買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀設計 第一章 概 述 采煤綜合機械化，是加速我國煤炭工業(yè)發(fā)展，大幅度提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的一項戰(zhàn)略措施。綜合機械化采煤不僅產(chǎn)量大，效率高，成本低，而且能減輕繁重的體力勞動，改善工人的作業(yè)環(huán)境，保護工人的生命安全，是煤炭工業(yè)技術的發(fā)展方向。我國綜采技術日趨成熟，不但生產(chǎn)水平，而且工藝水平已進入世界先進行列。 液壓支架作為綜合機械化采煤的關鍵設備之一，其重量約 為 綜采設備總重量的 80%其費用約占綜采設備總費用的 60%因此，為了降低成本，提高采煤的經(jīng)濟效益，世界各產(chǎn)煤大國都一直在積極地開 展液壓支架的研究。 護設備的發(fā)展歷史 煤礦支護設備是保證回采工作面正常生產(chǎn)和安全生產(chǎn)的重要設備之一，也是煤礦工作面使用規(guī)模最大、耗費資金最多的煤機產(chǎn)品。目前世界各國使用的煤礦支護設備主要是回采工作面單體支柱和回采工作面液壓支架。 體支柱的發(fā)展歷史 20 世紀 50 年代出現(xiàn)了木支柱，它是一種古老而又簡陋的支護材料，沒有初撐力，也沒有恒增阻降距，支撐力也無法保證，而且也浪費了大量的木材。 20 世紀 60 年代出現(xiàn)了單體金屬摩擦支柱，與木支柱相比可節(jié)省大量木材，而且也可復用。但是它不能保證恒增阻 降距。 20 世紀 80 年代出現(xiàn)了 單體液壓支柱，與前兩種單體支柱相比可保證恒增阻降距，支撐力也能得到控制，但是由于這種支柱存在內泄露，因此存在嚴重的安全隱患。 壓支架的發(fā)展歷史 液壓支架的發(fā)展從 20 世紀 50 年代開始。 1954 年，英國研制出剁式支架。從此，開創(chuàng)了煤炭工業(yè)的新時代。 1958年法國試驗成功了節(jié)式支架。 五十年代末，為開采煤層厚超過 2m 的松散和破碎頂板條件下的褐煤，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 前蘇聯(lián)開始研制掩護式液壓支架，并與 1961 年在阿樂斯 掩護式支架。 比起剁式和 節(jié)式支架，掩護式支架能有效的控制頂板，防止開采過程中矸石滲入工作面，工作能力很好。 60 年代末和 70 年代初，隨著液壓支架在歐洲使用經(jīng)驗的日益增加，支架結構也發(fā)生了巨大變化。長頂梁、二柱、四柱以及多柱四連桿機構的液壓支架相繼問世。并且，為適應底板不平，底座采用分離鉸接式結構；對于松軟底板，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裝置。 進入 70 和 80 年代，液壓支架又有了新的發(fā)展。頂梁不僅實現(xiàn)了 “立即前移支護 ”，而且整個支架安裝了電液控制系統(tǒng)實現(xiàn)微機控制與操作。 1981年杜賽爾多夫采礦展覽會上，展出了液壓連桿式液壓支架和具有液壓調高機構的掩護式支架，并研制出采高為 6m 的大采高支架及放頂煤支架；對于堅硬巖層設計了強力液壓支架等。 國液壓支架的發(fā)展 1959 年 10 月，原北京礦業(yè)學院設計了三種液壓支架。 1961 年設計了 “本溪 - 型 ”支架，并制造出樣機進行井下試驗。 1965 年北京煤炭科學院和鄭州煤礦機械廠協(xié)作制造出仿英支架。 1973 年，北京煤礦機械機械廠生產(chǎn)出第一套 式支架，在陽泉礦務局使用。它是發(fā)展我國液壓支架的起點。從70 年代至今，光煤炭科學研究總院 北京開采所共研制出 30 余種不同結構型式的液壓支架。架型包括：支撐式、掩護式和支撐掩護式，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。 總之，我國液壓支架是從 50 年代末開始著手研制，經(jīng)歷可研制試驗、引進、仿制和改進創(chuàng)新等階段，直到現(xiàn)在的獨立設計階段。目前，除液壓支架電液控制和支架計算機輔助設計與繪圖方面落后于國外，其他方面均以達到國外同期水平。 壓支架的用途、分類和結構 壓支架的用途 在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)過程中，為了防止頂板冒落，維持一定的工作空間，保證 工人安全和各項作業(yè)正常進行，必須對頂板支護。而液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構件組成的支護和控制頂板的設買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 備，它能實現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機等一整套工序。