【正文】 c 式中 eb ： 支架間距 (支架中心距 )； mB ： 每架支架頂梁總寬度； 3c ： 相鄰支架 (或框架 )頂梁之間的間隙； n： 相鄰支架包含的組架數(shù)或框架數(shù)，整體自移式支架中 n＝ 1； 整體邁步式華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 支架中 n=2； 節(jié)式組合邁步支架中， n＝支架節(jié)數(shù)。我國刮板輸送機(jī)中部槽每節(jié)長度為 ，千斤頂連接塊位置在中部槽中間位置，所以除節(jié)式 和 邁步式支架外，支 架間距一般為 。在設(shè)計支架的底座長度時，應(yīng)考慮如下方面：支架對底板的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠空間用于安裝立 柱 、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作行走 ； 保證支架的穩(wěn)定性等。 用幾何作圖法來設(shè)計四連桿機(jī)構(gòu) 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的幾何作圖法按如下步驟進(jìn)行： (1)確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面的距離。用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長度 。 圖 掩護(hù)梁和后連桿長度的確定 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 設(shè) ： G： 掩護(hù)梁長度； A： 后連桿長度； 2L ： ,e 點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)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。 按四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征要求，選定 1P 、 2P 、 1Q 、 2Q 代人式（ 46），可以求得 AG 的比值。 掩護(hù)式液壓支架： AG ＝ ～ 支撐掩護(hù)式液壓支架： AG ＝ ～ （ 47） 支架最高位位時的計算高度為： 111s in s inH G P A Q??（ 48） 根據(jù) AG 的比值和式 (48)可以求得掩護(hù)梁的長度 G 和后連桿長度 A，經(jīng)過取整后，再重新算出 1P 、 2P 、 1Q 、 2Q 的角度，這幾個參數(shù)就確定了。同時為了防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜時，采煤機(jī)滾筒不截割頂梁，又考慮到采煤機(jī)截割時，不一定把煤壁截割成一垂 直平面，所以在設(shè)計時，要求頂梁前端距煤壁最小距離為 300mm ，這個距離叫空頂距。一般為 135— 150mm，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。 2）頂梁長度的計算 (1)掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式液壓支架頂梁長度計算 頂梁長度＝ (配套尺寸十底座長度十 4cos 1Q )一 Gcos1P +300+e+掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)的距離 式中 ： 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)備配套團(tuán)冊確定 。 (2)支撐式液壓支架頂梁長度計算：頂梁長度＝配套尺寸十底座長度 300 立柱位置的確定 1）支架立柱數(shù)的確定 目前國內(nèi)支撐式液壓支架立柱數(shù)為 2— 6根，常用為 4根，掩護(hù)式液壓 支架為 2 根，支撐掩護(hù)式液壓支架為 4根。掩護(hù)式液壓支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。同時由于頂梁較短，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。立柱間距是就支撐式和支撐掩護(hù)式液壓支架而言 的 ，即前、后柱的間距。支撐式和支撐掩護(hù)式液壓支架的立柱間距為 1— 。為此，在設(shè)計時，必須根據(jù)頂板載荷分布和底板條件，先確定支架頂梁的支撐力分布和華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 底座對底板的比壓分布 ， 使支架能適應(yīng)工作面條件的要 求，以此來確定立柱上、下柱窩的位置。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，載荷沿頂梁長度力向按線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均勻分布。同時為偏于安全，可以認(rèn)為頂梁前端載荷為零，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 。立柱下柱窩位置的確定，要有利于移架，使底座前端比壓小。 圖 下柱窩位置計算圖 按幾何關(guān)系列出下列公式進(jìn)行計算 21c o s c o sx x A x G???? ? ? ? （ 410） 2 3 2tanxH ?? （ 411） 將 （ 411） 代入 （ 410） 得 1 1 3 2c o s c o s ta nx x G A H? ? ??? ? ? ? （ 412） 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 式中 3 2 3()nH H h h? ? ? 