《液壓支架總體及底座設(shè)計(jì)(共59頁(yè))》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《液壓支架總體及底座設(shè)計(jì)(共59頁(yè))（60頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 前言 綜合機(jī)械化采煤是煤礦技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志，是煤礦增加產(chǎn)量、提高勞動(dòng)效率、增加經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。實(shí)踐證明大力發(fā)展綜合機(jī)械化采煤，研制和使用液壓支架是十分關(guān)鍵的。 至今，我國(guó)煤礦中使有的支架類型很多，按照支架采煤工作面安裝位置來劃分有端頭支架和中間液壓支架。端頭液壓支架簡(jiǎn)稱端頭支架，專門安裝在每個(gè)采煤工作面的兩端。中間液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面上所的位置的支架。 目前使用的液壓支架分為三類。即：支撐式液壓支架、掩護(hù)式液壓支架、支撐掩護(hù)式液壓支架。從架型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，由于架型的不同，它的支撐力分布和作用也不同；從頂板條件來看，由于直接

2、類別和老頂級(jí)別的不同，支架所承受的載荷也不同，所以為了在使用中合理地選擇架型，要對(duì)支架的支撐力承載力的關(guān)系進(jìn)行分析，使支架的支撐力能適應(yīng)頂板載荷的要求。 本設(shè)計(jì)論文則設(shè)計(jì)層煤厚度在1.9米到2.4米，老頂級(jí)別為二級(jí)，直接頂類別為一類的掩護(hù)式液壓支架的設(shè)計(jì)。支撐力較小，切頂性能差，但由于頂梁短，支撐力集中在靠近煤壁的頂板上，所以支護(hù)強(qiáng)度較大、且均勻，掩護(hù)性好，能承受較大的水平推力，對(duì)頂板反復(fù)支撐的次數(shù)少，能帶壓移架。但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。其因此本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)這類掩護(hù)式液壓支架。 1 緒論 1.1液壓支架現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.

3、1.1 液壓支架現(xiàn)狀 液壓支架的設(shè)計(jì)、制造和使用，從1954年英國(guó)研制成功了液壓支架發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)基本成熟，它已經(jīng)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。 從液壓支架的形式來看，由支撐式液壓支架發(fā)展到掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架；從支架的質(zhì)量來看，有輕型液壓支架、中型液壓支架和重型液壓支架；從支撐高度來看，有薄煤層液壓支架、中厚煤層液壓支架和厚煤層液壓支架，其中厚煤層液壓支架又分煤層一次采全高液壓支架和中間液壓支架。所以從液壓支架的現(xiàn)狀來看，由過去的手工設(shè)計(jì)、制造和使用發(fā)展到全部計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)。總之，隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，液壓支架設(shè)計(jì)、制造和使用，將越來越完善、安全、可靠。

4、 我國(guó)液壓支架經(jīng)過30多年的發(fā)展，盡管取得了顯著的成績(jī)，在雙高礦井建設(shè)中出現(xiàn)過日產(chǎn)萬噸甚至班產(chǎn)超萬噸的記錄，但總體水平與世界先進(jìn)采煤國(guó)家仍存在一定差距。在支架架型功能上我國(guó)與國(guó)外相差無幾，有些地方特別是特厚煤層用的放頂媒支架，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16MPa，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25～35mm，回液管直徑25～50mm，最快移架速度為10～12s/架，工作阻力更是相對(duì)較低。 新型液壓支架普遍具有微型電機(jī)或電磁鐵驅(qū)

5、動(dòng)的電液控制閥，推移千斤頂裝有位移傳感器，采煤機(jī)裝有紅外線傳感裝置，立柱缸徑超過400mm，為減少割媒時(shí)間，一般采用0.8～1m截深。支架還采用屈服強(qiáng)度800～1000MPa的鋼板，既有較高的強(qiáng)度、硬度和韌性，又具有良好的冷焊性能。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400～500/min可實(shí)現(xiàn)工作面成組或成排快速移架，移架速度達(dá)到6～8s/架。 美國(guó)是世界上最先進(jìn)的采煤國(guó)家，澳大利亞液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)式液壓支架，支架的平均 工作阻力為7640KN，英國(guó)液大力發(fā)展兩柱掩護(hù)

6、式液壓支架，工作阻力有了很大提高，達(dá)到6000～8000KN 1.1.2 液壓支架的發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)外在液壓支架的設(shè)計(jì)、制造和使用中，新產(chǎn)品在不斷的改進(jìn)和研制中，下面做簡(jiǎn)單介紹。 1) 前連桿設(shè)油缸的液壓支架 2) 沿頂板移架的液壓支架 3) 適應(yīng)特種條件下的液壓支架 (1) 特厚煤層一次采全高液壓支架 (2) 新型放頂煤液壓支架 (3) 水采支架 (4) 重型支架 (5) 新型端頭支架 (6) 大傾角工作面支架 4) 液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向 (1) 輕型化 (2) 標(biāo)準(zhǔn)化 (3) 材質(zhì)強(qiáng)化 (4) 高壓化 5) 操縱自動(dòng)化 能適應(yīng)無人采煤工作面的需要，設(shè)計(jì)

7、遠(yuǎn)程操作的新型全自動(dòng)液壓支架。 今后，握我國(guó)的液壓支架的設(shè)計(jì)將朝技術(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)，并減少千斤頂數(shù)量。另外，將普遍采用額定壓力為40MPa、額定流量為400L/min的高壓大流量乳化液泵站，以適應(yīng)快速移架的需要：系統(tǒng)采用環(huán)形或雙向供液，保證支架有足夠的壓力達(dá)到初撐力，保證支架接頂位置準(zhǔn)確。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采 1.2 液壓支架的組成、分類及支護(hù)方式 1.2.1 液壓支架的組成 液壓支架

8、是綜采工作面支護(hù)設(shè)備，它的主要作用是支護(hù)采場(chǎng)頂板，維護(hù)安全作業(yè)空間，推移工作面采運(yùn)設(shè)備。其組成可分為4個(gè)部分： 1) 承載結(jié)構(gòu)件，如頂梁、掩護(hù)梁、底座、連桿、尾梁等。其主要功能是承受和傳遞頂板和垮落巖石的載荷。 2) 液壓油缸，包括立柱和各類千斤頂。其主要功能是實(shí)現(xiàn)支架的各種動(dòng)作，產(chǎn)生液壓動(dòng)力。 3) 控制元部件，包括液壓系統(tǒng)操縱閥、單向閥、安全閥等各類閥，以及管路、液壓、電控元件等。其主要功能是操作控制支架各液壓油缸動(dòng)作及保證所需的工作特性。 4) 輔助裝置，如推移裝置、護(hù)幫(或挑梁)裝置、伸縮梁(或插板)裝置、活動(dòng)側(cè)護(hù)板、防倒防滑裝置、連接件等。這些裝置是為實(shí)現(xiàn)支架的某些動(dòng)

