【正文】 則。一般首先確定支架適用煤層的平均采高，然后確定支架高度。調(diào)高范圍越大，支架的適用范圍越廣，但過(guò)大的調(diào)高范圍會(huì)給支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成困難，可靠性降低。大采高支架取200～400 mm，中厚煤層支架取200～300mm，薄煤層支架取100～200mm；S2——考慮周期來(lái)壓時(shí)的下沉量、移架時(shí)支架的下降量和頂梁上、底板下的浮矸之和。按照已給課程設(shè)計(jì)的要求，液壓支架型號(hào)為ZF5600/22/45綜放液壓支架，故為3200mm；為1700mm。即 式（）Ks反映支架對(duì)煤層厚度的適應(yīng)能力，；若進(jìn)一步提高伸縮比，需采用帶機(jī)械加長(zhǎng)桿的立柱或雙伸縮立柱。用bc表示。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運(yùn)輸、安裝和調(diào)架要求。其中寬面頂梁一般為1200mm～1500mm。所謂底座，就是將頂板壓力傳遞到底板的穩(wěn)固支架的部件。通常，；支撐掩護(hù)式支架對(duì)底座長(zhǎng)度取4倍的移架步距。1．梁端護(hù)頂 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)可使托梁鉸接點(diǎn)呈雙紐線運(yùn)動(dòng)，故可選定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點(diǎn)適應(yīng)采高的變化范圍。2．擋矸 鑒于組成四連桿機(jī)構(gòu)的掩護(hù)梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石施加的載荷，掩護(hù)梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強(qiáng)度。3．抵抗水平力 觀測(cè)表明：綜采面給予支架的外載，不但有垂直于煤層頂板的分力，而且還會(huì)產(chǎn)生沿巖層面指向采空區(qū)方向（或指向煤壁方向）的分力，這個(gè)水平推力由液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)承受，從而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱彎曲變形。，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度應(yīng)小于或等于70mm，最好為30mm以下?！?2176。～85176。為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)使≥25176。而角主要考慮后連桿底部距底板要有一定距離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降?！?0176。，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平線夾角為。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利移架。 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征圖從以上分析可知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，應(yīng)盡量使值減小，取雙扭線向前凸的一段為支架工作段。 掩護(hù)梁和后梁桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。 液壓支架尺寸關(guān)系 用解析法來(lái)確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度。A——后連桿長(zhǎng)度（mm）。P2——支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁夾角(度)。Q2——支架最低位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度）。支架在最高位置時(shí)有 式（）H1=3200mm因此掩護(hù)梁長(zhǎng)度為 式（）后連桿長(zhǎng)度為A=G(A/G) = mm取整得 G=1885mm A=1162mm用幾何作圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部尺寸。2. 過(guò)O點(diǎn)作與底座面平行的水平線H—H線。4. 在此斜線截取線段，長(zhǎng)度等于A=1936mm,a點(diǎn)為支架在最高位置時(shí)后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。6. 過(guò)E點(diǎn)作H—H線的平行線，則HH線與F—F線的距離為H1，為液壓支架的最高位置時(shí)的計(jì)算高度。8. 作點(diǎn)E2距E點(diǎn)1500mm,此為支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。10. ，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn)b2，為支架在最低位置時(shí)前連桿上鉸點(diǎn)的位置。12. 以O(shè)為圓心，為半徑圓弧。14. 以1連線，并以a1點(diǎn)為圓心，交1上一點(diǎn)b1點(diǎn)。15. 由b， b1,b2三點(diǎn)確定的圓心C，為前連桿下鉸點(diǎn)位置。17. 按以上初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫(huà)出液壓支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)e1的運(yùn)動(dòng)軌跡，只要逐步變化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，便可以畫(huà)出不同的曲線，再按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征進(jìn)行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸。頂梁作用是支護(hù)頂板一定面積的直接承載部件，并為立柱、掩護(hù)梁、護(hù)頂裝置等提供必要的連接點(diǎn)。鉸接頂梁的前段稱(chēng)為前梁，后段稱(chēng)為主梁，一般簡(jiǎn)稱(chēng)頂梁。