【正文】 力而把運輸機推向煤壁。支撐掩護(hù)式支架所需的移架力不僅應(yīng)克服底板的摩擦力，還應(yīng)克服兩旁相鄰支架的摩擦力以及由于移架時立柱的剩余載荷引起的頂板對支架的摩擦力 ，所以它需要的移架力要比支撐式支架大得多。推移桿為焊接結(jié)構(gòu),具有足夠的強度和剛度。代入公式（214）得== = 式（）式中： —立柱工作阻力，KNPa —安全閥調(diào)整壓力，安全閥選用YF1B型調(diào)正壓力=40 MPa。a b cd e f 立柱類型單作用活塞式；b—單作用柱塞式；c—雙作用活塞式；d、e、f—雙伸式1)立柱缸體內(nèi)徑和活塞外徑D= 式（）式中： D—立柱缸體內(nèi)徑mmF1—支架承受的理論支護(hù)阻力KNnd—每架支架立柱數(shù)Pa—安全閥的正壓力，pa=40mpaαm —立柱最大傾角（度） 代入公式（213）得Dd==查表21 取整為200mm。支撐式和支撐掩護(hù)式支架的立柱間距為1～。3)立柱間距立柱間距指支撐式和支撐掩護(hù)式支架而言即前、后柱的間距。同時由于頂梁較短，立柱傾角加大可以使頂梁柱窩位置前移，使頂梁前端支護(hù)能力增大。掩護(hù)式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。1)立柱數(shù)目前過內(nèi)支撐式支架立柱數(shù)為2～6根，常用為4根；掩護(hù)式支架為2柱；支撐掩護(hù)式支架為4柱。該底座整體性強，穩(wěn)定性好，比壓小。在兩內(nèi)主筋間下部布置有推拉裝置。 整體式底座根據(jù)以上分析，選擇整體式底座。3底靴式 底靴式底座的特點是每根立柱支撐在一個底靴上，立柱之間用彈簧鋼板連接，立柱與底靴之間用銷軸連接，其特點是結(jié)構(gòu)輕便，動作靈活，對底板的不平整適應(yīng)性強，但剛性差，與底板的接觸面積小，穩(wěn)定性較差，一般用于節(jié)式支架上。　掩護(hù)梁底座是液壓支架的主要承載部件，它把頂板的壓力傳遞給底板，它是支架的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，因此，對底座的設(shè)計有以下要求： ；；、推移千斤頂、液壓操縱系統(tǒng)和其他裝置；、操縱支架和采煤機等；；6 滿足快速移架和順序排矸的要求； 底座的結(jié)構(gòu)型式通常有三種類型： （a） （b） 底座分類1整體式整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強，穩(wěn)定性好，強度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小，(a)所示。1）掩護(hù)梁的長度G 掩護(hù)梁就是兩鉸點的距離，由前面的四連桿機構(gòu)可得知，掩護(hù)梁長度為2522mm。對分式結(jié)構(gòu)尺寸小，易于加工、運輸和安裝，但結(jié)構(gòu)強度差。從側(cè)面看掩護(hù)梁，其形狀有直線型、折線型。有的支架在掩護(hù)梁上焊有立柱柱窩。掩護(hù)梁和頂梁（包括活動側(cè)護(hù)板）一起，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸性能。A=LB 式（）式中： L—頂梁長度mm；B—頂梁寬度mm；代入公式（210）得A=31581500= m2 Fc = Bc(L＋Δ) 式（）式中：Fc—支護(hù)面積 m2 ； Δ—移架后頂梁前端點到煤壁的距離 m,一般Δ=300mm；Bc—支架間距（支架中心距），一般為1500mm；代入公式(212)得：Fc = 1500(3412＋300)= δ=A/Fc100% 式（）式中： δ—頂板覆蓋率A—頂梁面積 m2Fc—支護(hù)面積 m2代入式中得:δ=100%=%F1=Fcq 式（）式中: F1—支架的理論支護(hù)阻力，KN Fc—支護(hù)面積 m2q—支護(hù)強度 343KN/M2掩護(hù)梁是支架的掩護(hù)構(gòu)件，它有承受冒落矸石的載荷和頂板通過頂梁傳遞的水平載荷引起的彎矩，掩護(hù)梁的用途，掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過前后連桿傳遞給底座。代入公式（29）中得 頂梁長度L=[2066+2675+1162cos75]－[1885cos52 +300+30] =≈3158mm頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來定。P1=52。配套尺寸=800+150+764+352=2066mm 式（） 配套尺寸頂梁長度L=[配套尺寸＋底座長度＋AcosQ1]－[GcosP1＋300＋e] 式（）式中：配套尺寸為 2066mm。除此而外，所有配套設(shè)備包括采煤機和輸送機，均要在頂梁掩護(hù)之下工作，在此來計算頂梁長度。另外在輸送機鏟煤板前也留有一定距離。2)配套尺寸對頂梁長度的影響設(shè)備配套尺寸與支架頂梁長度有直接關(guān)系。這是因為采用先移架后推溜的工作方式，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(hù)?，F(xiàn)根據(jù)常用液壓支架頂梁形式各自特點，本設(shè)計采用整體頂梁。由于擺動范圍較鉸接頂梁小，因而該梁不具有鉸接頂梁的靈活性。