【文章內(nèi)容簡介】 結(jié)構(gòu)立柱按動(dòng)作方式分為單作用和雙作用立柱；按結(jié)構(gòu)分為活塞式和柱塞式立柱；按伸縮方式分為單伸縮和雙伸縮式立柱，如圖39所示。圖39 立柱類型a單作用活塞式；b單作用柱塞式；c雙作用活塞式；d、e、f雙伸縮式2．幾種立柱的動(dòng)作原理1）單伸縮立柱的動(dòng)作原理單伸縮單作用活塞式或柱塞式立柱，靠液壓力伸柱，靠自重或彈簧力降柱。單伸縮雙作用活塞式立柱，靠液壓力伸柱和降柱。當(dāng)下腔進(jìn)液上腔回液時(shí)伸柱，反之為降柱。2）雙伸縮立柱的動(dòng)作原理雙伸縮立柱動(dòng)作原理如圖310所示當(dāng)高壓液進(jìn)入中缸下腔，上腔回液，使中缸伸起，如圖310a所示。當(dāng)中缸全部伸出后中缸下腔壓力增加，當(dāng)壓力增加至超過底閥彈簧調(diào)正壓力時(shí)，底閥打開，高壓液進(jìn)入上柱下腔，上柱上腔液體經(jīng)中腔上部小孔排出，使上柱伸出，如圖310b所示。降柱時(shí)如圖310c、d所示。當(dāng)高壓液進(jìn)入中缸上腔，下腔回液，中缸下降；當(dāng)中缸降到底時(shí)，一方面底閥被缸底頂開，另一方面中缸上孔正對(duì)立柱上部進(jìn)液孔，如圖310c所示。立柱上部進(jìn)液孔經(jīng)中缸小孔進(jìn)入上柱上腔，下腔液體經(jīng)底閥從立柱下部孔回液，上柱下降，如圖310d所示圖310 雙伸縮立柱動(dòng)作原理3．機(jī)械加長桿的結(jié)構(gòu)原理由于雙伸縮立柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，為了降低成本，在單伸縮立柱上安裝機(jī)械加長桿，滿足支撐高度的變化要求。需要增加支架到最大高度時(shí)（在井上），可以拆下4根立柱中對(duì)角線上的2根立柱上機(jī)械加長桿卡環(huán)，操作支架升柱，支架頂梁升起，帶動(dòng)機(jī)械加長桿從立柱中拔出，當(dāng)達(dá)到所調(diào)高度時(shí)，再把這兩根機(jī)械加長桿的卡環(huán)固定。把支架降至原來高度，拆下另兩根機(jī)械加長桿的卡環(huán)，用同樣的方法使這兩根機(jī)械加長桿達(dá)到與前兩根相同的高度為止。4．立柱上、下端頭設(shè)計(jì)成半球形的原因第一個(gè)原因，由于支架在伸縮過程中，頂梁不可能同步造成立柱與頂梁和立柱與底座之間轉(zhuǎn)動(dòng)，所以立柱的上、下端頭用半球形，形成鉸接，就可以適應(yīng)這種轉(zhuǎn)動(dòng)。第二個(gè)原因，當(dāng)立柱為傾斜布置時(shí)，在支架升降過程中，立柱一方面要伸縮，一方面要傾斜，立柱與頂梁和立柱與底座之間依靠立柱上、下端半球形發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而增大了支架的調(diào)高范圍。1．推移裝置：推移裝置是液壓支架必備的重要輔助結(jié)構(gòu)件，由推移千斤頂和其它附屬裝置組成。移架和推溜的動(dòng)作就是通過推移千斤頂及其附屬裝置來完成的，但隨著礦山地質(zhì)條件、液壓支架結(jié)構(gòu)和工作過程不同，推移方式和推移千斤頂?shù)牟贾靡膊灰粯印Ｓ捎谝簤褐Ъ艿墓ぷ鬟^程的不同，推移方式有兩種：先移架后推溜，先推溜后移架兩種。2．護(hù)幫裝置：液壓支架的護(hù)幫裝置時(shí)為了開采厚煤層或煤質(zhì)松軟的一些中厚煤層時(shí)防止煤壁片幫而設(shè)計(jì)的。護(hù)幫裝置一般由液壓千斤頂和護(hù)幫板構(gòu)成，安裝在前梁下部。正常情況下，護(hù)幫板伸出緊貼煤壁，防止片幫，或在片幫時(shí)起緩沖作用，防止硬傷工作人員。當(dāng)采煤機(jī)割到液壓支架前面時(shí)，需要將護(hù)幫收回，讓采煤機(jī)通過，然后，隨支架移到新的工作位置后重新伸出以支護(hù)新暴露的煤壁。3．擋矸裝置：矸石涌入支架內(nèi)會(huì)造成行人不便，移架困難，有時(shí)甚至?xí)褡〔倏v閥把手，損壞高壓軟管，嚴(yán)重影響支架的正常工作，架內(nèi)矸石的清理也需要繁重的體力勞動(dòng)。為此，需要良好的擋矸裝置。4．防滑防倒裝置：液壓支架在移架過程中，由于支架自重在傾斜方向的分力會(huì)使支架沿傾斜下滑，所以煤層傾角越大，下滑力也越大。支架的后部因重量大，離固定點(diǎn)較遠(yuǎn)，所以下滑程度比前部嚴(yán)重，造成支架的傾斜。當(dāng)煤層傾角增大至使支架失去橫向穩(wěn)定性時(shí)，支架會(huì)向下傾倒，因此，為了保證支架的正常工作，必須采用相應(yīng)的防滑、第4章 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)支架的高度確定應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來確定，其最大與最小最小高度為 Hm≥hm ＋ S1 （41）Hn≤－α－σα （42）式中 Hm——支架最大高度；Hn——支架最小高度；hm——煤層最大厚度（最大采高）；hm=hn——煤層最小厚度（最小采高）；hn=S1——考慮偽頂、煤皮冒落以后仍有可靠初撐力的支撐高度，一般取200～300mm；S2——頂板最大下沉量，一般取100～200mm；σα——移架時(shí)支架的最小可伸縮量，一般取50mm；α——浮矸、浮煤厚度，一般取50mm。