【正文】 ，完善了支架的掩護和擋矸性能。 掩護梁的結(jié)構(gòu)型式 掩護梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接的箱式結(jié)構(gòu)，在掩護梁上端與頂梁鉸接，下部焊有與前、后 連桿鉸接的耳座。有的支架在掩護梁上焊有立柱柱窩?；顒觽?cè)護 板裝在掩護梁的兩側(cè)。 從側(cè)面看掩護梁，其形狀有直線型、折線型。如圖 所示。 圖 掩護梁結(jié)構(gòu)型式 1—頂梁； 2—掩護梁； 3—立柱； 4—前連桿； 5—后連桿； 6—底座； 7—限位千斤頂梁的結(jié)構(gòu)型式 折線型相對直線型支架端面大，結(jié)構(gòu)強度高，但工藝性差。對分式結(jié)構(gòu)尺寸小，易于加工、運輸和安裝，但結(jié)構(gòu)強度差。所以本次設計采用的是整體式、直線型。 掩護梁的參數(shù)確定 1）掩護梁的長度 G 27 掩護梁就是兩鉸點的距離，由前面的四連桿機構(gòu)可得知，掩護梁長度為 2522mm。 2）掩護梁寬度 By 本設計掩護梁寬度與頂梁寬度相同， 如圖 所示， 所以掩護梁寬度為 1500mm。 圖 掩護梁 底座結(jié)構(gòu)設計 底座設計要求 底座是液壓支架的主要承載部件，它把頂板的壓力傳遞給底板，它是支架的結(jié)構(gòu)基礎，因此，對底座的設計有以下要求： ； ； 、推移千斤頂、液壓操縱系統(tǒng)和其他裝置； 、操縱支架和采煤機等； 28 ； 6 滿足 快速移架和順序排矸的要求； 底座的選型 底座的結(jié)構(gòu)型式通常有三種類型： （ a） （ b） 圖 底座分類 1 整體式 整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)， 整體性強，穩(wěn)定性好，強度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小， 如圖 (a)所 示。 2 對分式 為使底座在一定范圍內(nèi)適應底板起伏不平的變化，通常把底座 制成前、后或左、右對分的形式，如圖 （ b），兩者用過橋連接。 3 底 靴式 底靴式底座的特點是每根立柱支撐在一個底靴上，立柱之間用彈簧鋼板連接，立柱與底靴之間用銷軸連接，其特點是結(jié)構(gòu)輕便，動作靈活，對底板的不平整適應性強，但剛性差，與底板的接觸面積小，穩(wěn)定性較差，一般用于節(jié)式支架上。 各種型式的底座前端都制成滑撬形，以減小支架的移架阻力，同時底座后部重量大于前部，避免移架時啃底。 29 圖 整體式底座 根據(jù)以上分析，選擇整體式底座 ，如圖 所示 。四連桿機構(gòu)鉸接在底座后部，在兩內(nèi)主筋中間形 成較高的鉸點位置，這主要是為了形成足夠的后工作空間，在不影響人行通道的基礎上，前、后連桿鉸接點應盡量前移。在兩內(nèi)主筋間下部布置有推拉裝置。有兩個球面柱窩與立柱缸底相連，在底座側(cè)面靠前位置設有拉后輸送機千斤頂?shù)目刹鹧b固定耳座。該底座整體性強，穩(wěn)定性好，比壓小。 立柱的確定 立柱是支架的承壓構(gòu)件，它長期處于高壓受力狀態(tài)，它除應具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強度、良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡單，并能適應支架的工作要求。 立柱布置 1)立柱數(shù) 目前過內(nèi)支撐式支架立柱數(shù)為 2～ 6 根，常用為 4 根；掩護式支架為2 柱；支撐掩護式支架為 4 柱。 2)支撐方式 支撐式支架立柱為垂直布置。掩護式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于300（支架在最低位置時），由于角度較大，可使調(diào)高范圍增加。同時由于 30 頂梁較短，立柱傾角加大可以使頂梁柱窩位置前移，使頂梁前端支護能力增大。支撐掩護式支架，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垂線夾角小于 100（支架在最高位置時），由于夾角較小，有效支撐能力較大。 