【正文】 過立柱經(jīng)底座傳到底板。 本文所設(shè)計(jì)液壓支架為支撐掩護(hù)式后四連桿低位放頂煤液壓支架。 1 60QV A? ? ( ) 式中 V — — 工作面風(fēng)速 ， m/s； 1A — — 支架在采煤工作面的通風(fēng)斷面積 ， mm2； Q — — 采煤工作面所需風(fēng)量 ， m3/min zcqQKQ C?? ( ) K — — 通風(fēng)不均系數(shù)，一般取 K = qC — — 安全 規(guī)程允許的 瓦斯 含量，一般取 qC =1% 24 60tz TqQ ? ? ( ) T — — 日產(chǎn)量 ， t ； tq — — 每 分鐘 生 產(chǎn)一噸煤 的 沼氣涌出量，一般取 ? ?314 m / mintq ? 計(jì)算： 21 12Am? , 2300Tt? 則有 ： 32 3 0 0 1 4 2 2 . 4 ( m / m in )2 4 6 0 2 4 6 0tz TqQ ?? ? ??? 32 2 . 4 1 . 5 3 3 6 0 ( m / m i n )0 . 0 1zc qQKQ C ? ?? ? ? ? ?13360 4 . 6 7 m / s6 0 6 0 1 2cQV A? ? ??? 5m/sV＜ ，合乎安全規(guī)程規(guī)定。根據(jù)安 全 規(guī)程規(guī)定，工作面風(fēng)速應(yīng)小于 5m/s。因此必須驗(yàn)算通風(fēng)斷面積。在過風(fēng)量一定時(shí)，采煤工作面的通風(fēng)斷面積不應(yīng)過小。本支架立柱間距選 1m。立柱間距的選擇原則為：有利于操作、行人和部件合理布置。故前排立柱取 5?? ，后排立柱垂直布置。該液壓支架采用單伸縮機(jī)械加長立柱，為支撐掩護(hù)式，故立柱數(shù)目取為 4。 穩(wěn)定頂板覆蓋率 δ值要求為 60～ 70%，對(duì)于中等穩(wěn)定頂板覆蓋率 δ 值要求為 75～ 85%，對(duì)于破碎頂板， 覆蓋率 δ 指應(yīng)達(dá)到 85～ 95%。 這里取 頂梁 寬度為： 1390mm（不包括活動(dòng)側(cè)護(hù)板）。 頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來定，架間間隙為 左右。 圖 液壓支架尺寸關(guān)系 （ 1） 掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式支架頂梁長度的計(jì)算 頂梁長度 =[配套尺寸 +底座長度 +A*cos（ Q1） ][G*cos（ P1） +300+e]+掩護(hù)梁與頂梁鉸接點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（ mm） 式中： 配套尺寸 — — 670+435+764+210=2079mm（ MG200/475W 采煤機(jī)配套尺寸，詳見圖） 底座長度 —— 底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距 2400mm e—— 支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離 39mm Q1， P1—— 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 故頂梁長度為： 2 0 9 7 2 4 0 0 1 2 0 1 c o s 7 0 1 7 1 6 c o s 5 9 3 0 0 3 9 2 0 0 3 8 8 2? ? ? ? ? ? ? ? ? 取為 4000mm。梁端距是考慮由于工作面底板起伏不平造成輸送機(jī)和采煤機(jī)的傾斜，以及采煤機(jī)割煤時(shí)垂直分力使搖臂和滾筒向支架傾斜，為避免割頂梁而留的安全距離。 本文所設(shè)計(jì)的支架要適應(yīng)各種復(fù)雜的頂板情況，采用先推溜后移架的方式，但在推溜之前，挑梁要伸出，起到即時(shí)支護(hù)的作用，挑梁伸出 的長度為 800mm。先移架后推溜的方式（及時(shí)支護(hù)）要求頂梁有較大長度；先推溜后移架方式（滯后支護(hù)）要求頂梁長度較小。 頂梁長度的確定 根據(jù)支架工作方式和設(shè)備配套尺寸來確定頂梁長度。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 圖 支架四連桿機(jī)構(gòu)簡化模型 給支架頂梁頂面加一線性馬達(dá)，運(yùn)動(dòng)距離為 1500mm，并設(shè)置頂梁前端面的 XY 方向位移圖解以及其運(yùn)動(dòng)軌跡，結(jié)果如圖 ,。 按以上步驟作圖，結(jié)果如圖 所示。 (18)、過點(diǎn) C 向 H－ H 線作垂線，交于 D 點(diǎn)。 (16)、連接 A1O、 A2O，為液壓支架 降到中間位置和最低位置時(shí)，后連桿的位置。以 A2點(diǎn)為圓心，以 倍的 L 為半徑作圓，與 E3A2相交于 B2點(diǎn)。 (14)、以 E3點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長 L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A2點(diǎn)，此點(diǎn)為液壓支架在最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 (12)、以 O 點(diǎn)為圓心，以 1L 為 半徑作圓弧。 (10)、在垂線上作液壓支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)為 E3。 (9)、過 E1 點(diǎn)作 F－ F 線的垂線。 （ 7） 、 過 E1點(diǎn)作一條直線與水平線 H－ H 平行的 F－ F 直線，則 H－ H 線與 F－ F 線的距離為 h1，即為液壓支架最高位置的計(jì)算高度。 （ 5）、過 A 點(diǎn)作一條直線與水平線 H－ H 線相交其交角為 1P 。 （ 3）、過 O 點(diǎn)作一條直線與水平線 H－ H 線相交其交角為 1Q 。根據(jù)支架結(jié)構(gòu)取 450mm。 02 22P? ； 02 22Q? 。 ~ ? 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 故?。?39。 02 28P? ； 02 30Q? 。 首先用解析法確定掩護(hù)梁和后連桿的長度，如圖 所 示。 后連桿下鉸點(diǎn)與底座底面之距根據(jù)支架最小高度確定， 薄煤層支架取 150～ 250mm，中厚煤層支架取 250～ 450mm，大采高支架取 450～ 600mm。 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 掩護(hù)梁上絞點(diǎn)與頂梁頂面之距根據(jù)支架最大高度確定 ,一般支架取 150～ 200mm，重型支架取 210～ 260mm。只要找到這個(gè)圓弧軌跡的曲率半徑和曲率中心，就可以 找到前連桿的位置和長度了。 從以上分析得知，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)的曲線運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí) ，應(yīng)盡量使支架的工作段要取曲線向前凸的一段，所以當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長度后，從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，在設(shè)計(jì)時(shí)，只要把掩護(hù)梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，進(jìn)行作圖計(jì)算就可以了，其掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖 所 示。 由圖 可知，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn) E1 和瞬時(shí)中心 O 之間的連線與水平線的夾角為θ，設(shè)計(jì)時(shí)，要使 tan ?? 范圍內(nèi)，主要原因是 θ 角直接影響附 加力 Qy 的數(shù)值大小 。 能承受較大的水平力。 本文設(shè)計(jì)支架為支撐掩護(hù)式，估取底座長度為 2400mm， 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中根據(jù)結(jié)構(gòu)要求修改為 3000mm。在設(shè)計(jì)支架底座的長度時(shí)，應(yīng)考慮如下方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要小；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 保持 穩(wěn)定性。本文取 。 而一般支架間距，按下式計(jì)算： 3cmb B nC?? ( ) 式中 ： cb —— 支架間距 (支架中心距 )， mm； mB —— 每架支架頂梁寬度 ， mm； 3C —— 相鄰支架 (或框架 )頂梁之間的間隙 ， mm； n —— 每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)； 整體自移式支架 n=1， 整體邁步式支架 n=2， 節(jié)式邁步支架 n=支架節(jié)數(shù)。目前國內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用 和 。由此，可以得到 1K ： 1 3 2 0 0 1 7 0 0 0 .8 8 0 .71700K ?? ? ? 支柱應(yīng)采用雙伸縮立柱，但考慮其制造成本及放頂煤液壓支架工作條件，選擇單伸縮機(jī)械加長立柱。 max min1minLLK L?? ( ) 1K —— 單 位缸長行程 ； maxL —— 活 塞全部伸出時(shí)立柱的總長度 ， mm； minL —— 活 塞全部縮回時(shí)立柱的總長度 ， mm； max minLL? —— 活 塞行程 ， mm。一般根據(jù)單位缸長行程 1K 來確定，當(dāng) 1 ? 范圍內(nèi)可采用單伸縮。一般范圍是 至 ，煤層較薄時(shí)選大值。由于液壓支架的使用壽命要求 較長，并可能被安裝在不同的采煤工作面，所以，支架應(yīng)具有較大的伸縮比。 