液壓支架畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　作為綜采工作面的重要設(shè)備——液壓支架的出現(xiàn)，把回采工作面的支護(hù)技術(shù)從手工支護(hù)發(fā)展到機(jī)械化支護(hù)。其是以高壓液體為動(dòng)力，由若干液壓元件（油缸和閥件）和一些金屬結(jié)構(gòu)件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設(shè)備。在工作過程中能否取得良好的支護(hù)效果，取決于支架的架型的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和相關(guān)參數(shù)的選取，因此液壓支架的設(shè)計(jì)工作對于煤礦支護(hù)安

2、全有著重要的影響。</p><p>　　本文概述了液壓支架的發(fā)展歷史、國內(nèi)外應(yīng)用研究的現(xiàn)狀和發(fā)展方向。敘述了液壓支架的工作原理與分類。液壓支架主要結(jié)構(gòu)部件掩護(hù)梁、四連桿機(jī)構(gòu)和底座的設(shè)計(jì)是本文的主要內(nèi)容。在完成本設(shè)計(jì)的過程中，利用理論分析的同時(shí)，也參考了許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合, 所以,本文具有很大的理論和實(shí)用價(jià)值,滿足國家對本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：

3、綜采工作面 液壓支架 掩護(hù)梁 四連桿機(jī)構(gòu) 底座</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As the improtant equipment of fully mechanized coal face - Hydraulic support appeared,the technology of support has bee

4、n developed form manual support to mechanical support on the working face. It is withal High Voltage liquid for power，the a sort of buttress AND dam top tray 'coal face equipment back up of the both by some hydraulic

5、 element（oil cylinder and valve piece）and some metal construction piece combination whereas become.It works well or bad at work depending on the selection of the fra</p><p>　　This text said a liquid to press

6、 the development history of support all, present condition and progress condition of domestic and international application study,described a liquid to press work principle and categories of support. The design of Hydrau

7、lic support's main structure parts cover caving shield, four bar linkage and base is the main content of this article. Upon completion of this design process, using theoretical analysis, but also referred to the many

8、 practical experience data, achi</p><p>　　Key words: fully mechanized coal face；hydraulic support；caving shield ；four-bar linkage；the base</p><p><b>　　目錄</b></p><p><

9、;b>　　緒論1</b></p><p>　　1 液壓支架的概述及分類2</p><p>　　1.1 液壓支架的概述及發(fā)展動(dòng)向2</p><p>　　1.1.1 液壓支架的概述2</p><p>　　1.1.2 液壓支架的國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)向2</p><p>　　1.2 液壓支架的分類3<

10、;/p><p>　　2 液壓支架的組成及其工作過程6</p><p>　　2.1 液壓支架的組成6</p><p>　　2.2 液壓支架的其工作過程9</p><p>　　2.2.1 液壓支架的其工作原理9</p><p>　　2.2.2 液壓支架的移架原理11</p><p>　　3 液

11、壓支架設(shè)計(jì)的目的、要求和需要的基本參數(shù)13</p><p>　　3.1 液壓支架設(shè)計(jì)的目的13</p><p>　　3.2對液壓支架的基本要求13</p><p>　　3.3 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù)14</p><p>　　4 液壓支架的選型15</p><p>　　4.1 液壓支架的支撐力與承載的關(guān)系

12、15</p><p>　　4.1.1掩護(hù)式支架的特點(diǎn)和支撐力分布15</p><p>　　4.1.2掩護(hù)式支架在不同的頂板條件下承載分析15</p><p>　　4.2 液壓支架的架型選擇17</p><p>　　4.2.1 已知設(shè)計(jì)條件17</p><p>　　4.2.2 支架架型選擇以及基本參數(shù)的確定17

13、</p><p>　　5 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.1支架高度、支架間距、底座尺寸的確定21</p><p>　　5.1.1支架高度的確定21</p><p>　　5.1.2 支架伸縮比22</p><p>　　5.2 支架間距和支架寬度22</p><p&g

14、t;　　5.2.1 支架間距22</p><p>　　5.2.2 支架寬度23</p><p>　　5.3 底座主要尺寸23</p><p>　　5.4 梁端距的確定23</p><p>　　6液壓支架部件設(shè)計(jì)25</p><p>　　6.1 掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)25</p><p&

15、gt;　　6.1.1 四連桿機(jī)構(gòu)25</p><p>　　6.1.2 掩護(hù)梁28</p><p>　　6.1.3掩護(hù)梁和后連桿長度的確定29</p><p>　　6.1.4幾何作圖法作圖過程30</p><p>　　6.1.5 掩護(hù)梁尺寸的擬定33</p><p>　　6.2 底座的設(shè)計(jì)33</p&g

16、t;<p>　　6.2.1底座的作用及用途34</p><p>　　6.2.3 底座主要尺寸的確定35</p><p>　　6.3頂梁的設(shè)計(jì)36</p><p>　　6.3.1頂梁長度的確定36</p><p>　　6.3.2頂梁長度計(jì)算37</p><p>　　6.3.3頂梁寬度37<

17、/p><p>　　6.4液壓支架支護(hù)技術(shù)參數(shù)的確定39</p><p>　　6.4.2支護(hù)強(qiáng)度的確定39</p><p>　　6.4.3 立柱參數(shù)的確定40</p><p>　　6.5側(cè)護(hù)板的設(shè)計(jì)48</p><p>　　6.5.1側(cè)護(hù)板的選擇48</p><p>　　6.5.2側(cè)護(hù)裝置的

18、作用49</p><p>　　6.5.3側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)型式49</p><p>　　6.5.4側(cè)護(hù)板尺寸的確定49</p><p>　　6.6 防倒防滑裝置50</p><p>　　6.7 支架主要長度尺寸51</p><p>　　7 液壓支架主要部件受力分析及強(qiáng)度校核52</p><p&

19、gt;　　7.1 液壓支架主要結(jié)構(gòu)部件受力分析52</p><p>　　7.1.1 整體受力分析52</p><p>　　7.1.2 頂梁的受力分析52</p><p>　　7.1.3 掩護(hù)梁受力分析54</p><p>　　7.1.4 底座受力分析55</p><p>　　7.1.5 前后連桿受力分析56

20、</p><p>　　7.2 液壓支架主要結(jié)構(gòu)部件強(qiáng)度校核56</p><p>　　7.2.1 對掩護(hù)梁強(qiáng)度的校核57</p><p>　　7.2.2 對底座的強(qiáng)度校核61</p><p>　　7.2.3前后連桿強(qiáng)度校核64</p><p>　　7.2.4頂梁強(qiáng)度校核65</p><p&g

