【文章內(nèi)容簡介】 用的控制元件主要有兩大類：壓力控制閥和方向控制閥。壓力控制閥主要有安全閥；方向控制閥主要有液控單向閥、操縱閥等。 ⑷ 輔助裝置 輔助裝置包括推移裝置、擋矸裝置、復位裝置、護幫裝置、防倒防滑裝置等。 ① 推移裝置 推移 裝置是實現(xiàn)支架自身前移和刮板輸送機前移的裝置，由連接頭、框架、推移千斤頂組成。 ② 擋矸裝置 擋矸裝置由懸掛在頂梁后端的擋矸簾或擋矸板構成，其作 用是防止矸石從采空區(qū)涌入工作面。 ③ 復位裝置 復位裝置是支撐式支架的特征裝置 。安設復位裝置的目的就是為了使支架立柱保持在垂直于頂板的正確位置，使支架的結構穩(wěn)定，具有抵抗頂板水平分力的能力。 ④ 護幫裝置 設護幫裝置的 目的在于防止煤壁片幫或在片幫時互幫板起到遮蔽作用，避免砸傷工作人員或損壞設備。護幫裝置安設在支架頂梁前端，由護幫板和護幫千斤頂組成。 ⑤ 防倒防滑裝置 在煤層傾角較大（一般在 15176。以上）時，支架需加設防倒 防滑裝置，以免支架降落或前移時傾倒或下滑。防滑裝置一般安設在兩相鄰支架的底座側面，防倒裝置一般安設在兩相鄰支架的頂梁側面。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 7 液壓支架的工作原理 圖 11 液壓支架工作原理 1—— 輸送機； 2—— 推移千斤頂； 3—— 立柱； 4—— 安全閥； 5—— 液控單向閥； 6—— 操縱閥 液壓支架在工作過程中，必須具備升、降、推、移四個基本動作，這些動作是利用泵站供給的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個液 壓缸來完成。如圖 11所示。 ⑴ 升柱 當需要 支 架上升支護頂板時，高壓乳化液進入立柱的活塞腔，另一腔回液，推動活塞上升。使活塞桿相連接的頂梁緊緊接觸頂板。 ⑵ 降柱 當需要降柱時，高壓液進入立柱的活塞桿腔，另一腔回液，迫使活塞桿下降，于是頂梁脫離頂板。 ⑶ 支架和輸送機前移 支架和輸送機的前移，都是由底座上的推移千斤頂來完成的。當需要支架前移時，先降柱卸載，然后高壓液體進入千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機的為支點 ，缸體前移，把整個支架拉向煤壁；當需要推輸送機時，支架支撐頂板后，高壓液進入千斤頂?shù)幕钊?，另一腔回液，以支架為支點，使活塞桿伸出，把輸送內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 8 機推向煤壁。 支架的支撐力與時間的曲線，稱為支架的工作特性曲線，如圖 12 所示。支架立柱工作時，其支撐力隨時間的變化過程可以分為三個階段。支架升柱時，此階段為初撐階段 t0 ；此時支架的初撐力為： P c =4?D2 pb n 310? （ KN） （ ） 式中 D—— 支架立柱的缸徑， m； pb —— 泵站的工作阻力， Mpa； n—— 支架立柱的數(shù)量。 立柱收縮，此階段為恒阻階段 t3 ，此時支架的工作阻力為 P= 4? D2 pa n 310? （ KN）， （ ） 式中 pa —— 支架安全閥的調(diào)定壓力， Mpa； 其它符號意義同前。 支架的工作阻力標志著支架的最大承載能力。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 第三章 液壓支架整體結 構尺寸的確定 為了滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以便有效的控制頂板，保證合理的下沉量。液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。推溜力一般為 100KN 左右；移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為 100KN～ 150KN，中煤層一般為 150KN 至 250KN，厚煤層一般為 300KN～ 400KN。 防矸性能要好；排矸性能要好； 要求液壓支架能保證采煤工作面有 足夠的通風斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求；為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械?；調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便；支架 的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值； 要求支架有足夠的剛度，能承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。 