支撐掩護(hù)式液壓支架設(shè)計(jì)CAD圖紙+說(shuō)明書(shū)+外文翻譯,支撐,支持,掩護(hù),液壓,支架,設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單,外文,翻譯 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 　 設(shè)計(jì)題目： 支撐掩護(hù)式液壓支架設(shè)計(jì) 專(zhuān) 題： 指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 副教授 二O 年 六 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)年級(jí) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：支撐掩護(hù)式液壓支架設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)題題目： 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求： 1．根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，確定支架基本類(lèi)型及其結(jié)構(gòu)參數(shù)； 2．完成四連桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)； 3．完成各構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受力分析及其強(qiáng)度校核； 4．完成主要部件、組件及主要零件工作圖的設(shè)計(jì)； 5．編寫(xiě)完成整機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；④工作量的大??；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑧存在問(wèn)題；⑨是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日  畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī) 答 辯 情 況 提 出 問(wèn) 題 回 答 問(wèn) 題 正 確 基本 正確 有一般性錯(cuò)誤 有原則性錯(cuò)誤 沒(méi)有 回答 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)： 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日 摘 要 本設(shè)計(jì)主要闡述了一般支撐掩護(hù)式液壓支架的設(shè)計(jì)過(guò)程。首先，通過(guò)對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)確定支架的四連桿機(jī)構(gòu)各桿系的長(zhǎng)度及其相對(duì)空間位置；然后，確定液壓支架的性能參數(shù)；其次，通過(guò)二維軟件AuotoCAD來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以達(dá)到優(yōu)化；接著，以力學(xué)模型為依據(jù)，分析了液壓支架的頂梁、掩護(hù)梁、底座上載荷的作用機(jī)理，得到了較為合理的支架載荷的計(jì)算公式；再次，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的支架，從平面和空間兩方面對(duì)支架主要結(jié)構(gòu)件進(jìn)行受力分析；最后對(duì)支架主要結(jié)構(gòu)件強(qiáng)進(jìn)行度效核。 由于該煤層厚度較厚，選用支撐掩護(hù)式液壓支架。煤層厚度介于3.5m-5.5m之間，煤層厚度變化較大，選用調(diào)高范圍大且抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的支撐掩護(hù)式支架。支架采用正四連桿機(jī)構(gòu)，以改善支架受力狀況。頂梁、掩護(hù)梁、底座均做成箱體結(jié)構(gòu)；立柱采用雙伸縮作用液壓缸，以增加工作行程來(lái)滿(mǎn)足支架調(diào)高范圍的需要。推移千斤頂采用框架結(jié)構(gòu)，以減少推溜力和增大移架力。 關(guān)鍵詞：液壓支架 液壓 四連桿機(jī)構(gòu) 采煤 支架選型 受力分析 強(qiáng)度校核 ABSTRACT The article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. In the task,firstly, the optimal values of some parameters of the leading four-bar mechanism are determined. Secondly, ascertain the capability of hydraulic support. Nextly, the model is founded with the two-dimensional software, autoCAD and also do the Simulink, SimMechanics and simple analysis. Then on the base of mechanic model of support-surrounding, the mechanism and loads on the support is decided. The next work, with the condition of the design, the main mechanics of hydraulic support is analyzed and calculated by plane and spatial model. Finally, the under frame, top beam cave shield, wrists and hydraulic column are analyzed by calculation. And draw out all the process drawings. Because this coal bed thickness is huge, selects the shield type hydraulic pressure support. Coal bed thickness is situated between between the 3.5~5.5 rice, coal bed thickness change bigger, selects adjusts the high scope big also the anti- horizontal thrust is strong also the belt protects helps the equipment the shield type support. The support uses the four link motion gear, improves the support stress condition. The top-beam, caving shield, the foundation makes the packed in a box body structure; The column uses the double expansion and contraction function hydraulic cylinder, increases the power stroke to satisfy the support to adjust the high scope the need. Passes the hoisting jack to use the portal frame construction, reduces pushes slides the strength and increases moves a strength. Keywords：The hydraulic pressure support , hydraulic pressure , four-link mechanism , mining