【導(dǎo)讀】1. 目錄。..............11. 2

　　

【正文】 架失去橫向穩(wěn)定性時(shí)，支架會(huì)向下傾倒，因此，為了保證支架的正常工作，必須采用相應(yīng)的防滑、防倒裝置。 34 第 4 章 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 液壓支架基本參數(shù)確定 液壓支架的高度確定 支架的高度確定應(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(lái)確定，其最大與最小最小高度為 H??≥ h?? ＋ S1 （ 41） H??≤ h??－ S2－α－ σ α （ 42） 式中 H??—— 支架最大高度； H??—— 支架最小高度； h??—— 煤層最大厚度（最大采高）； h??—— 煤層最小厚度（最小采高）； S1—— 考慮偽頂 、煤皮冒落以后仍有可靠初撐力的支撐高度，一般取 200～ 300mm； S2—— 頂板最大下沉量，一般取 100～ 200mm； σ α —— 移架時(shí)支架的最小可伸縮量，一般取 50mm； α —— 浮矸 、 浮煤厚度，一般取 50mm。 本設(shè)計(jì)采高選擇 2m~ 根據(jù)式 41 可得： H??≥ 2500 mm＋ 200mm=2700mm 根據(jù)式 42 可得： H??≤ 2020mm－ 100mm－ 50mm－ 50mm=1800mm 所以初步選定： H??=2700mm H??=1800mm 35 支架伸縮比 支架的伸縮比指最大與最小支架高度之比值為： nmHHm ? （ 33） 代入數(shù)據(jù)得 m=。立柱結(jié)構(gòu)可以采用單伸縮液壓缸加加長(zhǎng)桿。 支架間距 支架間距就是相鄰兩支架中心線的距離。 支架間距 ????要根據(jù)支架型式來(lái)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)中部槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)中部槽每節(jié)長(zhǎng)度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來(lái)確定。我國(guó)刮板輸送機(jī)中部槽每節(jié)長(zhǎng)度為 ，千斤頂連接塊 位置在中部槽中間位置，所以除節(jié)式和邁步式液壓支架，支架間距一般為 。 底座長(zhǎng)度 底座是將頂板壓力傳遞到頂板和穩(wěn)固支架的部件。在支架底座長(zhǎng)度設(shè)計(jì)時(shí)要考慮以下幾方面：支架度底座的接觸比壓要??；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、推移裝置和其它輔助裝置；便于人員操縱和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。通常，掩護(hù)式液壓支架的底座長(zhǎng)度取移架步距的 倍（一個(gè)移架步距為 ），及 左右；支撐掩護(hù)式液壓支架的底座長(zhǎng)度取移架步距的 4倍，即 。本設(shè)計(jì)取底座長(zhǎng)取 底座寬度取 。 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)確定 四連桿機(jī)構(gòu)的作用 1．梁端護(hù)頂 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)可使托梁鉸接點(diǎn)呈雙紐線運(yùn)動(dòng)，故可選定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點(diǎn)適應(yīng)采高的變化范圍。這樣可使托梁鉸接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)與煤壁接近于保持等距，當(dāng)梁端距處于允許值范圍之內(nèi)時(shí)，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好。 2．擋矸 鑒于組成四連桿機(jī)構(gòu)的掩護(hù)梁既是連接件，又是承載件 8，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石所賦予的載荷，掩護(hù)梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強(qiáng)度。由于它處在隔離 36 采空區(qū)的位置，故可以起到良好的擋矸作用。 3．抵抗水平力 觀測(cè)表明：綜采面給予支架的外載，不但有垂直于煤層頂板的分力，而且還有沿巖層層面指向采空區(qū)方向（或指向煤壁方向）的分力，這個(gè)水平推力由液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)承受，從而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱彎曲變形。 4．提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)將液壓支架連成一個(gè)重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 1．支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時(shí)，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)最大軌跡的最大寬度 E應(yīng)小于或等于 70 毫米，最好為 30 毫米以下。如圖 41 所示： 2．支架在最高和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角為 P 和后連桿與低平面的夾角為 Q，如圖 41 所示，應(yīng)滿足如下要求 : 支架在最高位置時(shí)， P≤ 52176?！?62176。 ， Q≤ 75176?！?85176。 。支架在最低位置時(shí)有利于矸石的下滑，防止矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，要求 tanP〉 w,如果鋼和矸石的摩擦系數(shù) W=，則 P=176。 。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)是 P≥ 25176。 。而 Q 一般取 Q≥ 25176?！?30176。 。 3．從圖 41 可知，掩護(hù)梁與頂梁的餃點(diǎn) e 和瞬時(shí)中心 O之間的連線與水平線夾角為θ其范圍要為 tgθ 其原因 是 ? 角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。 