【文章內(nèi)容簡介】 （ 4） 作業(yè)量大，約占全采煤工作面的 20％左右 ； （ 5） 它是人員的出入口 。 國內(nèi)外一些端頭支架的技術(shù)特征 國內(nèi)外一些端頭支架的技術(shù)特征如表 ： 項 目 蘇聯(lián) 波蘭 德國 中國 OKC 型 KCY 型 HPP1 型 蓋特林 2 號 DW1型 BDZ 型 支架最大高度（ mm） 3000 2900 3040 3450 3500 3500 支 架組的寬度(mm) 1200 1072 500 1540 3000 3000 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 支架組全長 (mm) 6270 7400 4850 9000 7700 7800 支柱初撐力 (T) 15 支柱的工作阻 (T) 40 50 100 100 支架組的初撐力(T) 60 502 424 支架組的工作阻力 (T) 160 300 220 800 900 支架承載強度(Mpa) 底板額定比壓(Mpa) 1 推移千斤頂拉力(T) 10 2 47 推移千斤頂推力(T) 18 2 125 推移步距 (mm) 790 720 615800 400 700 泵站工作壓 (Mpa) 20 15 支架組重量 (T) 28 6 33 表 國內(nèi)外一些端頭支架的技術(shù)特征表 端頭支架的功能及特點 端頭支架的功能 端頭支架分別用于上下順槽，主要功能是維護好巷道和回采工作面交叉口處的頂板；協(xié)調(diào)該處排頭支架、工作面運輸機、順槽轉(zhuǎn)載機等設(shè) 備之間的位置和配套關(guān)系；除端頭支架能自移以外，要為轉(zhuǎn)載機和運輸機機頭的移動提供動力；端頭支架本身具有防倒、調(diào)架或適應(yīng)工作面傾角變化的能力；能適應(yīng)左右工作面，換向方便；前梁伸入巷道，起一定的超前支護作用。 端頭支架的特點 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 端頭支架的主要特點見表 ： 總 體 設(shè) 計 1） 通用性 為使端頭支架能與多種工作面支架配套，端頭支架有較大的調(diào)高比， 能和不同架型、不同高度的工作面支架配套使用，故支架的調(diào)高范圍為 ~。 2） 配套性 轉(zhuǎn)載機安放在主架的凹槽內(nèi)，支架本生和轉(zhuǎn)載機機尾以及工 作面運輸 機設(shè)有連接耳子，頂梁的跨度較大。 3） 適應(yīng)性 能適應(yīng)正負(fù) 5176?！?15176。 或正負(fù) 15176?！?25176。 的傾角需要。 主 要 結(jié) 構(gòu) 1） 均包括主副架各一架。 副架較窄，一般在工作面一側(cè)布置；主架較寬，一般靠順槽下幫一側(cè)布置； 2） 轉(zhuǎn)載機置于主架底座上，故轉(zhuǎn)載機在巷道內(nèi)的位置是偏置的； 3） 支架基本型式為支撐掩護式，主副架為四柱； 4） 主副梁底座采用鉸接連接； 5） 采用四連桿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)； 6） 主副架頂梁之間、底座之間設(shè)有防倒調(diào)架千斤頂。 表 端頭支架的主要特點 端頭液壓支架的工作 原理 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實現(xiàn)完成的。 升柱 當(dāng)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，使與活塞桿相連接的頂梁接觸頂板。 立柱 當(dāng)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。 移架輸送機前移 支架和運輸機的前移，都是由底座上的推移千斤頂來完成的。當(dāng)需要支架前移時，先降柱卸載，然后高壓液進入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液 ，以輸送機為支點，缸體前移，把整個支架拉向煤壁；當(dāng)需要推運輸機時，支架支撐頂板后，高壓液進入推移千斤頂?shù)幕钊?，另一腔回液，以支架為支點，是活塞桿伸出，把運輸機推向 煤壁。支架的支撐力與時間曲線，稱為支架的工作特性曲線， 支架立柱工作時，其支撐力隨時XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 間的變化過程可分為三個階段： （一）初撐階段 支架在升柱時，高壓液進入立柱下腔，立柱升起使頂梁接觸頂板，立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到泵站工作壓力時，泵站自動卸載，支架的夜控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達(dá)到初撐力，此階段為初撐階段 to，此時支架對頂 板的支撐力為初撐力。支撐式 支架的初撐力 為 : Pc=π／４Ｄ 178。Pbn10179。KN 式 () 式中： D －支架立柱的缸徑，ｍｍ； Pb－泵站的工作壓力， ＭＰ a。 n －支架立柱的數(shù)量。 由 式 ()可知，支架初撐力的大小取決于泵站的工作壓力，立柱缸徑和立柱的數(shù)量。合理的初撐力是防止直接頂過早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來提高初撐力，以免立柱的缸徑過大。 （二）承載增阻階段 支架 初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力 增加，直到增加到支架的安全閥調(diào)正壓力，立柱下腔壓力達(dá)到工作阻力， 此階段為增阻階段 t1。 （三）恒阻階段 隨著頂板壓力繼續(xù)增加，使立柱下腔壓力超過支架的安全閥壓力調(diào)正值時，安全閥打開而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減小，立柱下腔壓力降低，當(dāng)?shù)陀诎踩y壓力調(diào)整之后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調(diào)整壓力的限制下，壓力曲線隨時間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段 2。此時支架對頂 t板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。支撐式支架的工作組力為： Pc=π／４Ｄ 178。Pan10179。KN 式 () 式中： Ｐ a －架安全閥的調(diào)定壓力 ， Mpa； 支架的工作阻力標(biāo)志著支架的最大承載能力。支架的工作阻力是支架的一個重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。但是，由于支架的頂梁長短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對頂板的支撐能力。因此，常用單位支護面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護強度來表示支架的支護性能。即 q=Ｐ ／Ｆ １０ ˉ179。，ＭＰ a 式 () XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 式中： F — 支架的支護面積， m 178。 端頭支架的 技術(shù) 要求 在端頭支架設(shè)計時，一方面根據(jù)原始條件，另一方面要滿足使用上的要求，具體要求如下： 1. 能有效地支控端頭頂板，做到安全可靠； 2. 有足夠的工作空間，便于行人和通風(fēng)，并且能滿足采煤機自開缺口的 要求； 3. 有可靠的推移機構(gòu)，有足夠的推移力； 4. 有便于順槽棚子的回收工作； 5. 操作臺必須設(shè)在安全地點，并且便于操作。 端頭支架設(shè)計原始數(shù)據(jù) 支撐高度： 1800~3000mm； 支護長度： 4300 mm； 支架 中心距： 2026 mm ； 支護強度： Mpa； 泵站工作壓力： Mpa 安全閥調(diào)定壓力： 32 Mpa 型式：雙列式、半卸載交替前移 操縱方式：本架 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 2 端頭液壓支架主要部件的設(shè)計 端頭支架各部件的設(shè)計應(yīng)該滿足以下要求： （ 1）四連桿機構(gòu)應(yīng)進行優(yōu)化設(shè)計，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)上既滿足工作空間要求，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。 （ 2）前梁無論是伸縮式或是挑梁式，都應(yīng)能及時支護頂板。前梁由前梁千斤頂控制，可上、下擺動。與頂板保持良好的接觸，維護機道上方頂板 。伸縮梁靠伸縮千斤頂和前梁作相對滑移．用以及時支護新暴露的頂板。 （ 3）頂梁。頂梁是支架主要承受頂板壓力的部件，并起切頂作用。它可多次反復(fù)支撐頂煤，以利于放煤。頂梁裝有側(cè)護板，活動側(cè)裝有千斤頂和彈簧，防止架間漏煤、矸及調(diào)節(jié)支架間距。若四連桿機構(gòu)與頂梁鉸接，要有可靠的鉸接支座。 （ 4）掩護梁。它用于承受部分煤、矸載荷，防止其竄入后輸送機的工作空間，保證支架、后輸送機正常運行。根據(jù)不同的支架類型，掩護梁有伸縮插板式和在下端鉸接一伸縮尾梁式，它裝有側(cè)護板．作用與頂梁側(cè)護板相同。掩護梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重 要的部件。 （ 5）底座。其作用是將支架承受的頂板壓力和側(cè)向力傳至底板。它既要有足夠的強度和剛度，又應(yīng)滿足底板比壓不超限。保證支架整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵是在底座上鉸接四連桿機構(gòu)，在底座中間設(shè)置有推移裝置，側(cè)面設(shè)置拉后輸送機的千斤頂和推移桿。 （ 6）推移裝置。此機構(gòu)關(guān)系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。推移桿結(jié)構(gòu)有長推桿或是由兩部分短推移桿組成。 （ 7）尾梁。四連桿機構(gòu)與掩護梁鉸接的支架，在掩護梁下鉸接一可轉(zhuǎn)動的伸縮插板尾梁，用以放煤、保證放煤高度及維護工作空間。對于大塊煤可利用插板進行破碎。尾梁裝有側(cè)護板， 作用與頂梁、掩護梁的側(cè)護板相同。 （ 8）控制系統(tǒng)及立柱、千斤頂。液壓系統(tǒng)由各液壓件、管路系統(tǒng)組成，它應(yīng)保證立住、千斤頂完成支架要求的各種性能，并達(dá)到設(shè)計技術(shù)參數(shù)。 