coal, support shaping optimal design mechanics characteristics strength checking 1 緒 論 1 1.1液壓支架的發(fā)展歷史 1 1.2我國(guó)液壓支架的發(fā)展 2 1.3 液壓支架的用途、分類(lèi)和結(jié)構(gòu) 2 1.3.1 液壓支架的用途 2 1.3.2 液壓支架工作狀態(tài)及布置 3 1.3.3 液壓支架的分類(lèi) 3 1.3.4 液壓支架結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn) 4 1.4液壓支架的組成 6 1.5液壓支架的支護(hù)方式 6 1.6液壓支架的工作原理 6 1.6.1支架升降和推移 7 1.6.2支架的承載過(guò)程 8 1.7采煤工作面液壓支架設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)必要的基本參數(shù) 8 1.7.1 設(shè)計(jì)目的 8 1.7.2 對(duì)液壓支架的基本要求 8 1.8本文做的主要工作 9 2 液壓支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 2.1 支架主要尺寸的確定 11 2.1.1支架的高度和支架的伸縮比 11 2.1.2支架間距和寬度的確定 11 2.2底座長(zhǎng)度的確定 12 2.3頂梁長(zhǎng)度的確定 12 2.3.1支架工作方式對(duì)頂梁長(zhǎng)度的影響 12 2.3.2頂梁長(zhǎng)度計(jì)算 12 2.4四連桿機(jī)構(gòu)的確定 13 2.4.1四連桿機(jī)構(gòu)的作用 13 2.4.2四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征 13 2.4.2四連桿機(jī)構(gòu)的幾何算法 14 3 液壓支架部件設(shè)計(jì) 17 3.1 頂梁 17 3.1.1 主要作用 17 3.1.2結(jié)構(gòu)型式 17 3.1.3頂梁結(jié)構(gòu)和斷面形狀 18 3.2頂梁側(cè)護(hù)板 19 3.2.1主要作用 19 3.2.2側(cè)護(hù)板的種類(lèi)與選擇 19 3.2.3側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 19 3.3 底座 20 3.3.1主要作用 20 3.3.2底座的結(jié)構(gòu)型式、特點(diǎn)與選擇 20 3.4推移裝置 20 3.5立柱和千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì) 21 3.5.1 立柱的類(lèi)型 21 3.6噴霧降塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 3.6.1噴霧降塵系統(tǒng)的組成 22 3.6.2設(shè)計(jì)原則 22 3.7液壓支架的主要技術(shù)參數(shù) 22 3.7.1支護(hù)面積 22 3.7.2支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)效率 22 4 立柱和千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)與驗(yàn)算 24 4.1雙伸縮立柱缸徑和工作阻力的確定 24 4.1.1雙伸縮立柱缸徑的確定 24 4.1.2安全閥壓力的確定 24 4.1.3泵站壓力的確定 25 4.1.4立柱初撐力的計(jì)算 25 4.1.5立柱工作阻力的計(jì)算 25 4.1.6立柱缸體壁厚的計(jì)算 26 4.2立柱強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算 26 4.2.1立柱主要尺寸的確定 26 4.2.3.缸體與缸底焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算 28 4.2.4立柱穩(wěn)定性驗(yàn)算 29 4.3 前梁千斤頂參數(shù)的確定 31 5 液壓支架受力分析 33 5.1概述 33 5.1.1支架工作狀態(tài) 33 5.1.2計(jì)算載荷的確定 33 5.2支架受力分析與計(jì)算 34 5.2.1前梁的受力分析與計(jì)算 34 5.2.2主頂梁的受力分析與計(jì)算 35 5.2.3底座的受力分析與計(jì)算 37 5.3頂梁的載荷分布 37 5.4底座接觸比壓 39 6 液壓支架強(qiáng)度計(jì)算 41 6.1強(qiáng)度條件 41 6.2頂梁強(qiáng)度校核 41 7 液壓支架的使用、維護(hù)與發(fā)展趨勢(shì) 47 7.1 液壓支架操作維護(hù)要求 47 7.2 液壓支架操作 47 7.3 液壓支架操作管理事項(xiàng) 47 7.4 維護(hù)和管理的具體內(nèi)容 48 7.5 液壓支架的故障及排除 49 7.5.1 結(jié)構(gòu)件和連接銷(xiāo)軸 49 7.5.2 液壓系統(tǒng)及液壓元件 49 7.6 液壓支架的發(fā)展趨勢(shì) 51 結(jié) 論 53 參 考 文 獻(xiàn) 54 翻譯部分 55 致 謝 64 第 10 頁(yè) 1 緒 論 采煤綜合機(jī)械化，是加速我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展，大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。綜合機(jī)械化采煤不僅產(chǎn)量大，效率高，成本低，而且能減輕繁重的體力勞動(dòng)，改善工人的作業(yè)環(huán)境，保護(hù)工人的生命安全，是煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。我國(guó)綜采技術(shù)日趨成熟，不但生產(chǎn)水平，而且工藝水平已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。液壓支架作為綜合機(jī)械化采煤的關(guān)鍵設(shè)備之一，其重量約為綜采設(shè)備總重量的80%-90%，其費(fèi)用約占綜采設(shè)備總費(fèi)用的60%-70%。因此，為了降低成本，提高采煤的經(jīng)濟(jì)效益，世界各產(chǎn)煤大國(guó)都一直在積極地開(kāi)展液壓支架的研究。 依靠科技進(jìn)步，建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化和安全高效，是煤炭工業(yè)發(fā)展的根本出路。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)煤炭科學(xué)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，開(kāi)采工藝及裝備水平不斷提高，機(jī)械化程度逐年上升，安全生產(chǎn)狀況顯著改善，高產(chǎn)高效記錄不斷刷新。一大批創(chuàng)新科研成果不斷涌現(xiàn)并推廣應(yīng)用，使我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)躋身世界先進(jìn)行列。 1.1液壓支架的發(fā)展歷史 液壓支架的發(fā)展從20世紀(jì)50年代開(kāi)始。 1954年，英國(guó)研制出剁式支架。它主要由安裝在矩形整體底座上的立柱和頂梁組成。幾個(gè)月后，英國(guó)奧爾蒙德煤礦的低主煤層的整個(gè)工作面都裝備了這種支架。這就是世界上首個(gè)裝備液壓支架的采煤工作面。從此，開(kāi)創(chuàng)了煤炭工業(yè)的新時(shí)代。 1958年法國(guó)試驗(yàn)成功了節(jié)式支架。 五十年代末，為開(kāi)采煤層厚超過(guò)2m的松散和破碎頂板條件下的褐煤，前蘇聯(lián)開(kāi)始研制掩護(hù)式液壓支架，并與1961年在阿樂(lè)斯-科拖舉辦的貿(mào)易展覽會(huì)上展出了OMKT型掩護(hù)式支架。這種支架頂梁很短，僅0.8m并與掩護(hù)梁鉸接，單根朝前傾斜液壓支柱連接著掩護(hù)梁和底座。