【正文】 掩護(hù)梁的參數(shù)確定 1）掩護(hù)梁的長度 G 掩護(hù)梁就是兩鉸點(diǎn)的距離，由前面的四連桿機(jī)構(gòu)可得知，掩護(hù)梁長度為 1630mm。掩護(hù)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩。 長度的計(jì)算 支撐掩護(hù)式支架頂梁長度的計(jì)算 頂梁長度＝【配套尺寸＋底座長度＋ Acos(Q1)】－【 Gcos(P1)+300+e】＋掩護(hù)梁于頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（ mm） 式中 ： 配套尺寸 —— 參考原煤炭部煤炭研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊(cè)確定；本設(shè)計(jì)取2020mm 底座長度 —— 底座前端至后連桿鉸點(diǎn)之距； 2500mm e—— 支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離； 30mm Q1 、 P1—— 支架最高位置時(shí)，分別為后連桿和掩護(hù)梁水平面的夾角； 代入數(shù)據(jù)就可以計(jì)算到頂梁的長度為： 3500 mm 頂梁寬度取 。除此之外所有配套設(shè)備均要在頂梁掩護(hù)下工作。一般為 130~150 毫米。 配套尺寸對(duì)頂梁的影響 設(shè)備配套尺寸與支架頂梁長度有直接關(guān)系，為了防止采煤機(jī)想內(nèi)部傾斜時(shí)，采煤機(jī)滾筒600 42 不截割頂梁，同時(shí)考慮到采煤機(jī)截割時(shí)不一定把煤壁割成一個(gè)垂直面，所以我在設(shè)計(jì)時(shí)頂梁前端 距煤壁最小距離為 300 毫米，這個(gè)距離叫做空頂距。所以前一個(gè)要比后一個(gè)步距多一個(gè)（一般為 600 毫米）。 圖 44 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 結(jié)論：后連桿長度 A=1020mm 掩護(hù)梁長度 G=1630mm 前連桿長度 C=1008mm 前后連桿下鉸點(diǎn)底座投影距離 E=490mm 前連桿下鉸點(diǎn)距底座高度 D=670mm 41 第 5 章 液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 頂梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作方式對(duì)支架頂梁長度的影響 支架的工作方式對(duì)頂梁長度影響很大，如圖 51 所示的工作方式： 圖 51 支架工作方式比較 從圖 51可以看出先移架后推溜的方式（又稱及時(shí)防護(hù)措施）要求有較大長度；先推溜后移架的方式（有稱滯后支護(hù)方式）要求頂梁長度較短。 17)過 C 點(diǎn) H－ H 線作垂線，交點(diǎn) d，則線段 oa ,ab ,bc ,cd ,和 do 為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)。則 b， bˊ ,b〞三點(diǎn)為液壓支架在三個(gè)位置時(shí) ，前連桿上鉸點(diǎn)。 14)以點(diǎn) eˊ為圓心，掩護(hù)梁長 G 為半徑作弧，交前圓弧上一點(diǎn) aˊ，此點(diǎn)為液壓支架降 40 到中間某一位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 12)取 ee〞線之間一點(diǎn) eˊ為液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)。兩圓相交于 a〞。 9)以 e〞為圓心， G 為半徑作圓。 7)以 a 點(diǎn)為圓心，以 長度為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn) b,為前連桿上鉸點(diǎn)的位置。 5)過 a 點(diǎn)作與 H— H 線有交角 P1 的斜線，以 a 點(diǎn)為圓心，以 G 為半徑作弧交些斜線一點(diǎn) e 此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。 3)過 O 點(diǎn)作與 H— H 線的夾角為 Q1 的斜線。 用幾何作圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部尺寸，具體作法如圖 44 所示。圖 43 掩護(hù)梁和后連桿長度的確定 39 支撐掩護(hù)式液壓支架： ???? =～ 取 支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度為： H1=GsinP1+AsinQ1 (46) 根據(jù) ????的比值和式 46可以求得掩護(hù)梁的長度 G和后連桿長度 A，經(jīng)過取整后計(jì)算出 PP Q Q2 的角度，確定這幾個(gè)參數(shù)。 ，由于支架形式不同，一般 ????的比值按以下范圍來取。 從幾何關(guān)系出發(fā)可以列出如下公式： GcosP1AcosQ1=L2 (43) GcosP2AcosQ2=L2 (44) 聯(lián)立兩式可得： ???? = osP2? osP1????????2?????????1 (4?5) 按四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征要求，選定 P1=53176。 Q1—— 支架最高位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度） 。 38 設(shè)： G—— 掩護(hù)梁的長度； A—— 后連桿的長度； P1—— 支架最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁夾角 (度 )。 2．掩護(hù)梁和后連桿距離的確定。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，掩護(hù)式液壓支架盡量取大些，支撐掩護(hù)式液壓支架盡量取小些。 