實踐表明液壓支架具有支護性能好、強度高，移架速度快、安全可靠等優(yōu)點。因此，液壓支架是技術上先進、經(jīng)濟上合理、安全上可靠、是實現(xiàn)采煤綜合機械化和自動化不可缺少的主要設備。 壓支架工作狀態(tài)及布置 圖 1示為液壓支架在工作面的布置示意圖。每個工作面一般由滾筒、采煤機、液壓支架、刮板輸送機、裝載機、乳化液壓站和油管等主要設備 組成。 面是采煤機割煤前支架的工作狀態(tài)。此時，推溜千斤頂活塞桿處于伸出狀態(tài)，端間距為零，輸送機緊靠煤壁。采煤機割煤后，支架尚未前移時（ 面），端面距最大（等于采煤機截深）；當支架降柱卸載前移，然后升柱支護新裸露頂板時，端面距又達到最?。?面）。支架支撐頂板后，以其為支點操作推溜千斤頂。將輸送機推向煤壁，實現(xiàn)推溜。此時，推溜千斤頂?shù)幕钊麠U又處于伸出狀態(tài)（ 面），以便完成下一個動作過程。 隨著采煤機割煤的繼續(xù)，工作面液壓支架不斷重復上述四個主要動作過程。 圖 1壓支架在工作面布置示意圖 1采煤機 2液壓支架 3傳送帶輸送機 4轉載機 5刮板輸送機 6主進液管 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 壓支架的分類 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 液壓支架分類方式很多，主要 按照支架 使用條件和結構特點 來分類。 1、 按使用條件分類 表 1細表示了支架按使用條件分類情況。 表 1使用條件分類表 分類標準 具體分為 使用高度 厚煤層一次采全高支架（ 中厚煤層支架（ h 薄煤層支架 （ 使用傾角 緩傾斜工作面支架（ 25） 傾斜工作面支架（ 25 45） 傾斜工作面支架（ 45） 采煤工藝 放頂煤支架 機械鋪（連）網(wǎng)支架 充填支架 使用地點 排頭支架 端頭支架 工作面支架 順槽超前支架 2、按主要結構特點（表 1 表 1主要結構特點分類 分類標準 具體分為 分類標準 具體分為 調高機構 四連桿式 控制方式 本架控制 單鉸點式 鄰架控制 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 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 壓支架結構型式及特點 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，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。一般來說，它的頂梁較長，支護空間較大，具有較大的支撐力，并兼有支撐和錨固作用，其整體性和結構強度均較高。 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備的安全，并實現(xiàn)頂板管理與支護以及采煤作業(yè)過程機械化。液壓支架的分類主要是對中間支架進行分類。 中間支架按其結構及與圍巖相互作用方式可分為 :支撐式、掩護式和支撐掩護式三大類，如圖 1兩類又統(tǒng)稱為掩護型液壓支架。 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，沒有掩護梁。其頂梁較長，立柱較多，一般呈垂直布置，聯(lián)結著頂梁和底座，無法承受水平作用力，這是此種支架的最大弱點；靠立柱支撐頂梁來維持一定的工作空間；頂板巖石則在頂梁后部垮落。這類支架的特點是：具有較大的工作阻力和良好的切頂性能，通風面積大；采區(qū)防矸不嚴密；由于頂梁較長，對頂板重復支撐次數(shù)多；適用于老頂來壓強烈的或直接頂穩(wěn)定和堅硬的頂板。 液壓 掩護式液壓支架是利用立柱、頂梁、及掩護梁來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)結著頂梁和底座或掩護梁和底座；掩護梁直接與冒落的矸石接觸，靠其掩護作用來維持一定工作空間；頂板巖石則在掩護梁后部垮落。掩護式液壓支架的特點是 ： 調高范圍大，適應煤層厚度變化的能力強， 由于掩護式液壓支架的這些優(yōu)點，目前它已經(jīng)成為世界各主要產(chǎn)煤大國研制和使用的重點架型。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 1壓支架結構型式 a) 支撐式 b) 掩護式 c) 支撐掩護式 1前探梁 2頂梁及其側護板 3掩護梁及其側護板 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護幫機構 12護幫千斤頂 13前梁千斤頂 14擋矸簾 它利用支撐和掩護的雙重作用來維持一定的工作空間。