【正文】 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良好。底座中間安裝推移裝置的槽子寬度與推移裝置的結(jié)構(gòu)和千斤頂缸徑有關(guān)，一般為 300～ 380mm。 底座寬度 支架底座寬度一般為 ～ 。通常，掩護式支架的底座長度 取 倍的移架步距 (一個移架步距為 )，即 ；支撐掩護式支架的底座長度取 4 倍移架步距，即 。 底座長度 底座是將板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。 支架間距 cb 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)輸送機溜槽每節(jié)長度及幫槽上千斤頂連結(jié)塊的位置來確定，我國刮板輸送機溜槽每節(jié)長度為 ,千斤頂連結(jié)塊位置在 溜槽中長的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 。 支架間距 所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心線間的距離。 ②表中 、 、 2 分別為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級老頂?shù)姆旨壴鰤合禂?shù)；Ⅳ級老頂給出最低值 2，選用時可根據(jù)本礦實際確定適宜值。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 表 21 支架架型的選擇 注：①括號內(nèi)的數(shù)字是掩護式支架的支護強度。 根據(jù)煤層厚度 3 米，屬于中厚煤層。 支架架型的確定 從架型的結(jié)構(gòu)特點來 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別的不同，支架所承受的載荷也不同。 (6) 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間分別在 5～ 8 2m 和 20min 以下時，暫不宜采用液壓支架。選型時，要驗算底 座對底板的接觸比壓，其植要小于底板的允許比壓 (對于砂巖底板，允許比壓為 ～，軟底板為 左右 )。 當(dāng)煤層傾角大于 10? ～ 15? 時，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過 18? 時，應(yīng)同時具有防滑防倒裝置。當(dāng)煤層厚度變化較大時，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。 影響架型選擇的因素 (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。頂梁和頂板的靜摩擦系數(shù) w 一般取 ~。 (5)立柱和短柱按最大工作阻力計算。 (3)頂梁、底座與頂?shù)装灞徽J為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性規(guī)律分布，沿支架寬度方向為均布。為偏于安全，在計算時把外載荷視為集中載荷。在支架承載過程中，支架底座承受工作面底板的反作用力。在頂板下沉過程中，支架的頂梁與頂板有相對滑動的現(xiàn)象，支架不僅受有垂直于頂梁的力，還受有平行于頂梁的摩擦力。 ，支護強度、底板抗壓強度、泵站壓力、安全閥調(diào)定壓力 40MPa。 老頂 級別 II 級、直接頂 II 級 ， 支架的工作阻力 3200KN，煤層采高。 。 ，盡可能減輕支架重量。 ，底座最大比壓要小于規(guī)定植。 ，要有足夠?qū)挼娜诵械馈? 。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，厚煤層一般為 250kN～ 400kN。即 FPq? 310?? MPa 式中 F—— 支架的支護面積， 2m 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 對液壓支架的基本要求 ，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以便有效地控制頂板，保證合理的下沉量。但是，由于支架的頂梁長短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對頂板的支撐能力。所以這些元件是支架的關(guān) 鍵液壓元件 通常液控單向閥和安全閥組合在一起，稱為控制閥。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 22 支架的工作特性曲線 由上可知，支架工作時，其支撐力 與時間的關(guān)系，可用支架工作特性曲線表示，如圖 22 所示，曲線上的 0t 、 1t 、 3t 分別表示支架的初撐、增阻、和恒阻階段的時間。此時，支架對頂板的支撐力成為工作阻力，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。 (3) 恒阻階段 隨著頂板壓力的進一步增加，立柱下腔的液體壓力越來越高，當(dāng)升高到安全閥 5 的調(diào)定壓力時，安全閥打開溢流，立柱下縮，液體壓力隨之降低。此時支架對頂板的支撐力為初撐力。 支架承載過程 支架的承載過程是指支架與頂板之間相互力學(xué)作用的過程，它包括初撐、承載增阻和恒阻三個階段。