【文章內(nèi)容簡介】 主梁，一般簡稱頂梁。（1）．整體頂梁整體頂梁的特點是：結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好；頂梁對頂板載荷的平衡能力較強(qiáng)；前端支撐力較大；可設(shè)置全長側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少支架間漏矸。整體剛性頂梁為寬面板式箱形結(jié)構(gòu)件。為改善接頂效果和補(bǔ)償焊接變形，整體頂梁前端(800～1000mm)，一般上翹。 整體頂梁（2）．鉸接式頂梁。在前梁千斤頂?shù)耐评拢傲嚎梢陨舷聰[動，對不平頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。運輸時可以將前梁放下與頂梁垂直，以減小運輸尺寸。前梁千斤頂必須有足夠的支撐力和連接強(qiáng)度，前梁上不宜設(shè)置側(cè)護(hù)板。為順利移架，前梁間一般要留有100～150mm間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。1前梁；2前梁千斤頂；3頂梁。鉸接前梁與頂梁如下圖 ：(a) 鉸接前梁 (b) 鉸接頂梁（3）．楔形結(jié)構(gòu)梁。楔形梁1和后梁4通過銷軸鉸接，楔形梁的楔臂與頂粱間夾有楔塊2，楔塊2后端與楔形千斤頂鉸接，而千斤頂則鉸接于頂梁上。 楔形結(jié)構(gòu)梁利用構(gòu)件間的摩擦自鎖原理，通過楔塊2與楔形梁1和頂梁4之間的摩擦作用，使楔形梁楔塊2和后梁4在受載時保持為—個整體，如同整體剛性頂梁。這樣，該梁就具有整體剛性頂梁前端支護(hù)力大的優(yōu)點。由于楔形梁1與后梁4為鉸接結(jié)構(gòu)，令操作楔形梁千斤頂伸出或縮回時帶動楔塊前后移動，從而使楔形梁1繞銷軸上下擺動，其擺動范圍取決于楔塊的行程和楔角的大小。由于擺動范圍較鉸接頂梁小，因此這種頂梁又具有鉸接頂梁的靈活性。此外，在運輸時，楔形梁1可以放到下垂位置，縮短了運輸尺寸，從而方便運輸和安裝。1．1楔形梁；2楔塊；3楔形梁斤頂；4后梁。 楔形結(jié)構(gòu)梁本文所設(shè)計的液壓支架，為了要適應(yīng)復(fù)雜的頂板情況，所以采用鉸接式頂梁。而前梁則采用挑梁的型式，以起到即時支護(hù)的作用。 本文支架頂梁 立柱立柱是支架的承壓構(gòu)件，它長期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度，良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡單，并能適應(yīng)支架的工作要求。立柱按動作方式，可分為單作用和雙作用；按支架種類，可分為活塞式和活柱式；按伸縮方式，可分為單伸縮和雙伸縮。本支架在設(shè)計中采用了單伸縮式機(jī)械加長立柱。 本文單伸縮式機(jī)械加長立柱立柱的結(jié)構(gòu)由缸體、活塞、缸口、活柱和機(jī)械加長桿等組成。缸體是立柱的承壓部件。一般用27SiMn無縫鋼管制成。缸體內(nèi)表面是活塞的密封表面，所以要求很高的加工精度?；钊橇⒅年P(guān)鍵元件，對它的主要要求是保證密封性能良好，運動表面能承受外力的沖擊?；钊梢蕴自诨钪?，或直接焊接在活柱上。用鋼制作活塞時，可在活塞上安裝導(dǎo)向環(huán)與缸體內(nèi)徑配合。導(dǎo)向環(huán)多用塑料制品，也有用銅合金制成。在不承受橫向力或橫向力很小的情況下，可以用保護(hù)密封圈的尼龍擋圈兼做導(dǎo)向環(huán)?；钊棵芊馊γ芊?，密封圈有O型、Y型、U型、V型、鼓型、蕾型等。鼓型密封圈是兩個夾布U型橡膠圈壓制而成的整體實心密封圈，它和兩個L型導(dǎo)向環(huán)一起使用，～，可以不加擋圈。