【導(dǎo)讀】液壓支架到現(xiàn)在，液壓支架的設(shè)計研發(fā)已經(jīng)基本成熟。機械化采煤的重要設(shè)備之一，為此對它的設(shè)計研發(fā)有重大的意義。滿足底板和頂板要求的的低位放頂煤液壓支架。

　　

【正文】 護梁 底部距底板要有一定的距離，防止支架后部冒落的巖石卡住后連桿，使支架 不能降下來 ，一般取， 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。 用幾何作圖法來設(shè)計四連桿機構(gòu) 設(shè)計步驟： 面之距 掩護梁上絞點與 頂梁頂面之 距根據(jù)支 架最大高度 確定 ,一般 支架取 150～ 200mm，重型支架取 210～ 260mm。本文取 250mm。 后連桿下鉸點與底座底面之距根據(jù)支架最小高度確定， 薄煤層支架取 150～ 250mm，中厚煤層支架取 250～ 450mm，大采高支架取450～ 600mm。本文取 450mm。 首先用解 析法確定掩護梁和后連桿的長度，如圖 41 所 示。 圖中： L—— 掩護梁長度； L1 —— 后連桿長度； L2 —— 過 E1 點的垂直線到后連桿下鉸點之距； h1 —— 支架最高位置時的計算高 度； 13 0070030 001 ???h mm h2 —— 支架最低位置時的計算高度； 900700160 02 ???h mm 從幾何關(guān)系可以列出 : LQPPL 2111 c o sc o s ?? (41) LQPPL 2212 c o sc o s ?? (42) Y 由（ 41）、（ 42）聯(lián)立解得： 20 )c o s/ ( c o s)c o s( c o s/12121 PPLL ??? (43) 按四連桿機構(gòu)的幾何特征所要求的角度，選定： 25。22 80。6002020101?? ?? QP QP 圖 41 掩護梁和后連桿計算示意圖 將數(shù)據(jù)代入（ 43）得： ? ? ? ?? ? ? ?80c o s25c o s/60c o s22c o sc o sc o s/c o sc o s/000012121??????? PPLL 支架在最高位置時的值為： QLPLh 1111 s ins in ?? 因此掩護梁的長度為： 21 ? ?? ?? ?1 6 0 080s in/2 3 0 0s in/s in/001111?????? QLLPhL 取： L=1600 mm 后連桿長度為： ? ?mm928/11???? LLLL 一般， ? ?39。 ~ ? 故?。?4001 6 0 39。 ???L mm 根據(jù)掩護梁長度 L 和后連桿長度 1L 重新計算出： 圖 42 液壓支架四連桿機構(gòu)幾何關(guān)系圖 作圖步驟如下： 22 (1) 確定后連桿下鉸點 O 點的位置，使它大體比底座略高，一般為 200～ 250mm，考慮太低安裝銷子困難，太高底座又笨重。根據(jù)支架結(jié)構(gòu)取 450mm。 (2) 過 O 點作水平線 H－ H 線與底座相平行。 (3) 過 O 點作一條直線與水平線 H－ H 線相交其交角為 1Q 。 (4) 以 O 點為圓心，以 L1 為半徑作圓 ，與該直線相交于 A 點，即為后連桿與掩護梁的上鉸點。 (5) 過 A 點作一條直線與水平線 H－ H 線相交其交角為 1P 。 (6) 以 A 點為圓心，以 L 為半徑作圓，與該直線相交于 E1 點，即為掩護梁、與頂梁的鉸點。 (7) 過 E1 點作一條直線與水平線 H－ H 平行的 F－ F 直線，則H－ H 線與 F－ F 線的距離為 h1，即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 為半徑作圓，即為前連桿的上鉸點。 (9) 過 E1 點作 F－ F 線的垂線。假設(shè)在液壓支架升降過程中，E1 點近似在 此直線上滑動。 (10) 在垂線上作液壓支架在最低位置時，頂梁與掩護梁的鉸點為 E3。 (11) 取 E1E3 中點為 E2 點，為液壓支架在降到中間位置時，掩護梁與頂梁的鉸點。 (12) 以 O 點為圓心，以 1L 為半徑作圓弧。 (13) 以 E2 點為圓心，以掩護梁長 L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A1 點，此點為液壓支架在降到中間位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。 (14) 以 E3 點為圓心，以掩護梁長 L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A2 點，此點為液壓支架在最高位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。 (15) 以 A1 點為圓心，以 倍的 L 為半徑作圓，與 E2A1相交于 B1 點。以 A2 點為圓心，以 倍的 L 為半徑作圓，與 E3A2相交于 B2 點。即 B、 B B2 三個點為液壓支架在三個位置時的前 23 連桿的上鉸點。 (16) 連接 A1O、 A2O，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 B B1 和 B1 B2 的垂直平分線交于 C 點，即為前連桿的下鉸點， BC 為前連桿的長度。 (18) 過點 C 向 H－ H 線作垂線，交于 D 點。則 AO、 AB、 BC、CD 為液 支架的 的 四連桿機構(gòu)。 最終確定四連桿機構(gòu)的各項尺寸為： AO = 1500 mm AB = 400 mm BC = 2300 mm C D = 342 mm 底座 液壓支架的底座常用形勢有 3 種，即整體式剛性底座、低分式剛性底座和鉸接式分體底座。通過比較和對本次設(shè)計任務(wù)的環(huán)境適應(yīng)性分析，最終決定本次設(shè)計采用整體式剛性底座，它的整體性剛度和強度好，底座接觸面積大，有利于減小對底板的比壓。 側(cè)護板 頂梁側(cè)護板裝置一般由側(cè)護板、彈簧套筒、側(cè)護板千斤頂、導(dǎo)向套和連接銷軸等組成。支架常用的活動側(cè)護板形 式有 3 種，即直角式單側(cè)活動側(cè)護板、直角式雙側(cè)活動側(cè)護板和折頁式單側(cè)活動側(cè)護板。結(jié)合本次設(shè)計的需求，選擇直角式雙側(cè)活動側(cè)護板。 24 千斤頂 推移千斤頂 推移千斤頂按連接方式分有直接連接方式、框架連接方式和浮動活塞式。 本次設(shè)計要求拉架力大于推溜力，且為支撐掩護式液壓支架，因此選擇框架連接方式。 側(cè)推千斤頂 作用：側(cè)推千斤頂伸出時，使活動側(cè)護板外移，可密閉架間間隙，起到防矸、導(dǎo)向、防倒和調(diào)架的作用；側(cè)推千斤頂縮回時，使活動側(cè)護板縮回，可以減少移駕阻力。 根據(jù)安裝位置的不同，側(cè)推千斤頂 的設(shè)計也會有所不同，詳細參數(shù)見表 41。 前梁千斤頂 前梁千斤頂?shù)母左w用圓柱銷固定在主梁下的耳座上，活塞桿與前梁相連。前梁有伸縮梁和挑梁兩種，本次采用跳梁設(shè)計。挑梁可以使前梁上下擺動，加大前梁端部的支撐力。 護幫千斤頂 當(dāng)采高大于 米的時候，液壓支架需要有護幫裝置，以防止片幫的發(fā)生。護幫千斤頂?shù)母左w用銷軸固定在前梁上，活塞桿固定在護幫板上。當(dāng)千斤頂伸出時，護幫板支撐在煤壁上。在千斤頂活塞腔油路上加液控單向閥鎖緊，并加安全閥進行保護。當(dāng)千斤頂縮 25 回時，因千斤頂活塞桿腔無液控單向閥鎖緊， 所以在前梁上加設(shè)一個彈簧的機械鎖。 后推移輸送機千斤頂 后推移千斤頂主要用于放頂煤開采后輸送機的調(diào)整，跟推移千斤頂類似，只是不需要較大的拉架力。 表 41 各千斤頂參數(shù)表 推移千斤頂 型式 反拉框架式 缸徑 /柱徑 mm 125/70 推力 /拉力 kN 386/265 行程 mm 700 側(cè)推千斤頂 型式 雙側(cè)直角式活動側(cè)護板 缸徑 /柱徑 mm 63/45 推力 /拉力 kN 98/48 行程 mm 170 護幫千斤 頂 型式 雙作用單伸縮 缸徑 /柱徑 mm 80/45 推力 /拉力 kN 158/108 行程 mm 400 尾 梁擺 動 千 斤頂 型式 雙作用單伸縮 缸徑 /柱徑 mm 100/60 推力 /拉力 kN 245/158 行程 mm 400 插板千斤頂 型式 雙作用單伸縮 缸徑 /柱徑 mm 80/45 推力 /拉力 kN 158/108 26 續(xù)表 行程 mm 300 拉后溜千斤頂 型式 雙作用單伸縮 缸徑 /柱徑 mm 125/70 推力 /拉力 kN 386/265 行程 mm 800 前梁千斤頂 型式 雙作用單伸縮 缸徑 /柱徑 mm 125/70 推力 /拉力 kN 386/265 行程 mm 140 放煤機構(gòu)設(shè)計 現(xiàn)有低位放頂煤液壓支架的放煤機構(gòu)主要是以插板的形式放煤，其中有兩種比較普遍，一種是以整個掩護梁為為插板形式，另一種是一種是在掩護梁上鉸接一個插板的形式。