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1、前言 經(jīng)過(guò)近30 年的發(fā)展和努力, 我國(guó)液壓支架的設(shè)計(jì)、制造水平在不斷提高， 特別是在緩傾斜中厚煤層的液壓支架方面積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn), 架型已基本趨于成熟、完善, 在品種和質(zhì)量方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距越來(lái)越小。但在控制元件和控制系統(tǒng)方面, 與先進(jìn)國(guó)家的產(chǎn)品相比還有較大差距。所以， 今后除應(yīng)繼續(xù)針對(duì)我國(guó)國(guó)情和煤層具體條件, 開(kāi)發(fā)一些新架型、新品種外, 還應(yīng)在改進(jìn)支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫。 近年來(lái), 我國(guó)采煤綜合機(jī)械化的水平有所提高, 隨著綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的不斷發(fā)展和新型大功率采煤機(jī)、工作面輸送機(jī)的出現(xiàn), 要求支架與之相配套， 但若支架的控制系統(tǒng)不作相應(yīng)的改進(jìn)， 是滿

2、足不了這一要求的。到目前為止， 我國(guó)國(guó)產(chǎn)液壓支架的控制方式仍然停留在跟機(jī)手把單向鄰架控制或本架控制水平。這種控制方式， 雖然具有控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、制造容易、造價(jià)較低和對(duì)煤層地質(zhì)條件變化適應(yīng)性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn), 但它存在嚴(yán)重缺點(diǎn)： ①工人勞動(dòng)條件差， 安全性差; ②移架速度慢, 影響采煤機(jī)效率的發(fā)揮； ③通風(fēng)條件差,支架故障率高; ④支架支護(hù)效能的發(fā)揮程度與操作人員的經(jīng)驗(yàn)多少和技能高低有密切關(guān)系.液壓支架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后, 就可有效地克服上述缺點(diǎn), 實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的電液控制， 而且有多種控制方式可供選擇, 人員可在較安全的地方集中對(duì)整個(gè)工作面的支架進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或程序控制 1

3、。液壓支架的概述 1。1液壓支架的組成 液壓支架由頂梁、底座、掩護(hù)梁、立柱、推移裝置、操縱控制系統(tǒng)等主要部分組成。 1。2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，保證工作人員安全和各項(xiàng)作業(yè)正常進(jìn)行，必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(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，他能實(shí)現(xiàn)職稱、切頂、移動(dòng)和推移輸送機(jī)等一套工序。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)。液壓支架與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)組成綜合機(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

4、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液壓支架的工作原理 液壓支架在工作過(guò)程中，必須具備升、降、推、移四個(gè)基本動(dòng)作，這些動(dòng)作時(shí)利用泵站供給的高壓乳化液通過(guò)工作性質(zhì)不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)完成的。 圖1—1 液壓支架的工作原理 Fig 。1—1 Hydraulic pressure support principle of work 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)活塞上升，使與活塞桿相連接的頂梁緊緊接觸頂板。 2) 降柱 當(dāng)需要

5、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) 支架和輸送機(jī)前移 支架和輸送機(jī)的前移，都是由底座上的推移千斤頂來(lái)完成的。當(dāng)需要支架前移時(shí)，先將柱卸載,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；當(dāng)需要推輸送機(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),使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。 1.4。液壓支架架型的分類(lèi) 按照液壓支架在采煤工作面安裝位置來(lái)劃分 有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(mén)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

6、頭以外的采煤工作面上所有位置的支架。 目前使用的液壓支架在分三類(lèi)即:支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架. 1.4.1 支撐式支架 支撐式支架的架型有垛式支架和節(jié)式支架兩種型式。如圖1—2，前梁較長(zhǎng)，支柱較多并呈垂直分布，支架的穩(wěn)定性由支柱的復(fù)位裝置來(lái)保證。因此底座堅(jiān)固定，它靠支柱和頂梁的支撐作用控制工作面的頂板,維護(hù)工作空間。頂板巖石則在頂梁后部切斷垮落。 這類(lèi)支架具有較大的支撐能力和良好的切頂性能，適用于頂板堅(jiān)硬完整，周期壓力明顯或強(qiáng)烈,底板較硬的煤層。 a b 圖1-2 a—垛式

7、 b—節(jié)式 Fig。1-2 a—corduroy b—divisiona 1。4。2掩護(hù)式支架 掩護(hù)式支架有插腿式和非插腿式兩種型式。如圖1-3所示頂梁較短，對(duì)頂板的作用力均勻；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抵抗直接頂水平運(yùn)動(dòng)的能力強(qiáng)；防護(hù)性能好調(diào)高范圍大,對(duì)煤層厚度變化適應(yīng)性強(qiáng);但整架工作阻力小，通風(fēng)阻力大，工作空間小。這類(lèi)支架適用于直接頂不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的煤層。 a b c 圖1-3 a—插腿式支架 b—立柱支在掩護(hù)梁上非插腿式支架c—立柱支在頂梁上非插腿式支架 Fig.

