【正文】 頂梁其它有關尺寸的確定 采用類比法，確定頂梁上立柱柱窩位置，底座上立柱柱窩位置，進而確定支架結構尺寸如圖 49 所示 圖 49 頂梁外形
。除此之外所有配套設備均要在頂梁掩護下工作。一般為 130~150 毫米。 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 38 配套尺寸對頂梁的影響 設備配套尺寸與支架頂梁長度有直接關系，為了防止采煤機想內部傾斜時，采煤機滾筒不截割頂梁，同時考慮到采 煤機截割時不一定把煤壁割成一個垂直面，所以我在設計時頂梁前端距煤壁最小距離為 300 毫米，這個距離叫做空頂距。所以前一個要比后一個步距多一個（一般為 600 毫米）。 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 37 液壓支架頂梁設計 工作方式對支架頂梁長度的影響 支架的工作方式對頂梁長度影響很大，如圖 48所示的工作方式 ： 圖 48支架工作方式比較 從圖 48 可以看出先移架后推溜的方式（又稱及時防護措施）要求有較大長度；先推溜后移架的方式（有稱滯后支護方式）要求頂梁長度較短。支架的后部因重量大，離固定點較遠，所以下滑程度比前部嚴重，造成支架的傾斜。為此，需要良好的擋矸裝置。當采煤機割到液壓支架前面時，需要將護幫收回，讓采煤機通過，然后，隨支架移到新的工作位置后重新伸出以支護新暴露的煤壁。 護幫裝置一般由液壓千斤頂和護幫板構成，安裝在前梁下部。 由于液壓支架的工作過程的不同，推移方式有兩種：先移架后推溜，先 推溜后移架兩種。 輔助裝置 1．推移裝置：推移裝置是液壓支架必備的重要輔助結構件，由推移千斤頂和其它附屬裝置組成。 4．立柱上、下端頭設計成半球形的原因 第一個原因，由于支架在伸縮過程中，頂梁不可能同步造成立柱與頂梁和立柱與底座之間轉動，所以立柱的上、下端頭用半球形 ，形成鉸接，就可以適應這種轉動。 需要增加支架到最大高度時（在井上），可以拆下 4 根立柱中對角線上的 2 根立柱上機械加長桿卡環(huán)，操作支架升柱，支架頂梁升起，帶動機械加長桿從立柱中拔出，當達到所調高度時，再把這兩根機械加長桿的卡環(huán)固定。 當高壓液進入中缸上腔，下腔回液，中缸下降；當中缸降到底時，一方面底閥被缸底頂開，另一方面中缸上孔正對立柱上部進液孔，如圖河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 34 47c 所示。 當中缸全部伸出后中缸下腔壓力增加，當壓力增加至超過底閥彈簧調正壓力時，底閥打開，高壓液進入上柱下腔，上柱上腔液體經中腔上部小孔排出，使上柱伸出，如圖 47b所示。當下腔進液上腔回液時伸柱，反之為降柱。 立柱 1．立柱的結構 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 33 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 46所示(a) (b) (c) (d) (e ) (f) 圖 46 立柱類型 a單作用活塞式； b單作用柱塞式； c雙作用活塞式； d、 e、 f雙伸縮式 2．幾種立柱的動作原理 1）單伸縮立柱的動作原理 單伸縮單作用活塞式或柱塞式立柱，靠液壓力伸柱，靠自重或彈簧力降柱。 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 32 移F =200 kN，代入公式得推移千斤頂缸體內徑為： ???? 2020 004tD 由以上計算出來的推移千斤頂的缸體內徑，按煤礦支護手冊（ ISBN 7— 5020— 0694— X/TD? 639）表 41 表 41普通千斤頂主要技術特征 規(guī)格 缸徑 /柱徑 代號 額定承載能力 連接尺寸 適用范圍 推力 拉力 工作 壓力 桿頭 孔徑 缸底 140/85 (Q140/85N) Q140/85W 485 306 42 42 用于液壓支架推移千斤頂、平衡千斤頂伸縮梁千斤頂等 125/70 (Q125/70W) 386 265 34 34 100/70 Q100/70W 245 158 32 32 80/45 Q80/45W 158 108 用于伸縮梁、護幫、側護板推移、復位等千斤頂 63/45 Q63/45W 98 48 21 21 經查表，選用標準缸徑為 100mm。 結論：該底座比壓在允許范圍內。則在設計支架時，應驗算底板的比壓。 底座接觸比壓 頂板對支架的巨大載荷有整臺支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。由于四連桿機構在中部連接，使底座受力河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 31 狀態(tài)不好。 底座的設計 液壓支架的底座 圖 45四連桿機構的底座 底座為整體式剛性底座，四連桿機構鉸接在底座前部 (有的鉸接在中部或后部 )，有兩個球面柱窩與立柱缸底相連，底座中間布置有推移裝置，側面有拉后輸送機千斤頂固定耳座。所以在 4Q 變化范圍內可以畫出一條近似雙紐線的軌跡來。e 點任一位置時之坐標 x,y 可寫成： ? ? ? ?44c o s c o sx A Q G P? ? ? ? ? (446) ? ? ? ?44s in s iny A Q G P? ? ? ? (447) 其中， ? ?4 arccosPZ? 則 24 1a r c t a n ZP Z?? 式（ 446）和式（ 447）就是液壓支架四連桿機構的曲線方程。 當 ? ? ? ?2 2 2 2 2 2 0K R K J R J? ? ? ? ? ?時，式（ 445）才有意義。 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 27 （ 1）四連桿機構的方程 從圖 44 可知，在任一個 4Q 角位置時， d 點的 x 坐標值應滿足下列方程 ? ? ? ?44c o s c o s c o sA Q E B P C ?? ? ? ? ? ? （ 436） B 點的 y 坐標值應滿足下列方程 ? ? ? ?4s i n s i n s i nA Q B C D?? ? ? ? ? ?4P （ 437） 圖 43順心位置圖 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 28 圖 44四連桿機構方程圖 由式（ 437）得： ? ? ? ?44si n si nsi n A Q B P DC? ? ? ? ?? （ 438） 將式（ 438）代入式（ 436）得： ? ? ? ?? ? ? ?442442c o s c o ssin sin1A Q E B PA Q B P DCC? ? ? ?? ? ? ?????? ? ? （ 439） 將式（ 439）整理得： ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?2 2 2 2 244 4 4442 c o s2 s i n c o s 2 2 c o ss i n 2 s i n 2 0A B D C E A E QA D Q P E B A B QP A B Q B D? