【正文】 雙伸縮立柱的支架。（2） 煤層傾角① 煤層傾角10 時(shí)，支架可不設(shè)防倒滑裝置?！?5176。③ 傾角25176。（3） 底板強(qiáng)度① 驗(yàn)算比壓，應(yīng)使支架底座對(duì)底板的比壓不超過(guò)底板允許比壓。（4） 瓦斯含量 對(duì)瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合保安規(guī)程的要求，并選用通風(fēng)端面較大的支承式或支承掩護(hù)式支架。（6） 地質(zhì)構(gòu)造 斷層十分發(fā)育，煤層變化過(guò)大，頂板的允許暴露面積在 5～8㎡以下時(shí)，時(shí)間在 20min 以上時(shí)，暫不宜使用綜采。 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則與內(nèi)容（1） 確定支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則① 要滿足配套設(shè)備(采煤機(jī)、輸送機(jī))的相關(guān)要求:② 與支架的工作方式(即時(shí)支護(hù)或滯后支護(hù))相適應(yīng)。④ 支架的工作穩(wěn)定性好。② 確定支架總體與主要部件的布置與尺寸。下面僅分析目前廣泛應(yīng)用的三種典型架型的總體布置與結(jié)構(gòu)尺寸的一般范圍。對(duì)于大采高支架，按下式確定支架高度，即H ＝M 十(200～400)mmmaxH =M (500～400)mminH ———支架最大高度(mm)；H ———支架最小高度(mm)；iM ———最大采高(mm)；axM ———最小采高(mm)minM ＝ 1SKCM = min2SKC式中 ——— 煤層平均厚度；C、 ———煤層厚度上、下波動(dòng)系數(shù)，一般取1S2＝1．1～1．3， ＝0．8～0．90。調(diào)高范圍越大，支架適用范圍越廣調(diào)高范圍給支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成困難，可靠性降低。maxin支架的伸縮比指其最大與最小高度之比即：m=Hm/Hn由于液壓支架的使用壽命較廠，并可能被安裝在不同采高的采煤工作面，所以，支架應(yīng)具有較大的伸縮比。m=Hm/Hn=2600/1200=符合掩護(hù)式支架的伸縮比范圍。目前國(guó)內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用1．5m。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。（3） 支架間距 　所謂支架間距，就是相鄰兩架中心間的距離，按如下公式計(jì)算：b = B + nC 式中 b:支架間距 B:每架支架頂梁總寬度 C:向鄰支架頂梁間的間隙n:每架所包含的組架或框架數(shù)，總體自移式支架 n＝1，整體逐步式支架 n＝2，節(jié)式組合邁步支架 n＝支架節(jié)數(shù)。（4） 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁梁面之距和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距取掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁梁面之距為 100mm，取后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距為 100mm。根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征，初選 P1=56176。P2=26176。由圖所示的幾何關(guān)系可以列出如下兩式：聯(lián)立以上兩式可得：將以上各值代入可得A/G=一般 A/G 的比值按以下范圍來(lái)取：掩護(hù)式支架 A/G=～；故 A/G 取 合適，支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度為：將 A/G= 代入上式中可得G=1791，A=918，取整后 G=1800，A=920；P1 仍取 56176。P2=26176。四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾何作圖法按如下步驟進(jìn)行。按類比法確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距和連桿下鉸點(diǎn)至底座至底面之距均為 100mm。