8、1-3 a－supportb－leg pieceon supportc－leg piece on support 1。4.3支撐掩護(hù)式支架 支撐掩護(hù)式支架架型主要用：四柱支在頂梁上;二柱支在頂梁；一柱或二柱支在掩護(hù)梁上。支柱兩排，每排1—2根，多呈傾斜布置，靠采空區(qū)一側(cè)，裝有掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)。它的支撐力大，切頂性能好，防護(hù)性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，價(jià)貴，不便于運(yùn)輸。 這類(lèi)支架適用于直接頂為中等穩(wěn)定或穩(wěn)定，老頂有明顯或強(qiáng)烈的周期來(lái)壓，瓦斯儲(chǔ)量較大的中厚或厚煤層中。 1.5液壓支架設(shè)計(jì)目的、要求和設(shè)計(jì)支架必要的基本參數(shù) 1。5.1設(shè)計(jì)目的 采用綜合機(jī)械化采煤方法是大幅度增

9、加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的必由之路.為了滿足對(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.而每個(gè)綜采工作面平均需要安裝150臺(tái)液壓支架，可見(jiàn)對(duì)液壓支架的需要量是很大的。 由于不同采煤工作面的頂?shù)装鍡l件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同，對(duì)液壓的要求也不用.為了有效的支護(hù)和控制頂板,必須設(shè)計(jì)出不同類(lèi)型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。因此，液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的.由于液壓支架的類(lèi)型很多,因此其設(shè)計(jì)工作量也是很大的，由此可見(jiàn)，研制和開(kāi)發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。 經(jīng)過(guò)近30 年的發(fā)展和努力， 我國(guó)液壓支架的設(shè)計(jì)、制造水平在不斷提高, 特

10、別是在緩傾斜中厚煤層的液壓支架方面積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn), 架型已基本趨于成熟、完善, 在品種和質(zhì)量方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距越來(lái)越小。但在控制元件和控制系統(tǒng)方面， 與先進(jìn)國(guó)家的產(chǎn)品相比還有較大差距。所以, 今后除應(yīng)繼續(xù)針對(duì)我國(guó)國(guó)情和煤層具體條件, 開(kāi)發(fā)一些新架型、新品種外， 還應(yīng)在改進(jìn)支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫 1.5。2對(duì)液壓支架的基本要求 1） 為了滿足采煤工藝及地質(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,薄煤層一般為100KN～

11、150KN，中厚煤層一般為150KN~250KN，厚煤層一般為300KN～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? 7) 調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。 8) 支架穩(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。5.3設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參

12、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,險(xiǎn)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，決定是否用防倒放滑裝置。 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 詳細(xì)DWG圖紙請(qǐng)加:三二③1爸爸五四0六

13、 全套資料低價(jià)拾元起 2液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定 2.1原始條件 掩護(hù)式液壓支架，煤層厚度為2。3～2.9m，老頂為2級(jí)，直接頂為1類(lèi) 2。2基本技術(shù)參數(shù) 1)支架的高度 ??； 式中 ——支架最大高度； ——支架最小高度； -—支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度； ——支架最低為之時(shí)的計(jì)算高度； ——掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距；取100mm； -—后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距;取200mm； ——煤層最大厚度（最大采高); —-煤層最小厚度(最小采高）; —-考慮偽頂、煤皮冒頂落后仍有可靠初撐力所需要的支撐高度，取2

14、50mm； —-頂板最大下沉量,取150mm； ——移架時(shí)支架的最小可靠量，一般取50mm； -—浮矸石、浮煤厚度，一般取50mm. 2）支架伸縮比 3）支護(hù)強(qiáng)度 = =362.6 式中：-—當(dāng)支架最大采高為時(shí)，支架應(yīng)有的支護(hù)強(qiáng)度; ——在架型選擇表2-1中與低于但與之相鄰的采高相對(duì)應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度； ——在架型選擇表2—1中與高于但與之相鄰的采高相對(duì)應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度； ——所對(duì)應(yīng)的采高； ——所對(duì)應(yīng)的采高. 4)支架間距 所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心之間的距離。用bc表示。 支架間距bc要根據(jù)支架型式來(lái)確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)

15、的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來(lái)確定，我國(guó)刮板運(yùn)輸機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度通常為1.5 m，千斤頂連接位置在刮板槽槽幫中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為1.5米，本設(shè)計(jì)取bc=1。5 m 5)底座長(zhǎng)度 所謂底座，就是將頂板壓力傳遞到底板的穩(wěn)固支架的部件。在設(shè)計(jì)支架的底座長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要小；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，即2.1m左右；支撐掩護(hù)式支架對(duì)底座長(zhǎng)度取4倍的移架步距,

16、即2.4m左右。本次設(shè)計(jì)底座為2.240m 表2-1適應(yīng)不同類(lèi)級(jí)頂板的架型和支護(hù)強(qiáng)度 Tab 2—1 Adaptive diffent cap of roof and model holdingstrength 老頂級(jí)別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接頂類(lèi)別 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4 架 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 支撐式 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 采高＜2.5m時(shí)用支撐式 采高＞2.5m時(shí)用支撐掩護(hù)式 支 護(hù) 強(qiáng) 度KN/M

17、 支架采高m 1 294 1.3294 1。6294 ＞2294 應(yīng)結(jié)合深孔 爆破，軟化 頂板等措施 處理采空區(qū) 2 343(245） 1。3343（245） 1。6343 ＞2343 3 441(343) 1.3441（343） 1。6441 ＞2441 4 539（441） 1.3539（441) 1。6539 ＞2539 注：（1）表中括號(hào)內(nèi)數(shù)字系統(tǒng)掩護(hù)式支架頂梁上的支護(hù)強(qiáng)度. (2）1.3、1.6、2為增壓系數(shù) . 3四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3。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

18、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。 下面通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程的幾何特征進(jìn)一步闡述其作用。這些幾何特征是四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程的必然結(jié)果。 1)支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時(shí),如圖3-1所示，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度e應(yīng)小于或等于70mm，最好在30mm以下. 2）支架在最高位置和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角P后連桿與底平面的夾角Q，如圖3—1所示，應(yīng)滿足如下要求： 支架在最高位置時(shí),P=520～620，

19、Q=750～850；支架在最底位置時(shí),為有利矸石下滑，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tgP＞W(wǎng),如果綱和矸石的摩擦系數(shù)W=0。3，則P=16。70.而Q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，一般去Q=250~300，在特殊情況下需要角度較小時(shí),可提高后連桿下絞點(diǎn)的高度。 3）從圖3—1可知掩護(hù)梁與頂梁絞點(diǎn)e’和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平的夾角Q.設(shè)計(jì)時(shí)，要使Q角滿足tgQ的范圍，其原因是Ｑ角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。 圖3-1四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征 Fig。3-1 Four link motion gea