由于這兩種放煤機夠都有自己配套的支架結(jié)構(gòu)形式， 本次設(shè)計采用了支撐掩護式液壓支架的結(jié)構(gòu)，因此這里設(shè)計成在掩護梁后鉸接一個插板的放煤結(jié)構(gòu)。 插板由插板千斤頂與掩護梁梁相連，與掩護梁鉸接，是實現(xiàn)放頂煤的直接部件，其主要作用有： 1．收回插板實現(xiàn)放頂煤； 2．伸出插板阻擋矸石進入后部運輸機； 3．當(dāng)有大塊煤落下時，利用插板尖齒可將塊煤破碎。 本支架插板是由鋼板拼焊的等斷面結(jié)構(gòu)，插板千斤頂耳座放在插板內(nèi)部，在插板下部開以窗口方便插板千斤頂?shù)陌惭b。同時在插板下部外表面焊接有耳座，用于連接插板擺動千斤頂，以實現(xiàn)插板的擺動，有利于放煤。整個插板的具體 形式見裝配圖。 27 第 5 章 液壓支架受力分析 液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定 支護強度 支護強度是指支架對單位面積頂板提供的工作阻力。 FPq ??? (51) 式中 P—— 支架總工作阻力， N； ?—— 支護效率；本次設(shè)計取支護效率為 因此架的支護面積， m2。 ? ?? ?? ? ? ?80150030036002???????? KBCLF 式中 L—— 支架頂梁長度， mm； C —— 梁端距， mm； B —— 支架頂梁寬度， mm； K —— 相鄰支架頂梁間隙， mm。 將數(shù)據(jù)代入（ 51）式得： 0 0 0 3 ????q MPa 初撐力 初撐力大小對支架的 支護性能和成本都有很大的影響。較大的初撐力能使支架較快達到工作阻力，減緩頂板的早期下沉速度，增 28 加頂板的穩(wěn)定性。但對乳化液和液壓元件的耐壓要求提高。一般取初撐力為 ? ?~ 倍的工作阻力。 根據(jù)設(shè)計要求：初撐力 = 工作阻力 = ?? kN 移駕力和推溜力 移駕力和推溜力都是有推移千斤頂來決定的，所以要正確地選擇推移千斤頂，一般而言， 移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)有關(guān)。一般薄煤層支架的移架力為 100～ 150 kN；中厚煤層支架為 150～ 300 kN；厚煤層支架為 300～ 400 kN。推溜力一般為100～ 150 kN。 根據(jù)設(shè)計要求： 取 移架力為 300kN，推溜力為 150kN。 支柱及相關(guān)液壓系統(tǒng)參數(shù)確定 立柱的缸體內(nèi)徑按下式進行計算： anp FD ad c os40?? （ 52） 式中： dD —— 立柱缸體內(nèi)勁， mm F —— 支架承受的理論支護阻力， kN n —— 每架支架立柱數(shù)； aP —— 安全閥的正壓力， MPa a —— 立柱最大傾角。 本支架中， F=4000kN， n =4， aP =40MPa， a = 10176。 將數(shù)據(jù)代入 （ 52） 式得： 29 o 40 0040c o s40 ???? ??? aPan FD d ? ?。? mm2 0 0cm20 ??dD 支架立柱的壁厚 ? （ mm） 一般為 16 ???,即中等壁厚，按下式計算： ? ?? ? cpDdp ????? ??? （ 53） 式中： p —— 缸內(nèi)工作壓力， 24dPp D?? aMP P —— 單個立柱的工作阻力，取 kN1 0 0 04/4 0 0 0 ??P 則 ： M P 2 0 101 0 0 04 23 ?? ???p c —— 考慮管壁公差及腐蝕的附加厚度，一般取 2mm； ? —— 強度