【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)道上方的頂板上，故支護(hù)強(qiáng)度較大，且均勻；對頂板重復(fù)支撐次數(shù)少；密封掩護(hù)性好；能承受較大的水平力，且允許帶壓移架。由于立柱傾斜布置，且頂梁又較短，所以工作空間和通風(fēng)斷面較小。 上述特點(diǎn)決定了掩護(hù)式支架適用于頂板壓力來自機(jī)道上方的不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的松散破碎頂板條件。 ③支撐掩護(hù)式支架 支撐掩護(hù)式支架是綜合前兩種支架的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以支撐為主兼顧掩護(hù)作用，從而達(dá)到控制頂板和維護(hù)回采工作面工 作空間的一種架型。 此支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：立柱多（一般為 4 根），分前后兩排垂直，傾斜或交叉三種方式布置；頂梁長，其后端鉸接著堅固而又寬大的掩護(hù)梁；架間用側(cè)護(hù)板密封。 其支護(hù)性能特點(diǎn)是：支撐力大，切頂性能強(qiáng)，掩護(hù)性能好，能承載較大的側(cè)向力，穩(wěn)定性好；工作空間大，利于行人和通風(fēng)，由于其適應(yīng)性強(qiáng)，國內(nèi)外都在大力發(fā)展這種支架。 支撐掩護(hù)式支架使用于中等穩(wěn)定頂板以上，采后容易冒落的煤層，當(dāng)老頂為Ⅱ級，底河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 板松軟時采用該種支架比較合適。 總體方案的擬訂 1． 根據(jù)液壓支架的設(shè)計依據(jù)及原始條件，選擇適合該地質(zhì)條件的液壓 支架。 （ 1） 頂壓（ 200 噸） 頂壓是設(shè)計支架承載能力的依據(jù)；承載能力安全系數(shù)一般取 ，則該支架應(yīng)具有的承載能力為： 200 =240（噸）即 2400KN，可選擇重型支架。 （ 2） 煤層厚度 此煤層屬較薄的煤層， 4野青煤和局部的 6山青煤一次采全高，摸頂見底回采。此開采方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：①煤層掘進(jìn)量小，掘進(jìn)費(fèi)用低，緩和了采護(hù)關(guān)系；②減少了搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了綜采面設(shè)備搬遷，安裝的工作量及費(fèi)用；③提高了煤炭的塊炭率，增加了煤炭的售價；④減少了設(shè)備的運(yùn)輸費(fèi)，特別是采煤機(jī)，相對減少了噸煤設(shè)備折舊費(fèi)；⑤ 有利于礦井的集中控制，實(shí)現(xiàn)減面，減人，提高工效的目標(biāo)；⑥提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，比一般回采工效提高 25倍，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，噸煤成本一般降低 820 元 /噸。 （ 3） 煤層傾斜角 根據(jù)原始條件，因此煤層傾角≤ 15度，不需要設(shè)置防滑裝置。 （ 4）頂板性質(zhì) 頂板性質(zhì)為中等穩(wěn)定頂板，老頂來壓為Ⅲ級。根據(jù)《采掘機(jī)械》的表 81及表 91，選擇掩護(hù)式支架。 （ 5）底板 由原始條件知，該底板屬中硬度Ⅳ級底板，對液壓支架不作要求，允許的底板比壓為1632Mpa (6) 瓦斯含量 由于瓦斯含量不大，不須考慮支 架的通風(fēng)斷面要足夠大，根據(jù)此項(xiàng)也可以選用掩護(hù)式液壓支架。 根據(jù)以上參數(shù)選擇掩護(hù)式液壓支架。 掩護(hù)式液壓支架有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 對頂板的作用力均勻，移架時控頂距離較小，對頂板的重復(fù)支撐次數(shù)少，有利于保持頂板的完整性； 2. 支柱傾斜布置，調(diào)高范圍大，由于支柱不承受橫向載荷，受力狀態(tài)好，不易損壞； 3. 擋矸裝置完善，可使工作空間與頂板和老塘完全隔開，有效地防止漏矸、河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 竄矸和涌矸； 4. 