【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （） 式中 B—頂梁寬度；l—頂梁長(zhǎng)度；j—架間距；c—頂梁前端到煤壁的距離；中等穩(wěn)定頂板 ；一般j取100~200mm。如果給定和j值，可以求出B值，即 （）取，ε =79% 、 j=200mm。頂梁寬度的決定，除用上式計(jì)算外，還要考慮到整體支架與一節(jié)溜槽長(zhǎng)度相匹配的問題。第四章 支架主要部件的設(shè)計(jì)各部件設(shè)計(jì)要求要滿足總體配套的要求，就是應(yīng)滿足采煤機(jī)、雙輸送機(jī)和支架配套的空間要求。各部件設(shè)計(jì)的基本要求：（1）四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，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。（2）前梁由前梁千斤頂控制，可上下擺動(dòng)15176。，與頂板保持良好的接觸，維護(hù)機(jī)道上方頂板。挑梁是和前梁鉸接的可翻轉(zhuǎn)支護(hù)板，由防片幫千斤頂控制，可及時(shí)支護(hù)，并超過(guò)水平線上挑3176。~5176。，拉架時(shí)收回，還可在移架后支護(hù)煤壁，以防止片幫。（3）頂梁 頂梁是支架主要承受頂板壓力的部件，并起切頂作用。它可多次反復(fù)支撐頂煤，以利于放煤。頂梁裝有側(cè)護(hù)板，活動(dòng)側(cè)裝有千斤頂和彈簧，防止架間漏煤、矸及調(diào)節(jié)支架間距。（4）掩護(hù)梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。（5）底座 底座是將支架承受的頂板壓力和側(cè)向力傳至底板。它既要有足夠的強(qiáng)度和剛度，又應(yīng)滿足底板比壓不超限。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(jī)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(jī)的千斤頂和推移桿。（6）推移裝置 此機(jī)構(gòu)關(guān)系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。推移桿結(jié)構(gòu)有長(zhǎng)推桿或是由兩部分短推移桿組成。（7）液壓控制系統(tǒng)及立柱、千斤頂 液壓系統(tǒng)由各液壓件、管路系統(tǒng)組成，它應(yīng)保證立柱、千斤頂完成支架要求的各種性能，并達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)。 支架的頂梁頂梁前、后分別與前梁和掩護(hù)梁鉸接，球面柱窩與立柱的活柱頭相連。頂梁有鉸接耳座與四連桿機(jī)構(gòu)的上連桿聯(lián)接，此外還設(shè)有所需千斤頂?shù)亩?，如前梁、掩護(hù)梁千斤頂耳座。頂梁體箱式結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)可根據(jù)總體受力分析，按不同支護(hù)高度時(shí)各部件最大受力值計(jì)算其強(qiáng)度。一般柱窩斷面為最危險(xiǎn)斷面，同時(shí)要充分考慮各個(gè)鉸接孔的擠壓強(qiáng)度，以免孔受塑變拉長(zhǎng)而損壞，特別是與上連桿鉸接的耳座，一定要加大強(qiáng)度。側(cè)護(hù)板與導(dǎo)桿連接的結(jié)構(gòu)以長(zhǎng)方形拉板為好，可以保證導(dǎo)桿與側(cè)護(hù)板的連接強(qiáng)度。其機(jī)構(gòu)與一般掩護(hù)式支架相同，梁體由鋼板焊成箱式結(jié)構(gòu)件，設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求同上，側(cè)護(hù)板設(shè)計(jì)要考慮降架式不與鄰架側(cè)護(hù)板脫離接觸。側(cè)護(hù)板采用長(zhǎng)方形拉板與導(dǎo)桿連接，支架工作阻力400噸以上時(shí)，側(cè)推千斤頂采用內(nèi)供液式，有利于保證梁體的焊接強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)采用鉸接式的頂梁，具體結(jié)構(gòu)見圖紙。底座為整體式剛性底座，四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座前部(有的鉸接在中部或后部)，有兩個(gè)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(jī)千斤頂固定耳座。該底座整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，與底板接觸面積大，比壓小。由于四連桿機(jī)構(gòu)在中部連接，使底座受力狀態(tài)不好。上連桿與底座的鉸接座為兩突出的內(nèi)主筋形成的箱體結(jié)構(gòu)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)，使突變過(guò)渡處強(qiáng)度足夠，呈圓弧狀過(guò)渡，以免損壞。本設(shè)計(jì)采用整體式剛性的底座，具體結(jié)構(gòu)見圖紙。 支護(hù)面積支架的支護(hù)面積按下式計(jì)算：mm （）式中 —支護(hù)面積，mm； —移架后頂梁前端點(diǎn)到煤壁的距離()，一般=+將各數(shù)值代入公式()得支架的支護(hù)面積為：＝ 支護(hù)強(qiáng)度，再根據(jù)老頂級(jí)別和采高確定支護(hù)強(qiáng)度。，所以要用插值法重新計(jì)算。 