【正文】 立柱穩(wěn)定性的極限力為： 22111 6 3 0 5 8 7 . 8 2 8kk PPJJ??? ? ? ????? MN 立柱最大工作阻力小于極限力，故滿足穩(wěn)定條件。油缸的穩(wěn)定性條件為： 211kkPP J PJ???????? （ ） 式 中 KP —— 油缸穩(wěn)定的極限力 ， kN； P —— 最大工作阻力 ， kN； 1J —— 活塞桿斷面 慣性矩 （設(shè)加長桿為活塞桿進(jìn)行驗(yàn)算） 。1 23 32 13294 10 4 10d bDPP? ?? ? ? ? ??? kN 4. 安全閥壓力和 立柱工作阻力的確定 安全閥的的調(diào)整壓力，按選定后的立柱缸體內(nèi)徑 dD 和支架承受的理論支護(hù)阻力 1mF 來確定，即： 240 za dFP D?? （ ） 式中 zF 按下式計(jì)算 : 1cosmzdnFF na? （ ） 式中 na —— 支架在最高位置時(shí)立柱傾角，度。bP —— 泵站 額定工作壓力減去從泵站到支架沿程壓力損失后的值，取 39。 32bP? MPa 立柱初撐力按下式進(jìn)行計(jì)算： 2 39。因此，取泵站壓力為 32MPa。 代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得： ? ?? ? ? ?3 2 . 5 2 3 0 2 5 . 42 . 3 9 8 0 3 2 . 5 12 . 3 dpD cp? ??? ?? ? ? ? ?? ? ??? mm ?? mm 圓整，取 10?? mm。 本支架中， F =5400kN， n =4， ap =40MPa， ? = 10176。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求： 取 移架力為 300kN，推溜力為 150kN。一般薄煤層支架的移架力為 100～150 kN；中厚煤層支架為 150～ 300 kN；厚煤層支架為 300～ 400 kN。一般取 初撐力為 ? ?~ 倍的工作阻力。較大的初撐力能使支架較快達(dá)到工作阻力，減緩頂板的早期下沉速度，增加頂板的穩(wěn)定性。 ? ?? ?F L C B K? ? ? （ ） ( 4 0 0 0 3 0 0 ) (1 5 0 0 8 0 )? ? ? ? ? mm2 式中： L —— 支架頂梁長度， mm； C —— 梁端距 ， mm； B —— 支架頂梁寬度， mm； K —— 相鄰支架頂梁間隙， mm。 液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定 支護(hù)強(qiáng)度 支護(hù)強(qiáng)度是指支架對(duì)單位面積頂板提供的工作阻力。 7. 支架各部件受力，按不同支護(hù)高度時(shí)受力最大值進(jìn)行強(qiáng)度校核。 6. 作用在頂梁上水平 力的產(chǎn)生有兩種情況：一種是由于支架在承載讓壓時(shí)，由于頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡為雙紐線，所以頂梁與底板有產(chǎn)生位移的趨勢(shì)，水平力為頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘積，其方向與頂梁產(chǎn)生位移方向趨勢(shì)相反；另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動(dòng)，使支架頂梁受指向煤壁的水平力，最大水平力數(shù)值與第一種相同。 4. 通過分析和計(jì)算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低，所以在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不計(jì)，使掩護(hù)梁偏于安全。 2. 金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的直梁理論來計(jì)算。 液壓支架在工作面受力是由于頂板下沉，同時(shí)又有向采空區(qū)移動(dòng)的趨勢(shì)，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 F 由支架工作阻力來克服，所以在計(jì)算支架的工作載荷時(shí)按支架的工作阻力來確定。