移架結(jié)束后，再把支架升起，使支架撐緊頂板。移架時，先使支架卸載下降，再把操縱閥置于移架位置，從乳化液泵站來的高壓液體進入推移千斤頂?shù)那扒患椿钊麠U腔，后腔即活塞腔回液。當(dāng)操縱閥處于降柱位置時，工作液體進入立柱的上腔，同時打開液控單向閥，立柱下腔回液，支架下降。因此，支架要實現(xiàn)升、降、推、移四個基本動作，這些動作是利用泵站供給的高壓液體，通過工作面性質(zhì)不同的幾個液壓缸來完成的，如圖 21 所示。 通過自己獨立地完成指定的課程設(shè)計任務(wù)，提高理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力，學(xué)會查閱參考書和工具書的方法，提高編寫技術(shù)文件的能力，進一步加強設(shè)計計算和制圖等基本技能的訓(xùn)練，為畢業(yè)后成為一名出色的機械工程師打好基礎(chǔ)。通過對液壓支架結(jié)構(gòu)的分析，加深和鞏固機械原理的相關(guān)內(nèi)容；通過對液壓支架受力的分析和強度的校核，加深對專業(yè)基礎(chǔ)課理論力學(xué)和材料力學(xué)及專業(yè)課機械設(shè)計相關(guān) 內(nèi)容的鞏固和理解。由于液壓支架的山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 類型很多，因此其設(shè)計工作量也是很大的，由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個環(huán)節(jié)。為了有效的支護和控制頂板，必須設(shè)計出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。為了滿足對煤炭增長的日益需要，必須大量生產(chǎn)綜合機械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機械化采煤工作面。鄰架或本架操作。頂梁要具備立即支護功能 ,帶伸縮梁或伸縮梁加挑梁 ,其側(cè)護板 應(yīng)使支架處于全封閉狀態(tài) ,多為鄰架操作。由于該類支架同時具備放頂煤支架、鋪網(wǎng)支架和普通 ZZ 型支架的使用功能 ,且重量輕 ,便于安裝、增減和運輸 ,所以使用效果良好。連桿為單擺桿 。15176。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 這種雙運輸機輕放支架可用于特厚煤層中工作面長度不太規(guī)則的斷層邊角帶和殘余煤柱的開采 ,工作阻力為 1800～ 2500kN,支護強度 ～,支架高度 ～ ,重量 ～ ,中心距 ～ 。、仰俯采角 12176。低位放頂煤支架基本上適用于綜采各種地質(zhì)條件的特厚煤層 ,目前國內(nèi)已在傾角為 0176。煤層傾角大時需設(shè)調(diào)架和防倒防滑裝置。整體底座 ,分不封底、半封底和全封底三種形式 ,底板軟、浮煤多時可考慮用抬底座裝置 。正四連桿和反四連桿 ,有正常位置和前移兩種 。其結(jié)構(gòu)特點為 :整體頂梁或鉸接頂梁 ,有內(nèi)外伸縮前梁或帶前挑梁 。支架頂梁長 ,反復(fù)支撐 ,放煤效果好 ,便于維修和操作。煤塵小 ,放煤口大 ,不易堵塞 。 低位放頂煤支架的放煤口位于掩護梁下方 ,后部運輸機直接放在底板或底座后部的拖板上。中位放頂煤支架受力狀態(tài)好 ,抗扭能力強 ,不易倒架 ,煤塵少。頂梁分整體和鉸接兩種 ,少數(shù)帶挑梁 ,一般有伸縮梁 ,便于立即支護。鄰架操作或部分鄰架部分本架操作。四立柱可全部支在頂梁上 ,或?qū)⑵渲袃芍г陧斄骸⒘韮芍г谘谧o梁上。 該類支架為雙運輸機式 ,可用于 緩傾斜和急傾斜特厚煤層水平分層采煤。高位放頂煤支架為單運輸機式 ,有單鉸接和四連桿兩種 ,底座可插底或不插底。 。支架結(jié)構(gòu)特點 :頂梁較小 ,為小托梁 ,有伸縮梁或小挑梁 。 5)特厚煤層放頂煤液壓支架 放頂煤支架按放煤位置可分高位、中位和低位三種。這種支架的特點是工作阻力稍大、掩護梁和底座中有充足的空間 ,便于使用。這種支架多為 ZY 掩護式 ,鄰架操作。的煤層來說 ,液壓支架應(yīng)有較大初撐力和工作阻力 ,各鉸接孔間隙要小 ,制造精度要高 ,以山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 保證支架的穩(wěn)定。 3)大傾角煤層一次采全高液壓支架對傾角為 25176。推桿中長；立柱可以 X 型布置 。支架結(jié)構(gòu)特點 :各鉸接孔間隙小、制造精度高、支架穩(wěn)定性好 ,支架側(cè)推力大 ,充分考慮防倒 防滑 ,有調(diào)架機構(gòu) ,有很好的護幫機構(gòu) ,一般有伸縮梁 ,能即時支護和防片幫 ,多為本架操作。整體和鉸接或楔型頂梁 ,有前挑梁或伸縮梁；整體分體、半鋼性分離底座 ,設(shè)抬底座機構(gòu)；本架或鄰架操作。支架的工作阻力為 1800～ 6000kN,支架高度 ～ 。本架或鄰架操作。底座有整體分體、半鋼性分離底座 ,可設(shè)抬底座機構(gòu) 。頂梁為整體、楔型或鉸接型 ,有前伸縮梁或挑梁 。以上時配防倒防滑裝置。 (1)我國液壓支架的基本架型 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 1) ZZ 系列支撐式支架 該系列支架 切頂能力強 ,穩(wěn)定性好 ,支護強度大 ,易于操作。 