【正文】 且作用點(diǎn)在支架中后部，故切頂性能好；對(duì)頂板重復(fù)支撐的次數(shù)多，容易把本來完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差；護(hù)矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架的的工作空間和通風(fēng)斷面大。(a) (b) 圖23支撐式支架結(jié)構(gòu)形式 —垛式支架 —節(jié)式支架2 掩護(hù)式支架（如圖21）其主要由前梁、主梁、掩護(hù)梁和側(cè)護(hù)板、底座、前后連桿、前梁千斤頂、推移千斤頂、操縱閥等組成。底座、前后連桿和掩護(hù)梁形成四連桿機(jī)構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力。掩護(hù)式支架的立柱較少，除少數(shù)掩護(hù)式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。通常頂梁較短，一般為左右。但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。3 支撐掩護(hù)式支架（如圖22）其主要由防片幫千斤頂、前梁、頂梁、掩護(hù)梁、底座、推移千斤頂、立柱等組成。因此，它兼有支撐式和掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，可適應(yīng)各種頂?shù)装鍡l件。它的缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。也可倒八字形布置和交叉布置。4 特種液壓支架特種液壓支架是為了滿足某些特殊的要求而發(fā)展起來的液壓支架，在結(jié)構(gòu)形式上仍屬于以上某種液壓支架。 液壓支架的工作原理液壓支架在工作過程，必須具備升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作是利用泵站提供的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來完成的，如圖24所示。降柱：當(dāng)需要降柱時(shí)，高壓乳化液進(jìn)入立柱的上活塞腔，另一腔回液，推動(dòng)活塞下降，頂梁脫離接觸接觸頂板。當(dāng)需要支架前移時(shí)，先降柱卸載，然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個(gè)支架拉向煤壁；當(dāng)需要推移輸送機(jī)時(shí)，支架支撐頂板后，高壓液進(jìn)入推移千斤頂下腔，另一腔回液，以支架為支點(diǎn)，使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。支撐式支架的初撐力為 (21) 圖25 支架的工作特性曲線式中 支架立柱的缸徑，；泵站的工作壓力，；支架立柱的數(shù)量。合理的初撐力是防止直接頂過早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。（2）承載增阻階段支架初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力增加，直到增加到支架的安全閥調(diào)正壓力，立柱下腔壓力達(dá)到工作阻力。（3）恒阻階段隨著頂板壓力繼續(xù)增加，使立柱下腔壓力超過支架的安全閥壓力調(diào)正值時(shí)，安全閥打開而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減小，立柱下腔壓力降低，當(dāng)?shù)陀诎踩y壓力調(diào)整之后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調(diào)整壓力的限制下，壓力曲線隨時(shí)間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段。支撐式支架的工作組力為 (22)式中 支架安全閥的調(diào)定壓力 ；支架的工作阻力標(biāo)志著支架的最大承載能力。支架的工作阻力是支架的一個(gè)重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。因此，常用單位支護(hù)面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護(hù)強(qiáng)度來表示支架的支護(hù)性能。 3個(gè)工序的不同組合順序，可形成液壓支架的3種支護(hù)方式，從而決定工作面“三機(jī)”的不同配套關(guān)系。即時(shí)支護(hù)的特點(diǎn)是，頂板暴露時(shí)間短，梁端距較小。2 滯后支護(hù)一般循環(huán)方式為：割煤一推溜一移架?？捎糜诜€(wěn)定、完整的頂板。復(fù)合支護(hù)的特點(diǎn)是：支護(hù)滯后時(shí)間短，但增加了反復(fù)支撐次數(shù)。第三章 液壓支架的主要參數(shù)和選型 原始參數(shù)基本（老）頂級(jí)別: Ⅰ級(jí)直接頂級(jí)別:2支撐高度:～ 工作阻力和初撐力3500～3600/2000～2500(KN) 設(shè)計(jì)要求⑴通過完成液壓支架設(shè)計(jì)原理以及結(jié)構(gòu)組成等分析，掌握液壓支架的設(shè)計(jì)原理和方法。⑶完成支架立柱的設(shè)計(jì)分析。所以，為了在使用中合理地選擇架型，要對(duì)支架的支撐力與承載的關(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。下面簡(jiǎn)要介紹影響架型選擇的因素和如何有針對(duì)性地進(jìn)架型選擇。2)～，需要選擇有護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架.3）煤層厚度變化大時(shí)，應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大、帶有機(jī)械加長(zhǎng)桿或雙伸縮立柱的掩護(hù)式支架。（2）煤層傾角1）煤層傾角小于10176。傾角在～15176。2）傾角在18176。