【正文】 四連桿機構(gòu)應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計， 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。對于大塊煤可利用插板進(jìn)行破碎。這是因為采用先移架后推溜的工作方式時，支架要超前輸送機一個步距，以便采煤機過后，支架能及時前移，支控新暴露的頂板，做到及時支護(hù)，因此，先移架后推溜時頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度要長一個步距，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)向并能阻擋輸送機下滑。 放頂煤機構(gòu) 本支架為低位放頂煤支架，放頂煤機構(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)?。在厚煤層開采中，為了增大支架對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，用來擋矸、破煤或放煤。在采煤機到來之前一定要收回護(hù)幫裝置，使采煤機順利通過，并防止?jié)L筒割頂梁。 插板 設(shè)計 插板由插板千斤頂與尾梁相連，處于尾梁內(nèi)部，是實現(xiàn)放頂煤的直接部件，其主要作用有： 收回插板實現(xiàn)放頂煤； 伸出插板阻擋矸石進(jìn)入后部運輸機； 當(dāng)有大塊煤落下時，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，可對比較堅硬的頂煤起破碎作用； 為回采工作面提供足夠的安全空間。過機高度 Y應(yīng)大于 200 mm，以使采煤機在最小截割高度、頂板起伏不平及頂板下沉?xí)r，能順利從頂梁下通過。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)置拉后輸送機的千斤頂和推移桿。如果在這個變化范圍內(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? ，凸弧段的長度為支 架的結(jié)構(gòu)高度有高到低時， x值漸增所對應(yīng)的 y值相減，即： 凸弧段長度 h h h? 大 ?。? 式中， 大h —— 支架最大高度所對應(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應(yīng)的 y值。即： 2211ccC x x y y? ? ? ?（ ） （ ） （ ） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 25 上式中 cx 、 cy 為 c點坐標(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點坐標(biāo)求出后，前連桿 的 長度和角度就可以確定了。 39。支撐掩護(hù)式為 I = 。其原因為當(dāng)頂板來壓時，立柱讓壓下縮，使頂梁有向前移的趨勢，可防止 巖石向后移動，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。 ，如圖 ，頂梁端點運動軌跡的最大寬度 e 應(yīng)小于或等于 80mm，最好為 30mm以下。下面通過對液壓支架的運動過程近一步分析四連桿機構(gòu)的特性和作用。 根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來計算頂梁長度 。具體有這些要求 ： 能適應(yīng)頂板下沉、來壓及冒落的特性；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時下滑裝置的總稱。 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（論文） 說明書 3 三機配套圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 4 放頂煤工作面布置補充圖 1采煤機 2— 前刮板機 3 低位放頂煤支架 4— 后刮板機 低位放頂煤綜采示意圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 5 放頂煤工藝 綜采三機相互協(xié)調(diào)，將割煤、移架、推前溜、拉后溜、放頂煤順序按照實際情況合理安排，并將煤炭運出工作面的過程。 又加上我所學(xué)的專業(yè)，以及學(xué)校的優(yōu)勢專業(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)計作為本次畢業(yè)設(shè)計課題。 本次設(shè)計是關(guān)于 支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架設(shè)計 ，在本次設(shè)計中將大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的材料力學(xué)，理論力學(xué)，機械加工工藝學(xué)，畫法幾何及機械制圖等知識進(jìn)行了一次綜合的運用， 使我對支架設(shè)計做了一次全面系統(tǒng)的了解。 放頂煤工藝的分類及其特點 1)即時支護(hù)方式：割煤 — 移架 — 推溜，頂板暴露時間短。 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。 液壓支架型號表示方法 液壓支架產(chǎn)品 型號說明 產(chǎn)品類型代號 —— Z 第一特征代號，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 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。 支架升降時頂梁的 每一點的 運動軌跡是由四連桿機構(gòu)決定的，即由頂梁與掩 護(hù)梁餃點（ E點 ） 的軌跡所決定 的， 根據(jù)機構(gòu)運動學(xué)分析， E點的運動軌跡一般 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，P ≤52176。同時底板阻止底座向后移，使整個支架產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動的趨勢，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）前后連桿上絞點之距與掩護(hù)梁的比值為 I?1 。Je =L 。 （ 4）前連桿下絞點 的 高度 D和 四連桿機構(gòu)的底座長度 E。 支架 承載 結(jié)構(gòu)件的 設(shè)計 支架承載結(jié)構(gòu)件的設(shè)計要求 各部件設(shè)計要求要滿足總體配套的要求，就是應(yīng)滿足采煤機、雙輸送機和支架配套的空間要求，支架前部能及時支護(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。 同時后部刮板輸送機過煤高度也要大于 600mm，以防大煤塊堆積。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 35 頂梁圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 36 底座的設(shè)計 因為該支架較重且根據(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，四連桿機構(gòu)鉸接在底座后部，有四個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 插板強度。當(dāng)前方片幫，梁端距過大時，可推出護(hù)幫板，但采煤機通過之前必須收回幫護(hù)板。 推移千斤頂用來推進(jìn)工作面輸送機和推移支架，它的缸體與支架底座相連，而活塞桿通過推移桿與工作面輸送機相連。 。它除了要具有較高的承河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 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。對煤壁上方頂板進(jìn)行支護(hù)。 推移桿的一端通過連接頭與輸送機相連，另一端通過千斤頂與底座河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 39 相連，推移桿除承受推拉力外，還承受側(cè)向力，底座下滑時有一定的防滑作用。 底座圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 37 掩護(hù)梁 設(shè)計 （圖 詳見設(shè)計圖紙） 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（及時支護(hù)）要求頂梁有較大長度；先推 溜后移架方式（滯后支護(hù)）要求頂梁長度較小。 （ 7）尾梁 尾梁用以放煤、保證過煤高度及維護(hù)工作空間。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 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，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，對所計算出的各組值進(jìn)行篩選，最終選出一組最優(yōu)的值來。 39。e 點的運動軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運動軌跡的最大寬度 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)計四連桿機構(gòu)的運動軌跡時，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 ； 支架在最大高度和最小高度范圍內(nèi)運動時，正點的運動軌跡呈3種 形式：雙向擺動 (ABCD段 )、單向向后擺 動 (BC段 )和單向向前擺動 (AB段和 CD段 ),選擇不 同的連桿參數(shù)，可以使 E點軌跡處于上述 3種曲線段。 本設(shè)計最大采高 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（論文） 說明書 12 支架型號舉例 2 支架設(shè)計 本次 液壓支架設(shè)計的基本參數(shù) 本 次 設(shè)計是根據(jù)河南省義煤集團(tuán)某礦的實際情況進(jìn)行的初步設(shè)計。 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構(gòu)，即可承受頂板水平力，使立柱無需復(fù)位裝置，又可在支架升降時頂梁前端沿雙紐線移動，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)滯后時間短，增加反復(fù)支撐次數(shù)。 在畢業(yè)設(shè)計過程中 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)計任務(wù)奠定了良好的基礎(chǔ)。 所有這些都為機械化、自動化采煤工藝注入了活力，但要實現(xiàn)這些就需要大量高科技采煤設(shè)備，比如所謂的機械化采煤工作面的“三機” 1 液壓支架 2 采煤機 3 刮板機。 我國綜采放頂煤開采開始于 1982年，是由鄭煤機、北京煤炭科學(xué)研究總院開采所、沈陽煤研所共同研制的 FY400－ 14/28中位放頂煤支架在沈陽局蒲河礦安裝試驗； 30多年來可分為四個階段： 1 試驗探索階段（ 19841990），以陽泉一礦 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