設(shè)：G掩護(hù)梁長(zhǎng)度， A后連桿長(zhǎng)度， L2e′點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)之距， H1支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度， H2支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度。（2）過(guò) O 點(diǎn)作與底座面平行的水平 H—H 線。（4）在此斜線上截獲線段 oa，oa 長(zhǎng)度等于 A，a 點(diǎn)即為后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。（6）過(guò) e′點(diǎn)作 H—H 線的平行線 F—F 線，則 H—H 線與 F—F 線的距離為 H1，為液壓支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度。HHFFaeo（8）過(guò) e′點(diǎn)作 FF 線的垂線（認(rèn)為液壓支架由高到底變化時(shí)，e′點(diǎn)在此直線上滑動(dòng)）。（10）取 e′′′ e′ 某一點(diǎn)， ′′ e 為液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)（液壓支架由高到低變化時(shí)，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為近似雙紐線，中間這一點(diǎn)的位置直接影響頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀、變化寬度等）。（12）以 e′′ 點(diǎn)為圓心，掩護(hù)梁長(zhǎng) ae′ 為半徑作弧，交前圓弧上一點(diǎn) a′ ，此點(diǎn)為液壓支架降到中間某一位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 aeHHFFo（14）連接 e′′ a′ 、e ′′′ a′′ ，并以 a′ 點(diǎn)為圓心，ab 長(zhǎng)為半徑作弧，交 a′ e′′ 上一點(diǎn) b′；以點(diǎn)為圓心，長(zhǎng)為半徑作弧，交上一點(diǎn)點(diǎn)。（15）連接為液壓支架降到中間某一位置和最低位置時(shí)后連桿的位置。（17）過(guò)點(diǎn)向線作垂線，交點(diǎn)，則線段和為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)。 液壓支架支部件設(shè)計(jì)（1） 頂梁頂梁用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板，承受頂板壓力，將頂板載荷通過(guò)立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。整個(gè)頂梁分前梁和主頂梁兩部分。鉸接前梁端部的支撐力決定于前梁千斤頂?shù)闹瘟?。主頂梁為焊接箱式結(jié)構(gòu)。在頂梁兩側(cè)裝有側(cè)護(hù)板，根據(jù)工作面方向不同可使一側(cè)固定，另一側(cè)活動(dòng)。為了防止銷子脫出，用擋板固定。頂板采用的鋼板厚度為 25mm，筋板厚度為 40mm。 減小頂梁長(zhǎng)度，有利于減小擰頂面積，增大支護(hù)強(qiáng)度。掩護(hù)式支架，由于一般用于破碎頂板，應(yīng)將頂板長(zhǎng)加以控制，使空頂區(qū)范圍內(nèi)的重復(fù)支承次數(shù)不超過(guò) 4～5 次，頂梁長(zhǎng)度為 ～,最大 3m。cos ][G ＝56176。其中寬面頂一般為 ～,節(jié)式支架一般為 ～,此處取 1600mm。支架控頂距 L 為支架頂梁長(zhǎng)度加頂梁前端與煤壁間距。此掩護(hù)式支架為二柱，采用傾斜布置，這樣可以克服一部分水平力，并能增調(diào)高范圍。?30同時(shí)由于頂梁較短，立柱傾角加大可以使頂梁柱窩位置前移，使頂梁前端支護(hù)能力增大。支架頂梁只支承兩柱時(shí),上柱窩位置在頂梁后部,一般頂梁前端與后端之比為 ～:1。②立柱下柱窩位置的確定立柱下柱窩位置的確定，要有利于移架，使底座前端比壓小。來(lái)考慮，具體計(jì)算如上圖所示。 ①121coscosxAxG?????? ②232xHtg??將②式代入①式代入上式可得 1132coscosGAH?????式中 H3=Hn（h2+h3）本設(shè)計(jì)中，取液壓支架最低可降到 1700mm 處，故 H3=1900150150=1600mm支架最低位置時(shí)，后連桿與水平面夾角1?支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面的夾角2初選支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面的夾角為 25176。