【正文】 支架承載加大，直至立柱下腔壓力達(dá)到安全閥調(diào)定值，安全閥釋放，立柱下縮。圖53支撐式液壓支架在中硬以上穩(wěn)定頂板條件下的受力情況液壓支架的結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)必須保證液壓支架具有完全適應(yīng)頂板變化的性能。當(dāng)直接頂在支架頂梁之后冒落時(shí)，老頂呈懸臂狀態(tài)。如果直接頂比較完整，在工作面煤壁上方的直接頂呈懸臂狀態(tài)，則Q1由工作面煤壁和支架共同承受。如圖53所示，當(dāng)煤層被采動(dòng)之后，頂板有壓力顯現(xiàn)。 (54)得立柱初撐力為：P1=π18241030= __D_D安全閥選用YF1B型調(diào)正壓力Pa=40 MPa。取泵站額定工作壓力Pb( MPa)減去從泵站到支架沿程壓力損失后的值Pb39。表52 立柱缸徑缸、活塞柱徑配合關(guān)系表外缸內(nèi)徑/mm活塞外徑/mm工作阻力/KN額定工作壓力/MPa250240235250220210196020018517641801701372160150980140130784查表52選取配合尺寸為：外缸內(nèi)徑180mm，活柱外徑170mm，工作阻力1372kN。將各數(shù)值代入公式53得立柱缸徑為：Dd=40440cos5176。其中，YF1B型Pa=40 MPa；YF2B型Pa=30~60 MPa；αm—立柱最大傾角(176。+300+e）+100=綜上所述圓整得到頂梁長(zhǎng)度=3700mm.采用類(lèi)比法，確定頂梁上立柱柱窩位置，底座上立柱柱窩位置，進(jìn)而確定支架結(jié)構(gòu)尺寸如圖52所示圖52支架的結(jié)構(gòu)尺寸Fc = bc( Lg +Δ) （51）式中Fc支護(hù)面積，m2；bc頂梁寬度，；Lg定量長(zhǎng)度，； Δ移架后頂梁前端到煤壁的距離，一般取Δ=+e，m。采煤機(jī)選用MLS3170型；輸送機(jī)采用DGWD180型；配套尺寸為1972mm，底座長(zhǎng)度=2500mm，e=30mm，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距=100mm其它參數(shù)可從上述中得：頂梁長(zhǎng)度=(1972+2500+1350cos60176。以此來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。也是為防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。另外在輸送機(jī)鏟煤板前也要留有一定距離。設(shè)計(jì)中采用及時(shí)支護(hù)方式。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸埔频姆绞綍r(shí)支架要超前輸送機(jī)一個(gè)步距，以便采煤機(jī)過(guò)后，支架能及時(shí)前移，支控新暴露的頂板，做到及時(shí)支護(hù)。17) 過(guò)c點(diǎn)向HH作垂線，交與點(diǎn)d，則線段Oa、ab、bc、cd和dO為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)（cd長(zhǎng)度為380mm）。15) 連接a’O、a’’O，為液壓支架降到中間某一位置和最低位置時(shí)后連桿的位置。14) 連接e’’a’、e’’’a’’，并以a’點(diǎn)位圓心，ab長(zhǎng)為半徑作圓弧，交a’’e’’’上于b’點(diǎn)；以a’’點(diǎn)位圓心，ab長(zhǎng)為半徑作弧，交與a’’e’’’上于b’’點(diǎn)。12) 以e’’為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng)ae’（即G得長(zhǎng)度為1950mm）為半徑作弧，交與前面圓弧上一點(diǎn)a’，此點(diǎn)為液壓支架降到中間某一位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。10) 取e’e’’’線中間某點(diǎn)e’’，為液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)（液壓支架由高到低變化時(shí)，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為近似雙紐線，中間這一點(diǎn)的位置直接影響頂梁前端活動(dòng)軌跡的形狀、變化寬度等）。G=1950mm A=1350mm H1=2663mm H2= 1520mm8) 過(guò)e’點(diǎn)作FF線的垂線（認(rèn)為液壓支架由高到低變化時(shí)，e’帶你在辭職線上滑動(dòng)）。Q1=60176。圖45 幾何作圖法設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)個(gè)位置相關(guān)尺寸P1=50176。6) 過(guò)e‘點(diǎn)作HH線的平行線FF線,則HH線與FF線的距離為H1（設(shè)計(jì)要求為2620mm，實(shí)際作圖得2663mm），為液壓支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度。5) 過(guò)a點(diǎn)作與HH線有夾角α1（即P1=50176。3) 過(guò)O點(diǎn)作與HH線夾角為Q1的斜線。作圖步驟如下：d圖44 采用幾何作圖法設(shè)計(jì)的四連桿機(jī)構(gòu)1) 確定支架后連桿下鉸點(diǎn)O點(diǎn)的位置，與中煤北京煤機(jī)廠生產(chǎn)的ZZ4400/22/45類(lèi)比確定該距離為500mm。=A==對(duì)G、A進(jìn)行圓整，取： G=1950mm A=1350mm3．幾何作圖作圖過(guò)程。G=2620sin50176。由式45可得：將HPQA= 代入式46可得：2620=Gsin50176。Q1=60176。由已知參數(shù)計(jì)算： H1=Hm280500=3400280500=2620mm H2=Hn280500=2300280500=1520mm設(shè)定：P1=50176。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：AG=cosP2cosP1cosQ2cosQ1 (45) 按四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征要求，選定PP2代入式45可以求得AG的比值，由于支架形式不同，一般AG的比值按以下范圍來(lái)取。用解析法來(lái)確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖43所示。因此，由類(lèi)比法取鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離為280mm，后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離為500mm（類(lèi)比支架為中煤北京煤機(jī)廠生產(chǎn)的ZZ4400/22/45支撐掩護(hù)式液壓支架）。一般同一類(lèi)型的支架采用歐冠類(lèi)比法來(lái)確定。水平的合力也相應(yīng)的減小，所以減小了掩護(hù)梁的外載荷。其原因是當(dāng)頂板來(lái)壓時(shí)，立柱讓壓下縮使頂梁有向前移的趨勢(shì)，可防止巖石向后移動(dòng)，圖42掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有可以時(shí)作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。～30176。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)是P≥25176?！?5176?！?2176。