支架的伸縮比是指支架的最大與最小高度值之比，即： max minm H H? ( ) 支架的最大高度與最小高度之差為支架的調(diào)高范圍。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 2 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 支架高度、支架間距和底座長度的確定 支架高度和支架的 伸縮比 支架高度的確定原則，一般應(yīng)首先確定支架適用煤層的平均采高，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，然后確定支架高度對(duì)于大采高支架，按下式確定支架高度，即 ： 1mmH h S?? ( ) 2n n aH h S a ?? ? ? ? ( ) 式中 ： mH —— 支架最大高度 ,mm； nH —— 支架最小高度 , mm； mh —— 煤層最大厚度 , mm； nh —— 煤層最小厚度 , mm； 1S —— 考慮偽頂、煤皮冒落后仍有可能初撐力所需要的支撐高度，一般取200 300～ mm； 2S —— 頂板最大下沉量，一般取 100 200～ mm； a —— 移架時(shí)支架的最小可縮量，一般取 50 mm； a? —— 浮矸石、浮煤厚度，一般取 50 mm。的 工 作面上取得了成功。這種架型與設(shè)計(jì)先進(jìn)的過渡支架配合 使用 ，創(chuàng)出了新水 平 ，被廣泛推廣使用。有的低位放頂煤液壓支架采取強(qiáng)化四連桿及聯(lián)接銷 軸 ，把擺動(dòng)掩護(hù)梁的千斤頂一端布置在底座上，而不是布置在頂梁上，盡管這種架型尚無滿意的效果，但這種探索無疑是很有意義的。 緩斜中硬難放煤層在選型時(shí)考慮到低位放頂煤液壓支架的強(qiáng)度低，又無成功的實(shí)例，往往選用中位放頂煤液壓支架，但受到放煤口的限制，實(shí)際上也未能很好解決其放煤問題。 前四連桿式支架和后四連桿式支架相比，前四連桿式支架穩(wěn)定性及抗扭性較差，但其后部空間較大，且重量也輕。 這類支架的原始形式 是 前四連桿式 ，在礦壓較小的急斜水平分段開采時(shí)比較適應(yīng)，為使這種支架 在緩斜長壁工作面發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，幾年來作了如下的探索： (1)把四連桿的上 連 接位置由頂梁上改在掩護(hù)梁上，使 支 架底部和上部的連接位 置 更接近扭轉(zhuǎn)力矩的作用點(diǎn)，增加了支架強(qiáng)度，減少 了 支架的損壞，形成 了 目前在緩斜工作面大量使用的后四 連 桿式低位放頂煤液壓支架 ； (2)大幅度加強(qiáng)前四連桿本身以及它與頂梁、底座的聯(lián)接強(qiáng)度，這種作法增加了支架的重量，有的重達(dá) 20t 以上，但設(shè)計(jì)時(shí)容易實(shí)現(xiàn)加大后部運(yùn)輸空間和增加破煤能力 ； (3)增大后部空間和尾梁向上擺動(dòng)的力，使其在較硬煤層中使用時(shí)也可讓頂煤順利放落和運(yùn)出，如 ZFPS5200/17/32 型支架尾梁端部向上擺動(dòng)力可達(dá)到 500kN，使用效果良好 ； (4)后四連桿前連桿設(shè)計(jì)為 Y 型，后連桿設(shè)計(jì)為 I 型，增大了支架的 前、 后人行道的寬度并加大了后部的人員工作與維護(hù)空間 ； (5)把后輸送機(jī)千斤頂耳座與底座的聯(lián)接改為活聯(lián)接，改善了運(yùn)輸狀況。尾梁中間有一個(gè)液壓控制的放煤插板，用以放煤和破 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 碎大塊頂煤，具有連續(xù)的放煤口。這類支架有一個(gè)可以上下擺動(dòng)的尾梁 （擺動(dòng)幅度在 45176。低位放頂煤液壓支架比較適合急傾斜特厚煤層綜放工作面。、煤層厚度大于 20m 的條件下，把煤層沿水平分成 6～ 12m 的分段，使用以液壓支架為主體的綜采設(shè)備開采的放頂煤采煤法。 （ 3） 在保證對(duì) 底 板合理比壓的前提下，適當(dāng)加大初撐力，有利于端面頂煤的維護(hù)。 （ 2） 為了防止架前冒頂，要求頂梁（或前梁）端部承載能力大，并且要把支架控頂?shù)娜L范圍最大限度的嚴(yán)密封閉起來，有效控制漏頂。 3． 對(duì)“三軟”厚煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 （ 1） 在緩傾斜“三軟”條件下，因?yàn)轫斄荷戏绞且哑扑榈捻斆海瑪嗔丫€前傾已深入到煤壁上方，頂梁太短，冒空區(qū)可能達(dá)到煤壁附近的上方。 （ 3）加大支架初撐力，有利于防止頂煤和上覆巖層過早離層，從而防止頂煤垮落切頂線前移，提高支架的支護(hù)性能。 2．對(duì)傾斜厚煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 （ 1）傾斜厚煤層放頂煤液壓支架的技術(shù)關(guān)鍵在于提高其穩(wěn)定和抗扭性能，提高掩護(hù)梁的抗扭能力，保 證在大傾角下支架能正常工作。放煤過程中難免出現(xiàn)大塊煤和矸石，如果處理的不好，