（3）底座底座為支架的其它結(jié)構(gòu)件和工作機(jī)構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)，與前、后連桿和上連桿一起組成四連桿機(jī)構(gòu)，將立柱和前、后連桿傳遞的頂板壓力傳給底板。在底座前端中間焊接有過(guò)橋它可以起到對(duì)底座的加強(qiáng)作用，另外還要用于固定推移千斤頂，將其一端固定在底座上。采用整體式底座：這種底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小，底座的前端做成滑靴形，以減小支架的移動(dòng)阻力，同時(shí)底座后部重量大于前部避免移架時(shí)底座啃底，底座與立柱之間連接處用鑄剛球面柱窩接觸，以免因立柱偏斜受偏載，并用限位板和銷柱限位，防止立柱脫出柱窩。本設(shè)計(jì)采用整體式底座.（4）掩護(hù)梁掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過(guò)千斤頂傳遞給底座。掩護(hù)梁為面板式箱形結(jié)構(gòu)件。掩護(hù)梁上的側(cè)護(hù)板的裝配方式與頂梁相同。圖 35　插板千斤頂結(jié)構(gòu)圖1缸體 2活塞 3擋圈 4壓盤(pán) 68 5半環(huán) 556壓環(huán) 7活塞導(dǎo)向環(huán) 8鼓形密封圈 9O 形密封圈10擋圈 11活塞 12蕾形密封圈 擬定液壓系統(tǒng) 本支架的液壓系統(tǒng)，由乳化液泵站，主進(jìn)，主回液膠管，各種液壓元件，立柱及各種千斤頂?shù)冉M成。 本支架液壓系統(tǒng)所使用的乳化液，是由乳化油和水配制而成的，乳化油的配比濃度為 5％，使用乳化液應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 定期檢查濃度，濃度過(guò)高增加成本，濃度太低，可能造成液壓元件銹蝕，影響液壓元件的密封和使用壽命（2） 防止污染，定期清理乳化液箱和支架過(guò)濾器（3） 防凍：乳化液的凝固點(diǎn)為零下三度左右，與水一樣也具有凍結(jié)膨脹性，乳化液受凍后，不但體積膨脹 ，穩(wěn)定性也受影響，乳化液地面配制和冬季運(yùn)輸時(shí)要注意防凍。開(kāi)始支架以初承力支承頂板，此時(shí)為無(wú)壓狀態(tài)，當(dāng)周期來(lái)壓時(shí)，頂板下沉，使立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到大于安全閥調(diào)定正壓力時(shí)，安全閥被打開(kāi)，使立柱下腔壓力下降，稱立柱讓壓狀態(tài)，使支架以工作阻力支護(hù)頂板；如繼續(xù)來(lái)壓，就要不斷讓壓，所以立柱要有一定的向下行程，如沒(méi)有向下行程，稱壓死狀態(tài)，這是在設(shè)計(jì)和使用中，必須要注意避免的現(xiàn)象。 支架載荷的確定 液壓支架實(shí)際受載荷情況很復(fù)雜，頂梁和底座上的載荷即非集中載荷又非均布載荷，分布規(guī)律隨著支架與頂?shù)装宓慕佑|情況而變化，為簡(jiǎn)化計(jì)算作如下規(guī)定。（2） 金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的直梁理論來(lái)計(jì)算。（4） 通過(guò)分析和計(jì)算可知，掩護(hù)梁上煤塊的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低，所以在計(jì)算強(qiáng)度時(shí)不計(jì)。（6） 作用在頂梁上水平力的產(chǎn)生有二種情況：一種是支架在承載讓壓時(shí)，由于頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡為雙扭線，所以頂梁與頂板有產(chǎn)生位移的趨勢(shì)，水平力為頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘積，其方向與頂梁產(chǎn)生位移方向趨勢(shì)相反；另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動(dòng)，使支架頂梁受一指向采空區(qū)的水平力，最大水平力值與上相同。（7） 支架各部分受力，按不同支護(hù)高度時(shí)受力最大值進(jìn)行強(qiáng)度校核。 支架受力分析支架的受力分析與計(jì)算，是按理論力學(xué)中一個(gè)物體受幾個(gè)力的作用下處于平滑狀態(tài)時(shí)，所受力和力矩之和為零的原理來(lái)進(jìn)行分析和計(jì)算的。即滿足靜力平衡的充分必要條件為各力在 x 上的投影之和為零，各力在 y 上的投影之和為零。