當(dāng)支架在其工作高度范圍內(nèi)升降時(shí)，頂梁頂點(diǎn)相對(duì)于煤壁作圓弧運(yùn)動(dòng)。這樣，不僅影響了支架的承載能力，而且端面距變化很大，不利于頂板的維護(hù)。但比起剁式和節(jié)式支架，掩護(hù)式支架能有效的控制頂板，防止開(kāi)采過(guò)程中矸石滲入工作面，工作能力很好。 為了保持頂梁端點(diǎn)相對(duì)于煤壁作近似的直線運(yùn)動(dòng)，在OMKT 形掩護(hù)式支架的基礎(chǔ)上作了許多改進(jìn)： 1、利用支架滑架，即把支撐掩護(hù)梁的支座利用千斤頂沿滑架向前移動(dòng)一個(gè)位置，以補(bǔ)償由于立柱升高時(shí)端面距加大的差值。 2、利用伸縮頂梁，即當(dāng)立柱升高時(shí)，在頂梁里利用千斤頂將頂梁伸出，以保持端面距基本不變。 3、將四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用于支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，研制出具有四連桿機(jī)構(gòu)的液壓支架，不僅從根本上解決了端面距變動(dòng)大和支架不能承受水平力的問(wèn)題，而且開(kāi)辟了液壓支架設(shè)計(jì)的新時(shí)代。 4、 1964年，英國(guó)國(guó)家煤炭局實(shí)施的液壓支架試驗(yàn)規(guī)范；1965年 ，F(xiàn).Dobson等人研制的剛性底座都促進(jìn)了液壓支架的進(jìn)一步發(fā)展。 60年代末和70年代初，隨著液壓支架在歐洲使用經(jīng)驗(yàn)的日益增加，支架結(jié)構(gòu)也發(fā)生了巨大變化。長(zhǎng)頂梁、二柱、四柱以及多柱四連桿機(jī)構(gòu)的液壓支架相繼問(wèn)世。并且，為適應(yīng)底板不平，底座采用分離鉸接式結(jié)構(gòu)；對(duì)于松軟底板，為減小底板比壓，采用接觸面積較大的底座；為防止碎矸竄入采區(qū)，采用了各種防竄矸的掩護(hù)裝置。1974年，英國(guó)國(guó)家煤炭局實(shí)施的“高科技采礦工程”推動(dòng)了液壓支架及采煤設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展。這項(xiàng)工程要求在選擇工作面綜合采煤設(shè)備時(shí)，必須采用最先進(jìn)的設(shè)備和開(kāi)采工藝，以提高煤炭產(chǎn)量和改善作業(yè)環(huán)境。 進(jìn)入70和80年代，液壓支架又有了新的發(fā)展。頂梁不僅實(shí)現(xiàn)了“立即前移支護(hù)”，而且整個(gè)支架安裝了電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制與操作。1981年杜賽爾多夫采礦展覽會(huì)上，展出了液壓連桿式液壓支架和具有液壓調(diào)高機(jī)構(gòu)的掩護(hù)式支架，并研制出采高為6m的大采高支架及放頂煤支架；對(duì)于堅(jiān)硬巖層設(shè)計(jì)了強(qiáng)力液壓支架等。 1.2我國(guó)液壓支架的發(fā)展 1959年10月，原北京礦業(yè)學(xué)院設(shè)計(jì)了三種液壓支架。1961年設(shè)計(jì)了“本溪-Ⅱ型”支架，并制造出樣機(jī)進(jìn)行井下試驗(yàn)。1965年北京煤炭科學(xué)院和鄭州煤礦機(jī)械廠協(xié)作制造出仿英支架。1967年，太原煤炭研究所首次研究出四組邁步式支架，經(jīng)修改后于1972年由鄭州煤礦機(jī)械廠制造，并進(jìn)行井下試驗(yàn)。1970年又為大同礦務(wù)局設(shè)計(jì)了TZ-140型支架，在此基礎(chǔ)上研制出TZ-Ⅰ支架，開(kāi)發(fā)了TZ-IB、TZ-Ⅱ、TZ-Ⅲ、TZ-Ⅳ和TZ-Ⅴ型等液壓支架。1973年，北京煤礦機(jī)械機(jī)械廠生產(chǎn)出第一套BZZ垛式支架，在陽(yáng)泉礦務(wù)局使用。它是發(fā)展我國(guó)液壓支架的起點(diǎn)。此外，有關(guān)院校、研究所和制造廠合作，還研制出一批較有成效的液壓支架，如ZY-3、WKM-400、BZZB、KD-280和FX-440等。這些液壓支架由于受到多種因素的限制，雖然使用效果不佳，幾乎全被淘汰，但為后來(lái)研制和開(kāi)發(fā)更好的架型提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。1974年和1979年，我國(guó)先后從英國(guó)、原聯(lián)邦德國(guó)、波蘭三國(guó)的五大公司進(jìn)口了48套和100套綜采設(shè)備。國(guó)外先進(jìn)支架的引進(jìn)，促進(jìn)了國(guó)產(chǎn)液壓支架設(shè)計(jì)和制造水平的明顯提高。到1983年末，全國(guó)在籍的各類(lèi)支架共31990架。其中，國(guó)產(chǎn)支架64套，其性能質(zhì)量和使用效果都是早期支架所不能比擬的。從70年代至今，光煤炭科學(xué)研究總院北京開(kāi)采所共研制出30余種不同結(jié)構(gòu)型式的液壓支架。架型包括：支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式，還有特殊采煤工藝用液壓支架，如放頂煤支架，水砂填充支架及端頭支架等。其中，20多種支架已通過(guò)鑒定，五種支架獲獎(jiǎng)。 總之，我國(guó)液壓支架是從50年代末開(kāi)始著手研制，經(jīng)歷可研制試驗(yàn)、引進(jìn)、仿制和改進(jìn)創(chuàng)新等階段，直到現(xiàn)在的獨(dú)立設(shè)計(jì)階段。目前，除液壓支架電液控制和支架計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與繪圖方面落后于國(guó)外，其他方面均以達(dá)到國(guó)外同期水平。 1.3 液壓支架的用途、分類(lèi)和結(jié)構(gòu) 1.3.1 液壓支架的用途 在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，為了防止頂板冒落，維持一定的工作空間，保證工人安全和各項(xiàng)作業(yè)正常進(jìn)行，必須對(duì)頂板支護(hù)。而液壓支架是以高壓液體作為動(dòng)力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的支護(hù)和控制頂板的設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。實(shí)踐表明液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高，移架速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。液壓支架與可彎曲刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)組成綜采機(jī)械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對(duì)增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動(dòng)和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。因此，液壓支架是技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠、是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的主要設(shè)備。 1.3.2 液壓支架工作狀態(tài)及布置 圖1-1所示為液壓支架在工作面的布置示意圖。每個(gè)工作面一般由滾筒、采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、裝載機(jī)、乳化液壓站和油管等主要設(shè)備組成。為了實(shí)現(xiàn)頂板及時(shí)支護(hù)，常采用先移架后推溜的方式。采煤機(jī)每切割一刀，液壓支架依次完成降柱、移架、升柱和推溜四個(gè)主要?jiǎng)幼鬟^(guò)程。 A-A截面是采煤機(jī)割煤前支架的工作狀態(tài)。