【正文】 （24） （25） 將（24）式和（25）式聯(lián)立可得： （26） 說明：支架計(jì)算高度為支架高度減去掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)之頂梁頂面之距和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，只要按支架在工作段，支架由高到低，在掩護(hù)梁上前連桿上鉸點(diǎn)所作的運(yùn)動(dòng)軌跡上，任找?guī)c(diǎn)，把掩護(hù)梁上前連桿上鉸點(diǎn)連線的垂直平分線所交的點(diǎn)為前連桿的下鉸點(diǎn)，這樣四連桿機(jī)構(gòu)就可以確定了圖23掩護(hù)梁后連桿計(jì)算圖 Cover after connecting rod calculation chart beam、四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法首先用解析法確定掩護(hù)梁和后連桿的長度，如圖2－3所示。圖22 掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu) After the beam and the cover of connecting a slidercrank mechanism從圖2－2可以看出，當(dāng)掩護(hù)梁和后連桿已知，只要找到前連桿的長度和位置就可以了，其具體作法是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)后連桿，使支架最高位置時(shí)的點(diǎn)向下作近似直線運(yùn)動(dòng)，在掩護(hù)梁上定有一點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中有一段近似圓弧軌跡。支架工作段要求曲線向前凸的一段，如圖2－1所示的h段，其原因?yàn)楫?dāng)頂板來壓時(shí)，立柱讓壓而下縮，使頂梁有前移的趨勢防止巖石向后移動(dòng)，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向老塘，同時(shí)底板陰止底座向后移；使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢，從而增加了前梁端部的支護(hù)力，防止頂梁前端頂板冒落又可以使底座前端比壓減小，可防止啃底，有利移架，再則減少了水平力的合力，由于支架所承受的水平力由掩護(hù)梁來地克服，所以減輕了掩護(hù)梁的受力。支架在最高位置時(shí)和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角P和后連桿與底平面的夾角Q，如圖2－1所示，應(yīng)滿足以下要求：支架在最高位置時(shí)，P≤ ～，Q≤ ～；支架在最低位置時(shí)，考慮矸石便于下滑，以防矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，,如果按鋼和矸石的摩擦系數(shù)為,即：,求得；為了安全可靠在最低工作位置時(shí)，應(yīng)使為宜，而Q角主要考慮掩護(hù)梁底部距底板要有一定的距離，防止支架后部冒落的巖石卡住后連桿，使支架不能降下來，一般取圖21 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征 Fore rods geometry feature能承受較大的水平力。根據(jù)工作面的煤層厚度及頂?shù)装迩闆r，選取支撐掩護(hù)式液壓支架比較合適。④表中采高系數(shù)指的是最大采高，具體采高的支護(hù)強(qiáng)度可以根據(jù)表內(nèi)的值用插值法確定。③、即Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ級來壓強(qiáng)度與Ⅰ級來壓強(qiáng)度的增壓比值，系根據(jù)同類型頂板統(tǒng)計(jì)分析所得。②表中括號內(nèi)的數(shù)字是掩護(hù)支架頂梁上的支護(hù)強(qiáng)度，表中所列的支護(hù)強(qiáng)度根據(jù)各礦實(shí)際情況可允許177。從架型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，由于架型的不同，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。老頂為Ⅲ級老頂。老底為青灰色中砂巖，泥硅質(zhì)膠結(jié)。煤層走向35～60176。某煤礦工作面具體情況：煤層情況： 該工作面煤層穩(wěn)定，厚度有一定變化，～,煤層傾角6176。8． 在同時(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。6． 對瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合保安規(guī)程的要求，并優(yōu)先選用通風(fēng)斷面大的支撐式或支撐掩護(hù)式支架。