它可用于各種活塞上的雙向密封。蕾型密封圈是一個U型夾布橡膠圈和唇內(nèi)夾橡膠壓制而成的單向?qū)嵭拿芊馊ΑＫm用于裝入各種液壓活塞頭和導(dǎo)向套上，為單向密封。，可以不加擋圈。以上兩種密封圈的使用，簡化了活塞結(jié)構(gòu)，裝配方便，但密封圈本身加工較復(fù)雜?；钊妮S向固定方式由三種：用螺帽加防松螺釘固定；用壓盤和螺釘固定；用半圓環(huán)加彈性擋圈固定?；钪突钊麠U是立柱傳遞機(jī)械力的重要零件，它要能承受壓力和彎曲等載荷作用，必須耐磨和耐腐蝕，可用27SiMn或45號鋼制成。為防止在礦井條件下表面生銹和腐蝕，表面要鍍鉻，并要注意保護(hù)，防止外部劃傷。缸口用鋼絲擋圈固定，是在導(dǎo)向套外側(cè)裝有鋼絲擋圈，內(nèi)側(cè)裝有密封圈和防塵圈。這種結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，但要求活塞桿外徑與缸體內(nèi)徑之間有比較大的空間，這種固定方式使用較多。固定鋼絲和鋼絲擋圈的連接方式，不能耐高壓。當(dāng)密封液體壓力較高時，可采用半圓環(huán)結(jié)構(gòu)連接方式。 掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu) 掩護(hù)梁是掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的掩護(hù)構(gòu)件，除防止采空區(qū)冒落矸石涌入工作面外，并承受冒落矸石的壓力和頂梁分解的水平力。掩護(hù)梁采用整體箱形鋼板焊接結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上端與頂梁鉸接，下部焊有與前后連桿鉸接的耳座。充分考慮了大采高支架復(fù)雜的三維空間受力，以及垮落頂板對梁體可能造成的沖擊破壞，安全系數(shù)大，強(qiáng)度高。配置單向活動側(cè)護(hù)板，減少架間漏矸和防止大采高支架橫向傾倒。掩護(hù)梁上端與頂梁鉸接，下部與前、后連桿或直接與底座鉸接?；顒觽?cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的一側(cè)。低位放頂煤液壓支架的掩護(hù)梁還要連接支架的尾梁與插板，安裝尾梁千斤頂。 本文支架掩護(hù)梁前、后連桿是四連桿機(jī)構(gòu)中重要的運動和承載部件，與掩護(hù)梁和底座的一部分共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持支架穩(wěn)定。對四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行合適的設(shè)計（長度和角度），能使支架在整個高度范圍內(nèi)梁端距的變化在50～100mm之內(nèi)。支架前連桿設(shè)計成雙單連桿連接成整體的形式，后連桿設(shè)計成單連桿。整體連桿由兩根單連桿組焊而成，用在前連桿，抗扭轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，銷軸與銷孔最大配合間隙控制在1mm以內(nèi)，以增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。后連桿設(shè)計成單連桿，為支架后部節(jié)省出部分空間，有利于后部輸送機(jī)的維護(hù)與工作。 本文前連桿 本文后連桿 底座(1)為支架的其他結(jié)構(gòu)件和工作機(jī)構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)。(2)與前后連桿和掩護(hù)梁一起組成四連桿機(jī)構(gòu)。(3)將立柱和前后連桿傳遞的頂板壓力傳遞給底板。