【文章內(nèi)容簡介】 20 Q1 820 830 830 810 支架在最低位置時 P2 260 270 260 250 Q2 310 300 330 370 1212 c osc os c osc os ppGA ??? 111 s in)./(s in QGAp HG ?? （ mm） 1865 1850 1857 1857 前后連桿在掩護(hù)梁上鉸點之距 ab（ mm） 610 555 567 608 瞬心角 θ 120 110 150 170 前后連桿在底座上鉸點水平之距do (mm) 670 680 710 724 前后連桿下鉸點到底座平面之距cd (mm) 521 538 610 546 前連桿長 bc (mm) 1213 1215 1320 1322 A=G(A/G) (mm) 1143 1163 1163 1168 前后連桿長比值 支架頂梁前端運動雙紐線最大寬度 e（ mm） 38 30 45 42 注：根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特性和約束條件進(jìn)行選擇，從中選出一組。通過比較，本設(shè)計選取方案Ⅱ 四連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)選設(shè)計法 掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)尺寸，直接影響著液壓支架的工作性能和受力狀況。為此，如何優(yōu)選設(shè)計四連桿機(jī)構(gòu)尺寸的意義重大。 1） 目標(biāo)函數(shù)的確定 根據(jù)附加力對 支架受力影響的分析，為減少附加力，必須使 tgθ 有較小值。同時，為有效地支控頂板，要求支架由高到低變化時，頂梁前端點與煤壁距離的侯森：支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案及底座 設(shè)計 20 變化要小。而支架在某一高度時的 θ 角，恰好是頂梁前端點的雙紐線軌跡上切線與頂梁垂線間的夾角。所以，只要令支架由高度到低變化時， 頂梁前端點運動軌跡近似成直線為目標(biāo)函為輸，這兩項要求都能滿足。 2）約束條件是根據(jù) tgθ值的要求和支架的結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系定出來的 a)前后連桿的比值范圍。根據(jù)現(xiàn)有支架調(diào)查統(tǒng)計，前后連桿的比值 C/A=～ 范圍 b)前連桿機(jī)構(gòu)高度不宜過大，一般應(yīng)使 D＜ H1/5 c)前后連桿下鉸點的水平距離 E的長度，一般應(yīng)使 E＜ H1/ d)對掩護(hù)式支架應(yīng) tgθ＜ 液壓支架配套設(shè)備和頂梁參數(shù) 的確定 采煤機(jī) 和運輸機(jī)型號的確定 根據(jù)配套尺寸關(guān)系，在設(shè)計中選用采煤機(jī)和運輸機(jī)型號為： 采煤機(jī)： MLS3PH170 型 運輸機(jī)： SGWD180PB型 1） 配套尺寸 .配套圖的確定 配套尺寸的確定，由圖 26可知 配套尺寸 ]2[ E=650＋ 377＋ 730＋ 352=2109（ mm） 2)液壓支架配套關(guān)系圖 ,如圖 26所示。 圖 26 液壓支架配套關(guān)系圖 hydraulic pressure map 頂梁的確定 21 頂梁是與頂板直接接觸的 構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求以外，還要保證支護(hù)頂板的需要。 1)頂梁的作用 及用途 頂梁作用是 支護(hù)頂板一定面積的直接承載部件，并為立柱、掩護(hù)梁、護(hù)頂裝置等提供必要的連接點。 用途： 。 。 、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。 2)頂梁的結(jié)構(gòu)型式的確定 支撐掩護(hù)式支架的頂梁較長 ，為了改善頂梁的接頂狀況，增大梁端支撐力，這類支架采用分段組合式頂梁，它有以下幾種組合型式： a)鉸接前梁的剛性頂梁 鉸接前梁的剛性頂梁，如圖 2— 7 a 所示，該結(jié) 構(gòu)頂梁分前后梁并鉸接，在鉸接前梁設(shè)有前梁千斤頂，支撐靠近煤壁處的頂板，同時還可以調(diào)整前梁的上下擺角，以適應(yīng)頂板不平的變化。 b)伸縮前探梁的剛性頂梁 伸縮前探梁的剛性頂梁，如圖 2— 7 b 所示，該結(jié)構(gòu)前梁有伸縮千斤頂使它伸縮，因此及時伸出支護(hù)剛暴露的頂板，從而可使頂梁長度減小，也可使用前梁千斤頂和伸縮千斤頂，使前梁即可伸縮又可以上下擺動。 a b 圖 2— 7 支撐掩護(hù)式頂梁的結(jié)構(gòu)形式 bracing caving shield construction 1— 前梁 2— 后梁 3— 前梁千斤頂 4— 前梁伸縮千斤頂 以上二種頂梁型式比較，本設(shè)計選用鉸接前梁的剛性頂梁的結(jié)構(gòu)型式。 