kN/ （）式中：—當(dāng)支架最大采高為時(shí)，支架應(yīng)有的支護(hù)強(qiáng)度，kN/；—；kN/；— ，kN/；—所對(duì)應(yīng)的采高，m； —所對(duì)應(yīng)的采高，m。：kN/支架理論支護(hù)阻力為：= （）代入數(shù)值得=2910kN 確定立柱的技術(shù)參數(shù)立柱缸徑按下式進(jìn)行計(jì)算： mm （）式中 —立柱缸體內(nèi)徑，cm；—支架承受的理論支護(hù)阻力，kN； kN—每架支架立柱數(shù)；—安全閥調(diào)整壓力，MPa，按產(chǎn)品樣本選取(或參考同類支架選取)。其中，YB型=40 MPa；Y型=30~60 MPa；—立柱最大傾角(度)，(支架降到最低工作位置時(shí)，角最大)。 ：cm 按北京煤礦機(jī)械廠標(biāo)準(zhǔn)（Q/BM327—82），再選取配合尺寸。 內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn) 單位：mm506380100110125140(145)160180200210220230250，選=230mm，查表，選取配合尺寸為：外缸內(nèi)徑230mm，活柱外徑210mm，工作阻力1800kN， MPa。取泵站額定工作壓力( MPa)減去從泵站到支架沿程壓力損失后的值為30 MPa，代入公式得立柱初撐力為：kN 安全閥壓力與立柱工作阻力的確定立柱的工作阻力安全閥的調(diào)整壓力，按選定后的立柱缸體內(nèi)徑和支架承受的理論支護(hù)阻力來(lái)確定。即 MPa （）式中的按下式計(jì)算： kN （）式中 —支架在最高位置時(shí)立柱傾角，度； 將數(shù)據(jù)代入公式得為：kN 由公式得安全閥的調(diào)整壓力為： MPaPa求出后，在選定一種動(dòng)作壓力與Pa相近的標(biāo)準(zhǔn)安全閥。此安全閥的動(dòng)作壓力即為支架安全閥的調(diào)整壓力。取Pa=40MPa。立柱工作阻力按下式進(jìn)行計(jì)算： kN （） 將各數(shù)值代入公式得立柱工作阻力為：kN（MT16987）（kN）12001600200024002800320036004000440048005200560064007200800090001000012000圓整取支架工作阻力為3200kN，則P2=1600kN。最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活柱全部伸出時(shí)，從活塞導(dǎo)向環(huán)中點(diǎn)倒導(dǎo)向套中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的H。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使立柱的初折曲增大，影響立柱的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。一般要求滿足下式。 式中 L—立柱最大工作行程，L=1000mm —缸筒內(nèi)徑，mm一般導(dǎo)向長(zhǎng)度A，當(dāng)缸內(nèi)徑，~。~?！。為了保證導(dǎo)向長(zhǎng)度，過(guò)分增大導(dǎo)向套長(zhǎng)度和活塞寬度都是不適宜的，最好在活塞上不裝一個(gè)距離套，距離套的寬度有所需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度決定。1—缸筒；2—活塞；3—導(dǎo)向環(huán)；4—距離套；5—導(dǎo)向套；6—缸蓋；7—活柱缸底厚度計(jì)算 掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架立柱的缸底，一般在缸內(nèi)做成平地，在缸外做成球面形，如圖435所示。在直徑（mm）處的底后可用下列公式計(jì)算： 式中 p—缸內(nèi)所能形成的最大壓力，P=； —缸底材料的許用應(yīng)力，鑄鋼=100MPa。缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體的外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸的缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20~30倍。整臺(tái)支架的工作阻力是由立柱工作阻力產(chǎn)生的。對(duì)于掩護(hù)式支架而言，用支護(hù)效率來(lái)評(píng)價(jià)立柱工作阻力轉(zhuǎn)為支架工作阻力的有效程度，效率按下式計(jì)算： （）值與支架的架型、結(jié)構(gòu)尺寸和支架高度有關(guān)，值過(guò)大或過(guò)小都不好。 由于支架的工作阻力由立柱工作阻力之和的垂直分力及掩護(hù)梁和前、后連桿來(lái)承擔(dān)，而立柱的工作阻力之和不變，當(dāng)值過(guò)大，說(shuō)明掩護(hù)梁和前、后連桿受載增加，對(duì)掩護(hù)梁和前、后連桿不利；當(dāng)值過(guò)小，說(shuō)明立柱的工作阻力不能充分發(fā)揮。一般要求在支架工作段內(nèi)，掩護(hù)式支架由于立柱傾角較大，值應(yīng)大于90%以上。故滿足要求。 底座接觸比壓頂板對(duì)支架的巨大載荷有整臺(tái)支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。由于底板巖性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗壓強(qiáng)度。則在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算底板的比壓。 （） 則平均接觸比壓為： （）式中 —平均接觸比壓；—支架工作阻力；B—底座與底板的接觸寬度；L—底座與底板的接觸長(zhǎng)度。結(jié)論：該底座比壓在允許范圍內(nèi)。立柱是液壓支架的主要承載與高度調(diào)節(jié)件。它除了要具有較高的承載能力外，還應(yīng)有較大的伸縮行程，以滿足支架工作高度的要求。在厚煤層開采中，為了增大支架對(duì)煤層厚度變化的適應(yīng)性，常需使支架的伸縮比較大。此時(shí)，單伸縮立柱就難以滿足要求。雖然采用在支架上裝設(shè)機(jī)械加長(zhǎng)桿的方法，在一定程度上可以擴(kuò)大其調(diào)高范圍。但機(jī)械加長(zhǎng)桿在安裝后就成為固定活塞桿，需要調(diào)節(jié)時(shí)裝拆比較困難。目前，在國(guó)內(nèi)外一些大高度的新型支架上日益采用伸縮式立柱。本設(shè)計(jì)采用單伸縮加長(zhǎng)桿立柱結(jié)構(gòu)。1）立柱數(shù)，本課題設(shè)計(jì)3200/15/35取支架為2柱。2）支撐方式：掩護(hù)式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。一般立柱軸線與頂兩的垂線夾角小于（支架在最低工作位置時(shí)），由于角度較大，可是調(diào)高范圍增加。同時(shí)又與頂梁較短，立柱傾角較大可以使頂梁柱窩位置前移，是頂梁前端支護(hù)能力增大。液壓支架立柱上柱窩位置的確定原則，從理論上分析，要使頂梁支撐力分布與頂板載荷分布一致。但頂板載荷復(fù)雜，分布規(guī)律因支架頂梁與頂板的接觸情況而異。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長(zhǎng)度方向按線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均布。把支架的空間桿系結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化成平面桿系結(jié)構(gòu)。同時(shí)為偏于安全，可以認(rèn)為頂梁前端載荷為零，載荷沿頂梁長(zhǎng)度方向向后越來(lái)越大呈三角形分布，并按集中載荷計(jì)算。所以，支架支撐力分布也為三角形，以此計(jì)算立柱上柱窩位置。此時(shí)認(rèn)為支架頂梁承受集中載荷在頂梁1/3處，取頂梁為分離體。對(duì)A取距，可算得x 頂梁受力分析 （）式中：x－立柱上柱窩至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)之距；－支架支護(hù)阻力； q－支架最大支護(hù)強(qiáng)度； －支護(hù)面積；Lg－頂梁長(zhǎng)度； －支護(hù)工作阻力之和；－頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距；－立柱上柱窩中心至頂梁頂面之距；－立柱在最高位置時(shí)的傾角。由前面的計(jì)算可知道q＝=2=3200kN = = =15度代入得x=800mm 由立柱傾角可得下柱窩位置。 千斤頂技術(shù)參數(shù)的確定推移千斤頂選用框架推移方式，則其缸體內(nèi)徑為： mm （）式中 —推移千斤頂?shù)囊萍芰Γ琸N。在薄煤層中=100~150 kN；中厚煤層中=150~250 kN；厚煤層中=300~400 kN。由于是中厚煤層，所以取=150 kN，代入公式得推移千斤頂缸體內(nèi)徑為： mm由以上計(jì)算出來(lái)的推移千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑，： 推移千斤頂缸、桿配合關(guān)系 缸徑(mm)1601401251008063桿徑(mm)14010085100857070(63)50454540泵壓(MPa)推力(kN)63349039224515798拉力(kN)1500382445234304284127157981084858推薦材料規(guī)格(mm)缸19422168201461412114102148311桿15217105元鋼95元鋼110105元鋼95元鋼85元鋼8085元鋼70元鋼／／／／經(jīng)查表，選用標(biāo)準(zhǔn)缸徑為80mm。推移千斤頂?shù)男谐膛c推移步距有關(guān)，當(dāng)推移步距為600mm時(shí)，推移千斤頂?shù)男谐虨?00~750mm，按液壓缸行程系列表選用700mm。 (1)參考液壓支架技術(shù)表千斤頂缸徑、活塞桿徑與工稱載力匹配關(guān)系選取平衡千斤頂缸徑160，推力/拉力()633/454。取頂梁為分離體如圖所示，對(duì)a點(diǎn)取距有： （） —平衡千斤頂推力/拉力W —頂板與頂梁之間的摩擦系數(shù)，—支架在最高位置時(shí)立柱傾角—支架在最高位置時(shí)平衡千斤頂傾角為保證平衡千斤頂與掩護(hù)梁不發(fā)生干涉，保證支架在不同高度時(shí)平衡千斤頂與掩護(hù)梁平行，可以取在最高位置時(shí)頂梁上平面與掩護(hù)梁的夾角。為保證平衡千斤頂與掩護(hù)梁不發(fā)生干涉，按下式計(jì)算 （）式中： —掩護(hù)梁厚度（） —平衡千斤頂外徑（） P—平衡千斤頂外徑與掩護(hù)梁間之間隙，~（） L2—平衡千斤頂上鉸點(diǎn)至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)之距平衡千斤頂受拉力時(shí)，取x= 平衡千斤頂受推力時(shí)取x=以上參數(shù)具體數(shù)值如下表，將數(shù)據(jù)代入得L2= 計(jì)算平衡千斤頂各種參數(shù)W32006334541553160260L4Db6118006702201601661