【文章內(nèi)容簡介】 度，如圖 22 所示。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文15圖 22 掩護梁和后連桿計算圖設(shè)： G 掩護梁長度； A 后連桿長度； L2 e`點引垂線到后連桿下鉸點之距； H1 支架最高位置時的計算高度，H1=Hm－m －n = 1846mm 。 H2 支架最低位置時的計算高度，H2=Hn―m―n = 846mm 。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文16從幾何關(guān)系可得到GcosP1－AcosQ1＝L2 (21) GcosP2－AcosQ 2＝L 2 (22)聯(lián)立（21 ）式和（22 ）式有 = (23)AG21cosPQ－－ 按四連桿機構(gòu)的幾何特征要求，選定 P1 = ，P2 = ，Q 1 =0503，Q2 = 代入（23）式，求得0704 = 又支架最高位置時的計算高度為 H1 = GsinP1 + AsinQ1 (24)根據(jù) = 和（24）式求得掩護梁長度 G = mm，后連桿長度 A = 。對 G 和 A 進行圓整后得 G = 1365mm A = 900mm并重新算得 P1 = 052山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文17 P2 = 031 Q1 = 074 Q2 = 053）幾何作圖法作圖過程（1） 確定后連桿下鉸點 0 點位置，使它比底座底面高 604mm。（2） 過 0 點作與底座底面平行的水平線 H－H 線。（3） 過 0 點作與 H－H 線的夾角為 Q1 的斜線。（4） 在此斜線上截取線段 等于 A 的長度，a 點即為后連桿與掩o護梁的鉸點。（5） 過 a 點作與 H－H 線夾角為 P1 的斜線，以 a 點為圓心，G為半徑作弧交此斜線于點 e`,e`即為掩護梁與頂梁的鉸點。（6） 過 e`點作 H－H 線的平行線 F－F 線，則 H－H 線與 F－F線的距離為 H1，即液壓支架最高位置時的計算高度。（7） 以 a 點為圓心，以（ ~ ）G 長度為半徑作弧，在掩護梁上交一點 b，為前連桿上鉸點的位置。（8） 過 e`點作 F－F 線的垂線（認為液壓支架由高到低變化時，e`點在此直線上滑動） 。（9） 在垂線上作液壓支架在最低位置時頂梁與掩護梁的鉸點e```。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文18（10） 取 線中間某一點 e``，為液壓支架降到此高度時掩護梁e`與頂梁的鉸點（液壓支架由高到低變化時，頂梁前端點運動軌跡為近似雙扭線，中間這幾點的位置直接影響頂梁前端點運動軌跡的形狀、變化寬度等） 。（11） O 點為圓心， 為半徑作圓弧。oa（12） 以 e``點為圓心，掩護梁長 為半徑作弧，交前圓弧上一點e`a`，此點位液壓支架降到中間某一位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。（13） 以 e```點為圓心，掩護梁長 為半徑作弧，交最前面圓弧ae`上一點 a``， 此點位支架降到最低位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。（14） 連接 、 ，并以 a`點為圓心， 長為半徑作弧，e`a`b交 上一點 b`。以 a``點為圓心， 長為半徑作弧，交 上a` aa`e一點 b``。則 b、b`` 、b```三點為液壓支架在三個位置時，前連桿的上鉸點。（15） 連接 、 為液壓支架降到中間某一位置和最低位置時a`o后連桿的位置。（16） 分別作 和 的垂直平分線，其交點 c 即為前連桿下鉸b`點， 為前連桿長度。c（17） 過 c 點向 H－H 線作垂線，交點 d，則線段 、 、 、oabc和 為液壓支架四連桿機構(gòu)。do山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文19（18） 以上初步求出的四連桿機構(gòu)的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫出液壓支架掩護梁與頂梁鉸點 e`的運動曲線，只要初步變化四連桿機構(gòu)的幾何尺寸，便可以畫出不同的曲線來。再按液壓支架四連桿機構(gòu)的幾何特征進行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機構(gòu)尺寸。圖 23 液壓支架四連桿機構(gòu)的幾何作圖法經(jīng)過優(yōu)選，最終得到：前、后連桿上鉸點之距 = 255mm；ab前連桿長度 = 887mm；c前連桿下鉸點高度 = 282mm；d前、后連桿下鉸點在底座上的投影距離 = 426mm；do前連桿上鉸點至掩護梁上鉸點之距 = 789mm。be`山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文20 頂梁長度的確定根據(jù)支架工作方式和設(shè)備配套尺寸來確定頂梁長度。 