9、作或功能所必需的裝置。 1.2.2 液壓支架的分類 液壓支架的種類很多，但其基本功能是相同的。 1) 液壓支架按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和與圍巖的作用關(guān)系—般分為三大類，即支撐式、掩護(hù)式(圖1-1)和支撐掩護(hù)式(圖1-2) 圖1-1 掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu) 圖1-2支撐掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu) Figure 1-1 Cover-hydraulic support structure Figure 1-2 Support for the cover of the hydraulic support structure 2) 液壓支架按在采煤工作面的安置位置

10、分，端頭液壓支架和中間液壓支架。 端頭液壓支架簡(jiǎn)稱端頭支架，專門安裝在每個(gè)采煤工作面的兩端。 中間液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面所有位置的支架。中間液壓支架按其結(jié)構(gòu)形式來劃分，可分為三種基本類型，即：支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式。 (1) 支撐式支架，支撐式支架是出現(xiàn)最早的一種架型，按其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作方式的不同，支撐式支架又分為垛式支架（圖1-3 a）和節(jié)式支架（圖1-3 b）兩種結(jié)構(gòu)型式。垛式支架每架為一整體，與輸送機(jī)連接并互為支點(diǎn)整體前移。節(jié)式支架由2～3個(gè)框節(jié)組成，移架時(shí)，各節(jié)之間互為支點(diǎn)交替前移，輸送機(jī)用于支架相連的推移千斤頂推移。節(jié)式支架由于穩(wěn)定性差，現(xiàn)已基本淘汰。支撐

11、式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：頂梁較長(zhǎng)，其長(zhǎng)度多在4m左右；立柱多，一般是4～6根，且垂直支撐；支架后部設(shè)復(fù)位裝置和擋矸裝置。以平衡水平推力和防止矸石竄入支架的工作空間內(nèi)。 支撐式支架的支護(hù)性能是：支撐力大，且作用點(diǎn)在支架中后部，故切頂性能好；對(duì)頂板重復(fù)支撐的次數(shù)多，容易把本來完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差；護(hù)矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架的的工作空間和通風(fēng)斷面大。 由上可知，支撐式支架適用于直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強(qiáng)烈周期來壓，且水平力小的條件。此種支架在現(xiàn)階段的綜采工作面的生產(chǎn)時(shí)都已基本不再采用。 (a) 垛式支架 (b) 節(jié)式支架 圖1-3

12、支撐式支架結(jié)構(gòu)形式 Figure 1-3 Support stent structure (2 ) 掩護(hù)式支架（如圖1-1），其主要由前梁、主梁、掩護(hù)梁和側(cè)護(hù)板、底座、前后連桿、前梁千斤頂、推移千斤頂、操縱閥等組成。 它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：有一個(gè)較寬的掩護(hù)梁以擋住采空區(qū)矸石進(jìn)入作業(yè)空間，其掩護(hù)梁的上端與頂梁鉸接，下端通過前后連桿與底座連接。底座、前后連桿和掩護(hù)梁形成四連桿機(jī)構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撐力間接作用與頂梁或直接作用與頂梁上。掩護(hù)式支架的立柱較少，除少數(shù)掩護(hù)式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。這種支架的立柱都為傾斜布置，以增加支架的調(diào)高范圍，支架的兩側(cè)

13、有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，可以把架間密封。通常頂梁較短，一般為3.0mm左右。 掩護(hù)式支架的支護(hù)性能是：支撐力較小，切頂性能差，但由于頂梁短，支撐力集中在靠近煤壁的頂板上，所以支護(hù)強(qiáng)度較大、且均勻，掩護(hù)性好，能承受較大的水平推力，對(duì)頂板反復(fù)支撐的次數(shù)少，能帶壓移架。但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。 由上可知，掩護(hù)式支架適用于頂板不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定、老頂周期來壓不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件。 (3 ) 支撐掩護(hù)式支架（如圖1-2），其主要由防片幫千斤頂、前梁、頂梁、掩護(hù)梁、底座、推移千斤頂、立柱等組成。 支撐掩護(hù)式支架是在吸收了支撐式和掩護(hù)式兩種支架優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來

14、的一種支架。因此，它兼有支撐式和掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，可適應(yīng)各種頂?shù)装鍡l件。此種支架的優(yōu)點(diǎn)是：支撐力大，切頂性能強(qiáng)，防護(hù)性能好，通風(fēng)斷面大，穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣。 它的缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。支撐掩護(hù)式支架的立柱均為兩排，立柱可前傾或后傾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，兩排立柱都是直接支撐在頂梁上，個(gè)別情況下，也有后排立柱支撐在掩護(hù)梁上而前排立柱支撐在頂梁上。 (4) 特種液壓支架，特種液壓支架是為了滿足某些特殊的要求而發(fā)展起來的液壓支架，在結(jié)構(gòu)形式上仍屬于以上某種液壓支架。包括放頂煤支架等。 1.2.3 液壓支架的支護(hù)方式 綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。

15、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。 1) 即時(shí)支護(hù) —般循環(huán)方式為：割煤一移架一推溜，工作面“三機(jī)”的配套關(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。適用于各種頂板條件，是目前應(yīng)用最廣泛的支護(hù)方式。 2) 滯后支護(hù) 一般循環(huán)方式為：割煤一推溜一移架。滯后支護(hù)的特點(diǎn)是，支護(hù)滯后時(shí)間較長(zhǎng)，梁端距大，支架頂梁較短。可用于穩(wěn)定、完整的頂板。 3) 復(fù)合支護(hù) —般循環(huán)方式為：割煤一支架伸出伸縮梁一推溜一收伸縮梁一移架。 復(fù)合支護(hù)的特點(diǎn)是：支護(hù)滯后時(shí)間短，但增加了反復(fù)支撐次數(shù)?？蛇m用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加，不能適應(yīng)