20、rs geometry characteristic 4)頂梁前端點(diǎn)暈運(yùn)動(dòng)軌跡雙鈕線向前凸的一段為支架最佳工作段,如圖3-1所示的h段.其原因是頂板來(lái)壓時(shí)，立柱讓下縮，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)底板阻止底座向后移，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少，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相應(yīng)減少，所以減輕了掩護(hù)梁外負(fù)載。 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)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),應(yīng)盡量使e值減少。當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度后,在設(shè)計(jì)時(shí)只要把掩

21、護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖3—2所示(實(shí)際上液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)屬雙搖桿機(jī)構(gòu)） 圖3—2掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu) Fig.3—2 Shields Liang Hehou the connecting rod constitution crank slideorganization 3.2四連桿機(jī)構(gòu)與附加力的影響 3.2。1附加力對(duì)液壓支架受力的影響 由于掩護(hù)式和支掩式液壓支架有四連桿機(jī)構(gòu)，所以使支架在承載過(guò)程中承受附加力，附加力越大，對(duì)支架受力越不力.為此，在液壓支架設(shè)計(jì)中對(duì)此力要有足夠的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在對(duì)此作如下分析. 液壓支架實(shí)際受載情況很復(fù)雜,為簡(jiǎn)單計(jì)算，把支架簡(jiǎn)

22、化成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu).同時(shí)為偏于安全,按集中載荷進(jìn)行計(jì)算。 圖3-3頂梁分離受力分析 Fig。3—3 Top—beam separation stress analysis 圖3—4掩護(hù)梁分離受力分析 Fig.3-4 Shields Liang to separate the stress analysis 取 (3-1) 取（3-2） 取。 (3-3) 式中 ——支架立柱的工作阻力, —-支架立柱的傾角， -—支架支護(hù)阻力, ——頂板和頂梁之間的摩擦系數(shù), ——頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)水平力, ——頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)垂直分力. 由上式有:(3-4)

23、 將該式變成通式為：（3—5） 立柱向后傾時(shí),立柱的工作阻力取+；瞬心O點(diǎn)在頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)水平線以下的取+；摩擦力向后取+。反之都取—。 將上通式分解如下： （3-6) 式中 ——支架立柱工作阻力的垂直分力， ——支架承受的附加力.。 由（3-6)可見(jiàn) 當(dāng)時(shí)，附加力與立柱傾角和摩擦力有關(guān)。 （1） 立柱傾角對(duì)附加力的影響 圖3—5立柱后傾的頂梁分離受力分析 Fig。3-5 Column to after top—beam separation stress analysis 當(dāng)瞬心在下、立柱后傾時(shí), 由受力分析可看出,當(dāng)瞬心在下

24、時(shí),立柱向后傾,附加力為正,立柱前傾，附加力為負(fù)。當(dāng)瞬心在上時(shí)，結(jié)論正好相反。 （2） 摩擦力對(duì)附加力的影響 圖3-6 頂梁前端雙紐線軌跡 Fig.3-6Front end top—beam two Niu line path 如圖3—6所示,當(dāng)支架由高到低頂梁前端的運(yùn)動(dòng)軌跡由a向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),瞬心點(diǎn)在下,值為正，且由大到小,一直到b為0 ；在這一段內(nèi)，當(dāng)支架在承受讓壓過(guò)程中,頂梁有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而使頂板給頂梁的摩擦力方向向后，摩擦力為正,附加力為正。 當(dāng)支架由高到低頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡由a向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，瞬心點(diǎn)在上，值為負(fù)其絕對(duì)值由小變大到c點(diǎn)為最大,再由c點(diǎn)向d點(diǎn)由大到小一直到d

25、點(diǎn)為0；在這一段內(nèi),當(dāng)支架在承載讓壓過(guò)程中，頂梁有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),從而使頂板給頂梁的摩擦力方向向前，摩擦力為負(fù)，附加力為正. 由以上分析可知：摩擦力引起的附加力都為正，附加力的大小與角的正負(fù)無(wú)關(guān)，與角的大小有關(guān)，角大附加力就大，反之則小。 結(jié)論： 通過(guò)以上立柱傾角和摩擦力對(duì)附加力影響的分析，得出如下結(jié)論： 值的大小對(duì)附加力影響很大，值大，支架承受的附加力大，對(duì)支架受力不利。所以在優(yōu)化四連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，盡可能使值小些。為此，可以令支架由高到低時(shí)，頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡近似直線為目標(biāo)函數(shù)，從而可以使角變小，值和附加力都變小.而且頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的變化寬度也可以較小,有利支控頂板。 值方向與摩擦力

26、引起的附加力無(wú)關(guān)，而與立柱傾角引起的附加力有關(guān)，在立柱前傾時(shí)：當(dāng)瞬心點(diǎn)在下時(shí)，值為正，附加力為負(fù)；當(dāng)瞬心點(diǎn)在上時(shí),值為負(fù)，附加力為正。所以在優(yōu)化時(shí)，為減少附加力，盡可能使支架的工作段,在ab段. 3。2.2掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距對(duì)支架受力的影響 增加掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁面之距和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距，都可以使角減小，附加力減小,反之，角增加，附加力也增加.詳細(xì)DWG圖紙請(qǐng)加:三二③1爸爸五四0六 全套資料低價(jià)拾元起 3.2.3后連桿與掩護(hù)梁長(zhǎng)度比值對(duì)支架受力的影響 圖3-7 四連桿示意圖 Fig.3-7 Four connecting

