【文章內(nèi)容簡介】 — H 平行，標為 F— F 直線，則 H— H 線與 F— F 線的距離為 h1，此高度為液壓支架最高位置的計算高度。 （ 8）、以 A 點為圓心，以 倍的 L 長度為半徑作圓，交于 1AE ，標為 B， B為前連桿的上鉸點。 （ 9）、過 1E 點作 F— F 線的垂線。假設在液壓支架升降過程中， 1E 點運動軌跡近似在此直線上來回滑動。 （ 10）、在垂線上畫出液壓支架在最低位置時點，即頂梁與掩護梁的鉸點為 3E 。 （ 11）、取 E1E3 中點為 2E 點， 2E 為支架在降到中間位置時掩護梁與頂梁的鉸點。 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 14 頁 （ 12）、以 O 點為圓心以 1L 為長度半徑作圓弧。 （ 13）、以 2E 點為圓心，以掩護梁長 L 為半徑作圓，與上步圓弧相 交于 1A 點， 1A點為支架在降到中間位置時掩護梁與后連桿的鉸點。 （ 14）、以 3E 點為圓心，以掩護梁長 L 為半徑作圓，與（ 12）所繪圓弧相交于 2A點， 2A 點為液壓支架在最高位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。 （ 15）、以 1A 點為圓心，以 倍的 L 長度為半徑作圓，與 12AE 相交于 1B 點。以 2A 點為圓心，以 倍的 L 長度為半徑作圓，與 23AE 相交于 B2 點。 B、 B B2 三個點就是支架在三個位置時的前連桿的上鉸點。 （ 16）、連接 OA1 、 OA2 ， OA1 、 OA2 為液壓支架降到中間位置和最低位置時后連桿的位置。 （ 17）、分別作 1BB 和 21BB 的垂直平分線交 于 C 點， C 點為前連桿的下鉸點， BC段的長度即為前連桿的長度。 （ 18）、過點 C 向 H— H 線作垂線，相交于 D 點。 AO 、 AB 、 BC 、 CD 為液壓支架的四連桿機構(gòu)。 按上述步驟作圖，作圖結(jié)果如圖 所示 圖 25 液壓支架四連桿機構(gòu)作圖結(jié)果 最終確定支架的四連桿機構(gòu)的各項尺寸為： AO=1478mm AB=528mm BC=1909mm CD=395mm 頂梁長度的確定 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 15 頁 根據(jù)支架的工作阻力和支護強度來確定頂梁長度。 支架工作方式對頂梁長度的影響 支架的 工作方式對支架頂梁長度有很大影響。 （ 1） 先移架后推溜的方式，支護及時，因此要求頂梁有較大的頂梁長度。 （ 2） 先推溜后移架的方式，支護滯后，頂梁長度要求較小。因為在采用先移架后推溜的工作方式，支架要超前輸送機一個步距，以便支架前移及時，能夠支護新暴露的頂板，支護及時。 因此，采用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長一個移架步距，一般選為 600mm 本次所設計的液壓支架要適應各種復雜的頂板情況，選用先推溜后移架的方式，在推溜之前，挑梁要先伸出，進行 即時支護，一般挑梁伸出的長度為 800mm。 頂梁參數(shù)的計算 梁端距是指移架后頂梁端部至煤壁的距離（ C）。由于工作面底板水平起伏不平，輸送機和采煤機發(fā)生傾斜，采煤機割煤垂直分力使搖臂和滾筒向支架傾斜，為避免割頂梁而留有的安全距離稱為梁端距。本次梁端距取 300mm。 （ 1） 頂梁長度的計算 支架的支護面積 =支架的工作阻力 /支架的支護強度 =（梁端距 +頂梁長度） ?中心距 cq bCLPF ???? ）（? （ ） 式中： q—— 支架的總工作阻力， N； ?—— 支護效率，本次選用 ； F—— 支架支護面積， 2m ； L—— 支架頂梁長度 C—— 梁端距 cb —— 支架間距（支架中心距） 本次支護強度范圍 — ，支護工作阻力 4800KN，求得支護面積 — 2m ，頂梁長度 — 。液壓支架尺寸關系如圖 26 所示。 