3)立柱間距 立柱間距指支撐式和支撐掩 護式支架而言即前、后柱的間距。立柱間距的選擇原則為有利于操作、行人和部件合理布置。支撐式和支撐掩護式支架的立柱間距為 1～ 。 4)立柱類型 立柱按動作方式，分為單作用和雙作用；按結(jié)構(gòu)分類，分為活塞式和活柱式；按伸縮方式分為單身縮和雙伸縮，如圖 所示 。 a b c d e f 31 圖 立柱類型 單作用活塞式； b—單作用柱塞式； c—雙作用活塞式； d、 e、 f—雙伸式 立柱主要參數(shù)確定 1)立柱缸體內(nèi)徑和活塞外徑 Dd =40 1cosd a mFn p a? 式（ ） 式中： D—立柱缸體內(nèi)徑 mm F1—支架承受的理論支護阻力 KN nd—每架支架立柱數(shù) Pa—安全閥的正壓力， pa=40mpa αm —立柱最大傾角（度） 代入公式（ 213）得 Dd= ???? ? 6c 513 = 查表 21 取整為 200mm。 表 21 立柱缸體內(nèi)徑 Dd 標準值列表 50 63 80 100 110 125 140 145 150 180 200 210 220 230 250 260 表 22 立柱缸徑缸、活塞柱徑配合關(guān)系表 外缸內(nèi)徑 /mm 250 220 200 180 160 140 活塞外徑 /mm 240 210 185 170 150 130 32 工作阻力 /KN 2352 1960 1764 1372 980 784 額定工作壓力 /MPa 50 2)立柱初撐力和工作阻力 P1=bd PD ??1042? (KN) 式（ ） 式中： 柱初P —立柱初撐力 KN Pb — 泵站壓力 選用 XRB2B 型乳化液泵站，壓力 Pb=35 Mpa考慮各種損失，按 32MPa 計算。 代入公式（ 214）得 柱初P = 32104 2 ??? = 柱初P =24 10d aD p? ?? 式（ ） 式中： 柱P —立柱工作阻力， KN Pa —安全閥調(diào)整壓力，安全閥選用 YF1B 型調(diào)正壓力 =40 MPa。 代入公式（ 214）得： 柱P = 40104 2 ??? =1256 KN 33 千斤頂?shù)倪x擇 推移裝置推移裝置由推移千斤頂和推移桿組成。推移桿為焊接結(jié)構(gòu) ,具有足夠的強度和剛度。其推移裝置可使支架及輸送機產(chǎn)生相互導向的防滑功能。 支撐掩護式支架所需的移架力不僅應克服底板的摩擦力，還應克服兩旁相鄰支架的摩擦力以及由于移架時立柱的剩余載荷引起的頂板對支架的摩擦力 ，所以它需要的移架力要比支撐式支架大得多。為獲得較大的移架力，掩護式和支撐掩護式支架的推移裝置常增加一個推移框架，以便利用推移千斤頂?shù)耐屏σ萍?，拉力推溜? 支架撐緊頂板 時，液壓控制使推移千斤頂活塞桿縮回，推移千斤頂?shù)睦?jīng)導向塊變?yōu)閷髁蚣艿耐屏Χ堰\輸機推向煤壁。支架卸載后，液壓控制使推移千斤頂活塞桿伸出，此時運輸機不動，導向塊成為固定支點，推移千斤頂?shù)耐屏Π阎Ъ芤浦列碌墓ぷ魑恢?，這時傳力框架承受拉力。 短框架推移裝置與長框架推移裝置工作原理形同 無論是長框架還是短框架推移裝置，都可以把推移千斤頂設計成傾斜裝置，前高后低。這樣避免移架是底座前端扎底，有利于移架動作的順利完成。 長框架推移裝置的缺點是傳力框架較長，桿端面小，因而剛度不易保證，容易發(fā)生彎曲變形。 在這里采 用長框架推移裝置。 推桿采用 16Mn 鋼板焊接而成，主要由主筋板，大耳座、小耳座、加強筋板組成，長 1080 ㎜，寬 290 ㎜。 設計結(jié)果數(shù)據(jù)： 34 表 23 液壓支架主要技術(shù)參數(shù)表 項目 單位 技術(shù)參數(shù) 支 架 整 體 性 能 支架高度 mm 3600～ 4700 支架寬度 mm 1500 支架中心距 mm 1500 支護強度 MPa 對底板比壓 MPa 初撐力 kN 工作阻力 kN 5000 操作方法 本架操作 泵站壓力 MPa 35 下圖為用 Solidworks 所繪立體總圖 ，如圖 所示。 圖 215 放頂煤液壓支架 35 小結(jié) 本章完成了液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設計，主要包括支架主要尺寸的確定，頂梁、掩護梁結(jié)構(gòu)設計及參數(shù)確定，底座、立柱及液壓千斤頂?shù)倪x擇。