16、高產(chǎn)高效要求，目前應(yīng)用較少。 1.3 液壓支架的工作原理及工作特性 1.3.1液壓支架的工作原理 液壓支架在工作過程中必須具備升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作。這些動(dòng)作是利用泵站供給的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來實(shí)現(xiàn)完成的。如圖1-4所示 圖1-4 液壓支架工作原理 Figure 1-4 Hydraulic support principle 1-頂梁 2-立柱 3-底座 4-推移千斤頂 5-安全閥 6-液控單向閥 7、8-操縱閥9-輸送機(jī) 10-乳化液泵11-主供液管12-主回油管 1) 升柱 當(dāng)需要支架上升支護(hù)頂板時(shí)。高壓乳化液進(jìn)入立柱的活塞腔，另一腔回液，推動(dòng)

17、活塞上升，使與活塞桿相連接的頂梁接觸頂板。 2）降柱 當(dāng)需要降柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱的活塞桿腔，另一腔回液，迫使活塞桿下降，于是頂梁脫離頂板。 3）移架 移架是由底座上的推移千斤頂來完成的。當(dāng)需要支架前移時(shí)，先降柱卸載 然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個(gè)支架拉向煤壁。 4）推溜 當(dāng)需要推運(yùn)輸機(jī)時(shí)，支架支撐頂板后，高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊?，另一腔回液，以支架為支點(diǎn)，是活塞桿伸出，把運(yùn)輸機(jī)推向煤壁。 1.3.2 液壓支架工作特性 圖1-5 液壓支架的工作特性曲線 Figure 1-5 Hydraulic support th

18、e work of curve t0-初撐階段 t1-增阻階段 t2-恒阻階段 P1-初撐力 P2-工作阻力 支架上升時(shí)，其支撐力隨時(shí)間的變化分如下三個(gè)基本階段： 1）初撐階段 支架在升柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱下腔，立柱升起使頂梁接觸頂板，立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到泵站工作壓力時(shí)，泵站自動(dòng)卸載，支架的夜控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達(dá)到初撐力，此階段為初撐階段t0，此時(shí)支架對(duì)頂板的支撐力為初撐力。 支架初撐力的大小取決于泵站的工作壓力，立柱缸徑和立柱的數(shù)量。合理的初撐力是防止直接頂過早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來提

19、高初撐力，以免立柱的缸徑過大。 2）承載增阻階段 支架初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力增加，直到增加到支架的安全閥調(diào)正壓力，立柱下腔壓力達(dá)到工作阻力。此階段為增阻階段t1。 3）恒阻階段 隨著頂板壓力繼續(xù)增加，使立柱下腔壓力超過支架的安全閥壓力調(diào)正值時(shí)，安全閥打開而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減小，立柱下腔壓力降低，當(dāng)?shù)陀诎踩y壓力調(diào)整之后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調(diào)整壓力的限制下，壓力曲線隨時(shí)間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段t2。此時(shí)支架對(duì)頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。支架的工作阻力標(biāo)志著支架的最大承載能力。 對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，其初撐力和工

20、作阻力的計(jì)算還要考慮到立柱傾角的影響因素。支架的工作阻力是支架的一個(gè)重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。但是，由于支架的頂梁長(zhǎng)短和間距大小不同，所以并不能完全反映支架對(duì)頂板的支撐能力。因此，常用單位支護(hù)面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護(hù)強(qiáng)度來表示支架的支護(hù)性能。 2 液壓支架總體設(shè)計(jì) 2.1 液壓支架的選型 2.1.1設(shè)計(jì)的原始條件 老頂為Ⅱ級(jí)； 直接頂為1類； 煤層厚度1.9~2.4m 2.1.2架型選擇的主要依據(jù)和考慮因素 （1）架型選擇的依據(jù) 正確選擇液壓支架的架型，對(duì)于提高綜采工作面

21、的產(chǎn)量和效率，充分發(fā)揮綜采設(shè)計(jì)的效能，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一個(gè)很重要的因素。在具體選擇架型時(shí)，首先要考慮煤層的頂板條件。表2-1是根據(jù)國(guó)內(nèi)外液壓支架的使用經(jīng)驗(yàn)，提出了各種頂板條件下適用的架型，它是選擇支架的主要依據(jù)。 （2） 架型選擇應(yīng)考慮的因素 1) 煤層厚度 煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。當(dāng)煤層厚度大于2.5～2.8m (軟煤層下限，硬煤層上限)時(shí)，應(yīng)選用抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。當(dāng)煤層厚度變化較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。因此本次設(shè)計(jì)應(yīng)選用抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式支架。 2) 煤層傾角 煤層傾角主要影響支架的

22、穩(wěn)定性、傾角大時(shí)易發(fā)生傾倒下滑等現(xiàn)象。當(dāng)煤層傾角大于10°～15°時(shí)，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過18°時(shí)，應(yīng)同時(shí)具有防滑防倒裝置。 3) 底板性質(zhì) 底板承受支架的全部載荷，對(duì)支架的底座影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架地做的結(jié)構(gòu)和支撐面積。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對(duì)底板的接觸比壓，其值要小于底板允許比壓（對(duì)于砂巖底板，允許比壓為1.96～2.16MPa，軟底板為0.98MPa左右） 表2-1支架架型確定參數(shù) Table 2-1 stent-type set parameters 老頂級(jí)別 I II III IV 直接頂級(jí)別 1 2 3 1 2 3 1

23、 2 3 4 4 支架類型 掩護(hù)式 掩護(hù)式 支 撐 式 掩護(hù)式 掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式 掩 護(hù) 式 支撐掩護(hù)式 支撐掩護(hù)式 支撐或支撐掩護(hù)式 支撐或支撐掩護(hù)式 支撐式 采高 小于 2.5m時(shí) 支撐 掩護(hù)式 采高 大于 2.5m時(shí) 支架支護(hù)強(qiáng)度 采高 1 2 3 4 0.294 0.343（0.245） 0.441（0.343） 0.539（0.441） 1.30.294 1.30.343（0.245） 1.30.441（0.343） 1.30.539（0.441） 1.60.294 1.60.343

