【正文】 板反復(fù)支撐的次數(shù)少，能帶壓移架。由上可知，掩護(hù)式支架適用于頂板不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定、老頂周期來壓不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件。垛式支架每架為一整體，與輸送機(jī)聯(lián)接并互為支點整體前移。節(jié)式支架由于穩(wěn)定性差，現(xiàn)已基本淘汰。以平衡水平推力和防止矸石竄入支架的工作空間內(nèi)。由上可知，支撐式支架適用于直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強(qiáng)烈周期來壓，且水平力小的條件。因此，它兼有支撐式和掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點和性能，可適用于各種頂?shù)装鍡l件。這種支架的優(yōu)點是：支撐力大，切頂性能強(qiáng)，防護(hù)性能好，通風(fēng)斷面大，穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣。支撐掩護(hù)式支架的立柱均為兩排，立柱可前傾和后傾。通常，兩排立柱都直接支撐在頂梁上，個別情況下，也有后排立柱支撐在掩護(hù)梁上而前排立柱支撐在頂梁上。 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，以便有效地控制頂板，保證合理的下沉量。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100kN—150kN，中厚煤層一般為150kN—250kN，厚煤層一般為250kN—400kN。4. 排矸性能要好。6. 為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械馈?. 支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定植。10. 在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架重量。12. 液壓元件要可靠。液壓支架型號ZFS2000/16/24。煤層傾斜角小于15度。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。在支架承載過程中，支架底座承受工作面底板反作用力。為偏于安全，在計算時把外載荷視為集中載荷；金屬結(jié)構(gòu)件按直梁理論計算；頂梁、底座與頂?shù)装灞徽J(rèn)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；通過分析和計算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實際支護(hù)阻力降低所以，在進(jìn)行強(qiáng)度計算時不計，使掩護(hù)梁偏于安全；立柱和短柱按最大工作阻力計算；產(chǎn)生作用在頂梁上的水平力的情況有兩種，—是由于支架讓壓回縮，頂梁前端點運(yùn)動軌跡為近似雙紐線，頂梁與頂板間產(chǎn)生相對位移，頂板給予頂梁水平摩擦力，另一種是由于頂柜向采空區(qū)方向移動，使支架頂梁受一指向采空區(qū)的水平摩擦力。 影響架型選擇的因素 (1) 煤層傾角煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性，傾角大時易發(fā)生傾倒、下滑象。 (2) 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。當(dāng)煤層厚度變化較大時，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。選型時，要驗算底座對底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許比壓(對于砂巖底板，—，)。 (5) 設(shè)備成本在滿足要求的前提下，應(yīng)選用價格便宜的支架。 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。煤質(zhì)條件老頂II級、直接頂1類，底板平整，無影響支架通過的斷層，根據(jù)表21初步選定為掩護(hù)式兩柱液壓支架。表中所列支護(hù)強(qiáng)度在選用時，可根據(jù)本礦情況允許有%的波動范圍。3液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 支架高度、中心距的確定其最大與最小高度為：Hm=2400mm 支架最大高度，Hn=1600mm 支架最小高度支架的伸縮比指最大與最小支架高度之比值為： （31）代入數(shù)據(jù)得m=。按下式計算： （32）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；n—每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式支架。在設(shè)計支架的底座長度時，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對底板的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱，液壓控制控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；使于人員操作相行走，保證支架的穩(wěn)定性等。 底座寬度—。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。4支架主要部件的設(shè)計各部件設(shè)計要求要滿足總體配套的要求，就是應(yīng)滿足采煤機(jī)、雙輸送機(jī)和支架配套的空間要求。（2）前梁由前梁千斤頂控制，可上下擺動15176。挑梁是和前梁鉸接的可翻轉(zhuǎn)支護(hù)板，由防片幫千斤頂控制，可及時支護(hù)，并超過水平線上挑3176。拉架時收回，還可在移架后支護(hù)煤壁，以防止片幫。它可多次反復(fù)支撐頂煤，以利于放煤。（4）掩護(hù)梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。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。（6）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。（7）液壓控制系統(tǒng)及立柱、千斤頂 液壓系統(tǒng)由各液壓件、管路系統(tǒng)組成，它應(yīng)保證立柱、千斤頂完成支架要求的各種性能，并達(dá)到設(shè)計技術(shù)參數(shù)。