27、rods schematic drawings 當(dāng)夾角、和的比值不變，改變或不變延長(zhǎng)后連桿長(zhǎng)度等方法，來(lái)增加的比值，可以使角減小，附加力減小，對(duì)支架受力有利；當(dāng)改變角使的比值增加，對(duì)角變化不大，所以適當(dāng)增加的比值,可以減少掩護(hù)梁長(zhǎng)度和對(duì)支架受力有利。 在掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架中,后連桿和掩護(hù)梁長(zhǎng)度的比值，關(guān)系到掩護(hù)梁的長(zhǎng)度,對(duì)支架的重量和受力有著直接的影響，所以在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量在滿足支架工作需要情況下，縮短掩護(hù)梁長(zhǎng)度，減輕支架重量，減少支架受力。 4、前后連桿上鉸點(diǎn)與掩護(hù)梁長(zhǎng)度比值對(duì)支架受力影響 改變的比值，對(duì)角影響很大,如果這個(gè)比值適當(dāng)，可使角減小，值減小，附加力減小,掩護(hù)梁和前

28、后連桿受力也減小。的比值一般在0。22～0。3之間比較合適。 3。3四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 3。3.1掩護(hù)梁和后連桿長(zhǎng)度的確定 用解析法來(lái)確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖3—8所示。 圖3—8 掩護(hù)梁和后連桿計(jì)算圖 Fig。3—8cavinglock pieceand afterrod map 設(shè)： G———掩護(hù)梁長(zhǎng)度（mm） A— 后連桿長(zhǎng)度（mm） 其中：P1—支架最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁夾角（度) P2—支架最低位置時(shí),掩護(hù)梁與頂梁夾角(度) Q1—支架最高位置時(shí)，后連桿與底平面夾角(度) Q2—支架最低位置時(shí)，后連桿與底平面夾角(度） 按四連桿機(jī)構(gòu)

29、的幾何特征要求,選定，由于支架型式不同，對(duì)于掩護(hù)式支支架,一般A/G的比值按以下范圍來(lái)取: A/G=0。45~0.61，取A/G=0.58。 支架在最高位置時(shí)有： 因此掩護(hù)梁長(zhǎng)度為： =2076。77mm 后連桿長(zhǎng)度為： A=G(A/G) =1204.53mm 取整得: 3。3.2幾何作圖法作圖過(guò)程 用幾何作圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部尺寸，具體作法如圖3-9所示。 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200 2）過(guò)O點(diǎn)作與底座面平行的水平線H—H線。 3)過(guò)O點(diǎn)作與H—H線的夾角為Q1的斜線. 4)在此斜線截取線段，長(zhǎng)度等于

30、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)。 5）過(guò)a點(diǎn)作與H-H線有交角P1的斜線，以a點(diǎn)為圓心，以G點(diǎn)為半徑作弧交些斜線一點(diǎn)e′此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(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. 7）以a點(diǎn)為圓心,以0.22G長(zhǎng)度為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn)b，為前連桿上鉸點(diǎn)的位置。 8)過(guò)O點(diǎn)作與H-H線夾角為Q2的斜線。 9）在此斜線上截取線段〞。〞的長(zhǎng)度等于A，a〞點(diǎn)為支架降到最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 10）過(guò)a〞點(diǎn)作與H—H線有交角P2的斜線,以a〞點(diǎn)為圓心，以G為半徑作弧交些斜線一點(diǎn)e〞,此點(diǎn)為

31、支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。 11）以a〞為圓心以0。22G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。 12）取〞線之間一點(diǎn)e〞為液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)。 13)以O(shè)為圓心，為半徑圓弧。 14）以e〞點(diǎn)為圓心,掩護(hù)梁長(zhǎng)ˊ為半徑作弧，交前圓弧上一點(diǎn)aˊ，以點(diǎn)為液壓支架降到中間某一位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 15)以ˊ連線，并以aˊ點(diǎn)為圓心，ab長(zhǎng)為半徑作弧，交〞上一點(diǎn)bˊ點(diǎn)。則b， bˊ,b〞三點(diǎn)為液壓支架在三個(gè)位置時(shí) ，前連桿上鉸點(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. 17）過(guò)C點(diǎn)H－H線

32、作垂線，交點(diǎn)d,則線段,，，,和為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu). 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。 圖3-9 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法 Fig .3-9hydropost fore rod is geometrymapmethod 結(jié)論：后連桿長(zhǎng)度A=1205mm 掩護(hù)梁長(zhǎng)度G=2077mm 前連桿長(zhǎng)度C=1148mm 前后連桿下鉸點(diǎn)底座投影距離E=599mm 前連桿下鉸點(diǎn)高度D=533m

33、m 3。4四連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)法 3.4。1、目標(biāo)函數(shù)的確定 根據(jù)附加力對(duì)液壓支架受力影響的分析,為減少附加力，必須使U=TAN(THETA)有較小值.同時(shí)，為有效地支控頂板,要求支架由高到低變化時(shí)，頂梁前端點(diǎn)與煤壁距離的變化要小.而支架在某一高度時(shí)的THETA角，恰好是頂梁前端點(diǎn)的雙紐線軌跡上的切線與頂梁垂線間的夾角.所以，只要令支架由高到低變化時(shí)，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡似成直線為目標(biāo)函數(shù)，這兩項(xiàng)要求都能滿足。 3。4。2、四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征如下圖3-10所示。 支架在最高位置時(shí):P1=0.91- 1.08弧度；Q1=1.31— 1.48弧度。 后連桿與掩

