【正文】 ——油缸最大工作阻力，KN。表64支架安全系數安全系數前梁底座頂梁掩護梁前連桿n安全系數后連桿主要軸缸體焊縫活塞桿n－4－4注：、掩護梁、連桿軸等不能進行加載強度校核，（如果能精確計算，如有抗扭計算、有限元計算等，許用安全系數可以減小，這個問題有待研究決定）。(4)結構件、銷軸和活塞桿的強度條件為： (624)式中 n—安全系數 —危險斷面計算出的最大應力，Mpa； —許用安全系數3. 剛體材料采用無縫鋼管，取抗拉強度，強度條件為： （625）式中：—缸體許用應力。2. 結構鋼、銷軸、活塞桿的屈服極限及強度條件如下：(1)各機構件通常采用15CrMo等普通低碳合金結構鋼，并由具體標準厚度的鋼板焊接而成，取=459MPa。前面數章的內容已經給出了支架主要零件部件受力分析和負荷的計算方法。用支護效率來評價立柱工作阻力轉變?yōu)橹Ъ芄ぷ髯枇Φ挠行С潭?，支護效率按下式計算： ===89% (623）值與支架的架型，結構尺寸和支架高度有關，值過大或過小都不好由于支架的工作阻力由立柱工作阻力之間和垂直分力及掩護梁和前后連桿承擔，而立柱的工作阻力之和不變，當至過大，說明掩護梁和前后連桿受承載增加，對掩護梁前后連桿不利；當值過小，說明立柱的阻力不能充分發(fā)揮。如圖68b所示頂梁前端比壓為： MPa （619）頂梁后端比壓為： Mpa （620）由于x=919mm小于=1000mm所以載荷分布為三角形。設頂梁長為，頂板的集中載荷為，其作用點距頂梁一端為。對圖點取矩，整理后有： （617）當平衡千斤頂為拉力時，即取“–”值，力有最大值，也有最大值，應按此條件求值。 當為“+”（平衡千斤頂為推力）且 W=0時=1775KN代入得1343mm當為“”（平衡千斤頂為拉力）且 W==2013KN代入得 919mm所以，在驗算頂梁強度時，按平衡千斤頂受拉且=。（3）支架受力支架在工作面受力是由于頂板下沉，同時又有向采空區(qū)移動的趨勢，使頂梁受合力和底座受底板反力，其中頂板合力的垂直分力,由支架工作阻力來克服，所以在計算支架的工作載荷時按支架的工作阻力來確定。代入(615)可得： =取=400mm。為使平衡千斤頂與掩護梁不發(fā)生干涉，保證支架在不同高度是平衡千斤頂與掩護梁平行，可以取支架在最高位置時頂梁上平面和掩護梁的夾角。 框架推移千斤頂的缸體內徑： (610）中厚煤層=150~250KN。3）浮動活塞式推移千斤頂。 推移千斤頂技術參數的確定（1）推移千斤頂技術參數1)直接連接方式的推移千斤頂，結構簡單，但移架力小于推溜力，一般用于支撐式液壓支架。代入數據；11601273mm前后連桿下鉸點之距=立柱下鉸點距前連桿下鉸點之距=310mm取400mm式中；－支架最小高度； G－掩護梁長度； A－后連桿長度； －支架最低位置時，后連桿與水平面得夾角；－支架最低位置時，立柱傾角；－支架最低位置時，掩護梁與水平面的夾角。 －活塞的行程所以采用單伸縮雙作用液壓缸是可行的。對A點取矩： 頂梁受力分析 （66）式中： x－立柱上柱窩至頂梁和掩護梁鉸點之距；－支架支護阻力；(KN),= q－支架最大支護強度；－支護面積；－頂梁長度(不包括頂梁與掩護梁鉸點與頂梁后端之距)－支護工作阻力之和；－頂梁和掩護梁鉸點至頂梁頂面之距；－立柱上柱窩中心至頂梁頂面之距；－立柱在最高位置時的傾角。把支架的空間桿系結構，簡化成平面桿系結構。立柱的工作阻力按下式計算： (65)將=180mm，=40 MPa代入式65得：=可見此安全閥是可行的。將各數值代入公式63得立柱缸徑為：=表61 內徑標準 單位：mm506380100110125140(145)160180200210220230250查表61，選取立柱缸體內徑為=180mm。KN/：——在架型選擇表35中低于但與之相鄰的采高對應的支護強度。 = Δ= 所以 Fc = （3＋）＝。導向套的材料通常為聚甲醛和銅合金。密封圈的作用和結構如前所述?；钪突钊麠U是立柱傳遞機械力的重要部件，它要能承受壓力和彎曲等載荷作用，必須磨和耐腐蝕，可用27SiMn無縫鋼管或45號鋼制成。它適用于裝入各種液壓活塞頭和導向套上，為單向密封?；钊棵芊馊γ芊?，密封圈有O形﹑Y形﹑U形﹑V形﹑鼓形﹑蕾形等?；钊橇⒅年P鍵元件，對它的主要要求是保證密封性能良好，運動表面能承受外力的沖擊。