侯森：支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案及底座 設(shè)計 22 對頂梁長度的影響 1)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的影響很大，從液壓支架的工作原理可以看出，先移架后推溜方式（又稱及時支護(hù)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(hù)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，支架要超前輸送機(jī)一個步距，以便采煤機(jī)過后，支架能及時前移，支控新暴露的頂板 ，做到及時支護(hù)。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要長一個步距，一般為 600mm。 2)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(jī)向支架內(nèi)傾斜時，采煤機(jī)滾筒不截割頂梁，同時考慮到采煤機(jī)截割時，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計時，要求頂梁前端距煤壁最小距離為 300mm， 這個距離叫空頂距。另外在輸送機(jī)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(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定的距離。除此而外，所有配套設(shè)備包括采煤機(jī) 和輸送機(jī)，均要在頂梁掩護(hù)之下工作，在此來計算頂梁長度。 頂梁主要尺寸的確定 1)頂梁長度 Lg ]2[ 頂梁長度 =[配套尺寸＋底座長度＋ AcosQ1]－ [GcosP1＋ 300＋ e] (210)式中： 配套尺寸為 2109 mm， 底座長度為 2400 mm， P1=610 Q1=830 代入公式（ 210）中得 Lg=2109＋ 2400＋ 1163 cos830－ 1850cos610－ 300= 取整為 3454mm 2)頂梁面積 A A=LgB (211) 式中： Lg— 頂梁長度 mm, B頂梁寬度 mm,在 本 次設(shè)計中頂梁寬 度為 1500mm, 23 代入公式（ 211）得 A=34541500= m2 3)支護(hù)面積 Fc Fc = Bc(Lg＋ Δ)m2 (212) 式中： Fc— 支護(hù)面積 m2 ， Δ — 移架后頂梁前端點到煤壁的距離 m,一般 Δ= Bc— 支架間距（支架中心距），一般為 代入公式 (212)得： Fc = 1500(3454＋ 30)= m2 4)支架的理論 支護(hù) 阻力 F1 ]2[ F1=Fcqx （ 2— 13） 式中 : F1— 支架 的理論 支護(hù) 阻力， KN Fc— 支護(hù)面積 m2 qx — 支護(hù)強(qiáng)度 KN/M2 支架在最高處的理論支護(hù)阻力為： F1==（ KN） 5)頂板覆蓋率δ δ=A/Fc100% (214) 式中： δ — 頂板覆蓋率 A— 頂梁面積 m2 Fc— 支護(hù)面積 m2 代入式（ 2— 14） 得 δ=100%=% 6)頂梁其它有關(guān)尺寸的確定 確定立柱上絞點，前梁千斤頂絞點、前后梁絞點、掩護(hù)梁與頂梁絞點位置（包括水平方向和垂直 方向）各尺寸如圖 28所示 侯森：支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案及底座 設(shè)計 24 圖 28 支架結(jié)構(gòu)尺寸總圖 hydropost geometry map 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu) 及參數(shù)的確定 掩護(hù)梁 的作用和用途 掩護(hù)梁是支架的掩護(hù)構(gòu)件，它有承受冒落矸石的載荷和頂板通過頂梁傳遞的水平載荷引起的彎矩 ， 掩護(hù)梁的用途 ， 掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過前后連桿傳遞給底座。掩護(hù)梁承受對支架的水平作用力及偏載扭矩。掩護(hù)梁和頂梁（包括活動側(cè)護(hù)板）一起，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸性能。 掩護(hù) 梁的結(jié) 構(gòu)型式 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接的箱式結(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。有的支架在掩護(hù)梁上焊有立柱柱窩。