【文章內(nèi)容簡介】 柱直接支撐在頂梁上。 （ 4） 鉸接頂梁加前梁或前探梁：這種頂梁結(jié) 構(gòu)型式加大了工作空間和通風斷面，應用越來越多。 掩護梁 支架頂梁的結(jié)構(gòu)型式 梁 2. 立柱 3 .前 梁 4. 掩護梁 5。 主梁 6. 前梁千斤頂 圖 26掩護梁支架梁的結(jié)構(gòu)形式 Fig26 Shield boom support Liang39。s structural style 高宇：液壓支架 及推移千斤頂 的設(shè)計 16 還有一種短頂梁和前梁組合的頂梁結(jié)構(gòu)型式 ，支柱直接支撐在短頂梁上，前梁用千斤頂控制。這種支架穩(wěn)定性好，切頂能力較大，前梁梁端接頂情況好 ，可保持十幾噸的支撐力。 頂梁按寬度方向，又可分為寬頂梁與窄頂梁、整體式和對分式等，可根據(jù)支架類型不同而異。 本次設(shè)計采用鉸接頂梁加前梁或前探梁式。 各類頂梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般由鋼板焊接而成。為增強剛性，上下蓋板之間有加強筋板。頂梁前端呈滑撬形，以減少移動阻力。支撐式支架 頂梁后端焊有掛簾板，作為掛擋矸簾之用，頂梁上焊有鑄鋼柱帽。柱帽的兩側(cè)有孔，用鋼絲繩或 銷軸把頂梁和支柱連接起來。 ：掩護梁是掩護式支架的重要構(gòu)件，除防止采空區(qū)冒落矸石涌入工作面外，并承受 冒落矸石壓力。掩護梁也是鋼板焊接的箱型結(jié)構(gòu)，用 厚鋼板式型鋼作骨架。掩護梁下部 焊有與前后連桿相鉸接的耳座，有的支架掩護梁上焊有支柱柱窩?；顒觽?cè)護板一側(cè)有彈簧筒和液壓千斤頂和掩護梁相連接，以保證活動側(cè)護板與鄰架的固定側(cè)護板靠緊。 從側(cè)面看，掩護梁的形狀有折線型 和 直線型兩種。折線型掩護梁的掩護支架相對于直線型掩護梁的支架斷面大。但折線型掩護梁的工藝性差，當支架歪斜時，架間密封性差。從支架寬度方向來說，掩護梁又可分為整體式和對分式兩種，對分式構(gòu)件小，易于加工、運輸和安裝。 ：頂梁和掩護梁的鉸點為圓弧曲線的支架，它的梁端 到煤壁的距離，隨采高的變化而變 化。這種端面距的變化，對機道上方頂板的破碎度起直接影響，當端面距超過 300 毫米時，影響相當嚴重。同時 ，這種支架的后鉸點是固定的，往往為冒落矸石壓住，造成移架工作的困難。為了改善支架的性能，近年來廣泛采用使頂梁鉸點軌跡呈雙紐線的四連桿機構(gòu)。 液壓支架上所用的四連桿機構(gòu)，實質(zhì)上是雙搖桿機構(gòu)。雙搖桿機構(gòu)的特征是，以四連桿的最短邊的對邊為 固定邊，搖桿 AB 和 CD不能作整周運動。雙搖桿機構(gòu)的功能之一是連桿 BC 上的某點 E 走雙紐線的軌跡， 其中某段軌跡近似于直線，這種機構(gòu)最早是在港口的起重機上使用。用在液壓支架上可使頂梁梁端 的變化大大減小。 如果連桿長度和頂梁 鉸點軌跡線段選取合適，可使支架在頂板來壓下降時，頂梁向煤壁方向移動，從而使頂梁對頂板產(chǎn)生一個水平擠壓力，有利于 頂板管理。連桿長度的選取，可根據(jù)支架在預定的最小和最 大高度時的梁端距差值，可用作圖法求得。由于連桿不僅承受冒落矸石的負荷，同時還要承受頂板的側(cè)向力，所以連桿 應有足夠的強度。連桿在結(jié)構(gòu)遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 上可以采用整體式和單桿式。 ：底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的承壓部件。因此，除滿足一定的剛度和強度外，對底板起伏不平的適應性要強 ；對底板接觸比壓要?。