而頂板冒落是有一定的過程的，一般可分為三個(gè)階段：開始時(shí)頂板處于無壓狀態(tài)，此時(shí)頂板較完整，而且沒有下沉，稱為無壓狀態(tài)；但經(jīng)一定時(shí)間后，頂板就會(huì)下沉，通常稱為老頂來壓，此時(shí)頂板并不破裂，而且這種下沉是有一定周期性的，所以稱為老頂板來壓狀態(tài)；如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)破裂而冒落，此時(shí)叫冒落狀態(tài)。下擺 33176。 尾梁 長度的確定應(yīng)滿足 工作空間要求，插板千斤頂?shù)男谐虘?yīng)滿足擋矸要求，插板應(yīng)盡可能加寬，以減小架間間隙 ， 如圖 。 尾梁由尾梁體、插板、插板千斤頂、側(cè)護(hù)板及其千斤頂組成。向下轉(zhuǎn)動(dòng)尾梁時(shí)收回插板進(jìn)行放煤，可視情況反復(fù)多次進(jìn)行放煤。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 圖 中四連桿結(jié)構(gòu)的大插板放煤機(jī)構(gòu) 在該支架后部由掩護(hù)梁、前后連桿、底座、尾梁形成工作空間，用以放煤和布置后輸送機(jī)。這種結(jié)構(gòu)能夠滿足放煤工藝、放煤口及工作空間的要求。 這種支架的掩護(hù)梁由鉸接在頂梁上的平衡千斤頂或鉸接在底座上的千斤頂支撐。 放煤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 低位放頂煤液壓支架的放煤口是由掩護(hù)梁和插 板或尾梁及其千斤頂和插板形成。 短推移桿采用正拉式， 千斤頂活塞桿伸出為推溜 ,活塞桿收回為移架，推溜力大于拉架力， 其布置圖如圖 。它解決了整體 箱式長推移桿不便更換的缺點(diǎn)，兼有短推桿和長推移桿的雙重特點(diǎn)。整體箱式推移桿在多種高效工作面使用，未發(fā)現(xiàn)損壞。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁 圖 框架式長推移桿 整體箱式長推移桿，一般是由鋼板組焊而成的整體箱式結(jié)構(gòu)，如圖 所示。當(dāng)推移千斤頂缸徑超 過 φ140mm時(shí)，雙桿式結(jié)構(gòu)強(qiáng)度難以保證，可靠性下降。由于巖塊的堵塞，使得推移千斤頂行走通道不流暢，不但影響了移架速度，而且會(huì)使長框架發(fā)生彎曲，造成推移步距減少，采面推進(jìn)速度減慢，頂板穩(wěn)定性變壞。 圖 短推移桿 長推移桿常用形式有框架式、整體箱式和鉸接式。推移桿的常用形式有正拉式短推移桿和倒拉式長推移桿兩種。當(dāng)千斤頂縮回時(shí)，因千斤頂活塞桿腔無液控單向閥鎖緊，所以在前梁上加設(shè)一個(gè)彈簧的機(jī)械鎖。當(dāng)千斤頂伸出時(shí)，護(hù)幫板支撐在煤壁上。前梁有 伸縮前梁和挑梁式兩種， 伸 縮前梁可及時(shí)支護(hù)；挑梁可使前 梁上下擺動(dòng)，加大前梁端部的支撐力。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁 前梁千斤頂 前梁千斤頂?shù)母左w用圓柱銷固定在主梁下的耳座上，活塞桿與前梁相連。 側(cè)推千斤頂?shù)募夹g(shù)參數(shù)如下： 行程： 170mm；缸體內(nèi)徑： 63mm；活動(dòng)桿直徑： 45mm。為使活塞桿與活動(dòng)側(cè)護(hù)板相連，在改換工作面時(shí)，側(cè)推千斤頂要調(diào)轉(zhuǎn) 180○。 （ 2）一側(cè)為固定側(cè)護(hù)板，另一側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板時(shí)，在固定側(cè)護(hù)板一側(cè)圓筒內(nèi)有固定筒，千斤頂便安裝在筒內(nèi)，其它不變，也可免去另開窗口，保證頂梁和掩護(hù)梁的強(qiáng)度，但不利于檢修和安裝。 側(cè)推 千斤頂 側(cè)推千斤頂?shù)幕钊麠U固定在活動(dòng)側(cè)護(hù)板上，缸體固定在固定側(cè)護(hù)板上。 （ 3）浮動(dòng)活塞式推移千斤頂?shù)奶攸c(diǎn) ： 移架力大于推溜力；通過推桿，千斤頂分別與輸送機(jī)、支架相連；多采用浮動(dòng)活塞千斤頂，減小推溜力；用推桿作導(dǎo)向裝置，抗彎強(qiáng)度高、導(dǎo)向性能好；推桿與千斤頂位于同一軸線，受力較好，但裝置的總長度加大。 （ 1）直接連接方式推移千斤頂?shù)奶攸c(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但移架力小于推移力，一般用于支撐式支架。 綜上所述，結(jié)合這次設(shè)計(jì)的實(shí)際，選擇直角式單側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板 ， 具體結(jié)構(gòu)如圖。 圖 折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板 頂梁側(cè)護(hù)板高度一般取 250～ 500mm，薄煤層支架取下限，大采高支架取上限。但擋矸、密封性差，易形成矸石漏泄，且移架時(shí)導(dǎo)向性差。 圖 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板 折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板 折頁式活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 所示。 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 所示，可根據(jù)工作面傾角方向，調(diào)整一側(cè)固定。固定側(cè)護(hù)板即是梁 的邊筋板，可增加梁體強(qiáng)度，減輕支架重量。 支架常用的活動(dòng)側(cè)護(hù)板形式有 3 種，即直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板、直角式雙側(cè)可調(diào)活動(dòng)側(cè)護(hù)板和折頁式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板。在支架移架時(shí)起導(dǎo)向作用； 防倒、調(diào)架。有以下作用： 擋矸。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 圖 底分式剛性底座 圖 鉸接分體式底座 根據(jù)以上的分析，結(jié)合這次設(shè)計(jì)的實(shí)際，采用整體剛性底座，它的整體剛度和強(qiáng)度好，底座接底面積大，有利于減小對(duì)底板的比壓 ， 具體結(jié)構(gòu)見圖 。波蘭 支 架采用鉸接分體底座的較多，我國ZY3600/17/35 支架等亦采用這種鉸接分體式底座。 （ 3） 鉸接分體式底座 如圖 所示，鉸接分體底座分為左右相對(duì)獨(dú)立的兩部分，從中檔處鉸接，左右底座在垂直方向可相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，無剛性約束。由于底分式剛性底座中擋底板分體，推移裝置處的浮煤、碎矸可隨支架移架從后端排到采空區(qū)，不需要人工清理，適應(yīng)高產(chǎn)高效要求，但減少了底座接底面積，增大了對(duì)底板的比壓。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 圖 整體剛性底座 （ 2） 底分式剛性底座 底分式剛性底座如圖 所示。整體剛性底座的整體剛度和強(qiáng)度好。 （ 1） 整體剛性底座 整體剛性底座如圖 所示，中擋前部一般有一高度 50～ 100mm 的 小箱形結(jié)構(gòu)，中擋后部上方為箱形結(jié)構(gòu)，推移千斤頂一般安裝在箱形體之下。 (3)將立柱和前后連桿傳遞的頂板壓力傳遞給底板。 圖 本文前連桿 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 圖 本文后連桿 底座 用途 (1)為支架的其他結(jié)構(gòu)件和工作機(jī)構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)。后連桿設(shè)計(jì)成單連桿，為支架后部節(jié)省出部分空間，有利于后部輸送機(jī)的維護(hù)與工作。 