【正文】 WF1對(duì)點(diǎn)取矩，整理后有 ??11FXwhx?????當(dāng) 為負(fù)值時(shí)（平衡千斤頂為拉力）， ??? m??????當(dāng) 為正值時(shí)（平衡千斤頂為推力）， 時(shí)8 ? ????????（1） 求底座所受內(nèi)力并畫(huà)出受力簡(jiǎn)圖(a)和內(nèi)力分析計(jì)算圖(b)（支架高為 2600mm 時(shí)）。所以，在驗(yàn)算掩護(hù)梁和前后連桿強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)按此種情況進(jìn)行。8P當(dāng) 為負(fù)值時(shí)，（平衡千斤頂為拉力）且 W= 時(shí)，F(xiàn)1 有最大值。據(jù)此把三種支架簡(jiǎn)化成平面桿系進(jìn)行受力分析和計(jì)算。因此，隨著支架的高度，摩擦力對(duì)連桿的影響逐漸增大。 值在 中隨承載能力有很大影響。即壁系數(shù)斷裂極限值 等于頂梁maxf和頂板的摩擦系數(shù)。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要以頂梁承受最大負(fù)荷時(shí)的支護(hù)高度為依據(jù)，按此時(shí)的工況進(jìn)行受力分析。所以支架的調(diào)高范圍越大，承載力變化越大。（3） 支架承載能力隨高度的變化　　由支架載荷 的計(jì)算式直到，其中 、 、 是隨高度而變化的，因此支架的支撐力也就AP??l隨著高度而變化。當(dāng)摩擦系數(shù) W＝，tgθ= 時(shí)，附加力可達(dá)支架名義工作阻力的 30％。?（2） tgθ 值對(duì)支架承載能力的影響在以上各式中有多項(xiàng)公式包含 tgθ，分析如下：O 點(diǎn)是瞬時(shí)中心，隨著支架高度的變化，O 點(diǎn)　的位置也發(fā)生變化，tgθ 也跟著發(fā)生變化。 角和 COS? ?之間的關(guān)系表示在圖 3－1 看到，當(dāng) 18 時(shí)，COS ，支架的承載能力降低值不等大?于５％。（1） 立柱傾角對(duì)承載能力的影響由于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的立柱大部分是傾斜 布置的，傾角 又隨著支架的高度變化，所以支架的承載能力的? 大小也a32隨著支架的高度而變化。即滿(mǎn)足靜力平衡的充分必要條件為各力在 x 上的投影之和為零，各力在 y 上的投影之和為零。（7） 支架各部分受力，按不同支護(hù)高度時(shí)受力最大值進(jìn)行強(qiáng)度校核。（4） 通過(guò)分析和計(jì)算可知，掩護(hù)梁上煤塊的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低，所以在計(jì)算強(qiáng)度時(shí)不計(jì)。31 支架載荷的確定 液壓支架實(shí)際受載荷情況很復(fù)雜，頂梁和底座上的載荷即非集中載荷又非均布載荷，分布規(guī)律隨著支架與頂?shù)装宓慕佑|情況而變化，為簡(jiǎn)化計(jì)算作如下規(guī)定。 本支架液壓系統(tǒng)所使用的乳化液，是由乳化油和水配制而成的，乳化油的配比濃度為 5％，使用乳化液應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 定期檢查濃度，濃度過(guò)高增加成本，濃度太低，可能造成液壓元件銹蝕，影響液壓元件的密封和使用壽命（2） 防止污染，定期清理乳化液箱和支架過(guò)濾器（3） 防凍：乳化液的凝固點(diǎn)為零下三度左右，與水一樣也具有凍結(jié)膨脹性，乳化液受凍后，不但體積膨脹 ，穩(wěn)定性也受影響，乳化液地面配制和冬季運(yùn)輸時(shí)要注意防凍。掩護(hù)梁上的側(cè)護(hù)板的裝配方式與頂梁相同。本設(shè)計(jì)采用整體式底座.（4）掩護(hù)梁掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過(guò)千斤頂傳遞給底座。在底座前端中間焊接有過(guò)橋它可以起到對(duì)底座的加強(qiáng)作用，另外還要用于固定推移千斤頂，將其一端固定在底座上。 ①121coscosxAxG?????? ②3Htg?將②式代入①式代入上式可得 1132coscosxAH?????式中 H3=Hn（h2+h3）本設(shè)計(jì)中，取液壓支架最低可降到 1700mm 處，故 H3=1900150150=1600mm支架最低位置時(shí)，后連桿與水平面夾角1?支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面的夾角2初選支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面的夾角為 25176。②立柱下柱窩位置的確定立柱下柱窩位置的確定，要有利于移架，使底座前端比壓小。?30同時(shí)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。支架控頂距 L 為支架頂梁長(zhǎng)度加頂梁前端與煤壁間距。 ＝56176。