【正文】 兒，有些地方特別是特厚煤層用的放頂煤支架、鋪網(wǎng)支架、兩硬煤層的強(qiáng)力支架、端頭支架還有獨到之處，但國產(chǎn)液壓支架技術(shù)含量偏低，電液控制閥可靠性差，所用鋼材的耐壓能力一般為 260MPa，最好的屈服極限才700MPa，液壓系統(tǒng)壓力在 35MPa 以下，流量在 200L/min 以內(nèi)，供液管直徑 25~32rnrn，回液管直徑 25~50mrn，最快移架速度為 10~12s/架(井下實際應(yīng)用有時在 20s 以上)，工作阻力更是相對較低。我國科學(xué)工作者經(jīng)過 30 多年的發(fā)展和努力，液壓支架的設(shè)計、制造水平在不斷提高，特別是在緩傾斜中厚煤層的液壓支架方面積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗，架型已基本趨于成熟、完善，在品種和質(zhì)量方面與國際先進(jìn)水平相比，差距越來越小。但在控制元件和控制系統(tǒng)方面，與先進(jìn)國家的產(chǎn)品相比還有較大差距。具體條件，開發(fā)一些新架型、新品種外，還應(yīng)將設(shè)計重點放在支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面。今后，我國的液壓支架的設(shè)計將向著技術(shù)含量大、鋼板強(qiáng)度高、移架速度快(6~8s/架)和電液控制閥的方向發(fā)展，對有破碎帶和斷層的工作面將加大支架的移架力，盡量采用整體可靠推桿和抬底座機(jī)構(gòu)，并減少千斤頂?shù)臄?shù)量。另外，將普遍采用額定壓力為中國礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁40MPa，額定流量為 400L/min 的高壓大流量乳化液泵站，以適應(yīng)快速移架的需要，系統(tǒng)采用環(huán)形或雙向供液，保證支架有足夠的壓力達(dá)到初撐力，保證支架接頂位置準(zhǔn)確。ZY兩柱掩護(hù)式支架的比重將大大增加，缸的直徑將增至 360mm，端頭支架、輕放多用途支架將被廣泛使用。 超靜定結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和優(yōu)點1 頂梁和底座通過 8 根懸浮式液壓立柱鉸接連接,，立柱均為二力桿， 所以支架頂梁無論承受哪個方向上的壓力都不會對底座產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。2 頂梁所受的水平力均轉(zhuǎn)化為立柱的內(nèi)壓力，因此只要立柱能夠承受足夠的壓力,，則支架就能承受與之相應(yīng)的水平載荷。3 立柱布置成正三角形，不但使支架的水平內(nèi)力互相抵消，減少了頂梁和底座的內(nèi)力，也使支架具有很高的穩(wěn)定性。4 八根立柱密集支撐頂梁，在相同的泵站壓力下，可以用較小的缸徑實現(xiàn)較大的支撐力。同時，頂梁成為具有多點支撐的柔性頂梁，受力合理，可靠性高。5 可以通過只更換缸徑相同、行程不同的立柱的方法，裝配成采高不同而工作阻力相同的一系列液壓支架，從而實現(xiàn)支架的模塊化設(shè)計、 集成化裝配和規(guī)?；a(chǎn)，大大縮短了生產(chǎn)和檢測周期，加快了我國綜采機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)程。6 由于沒有四連桿機(jī)構(gòu)，頂梁的運動軌跡為垂直直線而不是近似的雙扭線，克服了傳統(tǒng)四連桿機(jī)構(gòu)給支架設(shè)計帶來的缺陷和不足。7 支架前梁可以上擺 3176。，下擺 42176。，用 2 個缸徑相同的懸浮式液壓千斤頂支撐，不僅支撐力大，而且對不平整頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。8 立柱采用懸浮式技術(shù)原理，懸浮力達(dá)到工作阻力的 4/5，立柱的受力僅為 1/5，大大提高了立柱的穩(wěn)定性和安全性，從而提高了支架的承載能力和抗偏載能力。9 懸浮式液壓立柱各密封點采用密封補(bǔ)償和密封脹緊技術(shù)，而且內(nèi)部無圓弧焊縫，無內(nèi)泄漏。立柱一旦泄漏，肉眼便可發(fā)現(xiàn)。如果支架中有 1 一 3 根立柱損壞，可以在現(xiàn)場直接進(jìn)行更換與維修，而不影響整個支架的超靜定結(jié)構(gòu)和工作狀況，大大減小了工人的勞動強(qiáng)度，縮短了維修設(shè)備的時間。10 在設(shè)計過程中，對支架各部件進(jìn)行了詳細(xì)的受力分析和強(qiáng)度校核，并對各結(jié)構(gòu)件的焊縫進(jìn)行了強(qiáng)度校核，而且充分考慮了沖擊載荷的影響，其安全系數(shù)滿足設(shè)計要求。中國礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁2 液壓支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓支架的設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù) 數(shù)值支架的立柱數(shù) 8支架的工作阻力（KN） 5000支架的中心距（mm） 1500支架的最大高度（mm） 1300立柱伸縮形式 單伸縮煤層傾角 8176。 支架的高度和支架的伸縮比 支架高度支架高度的確定原則，應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來確定， 其最大與最小高度為： （21）1mHhS?? （22）2na???