【正文】 庫茲巴斯的托姆烏辛斯克礦使用，開采該礦的 2 號(hào)和 4~5 號(hào)煤層、煤厚為 9~12m，煤層傾角 5 186。近年來，綜采放頂煤技術(shù)在我國得到了迅速的發(fā)展和廣泛的普及，綜采放頂煤正成為一種高產(chǎn)高效的采煤方法。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 圖 13 MB17 28S 放頂煤液壓支架 圖 14 FB21 30S 型放頂煤液壓支架 MB17 28S 和 FB21 30S 型放頂煤液壓支架分別代表了插板式和“開天窗”式放頂煤液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。由于其放煤口高、放煤口小、存在頂煤損失大、放煤與采煤機(jī)割煤不能平行作業(yè)、效率低等缺點(diǎn) ，已基本淘汰。選型時(shí)一般根據(jù)以下原則 ： ⑴必須保證放煤效果。 ⑷ 對(duì)急傾斜特厚煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 ，急傾斜特厚煤層放頂煤綜采工藝 是指煤層傾角大于 45176。 前四連桿式支架在急斜水平分段放頂煤綜采中取得成功，如對(duì)四連桿及有關(guān)聯(lián)接件再進(jìn)一步增加強(qiáng)度，成為定型設(shè)備，可以不考慮在急斜條件下使用后四連桿式支架。一般的范圍是 到 ，煤層較薄 時(shí)應(yīng)選取大值。 一般掩護(hù)式支架的底座長度取 倍的移架步距，一個(gè)移架步距為 ，即底座長度為 ，支撐掩護(hù)式支架的底座長度取 4 倍的移架步距，即底座長度為 。 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 確定掩護(hù)梁的上絞點(diǎn)與頂梁頂面的距離和后連桿的下鉸點(diǎn)與底座底面的距離 掩護(hù)梁的上鉸點(diǎn) 與頂梁頂面之間的距離根據(jù)支架的最大高度確定，一般支架取150~200mm，重型支架取 210~260mm，本次設(shè)計(jì)取 150mm。 （ 8）、以 A 點(diǎn)為圓心，以 倍的 L 長度為半徑作圓，交于 1AE ，標(biāo)為 B， B為前連桿的上鉸點(diǎn)。 支架工作方式對(duì)頂梁長度的影響 支架的 工作方式對(duì)支架頂梁長度有很大影響。 （ 3） 頂梁覆蓋率 ? 頂板覆蓋率按以下 公式計(jì)算： %1 0 0*)b( kBL LB ?? ?? ）（? （ ） = 1 5 0 03 0 03 9 0 0 3 9 0 01 5 0 0 ?? ? ）（ = %93 式中： ? —— 頂梁覆蓋率； B—— 頂梁寬度（包括側(cè)護(hù)板伸出寬度）， mm； L—— 頂梁總長度， mm； b—— 梁端距， mm； k—— 相鄰頂梁間間隙， mm。 （ 1）．整體式頂梁 整體式頂梁的特點(diǎn)是：可靠性好，結(jié)構(gòu)簡單；頂梁對(duì)頂板載荷的平衡能力強(qiáng)；前端支撐力大；能夠設(shè)置全長側(cè)護(hù)板，以改善支架的支護(hù)效果，有利于提高頂板覆蓋率，減少架間漏矸。 圖 315 本次選取的支架頂梁 立柱 立柱長期處于高壓受力狀態(tài)，是支架的承壓構(gòu)件，立柱必須有可靠的工作特性、合理的工作阻力、結(jié)構(gòu)簡單、足夠的抗彎抗壓強(qiáng)度、良好的密封性能，能適應(yīng)支架支護(hù)的工作要求。 鼓型密封圈是由兩個(gè) U 型夾布橡膠圈壓制而成的整體實(shí)心密封圈，它用于各種活塞的雙向密封，與兩個(gè) L 型防擠圈一起使用，適用于工作壓力 ～ 時(shí)。設(shè)置單向活動(dòng)側(cè)護(hù)板，防止大采高支架橫向傾倒和減少架間漏矸。 圖 341 整體剛性底座 （ 2）．鉸接分體式底座 如圖 所示，鉸接分體底座分為左右相對(duì)獨(dú)立的兩部分，從中檔處鉸接，左右底座在垂直方向無剛性約束，可相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。 