楔形結(jié)構(gòu)梁利用構(gòu)件間摩擦自鎖原理，通過楔塊2與楔形梁1和頂梁4之間的摩擦作用，使楔形梁楔塊2和后梁4在受載時保持為一個 整體，如同整體剛性頂梁，這樣，該梁宜具有整體剛性頂梁前端支護(hù)力大的優(yōu)點。楔形頂梁 楔形結(jié)構(gòu)梁1楔形梁；2楔塊；3楔形梁千斤頂；4后梁。前梁上不宜設(shè)置側(cè)護(hù)板。運輸時可以將前梁放下與頂梁垂直，以減少運輸尺寸。鉸接式頂梁 。 鉸接頂梁1. 前梁；2. 前梁千斤頂；3. 頂梁 整體頂梁整體頂梁整體頂梁，：結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好；頂梁對頂板載荷的平衡能力較強；前端支撐力較大；可以設(shè)置全長側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少架間漏矸。支架常用頂梁形式有三種：整體頂梁、鉸接頂梁和楔形結(jié)構(gòu)頂梁。 液壓支架四連桿機構(gòu)的幾何作圖法結(jié)論：后連桿長度A=1162mm 掩護(hù)梁長度G=1885mm 前連桿長度C=1348mm 前后連桿下鉸點底座投影距離E=692mm 前后連桿下鉸點垂直距離D=452mm頂梁是與頂板直接接觸的構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強度要求以外，還要保證支護(hù)頂板的需要。16. 過C點H－H線作垂線，交點d，則線段,和為液壓支架四連桿機構(gòu)。則b， b1,b2三點為液壓支架在三個位置時 ，前連桿上鉸點。13)以e1點為圓心，掩護(hù)梁長為半徑作弧，交前圓弧上一點a1，以點為液壓支架降到中間某一位置時，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點。11. 取2線之間一點e1為液壓支架降到此高度時掩護(hù)梁與頂梁鉸點。9. 以E2點為圓心，掩護(hù)梁長為半徑，以o為圓心， 點，oa2的長度等于A，a2點為支架降到最低位置時，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點。7. 以a點為圓心，=，在掩護(hù)梁上交一點b,為前連桿上鉸點的位置。5. 過a點作與H—H線有交角P1的斜線，以a點為圓心，以G點為半徑作弧交斜線一點E,此點為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點。3. 過O點作與H—H線的夾角為Q1的斜線。具體作圖步驟如下：1. 確定后連桿下鉸點O點的位置，使它比底座面略高900mm。按四連桿機構(gòu)的幾何特征要求，選定，由于支架型式不同，對于掩護(hù)式支架,一般A/G的比值按以下范圍來取：A/G=~,取A/G=。Q1——支架最高位置時，后連桿與底平面夾角（度）。其中：P1——支架最高位置時，掩護(hù)梁與頂梁夾角(度)。 掩護(hù)梁和后連桿計算圖設(shè)： G——掩護(hù)梁長度（mm）。本設(shè)計根據(jù)液壓支架尺寸關(guān)系采用幾何作圖法進(jìn)行計算。所以，當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長度后，在設(shè)計時只要把掩護(hù)梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構(gòu)，運用作圖法就可以了。水平力的合力也相應(yīng)減小，所以減輕了掩護(hù)梁的外負(fù)荷。其原因為當(dāng)頂板來壓時，立柱隨之下降，使頂梁有向前移的趨勢，可防止巖石向后移動，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。設(shè)計時，要使角滿足的范圍，其原因是角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。在特殊情況下需要角度較小時，可提高后連桿下鉸點的高度。一般取≥25176。為宜。；支架在最低位置時，為有利于矸石下滑，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，如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)=，則=176?！?5176。，頂梁與掩護(hù)梁的夾角和后連桿與底平面的夾角，應(yīng)滿足如下要求：支架在最高位置時，≤52176。4．提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機構(gòu)將液壓支架連成一個重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。由于它處在隔離采空區(qū)的位置，故可以起到良好的擋矸作用。這樣可使托梁鉸接點運動時與煤壁接近于保持等距，當(dāng)梁端距處于允許值范圍之內(nèi)時，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好?？紤]本支架用四立柱，本次設(shè)計底座長度為為2675mm。在設(shè)計支架的底座長度時，應(yīng)考慮以下幾個方面：支架對底板的接觸比壓要??；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。