【正文】 架方式。 ①交互前移式支架，是利用主副架護(hù)為著力點(diǎn)交互推拉前移的方式，架間安裝推移千斤頂和導(dǎo)向裝置。 ②提步前移式支架，是采取頂 梁不大量下降，提腿跨步的方式。還有一種是滑行頂梁式支架，移架時(shí)本架頂梁在內(nèi)部滑移。 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 8 上述各類支架均為工作面支架，用來(lái)支護(hù)工作面的頂板。因此 ，端頭支架在結(jié)構(gòu)上具有特殊性。圖 24 是一個(gè)最簡(jiǎn)單的液壓支架的工作系統(tǒng)示意圖。 圖 24 液壓支架工作原理 1頂梁 2 立柱 3 底座 4 推移千斤頂 5 安全閥 6 液控單向閥 7 、 8 操縱閥 9 輸送機(jī) 10 乳化液泵 11主供液管 12 主回液管 ①降柱：當(dāng)旋轉(zhuǎn)式操縱閥轉(zhuǎn)到降柱位置，打開供液閥時(shí)，高壓液體由主進(jìn)液管經(jīng)操縱閥和油管，進(jìn)入支柱活塞桿腔，同時(shí)也進(jìn)入液控單向閥的控制管路，打開液控單向閥，支柱活塞腔的油液經(jīng)油管、液控單向閥和操縱閥，流回主回液管，支柱卸載下降。運(yùn)輸機(jī)靠相鄰的推移千斤頂來(lái)固定，千斤頂由液控單項(xiàng)閥緊鎖。操縱閥轉(zhuǎn)到升柱位置，打開供液閥，高壓液體由主進(jìn)液管進(jìn)入，經(jīng)操縱閥到液控單向閥，進(jìn)入到推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，支柱活塞桿腔的油液，同時(shí)也進(jìn)入液控油路，經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管，活塞和頂梁升起，支中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 9 撐頂板。 在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于具體支架的動(dòng)作，根據(jù)該支架的結(jié)構(gòu)和需要來(lái)確定。 ①初撐增阻階段：在升柱過(guò)程中，從頂梁接觸頂板起，至支柱活塞腔的油液壓力達(dá)到泵站的工作壓力時(shí)，松開手把，停止供液，液控單向閥立即關(guān)閉，閥球封閉了支柱活塞腔的油液，這就是支架的初撐階段。 圖 25 支架的工作特性曲線 此時(shí)支架對(duì)頂板的支撐力為初撐力。 由上式可知，支架初撐力的大小取決于泵站的工作壓力，立柱缸徑和立柱的數(shù)量。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來(lái)提高初撐力，以免立柱的缸徑過(guò)大。此階段為增阻階段1t。此時(shí)支架對(duì)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。 對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，其初撐力和工作阻力的計(jì)算還要考慮到立柱傾角的影響因素。但是，由于支架的頂梁長(zhǎng)短和間距大 小不同，所以并不能完全反映支架對(duì)頂板的支撐能力。即 310??? FPq MPa 式中 F — 支架的支護(hù)面積， 2m 。 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)。 液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用 頂梁 頂梁采用整體結(jié)構(gòu)，頂梁直接與頂板接觸，支撐頂板負(fù)荷，是支架的主要承載部件之一，由鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，以滿足強(qiáng)度和剛度要求。 本支架采用 分段組合式頂梁結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，對(duì)頂板維護(hù)較好；另外，在頂梁前部還布置有起吊耳，可方便吊掛較小的機(jī)件。 底座 底座是將頂板承受的壓力通過(guò)立柱傳遞到底板并穩(wěn)定支架的主要結(jié)構(gòu)件。該型底座的缺點(diǎn)是在推移機(jī)構(gòu)外易積存浮煤碎矸，要求及時(shí) 清理。 四連桿機(jī)構(gòu) 前、后連桿分別與掩護(hù)梁和底座鉸接，共同形成四連桿機(jī)構(gòu)，前連桿采用鑄鋼件，鑄件中不得有氣孔、砂眼、夾雜物。