【導(dǎo)讀】全上可靠、是實現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動化的主要體現(xiàn)。采用綜合機(jī)械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。日益增長的需求，必須大量生產(chǎn)機(jī)械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機(jī)械化采煤工作面。了支頂掩護(hù)式液壓支架掩護(hù)梁、四連桿機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)的設(shè)計過程。此次設(shè)計選用支頂掩護(hù)式液壓。壓力損失、發(fā)熱、效率等性能進(jìn)行了驗算。畢業(yè)設(shè)計是我們綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識和實踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。識的一次全面檢驗和應(yīng)用；而鞏固深化所學(xué)的理論知識，為即將走向工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。立進(jìn)行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件的工作能力。隨時準(zhǔn)備各種資料，為畢業(yè)設(shè)計做好充分的準(zhǔn)備。認(rèn)真計算和檢驗，保證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。符合實際，更加完善完美。我想這與指導(dǎo)老師和領(lǐng)導(dǎo)的要求也是一致的。不過由于對一些實踐性知。識了解甚少，加上本次設(shè)計時間緊、任務(wù)重、圖紙多，很難百分之百的達(dá)到畢業(yè)設(shè)計的要求。計能達(dá)到預(yù)期目的，各方面都有所提高。

　　

【正文】 前國內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用 。大采高支架為促高穩(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)計取支架的中心距為 。 支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運(yùn)輸安裝和調(diào)高要求。支架頂梁一般裝有活動側(cè)護(hù)板一般行程 170～ 200mm。當(dāng)支架中心距為 ，最小寬度一般 1400～1430mm，最大寬度一般 1570～ 1620mm。當(dāng)支架中心距為 ， 最小寬度一般 1650～ 1680mm，最大寬度一般 1850～ 1880mm。當(dāng)支架中心距為 ，如果帶有活動側(cè)護(hù)板，最小寬度一般 1150～1180mm，最大寬度一般 1320～ 1350mm；如果不帶活動側(cè)護(hù)板，則寬度一般取 1150～ 1200mm。 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 本次設(shè)計取支架頂梁的最小寬度為 1400 ㎜，最大寬度為 1570 ㎜，亦即頂梁側(cè)護(hù)板側(cè)推千斤頂?shù)男谐倘?170 ㎜。 支架間距 所謂支架間距，就是相鄰兩架中心間的距離，按如下公式計算： b = B + nC 式中 b— 支架間距 B— 每架支架頂梁總寬度 C— 相鄰支架頂梁間的間隙 n— 每架所包含的組架或框架數(shù)，總體自移式支架 n＝ 1，整體逐步式支架 n＝ 2，節(jié)式組合邁步支架 n＝支架節(jié)數(shù)。支架間距 b 主要根據(jù)支架形式，但目前主要根據(jù)刮板運(yùn)輸機(jī)油槽節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接的位置來確定。目前我國刮板運(yùn)輸機(jī)油槽每節(jié)長度為 ,千斤頂連接位置在刮板槽中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 。 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小；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。在這里取底座長度為 。 頂梁長度的確定 根據(jù)支架工作方式和設(shè)備配套尺寸來確定頂梁長度 。 支架工作方式對支架頂梁長度的影響 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（ 又稱 及時支護(hù) 方式 ）要求頂梁有較大長度；先推溜后移架方式（ 又稱 滯后支護(hù) 方式 ）要求頂梁長度較小。這是因為采用先移架后中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 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 。