34、護(hù)梁的比值，掩護(hù)式支架為I=0。45— 0。61. 前后連桿上鉸點(diǎn)之距與掩護(hù)梁的比值為I1=0.22—0。3。 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)的最大寬度E〈70MM最好在30MM以下。 支架在最高位置時(shí)的TAN（THETA）的值應(yīng)小于0。35，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對(duì)掩護(hù)式支架最好應(yīng)小于0。16。 圖3—10 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征圖 Fig。3—10 Four link motion gears geometry characteristic chart 3.4。3、四連桿機(jī)構(gòu)各部尺寸的計(jì)算 后連桿與掩護(hù)梁長(zhǎng)度的確定 當(dāng)支架在最高位置時(shí)的H1值確定后，掩護(hù)梁長(zhǎng)度

35、G為： G=H1/（SIN(P1)+I＊SIN(Q1））; 后連桿長(zhǎng)度為:A=I＊G; 前,后連桿上鉸點(diǎn)之距為:B=I1＊G; 前連桿上鉸點(diǎn)至掩護(hù)梁之矩為:F=G—B； 對(duì)各變量規(guī)定相應(yīng)的步長(zhǎng): P1的步長(zhǎng)為0.034弧度; Q1的步長(zhǎng)為0。034弧度； I1的步長(zhǎng)為0.02弧度； I的步長(zhǎng)為0.032弧度; （2)后連桿下鉸點(diǎn)至坐標(biāo)原點(diǎn)之距 E1=G＊COS（P1）—A＊COS（Q1）； (3）前連桿長(zhǎng)度及角度的確定 為使頂梁上鉸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡最大寬度和THETA角盡量小，我們將支架在最高和最低以及后連桿與掩護(hù)梁成90度角時(shí)頂梁上鉸點(diǎn)的坐標(biāo)定在一條垂直的直線

36、上.（下面B1,B2，B3分別為此3點(diǎn)對(duì)應(yīng)的前連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)，C為前連桿下鉸點(diǎn)) B1點(diǎn)坐標(biāo)：X1=F*COS(P1） YI=H1-F＊SIN（P1） B2點(diǎn)坐標(biāo)：X2=F＊COS(P2） Y2=B＊SIN（P2)+A*SIN（Q2） 其中，Q2=0.436 P2由幾何關(guān)系求出. B3點(diǎn)坐標(biāo)：X3=F*COS（P3) Y3=B＊SIN（P3)+A＊SIN（Q3） 其中 P3= Q3= C點(diǎn)坐標(biāo)：XC=（M＊(Y2-Y3）-N*（Y3—Y1））/T YC=（N*（X3-X1）—M*(X2-X3））/T 其中，M=X3*X3-X1*X1+

37、Y3*Y3-Y1＊Y1 N=X2*X2-X3*X3+Y2＊Y2-Y3＊Y3 T=2［(X3-X1）（Y2-Y3）—（Y3—Y1)（X2—X3)］ （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： D=YC E=E1—XC 3。4。4、四連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)選 前，后連桿的比值范圍：C/A=0.9—1。2. 前連桿的高度：D〈H1/5。 E的長(zhǎng)度：E

38、護(hù)梁上鉸點(diǎn)軌跡坐標(biāo) X=—A＊COS(Q4）+G＊COS（P4) Y=A*SIN（Q4）+G*SIN(P4) 其中，Q4為后連桿與底座夾角，P4為掩護(hù)梁與頂梁夾角。 P4=ARCCOS（Z）； P4=arcCOS（Z）； Z= J=2ABsinQ4-2BD K=2EB+2ABcosQ4 R=A2+B2+D2-C2+E2+2AEcosQ4—2ADsinQ4 3.4。6、語(yǔ)言程序編制 1)程序框圖 圖3-11程序框圖 Fig。3—11Flow chart 2)源程序 #include〈stdio.h>

39、 ＃include main（） ｛ float h1,h2，p1，q1,i,i1,g,a,b，c,d，e，f,a1,q2，o1,l，s，xc，yc,x4,y4,x5,y5,xx，xi，ex，gg； float o,u,c1,q3,q4，k，j,r,z，x,y,e1,x1,y1,p2，x2，y2,p3,x3,y3,m,n,t，k1,k2，x6,y6; float p4; scanf("%f，%f”,&h1，&h2）; /*輸入h1，h2＊/ for（p1=0。91；p1<=1.08；p1=p1+0。034）/＊設(shè)p1，q1,i，i1*/ for（

40、q1=1.31;q1〈=1.48;q1=q1+0。034) for（i=0.45;i〈=0.61;i=i+0.032） for（i1=0.22;i1<0.3;i1=i1+0.02） {g=h1/（sin(p1)+i*sin(q1))；/*計(jì)算g,a，b,f＊/ a=i＊g; b=i1＊g； f=g—b; e1=g*cos（p1)—a＊cos（q1)；/*計(jì)算b1，b2,b3，c點(diǎn)坐標(biāo)*/ x1=f＊cos（p1)； y1=h1—f*sin（p1); q2=0。436; gg=g＊g—(e1+a＊cos（q2)）＊(e1+a*cos(q2））； if(

41、gg〈0) gg=-1。0*gg; p2=atan（sqrt(gg)/（e1+a*cos(q2))）; x2=f＊cos（p2)； y2=b＊sin（p2)+a＊sin（q2）； p3=3.14/2。0-atan（a/g）—atan（e1/sqrt（g＊g+a＊a-e1＊e1)); q3=3。14/2.0—p3; x3=f*cos（p3）； y3=b*sin（p3)+a*sin(q3)； m=x3*x3—x1*x1+y3*y3-y1＊y1; n=x2*x2-x3＊x3+y2＊y2-y3＊y3; t=2。0*（(x3—x1）＊（y2—y3)-(y3-y

