【正文】 ； 39。Je =L ； A IG? ； 39。一般同一類型的支架采用歐冠類比法來 確定。 因此，由類比法取鉸點至頂梁頂面的距離為 160mm，后連桿下鉸點至底座地面的距離為 400mm。 設(shè)： G — 掩護(hù)梁的長度； A — 后連桿的長度； 2L — e’點引垂線到后連桿下鉸點 的距離； 1H — 支架最高位置時的計算高度； 2H — 支架最低位置時的計算高度。 支架在最高位置時有： 111 s i ns i n QAPGH ?? （ 35） 因此掩護(hù)梁長度為： 111 s in)./(s in QGAp HG ?? = 后連桿長度為： A=G(A/G) = 取整得： G=2300 A=1131 圖 33 掩護(hù)梁和后連桿長度的確定 中厚煤層掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護(hù)梁設(shè)計 第 24 頁 共 65 頁 3．幾何作圖作圖過程 用幾何做圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部分尺寸，具體作圖如圖 34 所示。 (2) 過 O點作于底座地面平行的水平線 HH線。 (4) 在此斜線上截取線段 oa,oa 長度等于 A（ 1131mm） ， a 點即為后連桿與掩護(hù)梁的鉸點。） 的斜線，以 a點為圓 心，以 G（ 2300mm）為半徑作圓弧交此斜線于一點 e‘ ，此點為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點。 (7) 以 a為圓心，以 （ 575mm）長度為半徑作?。ɡ碚撘?G取 ～ 之間），在掩護(hù)梁上交與一點 b，為前連桿上鉸點的位置。在此斜線上截取線段 oa 〞 . oa 〞的長度等于 A， a?? 點為支架降到最低位置時，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點。 (9) 取 e’e’’’線中間某點 e’’，為液壓支架降到此高度時掩護(hù)梁與頂梁的鉸點（液壓支架由高到低變化時，頂梁前端點運動軌跡為近似雙紐線，中間 這一點的位置直接影響頂梁前端活動軌跡的形狀、變化寬度等）。 (11) 以 e’’為圓心，掩護(hù)梁長 ae’（ 即 G 得長度為 2300mm） 為半徑作弧，交與前面圓弧上一點 a’，此點為液壓支架降到中間某一位置時，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點。 (13) 連接 e’’a’ 、 e’’’a’’，并以 a’點位圓心， ab 長為半徑作 圓弧，交 a’’e’’’上于 b’點；以 a’’點位圓心， ab長為半徑作弧，交與 a’’e’’’上于 b’’點。 (14) 連接 a’O、 a’’O，為液壓支架降到中間某一位置和最低位置時后連桿的位置。 (16) 過 c 點向 HH 作垂線，交與點 d，則線段 Oa、 ab、 bc、 cd 和 dO 為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)（ cd 長度為 400mm）。 支架工作方式對頂梁長度的影響 支架工作方式對支架頂梁長度 有 很大影響。這是因為采用先移架后推溜的工作方式時，支架要超前輸送機(jī)一個步距，以便采煤機(jī)過后，支架能及時前移，支控新暴露的頂板，做到及時支護(hù)，因此，先移架后推溜時頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度要長一個步距，一般為 600 mm 。 頂梁長度計算 掩護(hù)式支架頂梁長度計算 (如圖 35)： 頂梁長 度 =[配套尺寸 +底座長度 +Acos（ 1Q ） ]? [Gcos（ 1P ） +300+e]+掩護(hù)梁與頂梁鉸點至 頂梁后端點之距（ mm） 配套尺寸 — 參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊確定； 底座長度 — 底座前端至后連桿下鉸點之距，支架底座長度可取 2100mm； e— 支架由高到低頂梁前端點最大變 化距離，根據(jù)范圍可取 20mm； 1Q 、 1P — 支架在最高位置時，分別為后連桿和掩護(hù)梁與水平面的夾角； A、 G— 分別為后連桿和掩護(hù)梁長度。查綜采設(shè)備手冊得三機(jī)配套尺寸為：配套尺寸 =671+1553=2224mm 代入相關(guān)數(shù)據(jù)得： 頂梁長度 =[2224+2100+1131cos(78176。 )＋ 300+65]+100=2910mm 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 共 65 頁 圖 35配套尺寸圖 頂梁 寬度 計算 頂梁不僅必須滿足支架的工作阻力的要求，還要使頂梁覆蓋住頂板，以減少矸石的冒落。 如果給定 ? 和 j 值，可以求出 B 值，即 ）（ ）（ cll jclB ?? ?? ?? （ 37） 取， ε =79% 、 j=200mm。 故頂梁寬取 。 各部件設(shè)計的基本要求： 1. 