對(duì)于后連桿，由于不僅受到冒落矸石的載荷，還要承受頂板的水平推力，所以要求它有較大的強(qiáng)度。 2) 、承受頂板的水平分力和側(cè)向力，使立柱不受側(cè)向力。 立柱 立柱是支架實(shí)現(xiàn)支撐和承載的主要部件，它直接影響到支架的工作性能，同時(shí)還處于高壓受力狀態(tài)，因此，立柱除了具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須由足夠的抗壓和抗彎強(qiáng)度，密封良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并能適應(yīng)支架的工作要求。 推移機(jī)構(gòu) 支架的推移機(jī)構(gòu)包括推桿、連接頭、推移千斤頂和銷軸等，主要作用是推移輸送機(jī)和拉移支架。 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 13 液壓系統(tǒng)及其控制元件 支架液壓系統(tǒng)由乳化液泵站、主進(jìn)液膠 管、主回液膠管、各種液壓元件、立柱及各種千斤頂?shù)冉M成。 由乳化液泵站輸出的高壓乳化液經(jīng)主進(jìn)液管 — 支架進(jìn)液截止閥 — 過(guò)濾器 — 操縱閥 — 立柱或各千斤頂 — 架液截止閥 — 主回液膠管 — 乳化液泵站。 本設(shè)計(jì)液壓支架各項(xiàng)技術(shù)特征 ZY3500/25/47 型液壓支架各技術(shù)特征如下表所示 本設(shè)計(jì)液壓支架各技術(shù)特征 型號(hào) ZY3500/25/47 型式 兩柱掩護(hù)式 工作阻力 3500KN 初撐力 2604KN 支護(hù)強(qiáng)度 對(duì)底板比壓 支架高度 25004700mm 支架寬度 14301570mm 中心距 1500mm 適應(yīng)煤層傾角 ≤ 15176。 結(jié)構(gòu)緊湊 ，行人操作方便 。 確定支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的內(nèi)容 確定正常工作條件下，支架與相應(yīng)設(shè)備的位置關(guān)系 。 液壓支架主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 液壓支架的結(jié)構(gòu)型式很多，且隨著采高和應(yīng)用條件的不同，支架的結(jié)構(gòu)布置和尺寸也各異。 液壓支架的高度與伸縮比 高度的確定及其伸縮比 一般應(yīng)首先確定支架適用煤層的平均采高，然后確定支架高度 。 對(duì)于中厚煤層支架，按下式確定支架高度，即： Hmax＝ Mmax＋ (200～ 300) mm Hmin＝ Mmin－ (300～ 400) mm 對(duì)于薄煤層支架，則按下式確定支架高度，即 Hmax＝ Mmax＋ (100～ 200) mm Hmin＝ Mmin－ (150～ 250) mm 本設(shè)計(jì)最大采高 maxM ＝ 4500mm,取支架最大高度 maxH ＝ 4500＋ 200＝ 4700mm 本設(shè)計(jì)最小采高 minM ＝ 2800mm,取支架最小高度 minH ＝ 2800－ 300＝ 2500mm 支架最大高度與最小高度之差為支架的調(diào)高范圍。即： maxminHm=H 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 m= 25004700 = 支架的最大高度與最小高度之差為支架的調(diào)高范圍。支架最大高度和最小高度取值應(yīng)符合表 3－ 1，單位ｍ。 表 3－ 1 支撐掩護(hù)式液壓支架高度系列表（單位 m） Hmax Hmin Hmax Hmin 中心距和寬度的確定 支架中心距一般等于工作面一節(jié)溜槽長(zhǎng)度。大采高支架為促高穩(wěn)定性中心距可采用 ，輕型支架為適應(yīng)中小煤礦工作面快速搬家的要求，中心距可采用 。 支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。支架頂梁一般裝有活動(dòng)側(cè)護(hù)板一般行程 170～ 200mm。當(dāng)支架中心距為 ，最 小寬度一般 1650～ 1680mm，最大寬度一般 1850～ 1880mm。 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 17 本次設(shè)計(jì)取支架頂梁的最小寬度為 1400 ㎜，最大寬度為 1570 ㎜，亦即頂梁側(cè)護(hù)板側(cè)推千斤頂?shù)男谐倘?170 ㎜。