【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 70毫米，最好為30毫米以下。如圖41所示：2．支架在最高和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角為P和后連桿與低平面的夾角為Q，如圖41所示，應(yīng)滿足如下要求:支架在最高位置時(shí)，P≤52176?！?2176。，Q≤75176?！?5176。支架在最低位置時(shí)有利于矸石的下滑，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tanP〉w,如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)W=，則P=176。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)是P≥25176。而Q一般取Q≥25176?！?0176。3．從圖41可知，掩護(hù)梁與頂梁的餃點(diǎn)e’和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平線夾角為θ其范圍要為tgθ圖41 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征4．應(yīng)取頂端梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖41的h段。其原因是當(dāng)頂板來壓時(shí)，立柱讓壓下縮使頂梁有向前移的趨勢(shì)，可防止巖石向后移動(dòng)， 有可以時(shí)作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生向順時(shí)針轉(zhuǎn)到的趨勢(shì)，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端底板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底。水平的合力也相應(yīng)的減小，所以減小了掩護(hù)梁的外載荷。圖42 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以上可知當(dāng)知道掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度后，只要把掩護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就可以了，如圖42所示：1．確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離和后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離。一般同一類型的支架采用歐冠類比法來確定。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，掩護(hù)式液壓支架盡量取大些，支撐掩護(hù)式液壓支架盡量取小些。因此，由類比法取鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離為280mm，后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離為500mm（類比支架為中煤北京煤機(jī)廠生產(chǎn)的ZZ4400/22/45支撐掩護(hù)式液壓支架）。2．掩護(hù)梁和后連桿距離的確定。用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖43所示。圖43 掩護(hù)梁和后連桿長(zhǎng)度的確定設(shè)：G——掩護(hù)梁的長(zhǎng)度；A——后連桿的長(zhǎng)度；L2——e’點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)的距離；H1——支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度；H2——支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度。從幾何關(guān)系出發(fā)可以列出如下公式： GcosP1AcosQ1=L2 (43) GcosP2AcosQ2=L2 (44)聯(lián)立兩式可得： （45） 按四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征要求，選定PPQQ2代入式45可以求得AG的比值，由于支架形式不同，一般AG的比值按以下范圍來取。掩護(hù)式液壓支架： AG =～支撐掩護(hù)式液壓支架： AG =～支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度為： H1=GsinP1+AsinQ1 (46)根據(jù)AG的比值和式46可以求得掩護(hù)梁的長(zhǎng)度G和后連桿長(zhǎng)度A，經(jīng)過取整后計(jì)算出PPQQ2的角度，確定這幾個(gè)參數(shù)。由已知參數(shù)計(jì)算： H1=Hm280500=3400280500=2620mm H2=Hn280500=2300280500=1520mm設(shè)定：P1=50176。 P2=30176。Q1=60176。 Q2=35176。由式45可得：將HPQA= 代入式46可得： 2620=Gsin50176。+176。 G=2620sin50176。+176。= A==對(duì)G、A進(jìn)行圓整，?。? G=1950mm A=1350mm3．幾何作圖作圖過程。用幾何做圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部分尺寸，具體作圖如圖44所示。作圖步驟如下：d圖44 采用幾何作圖法設(shè)計(jì)的四連桿機(jī)構(gòu)1) 確定支架后連桿下鉸點(diǎn)O點(diǎn)的位置，與中煤北京煤機(jī)廠生產(chǎn)的ZZ4400/22/45類比確定該距離為500mm。