此時(shí)，推溜千斤頂活塞桿處于伸出狀態(tài)，端間距為零，輸送機(jī)緊靠煤壁。采煤機(jī)割煤后，支架尚未前移時(shí)（B-B截面），端面距最大（等于采煤機(jī)截深）；當(dāng)支架降柱卸載前移，然后升柱支護(hù)新裸露頂板時(shí)，端面距又達(dá)到最?。–-C截面）。支架支撐頂板后，以其為支點(diǎn)操作推溜千斤頂。將輸送機(jī)推向煤壁，實(shí)現(xiàn)推溜。此時(shí)，推溜千斤頂?shù)幕钊麠U又處于伸出狀態(tài)（D-D截面），以便完成下一個(gè)動(dòng)作過(guò)程。 隨著采煤機(jī)割煤的繼續(xù)，工作面液壓支架不斷重復(fù)上述四個(gè)主要?jiǎng)幼鬟^(guò)程。從而對(duì)頂板進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，防止頂板冒落，保持一定的作業(yè)空間，確保綜采工作面人員和設(shè)備的安全，實(shí)現(xiàn)頂板管理及采煤作業(yè)過(guò)程機(jī)械化，提高采煤工作效率。 圖1-1 液壓支架在工作面布置示意圖 1－采煤機(jī) 2－液壓支架 3－傳送帶輸送機(jī) 4－轉(zhuǎn)載機(jī) 5－刮板輸送機(jī) 6－主進(jìn)液管7－主回液管 8－乳化液泵 9－乳化液箱 10－端頭支架 11－單體液壓支柱 1.3.3 液壓支架的分類(lèi) 液壓支架分類(lèi)的方式很多，主要可以按照支架與圍巖的相互作用關(guān)系、立柱布置方式、使用條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等來(lái)分類(lèi)。 1、按使用條件分類(lèi) 表1-1詳細(xì)表示了支架按使用條件分類(lèi)情況。 表1-1 按使用條件分類(lèi)表 分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn) 具體分為 使用高度 厚煤層一次采全高支架（≥3.5m） 中厚煤層支架（1.3m＜h＜3.5m） 薄煤層支架（≤1.3m） 使用傾角 緩傾斜工作面支架（≤25°） 傾斜工作面支架（25°＜α＜45°） 傾斜工作面支架（≥45°） 采煤工藝 放頂煤支架 機(jī)械鋪（連）網(wǎng)支架 充填支架 使用地點(diǎn) 排頭支架 端頭支架 工作面支架 順槽超前支架 2、按主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（表1-2） 表1-2 按主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi) 分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn) 具體分為 分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn) 具體分為 調(diào)高機(jī)構(gòu) 四連桿式 控制方式 本架控制 單鉸點(diǎn)式 鄰架控制 擺桿式 成組控制和順槽控制 配套方式 插腿式 組合方式 單架式 不插腿式 組合式 1.3.4 液壓支架結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn) 根據(jù)用途和在采煤工作面的安裝位置，液壓支架分為兩大類(lèi)，即端頭支架和中間支架。 端頭支架安裝在采煤工作面兩端與順槽連接處。由于此處頂板懸露面積較大，綜采設(shè)備較多，又是人員的安全出口，要求端頭支架不僅能支護(hù)頂板，而且要與端面處的各種機(jī)械設(shè)備相適應(yīng)。因此，端頭支架具有特殊性。一般來(lái)說(shuō)，它的頂梁較長(zhǎng)，支護(hù)空間較大，具有較大的支撐力，并兼有支撐和錨固作用，其整體性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均較高。 中間支架安裝在除端頭支架以外的采煤工作面的全部作業(yè)位置。其作業(yè)是確保采煤工作面人員與設(shè)備的安全，并實(shí)現(xiàn)頂板管理與支護(hù)以及采煤作業(yè)過(guò)程機(jī)械化。因此，一方面，要求中間支架工作可靠，使用方便，易于制造和運(yùn)輸，在整個(gè)服務(wù)年限內(nèi)使用費(fèi)用的總和最低；另一方面，要求中間支架的結(jié)構(gòu)即及布置方式采場(chǎng)圍巖的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，與其支護(hù)的工作面頂板壓力相適應(yīng)，兼有支撐和掩護(hù)作用－既能支撐住采煤工作面下沉的頂板，又能防止矸石涌入工作面。液壓支架的分類(lèi)主要是對(duì)中間支架進(jìn)行分類(lèi)。 中間支架按其結(jié)構(gòu)及與圍巖相互作用方式可分為:支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三大類(lèi)，如圖1-3。后兩類(lèi)又統(tǒng)稱(chēng)為掩護(hù)型液壓支架。 1、支撐式液壓支架 支撐式液壓支架是利用立柱與頂梁直接支撐和控制采煤工作面頂板的，沒(méi)有掩護(hù)梁。其頂梁較長(zhǎng)，立柱較多，一般呈垂直布置，聯(lián)結(jié)著頂梁和底座，無(wú)法承受水平作用力，這是此種支架的最大弱點(diǎn)；靠立柱支撐頂梁來(lái)維持一定的工作空間；頂板巖石則在頂梁后部垮落。這類(lèi)支架的特點(diǎn)是：具有較大的工作阻力和良好的切頂性能，通風(fēng)面積大；采區(qū)防矸不嚴(yán)密；由于頂梁較長(zhǎng)，對(duì)頂板重復(fù)支撐次數(shù)多；適用于老頂來(lái)壓強(qiáng)烈的或直接頂穩(wěn)定和堅(jiān)硬的頂板。按其結(jié)構(gòu)和工作方式的不同，支撐式液壓支架又可分為垛式和節(jié)式兩種。 2、掩護(hù)式液壓 掩護(hù)式液壓支架是利用立柱、頂梁、及掩護(hù)梁來(lái)支撐頂板和防止頂板巖石涌入工作面。其頂梁較短，立柱較少，一般呈傾斜布置，聯(lián)結(jié)著頂梁和底座或掩護(hù)梁和底座；掩護(hù)梁直接與冒落的矸石接觸，靠其掩護(hù)作用來(lái)維持一定工作空間；頂板巖石則在掩護(hù)梁后部垮落。掩護(hù)式液壓支架的特點(diǎn)是:調(diào)高范圍大，適應(yīng)煤層厚度變化的能力強(qiáng)， 調(diào)高比一般可達(dá)2.3左右，甚至超過(guò)了3；支撐煤壁合力靠近煤壁，能較好的維護(hù)裸露的頂板；頂梁短，減少了反復(fù)支撐頂板的次數(shù)，有利于保持頂板的完整；架間密封較嚴(yán)，能有效的防止竄矸露矸；由于采用了四連桿機(jī)構(gòu)，支架抗側(cè)向能力大，穩(wěn)定性好，立柱不承受水平作用力；立柱少，移架速度快；平衡千斤頂可以來(lái)調(diào)節(jié)頂梁的工作狀態(tài)，提高支架對(duì)不同頂板的適應(yīng)性，能適用傾角較大的煤層；重量輕，長(zhǎng)度小，便于運(yùn)輸和安裝；造價(jià)低。減少了整套綜采設(shè)備的投資。由于掩護(hù)式液壓支架的這些優(yōu)點(diǎn)，目前它已經(jīng)成為世界各主要產(chǎn)煤大國(guó)研制和使用的重點(diǎn)架型。 圖1-3 液壓支架結(jié)構(gòu)型式 a) 支撐式 b) 掩護(hù)式 c) 支撐掩護(hù)式 1－前探梁 2－頂梁及其側(cè)護(hù)板 3－掩護(hù)梁及其側(cè)護(hù)板 4－前連桿 5－后連桿 6－底座 7－立柱 8－推移千斤頂 9－平衡千斤頂 10－操縱閥與控制閥 11－護(hù)幫機(jī)構(gòu)12－護(hù)幫千斤頂 13－前梁千斤頂14－擋矸簾 3、支撐掩護(hù)式液壓支架 顧名思義，支撐掩護(hù)式液壓支架是以支撐為主，掩護(hù)為輔，兼有掩護(hù)式和支撐式液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的一種支架。它利用支撐和掩護(hù)的雙重作用來(lái)維持一定的工作空間。這類(lèi)支架的特點(diǎn)式：立柱較多，垂直支撐或立柱傾角較小，工作阻力大，切頂性能較好；采用掩護(hù)梁，架間密封，擋矸掩護(hù)性能好；采用四連桿機(jī)構(gòu)，能承受側(cè)向力；適用范圍較寬。 