【正文】 ulic support .......... 37 Hydraulic support force analysis ......................................... 38 upport the overall stress analysis ............................. 40 Before the beam force analysis .................................. 41 Top beam force analysis ............................................ 41 Cover the beam stress analysis .................................. 43 S upp ort base of stress analysis .................................. 44 Chapter 6 ste nt s trength calculation .............................................. 47 VIII S trength condition ................................................................ 47 Hydraulic support intensity .................................................. 49 Before Liang Liang intensity......................................... 49 Top beam intensity ........................................................ 53 The strength of the base respectively ............................ 59 beam intensity .................................................... 65 Conclusion ....................................................................................... 72 Ack nowle dge ments .......................................................................... 73 Bibliog raphy ................................................................................. 74 1 第 1 章 緒論 放頂煤綜采法的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1 生產(chǎn)集中化程度高，大大減少采區(qū)數(shù)目與工作面的巷道掘進(jìn)量，以及相應(yīng)的支護(hù)，維護(hù)等工作量與材料消耗。 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有低位放頂煤液壓支架的分析，優(yōu)勢(shì)對(duì)比，設(shè)計(jì)出適合的結(jié)構(gòu)形式，最后對(duì)立柱 、 頂梁 、 掩護(hù)梁和底座進(jìn)行了強(qiáng)度校核計(jì)算。目前，在我國(guó)煤礦高位和中位放頂煤支架已被淘汰，在放頂煤工作面推廣使用的主導(dǎo)架型有正連桿四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤支架、反向四連桿四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤支架和單擺桿四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤支架 [7 ]。 2 煤質(zhì)比較松軟，或節(jié)理發(fā)育，容易 在礦壓作用下冒落的煤層。 5 反向四連桿機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，連桿力較小，是一般正向四連桿機(jī)構(gòu)連桿力的 50%～ 70%，支架的結(jié)構(gòu)可靠性高。這種架型穩(wěn)定性好，有利于放煤，放煤口大，操作方便。 10 6 為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠的人行道。 由公式（ 31）得 ??m m inm inm ax1 L +LLK ? ? ?23? 式中 1K —— 單位缸長(zhǎng)行程； maxL —— 活塞全部伸出時(shí)立柱的總長(zhǎng)度， mm； minL —— 活塞全部縮回時(shí)立柱的總長(zhǎng)度， mm； minmax LL ? —— 活塞行程， mm。除此以外，所有配套設(shè)備包括采煤機(jī)和輸送機(jī)，均要在頂梁掩護(hù)下工作，以此來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。 立柱柱窩位置的確定 對(duì)于支撐掩護(hù)式液壓支架的柱窩位置確定，根據(jù)支撐力分布與頂板載荷相一致的原則，通過(guò)受力分析計(jì)算，確定柱窩合力作用點(diǎn)位置。