【正文】 為適應(yīng)支架和輸送機可能出現(xiàn)的相對位置變化，推移裝置前部在推移過程中，在水平和垂直方向能有一定的擺動范圍。 圖 17 單外形連桿結(jié)構(gòu) 圖 18 整體連桿結(jié)構(gòu)外形 推移機 構(gòu)的設(shè)計 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 推移機構(gòu)完成推移輸送機和拉移支架的兩個基本動作。 前連桿設(shè)計成雙單連桿，后連桿設(shè)計成整體連桿，如圖 1圖 18所示，整體連桿由兩根單連桿組焊而成，用在后連桿，以增強支架的穩(wěn)定性。如圖 16 所示： 圖 16 活動側(cè)護板的類型 1— 側(cè)推千斤頂； 2— 活動側(cè)護板； 3— 彈簧組件 連桿 前后連桿是四連桿機構(gòu)中重要的運動和承載部件，與掩護梁和底座的一部分共同組成四連桿機構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持穩(wěn)定。 所以綜合考慮各個方面，本架采用圖 15 b 所示的側(cè)護板。另一種是鉸接式側(cè)護板，如圖 15d所 示。 3． 側(cè)護板的結(jié)構(gòu)型式分為兩種： 一種是側(cè)護板在頂梁的外側(cè)。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 另一種是兩側(cè)皆為活動側(cè)護板?；顒觽?cè)護板通過彈簧筒和側(cè)推千斤頂與梁體連接，以保證活動側(cè)護板與鄰架的固定側(cè)護板靠緊。在設(shè)計時，根據(jù)左右工作面來確定左側(cè)或右側(cè)為活動側(cè)護板。 頂梁和掩護梁的側(cè)護板的結(jié)構(gòu)型式，如圖 15 所示： 圖 15 側(cè)護板的結(jié)構(gòu)型式 一種是一側(cè)固定另一側(cè)活動的側(cè)護板。在 支架移架時起導(dǎo)向作用 ； （ 3） 防倒、調(diào)架。 主要作用為： （ 1） 擋矸。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 活動側(cè)護板 用途： (1) 消除相鄰支架掩護梁和頂梁之間的架間間隙，防止冒落的矸石進(jìn)入支護空間； (2) 作為支架移架過程中的導(dǎo)向板； (3) 防止支架降落后傾倒； (4) 調(diào)整支架的間距。 立柱 用途： (1) 支撐頂梁，承受載荷的作用； (2) 調(diào)節(jié)支架的高度，使支架的高度滿足工作面的要求； (3) 立柱設(shè)置有大流量安全閥，以避免頂板沖擊壓力造成支架過載較大。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 5 4 321 圖 14 鉸接式頂梁 1— 前梁； 2— 頂梁； 3— 前梁千斤頂； 4— 護幫千斤頂； 5— 護幫板 底座 用途： (1) 為支架的其他結(jié)構(gòu)件和工作機構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)； (2) 與前后連桿和掩護梁一起組成四連桿機構(gòu)； (3) 將立柱和前后連桿傳遞的頂板壓力傳遞給底板。 鉸接式頂梁由前梁、主梁、前梁千斤頂、護幫千斤頂、護幫板組成，其結(jié)構(gòu)如圖 14 所示，這種頂梁的前梁與主梁是通過銷軸鉸接而成，它對頂板有較好的接頂能力。 頂梁 用途： (1) 用于支撐維護控頂區(qū)的頂板； (2) 承受頂板的壓力； (3) 將頂板載荷通過立柱、掩護梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。前、后立柱交叉布置的支架適用于薄煤層。 (3)支撐掩護式支架 支撐掩護式支架具有支撐式的頂梁和掩護式的掩護梁，它兼有切頂性能和防護作用，適于壓力較大、易于冒落的中等穩(wěn)定或穩(wěn)定的頂板。 (2)掩護式支架 掩護式支架利用立柱、短頂梁支撐頂板，利用掩護梁來防止巖石落入工作面。 ①節(jié)式 節(jié)式支架由 2～ 4 個框架組成，用導(dǎo)向機構(gòu)互相聯(lián)系，交替前進(jìn)。其特點是：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。如圖 13 所示。 需要推移輸送機時，支架支撐頂板，高壓液體進(jìn)入推移活塞缸 9 的活塞 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 腔，活塞桿腔回液，以支架為支點，活塞桿伸出，把輸送機推向 煤壁。 支架移動和推移輸送機 支架和輸送機的前移，由底座 10上的推移液壓缸 9來完成。