活動側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。 從側(cè)面看掩護(hù)梁，其形狀有直線型、折線型。如圖 29 所示。 25 圖 29 掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)型式 caving lock piece mechanism method 1— 頂梁； 2— 掩護(hù)梁； 3— 立柱； 4— 前連桿； 5— 后連桿； 6— 底座； 7— 限位千斤頂梁的結(jié)構(gòu)型式 折線 型 相對直線型支架端面大， 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但 工藝性差。 所以很少采用， 從掩護(hù)梁的寬 度方向來分，可分為整體式和對分式兩種。對分式結(jié)構(gòu)尺寸小，易于加工、運輸和安裝，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差。所以本次設(shè)計采用的是整體式、直線型。 掩護(hù)梁的參數(shù)確定 1） 掩護(hù)梁的長度 G 掩護(hù)梁就是兩鉸點的距離，由前面的四連桿機(jī)構(gòu)可得知，掩護(hù)梁長度為 1850mm。 2） 掩護(hù)梁寬度 By 本設(shè)計掩護(hù)梁寬度與頂梁寬度相同，所以掩護(hù)梁寬度為 1500mm。 3） 掩護(hù)梁上前后連桿鉸點位置 通過比較，可確定前后連桿鉸點位置（水平和垂直方向）具體尺寸可以通過圖 2— 8中掩護(hù)梁部分 所知 。 立柱 及 主要參數(shù)的確定 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。 立柱布置 1)立柱數(shù) 目前過內(nèi)支撐式支架立柱數(shù)為 2～ 6 根，常用為 4 根；掩護(hù)式支架為 2 柱；支撐掩護(hù)侯森：支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案及底座 設(shè)計 26 式支架為 4柱。 2)支撐方式 支撐式支架立柱為垂直布置。掩護(hù)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 300（支架在最低位置時），由于角度較大，可使 調(diào)高范圍增加。同時由于頂梁較短，立柱傾角加大 可以使頂梁柱窩位置前移，使頂梁前端支護(hù)能力增大。支撐掩護(hù)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垂線夾角小于 100（支架在最高位置時），由于夾角較小，有效支撐能力較大。 3)立柱間距 立柱間距指支撐式和支撐掩護(hù)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(hù)式支架的立柱間距為 1～ 。 4)立柱類型 立柱按動作方式，分為單作用和雙作用；按結(jié)構(gòu)分類，分為活塞式和活柱式；按伸縮方式分為單身縮和雙伸縮，如圖 210 所示 a b c d e f 圖 210 立柱類型 coal sorting a— 單作用活塞式； b— 單作用柱塞式； c— 雙作用活塞式； d、 e、 f— 雙伸式 27 立柱主要參數(shù)確定 1)立柱缸體內(nèi)徑和活塞外徑 Dd = mndPaFm ?? c o s/40 （ 215） 式中： D— 立柱缸體內(nèi)徑 mm F1— 支架承受的理論支護(hù)阻力 KN n— 每架支架立柱數(shù) Pa— 安全閥的正壓力， pa=40mpa αm — 立柱最大傾角（度） 代入公式（ 215）得 Dd= 5c o ???? =189mm 查表取整為 200mm。 2).立柱初撐力和工作阻力 柱初P =π/b （ 216） 式中： 柱初P — 立柱初撐力 KN Peb — 泵鉆 壓 力 Pb =35(Mpa) 代入公式（ 216）得 ]3[ 柱初P =202135=（ KN） 柱初P =π/ （ 217） 式中： 柱P — 立柱工作阻力， KN Pa — 安全閥調(diào)整壓力，取 Pa=40Mpa， 代入公式（ 217）得 柱P =240=1256(KN) 千斤頂?shù)募夹g(shù)參數(shù)確定 侯森：支撐掩護(hù)式液壓支架總體方案及底座 設(shè)計 28 框架連接方 式推移 千斤頂 ， 動作原理如圖 211 所示 , 由于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架重量較大 ,為了提高移架力 ,就要增加缸徑或提高供液壓力。如果采 用直接推移方式，在提高移架力的同時，推溜力也將增加，這樣有可能把溜槽推壞，為了解決這個問題，就要設(shè)計成移架力大于推溜力的結(jié)構(gòu)形式，框架連接方式 就 是其中一種。 框架連接方式 推移千斤頂?shù)膭幼髟? 當(dāng) 缸體后腔進(jìn)液，前