【正文】 又高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離；QP1—支架在最高位置時(shí)，分別為后連桿與掩護(hù)梁與水平面的夾角。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。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）。 頂梁長度的計(jì)算 頂梁長度計(jì)算的有關(guān)因素工作方式對(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56所示的工作方式：600圖56 支架工作方式比較從圖56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。16) 分別作bb’和b’b’’的垂直平分線，其交點(diǎn)c即為前連桿下鉸點(diǎn)，bc為前連桿長度（作圖后測(cè)得長度為1796mm）。14) 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’’’上于鉸點(diǎn)。12) 以e’’為圓心，掩護(hù)梁長ae’（即G得長度為2400mm）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)。 Q2=30176。 P2=20176。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）。8) 過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)）。6) 過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2270mm實(shí)際作圖得2787mm），為液壓支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度。5) 過a點(diǎn)作與HH線有夾角α1（即P1=50176。3) 過O點(diǎn)作與HH線夾角為Q1的斜線。作圖步驟如下：d圖54 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QY24010/26類比確定該距離為280mm。G=2391mmA==1392mm對(duì)G、A進(jìn)行圓整，取： G=2400mm A=1400mm幾何作圖作圖過程。由式56可得：=將HPQA= 代入式57可得：2770=Gsin41176。Q1=60176。由已知參數(shù)計(jì)算： H1=Hm200230=3200200230=2770mm H2=Hn200230=1700200230=1270mm設(shè)定：P1=41176。從幾何關(guān)系出發(fā)可以列出如下公式： GcosP1AcosQ1=L2 (54) GcosP2AcosQ2=L2 (55)聯(lián)立兩式可得： (56) 按四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征要求，選定PP2代入式45可以求得的比值，由于支架形式不同，一般的比值按以下范圍來取。用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長度，如圖53所示。因此，由類比法取鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離為200mm，后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離為280mm（類比支架為中煤北京煤機(jī)廠生產(chǎn)的QY24010/26型掩護(hù)式液壓支架）。一般同一類型的支架采用歐冠類比法來確定。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)，可防止巖石向后移圖52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)?！?03．從圖51可知，掩護(hù)梁與頂梁的餃點(diǎn)e’和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平面的夾角為其范圍要為﹤。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。(本題我取2250mm) 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 四連桿機(jī)構(gòu)的作用四連桿機(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。 支架的間距確定支架間距就是相鄰兩支架中心線的距離。但考慮盡量減輕支架重量，降低造價(jià)，可搞系列化支架，加強(qiáng)支架對(duì)頂?shù)装宓倪m應(yīng)性，降低伸縮比，盡量采用單伸縮油缸或帶機(jī)械加長桿來增加調(diào)高范圍。