它表明液壓支架在低于額定工作阻力下工作時，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，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。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 圖 11 液壓支架工作原理 1 頂梁； 2 立柱； 3 輸送機； 4 安全閥； 5 液控單向閥； 6， 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 掩護梁 (3) 卸載 當(dāng)操縱閥 7 處于降架位置時，高壓液體進(jìn)入立柱的上腔，同時打開液控單向閥 5，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 的動作壓力時，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作壓力 時，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。 (2) 承載 支架初撐后，進(jìn)入承載階段。 支架升降 支架的升降依靠立柱 2 的伸縮來實現(xiàn)，其工作過程如圖 11 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 (1) 初撐 操縱閥 7 處于升柱位置，由泵站輸送來的高壓液體經(jīng)液控單向閥 5進(jìn)入立柱的下腔，同時立柱的上腔排液，于是活柱和頂 梁升起，支撐頂板。這些動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)濟上合理、安全上可靠，是實現(xiàn)采煤綜合機械化和自動化不可缺少的主要設(shè)備。實踐表明液壓支架具有支護性能好、強度高、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 通過各專業(yè)全套畢業(yè)設(shè)計 1 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作業(yè)正常進(jìn)行，必須對頂板進(jìn)行支護。而液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的支護和控制頂板的設(shè)備，它能實現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機等一整套工序。液壓支架與可彎曲輸送機和采煤機組成綜合機械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動和保證安 全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。 全套圖紙，加 153893706 液壓支架的 工作原理 液壓支架的主要動作有升架、降架、推移輸送機和移架。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 5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)生彈性擴張，這一過程就是支架的增阻過程。此時，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。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 圖 12 液壓支架工作特性曲線 由以上分析可以看出，支架工作時的支撐力變化可分為三個階段，如圖1－ 2，即：開始升柱至單向閥關(guān)閉時的初撐增阻階段 t0，初撐后至安全閥開啟前的增阻階段 t1，以及安全閥出現(xiàn)脈動卸載時的恒阻階段 t2，這就是液壓支架的阻力－時間特性。增阻性主要取決于液控單向閥和立柱的密封性能，恒阻性與可縮性主要由安全閥來實現(xiàn)，因此安全閥、液控單向閥和立柱是保證支架性能的三個重要元件。 需要移架時，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9 的活塞桿腔，活塞腔回液，以輸送機為支點，缸體前移，把整個支架拉向煤壁。 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、掩護式和支撐掩護式三類。 圖 1— 3 液壓支架結(jié)構(gòu)型式 a) 支撐式 b) 掩護式 c) 支撐掩護式 1－前探梁 ； 2－頂梁及其側(cè)護板 ； 3－掩護梁及其側(cè)護板 ； 4－前連桿 ； 5－后連桿 ； 6－底座 ； 7－立柱 ； 8－推移千斤頂 ； 9－平衡千斤頂 ； 10－操縱閥與控制閥 ； 11－護幫機構(gòu) ； 12－護幫千斤頂 ； 13－前梁千斤頂 ； 14－擋矸簾 (1) 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。 