【正文】 倒裝置等提供依托。 頂梁設(shè)計(jì) 頂梁的功能頂梁是支架的主要承載結(jié)構(gòu)件之一，它有以下主要功能：（1）支撐維護(hù)和覆蓋頂板，為工作面創(chuàng)造安全的工作空間。5. 推移裝置此機(jī)構(gòu)關(guān)系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。它既要有足夠的強(qiáng)度和剛度，又應(yīng)滿足底板比壓不超限。3. 掩護(hù)梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。它可多次反復(fù)支撐頂煤。各部件設(shè)計(jì)的基本要求：1. 四連桿機(jī)構(gòu) 對(duì)其應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)上既滿足工作空間要求，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。如果給定和j值，可以求出B值，即 （37）取，ε =79% 、 j=200mm。)＋300+65]+100=2910mm圖35配套尺寸圖 頂梁不僅必須滿足支架的工作阻力的要求，還要使頂梁覆蓋住頂板，以減少矸石的冒落。查綜采設(shè)備手冊得三機(jī)配套尺寸為：配套尺寸=671+1553=2224mm代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：頂梁長度=[2224+2100+1131cos(78176。掩護(hù)式支架頂梁長度計(jì)算(如圖35)：頂梁長度=[配套尺寸+底座長度+Acos（）] [Gcos（）+300+e]+掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（mm）配套尺寸—參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊確定； 底座長度—底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距，支架底座長度可取2100mm； —支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離，根據(jù)范圍可取20mm； 、—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；A、G—分別為后連桿和掩護(hù)梁長度。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸屏锏墓ぷ鞣绞綍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)，因此，先移架后推溜時(shí)頂梁長度要比先推溜后移架時(shí)的頂梁長度要長一個(gè)步距，一般為600 mm 。支架工作方式對(duì)支架頂梁長度有很大影響。 (16) 過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長度為400mm）。 (14) 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。(13) 連接e’’a’ 、e’’’a’’，并以a’點(diǎn)位圓心，ab長為半徑作圓弧，交a’’e’’’上于b’點(diǎn)；以a’’點(diǎn)位圓心，ab長為半徑作弧，交與a’’e’’’上于b’’點(diǎn)。 (11) 以e’’為圓心，掩護(hù)梁長ae’（即G得長度為2300mm）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)。 (9) 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）。在此斜線上截取線段〞. 〞的長度等于A，點(diǎn)為支架降到最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 (7) 以a為圓心，（575mm）長度為半徑作弧（～），在掩護(hù)梁上交與一點(diǎn)b，為前連桿上鉸點(diǎn)的位置。）的斜線，以a點(diǎn)為圓心，以G（2300mm）為半徑作圓弧交此斜線于一點(diǎn)e‘，此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。 (4) 在此斜線上截取線段oa,oa長度等于A（1131mm），a點(diǎn)即為后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。(2) 過O點(diǎn)作于底座地面平行的水平線HH線。支架在最高位置時(shí)有： （35）因此掩護(hù)梁長度為： = 后連桿長度為：A=G(A/G) = 取整得：G=2300 A=11313．幾何作圖作圖過程用幾何做圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部分尺寸，具體作圖如圖34所示。圖33掩護(hù)梁和后連桿長度的確定設(shè)：—掩護(hù)梁的長度；—后連桿的長度； —e’點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)的距離；—支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度；—支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度。因此，由類比法取鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離為160mm，后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離為400mm。一般同一類型的支架采用歐冠類比法來確定。 四連桿機(jī)構(gòu)各部尺寸的確定1. 四連桿機(jī)構(gòu)各部參數(shù)四連桿機(jī)構(gòu)各部參數(shù)如圖32所示，圖中的為支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利移架。5. 應(yīng)取頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖31所示的h段?！?。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)使。