21、t;　　7.2.5立柱強(qiáng)度校核65</p><p><b>　　總結(jié)66</b></p><p><b>　　致謝68</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)69</b></p><p><b>　　緒論</b></p><

22、;p>　　工作面支護(hù)問題始終是困擾煤礦生產(chǎn)安全、產(chǎn)量和效率的重要問題。因此以液壓支架為主要設(shè)備的綜合機(jī)械化的誕生和發(fā)展是煤礦生產(chǎn)發(fā)展史上的一次重大革命。不僅從根本上改善了勞動(dòng)和安全條件, 也為工作面產(chǎn)量和采煤效率的迅速提高奠定了基礎(chǔ)，使煤礦生產(chǎn)面貌徹底改觀。液壓支架占綜采設(shè)備總投資約60 % ,可見液壓支架對綜采工作面的重要性。我國液壓支架經(jīng)過40多年的發(fā)展，獲得顯著的成果，至今已能成批制造兩柱掩護(hù)式和四柱支撐掩護(hù)式液壓支架，這些

23、系列化液壓支架一般用于緩傾斜中厚煤層及厚煤層分層開采，取得了不錯(cuò)的效果。</p><p>　　我國煤礦中使用的支架類型很多，按照支架采煤工作面安裝位置來劃分有端頭液壓支架和中間液壓支架。端頭液壓支架簡稱端頭支架，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處工作面斷頭以外的采煤工作面上所有的位置的液壓支架。從架型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，由于直接頂類別和老頂級別的不同，為了在使用中合理地選擇架型，保證煤礦的安全生產(chǎn)

24、，要對支架的支撐力和承載力的關(guān)系進(jìn)行分析，使支架能適應(yīng)頂板載荷的要求。</p><p>　　通過分析煤礦開采環(huán)境，查閱相關(guān)資料，對液壓支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（本文主要對液壓支架掩護(hù)梁、四連桿機(jī)構(gòu)、底座進(jìn)行設(shè)計(jì)）和強(qiáng)度校核，可以從更深層次上學(xué)習(xí)液壓支架的工作原理和設(shè)計(jì)方法。并通過本次設(shè)計(jì)對大學(xué)所學(xué)的知識的綜合應(yīng)用，使所學(xué)知識融會貫通，形成較為清晰的知識構(gòu)架，強(qiáng)化設(shè)計(jì)過程的規(guī)范性以及對計(jì)算機(jī)使用的熟練性。通過此次設(shè)計(jì)，能夠

25、更好的梳理所學(xué)的知識，基本掌握機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的工作方法，同時(shí)提高分組協(xié)作的能力，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　1 液壓支架的概述及分類</p><p>　　1.1 液壓支架的概述及發(fā)展動(dòng)向</p><p>　　1.1.1 液壓支架的概述</p><p>　　液壓支架作為煤礦綜采機(jī)械化采煤設(shè)備（液壓

26、支架、可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)）的重要組成設(shè)備之一，其數(shù)量、重量和費(fèi)用都占整套綜采設(shè)備的60%以上，可見它的作用是十分重要的;在生產(chǎn)過程中，液壓支架的性能的好壞將直接影響煤礦生產(chǎn)的安全和質(zhì)量,特別是生產(chǎn)過程中對人員的安全保障問題。所有的這些都要求我們在從事液壓支架設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格按相關(guān)的規(guī)程要求來設(shè)計(jì)液壓支架，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要具有安全性的同時(shí)更要具有經(jīng)濟(jì)性，從而實(shí)現(xiàn)在做到確保人員的安全的同時(shí)，最大程度地提高煤礦生產(chǎn)效率，達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)效益，提高工人

27、的收入和生活水平。因此，性能優(yōu)良的液壓支架要求技術(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。</p><p>　　1.1.2 液壓支架的國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)向</p><p>　　世界主要采煤國家一直在圍繞減面提產(chǎn)、減人提效、降低成本、實(shí)現(xiàn)礦井集中生產(chǎn)方面做研究，他們積極開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)，致力于高性能、高可靠性的新一代重型液壓支架的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在已經(jīng)取得了非常不錯(cuò)

28、的成果。新型液壓支架普遍具有微型電機(jī)或電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電液控制閥，推移千斤頂裝有位移傳感器，采煤機(jī)裝有紅外傳感裝置，立柱缸徑超過400mm，為減少割煤時(shí)間，一般采用0.8-1m的截深，支架材料采用800-1000MPa的鋼板。隨著長壁采煤工作面長度的不斷增加，為適應(yīng)快速移架的需要，國外還采用高壓大流量乳化液泵站，實(shí)現(xiàn)工作面成排或成組移動(dòng)。美國、澳大利亞、英國等采煤技術(shù)先進(jìn)的國家都在朝著以上方向進(jìn)行研究。</p><p&g

29、t;　　我國在1964年鄭州煤機(jī)廠和太原分院設(shè)計(jì)了70型邁步自移支架，從此開始了液壓支架的國產(chǎn)化道路。經(jīng)過40多年的發(fā)展和努力，在架型研究、不同采煤方法中運(yùn)用的液壓支架等方面都有自己的獨(dú)到之處，我國的液壓支架的設(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)多的經(jīng)驗(yàn)，在品種和質(zhì)量方面與國際水平相比差距越來越小。為了改善支架支護(hù)性能，提高它對不同礦山地質(zhì)條件的適應(yīng)性，擴(kuò)大使用范圍，延長使用壽命。目前我國液壓支架有下

30、列幾方面的發(fā)展動(dòng)向：</p><p>　　(1) 液壓支架的結(jié)構(gòu)形式正朝著簡單實(shí)用方向發(fā)展。如液壓支架的架型明顯地向兩柱掩護(hù)式支架和四柱支撐式掩護(hù)式支架發(fā)展。 </p><p>　　(2) 在已有支架設(shè)計(jì)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將有限元和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相結(jié)合，研究支架的智能化設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)與參數(shù)的優(yōu)化，進(jìn)一步提高支架的科學(xué)性、可靠性以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性。其中在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：① 提高液

31、壓支架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，加大支架的工作阻力，加大支架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度系數(shù)，還有選材等方面；② 如何提高支架的移架速度；③ 改進(jìn)支架個(gè)別部件結(jié)構(gòu)，加大聯(lián)結(jié)件強(qiáng)度。 </p><p>　　(3) 改進(jìn)制造工藝，保證制造質(zhì)量。對支架的閥類等零部件，從材料的選取、毛坯的熱處理、機(jī)加工工藝和裝配過程中的密封件選用等方面入手，制定更嚴(yán)格的質(zhì)量和抗腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　(4) 制造特種支架。對不穩(wěn)定