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ????? (440) 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 29 令： ? ?4cosZP? 。ob 直線的斜率相同，所以 139。b 、 o1 在同一條直線上，因此， 39。39。o 點 55( , )xy 坐標為 1( ,0)E （ 3） 39。 如圖 42所示，為支架在最高位置時的幾何關系。 （ 2）前連桿的高度不宜過大，一般應使 15HD? 。優(yōu)選的方法 是給定約束條件，對所計算出的各組值進行篩選，最終選出一組最優(yōu)的值來。 （ 4）前連桿下絞點 的 高度 D和 四連桿機構的底座長度 E。因此，可以用圓的方程求得前連桿長度。 根據幾何關系 2P 為： 2212212c o sa r c ta nc o sG E A QPE A Q? ? ????????（ ）（ ） （ 49） 3） 3b 點坐 標 當支架的掩護梁與后連桿成垂直位置時，根據幾何關系， 3b 點坐標：33cosx F P?? （ ） （ 410） 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 24 3 3 3sin siny B P A Q? ? ? ?（ ） （ ） （ 411） 式中 P3 由下式進行計算： 13 2 2 21a r c t a n a r c t a n2 EAP G G A E?? ? ? ??（ ） （ 412） 332QP??? （ 413） 4） c點坐標 根據圖 42所示，支架在三個位置時四連桿機構幾何關系確定后， c點就是 以 1b 、 2b 、 3b 這三點 為圓 的圓心。根據設計經驗，當 ,e 點沿理想垂線由最高向最低運動時，后 連桿 與掩護梁的夾角由大于 90 到小于 90 變化，在夾角變化過程中，一定有一位置使后連桿與掩護梁呈垂直狀態(tài)，以這一特殊狀態(tài)為所求的中間某一位置，來確定直線上中間某一位置的點。但是，我們可以做到支架高度變化時，有三點在一條直線上， 如圖 42所示 ，即：支架在最高和最低以及中間某一位置的三點。此處，步長也可根據精度自行確定不必遵循此規(guī)定。為了簡化計算，對變量規(guī)定相應的步長如下： 1P 的步長為 ； 1Q 的步長為 ； 1I 的步長為 ； I 的步長，支撐掩護式為 。 B IG?1。Je =L 。 1Jo =S 。 39。 39。 cd =D 。 ab =B 。 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 21 四連桿機構各部參數如圖 41 所示，圖中的 1H 為支架在最高位置時的計算高度。e 點的運動軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運動軌跡的最大寬度 70e? mm以下 最好在 30mm以下 。 （ 3）前后連桿 上絞點之距與掩護梁的比值為 I?1 ~。 （ 2）后連桿與掩護梁的比值，掩護式支架為 I =~。 四連桿機構的幾何特征，如圖 41 所示 。同時，為有效的 控制 頂板，要求支架在某一高度時的 ? 角，恰好是頂梁前端點的雙紐線軌跡上的切線與頂梁垂線間的夾角。本設計鑒于各種方法的優(yōu)缺點，采用了計算機求解的方式來求解。設計時，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值大小。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。一般取 Q ≥25176。為宜。；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梁上，根據物理學摩擦理論可知，要求 tanPW ，如果鋼和矸河南理工大學萬方科技學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 20 石的摩擦系數 W =，則 P =176。 Q ≤75176。 在最高位置時和最低位置時，頂梁與掩護梁的夾角 P 和后連桿與底平面的夾角 Q ，應滿足如下要求：支架在最高位置時， P ≤52176。首先，支架在工作過程當中，四連桿機構必須承受很大的內力，從而導致支架結構尺寸的加大和重量的增加；其次，由于四連桿機構對頂板產生一個水平力（又稱水平支撐力），因此對支架的工作性能將產生不良影響。 4．提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機構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。由于它處在隔離采空區(qū)的位置，故可以起到良好的擋矸作用。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時，借此可以保證梁端頂板維護良好。 （ 7）液壓控制系統及立柱、千斤頂 液壓系統由各液壓件、管路系統組成，它應保證立柱、千斤頂完成支架要求的各種性能，并達到設計技術參數。 （ 6）推移裝置 此機構關系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組 成。它既要有足夠的強度和剛度，又應滿足底板比壓不超限。 （ 4）掩護梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。它可多次反復支撐頂煤，以利于放煤。拉架時收回，還可在移架后支護煤壁，以防止片幫。挑梁是和前梁鉸接的可翻轉支護板，由防片幫千斤頂控制，可及時支護，并超過水平線上挑 3176。 （ 2）前梁由前梁千斤頂控制，可上下擺動 15176。 4 支架 主要部件的設計 支架主要部件的設計要