【正文】 圖 32 直角式雙側(cè)可調(diào)的活動側(cè)護板 圖 33 側(cè)護板三維建模線框圖 四連桿機構(gòu)設(shè)計的要求 支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時 ， 如圖 21 所示，頂梁端點運動軌跡的最大寬度 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)護板的側(cè)板彎曲變形； 4. 側(cè)護板和上板焊縫開裂。這種混合控制方式在降架移架過程中應(yīng)同時操縱側(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)推千斤頂無液壓鎖緊回路，它只能實現(xiàn)簡單的伸縮，不能將活動側(cè)護板閉鎖在適當位置。 現(xiàn)在使用較多的是混合控制的活動側(cè)護板，它即有彈簧伸出機構(gòu)，也有側(cè)推千斤頂控制其伸縮。 全液壓控制的活動側(cè)護板，能保證實現(xiàn)防矸、導(dǎo)向、防倒和調(diào)架等功能。 為了保證架間無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側(cè)護板的支架不具備調(diào)架功能，防倒效果也不夠好。 彈簧式控制的活動側(cè)護板靠彈簧力使之伸出與鄰架固定側(cè)護板靠緊，不能自由縮回。缺點是它會造成架間三角帶，常填滿碎矸，防塵效果差。同時，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)護板多采用這種型式。 埋伏式側(cè)護板是在頂梁或掩護梁的上板面加焊幾條鋼板，使側(cè)護板的水平板面比頂梁或掩護梁承載面低。 上復(fù)式側(cè)護板結(jié)構(gòu)簡單，使用廣泛。 側(cè)護板的作用 1) 消除相鄰支架掩護梁和頂梁之間的架間間隙，防止冒落矸石進入支護空間； 2) 作為支架移架過程中的導(dǎo)向板； 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 3) 防止支架降落后傾倒； 4) 調(diào)整支架的間距； 以上幾點是緊密相連的，要想得到良好的防矸效果，側(cè)護板必須同時具有導(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，一側(cè)的側(cè)護板是固定的，另一側(cè)則為活動的。在梁體還應(yīng)設(shè)有吊裝孔，以利梁體的維護安裝。掩護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)計時應(yīng)注意互不干涉。 掩護梁下部與前、后連桿相連，設(shè)有平衡千斤項的耳座。掩護梁一般做成整體，也有做成左右對分的。通常，插腿型掩護式支架掩護梁愛用折線型，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，在主骨中焊接四個連桿窩。本設(shè)計選用 16Mn鋼，其最大承載壓強為 280MPa~350 MPa，該型鋼可焊性好，焊后無需熱處理，應(yīng)用最為普遍。 掩護梁的設(shè)計 掩護梁承受頂梁部分載荷和掩護梁背部載荷并通過立柱傳遞給底座。 1液壓元件要可靠。 在滿足強度條件下 ,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。 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 液壓支架的設(shè)計要求 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。 頂梁長度的計算 掩護式支架頂梁長度計算 頂梁長度 =[配套尺寸 +底座長度 + 1cosAQ? （ ） ][ 1G cos P? （ ） +300+e ]+ 掩 護梁與頂梁鉸點至頂梁后端點之距（ 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)備配套圖冊確定； 底座長度 — 底座前端至后連桿下鉸點之距 e — 支架由高到低頂梁前端點最大變化距離； 1Q 、 1P — 支架在最高位置時，分別為后連桿和掩護梁與水平面的夾角。這是因為采用先移架后中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 推溜的工作方式時，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，因此，先移架后推溜時頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度要長一個步距，一般為 600 mm 。 支架工作方式對支架頂梁長度的影響 支架工作方式對支架頂梁長度 有 很大影響。在這里取底座長度為 。在設(shè)計支 架的底座長度時，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對底板的接觸比壓要?。恢Ъ軆?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。目前我國刮板運輸機油槽每節(jié)長度為 ,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)。當支架中心距為 ，如果帶有活動側(cè)護板，最小寬度一般 1150～1180mm，最大寬度一般 1320～ 1350mm；如果不帶活動側(cè)護板，則寬度一般取 1150～ 1200mm。當支架中心距為 ，最小寬度一般 1400～1430mm，最大寬度一般 1570～ 1620mm。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運輸安裝和調(diào)高要求。 本次設(shè)計取支架的中心距為 。目前國內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用 。 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 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)； 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 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； K 1S 、 K 2S — 煤層厚度上、下波動系數(shù)，一般取 K 1S ＝ 1． 