1984 年 ,北京開采所、沈陽所、鄭州煤機廠在沈陽蒲河礦進行我國第一套放頂煤液壓支架的工業(yè)性試驗 ,繼而研制了多種低位、中位和高位放頂煤支架 ,成功地在緩傾斜厚煤層和急傾斜厚煤層水平分層工作面使用。英國也在大力發(fā)展兩柱掩護式支架 ,工作阻力有了很大提高，達到 6000～ 8000kN。澳大利亞也基本上采用一井一面的高度集中化生產(chǎn) ,使用兩柱掩護式支架 ,支架的平均工作阻力為 7640kN。 8565kN 電液控制兩柱掩護式支架 ,1997 年 6 月產(chǎn)商品煤 萬噸 ,成為世界上首次月產(chǎn)商品煤近百萬噸的工作面； 1995 年 9月 ,糜鹿礦用工作阻力為 8900kN 電流控制的兩柱掩護式 支架 ,月產(chǎn)煤達到 萬噸。如洛斯公司 20 英里礦在 250179。美 國的高產(chǎn)高效工作面采用兩柱掩護式支架 ,使用壽命 8～ 10年 ,可用率高達 95%～ 98%。隨著長壁工作面長度的不斷增加 ,為適應(yīng)快速移架的需要 ,國外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站 ,其額定壓力為 40～ 50MPa,額定流量 400～ 500L/ min,可實現(xiàn)工作面成組或成排快速移架 ,達到 6～ 8m/s。為減 少割煤時間 ,一般采用 ～ 1m的截深。 國外液壓支架現(xiàn)狀 80 年代以來 ,世界主要采煤國家一直圍繞減面提產(chǎn)、減人提效、降低成本、實現(xiàn)礦井集中生產(chǎn)做努力 ,他們積極開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù) ,致力于高性能、高可靠性的新一代重型液壓支架的研制。從我 國近幾年的支護改革來看 ,投資巨大的綜采發(fā)展十分緩慢 ,而單體液壓支柱工作面卻有了大發(fā)展 ,少數(shù)礦區(qū)已基本上實現(xiàn)了單體液壓支柱化。我國的綜采工作面絕大部分分布在緩傾斜中穩(wěn)及中穩(wěn)以上頂板的中厚煤層 ,而其它條件下的煤層 ,現(xiàn)有的液壓支架適應(yīng)性差 ,使用效果不理想。本設(shè)計主要從支架的工作原理這手，然后進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及校核。頂梁掩護梁、底座都做成箱體結(jié)構(gòu)用鋼板焊接而成。支架采用四連桿機構(gòu)，改善支架的受力狀況，縮小支架的升降過程中頂梁前端前后移動的距離。 支架的形式為掩護式支架。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 液圧支架的設(shè)計 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘要 本課題主要論述了液壓支架的主要設(shè)計過程。其中包括：液壓支架的選型、總體設(shè)計、主要零部件的設(shè)計、校核以及液壓系統(tǒng)設(shè)計。支架除了要有效的對頂板進行有效支撐，還要實現(xiàn)升、降、推移四個步驟。立柱采用單伸縮液壓缸，前端帶有加長桿，以滿足支架最低及最高位置時的高度要求。 在研制液壓支架時，需要對支架進行生產(chǎn)試驗和分析研究，確定 合理的液壓支架受力參數(shù)、運動參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及選定液壓支架最佳方案等方面綜合性的科學(xué)技術(shù)問題。 關(guān)鍵詞 ：液壓支架；頂梁；底座；立柱 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II ABSTRACT The article mianly elaborate the hydraulic support design for topcaving. includes: the selection of hydraulic pressure support form, system design, main spar part design and examination of hydraulic system design The support eliminates must realize effectively carries on the strut to the roof, but also must realize ,to fall, to push, move four steps .the support uses four link motion gears, improves the support the stress condition, reduces the support to rise and full the distance which in the process fort end the topbeam around moves. The column uses the list expansion and contraction hydraulic cylinder, front end has legthens the pole, satisfies the support to be lowest and time the highest posi