以上可知當(dāng)知道掩護(hù)梁和后連桿的長度后，只要把掩護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就可以了，如圖 42 所示： 圖 42 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 四連桿機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 1．確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離和后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生向順時(shí)針轉(zhuǎn)到的趨勢(shì)，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端底板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底。 θ 37 圖 41 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征 4．應(yīng)取頂端梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖 41 的 h 段。 。而 Q 一般取 Q≥ 25176。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)是 P≥ 25176。支架在最低位置時(shí)有利于矸石的下滑，防止矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，要求 tanP〉 w,如果鋼和矸石的摩擦系數(shù) W=，則 P=176。～ 85176?！?62176。 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 1．支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時(shí)，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)最大軌跡的最大寬度 E應(yīng)小于或等于 70 毫米，最好為 30 毫米以下。 3．抵抗水平力 觀測(cè)表明：綜采面給予支架的外載，不但有垂直于煤層頂板的分力，而且還有沿巖層層面指向采空區(qū)方向（或指向煤壁方向）的分力，這個(gè)水平推力由液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)承受，從而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱彎曲變形。 2．擋矸 鑒于組成四連桿機(jī)構(gòu)的掩護(hù)梁既是連接件，又是承載件 8，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石所賦予的載荷，掩護(hù)梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強(qiáng)度。 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)確定 四連桿機(jī)構(gòu)的作用 1．梁端護(hù)頂 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)可使托梁鉸接點(diǎn)呈雙紐線運(yùn)動(dòng)，故可選定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點(diǎn)適應(yīng)采高的變化范圍。通常，掩護(hù)式液壓支架的底座長度取移架步距的 倍（一個(gè)移架步距為 ），及 左右；支撐掩護(hù)式液壓支架的底座長度取移架步距的 4倍，即 。 底座長度 底座是將頂板壓力傳遞到頂板和穩(wěn)固支架的部件。 支架間距 ????要根據(jù)支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)中部槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)中部槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定。立柱結(jié)構(gòu)可以采用單伸縮液壓缸加加長桿。 34 第 4 章 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 液壓支架基本參數(shù)確定 液壓支架的高度確定 支架的高度確定應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來確定，其最大與最小最小高度為 H??≥ h?? ＋ S1 （ 41） H??≤ h??－ S2－α－ σ α （ 42） 式中 H??—— 支架最大高度； H??—— 支架最小高度； h??—— 煤層最大厚度（最大采高）； h??—— 煤層最小厚度（最小采高）； S1—— 考慮偽頂 、煤皮冒落以后仍有可靠初撐力的支撐高度，一般取 200～ 300mm； S2—— 頂板最大下沉量，一般取 100～ 200mm； σ α —— 移架時(shí)支架的最小可伸縮量，一般取 50mm； α —— 浮矸 、 浮煤厚度，一般取 50mm。支架的后部因重量大，離固定點(diǎn)較遠(yuǎn)，所 33 以下滑程度比前部嚴(yán)重，造成支架的傾斜。為此，需要良好的擋矸裝置。當(dāng)采煤機(jī)割到液壓支架前面時(shí)，需要將護(hù)幫收回，讓采煤機(jī)通過，然后，隨支架移到新的工作位置后重新伸出以支護(hù)新暴露的煤壁。 護(hù)幫裝置一般由液壓千斤頂和護(hù)幫板構(gòu)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(jié)構(gòu)件，由推移千斤頂和其它附屬裝置組成。 4．立柱上、下端頭設(shè)計(jì)成半球形的原因 第一個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)，所以立柱的上、下端頭用半球形，形成鉸接，就可以適應(yīng)這種轉(zhuǎn)動(dòng)。 