【正文】 取掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距為 200m，取后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距為 。 鉸點(diǎn)至底座底面之距。 e 圖 35 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 24 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。 從以上分析可知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，應(yīng)盡量使 e值減小，取雙扭線向前凸的一段為支架工作段。同時(shí)底板阻力底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端上方頂板毛落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利移架。 e1hθPQoe= 30 圖 34 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征圖 應(yīng)取頂梁前 端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙扭線向前凸的一段為支架工作段，如圖 34 所示的 h 段。 從圖 34 中可知，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn) e? 和瞬時(shí)中心 O 之間的連線與水平線夾角為 ? ?！?30176。而 Q角主要考慮后連桿底部距底板要有一定距離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)使 P ≥25176?！?85176。～ 62176。 圖 32 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板 圖 33 側(cè)護(hù)板三維建模線框圖 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時(shí) ， 如圖 21 所示，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度 e 應(yīng)小于或等于 70mm，最好為 30mm 以下。另外，可在上板的側(cè)板間焊加強(qiáng)筋，如圖所示。 支架的側(cè)板易損壞，其主要的損壞形式有 ： 1. 側(cè)護(hù)板導(dǎo)向桿耳座與彈簧筒耳座易脫落； 2. 導(dǎo)向桿和彈簧筒彎曲變形； 3. 側(cè)護(hù)板的側(cè)板彎曲變形； 4. 側(cè)護(hù)板和上板焊縫開(kāi)裂。這種混合控制方式在降架移架過(guò)程中應(yīng)同時(shí)操縱側(cè)推千斤頂。所以它的防矸防倒效果與彈簧式差不多。 如果側(cè)推千斤頂無(wú)液壓鎖緊回路，它只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的伸縮，不能將活動(dòng)側(cè)護(hù)板閉鎖在適當(dāng)位置 。 現(xiàn)在使用較多的是混合控制的活動(dòng)側(cè)護(hù)板，它即有彈簧伸出機(jī)構(gòu)，也有側(cè)推千斤頂控制其伸縮。 全液壓控制的活動(dòng)側(cè)護(hù)板，能保證實(shí)現(xiàn)防矸、導(dǎo)向、防倒和調(diào)架等功能。為了保證架間無(wú)間隙而移架又太困難，必須限制彈簧力的大小。僅靠彈簧伸出其活動(dòng)側(cè)護(hù)板的支架不具備調(diào)架功能，防倒效果也不夠好。 彈簧式控制的活動(dòng)側(cè)護(hù)板靠彈簧力使之伸出與鄰架固定側(cè)護(hù)板靠緊，不能自由縮回。缺點(diǎn)是它會(huì)造成架間三角帶，常填滿碎矸，防塵效果差。同時(shí)，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。它的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，目前頂梁側(cè)護(hù)板多采用這種型式。 埋伏式側(cè)護(hù)板是在頂梁或掩護(hù)梁的上板面加焊幾條鋼板，使側(cè)護(hù)板的水平板面比頂梁或掩護(hù)梁承載面低。 上復(fù)式側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用廣泛。 側(cè)護(hù)板的作用 1) 消除相鄰支架掩護(hù)梁和頂梁之間的架間間隙，防止冒落矸石進(jìn)入支護(hù)空間； 2) 作為支架移架過(guò)程中的導(dǎo)向板； 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 21 3) 防止支架降落后傾倒； 4) 調(diào)整支架的間距； 以上幾點(diǎn)是緊密相連的，要想得到良好的防矸效果，側(cè)護(hù)板必須同時(shí)具有 導(dǎo)向、防倒和調(diào)架等功能，否則將因支架不平行、傾倒或間距加大而出現(xiàn)架間空隙，影響防矸效果。支架工作時(shí)，一側(cè)的側(cè)護(hù)板是固定的，另一側(cè)則為活動(dòng)的。在梁體還應(yīng)設(shè)有吊裝孔，以利梁體的維護(hù)安裝。掩護(hù)粱是由鋼板焊成的箱體結(jié)構(gòu)，因與它相連的部件較多，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意互不干涉。 掩護(hù)梁下部與前、后連桿相連，設(shè)有平衡千斤項(xiàng)的耳座。掩護(hù)梁一般做成整體，也有做成左右對(duì)分的。通常，插腿型掩護(hù)式支架掩護(hù)梁愛(ài)用折線型，可以增大通風(fēng)斷面。頂板采用的鋼板厚度為 30mm，筋板厚度為 60mm。中間以四根主骨架為主體，在主骨中焊接四個(gè)連桿窩。本設(shè)計(jì)選用 16Mn鋼，其最大承載壓強(qiáng)為 280MPa~350 MPa，該型鋼可焊性好，焊后無(wú)需熱處理，應(yīng)用最為普遍。 掩護(hù)梁的設(shè)計(jì) 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)立柱傳遞給底座。 