立柱上部進液孔經中缸小孔進入上柱上腔，下腔液體經底閥從立柱下部孔回液，上柱下降，如圖62d所示圖62 雙伸縮立柱動作原理 立柱數的確定目前國內液壓支撐式液壓支架立柱數一般為2～6根，常用為4根；掩護式液壓支架為2根；支撐掩護式液壓支架為4根。2）雙伸縮立柱的動作原理雙伸縮立柱動作原理如圖62所示當高壓液進入中缸下腔，上腔回液，使中缸伸起，如圖62a所示。第六章 立柱的設計及強度校核（專題） 立柱設計方案的確定 立柱的類型立柱按動作方式分為單作用和雙作用立柱；按結構分為活塞式和柱塞式立柱；按伸縮方式分為單伸縮和雙伸縮式立柱，如圖61所示。其它參數可從上述中得：頂梁長度=(1972+2250+1400cos60176。以此來計算頂梁長度。另外在輸送機鏟煤板前也要留有一定距離。這是因為采用先移架后推移的方式時支架要超前輸送機一個步距，以便采煤機過后，支架能及時前移，支控新暴露的頂板，做到及時支護。15) 連接a’O、a’’O，為液壓支架降到中間某一位置和最低位置時后連桿的位置。G=2400mm A=1400mm H1=2787mm H2= 1270mm11) 以O點為圓心，Oa（1270mm）為半徑作弧。圖55 幾何作圖法設計四連桿機構個位置相關尺寸P1=14176。7) 以a為圓心，（480mm）長度為半徑作弧（～），在掩護梁上交與一點b，為前連桿上鉸點的位置。4) 在此斜線上截取線段oa,oa長度等于A（1400mm），a點即為后連桿與掩護梁的鉸點。用幾何做圖法確定四連桿機構的各部分尺寸，具體作圖如圖54所示。 Q2=30176。掩護式液壓支架： =～支撐掩護式液壓支架： =～支架最高位置時的計算高度為： H1=GsinP1+AsinQ1 (57)根據的比值和式57可以求得掩護梁的長度G和后連桿長度A，經過取整后計算出PP2的角度，確定這幾個參數。2．掩護梁和后連桿距離的確定。以上可知當知道掩護梁和后連桿的長度后，只要把掩護梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構就可以了，如圖52所示： 掩護梁和后連桿長度的確定確定掩護梁上鉸點至頂梁頂面的距離和后連桿下鉸點至底座地面的距離。圖51四連桿機構的幾何特征4．應取頂端梁前端點運動軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖51的h段。支架在最低位置時有利于矸石的下滑，防止矸石停留在掩護梁上，根據物理學摩擦理論可知，要求tanP〉w,如果鋼和矸石的摩擦系數W=，則P=176。如圖51所示：2．支架在最高和最低位置時，頂梁與掩護梁的夾角為P和后連桿與低平面的夾角為Q，如圖41所示，應滿足如下要求:支架在最高位置時，P≤52176。通常，（），；支撐掩護式液壓支架的底座長度取移架步距的4倍。支架間距要根據支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機的一節(jié)中部槽相連，因此目前主要根據輸送機中部槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定。在采用雙伸縮立柱時，垛式液壓支架的伸縮比為1:9；；~，煤層較薄時選較大值。（8）配套尺寸。（6）煤層傾角。根據瓦斯等級，按《煤礦安全規(guī)定》弟一百零五條規(guī)定，驗算通風。根據基本頂和直接頂的分類，對支架進行選型。10．滿足強度條件下，盡可能減輕支架重量。6．為了操作和生產的需要，要有足夠寬的人行道。2．液壓支架要有足夠的推溜力和移架力，推溜力一般為100KN左右，移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為100KN～150KN，中厚煤層一般為150KN～250KN，后煤層一般為300KN～400KN。圖48底座的結構型式a、b 整體式底座；c、d、e 對分式底座；f底靴式底座底座與立柱之間連接處用鑄鋼球面柱窩接觸，以免因立柱偏斜受偏載，并用限位板和銷軸限位，防止立柱脫出柱窩。底靴式底座的特點是每根立柱支撐在一個底靴上，立柱之間用彈簧鋼板連接，立柱與底靴之間用銷軸連接，如圖48f所示。