四連桿機(jī)構(gòu) 對其應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)上既滿足工作空間要求，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。它可多次反復(fù)支撐頂煤。 3. 掩護(hù)梁 受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。 它既要有足夠的強度和剛度，又應(yīng)滿足底板比壓不超限。 5. 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。 頂梁設(shè)計 頂梁的功能 頂梁是支架的主要承載結(jié)構(gòu)件之一，它有以下主要功能： （ 1） 支撐維護(hù)和覆蓋頂板，為工作面創(chuàng)造安全的工作空 間 。 （ 3） 為護(hù)幫、防倒裝置等提供依托。 1. 鉸接式頂梁 鉸接頂梁的前段稱為前梁，后段為主梁，一般簡稱頂梁。 （ 2） 支撐面積大，對端面積頂板的支撐接頂性能好，因而適用于頂板中中等穩(wěn)定以下的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。對于分體梁，也要提高伸縮梁千斤頂?shù)耐评?，與前梁千斤頂?shù)耐评ζヅ?。為順利移架，前梁間一般要留有 100～ 150mm 間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。頂梁對頂板載荷的平衡能力較強。 （ 3） 可設(shè)置全長側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少架間漏矸。一般上翹 1～ 3176。 本次設(shè)計選取頂梁型式為：整體式頂梁， 長度為 2910mm。為加強結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強筋板，構(gòu)成封閉式棋盤型。支撐式支架后端焊有掛簾板，作為掛擋 矸 簾之用。 按頂糧的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)形式： 1. 閉式頂梁 閉式頂梁為頂梁上、下蓋板與筋板焊接成封閉型，如圖 41 所示。開式頂梁的特點：可減輕頂梁重量，增加頂梁的抗彎強度。 鑒于以上比對，本次設(shè)計選取開式頂梁。 （ 2） 是整個支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，整體性的基礎(chǔ)。 （ 4） 有一定的擋矸與排矸能力。 圖42開式頂梁斷面 中厚煤層掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護(hù)梁設(shè)計 第 32 頁 共 65 頁 （ 6） 與工作面輸送機(jī)等組成交替前移的支撐點，防止支架與運送機(jī)下滑。因此，底座除了滿足一定的剛度和強度要求外，還要求對底板起伏不平的適應(yīng)性要強，對底板接觸比壓要小，要有足夠的空間能安裝立柱、液壓裝置、 推移裝置和其它輔助裝置，要便于人員操作行走；能起一定的擋 矸 排 矸 作用；要有一定的重量，以保證支架的穩(wěn)定性等。 (2) 排矸性能差，容易堵卡，損壞推移機(jī)構(gòu)部件 。 (4) 使用于地板比較松軟，采高與傾角較大以及頂板穩(wěn)定或頂板來壓較強烈等條件 。 (2) 排矸性能好，有利于保證推移裝置正常工作。 本次設(shè)計采用圖 43 示的底座結(jié)構(gòu)。該底座整體性強，穩(wěn)定性好，與底板接觸面積大，比壓小。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 33 頁 共 65 頁 圖 43 底座 底座參數(shù)的確定 1. 底座長度的確定 底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。通常，掩護(hù)式支架的底座長度取 3． 5 倍的移架步距 (一個移架步距為 0． 6m)，即 左右；支撐掩護(hù)式支架的底座長度取 4倍的移架步距，即 左右，在此選 取 。工作面傾角大，采高大或者底板松軟時，宜取上限。 3. 底座高度的確定 要適應(yīng)支架總體結(jié)構(gòu)，如厚煤層支架總體結(jié)構(gòu)高、前后連桿受力大，為縮短掩護(hù)梁和連桿的長度，可適當(dāng)加高底座后部連桿區(qū)的高度，而薄煤層支架底座相反，往往要盡可能見效后部連桿區(qū)的高度。由于實際最大采高不一定正好和表 所列采高相同，所以要用插值法重新計算。 根據(jù)表 將各數(shù)值代入公式得支護(hù)強度為： 23 . 5 2( 1 . 3 4 4 1 ) 1 . 3 ( 4 4 1 2 4 5 ) 5 9 8 . 7 8 /42xq k N m?? ? ? ? ?? 支架理論支護(hù)阻力為： 1F = cF 其中， Y 1F B型 ap =40 MPa； Y 2F 型 ap =30~60 MPa； m? — 立柱最大傾角 (度 )， (支架降到 最低工作位置時， m? 