為改善接頂效果和補(bǔ)償焊接變形，整體頂梁前端（800～1000mm）, 一般上翹1～。在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁可以上下擺動(dòng)，對(duì)不平頂板的適應(yīng)性較強(qiáng)。前梁千斤頂必須有足夠的支撐力的聯(lián)接強(qiáng)度。為了順利移架，前梁間一般要留有100～500mm間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。楔形梁1和后梁4通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接，而千斤頂鉸接于頂梁上。由于楔形梁1與后梁4為鉸接結(jié)構(gòu)，當(dāng)操作楔形梁千斤頂伸出或縮回時(shí)帶動(dòng)楔形塊前后移動(dòng)，從而使楔形梁1繞鉸軸上下擺動(dòng)，其擺動(dòng)范圍取決于楔形塊的行程和楔角的大小。此外，在運(yùn)輸時(shí)楔形梁1可以放到下垂位置，縮短了運(yùn)輸尺寸，從而方便運(yùn)輸和安裝。1)支架工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度的影響支架工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度的影響很大，從液壓支架的工作原理可以看出，先移架后推溜方式（又稱(chēng)及時(shí)支護(hù)方式）要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架方式（又稱(chēng)滯后支護(hù)方式）要求頂梁長(zhǎng)度較短。因此，先移架后推溜時(shí)頂梁長(zhǎng)度要比先推溜后移架時(shí)的頂梁長(zhǎng)度要長(zhǎng)一個(gè)步距，一般為600mm。為了防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)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)，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要求頂梁前端距煤壁最小距離（梁端距）為T(mén)=300mm，這個(gè)距離叫空頂距。一般為E=100～150mm左右，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定的距離。工作面無(wú)立柱空間寬度：R=B+E+W+X+d/2式中：B為截深mm；W為工作面輸送機(jī)總寬度mm；X為支架前柱與電纜槽之間的距離，mm；根據(jù)配套尺寸關(guān)系，在設(shè)計(jì)中選用采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)型號(hào)為：采煤機(jī)：MGD150/NW型；前輸送機(jī)：SGZ764/264型；后輸送機(jī)：SGW40T型；配套尺寸與采煤機(jī)截深、輸送機(jī)寬度等有關(guān)。底座長(zhǎng)度為2675 mm。Q1=75?！?～,此處取1500mm。掩護(hù)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩。掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接的箱式結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上端與頂梁鉸接，下部焊有與前、后連桿鉸接的耳座。活動(dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。 掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)型式1—頂梁；2—掩護(hù)梁；3—立柱；4—前連桿；5—后連桿；6—底座；7—限位千斤頂梁的結(jié)構(gòu)型式折線型相對(duì)直線型支架端面大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但工藝性差。所以本次設(shè)計(jì)采用的是整體式、直線型。2）掩護(hù)梁寬度By本設(shè)計(jì)掩護(hù)梁寬度與頂梁寬度相同，所以掩護(hù)梁寬度為1500mm。2對(duì)分式為使底座在一定范圍內(nèi)適應(yīng)底板起伏不平的變化，通常把底座制成前、后或左、右對(duì)分的形式，（b），兩者用過(guò)橋連接。各種型式的底座前端都制成滑撬形，以減小支架的移架阻力，同時(shí)底座后部重量大于前部，避免移架時(shí)啃底。四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座后部，在兩內(nèi)主筋中間形成較高的鉸點(diǎn)位置，這主要是為了形成足夠的后工作空間，在不影響人行通道的基礎(chǔ)上，前、后連桿鉸接點(diǎn)應(yīng)盡量前移。有兩個(gè)球面柱窩與立柱缸底相連，在底座側(cè)面靠前位置設(shè)有拉后輸送機(jī)千斤頂?shù)目刹鹧b固定耳座。立柱是支架的承壓構(gòu)件，它長(zhǎng)期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度、良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，并能適應(yīng)支架的工作要求。2)支撐方式支撐式支架立柱為垂直布置。一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于300（支架在最低位置時(shí)），由于角度較大，可使調(diào)高范圍增加。支撐掩護(hù)式支架，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求呈傾斜或直立布置，一般立柱軸線與頂梁垂線夾角小于100（支架在最高位置時(shí)），由于夾角較小，有效支撐能力較大。立柱間距的選擇原則為有利于操作、行人和部件合理布置。4)立柱類(lèi)型立柱按動(dòng)作方式，分為單作用和雙作用；按結(jié)構(gòu)分類(lèi)，分為活塞式和活柱式；按伸縮方式分為單身縮和雙伸縮。表21 立柱缸體內(nèi)徑Dd標(biāo)準(zhǔn)值列表506380100110125140145150180200210220230250260表22 立柱缸徑缸、活塞柱徑配合關(guān)系表外缸內(nèi)徑/mm250220200180160140活塞外徑/mm240210185170150130工作阻力/KN2352196017641372980784額定工作壓力/MPa502)立柱初撐力和工作阻力P1= (KN) 式（）式中： —立柱初撐力 KN Pb — 泵站壓力 選用XRB2B型乳化液泵站，壓力Pb=35 Mpa考慮各種損失，按32MPa計(jì)算。