掩護(hù)式液壓支架為穩(wěn)定的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，移架引起的水平力，油四連桿機(jī)構(gòu)承受，因此抗水平推力性能好，可以實(shí)現(xiàn)擦頂帶壓移架； 5. 機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)均較簡單，便于操作 維護(hù)。 掩護(hù)式液壓支架的缺點(diǎn)是：整架工作阻力小，切頂性能差，工作空間小，通風(fēng)阻力大，不適于有強(qiáng)烈周期來壓和瓦斯涌出量大的煤層。 綜上所述，可以采用掩護(hù)式液壓支架，由于地板中等硬度，平整，所以可以采用整體式底座，設(shè)計的支撐力應(yīng)滿足頂壓的要求，采高應(yīng)滿足煤層厚度的要求。 第三章 液壓支架參數(shù)的確定 液壓支架已知數(shù)據(jù) 架型：掩護(hù)式液壓支架 支架高度： 支架寬度： 初撐力（ ）： 2545KN 支護(hù)強(qiáng)度： 底板比壓： 支架重量： 8t 支架中心距： m 支架工作阻力： 29172504 KN 操作方式：鄰架操作 泵站壓力： Mpa 立柱型式：雙伸縮 立柱缸徑： 230mm/180mm 立柱柱徑： 220/160 mm 立柱行程： 795（ 415/380） mm 立柱 工作阻力 /初撐力 1500KN/1305KN 側(cè)護(hù)千斤頂型式：單伸縮 側(cè)護(hù)千斤頂缸徑 /活柱直徑： 63mm/45mm 側(cè)護(hù)千斤頂行程： 170mm 側(cè)護(hù)千斤頂推力 /拉力： 98KN/48KN 推移千斤頂型式：單伸縮 推移千斤頂缸徑 /活柱直徑 ： 140mm/85mm 推移千斤頂行程： 700mm 推移千斤頂推力 /拉力： 178/306 KN 配套設(shè)備： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 乳化泵：ＷＲＢ２００ /３１ .５ 采煤機(jī)： MG200/456 SGZ764/264 刮板輸送機(jī)（前推溜千斤頂） 液壓支架整體參數(shù)的確定 液壓支架高度的確定 支架的最大結(jié)構(gòu)高度 MaxH 和最小結(jié)構(gòu)高度 MinH 分別為： MaxH = 米 MinH = 米 支架伸縮比的確定 支架的伸縮比指最大結(jié)構(gòu)高度和最小結(jié)構(gòu)高度的比值 minmaxHHKs? = 寬度和覆蓋率 取支架頂梁寬度 B= 米 支架覆蓋率 ? 為頂梁面積 dF 與支護(hù)面積 F的百分比 即 3 . 5 1 . 2 2 8 8 . 5 %( ) ( ) ( 3 . 5 0 . 3 ) ( 1 . 2 2 0 . 0 5 )dF lBF l C B K? ?? ? ? ?? ? ? ? 式中 ?l 支架頂梁長度 （米） ?B 支架頂梁寬度 ” （米） ?C 梁端距（米） ?K 相鄰頂 梁間的間隙（米） 頂梁長度的確定 支架頂梁長度 ?????? lllL 米 支護(hù)強(qiáng)度 支護(hù)強(qiáng)度是液壓支架對頂板的支撐力 R（ KN）與支架對頂板的支護(hù)面積 F（ 2m ）之比 即 MP aPaFRq 102020 33 ???? ??? 工作阻力和初撐力 支架立柱總的工作阻力為支架載荷 R（ KN）與支護(hù)效率 ? 之比 KNR 2500%802020 ??? ?? （式中取 %80?? ） 初撐力大小對支架的支護(hù)性能和成本都有很大的影響。較大的初撐力能使支架較快達(dá)到工作阻力，減慢頂板的早期下沉速度，增加頂板的穩(wěn)定性，但對乳化液泵站和液壓元件的耐壓要求也將提高。一般取初撐力為 倍的工作阻力。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 移架力和推溜力 移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)等有關(guān)。一般薄煤層支架的移架力為100150kN；中厚煤層支架為 150300kN；厚煤層支架為 200400kN。 底板比壓 底板比壓為支架所受向下的力與底板面積之比 即 : 液壓支架部件基本參數(shù)的確定 液壓支架的主要部件有頂梁，立柱，底座，推移千斤頂，操縱閥和控制閥。其基本動作包括升柱，降柱，移架和推溜。 頂梁是與頂板直接接觸的構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求外，還要保證支護(hù)頂板的需要。 立柱是支架的承載構(gòu)件，它長期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓，抗彎強(qiáng)度，良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡單并能適應(yīng)支架的工作要求。 