【正文】 為了防止平衡千斤頂?shù)亩h(huán)或平衡千斤頂本身被拉壞，對平衡千斤頂?shù)男谐逃腥缦乱螅寒?dāng)平衡千斤頂在最高位置時，頂梁能下擺15176。由于平衡千斤頂?shù)耐屏屠Σ煌怪挡煌?。平衡千斤頂在拉力時，取，平衡千斤頂在推力時，取,式中為頂梁長度。當(dāng)支架降到頂梁與掩護梁成180176。取頂梁和掩護梁為分離體，如圖66所示。a、當(dāng)頂梁前端出現(xiàn)空頂時，頂梁后端載荷加大，頂板載荷合力作用點位置后移，此時平衡千斤頂受拉，為使支架支撐力分布適應(yīng)頂板載荷分布。當(dāng)立柱的上、下柱窩位置確定后，就可以根據(jù)頂板載荷分布來確定平衡千斤頂?shù)奈恢?。在穩(wěn)定頂板條件下，平衡千斤頂拉，可增強頂梁后端的切頂能力；b、當(dāng)支架卸載和半卸載時，可調(diào)整頂梁角度，保持支架合理的工作狀態(tài)?？偨Y(jié)起來主要有下述兩方面的作用：a、調(diào)節(jié)支架頂梁對頂板的支撐合力及合力作用點位置，提高支架對不穩(wěn)定頂板的適應(yīng)性。一般在實際使用中，為了保證活塞桿不產(chǎn)生縱向彎曲，活塞桿的推力P要求比穩(wěn)定極限力小，其關(guān)系為： （6—25）式中：—安全系數(shù)，一般取2～4。圓度和圓柱度公差不大于直徑公差的一半，內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤滑。端蓋式直接導(dǎo)向的導(dǎo)向套材料用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、氧化鑄鐵等。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)有軸套式和端蓋式兩種。外側(cè)有防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置?；钊麠U的計算：內(nèi)缸外徑為380mm，內(nèi)徑為290 mm，內(nèi)缸承受拉壓載荷的強度計算公式如下： (MPa) （6—22）材料許用應(yīng)力為，對無縫鋼管取 (MPa)所以：滿足要求?；钊麠U內(nèi)端的卡環(huán)槽、螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線同心，特別是緩沖柱塞，最好與活塞桿做成一體。圖6—5活塞桿 (a)實心桿 (b)空心桿活塞桿的技術(shù)要求：1) 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229～285HB，必要時，再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)45～55HRC；2) 活塞桿d和d1的圓度公差值，按10或11級精度選取；3) 活塞桿d的圓柱度公差值，應(yīng)按8級精度選取；4) 活塞桿d對d1的徑向跳動公差值，；5) 端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級精度選?。?) 活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按6級精度加工；如載荷較小，機械振動也較小時，允許按7級或8級精度制造；7) 活塞桿上若有聯(lián)接銷孔時，該孔徑按H11級加工?；钊麠U材料：一般采用中碳鋼（45鋼），調(diào)質(zhì)處理；但對只承受推力的單作用活塞桿和柱塞，則不必進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。=（4）將值代入公式（6—17）得：立柱的穩(wěn)定性裕量為：=～計算得： 活塞桿結(jié)構(gòu)：活塞桿有實心桿和空心桿兩種，如圖6—5所示。（3）根據(jù)和，查《液壓傳動設(shè)計手冊》中極限力計算得到的數(shù)值。 （6—18） （6—19） （6—20）式中：—活柱斷面慣性矩，；—中缸斷面慣性矩，；—外缸斷面慣性矩，；—活柱直徑，mm；—中缸外徑，mm；—外缸外徑，mm；—中缸內(nèi)徑，mm；—外缸內(nèi)徑，mm。油缸的穩(wěn)定性條件： （6—17）式中： —油缸穩(wěn)定的極限力；—活柱與中缸的當(dāng)量慣性矩。 缸筒壁厚驗算: 額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全：≤ （6—14）式中： —缸筒材料屈服強度， MPa；D1—缸筒外徑，cm；D —缸筒內(nèi)徑，cm。缸體的技術(shù)要求：(1) 缸體采用HH9配合?？傊淄彩且簤焊椎闹饕慵?，它與缸蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封容腔，用以容納壓力溶液，同時它還是活塞的運動“軌道”。較厚壁的毛坯仍用鑄件或鍛件，或用厚鋼板卷成筒形，焊接后退火，焊縫需用X光射線或磁力線探傷檢查。與端蓋焊接的缸筒，使用35號鋼，機械預(yù)加工后再調(diào)質(zhì)。對于工作溫度低于50176。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途、毛坯的來源等可選用以下各種材料：25，35，45等；ZG200400，ZG230450，1Cr18Ni9，ZL105，5A03，5A06等；ZCuAl10Fe3，ZCuAl10Fe3Mn2等。 立柱缸體壁厚的計算本支架選用缸體材料為27SiMn，參數(shù)如下： 缸體壁厚： （6—12）式中： —缸筒內(nèi)最高工作壓力，MPa；—缸筒內(nèi)徑，mm；—缸筒材料的許用應(yīng)力，MPa ； （6—13）—缸筒材料的抗拉強度，MPa；—安全系數(shù)，～4。 立柱初撐力的計算立柱的初撐力按下式進(jìn)行計算： （6—10）式中： —泵站額定工作壓力(MPa)，這里取=則有： 立柱工作阻力的計算立柱工作阻力計算公式如下： （6—11）式中： —安全閥的調(diào)正壓力，這里取=43MPa。本支架采用雙伸縮立柱，尺寸如下：外缸內(nèi)徑：400mm；中缸外徑：380mm；中缸內(nèi)徑：290mm；活柱外徑：255mm。本支架中，=8000kN，=2，=，=0176?！⒅畲髢A角，（176。如果，則底座前端比壓較后端要小，即為所求；如果，有可能底座前端比壓較大，則可改用來確定下柱窩的位置。圖63下柱窩位置計算圖已知：，G=，A=,X1= =6000(380+350)=5270mm=+ =同時，為了滿足底座前端與底板接觸比壓盡量小的要求，按底座接觸比壓分布為梯形進(jìn)行驗算，假定底座反力作用點到底座后部為，如圖64所示。按幾何關(guān)系列出下述各公式進(jìn)行計算。同時考慮柱前行人、柱后行人和支架的跳高范圍以及下柱窩與前連桿下鉸點的距離，一般按支架在最低位置時，立柱最大傾角小于30176。圖62 頂梁受力分析圖對點取矩： （61） （62）式中： ——立柱上柱窩至頂梁和掩護梁鉸點之距（m）；——支架支護阻力（KN），（KN）；——支架最大支護強度（）；——支護面積（）；Lζ——頂梁長度（不含頂梁與掩護梁鉸點至其后端之距）（m）；——立柱工作阻力之和（KN）；——頂梁和掩護梁鉸點至頂梁頂面之距（m）；——立柱上柱窩中心至頂梁頂面之距（m）；——立柱在最高位置時的傾角（度）。所以支架支撐力分布也為三角分布，以此計算立柱的上柱窩位置。為簡化計算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長度上呈線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均勻分布。液壓支架立柱上柱窩位置的確定，從理論上分析，要使頂梁支撐力分布與頂板載荷分布一致。 立柱上、下柱窩位置的確定掩護式液壓支架立柱上、下柱窩的確定對液壓支架能否正常工作極為重要。固定鋼絲和鋼絲擋圈的連接方式，不能耐高壓。缸口用鋼絲擋圈固定，是在導(dǎo)向套外側(cè)裝有鋼絲擋圈，內(nèi)側(cè)裝有密封圈和防塵圈。