24、 1.60.441 1.60.539 〉20.294 〉20.343 〉20.441 〉20.539 應(yīng)結(jié)合 深孔爆破 ，軟化頂板 等措施 處理采空區(qū) 單體支柱支護(hù)強(qiáng)度 采高 1 2 3. 0.147 0.245 0.343 1.30.147 1.30.245 1.30.343 1.60.147 1.60.245 1.60.343 按采空區(qū)處理方法確定 注：①括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是掩護(hù)式支架的支護(hù)強(qiáng)度。表中所列支護(hù)強(qiáng)度在選用時(shí)，可根據(jù)本礦情況允許有5%的波動(dòng)范圍。 ②表中1.3、1.6、2分別為II、III

25、、IV級(jí)老頂?shù)姆旨?jí)增壓系數(shù)；IV級(jí)老頂只給出最低值2，選用時(shí)可根據(jù)本礦實(shí)際確定適宜值。 4) 瓦斯涌出量 對(duì)于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿足通風(fēng)的要求，選型時(shí)要進(jìn)行驗(yàn)算。 5) 地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時(shí)間分別在5～8m2和20min以下時(shí)，暫不宜采用液壓支架。 6) 設(shè)備成本 在滿足要求的前提下，應(yīng)選用價(jià)格便宜的支架。此外，對(duì)于特定的開采要求，應(yīng)選用特種支架。 2.1.3 架型選擇 ZY2600/17/26 掩護(hù)式液壓支架 2.2 液壓支架的參數(shù)確定 2.2.1支架結(jié)構(gòu)高度 支架最大結(jié)構(gòu)高度 Hmax＝Mm

26、ax＋S1 (2-1) Hmax=2.4+0.2=2.6 m 支架最小結(jié)構(gòu)高度 Hmin＝Mmin-S2 (2-2) Hmin=1.9-0.2=1.7 m 式中 Mmax ，Mmin—煤層最大、最小采高 S1—偽頂冒落的最大厚度，一般取0.2～0.3m。 S2—頂板周期來壓時(shí)的最大下沉量、移架使支架的下降量和頂梁上、底座下的浮矸、煤層厚度之和，一般取

27、0.25～0.35m。 確定支架的最低高度時(shí)還應(yīng)考慮到井下的允許運(yùn)輸高度。 支架的伸縮比 Ks＝HmaxHmin＝＝1.529 (2-3) Ks值的大小反映了支架對(duì)煤層厚度變化的適應(yīng)能力，其值越大，說明支架適應(yīng)煤層厚度變化的能力越強(qiáng)。采用單伸縮立柱，Ks值一般為1.6左右，最大可達(dá)1.8；帶機(jī)械加長(zhǎng)桿的單伸縮立柱，一般為2.2左右，最大可達(dá)2.5；對(duì)于使用雙伸縮立柱的支架，其Ks值一般為2.5左右。薄煤層支架可達(dá)3。由于Ks=1.75,選用單伸縮立柱。 2.2.2 中心距和寬度的確定 支架中心距一般等于工作面一節(jié)溜槽長(zhǎng)度。目前國(guó)內(nèi)

28、外液壓支架中心距大部分采用1.5m.大采高支架為提高穩(wěn)定性中心距可采用1.75m，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1.25m。因此設(shè)計(jì)中初取1.5m。 支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運(yùn)輸、安裝和調(diào)架要求。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170~200mm。當(dāng)支架中心距為1.5m時(shí)，最小寬度一般取1400~1430mm,最大寬度一般取1570~1600mm。當(dāng)支架中心距為1.75m時(shí)，最小寬度一般取1650~1680mm，最大寬度一般取1850~1880mm。當(dāng)支架中心距為1.25m時(shí)，如果頂梁帶有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，則最小寬度一般取115

29、0~1180mm，最大寬度一般取1320~1350mm，如果頂梁不帶活動(dòng)側(cè)護(hù)板，則一般取1150~1200mm。本設(shè)計(jì)中心距取1.5m。 2.2.3 配套設(shè)備選擇 綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架和輸送機(jī)之間在性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、空間尺寸及相互連接等方面，有著嚴(yán)格的配套要求，以保證綜采工作面的最大生產(chǎn)能力和安全生產(chǎn)的要求。 1) 生產(chǎn)能力的配套 采煤機(jī)是綜采工作面的主要生產(chǎn)設(shè)備，綜采工作面的生產(chǎn)能力主要取決于采煤機(jī)的落煤能力。因此，為保證采煤機(jī)生產(chǎn)能力的發(fā)揮，工作面輸送機(jī)的生產(chǎn)能力要大于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，液壓支架移架的速度應(yīng)大于采煤機(jī)的牽引速度。通常與采煤機(jī)配套的工作面輸送機(jī)，液壓支架、平巷

30、轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮皮帶機(jī)等設(shè)備，其生產(chǎn)能力要按采煤機(jī)生產(chǎn)能力的120%計(jì)算。 2) 性能配套 綜采工作面“三機(jī)”性能配套，主要通過設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)的配套來實(shí)現(xiàn)，以解決設(shè)備性能間互相制約的問題。如采煤機(jī)的搖臂長(zhǎng)度應(yīng)大于輸送積機(jī)尾的長(zhǎng)度，這樣才能保證采煤機(jī)割煤到輸送積機(jī)尾底座端部。 3) 幾何關(guān)系的配套 為便于司機(jī)觀察和操作，并考慮頂板下沉量的影響，適應(yīng)頂?shù)装迤鸱约懊簩幼兓?、機(jī)身調(diào)斜等情況，使采煤機(jī)沿工作面順利通過，要求支架頂梁和采煤機(jī)工作面之間留有足夠的空間，該空間高度C稱為過機(jī)高度，一般C小于150~250mm。 采機(jī)底托架應(yīng)有足夠的高度，以保證過煤高度E>250~400m

31、m。 從安全角度考慮，F(xiàn)應(yīng)愈小愈好，但卻受到機(jī)器結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素的約束， F=B+e+G+x (2-4) 式中 e―煤壁與輸送機(jī)鏟板之間的距離。e=100~200mm，以防止采煤機(jī)滾筒在輸送機(jī)彎曲段切割鏟煤； x―立柱傾斜時(shí)的水平增距； G―輸送機(jī)寬度，由鏟煤機(jī)寬度f、輸送機(jī)中部溜槽寬度S、電纜槽和導(dǎo)向槽寬度a及前柱與電纜槽間的距離b組成； 為避免由于輸送機(jī)偏斜時(shí)采煤機(jī)截割頂梁、支架梁端與煤壁間應(yīng)留200~400 mm。 從前柱到梁端的距離L為 L=F-B-D-x (2-