32、頂板、松軟底板、地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜等特殊條件，加大投入，研制大量的特殊支架，以適用不同的開采條件。 </p><p>　　(5) 新型元件與材質(zhì)的選用，可減輕支架重量，提高支架性能和使用壽命 。 </p><p>　　(6) 結(jié)構(gòu)上尋求克服四連桿機(jī)構(gòu)缺陷的新型架型。 </p><p>　　(7) 研制快速移架電液控制系統(tǒng)。研究支架的遙控、程控控制和性能自動(dòng)監(jiān)控等技

33、術(shù)，為回采工作面的半自動(dòng)化與自動(dòng)化創(chuàng)造條件。</p><p>　　1.2 液壓支架的分類</p><p>　　液壓支架的種類很多，分類的依據(jù)和方法各不相同。下面介紹幾種常用的分類方法以及液壓支架的類型。</p><p>　?。?） 按支架與圍巖的相互作用關(guān)系分類</p><p>　　按照液壓支架與圍巖的相互作用關(guān)系，目前使用的液壓支架可分為三

34、類，即支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式。</p><p><b>　?、?支撐式液壓支架</b></p><p>　　支撐式液壓支架是一個(gè)在底座上放置幾根立柱支撐頂梁，通過頂梁支撐頂板的簡單結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)發(fā)展起來的。典型的支撐式液壓支架，其頂梁較長，立柱較多，靠支撐作用維護(hù)一定的工作空間，而頂板巖石則在頂梁后部切斷垮落。架后的擋矸簾只起著使碎矸石從采空區(qū)涌入工作面的作用。這種類型

35、的支架具有較大的支撐能力和良好的切頂性能，因此適用于頂板堅(jiān)硬完整，基本頂周期壓力明顯或強(qiáng)烈，底板較堅(jiān)硬的煤層。但由于立柱垂直布置，所以支架承受水平力的能力差，在水平力的作用下，支架容易失去穩(wěn)定性。</p><p>　　支撐式液壓支架按結(jié)構(gòu)和動(dòng)作方式，主要分為垛式和節(jié)式兩種：</p><p>　　A 垛式：如下圖1-1 所示整個(gè)支架為一整體結(jié)構(gòu)，整體移動(dòng)。其特點(diǎn)是支撐能力強(qiáng)，有4-6根立柱，

36、支護(hù)性能好，可以支撐堅(jiān)硬與極堅(jiān)硬的頂板，在英國和美國等國家被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　B 節(jié)式： 如下圖1-2所示節(jié)式支架有2-4個(gè)框架組成，每個(gè)框架裝有前后兩根立柱和窄面絞接頂梁。其支撐能力不如垛式好，但其結(jié)構(gòu)靈活，質(zhì)量較小，便于移動(dòng)，拆裝方便，適用于支撐中硬頂板，但其穩(wěn)定性差。</p><p>　　圖1-1 垛式 圖1-2 節(jié)式

37、 </p><p><b>　?、?掩護(hù)式液壓支架</b></p><p>　　掩護(hù)式液壓支架是利用立柱、頂梁與掩護(hù)梁來支護(hù)頂板和防止巖石落入工作面。這類支架的頂梁較短，多數(shù)支架的立柱只有一排，一般僅有1～2根，多呈傾斜布置，與掩護(hù)梁連接或直接連接在頂梁上。立柱通過頂梁支撐頂板。掩護(hù)梁與冒落的巖石相接觸，

38、阻止矸石涌入工作面并承受采空區(qū)矸石的載荷。這類支架的支撐力小，但掩護(hù)性能和穩(wěn)定性較好，調(diào)高范圍大，對破碎頂板的適應(yīng)性較強(qiáng)，適應(yīng)于支護(hù)部穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的松散破碎頂板。</p><p><b>　?、?支撐掩護(hù)式支架</b></p><p>　　支撐掩護(hù)式支架是支撐式支架和掩護(hù)式支架相結(jié)合的一種架型，以支撐為主，但同時(shí)又具有掩護(hù)作用。這種支架采用了支撐式支架雙排立柱支撐頂

39、梁的結(jié)構(gòu)形式，保留了支撐式支架支撐力大，切頂性能好，工作空間寬敞的優(yōu)點(diǎn)，采用了掩護(hù)式支架堅(jiān)固的掩護(hù)梁以及側(cè)護(hù)板將工作面與采空區(qū)完全隔離開的結(jié)構(gòu)形式，保留了掩護(hù)式支架防護(hù)性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的長處。因此，支撐掩護(hù)式支架適用于直接頂中等穩(wěn)定或穩(wěn)定，基本頂周期來壓明顯或強(qiáng)烈瓦斯涌出量較大的煤層。</p><p>　?。?） 按支架移動(dòng)方式分類</p><p>　　液壓支架按移動(dòng)方式的不同可分為二大類

40、，即整體自移式和邁步移動(dòng)式液壓支架。</p><p>　　① 整體自移式液壓支架</p><p>　　這類支架一般均為整體結(jié)構(gòu)，其移架和推溜共用一個(gè)千斤頂。該千斤頂與輸送機(jī)之間有直接或間接的連接關(guān)系，因而能以輸送機(jī)為支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)移架，以支架為支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)推溜。目前多數(shù)液壓支架采用此種移動(dòng)方式。</p><p>　?、?邁步移動(dòng)式液壓支架</p><p&g

41、t;　　這類支架是由一定連接關(guān)系的主、副架所組成。移架與推溜的千斤頂是各自獨(dú)立的，移架千斤頂分別與主、副架相連，互為支點(diǎn)，交替邁步移動(dòng)；而推溜千斤頂一般只與支架相連，另一端則呈自由狀態(tài)，推溜時(shí)以支架為支點(diǎn)。</p><p>　　（3） 根據(jù)使用地點(diǎn)分類</p><p>　?、?液壓支架按使用地點(diǎn)的不同可分為工作面支架和端頭支架兩類。</p><p>　　② 布置在工

42、作面內(nèi)，用來支護(hù)工作面頂板的支架稱為工作面支架。</p><p>　?、?布置在工作面與上下順槽連接處的支架稱為端頭支架。由于端頭處機(jī)械設(shè)備較多，頂板懸露面積大，同時(shí)又是人員的出入口，所以要求端頭支架不僅要有較高的支撐能力，還要保證有足夠的空間；不僅要使支架自身能夠沿彎曲的順槽前移，還要考慮推移轉(zhuǎn)載機(jī)。因此，端頭支架在結(jié)構(gòu)上具有特殊性。</p><p>　　2 液壓支架的組成及其工作過程&

