【正文】 b MPP ? 立柱初撐力按下式進(jìn)行計(jì)算 : 39。 8. 各結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度校核，除應(yīng)按理論支護(hù)阻力校核危險(xiǎn)斷面外，還需要按《液壓支架形式試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范》的各結(jié)構(gòu)件的加載方式，及支架的額定工作阻力逐一進(jìn)行校核。 頂板冒落一般可分為三個(gè)階段：開始時(shí)頂板處于無壓狀態(tài)，此時(shí)頂板較完整且不下沉，此時(shí)稱為無壓狀態(tài)； 但經(jīng)一定時(shí)間，頂板就會(huì)下沉，稱為老頂來壓。掩護(hù)梁底部有可伸縮插板，利用千斤頂?shù)纳炜s調(diào)整放煤口進(jìn)行放煤，放煤時(shí)收回插板，放煤后伸出插板擋住矸石流入后輸送機(jī)內(nèi)。 鉸接式長推移桿由前后兩段箱式結(jié)構(gòu)件組成，通過十字連接頭鉸接，能夠上、下、左、右擺動(dòng)，如圖 372 所示。 該支架設(shè)計(jì)時(shí)選用了（ 1）中的側(cè)頭千斤頂安裝方式 側(cè)推千斤頂?shù)募夹g(shù)參數(shù) 如下： 行程： 200mm；缸體內(nèi)徑： 63mm；活動(dòng)桿直徑： 45mm。主要用于頂板較穩(wěn)定或堅(jiān)硬的支撐掩護(hù)式液壓支架，且只能裝于頂梁。但減少了底座的接底面積，從而增大了對底板的比壓，目前，高產(chǎn)高效工作面的支架一般采用分體剛性底座。后連桿設(shè)計(jì)成單連桿，為支架后部節(jié)省空間，有利于后部輸送機(jī)的工作與維護(hù)。 缸口在導(dǎo)向套外側(cè)裝有鋼絲擋圈，內(nèi)側(cè)裝有密封圈和防塵圈用以固定。缸體內(nèi)表面要求很高的加工精度，充當(dāng)活塞的密封表面。前梁千斤頂需有足夠的支撐力和連接強(qiáng)度，前梁不宜設(shè)側(cè)護(hù)板。所以本次設(shè)計(jì)前排立柱取 ?5 ,后排立柱垂直布置。由于工作面底板水平起伏不平，輸送機(jī)和采煤機(jī)發(fā)生傾斜，采煤機(jī)割煤垂直分力使搖臂和滾筒向支架傾斜，為避免割頂梁而留有的安全距離稱為梁端距。 （ 13）、以 2E 點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長 L 為半徑作圓，與上步圓弧相 交于 1A 點(diǎn)， 1A點(diǎn)為支架在降到中間位置時(shí)掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 ???L mm 根據(jù)掩護(hù)梁長度 L 和后連桿長度 1L 重新計(jì)算出： 01 59?P 。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 圖 21 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征 支架 的 工作段要求 運(yùn)動(dòng) 曲線向前凸的一段，如圖 所示的 h 段，其原因 是： 當(dāng)頂板來壓時(shí)，立柱讓壓 產(chǎn)生 下縮，使頂梁有 向煤壁 的趨勢防止巖石向后移動(dòng) 。由此 可以得到 1K ： 2 2 0 02 2 0 03 8 0 01 ???K 支柱應(yīng)采用雙伸縮立柱 ,但考慮制造 成本及低位放頂煤液壓支架的工作條件 ,選擇單伸縮 機(jī)械加長立柱。 后四連桿式支架在煤層硬度系數(shù) f=2 左右，層節(jié)理比較發(fā)育的緩斜厚煤層中使用取得很大成功，如在潞安礦務(wù)局五陽煤礦、王莊煤礦和兗州礦務(wù)局興隆莊煤礦、鮑店煤礦。左右，持一個(gè)落煤空間。同時(shí)，空間太小，也影響設(shè)備維修人員通行和安 全。早期的低位放頂煤液壓支架是由鋪網(wǎng)液壓支架 演變而來 ，其基本結(jié)構(gòu)和鋪網(wǎng)支架類似，只是尾梁上加 上了插板 ，用于放煤，低位放頂煤液壓支架是目前使用效果較好的架型。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 圖 15 匈牙利 VHP732 型“天窗”式放頂煤液壓支架 1982 年 ，煤炭科 學(xué)研究總院北京開采研究所與沈陽煤炭研究所共同設(shè)計(jì) ，鄭州煤礦機(jī)械廠 制造的 FY40014/28 型放頂煤液壓支架是我國首次研制成的放頂煤液壓支架。放落的煤由第二臺輸送機(jī)運(yùn)輸，結(jié)構(gòu)如圖 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 . 圖 11“香蕉”型放頂煤液壓支架 自 70 年代開始，法國、前西德、英國等國家陸續(xù)成功研發(fā)“開天窗”的支持掩護(hù)式或帶插板的支持掩護(hù)式放頂煤液壓支架。液壓支架能可靠而有效的支撐和控制工作面頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石竄入工作面，保證作業(yè)空間，并且能夠隨著工作面的推進(jìn)而機(jī)械化移動(dòng)，不斷的將采煤機(jī)和輸送機(jī)推向煤壁，從而滿足了工作面高產(chǎn)、高效和安全生產(chǎn)的要求。 