支架底座常用形式有3種，即整體剛性底座、底分式剛性底座和鉸接分體底座。（1）整體剛性底座，中擋前部一般有一高度50～100mm的小箱形結(jié)構(gòu)，中擋后部上方為箱形結(jié)構(gòu)，推移千斤頂一般安裝在箱形體之下。整體剛性底座立柱柱窩的前方一般要設(shè)計一過橋板，以提高底座的整體剛性和抗扭能力。整體剛性底座的整體剛度和強(qiáng)度好。底座接底面積大，有利于減小對底板的比壓，但中擋推移機(jī)構(gòu)處易積存浮煤碎矸，清理較困難，一般用于軟底板條件下工作面支架。 整體剛性底座（2）底分式剛性底座。底座底板是中分式的，中擋推移機(jī)構(gòu)直接落在煤層底板上，前立柱柱窩前有過橋板，小擋后部上方為箱形結(jié)構(gòu)。由于底分式剛性底座中擋底板分體，推移裝置處的浮煤、碎矸可隨支架移架從后端排到采空區(qū)，不需要人工清理，適應(yīng)高產(chǎn)高效要求，但減少了底座接底面積，增大了對底板的比壓。目前，高產(chǎn)高效工作面液壓支架一般均采用分體剛性底座。（3）鉸接分體式底座，鉸接分體底座分為左右相對獨立的兩部分，從中檔處鉸接，左右底座在垂直方向可相對錯動，無剛性約束。這種底座對底板不平的適應(yīng)性好，減少了底座的扭轉(zhuǎn)和偏載載荷，但支架的整體剛性有所降低。波蘭支架采用鉸接分體底座的較多，我國ZY3600/17/35支架等亦采用這種鉸接分體式底座。目前這種底座結(jié)構(gòu)已較少采用。 底分式剛性底座 鉸接分體式底座根據(jù)以上的分析，結(jié)合這次設(shè)計的實際，采用整體剛性底座，它的整體剛度和強(qiáng)度好，底座接底面積大，有利于減小對底板的比壓。 本文底座結(jié)構(gòu)及其附屬機(jī)構(gòu)頂梁側(cè)護(hù)板裝置一般由側(cè)護(hù)板、彈簧套筒、側(cè)護(hù)千斤頂、導(dǎo)向桿和連接銷軸等組成。有以下作用：擋矸?？筛纳祈斄号c掩護(hù)梁的護(hù)頂、防矸性能，隔離控頂區(qū)與采空區(qū)、防止冒落矸石竄入工作面，減少冒矸形成的粉塵； 導(dǎo)向。在支架移架時起導(dǎo)向作用； 防倒、調(diào)架?；顒觽?cè)護(hù)板增強(qiáng)了支架側(cè)向穩(wěn)定性，其上設(shè)置的彈簧與千斤頂都起防倒與調(diào)架作用。支架常用的活動側(cè)護(hù)板形式有3種，即直角式單側(cè)活動側(cè)護(hù)板、直角式雙側(cè)可調(diào)活動側(cè)護(hù)板和折頁式單側(cè)活動側(cè)護(hù)板。 直角式單側(cè)活動側(cè)護(hù)板，一側(cè)為固定側(cè)護(hù)板，一側(cè)為活動側(cè)護(hù)板。固定側(cè)護(hù)板即是梁的邊筋板，可增加梁體強(qiáng)度，減輕支架重量。直角式單側(cè)活動側(cè)護(hù)板適用于上作面傾角較小(以下)的緩傾斜煤層或水平煤層，具有擋矸密封性好和導(dǎo)向性好的特點。，可根據(jù)工作面傾角方向，調(diào)整一側(cè)固定。另一側(cè)活動，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種支架。 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動側(cè)護(hù)板 。它的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單，千斤頂可以布置在梁體的外側(cè)，便于拆裝和維修。但擋矸、密封性差，易形成矸石漏泄，且移架時導(dǎo)向性差。主要用于頂板比較穩(wěn)定或堅硬條件的支撐掩護(hù)式支架，且只能安裝于頂梁。 