【正文】 端頭支架。7 按組合方式（1）單架式支架； （2）組合式支架。9 按控制原理分（1）液壓直接控制支架； （2）液壓先導(dǎo)控制支架； （3）電液控制支架。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 滯后方式 一般循環(huán)方式為：割煤—推溜—移架。適用于穩(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，但增加的反復(fù)支撐的次數(shù)。 對(duì)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 100kN 左右；移架力按煤層厚度而定，對(duì)中厚煤層一般為 150～250kN。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)定值。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。我國(guó)不少礦區(qū)薄煤層是主采煤層。為滿足大伸縮比的要求，特別是掩護(hù)式液壓支架，立柱傾角較大，在低位狀態(tài)工作時(shí)，支護(hù)效率較低。在瓦斯含量大、對(duì)通風(fēng)有特殊要求的綜采工作面，大多設(shè)計(jì)成雙人行通道。對(duì)于通風(fēng)沒(méi)有特殊要求的綜采工作面，大多設(shè)計(jì)成二柱掩護(hù)式液壓支架，在柱前設(shè)置人行通道。為此，結(jié)構(gòu)件大多采用高強(qiáng)度鋼板、箱形結(jié)構(gòu)，頂梁前部有的設(shè)計(jì)成板式結(jié)構(gòu)，甚至是幾層彈簧鋼板疊加。由于柱前大多為人行通道，所以薄煤層支架推桿前部大多設(shè)計(jì)成板式，厚度為 50～70mm。5 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)薄煤層支架結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單，以減少事故，頂梁可設(shè)計(jì)成整梁，適當(dāng)加寬頂梁寬度，一般可不設(shè)置活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 液壓支架的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)液壓支架的設(shè)計(jì)、制造和使用，從 1854 年英國(guó)研制成功發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)基本成熟，形成了能適應(yīng)各種不同煤礦地質(zhì)條件的各類液壓支架。從支架的質(zhì)量來(lái)看，有輕型液壓支架、中型液壓支架和重型液壓支架。厚煤層液壓支架又分厚煤層一次采全高液壓支架、厚煤層分層開(kāi)采液壓支架和放頂煤液壓支架。所以從液壓支架的現(xiàn)狀來(lái)看，已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)完整的液壓支架體系?？傊S著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，液壓支架設(shè)計(jì)、制造和使用，將越來(lái)越完善、安全、可靠。為減少割煤時(shí)間，一般采用 ~1m 的截深。隨著長(zhǎng)壁工作面長(zhǎng)度的不斷增加，為適應(yīng)快速移架的需要，國(guó)外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站，其額定壓力為 40~50MPa，額定流量400~500L/min，可實(shí)現(xiàn)工作面成組或成排快速移架，達(dá)到 6~8s/架。美國(guó)的高產(chǎn)高效工作面采用兩柱掩護(hù)式支架，使用壽命 8~10 年，可用率高達(dá) 95% ~98%。如洛斯公司 20 英里礦在 2505280m 長(zhǎng)壁綜采面用工作阻力為 28565kN 電液控制兩柱掩護(hù)式支架，1997 年 6 月產(chǎn)商品煤 90..43 萬(wàn)噸，成為世界上首次月產(chǎn)商品煤近百萬(wàn)噸的工作面；1995 年 9 月，糜鹿礦用工作阻力為 8900kN 電流控制的兩柱掩護(hù)式支架，月產(chǎn)煤達(dá)到60. 11 萬(wàn)噸。澳大利亞也基本上采用一井一面的高度集中化生產(chǎn)，使用兩柱掩護(hù)式支架，支架的平均工作阻力為 7640kN。英國(guó)也在大力發(fā)展兩柱掩護(hù)式支架，工作阻力有了很大提高，達(dá)到 6000~8000kN。油缸為雙作用單伸縮，上下腔都帶安全閥，當(dāng)頂板水平力大于額定值時(shí)，油缸讓壓，使液壓支架達(dá)到新的平衡，從而在設(shè)計(jì)時(shí)可降低安全系數(shù)，減輕了液壓支架的質(zhì)量。 