角最大 )。 表 41 內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn) 單位： mm 50 63 80 100 110 125 140 (145) 160 180 200 210 220 230 250 查表 41，選 eD =230mm， 查表，選取配合尺寸為：外缸內(nèi)徑 230mm，活柱外徑 210mm，工作阻力 1800KN，額定工作壓 MPa，泵站壓力 。bp 為 30 MPa，代入公式得立柱初撐力為： 4 10tbDPP??? ?? ? 4 23 30 12 46 .34 10tP k N?? ? ?? 安全閥壓力與立柱工作阻力的確定 1. 安全閥壓力 安全閥的調(diào)整壓力，按選定后的立柱缸體內(nèi)徑 eD 和支架承受的理論支護(hù)阻力 mF1 來確定。此安全閥的動作壓力即為支架安全閥的調(diào)整壓力。 2. 立柱工作阻力 2P 按下式進(jìn)行計算： ae PDP 10422 ??? ? kN （ 47） 將各數(shù)值代入公式得立柱工作阻力 2P 為： 6 6 140104 22 ?????P kN 表 42 支架工作阻力數(shù)值圓整標(biāo)準(zhǔn)（ MT16987）（ KN） 1200 1600 2020 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 5200 5600 6400 7200 8000 9000 10000 12020 查表 42圓整取支架工作阻力為 3200kN，則 P2=1600kN。如果導(dǎo)向長度過小，將使立柱的初折曲增大，影響立柱的強度和穩(wěn)定性。一般要求滿足下式。活塞寬度 B則取缸內(nèi)徑的 ～ 倍 。為了保證導(dǎo)向長度，過分增大導(dǎo)向套長度和活塞寬度都是不適宜的，最好在活塞上不裝一個距離套，距離套的寬度有所需要的最小導(dǎo)向長度決定。在直徑 D （ mm）處的底后可用下列公式計算： ? ? 4 3 .30 .4 3 0 .4 3 1 8 0 5 1100PD m m? ?? ? ? ? ? 式中 p— 缸內(nèi)所能形成的最大壓力， P=； ][? — 缸底材料的許用應(yīng)力，鑄鋼 ][? =100MPa。缸體的外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。 立柱柱窩位置和受力計算 立柱是液壓支架的主要承載與高度調(diào)節(jié)件。在厚煤層開采中，為了增大支架對煤層厚度變化的適應(yīng)性，常需使支架的伸縮比較大。雖然采用 在支架上裝設(shè)機(jī)械加長桿的方法，在一定程度上可以擴(kuò)大其調(diào)高范圍。目前，在國內(nèi)外一些大高度的新型支架上日益采用伸縮式立柱。 1. 立柱布置 (1) 立柱數(shù)，本課題設(shè)計 ZY3200/15/35 取支架為 2 柱。一般立柱軸線與頂梁 的垂線夾角小于 ?30 （支架在最低工作位置時），由于角度較大，可是調(diào)高范圍增加 。 2. 立柱柱窩位置的確定 液壓支架立柱上柱窩位置的確定原則，從理論上分析，要使頂梁支撐力分布與頂板載荷分布一致。為簡化計算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長度方向按線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均布。同時為偏于安全，可以認(rèn)為頂華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 39 頁 共 65 頁 梁前端載荷為零，載荷沿頂梁長度方向向后越來越大呈三角形分布，并按集中載荷計算。此時認(rèn)為支架頂梁承受集中載荷 1F 在頂梁 1/3 處，取頂梁為分離體，受力情況如圖 46 所示。 由 前面的計算可知道 q＝ tp =2 2P =3200kN 1h = 2h = ? =15 度 中厚煤層掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計分析及掩護(hù)梁設(shè)計 第 40 頁 共 65 頁 代入得 x=800mm 由立柱傾角可得下柱窩位置。40bt PFD ?? ? 移 mm （ 49） 式中 移F — 推移千斤頂?shù)囊萍芰Α? 由于是中厚煤層，所以取 移F =150 kN，代入公式得推移千斤頂缸體內(nèi)徑為： 4 0 1 5 0 7 1 .43 .1 4 2 5tD m m???? 由以上計算出來的推移千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑，再按表 43 選取標(biāo)準(zhǔn)值： 經(jīng)查表，選用標(biāo)準(zhǔn)缸徑為 80mm。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 41 頁 共 65 頁 表 43 推移千斤頂缸