【正文】 或支撐掩護(hù)液壓支架。 8．同時(shí)允許選用幾種架型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)格便宜的支架。 液壓支架設(shè)計(jì)的原始條件 松軟煤層，煤層厚度 5 米，傾角 10 度，老頂級(jí)別Ⅲ級(jí)，直接頂類型 3，底板級(jí)別Ⅱ級(jí)，瓦斯涌出量較大。泥質(zhì)頁(yè)巖、再生頂板等屬于這一類。砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖等直接頂屬于這一類頂板。砂巖頂板、堅(jiān)硬的砂質(zhì)頁(yè)巖頂板屬于這一類頂板。 表 21 基本頂級(jí)別 20 注： N 應(yīng)根據(jù)采煤工作面所在位置的地質(zhì)柱狀圖中的 M 和 h 來(lái)計(jì)算。 （ 2）老頂分級(jí) 老頂根據(jù)周期來(lái)壓明顯與否分為四級(jí)： I 級(jí)頂板，周期來(lái)壓不明顯； II 級(jí)頂板，周期來(lái)壓明顯； III 級(jí)頂板，周期來(lái)壓強(qiáng)烈； IV級(jí)頂板，周期來(lái)壓極強(qiáng)烈。反之，周期來(lái)壓越強(qiáng)烈，作用于支護(hù)設(shè)備上的載荷就越小，且有沖擊。 表 23 節(jié)理裂隙間距表 節(jié)理裂隙間距表 l/m c1 表 24 分層厚度表 分層厚度表 Hx/m C2 表 25 支架架型確定參數(shù) 支架架型確定參數(shù) 基本頂級(jí)別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接頂級(jí)別 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4 液壓支架架型 掩護(hù) 掩護(hù) 支撐 掩護(hù) 掩護(hù)或支撐 支撐 支掩 支掩 支撐或支掩 支撐或支掩 支撐（采高小于） 或支掩（采高大于） 支架支護(hù)采高 1m 采高 2m294 343（ 245） 295 343（ 245） 295 343 ＞ 2 295 ＞ 2 343 應(yīng)結(jié)合深孔爆 22 強(qiáng)度/(KN/m178。 23 第 3 章 支架各部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 支撐掩護(hù)式液壓支架的整體結(jié)構(gòu) 支撐掩護(hù)式液壓支架主要由護(hù)幫、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。如圖 a 所示為整體剛性頂梁。 圖 32 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 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D c 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) 25 掩護(hù)式液壓支架的頂梁結(jié)構(gòu)型式如圖 33 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。 如圖 b 所示為潛入式頂梁，頂梁后端為扇形結(jié)構(gòu)，掩護(hù)梁可潛入扇形結(jié)構(gòu)內(nèi)，消除三角區(qū)。平衡千斤頂調(diào)節(jié)頂梁的接觸面積。 如圖 e 所示為帶伸縮前梁的鉸接式頂梁，可及時(shí)支護(hù)頂板，減少頂板的暴露時(shí)間 鉸接式頂梁加伸縮和擺動(dòng)前梁，為如圖 d、 e 所示兩種型式的結(jié)合型，由前梁千斤頂調(diào)節(jié)前梁角度，并在前梁內(nèi)加伸縮前探梁。 4．頂梁的斷面形狀 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，移減少移架阻力。在頂梁下面含有鑄鋼柱窩，柱窩兩側(cè)有孔，孔用鋼絲繩或銷軸不立柱和頂梁連接起來(lái)。按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)式： 1）閉式頂梁 頂梁上下蓋板與筋板焊接成封閉型，如圖 (34)所示： 圖 34 頂梁筋板焊接圖 2）開(kāi)式頂梁 開(kāi)式頂梁結(jié)構(gòu)如圖所示其 特點(diǎn)為減輕頂梁重量，曾強(qiáng)頂梁抗彎強(qiáng)度。 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu) 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)梁上上端與頂梁鉸接，下部焊有與前、后連桿鉸接的耳座（有的支架在掩護(hù)梁上焊有立柱柱窩）。 從側(cè)面看掩護(hù)梁，有直線型，折線型兩種。其中，如圖 a 所示為折線型，圖 b 為直線型。 從掩護(hù)梁的寬度方向分，可分為整體式和相分式兩種。 側(cè)護(hù)板 1．側(cè)護(hù)板的種類 頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板有兩種： 一種是一側(cè)固定另一側(cè)活動(dòng)的側(cè)護(hù)板。一般燕傾斜方向的上方為固定側(cè)護(hù)板，下方為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。但當(dāng)改換工作(a) (b) 圖 36 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 28 面開(kāi)采方向時(shí)，活動(dòng)側(cè)護(hù)板便位于傾斜方向的上方，給調(diào)架、防倒等帶來(lái)不便，所以很少采用。