這里，采用 滯后 支護(hù)方式。 頂梁長度的計算 掩護(hù)式支架頂梁長度計算 頂梁長度 =[配套尺寸 +底座長度 + 1cosAQ? （ ） ][ 1G cos P? （ ） +300+e ]+ 掩 護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（ mm） 式中 配套尺寸 — 參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊確定； 底座長度 — 底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距 e — 支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離； 1Q 、 1P — 支架在最高位置時，分別為后連桿和掩護(hù)梁與水平面的夾角。 2800634450 經(jīng)計算的支架頂梁長度為 3000mm。 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求 ,要有足夠的初承力和工作阻力 ,以便有效的控制頂板 ,保證其合理的下沉量。 要有足夠的推溜力和移架力。推溜力一般為 10 噸左右 ,移架力按煤層厚度而定 ,薄煤層一般為 10～ 15 噸 ,中厚煤層一般為 15～ 25 噸 ,厚煤層一般為 30～ 40 噸。 防煤性能要好。 排煤性能要好。 要求有足夠的通風(fēng)端面。 從安全性考慮 ,要有足夠?qū)挼娜诵械馈? 調(diào)節(jié)范圍要大 ,照明、通訊方便。 支架要求有足夠的剛度 ,能夠承受一定的不均衡載荷和沖擊載荷。 支架穩(wěn)定性好 ,底座最大比壓小于規(guī)定值。 在滿足強(qiáng)度條件下 ,盡可能減輕支架重量。 1要易于拆卸 ,結(jié)構(gòu)簡單。 1液壓元件要可靠。 該型液壓支架的主要結(jié)構(gòu)包含頂梁、掩護(hù)梁、四連桿機(jī)構(gòu)、底座、立柱等，在此主要是 掩護(hù)梁、四連桿機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計。 掩護(hù)梁的設(shè)計 掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過立柱傳遞給底座。掩護(hù)梁和頂梁（包括活動側(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。本設(shè)計選用 16Mn鋼，其最大承載壓強(qiáng)為 280MPa~350 MPa，該型鋼可焊性好，焊后無需熱處理，應(yīng)用最為普遍。 掩護(hù)梁為面板式箱形結(jié)構(gòu)件，為焊接箱式結(jié)構(gòu)。中間以四根主骨架為主體，在主骨中焊接四個連桿窩。在掩護(hù)梁梁兩側(cè)裝有側(cè)護(hù)板，通過梁身側(cè)面伸出的側(cè)推千斤頂軸和側(cè)護(hù)板上的四個軸套配合，利用 掩護(hù)梁背部的插槽和梁體側(cè)面的銷孔把側(cè)護(hù)板固定在梁體的合適位置，起到保護(hù)掩護(hù)梁梁體，保證作業(yè)空間的作用。頂板采用的鋼板厚度為 30mm，筋板厚度為 60mm。 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 掩護(hù)梁的側(cè)面有折線型和直線型兩種。通常，插腿型掩護(hù)式支架掩護(hù)梁愛用折線型，可以增大通風(fēng)斷面。其它掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架多采用直線型，使得制造工藝簡單。掩護(hù)梁一般做成整體，也有做成左右對分的。本設(shè)計掩護(hù)梁選用整體式，直線型。 掩護(hù)梁下部與前、后連桿相連，設(shè)有平衡千斤項的耳座。它的長度較短，約 ，結(jié)構(gòu)緊湊，并有側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板的橫向?qū)挾?，要稍大于移架步?，這樣移架時能與不動的鄰架間保持封閉。掩護(hù)粱是由鋼板焊成的箱體結(jié)構(gòu)，因與它相連的部件較多，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意互不干涉。由于掩護(hù)梁受力復(fù)雜，特別是彎扭和橫向載荷，設(shè)計時各斷面安全系數(shù)應(yīng)大于 。在梁體還應(yīng)設(shè)有吊裝孔，以利梁體的維護(hù)安裝。 圖 31 掩護(hù)梁三維建模線框圖 1— 鉸接耳 2— 側(cè)推千斤頂軸 3— 銷孔 4— 加強(qiáng)筋板 5— 頂板 6— 定軸銷孔 7— 主骨架 8— 連接軸孔 9— 平衡千斤頂連接耳 掩護(hù)梁護(hù) 板的設(shè)計 目前生產(chǎn)的支撐掩護(hù)式支架都有完善的側(cè)護(hù)裝置，不僅掩護(hù)梁兩側(cè)有側(cè)護(hù)板，而且主梁或整體頂梁從前排立柱到頂梁后的兩側(cè)也有側(cè)護(hù)板。