【正文】 掩護梁和頂梁（包括活動側(cè)護板）一起，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護體，完善了支架的掩護和擋矸性能。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。 16)由 b， bˊ ,b〞三點確定的圓心 C，為前連桿下鉸點位置。 13)以 O 為圓心， A 為半徑圓弧。以 o 為圓心， A 為半徑作圓。 6)過 e 點作 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的計算高度。 具體作圖步驟如下： 1)確定后連桿下鉸點 O 點的位置，使它比底座面略高 250mm 2)過 O 點作與底座面平行的水平線 H— H 線。 H1H2GAP 1P 2Q 1 Q 2e39。 Q2—— 支架最低位置時，后連桿與底平面夾角（度） L2—— e’點引垂線到后連桿下鉸點的距離； H1—— 支架最高位置時的計算高度； H2—— 支架最低位置時的計算高度。用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度，如圖 43 所示。一般同一類型的支架采用歐冠 類比法來確定。其原因是當頂板來壓時，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)。～ 30176。 。 ， Q≤ 75176。 4．提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機構(gòu)將液壓支架連成一個重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。這樣可使托梁鉸接點運動時與煤壁接近于保持等距，當梁端距處于允許值范圍之內(nèi)時，借此可以保證梁端頂板維護良好。在支架底座長度設計時要考慮以下幾方面：支架度底座的接觸比壓要?。恢Ъ軆?nèi)部應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。 支架間距 支架間距就是相鄰兩支架中心線的距離。當煤層傾角增大至使支架失去橫向穩(wěn)定性時，支架會向下傾倒，因此，為了保證支架的正常工作，必須采用相應的防滑、防倒裝置。 3．擋矸裝置：矸石涌入支架內(nèi)會造成行人不便，移架困難，有時甚至會埋住操縱閥把手，損壞高壓軟管，嚴重 影響支架的正常工作，架內(nèi)矸石的清理也需要繁重的體力勞動。 2．護幫裝置：液壓支架的護幫裝置時為了開采厚煤層或煤質(zhì)松軟的一些中厚煤層時防止煤壁片幫而設計的。 第二個原因，當立柱為傾斜布置時，在支架升降過程中，立柱一方面要伸縮，一方面要傾斜，立柱與頂梁和立柱與底座之間依靠立柱上、下端半球形發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而增大了支架的調(diào)高范圍。 立柱上部進液孔經(jīng)中缸小孔進入上柱上腔，下腔液體經(jīng)底閥從立柱下部孔回液，上柱下降，如圖 310d 所示 3．機械加長桿的結(jié)構(gòu)原理 (a)(b)(c)(d)圖 310 雙伸縮立柱動作原理 32 由于雙伸縮立柱結(jié)構(gòu)復雜，成本高，為了降低成本，在單伸縮立柱上安裝機械加長桿，滿足支撐高度的變化要求。 2）雙伸縮立柱的動作原理 雙伸縮立柱動作原理如圖 310 所示 當高壓液進入中缸下腔，上腔回液，使中缸伸起，如圖 310a 所示。 立柱 1．立柱的結(jié)構(gòu) 立柱按動作方式分為單作用和雙作用立柱；按結(jié)構(gòu)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 39 所示。同時底座后部 的重力大于前部，避免移架時啃底。 圖 37 側(cè)護板的結(jié)構(gòu)型式 a b c d 29 3）底 靴式。 2）對分式。 1）整體式。這種類型側(cè)護板又有三種形式，如圖 37a 所示，頂梁上無頂板，側(cè)護板易被冒落的矸石卡住，影響側(cè)護板的伸縮；如圖 37b、 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(cè)護板裝置受力很大。這種側(cè)護板可以適應工作面開采方向變化的要求，有利于防倒和調(diào)架。一般燕傾斜方向的上方為固定側(cè)護板，下方為活動側(cè)護板。 從掩護梁的寬度方向分，可分為整體式和相分式兩種。 從側(cè)面看掩護梁，有直線型，折線型兩種。按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)式： 1）閉式頂梁 頂梁上下蓋板與筋板焊接成封閉型，如圖 (34)所示： 圖 34 頂梁筋板焊接圖 2）開式頂梁 開式頂梁結(jié)構(gòu)如圖所示其 特點為減輕頂梁重量，曾強頂梁抗彎強度。頂梁前端呈滑撬式或圓弧形，移減少移架阻力。 如圖 e 所示為帶伸縮前梁的鉸接式頂梁，可及時支護頂板，減少頂板的暴露時間 鉸接式頂梁加伸縮和擺動前梁，為如圖 d、 e 所示兩種型式的結(jié)合型，由前梁千斤頂調(diào)節(jié)前梁角度，并在前梁內(nèi)加伸縮前探梁。 如圖 b 所示為潛入式頂梁，頂梁后端為扇形結(jié)構(gòu)，掩護梁可潛入扇形結(jié)構(gòu)內(nèi)，消除三角區(qū)。 2．掩護式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu) 25 掩護式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)型式如圖 33 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。 表 23 節(jié)理裂隙間距表 節(jié)理裂隙間距表 l/m c1 表 24 分層厚度表 分層厚度表 Hx/m C2 表 25 支架架型確定參數(shù) 支架架型確定參數(shù) 基本頂級別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接頂級別 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4 液壓支架架型 掩護 掩護 支撐 掩護 掩護或支撐 支撐 支掩 支掩 支撐或支掩 支撐或支掩 支撐（采高小于） 或支掩（采高大于） 支架支護采高 1m 采高 2m294 343（ 245） 295 343（ 245） 295 343 ＞ 2 295 ＞ 2 343 應結(jié)合深孔爆 22 強度/(KN/m178。 （ 2）老頂分級 老頂根據(jù)周期來壓明顯與否分為四級： I 級頂板，周期來壓不明顯； II 級頂板，周期來壓明顯； III 級頂板，周期來壓強烈； IV級頂板，周期來壓極強烈。砂巖頂板、堅硬的砂質(zhì)頁巖頂板屬于這一類頂板。泥質(zhì)頁巖、再生頂板等屬于這一類。 8．同時允許選用幾種架型時，應優(yōu)先選用價格便宜的支架。傾角在 18176。時，液壓支架可以不設防倒防滑裝置。 4．應使支架對地板的接觸比壓不超過地板允許的抗壓強度。 1．液壓支架架型的選擇首先要適合于頂板。 周期來壓時，由于頂梁后部頂板不能充分切斷，基本頂壓力將由整個支架和采空區(qū)垮落巖石承擔或者有可能在切頂時，基本頂直接壓在掩護梁上，這就使掩護梁上載荷劇增，迫使頂梁支撐力減小，使支架難以承受頂板的壓力和控制頂板的冒落。頂板作用在頂梁上的合力為 Q3，載荷分布如圖 26 所示 掩護梁受力：由于頂板破碎，在頂梁后部自由冒落巖石的一部分作用在掩護梁上，對掩護梁的作用力可分解垂直分立和水平分力，如圖 掩護式液壓支架雖然立柱少，支撐力小，但由于頂梁短，單位面積支撐力大，載荷分布和支架支撐力的作用部位基本一致。 液壓支架的支撐力與承載關(guān)系 1．支撐式液壓支架的特點是頂梁較長，控頂距較大，立柱呈直立布置，而且一般都位于頂梁的后半部。直接頂?shù)姆€(wěn)定性對支護方式及架型選擇由決定性的影響。有些巖層不出現(xiàn)偽頂。其缺點是：結(jié)構(gòu)復雜，重量大，價格較貴。 a b 圖 21 支撐式液壓支架的類型 14 3．支撐掩護式液壓支架：支撐掩護式液壓支架是在支撐式液壓支架和掩護式 液壓支架的基礎上發(fā)展起來的一種架型。這類支架具有較大的支撐能力和良好的穩(wěn)定性能，適用于頂板堅硬完整，周期壓力明顯或強烈，地板較硬的煤層。 1．支撐式液壓支架：支撐是液壓支架的架型有垛式支架和節(jié)式支架兩種形式。 13 第 2 章 液壓支架的架型特點及選型 液壓支架的分類及特點 液壓支架架型的分類 按照液壓支架在采煤工作面安裝位置來劃分有端頭液壓支架和中間液壓支架。所以，今后除應繼續(xù)針對我國國情和煤層具體條件開發(fā)一些新架型、新品種外，還應在設計支架控制系統(tǒng)和提高指甲的工作可靠性發(fā)面下功夫。能適應無人采煤工作面的需要，實際運程操作的新型全自動液壓支架。提高結(jié)構(gòu)件鋼材強度，采用優(yōu)質(zhì)鋼材，減輕液壓支架的重量，設計師可先進行技術(shù)經(jīng)濟比較，再選合適的材料。對液壓支架各部件進行受力分析和優(yōu)化設計，使結(jié)構(gòu)緊湊，在滿足強度要求和配套的條件下，底座和頂梁盡量短，使支架輕型化。 6．大傾角工作面支架。 4．重型支架。 2．新型放頂煤支架。 8．配套尺寸 根據(jù)配套尺寸及支護方式來計算頂梁長度。 4．底板巖性及小時涌水量 根據(jù)底板巖性及小時涌水量驗算地板比壓。 12．液壓元件要可靠。 8．支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。 4．排矸性能好。由于液壓支架的類型很多，因此其設計的工作量也是很大的，由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個環(huán)節(jié)。而每個綜采工作面平均需要安裝 150 臺液壓支架， 可見對液壓支架的需要量是很大的。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?shù)幕钊麠U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 8 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(zhì)不同的幾個液壓缸來完成的，如圖 11 所示。 7 第 1 章 液壓支架的概述 液壓支架的組成和用途 液壓支架的組成 液壓支架由頂梁、底座、掩護梁、立柱、推移裝置、操作控制系統(tǒng)等主要部分組成。即：支撐式液壓支架、掩護式液壓支架、支撐掩護式液壓支架。 我國煤礦中使用的支架類型很多，按照支架采煤工作面安裝位置來劃分有端頭液壓支架和中間液壓支架。 在這次放頂煤液壓支架的設計過程中，主要以底座、主頂梁、尾梁和立柱等結(jié)構(gòu)件的機械部分設計為重點，用普通設計步驟設計總體結(jié)構(gòu)尺寸，并對主要構(gòu)件進行強度校核。綜合機械化不僅產(chǎn)量大，效率高，成本低，而且能減輕笨重的體力勞動，改善作業(yè)環(huán)境，是煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。液壓支架是綜合機械化采煤方法中最重要的設備之一。 關(guān)鍵詞：支撐掩護式液壓支架，四連桿設計，掩護梁 5 Abstract The prehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country, raises labor productivity substantially , realizes the modern a strategic measure of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is the one of prehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining. Hydraulic support major from some following basically partial positions: Top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender and base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle. In this design process of caving hydraulic support, mainly in support of the base, the top beam, the beam and the column structure of the end of the mechanical part of the design focus, with the general design procedure to des