2) 過O點(diǎn)作于底座地面平行的水平線HH線。3) 過O點(diǎn)作與HH線夾角為Q1的斜線。4) 在此斜線上截取線段oa,oa長(zhǎng)度等于A（1350mm），a點(diǎn)即為后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。5) 過a點(diǎn)作與HH線有夾角α1（即P1=50176。）的斜線，以a點(diǎn)為圓心，以G（1950mm）為半徑作圓弧交此斜線于一點(diǎn)e‘，此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。6) 過e‘點(diǎn)作HH線的平行線FF線,則HH線與FF線的距離為H1（設(shè)計(jì)要求為2620mm，實(shí)際作圖得2663mm），為液壓支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度。7) 以a為圓心，（480mm）長(zhǎng)度為半徑作?。ā谘谧o(hù)梁上交與一點(diǎn)b，為前連桿上鉸點(diǎn)的位置。圖45 幾何作圖法設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)個(gè)位置相關(guān)尺寸P1=50176。 P2=26176。 Q1=60176。 Q2=29176。G=1950mm A=1350mm H1=2663mm H2= 1520mm8) 過e’點(diǎn)作FF線的垂線（認(rèn)為液壓支架由高到低變化時(shí)，e’帶你在辭職線上滑動(dòng)）。9) 在垂線上作液壓支架在最低位置時(shí)（距HH1520mm），頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)e’’’。10) 取e’e’’’線中間某點(diǎn)e’’，為液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)（液壓支架由高到低變化時(shí)，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為近似雙紐線，中間這一點(diǎn)的位置直接影響頂梁前端活動(dòng)軌跡的形狀、變化寬度等）。11) 以O(shè)點(diǎn)為圓心，Oa（1350mm）為半徑作弧。12) 以e’’為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng)ae’（即G得長(zhǎng)度為1950mm）為半徑作弧，交與前面圓弧上一點(diǎn)a’，此點(diǎn)為液壓支架降到中間某一位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。13) 以e’’’為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng)ae’為半徑作弧，交與最前面圓弧上一點(diǎn)a’’，此點(diǎn)為支架降到最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。14) 連接e’’a’ 、e’’’a’’，并以a’點(diǎn)位圓心，ab長(zhǎng)為半徑作圓弧，交a’’e’’’上于b’點(diǎn)；以a’’點(diǎn)位圓心，ab長(zhǎng)為半徑作弧，交與a’’e’’’上于b’’點(diǎn)。則b、b’ 、b’’三點(diǎn)為液壓支架三個(gè)位置時(shí)，前連桿上的鉸點(diǎn)。15) 連接a’O、a’’O，為液壓支架降到中間某一位置和最低位置時(shí)后連桿的位置。16) 分別作bb’和b’b’’的垂直平分線，其交點(diǎn)c即為前連桿下鉸點(diǎn)，bc為前連桿長(zhǎng)度（作圖后測(cè)得長(zhǎng)度為1717mm）。17) 過c點(diǎn)向HH作垂線，交與點(diǎn)d，則線段Oa、ab、bc、cd和dO為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)（cd長(zhǎng)度為380mm）。第5章 液壓支架頂梁設(shè)計(jì)支架的工作方式對(duì)頂梁長(zhǎng)度影響很大，如圖51所示的工作方式：600 圖51 支架工作方式比較從圖51可以看出先移架后推溜的方式（又稱及時(shí)防護(hù)措施）要求有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架的方式（有稱滯后支護(hù)方式）要求頂梁長(zhǎng)度較短。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸埔频姆绞綍r(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，支控新暴露的頂板，做到及時(shí)支護(hù)。所以前一個(gè)要比后一個(gè)步距多一個(gè)（一般為600毫米）。設(shè)計(jì)中采用及時(shí)支護(hù)方式。設(shè)備配套尺寸與支架頂梁長(zhǎng)度有直接關(guān)系，為了防止采煤機(jī)想內(nèi)部?jī)A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)不一定把煤壁割成一個(gè)垂直面，所以我在設(shè)計(jì)時(shí)頂梁前端距煤壁最小距離為300毫米，這個(gè)距離叫做空頂距。另外在輸送機(jī)鏟煤板前也要留有一定距離。一般為130~150毫米。也是為防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。除此之外所有配套設(shè)備均要在頂梁掩護(hù)下工作。