1.4液壓支架的組成 根據(jù)各部件的功能，液壓支架的組成可歸納為五個(gè)部分見(jiàn)表1-3。 1.5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。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。具體的循環(huán)方式見(jiàn)表1-4。 1.6液壓支架的工作原理 液壓支架在工作過(guò)程中，不僅要可靠的支撐頂板，維護(hù)一定的安全工作空間，而且要隨工作面的推進(jìn)，進(jìn)行移架和推移輸送機(jī)。因此，支架要實(shí)現(xiàn)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液體，通過(guò)工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)完成的，如圖1-3所示 表1-3 液壓支架組成表 序 號(hào) 部 件 功 能 舉 例 1 承載結(jié)構(gòu)件 承受并傳遞頂板載荷作用的結(jié)構(gòu)件 頂梁、掩護(hù)梁、底座、連桿 2 動(dòng)力油缸 用液體作介質(zhì)可以主動(dòng)產(chǎn)生作用力，實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作的油缸 立柱、各類(lèi)千斤頂 3 控制元部件 操縱、控制支架各個(gè)動(dòng)力油缸動(dòng)作及保證所需工作特性的液壓（電氣）元部件 操縱閥、單向閥、安全閥及管路、液壓（電控）元件 4 輔助裝置 不直接承受頂板載荷，而實(shí)現(xiàn)支架某些動(dòng)作或功能所必須的裝置 推移裝置、護(hù)幫裝置、活動(dòng)側(cè)護(hù)板、防倒、防滑裝置 5 工作液體 傳遞能量的工作液壓介質(zhì) 乳化液 表1-4液壓支架的支護(hù)方式表 支護(hù)方式 循環(huán)方式 支護(hù)特點(diǎn) 應(yīng)用條件 即時(shí)支護(hù) 割煤－移架－推溜 支護(hù)滯后時(shí)間短 適用于各種頂板條件，應(yīng)用最為廣泛 滯后支護(hù) 割煤－推溜－移架 支護(hù)滯后時(shí)間較長(zhǎng) 可用于穩(wěn)定、完整的頂板條件，較少支架結(jié)構(gòu)緊湊，目前應(yīng)用 復(fù)合支護(hù) 割煤－支架伸出探梁－推溜－移架 支護(hù)滯后時(shí)間短 但增加了反復(fù)支撐 可適用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加，目前應(yīng)用較少 1.6.1支架升降和推移 當(dāng)操縱閥8處于升柱位置時(shí)，從乳化液泵站來(lái)的高壓液體通過(guò)操縱閥8、液控單向閥6進(jìn)入立柱2的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撐緊頂板。當(dāng)操縱閥8處于降柱位置時(shí)，工作液體進(jìn)入立柱的上腔，同時(shí)打開(kāi)液控單向閥，立柱下腔回液，支架下降。 支架的前移和推移輸送機(jī)是通過(guò)操縱閥7和推移千斤頂4來(lái)進(jìn)行的。移架時(shí)，先使支架卸載下降，再把操縱閥7置于移架位置，從乳化液泵站來(lái)的高壓液體進(jìn)入推移千斤頂4的前腔即活塞桿腔，后腔即活塞腔回液。這時(shí)，支架以輸送機(jī)為支點(diǎn)前移。移架結(jié)束后，在把支架升起，使支架撐緊頂板。若將操縱閥7置于推溜位置，高壓液體進(jìn)入推移千斤頂后腔即活塞腔，前腔即活塞桿腔回液，這時(shí)輸送機(jī)以支架為支點(diǎn)被推向煤壁。 圖1-3 液壓支架工作原理圖 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-主回液管 1.6.2支架的承載過(guò)程 支架的承載過(guò)程是指支架與頂板之間相互力學(xué)作用的過(guò)程。它包括初撐、承載增阻和恒阻三個(gè)階段。 1、初撐階段 在升架過(guò)程中，當(dāng)支架的頂梁接觸頂板，直到立柱下腔的液體壓力逐漸上升到泵站工作壓力時(shí)，停止供液，液控單向閥6立即關(guān)閉，這一過(guò)程為支架的初撐階段。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(guò)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。 2、承載增阻階段 支架初撐結(jié)束后，隨著頂板的下沉，立柱下腔的液體壓力逐漸升高，支架對(duì)頂板的支撐力也隨之增大，呈現(xiàn)增阻狀態(tài)，這一過(guò)程為支架的承載增阻階段。 3、恒阻階段 隨著頂板壓力的進(jìn)一步增加，立柱下腔的液體壓力越來(lái)越高。當(dāng)升高到安全閥5的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥打開(kāi)溢流，立柱下縮，液體壓力隨之降低。當(dāng)降到安全閥的調(diào)定壓力時(shí)，安全閥關(guān)閉。隨著頂板的繼續(xù)下沉，安全閥重復(fù)這一過(guò)程。由于安全閥的作用，支架的支撐力維持在某一恒定數(shù)值上，這是支架的恒阻階段。此時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力稱(chēng)為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，其初撐力和工作阻力的計(jì)算還要考慮到立柱傾角的影響因素。 1.7采煤工作面液壓支架設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)必要的基本參數(shù) 1.7.1 設(shè)計(jì)目的 采用綜合機(jī)械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。為了滿(mǎn)足對(duì)煤炭日益增長(zhǎng)的需要，必須大量生產(chǎn)綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，迅速增加綜合機(jī)械化采煤工作面?；谝陨显虮疚脑O(shè)計(jì)了支撐掩護(hù)式液壓支架。 1.7.2 對(duì)液壓支架的基本要求 1、為了滿(mǎn)足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以便有效地控制頂板，保證合理的下沉量。 2、液壓支架要有足夠的推溜力和移架力。推溜力一般為100kN左右；移架力按煤層厚度而定，對(duì)中厚煤層一般為150～250kN；厚煤層為300～400kN。 3、防矸性能要好。 4、排矸性能要好。 5、要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的要求。 6、為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械馈? 7、調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。 8、支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。 9、要求支架有足夠的剛度，能夠承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。 10、在滿(mǎn)足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架重量。 11、要易于拆卸，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單。 12、液壓元件要可靠。 1.7.3 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù) 1、頂板條件 根據(jù)老頂和直接頂?shù)姆诸?lèi)，對(duì)支架進(jìn)行選型。 2、最大和最小采高 根據(jù)最大和最小采高，確定支架的最大和最小高度，以及支架的支護(hù)強(qiáng)度。 3、瓦斯等級(jí) 根據(jù)瓦斯等級(jí)，按保安規(guī)程規(guī)定，驗(yàn)算通風(fēng)斷面。 