3 適用特種條件下的液壓支架 （1）特厚煤層一次采全高液壓支架 目前北京煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的 BC52025/47 型液壓支架，支架高度為 ~，還可根據(jù)需要設(shè)計(jì)支架高度為 6m 的液壓支架，立柱可采用三伸縮柱的液壓支架。 （3）水采液壓支架為適應(yīng)水采工作面的支護(hù)，可設(shè)計(jì)一種水采工作面液壓支架。 （5）新型端頭液壓支架為了加快綜采速度和無(wú)人采煤工作面的需要，設(shè)計(jì)一種能適應(yīng)井上操作，既安全又可靠的新型端頭支架。的工作面，設(shè)計(jì)一種新型的大傾角工作面液壓支架。 （2）標(biāo)準(zhǔn)化 為了減輕支架質(zhì)量、降低成本，提高對(duì)煤層厚度變化和頂板條件的適應(yīng)性，使液壓支架的范圍變小，對(duì)同一型號(hào)設(shè)計(jì)成系列化，適應(yīng)不同煤層厚度的要求。 （4）高壓化 各種閥類的壓力等級(jí)加高，相應(yīng)的強(qiáng)度增高，使閥和油缸的體積減小，使液壓支架的質(zhì)量減輕。 我國(guó)液壓支架經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展，盡管取得了顯著成績(jī)，在雙高礦井建設(shè)中出現(xiàn)過(guò)日產(chǎn)萬(wàn)噸甚至班產(chǎn)超萬(wàn)噸的記錄。在支架架型功能上我國(guó)與國(guó)外相差無(wú)兒，有些地方特別是特厚煤層用的放頂煤支架、鋪網(wǎng)支架、兩硬煤層的強(qiáng)力支架、端頭支架還有獨(dú)到之處，但國(guó)產(chǎn)液壓支架技術(shù)含量偏低，電液控制閥可靠性差，所用鋼材的耐壓能力一般為 260MPa，最好的屈服極限才700MPa，液壓系統(tǒng)壓力在 35MPa 以下，流量在 200L/min 以內(nèi)，供液管直徑 25~32rnrn，回液管直徑 25~50mrn，最快移架速度為 10~12s/架(井下實(shí)際應(yīng)用有時(shí)在 20s 以上)，工作阻力更是相對(duì)較低。但在控制元件和控制系統(tǒng)方面，與先進(jìn)國(guó)家的產(chǎn)品相比還有較大差距。今后，我國(guó)的液壓支架的設(shè)計(jì)將向著技術(shù)含量大、鋼板強(qiáng)度高、移架速度快(6~8s/架)和電液控制閥的方向發(fā)展，對(duì)有破碎帶和斷層的工作面將加大支架的移架力，盡量采用整體可靠推桿和抬底座機(jī)構(gòu)，并減少千斤頂?shù)臄?shù)量。ZY兩柱掩護(hù)式支架的比重將大大增加，缸的直徑將增至 360mm，端頭支架、輕放多用途支架將被廣泛使用。2 頂梁所受的水平力均轉(zhuǎn)化為立柱的內(nèi)壓力，因此只要立柱能夠承受足夠的壓力,，則支架就能承受與之相應(yīng)的水平載荷。4 八根立柱密集支撐頂梁，在相同的泵站壓力下，可以用較小的缸徑實(shí)現(xiàn)較大的支撐力。5 可以通過(guò)只更換缸徑相同、行程不同的立柱的方法，裝配成采高不同而工作阻力相同的一系列液壓支架，從而實(shí)現(xiàn)支架的模塊化設(shè)計(jì)、 集成化裝配和規(guī)?；a(chǎn)，大大縮短了生產(chǎn)和檢測(cè)周期，加快了我國(guó)綜采機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)程。7 支架前梁可以上擺 3176。用 2 個(gè)缸徑相同的懸浮式液壓千斤頂支撐，不僅支撐力大，而且對(duì)不平整頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。9 懸浮式液壓立柱各密封點(diǎn)采用密封補(bǔ)償和密封脹緊技術(shù)，而且內(nèi)部無(wú)圓弧焊縫，無(wú)內(nèi)泄漏。如果支架中有 1 一 3 根立柱損壞，可以在現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行更換與維修，而不影響整個(gè)支架的超靜定結(jié)構(gòu)和工作狀況，大大減小了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了維修設(shè)備的時(shí)間。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè)2 液壓支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓支架的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù) 數(shù)值支架的立柱數(shù) 8支架的工作阻力（KN） 5000支架的中心距（mm） 1500支架的最大高度（mm） 1300立柱伸縮形式 單伸縮煤層傾角 8176。