支架工作時，一側(cè)的側(cè)護(hù)板是固定的，另一側(cè)則為活動的。制造時，通過兩側(cè)側(cè)護(hù)板對稱，總裝時可按需要將一側(cè)用螺栓或銷子固定在頂梁和掩護(hù)梁上。 側(cè)護(hù)板的作用 1) 消除相鄰支架掩護(hù)梁和頂梁之間的架間間隙，防止冒落矸石進(jìn)入支護(hù)空間； 2) 作為支架移架過程中的導(dǎo)向板； 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 3) 防止支架降落后傾倒； 4) 調(diào)整支架的間距； 以上幾點(diǎn)是緊密相連的，要想得到良好的防矸效果，側(cè)護(hù)板必須同時具 有導(dǎo)向、防倒和調(diào)架等功能，否則將因支架不平行、傾倒或間距加大而出現(xiàn)架間空隙，影響防矸效果。 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 按側(cè)護(hù)板與掩護(hù)梁或頂梁上板面的關(guān)系，側(cè)板有上復(fù)式、埋伏式、抽出式和折頁式等幾種型式。 上復(fù)式側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)簡單，使用廣泛。缺點(diǎn)是活動側(cè)護(hù)板特別是頂梁活動側(cè)護(hù)板在支架承載時不能調(diào)節(jié)，且容易被大塊巖石壓住或卡住。 埋伏式側(cè)護(hù)板是在頂梁或掩護(hù)梁的上板面加焊幾條鋼板，使側(cè)護(hù)板的水平板面比頂梁或掩護(hù)梁承載面低。它改善了側(cè)護(hù)板的受力情況和活動側(cè)護(hù)板的調(diào)節(jié)性能。它的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，目前頂梁側(cè)護(hù)板多采用這種型式。 抽 出式側(cè)護(hù)板的水平板面嵌入頂梁滑槽內(nèi)，正常情況下，活動側(cè)護(hù)板調(diào)節(jié)性能較好，但是，當(dāng)支架承受偏載或窄滑槽內(nèi)堵塞粉塵時，調(diào)節(jié)也很困難。同時，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。 折頁式活動側(cè)護(hù)板的調(diào)節(jié)性能較好，不受支架承載的影響。缺點(diǎn)是它會造成架間三角帶，常填滿碎矸，防塵效果差。 3．活動側(cè)護(hù)板的控制方式 活動側(cè)護(hù)板的控制方式有彈簧式、液壓式和混合式等三種。 彈簧式控制的活動側(cè)護(hù)板靠彈簧力使之伸出與鄰架固定側(cè)護(hù)板靠緊，不能自由縮回。彈簧力通過導(dǎo)向桿使活動側(cè)板平行伸出。僅靠彈簧伸出其活動側(cè)護(hù)板的支架不具備調(diào)架功能，防倒效果也不夠好。 這是因為彈簧力如果太大，將引起移架困難。為了保證架間無間隙而移架又太困難，必須限制彈簧力的大小。所以，現(xiàn)在僅靠彈簧控制的活動側(cè)護(hù)板使用不多。 全液壓控制的活動側(cè)護(hù)板，能保證實現(xiàn)防矸、導(dǎo)向、防倒和調(diào)架等功能。但是它的液壓控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以，具有全液壓控制的活動側(cè)護(hù)板的支架目前使用還不多。 現(xiàn)在使用較多的是混合控制的活動側(cè)護(hù)板，它即有彈簧伸出機(jī)構(gòu)，也有側(cè)推千斤頂控制其伸縮?；旌鲜降男阅芤蚱鋫?cè)推千斤頂是否具有液壓鎖緊回路而不同。 如果側(cè)推千斤頂無液壓鎖緊回路，它只能實現(xiàn)簡單的伸縮，不能將活動側(cè)護(hù)板閉鎖在適當(dāng)位 置。側(cè)推千斤頂不操作處于浮動狀態(tài)，千斤頂無支撐力，還是完全靠彈簧力控制活動側(cè)護(hù)板。所以它的防矸防倒效果與彈簧式差不多。不過，它可利用側(cè)推千斤頂進(jìn)行調(diào)架。這種混合控制方式在降架移架過程中應(yīng)同時操縱側(cè)推千斤頂。 如果側(cè)推千斤頂有液壓鎖緊回路，它的防矸防倒效果較好，液壓控制系統(tǒng)也不太復(fù)雜，它有兩中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 種工作方式：一為支架承載時側(cè)推千斤頂處于浮動狀態(tài)，支架降移時其下方的側(cè)推千斤頂處于閉鎖狀態(tài)；另一種為支架承載時側(cè)推千斤頂處于閉鎖狀態(tài)，支架降移時其上方的側(cè)推千斤頂解除閉鎖成為浮動狀態(tài)。 支架的側(cè)板易損壞，其主要的損壞形式 有： 1. 側(cè)護(hù)板導(dǎo)向桿耳座與彈簧筒耳座易脫落； 2. 導(dǎo)向桿和彈簧筒彎曲變形； 3. 側(cè)護(hù)板的側(cè)板彎曲變形； 4. 側(cè)護(hù)板和上板焊縫開裂。為此，要求側(cè)護(hù)板的耳座結(jié)構(gòu)采用嵌入式，并使導(dǎo)向桿和彈簧筒能插入側(cè)板內(nèi)。