要在活塞桿的端部安有導(dǎo)向裝置，可以防止活塞桿受偏載而彎曲。 在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中要求支架的中心距為 2026mm。掩護(hù)式支架為傾斜布置，這樣可以克服一部分水平立，XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 并且能增大調(diào)高范圍。 則立柱內(nèi)徑： Da =?S2 北京煤礦機(jī)械廠缸徑標(biāo)準(zhǔn) (Q/BM327— 82)如下表所示 ： 50 63 80 100 110 125 140 (145) XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 200 (210) 220 (230) 250 按標(biāo)準(zhǔn)選取立柱缸體內(nèi)徑為 200mm 立柱壁厚： ? ??? 2PyD?=1052 ? ??= 式 () 取整后為 40mm 根 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，立柱主要技術(shù)參數(shù)如下： 缸體內(nèi)徑 200mm 活柱外徑 190/185mm 工作阻力 1764kN 額定工作壓力 推薦選用鋼材 245 28 鋼材規(guī)格 200*24/194*25 立柱的初撐力與泵站額定工作壓力 泵站額定工作壓力為 32Mpa。這些特征是四連桿動(dòng)作過(guò)程的必然結(jié)果。 把各個(gè)角的數(shù)值代入（ 3）式可得： 支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度為： H1 =G sin P1 + Asin Q1 式 () 由（ 4）、（ 5）兩式連立可得： G =2182mm A=1682mm 取 G=2100 A=1600mm 重新算得 P1=45176。點(diǎn)在此直線上滑動(dòng) )。39。39。 (15) 連接 oa39。下面簡(jiǎn)單介紹我國(guó)液壓支架強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件。 iv 結(jié)構(gòu)件、銷軸和活塞桿的強(qiáng) 度條件為： ｎ ? ?ns ??max?? 式 () 式中 max? —— 危險(xiǎn)斷面計(jì)算出的最大應(yīng)力， Mpa； [n]—— 許用安全系數(shù)。39。39。39。39。 (2) 過(guò) O 點(diǎn)作于底座底 面平行的水平線 HH 線。 。同時(shí)為偏于安全，可以認(rèn)為頂梁前端載XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 荷為零，載荷沿頂梁長(zhǎng)度方向向后越來(lái)越大呈三角形分布， 并且按集中載荷計(jì)算。 立柱間距指支撐式和支撐掩護(hù)式支架而言即前、后柱的間距。 本次設(shè)計(jì)要求支護(hù)強(qiáng)度為 Mpa 支架工作阻力 P 應(yīng)滿足頂板頂板支護(hù)強(qiáng)度的要求，即支架工作阻力由支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)面積決定。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 3 端頭支架整 體 設(shè)計(jì) 選擇 端頭支架的架型 正確選擇支架的架型，對(duì)于提高綜采工作面的蟬聯(lián)和效率，充分發(fā)揮總裁設(shè)計(jì)的效能，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一個(gè)很重要的因素。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 由于掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架重量較大，為了提高移架力，就要增加缸徑或提高供液壓力。除鼓形和蕾形密封圈的規(guī)格外，其他密封圈的規(guī)格可按有關(guān)手冊(cè)查取。 單伸縮雙作用活塞式立柱，靠壓力伸柱和降柱。有的支架在掩護(hù)梁上焊有立柱柱窩。但當(dāng)改換工作面開采方向時(shí)活動(dòng)側(cè)護(hù)板便位于傾斜方向的上方，對(duì)調(diào)架、防倒等帶來(lái)不利，所以很少采用。 （ 8）控制系統(tǒng)及立柱、千斤頂。若四連桿機(jī)構(gòu)與頂梁鉸接，要有可靠的鉸接支座。KN 式 () 式中： Ｐ a －架安全閥的調(diào)定壓力 ， Mpa； 支架的工作阻力標(biāo)志著支架的最大承載能力。 立柱 當(dāng)需要降柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱的活塞桿腔，另一腔回液，迫使活塞桿下降，于是頂梁脫離頂板。 端頭特點(diǎn) 所謂端頭，就是采煤工作面與順槽（包括運(yùn)輸巷道或通風(fēng)巷道）的交接處。 在結(jié)構(gòu)上，邁步式端頭支架包括主副架的兩架 結(jié)構(gòu)，在移動(dòng)過(guò)程中，依靠推拉千斤頂?shù)淖饔?，主副架交替地邁步向前移動(dòng)。超前 支護(hù) 。Support。一種為框架錨固支架 ； 另一種為錨固站，如 HPP1 型錨固站，其用途是錨固和移架?！?15176。 n －支架立柱的數(shù)量。 端頭支架設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) 支撐高度： 1800~3000mm； 支護(hù)長(zhǎng)度： 4300 mm； 支架 中心距： 2026 mm ； 支護(hù)強(qiáng)度： Mpa； 泵站工作壓力： Mpa 安全閥調(diào)定壓力： 32 Mpa 型式：雙列式、半卸載交替前移 操縱方式：本架 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 2 端頭液壓支架主要部件的設(shè)計(jì) 端頭支架各部件的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下要求： （ 1）四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)上既滿足工作空間要求，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。它既要有足夠的強(qiáng)度和剛度，又應(yīng)滿足底板比壓不超限。 