這類支架的特點式：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；采用掩護梁，架間密封，擋矸掩護性能好；采用四連桿機構，能承受側向力；適用范圍較寬 。 壓支架的工作原理 液壓支架在工作過 程中，不僅要可靠的支撐頂板，維護一定的安全工作空間，而且要隨工作面的推進，進行移架和推移輸送機。因此，支架要實現(xiàn)升、降、推、移四個基本動作，這些動作是利用泵站供給的高壓液體，通過工作性質不同的幾個液壓缸來完成的，如圖 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 液壓支架工作原理 12345 67、 8910 1112架升降和推移 當 操縱閥 8處于升柱位置時，從乳化液泵站來的高壓液體通過操縱閥 8、液控單向閥 6進入立柱 2的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撐緊頂板。當操縱閥 8處于降柱位置時，工作液體進入立柱的上腔，同時打開液控單向閥，立柱下腔回液，支架下降。 支架的前移和推移輸送機是通過操縱閥 7和推移千斤頂 4來進行的。移架時，先使支架卸載下降，再把操縱閥 7置于移架位置，從乳化液泵站來的高壓液體進入推移千斤頂 4的前腔即活塞桿腔，后腔即活塞腔回液。這時，支架以輸送機為支點前移。移架結束后，再把支架升起，使支架撐緊頂板。 架的承載過程 支架的承載過程是指支架與頂板之間相互力學作用的過程。它包括初撐、承載增阻和恒阻三個階段。 初撐階段 在升架過程中，當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，停止供液，液控單向閥 6立即關閉，這一過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。 承載增阻階段 支架初撐結束后，隨著頂板的下沉，立柱下腔的液體壓力逐漸升高，支買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 架對頂板的支撐力也隨之增大，呈現(xiàn)增阻狀態(tài)，這一過程為支架的承載增阻階段。 恒阻階段 隨著頂板壓力的進一步增加，立柱下腔的液體壓力越來越 高。當升高到安全閥 5的調定壓力時，安全閥打開溢流，立柱下縮，液體壓力隨之降低。當降到安全閥的調定壓力時，安全閥關閉。隨著頂板的繼續(xù)下沉，安全閥重復這一過程。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，支架對頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調定壓力決定的。 壓支架的組成 液壓支架是綜采工作面支護設備，它的主要作用是支護采場頂板，維護安全作業(yè)空間，推移工作面采運設備。 架的組成 液壓支架按其結構特點和與圍巖的作用關系一般分為三大類，即支撐式 、掩護式和支撐掩護式。根據(jù)支架各部件的功能和作用，其組成可分為 4個部分： 1、承載結構件，如頂梁、掩護梁、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。其主要功能是實現(xiàn)支架的各種動作，產(chǎn)生液壓動力。 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。其主要功能是操作控制支架各液壓油缸動作及保證所需的工作特性。 4、輔助裝置，如推移裝置、護幫（或挑梁）裝置、伸縮梁（或插板）裝置、活動側護板、防倒防滑裝置、連接件、噴霧裝 置等。這些裝置是為實現(xiàn)支架的某些動作或功能所必需的裝置。 壓支架的支護方式 綜采工作面的主要生產(chǎn)工序有采煤、移架和推溜。 3 個工序的不同組合順序，可形成液壓支架的 3種支護方式，從而決定工作面“三機”的不同配套關系。 1、即時支護 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 一般循環(huán)方式為：割煤 移架 推溜。即時支護的特點是，頂板暴露時間短，梁端距較小。適用于各種頂板條件，是目前應用最廣泛的支護方式。 2、滯后支護 一般循環(huán)方式為：割煤 推溜 移架。滯后支護的特點是，支護滯后時間較長，梁端距大，支架頂梁較短。可用于穩(wěn)定、完整的頂板。 3、 復合支護 一般循環(huán)方式為：割煤 支架伸出伸縮梁 推溜 收伸縮梁 移架。復合支護的特點是，支護滯后時間短，但增加了反復支撐次數(shù)?？蛇m用于各種頂板條件，但支架操作次數(shù)增加，不能適應高產(chǎn)高效要求，目前應用較少。 煤工作面液壓支架設計要求 為了滿足長臂工作面的生產(chǎn)要求對液壓支架提出了以下要求： 體有這些要求 ： 能適應頂板下沉、來壓及冒落的特性；能防支架前方與上方冒頂；不應出現(xiàn)陷底而影響性能與移架 。 體要求如下：有寬敞的工作空間；能很好的防矸、排矸；能良好的 通風、照明、通訊、防塵、防火 。 