【正文】 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。對(duì)于大塊煤可利用插板進(jìn)行破碎。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(guò)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)，因此，先移架后推溜時(shí)頂梁長(zhǎng)度要比先推溜后移架時(shí)的頂梁長(zhǎng)度要長(zhǎng)一個(gè)步距，一般為 600 mm 。 （ 2）掩護(hù)梁與前后連桿、底座形成四連桿機(jī)構(gòu)，保證梁端距變化不大。 本支架的推移桿采用等斷面的箱型鋼板焊接結(jié)構(gòu)，兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向板，其作用是為推移千斤頂導(dǎo)向并能阻擋輸送機(jī)下滑。 放頂煤機(jī)構(gòu) 本支架為低位放頂煤支架，放頂煤機(jī)構(gòu)位于掩護(hù)梁的后端，主要包括尾梁、插板、插板千斤頂及尾梁千斤頂?shù)取Ｔ诤衩簩娱_采中，為了增大支架對(duì)煤層厚度變化的適應(yīng)性，常需使支架的伸縮比較大。 代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得： 1 1938P MPa? 22 4 10 aDPP? ???? （ ） 式中： 2P —— 單根立柱工作阻力， kN ； aP —— 安全閥額定工作壓力， MPa 。 斤頂 插板千斤頂?shù)淖饔檬鞘俏擦后w內(nèi)的插板伸出或縮回，用來(lái)?yè)蹴贰⑵泼夯蚍琶?。在采煤機(jī)到來(lái)之前一定要收回護(hù)幫裝置，使采煤機(jī)順利通過(guò)，并防止?jié)L筒割頂梁。 插板 設(shè)計(jì) 插板由插板千斤頂與尾梁相連，處于尾梁內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)放頂煤的直接部件，其主要作用有： 收回插板實(shí)現(xiàn)放頂煤； 伸出插板阻擋矸石進(jìn)入后部運(yùn)輸機(jī)； 當(dāng)有大塊煤落下時(shí)，利用插板尖齒可將塊煤破碎。 頂梁直接與頂板接觸，支撐頂板，是支架的主要承載部件之一，其主要作用包括： 承接頂板巖石及煤的載荷； 反復(fù)支撐頂煤，可對(duì)比較堅(jiān)硬的頂煤起破碎作用； 為回采工作面提供足夠的安全空間。過(guò)機(jī)高度 Y應(yīng)大于 200 mm，以使采煤機(jī)在最小截割高度、頂板起伏不平及頂板下沉?xí)r，能順利從頂梁下通過(guò)。保證支架整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵是在底座上鉸接四連桿機(jī)構(gòu)，在底座中間設(shè)置有推移裝置，側(cè)面設(shè)置拉后輸送機(jī)的千斤頂和推移桿。如果在這個(gè)變化范圍內(nèi)按間隔 ,可以算出 x,y值表， y的變化相當(dāng)于支架計(jì)算高度的變化，則 x的變化相當(dāng)于頂梁前端距煤壁之距變化，所以 e值為支架高度變化范圍內(nèi)，相應(yīng)的 max minxx? ，凸弧段的長(zhǎng)度為支 架的結(jié)構(gòu)高度有高到低時(shí)， x值漸增所對(duì)應(yīng)的 y值相減，即： 凸弧段長(zhǎng)度 h h h? 大 ?。? 式中， 大h —— 支架最大高度所對(duì)應(yīng)的 y值； h小 —— 支架由高到低， x值漸增，增加到極限位置所對(duì)應(yīng)的 y值。即： 2211ccC x x y y? ? ? ?（ ） （ ） （ ） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 25 上式中 cx 、 cy 為 c點(diǎn)坐標(biāo)，可以按下列方程聯(lián)立求得 : 2 2 2 21 1 3 3c c c cx x y y x x y y? ? ? ? ? ? ?（ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 2 2 2 23 3 2 2c c c cx x y y x x y y? ? ? ? ? ? ?（ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 由式（ ）和式（ ）得： ? ?2 2 2 2 2 2 2 23 1 3 1 2 3 2 3 2 3 3 13 1 2 3 3 1 2 3( ) ( ) ( ) ( )2 ( ) ( ) ( ) ( )c x x y y y y x x y y y yx x x y y y y x x? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ ） ? ?2 2 2 2 2 2 2 22 3 2 3 3 1 2 1 3 1 2 33 1 2 3 3 1 2 3( ) ( ) ( ) ( )2 ( ) ( ) ( ) ( )c x x y y x x x x y y x xy x x y y y y x x? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ ） 令 : 2 2 2 23 1 3 1M x x y y? ? ? ? （ ） N ? 2 2 2 22 3 2 3x x y y? ? ? （ ） T? ? ?3 1 2 3 3 1 2 32 ( ) ( ) ( ) ( )x x y y y y x x? ? ? ? ? ? ? ? （ ） 把 式 （ ）到 式 （ ）帶入 式 ()式得： 2 3 3 1( ) ( )c M y y N y yx T? ? ? ? ?? （ ） 3 1 2 3( ) ( )c N x x M x xy T? ? ? ? ?? （ ） c點(diǎn)坐標(biāo)求出后，前連桿 的 長(zhǎng)度和角度就可以確定了。 39。支撐掩護(hù)式為 I = 。其原因?yàn)楫?dāng)頂板來(lái)壓時(shí)，立柱讓壓下縮，使頂梁有向前移的趨勢(shì)，可防止 巖石向后移動(dòng)，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。 ，如圖 ，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度 e 應(yīng)小于或等于 80mm，最好為 30mm以下。下面通過(guò)對(duì)液壓支架的運(yùn)動(dòng)過(guò)程近一步分析四連桿機(jī)構(gòu)的特性和作用。 根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度 。具體有這些要求 ： 能適應(yīng)頂板下沉、來(lái)壓及冒落的特性；能防支架前方與上方冒頂；不應(yīng)出現(xiàn)陷底而影響性能與移架 。 防倒防滑裝置：防止支架傾倒和支架移動(dòng)時(shí)下滑裝置的總稱。 底座：直接與地板接觸，傳遞支撐力并用于支托立柱和其他部件。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 3 三機(jī)配套圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 4 放頂煤工作面布置補(bǔ)充圖 1采煤機(jī) 2— 前刮板機(jī) 3 低位放頂煤支架 4— 后刮板機(jī) 低位放頂煤綜采示意圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 5 放頂煤工藝 綜采三機(jī)相互協(xié)調(diào)，將割煤、移架、推前溜、拉后溜、放頂煤順序按照實(shí)際情況合理安排，并將煤炭運(yùn)出工作面的過(guò)程。 又加上我所學(xué)的專業(yè)，以及學(xué)校的優(yōu)勢(shì)專業(yè)和參加工作單位的性質(zhì)，使我決定選擇支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架設(shè)計(jì)作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。 本次設(shè)計(jì)是關(guān)于 支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架設(shè)計(jì) ，在本次設(shè)計(jì)中將大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的材料力學(xué)，理論力學(xué)，機(jī)械加工工藝學(xué)，畫法幾何及機(jī)械制圖等知識(shí)進(jìn)行了一次綜合的運(yùn)用， 使我對(duì)支架設(shè)計(jì)做了一次全面系統(tǒng)的了解。 放頂煤工藝的分類及其特點(diǎn) 1)即時(shí)支護(hù)方式：割煤 — 移架 — 推溜，頂板暴露時(shí)間短。 