掩護(hù)式支架，由于一般用于破碎頂板，應(yīng)將頂板長(zhǎng)加以控制，使空頂區(qū)范圍內(nèi)的重復(fù)支承次數(shù)不超過(guò) 4～5 次，頂梁長(zhǎng)度為 ～,最大 3m。頂板采用的鋼板厚度為 25mm，筋板厚度為 40mm。在頂梁兩側(cè)裝有側(cè)護(hù)板，根據(jù)工作面方向不同可使一側(cè)固定，另一側(cè)活動(dòng)。鉸接前梁端部的支撐力決定于前梁千斤頂?shù)闹瘟亍?液壓支架支部件設(shè)計(jì)（1） 頂梁頂梁用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板，承受頂板壓力，將頂板載荷通過(guò)立柱、掩護(hù)梁、前后連25桿經(jīng)底座傳到底板。（15）連接為液壓支架降到中間某一位置和最低位置時(shí)后連桿的位置。（12）以 e′′ 點(diǎn)為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng) ae′ 為半徑作弧，交前圓弧上一點(diǎn) a′ ，此點(diǎn)為液壓支架降到中間某一位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 HHaeo（8）過(guò) e′點(diǎn)作 FF 線(xiàn)的垂線(xiàn)（認(rèn)為液壓支架由高到底變化時(shí)，e′點(diǎn)在此直線(xiàn)上滑動(dòng)）。（4）在此斜線(xiàn)上截獲線(xiàn)段 oa，oa 長(zhǎng)度等于 A，a 點(diǎn)即為后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。設(shè)：G掩護(hù)梁長(zhǎng)度， A后連桿長(zhǎng)度， L2e′點(diǎn)引垂線(xiàn)到后連桿下鉸點(diǎn)之距， 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。四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾何作圖法按如下步驟進(jìn)行。由圖所示的幾何關(guān)系可以列出如下兩式：聯(lián)立以上兩式可得：將以上各值代入可得A/G=一般 A/G 的比值按以下范圍來(lái)取：掩護(hù)式支架 A/G=～；故 A/G 取 合適，支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度為：將 A/G= 代入上式中可得G=1791，A=918，取整后 G=1800，A=920；P1 仍取 56176。根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征，初選 P1=56176。（3） 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(jì)算：b = B + nC 式中 b:支架間距 B:每架支架頂梁總寬度 C:向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)。支架頂梁一般裝有活動(dòng)側(cè)護(hù)板一般行程 170～200mm。目前國(guó)內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用1．5m。maxin支架的伸縮比指其最大與最小高度之比即：m=Hm/Hn由于液壓支架的使用壽命較廠(chǎng)，并可能被安裝在不同采高的采煤工作面，所以，支架應(yīng)具有較大的伸縮比。對(duì)于大采高支架，按下式確定支架高度，即H ＝M 十(200～400)mmmaxH =M (500～400)mminH ———支架最大高度(mm)；H ———支架最小高度(mm)；iM ———最大采高(mm)；axM ———最小采高(mm)minM ＝ 1SKCM = i2式中 ——— 煤層平均厚度；C、 ———煤層厚度上、下波動(dòng)系數(shù)，一般取1SK2＝1．1～1．3， ＝0．8～0．90。② 確定支架總體與主要部件的布置與尺寸。 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則與內(nèi)容（1） 確定支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則① 要滿(mǎn)足配套設(shè)備(采煤機(jī)、輸送機(jī))的相關(guān)要求:20② 與支架的工作方式(即時(shí)支護(hù)或滯后支護(hù))相適應(yīng)。（4） 瓦斯含量 對(duì)瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合保安規(guī)程的要求，并選用通風(fēng)端面較大的支承式或支承掩護(hù)式支架。③ 傾角25176。（2） 煤層傾角① 煤層傾角10 時(shí)，支架可不設(shè)防倒滑裝置。（1） 煤層厚度19① 當(dāng)煤層厚度超過(guò) ，頂板有側(cè)向推力和水平推力時(shí)，應(yīng)選用抗扭能力強(qiáng)的支架，一般不用支承式支架。（4） 在不穩(wěn)定頂板條件下使用四柱式支架應(yīng)注意對(duì)機(jī)道上方的頂板控制，包括增加前任阻力及可伸縮前梁等。