43、lt;/p><p>　　2.1 液壓支架的組成</p><p>　　液壓支架一般由承載結(jié)構(gòu)件、執(zhí)行元件、控制元件和輔助裝置四大部分組成。</p><p><b>　?。?） 承載結(jié)構(gòu)件</b></p><p>　?、?頂梁 。直接與頂板相接觸并承受頂板載荷的支架部分叫頂梁。支架通過頂梁實(shí)現(xiàn)支撐、管理頂板的功能。頂梁一般由兩種

44、結(jié)構(gòu)形式：一種為整體頂梁，這種頂梁的梁體較長，結(jié)構(gòu)簡單，能順利通過頂板局部冒落凹坑，但對頂板臺階的適應(yīng)能力差；另一種為分段頂梁，即頂梁分為前梁和后梁兩部分，前梁又可分為伸縮式活動(dòng)前梁、鉸接式活動(dòng)前梁或兼而有之的活動(dòng)前梁。由于分段頂梁鉸接處的縱向間隙和銷軸可以允許各段之間相互有稍許扭轉(zhuǎn)，因而比整體頂梁容易滿足港剛度求。</p><p>　　伸縮式活動(dòng)前梁可在伸縮千斤頂?shù)淖饔孟孪蛎罕诜较蛏斐龊涂s回，及時(shí)支護(hù)采煤機(jī)割煤

45、后所暴露的頂板，實(shí)現(xiàn)立即支護(hù)。當(dāng)采煤工作面出現(xiàn)較嚴(yán)重的片幫時(shí)，伸縮梁可直接插入煤壁進(jìn)行支護(hù)。因此，在頂板破碎、片幫現(xiàn)象嚴(yán)重的工作能，多采用帶伸縮式活動(dòng)前梁的支架。</p><p>　　鉸接式活動(dòng)前梁又稱擺梁，即在前梁千斤頂?shù)淖饔孟?，可沿與頂梁鉸接的鉸接軸向上或向下擺動(dòng)一定角度，以改善支架的接頂情況，從而可提高支架對靠近煤壁頂板的支撐能力。</p><p>　　② 掩護(hù)梁。阻擋采空區(qū)冒落的矸

46、石竄入工作面并承受采空區(qū)冒落矸石的載荷和承受頂板通過頂梁傳遞的水平推力的部件叫掩護(hù)梁。掩護(hù)梁是掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的特征部件之一。掩護(hù)梁與前后連桿、底座共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，承受支架的水平分力。當(dāng)?shù)装宀黄綍r(shí)，掩護(hù)梁還將承受扭轉(zhuǎn)載荷。掩護(hù)梁一般做成箱式整體結(jié)構(gòu)，也有做成左、右對分結(jié)構(gòu)的。</p><p>　?、?前后連桿。前后連桿只有掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架才安設(shè)。前后連桿與掩護(hù)梁、底座組成的四連桿機(jī)構(gòu)，即可承受支架

47、的水平分力，又可使掩護(hù)梁的鉸接點(diǎn)在支架的調(diào)高范圍內(nèi)做近似的直線運(yùn)動(dòng)，使支架的梁端距基本保持不變，從而提高了支架控制的可靠性。前后連桿一般采用箱形分體式結(jié)構(gòu)，即左、右各一件。后連桿常常用鋼板將兩個(gè)箱形結(jié)構(gòu)連接在一起。</p><p>　?、?底座。直接與底板相接觸，承受立柱傳來的頂板壓力并將其傳遞至底板的部件叫底座。支架通過底座與推移裝置相連，以實(shí)現(xiàn)自身前移和推移輸送機(jī)前移。</p><p>

48、;　?、?側(cè)護(hù)板。目前生產(chǎn)的掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架都具有較完善的側(cè)護(hù)裝置，不僅掩護(hù)梁兩側(cè)有側(cè)護(hù)板，而且主梁或整體頂梁從前排立柱到頂梁后端的兩側(cè)也有側(cè)護(hù)板。</p><p><b>　　側(cè)護(hù)板的作用是：</b></p><p>　　a.消除相鄰支架掩護(hù)梁和頂梁之間的架間間隙，防止冒落矸石進(jìn)入支護(hù)空間；</p><p>　　b.作為支架移架過程中的

49、導(dǎo)向板；</p><p>　　c.防止支架降落后傾倒；</p><p>　　d.調(diào)整支架的間距。</p><p>　　支架工作時(shí)一側(cè)的側(cè)護(hù)板是固定的，另一側(cè)為活動(dòng)的。制造時(shí)，通常兩側(cè)側(cè)護(hù)板做成對稱的；安裝時(shí)，可按需要將一側(cè)側(cè)護(hù)板用螺栓或銷子固定在頂梁和掩護(hù)梁上。按側(cè)護(hù)板和掩護(hù)梁或頂梁上板面關(guān)系，側(cè)護(hù)板有上復(fù)式、埋伏式、抽出式和拆頁式等幾種結(jié)構(gòu)型式。如下圖2-1所示：

50、</p><p>　　圖2-1 a 上復(fù)式b 抽出式c 埋伏式d 折頁式</p><p>　?。?） 執(zhí)行元件。 執(zhí)行元件包括立柱和各種千斤頂。</p><p>　　① 立柱。支架上凡是支撐在頂梁（或掩護(hù)梁）和底座之間直接或間接承受頂板載荷、調(diào)節(jié)支護(hù)高度的液壓缸稱為立柱。立柱是液壓支架的主要?jiǎng)恿υ?，可分為單伸縮和雙伸縮兩種。單伸縮立柱調(diào)高范圍較小，但結(jié)構(gòu)簡單、成

51、本低；雙伸縮立柱則與之相反。有的立柱兩端還有機(jī)械加長段。立柱兩端一般采用球面結(jié)合形式與頂梁和底座鉸接。</p><p>　?、?千斤頂。液壓支架中除立柱以外的液壓缸均稱為千斤頂，依其功能分別為前梁千斤頂、推移千斤頂、側(cè)推千斤頂、平衡千斤頂、護(hù)幫千斤頂和復(fù)位千斤頂?shù)取Ｓ捎谇傲呵Ы镯斠渤惺苡摄q接前梁傳遞的部分頂板載荷，所以結(jié)構(gòu)與立柱基本相同，只是長度和行程較短，也有人稱它為短柱。平衡千斤頂是掩護(hù)式支架獨(dú)有的，其兩端分

52、別與掩護(hù)梁和頂梁鉸接，主要用于改善頂梁的界定接頂狀況，改變頂梁的載荷分布。</p><p>　　當(dāng)支架設(shè)置防倒防滑裝置時(shí)，還設(shè)有各種防倒、防滑千斤頂和調(diào)架千斤頂。</p><p>　?。?） 控制元件。液壓支架的液壓系統(tǒng)中所使用的控制元件主要有兩大類：壓力控制閥和方向控制閥。壓力控制閥主要有安全閥；方向控制閥主要有液控單向閥、操縱閥等。</p><p>　?、?安全