求支架有足夠的調高范圍；適應不平頂?shù)装?、臺階和斷層等條件；適應煤層傾角變化 。 就是說應保證正常移架、推溜；能與采煤、運輸?shù)裙に嚋蚀_配合；運輸，安裝，搬家方便；還得便于維修 。 該保證初期投資低、維修費用低。 文所做的主要工作 畢業(yè)設計名稱： 掩護式 液壓支架設計 參數(shù)如下： （ 1） 要求工作阻力 350t； （ 2）最小采高 （ 3） 最大采高 本次設計主要工作如下：四連桿 機構的設計、各個結構件的結構設計、各結構件的受力分析及強度校核及支架 發(fā)展趨勢 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第二章 液壓支架整體結構尺寸設計 架高度和支架間距的確定 架的高度和支架的伸縮比 一般應首先確定支架適用煤層的平均采高，然后確定支架高度。 由于我國急斜煤層煤層厚度都比較大，煤層厚度在 20 80m 之間，所以按厚煤層高度的確定原則來確定該放頂煤液壓支架的高度。 M（ 200 300） （ 2 M （ 300 400） （ 2 式中： 支架最大高度（ ； 支架最小高度（ ； 最大采高（ ； 最小采高（ 。 本 設計最大 采高4500支架最大高度 4500 200 4700 設計最小 采高 2800支架最小高度 2800 300 2500架 最大高度 與最小高度之差為支架的調高范圍。 支架的伸縮比 指其最大高度與最小高度之比值。即： (2代入有關數(shù)據(jù)，得 m=25004700= 支 架間距和寬度的確定 所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心線間的距離。按下式計算： c m 3b = B + n C（ 2 式 中： 支架間距（支架中心距）； 每架支架頂梁總長度； 3C 相鄰支架（或框架）頂梁之間的間隙 ； n 每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)，整體自移式 支 架 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 n =1；整體邁步式支架 n =2；節(jié)式邁步支架 ， n =支架節(jié)數(shù)。 支架間距由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機溜槽每節(jié)長度及幫槽上千斤頂連結塊的位置來確定，我國刮板輸送機溜槽每節(jié)長度為 斤頂連結塊位置在溜槽中長 的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 大采高支架為提高穩(wěn)定性中心距可采用 型支架為適應中小煤礦工作面快速搬家的要求，中心距可采用 本次設計 取 支架的中心距為 支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。寬度的確定應考慮支架的運輸、安裝和調架要求。支架頂梁一般裝有活動側護板，側護板行程一般為170200次設計取支架頂梁的最小寬度為 1400大寬度為1570即頂梁側護板側推千斤頂?shù)男谐倘?170 座長度的確定 底座是將頂板壓 力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。在設計支架的底座長度時，應考慮如下諸方面：支架對底板的接觸比壓要?。恢Ъ軆炔繎凶銐虻目臻g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。通常掩護式支架的底座長度取 個移架步距為 即 右，支撐掩護式支架的底座長度取 4倍的移架步距，即 右。在 這里取底座長度為 梁長度的確定 根據(jù)支架工作方式和設備配套尺寸來確定頂梁長度 。 架工作方式對支架頂梁長度的影響 支 架工作方式對支架頂梁長度 有 很大影響。先移架后推溜方式（ 又稱 及時支護 方式 ）要求頂梁有較大長度；先推溜后移架方式（ 又稱 滯后支護 方式 ）要求頂梁長度較小。這是因為采用先移架后推溜的工作方式時，支架要超前輸送機一個步距，以便采煤機過后，支架能及時前移，支控新暴露的頂板，做到及時支護，因此，先移架后推溜時頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度要長一個步距，一般為 600 這里，采用 滯后 支護方式。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 梁長度計算 掩護式 支架頂梁長度計算 頂梁長度 =配套尺寸 +底座長度 + 1（ ）-1G （ ）+300+e +掩護梁與頂梁鉸點至頂梁后端點之距（ (2式中 配套尺寸 參考原煤炭部煤炭科學研究院編制的綜采設備配套圖冊確定； 底座長度 底座前端至后連桿下鉸點之距 e 支架由高到低頂梁前端點最大變化距離； 1Q 、 1P 支架在最高位置時，分別為后連桿和掩護梁與水平 面的夾角。 