在此條件下，通常應(yīng)避免使用重型支架。掩護(hù)式支架適合于中等穩(wěn)定和一般破碎的頂板。因此，液壓支架的正確選型對(duì)于工作面經(jīng)濟(jì)效益關(guān)系重大。（3） 支撐～掩護(hù)式支架支撐～掩護(hù)式支架兼有支撐式和掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，均為四柱式，立柱可直立或斜支在頂梁或掩護(hù)梁上，相當(dāng)于支撐式與掩護(hù)式的組合，以支撐為主，掩護(hù)為輔。頂梁、掩護(hù)梁與底座構(gòu)成半封閉式結(jié)構(gòu)，將頂板、采空區(qū)與工作面空間隔開(kāi)。但框架結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，承受側(cè)向力的能力較差。對(duì)于后連桿，由于不僅受到冒落矸石的載荷，還要承受頂板的水平推力，所以要求它有較大的強(qiáng)度。該型底座的缺點(diǎn)是在推移機(jī)構(gòu)外易積存浮煤碎矸，要求及時(shí)清理。14本支架采用分段組合式頂梁結(jié)構(gòu)（剛性頂梁＋伸縮前梁），強(qiáng)度高，對(duì)頂板維護(hù)較好；另外，在頂梁前部還布置有起吊耳，可方便吊掛較小的機(jī)件。（2） 缸主要有雙作用雙伸縮立柱、推移千斤頂、側(cè)護(hù)千斤頂、前梁千斤頂?shù)?。為保證支架結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度及撐在支架頂安全，在立柱的下腔裝有安全閥。來(lái)自泵站的高壓乳化液，經(jīng)主進(jìn)液管送到工作面，并與每架支架的進(jìn)液截止閥相連導(dǎo)入支架，再經(jīng)過(guò)組合操縱閥配液到各液壓缸，以完成支架所需的各項(xiàng)動(dòng)作。2厘 米134 為了簡(jiǎn)化支架管路系統(tǒng)和便于安全操作，開(kāi)始采用“多芯管”先導(dǎo)式鄰架控制的操縱方式。目前，各國(guó)正在研制大傾角、大采高、大截深和薄煤層支架，并使支架和菜煤機(jī)更好的配合。在緩傾薄及中厚煤層中，液壓支架已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，但是0?4570?由于煤層賦存條件復(fù)雜，支架的結(jié)構(gòu)還不夠完善，設(shè)備還需要管理和操作經(jīng)驗(yàn)，所以液壓支架的使用范圍受到限制。要從根本上解決這兩個(gè)相互制約的核心問(wèn)題，還需要從研究液壓支架及其液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性為突破口。但體積和重量過(guò)大、在支架上難以設(shè)置等因素，是初撐增壓閥難以得到應(yīng)用的根本原因。帶壓移架控制系統(tǒng)可以以實(shí)現(xiàn)液比支架卸載扣移架工序的同步化相自動(dòng)化，改善了液壓支架的支護(hù)特性和控頂效果，消除了液壓支架的升降行程，故在一定程度上可提高移架速度。文獻(xiàn)指出泵站實(shí)際調(diào)定壓力較低只有一定的波動(dòng)、遠(yuǎn)距離供液壓力損失嚴(yán)重、頂?shù)装宀黄椒锤∶汉透灥挠绊憽⒉荒鼙ＷC液壓支架的初撐時(shí)間以及多人操作或多架同時(shí)操作等因素是導(dǎo)致液壓支架初撐力本足不均的主要原因；而增大大校直徑和數(shù)目、提高泵站壓力、采用雙供液系統(tǒng)、監(jiān)油工作面支護(hù)質(zhì)量、增設(shè)韌撐力保證閥等提高切撐力的方法相措施都存在著一定的不足。目前液壓支架移架速度的計(jì)算方法僅為靜態(tài)汁算，只反映了移架動(dòng)作的操作時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間。由此可見(jiàn)，自動(dòng)增壓初撐系統(tǒng)有一定的應(yīng)用前景。須加快電液控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和支架供液系統(tǒng)和液控系統(tǒng)的優(yōu)化。此外．液壓支架的設(shè)計(jì)、研究與采場(chǎng)礦山壓力的研究之間存在著明顯的脫節(jié)問(wèn)題。頂板管理不好，必然影響移架速度的正常發(fā)揮，從而間接影響工作面的產(chǎn)煤量。目前在采煤工作面的機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)中，主要存在著兩大問(wèn)題。然而在液壓支架及其液控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性、液壓支架電液控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面的研究起步較晚，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于一些先進(jìn)國(guó)家。放頂煤支架分為單輸送機(jī)插腿式開(kāi)天窗、雙輸送機(jī)插板式、雙輸送機(jī)開(kāi)天窗式三大類(lèi)．