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。 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)確定四連桿機(jī)構(gòu)是支撐掩護(hù)式支架最重要的部件之一。在支架底座長(zhǎng)度設(shè)計(jì)時(shí)要考慮以下幾方面：支架度底座的接觸比壓要??；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、推移裝置和其它輔助裝置；便于人員操縱和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。千斤頂連接塊位置在中部槽中間位置，所以除節(jié)式和邁步式液壓支架。支架間距就是相鄰兩支架中心線的距離。根據(jù)式41可得： Hm≥ mm＋200mm=3400mm根據(jù)式42可得：Hn≤－100mm－50mm－50mm=2300mm所以初步選定：Hm=3400mmHn=2300mm支架的伸縮比指最大與最小支架高度之比值為：（33）代入數(shù)據(jù)得m=。支架的后部因重量大，離固定點(diǎn)較遠(yuǎn)，所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(guò)，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(guò)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。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(guò)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(zhǎng)桿卡環(huán)，操作支架升柱，支架頂梁升起，帶動(dòng)機(jī)械加長(zhǎng)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(zhǎng)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開(kāi)，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(guò)底閥彈簧調(diào)正壓力時(shí)，底閥打開(kāi)，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。圖39 立柱類(lèi)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雙伸縮式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(kāi)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(kāi)一個(gè)槽或鉆一個(gè)孔，便于消除積水和煤粉。圖38底座的結(jié)構(gòu)型式a、b 整體式底座；c、d、e 對(duì)分式底座；f底靴式底座fedcba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(xiāo)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(xiāo)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(xiāo)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。1．底座的結(jié)構(gòu)型式如圖38所示，通常有3種類(lèi)型。另一種時(shí)鉸接式側(cè)護(hù)板，如圖37d所示。圖37側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式一種是側(cè)護(hù)板在頂梁外側(cè)。2．側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)形式dcba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(guò)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(lái)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。(a) (b)圖36 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)型式1頂梁；2掩護(hù)梁；3立柱；4前連桿；5后連桿；6底座；7限位千斤頂折線型相對(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(chēng)為頂板，如圖（35）所示：圖35 頂梁斷面根據(jù)上述頂梁各種型式我選擇封閉焊頂板的型式，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(xiāo)孔，通過(guò)銷(xiāo)軸與掩護(hù)梁上的銷(xiāo)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(pán)型頂梁。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(lái)選取。圖33 掩護(hù)式液壓支架定量的類(lèi)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8平衡千斤頂如圖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。ZYZ型掩護(hù)式液壓支架就采用此種結(jié)構(gòu)。這種頂梁后部和掩護(hù)梁形成三角區(qū)，易被冒落矸石堵住，影響支護(hù)效果。2．掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)型式如圖33所示如圖a所示為平衡頂梁頂梁較短，與其下部的的掩護(hù)梁鉸接。為了使冒落的頂板矸石滑向采空區(qū)，保護(hù)擋矸簾，還可以增設(shè)尾梁，如圖e所示。半餃?zhǔn)巾斄喝鐖Dc所示，它克服了全鉸式的缺點(diǎn)，當(dāng)中部頂板出現(xiàn)凸起時(shí)，使前、后梁向上翹；當(dāng)頂板出現(xiàn)凹坑時(shí)，由于鉸接點(diǎn)下部有平整碰頭阻止，支架頂梁仍保持平整位置。圖32 支撐式液壓支架的頂梁類(lèi)型1前梁；2后梁；3尾梁；4前梁千斤頂；5前梁伸縮千斤頂351142124212如圖b，c所示為鉸接式頂梁，由前梁和后梁組成，分別由前、后排立柱支撐。如圖a所示為整體剛性頂梁。第3章支架各部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)支撐掩護(hù)式液壓支架主要由護(hù)幫、防片幫千斤頂、前梁、頂梁、掩護(hù)梁、底座、推移千斤頂、立柱等組成。表23 節(jié)理裂隙間距表節(jié)理裂隙間距表l/mc1表24分層厚度表分層厚度表Hx/mC2表25 支架架型確定參數(shù)支架架型確定參數(shù)基本頂級(jí)別ⅠⅡⅢⅣ直接頂級(jí)別12312312344液壓支架架型掩護(hù)掩護(hù)支撐掩護(hù)掩護(hù)或支撐支撐支掩支掩支撐或支掩支撐或支掩支撐（）或支掩（）支架支護(hù)強(qiáng)度/(KN/m178。反之，周期來(lái)壓越強(qiáng)烈，作用于支護(hù)設(shè)備上的載荷就越小，且有沖擊。（2）老頂分級(jí)老頂根據(jù)周期來(lái)壓明顯與否分為四級(jí)：I級(jí)頂板，周期來(lái)壓不明顯；II級(jí)頂板，周期來(lái)壓明顯；III級(jí)頂板，周期來(lái)壓強(qiáng)烈；IV級(jí)頂板，周期來(lái)壓極強(qiáng)烈。表21 基本頂級(jí)別基本頂級(jí)別ⅠⅡⅢⅣ基本