2800634450經(jīng)計算的支架頂梁長度為 3000連桿機構的確定 連桿機構的作用 1梁端護頂 鑒于四連桿機構可使托梁鉸接點呈雙紐線運動，故可選買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 定雙紐線的近似直線部分作為托梁鉸接點適應采高的變化范圍。這樣可使托梁鉸接點運動時與煤壁接近于保持等距，當梁端距處于允許值范圍之內時，借此可以保證梁端頂板維護良好。 2擋矸 鑒于組成四連桿機構的掩護梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內破碎巖石所賦予的載荷，掩護梁一般做 成整體箱形結構，具有一定強度。由于它處在隔離采空區(qū)的位置，故可以起到良好的擋矸作用。 3抵抗水平力 觀測表明：綜采面給予支架的外載，不但有垂直于煤層頂板的分力，而且還有沿巖層層面指向采空區(qū)方向（或指向煤壁方向）的分力，這個水平推力由液壓支架的四連桿機構承受，從而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱彎曲變形。 4提高支架穩(wěn)定性 鑒于四連桿機構將液壓支架連成一個重量較大的整體，在支架承載階段，其穩(wěn)定程度較高。 四連桿機構在具有以上諸作用的同時，也有一些缺點。首先，支架在工作過程當中，四連桿機構必須承受 很大的內力，從而導致支架結構尺寸的加大和重量的增加；其次，由于四連桿機構對頂板產(chǎn)生一個水平力（又稱水平支撐力），因此對支架的工作性能將產(chǎn)生不良影響。 連桿機構設計的要求 度 在最大和最小范圍內變化時，如圖 2梁端點運動軌跡的最大寬度 e 應小于或等于 70好為 30 最高位置時和最低位置時，頂梁與掩護梁的夾角 P 和后連桿與底平面的夾角 Q ，如圖 2滿足如下要求：支架在最高位置時，P 52 62， Q 75 85；支架在最低位置時，為有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩護梁上，根據(jù)物理學摩擦理論可知，要求 ，如果鋼和矸石的摩擦系數(shù) W = P =為了安全可靠，最低工作位置應使P 25為宜。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。一般取 Q 25 30，在特殊情況下需要角度較小時，可提高后連桿下鉸點的高度。 護梁與頂梁鉸點 e 和瞬時中心 。設計時，要使 角滿足 的范圍，其原因是 角直接影買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 響支架承受附加力的數(shù)值大小。 圖 2h 段。其原因為當頂板來壓時，立柱讓壓下縮，使頂梁有向前移的趨勢，可防止巖石向后移動，又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。 同時底板阻止底座向后移，使整個支架產(chǎn)生順時針轉動的趨勢，從而增加了頂梁前端的支護力，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，有利移架。水平力的合力也相應減小，所以減輕了掩護梁的外負荷。 從以上分析可知，為使支架受力合理和工作可靠，在設計四連桿機構的運動軌跡時，應盡量使 e 值減小，取雙扭線向前凸的一段為支架工作段。所以，當已知掩護梁和后連桿的長度后，從這個觀點出發(fā)，在設計時只要把掩護梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構，運用作圖 法就可以了，如圖 2 連桿機構的設計 四連桿機構的設計的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。本設計鑒于各種方法的優(yōu)缺點，采用了 幾何作圖法 的方式來求解。 一般按同類型支架用類比法來確定 。 取掩護梁上鉸點至頂梁頂面之距為200取后連桿下鉸點至底座底面之距為 240 用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度 。 如圖 230圖 2連桿機構幾何特征圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 護梁和后連桿構成曲柄滑塊機構 圖 2護梁和后連桿 計算圖 其中 ： 一掩護梁長度， 后連桿長度， 2L e 點引垂線到后連桿下鉸點之距， 1H 一支架最高位置時的計算高度， 2H 一支架最低位置時的計算高度。 從幾何關系可以列出如下兩式 : 211 c (2222 c (2(2和 (2聯(lián)立可得 ： 1212 c o sc o s c o sc o s （ 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 說明： 支架計算高度為支架高度減去掩護 梁上鉸點至頂梁頂面之距和后連稈下鉸點至底座底面之距。 