灰凶銐虻目臻g安裝 支柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；要便于人員操作和行走，能起一定的擋矸作用；要考慮排矸能力；要有一定的重量，以保證支架的穩(wěn)定性等。目前它的結(jié)構(gòu)型式有以下幾種： （ 1） 整體式：這種底座是用 鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強，穩(wěn)定性好，強度高 ，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小。 （ 2） 對開式：為使底座在一定范圍內(nèi)適應底板起伏不平的變化，常把底座做成前后或左右對分式的。 （ 3） 底靴式：這種底座的特點是，每根支柱支承在一個底靴上，支柱之間用彈簧鋼板連接，支柱與底靴 之間用銷軸連接。它的結(jié)構(gòu)輕巧，動作靈活，對底 板不平的適應性強，但剛性差，與底板接觸面積小，穩(wěn)定性也差，多用在 節(jié)式支架上。 各種型式的底座前端都做成滑靴形，以減少支架的移動阻力，避免移架時底座啃底。底座與支柱之間連接處也采用球面接觸，以免因支柱偏斜受偏載，并用限位板和銷軸限位，防止支柱脫出柱窩。 （ 1） 控制閥：控制閥由液控單向閥和安全閥組成，是支架的關(guān)鍵元件之一。按照它們封閉元件形狀的不同，有球面密封式、錐面密封式、平面密封式和圓柱面密封式四種。 球面密封式和錐面密封式控制閥的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，缺點是磨損大，對污物的敏感性強 。在高壓系統(tǒng)中使用時，常采用閥套導向和塑料閥座，以提高可靠性和密封性。 平面密封式控制閥采用橡膠閥墊，具有較寬的密封帶。利用閥座的限位作用， 可使閥體與閥墊之間既保持足夠的接觸壓力，又可避免壓力太大而損壞閥墊。此閥工作可靠，密封性能好，對污物不敏感。 圓柱面密封式 控制閥的優(yōu)點是磨損小，多污物的敏感性較小，工作可靠。缺點是密封性差，漏損大，特別在采用低粘度的工作液體時尤為嚴重。使用時，必須在圓柱面加 O 形圈，以增強密封性。 ① 液控單向閥：液控單向閥質(zhì)量的好壞 ，直接影響支架工作的可靠性。如果單向閥的餓密封性能不好， 鎖不住支柱活塞腔的工作液體，當頂板來壓時，支架 就會出現(xiàn)自動降柱高宇：液壓支架 及推移千斤頂 的設(shè)計 18 現(xiàn)象，這在支架工作中是不能允許的。如果單向閥動作不靈敏，封閉壓力小，則支柱的初撐力就達不到設(shè)計要求。因此，要求液控單向閥必須密封可靠，動作靈敏，使用壽命長。 影響 單向閥工作性能的關(guān)鍵是密封性，因此用于高壓系統(tǒng)中的各種液控單向閥，均集中于研究單向閥密封元件的結(jié)構(gòu)要素、材質(zhì)和工藝 我國液壓支架上主要采用前三種型式，目前已定型生產(chǎn)的是 KDF1 型平面密封式單向閥。為了增加這種閥在更高油液壓力下工作的穩(wěn)定性，我國又設(shè)計了 KDF2s型平面密封式單向閥 。 它的特點是，改變了閥芯與導向套的結(jié)構(gòu)形狀和相互關(guān)系，在導向套上加工一個節(jié)流孔，及早釋放少量油液，以控制閥芯的移動速度。 液控單向閥 按動作的不同，又分為單液控和雙液控兩種。單液控只有一個液控口，一個頂桿；雙液控有兩個液控口，兩個頂桿，可使支柱實現(xiàn)強迫降柱和自重降柱。 液控單向閥 按卸載動作的不同，又分單級卸載和分級卸載兩種。單級卸載是靠頂桿推開閥芯元件而實現(xiàn)一次卸載，目前大多數(shù)采用這種型式。但當支柱活塞腔封閉液體的壓力高達 600～ 700kg/cm2時，打開單向閥需要較大的推力，并容易產(chǎn)生液壓沖擊， 加速閥墊的沖刷 。為此，可采用分級卸載的液控單向閥。 