【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 從圖 2－ 5 中可以看出，先移架后推溜方式 (又稱即時(shí)支護(hù)方式 )要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架方式 (又稱滯后支護(hù)方式 )要求頂梁長(zhǎng)度較短。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸谱偷?工作方式時(shí)，支架要超前輸送機(jī)一個(gè)步距，以便采煤機(jī)過后，支架能 及時(shí) 前移，支護(hù)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 600mm。 當(dāng)采用即時(shí)支護(hù)方式時(shí)．一般大采高支 架梁端距應(yīng)取 350～ 480mm，中厚煤層支架梁端距應(yīng)取 280－ 340mm．薄煤層支架梁端距應(yīng)取 200－ 300mm。 頂梁長(zhǎng)度受支架型式、配套采煤機(jī)截深 (滾筒寬度 )、刮板輸送機(jī)尺寸、配套關(guān)系及立柱缸徑、通道要求、底座長(zhǎng)度、支護(hù)方式等因素的制約。 二、 頂梁長(zhǎng)度計(jì)算的有關(guān)因素 設(shè)備配套尺寸與支架頂架長(zhǎng)度有直接關(guān)系。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，同時(shí)考慮到采煤機(jī)截割時(shí)，不一定把煤壁截割成一垂直平面，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)距項(xiàng)叫空頂距。另外在輸送機(jī)鏟煤板前也 留有一定距離。一般為 135～ 150mm 左右，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定的距離。除此而外，所有配套設(shè)備包括采煤機(jī)和內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 16 輸送機(jī)，均要在頂梁掩護(hù)之下工作，以此來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度 。 四、 頂梁長(zhǎng)度的計(jì)算 掩護(hù)式支架頂梁長(zhǎng)度計(jì)算 頂梁長(zhǎng)度 =[配套尺寸 +底座長(zhǎng)度 + 1cosAQ? （ ） ][ 1G cos P? （ ） +300+e ]+掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（ mm） 式中 ： 配套尺 寸 —參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊(cè)確定；底座長(zhǎng)度 —底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距 ； e—支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離； 1Q 、 1P —支架在最高位置時(shí)，分別為后連桿和掩護(hù)梁與水平面的夾角。 配套尺寸 =800+200+240+730+360=2330 mm。 經(jīng)計(jì)算 可得頂梁長(zhǎng) 3237mm。 支護(hù)面積 支架的支護(hù)面積按下式計(jì)算 ： ))(( KBCLF c ??? m2 式中 ： cF － 支架 支護(hù)面積（ m2） ； L －支架頂梁的長(zhǎng)度（ m） ； C －梁端距 （ m） ，一般取 ～ m； B – 支架寬度 （ m） ； K －架間距 （ m） ； ?cF （ +）（ +） =（ m2） q=441 kN/ m2 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 17 第 3 章 液壓支架部件結(jié)構(gòu) 支架的主要結(jié)構(gòu) ： ZY4800/22/42 掩護(hù)式液壓支架主要由金屬結(jié)構(gòu)件、液壓元件二大部分組成。 金屬結(jié)構(gòu)件有：頂梁、掩護(hù)梁、前連桿、后連桿、底座、推桿及側(cè)護(hù)板等。液壓元件主要有：立柱、各種千斤頂、液壓控制元件（操縱閥、單向閥、安全閥等）、液壓輔助元件（膠管、彎頭、三通等）等。 一、用途： 1．用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板。 2．承受頂梁的壓力。 3．將頂板載荷通過立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。 