支架常用的活動(dòng)側(cè)護(hù)板形式有 3種，即直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板、直角式雙側(cè)可調(diào)活動(dòng)側(cè)護(hù)板和折頁式單側(cè) 活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 平衡千斤頂鉸結(jié)在掩護(hù)梁和頂梁之間使掩護(hù)式支架構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；調(diào)節(jié)頂梁成所需要的角度或水平狀態(tài)，使相鄰支架保持良好的密封狀態(tài)，利用雙向控制閥，使平衡千斤頂呈拉力或推力，適應(yīng)頂板載荷的變化。推移桿的常用形式有倒拉式長推移桿和正拉式短推移桿兩種。 圖 374 框架式長推移桿 在上述的兩種推移機(jī)構(gòu)中，短推移桿采用正拉式，千斤頂活塞桿收回為移架，活 塞桿伸出為推溜 ,拉架力小于推溜力，其布置圖如圖 375。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 圖 382 后四連桿結(jié)構(gòu)的小插板放煤機(jī)構(gòu) 本文選擇小插板機(jī)構(gòu)，其尾梁可上擺 14176。 3. 頂梁、底座與頂?shù)装寰J(rèn)為是均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性規(guī)律分布，沿支架的寬度方向?yàn)榫鶆蚍植?。推溜?一般為 100—150KN。 此 kP 值僅當(dāng)活塞桿頭部距在載荷下發(fā)生最大撓度出的距離 x l 才適用 lPJx ??? 9322 80 1 其中 l 為立柱活塞桿全部伸出時(shí)缸底和柱頭的軸銷孔之距， l =2870mm。較大的初撐力使支架能較快達(dá)到工作阻力，增加頂板的穩(wěn)定性，減緩頂板的早期下沉速度，但對(duì)液壓元件和乳化液的耐壓要求提高。支架前移后，頂板處于無支護(hù)狀態(tài)，頂板就要冒落。這種架型穩(wěn)定性好，操作方便，放煤口大，利于放煤。整體箱式推移桿在多種高效工作面使用。千斤頂伸出時(shí)，護(hù)邦板支撐于煤壁。 （ 2）浮動(dòng)活塞式推移千斤頂?shù)奶攸c(diǎn)；移架力大于推溜力；多采用浮動(dòng)活塞千斤頂，減小推溜力；用推桿作導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向性能好、抗彎強(qiáng)度高；通過推桿，千斤頂分別與支架、輸送機(jī)相連；千斤頂與推桿位于同一軸線，受力 較好，但裝置的總長度加大。 導(dǎo)向。 （ 1）．整體剛性底座 整體剛性底座如圖 341所示，中擋前部一般有一高度 50～ 100mm 小箱形結(jié)構(gòu)，中擋的后部上方為箱形結(jié)構(gòu)，推移千斤頂一般安裝在箱形體之下。中缸全部伸出后，中缸下腔的壓力增大，當(dāng)超過底閥彈簧調(diào)整壓力值時(shí)，底閥打開，然后高壓液進(jìn)入上柱的下腔，上柱液經(jīng)中缸的上部小孔排出，使上柱伸起，這為伸柱過程；當(dāng)降柱時(shí)，高壓液進(jìn)入中缸的上腔，下腔回液，中缸下降，中缸下降到底時(shí)，底閥被缸底頂開，并且中缸上孔正對(duì)上立柱上部的進(jìn)液孔，立柱上部的進(jìn)液孔經(jīng)中缸小孔進(jìn)入上腔的上部，下腔液通過底閥從立柱的下部回液孔回液，上柱下降。 活塞依靠密封圈進(jìn)行密封，如今密封圈有 U型、 V 型、 O型、 Y 型、蕾型、鼓型等 。楔形梁 1 與后梁 4組成的鉸接結(jié)構(gòu)，令操作楔形梁的千斤頂伸出或縮回時(shí)能夠帶動(dòng)楔塊進(jìn)行前后移動(dòng)，而使楔形梁 1 能繞鉸軸上下來回?cái)[動(dòng)，楔塊的行程和楔角的大小決定其擺動(dòng)的范圍。本次設(shè)計(jì)液壓支架為支撐掩護(hù)式后四連 桿機(jī)構(gòu)低位放頂煤液壓支架 頂梁 頂梁是在采煤工作面中頂板所直接接觸的部件，除需滿足一定的剛度和強(qiáng)度之外，還應(yīng)能保證頂板支護(hù)的要求，如：頂板覆蓋率的足夠；對(duì)頂板的不平整性的適應(yīng)，還應(yīng)該能夠避免因局部應(yīng)力而引起損壞。