53、閥。安全閥是支架液壓控制系統(tǒng)中限定液體壓力的元件。它的作用是保證液壓支架具有可縮性和恒阻性。立柱和千斤頂用的安全閥，可按照立柱和千斤頂?shù)念~定工作阻力來調(diào)整開啟壓力。當(dāng)立柱和千斤頂工作腔內(nèi)的液體壓力在外載荷作用下超過額定工作阻力，即超過安全閥的調(diào)定壓力時(shí)，工作腔內(nèi)的壓力液可通過安全閥釋放，達(dá)到卸壓目的。卸載以后，工作腔內(nèi)的壓力低于調(diào)定壓力時(shí)，安全閥自動(dòng)關(guān)閉。在此過程中，可使立柱和千斤頂保持恒定的工作阻力，避免立柱、千斤頂過載損壞。<

54、/p><p>　?、?液控單向閥。液控單向閥是液壓支架的重要元件之一。它的作用是閉鎖立柱或千斤頂?shù)哪骋磺恢械囊后w，使之承受外載產(chǎn)生的增加阻力，使立柱或千斤頂獲得額定工作阻力。液控單向閥往往和安全閥組合在一起，組成控制閥。</p><p>　　③ 操縱閥。在支架液壓控制系統(tǒng)中用來使液壓缸換向，實(shí)現(xiàn)支架各個(gè)動(dòng)作換向（分配）閥，習(xí)慣上稱為操縱閥。操縱閥有轉(zhuǎn)閥和滑閥二種類型。</p>&

55、lt;p>　?。?） 輔助裝置。輔助裝置包括推移裝置、擋矸裝置、復(fù)位裝置、護(hù)幫裝置、防倒防滑裝置等。</p><p>　　① 推移裝置。推移裝置是實(shí)現(xiàn)支架自身前移和刮板輸送機(jī)前移的裝置，由連接頭、框架、推移千斤頂組成。推移千斤頂一端與支架底座相連，另一端通過框架、連接頭與刮板輸送機(jī)相連。</p><p>　?、?擋矸裝置。擋矸裝置由懸掛在頂梁后端的擋矸簾或擋矸板構(gòu)成，其作用是防止矸石

56、從采空區(qū)涌入工作面。</p><p>　?、?復(fù)位裝置。復(fù)位裝置是支撐式支架的特征裝置。這是由于支撐式支架的頂梁、前后立柱和底座恰好形成四桿雙曲柄機(jī)構(gòu)，因而支架的結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，在側(cè)向力的作用下，容易發(fā)生立柱傾斜現(xiàn)象。安設(shè)復(fù)位裝置的目的就是為了使支架立柱保持在垂直于頂板的正確位置，使支架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有抵抗頂板水平分力的能力。</p><p>　　④ 護(hù)幫裝置。煤層較厚或煤質(zhì)松軟時(shí)，工作面

57、煤幫（壁）容易在礦山壓力下崩落，這種現(xiàn)象稱為片幫。工作面片幫使支架頂梁前端的頂板懸露面積增大，引起架前冒頂。我國規(guī)定，煤層采高超過2.5～2.8m，支架應(yīng)設(shè)護(hù)幫裝置，其目的在于防止煤壁片幫或在片幫時(shí)互幫板起到遮蔽作用，避免砸傷工作人員或損壞設(shè)備。護(hù)幫裝置安設(shè)在支架頂梁前端，由護(hù)幫板和護(hù)幫千斤頂組成。</p><p>　?、?防倒防滑裝置。在煤層傾角較大（一般在15°以上）時(shí)，支架需加設(shè)防倒防滑裝置，以免

58、支架降落或前移時(shí)傾倒或下滑。防滑裝置一般安設(shè)在兩相鄰支架的底座側(cè)面，防倒裝置一般安設(shè)在兩相鄰支架的頂梁側(cè)面。</p><p>　　2.2 液壓支架的其工作過程</p><p>　　2.2.1 液壓支架的其工作原理</p><p>　　圖2-2 液壓支架工作原理</p><p>　　1——輸送機(jī)； 2——推移千斤頂； 3——立柱；<

59、/p><p>　　4——安全閥； 5——液控單向閥； 6——操縱閥</p><p>　　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)液壓缸來完成。如圖2-2所示。</p><p><b>　　（1） 升柱。</b></p><p>　　當(dāng)需要架上升支護(hù)

60、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。使活塞桿相連接的頂梁緊緊接觸頂板。</p><p><b>　?。?） 降柱。</b></p><p>　　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。</p><p>　?。?） 支架和輸送機(jī)前移</p><p>　

61、　支架和輸送機(jī)的前移，都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，然后高壓液體進(jìn)入千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)的為支點(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)入千斤頂?shù)幕钊唬硪磺换匾?，以支架為支點(diǎn)，使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。</p><p>　　支架的支撐力與時(shí)間的曲線，稱為支架的工作特性曲線，如圖2-3所示。</p><

62、;p>　　支架立柱工作時(shí)，其支撐力隨時(shí)間的變化過程可以分為三個(gè)階段。支架升柱時(shí)高壓液體進(jìn)入立柱的下腔，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，支架的液控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達(dá)到初撐力，此階段為初撐階段t；此時(shí)支架的初撐力為</p><p><b>　　P=D pnKN</b></p><p>　　式中 D—

63、—支架立柱的缸徑，m；</p><p>　　p——泵站的工作阻力，Mpa；</p><p>　　n——支架立柱的數(shù)量。</p><p>　　支架初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力增加，直至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t；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調(diào)正值時(shí)，安全閥打開溢流，立柱收縮，使頂板壓力減小，立柱

64、下腔壓力降低，當(dāng)?shù)陀诎踩y壓力調(diào)整值后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調(diào)整壓力的限止下，壓力曲線隨時(shí)間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段t，此時(shí)支架的工作阻力為</p><p>　　P= D pn KN</p><p>　　式中 p——支架安全閥的調(diào)定壓力，Mpa；</p><p><b>　　其它符號意義同前。</b></p

65、><p>　　支架的工作阻力標(biāo)志著支架的最大承載能力。</p><p>　　圖 2-3 支架的工作特性曲線</p><p>　　t——初撐階段； t——增阻階段； t——橫阻階段；</p><p>　　P——初撐力； P——工作阻力</p><p>　　2.2.2 液壓支架的移架原理</p>