支架間距 b 主要根據(jù)支架形式，但目前主要根據(jù)刮板運(yùn)輸機(jī)油槽節(jié)長(zhǎng)度及槽幫上千斤頂連接的位置來(lái)確定。 底座長(zhǎng)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(zhǎng)度取 倍的移架步距（一個(gè)移架步距為 ），即 左右，支撐掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取 4 倍的移架步距，即 左右。 頂梁長(zhǎng)度的確定 根據(jù)支架工作方式和設(shè)備配套尺寸來(lái)確定頂梁長(zhǎng)度 。先移架后推溜方式（ 又稱 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 滯后支護(hù) 方式 ）要求頂梁長(zhǎng)度較小。這里，采用 滯后 支護(hù)方式。 2800634450 經(jīng)計(jì)算的支架頂梁長(zhǎng)度為 3000mm。 要有足夠的推溜力和移架力。 防煤性能要好。 要求有足夠的通風(fēng)端面。 調(diào)節(jié)范圍要大 ,照明、通訊方便。 支架穩(wěn)定性好 ,底座最大比壓小于規(guī)定值。 1要易于拆卸 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 支架的主要結(jié)構(gòu) 該型液壓支架的主要結(jié)構(gòu)包含頂梁、掩護(hù)梁、四連桿機(jī)構(gòu)、底座、立柱等，在此主要是掩 護(hù)梁、四連桿機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。掩護(hù)梁和頂梁（包括活動(dòng)側(cè)護(hù)板）一起，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸性能。 掩護(hù)梁為面板式箱形結(jié)構(gòu)件，為焊接箱式結(jié)構(gòu)。在掩護(hù)梁梁兩側(cè)裝有側(cè)護(hù)板，通過(guò)梁身側(cè)面伸出的側(cè)推千斤頂軸和側(cè)護(hù)板上的四個(gè)軸套配合，利用掩 護(hù)梁背部的插槽和梁體側(cè)面的銷孔把側(cè)護(hù)板固定在梁體的合適位置，起到保護(hù)掩護(hù)梁梁體，保證作業(yè)空間的作用。 中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 20 掩護(hù)梁的側(cè)面有折線型和直線型兩種。其它掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架多采用直線型，使得制造工藝簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)掩護(hù)梁選用整體式，直線型。它的長(zhǎng)度較短，約 ，結(jié)構(gòu)緊湊，并有側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板的橫向?qū)挾?，要稍大于移架步距?這樣移架時(shí)能與不動(dòng)的鄰架間保持封閉。由于掩護(hù)梁受力復(fù)雜，特別是彎扭和橫向載荷，設(shè)計(jì)時(shí)各斷面安全系數(shù)應(yīng)大于 。 圖 31 掩護(hù)梁三維建模線框圖 1— 鉸接耳 2— 側(cè)推千斤頂軸 3— 銷孔 4— 加強(qiáng)筋板 5— 頂板 6— 定軸銷孔 7— 主骨架 8— 連接軸孔 9— 平衡千斤頂連接耳 掩護(hù)梁護(hù)板 的設(shè)計(jì) 目前生產(chǎn)的支撐掩護(hù)式支架都有完善的側(cè)護(hù)裝置，不僅掩護(hù)梁兩側(cè)有側(cè)護(hù)板，而且主梁或整體頂梁從前排立柱到頂梁后的兩側(cè)也有側(cè)護(hù)板。制造時(shí)，通過(guò)兩側(cè)側(cè)護(hù)板對(duì)稱，總裝時(shí)可按需要將一側(cè)用螺栓或銷子固定在頂梁和掩護(hù)梁上。 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 按側(cè)護(hù)板與掩護(hù)梁或頂梁上板面的關(guān)系，側(cè)板有上復(fù)式、埋伏式、抽出式和折頁(yè)式等幾種型式。缺點(diǎn)是活動(dòng)側(cè)護(hù)板特別是頂梁活動(dòng)側(cè)護(hù)板在支架承載時(shí)不能調(diào)節(jié)，且容易被大塊巖石壓住或卡住。