式中： ——支架最大高度（ mm）； mH——支架最小高度（mm）；n——煤層最大厚度（mm）；h——煤層最小厚度（mm）；n——考慮偽頂、煤皮冒落后仍有可能靠初撐力所需要的支撐高度1S——頂板最大下沉量，一般取 100～200mm；2——移架時支架的最小可縮量，一般取 50mm；a——浮矸石、浮煤厚度，一般取 50mm；?由設(shè)計參數(shù) = 及液壓缸的活塞行程 L=400mm，可得出液壓支架的最小高度約mH為 =，所以液壓支架的高度范圍為：～ 。通過公式 222 可得，可采煤n層的高度約為 。 支架的伸縮比支架的伸縮比指最大與最小支架高度之比值即： （23）由于液壓支架的使用壽命較長，并可能被安裝在不同的采煤工作面，所以，支架應(yīng)具有較大的伸縮比。一般范圍是 至 ，煤層較薄時選大值。但是考慮盡量減輕支架重量，降低造價，可搞系列化，加強(qiáng)支架對頂?shù)装宓倪m應(yīng)性，降低伸縮比，盡量采用單伸縮油缸或帶機(jī)械加長桿來增加調(diào)高范圍。該支架的伸縮比 m=。. 支架間距maxinH?中國礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心線間的距離。按下式計算： （24）式中: b——支架間距（支架中心距）；B——每架支架頂梁總長度；c——相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙；n——每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式支架 n =1；整體邁步式支架 n =2；節(jié)式邁步支架，n = 支架節(jié)數(shù)。支架間距 b 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(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度及幫槽上千斤頂連結(jié)塊的位置來確定，我國刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度為 ,千斤頂連結(jié)塊位置在溜槽中長的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 。大采高支架為提高穩(wěn)定性，中心距可采用 ，輕型支架為適應(yīng)中小煤礦工作面快速搬家的要求，中心距可采用 。本次設(shè)計的薄煤層液壓支架，取支架的中心距為 。 底座長度的確定底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。在設(shè)計支架的底座長度時，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對底板的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)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。通常掩護(hù)式支架的底座長度取 倍的移架步距（一個移架步距為 ），即 左右，支撐掩護(hù)式支架的底座長度取 4 倍的移架步距，即 左右。本次設(shè)計的超靜定液壓支架，由于立柱數(shù)目較多，設(shè)置雙人行通道的要求，底座寬度相對較長，參照以前的支架，人行道寬度 600mm，單根立柱安裝空間 300mm，立柱距底座前后端面 400mm，由此暫將底座長度確定為 。 頂梁尺寸根據(jù)支架工作方式和設(shè)備配套尺寸來確定頂梁長度。 支架工作方式對頂梁長度的影響支架工作方式對支架頂梁長度有很大影響。先移架后推溜方式（即時支護(hù)）要求頂梁有較大長度；先推溜后移架方式（滯后支護(hù)）要求頂梁長度較小。這是因為采用先移架后推溜的工作方式時，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 600 mm 。本次設(shè)計采用了雙人行通道，頂梁長度較長，為減小控頂距，降低控頂面積，因此采用滯后支護(hù)方式。 頂梁長度頂梁長度的確定應(yīng)根據(jù)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)的配套尺寸來確定，薄煤層“三機(jī)”配套除了從生產(chǎn)能力、性能、壽命考慮外，由于薄煤層的復(fù)雜賦存條件，它還必須結(jié)合煤礦的實際情況，更多地考慮機(jī)械設(shè)備工作機(jī)構(gòu)的最大結(jié)構(gòu)高度、調(diào)高范圍、機(jī)身高度及過機(jī)空間等問題，否則會嚴(yán)重影響生產(chǎn)能力和設(shè)備性能的發(fā)揮，降低設(shè)備的使用壽命。bBnc??中國礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁1 采煤機(jī)與液壓支架的配套原則：（1）采煤機(jī)的采高范圍應(yīng)與液壓支架的調(diào)高范圍相適應(yīng)。一般，支架的最大高度應(yīng)大于采煤機(jī)最大高度 ～。（2）為減小液壓支架的控頂距，尤其是對于破碎頂板，應(yīng)采用較載機(jī)身的采煤機(jī)。（3）采煤機(jī)的最大可能工作牽引速度應(yīng)與支架的移架速度相適應(yīng)。對滾筒采煤機(jī)： 式中: t——每架支架的平均移架時間，s； A——支架中心距，m； v——采煤機(jī)工作牽引速度，m/min。（4）液壓支架的移動步距應(yīng)與采煤機(jī)的截深相適應(yīng)。