代入公式（214）得：==1256 KN推移裝置推移裝置由推移千斤頂和推移桿組成。其推移裝置可使支架及輸送機(jī)產(chǎn)生相互導(dǎo)向的防滑功能。為獲得較大的移架力，掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的推移裝置常增加一個(gè)推移框架，以便利用推移千斤頂?shù)耐屏σ萍?，拉力推溜。支架卸載后，液壓控制使推移千斤頂活塞桿伸出，此時(shí)運(yùn)輸機(jī)不動(dòng)，導(dǎo)向塊成為固定支點(diǎn)，推移千斤頂?shù)耐屏Π阎Ъ芤浦列碌墓ぷ魑恢?，這時(shí)傳力框架承受拉力。這樣避免移架是底座前端扎底，有利于移架動(dòng)作的順利完成。在這里采用長(zhǎng)框架推移裝置。設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)：表 23 液壓支架主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目單位技術(shù)參數(shù)支架整體性能支架高度mm3600～4700支架寬度mm1500支架中心距mm1500支護(hù)強(qiáng)度MPa對(duì)底板比壓MPa初撐力 kN工作阻力kN5000操作方法本架操作泵站壓力MPa35下圖為用Solidworks所繪立體總圖。其中重點(diǎn)進(jìn)行了支架四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，由此得到支架各部分的設(shè)計(jì)參數(shù)。本文以放頂煤液壓支架為例 ,探討放頂煤液壓支架的受力分析 ,以便把放頂煤液壓支架設(shè)計(jì)得更合理 ,更科學(xué)。—掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)與頂梁上表面之距 ， =400mm—前排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁后端之距 ， =2590mm—后排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁后端之距， =590mm—前排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁上表面之距， =257mm—后排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁上表面之距 ， =257mm—前排立柱上鉸點(diǎn)與前后梁鉸點(diǎn)之距 ， =3085mm 在把頂梁所受頂板的載荷求出后，就可以進(jìn)一步計(jì)算出載荷在頂梁上面的分布情況。為了計(jì)算方便，假設(shè)頂梁與頂板均勻接觸且載荷為線性分布。則 頂梁三角形載荷分布 頂梁梯形載荷分布時(shí)，載荷分布為三角形。再經(jīng)受力分析，其外載荷也已確定。寫(xiě)出連桿受力F5,F6的表達(dá)式。 代入公式（）得:＝ KN前連桿受力： 式（）代入公式（）得＝ KN取底座為分離體進(jìn)行受力分析，可求出底板對(duì)底座的支撐反力及作用點(diǎn)的位置如下： 底座分離體受力 式（）= KN 式（）式中： F1`—底座集中力大小，KN F前連桿＇—F前連桿的反作用力。第4章 液壓支架強(qiáng)度校核在液壓支架的研制，試驗(yàn)過(guò)程中，各構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算是極為必要的。當(dāng)然強(qiáng)度條件要以現(xiàn)階段液壓支架所選用的材料、制造工藝以及失效形式等為依據(jù)，隨著時(shí)間的推移，如果上述諸點(diǎn)有變，強(qiáng)度條件也必須作相應(yīng)的調(diào)整。2. 結(jié)構(gòu)件、銷(xiāo)軸、活塞桿的屈服極限及強(qiáng)度條件。鋼條所在的位置為，兩柱窩中點(diǎn)。對(duì)一個(gè)點(diǎn)左右的剪力計(jì)算如下：A: QA左＝P1=2512 KNB: QB右=P2=2512 KN QB左=P2+F=2512+= KNC: QC右=P2=2512 KN圖c為彎矩圖25121000=105 由計(jì)算得知，按彎壓聯(lián)合計(jì)算，不如按最大彎曲應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力大。計(jì)算截面面積F及截面形心至a－a面的距離y。－B截面的剪切強(qiáng)度在截面B－B的剪力最大，且腹板采用鋼板焊接，故需要校核，現(xiàn)對(duì)中性軸處剪切力進(jìn)行校核，即 式（）－最大剪力－截面沿中性軸的總寬度b0=δ2=－截面中心軸之上各塊面積對(duì)中性軸靜矩++= 式（）==安全系數(shù)： 式（）所以B—B截面強(qiáng)度合格。 h為截面高mm。最大彎曲正應(yīng)力： 式（）合格。108N/≤230MPa。由以上受力分析可知，前連桿是二力桿，只受拉力作用F前連桿=.面積： A=ab=200150=30000mm2式中：a,b分別為截面寬和高，a=200mm,b=150mm拉應(yīng)力 式（）安全系數(shù) 式（）所以前連桿合格。面積A=ab=200330=66000mm2式中：a,b分別為截面寬和高，a=200mm,b=150mm拉應(yīng)力安全系數(shù)所以后連桿合格。在對(duì)其進(jìn)行校核的過(guò)程中，通過(guò)Pro/E進(jìn)行三維建模，然后得到其應(yīng)力應(yīng)變圖，使分析結(jié)果一目了然。液壓支架的液壓系統(tǒng)屬于泵缸開(kāi)式系統(tǒng)。系統(tǒng)回液流入乳化液箱，然后由泵吸入并增壓，經(jīng)各種控制元件供給各個(gè)液壓缸。泵站通過(guò)沿工作面全長(zhǎng)敷設(shè)的主供液管和主回液管，向各個(gè)支架供給高壓乳化液，接收低壓回液。其中任一支架發(fā)生故障進(jìn)行檢修時(shí)，可關(guān)閉該架與主管路連接的截止閥，不會(huì)影響其他支架工作。雖然支架的液壓缸（立柱和千斤頂）種類(lèi)、數(shù)量很多，但其液壓系統(tǒng)都是采用多執(zhí)行元件的并聯(lián)系統(tǒng)。 液壓支架的液壓傳動(dòng)特點(diǎn)液壓支架的液壓傳動(dòng)，與其它機(jī)械的容積式液壓傳動(dòng)有很大的區(qū)別，其特點(diǎn)如下： 工作液的壓力高（管路內(nèi)的壓力達(dá)，立柱內(nèi)的壓力達(dá)），流量大（）。 這些