這種側(cè)護(hù)板可以適應(yīng)工作面開(kāi)采方向變化的要求，有利于防倒和調(diào)架。通常有兩種類型 。這種類型側(cè)護(hù)板又有三種形式，如圖 37a 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 37b、 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。 1）整體式。 如圖 38a 所示的底座用于支撐式液壓支架，箱體高度大便于安裝復(fù)位裝置。 2）對(duì)分式。如圖 38c、 d 所示為前、后兩個(gè)底座的對(duì)分式，兩者通過(guò)銷軸與彈簧鋼板鉸接而成。 圖 37 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 a b c d 29 3）底 靴式。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活，對(duì)地板的不平整適應(yīng)性強(qiáng)，但剛性差，與地板接觸面積小，穩(wěn)定相差，一般用于節(jié)式支架上。同時(shí)底座后部 的重力大于前部，避免移架時(shí)啃底。在整體式底座后部中間去掉一塊鋼板，減少底座后部與底板的(a) (b) (c)(f)(e)(d)圖 38 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 B C f 30 接觸面積，增加底座后部的比壓，同時(shí)有利于排矸。 立柱 1．立柱的結(jié)構(gòu) 立柱按動(dòng)作方式分為單作用和雙作用立柱；按結(jié)構(gòu)分為活塞式和柱塞式立柱；按伸縮方式分為單伸縮和雙伸縮式立柱，如圖 39 所示。單伸縮雙作用活塞式立柱，靠液壓力伸柱和降柱。 2）雙伸縮立柱的動(dòng)作原理 雙伸縮立柱動(dòng)作原理如圖 310 所示 當(dāng)高壓液進(jìn)入中缸下腔，上腔回液，使中缸伸起，如圖 310a 所示。降柱時(shí)如圖 310c、 d 所示。 立柱上部進(jìn)液孔經(jīng)中缸小孔進(jìn)入上柱上腔，下腔液體經(jīng)底閥從立柱下部孔回液，上柱下降，如圖 310d 所示 3．機(jī)械加長(zhǎng)桿的結(jié)構(gòu)原理 (a)(b)(c)(d)圖 310 雙伸縮立柱動(dòng)作原理 32 由于雙伸縮立柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，為了降低成本，在單伸縮立柱上安裝機(jī)械加長(zhǎng)桿，滿足支撐高度的變化要求。把支架降至原來(lái)高度，拆下另兩根機(jī)械加長(zhǎng)桿的卡環(huán)，用同樣的方法使這兩根機(jī)械加長(zhǎng)桿達(dá)到與前兩根相同的高度為止。 第二個(gè)原因，當(dāng)立柱為傾斜布置時(shí)，在支架升降過(guò)程中，立柱一方面要伸縮，一方面要傾斜，立柱與頂梁和立柱與底座之間依靠立柱上、下端半球形發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而增大了支架的調(diào)高范圍。移架和推溜的動(dòng)作就是通過(guò)推移千斤頂及其附屬裝置來(lái)完成的，但隨著礦山地質(zhì)條件、液壓支架結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程不同，推移方式和推移千斤頂?shù)牟贾靡膊灰粯印? 2．護(hù)幫裝置：液壓支架的護(hù)幫裝置時(shí)為了開(kāi)采厚煤層或煤質(zhì)松軟的一些中厚煤層時(shí)防止煤壁片幫而設(shè)計(jì)的。正常情況下，護(hù)幫板伸出緊貼煤壁，防止片幫，或在片幫時(shí)起緩沖作用，防止硬傷工作人員。 3．擋矸裝置：矸石涌入支架內(nèi)會(huì)造成行人不便，移架困難，有時(shí)甚至?xí)褡〔倏v閥把手，損壞高壓軟管，嚴(yán)重 影響支架的正常工作，架內(nèi)矸石的清理也需要繁重的體力勞動(dòng)。 4．防滑防倒裝置：液壓支架在移架過(guò)程中，由于支架自重在傾斜方向的分力會(huì)使支架沿傾斜下滑，所以煤層傾角越大，下滑力也越大。當(dāng)煤層傾角增大至使支架失去橫向穩(wěn)定性時(shí)，支架會(huì)向下傾倒，因此，為了保證支架的正常工作，必須采用相應(yīng)的防滑、防倒裝置。 本設(shè)計(jì)采高選擇 2m~ 根據(jù)式 41 可得： H??≥ 2500 mm＋ 200mm=2700mm 根據(jù)式 42 可得： H??≤ 2020mm－ 100mm－ 50mm－ 50mm=1800mm 所以初步選定： H??=2700mm H??=1800mm 35 支架伸縮比 支架的伸縮比指最大與最小支架高度之比值為： nmHHm ? （ 33） 代入數(shù)據(jù)得 m=。 支架間距 支架間距就是相鄰兩支架中心線的距離。我國(guó)刮板輸送機(jī)中部槽每節(jié)長(zhǎng)度為 ，千斤頂連接塊 位置在中部槽中間位置，所以除節(jié)式和邁步式液壓支架，支架間距一般為 。在支架底座長(zhǎng)度設(shè)計(jì)時(shí)要考慮以下幾方面：支架度底座的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱 、液壓控制裝置、推移裝置和其它輔助裝置；便于人員操縱和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。本設(shè)計(jì)取底座長(zhǎng)取 底座寬度取 。這樣可使托梁鉸接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)與煤壁接近于保持等距，當(dāng)梁端距處于允許值范圍之內(nèi)時(shí)，借此可以保證梁端頂板維護(hù)良好。