首先，支架在工作過程當(dāng)中，四連桿機(jī)構(gòu)必須承受很大的內(nèi)力，從而導(dǎo)致支架結(jié)構(gòu)尺寸的加大和重量的增加；其次，由于四連桿機(jī)構(gòu)對(duì)頂板產(chǎn)生一個(gè)水平力（又稱水平支撐力），因此對(duì)支架的工作性能將產(chǎn)生不良影響。4. 提高支架穩(wěn)定性鑒于四連桿機(jī)構(gòu)將液壓支架連成一個(gè)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(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好。通常，()，；支撐掩護(hù)式支架的底座長度取4倍移架步距。 底座長度的確定 底座是將板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。支架頂梁一般裝有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板行程一般為170～200mm。支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。式支架外。按下式計(jì)算： （34）式中 —支架間距（支架中心距）； —每架支架頂梁總長度； —相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙； —每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式支架。 支架的調(diào)高范圍和伸縮比 支架高度的確定原則，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，其最大與最小高度為： （31） （32）?。皇街? —支架最大高度 —支架最小高度 —支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度 —支架最低為之時(shí)的計(jì)算高度 —掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距；取160mm —后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距；取400mm —煤層最大采高 —煤層最小采高 —偽頂冒落的最大厚度，～ —頂板最大下沉量，一般取100～200mm —移架時(shí)支架的最小可縮量，一般取50mm —矸、浮煤厚度，一般取50mm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=。 液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。較大的初撐力可以使支架較快地達(dá)到工作阻力，防止頂板過早的離層，增加頂板的穩(wěn)定性。②、2分別為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)老頂?shù)姆旨?jí)增壓系數(shù)；Ⅳ級(jí)老頂給出最低值2，選用時(shí)可根據(jù)本礦實(shí)際確定適宜值。老頂級(jí)別ⅠⅡⅢⅣ直接頂類別12312312344支架類型掩護(hù)式掩護(hù)式支撐式掩護(hù)式掩護(hù)或支撐掩護(hù)式支撐式支撐掩護(hù)式支撐掩護(hù)式掩護(hù)或支撐掩護(hù)式掩護(hù)或支撐掩護(hù)式支撐式支撐掩護(hù)式支架支護(hù)強(qiáng)度MPa采高m1應(yīng)結(jié)合深孔爆破，軟化頂板等措施處理采空區(qū)2（）（）3（）（）4（）（）表31支架架型的選擇 注：①括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是掩護(hù)式支架的支護(hù)強(qiáng)度?！?，屬于中厚煤層。從架型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，由于架型的不同，它的支撐力分布和作用也不同；從頂板條件來看，由于直接頂類別和老頂級(jí)別的不同，支架所承受的載荷也不同。5. 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時(shí)間分別在5～8和20min以下時(shí)，暫不宜采用液壓支架。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對(duì)底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許比壓(對(duì)于砂巖底板，～，)。當(dāng)煤層傾角大于10～15時(shí)，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過18時(shí)，應(yīng)同時(shí)具有防滑防倒裝置。當(dāng)煤層厚度變化較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。 影響選架型的因素1. 煤層厚度煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。工作面配套設(shè)備：采煤機(jī)MXA300/，刮板輸送機(jī)SGZ－730/320。8．配套尺寸根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來計(jì)算頂梁長度。6．煤層傾角根據(jù)煤層傾角決定是否選用防滑裝置。4．底板巖性及小時(shí)涌水量根據(jù)底板巖性及小時(shí)涌水量驗(yàn)算地板比壓。2．最大和最小采高根據(jù)最大和最小采高，確定支架的最大和最小高度，以及支架的支護(hù)強(qiáng)度。(12) 液壓元件要可靠。(10) 滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架重量。(8) 支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。(6) 為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械馈?4) 排矸性能好。(2) 液壓支架要有足夠的推溜力和移架力，推溜力一般為100kN左右，移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為100kN～150kN，中厚煤層一般為150kN～250kN，后煤層一般為300kN～400kN?？