42、1)＊（x2—x3）); xc=(m*（y2-y3)-n*（y3—y1））/t； yc=(n＊（x3—x1)—m*(x2—x3））/t； c=sqrt(（x1—xc)*（x1-xc）+(y1-yc)*（y1-yc））；/*計(jì)算c，d,e*/ o=c/a; if（o〈0.9｜|o〉1.2） continue; d=yc； e=e1-xc； x4=e1+a＊cos（q1);/*計(jì)算a1,q2,q1點(diǎn)坐標(biāo)*/ y4=a*sin(q1）； x5=e1; y5=0。0; k1=(y1-yc)/(x1-xc)； c1=atan（k1)； k2=（

43、y4-y5)/（x4—x5); x6=（k1＊x1-y1—k2*x4+y4)/(k1-k2); y6=k1*(x6—x1)+y1； l=x6； /＊計(jì)算l,s＊/ s=h1—y6； u=s/l; if(u>0。16｜|u<0。0|｜d〉0。2*h1||e>h1/4。5) continue； printf（"u=％f，q1=%f,a=％f,b=％f，c=％f,d=％f,e=%f\n,f=％f,g=％f，p1=%f，c1=%f,s=％f，l=％f\n”,u，q1，a，b,c，d,e,f,g,p1,c1,s,l)； xx=0;xi=30

44、00; for(q4=1。48；q4〉=0.436；q4=q4—0。0348） ｛x1=a＊cos(q4)； k=2。0＊e＊b+2.0*a＊b＊cos(q4)； j=2.0*a＊b*sin（q4)—2.0*b＊d； r=a＊a+b*b+d*d—c＊c+e＊e+2。0*a*e*cos(q4)-2.0＊a＊d＊sin（q4）; if（(k＊k＊r＊r-(k*k+j＊j)*(r*r—j*j)）<0。0） {ex=xx-xi;printf（"ex=%f\n”，ex）；continue;｝ z=(k＊r+sqrt(k＊k＊r*r—（k*k+j＊j)＊（r＊r-j＊j))

45、）/(k*k+j*j)； p4=acos(z); x=-a＊cos（q4）+g＊cos(p4); y=a*sin（q4）+g*sin(p4）; if（y〉=h1|｜y〈=h2) continue； printf(”x=％f,y=％f,x1=%f\n”,x,y，x1)； if(x〉xx）xx=x； if（x〈xi）xi=x； } ｝ ｝ 3）輸入值及結(jié)果 2.9，1.7 u=0。154265,q1=1。378000，a=1.192811，b=0。454011,c=1。099301,d=0。558861,e=0.566813 ,f=1。6096

46、76,g=2.063687,p1=0.910000,c1=1.081463,s=0.237309,l=1。538323 x=1.038504,y=2.796892,x1=0。231357 x=1。044041，y=2。751062,x1=0。271930 x=1。047449,y=2.703728，x1=0。312174 x=1.049153，y=2。654757,x1=0。352040 x=1.049518，y=2.604010,x1=0.391480 x=1。048865,y=2。551340，x1=0.430445 x=1.047477，y=2。496585，x1=0.46

47、8890 x=1.045606,y=2。439567,x1=0。506766 x=1.043485,y=2.380083，x1=0.544029 x=1.041326，y=2。317902,x1=0.580634 x=1.039329，y=2.252752,x1=0。616535 x=1。037681,y=2.184306,x1=0。651689 x=1。036564,y=2.112163,x1=0.686055 x=1。036154,y=2.035823,x1=0。719589 x=1。036625，y=1.954639，x1=0。752252 x=1.038150,y=1

48、。867754,x1=0.784005 x=1。040905，y=1.773990,x1=0。814808 x=1。045064,y=1.671653,x1=0.844624 ex=0.013364 ex=0。013364 ex=0.013364 ex=0.013364 結(jié)論: U=0.154 值（掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至瞬心和底座平面夾角為） 支架在最高位置時(shí)，后連桿與底座平面夾角 A=1。193 后連桿長(zhǎng)度 B=0。4540 前、后連桿上鉸點(diǎn)之距 C=0.5588 前連桿長(zhǎng)度 E=0.5668 前、后連桿上鉸點(diǎn)至掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)之距 F=1。6096 前連

49、桿上鉸點(diǎn)至掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)之距 G=2.0637 掩護(hù)梁長(zhǎng)度 支架在最高位置時(shí),頂梁與掩護(hù)梁夾角 =1.0815 支架在最高位置時(shí)，前連桿與底座平面夾角 EX=0.0134 頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度 前面所用的兩種方法求出的四連桿機(jī)構(gòu)的數(shù)值相近，由于計(jì)算機(jī)算法的精確度較高,故所選數(shù)據(jù)，均用計(jì)算機(jī)算法中所得的。 4．掩護(hù)式液壓支架部件設(shè)計(jì) 4.1頂梁 頂梁是與頂板直接接觸的構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求以外，還要保證支護(hù)頂板的需要。 4.1.1頂梁的作用及用途 頂梁作用是支護(hù)頂板一定面積的直接承載部件，并為立柱、掩護(hù)梁、護(hù)頂裝置等提供必要的連接點(diǎn). 用途：a.用于

50、支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板。 b.承受頂板的壓力. c。將頂板載荷通過(guò)立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。 4.1。2頂梁的結(jié)構(gòu)型式的確定 圖4-1鉸接式頂梁 Fig。4—1 Hinge type top—beam 選擇鉸接式頂梁，頂梁1為整體結(jié)構(gòu)，頂梁后端直接與掩護(hù)梁4鉸接，取消了三角區(qū)，立柱直接支撐在頂梁上，用平衡千斤頂8調(diào)節(jié)頂梁與頂板的接觸面積。OY型掩護(hù)式支架就采用此種結(jié)構(gòu). 4。1。3對(duì)頂梁長(zhǎng)度的影響 1）支架工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度的影響 支架工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度的影響很大，從液壓支架的工作原理可以看出,先移架后推溜方式(又稱及時(shí)支護(hù)方式）要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推

