【文章內(nèi)容簡介】 （支架中心距）；—每架支架頂梁總長度；—相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙；n—每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式支架。支架間距要根據(jù)支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度及幫槽上千斤頂連結(jié)塊的位置來確定，,千斤頂連結(jié)塊位置在溜槽中長的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外。底座是將板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。在設(shè)計(jì)支架的底座長度時(shí)，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對底板的接觸比壓要?。恢Ъ軆?nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱，液壓控制控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；使于人員操作相行走，保證支架的穩(wěn)定性等。通常，()，；支撐掩護(hù)式支架的底座長度取4倍移架步距。 底座寬度—。為提高橫向穩(wěn)定性和減小對底板比壓，—。底座中間安裝推移裝置的槽子寬度與推移裝置的結(jié)構(gòu)和千斤頂缸徑有關(guān)，一般為300—380mm。寬度取1430mm。4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)，并超過水平線上挑3176?！?176。，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)。 四連桿結(jié)構(gòu) 四連桿機(jī)構(gòu)的作用1．梁端護(hù)頂 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)可使托梁鉸接點(diǎn)呈雙紐線運(yùn)動，故可選定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點(diǎn)適應(yīng)采高的變化范圍。這樣可使托梁鉸接點(diǎn)運(yùn)動時(shí)與煤壁接近于保持等距，當(dāng)梁端距處于允許值范圍之內(nèi)時(shí)，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好。2．擋矸 鑒于組成四連桿機(jī)構(gòu)的掩護(hù)梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石所賦予的載荷，掩護(hù)梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強(qiáng)度。由于它處在隔離采空區(qū)的位置，故可以起到良好的擋矸作用。3．抵抗水平力 觀測表明：綜采面給予支架的外載，不但有垂直于煤層頂板的分力，而且還有沿巖層層面指向采空區(qū)方向（或指向煤壁方向）的分力，這個(gè)水平推力由液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)承受，從而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱彎曲變形。4．提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)將液壓支架連成一個(gè)重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。四連桿機(jī)構(gòu)在具有以上諸作用的同時(shí)，也有一些缺點(diǎn)。首先，支架在工作過程當(dāng)中，四連桿機(jī)構(gòu)必須承受很大的內(nèi)力，從而導(dǎo)致支架結(jié)構(gòu)尺寸的加大和重量的增加；其次，由于四連桿機(jī)構(gòu)對頂板產(chǎn)生一個(gè)水平力（又稱水平支撐力），因此對支架的工作性能將產(chǎn)生不良影響。 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動軌跡的最大寬度應(yīng)小于或等于70mm，最好為30mm以下。 ，頂梁與掩護(hù)梁的夾角和后連桿與底平面的夾角，應(yīng)滿足如下要求：支架在最高位置時(shí)，≤52176。～62176。，≤75176?！?5176。；支架在最低位置時(shí)，為有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，要求，如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)=，則=176。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)使≥25176。為宜。而角主要考慮后連桿底部距底板要有一定距離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降。一般取≥25176?！?0176。，在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度。3．掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平線夾角為。設(shè)計(jì)時(shí)，要使角滿足的范圍，其原因是角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。本設(shè)計(jì)鑒于各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用了計(jì)算機(jī)求解的方式來求解。為了減少附加力，必須使得有較小值。同時(shí)，為有效的控制頂板，要求支架在某一高度時(shí)的角，恰好是頂梁前端點(diǎn)的雙紐線軌跡上的切線與頂梁垂線間的夾角。所以，只要令支架由高到低變化時(shí)，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動軌跡近似成直線為目標(biāo)函數(shù)，這兩項(xiàng)要求都能滿足。四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征，如圖41所示。（1）支架在最高位置時(shí)，≤，即：弧度；≤~；支架在最底位置時(shí)，保證。（2）后連桿與掩護(hù)梁的比值，掩護(hù)式支架為I =~。支撐掩護(hù)式為I = ~。