底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。因此，底座除了滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求外，還要求對 底板起伏不平的適應(yīng)性要強(qiáng)，對底板接觸比壓要小，要有足夠的空間能安裝立柱，液控裝置，推移裝置，要使人員操作行走，能起一定的擋矸和排矸作用，要有一定的重量，以保證支架的穩(wěn)定性。 千斤頂主要負(fù)責(zé)支架各個部件的前移和收縮。 下面根據(jù)部件的要求確定其基本參數(shù)如下： 泵站壓力為 MPaP ?泵 立柱千斤頂?shù)拇_定 立柱型式：雙伸縮 立柱行程： 795mm 確定缸徑為 D=230mm 活柱直徑 d=220mm 則 立柱初撐力和降柱力分別為 KNDPF 262 ???????? ?泵初 KNdDPF )()4141( 22622 ??????????? ??泵降 側(cè)護(hù)板千斤頂?shù)拇_定 立柱型式：單伸縮 立柱行程： 170mm 初步確定側(cè)護(hù)板千斤頂?shù)耐屏?/拉力為 95KN/55KN 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 則 mmPFD 109544 63 ??? ???? 泵推? mmPFDd 6322 ??? ?????? 泵? 根據(jù)千斤頂標(biāo)準(zhǔn)確定缸徑為 D=63mm 活柱直徑為 d=40mm 側(cè)護(hù)板千斤頂?shù)耐屏屠Ψ謩e為： KNDPF 262 ???????? ?泵推 KNdDPF 22622 ????????????? ）（）（泵拉 ?? 推移千斤頂?shù)拇_定 立柱型 式：單伸縮 立柱行程： 700mm 初步確定推移千斤頂?shù)耐屏?/拉力為 380KN/260KN 則 mmPFD 1038044 63 ??? ???? 泵推? mmPFDd 6322 ??? ?????? 泵? 根據(jù)千斤頂標(biāo)準(zhǔn)確定缸徑為 D=125mm 活柱直徑為 d=70mm 尾梁千斤頂?shù)耐屏屠Ψ謩e為： KNDPF 262 ???????? ?泵推 KNdDPF 22622 ????????????? ）（）（泵拉 ?? 第四章 液壓支架受力分析與較核 液壓支架頂梁受力分析與較核 頂梁中部集中載荷作用 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 ? ?0F F=N1+N2=2400KN M=1200 425=510000Nm 因此立柱中部所受的彎矩最大，是危險截面，必須進(jìn)行較核。 1200KN 510000Nm 1200KN N1 N2 F 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 20 截面如上圖所示： 慣性矩為 ）（）（）（）（ 453212 ZZZZZ IIIII ???? 00 0 07 94 0 02 22 0 05 71 2322?????????? AabhI Z ）（ 2322?????????? AabhI Z ）（ 2322?????????? AabhI Z ）（ )4( 3 ???? bhI Z )4(5)3()2()1(2??????????????? ZZZZZ IIIII 查機(jī)械設(shè)計手冊得材料 16Mn 的 MPa323][ ?? 在截面的上、下邊緣作用的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力分別為 ][ 4m a x ?? ?MP aIMy Zt ????? ?? ][ 4m a x ?? ?MP aIMy Zc ????? ?? 1198 4 3 2 1 350 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 因此在頂梁中部受集中載荷作用時所設(shè)計合格。 頂梁扭轉(zhuǎn)作用 （ a=150mm b=200mm c=300mm d=40mm） 0??F F1+F2=N1+N2=2400KN 0?? AM 1410F1+850N2=1135F2 解得： F1=670KN F2=1730KN KNFM A 7 6 3 8 0 011 4 1 0 ?? KNFM B 4 9 3 0 5 022 8 5 ?? 因此立柱 A所在的截面為危險截面，應(yīng)對其進(jìn)行較核。 1730KN 670KN 115mm 400mm 850mm 190