根據(jù)式51可得： 3200≥＋250mm≤2950mm根據(jù)式52可得： 1700≤－150－50－50 ≥1950mm 支架的伸縮比確定支架的伸縮比指最大支架高度與最小支架高度之比值為： （53）=由于液壓支架的使用壽命較長，并可能被安裝在不同采高工作面，所以支架應(yīng)具有較大的伸縮比。根據(jù)配套尺寸及方式來計(jì)算頂梁長度。根據(jù)井筒灌籠尺寸，考慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。根據(jù)煤層傾角，決定是否選用防倒防滑裝置。分居工作面煤壁條件，決定是否用護(hù)幫裝置。（4）底板巖性及小時(shí)涌水量，根據(jù)底板巖性和小時(shí)涌水量驗(yàn)算底板比壓。（3）瓦斯等級(jí)。（2）最大和最小采高。 液壓支架設(shè)計(jì)的基本參數(shù)(1)頂板條件。11．要易于拆卸，結(jié)構(gòu)要簡單。9．要求支架有足夠的剛度，能承受事實(shí)上不均衡載荷和沖擊載荷。7．調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。5．要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)面積，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求。3．防矸性能要好。第五章 液壓支架的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 液壓支架設(shè)計(jì)的基本要求和基本參數(shù) 液壓支架設(shè)計(jì)的基本要求1．為了滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以使有效地控制頂板，保證合理的下沉量。在整體式底座后部中間去掉一塊鋼板，減少底座后部與底板的接觸面積，增加底座后部的比壓，同時(shí)有利于排矸。同時(shí)底座后部的重力大于前部，避免移架時(shí)啃底。它的結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作靈活，對(duì)地板的不平整適應(yīng)性強(qiáng)，但剛性差，與地板接觸面積小，穩(wěn)定相差，一般用于節(jié)式支架上。3）底靴式。如圖48c、d所示為前、后兩個(gè)底座的對(duì)分式，兩者通過銷軸與彈簧鋼板鉸接而成。2）對(duì)分式。如圖48a所示的底座用于支撐式液壓支架，箱體高度大便于安裝復(fù)位裝置。1）整體式。另一種時(shí)鉸接式側(cè)護(hù)板，如圖47d所示。圖47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)。這種側(cè)護(hù)板可以適應(yīng)工作面開采方向變化的要求，有利于防倒和調(diào)架。但當(dāng)改換工作面開采方向時(shí)，活動(dòng)側(cè)護(hù)板便位于傾斜方向的上方，給調(diào)架、防倒等帶來不便，所以很少采用。一般燕傾斜方向的上方為固定側(cè)護(hù)板，下方為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 側(cè)護(hù)板 側(cè)護(hù)板的種類頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板有兩種：一種是一側(cè)固定另一側(cè)活動(dòng)的側(cè)護(hù)板。從掩護(hù)梁的寬度方向分，可分為整體式和相分式兩種。其中，如圖a所示為折線型，圖b為直線型。從側(cè)面看掩護(hù)梁，有直線型，折線型兩種。 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上上端與頂梁鉸接，下部焊有與前、后連桿鉸接的耳座（有的支架在掩護(hù)梁上焊有立柱柱窩）。按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)式：1）閉式頂梁頂梁上下蓋板與筋板焊接成封閉型，如圖(43)所示：圖43 頂梁筋板焊接圖2）開式頂梁開式頂梁結(jié)構(gòu)如圖所示其特點(diǎn)為減輕頂梁重量，曾強(qiáng)頂梁抗彎強(qiáng)度。在頂梁下面含有鑄鋼柱窩，柱窩兩側(cè)有孔，孔用鋼絲繩或銷軸不立柱和頂梁連接起來。頂梁前端呈滑撬式或圓弧形，移減少移架阻力。 頂梁的斷面形狀各類頂梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般由鋼板焊接而成。如圖e所示為帶伸縮前梁的鉸接式頂梁，可及時(shí)支護(hù)頂板，減少頂板的暴露時(shí)間鉸接式頂梁加伸縮和擺動(dòng)前梁，為如圖d、e所示兩種型式的結(jié)合型，由前梁千斤頂調(diào)節(jié)前梁角度，并在前梁內(nèi)加伸縮前探梁。