本次選取單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板，取支架頂梁的最小寬度為 1420mm,最大寬度為 1590mm,頂梁的側(cè)護(hù)板的側(cè)推千斤頂行程取 170mm。 （ 17）、分別作 1BB 和 21BB 的垂直平分線交 于 C 點(diǎn)， C 點(diǎn)為前連桿的下鉸點(diǎn)， BC段的長度即為前連桿的長度。 （ 4）、以 O 點(diǎn)為圓心，以 1L 長度為半徑作圓，與上步所繪直線相交于 A 點(diǎn)， A點(diǎn)即為后連桿與掩護(hù)梁的上鉸點(diǎn)。 2 所示。所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 。 支架的伸縮比 支架的伸縮比是支架的最大結(jié)構(gòu)與最小結(jié)構(gòu)高度值之比 ，即： m inm ax HHm ? ( ) 支架的最大結(jié)構(gòu)高度與最小結(jié)構(gòu)高度之差為支架的調(diào)高范圍。 (4)后四連桿前連桿設(shè)計(jì)為 Y 型，后連桿設(shè)計(jì)為 I 型，增大了支架的前、后人行道的寬度并加大了后部的人員工作與維護(hù)空間。因此，高位放頂煤支架不適于“三軟”煤層的放頂煤開采 ，低位放頂煤支架式較理想的架型?！堞痢?35176。 我國放頂煤液壓支架發(fā)展從低位 放頂煤液壓支架的研制開始 ，經(jīng)歷了高位、中位，現(xiàn)在又回到低位。掩護(hù) 梁上還有圓孔 ，用以通過此孔將管子伸向采空區(qū)，以便輸送氮或泡沫。液壓支架的總重量和初期投資費(fèi)用占工作面整套綜采設(shè)備的 60%~~70%左右，因此液壓支架成了現(xiàn)代采煤技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備之一。該支架為四柱式，尾梁呈“香蕉”型，其擺動(dòng)角度由千斤頂控制，配有兩臺(tái)輸送機(jī)，第二臺(tái)輸送機(jī)安置于尾梁后部的底板上。機(jī)采煤炭與放落煤炭均采用單輸送機(jī)運(yùn)輸 ，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果。我國又研制出低位放頂煤液壓支架，其結(jié)構(gòu)如圖 。放煤過程中難免出現(xiàn)大塊煤和矸石 ，如果處理的 不好 ，可能堵塞運(yùn)輸通道，損壞設(shè)備。這類支架有一個(gè)可以上下擺動(dòng)的尾梁，擺動(dòng)幅度在 45176。但這種探索無疑是很有意義的。 由支架的最大、最小結(jié)構(gòu)高 度， 可得活塞的行程為 1600mm， 而活塞全部縮回時(shí)立柱的總 長， 暫用支架的最小高度 2200mm。在特殊情況下需要小角度的 Q 時(shí)，可以提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度 由圖 可知，掩護(hù)梁與頂梁 的 鉸點(diǎn) 1E 和瞬時(shí)中心 O 之間的連線與水平線 之間的夾角為 Q， 在進(jìn)行 設(shè)計(jì)時(shí)，要使 tan ?? ， 其 主要原因是 Q角直接影響附加力 yQ 數(shù)值 的大小。 ? 故?。?5282 1 39。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 （ 12）、以 O 點(diǎn)為圓心以 1L 為長度半徑作圓弧。 頂梁參數(shù)的計(jì)算 梁端距是指移架后頂梁端部至煤壁的距離（ C）。 支撐方式 本設(shè)計(jì)為支撐掩護(hù)式液壓支架，立柱根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求呈傾斜或垂直布置，一般立柱與頂梁垂線的夾角小于 ?10 ,夾角越小 ,有效支撐能力就越大。運(yùn)輸時(shí)為減小運(yùn)輸尺寸，前梁可以放下與頂梁垂直。一般選用 27SiMn 的無縫鋼管制造。表面要鍍鉻，并要注意保護(hù)，防止外部硬傷以防止在礦井條件下表面生銹和腐蝕。整體連桿是由兩根單連桿組焊而成，銷軸與銷孔最大配合間隙控制在 1mm 以內(nèi)，抗扭轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，以增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性，用在前連桿。