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 圖 26 液壓支架尺寸關系 頂梁長度 =[配套尺寸 +底座長度 +A*cos（ Q1） ][G*cos（ P1） +300+e]+掩護梁與頂梁鉸mm 式中： 配套尺寸 —— 600+300+800+400=2100mm MG400/920WD） 底座長度 —— 底座前端至后連桿下鉸點之距 2400mm e—— 支架由高到低頂梁前端點最大變化距離 39mm Q1， P1—— 支架在最高位置時，分別為后連桿和掩護梁與水平面的夾角 故頂梁長度為 377820xx9300c o s 5 9211270c o s147824002100 ?????? ??。 取為 3900mm （ 2） 頂梁寬度 因為 取中心距為 ，有活動側(cè)護板的支架的頂梁寬度取值范圍為 — 。本次選取單側(cè)活動側(cè)護板，取支架頂梁的最小寬度為 1420mm,最大寬度為 1590mm,頂梁的側(cè)護板的側(cè)推千斤頂行程取 170mm。 頂梁寬度由支架間距和架型來選取，支架的架間間隙為 左右。寬面頂梁一般為— m。本次取頂梁寬度為 1390mm（不含活動側(cè)護板）。 （ 3） 頂梁覆蓋率 ? 頂板覆蓋率按以下 公式計算： %1 0 0*)b( kBL LB ?? ?? ）（? （ ） = 1 5 0 03 0 03 9 0 0 3 9 0 01 5 0 0 ?? ? ）（ = %93 式中： ? —— 頂梁覆蓋率； B—— 頂梁寬度（包括側(cè)護板伸出寬度）， mm； L—— 頂梁總長度， mm； b—— 梁端距， mm； k—— 相鄰頂梁間間隙， mm。 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值為 60～ 70%，對于中等穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值為 75～ 85%，對于破碎頂板，覆蓋率δ指應達到 85～ 95%。 本次設計的頂梁覆蓋率： %?? 立柱位置的確定 立柱數(shù) 目前國內(nèi)支撐式液壓支架的立柱數(shù)為 2— 6 根，常用選為 4柱。掩護式液壓支架為 2柱，支撐掩護式為 4 柱。本次設計的支架為支撐掩護式，采用單伸縮機械加長桿立柱，故立柱數(shù)目取為 4。 支撐方式 本設計為支撐掩護式液壓支架，立柱根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求呈傾斜或垂直布置，一般立柱與頂梁垂線的夾角小于 ?10 ,夾角越小 ,有效支撐能力就越大。所以本次設計前排立柱取 ?5 ,后排立柱垂直布置。 立柱間距 立柱間距 指支撐式和支撐掩護式支架中的前、后柱的間距。立柱間距的選擇應考慮到要有便于操作、行人行走和部件的合理布置。支撐式液壓支架和支撐掩護式液壓支架的立柱間距一般為 1— 。本次設計的支架立柱間距選 1m。 3 液壓支架的部件結(jié)構(gòu)設計 液壓支架的各部件的結(jié)構(gòu)形式與采煤工作面的頂、底板條件和液壓支架的結(jié)構(gòu)形式有關，選擇時應根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)和工作面頂、底板條件，對支架的各個部件的結(jié)構(gòu)件進行分析，然后擇優(yōu)進行選擇。本次設計液壓支架為支撐掩護式后四連 桿機構(gòu)低位放頂煤液壓支架 頂梁 頂梁是在采煤工作面中頂板所直接接觸的部件，除需滿足一定的剛度和強度之外，還應能保證頂板支護的要求，如：頂板覆蓋率的足夠；對頂板的不平整性的適應，還應該能夠避免因局部應力而引起損壞。 用途 頂梁在支護過程中所起到的作用： (1)支撐、維護和覆蓋頂板，為采煤工作面提供安全足夠的工作空間； (2)將立柱的支撐力傳至頂板，并合理地進行分布，對接近采空區(qū)的支架后部的頂板起切頂作用，對無立柱空間的頂板起到支撐作用； (3)為護幫、防倒防滑裝置等提供依托； （ 4） 將頂板載荷通過立柱和底座傳至底板。 液壓支架的常用頂梁形式有 3種：整體式頂梁、鉸接式頂梁和楔形結(jié)構(gòu)式頂梁。鉸接式頂梁的前段稱為前梁，后段為主梁，一般稱為頂梁。 （ 1）．整體式頂梁 整體式頂梁的特點是：可靠性好，結(jié)構(gòu)簡單；頂梁對頂板載荷的平衡能力強；前端支撐力大；能夠設置全長側(cè)護板，以改善支架的支護效果，有利于提高頂板覆蓋率，減少架間漏矸。簡單的整體式剛性頂梁的結(jié)構(gòu)外形如圖 所示。 