為使底座在一定范圍內適應底板起伏不平的變化，通常把底座制成前、后或左、右對分式。整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結構，整體性強，穩(wěn)定向好，強度高，不易變形，與底座接觸面積大，比壓小。這種類型側護板又有三種形式，如圖47a所示，頂梁上無頂板，側護板易被冒落的矸石卡住，影響側護板的伸縮；如圖47b、c所示，在頂梁上加設頂板，克服了以上的缺點，但支架承受偏載時，側護板裝置受力很大。另一種時兩側皆為活動側護板。在設計時，根據左右工作面來確定左側或右側為活動側護板。(a) (b)圖46 掩護梁的結構型式1頂梁；2掩護梁；3立柱；4前連桿；5后連桿；6底座；7限位千斤頂折線型相對直線型支架斷面大，結構強度高，但工藝性差，所以很少采用。活動側護板裝在掩護梁的兩側。掩護式液壓支架和支撐掩護式液壓支架在頂梁后端有銷孔，通過銷軸與掩護梁上的銷孔相連。為加強結構的剛度，在上下蓋板之間焊有加強筋板，構成封閉式棋盤型頂梁。圖42 掩護式液壓支架定量的類型1頂梁；2前梁；3后梁；4掩護梁；5立柱；6限位千斤頂；7前梁千斤頂8平衡千斤頂如圖d所示為帶前梁的鉸接式頂梁，由前梁千斤頂調節(jié)前梁角度，可以提高前梁前端的支撐能力，改善前梁前端的支控效果。ZYZ型掩護式液壓支架就采用此種結構。2．掩護式液壓支架的頂梁結構掩護式液壓支架的頂梁結構型式如圖42所示如圖a所示為平衡頂梁頂梁較短，與其下部的的掩護梁鉸接。半餃式頂梁如圖c所示，它克服了全鉸式的缺點，當中部頂板出現(xiàn)凸起時，使前、后梁向上翹；當頂板出現(xiàn)凹坑時，由于鉸接點下部有平整碰頭阻止，支架頂梁仍保持平整位置。如圖a所示為整體剛性頂梁。所以，此種支架不能在中等穩(wěn)定以上頂板下工作。所以，此種支架能在破碎不穩(wěn)定頂板下工作。因此，支撐力也相應集中在控頂區(qū)的后半部分，以阻止上部巖層的移動，實現(xiàn)切頂。支護強度被定義為單位支護面積和支護阻力?；卷敿壖墑e按基本頂來壓強弱來劃分。 2）為了移架容易，設計時要使底座的比壓不超過底板的容許比壓。2）傾角在18176。（2）煤層傾角1）煤層傾角小于10176。下面簡要介紹影響架型選擇的因素和如何有針對性地進架型選擇。⑶完成支架立柱的設計分析。復合支護的特點是：支護滯后時間短，但增加了反復支撐次數。2 滯后支護一般循環(huán)方式為：割煤一推溜一移架。 3個工序的不同組合順序，可形成液壓支架的3種支護方式，從而決定工作面“三機”的不同配套關系。支架的工作阻力是支架的一個重要參數，它表示支架支撐力的大小。（3）恒阻階段隨著頂板壓力繼續(xù)增加，使立柱下腔壓力超過支架的安全閥壓力調正值時，安全閥打開而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減小，立柱下腔壓力降低，當低于安全閥壓力調整之后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調整壓力的限制下，壓力曲線隨時間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段。合理的初撐力是防止直接頂過早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產的關鍵。當需要支架前移時，先降柱卸載，然后高壓液進入推移千斤頂的活塞桿腔，另一腔回液，以輸送機為支點，缸體前移，把整個支架拉向煤壁；當需要推移輸送機時，支架支撐頂板后，高壓液進入推移千斤頂下腔，另一腔回液，以支架為支點，使活塞桿伸出，把輸送機推向煤壁。 液壓支架的工作原理液壓支架在工作過程，必須具備升、降、推、移四個基本動作，這些動作是利用泵站提供的高壓乳化液通過工作性質不同的幾個液壓缸來完成的，如圖24所示。也可倒八字形布置和交叉布置。因此，它兼有支撐式和掩護式支架的結構特點和性能，可適應各種頂底板條件。但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風斷面小。掩護式支架的立柱較少，除少數掩護式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。(a) (