它改善了側(cè)護(hù)板的受力情況和活動(dòng)側(cè)護(hù)板的調(diào)節(jié)性能。 抽出 式側(cè)護(hù)板的水平板面嵌入頂梁滑槽內(nèi)，正常情況下，活動(dòng)側(cè)護(hù)板調(diào)節(jié)性能較好，但是，當(dāng)支架承受偏載或窄滑槽內(nèi)堵塞粉塵時(shí)，調(diào)節(jié)也很困難。 折頁(yè)式活動(dòng)側(cè)護(hù)板的調(diào)節(jié)性能較好，不受支架承載的影響。 3．活動(dòng)側(cè)護(hù)板的控制方式 活動(dòng)側(cè)護(hù)板的控制方式有彈簧式、液壓式和混合式等三種。彈簧力通過(guò)導(dǎo)向桿使活動(dòng)側(cè)板平行伸出。這 是因?yàn)閺椈闪θ绻螅瑢⒁鹨萍芾щy。所以，現(xiàn)在僅靠彈簧控制的活動(dòng)側(cè)護(hù)板使用不多。但是它的液壓控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以，具有全液壓控制的活動(dòng)側(cè)護(hù)板的支架目前使用還不多?；旌鲜降男阅芤蚱鋫?cè)推千斤頂是否具有液壓鎖緊回路而不同。側(cè)推千斤頂不操作處于浮動(dòng)狀態(tài)，千斤頂無(wú)支撐力，還是完全靠彈簧力控制活動(dòng)側(cè)護(hù)板。不過(guò)，它可利用側(cè)推千斤頂進(jìn)行調(diào)架。 如果側(cè)推千斤頂有液壓鎖緊回路，它的防矸防倒效果較好，液壓控制系統(tǒng)也不太復(fù)雜，它有兩中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 22 種工作方式：一為支架承載時(shí)側(cè)推千斤頂處于浮動(dòng)狀態(tài)，支架降移時(shí)其下方的側(cè)推千斤頂處于閉鎖狀態(tài)；另一種為支架承載時(shí)側(cè)推千斤頂處于閉鎖狀態(tài)，支架降移時(shí)其上方的側(cè)推千斤頂解除閉鎖成為浮動(dòng)狀態(tài)。為此，要求側(cè)護(hù)板的耳座結(jié)構(gòu)采用嵌入式，并使導(dǎo)向桿和彈簧筒能插入側(cè)板內(nèi)。 現(xiàn)根據(jù)常用側(cè)護(hù)板形式各自特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用直角式雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 支架在最高位置時(shí)和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角 P 和后連桿與底平面的夾角 Q ，如圖 21 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)，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 tanPW ，如中國(guó)礦業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 23 果鋼和矸石的摩擦系數(shù) W =，則 P =176。為宜。一般取 Q ≥25176。在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度。設(shè)計(jì)時(shí)，要使 ? 角滿足 tanθ ? 的范圍，其原因是 θ 角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大 小。其原因?yàn)楫?dāng)頂板來(lái)壓時(shí)，立柱讓壓下縮，使頂梁有向前移的趨勢(shì)，可防止巖石向后移動(dòng)，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。水平力的合力也相應(yīng)減小，所以減輕了掩護(hù)梁的外負(fù)荷。所以，當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度后，從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，在設(shè)計(jì)時(shí)只要把掩護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，運(yùn)用作圖法就可以了，如圖 35。本設(shè)計(jì)鑒于各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用了 幾何作圖法 的方式來(lái)求解。 一般按同類型支架用類比法來(lái)確定