（3）瓦斯含量對(duì)瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》要求，并優(yōu)先選擇通風(fēng)面積大的支撐式或支撐掩護(hù)液壓支架。 2）為了移架容易，設(shè)計(jì)時(shí)要使底座的比壓不超過底板的容許比壓。支撐式液壓支架最便宜，其次是掩護(hù)式液壓支架，最貴為支撐掩護(hù)式液壓支架?；卷敿?jí)級(jí)別按基本頂來壓強(qiáng)弱來劃分。通常按N和，把基本頂分為四級(jí)，見表31?？砂此鶞y(cè)量的節(jié)理裂隙間距L查表 33得到 可按所測(cè)地的分層厚度查表34得到表33 節(jié)理裂隙間距表l/mc1 表34 分層厚度表Hx/mC2（2）支架架型的支護(hù)強(qiáng)度的確定。支護(hù)強(qiáng)度被定義為單位支護(hù)面積和支護(hù)阻力。，2為增壓系數(shù)(3)表中采高為最大采高（2）．液壓支架類型的確定由給定的頂板條件參照表35可選取液壓支架的選型為掩護(hù)式液壓支架。因此，支撐力也相應(yīng)集中在控頂區(qū)的后半部分，以阻止上部巖層的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)切頂。股支架的工作阻力在控頂區(qū)范圍內(nèi)很不均勻，起預(yù)想的支撐力分布規(guī)律如圖3 1所示 圖3 1支撐式液壓支架支撐力分布圖2．掩護(hù)式液壓支架的特點(diǎn)和支撐力分布掩護(hù)式液壓支架的特點(diǎn)是頂梁較短，控頂距較小，支撐力主要集中在頂梁部位，且分布較均勻，頂梁端部的支撐能力比支撐是液壓支架大，其支撐力的分布規(guī)律如圖32所示圖32掩護(hù)式液壓支架支撐力分布圖掩護(hù)式液壓支架在不同頂板條件下的承載分析1）掩護(hù)式液壓支架在破碎不穩(wěn)定頂板條件下的受力情況：頂梁受力：由于支架頂梁短，使支架重復(fù)支撐次數(shù)減少，所以頂板較完整。所以，此種支架能在破碎不穩(wěn)定頂板下工作。掩護(hù)式液壓支架由于立柱少，且呈傾斜布置，支撐力較小，切頂性較差，受力情況如圖34所示直接頂冒落時(shí)，冒落巖石分別作用在頂梁上和掩護(hù)梁上。所以，此種支架不能在中等穩(wěn)定以上頂板下工作。所以此種支架介于以上兩種支架之間，增強(qiáng)了適用范圍，適用于頂板較堅(jiān)硬 、頂板壓力較大頂板破碎的各種煤層，其受力狀況如圖35所示。如圖a所示為整體剛性頂梁。圖41支撐式液壓支架的頂梁類型1前梁；2后梁；3尾梁；4前梁千斤頂；5前梁伸縮千斤頂2如圖b，c所示為鉸接式頂梁，由前梁和后梁組成，分別由前、后排立柱支撐。半餃?zhǔn)巾斄喝鐖Dc所示，它克服了全鉸式的缺點(diǎn)，當(dāng)中部頂板出現(xiàn)凸起時(shí)，使前、后梁向上翹；當(dāng)頂板出現(xiàn)凹坑時(shí)，由于鉸接點(diǎn)下部有平整碰頭阻止，支架頂梁仍保持平整位置。為了使冒落的頂板矸石滑向采空區(qū)，保護(hù)擋矸簾，還可以增設(shè)尾梁，如圖e所示。2．掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)型式如圖42所示如圖a所示為平衡頂梁頂梁較短，與其下部的的掩護(hù)梁鉸接。這種頂梁后部和掩護(hù)梁形成三角區(qū)，易被冒落矸石堵住，影響支護(hù)效果。ZYZ型掩護(hù)式液壓支架就采用此種結(jié)構(gòu)。如圖c所示為鉸接式頂梁，頂梁為整體結(jié)構(gòu)，頂梁后端直接與掩護(hù)梁鉸接，取消三角區(qū)，立柱直接支撐在頂梁上。圖42 掩護(hù)式液壓支架定量的類型1頂梁；2前梁；3后梁；4掩護(hù)梁；5立柱；6限位千斤頂；7前梁千斤頂8平衡千斤頂如圖d所示為帶前梁的鉸接式頂梁，由前梁千斤頂調(diào)節(jié)前梁角度，可以提高前梁前端的支撐能力，改善前梁前端的支控效果。3．支撐掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)由于支撐掩護(hù)式液壓支架的結(jié)構(gòu)介于支撐式和掩護(hù)式液壓支架之間，所以，支撐掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)可采用前述諸種型式，但應(yīng)根據(jù)頂板條件來選取。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強(qiáng)筋板，構(gòu)成封閉式棋盤型頂梁。支撐式液壓支架后焊接有掛簾板，作為掛擋矸簾用。掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架在頂梁后端有銷孔，通過銷軸與掩護(hù)梁上的銷孔相連。如圖(44)所示：圖 44開式頂梁結(jié)構(gòu)圖對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，為便于側(cè)護(hù)板自由伸縮，要在頂梁頂面上加焊一塊比側(cè)護(hù)板稍厚的鋼板，稱為頂板，如圖（45）所示：圖45 頂梁斷面根據(jù)上述頂梁各種型式我選擇封閉焊頂板的型式，如圖上圖所示?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。如圖46所示。(a) (b)圖46 掩護(hù)梁的結(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限位千斤頂折線型相對(duì)直線型支架斷面大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但工藝性差，所以很少采用。對(duì)分式結(jié)構(gòu)尺寸小，易于加工、運(yùn)輸和安裝，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)左右工作面來確定左側(cè)或右側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。活動(dòng)側(cè)護(hù)板通過彈簧筒和側(cè)推千斤頂與頂梁連接，以保證活動(dòng)側(cè)護(hù)板與鄰架的固定側(cè)護(hù)板靠緊。另一種時(shí)兩側(cè)皆為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)形式。