二、結(jié)構(gòu)形式 頂梁的結(jié)構(gòu)形式見表 3－ 1。 如表 3－ 1 所示，支架常用頂梁形式有 3 種：整體頂梁、鉸接項(xiàng)梁和楔形結(jié)構(gòu)頂梁。鉸接頂梁的前段稱為前梁，后段為主梁，一般簡(jiǎn)稱頂梁。 表 3－ 1 頂梁的結(jié)構(gòu)形式 整體剛性頂梁 前后鉸接頂梁 帶回轉(zhuǎn)梁 帶伸縮頂梁 帶回轉(zhuǎn)梁 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 18 直接式回轉(zhuǎn)梁 四連桿式回轉(zhuǎn)梁 剛性頂梁 帶內(nèi)伸頂梁 外伸式 內(nèi) 伸式 前后鉸接式 直接式回轉(zhuǎn)梁 四連桿式回轉(zhuǎn)梁 1． 整體頂梁 整體頂梁的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好；頂梁對(duì)頂板載荷的平衡能力較強(qiáng)；前端文撐力較大；可設(shè)置全長(zhǎng)側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少架間漏矸。簡(jiǎn)單的整體剛性頂梁的結(jié)構(gòu)外形如下圖所示。 圖 3－ 1(a)為掩護(hù)式支架的整體剛性頂梁，圖 3－ 1 (b)為支撐掩護(hù)式的整體剛性頂梁，整體剛性頂梁為寬面板式箱形結(jié)構(gòu)件。為改善接頂效果和補(bǔ)償焊接變形，整體頂梁前端 (800－ 1000mm)。 (a)掩護(hù)式支架整體頂梁 (b)支撐掩護(hù)式剛性整體頂梁 圖 3－ 1 整體頂梁結(jié)構(gòu) 2．鉸接式頂梁 鉸接式頂梁如圖 3－ 2 所示。在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁可以上下擺動(dòng)，對(duì)不平頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。運(yùn)輸時(shí)可以將前梁放 下與頂梁垂直，以減小運(yùn)輸尺寸。前梁千斤頂必須有足夠的支撐力和連接強(qiáng)度，前梁上不宜設(shè)置側(cè)護(hù)板。為順利移架，前梁間一般要留有 100～ 150mm 間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。 圖 3－ 2 鉸接式頂梁結(jié)構(gòu) 1－前梁 ； 2－前梁千斤頂 ； 3－頂梁 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 19 鉸接前梁圖 3－ 3(a)與頂梁 3－ 3(b)如下圖： (a)鉸接前梁 (b) 鉸接頂梁 圖 3－ 3 鉸接前梁與頂梁結(jié)構(gòu) 3．楔形結(jié)構(gòu)梁 楔形結(jié)構(gòu)梁如圖 3－ 4 所示。楔形梁 1 和后梁 4 通過銷軸鉸接 ，楔形梁的楔臂與頂粱間夾有楔塊 2，楔塊 2 后端與楔形千斤頂鉸接，而千斤頂則鉸接于頂梁上。 圖 3－ 4 楔形結(jié)構(gòu)梁 1．楔形梁 2．楔塊 3．楔形梁斤頂 4．后梁 楔形結(jié)構(gòu)梁利用構(gòu)件間摩擦自鎖原理，通過楔塊 2 與楔形梁 1 和頂梁 4 之間的摩擦作用，使楔形梁 楔塊 2 和后梁 4 在受載時(shí)保持為－個(gè)整體，如同整體剛性頂梁。這樣，該梁就具有整體剛件頂梁前端支護(hù)力大的優(yōu)點(diǎn)。由于楔形梁 1 與后梁 4 為鉸接結(jié)構(gòu)，今操作楔形梁千斤頂伸出或縮回時(shí)帶動(dòng)楔塊前后移動(dòng)，從而使楔形梁 1 繞鉸軸上下擺動(dòng)，其擺動(dòng)范圍取決于楔塊的行程和楔角的 大小。由于擺動(dòng)范圍較鉸接頂梁小，因而該梁又具有鉸接頂梁的靈活性。此外，在運(yùn)輸時(shí)，楔形梁 1 可以放到下垂位置，縮短了運(yùn)輸尺寸，從而方便運(yùn)輸和安裝。 綜上所述，結(jié)合這次設(shè)計(jì)的實(shí)際，選擇了整體式頂梁。 三、 頂梁結(jié)構(gòu)和斷面形狀 各類 頂 梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般由鋼板焊接而成。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，在上下 蓋板之間內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 20 焊有加強(qiáng)筋板，構(gòu)成封閉式棋盤型。頂梁前端呈滑撬式或圓弧形，以減少移架阻力。支撐式支架后端焊有掛簾板，作為掛矸簾之用。