分級卸載的液控單向閥的特點是，具有兩個套在一起的大閥芯和小閥芯。這種分級卸載的液控單向閥在結(jié)構(gòu)上雖然復雜，但由于小閥芯的作用面積小，所需要 的頂桿推力也小，大閥芯的作用面積大，但由于已被小閥芯卸載，故油液壓力小，頂桿所需推力也小，使用壽命長。 還有一種 V 型控制閥，它是一個由三套分級液控單向閥共體的閥組，大大簡化了閥的結(jié)構(gòu)。閥座材料是不銹鋼（ EN56C），精加工后再進行真空熱處理來提高表面硬度 ，最后用一個高精度的碳化鎢球?qū)㈤y口擊壓一下。閥球也采用不銹鋼材質(zhì)，處理硬度比閥座 再高些。這種閥對粉塵的敏感性小，過液量提高 50%，卸載的初始階段，液流必須經(jīng)過一個 毫米的間隙，重合長度約為 1～ 2毫米，從而減小液壓沖擊。 ② 安全閥：安全閥是使支柱保持恒阻力工作特性的關(guān)鍵元件，同液控單向閥 一樣，長期處于高壓狀態(tài)下工作，如果它的密封性能不好，就不能保證支架達到設(shè)計的工作阻力和穩(wěn)定的工作狀態(tài)。因此，要求安全閥動作靈敏、密封可靠、工作穩(wěn)定、使用壽命長。 液壓支架上采用的安全閥均為直動式，這種閥的結(jié)構(gòu)簡單，工作靈敏，在過載時能及時起到 卸載溢流的作用。 各種安全閥 在動作原理上均相同，它們都是 利用液體壓力和彈簧力的相互作用，以實現(xiàn)閥的開啟溢流和定壓關(guān)閉的作用，在結(jié)構(gòu)上也基本相似。我國液壓支架上主要采用后三遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 種閥型。 （ 2） 操縱閥：操縱閥是控制支架各支柱和千斤頂進出油液，完成支架預定動作的操縱元件。因此，它必須滿足支架各動作的要求，密封性能好，操作力小，工作可靠，操作方便。 按 閥芯結(jié)構(gòu)型式的不同，液壓支架的操縱閥可 分為滑閥式、平面轉(zhuǎn)閥式和組合單向閥式等。按控制方式不同，又分為手控、液控和電控等。下面按閥芯的不同結(jié)構(gòu)型式分別介紹。 ① 滑閥式操縱閥：滑閥的閥芯元件在同一平面中平行布置，沿軸向方向運動，以 開閉進出口液路，實現(xiàn)換向作用。 這 類閥的閥芯和閥體之間靠圓柱面密封，密封性差，易引起滲漏，所以設(shè)置供液閥，它也可防止誤動作。由于支架動作較多，用一個滑閥難以操縱，常是兩個（或多個）滑閥組合使用。 ② 平面轉(zhuǎn)閥式 操縱閥：轉(zhuǎn)閥的配液元件是閥片，閥片繞中心軸線轉(zhuǎn)動，以此來接通或斷開各液口，實現(xiàn)配液換向動作。 這類閥由于閥片與閥座之間是平面接觸，軸向配液，有自閉特性，利于增強密封性，但由于支架 動作較多，閥體端面軸向孔數(shù)較多，又往往易造成漏損。由于這類閥實行多位配液，為避免誤動作，必須安設(shè)供液閥。 ③ 組合式 單向閥式操縱 閥：此類型操縱閥按操作方式不同，又可分為杠桿擺動式和凸輪回轉(zhuǎn)式兩種。 Ⅰ 杠桿擺動式：這種 閥的閥芯元件在同一平面中平行布置，由杠桿的擺動使操縱閥閥芯元件沿軸向方向運動，以開閉進出口液路，實現(xiàn)換向動作。 這種閥每個單獨操作，一個閥芯元件只控制支柱或千斤頂?shù)囊粋€動作，所以不需設(shè) 供液閥。由于液壓支架動作較多，常是多個閥片組合使用，易實現(xiàn)復合動作。 BCF4 型是我國近來研制的一種操縱閥 ，它的閥芯元件采用錐面密封式。它的結(jié)構(gòu)特點在于閥芯在高壓腔內(nèi)的受壓面積較小，因而操作力小，適用于油液壓力在 350MPa 以下的高壓系統(tǒng)。 Ⅱ 凸輪回轉(zhuǎn)式 ：這種閥的配液元件，沿操縱手把轉(zhuǎn)動軸線的半徑方向布置。