θ 37 圖 41 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征 4．應(yīng)取頂端梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖 41 的 h 段。其原因是當(dāng)頂板來(lái)壓時(shí)，立柱讓壓下縮使頂梁有向前移的趨勢(shì)，可防止巖石向后移動(dòng) ,又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生向順時(shí)針轉(zhuǎn)到的趨勢(shì)，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端底板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底。水平的合力也相應(yīng)的減小，所以減小了掩護(hù)梁的外載荷。 以上可知當(dāng)知道掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度后，只要把掩護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就可以了，如圖 42 所示： 圖 42 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 四連桿機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 1．確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離和后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離。一般同一類型的支架采用歐冠 類比法來(lái)確定。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，掩護(hù)式液壓支架盡量取大些，支撐掩護(hù)式液壓支架盡量取小些。 因此，由類比法取鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離為 150mm，后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離為 250mm。 2．掩護(hù)梁和后連桿距離的確定。用解析法來(lái)確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖 43 所示。 38 設(shè)： G—— 掩護(hù)梁的長(zhǎng)度； A—— 后連桿的長(zhǎng)度； P1—— 支架最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁夾角 (度 )。 P2—— 支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁夾角 (度 )。 Q1—— 支架最高位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度） 。 Q2—— 支架最低位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度） L2—— e’點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)的距離； H1—— 支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度； H2—— 支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度。 從幾何關(guān)系出發(fā)可以列出如下公式： GcosP1AcosQ1=L2 (43) GcosP2AcosQ2=L2 (44) 聯(lián)立兩式可得： ???? = osP2? osP1????????2?????????1 (4?5) 按四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征要求，選定 P1=53176。 Q1=75176。 ，由于支架形式不同，一般 ????的比值按以下范圍來(lái)取。 H1H2GAP 1P 2Q 1 Q 2e39。圖 43 掩護(hù)梁和后連桿長(zhǎng)度的確定 39 支撐掩護(hù)式液壓支架： ???? =～ 取 支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度為： H1=GsinP1+AsinQ1 (46) 根據(jù) ????的比值和式 46可以求得掩護(hù)梁的長(zhǎng)度 G和后連桿長(zhǎng)度 A，經(jīng)過(guò)取整后計(jì)算出 PP Q Q2 的角度，確定這幾個(gè)參數(shù)。 由已知參數(shù)計(jì)算： H1=2700150250=2300 mm 對(duì) G、 A 進(jìn)行圓整，?。? G=1630mm A=1020mm 3．幾何作圖作圖過(guò)程。 用幾何作圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部尺寸，具體作法如圖 44 所示。 具體作圖步驟如下： 1)確定后連桿下鉸點(diǎn) O 點(diǎn)的位置，使它比底座面略高 250mm 2)過(guò) O 點(diǎn)作與底座面平行的水平線 H— H 線。 3)過(guò) O 點(diǎn)作與 H— H 線的夾角為 Q1 的斜線。 4)在此斜線截取線段長(zhǎng)度 A,a 點(diǎn)為支架在最高位置時(shí)后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。 5)過(guò) a 點(diǎn)作與 H— H 線有交角 P1 的斜線，以 a 點(diǎn)為圓心，以 G 為半徑作弧交些斜線一點(diǎn) e 此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。 6)過(guò) e 點(diǎn)作 H— H 線的平行線，則 HH 線與 F— F 線的距離為 H1，為液壓支架的最高位置時(shí)的計(jì)算高度。 7)以 a 點(diǎn)為圓心，以 長(zhǎng)度為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn) b,為前連桿上鉸點(diǎn)的位置。 8)作點(diǎn) e〞距點(diǎn) e900mm，此為支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。 9)以 e〞為圓心， G 為半徑作圓。以 o 為圓心， A 為半徑作圓。兩圓相交于 a〞。 