時(shí)，排頭支架應(yīng)設(shè)防滑裝置，工作面中部輸送機(jī)設(shè)防滑裝置；＞25176。時(shí)，支架可不設(shè)防倒防滑裝置；15176。在底板較軟條件下，應(yīng)選用有抬底裝置的支架或插腿掩護(hù)式支架。煤層厚度變化大時(shí)，應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大的掩護(hù)式或雙伸縮立柱的支架。2． ，頂板有側(cè)向推力或水平推力時(shí)，應(yīng)選用抗扭能力強(qiáng)的支架，一般不宜選用支撐式支架。液壓支架的選型，其根本目的是使綜采設(shè)備適應(yīng)礦井和工作面條件，投產(chǎn)后能做到高產(chǎn)，高效、安全，并為礦井的集中生產(chǎn)、優(yōu)化管理和最佳經(jīng)濟(jì)效益提供條件，因此必須根據(jù)礦井的煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條進(jìn)行選擇。應(yīng)考慮支架可能承受的水平方向沖擊力。為此，安全閥流量的選擇應(yīng)考慮立柱缸徑、沖擊載荷來壓程度。支架掩護(hù)梁間的密封可嚴(yán)些，頂梁架間密封要求不十分嚴(yán)格，因?yàn)轫斄洪g漏矸的可能性較小。如果在工作高度時(shí)，掩護(hù)梁大部分都能被頂梁所遮蓋是較為理想的。應(yīng)盡量減小掩護(hù)梁長度，增大掩護(hù)梁與水平夾角，減小掩護(hù)梁在水平線上的投影長度。一但冒落，瞬間頂板壓力顯著增大，支架立柱安全閥來不及釋放，立柱可能遭破壞。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，決定是夠選用防滑防倒裝置。4．底板巖性和小時(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。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．在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架的重量。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?．排矸性能要好。推溜力一般為100左右；移架力按煤層厚度而定，薄煤層一般為100～150，中厚煤層一般為150～250，厚煤層一般為300～400。 對液壓支架的基本要求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，以便有效的控制頂板，保證合理的下沉量。因此，液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。由于不同采煤工作面的頂板條件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同，對液壓支架的要求也不同。為了滿足對煤炭日益增長的需求，必須大量生產(chǎn)綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機(jī)械化采煤工作面（簡稱綜采工作面）。前、后立柱交叉布置的支架適用于薄煤層。支撐掩護(hù)式支架支撐掩護(hù)式支架具有支撐式的頂梁和掩護(hù)式的掩護(hù)梁，它兼有切頂性能和防護(hù)作用，適于壓力較大、易于冒落的中等穩(wěn)定或穩(wěn)定的頂板。掩護(hù)式支架掩護(hù)式支架利用立柱、短頂梁支撐頂板，利用掩護(hù)梁來防止巖石落入工作面。支撐式支架有垛式和節(jié)式之分。支撐式支架支撐式支架利用立柱與頂梁直接支撐和控制工作面的頂板。需要推移輸送機(jī)時(shí)，支架支撐頂板，高壓液體進(jìn)入推移活塞缸4的活塞腔，活塞桿腔回液，以支架為支點(diǎn)，活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。 支架移動(dòng)和推移輸送機(jī)支架和輸送機(jī)的前移，由底座3上的推移液壓缸4來完成。它表明液壓支架在低于額定工作阻力下工作時(shí)，具有增阻性，以保證支架對頂板的有效支撐作用，在達(dá)到額定工作阻力時(shí)，具有恒阻性；為使支架恒定在此最大支撐力，又具有可縮性，即支架在保持恒定工作阻力下，能隨頂板下沉而下縮。 卸載當(dāng)操縱閥8處于降架位置時(shí)，高壓液體進(jìn)入立柱的上腔，同時(shí)打開液控單向閥6，立柱下腔排液，于是立柱卸載下降。當(dāng)下腔液體的壓力超過安全閥5的動(dòng)作壓力時(shí)，高壓液體經(jīng)安全閥5瀉出，立柱下縮，直至立柱下腔的液體壓力小于安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，安全閥關(guān)閉，停止泄液，從而使立柱工作阻力保持恒定，這就是恒阻過程。承載支架初撐后，進(jìn)入承載階段。