掩護(hù)梁：連接頂梁與底座（或連桿），承受支架水平力和垮落頂板巖石壓力，防止采空區(qū)冒落矸石進(jìn)入支架的構(gòu)件。 液壓支架型號(hào)表示方法 液壓支架產(chǎn)品 型號(hào)說(shuō)明 產(chǎn)品類型代號(hào) —— Z 第一特征代號(hào)，表示產(chǎn)品的支護(hù)功能、主要用途。 。 支架的高度和支架的伸縮比 的設(shè)計(jì) 一般應(yīng)首先確定支架適用煤層的平均采高，然后確定支架高度。 支架升降時(shí)頂梁的 每一點(diǎn)的 運(yùn)動(dòng)軌跡是由四連桿機(jī)構(gòu)決定的，即由頂梁與掩 護(hù)梁餃點(diǎn)（ E點(diǎn) ） 的軌跡所決定 的， 根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析， E點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡一般 為一條雙紐線，如圖 3— 33所示。 ，頂梁與掩護(hù)梁的夾角 P 和后連桿與底平面的夾角 Q ，如圖 ，應(yīng)滿足如下要求：支架在最高位置時(shí)，P ≤52176。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利移架。 （ 3）前后連桿上絞點(diǎn)之距與掩護(hù)梁的比值為 I?1 。Je =L 。 （ 4）前連桿下絞點(diǎn) 的 高度 D和 四連桿機(jī)構(gòu)的底座長(zhǎng)度 E。 支架 承載 結(jié)構(gòu)件的 設(shè)計(jì) 支架承載結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)要求 各部件設(shè)計(jì)要求要滿足總體配套的要求，就是應(yīng)滿足采煤機(jī)、雙輸送機(jī)和支架配套的空間要求，支架前部能及時(shí)支護(hù)，后部便于放頂煤；應(yīng)有噴霧降塵裝置，為防止煤的自燃發(fā)火應(yīng)安裝必要的輔助裝置。 （ 6）推移裝置 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。 同時(shí)后部刮板輸送機(jī)過(guò)煤高度也要大于 600mm，以防大煤塊堆積。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 35 頂梁圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 36 底座的設(shè)計(jì) 因?yàn)樵撝Ъ茌^重且根據(jù)該礦的地質(zhì)賦予條件，最終確定底座為整體式剛性整體底座，四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座后部，有四個(gè)球面柱窩與立柱缸底相連，底座中間布置有推移裝置，側(cè)面有拉后輸 送機(jī)千斤頂固定耳座。 本支架插板是由鋼板拼焊的等斷面結(jié)構(gòu)（如 10所示），插板千斤頂耳座放在插板內(nèi)部，這樣不但便于插板的安裝，也增大了 插板強(qiáng)度。當(dāng)前方片幫，梁端距過(guò)大時(shí)，可推出護(hù)幫板，但采煤機(jī)通過(guò)之前必須收回幫護(hù)板。 推移千斤頂用來(lái)推進(jìn)工作面輸送機(jī)和推移支架，它的缸體與支架底座相連，而活塞桿通過(guò)推移桿與工作面輸送機(jī)相連。 。它除了要具有較高的承河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 46 載能力外 ，還應(yīng)有較大的伸縮行程，以滿足支架工作高度的要求。對(duì)煤壁上方頂板進(jìn)行支護(hù)。 推移桿的一端通過(guò)連接頭與輸送機(jī)相連，另一端通過(guò)千斤頂與底座河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 39 相連，推移桿除承受推拉力外，還承受側(cè)向力，底座下滑時(shí)有一定的防滑作用。 底座圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 37 掩護(hù)梁 設(shè)計(jì) （圖 詳見設(shè)計(jì)圖紙） 掩護(hù)梁上部與頂梁鉸接，下部與前后連桿相連，經(jīng)前后連桿與底座連為一個(gè)整體，是支架的主要連接和掩護(hù)部件，其主要作用包括： （ 1）承受頂板給予的水平分力和側(cè)向力，增加支架的抗扭性能。