本次設(shè)計取支架頂梁的最小寬度為1378mm,最大寬度為1450mm,亦即頂梁側(cè)護(hù)板側(cè)推千斤頂?shù)男谐倘?70mm。支架頂梁一般裝有活動側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板行程一般為170～200mm。支架間距bc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的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)刮板輸送機溜槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定， m，千斤頂連接位置在刮板槽槽幫中間，本設(shè)計取bc= m 支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心之間的距離。支架的伸縮比系指其最大高度與最小高度之比值。薄煤層支架取150～250mm，中厚煤層支架取300～400mm。 式（） 式（）式中：——支架最大高度（mm）； ——支架最小高度（mm）； ——最大采高（mm）； ——最小采高（mm）；S1——考慮偽頂冒落的最大厚度。支架的最大高度與最小高度的之差為支架的調(diào)高范圍。在這次放頂煤液壓支架的設(shè)計過程中，主要以底座、主頂梁、尾梁和立柱等結(jié)構(gòu)件的機械部分設(shè)計為重點。第2章 液壓支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓支架主要由以下幾個基本部分組成：頂梁，掩護(hù)梁，四連桿機構(gòu)，側(cè)護(hù)板，底座，立柱和千斤頂?shù)取? 小結(jié)本章對放頂煤液壓支架的歷史進(jìn)行了概述，并由此引出液壓支架對整個煤礦行業(yè)的重要意義，使現(xiàn)代采煤工業(yè)更加安全，高效。因此，液控安全閥、單向閥、支柱這三個部件，是保證支架性能的關(guān)鍵元件。上述工作過程表明：液壓支架在額定工作阻力值以下工作時，具有增阻性，以保證支架頂板的有效支撐作用；當(dāng)支架支撐力超過額定工作阻力值時，支架隨頂板下沉而下縮，使支架保持恒定的工作阻力，即具有可縮性和恒阻性。支架支護(hù)強度 式（）式中：A－支架的支護(hù)面積（米2）由上可知，支柱或支架工作時，其支撐力隨時間的變化是，支架升起，頂梁開始接觸頂板至液控單向閥關(guān)閉時的初撐增阻階段to，初撐結(jié)束至安全閥卸載前的承載增阻階段t1和安全閥出現(xiàn)重復(fù)卸載時的恒定階段t2。工作阻力是液壓支架的一個基本參數(shù)，用來表示支架支撐力的大小。安全閥使支柱具有恒定的設(shè)計工作阻力，同時又使支柱在承受大于設(shè)計工作阻力的頂板壓力時，可隨頂板的下沉而下縮，這就是液壓支架的恒阻性和可縮性。由于安全閥動作壓力的限制，支柱呈現(xiàn)出恒阻特性，此時支柱和支架承受的最大載荷稱為工作阻力。液壓支架的這種特性，是由支柱的安全閥來控制的。 都使支架能隨頂板下沉?xí)r，有一定的可縮量，但又保持一定的支撐力不敢于使頂板任意下沉而造成破壞冒落。 3. 恒阻階段：支架承載后，如果完全支撐住頂板，不允許頂板下沉，需要有強大的支撐力。經(jīng)試驗證明，減小支柱的彈性可縮量，對改善頂板管理起著重要的作用。根據(jù)開灤局井下實測，在各種不同的初撐力、工作阻力高的情況下，MZ1928型支柱的彈性可縮量在6～10mm范圍內(nèi)。這個縮短量可用下式計算 式（）式中：－支柱由初撐力起到達(dá)工作阻力時，支柱內(nèi)壓力得增值（公斤/l厘米2）－乳化液的體積壓縮系數(shù)，近似取水的壓縮系數(shù)＝－支柱內(nèi)壁壓縮液柱的高度（厘米）－鋼材的彈性系數(shù)（公斤/l厘米2）－剛才的泊松比 ＝D－支柱缸體外徑（厘米）d－支柱缸體內(nèi)徑（厘米）這個縮短量是有彈性的，如果作用在支柱上的載荷，反過來從工作阻力減小到初撐力時，支柱仍會恢復(fù)到原來的長度。2. 承載增阻階段：支架初撐后，隨頂板的下沉，支柱活塞腔被封閉的油液受到壓縮，油液壓力繼續(xù)升高，呈現(xiàn)承載增阻狀態(tài)。支柱初撐力 式（） 支架初撐力 式（）式中：－泵站的工作壓力（公斤/l厘米2）D－支柱缸體徑經(jīng)（厘米）n－每架支架的支柱數(shù)－支撐效率（垜式支架＝1）支架初撐力的大小，取決于泵站的工作壓力，支架支柱數(shù)和支柱缸體的內(nèi)徑以及架型等。1. 初撐增阻階段：在升柱過程中，從頂梁接觸頂板起，至支柱活塞腔的油液壓力達(dá)到泵站的工作壓力時，松開手把，停止供液，液控單向閥立即關(guān)閉，閥球封閉了支柱活塞腔的油液，這就是支架的初撐階段。在實際生產(chǎn)中，對于具體支架的動作，根據(jù)該支架的結(jié)構(gòu)和需要來確定。操縱閥轉(zhuǎn)到升柱位置，打開供液閥，高壓液體由主進(jìn)液管進(jìn)入，經(jīng)操縱閥到液控單向閥，進(jìn)入到推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，支柱活塞矸腔的油液，同時也進(jìn)入液控油路，經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管，活塞和頂