支架工作方式對支架頂梁長度的影響支架工作方式對支架頂梁長度影響很大，如圖 24 所示。圖 24 支架工作方式比較從圖中可以看出，先移架后推溜方式（又稱及時支護方式）要求頂梁有較大長度；先推溜后移架方式（又稱滯后支護方式）要求頂梁長度較短。這是因為采用先移架后推溜的工作方式時，支架要超前輸送機一個步山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文21距，以便采煤機過后，支架能及時前移，支控新暴露的頂板，做到及時支護。因此，先移架后推溜時頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度多一個步距，一般為 600mm。 配套尺寸對頂梁長度的影響設(shè)備配套尺寸與支架頂梁長度有直接關(guān)系。為了防止當(dāng)采煤機向支架內(nèi)傾斜時，采煤機滾筒不截割頂梁，同時考慮到采煤機截割時，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計時，要球頂梁前端距煤壁最小距離為 300mm。另外在輸送機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截割煤壁不齊，給推移輸送機留有一定距離。除此而外，所有配套設(shè)備包括采煤機和輸送機，均要在頂梁掩護下工作，以此來計算頂梁長度。 頂梁長度計算頂梁長度 = [ 配套尺寸 + 底座長度 + AcosQ1 ] － [ GcosP1 + 300 +e ] + 掩護梁與頂梁鉸點至頂梁后端點之距 （mm）式中： 配套尺寸 參考原煤炭部科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊確定。本設(shè)計取 1916mm； 底座長度 底座前端至后連桿下鉸點支距，取1904mm； e 支架由高到低頂梁前端點最大水平變化距離，e = 10mm； QP1 支架在最高位置時，分別為后連桿和掩山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文22護梁與水平面的夾角，P1 = 052，Q1 = 。074代入數(shù)值計算得 頂梁長度 = 3050mm 立柱和千斤頂位置的確定 立柱布置1） 立柱數(shù)目前國內(nèi)支撐式支架立柱數(shù)為 2－6 根，常用為 4 根；掩護式支架為二柱；支撐掩護式支架為四柱。故本設(shè)計取為四柱。2） 立柱布置支撐式支架立柱為垂直布置，掩護式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍，一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于（支架在最低工作位置時） ，由于角度較大，可使調(diào)高范圍增加，同03時由于頂梁較短，立柱傾角加大可使頂梁柱窩位置前移，使頂梁前端支護能力增大。支撐掩護式支架，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求呈傾斜或直立布置，一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于 (支架最高位置時)，由于夾角較小，有效01支撐能力較大。本設(shè)計中支撐掩護式支架立柱采用直立布置。3）立柱間距立柱間距指支撐式和支撐掩護式支架而言即前、后柱的間距。立柱間距的選擇原則為有利于操作、行人和部件合理布置。支撐式和支撐掩護式支架的立柱間距為 1 ~ 。本例中取為 。 立柱柱窩位置的確定 1）立柱上柱窩位置的確定山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文23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于頂板載荷分布一致。但頂板載荷復(fù)雜，分布規(guī)律因支架頂梁于頂板的接觸情況而異。為簡化計算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長度方向按線性規(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)簡化為平面桿系結(jié)構(gòu)，同時為偏于安全，可以認為頂梁前端載荷為零，載荷沿頂梁長度方向向后越來越大成三角形分布，并按集中載荷計算。所以，支架支撐力分布也為三角形，以此計算立柱上柱窩位置，此時認為支架頂梁承受集中載荷 F1 在頂梁 處。取頂梁為分離體，受力情況如圖132－5 所示。