按四連桿機構的幾何特征要求，選定 2，可以求得 A/于支架型式不同，一般 A/ 掩護式支架： A/G 撐 掩護式支架： A/G 架最高位置時的計算高度為： 111 s （ 2 根據(jù) A/2可以求得掩護梁的長度 長度 A，經(jīng)過取整后 ,重新算出 幾個參數(shù)就確定了。 3幾何作圖法作圖過程 用幾何作圖法確定四連桿機構的各部尺寸，具體作法如圖 2示。 圖 2四連桿機構的幾何作圖法 作圖步驟如下， (1)確定后連桿下鉸點 O 點的位置，使它大體比底座底面略高200250 (2)過 (3)過 1的斜線。 (4)在此斜線上截取 線段 度等于 A， a 點即為后連桿與掩護梁買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 的鉸 點。 (5)過 a 點與 的平行線有交 角 1P 的斜線，以 a 點為 圓 心，以 G 為半徑作弧交此斜線一點 e ，此點為掩護梁 與頂梁的鉸點。 (6) 過 e 點作 與 的平行 的 F F 線 ，則 H H 線與 F F 線 的 距商為 H，為液 壓 支架最 高 位置 時 的計算高度。 (7)以 心，以 (長度為半徑作 弧，在掩護梁上 交一點 b，為 前連桿上 鉸 點 的位置。 (8)過 e 點作 F 認為液壓支架由高到低 變化 時， e 點在此直線 上滑動 )。 (9)在垂 線上作液壓支架在最低位置時，頂梁 與 掩護梁的 鉸 點 e 。 (10)取 中間某 一點 e ，為液壓支架降到此高度時掩護梁與頂梁的鉸 點 (液 壓 支架 由 高 到 低變化 時 ，頂 梁 前端點運動軌跡為近似雙紐線， 中間這一點 的位置直接影響頂梁前端運動軌跡的形狀、變化寬度 等 )。 (11)以 徑作圓弧。 (12)以 e 點為圓心，掩護梁長 徑作弧， 交前圓弧上一點 a ， 此點為液壓支架降到中間某一位置時， 掩護 梁 與后連 桿的鉸點 。 (13)以 e 點為圓心，掩護梁 長 半徑作 弧 ，交最前面 圓 弧上一點 a ，此點為 支 架降到最低位置時，掩護梁與后 連桿 的 鉸 點。 (14)連 接 并以 a 點為圓心， 半 徑作弧 ，交 一點b 點；以 a 點為圓心， 為半徑作弧，交 一點 b 點。則 b、 b 、 連桿的上鉸點。 (15)連接 、 為 液 壓 支架 降到中間 某一位置和最低位置時后 連 桿的位置。 (16)分別作 垂直平 分線，其 交 點 ， 前連桿長 度。 (17)過 c 點 向 作 垂 線， 交點 d,線段 液壓支架四 連桿機構。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第三章 液壓支架部件設計 液壓支架各個部件的結構型式，應根據(jù)工作面的頂?shù)装鍡l件和支架架型進行選擇。結構件的端面尺寸，應進行強度校核，滿足要求才能投入生產(chǎn)使用。 梁 梁的 主要作用 （ 1）用于支撐 、 維護 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；對支架后部接近采空區(qū)的頂板起切頂作用；對無立柱空間的頂板起支撐作用； （ 3）為護幫 、防倒裝置等提供依托； （ 4）將頂板載荷通過立柱經(jīng)底座傳到底板 。 圖 3梁的結構型式 1 前梁； 2 后梁； 3 尾梁； 4 前梁千斤頂； 5 前梁伸縮千斤頂 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 結構型式 H 型組合支架的頂梁在設計過程中，參考了支撐式支架頂梁的結構型式。其結構型式如圖 3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。但對頂板的適應性差。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，它能適應頂梁上方前、后頂板 的變化，但當頂板出現(xiàn)凹坑時，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，當頂梁中部頂板出現(xiàn)凸起時，使前、后梁向上翹；當頂板出現(xiàn)凹坑時，由于交接點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，用來支撐靠近煤壁處的頂板，同時還可以使前梁上、下擺角，適應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。由于前梁可以及時伸出支護剛暴露的頂板，從而允許固定頂梁減少長度。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。 為了使支架結構簡單，而且具有更好的支護能力。