下面就根據(jù)這一理論對(duì)支架簡(jiǎn)化成平面桿系進(jìn)行受力分析和計(jì)算。（1） 立柱傾角對(duì)承載能力的影響由于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的立柱大部分是傾斜布置的，傾角 又隨著支架的高度變?化，所以支架的承載能力的大小也隨著支架的高度而變化。立柱支撐在頂梁，當(dāng)立柱的工作阻力為 ，傾角為BP時(shí)，顯然支架的承載能力與 COS 有直接的關(guān)系。? 角和?COS 之間的關(guān)系表示在圖 3－1 看到，當(dāng) 18 時(shí)，?COS ，支架的承載能力降低值不等大于５％。 圖 4－1因此叢支架承載能力的角度看，立柱傾角不要大于 18 。?（2） tgθ 值對(duì)支架承載能力的影響在以上各式中有多項(xiàng)公式包含 tgθ，分析如下：O 點(diǎn)是瞬時(shí)中心，隨著支架高度的變化，O 點(diǎn)　的位置也發(fā)生變化，tgθ 也跟著發(fā)生變化。當(dāng) O 點(diǎn)在頂梁下方時(shí) tgθ 取負(fù)值。當(dāng)摩擦系數(shù) W＝，tgθ= 時(shí)，附加力可達(dá)支架名義工作阻力的 30％。在支架的工作高度范圍內(nèi)，一般把 tgθ 值控制在 以下，從而把附a加力控制在支架名義工作阻力的 10％范圍內(nèi)。（3） 支架承載能力隨高度的變化　　由支架載荷 的計(jì)算式直到，其中 、 、 是隨高度而變化的，因此支架的支撐力也就AP??l隨著高度而變化。一般情況下，掩護(hù)式支架常用加大立柱的傾角來(lái)擴(kuò)大支架的調(diào)高范圍。所以支架的調(diào)高范圍越大，承載力變化越大。所以設(shè)計(jì)掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架時(shí)，應(yīng)特別注意使支架承載力在整范圍內(nèi)的變化盡量小。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要以頂梁承受最大負(fù)荷時(shí)的支護(hù)高度為依據(jù)，按此時(shí)的工況進(jìn)行受力分析。產(chǎn)1tg??生水平載荷的原因很多，所以它的大小和方向也是根據(jù)具體情況而變化。即壁系數(shù)斷裂極限值 等于頂梁maxf和頂板的摩擦系數(shù)。maxf水平載荷的方向可以只考慮向后作用，也就是從煤壁向老塘的方向作用。 值在 中隨承載能力有很大影響。2） 對(duì)連桿受力影響　　由連桿受力 和 的計(jì)算式可以看出，摩擦力對(duì)連桿受力的影cPD響表現(xiàn)在 和 項(xiàng)中。因此，隨著支架的高度，摩擦力對(duì)連桿的影響逐漸增大。因此其極限條件為：cPD cPD()0DCSin???得：　　　　　　　　　 ＝0即：　　　　　　　　 DC?當(dāng)分母等于 1 時(shí)， 和 得最小值，其條件為：cP()1DCSin??＝90 ?由以上兩個(gè)條件得到下列結(jié)論，前后連桿不能平行放置，前后連桿的水平支架必須要有差值，從連桿受力的角度著眼，其差值應(yīng)越大越好，極限差是 90 。據(jù)此把三種支架簡(jiǎn)化成平面桿系進(jìn)行受力分析和計(jì)算。圖中 Pt=，P8 為平衡千斤頂?shù)耐疲ɡ┝Γ琍8 為推力時(shí)，P8=，當(dāng) P8 為拉力時(shí)，P8=，需求 FF1′及作用點(diǎn)位置。8P當(dāng) 為負(fù)值時(shí)，（平衡千斤頂為拉力）且 W= 時(shí)，F(xiàn)1 有最大值。若這個(gè)條件強(qiáng)度計(jì)算能滿足，其它條件都能滿足。所以，在驗(yàn)算掩護(hù)梁和前后連桿強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)按此種情況進(jìn)行。a8oF65a ①538264coscsosaxFPF?????? ②8253iniiny?聯(lián)立以上兩式可得: 42424533(cosisico)sincosaaxyF? ??????3864cosaPx?故當(dāng)平衡千斤頂為推力時(shí),將 , , ,???3461,83????, 代入可得:??54(cosin3si6co83) KN??????????????當(dāng)平衡千斤頂為拉力時(shí),將 , , ,? ,83????, 代入可得:???52947(cos6in8si6co83) KN????????? ?????底板對(duì)底座的支撐反力 與 大小相等。 WF1對(duì)點(diǎn)取矩，整理后有 ??11FXwhx?????當(dāng) 為負(fù)值時(shí)（平衡千斤頂為拉力）， ??? m??????當(dāng) 為正