32、5) 支架工作時(shí)的最小支撐高度H為 H=A+C+t (2-6) 其中 t―頂梁厚度 A―采煤機(jī)機(jī)面高度，為采煤機(jī)機(jī)身高度、輸送機(jī)高度和底托架高度和其他附屬設(shè)備的配套 煤層傾角大于10°時(shí)，采用鏈牽引的采煤機(jī)應(yīng)設(shè)置防滑裝置；當(dāng)傾角大于16°時(shí)應(yīng)安裝防滑絞車，輸送機(jī)應(yīng)設(shè)置防滑錨固裝置，支架也應(yīng)有防倒防滑和調(diào)架裝置；而對(duì)于大采高工作面設(shè)備，煤層傾角大于10°時(shí)，即應(yīng)設(shè)防滑裝置。 本設(shè)計(jì)采用配套 采煤機(jī) 　MLS3H—340 　 刮板運(yùn)輸機(jī) SGZ720/320

33、2.2.4 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1）四連桿機(jī)構(gòu)的作用 四連桿機(jī)構(gòu)是掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架的最重要部件之一。其作用概括起來主要有兩個(gè)： 其一：當(dāng)支架由高到低變化時(shí)，借助四連桿機(jī)構(gòu)使支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，從而使支架頂梁前端點(diǎn)與煤壁間距離的變化大大減小，提高了管理頂板的性能； 其二：是使支架能承受較大的水平力。其原因?yàn)楫?dāng)頂板來壓時(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)。同時(shí)底板防止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而增加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利

34、移架。水平力的合力也相應(yīng)減小，減輕了掩護(hù)梁的外負(fù)荷。 　(2) 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征(如圖2-1) 圖2-1 1) 支架在最高位置時(shí)：P1=52°~62°,即 Figure 2-1 0.91~1.08 rad；Q1=75°~85°,即1.31~1.48 rad。 2) 對(duì)于掩護(hù)式液壓支架，后連桿與掩護(hù)梁的比值I=0.45~0.61。 3) 前、后連桿上鉸點(diǎn)距離與掩護(hù)梁比值I1=0.22~

35、0.3 4) e' 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度Ex<70 mm,最好在30mm以下。 5) 支架在最高位置時(shí)，tanθ <0.35 (3) 四連桿機(jī)構(gòu)各部分尺寸的確定?！　? 1) 后邊桿與掩護(hù)梁長(zhǎng)度的確定。 2) 掩護(hù)梁長(zhǎng)度　 G=H1sinP1+IsinQ1 (2-7) 后連桿長(zhǎng)度 　A=IG 前、后連桿上鉸

36、點(diǎn)的距離 (2-8) B=I1G前、后連桿上鉸點(diǎn)至掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)的距離F (2-9) 　　　　 　F=G-B (2-10) 由P1、Q1、I、I1 的組合，可得到多組A、B、F、G的參數(shù)值。 3） 后連桿下鉸點(diǎn)至原點(diǎn)的距離E1，如圖2-2所示。 4） 前連桿長(zhǎng)度及角度的確定 當(dāng)支架高度變化時(shí)，掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)e'的運(yùn)動(dòng)軌

37、 圖2-2 Figure 2-2 跡為近似雙紐線，為使雙紐線最大寬度Ex和θ角盡量小，可把e'點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡視為理想直線。當(dāng)支架高度變化時(shí)，有3點(diǎn)在這條直線上，即：支架在最高和最低以及中間某一位置的3點(diǎn) 。 支架的最高和最低位置確定后，在直線上的最高和最低點(diǎn)就確定了。根據(jù)前人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及研究成果可知，當(dāng)e'點(diǎn)沿理想垂線由最高向最低位置時(shí)，后連桿與掩護(hù)梁的夾角由大于90°到小于90°變化，在夾角變化過程中，一定有一位置使后連桿與掩護(hù)梁處于垂直狀態(tài)，以這一特殊狀態(tài)為所求的中間位置，來確定直線上的中間點(diǎn)3。 a) 支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度為H1，此時(shí)b1

38、(x1，y1)： x1=FcosP1 (2-11) y1=H1-FsinP1 (2-12) b) 支架在最低位置時(shí)的計(jì)算高度H２，此時(shí)b2(x2，y2) x2=FcosP２

39、 (2-13) 　　　　 y２=H２-FsinP２ (2-14) 　式中P２的計(jì)算可由幾何關(guān)系求得： 　　　令 W1=G2-H2 2+E1 2-A22 (2-15) W2=-2W1+G2-H2 2 (2-16) a2點(diǎn)Y坐標(biāo)： ya2=H２E1 2-W1+W2H2 2E1 2-W1 2E1 2+E1 4G2H2 2+E1 2 (2-17) Q

40、2=Atnya2A2-ya22 (2-18) P2=AtnH２-AsinQ2E1+AcosQ2 (2-19) 支架在最低位置時(shí)，為有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，要求tanP2>W，如果取掩護(hù)梁和矸石的摩擦系數(shù)W=0.3，則P2≥16.7。而Q2角主要考慮后連桿底部距底板要有一定距離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降，一般Q2≥25°~35°。在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后連桿下鉸點(diǎn)高度； c) 當(dāng)

41、支架的掩護(hù)梁與后連桿成垂直位置關(guān)系時(shí)，b3(x3，y3) 　　x3=FcosP3 (2-20) 　　　　 y3=BsinP3+AsinQ3 (2-21) 式中 Q3=AtnAG+AtnE1G2+A 2-E1 2 (2-22) P3=π2-Q3 (2-23) d) 支架在3個(gè)位置時(shí)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系確定后

42、，c點(diǎn)就是過b1、b2、b3這3點(diǎn)的圓弧的圓心。前連桿的長(zhǎng)度C： 　　　　　　　C=(x1-xc)2+(y1-yc)2 (2-24) 式中c點(diǎn)坐標(biāo)c(xc，yc)，可由幾何關(guān)系求得： 　　　　　令 M=x3 2-x1 2+y3 2-y1 2 (2-25) N=x2 2-x3 2+y2 2-y3 2 (2-26) T=2[x3-x1y2-y3-x2-x3y3-y1 (2-27) xc

43、=My2-y3-Ny3-y1T (2-28) yc=Mx3-x1-Mx2-x3T (2-29) C點(diǎn)坐標(biāo)求出后，前連桿長(zhǎng)度和角度就可以確定了。 4) 前連桿下鉸點(diǎn)的高度D和前、后連桿下鉸點(diǎn)在底座上的投影距離E。 　　　　　　　　　D=yc (2-30) E=E1-xc