根據(jù)式41可得： Hm≥3200 mm＋200mm=3400mm根據(jù)式42可得：Hn≤2500mm－100mm－50mm－50mm=2300mm所以初步選定：Hm=3400mmHn=2300mm支架的伸縮比指最大與最小支架高度之比值為： （33）代入數(shù)據(jù)得m=。立柱結(jié)構(gòu)可以采用單伸縮液壓缸加加長桿。支架間距就是相鄰兩支架中心線的距離。支架間距bc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)中部槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)中部槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定。，千斤頂連接塊位置在中部槽中間位置，所以除節(jié)式和邁步式液壓支架。底座是將頂板壓力傳遞到頂板和穩(wěn)固支架的部件。在支架底座長度設(shè)計(jì)時(shí)要考慮以下幾方面：支架度底座的接觸比壓要?。恢Ъ軆?nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其它輔助裝置；便于人員操縱和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。通常，（），；支撐掩護(hù)式液壓支架的底座長度取移架步距的4倍。 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)確定四連桿機(jī)構(gòu)是支撐掩護(hù)式支架最重要的部件之一。其作用概括起來有兩個(gè)，其一是當(dāng)支架又高到低變化時(shí)，借助四連桿機(jī)構(gòu)使支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，從而使支架頂梁的取端點(diǎn)與煤壁間的距離的變化大大減小，提高了管理頂板的性能；其二是使頂板承受較大的水平力。1．支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時(shí)，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)最大軌跡的最大寬度E應(yīng)小于或等于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，可防止巖石向后移動(dòng)， 圖42 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)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，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。以上可知當(dāng)知道掩護(hù)梁和后連桿的長度后，只要把掩護(hù)梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機(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)梁和后連桿的長度，如圖43所示。圖43 掩護(hù)梁和后連桿長度的確定設(shè)：G——掩護(hù)梁的長度；A——后連桿的長度；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：AG=cosP2cosP1cosQ2cosQ1 (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)梁的長度G和后連桿長度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）長度為半徑作?。ā?，在掩護(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ae’（即G得長度為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長為半徑作圓弧，交a’’e’’’上于b’點(diǎn)；以a’’點(diǎn)位圓心，ab長為半徑作弧，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為前連桿長度（作圖后測得長度為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）要求有較大長度；先推溜后移架的方式（有稱滯后支護(hù)方式）要求頂梁長度較短。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度有直接關(guān)系，為了防止采煤機(jī)想內(nèi)部傾斜時(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