通過(guò)公式 222 可得，可采煤n層的高度約為 。一般范圍是 至 ，煤層較薄時(shí)選大值。該支架的伸縮比 m=。按下式計(jì)算： （24）式中: b——支架間距（支架中心距）；B——每架支架頂梁總長(zhǎng)度；c——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 n =1；整體邁步式支架 n =2；節(jié)式邁步支架，n = 支架節(jié)數(shù)。大采高支架為提高穩(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 。 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。 頂梁尺寸根據(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（即時(shí)支護(hù)）要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架方式（滯后支護(hù)）要求頂梁長(zhǎng)度較小。本次設(shè)計(jì)采用了雙人行通道，頂梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為減小控頂距，降低控頂面積，因此采用滯后支護(hù)方式。bBnc??中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè)1 采煤機(jī)與液壓支架的配套原則：（1）采煤機(jī)的采高范圍應(yīng)與液壓支架的調(diào)高范圍相適應(yīng)。（2）為減小液壓支架的控頂距，尤其是對(duì)于破碎頂板，應(yīng)采用較載機(jī)身的采煤機(jī)。對(duì)滾筒采煤機(jī)： 式中: t——每架支架的平均移架時(shí)間，s； A——支架中心距，m； v——采煤機(jī)工作牽引速度，m/min。由于推移機(jī)構(gòu)間隙等原因，推移千斤頂?shù)男谐桃话阋?100～200mm。它主要取決于采高、底板起伏情況、頂板條件及采煤機(jī)械的型式。所以，一般采高較大，底板起伏變化大，梁端距要求也大。本次設(shè)計(jì)的超靜定薄煤層液壓支架，取消了傳統(tǒng)的四連桿機(jī)構(gòu)，采高較小，所以梁端距定為 200mm。目前最長(zhǎng)見(jiàn)的溜槽長(zhǎng)度為 ，支架中心距也為 ，個(gè)別為 。（3）溜槽本身及榴槽之間聯(lián)接裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要適應(yīng)支架推拉力的要求。（5）輸送機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)與支架高度、架型等相適應(yīng)。 4 刮板輸送機(jī)的選型：SGB630/220，運(yùn)量 400t，中部槽 1500630190根據(jù)三機(jī)配套的尺寸關(guān)系可知：頂梁長(zhǎng)度（包含前梁）=384+630+550+3200200=4564mm 頂梁寬度頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來(lái)定。支架頂梁一般裝有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板行程一般為 100mm～200mm。薄煤層工作面頂板一般較完整，可以不用設(shè)可活動(dòng)的側(cè)護(hù)板，但因?yàn)殚g距大，不僅可能掉矸石，還可能產(chǎn)生擠架60/tAv??中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 11 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè)現(xiàn)象，支架行走又會(huì)出現(xiàn)困難。 頂板覆蓋率 （25）=10%bFL??式中： ——頂梁總面積（米 ）bF2——支架控頂距（米）L——支架間距（米）對(duì)破碎頂板，覆蓋率 δ 值應(yīng)達(dá)到 85—95%，故掩護(hù)式支架裝有可活動(dòng)側(cè)護(hù)板，以維護(hù)架間的間隙；中等穩(wěn)定的頂板覆蓋率 δ 值為 75—85%；穩(wěn)定頂板的覆蓋率 δ 值為60—70%。由式(25)可得：本次設(shè)計(jì)支架的 =%，對(duì)于頂板情況良好的薄煤層已經(jīng)足夠了。本次設(shè)計(jì)的超靜定液壓支架，采用 8 根立柱，增大了工作阻力，提高了穩(wěn)定性。掩護(hù)式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。（支架在最低工作位置時(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的垂線夾角小于 10176。