由于底分式剛性底座中擋底板分體，推移裝置處的浮煤、碎矸隨支架移架從后端排到采空區(qū)，不需要人工情理．適應(yīng)高產(chǎn)高效。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 圖 352 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板 ．折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板 折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 353 所示．它結(jié)構(gòu)簡單，千斤頂可布置在梁體的外側(cè)，便于維修和拆裝，但擋矸、密封性差，矸石易漏泄，移架時(shí)導(dǎo)向性差。為使活動(dòng)側(cè)護(hù)板與活塞桿相連，改換工作面的時(shí)侯，側(cè)推千斤頂需要調(diào)轉(zhuǎn) 180○ 。既影響移架速度，又會(huì)使長框架彎曲，造成采面推進(jìn)速度減慢，推移步距減少，頂板穩(wěn)定性變差。 中四連桿結(jié)構(gòu)的放煤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 支架的掩 護(hù)梁由鉸接在底座上的千斤頂或鉸接在頂梁上的平衡千斤頂支撐。不支護(hù)時(shí)間越長，危險(xiǎn)就越大。 7. 支架的各部件受力大小按不同支護(hù)高度時(shí)受力的最大值進(jìn)行校核。 MPaPb 35? a3239。21 104 bd PDP ??? ? （ ） 式中： 39。超過額定工作阻力 10%的超載試驗(yàn)，由安全系數(shù)保證。此時(shí)頂板并不破裂，而且這種下沉是具有一定周期性的，所以稱為周期來壓；如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)因?yàn)槠屏讯奥?，此時(shí)稱為冒落狀態(tài)。 這種結(jié)構(gòu)能夠滿足放煤口、放煤工藝及工作空間的要求。它解決了整體箱式長推移桿更換難的缺點(diǎn)，兼有短推桿和長推桿的雙重特點(diǎn)。 側(cè)推千斤頂其它參數(shù)見計(jì)算部分，具體安裝位置見圖紙。 頂梁側(cè)護(hù)板高度一般為 250～ 500mm，薄煤層時(shí)支架取下限，大采高時(shí)支架取上限。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 圖 342 鉸接分體式底座 圖 343 底分式剛性底座 綜合以上的分析 ，本次采用整體剛性底座，它的整體剛度和強(qiáng)度更好。具體結(jié)構(gòu)見圖 332圖 333。這種結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，這種固定方式使用較多。 立柱的關(guān)鍵元件是活塞，要求活塞具有良好的密封性能，運(yùn)動(dòng)表面能夠承受來自外力的沖擊。為能夠順利移架，前梁間一般要留有 100～ 150mm 間隙，增加了破碎頂板漏矸的可能。 立柱間距 立柱間距 指支撐式和支撐掩護(hù)式支架中的前、后柱的間距。本次梁端距取 300mm。 （ 14）、以 3E 點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長 L 為半徑作圓，與（ 12）所繪圓弧相交于 2A點(diǎn)， 2A 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)。 01 70?Q 02 25?P 。對(duì)于保持梁端的頂板處于有利的擠壓狀態(tài)，以防止頂板產(chǎn)生離層或斷裂， 又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向 采空區(qū)。 支架間距（支架中心距） 液壓支架的中心距一般等于工作面配套使用的刮板輸送機(jī)中一節(jié)溜槽的長度。這種架型與設(shè)計(jì)先進(jìn)的過渡支架配合使用，創(chuàng)出了新水平，被廣泛推廣使用。尾梁中間有一個(gè)液壓控制的放煤插板，用以放煤和