需要增加支架到最大高度時(shí)（在井上），可以拆下 4 根立柱中對(duì)角線上的 2 根立柱上機(jī)械加長桿卡環(huán)，操作支架升柱，支架頂梁升起，帶動(dòng)機(jī)械加長桿從立柱中拔出，當(dāng)達(dá)到所調(diào)高度時(shí)，再把這兩根機(jī)械加長桿的卡環(huán)固定。 當(dāng)高壓液進(jìn)入中缸上腔，下腔回液，中缸下降；當(dāng)中缸降到底時(shí)，一方面底閥被缸底頂(a) (b) (c) (d) (e) (f)圖 39 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 31 開，另一方面中缸上孔正對(duì)立柱上部進(jìn)液孔，如圖 310c 所示。 當(dāng)中缸全部伸出后中缸下腔壓力增加，當(dāng)壓力增加至超過底閥彈簧調(diào)正壓力時(shí)， 底閥打開，高壓液進(jìn)入上柱下腔，上柱上腔液體經(jīng)中腔上部小孔排出，使上柱伸出，如圖 310b 所示。當(dāng)下腔進(jìn)液上腔回液時(shí)伸柱，反之為降柱。 2．幾種立柱的動(dòng)作原理 1）單伸縮立柱的動(dòng)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。 2．底座立柱柱窩上要開槽的原因：由于底座立柱柱窩的形狀為半球體，為防止底座立柱柱窩內(nèi)存有煤粉和積水，所以在柱窩上開一個(gè)槽或鉆一個(gè)孔，便于消除積水和煤粉。 底座與立柱之間連接處用鑄鋼球面柱窩接觸，以免因立柱偏斜受偏載，并用限位板和銷軸限位，防止立柱脫出柱窩。 各種型式的底座前端都制成滑撬形，以減小支架的移架阻力。底靴式底座的特點(diǎn)是每根立柱支撐在一個(gè)底靴上，立柱之間用彈簧鋼板連接，立柱與底靴之間用銷軸連接，如圖 38f 所示。如圖 38e 所示為左、右兩個(gè)底座箱的對(duì)分式，兩者用彈簧鋼板和銷軸連接。為使底座在一定范圍內(nèi)適應(yīng)底板起伏不平的變化，通常把底座制成前、后或左、右對(duì)分式。 如圖 38b 所示的底座高度低，占用空間小，一般用于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式液壓支架。整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定向好，強(qiáng)度高，不易變形，與底座接觸面積大，比壓小。 底座 1．底座的結(jié)構(gòu)型式如圖 38 所示，通常有 3 種類型。 另一種時(shí)鉸接式側(cè)護(hù)板，如圖 37d 所示。 一種是側(cè)護(hù)板在頂梁外側(cè)。 2．側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)形式 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)如圖 37 所示。 另一種時(shí)兩側(cè)皆為活動(dòng)側(cè)護(hù)板?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板通過彈簧筒和側(cè)推千斤頂與頂梁連接，以保證活動(dòng)側(cè)護(hù)板與鄰架的固定側(cè)護(hù)板靠緊。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)左右工作面來確定左側(cè)或右側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。對(duì)分式結(jié)構(gòu)尺寸小，易于加工、運(yùn)輸和安裝，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差。 折線型相對(duì)直線型支架斷面大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但工藝性差，所以很少采用。如圖 36 所示?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。 對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，為便于側(cè)護(hù)板自由伸縮，要在頂梁頂面上加焊一塊比側(cè)護(hù)板稍厚的鋼板，稱為頂板，如圖（ 35）所示： 圖 35 頂梁斷面 27 根據(jù)上述頂梁各種型式本設(shè)計(jì)選擇封閉焊頂梁的型式，如圖上圖所示。掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架在頂梁后端有銷孔，通過銷軸與掩護(hù)梁上的銷孔相連。支撐式液壓支架后焊接有掛簾板，作為掛擋矸簾用。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強(qiáng)筋板，構(gòu)成封閉式棋盤型頂梁。 圖 33 掩護(hù)式液壓支架定量的類型 1頂梁； 2前梁； 3后梁； 4掩護(hù)梁； 5立柱； 6 限位千斤頂； 7 前梁千斤頂 26 3．支撐掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu) 由于支撐掩護(hù)式液壓支架的結(jié)構(gòu)介于支撐式和掩護(hù)式液壓支架之間，所以，支撐掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)可采用前述諸種型式，但應(yīng)根據(jù)頂板條件來選取。 如圖 d 所示為帶前梁的鉸接式頂梁，由前梁千斤頂調(diào)節(jié)前梁角度，可以提高前梁前端的支撐能力，改善前梁前端的支控效果。 如圖 c 所示為鉸接式頂梁，頂梁為整體結(jié)構(gòu)，頂梁后端直接與掩護(hù)梁鉸接，取消三角區(qū)，立柱直接支撐在頂梁上。為此，在頂梁后部加設(shè)擋矸板。因?yàn)樗茉陧敯灏纪棺兓瘯r(shí)自取平衡，所以叫平衡式頂梁，頂梁鉸接點(diǎn)前、后側(cè)面的比例接近于 2： 1（按載荷分布近似三角形設(shè)計(jì) ）。 如圖 f 所示為不帶伸縮前梁的剛性頂梁，伸縮千斤頂式頂梁伸縮，由于前梁可以及時(shí)伸出支護(hù)暴露的頂板，從而允許固定頂梁減小長度，也可以用前梁千斤頂和伸縮千斤頂配合使用，使前梁既可以伸縮，也可以上下