先移架后推溜方式（及時(shí)支護(hù)）要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推 溜后移架方式（滯后支護(hù)）要求頂梁長(zhǎng)度較小。 （ 7）尾梁 尾梁用以放煤、保證過(guò)煤高度及維護(hù)工作空間。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 31 支架的縱向穩(wěn)定性，并使梁端距變化較小，放煤增設(shè)擺動(dòng)伸縮式尾梁，以調(diào)整工作空間和放煤口大小，改善掩護(hù)梁受力狀況，應(yīng)使頂梁較長(zhǎng)，以利頂煤在礦壓作用下能較好的壓碎。優(yōu)選的方法 是給定約束條件，對(duì)所計(jì)算出的各組值進(jìn)行篩選，最終選出一組最優(yōu)的值來(lái)。 39。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。 從以上分析可知，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)盡量使 e 值減小，取雙扭線向前凸的一段為支架工作段。 ， Q ≤75176。 圖 3— 33 支架的四連桿機(jī) ； 支架在最大高度和最小高度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，正點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈3種 形式：雙向擺動(dòng) (ABCD段 )、單向向后擺 動(dòng) (BC段 )和單向向前擺動(dòng) (AB段和 CD段 ),選擇不 同的連桿參數(shù)，可以使 E點(diǎn)軌跡處于上述 3種曲線段。 本設(shè)計(jì)最大采高 maxM ＝ 3260mm,取支架最大高度 maxH ＝ 3260＋ 240＝ 3500mm 則支架的最小高度 minH ＝ 2021200＝ 1800mm 調(diào)高范圍為 1700mm 支架的伸縮比系指其最大高度與最小高度之比值。 。 H－滑移頂梁 X－立柱“ X”形布置 P－ 鋪網(wǎng) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書 12 支架型號(hào)舉例 2 支架設(shè)計(jì) 本次 液壓支架設(shè)計(jì)的基本參數(shù) 本 次 設(shè)計(jì)是根據(jù)河南省義煤集團(tuán)某礦的實(shí)際情況進(jìn)行的初步設(shè)計(jì)。 前、后連桿：掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式的特征構(gòu)件，與掩護(hù)梁、底座鉸接形成四連桿機(jī)構(gòu)，即可承受頂板水平力，使立柱無(wú)需復(fù)位裝置，又可在支架升降時(shí)頂梁前端沿雙紐線移動(dòng)，使梁端距變化較小，提高支架控制頂板的可靠性。 3)復(fù)合支護(hù)方式：割煤 — 支架伸縮梁伸出 — 推溜 — 伸縮梁縮回 — 移架，支護(hù)滯后時(shí)間短，增加反復(fù)支撐次數(shù)。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 河南理工大學(xué) 張海教授和 我們的企業(yè) 河南金馬重型機(jī)械有限責(zé)任公司的同仁 給予了我很大的幫助，為我能夠圓滿的完成設(shè)計(jì)任務(wù)奠定了良好的基礎(chǔ)。 所有這些都為機(jī)械化、自動(dòng)化采煤工藝注入了活力，但要實(shí)現(xiàn)這些就需要大量高科技采煤設(shè)備，比如所謂的機(jī)械化采煤工作面的“三機(jī)” 1 液壓支架 2 采煤機(jī) 3 刮板機(jī)。 我國(guó)綜采放頂煤開采開始于 1982年，是由鄭煤機(jī)、北京煤炭科學(xué)研究總院開采所、沈陽(yáng)煤研所共同研制的 FY400－ 14/28中位放頂煤支架在沈陽(yáng)局蒲河礦安裝試驗(yàn)； 30多年來(lái)可分為四個(gè)階段： 1 試驗(yàn)探索階段（ 19841990），以陽(yáng)泉一礦 8603工作面為模板 2 推廣應(yīng)用階段（ 19901995）以潞安王莊煤礦為模板 3提高完善階段（ 19962021）兗州集團(tuán)東灘和興隆莊煤