44、 （2-31） (4) 四連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)選 按上述方法可求出多組四連桿機(jī)構(gòu)尺寸，需按約束條件進(jìn)行優(yōu)選，從中選出一組最優(yōu)值。如圖（2-3） 1） 約束條件，需滿足tanθ值的要求和支架的結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系 a)前后連桿的比值范圍O=C/A=0.9~1.2 b)前連桿的高度不宜過大,一般為D

45、法如下：　　 a)a1(x4，y4) x4=E1+AcosQ1 y4= AsinQ1 b)O2(x５，y５) 　　　x５＝E1 　　　y５＝0 c)cb1直線的斜率： 　　　　k1＝y(tǒng)1-ycx1-xc (2-32) d)O2a1直線的斜率： 　　　　k2＝y(tǒng)4-y5x4-x5 （2-33) 由c、b１、O1共線及O2、a１、O1共線，可推出： 　　　　x６=k1x1-y1-k2x2-y

46、4k1-k2 (2-34) y6=k1(x６-x1)+ y1 (2-35) 令 L=x６ S=H1-y6　　 則 tanθ=S/L=U 2.2.5 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。在設(shè)計(jì)支架的底座長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮如下諸方面： 支架對(duì)底板的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制

47、裝置、推移裝置和其他輔助裝置；使于人員操作和行走，保證支架的穩(wěn)定性等。通常，掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取3.5倍的移架步距，一個(gè)移架步距為0.6m，即2.1m左右；底座長(zhǎng)度的選擇也可類比于同類型液壓支架的底座；支撐掩護(hù)式支架底座長(zhǎng)度取4倍的移架步距，即2.4m左右。本設(shè)計(jì)取底座長(zhǎng)度為2200mm。 2.2.6 頂梁長(zhǎng)度的確定 （1）影響頂梁長(zhǎng)度的因素 支架頂梁長(zhǎng)度與配套尺寸有直接關(guān)系。同時(shí)為防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜時(shí)，采煤機(jī)滾筒不截割頂梁，又考慮到采煤機(jī)截割時(shí)，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要求頂梁前端距煤壁最小距離（空頂距）為300mm。另外，在輸送機(jī)鏟煤板前也留有一定距離，一

48、般為了135~150mm。除此之外，所有配套設(shè)備包括采煤機(jī)和輸送機(jī)，均要求在頂梁掩護(hù)下工作，以此來計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。 為防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜時(shí)，采煤機(jī)滾筒不切割頂梁在設(shè)計(jì)時(shí)要求頂梁前端距煤壁最小距離為300mm。 先移架后推溜的方式（及時(shí)支護(hù)方式）要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架的方式（滯后支護(hù)方式）要求頂梁長(zhǎng)度較短。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸屏锏墓ぷ鞣绞綍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)。因此，先移架后推溜時(shí)頂梁長(zhǎng)度要比先推溜后移架時(shí)的頂梁長(zhǎng)度要長(zhǎng)一個(gè)步距，一般為600mm。 （2）頂梁長(zhǎng)度的計(jì)算 頂梁長(zhǎng)度l=（配套尺寸lp+底座長(zhǎng)

49、度ld+AcosQ1）—（GcosP1+300+Ex）+ 掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)的距離L (2-36)式中 配套尺寸lp —參考綜采設(shè)備配套圖冊(cè)確定，mm 配套設(shè)備選取如下： 采煤機(jī) ： MLS3H—340　 　刮板運(yùn)輸機(jī)：　SGZ—720/320 則： lp =387+730+250+600=1967 mm 其中600mm是采用及時(shí)支護(hù)方式時(shí)所加的尺寸。 底座長(zhǎng)度ld ——底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)的距離，100mm 由類比

50、法，底座長(zhǎng)度初取ld=2400 mm l=1967+2100+986×cos76.203°-(1700×cos52.13°+300+30)+100= 3028.56 mm 經(jīng)上式計(jì)算，頂梁長(zhǎng)度取 3030mm，此外應(yīng)注意采用及時(shí)支護(hù)方式，即先移架后推溜，因此要求頂梁有較大長(zhǎng)度。 2.2.7 立柱柱窩位置的確定 （1）上柱窩 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。但頂板載荷復(fù)雜，分布規(guī)律因支架機(jī)頂梁與頂坂的接觸情況而異。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長(zhǎng)

51、度方向按經(jīng)性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均勻分布。把支架的空間桿系結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化成平面桿系結(jié)構(gòu)。同時(shí)為偏于安全，可以認(rèn)為頂梁前端載荷為零，載荷沿頂梁長(zhǎng)度方向向后越來越大，呈三角形分布，并按集中載荷計(jì)算。所以支架支撐力分布也為三角形，以此計(jì)算立柱上柱窩位置。此時(shí)認(rèn)為支架頂梁承受集中載荷F1在頂梁1/3處，取頂梁為分離體，受力情況如圖2-4所示： 圖2-4 頂梁受力分析 Figure 2-4 Top Beam Analysis 對(duì) A點(diǎn)取矩：MＡ= 0 x=F1Lg3-F1Wh1-ptsinα(h2-h1)ptcosα

52、 (2-37) 式中 x—立柱上柱窩至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)的距離，m； Lg—頂梁長(zhǎng)度（不包括頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁后端的距離），m； 　　　 由頂梁計(jì)算可知，Lg =2930 mm pt—立柱工作阻力之和； pt=2600 kN h1—頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離，h1＝100 mm h2—立柱上柱窩中心至頂梁頂面的距離，h2 = 150 mm α —立柱在最高位置時(shí)的傾角，初取α＝15° 　 F1—支架支護(hù)阻力，F(xiàn)1=qxFc （2） 下柱窩 立柱下柱窩位置的確定，要有利于移架，

53、使底座前端比壓小。同時(shí)考慮柱前行人和支架的調(diào)高范圍以及下柱窩與前連桿下鉸點(diǎn)的距離，一般按支架在最低工作位置時(shí)，立柱最大傾角應(yīng)小于30°來考慮，具體計(jì)算如圖2-5 圖2-5 Figure 2-5 x1=x+GcosP2-AcosQ2-H3tanα2-E （2-38) 式中 H3=Hn-(h3+h2)，取h3＝200 mm；h2=200 mm 　α2—支架最低位置時(shí)，立柱傾角，初取α2＝29?　 代入數(shù)據(jù)得 x1=350.47 mm，取x1=350 mm 液壓支架總體簡(jiǎn)圖如圖2-6所示： 圖2-6 Figur