1? ：支架最低位置時，后連桿與水平面夾角 2? ：支架最低位置時，立柱傾角 ? ：支架最低位置時，掩護(hù)梁與水平面夾角 （ 2)支撐式和支撐掩護(hù)式液壓支架柱窩位置的確定 ①根據(jù)支撐力分布與頂板載荷相一致的原則，通過受力分析計算，確定柱窩合力作用點(diǎn)位量。 平衡千斤頂?shù)奈恢煤托谐痰拇_定 掩護(hù)式液壓支架中平衡 千斤頂?shù)奈恢脩?yīng)按下述方法計算確定。 為了保證支架工作的可靠性，支架的支撐力分布 (包括立柱的支撐力和平衡千斤頂?shù)耐屏蚶Φ?)，必須適應(yīng)頂板載荷分布?，F(xiàn)按兩種情況進(jìn)行分折。當(dāng)頂梁后端出現(xiàn)空頂時，頂梁前端載荷加大，頂板載 荷合力作用點(diǎn)位置前移，此時平衡千斤頂受推，為使支架支撐力分布適應(yīng)頂板載荷分布，假設(shè)合力作用點(diǎn)位置在頂梁后端 倍頂梁長度處進(jìn)行計算。 取頂梁和掩護(hù)梁為分離體，如圖 。 1 8 1 2 8 2 7 1 1 1 2 1 2 1 1 10 , sin c o s ( ) c o s ( ) sin ( ) 0ttM F x p L p h h p L L p h h F W h? ? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? （ 414） 式中 ： tp ：平衡千斤頂?shù)耐?、拉?(推力取“十”、拉力取“一” ) W：頂板與頂粱之間的 摩擦系數(shù)，計算時取 ； 1L ：立柱柱窩中心至平衡千斤頂上鉸點(diǎn)的距離， m； 2L ：平衡千斤頂上鉸點(diǎn)至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)的距離， m； X：支護(hù)阻力合力作用點(diǎn)位置； 1?? ：支 架在最高位置時的立柱傾角； 2?? ：支架在最高位置時平衡千斤頂傾角 (為使平衡千斤頂與掩護(hù)梁不發(fā)生干涉，保證支架在不同高度時平衡千斤頂與掩護(hù)梁平行， 2?? 可以取支架在最高位置時頂梁上平面和掩護(hù)梁的夾角 )； 7h ：平衡千斤頂活塞桿鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離。通過式 (413)求出 3F ，代人式 (414)求得 2L 。所以，可用兩個 x代人式 (414)進(jìn)行計算，求出兩個人 2L 值來，再取兩個人 2L值的平均值即可。為防止平衡千斤頂耳環(huán)或平衡千斤頂本身被拉壞，對平衡千斤頂?shù)男谐逃腥缦乱螅寒?dāng)支架在最高位置時，頂梁能下擺 15? 。為簡化計算，取如下兩種情況：假設(shè)平衡千斤頂?shù)幕钊麠U全部伸出 時頂梁和掩護(hù)梁成 180? 角；平衡千斤頂?shù)幕钊麠U全部縮回時，支架恰好在最高位置。 圖 支架在最高位置時的 4L 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 47L L x??? （ 416） 式中 ，由下式進(jìn)行 計算 2 2 2 2 712 7 1 4 2 7 12( ) s in ( ) s in ( 9 0 a r c ta n )hhx L h h L h h L?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（ 417） 當(dāng)頂梁和掩護(hù)梁成 180? 角時，平衡千斤頂達(dá)到最大長度 5L ，如圖 所示。平衡干斤頂?shù)男谐檀_定后，即可確定它在掩護(hù)梁上的位置，如圖 。 1b ：當(dāng)活塞桿全部縮回時，活塞桿鉸點(diǎn)至活塞 桿腔出油孔中心線的距離 。 1)側(cè)推千斤頂控制方式 (1)無鎖緊回路且不操作時，側(cè)推千斤頂處于浮動狀態(tài)，靠彈簧筒的彈簧力控制活動側(cè)護(hù)板與鄰架的間隙。這種華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于防矸、防倒效果與彈簧式差不多。優(yōu)點(diǎn)為防矸、防倒效果好。 2)側(cè)推干斤頂位置布置。在掩護(hù)梁上 — 般僅在中間布置一個側(cè)推千斤頂，兩端各對稱布置一個彈簧簡。 具體布置方式有如下 3種 二孔式一采用兩個側(cè)椎千斤頂，在側(cè)推千斤頂處同時布置彈簧筒，靠彈簧力實(shí)現(xiàn)架間密封。 四孔式 —— 中間兩孔安裝側(cè)椎千斤頂，側(cè)面兩孔布置彈簧筒。在過風(fēng)量 — 定時，采煤工作面的通風(fēng)斷面積不應(yīng)過小。因此必須驗(yàn)算通風(fēng)斷面積。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百零五條規(guī)定，工作面的風(fēng)速應(yīng)小于 5m／ s。 2qQKQ = mC沼采 （ 421） 式中 K：通風(fēng)不均勻系數(shù)．一般取 K= qC ：《煤礦安全規(guī)程》第一目零五條允許的甲烷 (俗稱沼氣 )含量一般取 qC =1% 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 第 5 章 液壓支架的受力分析 為設(shè)計計算方便，對支架的外載荷和支架本身簡化，先概括如下 ： （ 1）把支架簡化成一個平面桿系結(jié)構(gòu)，為偏于安全，計算時把外載荷視為集中載荷。 （ 3）頂梁、底座和頂?shù)装灞徽J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性分布，沿支架寬度方向均勻分布。所以，進(jìn)行強(qiáng)度計算時忽略不計，使掩護(hù)梁偏于安全。 （ 6）產(chǎn)生作用在頂梁上的水平力的情況有兩種，一是由于支架讓壓回縮，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動軌跡為近似雙紐線頂梁與頂板間產(chǎn)生相對位移。頂梁和頂板的靜摩擦力系數(shù) W一般取 。 （ 8）各結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度校核，按理論支護(hù)阻力校核危險斷面 。已知立柱工作阻力 a b m np p F F F ?、 ， 求 、 、 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 圖 鉸接式頂梁支架受力 圖 首先取前梁為分離體，如圖 。 圖 后梁分離受力 圖中結(jié)構(gòu)尺寸 23LL、 為已知。 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 圖 鉸接式頂梁支架受力 圖中 tspp、 為己知，需求從 11FF?和 及作用點(diǎn)位置。 圖 各力對 a點(diǎn)取矩，可寫出 1F 作用點(diǎn)的位置 x的表達(dá)式： 8 2 2 8 2 1 2 1 1 2 1 1 2 1 21s in c o s ( ) c o s ( ) s in ( )ttp L p h h p L L p h h F W hx F? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? （ 55） 式中 sp ：平衡千斤頂?shù)耐啤⒗?(推力時，受力方向向上；拉力時相反 )。 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 圖 頂梁和掩護(hù)梁分離體 對 O 點(diǎn)取矩，可求得 1F 的表達(dá)式，將此 此式與（ 55）聯(lián)立，解 1F 如下 ： ? ?3 1 3 1 8 2 2 2 2133( c o s s in ) s in c o s ( )tkp L h p L h hF L W h? ? ? ?? ? ? ?? ? （ 56） 從式 56)可知：當(dāng) sp 為“十” (平衡千斤項(xiàng)為推力 )且 W＝ 0時， 1F 有最小值。所以，在驗(yàn)算頂梁強(qiáng)度時，按平衡千斤頂受拉且 W＝ 時進(jìn)行計算，若這個條件強(qiáng)度計算能滿足，其他條件都能滿足。所以，在驗(yàn)算掩護(hù)梁和前、后連桿強(qiáng)度時，應(yīng)按此種情況進(jìn)行。 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 圖 寫出力系的 x方向和 y方向的平衡方程，解出 56FF、 為 8 2 3 2 3 3 364 4 3( c o s s in s in c o s ) s in c o sc o s s in c o s aap x yF ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ?（ 59） 8 2 6 43c o s s inc o sax p FF ??????? （ 510） 底板對底座的支撐反力 11FF?和 大小相等 1F? 作用點(diǎn)的位置可以由取整體支架為分離體 ， 如圖 。所以在驗(yàn)算底座強(qiáng)度時，按此條件進(jìn)行 。 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 44 圖 支撐掩護(hù)式液壓支架整體受力 該支架結(jié)構(gòu)較前兩種復(fù)雜 ，但分析 方法則完全相同。由于頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實(shí)際分布很復(fù)雜。 設(shè)頂梁長為 gL ，頂板的集中載荷為 1F ，其作用點(diǎn)距頂梁一端為 x。 圖 頂梁三角形載荷分布 頂梁前端比壓 2q 為 o．頂梁后端比壓 3q 計算式如下 華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 45 313 2 *103mFq B ?? （ 512） 當(dāng)23ggLLx??時，載荷呈梯形分布，如圖 所示。 實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度的計算 支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)束，其結(jié)構(gòu)尺寸已定。于是可求出支架實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度： 31 *10()gcFq Lb ?? ?? （ 514） 支撐式液壓支架隨支架支撐高度不同，其支護(hù)面積和工作阻力不變，故其支護(hù)強(qiáng)度不變。 底座接觸比壓的計算 頂板對支架的巨大載荷經(jīng)由整臺支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一華北科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 46 定的比壓。則在設(shè)計支架時，應(yīng)驗(yàn)算底板的比壓。如有一底座 ， 如圖 所示 。