頂梁的設(shè)計 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 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，還要保證支護頂板的需要，如有足夠的頂板覆蓋率， 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。 各類頂梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般由鋼板焊接而成。為加強結(jié)構(gòu)剛度，在上下蓋板之間焊有加強筋板，構(gòu)成封閉式棋盤型。頂梁前端呈滑撬式或圓弧形，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定量連接起來，掩護式支架和支撐掩護式支架在頂梁后端有銷孔，通過銷軸與掩護梁上的銷孔相連。 按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)形狀 ： 圖 頂梁的三維圖 按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)形狀： （ 1） 閉式頂梁 閉式頂梁為頂梁上、下蓋板與筋板焊接成封閉型，如圖 ： 圖 頂梁筋板焊接 圖 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 頂梁開式立筋形式 一種為立筋凸出型，如圖 所示，增加了焊接強度；另一種為立筋凹 下，焊接后使頂梁平整，但焊接強度不如前一種。如圖 所示。 （ 2） 開式頂梁 開式頂梁的特點，可減輕頂梁重量，增加頂梁的抗彎強度。 對掩護式和支撐掩護式支架，為便于側(cè)護板能自由伸縮，要在頂梁頂面上 加焊一塊比側(cè)護板鋼板稍厚的鋼板，稱為頂板，同時也增強了頂梁的結(jié)構(gòu)強 度。 側(cè)護板的設(shè)計和選擇 側(cè)護板的種類 頂梁和掩護梁的側(cè)護板 有兩種：一種是一側(cè)固定另一側(cè)活動的側(cè)護板。由于固定側(cè)護板與梁體焊接成一起，可節(jié)省材料又加固梁體。在設(shè)計時，根據(jù)左右工作面來確定左側(cè)或右側(cè)為活動側(cè)護板。一般沿傾斜方向的上方為固定側(cè)護板，下方為活動側(cè)護板?；顒觽?cè)護板通過彈簧筒和側(cè)推千斤頂與梁體連接，以保證活動側(cè)護板與鄰架的固定側(cè)護板靠緊。但當(dāng)改換工作面開采方向時活動側(cè)護板便位于傾斜方向的上方，對調(diào)架、防倒等帶來不利，所以很少采用。 另一種是兩側(cè)皆為活動側(cè)護板。這種側(cè)護板可以適應(yīng)工作面開采方向變化的要求，有利于防倒和調(diào)架。 側(cè)護板的結(jié)構(gòu)型式 側(cè)護板的 機構(gòu)型式分為兩種類型： 一種是側(cè)護板在頂梁的外側(cè)。這種類型側(cè)護板有三種型式，如下圖： XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 圖 側(cè)護板的結(jié)構(gòu)型式 頂梁上無頂板，側(cè)護板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護板得的伸縮 , 圖 、 c，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點，但支架承受偏載時，側(cè)護板受力很大。 另一種是鉸接式側(cè)護板，他克服了以上兩種側(cè)護板的缺點，但由于架間側(cè)護板造成了三角帶容易填入矸石，影響架間密封效果。 側(cè)護板尺寸的確定 頂梁側(cè)護板的側(cè)向?qū)挾?，按支架升降高度和推移步距來確定。即：考慮到當(dāng)一 架升起，另一架降柱時，要保證相鄰兩架間側(cè)護板不脫離接觸。同時 考慮到支架降柱后要前移，為防止頂梁后部側(cè)護板脫離接觸，頂梁側(cè)護板后部要加寬，價款的長度一般為從頂梁后部起大于一個步距，即大于 600 ㎜ 。掩護梁側(cè)護板的側(cè)面寬度，主要考慮移架步距，一般比一個步距大 100㎜，即相當(dāng) 700 ㎜。當(dāng)一架固定，另一架前移時，兩架之間能封閉，同時又考慮到降架前移時，原不動的掩護梁側(cè)護板下部不至脫離。所以，掩護梁側(cè) 護板下部要加寬。頂梁和掩護梁側(cè)護板的頂面寬度，與活動側(cè)護板的行程有關(guān)。由兩臺相鄰支架的架間距離確定。頂梁和掩護梁 側(cè)護板的連接，在考慮動作靈活可靠的情況下，應(yīng)盡量減小間隙，加強密封性。 掩護梁的設(shè)計 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。有的支架在掩護梁上焊有立柱柱窩?；顒觽?cè)護板裝在掩護梁的兩側(cè)。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 從側(cè)面看掩護梁，其形狀有直線型、折線型兩種。折線型相對直線型支架斷面大，結(jié)構(gòu)強度高，但工藝性差，所以很少用。從掩護梁的寬度來分，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)強度差。 底座的設(shè)計 底座為整體式剛性底座，四連桿機構(gòu)鉸接 在底座后部，在兩內(nèi)主筋中間 形成的較高的鉸