54、e 2-6 2.2.8支架支護(hù)面積的確定 支護(hù)面積　Fc=l+c+eB+K 如圖2-7所示 圖2-7 頂梁的支護(hù)面積 Figure 2-7 Roof beams supporting area 式中 l—支架頂梁長(zhǎng)度,l=3.03 m c—梁端距, c=0.3 m B——支架頂梁寬度，B =1.4 m K——架間距,K=0.1 m 故： Fc=3.03+0.3(1.4+0.1) = 4.995m2 則： F1 =qxFc=440×4.995=219.78 kN 將以上代入式4-46 得?。?01.9，取 ＝800 m

55、m 2.2.9 支架理論支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)阻力確定 （1）理論支護(hù)強(qiáng)度 支護(hù)強(qiáng)度取決于頂板性質(zhì)和煤層厚度。支護(hù)強(qiáng)度可根據(jù)下列公式估算： qx=KHγ×105 MPa 　 (2-39) 式中 K—作用與支架上的頂板巖石系數(shù)，一般取5~8，頂板條件好、 周起來壓不明顯時(shí)取下限，否則取上限；選取K=7 H—采高，m γ—頂板巖石密度，一般為2.5 t/m3 　qx=7×2.4×2.5×105 MPa =0.420 MPa 考慮到煤層厚度及其它因素，取qx=0.44 MPa 放頂煤支架的支護(hù)強(qiáng)度一般為0.5～0.7MPa。 （

56、2）理論支護(hù)阻力 支架工作阻力P應(yīng)滿足頂板支護(hù)強(qiáng)度的要求，即： P＝qF×103 kN (2-40) 式中 F—支架的支護(hù)面積，m2可按下式計(jì)算 F=L+CB+K m2 (2-41) 式中 L—支架頂梁長(zhǎng)度，m C—梁端距，m B—支架頂梁寬度，m K—架間距，m 對(duì)于支撐式支架，支架立柱的總工作組力等于支架工作阻力。對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，由于受到立柱傾角的影響，支架工作阻力小于支架立柱的總工作阻力。工作阻力與支架立柱的總工作阻力的比值，稱為支架的支撐效率η，所

57、以支架立柱的總工作阻力Pz為 Pz＝Pη kN (2-42) 支撐式支架的η=100%，支撐掩護(hù)式和掩護(hù)式支架取η＝80％左右。 3 液壓支架主要部件的設(shè)計(jì) 3.1頂梁 頂梁是支架主要承受頂板壓力的部件，并起切頂作用。它可多次反復(fù)支撐頂板，以利于放煤。頂梁裝有側(cè)護(hù)板，活動(dòng)側(cè)裝有千斤頂和彈簧，防止架間漏煤、矸及調(diào)節(jié)支架間距。若四連桿機(jī)構(gòu)與頂梁鉸接，要有可靠的鉸接支座。 3.1.1 功能作用 頂梁后面與掩護(hù)梁鉸接，下面由立柱支撐，上與頂板直接接觸，做成箱體結(jié)構(gòu)，不但要滿足

58、一定的剛度和強(qiáng)度的要求，還要適應(yīng)頂板的不平整性，避免局部應(yīng)力過大而損壞。頂梁是支架主要承受頂板壓力的部件，并起切頂作用。一般前、后柱窩斷面為最危險(xiǎn)斷面，斷面安全系數(shù)n>1.1，它可多次反復(fù)支撐頂煤，以利于放煤。頂梁裝有側(cè)護(hù)板，一側(cè)裝有側(cè)推千斤頂和彈簧，防止架間漏煤、矸石及調(diào)節(jié)支架間距。 1) 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到頂板，并給予合理的分布，對(duì)支架后部接近采空區(qū)的頂板起切頂作用，對(duì)無立柱空間的頂板起支撐作用。 3) 為互幫，防到裝置等提供依托。 4) 將頂板載荷通過立柱，掩護(hù)梁，前后連桿經(jīng)底座傳到底板。 3.1.2 結(jié)構(gòu)形式 本

59、設(shè)計(jì)選用整體鋼性頂梁，為寬面板式箱型結(jié)構(gòu)件。其特點(diǎn)為： 1) 在整個(gè)控頂長(zhǎng)度內(nèi)，頂梁為一整體結(jié)構(gòu)，鋼性大，承載能力大。 2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，操作方便，造價(jià)低。 3) 一般將頂梁前端設(shè)計(jì)成向上翹的結(jié)構(gòu)，提高支架前端對(duì)頂板的支撐力。本設(shè)計(jì)在頂梁前端1000mm左右上翹2o 4) 由于頂梁較長(zhǎng)，對(duì)不平頂板或頂板臺(tái)階等條件適應(yīng)性較差。但是由于頂梁長(zhǎng)，頂板上合力作用位置發(fā)生變化情況下，在頂梁上容易找到新的平衡點(diǎn)，支架仍可以有效支護(hù)頂板。 3.1.3 尺寸確定 1) 頂梁長(zhǎng)度 頂梁長(zhǎng)度確定見支架總體設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度為3050 mm 2) 頂梁寬度 我國(guó)規(guī)定支架標(biāo)準(zhǔn)中心距為1.5m；掩護(hù)式和

60、支撐掩護(hù)式支架包括側(cè)護(hù)板在內(nèi)的頂梁寬度為1.4～1.6m左右(下限為側(cè)護(hù)板收縮時(shí)的運(yùn)輸寬度，1.5m為支架正常工作的寬度，1.6m為調(diào)架時(shí)側(cè)護(hù)板伸出后的最大寬度。本設(shè)計(jì)頂梁不設(shè)側(cè)護(hù)板寬度取正常工作的寬度1.5m 3) 頂梁厚度 根據(jù)支架強(qiáng)度、人行、通風(fēng)斷面、要求，在滿足它們的同時(shí)適當(dāng)增大頂梁高度，減少鋼材。 3.2 掩護(hù)梁 3.2.1 掩護(hù)梁的功能 與不動(dòng)的鄰架間保持封閉。掩護(hù)梁下部與前、后連桿相連，下端與尾梁鉸接，還設(shè)有尾梁千斤項(xiàng)的耳座。用于承受部分煤、矸載荷，防止其竄入后輸送機(jī)的工作空間，保證支架、后輸送機(jī)正常運(yùn)行。掩護(hù)梁受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。 1) 承受頂