本支架采用圖 3-1 頂梁結構和斷面形狀 各類頂梁都為箱式結構，一般由鋼板焊接而成。為加強結構的剛度，在上下蓋板之間焊有加強筋板，構成封閉式棋盤型。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，柱窩兩側有孔，用鋼絲繩或銷軸把立柱和頂梁連接起來，掩護式支架和支撐掩護式支架在頂梁后端有銷孔，通過銷軸與掩護梁上的銷孔相連。 按頂梁的斷面形狀，還可以把頂梁分成如下結構形式： （ 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示。 一種為立筋凸出型，如圖 3-2 a 所示，增加了焊接強度；另一種為立筋凹下，焊接后使頂梁平整，但焊接強度如前一種，如圖 3-2 b 。 （ 2） 開式頂梁 開式頂梁結構如圖 3示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 3梁閉式立筋型式 圖 3梁開式立筋型式 開式頂梁 的特點，可減輕頂梁重量，增強頂梁的抗彎強度。 對于掩護式和支撐掩護式支架，為便于側護板能自由伸縮，要在頂梁頂面上加焊一塊比側護板稍厚的鋼板，稱為頂板，如圖 3 a，同時也增強了頂梁的結構強度。 圖 3梁斷面 本設計中的 支架 頂梁的型式如圖 3示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 3支架的頂梁 1 護幫 ； 2 鉸接軸； 3 伸縮梁 千斤頂 ； 4 頂梁 梁側護板 支架側護板裝置一般由側護板、彈簧筒、側推千斤頂、導向桿和連接銷軸等組成。 側護板的 主要作用 （ 1） 擋矸?？筛纳祈斄号c掩護梁的護頂、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） 導向。在 支架移架時起導向作用 ； （ 3） 防倒、調架。活動側護板增強了支架側向穩(wěn)定性，其上設置的彈簧與千斤頂都起防倒與調架作用。 護板的種類與選擇 頂梁和掩護梁的側護板有兩種： 一種是一側固定另一側活動的側護板。由于固定側護板與梁體焊接在一起，可節(jié)省原梁體的側板，既節(jié)省材料又可加固梁體。在設計時，根據(jù)左右工作面來確定左側或右側為活動側護板 。一般沿傾斜方向的上方為固定側護板，下方為活動側護板?；顒觽茸o板通過彈簧筒和側推千斤頂與梁體連接，以保證活動側護板與鄰架的固定側護板靠緊。 另一種是兩側皆為活動側護板。這種側護板可以適應工作面開采方向變化的要求，有利于防倒和調架。 5/47 型液壓支架采用的是第一 種 形式的 側護板。 座 座的 主要作用 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 1）承受由立柱與連桿等傳遞的頂板載荷，并傳遞給底版； （ 2）是整個支架結構穩(wěn)定性、整體性的基礎； （ 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）與工作面輸送機等組成交替前移的支撐點，防止支架與輸送機下滑。 座的結構型式、特點與選擇 支架底座結構型式通常有三種類型，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 底分式剛性底座 ，如圖 3示。 底分式剛性 底座 能在一定范圍內適應底板不平度的變化 ， 通常把底座制成左右對分式， 用過橋連接。 圖 3分 式剛性底座 1 過橋； 2 柱窩； 3 前連桿位置 ； 4 后連桿位置 移裝置 液壓支架推移裝置是保證支架正常推溜和拉架，實現(xiàn)工作面正常循環(huán)作業(yè)的重要裝置。 在設計支架時，應根據(jù)支架結構和配套要求合理選擇推移裝置的形式，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 并充分保證支架推移裝置對工作面條件和配套的適應性。 推移裝置的型式如表 3示 表 3移裝置 千斤頂?shù)男褪?型 式 特 點 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，應用較廣 2、 外供液式結構簡單，應用廣泛 差動式 千斤頂結構仍為普通型式，利用交替閥的油路系統(tǒng)，使其減小托輸送機力 用于直接拉架的方式，目前應用較少 浮動活塞式 千斤頂活塞可在活塞桿上滑動，使環(huán)腔供液時拉力與普通千斤頂相同 ； 但在活塞腔供液時，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 ，與短推桿等導向件一起使用 2、 動作時間有一定滯后，但一般不影響使用 推移裝置一般由推移千斤頂、推桿或框架等導向傳力桿件以及連接頭等部件組成，其功能 、連接型式見表 3 表 3移裝置的功能與主要連接型式 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 功 能 1、 將輸送機推向煤壁，保證作業(yè)循環(huán) 2、 將液壓支架拉向煤壁方向，及時支護頂板 3、 框架或推桿與底座導向通道共同作為支架、輸送機移動時的導向，起一定的防滑作用 連接型式 1、 直接連接 一端固定在支架底座（一般位于支架縱軸線上），另一端固定在輸送機或輸送機底托架上。