折頁式活動側(cè)護(hù)板 頂梁側(cè)護(hù)板高度一般取250～500mm，薄煤層支架取下限，大采高支架取上限。掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板和后連桿側(cè)護(hù)板高度一般根據(jù)支架最大高度取，側(cè)護(hù)板水平尺寸等于移架步距加100～200mm搭接量的原則確定。 綜上所述，結(jié)合這次設(shè)計的實際，選擇直角式單側(cè)可調(diào)的活動側(cè)護(hù)板。 本文頂梁側(cè)護(hù)板 千斤頂推移千斤頂按連接方式分有直接連接方式、框架連接方式和浮動活塞式。（1）直接連接方式推移千斤頂?shù)奶攸c：結(jié)構(gòu)簡單，但移架力小于推移力，一般用于支撐式支架。（2）框架連接方式推移千斤頂?shù)奶攸c：移架力大于推溜力，用于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架。（3）浮動活塞式推移千斤頂?shù)奶攸c：移架力大于推溜力；通過推桿，千斤頂分別與輸送機(jī)、支架相連；多采用浮動活塞千斤頂，減小推溜力；用推桿作導(dǎo)向裝置，抗彎強(qiáng)度高、導(dǎo)向性能好；推桿與千斤頂位于同一軸線，受力較好，但裝置的總長度加大。按千斤頂?shù)倪m用性選用框架式推移千斤頂作推移千斤頂。側(cè)推千斤頂?shù)幕钊麠U固定在活動側(cè)護(hù)板上，缸體固定在固定側(cè)護(hù)板上。側(cè)推千斤頂?shù)陌惭b位置有如下幾種：（1）安裝在頂梁和掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)的下面，避免在頂梁和掩護(hù)梁上開窗口，加強(qiáng)了頂梁和掩護(hù)梁的強(qiáng)度，但影響支架有效空間。 （2）一側(cè)為固定側(cè)護(hù)板，另一側(cè)為活動側(cè)護(hù)板時，在固定側(cè)護(hù)板一側(cè)圓筒內(nèi)有固定筒，千斤頂便安裝在筒內(nèi)，其它不變，也可免去另開窗口，保證頂梁和掩護(hù)梁的強(qiáng)度，但不利于檢修和安裝。（3）在頂梁和掩護(hù)梁下面開窗口，把側(cè)推千斤頂安裝在窗口內(nèi)，便于安裝和檢修。為使活塞桿與活動側(cè)護(hù)板相連，在改換工作面時，側(cè)推千斤頂要調(diào)轉(zhuǎn)180○。該支架設(shè)計時選用了（2）中的側(cè)推千斤頂安裝方式。側(cè)推千斤頂?shù)募夹g(shù)參數(shù)如下：行程：170mm；缸體內(nèi)徑：63mm；活動桿直徑：45mm。側(cè)推千斤頂?shù)钠渌鼌?shù)見計算部分，具體安裝位置見設(shè)計圖紙。 前梁千斤頂?shù)母左w用圓柱銷固定在主梁下的耳座上，活塞桿與前梁相連。前梁千斤頂?shù)幕钊灰郝飞希b有液控單向閥和安全閥，以保證前梁的初撐力與工作阻力。前梁有伸縮前梁和挑梁式兩種，伸縮前梁可及時支護(hù)；挑梁可使前梁上下擺動，加大前梁端部的支撐力。護(hù)幫千斤頂?shù)母左w用銷軸固定在前梁上，活塞桿固定在護(hù)幫板上。當(dāng)千斤頂伸出時，護(hù)幫板支撐在煤壁上。在千斤頂活塞腔油路上加液控單向閥鎖緊，并加安全閥進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)千斤頂縮回時，因千斤頂活塞桿腔無液控單向閥鎖緊，所以在前梁上加設(shè)一個彈簧的機(jī)械鎖。 推移裝置設(shè)計推移裝置由推移桿、推移千斤頂和連接頭等主要零件組成，其中推移桿是決定推移裝置形式和性能的關(guān)鍵部位。推移桿的常用形式有正拉式短推移桿和倒拉式長推移桿兩種。，是由鋼板組焊而成的箱型結(jié)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)簡單可靠，重量輕，被廣泛采用。 