1液壓元件要可靠。 在滿足強(qiáng)度條件下 ,盡可能減輕支架重量。 支架要求有足夠的剛度 ,能夠承受一定的不均衡載荷和沖擊載荷。 從安全性考慮 ,要有足夠?qū)挼娜诵械馈? 排煤性能要好。推溜力一般為 10 噸左右 ,移架力按煤層厚度而定 ,薄煤層一般為 10～ 15 噸 ,中厚煤層一般為 15～ 25 噸 ,厚煤層一般為 30～ 40 噸。 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 19 液壓支架的設(shè)計(jì)要求 滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求 ,要有足夠的初承力和工作阻力 ,以便有效的控制頂板 ,保證其合理的下沉量。 頂梁長(zhǎng)度的計(jì)算 掩護(hù)式支架頂梁長(zhǎng)度計(jì)算 頂梁長(zhǎng)度 =[配套尺寸 +底座長(zhǎng)度 + 1cosAQ? （ ） ][ 1G cos P? （ ） +300+e ]+ 掩 護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（ mm） 式中 配套尺寸 — 參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊(cè)確定； 底座長(zhǎng)度 — 底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距 e — 支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離； 1Q 、 1P — 支架在最高位置時(shí)，分別為后連桿和掩護(hù)梁與水平面的夾角。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笾袊?guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 18 推溜的工作方式時(shí)，支架要超前輸送機(jī)一個(gè)步距，以便采煤機(jī)過(guò)后，支架能及時(shí)前移，支控新暴露的頂板，做到及時(shí)支護(hù)，因此，先移架后推溜時(shí)頂梁長(zhǎng)度要比先推溜后移架時(shí)的頂梁長(zhǎng)度要長(zhǎng)一個(gè)步距，一般為 600 mm 。 支架工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度的影響 支架工作方式對(duì)支架頂梁 長(zhǎng)度 有 很大影響。在這里取底座長(zhǎng)度為 。在設(shè)計(jì)支架的底座長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。目前我國(guó)刮板運(yùn)輸機(jī)油槽每節(jié)長(zhǎng)度為 ,千斤頂連接位置在刮板槽中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 。 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— 相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)。當(dāng)支架中心距為 ，如果帶有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，最小寬度一般 1150～1180mm，最大寬度一般 1320～ 1350mm；如果不帶活動(dòng)側(cè)護(hù)板，則寬度一般取 1150～ 1200mm。當(dāng)支架中心距為 ，最小寬度一般 1400～1430mm，最大寬度一般 1570～ 1620mm。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運(yùn)輸安裝和調(diào)高要求。 本次設(shè)計(jì)取支架的中心距為 。目前國(guó)內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用 。 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 16 S2 一考慮頂板下沉量與底板浮煤厚度，一般取 S2=— 。調(diào)高范圍越大，支架適用范圍越廣，調(diào)高范圍給支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成困難，可靠性降低。 支架的伸縮比指其最大高度與最小高度之比值。 對(duì)于大采高支架，按下式確定支架高度，即 Hmax＝ Mmax 十 (200～ 400)mm Hmin=Mmin— (400～ 500)mm Hmax——— 支架最大高度 (mm)； 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 15 Hmin——— 支架最小高度 (mm)； Mmax——— 最大采高 (mm)； Mmin——— 最小采高 (mm) Mmax＝ K 1S MC Mmin =K 2S MC 式中 MC——— 煤層平均厚度； K1S 、 K 2S — 煤層厚度上、下波動(dòng)系數(shù)，一般取 K1S ＝ 1． 1～ 1． 3， K2S ＝ 0． 8～ 0． 90。下面僅分析目前廣泛應(yīng)用的三種典型架型的總體布置與結(jié)構(gòu)尺寸的一般范圍。 確定支架總體與主要部件的布置與尺寸。 支架的工作穩(wěn)定性好。 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 14 第三章 液壓支架的主要結(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 確定支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則 要滿足配套設(shè)備 (采煤機(jī)、輸送機(jī) )的相關(guān)要求 : 與支架的工作方式 (即時(shí)支護(hù)或滯后支護(hù) )相適應(yīng) 。 