支架前連桿設(shè)計(jì)成雙單連桿連接成整體的形式，后 連桿設(shè)計(jì)成單連桿 。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 圖 本文支架掩護(hù)梁 四連桿機(jī)構(gòu) 前、后連桿是四連桿機(jī)構(gòu)中重要的運(yùn)動(dòng)和承載部件，與掩護(hù)梁和底座的一部分共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持支架穩(wěn)定?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的一側(cè)。配置單向活動(dòng)側(cè)護(hù)板，減少架間漏矸和防止大采高支架橫向傾倒 。掩護(hù)梁采用整體箱形鋼板焊接結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上端與頂梁鉸接，下部焊有與前后連桿鉸接的耳座。當(dāng)密封液體壓力較高時(shí)，可采用半圓環(huán)結(jié)構(gòu)連接方式。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，但要求活塞桿外徑與缸體內(nèi)徑之間有比較大的空間，這種固定 方式使用較多。為防止在礦井條件下表面生銹和腐蝕，表面要鍍鉻，并要注意保護(hù)，防止外部 劃 傷。 活塞的軸向固定方式由三種：用螺帽加防松螺釘固定；用壓盤和螺釘固定；用半圓環(huán)加彈性擋圈固定。工作壓力小于 時(shí)，可以不加擋圈。 蕾型密封圈是一個(gè) U 型夾布橡膠圈和唇內(nèi)夾橡膠壓制而成的單向?qū)嵭拿芊馊?。鼓型密封圈是兩個(gè)夾布 U 型橡膠圈壓制而成的整體實(shí)心密封圈，它和兩個(gè) L 型 導(dǎo)向環(huán) 一起使用，適用于工作壓力 ～ ，在壓力小于 時(shí)，可以不加擋圈。在不承受橫向力或橫向力很小的情況下，可以用保護(hù)密封圈的尼龍擋圈兼做導(dǎo)向環(huán)。用鋼制作活塞時(shí)，可在活塞上安裝導(dǎo)向環(huán)與缸體內(nèi)徑配合。 活塞是立柱的關(guān)鍵元件，對(duì)它的主要要求是保證密封性能良好，運(yùn)動(dòng)表面能承受外力的沖擊。一般用 27SiMn 無縫鋼管制成。 圖 本文單伸縮式機(jī)械加長立柱 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 立柱的結(jié)構(gòu)由缸體、活塞、缸口 、活柱和機(jī)械加長 桿等組成。 立柱按動(dòng)作方式，可分為單作用和雙作用；按支架種類，可分為活塞式和活柱式；按伸 縮方式，可分為單伸縮和雙伸縮。而前梁則采用挑梁的型式，以起到即時(shí)支護(hù)的作用 ， 結(jié)構(gòu)如圖 。 1． 1楔形梁 ； 2楔塊 ； 3楔形梁斤頂 ； 4后梁 。由于擺動(dòng)范圍較鉸接頂梁小，因 此這種頂 梁又具有鉸接頂梁的靈活性。這樣，該梁就具有整體剛 性 頂梁前端支護(hù)力大的優(yōu)點(diǎn)。楔形梁 1 和后梁 4 通過銷軸鉸接，楔形梁的楔臂與頂粱間夾有楔塊 2，楔塊 2 后端與楔形千斤頂鉸接，而千斤頂 則鉸接于頂梁上。 1前梁； 2前梁千斤頂； 3頂梁 。前梁千斤頂必須有足夠的支撐力和連接強(qiáng)度，前梁上不宜設(shè)置側(cè)護(hù)板。在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁可以上下擺動(dòng)，對(duì)不平頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。為改善接頂效果和補(bǔ)償焊接變形，整體頂梁前端 (800～ 1000mm)，一般上翹 1~3 。簡(jiǎn)單的整體剛性頂梁的結(jié)構(gòu)外形如 圖 所示。鉸接頂梁的前段稱為前梁，后段為主梁，一般簡(jiǎn)稱頂梁。 用途 （ 1）用于支撐、維護(hù)和覆蓋頂板，為工作面創(chuàng)造安全的工作空間； （ 2） 將立柱的支撐力傳遞至頂板，并給予合理地分布；對(duì)支架后部接近采空區(qū)的頂板起切頂作用；對(duì)無立柱空間的頂板起支撐作用； （ 3）為護(hù)幫、防倒裝置等提供依托； （ 4） 將頂板載荷通