整體式剛性頂梁為寬面板式的箱形結(jié)構(gòu)件。為補償焊接變形和改善接頂效果，整體頂中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 18 頁 梁前端 (800— 1000mm)，一般上翹 1~3 。 圖 311(a)掩護式支架整體頂梁 圖 311(b)支撐掩護式剛性整體頂梁 （ 2）．鉸接式頂梁 鉸接式頂梁在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁能夠上下擺動，對頂板不平的情況適應能力強。運輸時為減小運輸尺寸，前梁可以放下與頂梁垂直。前梁千斤頂需有足夠的支撐力和連接強度，前梁不宜設側(cè)護板。為能夠順利移架，前梁間一般要留有 100～ 150mm 間隙，增加了破碎頂板漏矸的可能。如圖 所示 1前梁 ； 2前梁千斤頂 ； 3頂梁 圖 32 鉸接式頂梁結(jié)構(gòu) 鉸接前梁圖 (a)與頂梁 (b)如下圖 圖 313(a)鉸接前梁 圖 313(b) 鉸接頂梁 （ 3）．楔形結(jié)構(gòu)梁 楔形結(jié)構(gòu)梁如圖 314 所示。楔形梁 1 通過銷軸和后梁 4 鉸接，楔塊 2夾在楔形梁的楔臂與頂粱之間，后端與楔形千斤頂鉸接，千斤頂又鉸接于頂梁上。 楔形結(jié)構(gòu)梁根據(jù)構(gòu)件之間摩擦自鎖原理，通過楔形梁 1和頂梁 4與楔塊 2 之間的摩擦作用，在受載時楔形梁 楔塊 2 和后梁 4 成為 — 個整體，類似于整體剛性 頂梁。這樣，結(jié)構(gòu)梁就類似于整體剛件頂梁擁有前端支護力大的優(yōu)點。楔形梁 1 與后梁 4組成的鉸接結(jié)構(gòu)，令操作楔形梁的千斤頂伸出或縮回時能夠帶動楔塊進行前后移動，而使楔形梁 1 能繞鉸軸上下來回擺動，楔塊的行程和楔角的大小決定其擺動的范圍。因為擺動范圍相對于鉸中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 接頂梁較小，所以該梁又具有鉸接頂梁的靈活性。另外，在運輸時，縮短運輸尺寸，楔形梁 1 可以放到下垂位置，方便運輸和安裝。 1． 1．楔形梁 2．楔塊 3．楔形梁斤頂 4．后梁 圖 314楔形結(jié)構(gòu)梁 綜上所述，為了適應復雜的頂板情況，選擇鉸接式頂梁，前梁為 能即時支護，采用挑梁的型式，如圖 315所示。 圖 315 本次選取的支架頂梁 立柱 立柱長期處于高壓受力狀態(tài)，是支架的承壓構(gòu)件，立柱必須有可靠的工作特性、合理的工作阻力、結(jié)構(gòu)簡單、足夠的抗彎抗壓強度、良好的密封性能，能適應支架支護的工作要求。 按動作方式分立柱可分為單作用式和雙作用式；按支架種類分立柱可分為活塞式和活柱式；按伸縮方式分立柱可分為單伸縮式和雙伸縮式。 在本次設計中采用了單伸縮式機械加長立柱。立柱結(jié)構(gòu)如圖 321所示： 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 20 頁 圖 3－ 10單伸縮式機械加長立柱 立柱結(jié)構(gòu)由缸體、缸 口、活塞和活塞桿等幾部件組成。 立柱的承壓部件是缸體。一般選用 27SiMn 的無縫鋼管制造。缸體內(nèi)表面要求很高的加工精度，充當活塞的密封表面。 立柱的關鍵元件是活塞，要求活塞具有良好的密封性能，運動表面能夠承受來自外力的沖擊。 活塞可直接焊在活柱上，或套在活柱上。制作活塞時如果選用鋼，為了與缸體內(nèi)徑配合可在活塞上安裝導向環(huán)。導向環(huán)大多數(shù)采用塑料制品，也可以用銅合金制成。如果不承受橫向力或橫向力很小，也可用保護密封圈的尼龍擋圈兼做導向環(huán)。 活塞依靠密封圈進行密封，如今密封圈有 U型、 V 型、 O型、 Y 型、蕾型、鼓型等 。蕾型密封圈是一個由唇內(nèi)夾橡膠和 U型夾布橡膠圈壓制而成的單向?qū)嵭拿芊馊?。它為單向密封，可裝入各種液壓活塞頭和導向套上。在工作壓力小于 時，可以不加擋圈。 鼓型密封圈是由兩個 U 型夾布橡膠圈壓制而成的整體實心密封圈，它用于各種活塞的雙向密封，與兩個 L 型防擠圈一起使用，適用于工作壓力 ～ 時。在工作壓力小于 時，可以不加擋圈。 鼓型和蕾型密封圈裝配簡單方便，活塞結(jié)構(gòu)簡化了，但密封圈的自身加工較復雜。 活塞