平衡千斤頂調(diào)節(jié)頂梁的接觸面積。如圖b所示為潛入式頂梁，頂梁后端為扇形結(jié)構(gòu)，掩護(hù)梁可潛入扇形結(jié)構(gòu)內(nèi)，消除三角區(qū)。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，也可以上下擺動(dòng)。4如圖d所示為剛性頂梁帶鉸接式前梁，頂梁由前、后梁鉸接，在鉸接前梁處安裝有前梁千斤頂，用來支撐靠近煤壁處的頂板，同時(shí)還可以使前梁上下擺角適應(yīng)頂板起伏變化和增加頂梁前端的支撐能力。其中，b為全鉸式，它能適應(yīng)支架頂梁上方前后頂板的變化，但當(dāng)頂板出現(xiàn)凹坑時(shí)，頂梁易成人字形，影響支撐效果和切頂性能。頂梁為一整體，剛性大，承載能力較好，但對(duì)頂板適應(yīng)性差。第四章 液壓支架的各部件結(jié)構(gòu) 液壓支架的頂梁 頂梁的結(jié)構(gòu)形式1．支撐式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)支撐式液壓支架頂梁結(jié)構(gòu)形式如圖41所示。 圖34 掩護(hù)式液壓支架在中等穩(wěn)定以上頂板的受力情況3．支撐掩護(hù)式液壓支架支撐力分布與承載的關(guān)系及適用范圍 圖35支撐掩護(hù)式液壓支架支撐力分布支撐掩護(hù)式液壓支架是為了改善支撐式液壓支架和掩護(hù)式液壓支架的性能和對(duì)頂?shù)倪m應(yīng)性而設(shè)計(jì)的，主體部分接近垛式，支架后部有四連桿機(jī)構(gòu)和掩護(hù)梁，增強(qiáng)了支架的支撐力和承載能力。周期來壓時(shí)，由于頂梁后部頂板不能充分切斷，基本頂壓力將由整個(gè)支架和采空區(qū)垮落巖石承擔(dān)或者有可能在切頂時(shí)，基本頂直接壓在掩護(hù)梁上，這就使掩護(hù)梁上載荷劇增，迫使頂梁支撐力減小，使支架難以承受頂板的壓力和控制頂板的冒落。圖33 掩護(hù)式液壓支架在破碎不穩(wěn)定頂板條件下的受力情況2）掩護(hù)式液壓支架在中等穩(wěn)定以上頂板的受力情況。頂板作用在頂梁上的合力為Q3，載荷分布如圖32所示掩護(hù)梁受力：由于頂板破碎，在頂梁后部自由冒落巖石的一部分作用在掩護(hù)梁上，對(duì)掩護(hù)梁的作用力可分解垂直分立和水平分力，如圖掩護(hù)式液壓支架雖然立柱少，支撐力小，但由于頂梁短，單位面積支撐力大，載荷分布和支架支撐力的作用部位基本一致。而在煤壁附近的主要工作空間的頂板則處于無立柱狀態(tài)，僅靠支護(hù)力較小的前梁來維護(hù)。1．支撐式液壓支架的特點(diǎn)是頂梁較長，控頂距較大，立柱呈直立布置，而且一般都位于頂梁的后半部。 表35支架架型確定參數(shù)基本頂級(jí)別ⅠⅡⅢ+Ⅳ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/()采高1m采高2m采高3m采高4m294343（245）441（343）539（441）295343（245）441（343）539（441）295343441539＞2295＞2343＞2441＞2539應(yīng)結(jié)合深孔爆破，軟化頂板等措施處理采空區(qū) 注。按表35根據(jù)基本頂級(jí)級(jí)別和直接頂類別來確定支架架型，在根據(jù)基本頂級(jí)級(jí)別和采高確定支護(hù)強(qiáng)度。2）直接頂類別按表32類 別指 標(biāo)ⅠⅡⅢⅣ不穩(wěn)定頂板中等穩(wěn)定頂板穩(wěn)定頂板堅(jiān)硬頂板主要指標(biāo)強(qiáng)度指數(shù)D1l=3 l≤8l=～7 l=9～18l=～12l=19～25l＞12l＞25無直接頂，巖層厚度在2～5m以上σ＞60～80參照指標(biāo)直接頂初次垮落步距l(xiāng)/m表32直接頂類別表中按右式計(jì)算： （31）式中 =巖石單向抗拉強(qiáng)度（Mpa）= 節(jié)理裂隙影響系數(shù)；=分層厚度影響系數(shù)。表31 基本頂級(jí)別基本頂級(jí)別ⅠⅡⅢⅣ基本頂來壓不明顯明 顯強(qiáng) 烈極強(qiáng)烈指 標(biāo)N=3～5＜N≤3～5LP=25～500,3＜N≤3～5LP＞50N≤LP=25～50N≤LP＞50 注：?；卷攣韷簭?qiáng)弱取決于垮落帶巖石對(duì)采空區(qū)充滿程度N（N為直接頂后度M與采高h(yuǎn)之比）和基本頂初次來壓步距。 液壓支架的選型過程（1） 確定直接頂和基本頂類別 ①基本頂級(jí)級(jí)別的確定。（3）設(shè)備成本同時(shí)允許選用幾種架型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)格便宜的支架。（4）底板強(qiáng)度 1）驗(yàn)算比壓，應(yīng)使支架底座對(duì)底板的比壓不超過底板的容許比壓。以上時(shí)，