在頂梁下面焊有鑄鋼柱窩，柱窩兩側(cè)有孔，用鋼絲繩或銷軸把立柱和頂梁連接起來(lái)，掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架在頂 梁后端有銷孔，通過銷軸與掩護(hù)梁上的銷孔相連。 按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)形式： 1． 閉式頂梁 閉式頂梁為頂梁上、下蓋板與筋板焊接成封閉型，如圖 3－ 5 所示。 一種為立筋凸出型，如圖 3－ 5(a)所示，增加了焊接強(qiáng)度；另一種為立筋凹下，焊接后使頂梁平整，但焊接強(qiáng)度如前一種，如圖 3－ 5(b)。 圖 3－ 5 頂梁閉式立筋型式 2．開式頂梁 開式頂梁結(jié)構(gòu)如圖 3－ 6 所示。 圖 3－ 6 頂梁開式立筋型式 開式頂梁的特點(diǎn)，可減輕頂梁重量，增強(qiáng)頂梁的抗彎強(qiáng)度。 對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，為便于側(cè)護(hù)板能自 由伸縮，要在頂梁頂面上加焊一塊比側(cè)護(hù)板稍厚的鋼板，稱為頂板，如圖 3－ 7 中 a，同時(shí)也增強(qiáng)了頂梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 21 圖 3－ 7 頂梁斷面 頂梁側(cè)護(hù)板 支架側(cè)護(hù)板裝置一般由側(cè)護(hù)板、彈簧筒、側(cè)推千斤頂、導(dǎo)向桿和連接銷軸等組成。 一、主要作用： 1．擋矸?？筛纳祈斄号c掩護(hù)梁的護(hù)頂、防矸性能，隔離控頂區(qū)與采空區(qū)、防止冒落矸石竄入工作面，減少冒矸形成的粉塵； 2．導(dǎo)向。在支架移架時(shí)起導(dǎo)向作用； 3．防倒、調(diào)架?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板增強(qiáng)了支架側(cè)向穩(wěn)定性，其上設(shè)置的彈簧與千斤頂都起防倒與調(diào)架作用。 二、 支架側(cè)護(hù)板形式的選擇 支梁側(cè)護(hù)板裝置一般由側(cè)護(hù)板、彈簧簡(jiǎn)、側(cè)護(hù)千斤頂、導(dǎo)向桿和連接銷軸等組成。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(yè)式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 1．直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板 直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 3－ 8 所示，一側(cè)為固定側(cè)護(hù)板，一側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。固定側(cè)護(hù)板即是梁的邊筋板，可增加梁體強(qiáng)度，減輕支架重量。直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板適用于上作面傾角較小（ 15 以下）的緩傾斜煤層或水平煤層，具有擋矸密封性好和導(dǎo)向性好的特點(diǎn)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 22 圖 3－ 8 直角 式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板 2．直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 3－ 9 所示，可根據(jù)工作面傾角方向，調(diào)整一側(cè)固定．另一側(cè)活動(dòng)，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種支架 圖 3－ 9 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板 3．折頁(yè)式活動(dòng)側(cè)護(hù)板 折頁(yè)式活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 3－ 10 所示．它的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，千斤頂可以布置在梁體的外側(cè)，便于拆裝和維修。但擋矸、密封性差，易形成矸石漏泄，且移架時(shí)導(dǎo)向性差。主要用于頂板比較穩(wěn)定或堅(jiān)硬條件的支撐掩護(hù)式支架，且只能安裝于頂梁。