FB21 30S 型放頂煤液壓支架為四柱支撐掩護(hù)式 掩護(hù)梁上設(shè)有落煤窗口，由液壓千斤頂 控制其開關(guān) ，落煤窗口內(nèi)裝有一個(gè)用于控制的攪動(dòng)桿，有助于破碎大塊煤，并有助于頂煤 冒落操作。兗州礦務(wù)局東灘煤礦使用國產(chǎn)放頂煤液壓支架創(chuàng)造了年產(chǎn) 410 萬 t的高產(chǎn)高效記錄 ，這標(biāo)志 著我國放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)、制造走在了世界前列?，F(xiàn)階段我國 已在急傾斜特厚煤層、緩傾斜中硬厚煤層 （ f≤ ）、“三軟”厚煤層、傾斜厚煤、傾角 20176。 ㈢ 對“三軟”厚煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 ⑴ 在緩傾斜“三軟”條件下，因?yàn)轫斄荷戏绞且哑扑榈捻斆?，斷裂線前傾已深入到煤壁上方 ，頂梁太短， 冒空區(qū)可能達(dá)到煤壁附近的上方。 (3)增大后部空間和尾梁向上擺動(dòng)的力，使其在較硬煤層中使用時(shí)也可讓頂煤順利放落和運(yùn)出，如 ZFPS5200/17/32 型支架尾梁端部向上擺動(dòng)力可達(dá)到 500kN 使用效果良好。 2 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 支架高度、支架間距和底座長度的確定 支架高度和支架的伸縮比 液壓支架的支架高度的確定原則：一般應(yīng)首先確定液壓支架所適用煤層的平均采高，根據(jù)所采煤層的煤層厚度，采區(qū)內(nèi)礦井的地質(zhì)條件的變化等因素來確定液壓支架的支架高度，按下式確定液壓支架的支架高度，即： 1mmH h S?? （ mm） ( 21 ) 2n n aH h S a ?? ? ? ? (mm) ( 22 ) 式中 ： mH — 液壓 支架最大高度 (mm)； nH — 液壓 支架最小高度 (mm)； 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 mh — 煤層的最大厚度 nh — 煤層的最小厚度 1S — 考慮偽頂、煤皮冒落后仍有可能初撐力所需要的支撐高度，一般取200～ 300mm； 2S — 煤層頂板最大下沉量，一般取 100～ 200mm； a — 移架時(shí)液壓支架的最小可縮量，一般取 50mm； a? —— 浮矸石、浮煤的厚度，一般取 50mm； 本次設(shè)計(jì)給定支架最大高度 3800mm，最小高度 2200mm。 支架間距 cb 要根據(jù)液壓支架的型式來定，但由于支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，所以目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂聯(lián)結(jié)塊的位置來確定，我國刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度為 、 ,千斤頂聯(lián)結(jié)塊位置在溜槽長度的中間。掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖 2。 （ 3）、過 O 點(diǎn)作一直線與水平線 H— H 線相交，使兩條直線的夾角角度為 1Q 。 （ 16）、連接 OA1 、 OA2 ， OA1 、 OA2 為液壓支架降到中間位置和最低位置時(shí)后連桿的位置。 取為 3900mm （ 2） 頂梁寬度 因?yàn)?取中心距為 ，有活動(dòng)側(cè)護(hù)板的支架的頂梁寬度取值范圍為 — 。 3 液壓支架的部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓支架的各部件的結(jié)構(gòu)形式與采煤工作面的頂、底板條件和液壓支架的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)和工作面頂、底板條件，對支架的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析，然后擇優(yōu)進(jìn)行選擇。這樣，結(jié)構(gòu)梁就類似于整體剛件頂梁擁有前端支護(hù)力大的優(yōu)點(diǎn)。如果不承受橫向力或橫向力很小，也可用保護(hù)密封圈的尼龍擋圈兼做導(dǎo)向環(huán)。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 立柱工作原理： 當(dāng)高壓液進(jìn)入中缸的下腔，上腔回 液，使中缸伸出。 結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn) 支架底座常用形式有 3 種，即整體剛性底座、鉸接分體底座和底分式剛性底座?？筛纳祈斄号c掩護(hù)梁的防矸、護(hù)頂性能，隔離與采空區(qū)控頂區(qū)、防止冒落中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 矸石竄入工作面，減少冒矸形成的粉塵。 （ 1）直接連接式推移千斤頂?shù)奶攸c(diǎn)：千斤頂結(jié)構(gòu)簡單，但移架力小于推移力，一般用于支撐式液壓支架。 ．護(hù)邦千斤頂 護(hù)邦千斤頂?shù)母左w使用銷軸固定在前梁上，活塞桿固定在護(hù)邦板。所以必須有足夠大的安全系數(shù)。