整體結構的確定 支架高度和支架伸縮比 已知設計條件已給出支架的最大支撐高度和最小支撐高度分別為 ， 。由上一章分析和計算知支架的伸縮比是最大與最小高度之比值即： m = Hm / Hn = () 支架間距 所謂支架間距，就是相鄰 兩支架中心線間的距離，按下式計算 bc =Bm +nc3 () 式中 bc —— 支架間距（支架中心距）， Bm —— 每架支架頂梁的總寬度， c3 —— 相鄰支架（或框架 ）頂梁之間的間隙， n —— 每架所包含的組架或框架數(shù)，整體自移式支架 n = 1；整體邁步式支架 n = 2。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 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的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機溜槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定，我國刮板輸送機溜槽每節(jié)長度為 ，千斤頂連接塊位置在溜槽中長的中間 ,所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架中心距一般為 。 底座長度 底座是將頂板壓力傳遞到底版和穩(wěn)固支架的部件。在設計 支架的底座長度時，應考慮如下諸方面：支架對頂板的接觸比壓要?。恢Ъ軆?nèi)部應有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。通常支撐掩護式支架的底座長度取 4 倍的移架步距（一個移架步距為 ） ，即 左右。取底座長度： 。支架底座寬度一般為 ～ m。取底座寬度： m。 四連桿機構的作用及幾何特征 四連桿機構的作用 四連桿機構是掩護式支架和支撐掩護式支架的重要部件之一。其作用概括起來主要有兩個，其一是當支架由 高到低的變化時，借助四連桿機構使支架頂梁前端點的運動軌跡呈近似雙紐線，從而使支架頂梁前端點與煤壁間距離的變化大大減小，提高了管理頂板的性能；其二是使支架能承受較大的水平力。 四連桿機構的幾何特征 ⑴ 支架高度在最大和最小范圍變化時， 如圖 32 所示 ， 頂梁前端點運動軌跡的最大寬度 e 應大于或等于 70mm，最好為 30mm以下。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 11 ΘO 圖 32 四連桿的幾何特征圖 ⑵ 支架在最高位置時和最低位置時，頂梁與掩護梁的夾角 P和后連桿與底平面的夾角 Q，應滿足如下要求：支架在最高位置時， P ≤ 52176?！? 62176。， Q ≤ 75176?！? 85176。；支架在最低位置時，為有利于矸石下滑，阻止矸石停留在掩護梁上，一般取 Q ≥ 25176?！? 30176。，在特殊情況下需要角度較小時，可提高后連桿下鉸點的高度。 ⑶ 從圖 33 可知 ，掩護梁與頂梁鉸點和瞬時中心之間的連線與水平線的夾角為， θ設計時要使 a 角滿足 tgθ≤，其原因為 θ 角直接影響支架承受附加力的數(shù)值的大小。 圖 33 四連桿的幾何特征 ⑷ 應取頂梁前端點運動軌跡雙紐線向前凸的一段為支架的工作段。其原因是當頂板內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 12 來壓時，立柱讓壓下縮，使支架有向前移的趨勢，可防止巖石向后移動，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。同時底板阻止底座向后移，使整個支架產(chǎn)生順時針的轉動趨勢，從而增加了頂梁前端的支護力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利于移架。水平力的合力也相應減小，所以減輕了掩護 梁的外載荷。 從以上分析得知，為使支架受力合理和工作可靠，在設計四連桿機構的運動軌跡時，應盡量是 e值減小，取雙紐線向前凸的一段為支架的工作段。 所以，當已知掩護梁和后連桿的長度后，從這個觀點出發(fā)，在設計時只要把掩護梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構，運用作圖法就可以了，如圖 34 所示（實際上液壓支架四連桿機構屬雙搖桿機構）。 