由于它處在隔離 36 采空區(qū)的位置，故可以起到良好的擋矸作用。 4．提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機(jī)構(gòu)將液壓支架連成一個(gè)重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。如圖 41 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。 。 。 ?！?30176。 3．從圖 41 可知，掩護(hù)梁與頂梁的餃點(diǎn) e 和瞬時(shí)中心 O之間的連線與水平線夾角為θ其范圍要為 tgθ 其原因 是 ? 角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。其原因是當(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)。水平的合力也相應(yīng)的減小，所以減小了掩護(hù)梁的外載荷。一般同一類型的支架采用歐冠 類比法來(lái)確定。 因此，由類比法取鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離為 150mm，后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離為 250mm。用解析法來(lái)確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖 43 所示。 P2—— 支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁夾角 (度 )。 Q2—— 支架最低位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度） L2—— e’點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)的距離； 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。 Q1=75176。 H1H2GAP 1P 2Q 1 Q 2e39。 由已知參數(shù)計(jì)算： H1=2700150250=2300 mm 對(duì) G、 A 進(jìn)行圓整，?。? G=1630mm A=1020mm 3．幾何作圖作圖過(guò)程。 具體作圖步驟如下： 1)確定后連桿下鉸點(diǎn) O 點(diǎn)的位置，使它比底座面略高 250mm 2)過(guò) O 點(diǎn)作與底座面平行的水平線 H— H 線。 4)在此斜線截取線段長(zhǎng)度 A,a 點(diǎn)為支架在最高位置時(shí)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，則 HH 線與 F— F 線的距離為 H1，為液壓支架的最高位置時(shí)的計(jì)算高度。 8)作點(diǎn) e〞距點(diǎn) e900mm，此為支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。以 o 為圓心， A 為半徑作圓。 10)以 a〞為圓心以 長(zhǎng)度為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn) b〞，為支架在最低位置時(shí)前連桿上鉸點(diǎn)的位置。 13)以 O 為圓心， A 為半徑圓弧。 15)以 aˊ點(diǎn)為圓心， 長(zhǎng)為半徑作弧，交 a‘ e’上一點(diǎn) bˊ點(diǎn)。 16)由 b， bˊ ,b〞三點(diǎn)確定的圓心 C，為前連桿下鉸點(diǎn)位置。 18)按以上初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫(huà)出液壓支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn) eˊ的運(yùn)動(dòng)軌跡，只要逐步變化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，便可以畫(huà)出不同的曲線，再按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征進(jìn)行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸埔频姆绞綍r(shí)支架要超前輸送機(jī)一個(gè)步距，以便采煤機(jī)過(guò)后，支架能及時(shí)前移，支控新暴露的頂板，做到及時(shí)支護(hù)。 設(shè)計(jì)中采用及時(shí)支護(hù)方式。另外在輸送機(jī)鏟煤板前也要留有一定距離。也是為防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。以此來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。 由以上計(jì)算得知液壓支架的尺寸如下： 43 掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 掩護(hù)梁的作用和用途 掩護(hù)梁是支架的掩護(hù)構(gòu)件，它有承受冒落矸石的載荷和頂板通過(guò)頂梁傳遞的水平載荷引起的彎矩，掩護(hù)梁的用途，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)前后連桿傳遞給底座。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。 44 2）掩護(hù)梁寬度 By 本設(shè)計(jì)掩護(hù)