由于推移機(jī)構(gòu)間隙等原因，推移千斤頂?shù)男谐桃话阋?100～200mm。（5）梁端距一般取 150～400mm。它主要取決于采高、底板起伏情況、頂板條件及采煤機(jī)械的型式。從頂板管理的角度看，梁端距應(yīng)盡可能的小，但由于采煤機(jī)沿走向方向傾角的變化，容易引起割頂梁。所以，一般采高較大，底板起伏變化大，梁端距要求也大。事實上一些掩護(hù)式支架在初撐時都有頂梁移向煤壁、使梁端距減小的趨勢，所以在確定梁端距時應(yīng)考慮以上因素。本次設(shè)計的超靜定薄煤層液壓支架，取消了傳統(tǒng)的四連桿機(jī)構(gòu)，采高較小，所以梁端距定為 200mm。2 采煤機(jī)的選型：MG275PF 型外牽引爬底板式采煤機(jī)，采高范圍 ～ ，牽引速度 0～5m ，截深 800mm，外形尺寸 56001660550，生產(chǎn)能力：Q=60HBVP=3 刮板輸送機(jī)與液壓支架的配套原則：（1）當(dāng)支架與輸送機(jī)直接相連時，溜槽長度應(yīng)與支架中心距相適應(yīng)。目前最長見的溜槽長度為 ，支架中心距也為 ，個別為 。（2）與支架推移機(jī)構(gòu)相聯(lián)結(jié)的位置、配合尺寸和強(qiáng)度等應(yīng)與支架推移機(jī)構(gòu)的位置、結(jié)構(gòu)尺寸和推拉力等相適應(yīng)，并保證推溜時不致于上飄或下扎。（3）溜槽本身及榴槽之間聯(lián)接裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要適應(yīng)支架推拉力的要求。（4）在保證運輸量的前提下，輸送機(jī)的總寬度（包括鏟煤板、擋煤板、電纜槽等附件）應(yīng)盡可能小，以保證較小的控頂距，并有足夠的人行道。（5）輸送機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)與支架高度、架型等相適應(yīng)。一般，中厚及厚煤層的強(qiáng)力支架應(yīng)配以大運輸量的輸送機(jī)，而薄煤層則可適當(dāng)降低要求。 4 刮板輸送機(jī)的選型：SGB630/220，運量 400t，中部槽 1500630190根據(jù)三機(jī)配套的尺寸關(guān)系可知：頂梁長度（包含前梁）=384+630+550+3200200=4564mm 頂梁寬度頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來定。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運輸、安裝和調(diào)架要求。支架頂梁一般裝有活動側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板行程一般為 100mm～200mm。其中寬面頂梁一般為 1200mm～1500mm，節(jié)式支架一般為 400mm～600mm。薄煤層工作面頂板一般較完整，可以不用設(shè)可活動的側(cè)護(hù)板，但因為間距大，不僅可能掉矸石，還可能產(chǎn)生擠架60/tAv??中國礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁現(xiàn)象，支架行走又會出現(xiàn)困難。所以支架中心距為 ，頂梁和掩護(hù)梁的寬度可確定為,同時設(shè)置活動側(cè)護(hù)板，以維護(hù)安全的工作空間，便于調(diào)架。 頂板覆蓋率 （25）=10%bFL??式中： ——頂梁總面積（米 ）bF2——支架控頂距（米）L——支架間距（米）對破碎頂板，覆蓋率 δ 值應(yīng)達(dá)到 85—95%，故掩護(hù)式支架裝有可活動側(cè)護(hù)板，以維護(hù)架間的間隙；中等穩(wěn)定的頂板覆蓋率 δ 值為 75—85%；穩(wěn)定頂板的覆蓋率 δ 值為60—70%。支架控頂距 L 為支架頂梁長度加頂梁前端與煤壁之間的距離。由式(25)可得：本次設(shè)計支架的 =%，對于頂板情況良好的薄煤層已經(jīng)足夠了。? 立柱布置 立柱數(shù)目前國內(nèi)支撐式支架的立柱數(shù)為 2～6 根，常用四根；掩護(hù)式支架為二柱；支撐掩護(hù)式支架為四柱。本次設(shè)計的超靜定液壓支架，采用 8 根立柱，增大了工作阻力，提高了穩(wěn)定性。 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 30176。（支架在最低工作位置時），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的垂線夾角小于 10176。（支架在最高工作位置時），由于夾角較小，有效支撐能力較大。本次設(shè)計的超靜定液壓支架，是由立柱傾角產(chǎn)生的水平分力來抵抗水平力的，所以傾角的確定應(yīng)滿足水平分力的要求，按以往的經(jīng)驗值，暫將夾角定位 8176。中國礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁3 液壓支架部件設(shè)計 頂梁頂梁是支架的直接承載部件，并為立柱、前梁、側(cè)護(hù)板、上連板等提供連接點。不但要具有一定的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，而且對頂板的覆蓋率要盡可能高。同時，要求頂梁能適應(yīng)頂板的變化，與頂板接觸壓力分布均勻，避免因局部接頂造成集中載荷，損壞支架。 主要作用1 用于支撐、維護(hù)和覆蓋頂板，為工作面創(chuàng)造安全的工作空