靠轉(zhuǎn)動凸輪，推動頂桿打開和關(guān)閉閥門，實現(xiàn)配液換向的動作。 這種操縱閥常做成一個或多個閥塊，每個閥塊又做成若干個動作平面。每個動作平面又有一個或多個凸輪控制油缸的一個或兩個動作。由于這種閥各動作平面之間是相互隔絕高宇：液壓支架 及推移千斤頂 的設(shè)計 20 的，所以不設(shè) 供液閥。 （ 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。移架和推溜的動作，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 作過程的不同，推移方式和推移千斤頂?shù)牟贾靡膊灰粯?。 如圖示 27 推移 裝置結(jié)構(gòu)形式1輸送 機；2推移千 斤頂；3底座 ；4移 步橫梁；5框架；6浮動活 塞 圖 27 推移裝置結(jié)構(gòu)形式 Fig27 Passage installment structural style 由于液壓支架工作過程的不同，推移方式有兩種。 分別是 先移架、后推溜 方式和先推溜、后移架方式。 （ 2） 護幫裝置：液壓支架上的護幫裝置，是為了開采厚煤層或煤質(zhì)松軟的一些 中厚煤層時防止煤壁片幫而設(shè)計的。 護幫裝置一般由液壓千斤頂和護幫板構(gòu)成，安裝在前梁 下部 。正常情況下，護幫板伸出緊貼煤壁，防止片幫，或在片幫時起緩沖作用，防止砸傷工作人員。當采煤機割到支架前面時，需將護幫收回，讓采煤機 通過。然后，隨支架移到新的工作位置后重新伸出以支護新暴露的煤壁。 （ 3） 擋矸裝置：矸石涌入支架內(nèi)會造成行人不便，移架困難，有時甚至會埋住操縱閥手把，損壞高壓軟管，嚴重影響支架的正常 工作，架內(nèi)矸石的清理也需要繁重的體力勞動。為此，需要良好的擋矸裝置。 （ 4） 防倒防滑裝置：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，離固定點較遠，所以下滑程度比前部嚴重，造成支架的傾斜。當煤層傾角增大到使支架失去橫向穩(wěn)定時，支架會向下傾倒。因此，為了保證支架的正常工作，必須采取相應的防滑 、 防倒和調(diào)遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 架措施。 總體結(jié)構(gòu)布局 液壓支架結(jié)構(gòu)高度的正確選擇，是設(shè)計支架能否正常工作的關(guān)鍵。支架的高度小于煤層的厚度時，就要留煤皮或增加材料消耗；支架高度太大，則相對地減少了立柱的伸縮比，在煤層厚度厚度變小時，支架就可能在工作過程中被壓死。 支架高度應根據(jù)所采煤層 的厚度，其最大和最小高度為： H max=3500 mm H min=1800 mm 支架的伸縮比 m為 m=minmaxHH = 3500 ? 由于液壓支架的使用壽命較長，四柱支撐掩護式支架一般取 ～ 。 支架的間距是相鄰兩架中心之間的距離，是支架沿工作面布置的一個參數(shù)。 ?????? nbBl m 式中 l—— 支架間距； B—— 每架頂梁總寬度； b—— 相鄰支架 頂梁之間的間隙； n—— 每架所包含的組架或框架數(shù)。整體自移式 n=1。 由上式可以看出，當支架結(jié)構(gòu)型式確定后，支架間距就取決于梁的寬度和頂板所允許的頂梁之間的間隙。因此在設(shè)計中， l 雖不是一個獨立的結(jié)構(gòu)參數(shù)，但它卻直接影響到移架速度、造型大小和支架在工作面的布置情況。由于 b 值受頂板條件的限制，所以，當 l太大時，支架的寬度尺寸相應加大，重量增加；當 l太小時，移架速度小，側(cè)向穩(wěn)定性差。一般可根據(jù)頂板性質(zhì)和支架類型，在造型適宜、結(jié)構(gòu)合理和利于支護的原則下，