（3）~。（4）點(diǎn)的運(yùn)動軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運(yùn)動軌跡的最大寬度mm以下最好在30mm以下。（5），在優(yōu)化設(shè)計(jì)中。四連桿機(jī)構(gòu)各部參數(shù)如圖41所示，圖中的為支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度。令：=。 =。 =。 =。 =。 =。 =。 =。 =。 。== 圖41 四連桿機(jī)構(gòu)參數(shù)圖(1)后連桿與掩護(hù)梁長度的確定如圖41所示 ，當(dāng)支架在最高位置時(shí)的H值確定后，掩護(hù)梁長度G為： （41）后連桿長度為： （42）前后連桿上絞點(diǎn)之距為： （43）前連桿上絞點(diǎn)至掩護(hù)梁上絞點(diǎn)之距為： （44）從式（41）至式（44），可求出多組后連桿和掩護(hù)梁的尺寸。為了簡化計(jì)算，對變量規(guī)定相應(yīng)的步長如下：；；；的步長。若上述四個(gè)變量各向前邁出五步，經(jīng)排列組合變得到625組數(shù)據(jù)。此處，步長也可根據(jù)精度自行確定不必遵循此規(guī)定。（2）后連桿下絞點(diǎn)至坐標(biāo)原點(diǎn)之距為，如圖42所示圖42四連桿機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系（3）前連桿長度及角度的確定 當(dāng)支架高度變化時(shí)，掩護(hù)梁上絞點(diǎn)的運(yùn)動軌跡為近似雙紐線，為使雙紐線最大寬度和角盡量小，可把點(diǎn)的軌跡視為理想直線，當(dāng)然實(shí)際上并非如此。但是，我們可以做到支架高度變化時(shí)，有三點(diǎn)在一條直線上，如圖42所示，即：支架在最高和最低以及中間某一位置的三點(diǎn)。當(dāng)支架的最高和最低位置確定后，在直線上的最高和最低點(diǎn)就確定了。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)點(diǎn)沿理想垂線由最高向最低運(yùn)動時(shí)，后連桿與掩護(hù)梁的夾角由大于90到小于90變化，在夾角變化過程中，一定有一位置使后連桿與掩護(hù)梁呈垂直狀態(tài)，以這一特殊狀態(tài)為所求的中間某一位置，來確定直線上中間某一位置的點(diǎn)。1）點(diǎn)坐標(biāo)當(dāng)支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度為，此時(shí)點(diǎn)的坐標(biāo)為： （45） （45）2）點(diǎn)坐標(biāo)支架在最低位置時(shí)的計(jì)算高度為，此時(shí)的坐標(biāo)為： （47） （48）根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征要求，支架降到最低位置時(shí)，為計(jì)算方便。根據(jù)幾何關(guān)系為： （49）3）點(diǎn)坐標(biāo)當(dāng)支架的掩護(hù)梁與后連桿成垂直位置時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系，點(diǎn)坐標(biāo)： （410） （411）式中P由下式進(jìn)行計(jì)算： （412） （413）4）c點(diǎn)坐標(biāo)根據(jù)圖42所示，支架在三個(gè)位置時(shí)四連桿機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系確定后，c點(diǎn)就是以、這三點(diǎn)為圓的圓心。所以，為前連桿的長度。因此，可以用圓的方程求得前連桿長度。即： （414）上式中、為c點(diǎn)坐標(biāo)，可以按下列方程聯(lián)立求得: （415） （416）由式（415）和式（416）得： （417） （418）令: （419） （420）T （421）把式（419）到式（421）帶入式(418)式得： （422） （423）c點(diǎn)坐標(biāo)求出后，前連桿的長度和角度就可以確定了。（4）前連桿下絞點(diǎn)的高度D和四連桿機(jī)構(gòu)的底座長度E。當(dāng)前連桿c點(diǎn)坐標(biāo)確定后，D和E的長度為： （424） （425）按上述方法可求出很多組四連桿機(jī)構(gòu)，并非所有的值都可以用，故要優(yōu)選。優(yōu)選的方法是給定約束條件，對所計(jì)算出的各組值進(jìn)行篩選，最終選出一組最優(yōu)的值來。其約束條件是根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何體特征要求，以及支架的結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過對國內(nèi)外現(xiàn)有支架的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，得出的約束條件如下：（1）前后連桿的比值范圍根據(jù)現(xiàn)有資料的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，前后連桿的比值＝~。（2）前連桿的高度不宜過大，一般應(yīng)使。（3）E的長度，一般應(yīng)使E.（4）對掩護(hù)式支架應(yīng)使的值U ；對支撐掩護(hù)式支架的值按下面的方法進(jìn)行計(jì)算。如圖42所示，為支架在最高位置時(shí)的幾何關(guān)系。（1）a點(diǎn)坐標(biāo)= （426） （427）（2）點(diǎn)坐標(biāo)為（3）直線的斜率： （428）（4）直線的斜率： （429）由于c 、o在同一條直線上，因此，和直線的斜率相同，所以直線的斜率為： （430）同理直線的斜率為 （）聯(lián)立（429）、（430）得： （431） （432）令： （433） （434）則： （435）為了能計(jì)算和看出優(yōu)選的一組值的e值，以及雙紐線的凸弧段長度，要求打印出頂梁前端的坐標(biāo)值畫出雙紐線軌跡來。（1）四連桿機(jī)構(gòu)的方程從圖44可知，在任一個(gè)角位置時(shí)，d點(diǎn)的x坐標(biāo)值應(yīng)滿足下列方程 （436）B點(diǎn)的y坐標(biāo)值應(yīng)滿足下列方程 （437）圖43順心位置圖圖44四連桿機(jī)構(gòu)方程圖由式（437）得： （438）將式（438）代入式（436）得： （439）將式（439）整理得： (440)令： 。 (441) (442)