圖 25 頂梁受力分析列方程x 方向受力平衡： = 0Fx? WF1 － xA = 0 （25） 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文24y 方向受力平衡： = 0Fy? F1－P 1－P2－yA = 0 （26） 對 A 點取矩： = 0M F1Lg ―h1WF1―P1（x＋850）－ P2x = 0 （27）3 對 B 點取矩： = 0B?F1（ Lg―x）―h2WF1―850P1＋yAx＋xA（h2－h(huán)1）= 0 3（28）對 C 點取矩： = 0CM F1（850－ Lg＋x）3＋h2WF1―850P 2―yA（850＋x）―xA（h2―h1）= 0 （29）聯(lián)立式（25） 、 （26） 、 （27） 、 （28） 、 （29）得： x = m式中 x 后立柱上柱窩至頂梁和掩護梁鉸點之距（ m） ； F1 支架支護阻力 （kN） ，F(xiàn) 1 = 3700 kN；山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文25 Lg 頂梁長度（不包括頂梁與掩護梁鉸點至頂梁后端之距）Lg = 3 m； P1 前立柱工作阻力之和（ kN） ； P2 后立柱工作阻力之和（ kN） ； h1 頂梁和掩護梁鉸點至頂梁頂面之距（m）, h1 = m； h2 立柱上柱窩中心至頂梁頂面之距（m）, h2 = m。2）立柱下柱窩位置的確定為滿足底座前端與底板接觸比壓盡量小的要求，按底座接觸比壓分布為梯形進行計算，參照上柱窩的確定尺寸并綜合考慮立柱傾角和立柱間距等因素，最終確定立柱下柱窩至后連桿與底座的鉸點距離為 685mm，前、后柱窩間距 750mm。 側(cè)推千斤頂位置的確定側(cè)推千斤頂伸出時，使活動側(cè)護板外移，可密閉架間間隙，起到防矸、導(dǎo)向、防倒和調(diào)架等作用；側(cè)推千斤頂縮回時，使活動側(cè)護板回縮，可減少移架阻力。1） 側(cè)推千斤頂控制方式（1）無縮緊回路且在不操作時，側(cè)推千斤頂處于浮動狀態(tài)，靠彈簧筒的彈簧力控制活動側(cè)護板與鄰架的間隙。防止頂板巖石從架間冒落，移架時摩擦阻力小。這種結(jié)構(gòu)的缺點在于防矸、防倒效果與彈簧式差不多。（2）有縮緊回路時，用液壓單向閥縮緊。優(yōu)點為防矸、防倒效果好。缺點在于移架時要操縱千斤頂，使移架操作復(fù)雜化，而且架間易掉矸。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文262） 側(cè)推千斤頂位置布置由于頂梁在頂板載荷作用下，要求側(cè)推千斤頂?shù)耐评Υ?，才能靈活操作頂梁側(cè)護板，因此在頂梁上一般布置兩個側(cè)推千斤頂，兩個彈簧筒。在掩護梁上一般僅在中間布置一個側(cè)推千斤頂，兩端各對稱布置一個彈簧筒。由于在頂梁和掩護梁上焊有橫筋板，則側(cè)推千斤頂?shù)陌惭b位置要與橫筋板相適應(yīng)。一般為對稱布置，這樣可以使側(cè)護板受力平衡。具體布置方式有如下三種：二孔式 采用兩個側(cè)推千斤頂，在側(cè)推千斤頂處同時布置彈簧筒，靠彈簧力實現(xiàn)架間密封。三孔式 中間孔安裝側(cè)推千斤頂，兩側(cè)對稱安裝彈簧筒。四孔式 中間兩孔安裝側(cè)推千斤頂，側(cè)面兩孔布置彈簧筒。本設(shè)計中，頂梁側(cè)推千斤頂采用四孔式，而掩護梁側(cè)推千斤頂采用三孔式。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文27山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文28第 3章 液壓支架部件設(shè)計 頂梁頂梁是與頂板直接接觸的構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強度要求外，還要保證支護頂班的需要，如：有足夠的頂班覆蓋率；同時要適應(yīng)頂板的不平整性、避免因局部應(yīng)力而引起損壞。本利支架為支撐掩護式，選用整體剛性頂梁，頂梁為一整體，剛性大，承載能力較好，但對頂板的適應(yīng)性差。本設(shè)計頂梁是箱式結(jié)構(gòu)，由鋼板焊接而成。為加強結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強筋板，構(gòu)成封閉式棋盤型。頂梁前段呈圓弧形，以減少移架阻力。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，在頂梁后端有銷孔，通過銷軸與掩護梁上的銷孔相連。根據(jù)頂梁的斷面形狀，屬閉式頂梁即頂梁上、下蓋板與筋板焊接成封閉型。并且立筋凸出，以增加焊接強度。 掩護梁和四連桿機構(gòu) 掩護梁掩護梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接的箱式結(jié)構(gòu)，在掩護梁上端與頂梁鉸接，下部焊有與前、后連桿鉸接的耳座，活動側(cè)護板裝在掩護梁得一側(cè)。從側(cè)面看掩護梁，其形狀有直線型，折線形兩種。折線型相對直線型支架斷面大，結(jié)構(gòu)強度高，但工藝差，所以很少采用。本設(shè)計屬直線型。從掩護梁