此時移架和推輸送機都用一個推移千斤頂 2、 移步橫梁間接連接 在推移裝置與輸送機之間加一個移步橫梁、千斤頂僅與移步橫梁連接。這種方式減少了支架與輸送機之間的約束和影響、比較機動，但結構復雜 3、 相鄰支架或支架節(jié)連接 這種方 式一般用于節(jié)式或各種類型的組合邁步支架。移架千斤頂位于主副架之間，多數(shù)分別與兩者的底座相連，稱為下移架機構。少數(shù)為頂梁之間相連，稱為上移架機構。移架與推溜各用不同的千斤頂。推輸送機千斤頂兩端分別同支架與輸送機相連，但數(shù)量可以減少，如 56m 布置一個 推移桿的常用形式有正拉式短推移桿和倒拉式長推移桿兩種。短推移桿式推移裝置一般采用浮動活塞式千斤頂或采用雙作用千斤頂差動連接。這種推移裝置結構比較簡單、緊湊。 5/47 型液壓 支架所采用的推移裝置為： 浮動活塞式 千斤頂加短推桿；連接方式為：直接連接 。這里采用的短推移桿，如圖 3示，結構簡單可靠，重量輕，被廣泛采用。 支架推輸送機的力應不大于輸送機的設計推力，拉架力一般應為支架重量的 23 倍。支架移架速度應與采煤機截割牽引速度相適應。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 3推移桿 1 連接頭； 2 短推桿； 3 推移千斤頂 柱 的設計 本支架主要對立柱的設計進行詳細的說明，其余的千斤頂如推移千斤頂、側推千斤頂、前梁千斤頂?shù)榷疾捎孟嚓P手冊上的標準型號和尺寸，故不再詳細敘述。 立柱是支架的承壓構件，它長期 處于高壓受力狀態(tài)，它除應具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強度，良好的密封性能，結構要簡單，并能適應支架的工作要求。 柱的類型 立柱的種類很多，按不同的分類方法有不同的類型。詳細分類見表 3 表 3柱的分類 分類方法 類型 按動作方式分 單作用和雙作用 按結構種類分 活塞式和活柱式 按伸縮方式分 單伸縮和雙伸縮 柱的結構 立柱的結構由缸體、活塞、缸口和活塞桿等組成。 缸體是立柱的承壓部件。一般用 27縫鋼管制成。缸體內表 面是買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 活塞的密封表面，所以要求很高的加工精度。 活塞是立柱的關鍵元件，對它的主要要求是保證密封性能良好，運動表面能承受外力的沖擊。 活塞可以套在活柱上，或直接焊接在活柱上。用鋼制作活塞時，可在活塞上安裝導向環(huán)與缸體內徑配合。導向環(huán)多用塑料制品，也有用銅合金制成。在不承受橫向力或橫向力很小的情況下，可以用保護密封圈的尼龍擋圈兼做導向環(huán)。 活塞靠密封圈密封，密封圈有 O 型、 Y 型、 U 型、 V 型、鼓型、蕾型等。鼓型密封圈是兩個夾布 U 型橡膠圈壓制而成的整體實心密封圈，它和兩個 用于工作壓力 壓力小于 以不加擋圈。它可用于各種活塞上的雙向密封。 蕾型密封圈是一個 U 型夾布橡膠圈和唇內夾橡膠壓制而成的單向實心密封圈。它適用于裝入各種液壓活塞頭和導向套上，為單向密封。工作壓力小于 ，可以不加擋圈。 以上兩種密封圈的使用，簡化了活塞結構，裝配方便，但密封圈本身加工較復雜。 活塞的軸向固定方式由三種：用螺帽加防松螺釘固定；用壓盤和螺釘固定；用半圓環(huán)加彈性擋圈固定。 活柱和活塞桿是立柱傳遞機械力的重要零件，它要能承受壓力和彎曲等載荷作用，必須耐磨和耐腐蝕，可用 27 45 號鋼制成。為防止在礦井條件下表面生銹和腐蝕，表面要鍍鉻，并要注意保護，防止外部硬傷。 缸口用鋼絲擋圈固定，是在導向套外側裝有鋼絲擋圈，內側裝有密封圈和防塵圈。這種結構簡單，裝卸方便，但要求活塞桿外徑與缸體內徑之間有買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 比較大的空間，這種固定方式使用較多。 固定鋼絲和鋼絲擋圈的連接方式，不能耐高壓。當密封液體壓力較高時，可采用半圓環(huán)結構連接方式。 圖 3伸縮 活塞式 立柱結構 1 底座； 2 進出油口 ； 3 缸體 ； 4 二級缸 ； 5 活柱 ； 6 密封件； 7 活塞 柱的設計及強度校核 1、 確定立柱的技術參數(shù) 立柱的缸體內徑按下式進行計算： 140 4 0 1 7 1 5 2 3 . 3 ( c m )40d （ 3 圓整為： 2 3 0 m 式中 立柱缸體內 徑， F 立柱 理論支護阻力， kN 安全閥調定壓力， 2、 立柱初撐力與泵站的額定工作壓力 立柱初撐力按下式進行計算： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 1 (