支架的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 結(jié)合首采工作面及礦區(qū)此類(lèi)地質(zhì)構(gòu)造條件下，二柱掩護(hù)式液壓支架的成功經(jīng)驗(yàn)，該支架應(yīng)有如下特點(diǎn)： （ 1）支架型式為：兩柱掩護(hù)式液壓支架； （ 2）對(duì)支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，梁端距變化應(yīng)?。豁斄呵安枯^薄強(qiáng)度、剛度應(yīng)充分保證； （ 3）支架的四連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要 從考慮梁端距變化量控制著手，并能與其它構(gòu)件形成剛性好、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的整體結(jié)構(gòu)； （ 4）整體頂梁和掩護(hù)梁帶單側(cè)活動(dòng)長(zhǎng)側(cè)護(hù)板，能實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)頂?shù)膰?yán)密調(diào)整； （ 5）封底底座，減小底座比壓、增大底座剛度、強(qiáng)度； （ 6）架的整體構(gòu)造應(yīng)有“人機(jī)學(xué)”的觀點(diǎn)，結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊，操作方便，制造成本降低。支架操縱方式采用鄰架操作控制，使用快速接頭，拆裝方便，性能可靠。推移連桿的一端通過(guò)連接頭與輸送機(jī)相連，另一端通過(guò)推移千斤頂與底座相連，推移連桿除承受推拉力外，還承受一定的側(cè)向力防止底座的下滑。 立柱一般由活塞、活塞桿、缸體三部分組成，由于支架工作時(shí)，立柱承受 的載荷較大，降柱力較小，故活塞桿直徑較大，常采用空心結(jié)構(gòu)，以保證有足夠的剛度，活塞一般采用 Y 型密封圈，銅環(huán)導(dǎo)向， 缸體底部焊接，缸體與缸蓋之間用鋼絲、螺紋或卡環(huán)連接。 本支架采用四連桿機(jī)構(gòu)，為使冒落矸石不從連桿處涌入支架內(nèi)，均為鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的抗拉、抗壓和抗扭性能。 其主要作用是： l) 、使支架在調(diào)高范圍內(nèi)，頂板平穩(wěn)地升降，并使頂梁前端與煤壁的距離 (梁端距 )變化盡可能小，更好地支護(hù)頂板。鑄后要進(jìn)行淬火和高溫回火，以降低硬度，增加強(qiáng)度和韌性。 其主要作用是： 1）將上方載荷傳遞給底板，為立柱、推移裝置及其他輔助裝置提供安裝空間； 2）給工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境； 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 3）保證支架的穩(wěn)定性。該支架設(shè)計(jì)為整體剛性底座，底座接底面積大，有利于減小對(duì)底板的比壓。 掩護(hù)梁 掩護(hù)梁分別與底座和頂梁相連接，其主要作用有： 1）承受下部頂板傳給的水平分力和側(cè)向力，增強(qiáng)支架的抗扭性能； 2）掩護(hù)梁與掩護(hù)梁千斤頂，保證支架的穩(wěn)定性； 3）阻擋后部落煤，維護(hù)工作空間。 其主要作用是： 承接頂板巖石及煤的載荷； 反復(fù)支撐頂煤，可對(duì)比較堅(jiān)硬的頂煤起破碎作用； 隔離頂板，為回采工作面提供足夠的安全空間。可適用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加，不能適應(yīng)高產(chǎn)高效要求，目前應(yīng)用較少。 （ 3）復(fù)合支護(hù) 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 11 — 般循環(huán)方式為：割煤一支架伸 出伸縮梁一推溜一收伸縮梁一移架。滯后支護(hù)的特點(diǎn)是，支護(hù)滯后時(shí)間較長(zhǎng)，梁端距大，支架頂梁較短。適用于各種頂板條件，是目前應(yīng)用最廣泛的支護(hù)方式。 （ 1）即時(shí)支護(hù) — 般循環(huán)方式為：割煤一移架一推溜，工作面“三機(jī)”的配套關(guān)系。 液壓支架的 支護(hù)方式 綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。因此，常用單位支護(hù)面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護(hù)強(qiáng)度來(lái)表示支架的支護(hù)性能。 支架的工作阻力是支架的一個(gè)重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。支撐式支架的工作阻力為 32 104 ?? nPDP a? KN 式中 aP 支架安全閥的調(diào)定壓力 MPa ； 支架的工作阻力標(biāo)志著支架的最大承載能力。 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(guò)支架的安全閥壓力調(diào)整值時(shí)，安全閥打開(kāi)而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減小，立柱下腔壓力降低，當(dāng)?shù)陀诎踩y壓力調(diào)整之后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調(diào)整壓力的限制下，壓力曲線隨時(shí)間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段 2t 。 ②承載增阻階段 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 10 支架初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力增加，直到增加到支架的安全閥調(diào)整壓力， 立柱下腔壓力達(dá)到工作阻力。合理的初撐力是防止直接頂過(guò)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(chǎn)的關(guān)鍵。支撐式支架的初撐力為 32 104 ?? nPDP bc ? KN 式中