短推移桿 長推移桿常用形式有框架式、整體箱式和鉸接式。實踐證明，在頂板破碎和底板松軟條件下，長框架間往往填滿了煤塊或巖塊，清理十分困難。由于巖塊的堵塞，使得推移千斤頂行走通道不流暢，不但影響了移架速度，而且會使長框架發(fā)生彎曲，造成推移步距減少，采面推進(jìn)速度減慢，頂板穩(wěn)定性變壞。，它由前后兩段組成，前段為箱式結(jié)構(gòu)，后段為雙桿式結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向塊。當(dāng)推移千斤頂缸徑超過φ140mm時，雙桿式結(jié)構(gòu)強(qiáng)度難以保證，可靠性下降?？蚣苁介L推移桿適用于中型以下的支架。 框架式長推移桿整體箱式長推移桿，一般是由鋼板組焊而成的整體箱式結(jié)構(gòu)。它的結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、防止支架和輸送桿下滑的性能好，但在工作面難以更換，因此，必須保證其有足夠大的安全系數(shù)。整體箱式推移桿在多種高效工作面使用，未發(fā)現(xiàn)損壞。 整體箱式長推移桿，鉸接式長推移桿一般由前后兩段箱式結(jié)構(gòu)件組成，中間通過十字連接頭鉸接，可以上、下、左、右擺動。它解決了整體箱式長推移桿不便更換的缺點，兼有短推桿和長推移桿的雙重特點。 鉸接式長推移桿 在以上的兩種推移機(jī)構(gòu)中，長推移桿采用倒拉式，千斤頂活塞桿收回為推溜,活塞桿伸出為移架，推溜力小于拉架力。短推移桿采用正拉式，千斤頂活塞桿伸出為推溜,活塞桿收回為移架，推溜力大于拉架力。 長推移桿倒拉式布置 短推移桿正拉式布置 本文選擇長推移桿倒拉式布置。 放煤機(jī)構(gòu)設(shè)計低位放頂煤液壓支架的放煤口是由掩護(hù)梁和插板或尾梁及其千斤頂和插板形成。不論何種架型，其橫向長度均為架寬，縱向長度根據(jù)架型、配套設(shè)備不同而異。這種支架的掩護(hù)梁由鉸接在頂梁上的平衡千斤頂或鉸接在底座上的千斤頂支撐。掩護(hù)梁下部有可伸縮插板，放煤時收回插板，利用千斤頂?shù)纳炜s調(diào)整放煤口進(jìn)行放煤，放煤后伸出插板擋住矸石流入后輸送機(jī)內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)能夠滿足放煤工藝、放煤口及工作空間的要求。從支架整體設(shè)計看，其橫向穩(wěn)定性差，特別是那種由底座上雙千斤頂支撐掩護(hù)梁的支架，極易將千斤頂及其支座損壞。 中四連桿結(jié)構(gòu)的大插板放煤機(jī)構(gòu)在該支架后部由掩護(hù)梁、前后連桿、底座、尾梁形成工作空間，用以放煤和布置后輸送機(jī)。由尾梁及其千斤頂組成放煤機(jī)構(gòu)，操縱鉸接在掩護(hù)梁上的尾梁千斤頂，可使尾梁向上轉(zhuǎn)動，以松動頂煤或擋矸。向下轉(zhuǎn)動尾梁時收回插板進(jìn)行放煤，可視情況反復(fù)多次進(jìn)行放煤。這種架型穩(wěn)定性好，利于放煤，放煤口大，操作方便。尾梁由尾梁體、插板、插板千斤頂、側(cè)護(hù)板及其千斤頂組成。尾梁體和插板均為焊接箱體結(jié)構(gòu)，由插板千斤頂操縱插板在尾梁體的導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)伸縮。尾梁長度的確定應(yīng)滿足工作空間要求，插板千斤頂?shù)男谐虘?yīng)滿足擋矸要求，插板應(yīng)盡可能加寬，以減小架間間隙。 后四連桿結(jié)構(gòu)的小插板放煤機(jī)構(gòu)本文選擇小插板機(jī)構(gòu)，其尾梁可上擺14176。，下擺33176。4 液壓支架的受力分析