這種類型側(cè)護(hù)板又有三種形式，如圖47a所示，頂梁上無(wú)頂板，側(cè)護(hù)板易被冒落的矸石卡住，影響側(cè)護(hù)板的伸縮；如圖47b、c所示，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點(diǎn)，但支架承受偏載時(shí)，側(cè)護(hù)板裝置受力很大。他克服了以上兩種側(cè)護(hù)板的缺點(diǎn)，但由于架間側(cè)護(hù)板造成的三角帶容易填入矸石，影響架間密封效果（根據(jù)上述側(cè)護(hù)板各種型式我選擇頂梁上加設(shè)頂板的型式，如圖b） 底座1．底座的結(jié)構(gòu)型式如圖48所示，通常有3種類型。整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定向好，強(qiáng)度高，不易變形，與底座接觸面積大，比壓小。如圖48b所示的底座高度低，占用空間小，一般用于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式液壓支架。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)分式。如圖48e所示為左、右兩個(gè)底座箱的對(duì)分式，兩者用彈簧鋼板和銷軸連接。底靴式底座的特點(diǎn)是每根立柱支撐在一個(gè)底靴上，立柱之間用彈簧鋼板連接，立柱與底靴之間用銷軸連接，如圖48f所示。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。圖48底座的結(jié)構(gòu)型式a、b 整體式底座；c、d、e 對(duì)分式底座；f底靴式底座底座與立柱之間連接處用鑄鋼球面柱窩接觸，以免因立柱偏斜受偏載，并用限位板和銷軸限位，防止立柱脫出柱窩。2．底座立柱柱窩上要開槽的原因：由于底座立柱柱窩的形狀為半球體，為防止底座立柱柱窩內(nèi)存有煤粉和積水，所以在柱窩上開一個(gè)槽或鉆一個(gè)孔，便于消除積水和煤粉。2．液壓支架要有足夠的推溜力和移架力，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，后煤層一般為300KN～400KN。4．排矸性能好。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)定值。10．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。根據(jù)基本頂和直接頂?shù)姆诸?，?duì)支架進(jìn)行選型。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。根據(jù)瓦斯等級(jí)，按《煤礦安全規(guī)定》弟一百零五條規(guī)定，驗(yàn)算通風(fēng)。（5）工作面煤壁條件。（6）煤層傾角。（7）井筒灌籠尺寸。（8）配套尺寸。 液壓支架的參數(shù)確定 液壓支架煤層高度的確定支架的高度確定應(yīng)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來確定，其最大與最小最小高度為≥＋ （51）≤－α－ （52）式中 ——支架最大高度；——支架最小高度； ——煤層最大厚度（最大采高）；——煤層最小厚度（最小采高）；——考慮偽頂、煤皮冒落以后仍有可靠初撐力的支撐高度，一般取200～300mm；——頂板最大下沉量，一般取100～200mm；——移架時(shí)支架的最小可伸縮量，一般取50mm；α——浮矸、浮煤厚度，一般取50mm。在采用雙伸縮立柱時(shí)，垛式液壓支架的伸縮比為1:9；；~，煤層較薄時(shí)選較大值。 此設(shè)計(jì)采用單伸縮油缸帶機(jī)械加長(zhǎng)桿的立柱。支架間距要根據(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(jī)的一節(jié)中部槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)中部槽每節(jié)長(zhǎng)度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定。 底座長(zhǎng)度的確定座是將頂板壓力傳遞到頂板和穩(wěn)固支架的部件。通常，（），；支撐掩護(hù)式液壓支架的底座長(zhǎng)度取移架步距的4倍。其作用概括起來有兩個(gè)，其一是當(dāng)支架又高到低變化時(shí)，借助四連桿機(jī)構(gòu)使支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，從而使支架頂梁的取端點(diǎn)與煤壁間的距離的變化大大減小，提高了管理頂板的性能；其二是使頂板承受較大的水平力。如圖51所示：2．支架在最高和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角為P和后連桿與低平面的夾角為Q，如圖41所示，應(yīng)滿足如下要求:支架在最高位置時(shí)，P≤52176。Q≤75176。支架在最低位置時(shí)有利于矸石的下滑，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tanP〉w,如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)W=，則P=176。而Q一般取Q≥25176。圖51四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征4．應(yīng)取頂端梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖51的h段。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生向順時(shí)針轉(zhuǎn)到的趨勢(shì)，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端底板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底。以上可知當(dāng)知道掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度后，只要把掩