其中重點進行了支架四連桿機構(gòu)的設計及計算，由此得到支架各部分的設計參數(shù)。 36 第 3 章 液壓支架的受力分析 放頂煤液壓支架作為放頂煤開采技術(shù)的關(guān)鍵設備 ,它設計的好壞 ,是放頂煤開采技術(shù)能否進一步推廣和發(fā)展的關(guān)鍵。本文以 放頂煤液壓支架為例 ,探討放頂煤液壓支架的 受力分析 ,以便把 放頂煤液壓支架設計得更合理 ,更科學。 頂梁 受力分析 取頂梁為分離體進行受力分析 圖 頂梁分離體受力分析 頂梁受力分析的目標是求出圖 中的四個未知量 Fn、 X： 12s i n s i na n a bx F P P? ? ?? ? ? ? ? 式（ ） 12c os c osa n a by F P P??? ? ? ? ? 式（ ） 式中： 37 nF —頂梁所受 集中力 KN ω—頂梁頂板摩擦系數(shù) ， ω= aP —前排立柱的合力 aP =2512（ KN） Pb —后排立柱的合力， Pb =2512（ KN） ay —頂梁 a 點所受垂直力， KN 由式 (31)和 (32)聯(lián)立，求 Fn c o s 1 c o s 2s in 1 s in 2y a F n P a P btgx a F n P a P b??? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ? 整理得 c o s 1 c o s 2 ( s in 1 s in 2 )1P a P b tg P a P bFn tg? ? ? ? ???? ? ?? ? 式（ ） 式中： θ—瞬心角（度） 代入公式（ 33）得 : ??? ????????? )8c os18s i n2512(26tan8c os251218c os2512Fn ≈ KN 由式（ 31）得 : 12si n si na n a bx F P P? ? ?? ? ? ax =(sin18?+sin8?)= (KN) 由式（ 35）得 : 12c os c osa n a by F P P??? ? ? ? ? ya=－ 2512（ cos18?+cos8?） = (KN) 38 2 c o s 1 2 c o s 2 1 s in 1 ( 1 2 ) s in 2 ( 1 2 )F n h P a l P b l P a h h P b h hx Fn? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 式（ ） 式中： x —后梁集中力作用點與頂梁后端之距 mm 。 2h —掩護梁與頂梁鉸點與頂梁上表面之距 ， 2h =400mm 2l —前排立柱上鉸點與頂梁后端之距 ， 2l =2590mm 1l —后排立柱上鉸點與頂梁后端之距， 1l =590mm 1h —前排立柱上鉸點與頂梁上表面之距， 1h =257mm 1`h —后排立柱上鉸點與頂梁上表面之距 ， 1`h =257mm 3l —前排立柱上鉸點與前后梁鉸點之距 ， 3l =3085mm 頂梁載荷分布 在把頂梁所受頂板的載荷求出后，就可以進一步計算出載荷在頂梁上面的分布情況。由于頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實際分布很復雜。為了計算方便，假設頂梁與頂板均勻接觸且載荷為線性分布。 設頂梁長為 Lg，頂板的集中載荷為 F1，其作用點距頂梁一端為 x。則 3 gLx ? 圖 頂梁三角形載荷分布 圖 頂梁梯形載荷分布 39 時，載荷分布為三角形。如圖 所示。 頂梁前端比壓 q2為 0，頂梁后端比壓 q3為： mxBFq 32 13 ? 10 3? MPa 式（ ） 式中： 3q —頂梁后端比壓 , mpa Bm—頂梁寬度， Bm=1500mm 代入公式（ 37）得 33 ???? ?? ?q MP b)當 2gL ＞ X＞ 3gL 時 ,載荷呈梯形分布，如圖 所示， 頂梁前端比壓 2q 為： 3212 10)26( ?????mggBL LxFq 式（ ） 式中： 2q —頂梁前端比壓 , mpa Lg—頂梁長度， 5675mm Bm —頂梁寬度， Bm=1500mm 代入公式（ 38）得 322 )( ??? ?