66、<p>　　液壓支架以高壓液體為動(dòng)力通過各種動(dòng)力油缸的伸縮，是支架完成升起、降落、行走、和推移運(yùn)輸機(jī)等各種動(dòng)作，以便支架工作面不斷推進(jìn)而反復(fù)支撐、前移和調(diào)整。</p><p><b>　　降柱；</b></p><p>　　當(dāng)旋轉(zhuǎn)式操縱閥轉(zhuǎn)到降柱位置，打開供液閥時(shí)，高壓液體有主進(jìn)油管經(jīng)操作閥進(jìn)入支柱活塞桿腔，同時(shí)也進(jìn)入液控單向閥的控制管路，打開液控單向閥，

67、支柱活塞腔的油液經(jīng)油管、液控單向閥和操作閥，流回主回液管，支柱卸載下降。</p><p><b>　　移架；</b></p><p>　　液壓支架卸載后，操縱閥轉(zhuǎn)到移架位置，打開供液閥，高壓液體由主進(jìn)液管經(jīng)操縱閥和油管進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，同時(shí)進(jìn)入液控油路，打開液控單向閥，而活塞腔的油腔的油液經(jīng)油管、葉控單向閥、操縱閥流回主回液管，推移千斤頂收縮，以運(yùn)輸機(jī)為支點(diǎn)前

68、移，運(yùn)輸機(jī)靠相鄰支架的推移千斤頂來固定，千斤頂油液控單向閥鎖緊。</p><p><b>　　升柱；</b></p><p>　　液壓支架移至新的工作位置后，應(yīng)及時(shí)升柱，以支撐新暴露的頂板，經(jīng)操縱閥裝到升柱位置，打開供液閥，高壓液體由主體進(jìn)油管進(jìn)入，經(jīng)操縱閥到液控單向閥，頂開閥球經(jīng)油管進(jìn)入支柱活塞腔，支柱活塞桿腔的油液經(jīng)油管和操縱閥流回主回油管，活塞和頂梁升起，支撐頂

69、板。</p><p><b>　　推移運(yùn)輸機(jī)；</b></p><p>　　當(dāng)液壓支架前移并重新支撐后，操縱閥轉(zhuǎn)到推溜位置，打開供液閥，高壓液體由主進(jìn)油管經(jīng)操縱閥、液控單向閥進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，活塞桿腔的油液經(jīng)油管和操縱閥流回主回液館，推移千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，以液壓支架為支點(diǎn)，把運(yùn)輸機(jī)推移到新的工作位置。</p><p>　　3 液壓支架

70、設(shè)計(jì)的目的、要求和需要的基本參數(shù)</p><p>　　3.1 液壓支架設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　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。為了滿足對煤炭日益增長的需要，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臺液壓支架，可見對液壓支架的需要量是很大的。</p><p>　　由于不

71、同才每個(gè)字母的底板團(tuán)結(jié)、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同，對液壓支架的要求也不同。為了有效地支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計(jì)出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。因此，液壓支架設(shè)計(jì)的工作是非常重要的。由于液壓支架的類型很多，因此其設(shè)計(jì)工作量也是很大的，由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p>　　3.2對液壓支架的基本要求</p><p>　　⑴ 為了滿足

72、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，以便有效的控制頂板，保證合理的下沉量。</p><p>　?、?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～150KN，中煤層一般為150KN至250KN，厚煤層一般為300KN～400KN。</p><p><b>　?、?防矸性能要好。</b&g

73、t;</p><p><b>　?、?排矸性能要好。</b></p><p>　?、?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。</p><p>　?、?為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械馈?lt;/p><p>　?、?調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。</p>

74、;<p>　?、?支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。</p><p>　?、?要求支架有足夠的剛度，能承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。</p><p>　?、?在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架重量。</p><p>　　⑾ 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)要簡單。</p><p>　　⑿ 液壓元件要可靠。</p><

75、;p>　　3.3 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù)</p><p><b>　　⑴ 頂板條件</b></p><p>　　根據(jù)老頂和直接頂?shù)姆诸?，對支架進(jìn)行選型。</p><p><b>　?、?最大和最小采高</b></p><p>　　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)

76、強(qiáng)度。</p><p><b>　?、?瓦斯等級</b></p><p>　　根據(jù)瓦斯等級，按保安規(guī)程規(guī)定，險(xiǎn)算通風(fēng)斷面。</p><p>　?、?底板巖性及小時(shí)涌水量</p><p>　　根據(jù)底板巖性和小時(shí)涌水量驗(yàn)算底板比壓。</p><p><b>　　⑸ 工作面煤壁條件</b

77、></p><p>　　根據(jù)工作面煤壁條件，決定是否用護(hù)幫裝置。</p><p><b>　?、?煤層傾角</b></p><p>　　根據(jù)煤層傾角，決定是否用防倒放滑裝置。</p><p><b>　?、?井筒罐籠尺寸</b></p><p>　　根據(jù)井筒罐籠尺寸，考

78、慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。</p><p><b>　?、?配套尺寸</b></p><p>　　根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來計(jì)算頂梁長度</p><p><b>　　4 液壓支架的選型</b></p><p>　　4.1 液壓支架的支撐力與承載的關(guān)系</p><p>　　從架型的結(jié)

79、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，由于直接頂類別和老頂級別的不同，制假所承受的載荷也不同。所以，為了在使用中合理的選擇架型，要對支架的支撐力與承載的關(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。</p><p>　　掩護(hù)式支架的支撐力分布與承載</p><p>　　4.1.1掩護(hù)式支架的特點(diǎn)和支撐力分布</p><p>　　

80、掩護(hù)式支架的特點(diǎn)是頂梁較短，控頂距較小，支撐力主要集中在頂梁部位，且分布較均勻，頂梁端部的支撐能力比支護(hù)式支架大，其支撐力的分布規(guī)律如圖4-1所示。</p><p>　　圖 4-1 掩護(hù)式支架支撐力分布</p><p>　　4.1.2掩護(hù)式支架在不同的頂板條件下承載分析</p><p>　?、?掩護(hù)式支架在破碎不穩(wěn)定頂板條件下的受力情況</p><

81、;p>　　圖 4-2 掩護(hù)式支架在破碎不穩(wěn)定頂板條件下的受力情況</p><p>　　支架的頂梁和掩護(hù)梁受力情況，如圖4-2所示。</p><p>　　頂梁受力：由于支架頂梁短，使支架重復(fù)支撐的次數(shù)少，所以頂板較完整。頂板作用在頂梁上合力Q，載荷分布如圖所示。</p><p>　　掩護(hù)梁受力：由于頂板破碎，在頂梁后部自由冒落巖石的一部分作用在掩護(hù)梁上，對掩護(hù)梁