以此來計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式頂梁長(zhǎng)度的計(jì)算公式為 頂梁長(zhǎng)度=(配套尺寸+底座長(zhǎng)度+AcosQ1)（GcosP1+300+e）+掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距式中： 底座長(zhǎng)度—底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距；e—支架又高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離；QP1—支架在最高位置時(shí)，分別為后連桿與掩護(hù)梁與水平面的夾角。采煤機(jī)選用MLS3170型；輸送機(jī)采用DGWD180型；配套尺寸為1972mm，底座長(zhǎng)度=2500mm，e =30mm，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距=100mm其它參數(shù)可從上述中得：頂梁長(zhǎng)度=(1972+2500+1350cos60176。)（1950cos50176。+300+e）+100=綜上所述圓整得到頂梁長(zhǎng)度=3700mm.采用類比法，確定頂梁上立柱柱窩位置，底座上立柱柱窩位置，進(jìn)而確定支架結(jié)構(gòu)尺寸如圖52所示 圖52支架的結(jié)構(gòu)尺寸 Fc = bc( Lg +Δ) （51）式中： Fc支護(hù)面積，m2； bc頂梁寬度，m； Lg定量長(zhǎng)度，m； Δ移架后頂梁前端到煤壁的距離，一般取Δ=+e，m。bc = Lg = Δ= 所以 Fc = （＋）＝ m2根據(jù)公式 qx = q1 + (q2 – q1) (52)qx支架最大采高Hm時(shí)支架支護(hù)強(qiáng)度，KN/m2；q1在表（25）中低于Hm有與之相近的支護(hù)強(qiáng)度KN/m2；q2在表（25）中高于Hm有與之相近的支護(hù)強(qiáng)度KN/m2； hq1q1對(duì)應(yīng)的采高； Hq2q2對(duì)應(yīng)的采高；將數(shù)值代入式52計(jì)算可得： qx = 343 + (441 – 343)= 支護(hù)強(qiáng)度qx = KN/m2從而可得頂梁的支撐阻力： F = qx Fc = kN立柱缸體內(nèi)徑計(jì)算公式： Dd=40F1πndPacosαm (53) F1=Fcqx 式中： Dd—立柱缸體內(nèi)徑，cm；F1—支架承受的理論支護(hù)阻力，kN；nd—每架支架立柱數(shù)，支撐掩護(hù)式液壓支架立柱數(shù)為4柱；Pa—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，YF1B型Pa=40 MPa；YF2B型Pa=30~60 MPa；αm—立柱最大傾角(5176。)，(支架降到最低工作位置時(shí)，αm角最大)。將各數(shù)值代入公式53得立柱缸徑為： Dd=40440cos5176。=表51 內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn) 單位：mm506380100110125140(145)160180200210220230250查表51，選取立柱缸體內(nèi)徑Dd為180mm。表52 立柱缸徑缸、活塞柱徑配合關(guān)系表 外缸內(nèi)徑/mm活塞外徑/mm工作阻力/KN額定工作壓力/MPa250240235250220210196020018517641801701372160150980140130784查表52選取配合尺寸為：外缸內(nèi)徑180mm，活柱外徑170mm，工作阻力1372kN， MPa。選用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的XRB2B型乳化液泵站，額定工作壓力為35MPa。取泵站額定工作壓力Pb ( MPa)減去從泵站到支架沿程壓力損失后的值Pb39。為30 MPa，代入公式54P1=πDd2410pb39。 (54)得立柱初撐力為：P1=π18241030=安全閥選用YF1B型調(diào)正壓力Pa=40 MPa。立柱的工作阻力P2按下式計(jì)算： P2=πDd2410pa (55)將Dd=180mm，Pa=40 MPa代入式55得： P2=在采煤工作面液壓支架支護(hù)頂板。如圖53所示，當(dāng)煤層被采動(dòng)之后，頂板有壓力顯現(xiàn)。作用在液壓支架上的載荷大體分為兩部分：其一是直接頂形成的壓力Q1；其二是老頂形成的壓力Q2。如果直接頂比較完整，在工作面煤壁上方的直接頂呈懸臂狀態(tài)，則Q1由工作面煤壁和支架共同承受。若直接頂很破碎，在工作面煤壁上方的直接頂已經(jīng)斷裂，則Q1由支架單獨(dú)承受，位于直接頂上方的老頂通常不與直接頂一起冒落。當(dāng)直接頂在支架頂梁之后冒落時(shí)，老頂呈懸臂狀態(tài)。由老頂形成的懸臂一段支撐在直接頂垮落后的矸石上，另一端則支撐在支架和煤壁上方的直接頂上，并形成載荷Q2，隨著煤壁的推進(jìn)，老頂懸露部分加長(zhǎng)，Q2在增加，當(dāng)老頂懸露達(dá)到一定長(zhǎng)度后，其自重使其斷裂，于是老頂懸露長(zhǎng)度變短，Q2降到最小值，在采煤工作面連續(xù)開采過程中，工作面不斷前移，Q2由小變大，再有大變小，這樣周而復(fù)始的變化，Q2每次遞增至老頂斷裂稱為老頂周期來壓。圖53 支撐式液壓支架在中硬以上穩(wěn)定頂板條件下的受力情況液壓支架的結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)必須保證液壓支架具有完全適應(yīng)頂板變化的性能。采煤機(jī)采過一個(gè)截深之后，支架前移一個(gè)步距，支護(hù)性暴露出來的頂板，此時(shí)，頂板尚無下沉現(xiàn)象，支架以初撐力支撐頂板。此后，頂板開始破碎下沉或斷裂，支架承載加大，直至立柱下腔壓力達(dá)到安全閥調(diào)定值，安全閥釋放，立柱下縮。此現(xiàn)象為液壓支架的“讓壓”現(xiàn)象。此時(shí)立柱以“工作阻力”支護(hù)頂板。隨著頂板壓力不斷加大，立柱就不斷“讓壓”下縮。為避免立柱完全縮回，支架出現(xiàn)壓死現(xiàn)象，采煤工作面的生產(chǎn)循環(huán)應(yīng)保證在壓死前就移架。由上述液壓支架工作狀態(tài)可知，支架承受的外載荷是頂板下沉形成的。在頂板下沉過