【正文】 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)生彎曲。該底座的特點(diǎn)有：底座分左右對(duì)稱(chēng)的兩部分，上部 用過(guò)橋或箱形結(jié)構(gòu)固定連接，以提高整體剛性和抗扭能力。 支架后連桿的受力 后連桿的受力為： ? ? ? ? ? ?? CBCBCDD ppp ?????? ?????? 239。 液壓支架在最高位置時(shí)，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(shí)中心 O，求得 ?? 在第四象限中，如圖 31 所示。 取行程為 750mm 。但對(duì)乳化液泵站和液壓元件的耐壓要求提高。BE39。 (12) 以 O 點(diǎn)為圓心，以 1L 為半徑作圓弧。39。在設(shè)計(jì)支架底座的長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮如下方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要小；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。根據(jù)我國(guó)國(guó)情研制的全液壓手動(dòng)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(guò)去的 20～ 30s/架 ，提高到 9～ 12s/架 。 今后 10 年 ， 我國(guó)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(duì)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。如果在工作高度時(shí)，掩護(hù)梁大部分都能被頂梁所遮蓋是較為理想的。 (10) 在滿(mǎn)足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架的重量。為了滿(mǎn)足對(duì)煤炭日益增長(zhǎng)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(jiǎn)稱(chēng)綜采工作面）。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。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。 液壓支架的組成 液壓支架由以下幾個(gè)主要部分組成： 頂梁、底座、立柱、掩護(hù)梁、活動(dòng)側(cè)護(hù)板、前連桿、后連桿、推移機(jī)構(gòu)、操縱控制系統(tǒng)。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(lái)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(gè)重要元件。而液壓支架是以高壓液體作為動(dòng)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。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 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(shí)，高壓液體進(jìn)入立柱的上腔，同時(shí)打開(kāi)液控單向閥 5，立柱下腔排液，于是立 柱卸載下降。 (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。在 支架移架時(shí)起導(dǎo)向作用 ； （ 3） 防倒、調(diào)架。如圖 16 所示： 圖 16 活動(dòng)側(cè)護(hù)板的類(lèi)型 1— 側(cè)推千斤頂； 2— 活動(dòng)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(dòng)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?chē)鷰r載荷、水平作用力和保持穩(wěn)定。 對(duì)于液壓支架的操縱控制系統(tǒng)傳動(dòng)裝置，應(yīng)具有以下基本要求：采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備外形尺寸小，能遠(yuǎn)距離的傳送大的能量；能承受較大載荷；沒(méi)有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；在爆炸危險(xiǎn)和含塵的空氣里保證安全工作；動(dòng)作迅速； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 操作調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單；過(guò)載及損壞保護(hù)簡(jiǎn)單。 (7) 調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。因此，對(duì)堅(jiān)硬頂板液壓支架設(shè)計(jì)的要求是： (1) 根據(jù)直接頂和基本頂?shù)膸r性、分類(lèi)級(jí)別、截高及配套設(shè)備，確定支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力，支架要有足夠切頂能力。我們不能依賴(lài)?yán)蠈?shí)進(jìn)口 ， 我們要自己研制，否則和我國(guó)產(chǎn)煤大國(guó)的地位也是極不相稱(chēng)的。 (4) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)有了較大發(fā)展。因此，取中心距為 。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，只要按支架在工作段，支架由高到低，在掩護(hù)梁上前連桿上鉸點(diǎn)所作的運(yùn)動(dòng)軌跡上，任找?guī)c(diǎn)，把掩護(hù)梁上前連桿上鉸點(diǎn)連線的垂直平分線所交的點(diǎn)為前連桿的下鉸點(diǎn)，這樣四連桿機(jī)構(gòu)就可以確定了 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 首先用解析法確定掩護(hù)梁和后 連桿的長(zhǎng)度，如圖 2－ 3 所示。假設(shè)在液壓支架升降過(guò)程中， E’點(diǎn)近似在此直線上滑動(dòng)。39。取最大截割高度， M = m ρ — 巖石密度，一般取 10??? ( 3kg m ) 510 ??? ?KMq 53 ?????? = (MPa ) 液壓支架的工作阻力 支架支撐頂板的有效工作阻力為 310R qFc?? kN 式中 Fc— 支架的支 護(hù)面積， 2m ? ?? ?F c L C B K? ? ? 2m 式中 L— 支架頂梁長(zhǎng)度， L = m ； C— 梁端距， C = m ； B— 支架頂梁寬度， B = m ； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) K— 架間距， K = m 。 PaDp ??? 322 104? 32 ???? = 2550 kN 移架千斤頂?shù)某叽? 移架千斤頂采用單伸縮液壓缸 移架千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑： 4000FD Pb?? mm 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 式中 F— 移架力， F＝ 400 kN ； Pb — 泵站壓力， 31Pb? MPa ； PaFD ?4000? 4004000 ??? = mm 取 缸徑 180 mm ； 柱徑 120 mm ； 推力 712 kN ； 拉力 kN 。 (7) 支架各部件受力，按不同支護(hù)高度時(shí)受力最大值進(jìn)行強(qiáng)度校核。1 c o sc o ss i n 1 ? ?s in c o sA D Dpf ???? ?? kN 式中 C? — 前連桿與水平線的交角， 62oC? ? ； D? — 后連桿與水平線的交角， 80oD? ? 。由于底板巖性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗壓強(qiáng)度，則在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算底板的比壓。不與其他零件焊接的缸筒，使用調(diào)質(zhì)的 45 號(hào)鋼。 總之，缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封容腔，用以容納壓力溶液，同 時(shí)它還是活塞的運(yùn)動(dòng) “ 軌道 ”。涌水量大，巖石變軟，降低了允許比壓 [P]— 允許比壓 ( MPa ) 幾種軟巖底板的允許比壓如表 31 所示 ，使用該液壓支架的底板為 的砂質(zhì)頁(yè)巖， 涌水量 V 3m/h 。1 c o sc o ss i n 1 ? ??CCA fp ?? co ss in ?? ? ? ? ? ? ?1 5 0 0 0 c o s 6 6 2 5 0 0 0 c o s 2 6 2s i n 8 0 6 2 o o o ooo ?? ? ? ? ??? ? ?9 0 0 0 0 .3 s in 6 2 c o s 6 2oo ??? ? 4378?? kN 結(jié)果中的“－”號(hào)，表示后連桿的受力方向與圖中的方向相反，即后連桿受壓力作用。1239。而頂板冒落是有一定的過(guò)程的，一般可分為三個(gè)階段，開(kāi)始頂板處于無(wú)壓狀態(tài)，此時(shí)頂板叫完整，而且沒(méi)有下沉，稱(chēng)為無(wú)壓狀態(tài)；但經(jīng)一定的時(shí)間后，頂板就會(huì)下沉，通常稱(chēng)為老頂來(lái)壓，此時(shí)頂板并不破裂，而且這種下沉帶有一定的周期性，所以稱(chēng)為老頂來(lái)壓狀態(tài)；如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)破裂而冒落，此時(shí)叫冒落狀態(tài)。一般厚煤層支架的為移架力 300～ 400 kN ，取移架力為 400 kN ； 推溜力一般為 100～ 150 kN ，取推溜力為 150 kN 。E39。 (15) 并以 A’點(diǎn)為圓心，以 倍的 L 為半徑作圓，與 E’’A’相交于 B’點(diǎn)。 12121 c o sc o s c o sc o s PPLL ??? oooo80c o s40c o s 60c o s25c o s ??? ? 支架在最高位置時(shí)的值為： 1111 s ins in QLPLh ?? 因此掩護(hù)梁的長(zhǎng)度為： 1111s ins in QLLPhL???????? oo 80s in 4 5 0 0?? = 2910 mm 取 L = 2910 mm 后連桿長(zhǎng)度為： LLLL ??????? 11 ?? = 20xx mm 取 1L = 20xx mm 前后連桿上鉸點(diǎn)之間的距離 L’為： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 一般， L’ = L L’ = L = 2910 = 728 mm 具體作圖步驟如下： L39。 (2) 能承受較大的水平力。 基于以上進(jìn)展，液壓支架的研究與發(fā)展方向是： (1) 在己有支架設(shè)計(jì)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究支架的智能化設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)與參數(shù)的優(yōu)化，進(jìn)一步提高支架設(shè)計(jì)的科學(xué)性、可靠性和結(jié)構(gòu)性能的 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 優(yōu)化性。所以 ， 今后除應(yīng)繼續(xù)針對(duì)我國(guó)國(guó)情和煤層具體條件 ，開(kāi)發(fā)一些新架型、新品種外 ， 還應(yīng)在改進(jìn)支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫。 (4) 支架立柱應(yīng)設(shè)置大流量安全閥，以避免頂板沖擊壓力造成支架過(guò)載較大。 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) (1) 頂板條件 根據(jù)老頂和直接頂?shù)姆诸?lèi)，對(duì)支架進(jìn)行選型。為了有效地支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計(jì)出不同類(lèi)型和不同結(jié)構(gòu)尺寸液壓支架。 （ 2）為適應(yīng)支架和輸送機(jī)可能出現(xiàn)的相對(duì)位置變化，推移裝置前部在推移過(guò)程中，在水平和垂直方向能有一定的擺動(dòng)范圍?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板通過(guò)彈簧筒和側(cè)推千斤頂與梁體連接，以保證活動(dòng)側(cè)護(hù)板與鄰架的固定側(cè)護(hù)板靠緊。 鉸接式頂梁由前梁、主梁、前梁千斤頂、護(hù)幫千斤頂、護(hù)幫板組成，其結(jié)構(gòu)如圖 14 所示，這種頂梁的前梁與主梁是通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接而成，它對(duì)頂板有較好的接頂能力。 需要推移輸送機(jī)時(shí)，支架支撐頂板，高壓液體進(jìn)入推移活塞缸 9 的活塞 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 腔，活塞桿腔回液，以支架為支點(diǎn)，活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向 煤壁。因此，液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠，是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的主要設(shè)備。隨著頂板的緩慢下沉，頂板對(duì)支架的壓力不斷增加，立柱下腔被封閉的液體壓力將隨之迅速升高，液壓支架受到彈性壓縮，并由于立柱缸壁的彈性變形而使缸徑產(chǎn)生彈性擴(kuò)張，這一過(guò)程就是支架的增阻過(guò)程。 ②垛式 整個(gè)支架為一整體結(jié)構(gòu)，整體移動(dòng)，通常有 4～ 6 根立柱，可以支撐堅(jiān) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 硬與極堅(jiān)硬的頂板。 支架側(cè)護(hù)板裝置一般由側(cè)護(hù)板、彈簧筒、側(cè)推千斤頂、導(dǎo)向桿和連接銷(xiāo)軸等組成。它克服了以上兩種側(cè)護(hù)板的缺點(diǎn)，但由于架間側(cè)護(hù)板造成三角帶容易填入碎矸，影響架間密封效果。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)推移千斤頂與底座的連接位置高于框架時(shí)，推移千斤頂能給移動(dòng)的底座以向上的分力；缺點(diǎn)是推移框架復(fù)雜，長(zhǎng)度長(zhǎng)，容易損壞。 (4) 排矸性能要好。 (8) 配套尺寸 根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。液壓支架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后 ， 就可有效地克服上述缺點(diǎn) ， 實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的電液控制 ，而且有多種控制方式可供選擇 ， 人員可在較安全的地方集中對(duì)整個(gè)工作面的支架進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或程序控制。把有限元方法成功地用于液壓支架的研究，建立了液壓支架整體有限元模型，開(kāi)發(fā)出 SSTS 液壓支架模擬試驗(yàn)計(jì)算機(jī)仿真軟件系統(tǒng)，大大提高了液壓支架設(shè)計(jì)的可靠性，廣泛應(yīng)用于液壓支架設(shè)計(jì)研究，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平， 為我國(guó)液壓支架打入國(guó)際市場(chǎng)發(fā)揮了重要作用。 支架伸縮比 0050 00m inm a x ??? 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