支撐式支架有垛式和節(jié)式之分。 ②垛式 整個支架為一整體結(jié)構(gòu)，整體移動，通常有 4～ 6 根立柱，可以支撐堅 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 硬與極堅硬的頂板。其特點是：立柱少，切頂能力弱；頂梁短，控頂距小；由前后連桿和底座鉸接構(gòu)成的四連桿機構(gòu)使抗水平力的能力增強，立柱不受橫向力；而且使板前端的運動軌跡為近似平行于煤壁的雙紐線， 梁端距變化?。患荛g通過側(cè)護板密封，掩護性能好；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，支撐掩護式支架的前、后排立柱可前傾或后傾，傾角大小也可不同。 液壓支架的組成 液壓支架由以下幾個主要部分組成： 頂梁、底座、立柱、掩護梁、活動側(cè)護板、前連桿、后連桿、推移機構(gòu)、操縱控制系統(tǒng)。 要求： (1) 頂梁應(yīng)有足夠的強度，即使在接觸應(yīng)力分布不均勻的情況下也不致被壓壞； (2) 梁應(yīng)有足夠的剛度，以承受扭力； (3) 頂梁對頂板的覆蓋率高； (4) 頂梁能適應(yīng)頂板的起伏變化。該結(jié)構(gòu)目前在中位放頂煤支架中大量采用， 它適合于中硬煤層、 Ⅱ 類中等穩(wěn)定的直接頂下使用。 要求： (1) 底座應(yīng)有足夠的強度和剛度； (2) 底座對底板的起伏變化適應(yīng)性好 ； (3) 底座與底板的接觸面積大，以減小底座對底板的接觸比壓，避免支架陷入底板； (4) 底座應(yīng)有足夠的地方來安設(shè)立柱、推移裝置以及液壓控制裝置； (5) 底座要能把落入支架內(nèi)的碎矸排棄到老塘中。 掩護梁 用途： (1) 掩護梁承受頂梁部分載荷和掩護梁背部載荷并通過前后連桿傳遞給底座； (2) 掩護梁承 受對支架的水平作用力及偏載扭矩； (3) 掩護梁和頂梁（包括活動側(cè)護板）一起 ，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護體，完善了支架的掩護和擋矸能力。 支架側(cè)護板裝置一般由側(cè)護板、彈簧筒、側(cè)推千斤頂、導(dǎo)向桿和連接銷軸等組成。可改善頂梁與掩護梁的護頂、防矸性能，隔離控頂區(qū)與采空區(qū)、防止冒落矸石竄 入工作面，減少冒矸形成的粉塵； （ 2） 導(dǎo)向?；顒觽?cè)護板增強了支架側(cè)向穩(wěn)定性，其上設(shè)置的彈簧與千斤頂都起防倒與調(diào)架作用。由于固定側(cè)護板與梁體焊接在一起，可節(jié)省原梁體的側(cè)板，既節(jié)省材料又可加固梁體。一般沿傾斜方向的上方為固定側(cè)護板，下方為活動側(cè)護板。但當(dāng)改換工作面開采方向時，活動側(cè)護板便位于傾斜方向的上方，對調(diào)架、防倒等帶來不便，所以很少采用。這種側(cè)護板可以適應(yīng)工作面開采方向變化的要求，有利于防倒和調(diào)架。這種類型側(cè)護板又有三種型式，圖 15 a，頂梁上無頂板，側(cè)護板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護板的伸縮；圖 15b、 c，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點，但支架承載時，側(cè)護板裝置受力很大。它克服了以上兩種側(cè)護板的缺點，但由于架間側(cè)護板造成三角帶容易填入碎矸，影響架間密封效果?？梢愿鶕?jù)工作面傾角方向調(diào)整一側(cè)固定，另一側(cè)活動，適應(yīng)性強。其四連桿機構(gòu)的作用： 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 (1) 通過四連桿機構(gòu)，使支架頂 梁端點的運動軌跡呈近似雙紐線，從而使用使支架前端頭離煤距離大大減小，提高了管理頂板性能； (2) 能承受較大的水平力。為了加強支架后部的擋矸和防轉(zhuǎn)性能，在后連桿上可設(shè)置側(cè)護板。對推移裝置的要求是： （ 1）以較小的力推移輸送機（ 80～ 200kN），以較大的拉移支架（ 150～500kN）。 （ 3）工作中推移千斤頂不承受側(cè)向力，而是讓推移桿或框架承受，為此它們必須有足夠的強度，以保證工作的可靠性。 現(xiàn)采用的推移裝置有三種方式：差動式、浮動活塞式 和框架式。如圖 19 所示，推移千斤頂?shù)?