61、梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過前后連桿傳遞給底座 2) 掩護(hù)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩。 3) 掩護(hù)梁和頂梁一起，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)梯，完善了支架的掩護(hù)和擋矸性能。 3.2.2 結(jié)構(gòu)型式 本設(shè)計(jì)選用整體直線型，寬面板式箱型結(jié)構(gòu)。其特定如下： 1) 整體性好，強(qiáng)度大，加工簡(jiǎn)單，工藝性好。 2) 用于支頂掩護(hù)式支架時(shí)，立柱不支在掩護(hù)梁上，因而它的受力和結(jié)構(gòu)比價(jià)簡(jiǎn)單 3.2.3 尺寸確定 1) 長(zhǎng)度 由總體設(shè)計(jì)確定，一般支架高度大，調(diào)高范圍大，要求掩護(hù)梁長(zhǎng)度長(zhǎng)，具體長(zhǎng)度在繪制支架總圖時(shí)按需要取。 2) 寬度 原則和頂梁相同，本設(shè)計(jì)為1.5m 3.3 前、后連

62、桿的設(shè)計(jì) 3.3.1 前、后連桿的功能 前后連桿是四連桿機(jī)構(gòu)中重要的運(yùn)動(dòng)和承載部件，與掩護(hù)梁和底座的一部分共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷，保證支架梁端距的穩(wěn)定并承受作用于支架的水平力于側(cè)向力。 3.3.2 結(jié)構(gòu)型式 本設(shè)計(jì)采用分體式，其特點(diǎn)如下 1) 大多為鋼板焊接成的箱型結(jié)構(gòu)，也可用厚鋼板制成實(shí)體件或者采用鑄鋼件。 2) 尺寸小，加工運(yùn)輸簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性較好，是我國(guó)掩護(hù)式液壓支架采用的主要型式。 3.4 推移裝置 3.4.1 推移裝置的功能 1) 將輸送機(jī)推向煤壁，保證作業(yè)循環(huán)。 2) 將液壓支架拉向煤壁方向，及時(shí)支護(hù)頂板 3.4.2對(duì)推移裝置的要求 1) 以較

63、小的力推移輸送機(jī)（80～200KN），以較大的力拉移支架（150～500KN） 2) 為適應(yīng)支架和輸送機(jī)可能出現(xiàn)的相對(duì)位置變化，推移裝置前部在推移過程中，在水平和垂直方向能有一定的擺動(dòng)范圍。 3) 工作中推移千斤頂不承受側(cè)向力，而是用推移桿或框架承受，為此它們必須有足夠的強(qiáng)度，以保證工作的可靠性。 4) 在拉架過程中推移裝置和支架底座之間應(yīng)有較好的導(dǎo)向性能，使支架能移正。 3.4.3 結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)活塞式，其特點(diǎn)為 1）活塞在活塞桿上滑動(dòng)，因此要求它們之間采用雙向密封并有導(dǎo)向環(huán)。 2）活塞與缸的密封采用鼓型密封圈組件。 3）活塞在活塞桿上的定位多用卡環(huán)形式，其結(jié)

64、構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。 4）缸口導(dǎo)向套的固定可采用螺紋或固定鋼絲. 5) 千斤頂活塞可在活塞桿上滑動(dòng)（保持密封）使環(huán)腔（上腔）供液時(shí)拉力與普通千斤頂相同，但在活塞腔（下腔）供液時(shí)，使壓力的作用面積僅為活塞桿斷面，從而減小了推輸送機(jī)力。 3.4.4 推移千斤頂?shù)墓ぷ髟? 當(dāng)活塞腔進(jìn)液，活塞桿腔出液時(shí)，浮動(dòng)活塞首先在液體壓力作用下前移至缸口導(dǎo)向套處停住，當(dāng)液壓力繼續(xù)作用時(shí)，活塞桿外伸并產(chǎn)生推力。 當(dāng)活塞桿腔進(jìn)液時(shí)，在液體壓力作用下活塞與活塞桿同步回縮或缸體相對(duì)前移并產(chǎn)生拉力。 推力等于液體作用在活塞桿面積上的力，拉力等于液體作用在活塞環(huán)腔面積上的力。采用直接連接，一端固定在支架底座上，另一端固定

65、在輸送機(jī)或者輸送機(jī)底托架上。此時(shí)移架，推溜用一個(gè)推移千斤頂。 3.4.5 推移千斤頂尺寸確定 1) 活塞桿直徑 浮動(dòng)活塞千斤頂?shù)耐屏τ墒?5-1)計(jì)算，一般取Ft＝100 kN Ft＝π4d2Pb×103kN (3-1) 代入數(shù)據(jù)得 d＝60.3 mm 移架阻力與架型、噸位、支撐高度、頂板狀況以及是否帶壓移架等因素有關(guān)。掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架為250～300kN。本設(shè)計(jì)初取移架力為250 kN （2）活塞直徑 浮動(dòng)活塞千斤頂?shù)睦τ墒?5-

66、2)計(jì)算 Fl＝π4D2-d2Pb×103 kN (3-2) 代入數(shù)據(jù)得 D＝112.8 mm 式中 D－缸內(nèi)徑，mm d－活塞桿外徑 ，mm 　　Pb－泵壓力，MPa 由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選取千斤頂缸筒內(nèi)徑為125 mm，活塞桿外徑為70 mm。則，Pb＝35MPa時(shí)，移架力 Fl＝π40.1252-0.072×35×103 ＝294.6KN 推溜力 Ft＝π40.072×35×103 ＝134.6 kN 由于配套煤機(jī)的截深為600mm，取推移千斤頂?shù)男谐虨?50mm。 3.5立柱 3.5.1立柱的基本組成與特點(diǎn) （1） 缸體 缸體是液壓缸承受液體壓強(qiáng)的部件。支架液壓缸的缸體一般采用合金無縫鋼管如27SiMn或冷拔炭素鋼管制成。缸體的內(nèi)表面是活柱的密封面，因而要求有較高的加工要求。主要包括缸筒、缸底、缸蓋及相互連接方式。 (1) 缸筒，要求材料強(qiáng)度高，能承受高壓，一般σs>＝500Mpa，要求材