支架的升降依靠立柱2的伸縮來實(shí)現(xiàn)，其工作過程如下：初撐操縱閥8處于升柱位置，由泵站輸送來的高壓液體經(jīng)液控單向閥6進(jìn)入立柱的下腔，同時(shí)立柱的上腔排液，于是活柱和頂梁升起，支撐頂板。這些動(dòng)作是利用乳化液泵站提供的高壓液體，通過液壓控制不同功能的液壓缸來完成的。因此，液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠，是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的主要設(shè)備。實(shí)踐表明液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前支撐掩護(hù)式液壓支架畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1液壓支架概述 液壓支架的用途在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)過程中，為了防止頂板冒落，維持一定的工作空間，保證工人安全和各項(xiàng)作業(yè)正常進(jìn)行，必須對頂板進(jìn)行支護(hù)。而液壓支架是一高壓液體作為動(dòng)力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的支護(hù)和控制頂板的設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。液壓支架與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)組成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對增加采煤工作面產(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。液壓支架的主要?jiǎng)幼饔猩?、降架、推移輸送機(jī)和移架。每架支架的液壓管路都與工作面主管路并聯(lián)，形成各自獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，如圖1－1所示，其中液控單向閥和安全閥設(shè)在架內(nèi)，操縱閥可設(shè)在本架或鄰架內(nèi)，前者為本架操作，后者為鄰架操作。當(dāng)頂梁接觸頂板，立柱下腔的壓力達(dá)到泵站的工作壓力后，操縱閥置于中位，液控單向閥6關(guān)閉，從而立柱下腔液體被封閉，這就是支架的初撐階段。隨著頂板的緩慢下沉，頂板對支架的壓力不斷增加，立柱下腔被封閉的液體壓力將隨之迅速升高，液壓支架受到彈性壓縮，并由于立柱缸壁的彈性變形而使缸徑產(chǎn)生彈性擴(kuò)張，這一過程就是支架的增阻過程。此時(shí)，支架對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。1—頂梁；2—立柱；3—輸送機(jī)；4—安全閥；5—液控單向閥；7—操縱閥；8—乳化液泵；9—推移液壓缸；10—底座；11—后連桿；12—前連桿；13—掩護(hù)梁圖11 液壓支架工作原理 Working principle of hydraulic support圖1—2 液壓支架工作特性曲線Fig .12 line of support work characteristic由以上分析可以看出，支架工作時(shí)的支撐力變化可分為三個(gè)階段，如圖1－2，即：開始升柱至單向閥關(guān)閉時(shí)的初撐增阻階段，初撐后至安全閥開啟前的增阻階段，以及安全閥出現(xiàn)脈動(dòng)卸載時(shí)的恒阻階段，這就是液壓支架的阻力－時(shí)間特性。增阻性主要取決于液控單向　立柱的密封性能，恒阻性與可縮性主要由安全閥來實(shí)現(xiàn)，因此安全閥、液控單向閥和立柱是保證支架性能的三個(gè)重要元件。需要移架時(shí)，先降柱卸載，然后通過操縱閥使高壓液體進(jìn)入推移液壓缸4的活塞桿腔，活塞腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個(gè)支架拉向煤壁。 液壓支架的分類液壓支架按結(jié)構(gòu)形式劃分，可分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三類。其特點(diǎn)是：立柱多，支撐力大，切頂性能好；頂梁長，通風(fēng)斷面大，適用于中等穩(wěn)定以上的頂板。（1）節(jié)式節(jié)式支架由2～4個(gè)框架組成，用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)互相聯(lián)系，交替前進(jìn)，（2）垛式整個(gè)支架為一整體結(jié)構(gòu)，整體移動(dòng)，通常有4～6根立柱，可以支撐堅(jiān)硬與極堅(jiān)硬的頂板。其特點(diǎn)是：立柱少，切頂能力弱；頂梁短，控頂距?。挥汕昂筮B桿和底座鉸接構(gòu)成的四連桿機(jī)構(gòu)使抗水平力的能力增強(qiáng)，立柱不受橫向力；而且使板前端的運(yùn)動(dòng)軌跡為近似平行于煤壁的雙紐線，梁端距變化??