按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)形狀 ： 圖 頂梁的三維圖 按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)形狀： （ 1） 閉式頂梁 閉式頂梁為頂梁上、下蓋板與筋板焊接成封閉型，如圖 ： 圖 頂梁筋板焊接 圖 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 頂梁開式立筋形式 一種為立筋凸出型，如圖 所示，增加了焊接強(qiáng)度；另一種為立筋凹 下，焊接后使頂梁平整，但焊接強(qiáng)度不如前一種。即：考慮到當(dāng)一 架升起，另一架降柱時(shí)，要保證相鄰兩架間側(cè)護(hù)板不脫離接觸。在兩內(nèi)主筋間下部布置有 推拉裝置。 H / f 導(dǎo)向環(huán)多數(shù)用塑料制品，也有用銅合金制成。為了防止在井下條件下表面生銹和腐蝕，表面要鍍鉻，并要注意保護(hù)，防止外部硬傷。缸體前移而移架，由于活塞桿腔環(huán)行面積大于活塞桿腔面積，所以移架力大于推溜力。 本次設(shè)計(jì)要求支架高度為： 1800~3000mm。 = 柱和千斤頂位置的確定 立柱布置 目前國(guó)內(nèi)支撐式支架立柱數(shù)為 2~6根，常用 4根；掩護(hù)式支架為二柱；支撐掩護(hù)式支架為四柱。 立柱主要尺寸的確定： 立柱缸體內(nèi)徑按下式進(jìn)行計(jì)算： PaC OSAPaF ????? 201 ACOS4176。起作用概括起來(lái)主要有兩個(gè)： 其一：當(dāng)支架由高到低變化時(shí)，借助四連桿機(jī)構(gòu)式支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 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。 ,P2=60176。 圖 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 (7) 以 a 點(diǎn)為圓心，以 ( ～ )G 長(zhǎng)度為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn) b ，為前連桿上鉸點(diǎn)位置。此點(diǎn)為液壓支架降到中間某一位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 ae ,并以 a 39。、b39。前面數(shù)章的內(nèi)容已經(jīng)給出了支架主要部件受力分析和負(fù)荷的計(jì)算方法。 取 ~4。 (17) 過(guò) c 點(diǎn)向 H H 線作垂線，交點(diǎn) d ,則線段 oa 、 ab 、 bc 、 cd 和 do 為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)。 ea 上一點(diǎn) b39。39。 (12) 以 e 39。 (5) 過(guò) a 點(diǎn)作與 H H 線有交角 1a 斜線，以啊點(diǎn)為圓心，以 G為半徑作弧交此斜線一點(diǎn) e 39。為宜 ,而β角主要考慮 掩護(hù)梁底部距底板要有一定距離 ,防止支架后部冒落矸石卡住后連桿 ,使支架不能降下來(lái)。 取頂梁為分離體，其受力如下圖所示： 圖 頂梁受力圖 對(duì) A 點(diǎn)取距： 即 0?? AM ? ? ? ? ? ? 034s i n0c os4s i n26850c os 112222121211 ?????????????? gLFhhPLPhhPLPfh 式 () 式中 ： F ? f= wF1 KNPP 0 0 0 0 4221 ???? h mmLmmhmm g 4300。 立柱的布置與支護(hù)方式： 本課題為支撐掩護(hù)式端頭液壓支架，立柱共有 4 根，前排 2 根，后排 2根，支護(hù)時(shí)，前柱向前傾斜，后柱向后傾斜?？砂聪率接?jì)算 F=(L+C)(B+K)=(L+C)根據(jù)原始條件端頭支架為支撐掩護(hù)式支架?？蚣芙Y(jié)構(gòu)有鋼管焊接和鋼板焊接兩種。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 ③用半圓環(huán)加彈性擋圈固定，在活塞頭的 環(huán)槽內(nèi)卡進(jìn)兩個(gè)半圓環(huán)，再用彈簧卡圈固定在半圓環(huán)的槽內(nèi)。本設(shè)計(jì)的立柱圖如下 圖 立柱 I 缸體 缸體是立柱的承壓部件。折線型相對(duì)直線型支架斷面大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但工藝性差，所以很少用。 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 側(cè)護(hù)板的 機(jī)構(gòu)型式分為兩種類型： 一種是側(cè)護(hù)板在頂梁的外側(cè)。 各類頂梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般由鋼板焊接而成。根據(jù)不同的支架類型，掩護(hù)梁有伸縮插板式和在下端鉸接一伸縮尾梁式，它裝有側(cè)護(hù)板．作用與頂梁側(cè)護(hù)板相同。因此，常用單位支護(hù)面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護(hù)強(qiáng)度來(lái)表示支架的支護(hù)性能。支架的支撐力與時(shí)間曲線，稱為支架的工作特性曲線， 支架立柱工作時(shí)，其支撐力隨時(shí)XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 間的變化過(guò)程可分為三個(gè)階段： （一）初撐階段 支架在升柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱下腔，立柱升起使頂梁接觸頂板，立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到泵站工作壓力時(shí)，泵站自動(dòng)卸載，支架的夜控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達(dá)到初撐力，此階段為初撐階段 to，此時(shí)支架對(duì)頂 板的支撐力為初撐力。 國(guó)內(nèi)外一些端頭支架的技術(shù)特征 國(guó)內(nèi)外一些端頭支架的技術(shù)特征如表 ： 項(xiàng) 目 蘇聯(lián) 波蘭 德國(guó) 中國(guó) OKC 型 KCY 型 HPP1 型 蓋特林 2 號(hào) D