4、底板巖性及小時(shí)涌水量 根據(jù)底板巖性和小時(shí)涌水量驗(yàn)算底板比壓。 5、工作面煤壁條件 根據(jù)工作面煤壁條件，決定是否用護(hù)幫裝置。 6、煤層傾角 根據(jù)煤層傾角，決定是否選用防倒防滑裝置。 7、井筒罐籠尺寸 根據(jù)井筒罐籠尺寸，考慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。 8、配套尺寸 根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。 1.8本文做的主要工作 畢業(yè)設(shè)計(jì)名稱(chēng)：支撐掩護(hù)式液壓支架 參數(shù)如下： （1）要求工作阻力10000KN； （2）最大采高5.5m。 （3）支架伸縮高度范圍3.5 m—5.5 m 該支架應(yīng)用的條件： （4）煤壁平均厚度2.0m； （5）煤層傾角＜8度； （6）工作阻力小于等于10000kN； （7）要求采用四柱支撐，本架手動(dòng)控制； （8）該支架適應(yīng)于中等穩(wěn)定和穩(wěn)定頂板。 本文所做的主要工作是：支架總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、雙伸縮液壓立柱的設(shè)計(jì)、支架各結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及各結(jié)構(gòu)件的受力分析及強(qiáng)度校核。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(說(shuō)明書(shū)) 第64 頁(yè) 2 液壓支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 支架主要尺寸的確定 2.1.1支架的高度和支架的伸縮比 1、支架高度 支架高度的確定原則，應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來(lái)確定， 其最大與最小高度為： （2-1） （2-2） 式中 ——支架最大高度（mm）； ——支架最小高度（mm）； ——煤層最大厚度（mm）； ——煤層最小厚度（mm）； ——考慮偽頂、煤皮冒落后仍有可能靠初撐力所需要的支撐高度，一般取200～300mm； ——頂板最大下沉量，一般取100～200mm； ——移架時(shí)支架的最小可縮量，一般取50mm； ——浮矸石、浮煤厚度，一般取50mm； 取=200mm,由設(shè)計(jì)給出的參數(shù)可得，支架最大高度為5500mm，最小采高3500mm 2、支架的伸縮比 支架的伸縮比指最大與最小支架高度之比值即： （2-3） 由于液壓支架的使用壽命較長(zhǎng)，并可能被安裝在不同的采煤工作面，所以，支架應(yīng)具有較大的伸縮比。一般范圍是1.5至2.5，煤層較薄時(shí)選大值。但是考慮盡量減輕支架重量，降低造價(jià)，可搞系列化，加強(qiáng)指甲對(duì)頂?shù)装宓倪m應(yīng)性，降低伸縮比，盡量采用單伸縮油缸或帶機(jī)械加長(zhǎng)桿來(lái)增加調(diào)高范圍。該支架的伸縮比=1.6 2.1.2支架間距和寬度的確定 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)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，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)中預(yù)取1.75m。 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170mm～200mm。當(dāng)支架中心距為1.5m時(shí)，最小寬度一般取1400mm～1430mm,最大寬度一般取1570mm～1600mm。當(dāng)支架中心距為1.75m時(shí)，最小寬度一般取1650mm～1680mm，最大寬度一般取1850mm～1800mm。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1150mm～1180mm，最大寬度一般取1320mm～1350mm，如果頂梁不帶活動(dòng)側(cè)護(hù)板，則一般取1150mm～1200mm。 本次設(shè)計(jì)取支架中心距為1.75m，側(cè)護(hù)板行程為170mm，頂梁寬度為1690mm～1860mm 2.2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?。恢Ъ軆?nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作和行走；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0.865m），即3.0m左右，支撐掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取4倍的移架步距，即3.5m左右。綜合考慮取底座長(zhǎng)度為4.0m，底座寬度為1.64m，立柱中心線之間的距離為0.99 m。 2.3頂梁長(zhǎng)度的確定 根據(jù)支架工作方式和設(shè)備配套尺寸來(lái)確定頂梁長(zhǎng)度。 2.3.1支架工作方式對(duì)頂梁長(zhǎng)度的影響 支架工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度有很大影響。先移架后推溜方式（即時(shí)支護(hù)）要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架方式（滯后支護(hù)）要求頂梁長(zhǎng)度較小。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(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)，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600 mm 。 本次設(shè)計(jì)采用即時(shí)支護(hù)方式。 2.3.2頂梁長(zhǎng)度計(jì)算 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)備配套圖冊(cè)確定； 底座長(zhǎng)度—底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距。 e —支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離； 、—支架在最高位置時(shí)，分別為后連桿和掩護(hù)梁與水平面的夾角。 中厚煤層綜采選用的配套設(shè)備如下： 采煤機(jī)為MG750/1910—AWD型；輸送機(jī)為SGZ 1200/3600型。 經(jīng)過(guò)計(jì)算得該支架的頂梁長(zhǎng)度為6050mm。 2.4四連桿機(jī)構(gòu)的確定 2.4.1四連桿機(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(lái)主要有兩個(gè)：其一是當(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。 2.4.2四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征 1、支架從最高高度降到最低高度時(shí)，如圖2－1所示，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度，最好為30以下。 圖2-1 四連桿的幾何特征 2、支架在最高位置時(shí)和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角P和后連桿與底平面的夾角Q，如圖2－1所示，應(yīng)滿(mǎn)足以下要求： 支架在最高位置時(shí)，P≤ ～，Q≤ ～；支架在最低位置時(shí)，考慮矸石便于下滑，以防矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，,如果按鋼和矸石的摩擦系數(shù)為,即：,求得；為了安全可靠在最低工作位置時(shí)，應(yīng)使為宜，而Q角主要考慮掩護(hù)梁底部距底板要有一定的距離，防止支架后部冒落的巖石卡住后連桿，使支架不能降下來(lái)，一般取。 