82、的作用可以分解為垂直分力和水平分力，如圖所示。</p><p>　　掩護(hù)式支架雖然立柱少，支撐力較小，但由于頂梁短，單位面積支撐力大，載荷分布與支架支撐力的作用部位基本一致。所以，此種支架能在破碎不穩(wěn)定頂板下工作。</p><p>　　⑵ 掩護(hù)式支架在中等穩(wěn)定以上頂板的受力情況，掩護(hù)式支架由于立柱少，且呈傾斜布置，支撐力較小，切頂性較差。受力情況如圖4-3所示。</p>&l

83、t;p>　　圖4-3 掩護(hù)式支架在中等穩(wěn)定以上頂板的受力情況</p><p>　　直接頂冒落時(shí)，冒落巖石分別作用在頂梁和掩護(hù)梁上。</p><p>　　周期來壓時(shí)，由于頂梁后部頂板不能 充分切斷，老頂壓力將由整個(gè)支架和采空區(qū)跨落巖石承擔(dān)，或者有可能出現(xiàn)在切頂時(shí)，老頂直接加壓在掩護(hù)梁上，這就使掩護(hù)梁上載荷劇增，迫使頂梁支撐力減小，使支架難于承受頂板的壓力和控制頂板的冒落。所以，此種支

84、架不能在中等穩(wěn)定以上頂板下工作。</p><p>　　4.2 液壓支架的架型選擇</p><p>　　從前面的受力分析得知，液壓支架的架形選擇，主要取決于頂板條件和地質(zhì)條件，結(jié)合各類支架的不同性能和特點(diǎn)，選擇一種較為合理的架型。下面簡要介紹影響架型選擇的因素和如何有針對性地進(jìn)行架型選擇。</p><p>　　4.2.1 已知設(shè)計(jì)條件</p><p

85、>　　煤層厚度3米，傾角18度，老頂級別Ⅱ級，直接頂類型1，底板接觸比壓1.98MPa, 最大采高2米，最小采高1.5米，瓦斯涌出量較小。</p><p>　　4.2.2 支架架型選擇以及基本參數(shù)的確定</p><p>　?、?液壓支架的架型選擇</p><p>　?、?選型原則 ：支架選型應(yīng)使支架支護(hù)強(qiáng)度與采面礦壓相適應(yīng)，支架結(jié)構(gòu)與煤層賦存條件相適應(yīng)，支護(hù)

86、斷面與通風(fēng)相適應(yīng)，液壓支架與采煤機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備相匹配。</p><p>　　② 選型主要依據(jù)：所選采面的煤層狀況，頂?shù)装寮安蓞^(qū)的地質(zhì)條件，以及各不同的支架類型所具有的不同的性能和特點(diǎn)。 </p><p>　?、?影響架型選擇的因素</p><p><b>　　1）頂板</b></p><p>　　直接頂?shù)念悇e與老頂?shù)募?/p>

87、別對支架選型起主導(dǎo)作用。在回采工作面頂板分類方案中給出了不同頂板條件下液壓支架架型選擇的建議。 </p><p>　　一般，頂板愈不穩(wěn)定，應(yīng)選擇支撐合力愈靠近煤壁、頂板愈短、頂梁前端支撐力較高的支架型式。例如支撐掩護(hù)式或支撐式掩護(hù)支架等，一般采用即時(shí)支護(hù)方式。必要時(shí)應(yīng)設(shè)置鉸接或可伸縮的前探梁等裝置，以保證較小的梁端距；架間有較完善的擋矸密封裝置。相反，頂板愈穩(wěn)定，一般老頂來壓也明顯，則應(yīng)選擇頂梁后端支撐力較高的架

88、型。例如支撐掩護(hù)式或支撐式支架。必要時(shí)，可采用滯后支護(hù)方式和比較簡單的架間密封。對堅(jiān)硬難冒頂板則應(yīng)使掩護(hù)梁盡可能陡立，支架應(yīng)有抗沖擊措施。</p><p><b>　　2)底板</b></p><p>　　A 底板承受支架的全部載荷，對支架的底座影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架底座的結(jié)構(gòu)和支撐面積。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許

89、比壓（對于砂巖底板，允許比壓為1.96～2.16MPa，軟底板為0.98 MPa左右）。如果尖端比壓大于容許比壓，則需要改變支架結(jié)構(gòu)參數(shù)或另選架型</p><p>　　B 對于松軟底板，可以考慮如下建議：</p><p>　　a 在配套設(shè)備許可情況下，采用插腿式掩護(hù)支架。</p><p>　　b 一般不宜采用分體底座、靴式底座等。只有在采用底座抬起裝置和措施時(shí)，才可

90、以考慮用分體底座。</p><p><b>　　3)煤層厚度</b></p><p>　　A 厚度超過2.5ｍ，頂板有側(cè)向推力或水平推力時(shí)，應(yīng)選用抗扭能力強(qiáng)的支架，一般不宜選用支撐式支架。</p><p>　　B 厚度達(dá)到2.5m至2.8m以上時(shí)，需要選擇帶有護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。</p><p>　?、?煤

91、層厚度變化大時(shí)，應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大的掩護(hù)式，帶有機(jī)械加長桿或雙伸縮立柱的支架。</p><p>　　C 假頂分層開采，應(yīng)選用掩護(hù)式支架。</p><p><b>　　4) 煤層傾角</b></p><p>　　A 傾角在10度至15度（支撐式支架取下限，掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架取上限）以上時(shí)選用帶有防滑裝置的支架。</p>&l

92、t;p>　　B 傾角在18度以上時(shí)，應(yīng)選用同時(shí)帶防滑防倒裝置的支架。</p><p><b>　　5）底板強(qiáng)度</b></p><p>　?、?驗(yàn)算比壓，應(yīng)使支架底座對底板的比壓不超過底板的允許比壓。</p><p>　　② 為了移架容易，設(shè)計(jì)時(shí)要使支架底座前部比后部比壓小。</p><p><b>

93、　　6）瓦斯含量</b></p><p>　　對瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合保安規(guī)程的要求，并選用通風(fēng)斷面較大的支撐式或支撐掩護(hù)式支架。</p><p><b>　　7）地質(zhì)構(gòu)造</b></p><p>　　斷層十分發(fā)育，煤層厚度變化過大，頂板的允許暴露面積和時(shí)間在5--8平方米和20分鐘以下時(shí)，暫時(shí)不宜使用綜采。</p>

94、;<p><b>　　8） 設(shè)計(jì)成本</b></p><p>　　在同時(shí)允許選用幾種架型時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)格便宜的支架。支撐式支架最便宜，其次是掩護(hù)式，最貴的是支撐掩護(hù)式支架。</p><p>　　液壓支架架型的選擇，主要取決于液壓支架的力學(xué)性能能否適應(yīng)礦井的頂?shù)装鍡l件和地質(zhì)條件。具體選擇可根據(jù)原煤炭部（81）煤科字第429號文件關(guān)于試用《緩傾斜煤層工作面頂