本次設(shè)計(jì)的超靜定液壓支架，是由立柱傾角產(chǎn)生的水平分力來(lái)抵抗水平力的，所以傾角的確定應(yīng)滿足水平分力的要求，按以往的經(jīng)驗(yàn)值，暫將夾角定位 8176。不但要具有一定的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，而且對(duì)頂板的覆蓋率要盡可能高。 主要作用1 用于支撐、維護(hù)和覆蓋頂板，為工作面創(chuàng)造安全的工作空間；2 將立柱的支撐力傳遞至頂板，并給予合理地分布；對(duì)支架后部接近采空區(qū)的頂板起切頂作用；對(duì)無(wú)立柱空間的頂板起支撐作用；3 為護(hù)幫、防倒裝置等提供依托；4 將頂板載荷通過(guò)立柱經(jīng)底座傳到底板。圖 a 為掩護(hù)式支架的整體剛性頂梁，圖 b 為支撐掩護(hù)式的整體剛性頂梁。整體剛性頂梁的長(zhǎng)度長(zhǎng)，面積大。有的剛性頂梁前端上翹，以改善頂梁前部的接頂效果。前梁由前梁千斤頂支撐，對(duì)頂板的適應(yīng)性較好。一般梁的支撐力，未伸出前為 200400KN，伸出后為 100200KN。外伸式伸縮梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，接頂性能好，采用較多。柵狀內(nèi)伸式伸縮梁一般由數(shù)根單獨(dú)的板梁與前部的端梁連接組合而成，故為柵狀結(jié)構(gòu)，如圖 所示。 頂梁結(jié)構(gòu)和斷面形狀各類頂梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般由鋼板焊接而成。頂梁前端呈滑撬式或圓弧形，以減少移架阻力。在頂梁下面焊有鑄鋼柱窩，柱窩兩側(cè)有孔，用鋼絲繩或銷軸把立柱和頂梁連接起來(lái)，掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架在頂梁后端有銷孔，通過(guò)銷軸與掩護(hù)梁上的銷孔相連。一種為立筋凸出型，如圖 (a)所示，增加了焊接強(qiáng)度；另一種為立筋凹下，焊接后使頂梁平整，但焊接強(qiáng)度不如前一種，如圖 ( b)所示。 閉式頂梁 開(kāi)式頂梁開(kāi)式頂梁可減輕頂梁重量，增強(qiáng)頂梁的抗彎強(qiáng)度。頂梁采用前后鉸接式結(jié)構(gòu)，由于支撐強(qiáng)度不是很大，在強(qiáng)度滿足要求的前提下，采用耗材較少的開(kāi)式頂梁。 側(cè)護(hù)板的作用 1 擋矸。在支架移架時(shí)起導(dǎo)向作用； 3 防倒、調(diào)架。 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 支架常用的活動(dòng)千斤頂側(cè)護(hù)板形式有 3 種，即直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板、直角式雙側(cè)可調(diào)活動(dòng)側(cè)護(hù)板和折頁(yè)式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板。固定側(cè)護(hù)板即是梁的邊緣筋，可增加梁體的強(qiáng)度，減輕支架重量。以下）的緩傾斜煤層或近水平煤層，具有擋矸密封性好和導(dǎo)向性好的特點(diǎn)。折頁(yè)式活動(dòng)側(cè)護(hù)板 折頁(yè)式活動(dòng)側(cè)護(hù)板折頁(yè)式活動(dòng)側(cè)護(hù)板如圖 所示，他的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，千斤頂可以布置在梁體的外側(cè)，便于拆裝和維修。主要用于頂板比較穩(wěn)定或堅(jiān)硬條件的支撐掩護(hù)式支架，且只能安裝于頂梁。即：考慮到當(dāng)一架升起，另一架降柱時(shí)，要保證相鄰兩架間側(cè)護(hù)板不脫離接觸。掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的側(cè)面寬度，主要考慮移架步距，一般比一個(gè)步距大 100mm，即相當(dāng)700mm。所以，掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板下部要加寬。由兩臺(tái)相鄰支架的架間距離確定。本次設(shè)計(jì)的超靜定液壓支架采用直角式雙側(cè)可調(diào)的活動(dòng)側(cè)護(hù)板，如圖 所示，提高了支架的適應(yīng)性，便于調(diào)架和導(dǎo)向，在頂梁上加設(shè)頂板，不僅增大了頂梁的強(qiáng)度，而且減小了推移時(shí)的阻力。 底座的結(jié)構(gòu)形式 支架底座常用的形式有三種，即整體剛性底座、底分式剛性底座和鉸接分體底座。整體剛性底座立柱柱窩前一般設(shè)計(jì)一過(guò)橋，以提高底座的整體剛性和抗扭能力。2 底分式剛性底座 底分