3、由圖2-1可知，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)E’和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平線的夾角為Q，設(shè)計(jì)時(shí)，要使范圍內(nèi)，主要原因是Q角直接影響附加力Qy的數(shù)值大小。 4、支架工作段要求曲線向前凸的一段，如圖2－1所示的h段，其原因?yàn)楫?dāng)頂板來(lái)壓時(shí)，立柱讓壓而下縮，使頂梁有前移的趨勢(shì)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老塘，同時(shí)底板陰止底座向后移；使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而增加了前梁端部的支護(hù)力，防止頂梁前端頂板冒落又可以使底座前端比壓減小，可防止啃底，有利移架，再則減少了水平力的合力，由于支架所承受的水平力由掩護(hù)梁來(lái)地克服，所以減輕了掩護(hù)梁的受力。 圖2-2 掩護(hù)梁后連桿的曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 從以上分析得知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的曲線運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，應(yīng)盡量使支架的工作段要取曲線向前凸的一段，所以當(dāng)已知掩護(hù)和后連桿的長(zhǎng)度后，從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，在設(shè)計(jì)時(shí)，只要把掩護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，進(jìn)行作圖計(jì)算就可以了，其掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖2－2所示。 從圖2－2可以看出，當(dāng)掩護(hù)梁和后連桿已知，只要找到前連桿的長(zhǎng)度和位置就可以了，其具體作法是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)后連桿，使支架最高位置時(shí)的E’點(diǎn)向下作近似直線運(yùn)動(dòng)，在掩護(hù)梁上定有一點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中有一段近似圓弧軌跡。只要找到這個(gè)圓弧軌跡的曲率半徑和曲率中心，就可以找到前連桿的位置和長(zhǎng)度了。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，只要按支架在工作段，支架由高到低，在掩護(hù)梁上前連桿上鉸點(diǎn)所作的運(yùn)動(dòng)軌跡上，任找?guī)c(diǎn)，把掩護(hù)梁上前連桿上鉸點(diǎn)連線的垂直平分線所交的點(diǎn)為前連桿的下鉸點(diǎn)，這樣四連桿機(jī)構(gòu)就可以確定了 2.4.2四連桿機(jī)構(gòu)的幾何算法 首先用解析法來(lái)確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度。如圖2-3所示 圖2-2 掩護(hù)梁后連桿的曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 設(shè)： ——掩護(hù)梁長(zhǎng)度 (mm) ——后連桿長(zhǎng)度 (mm) ——掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)垂直線到后連桿鉸點(diǎn)之距 (mm) ——支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度 (mm) ——支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度 (mm) 從幾何關(guān)系可以列出如下兩式： (2－4) (2－5) 將（2－4）和（2－5）式聯(lián)立可得 (2－6) 按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征所要求的角度，選定： ；；；。 代入（2－6）式，可求得的比值。而支架在最高位置時(shí)的值為： (2－7) 因此掩護(hù)梁的長(zhǎng)度為： (2－8) 后連桿長(zhǎng)度為： (2－9) 支撐掩護(hù)式支架：=1.2～1.8 帶入、、、的角度，得出=3100=2100=1400 3 液壓支架部件設(shè)計(jì) 液壓支架各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)型式，應(yīng)根據(jù)工作面的頂?shù)装鍡l件和支架架型進(jìn)行選擇。結(jié)構(gòu)件的端面尺寸，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，滿(mǎn)足要求才能投入生產(chǎn)使用。 3.1 頂梁 3.1.1 主要作用 （1）、用于支撐、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至頂板，并給予合理地分布；對(duì)支架后部接近采空區(qū)的頂板起切頂作用；對(duì)無(wú)立柱空間的頂板起支撐作用； （3）、為護(hù)幫、防倒裝置等提供依托； （4）、將頂板載荷通過(guò)立柱經(jīng)底座傳到底板。 圖3-1 頂梁的結(jié)構(gòu)型式 1——前梁；2——后梁；3——尾梁； 4——前梁千斤頂；5——前梁伸縮千斤頂 3.1.2結(jié)構(gòu)型式 支撐式支架頂梁的結(jié)構(gòu)型式如圖3-1所示。 圖3-1 a為整體剛性頂梁，頂梁為一整體，剛性大，承載能力較好。但對(duì)頂板的適應(yīng)性差。圖3-1 b為鉸接式頂梁，由前梁和后梁鉸接而成，分別由前、后排立柱支撐。其中圖3-1 b為全鉸接式，它能適應(yīng)頂梁上方前、后頂板的變化，但當(dāng)頂板出現(xiàn)凹坑時(shí)，頂梁易成人字形，影響支撐效果和切頂性能。半鉸接式頂梁如圖3-1 c所示，它克服了全鉸接式的缺點(diǎn)，當(dāng)頂梁中部頂板出現(xiàn)凸起時(shí)，使前、后梁向上翹；當(dāng)頂板出現(xiàn)凹坑時(shí)，由于交接點(diǎn)下部有平整碰頭阻止，支架頂梁仍保持平整位置。 圖3-1 d為剛性頂梁帶鉸接式前梁，頂梁由前、后梁鉸接。在鉸接前梁2安裝有前梁千斤頂4，用來(lái)支撐靠近煤壁處的頂板，同時(shí)還可以使前梁上、下擺角，適應(yīng)頂板起伏變化和增加頂梁前端的支撐能力。 為了使冒落的頂板矸石滑向采空區(qū)，保護(hù)擋矸簾，還可以增加尾梁3，如圖3-1 e所示。 圖3-1 f為帶伸縮前梁的剛性頂梁，伸縮千斤頂5使前梁1伸縮。由于前梁可以及時(shí)伸出支護(hù)剛暴露的頂板，從而允許固定頂梁減少長(zhǎng)度。也可以用前梁千斤頂和伸縮千斤頂配合使用，使前梁既可以伸縮，也可以上下擺動(dòng)。 為了使支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且具有更好的支護(hù)能力。本支架采用圖3-1 e所示的結(jié)構(gòu)。 3.1.3頂梁結(jié)構(gòu)和斷面形狀 各類(lèi)頂梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般由鋼板焊接而成。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強(qiáng)筋板，構(gòu)成封閉式棋盤(pán)型。頂梁前端呈滑撬式或圓弧形，以減少移架阻力。支撐式支架后端焊有掛簾板，作為掛矸簾之用。