51、溜后移架方式（又稱滯后支護(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剑Ъ芤拜斔蜋C(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600mm. 2)配套尺寸對(duì)頂梁長(zhǎng)度的影響 設(shè)備配套尺寸與支架頂梁長(zhǎng)度有直接關(guān)系。為了防止當(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，同時(shí)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為300mm，這個(gè)距離叫空頂距。另外在輸送機(jī)鏟煤板前也留有一定距離。一般為135～150mm左右,也是為了防止采煤

52、機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定的距離.除此而外，所有配套設(shè)備包括采煤機(jī)和輸送機(jī)，均要在頂梁掩護(hù)之下工作，在此來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。 4。1。4頂梁斷面形狀 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。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)，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. 對(duì)于支撐掩護(hù)式支架，為了便于側(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，稱為頂板，如圖4-2所示,同時(shí)增強(qiáng)了頂梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 圖4-2

53、 頂梁斷面 Fig。4-2 Top-beam cross section 4。1.5頂梁主要尺寸的確定 1)頂梁長(zhǎng)度Lg 頂梁長(zhǎng)度＝［配套尺寸＋底座長(zhǎng)度＋］－［]＋掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（mm） 2)梁面積A A=LgB 式中： Lg—頂梁長(zhǎng)度mm, B—-—頂梁寬度mm,在本次設(shè)計(jì)中頂梁寬度為1500mm， 代入公式（2-11）得 A=29611500=44441500mm2=4。4m2 3)支護(hù)面積Fc Fc = Bc（Lg＋Δ)m2 （4—1) 式中：Fc—支護(hù)面積 m2 , Δ—移架后頂梁前端點(diǎn)到煤壁的距離m,一般Δ=0。3 Bc

54、—支架間距（支架中心距）,一般為1。5m 代入公式（4—1）得： Fc = 1500（2961＋30)=4486500mm2=4.49m2 4）支架的理論支護(hù)阻力F1 F1=Fcq 式中： F1—支架的理論支護(hù)阻力，KN Fc—支護(hù)面積 m2 q—支護(hù)強(qiáng)度 KN/M2 支架在最高處的理論支護(hù)阻力為： F1=4。49362。6=1628。07（KN） 5)頂板覆蓋率δ δ=A/Fc100％ 式中: δ—頂板覆蓋率 A—頂梁面積 m2 Fc-支護(hù)面積 m2 代入式中得 δ=4.4/4.49100％=98.00% 4.2側(cè)護(hù)板 4。2.1、側(cè)護(hù)板的選擇

55、 頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板有兩種： 1）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。活動(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。 2）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。 本設(shè)計(jì)取兩側(cè)皆為活動(dòng)側(cè)護(hù)板的類(lèi)型. 4。2。2、側(cè)護(hù)裝置的作用 1）消除相

56、鄰支架掩護(hù)梁和頂梁間的間間隙，防止冒落矸石進(jìn)入支護(hù)空間； 2)作為支架移架的傾倒； 3)防止支架的傾倒； 4）調(diào)整支架間距 4.2。3、側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式 如圖4—3所示，這種型式克服了當(dāng)頂板被冒落矸石壓住時(shí)，影響側(cè)護(hù)板伸縮的缺點(diǎn)，但支架承受偏載時(shí),側(cè)護(hù)板裝置受力很大。 圖4-3側(cè)護(hù)板的機(jī)構(gòu)形式 Fig。4—3 Side protection board organization form 4。2。4、側(cè)護(hù)板尺寸的確定 頂梁側(cè)護(hù)板的側(cè)向?qū)挾?按支架升降高度和推移步距來(lái)確定。即：考慮到當(dāng)一架升起,另一架降柱時(shí)，要保證相鄰兩架側(cè)護(hù)板不脫離接觸。同時(shí)考慮到支架降柱后要前移，為防止

57、頂梁后部側(cè)護(hù)板脫離接觸，頂梁側(cè)護(hù)板后部要加寬，加寬的長(zhǎng)度一般為頂架后部起大于一個(gè)步距，即大于600mm。 掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的側(cè)面寬度，主要考慮移架步距,一般比一個(gè)步距大100mm，即相當(dāng)700mm.當(dāng)一架固定，另一架前移時(shí)，兩架之間能封閉，同時(shí)又考慮到降架前移時(shí)，原不動(dòng)的掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板下部不致脫開(kāi)。所以，掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板下部要加寬。 頂梁和掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的頂面寬度，與活動(dòng)側(cè)護(hù)板的行程有關(guān)。由兩臺(tái)相鄰支架的架間距離來(lái)確定。 頂梁和掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的連接，在考慮動(dòng)作靈活可靠的情況下，應(yīng)盡量減少間隙,加強(qiáng)密封性。 4.3立柱 立柱是支架的承載構(gòu)件,它長(zhǎng)期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠的工

58、作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度,良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，并能適應(yīng)支架的工作要求. 1)．立柱類(lèi)型為雙作用活塞式立柱，如圖4-4。此種類(lèi)型的立柱具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 2)．立柱數(shù)為兩根。 3)．立柱間距為1～1。5m。 4）．支撐方式為四柱平行支在頂梁上。一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于10(支架在最高位置時(shí)） ,由于夾角小，所以有效支撐能力大。 5)．立柱缸體內(nèi)徑 Pa=40Mpa = = 17.3cm 查標(biāo)準(zhǔn)表取 代回原公式可求得Pa=36。08Pa 根據(jù)查表得：活柱外徑 190 工作阻力 1764kN