這樣可使托梁鉸接點運(yùn)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(hù)良好。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。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重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。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)對頂板產(chǎn)生一個水平力（又稱水平支撐力），因此對支架的工作性能將產(chǎn)生不良影響。 ，頂梁與掩護(hù)梁的夾角和后連桿與底平面的夾角，應(yīng)滿足如下要求：支架在最高位置時，≤52176?！?5176。；支架在最低位置時，為有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，要求，如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)=，則=176。為宜。一般取≥25176。在特殊情況下需要角度較小時，可提高后連桿下鉸點的高度。設(shè)計時，要使角滿足的范圍，其原因是角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。本設(shè)計鑒于各種方法的優(yōu)缺點，采用了計算機(jī)求解的方式來求解。同時，為有效的控制頂板，要求支架在某一高度時的角，恰好是頂梁前端點的雙紐線軌跡上的切線與頂梁垂線間的夾角。四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征，如圖41所示。（2）后連桿與掩護(hù)梁的比值，掩護(hù)式支架為I =~。（3）~。（5），在優(yōu)化設(shè)計中。令：=。 =。 =。 =。 =。== 圖41 四連桿機(jī)構(gòu)參數(shù)圖(1)后連桿與掩護(hù)梁長度的確定如圖41所示 ，當(dāng)支架在最高位置時的H值確定后，掩護(hù)梁長度G為： （41）后連桿長度為： （42）前后連桿上絞點之距為： （43）前連桿上絞點至掩護(hù)梁上絞點之距為： （44）從式（41）至式（44），可求出多組后連桿和掩護(hù)梁的尺寸。若上述四個變量各向前邁出五步，經(jīng)排列組合變得到625組數(shù)據(jù)。（2）后連桿下絞點至坐標(biāo)原點之距為，如圖42所示圖42四連桿機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系（3）前連桿長度及角度的確定 當(dāng)支架高度變化時，掩護(hù)梁上絞點的運(yùn)動軌跡為近似雙紐線，為使雙紐線最大寬度和角盡量小，可把點的軌跡視為理想直線，當(dāng)然實際上并非如此。當(dāng)支架的最高和最低位置確定后，在直線上的最高和最低點就確定了。1）點坐標(biāo)當(dāng)支架在最高位置時的計算高度為，此時點的坐標(biāo)為： （45） （45）2）點坐標(biāo)支架在最低位置時的計算高度為，此時的坐標(biāo)為： （47） （48）根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征要求，支架降到最低位置時，為計算方便。所以，為前連桿的長度。即： （414）上式中、為c點坐標(biāo)，可以按下列方程聯(lián)立求得: （415） （416）由式（415）和式（416）得： （417） （418）令: （419） （420）T （421）把式（419）到式（421）帶入式(418)式得： （422） （423）c點坐標(biāo)求出后，前連桿的長度和角度就可以確定了。當(dāng)前連桿c點坐標(biāo)確定后，D和E的長度為： （424） （425）按上述方法可求出很多組四連桿機(jī)構(gòu)，并非所有的值都可以用，故要優(yōu)選。其約束條件是根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何體特征要求，以及支架的結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過對國內(nèi)外現(xiàn)有支架的調(diào)查統(tǒng)計，得出的約束條件如下：（1）前后連桿的比值范圍根據(jù)現(xiàn)有資料的調(diào)查統(tǒng)計，前后連桿的比值＝~。（3）E的長度，一般應(yīng)使E.（4）對掩護(hù)式支架應(yīng)使的值U ；對支撐掩護(hù)式支架的值按下面的方法進(jìn)行計算。（1）a點坐標(biāo)= （426） （427）（2）點坐標(biāo)為（3）直線的斜率： （428）（4）直線的斜率： （429）由于c 、o在同一條直線上，因此，和直線的斜率相同，所以直線的斜率為： （430）同理直線的斜率為 （）聯(lián)立（429）、（430）得： （431） （432）令： （433） （434）則： （435）為了能計算和看出優(yōu)選的一組值的e值，以及雙紐線的凸弧段長度，要求打印出頂梁前端的坐標(biāo)值畫出雙紐線軌跡來。 (441) (442) (443)將式(441),式（443）代入式（440）可得： (444)則式（444）可變成以Z為變量之方程，得： (445)不合題意之根已舍去。在圖44中點任一位置時之坐標(biāo)x,y可寫成： (446) (447) 其中， 則 式（446）和式（447）就是液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的曲線方程。所以在變化范圍內(nèi)可以畫出一條近似雙紐線的軌跡來。圖45四連桿機(jī)構(gòu)的底座底座為整體式剛性底座，四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座前部(有的鉸接在中部或后部)，有兩個球面柱窩與立柱缸底相連，底座中間布置有推移裝置，側(cè)面有拉后輸送機(jī)千斤頂固定耳座。由于四連桿機(jī)構(gòu)在中部連接，使底座受力狀態(tài)不好。 底座接觸比壓頂板對支架的巨大載荷有整臺支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。則在設(shè)計支架時，應(yīng)驗算底板的比壓。結(jié)論：該底座比壓在允許范圍內(nèi)。=200 kN，代入公式得推移千斤頂缸體內(nèi)徑為： 由以上計算出來的推移千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑，按煤礦支護(hù)手冊（ISBN 7—5020—0694—X/TD639）表41表4