另外，可在上板的側(cè)板間焊加強(qiáng)筋，如圖所示。 現(xiàn)根據(jù)常用側(cè)護(hù)板形式各自特點(diǎn)，本設(shè)計選用直角式雙側(cè)活動側(cè)護(hù)板。 圖 32 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動側(cè)護(hù)板 圖 33 側(cè)護(hù)板三維建模線框圖 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的要求 支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時 ， 如圖 21 所示，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動軌跡的最大寬度 e 應(yīng)小于或等 于 70mm，最好為 30mm 以下。 支架在最高位置時和最低位置時，頂梁與掩護(hù)梁的夾角 P 和后連桿與底平面的夾角 Q ，如圖 21 所示，應(yīng)滿足如下要求：支架在最高位置時， P ≤52176?！?62176。， Q ≤75176?！?85176。；支架在最低位置時，為有利于矸石下滑，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 tanPW ，如中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 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)使 P ≥25176。為宜。而 Q角主要考慮后連桿底部距底板要有一定距離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降。一般取 Q ≥25176?！?30176。，在特殊情況下需要角度較小時，可提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度。 從圖 34 中可知，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn) e? 和瞬時中心 O 之間的連線與水平線夾角為 ? 。設(shè)計時，要使 ? 角滿足 tanθ ? 的范圍，其原因是 θ 角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大 小。 e1hθPQoe= 30 圖 34 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征圖 應(yīng)取頂梁 前端點(diǎn)運(yùn)動軌跡雙扭線向前凸的一段為支架工作段，如圖 34 所示的 h 段。其原因為當(dāng)頂板來壓時，立柱讓壓下縮，使頂梁有向前移的趨勢，可防止巖石向后移動，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。同時底板阻力底座向后移，使整個支架產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動的趨勢，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端上方頂板毛落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相應(yīng)減小，所以減輕了掩護(hù)梁的外負(fù)荷。 從以上分析可知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌跡時，應(yīng)盡量使 e值減小，取雙扭線向前凸的一段為支架工作段。所以，當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長度后，從這個觀點(diǎn)出發(fā)，在設(shè)計時只要把掩護(hù)梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，運(yùn)用作圖法就可以了，如圖 35。 e 圖 35 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 24 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。本設(shè)計鑒于各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用了 幾何作圖法 的方式來求解。 下鉸點(diǎn)至底座底面之距。 一般按同類型支架用類比法來確定。取掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距為 200m，取后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距為 240mm。 用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長度。 從幾何關(guān)系可以列出如下兩式 : 211 c o sc o s LQAPG ?? 222 c o sc o s LQAPG