59、 額定工作壓力 58。4 MPa 泵站壓力 32.6 MPa 4。3。1．立柱的初撐力與泵站額定工作壓力 立柱初撐力按下式進(jìn)行計(jì)算 (KN) (KN) 式中 Pb’——泵站額定工作壓力Pb［Mpa］減去從泵站到支架沿城壓力損失后的值。（泵站額定工作壓力Pb即泵站產(chǎn)品目錄中給定的值.) 4.3。2．安全閥壓力與立柱工作阻力的確定 安全閥的調(diào)整壓力，按選定后的立柱剛體內(nèi)徑De和支架承受的理論支護(hù)阻力F1m來(lái)確定.即: （MPa） 式中的Fz按下式計(jì)算

60、： （KN) （KN) 式中--—---支架在最高位置時(shí)立柱傾角。 MPa 求出后，再選定一種動(dòng)作壓力與Pa相近的標(biāo)準(zhǔn)安全閥,此安全閥的動(dòng)作壓力即為支架安全閥的調(diào)整壓力Pa。Pa=40 MPa 立柱工作阻力P2按下式進(jìn)行計(jì)算 (KN) 當(dāng)泵站和安全閥都選定后,立柱的初撐力和工作阻力便已確定，液壓支架的設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn)表明，初撐力與工作阻力間應(yīng)滿足一定關(guān)系，即：P1=（0。35~0.7）P2。P1過(guò)小，不能有效地支撐頂板，P1過(guò)大，易壓碎頂板.目前這個(gè)關(guān)系有增加的趨勢(shì)，掩護(hù)式支架取P1=0。72 P2為宜. 4。3。3立柱位置的確定 1）立柱布置 掩護(hù)式支

61、架為二柱. 支撐方式： 掩護(hù)式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大跳高范圍。一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于（支架在最低工作位置時(shí)）,由于角度較大，可使調(diào)高范圍增加。同時(shí)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。 2）立柱間距 立柱間距指支撐式和支撐掩護(hù)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(hù)式支架的立柱間距為1～1.5m. 3)立柱柱窩位置的確定 a、掩護(hù)式支架柱窩位置的確定： 掩護(hù)式液壓支架立柱上、下柱窩位置的確定，對(duì)液壓支架能否正常工作，極為重要。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)頂板

62、載荷分布和底板條件，先確定支架頂梁的支撐力分布和底座對(duì)底板的比壓分布,使支架能適應(yīng)工作面條件的要求，從此來(lái)確定立柱上，下柱窩的位置。 b、立柱上柱窩位置的確定： 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梁載荷分布一致。但頂板載荷分布復(fù)雜，分布規(guī)律因支架頂梁與頂板的接觸情況而異.為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定頂梁與頂板均勻接觸,載荷沿頂梁長(zhǎng)度方向按線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向分布。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)度方向想后越來(lái)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

63、置。此時(shí)認(rèn)為支架頂梁承受集中載荷F1在頂梁1/3初，取頂梁為分離體，受力情況如圖4-5所示 圖4—5頂梁受力分析 Fig。4-5 Top—beam stress analysis 對(duì)A點(diǎn)取矩： 式中 -—-立柱上柱窩至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)之距（m） F1-——支架支護(hù)阻力(KN），F(xiàn)1=qFc（KN） q—--支架最大支護(hù)強(qiáng)度（) Fc--—支護(hù)面積（m2） Lg-——頂梁長(zhǎng)度（不包括頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁后端之距）（m） Pt-——立柱工作阻力之和（KN） -—-頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距（m） -——立柱上柱窩中心至頂梁頂面之距（m) —--立柱

64、在最高位置時(shí)的傾角（度） 解: 已知: ； ； ； ； ； ； ； 代入上面的式中，即 =0.763m 4。4千斤頂技術(shù)參數(shù)確定 1)推移千斤頂 推移千斤頂?shù)母讖脚c推移方式有關(guān)。 直接推移方式千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑： = 式中 ———推移千斤頂?shù)耐屏?，kN，一般取=100kN 框架推移方式千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑： 式中 —-—推移千斤頂?shù)囊萍芰?，kN,在薄煤層中=100～150kN；中厚煤層中=150~200kN;厚煤層中=300～400kN。 浮動(dòng)活塞式推移千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑按

65、下兩式聯(lián)立求得: 式中 ——-活塞桿直徑(cm） 本設(shè)計(jì)選用直接推移方式的千斤頂， = 由以上計(jì)算出來(lái)的推移千斤頂?shù)膭傮w內(nèi)徑，再按表按標(biāo)準(zhǔn)取 其他尺寸: 桿徑 45mm ； 泵壓 32。6MPa ；推力 98kN 拉力 48kN 推移千斤頂?shù)男谐膛c推移步距有關(guān),當(dāng)推移步距為600mm時(shí)，推移千斤頂?shù)男谐虨?00——750mm ,按標(biāo)準(zhǔn)取750mm。 4。5掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu) 4.5.1掩護(hù)梁 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

66、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)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩.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,掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)為鋼板焊接的箱式結(jié)構(gòu)，在掩護(hù)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(hù)梁上焊有立柱柱窩?；顒?dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。 從側(cè)面看掩護(hù)梁，其形狀有直線型、折線型 圖4—6掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)型式 Fig.4—6Shields the Liang structure pattern 掩護(hù)梁的側(cè)面形狀選直線式的。 4.5.2四連桿機(jī)構(gòu) 四連桿有兩種結(jié)構(gòu)型式。 （1） 前、后連桿選用單桿式結(jié)構(gòu)。 （2） 前連桿是單桿、后連桿是整體式的結(jié)構(gòu)式。 圖4-7單桿式連桿 Fig。4—7Unilever type connecting rod 本設(shè)計(jì)取前后連桿是單桿式結(jié)構(gòu)，如圖4—7 4。5。3后連桿的強(qiáng)度校核 取頂梁為分離體,如圖4—8所示，各力對(duì)a取矩，可求出的作用位置為: 圖4-8頂梁分離體受力