掩護(hù)梁上端與頂梁鉸接，下部與前、后連桿或直接與底座鉸接。 ~ ? 故?。?4001 6 0 39。 (14) 以 E3 點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長(zhǎng) L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A2 點(diǎn)，此點(diǎn)為液壓支架在最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 根據(jù)安裝位置的不同，側(cè)推千斤頂 的設(shè)計(jì)也會(huì)有所不同，詳細(xì)參數(shù)見表 41。 27 第 5 章 液壓支架受力分析 液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定 支護(hù)強(qiáng)度 支護(hù)強(qiáng)度是指支架對(duì)單位面積頂板提供的工作阻力。 本支架中， F=4000kN， n =4， aP =40MPa， a = 10176。 插板由插板千斤頂與掩護(hù)梁梁相連，與掩護(hù)梁鉸接，是實(shí)現(xiàn)放頂煤的直接部件，其主要作用有： 1．收回插板實(shí)現(xiàn)放頂煤； 2．伸出插板阻擋矸石進(jìn)入后部運(yùn)輸機(jī)； 3．當(dāng)有大塊煤落下時(shí)，利用插板尖齒可將塊煤破碎。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的需求，選擇直角式雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 (10) 在垂線上作液壓支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)為 E3。 首先用解 析法確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖 41 所 示。 掩護(hù)梁 掩護(hù)梁是掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的掩護(hù)構(gòu)件，除防止采空區(qū)冒落矸石涌入工作面外，并承受冒落矸石的壓力和頂梁分解的水平力。 立柱間距 立柱間距指對(duì)支撐式和支撐掩護(hù)式支架而言前、后柱的間距。 13 頂梁長(zhǎng)度的確定 支架頂梁的長(zhǎng)度與配套尺寸有直接關(guān)系。在采用雙伸縮立柱時(shí)，垛式支架的伸縮比為 ；支撐掩護(hù)式支架為 ；掩護(hù)式支架可達(dá) 3。 推溜 力 一般 為100kN；移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為 100～ 150kN，中厚煤層一般為 150～ 250kN 厚煤層一般為 300～ 400kN。從支架整體設(shè)計(jì)看，其橫向穩(wěn)定性差，極易將千斤頂及其支座損壞。后部放頂煤空間大，為順利放煤創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境，可充分發(fā)揮后部輸送機(jī)的運(yùn)輸能力，操作維修方便。 4 支架調(diào)高范圍要求不嚴(yán)。 3 對(duì)防火，防塵的要求高。 I 后四連桿低位放頂煤液壓支架 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 摘 要 縱觀世界液壓支架的發(fā)展歷史，從 1854 年英國(guó)率先研制成功了液壓支架到現(xiàn)在，液壓支架的設(shè)計(jì)研發(fā)已經(jīng)基本成熟。 4 受頂板和煤層特性的限制，工作面推進(jìn)速度也受一定的限制。為使操作，行人等比較方便，支架高度一般為 2~3m。尾梁搬動(dòng)有利于落煤，插板伸縮值大，放煤口調(diào)節(jié)靈活，對(duì)于大煤塊的破碎能力強(qiáng)，可顯著提高頂煤的采出率。 8 后四連桿低位放頂煤液壓支架，支架后部由掩護(hù)梁，前后連桿，底座，尾梁行成工作空間，用以放煤和布置后輸送機(jī)。 3 放矸性能要好。一般范圍是 至 ，煤層較薄時(shí)選大值。同時(shí)為了防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜時(shí)，采煤機(jī)滾筒不截割頂梁，又考慮到采煤機(jī)截割時(shí)，不一定把煤壁截割成一個(gè) 平面，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要求頂梁前端距煤壁最小距離為 300mm，這個(gè)距離叫空頂距。立柱間距的選擇原則為：有利于操作、行人和部件合理布置。掩護(hù)梁采用整體箱形鋼板焊接結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上端與頂梁鉸接， 18 下部焊有與前后連桿鉸接的耳座。 圖中： L—— 掩護(hù)梁長(zhǎng)度； L1 —— 后連桿長(zhǎng)度； L2 —— 過(guò) E1 點(diǎn)的垂直線到后連桿下鉸點(diǎn)之距； h1 —— 支架最高位置時(shí)的計(jì)算高 度； 13 0070030 001 ???h mm h2 —— 支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度； 900700160 02 ???h mm 從幾何關(guān)系可以列出 : LQPPL 2111 c o sc o s ?? (41) LQPPL 2212 c o sc o s ?? (42) Y 由（ 41）、（ 42）聯(lián)立解得： 20 )c o s/ ( c o s)c o s( c o s/12121 PPLL ??? (43) 按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征所要求的角度，選定： 25。 (11) 取 E1E3 中點(diǎn)為 E2 點(diǎn)，為液壓支架在降到中間位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。 24 千斤頂 推移千斤頂 推移千斤頂按連接方式分有直接連接方式、框架連接方式和浮動(dòng)活塞式。 本支架插板是由鋼板拼焊的等斷面結(jié)構(gòu)，插板千斤頂耳座放在插板內(nèi)部，在插板下部開以窗口方便插板千斤頂?shù)陌惭b。 將數(shù)據(jù)代入 （ 52） 式得： 29 o 40 0040c o s40 ???? ??? aPan FD d ? 取： mm2 0 0cm20 ??dD 支架立柱的壁厚 ? （ mm） 一般為 16 ???,即中等壁厚，按下式計(jì)算： ? ?? ? cpDdp ????? ??? （ 53） 式中： p —— 缸內(nèi)工作壓力， 24dPp D?? aMP P —— 單個(gè)立柱的工作阻力，取 kN1 0 0 04/4 0 0 0 ??P 則 ： M P 2 0 101 0 0 04 23 ?? ???p c —— 考慮管壁公差及腐蝕的附加厚度，一般取 2mm； ? —— 強(qiáng)度系數(shù)，無(wú)。整個(gè)插板的具體 形式見裝配圖。 側(cè)推千斤頂 作用：側(cè)推千斤頂伸出時(shí)，使活動(dòng)側(cè)護(hù)板外移，可密閉架間間隙，起到防矸、導(dǎo)向、防倒和調(diào)架的作用；側(cè)推千斤頂縮回時(shí)，使活動(dòng)側(cè)護(hù)板縮回，可以減少移駕阻力。 (13) 以 E2 點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長(zhǎng) L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A1 點(diǎn)，此點(diǎn)為液壓支架在降到中間位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。6002020101?? ?? QP QP 圖 41 掩護(hù)梁和后連桿計(jì)算示意圖 將數(shù)據(jù)代入（ 43）得： ? ? ? ?? ? ? ?80c o s25c o s/60c o s22c o sc o sc o s/c o sc o s/000012121??????? PPLL 支架在最高位置時(shí)的值為： QLPLh 1111 s ins in ?? 因此掩護(hù)梁的長(zhǎng)度為： 21 ? ?? ?? ?1 6 0 080s in/2 3 0 0s in/s in/001111?????? QLLPhL ?。?L=1600 mm 后連桿長(zhǎng)度為： ? ?mm928/11???? LLLL 一般， ? ?39。配置單向活動(dòng)側(cè)護(hù)板，減少架間漏矸和防止大采高支架橫向傾倒。本支架立柱間距選 1m。一般為 135～ 150mm，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。一般根據(jù)單位缸長(zhǎng)行程 1K 來(lái)確定，當(dāng) ?K 范圍內(nèi)可采用單伸縮。 5 要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的的要求。向下轉(zhuǎn)動(dòng)尾梁時(shí)收回插板進(jìn)行放煤，可視情況反復(fù)多次進(jìn)行放煤。 5 4 頂梁相對(duì)較長(zhǎng)，掩護(hù)空間較大，通風(fēng)斷面大，而且對(duì)頂板的反復(fù)支撐可使較穩(wěn)定的頂煤在礦壓作用下預(yù)先斷裂破碎，利于 放煤。 放頂煤液壓支架適用范圍 1 煤層厚度一般為 5~12m 左右，或者厚度變化比較大。自 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，我國(guó)放頂煤支架經(jīng)歷了從引進(jìn)國(guó)外的 高位開天窗式單輸送機(jī)放頂煤支架和中位開天窗式雙輸送機(jī)放頂煤支架，到自行研制的四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤支架的發(fā)展過(guò)程，每一次架型的重大改革都帶來(lái)了放頂煤技術(shù)的重大進(jìn)步，成為放頂煤技術(shù)發(fā)展階段的標(biāo)志。 本次設(shè)計(jì)，通過(guò)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)適用于煤層厚度為 5~12 米滿足底板和頂板要求的的低位放頂煤液壓支架。 2 依靠礦壓自動(dòng)破煤，大大減少設(shè)備的動(dòng)力。 2 有較寬敞，便于控制的放煤口以及松動(dòng)，破碎煤塊的輔助裝置。 中反四連桿放頂煤液壓支架 1 采用雙前連桿和單后連桿結(jié)構(gòu)的寬形反向四連桿機(jī)構(gòu)，布置在前后立柱之間，提高了支架的抗偏載能力和整體的穩(wěn)定性。掩護(hù)梁下部有可伸縮插板，放煤時(shí)收回