在頂梁下面焊有鑄鋼柱窩，柱窩兩側(cè)有孔，用鋼絲繩或銷(xiāo)軸把立柱和頂梁連接起來(lái)，掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架在頂梁后端有銷(xiāo)孔，通過(guò)銷(xiāo)軸與掩護(hù)梁上的銷(xiāo)孔相連。 按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結(jié)構(gòu)形式： （1） 閉式頂梁 閉式頂梁為頂梁上、下蓋板與筋板焊接成封閉型，如圖3-2所示。 一種為立筋凸出型，如圖3-2 a所示，增加了焊接強(qiáng)度；另一種為立筋凹下，焊接后使頂梁平整，但焊接強(qiáng)度不如前一種，如圖3-2 b 。 （2） 開(kāi)式頂梁 開(kāi)式頂梁結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。 圖3-2 頂梁閉式立筋型式 圖3-3 頂梁開(kāi)式立筋型式 開(kāi)式頂梁的特點(diǎn)，可減輕頂梁重量，增強(qiáng)頂梁的抗彎強(qiáng)度。 對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，為便于側(cè)護(hù)板能自由伸縮，要在頂梁頂面上加焊一塊比側(cè)護(hù)板稍厚的鋼板，稱(chēng)為頂板，如圖3-4中a，同時(shí)也增強(qiáng)了頂梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 圖3-4 頂梁斷面 本設(shè)計(jì)中的支撐掩護(hù)式液壓支架頂梁采用閉式結(jié)構(gòu) 3.2頂梁側(cè)護(hù)板 支架側(cè)護(hù)板裝置一般由側(cè)護(hù)板、彈簧筒、側(cè)推千斤頂、導(dǎo)向桿和連接銷(xiāo)軸等組成。 3.2.1主要作用 （1）、擋矸?？筛纳祈斄号c掩護(hù)梁的護(hù)頂、防矸性能，隔離控頂區(qū)與采空區(qū)、防止冒落矸石竄入工作面，減少冒矸形成的粉塵； （2）、導(dǎo)向。在支架移架時(shí)起導(dǎo)向作用； （3）、防倒、調(diào)架?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板增強(qiáng)了支架側(cè)向穩(wěn)定性，其上設(shè)置的彈簧與千斤頂都起防倒與調(diào)架作用。 3.2.2側(cè)護(hù)板的種類(lèi)與選擇 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。由于固定側(cè)護(hù)板與梁體焊接在一起，可節(jié)省原梁體的側(cè)板，既節(jié)省材料又可加固梁體。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)左右工作面來(lái)確定左側(cè)或右側(cè)為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。一般沿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?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板通過(guò)彈簧筒和側(cè)推千斤頂與梁體連接，以保證活動(dòng)側(cè)護(hù)板與鄰架的固定側(cè)護(hù)板靠緊。但當(dāng)改換工作面開(kāi)采方向時(shí)，活動(dòng)側(cè)護(hù)板便位于傾斜方向的上方，對(duì)調(diào)架、防倒等帶來(lái)不便，所以很少采用。 另一種是兩側(cè)皆為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。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。 由于支架中心距較大，本液壓支架采用的是第二種兩側(cè)皆為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。 3.2.3側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式如圖3-5所示。 圖3-5 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 一種是側(cè)護(hù)板在頂梁的外側(cè)。這種類(lèi)型側(cè)護(hù)板又有三種型式，圖3-5 a，頂梁上無(wú)頂板，側(cè)護(hù)板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護(hù)板的伸縮；圖3-5 b、c，在頂梁上加設(shè)頂板，克服了以上的缺點(diǎn)，但支架承載時(shí)，側(cè)護(hù)板裝置受力很大。 另一種是鉸接式側(cè)護(hù)板，如圖3-5 d所示。它克服了以上兩種側(cè)護(hù)板的缺點(diǎn)，但由于架間側(cè)護(hù)板造成三角帶容易填入碎矸，影響架間密封效果。 所以綜合考慮各個(gè)方面，本架采用圖3-5 b所示的側(cè)護(hù)板?？梢愿鶕?jù)工作面傾角方向調(diào)整一側(cè)固定，另一側(cè)活動(dòng)，適應(yīng)性強(qiáng)。 3.3 底座 3.3.1主要作用 （1）、承受由立柱與連桿等傳遞的頂板載荷，并傳遞給底版； （2）、是整個(gè)支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、整體性的基礎(chǔ)； （3）、為支架輔助件，例如推移裝置、防倒防滑、操縱閥架等提供依托與根基； （4）、有一定的擋矸與排矸能力； （5）、便于人員操作與行走； （6）、與工作面輸送機(jī)等組成交替前移的支撐點(diǎn)，防止支架與輸送機(jī)下滑。 3.3.2底座的結(jié)構(gòu)型式、特點(diǎn)與選擇 支架底座結(jié)構(gòu)型式通常有三種類(lèi)型，即整體剛性底座、底分式剛性底座和鉸接分體底座。 此處選擇分式剛性底座。分式底座是分左右對(duì)稱(chēng)兩部分，上部用過(guò)橋或箱型結(jié)構(gòu)固定連接，這種底座在剛性、穩(wěn)定性和強(qiáng)度方面基本和整體剛性底座相同。安裝推移千斤頂?shù)匕宀幻芊猓彭沸阅芎?，適用于支撐掩護(hù)式支架。 3.4推移裝置 液壓支架推移裝置是保證支架正常推溜和拉架，實(shí)現(xiàn)工作面正常循環(huán)作業(yè)的重要裝置。 在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)根據(jù)支架結(jié)構(gòu)和配套要求合理選擇推移裝置的形式，并充分保證支架推移裝置對(duì)工作面條件和配套的適應(yīng)性。 推移裝置的型式如表3-1所示 表3-1 推移裝置千斤頂?shù)男褪? 型 式 特 點(diǎn) 適用條件 普通式 普通活塞式雙作用千斤頂可為外供液式，也可為內(nèi)供液式 1、目前已很少直接用作推移裝置，而多與反拉框架一起使用，應(yīng)用較廣 2、外供液式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛 差動(dòng)式 千斤頂結(jié)構(gòu)仍為普通型式，利用交替閥的油路系統(tǒng)，使其減小托輸送機(jī)力 用于直接拉架的方式，目前應(yīng)用較少 浮動(dòng)活塞式 千斤頂活塞可在活塞桿上滑動(dòng)，使環(huán)腔供液時(shí)拉力與普通千斤頂相同；但在活塞腔供液時(shí)，使壓力的作用面積僅為活塞桿斷面積，從而減小了推輸送力 1、廣泛用于直接拉架方式，與短推桿等導(dǎo)向件一起使用 2、動(dòng)作時(shí)間有一定滯后，但一般不影響使用 推移桿的常用形式有正拉式短推移桿和倒拉式長(zhǎng)推移桿兩種。本支架由于推移力小于拉架力很多，采用倒拉長(zhǎng)推桿式 3.5立柱和千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì) 本支架主要對(duì)立柱的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，其余的千斤頂如推移千斤頂、側(cè)推千斤頂、前梁千斤頂?shù)榷疾捎孟嚓P(guān)手冊(cè)上的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)和尺寸，故不