活柱和活塞桿是立柱傳遞機械力的重要零件，它要能承受壓力和彎曲等載荷作用，必須耐磨和耐腐蝕，可用27SiMn或45號鋼制成。以上兩種密封圈的使用，簡化了活塞結(jié)構(gòu)，裝配方便，但密封圈本身加工較復(fù)雜。它適用于裝入各種液壓活塞頭和導(dǎo)向套上，為單向密封。它可用于各種活塞上的雙向密封?；钊棵芊馊γ芊猓芊馊τ蠴型、Y型、U型、V型、鼓型、蕾型等。導(dǎo)向環(huán)多用塑料制品，也有用銅合金制成?；钊梢蕴自诨钪?，或直接焊接在活柱上。缸體內(nèi)表面是活塞的密封表面，所以要求很高的加工精度。雙伸縮立柱是由外缸、中缸、活柱、底閥、導(dǎo)向套、活塞等幾部分組成，結(jié)構(gòu)參見圖6—1圖6—1 雙伸縮立柱結(jié)構(gòu)圖1—外缸； 2—中缸； 3—活柱；5—大小導(dǎo)向套；7—大小活塞； 8—底閥缸體是立柱的承壓部件。特別在高度H3m的厚煤層掩護型支架中，為了增大支架對煤層厚度變化的適應(yīng)性,常需使其伸縮比系數(shù)m≥2～3，此時,單伸縮立柱就難以滿足要求。6 立柱和千斤頂?shù)脑O(shè)計 立柱的設(shè)計 立柱類型的選擇及其結(jié)構(gòu)立柱是支架的最重要的承壓與高度調(diào)節(jié)部件，其結(jié)構(gòu)有單伸縮型、雙伸縮型、單伸縮帶機械加長桿型三種。在支架底座前橋后部設(shè)計提底座機構(gòu) 如圖5—11所示，能夠大幅度地降低底座前部對底板的比壓。支架移架速度應(yīng)與采煤機截割牽引速度相適應(yīng)。如圖5—10所示，結(jié)構(gòu)簡單可靠，重量輕，拉架力大，長推桿選用100 kg級的高強鋼板焊接，其斷面小，強度高，使支架具有較好的移架性能。移架與推溜各用不同的千斤頂。移架千斤頂位于主副架之間，多數(shù)分別與兩者的底座相連，稱為下移架機構(gòu)。此時移架和推輸送機都用一個推移千斤頂 移步橫梁間接連接在推移裝置與輸送機之間加一個移步橫梁、千斤頂僅與移步橫梁連接。推移裝置的型式如表51所示表51推移裝置千斤頂?shù)男褪叫? 式特 點適用條件普通式普通活塞式雙作用千斤頂可為外供液式，也可為內(nèi)供液式目前已很少直接用作推移裝置，而多與反拉框架一起使用，應(yīng)用較廣外供液式結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛差動式千斤頂結(jié)構(gòu)仍為普通型式，利用交替閥的油路系統(tǒng)，使其減小托輸送機力用于直接拉架的方式，目前應(yīng)用較少浮動活塞式千斤頂活塞可在活塞桿上滑動，使環(huán)腔供液時拉力與普通千斤頂相同；但在活塞腔供液時，使壓力的作用面積僅為活塞桿斷面積，從而減小了推輸送力 廣泛用于直接拉架方式，與短推桿等導(dǎo)向件一起使用 動作時間有一定滯后，但一般不影響使用推移裝置功能、連接型式見表52。對推移裝置的要求是：（1）以較小的力推移輸送機（80～200kN），以較大的拉移支架（150～500kN）；（2）為適應(yīng)支架和輸送機可能出現(xiàn)的相對位置變化，推移裝置前部在推移過程中，在水平和垂直方向能有一定的擺動范圍；（3）工作中推移千斤頂不承受側(cè)向力，而是讓推移桿或框架承受，為此它們必須有足夠的強度，以保證工作的可靠性；（4）在拉架過程中推移裝置和支架底座之間應(yīng)有較好的導(dǎo)向性能，使支架能移正。長推桿整體式推移裝置在工作面傾角大的情況下，有利于防止輸送機支架的下滑，但在工作面難以更換；鉸接式長推桿推移裝置可以在上、下、左、右四個方向擺動，兼有短推桿和雙推移桿的雙重特點。目前的推移機構(gòu)多采用倒拉式長推桿整體式或兩節(jié)短推桿鉸接式結(jié)構(gòu)，其拉架力較大。推移桿的常用形式有正拉式短推桿和倒拉式長推桿兩種。為了加強支架后部的擋矸和防轉(zhuǎn)性能，在后連桿上設(shè)置側(cè)護板。對四連桿機構(gòu)進(jìn)行合適的設(shè)計（長度和角度），能使支架在整個高度范圍內(nèi)梁端距的變化在50～100mm之內(nèi)。