10)以 a〞為圓心以 長(zhǎng)度為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn) b〞，為支架在最低位置時(shí)前連桿上鉸點(diǎn)的位置。 12)取 ee〞線之間一點(diǎn) eˊ為液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)。 13)以 O 為圓心， A 為半徑圓弧。 14)以點(diǎn) eˊ為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng) G 為半徑作弧，交前圓弧上一點(diǎn) aˊ，此點(diǎn)為液壓支架降 40 到中間某一位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 15)以 aˊ點(diǎn)為圓心， 長(zhǎng)為半徑作弧，交 a‘ e’上一點(diǎn) bˊ點(diǎn)。則 b， bˊ ,b〞三點(diǎn)為液壓支架在三個(gè)位置時(shí) ，前連桿上鉸點(diǎn)。 16)由 b， bˊ ,b〞三點(diǎn)確定的圓心 C，為前連桿下鉸點(diǎn)位置。 17)過(guò) C 點(diǎn) H－ H 線作垂線，交點(diǎn) d，則線段 oa ,ab ,bc ,cd ,和 do 為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)。 18)按以上初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫(huà)出液壓支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn) eˊ的運(yùn)動(dòng)軌跡，只要逐步變化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，便可以畫(huà)出不同的曲線，再按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征進(jìn)行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸。 圖 44 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 結(jié)論：后連桿長(zhǎng)度 A=1020mm 掩護(hù)梁長(zhǎng)度 G=1630mm 前連桿長(zhǎng)度 C=1008mm 前后連桿下鉸點(diǎn)底座投影距離 E=490mm 前連桿下鉸點(diǎn)距底座高度 D=670mm 41 第 5 章 液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 頂梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度的影響 支架的工作方式對(duì)頂梁長(zhǎng)度影響很大，如圖 51 所示的工作方式： 圖 51 支架工作方式比較 從圖 51可以看出先移架后推溜的方式（又稱及時(shí)防護(hù)措施）要求有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架的方式（有稱滯后支護(hù)方式）要求頂梁長(zhǎng)度較短。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸埔频姆绞綍r(shí)支架要超前輸送機(jī)一個(gè)步距，以便采煤機(jī)過(guò)后，支架能及時(shí)前移，支控新暴露的頂板，做到及時(shí)支護(hù)。所以前一個(gè)要比后一個(gè)步距多一個(gè)（一般為 600 毫米）。 設(shè)計(jì)中采用及時(shí)支護(hù)方式。 配套尺寸對(duì)頂梁的影響 設(shè)備配套尺寸與支架頂梁長(zhǎng)度有直接關(guān)系，為了防止采煤機(jī)想內(nèi)部?jī)A斜時(shí)，采煤機(jī)滾筒600 42 不截割頂梁，同時(shí)考慮到采煤機(jī)截割時(shí)不一定把煤壁割成一個(gè)垂直面，所以我在設(shè)計(jì)時(shí)頂梁前端 距煤壁最小距離為 300 毫米，這個(gè)距離叫做空頂距。另外在輸送機(jī)鏟煤板前也要留有一定距離。一般為 130~150 毫米。也是為防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。除此之外所有配套設(shè)備均要在頂梁掩護(hù)下工作。以此來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。 長(zhǎng)度的計(jì)算 支撐掩護(hù)式支架頂梁長(zhǎng)度的計(jì)算 頂梁長(zhǎng)度＝【配套尺寸＋底座長(zhǎng)度＋ Acos(Q1)】－【 Gcos(P1)+300+e】＋掩護(hù)梁于頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（ mm） 式中 ： 配套尺寸 —— 參考原煤炭部煤炭研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊(cè)確定；本設(shè)計(jì)取2020mm 底座長(zhǎng)度 —— 底座前端至后連桿鉸點(diǎn)之距； 2500mm e—— 支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離； 30mm Q1 、 P1—— 支架最高位置時(shí)，分別為后連桿和掩護(hù)梁水平面的夾角； 代入數(shù)據(jù)就可以計(jì)算到頂梁的長(zhǎng)度為： 3500 mm 頂梁寬度取 。 由以上計(jì)算得知液壓支架的尺寸如下： 43 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 掩護(hù)梁的作用和用途 掩護(hù)梁是支架的掩護(hù)構(gòu)件，它有承受冒落矸石的載荷和頂板通過(guò)頂梁傳遞的水平載荷引起的彎矩，掩護(hù)梁的用途，掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過(guò)前后連桿傳遞給底座。掩護(hù)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩。掩護(hù)梁和頂梁（包括活動(dòng)側(cè)護(hù)板）一起，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸性能。 掩護(hù)梁的參數(shù)確定 1）掩護(hù)梁的長(zhǎng)度 G 掩護(hù)梁就是兩鉸點(diǎn)的距離，由前面的四連桿機(jī)構(gòu)可得知，掩護(hù)梁長(zhǎng)度為 1630mm。 44 2）掩護(hù)梁寬度 By 本設(shè)計(jì)掩護(hù)梁寬度與