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 23 圖 3－ 10 折頁(yè)式活動(dòng)側(cè)護(hù)板 1－活動(dòng)上側(cè)護(hù)板； 2－活動(dòng)上側(cè)護(hù)板； 3－頂桿； 4－千斤頂； 5－固定側(cè)護(hù)板 頂梁側(cè)護(hù)板高度一般取 250～ 500mm，薄煤層支架取下限，大采高支架取上限。掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板和后連桿側(cè)護(hù)板高度一般根據(jù)支架最大高度時(shí)，側(cè)護(hù)板水平尺寸等于移架步距加 100～ 200mm 搭接量的原則確定。 綜上所述，結(jié)合這次設(shè)計(jì)的實(shí)際，直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板 。 底座形式的選擇 底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)定支架的部件，除了滿足一定的剛度和強(qiáng)度外，還要求對(duì)底板接觸比壓要小，其主要作用包括： 1）為立柱、液壓控制裝置、推移裝置及其他輔助裝置 給以合理安裝位置； 2）給工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境； 3）具有一定的排矸擋矸作用； 4）保證了支架的穩(wěn)定性。 底座的結(jié)構(gòu)形式可分為整體式和分體式，分體式底座由左右兩部分組成，排矸性能好，對(duì)底板起伏不平的適應(yīng)性強(qiáng)，但與底板接觸面積小。整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小，但底座中部排矸性能稍差。 本支架底座為整體式底座，前端過橋，后部箱形結(jié)構(gòu)把左右兩部分連為一體，具有很高的強(qiáng)度和剛度。 一、 結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn) ： 支架底座常用形式有 3 種，即整體剛性底座、 底分式剛性底座和鉸接分體底座。 1．整體剛性底座 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 24 整體剛性底座如圖 3－ 11 所示，中擋前部一般有一高度 50～ 100mm 小箱形結(jié)構(gòu)，中擋后部上方為箱形結(jié)構(gòu)，推移千斤頂一般安裝在箱形體之下。整體剛性底座立柱柱窩的一般要設(shè)計(jì)一過橋．以提高底座的整體剛性和抗扭能力。整體剛性底座的整體剛度和強(qiáng)度好。底座接底面積大，有利于減小對(duì)底板的比壓，但中擋推移機(jī)構(gòu)處易積存浮煤碎矸，清理較困難，一般用于軟底板條件下工作面支架。 圖 3－ 11 整體剛性底座 2．底分式剛性底座 底分式剛性底座如圖 3－ 12 所示。底座底板是中分式的， 中擋維移機(jī)構(gòu)直接落在煤層底板上，前立柱柱窩前有過橋，小擋后部上方為箱形結(jié)構(gòu)。由于底分式剛性底座中擋底板分體，推移裝置處的浮煤、碎矸可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)高效要求，但減少了底座接底面積，增大了對(duì)底板的比壓，目前，高產(chǎn)高效工作面液壓支架一般均采用分體剛性底座。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 25 圖 3－ 12 底分式剛性底座 3．鉸接分體式底座 圖 3－ 13 鉸接分體式底座 如圖 3－ 13 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可相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，無(wú)剛性約束。這種底座對(duì)底板不平的適應(yīng)性 好，減少了底座的扭轉(zhuǎn)和偏載載荷，但支架的整體剛性有所降低。 根據(jù)以上的分析，結(jié)合這次設(shè)計(jì)的實(shí)際，采用 整體 式剛性底座 。 二、 柱間距和筋扳配置 支架柱間距是指兩排立柱間的距離。柱間距和筋板配置要考慮支架的中心距、立柱缸徑、推移裝置的寬度等因素。合理確定柱間距和筋板配置，是支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。柱間距與各部件筋板配置關(guān)系如圖 3－ 14 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 26 圖 3－ 14 柱間距與各部件筋板配置關(guān)系 三、 推移裝置的形式選擇 推移裝置的要求是： 1．以較小的力推移輸送機(jī) (80～ 200kN)。以較大的力拉移支架 (150～500kN)。 2．為適應(yīng)支架和輸送機(jī)