向下轉(zhuǎn)動(dòng)尾梁時(shí)收回插板進(jìn)行放煤，可反復(fù)多次進(jìn)行放煤。這是在設(shè)計(jì)和使用中必須注意避免的現(xiàn)象。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 帶入以上數(shù)據(jù)可得： 8 0 0 3 MPq ???? 初撐力 初撐力的大小對支架的成本和支護(hù)性能 有很大的影響。油缸的穩(wěn)定性條件為 : PJJPP ????????????121kk () 式中： kP — 油缸穩(wěn)定的極限力； 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 P— 最大工作阻力； 1J — 活塞桿斷面慣性矩（設(shè)加長桿為活塞桿進(jìn)行驗(yàn)算）； 44411 305864 cmdJ ???? ?? 2J — 缸體斷面慣性矩 444442 1 3 5 2 264 )(64 )( cmDDJ a ?????? ?? 30581352212 ??JJ 9812870 98112 ???ll 1l — 活塞桿端部銷孔至油缸限位處間距； 2l — 缸底銷孔至油缸限位處間距； 由以上條件查極限力計(jì)算圖 ，得 161k ?JP 立柱穩(wěn)定性的極限力為 MNJJPP k 2121k?????????????? 立柱最大工作阻力小于極限力，故滿足穩(wěn)定條件。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取移架力為 300KN，推溜力為 150KN。 4. 通過分析計(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，故在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不計(jì)，使掩護(hù)梁偏安全。下擺 33176。長推移桿采用倒拉式，千斤頂活塞桿伸出為移架，收回為推溜 ,推溜力小于拉架力，其布置圖如圖 376 所示。 短推移桿 短推移桿的一般結(jié)構(gòu)如圖 371所示，是由鋼板組焊而成的箱型結(jié)構(gòu)件，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單可靠，被廣泛采用。 側(cè)推千斤頂 側(cè)推千斤頂?shù)幕钊麠U固定于活動(dòng)側(cè)護(hù)板上，缸體固定于固定側(cè)護(hù)板上。 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板 圖 351 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 所示，一側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板，一側(cè)為固定側(cè)護(hù)板。底座對底板不平的適應(yīng)性好，減少了底座的偏載載荷和扭轉(zhuǎn)，但支架的整體剛性低。低位放頂煤支架的掩護(hù)梁還連接支架的尾梁與插板，安裝尾梁千斤頂，具體結(jié)構(gòu)見圖 331。在工作壓力小于 時(shí)，可以不加擋圈。 按動(dòng)作方式分立柱可分為單作用式和雙作用式；按支架種類分立柱可分為活塞式和活柱式；按伸縮方式分立柱可分為單伸縮式和雙伸縮式。簡單的整體式剛性頂梁的結(jié)構(gòu)外形如圖 所示。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值為 60～ 70%，對于中等穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值為 75～ 85%，對于破碎頂板，覆蓋率δ指應(yīng)達(dá)到 85～ 95%。 （ 1） 先移架后推溜的方式，支護(hù)及時(shí)，因此要求頂梁有較大的頂梁長度。 （ 9）、過 1E 點(diǎn)作 F— F 線的垂線。 后連桿的下鉸點(diǎn)與底座地面之間的距離根據(jù)支架的最小高度確定，薄煤層中支架取150~250mm，中厚煤層中支架取 250~450mm，大采高的支架取 450~600mm，本次設(shè)計(jì)中取 450mm。 本次設(shè)計(jì)低位放頂 煤支架為支撐掩護(hù)式，估取底座長度為 結(jié)構(gòu)要求修改為 2800mm。但考慮應(yīng)盡量減輕重量而采用單伸縮油缸或帶機(jī)械 加長桿來增加支架的調(diào)高范圍。 緩斜中硬難放煤層在選型時(shí)考慮到低位放頂煤液壓支架的強(qiáng)度低，又無成功的實(shí)例，往往選用中位放頂煤液壓支架，但受到放煤口的限制，實(shí)際上也未能很好解決其放煤問題。、煤層厚度大于 20m 的條 件下 ，把煤層沿水平分成 612m的分段 ，使用以液壓支架為主體的綜采設(shè)備開采的放頂煤 采煤法。能否把煤放下、 放好，是緩傾斜中硬厚煤層開采最突出的問 題 ，也是放頂煤液壓支架選型的關(guān)鍵。 圖 16 FY40014/28 型放頂煤液壓支架 圖 17 高位放頂煤液 壓支架 80 年代末 90 年代初 ，我國研制出中位放頂煤液壓支架，結(jié)構(gòu)如圖 。這兩類支架都配有雙輸送機(jī)運(yùn)煤 ，滾筒采 煤機(jī)采煤 ，然后由掩護(hù)梁上的窗口或插板放出頂煤。 1957 年，前蘇聯(lián)研制出 KTY 型單輸送機(jī)掩護(hù)式放頂煤液壓支架，并在