大高采掩護式支架掩護梁側(cè)護板亦采用雙側(cè)可調(diào)式側(cè)護板。如圖5—7所示：圖5—7 掩護梁結(jié)構(gòu)型式 掩護梁側(cè)護板的選擇設(shè)計掩護梁側(cè)護板的基本結(jié)構(gòu)型式與要求同頂梁側(cè)護板一樣，可分為雙側(cè)可調(diào)式和單側(cè)活動式兩種。掩護梁上端與頂梁鉸接，下部與前、后連桿或直接與底座鉸接。如圖5—6 所示圖5—6底座結(jié)構(gòu)形式 掩護梁的選擇設(shè)計大高采掩護式支架掩護梁采用整體箱形焊接結(jié)構(gòu)，充分考慮了大采高支架復(fù)雜的三維空間受力，以及垮落頂板對梁體可能造成的沖擊破壞，安全系數(shù)大，強度高。大高采液壓支架的底座采用分體式鋼性結(jié)構(gòu)。 底座的選擇設(shè)計底座主要是將頂板和掩護梁所受的壓力傳遞到底板，并對支架起穩(wěn)固作用的部件?？梢愿鶕?jù)工作面傾角方向調(diào)整一側(cè)固定，另一側(cè)活動，適應(yīng)性強。它克服了以上兩種側(cè)護板的缺點，但由于架間側(cè)護板造成三角帶容易填入碎矸，影響架間密封效果。這種類型側(cè)護板又有三種型式，圖5—4 a，頂梁上無頂板，側(cè)護板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護板的伸縮；圖5—4b、c，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點，但支架承載時，側(cè)護板裝置受力很大。這種側(cè)護板可以適應(yīng)工作面開采方向變化的要求，有利于防倒和調(diào)架。但當(dāng)改換工作面開采方向時，活動側(cè)護板便位于傾斜方向的上方，對調(diào)架、防倒等帶來不便，所以很少采用。一般沿傾斜方向的上方為固定側(cè)護板，下方為活動側(cè)護板。由于固定側(cè)護板與梁體焊接在一起，既節(jié)省材料又可加固梁體。 主要作用（1）擋矸 可改善頂梁與掩護梁的護頂、防矸性能，隔離控頂區(qū)與采空區(qū)、防止冒落矸石竄入工作面，減少冒矸形成的粉塵；（2）導(dǎo)向 在支架移架時起導(dǎo)向作用；（3）防倒、調(diào)架 活動側(cè)護板增強了支架側(cè)向穩(wěn)定性，其上設(shè)置的彈簧與千斤頂都起防倒與調(diào)架作用。)，支架的超前護頂、護幫性能好。支架前端采用帶四連桿機構(gòu)的兩級護幫機構(gòu)，為目前國內(nèi)外最大，護幫機構(gòu)既可收回又可翻轉(zhuǎn)180176。該礦區(qū)高產(chǎn)高效綜采工作面配套大槽寬(內(nèi)寬1000mm)刮板輸送機和大截深(800mm)電牽引采煤機，因而支架頂梁在立柱柱帽前部無支撐段長，會造成頂梁前部對頂板支護能力弱，設(shè)計決定采用整體頂梁，而且將頂梁梁體前部設(shè)計為上翹結(jié)構(gòu)，上翹角度為1—3176。本支架采用整體長頂梁結(jié)構(gòu)，箱形焊接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，對頂板載荷平衡能力強。頂梁前端呈滑撬式或圓弧形，以減少移架阻力。頂梁結(jié)構(gòu)形式如圖5—1：, 圖51 頂梁的結(jié)構(gòu)型式1——護幫；2——后梁；3——尾梁；4——護幫千斤頂；5——前梁伸縮千斤頂各類頂梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般有鋼板焊接而成。 頂梁的選擇設(shè)計大采高液壓支架的頂梁是直接支撐頂煤和間接支撐直接頂及老頂部分載荷的承載部件，除滿足一定的剛度和強度外，還要求對頂板覆蓋率要高，以減少降、移支架過程中漏煤。底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。立柱是支架的承壓構(gòu)件，它