蛇m用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加，不能適應(yīng)高產(chǎn)高效要求，目前應(yīng)用較少。3．復(fù)合支護(hù)—般循環(huán)方式為：割煤一支架伸出伸縮梁一推溜一收伸縮梁一移架。滯后支護(hù)的特點(diǎn)是，支護(hù)滯后時(shí)間較長，梁端距大，支架頂梁較短。適用于各種頂板條件，是目前應(yīng)用最廣泛的支護(hù)方式。1．即時(shí)支護(hù)—般循環(huán)方式為：割煤一移架一推溜，工作面“三機(jī)”的配套關(guān)系。綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。曲線上的t0、tt2分別表示支架的初撐、增阻和恒阻階段的時(shí)間。此時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。隨著頂板的繼續(xù)下沉，安全閥重復(fù)這一過程。當(dāng)升高到安全閥5的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥打開溢流，立柱下縮，液體壓力隨之降低。2. 承載增阻階段支架初撐結(jié)束后，隨著頂板的下沉，立柱下腔的液體壓力逐漸升高，支架對(duì)頂板的支撐力也隨之增大，呈現(xiàn)增阻狀態(tài)，這一過程為支架的承載增阻階段。初撐力的大小取決于泵站的工作壓力，立柱缸徑和立柱的數(shù)量。它包括初撐、承載增阻和恒阻三個(gè)階段。當(dāng)需要支架前移時(shí)，先降柱卸載，然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個(gè)支架拉向煤壁；當(dāng)需要推移輸送機(jī)時(shí)，支架支撐頂板后，高壓液進(jìn)入推移千斤頂下腔，另一腔回液，以支架為支點(diǎn)，使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。降柱：當(dāng)需要降柱時(shí)，高壓乳化液進(jìn)入立柱的上活塞腔，另一腔回液，推動(dòng)活塞下降，頂梁脫離接觸接觸頂板。具體分類方法及及型式如圖22所示圖22支撐掩護(hù)式液壓支架的類型(a) 四柱平行支在頂梁上的支架 (b) 四柱交叉支在頂梁上的支架(c) 兩支柱支在頂梁上，兩柱支在掩護(hù)梁上的支架液壓支架在工作過程，必須具備升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站提供的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來完成的，如圖23所示。其缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，價(jià)格較貴。而且，采用堅(jiān)實(shí)的掩護(hù)梁以及側(cè)護(hù)板，將工作空間與采空區(qū)完全隔開；并采用前后連桿連接掩護(hù)梁和底座，組成四連桿機(jī)構(gòu)，使梁端距幾乎不變，防止了架前漏矸。3. 支撐掩護(hù)式液壓支架支撐掩護(hù)式液壓支架是在支撐式液壓支架和掩護(hù)式液壓支架的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種架型。如圖21所示，其頂梁較短，對(duì)頂班的作用力均勻；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抵抗直接頂水平運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)；防護(hù)性能好，調(diào)高范圍大，對(duì)煤層厚度變化適應(yīng)性強(qiáng)；但整架工作阻力小，通風(fēng)阻力小，工作空間小。這類支架具有較大的支撐能力和良好的穩(wěn)定性能，適用于頂板堅(jiān)硬完整，周期壓力明顯或強(qiáng)烈，地板較硬的煤層。因此底座較堅(jiān)固，它靠支柱和頂梁的支撐作用控制工作面頂板，維護(hù)工作空間。1. 支撐式液壓支架支撐是液壓支架的架型有垛式支架和節(jié)式支架兩種形式。中間液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面上所有位置的支架。表21 液壓支架組成表序 號(hào)部 件功 能舉 例1承載結(jié)構(gòu)件承受并傳遞頂板載荷作用的結(jié)構(gòu)件頂梁、掩護(hù)梁、底座、連桿2動(dòng)力油缸用液體作介質(zhì)可以主動(dòng)產(chǎn)生作用力，實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作的油缸立柱、各類千斤頂3控制元部件操縱、控制支架各個(gè)動(dòng)力油缸動(dòng)作及保證所需工作特性的液壓（電氣）元部件操縱閥、單向閥、安全閥及管路、液壓（電控）元件4輔助裝置不直接承受頂板載荷，而實(shí)現(xiàn)支架某些動(dòng)作或功能所必須的裝置推移裝置、護(hù)幫裝置、活動(dòng)側(cè)護(hù)板、防倒、防滑裝置5工作液體傳遞能量的工作液壓介質(zhì)乳化液按照液壓支架在采煤工作面安裝位置來劃分有端頭液壓支架和中間液壓支架。液壓支架主要由承載結(jié)構(gòu)件、動(dòng)力油缸、控制元件、輔助裝置和工作液體組成。液壓支架與可彎曲輸送機(jī)組成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對(duì)增加采煤工作面的產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動(dòng)和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。而液壓支架是以高壓液體為動(dòng)力，有液壓元件和金屬構(gòu)件組成的支護(hù)和控制頂板設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，以我們的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，教師適時(shí)指導(dǎo)為輔，將素質(zhì)教育也畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)相融合，從根本上提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平?，F(xiàn)代