；架間通過側(cè)護(hù)板密封，掩護(hù)性能好；調(diào)高范圍大，適用于松散破碎的不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的頂板。根據(jù)使用條件，支撐掩護(hù)式支架的前、后排立柱可前傾或后傾，傾角大小也可不同。 設(shè)計(jì)目的采用綜合機(jī)械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。而每個(gè)綜采工作面平均需要安裝150臺液壓支架，可見對液壓支架的需求量是很大的。為了有效地支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計(jì)出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸液壓支架。由于液壓支架的類型很多，因此其設(shè)計(jì)工作量也是大的，由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。2．液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。3．防矸性能要好。5．要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求。7．調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。9．要求支架有足夠的剛度，能夠承受一定的不均勻載荷。11．要易于拆卸，結(jié)構(gòu)簡單。 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù)1．頂板條件根據(jù)老頂和直接頂?shù)姆诸悾瑢χЪ苓M(jìn)行選型。3．瓦斯等級根據(jù)瓦斯等級，按保安規(guī)程規(guī)定，驗(yàn)算通風(fēng)斷面。5．工作面煤壁條件根據(jù)工作面煤壁條件，決定是否用護(hù)幫裝置。7．井筒罐籠尺寸根據(jù)井筒罐籠尺寸，考慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。堅(jiān)硬頂板工作面頂板不易冒落，直接頂或基本頂懸頂時(shí)間長。因此，對堅(jiān)硬頂板液壓支架設(shè)計(jì)的要求是：根據(jù)直接頂和基本頂?shù)膸r性、分類級別、截高及配套設(shè)備，確定支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力，支架要有足夠切頂能力。如有的支架在低位狀態(tài)時(shí)，掩護(hù)梁與垂線夾角仍有30左右，相當(dāng)于一般支架在高位狀態(tài)時(shí)的掩護(hù)梁夾角。另外，掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除保證必要的強(qiáng)度和剛度之外，還要具有抗沖擊能力。支架立柱應(yīng)設(shè)置大流量安全閥，以避免頂板沖擊壓力造成支架過載較大。對于有沖擊載荷的頂板，如不采取頂板處理措施，立柱應(yīng)安設(shè)置一大一小兩個(gè)安全閥以確保支架的安全考慮沖擊載荷影響，支架結(jié)構(gòu)件安全系數(shù)應(yīng)提高，至少應(yīng)比通常支架安全系數(shù)提高20%。支架結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，摩擦系數(shù)取值應(yīng)考慮f=。1． 液壓支架架型的選擇首先要適合于頂板條件。3． ～，需要選擇有護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。4． 應(yīng)使支架對底板的比壓不超過底板允許的抗壓強(qiáng)度。5． 煤層傾角＜10176?！?5176。時(shí)，排頭支架應(yīng)設(shè)防倒防滑裝置，工作面中部支架設(shè)底調(diào)千斤頂，工作面中部輸送機(jī)設(shè)防滑裝置。7． 當(dāng)煤層為軟煤時(shí)，支架最大采高一般≤；中硬煤時(shí)，支架最大采高一般≤；硬煤時(shí)，支架最大采高＜5m。9． 斷層十分發(fā)育，煤層變化大，頂板的允許暴露面積在5～8m2，時(shí)間在20min以上時(shí)，暫不宜采用綜采。~14，平均傾角11176。煤層底板情況直接底為褐灰色砂巖，厚度2m，質(zhì)均一，泥硅質(zhì)膠結(jié)，成分以石英為主，近煤含之物化石。煤層頂板情況： 直接頂為Ⅲ類直接頂。其它情況 瓦斯（CH4），(CO2) m3/min，％。所以，為了在使用中合理地選擇架型，要對支架的支撐力、采煤高度與承載的關(guān)系進(jìn)行分析，使支架的支撐力能適應(yīng)頂板載荷的要求表11 適應(yīng)不同類級頂板的架型和支護(hù)強(qiáng)度 Adaptive diffent cap of roof and mod