圖 34 掩護梁和后連桿構成曲柄滑塊機構 掩護梁和四連桿長度的確定 一、掩護梁和四連桿的性能要求 由于掩護梁與底座間構成 一個雙搖桿四桿機件。所以掩護梁的長度設計首先應滿足一定的運動 條件，其次是要盡量獲得良好的受力狀態(tài)。它們可歸結為以下設計要求： （ 1）應滿足采高范圍要求；（ 2）支架升降過程中的梁端距的變動量 ? 70～ 100mm；（ 3）掩護梁的速度瞬心與鉸點 A的連線與水平線的夾角 ? 應小于 ?9 ，如圖 310，最大不能超過?19 ，以限制支架支撐力的波動量小于 5? %。 （ 4）掩護梁總長不要大于兩搖桿在掩護梁上鉸接點距離的 4倍，即 14LL? 。（ 5）掩護梁的傾角 ? 不宜太小，支架在最低位置時，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 13 G H1 H2 A 2? 1? 6L 2? Q ? 應大于 ?10 ，一般取 ?15 左右，以免被矸石壓死，難于移架；支架在最高位置時， ? 可達 ?55 ～ ?60 ，以減少堆積在掩護梁上的矸石，提高支撐效率，減小移架阻力。（ 6）掩護梁與前搖桿的夾角 ?130max ?? ，以免出現(xiàn)死角。（ 7）前、后搖桿都向采空區(qū)傾斜，前搖桿與水平面夾角的最大值 1? 〈 ?80 ，后搖桿與水平面夾角的最大值 ?801?? ，一般取?20?? ～ ?80 ，這樣支架整體受力比較合理，其結構尺寸也較緊湊。 用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度，如圖 3－ 5 所示。 圖 3－ 5 掩護梁和后連桿計算圖 可設： G――為掩護梁長度； A――為后連桿的長度； 6L ――為 39。e 點引垂線到后連桿下鉸點之距； 1H ――為支架最高位置時的計算高度； 2H ――為支架最低位置時的計算高度； 從幾何關系可以列出如下兩式： 利用 1H 和 2H 估計 G、 A和 6L ，用如下解析法：（如圖 37） 1 1 1sin sinH G A??? ? ? ? () 1? 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 2 2 2sin sinH G A??? ? ? ? 6 1 1c os c osL G A??? ? ? ? () 6 2 2c os c osL G A??? ? ? ? 聯(lián)立上述后兩式可得： 1212 c osc os c osc os ?? ?? ???GA () 說明： 支架計算高度為支架高度減去掩護梁上鉸點之頂梁面之距和后連桿鉸點至底座底面之距。 按四連桿機構和掩護梁的幾何特征要求，選定 2121 ???? 、 代入上式，分別取上述四者值經(jīng)過調(diào)整，可求出兩者之間的比值為 。 符合支撐掩護式支架的 ?GA ～ 支架在最高位置的計算高度為： 1H = GsinP1 + AsinQ1。 () 根據(jù) GA 的值 ,由式（ 38）就可以求出掩護梁的長度 G＝ 2127mm 和后連桿長度 A＝1419mm。 二、四連桿機構的尺寸設計 圖樣法直觀、 簡單，但只要涉及試湊的問題往往都比較麻煩，因此常將它與解析法合用，再加一定的經(jīng)驗和類比，問題的解總是可以找到的。 作圖過程如下： （ 1）選頂梁與掩護梁的鉸接點擬作頂梁前端點，它的高度變化范圍就好似支架的調(diào)高范圍，它在調(diào)高范圍內(nèi)的水平偏移量就是梁端距變化量。等到四連桿機構的尺寸確定之后，再考慮頂梁和立柱，于是支架的基本結構就定出來了。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 （ 2）根據(jù)支架的調(diào)高范圍，作 mm垂線，在 mm線上標出頂梁與掩護梁的鉸接點的最高位置 A1 和最低位置 2A 。并在 mm 線上取 Q 點，使 1A Q= 1H =3000mm， 2A Q= 2H =2021mm， 1H 和 2H 為最大采高和最小采高。在 Q點作 mm垂線 xx。 （ 3）在 1A 和 2A 點作水平線和斜線，使斜線與水平線的交角為 1 50?? ， ? ?? ，在斜線上取長 L，得 C C2 點，它們是掩護梁與后搖桿的鉸接點。在 xx 線上作QD= 6L =1000mm， D 點是后搖桿與底座的鉸接點。連接 CD 就是后搖桿，現(xiàn)在再根據(jù)作圖情況驗算 ? 角和 ? 角，調(diào)整各值，直到基本滿意為止。 （ 4） 在 AC 線上找 一點 B，使 AC 4BC? ， 再利用以往的設計經(jīng)驗，取