95、板分類》和已知條件來選取架型。</p><p>　　按表4-1根據(jù)老頂級別和直接頂類別來確定支架架型，再根據(jù)老頂級別和采高確定支護(hù)強(qiáng)度。支護(hù)強(qiáng)度被定義為單位支護(hù)面積的支護(hù)阻力（或叫支架的工作阻力）。</p><p>　　表4-1液壓支架架型選擇參數(shù)</p><p><b>　　注: </b></p><p>　?、?表

96、中括號內(nèi)的數(shù)字系掩護(hù)式支架頂梁上的支護(hù)強(qiáng)度。</p><p>　?、?1.3、1.6、2 為增壓系數(shù)。</p><p>　?、?表中采高為最大采高 </p><p>　　5 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1支架高度、支架間距、底座尺寸的確定</p><p>　　5.1.1支架高度的確定</

97、p><p>　　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)條件的變化因素來確定，其最大與最小高度為：</p><p>　　H ≥h + s1 </p><p>　　H≤ h– s2 – a

98、– b</p><p>　　式中：H—— 支架最大高度</p><p>　　H—— 支架最小高度</p><p>　　——支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度；</p><p>　　——支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度；</p><p>　　h—— 煤層最大厚度（最大采高）</p><p>　　h—— 煤層最小厚度

99、（最小采高）</p><p>　　——掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距；取100mm；</p><p>　　——后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距；取200mm；</p><p>　　s1—— 考慮偽頂，煤皮冒落后仍有可靠處撐力所需要的高度，一般取200-300mm；</p><p>　　s2—— 頂板最大下沉量，一般取100-200mm；</p&g

100、t;<p>　　a——移架時(shí)支架的最小可縮量，一般取50mm；</p><p>　　b —— 浮矸石、浮煤厚度 一般取50mm。</p><p>　　根據(jù)已知設(shè)計(jì)條件可確定支架最大支撐高度和最小支撐高度：</p><p>　　H ≥2000+250=2250mm 取H=2300mm</p><p>　　H≤1500

101、 –150 –50 –50=1250mm 取H=1200mm</p><p>　　5.1.2 支架伸縮比</p><p>　　由于液壓支架的使用壽命較長，并可能被安裝在不同采高的采煤工作面，所以，支架應(yīng)具有較大的伸縮比。在采用雙伸縮立柱時(shí)，垛式支架的伸縮比為1.9；支撐掩護(hù)式支架為2.5；掩護(hù)式支架可達(dá)3。一般范圍是1.5至2.5，煤層較薄時(shí)選大值。但考慮盡量減輕支架的重量，降低造價(jià)，可搞

102、系列化，加強(qiáng)支架對頂板的適應(yīng)性，降低伸縮比，盡量采用單伸縮油缸或帶機(jī)械加長桿來增加調(diào)高范圍。</p><p>　　5.2 支架間距和支架寬度</p><p>　　5.2.1 支架間距</p><p>　　所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心線間的距離，按下式計(jì)算</p><p><b>　　b=B+nc</b></p&

103、gt;<p>　　式中：b——支架間距（支架中心距），</p><p>　　B——每架支架頂梁的總寬度，</p><p>　　c——相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙，</p><p>　　n ——每架所包含的組架或框架數(shù)，整體自移式支架n = 1；整體邁步式支架n = 支架節(jié)數(shù)。</p><p>　　支架間距b要根據(jù)支架型式來確

104、定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定，我國刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度為1.5m，千斤頂連接塊位置在溜槽中長的中間,所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架中心距一般為1.5m。本設(shè)計(jì)中取支架間距（支架中心距）為1.5m。</p><p>　　5.2.2 支架寬度</p><p>　　支架寬度是指頂梁的最小與最大寬

105、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)的側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板的行程一般取為170-200mm，當(dāng)支架的中心距為1.5m時(shí)，最小寬度一般取為1400-1430mm,最大寬度一般取1570-1600mm。當(dāng)支架的中心距為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，則最小寬度取1150-1180mm，最大寬度取1320-1

106、350；如果頂梁不帶活動(dòng)側(cè)護(hù)板，則寬度一般取1150-1200mm。本次設(shè)計(jì)中所選擇的最小支架寬度為1400mm，最大寬度為1580mm。</p><p>　　5.3 底座主要尺寸</p><p>　　底座是將頂板壓力傳遞到底版和穩(wěn)固支架的部件。在設(shè)計(jì)支架的底座長度時(shí)，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對頂板的接觸比壓要小；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

107、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。本設(shè)計(jì)取底座長度為2240mm， 根據(jù)近似架型的比較取底座寬度為1300mm。</p><p><b>　　⑴底座長度L2</b></p><p>　　L2=2240mm.</p><p><b>　?、频鬃鶎挾?/p>

108、</b></p><p>　　底座寬度為1300mm.</p><p>　　5.4 梁端距的確定</p><p>　　梁端距即移架后梁端到煤壁的距離，通常指不考慮煤壁片幫、煤壁歪斜或移架不足等因素影響的理論值。生產(chǎn)實(shí)踐證明：決定支護(hù)效果的是頂梁前端到煤壁的距離，即梁端距越小，即使冒頂洞穴也不多。對于破碎頂板，梁端距不應(yīng)超過100mm，但實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)。我

109、國綜采實(shí)踐認(rèn)為：梁端距的大小對支架前頂板的冒落情況有很大影響，尤其是破碎頂板，梁端距過大，會使頂板難以控制。但是，梁端距過小則易產(chǎn)生采煤機(jī)滾筒割頂梁事故。因?yàn)樵谳斔蜋C(jī)向采空區(qū)方向歪斜，底版沿走向方向有下凹或運(yùn)輸機(jī)推移量不足時(shí)，采煤機(jī)的上滾筒和頂梁之間的距離就會減少，甚至相碰。所以，梁端距通常取250～300mm，最大不超過400mm，本設(shè)計(jì)中選取梁端距為320mm。</p><p><b>　　6液壓支

110、架部件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1 掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1.1 四連桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　⑴ 四連桿機(jī)構(gòu)的作用</p><p>　　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

111、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。</p><p>　　下面通過四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程的幾何特征進(jìn)一步闡述其作用。這些幾何特征是四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程的必然結(jié)果。</p><p>　?、?支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時(shí)，如圖6-1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。</p

112、><p>　?、?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6-1所示,應(yīng)滿足如下要求:</p><p>　　支架在最高位置時(shí),P=520～620,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,

113、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。</p><p>　?、?從圖6-1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。 </p><p>　　圖6-1四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征</p><p