1～ 1． 3， K 2S ＝ 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。 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 第三章 液壓支架的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計 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、輸送機 )的相關(guān)要求 : 與支架的工作方式 (即時支護或滯后支護 )相適應(yīng) 。 支架的設(shè)計特點 結(jié)合首采工作面及礦區(qū)此類地質(zhì)構(gòu)造條件下，二柱掩護式液壓支架的成功經(jīng)驗， 該支架應(yīng)有如下特點： （ 1）支架型式為：兩柱掩護式液壓支架； （ 2）對支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，梁端距變化應(yīng)??；頂梁前部較薄強度、剛度應(yīng)充分保證； （ 3）支架的四連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計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、強度高、穩(wěn)定性好的整體結(jié)構(gòu)； （ 4）整體頂梁和掩護梁帶單側(cè)活動長側(cè)護板，能實現(xiàn)對護頂?shù)膰烂苷{(diào)整； （ 5）封底底座，減小底座比壓、增大底座剛度、強度； （ 6）架的整體構(gòu)造應(yīng)有“人機學(xué)”的觀點，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連接頭與輸送機相連，另一端通過推移千斤頂與底 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，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，更好地支護頂板。鑄后要進行淬火和高溫回火，以降低硬度，增加強度和韌性。 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； 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 3）保證支架的穩(wěn)定性。該支架設(shè)計為整體剛性底座，底座接底面積大，有利于減小對底板的比壓。 掩護梁 掩護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，增強支架的抗扭性能； 2）掩護梁與掩護梁千斤頂，保證支架的穩(wěn)定性； 3）阻擋后部落煤，維護工作空間。 其主要作用是： 承接頂板巖石及煤的載荷； 反復(fù)支撐頂煤，可對比較堅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?？蛇m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 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 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。滯后支護的特點是，支護滯后時間較長，梁端距大，支架頂梁較短。適用于各種頂板條件，是目前應(yīng)用最廣泛的支護方式。 （ 1）即時支護 — 般循環(huán)方式為：割煤一移架一推溜，工作面“三機”的配套關(guān)系。 液壓支架的支護方式 綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。因此，常用單位支護面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護強度來表示支架的支護性能。 支架的工作阻力是支架的一個重要參數(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支架的安全閥壓力調(diào)整值時，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?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 中國礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 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，立柱下腔壓力達到工作阻力。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(chǎn)的關(guān)鍵。支撐式支架的初撐力為 32 104 ?? nPDP bc ? KN 式中 D支架立柱的缸徑， m ； bP 泵站的工作壓力， MPa ； n 支架立柱的數(shù)量。此時支柱和支架對頂板產(chǎn)生的支撐力稱為初撐力。 （ 2）液壓支架的支撐承載能力：液壓支架的支撐承載能力是指液壓支架與頂板之間相互力學(xué)原理，它包括初撐增阻、承載增阻和恒阻三個工作階段。 ④推移運 輸機 :當液壓支架前移并重新支撐后，操縱閥轉(zhuǎn)到推移位置，打開供液閥時，高壓液體由主進液管經(jīng)操縱閥、液控單向閥進入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，活塞桿腔的油液經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，以液壓支架為支點，把運輸機推移到新的工作位置。 ③升柱 :液壓支架移到新的位置后，應(yīng)及時升柱，以支撐新暴露的頂板。 ②移架：液壓支架卸載后，操縱閥轉(zhuǎn)到移架位置，打開供液閥時，高壓液體由主進 液管經(jīng)操縱閥和油管進入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，同時也進入液控油路，打開液控單向閥，而活塞腔的油液經(jīng)油管、液控單向閥和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂收縮，以運輸機為支點，拉架前移。下面按支架降柱、移架、升柱和推溜的工作過程分別加以敘述 。 液壓支架的工作原理 （