其代表架型分別為 ZFD5600—26／FY2800—14／2ZFS5200—16／32。適用于緩傾斜，中厚煤層高產(chǎn)高效的液壓支架的代表件型號(hào)有QY200—14／3BY3300—]3／3ZY35 或 BC40017／3TZ720—20．5／3ZY550—13／2ZY560k 等。1970 年在山西大同首次全工作面裝備了 Tz—140 型垛式液壓支架。50 年代英國(guó)研制的垛式支架和法國(guó)研制的節(jié)式支架代替了木支柱、金屬摩擦支柱、液壓支柱，開(kāi)辟了采煤工作面支護(hù)設(shè)備的技術(shù)革命；60 年代前蘇聯(lián)研制并改進(jìn)的 OMKT 型掩護(hù)式支架(具有四連桿機(jī)構(gòu))，從根本上解決了支架梁端距變化大和不能承受水平力的問(wèn)題，開(kāi)辟了液壓支架設(shè)計(jì)的新時(shí)代；70年代主要產(chǎn)煤國(guó)家都在不斷改善支架結(jié)構(gòu)，完善支架性能，實(shí)現(xiàn)了支架的“立即支護(hù)”力式；80 年代以來(lái)，為提高生產(chǎn)率和降低成本，在液壓支架的設(shè)計(jì)和研制中應(yīng)用了許多高新技術(shù)，特別是液壓支架的性能相自動(dòng)化程度有 f 大幅度提高。9我國(guó)于 1964 年開(kāi)始研制液壓支架，到目前已經(jīng)取得可較好的效果。也就是說(shuō)，采用滾筒式或刨削式等采煤機(jī)械落煤與裝煤；工作面重型可彎曲運(yùn)輸機(jī)，以及與之適應(yīng)的順槽轉(zhuǎn)載機(jī)和可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)等運(yùn)煤；自移式液壓支架支護(hù)和管理頂板。 液壓支架的應(yīng)用和意義隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)煤炭需要量的日益增加，煤礦開(kāi)采，特別是采煤工作面的生產(chǎn)技術(shù)面貌發(fā)生了巨大的變化。主運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸能力一般偏低，不能與高產(chǎn)高效綜采工作面生產(chǎn)能力相匹配，故須對(duì)現(xiàn)有它運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行改造。美國(guó)將主并、副井直接布置在可采煤田中．不僅大大減少／巷道掘進(jìn)量(無(wú)巖巷掘進(jìn))，而且簡(jiǎn)化了運(yùn)輸系統(tǒng)。要保證綜采工作面設(shè)備效能的充分發(fā)揮，必須保還生產(chǎn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)具有足夠的通過(guò)能力和適應(yīng)能力。科研單位創(chuàng)收成為主要目標(biāo)，技術(shù)攻關(guān)力量不足，科研成果低水平循環(huán)現(xiàn)象嚴(yán)重。（3）煤炭企業(yè)普遍經(jīng)濟(jì)效益較差，負(fù)擔(dān)重，技術(shù)改造任務(wù)難度大，資金投入嚴(yán)重不中，以致發(fā)展后勁不足，一些礦井沒(méi)有設(shè)備更新能力，機(jī)械給出現(xiàn)倒退局面。巷道斷面小，支護(hù)質(zhì)量差，掘進(jìn)設(shè)備落后，進(jìn)度慢，運(yùn)輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，輔助運(yùn)輸落后。（6）新架型研制成績(jī)顯著，架型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善。（4）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)有了較大發(fā)展。煤炭科學(xué)研究總院北京開(kāi)采研究所對(duì)支架力學(xué)特性進(jìn)行了深入的研究，提出了液壓支架三維力學(xué)模型的計(jì)算方法，克服了傳統(tǒng)平面力系方法的缺陷，提出了液壓支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)出液壓支架設(shè)計(jì)計(jì)算通用軟件系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用，使我國(guó)液壓支架設(shè)計(jì)計(jì)算提高到一個(gè)新水平。我國(guó)部分綜采設(shè)備已開(kāi)始出口美國(guó)、俄羅斯、印度和土耳其。　　　近年來(lái)，綜采放頂煤技術(shù)在我國(guó)得發(fā)展和廣泛普及，綜采放機(jī)煤采煤法正在成為一種高產(chǎn)高效采煤方法，1995 年全國(guó) 65 個(gè)綜采百萬(wàn)噸創(chuàng)水平隊(duì)中有 23 個(gè)是綜采放頂煤隊(duì)，占％，其中，年產(chǎn) 200 萬(wàn)ｔ以上的 9 個(gè)綜采隊(duì)中有 6 個(gè)是綜采放頂煤隊(duì)。國(guó)內(nèi)幾個(gè)著名高產(chǎn)高效工作面裝備情況見(jiàn)下