摘要關(guān)鍵詞掩護(hù)式液壓支架；總體設(shè)計(jì)；推移千斤頂；CAXA；本次設(shè)計(jì)研究目的是根據(jù)已知原始數(shù)據(jù)進(jìn)行掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計(jì)和推移千斤頂設(shè)計(jì)。在此次設(shè)計(jì)中主要使用了按照設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行理論設(shè)計(jì)，同時(shí)利用CAXA制圖軟件進(jìn)行相關(guān)零部件的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，以及輔助校核。按照設(shè)計(jì)理論，由不同采煤工作面頂板、底板條件，煤層的厚度，煤層的傾角以及煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等不同要求，按照有效支護(hù)和控制頂板，設(shè)計(jì)出符合相應(yīng)要求的類型和結(jié)構(gòu)液壓支架。此次設(shè)計(jì)的結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的目的，滿足了題目所給要求，符合設(shè)計(jì)指標(biāo)。本次設(shè)計(jì)液壓支架架型為掩護(hù)式液壓支架，符合中厚煤層條件要求；所進(jìn)行的推移千斤頂設(shè)計(jì)滿足推溜和移架的要求。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，意識(shí)到理論設(shè)計(jì)與實(shí)踐檢驗(yàn)聯(lián)系一起的重要性，本次設(shè)計(jì)通過(guò)采用CAXA軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)精度和效率。本次掩護(hù)式液壓支架總體設(shè)計(jì)及推移千斤頂設(shè)計(jì)，滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目的。ABSTRACTKEYWORDSSHIELDTYPEHYDRAULICSUPPORTOVERALLDESIGNPASSAGEJACKCAXATHEPURPOSEOFTHISRESEARCHISTODESIGNTHEOVERALLDESIGNANDTHELOADJACKOFTHESHIELDHYDRAULICSUPPORTBASEDONTHEORIGINALDATAINTHISDESIGN,THEMAINUSEOFTHEDESIGNPROCESSINACCORDANCEWITHTHETHEORYDESIGN,WHILETHEUSEOFCAXAGRAPHICSSOFTWAREFORTHEDESIGNOFPARTSANDDRAWINGS,ANDAUXILIARYVERIFICATIONACCORDINGTOTHEDESIGNTHEORYANDBYDIFFERENTMININGWORKINGFACEROOFANDFLOOR,THETHICKNESSOFCOALSEAM,COALSEAMINCLINATIONANDCOALPHYSICALANDMECHANICALPROPERTIESOFDIFFERENTREQUIREMENTS,INACCORDANCEWITHEFFECTIVESUPPORTTOSUPPORTANDCONTROLTHEROOFDESIGNINLINEWITHTHEREQUIREMENTSOFTHEAPPROPRIATETYPEANDSTRUCTUREOFHYDRAULICSUPPORTTHERESULTSOFTHEDESIGNHAVEACHIEVEDTHEEXPECTEDPURPOSE,ANDMEETTHEREQUIREMENTSOFTHESUBJECT,ANDMEETTHEDESIGNTARGETTHEDESIGNOFTHEHYDRAULICSUPPORTFRAMEISTHESHIELDTYPEHYDRAULICSUPPORT,INLINEWITHTHETHICKCOALSEAMCONDITIONREQUESTTHEPUSHINGJACKDESIGNMEETSTHEPUSHSLIPANDTHESHIFTFRAMEREQUESTTHROUGHTHISDESIGN,AWAREOFTHEIMPORTANCEOFTHELINKBETWEENTHEORETICALDESIGNANDPRACTICETEST,THISDESIGNIMPROVESTHEDESIGNACCURACYANDEFFICIENCYBYUSINGCAXASOFTWARETHISSHIELDHYDRAULICSUPPORTOVERALLDESIGNANDPASSAGEJACKDESIGN,MEETTHEDESIGNREQUIREMENTS,ACHIEVEDTHEEXPECTEDDESIGNPURPOSES目錄前言11液壓支架概述211液壓支架用途212液壓支架工作原理213液壓支架架型的分類314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)3141液壓支架設(shè)計(jì)目的3142對(duì)液壓支架的基本要求4143設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù)415影響架型選擇的因素5151煤層厚度5152煤層傾角5153底板強(qiáng)度5154瓦斯含量5155地質(zhì)構(gòu)造5156設(shè)備成本52液壓支架整體結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定621液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定6211原始條件6212液壓支架基本技術(shù)參數(shù)622液壓支架底座設(shè)計(jì)8221底座長(zhǎng)度設(shè)計(jì)8222底座主要尺寸確定9223底座結(jié)構(gòu)選型923四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)9231四連桿機(jī)構(gòu)作用9232確定掩護(hù)梁和后連桿長(zhǎng)度11233四連桿機(jī)構(gòu)幾何作圖法確定機(jī)構(gòu)尺寸1324液壓支架頂梁選型設(shè)計(jì)15241對(duì)頂梁的要求15242對(duì)頂梁結(jié)構(gòu)型式的選擇16243頂梁結(jié)構(gòu)和斷面形狀的選擇16244確定頂梁主要尺寸1725側(cè)護(hù)板選型設(shè)計(jì)18251側(cè)護(hù)板的功能19252側(cè)護(hù)板選型19253確定側(cè)護(hù)板尺寸2026立柱選型設(shè)計(jì)20261立柱的選型與布置20262確定立柱的技術(shù)參數(shù)20263計(jì)算立柱初撐力與泵站額定工作壓力23264計(jì)算安全閥壓力與立柱工作阻力23265確定立柱柱窩位置2427對(duì)平衡千斤頂選型與設(shè)計(jì)26271平衡千斤頂?shù)墓ぷ髟砼c功能26273確定平衡千斤頂技術(shù)參數(shù)27274確定平衡千斤頂位置2828前梁千斤頂選型及主要尺寸確定3229側(cè)推千斤頂選型及主要尺寸確定32210掩護(hù)梁選型與設(shè)計(jì)332101掩護(hù)梁的作用332102掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)選擇及尺寸確定333液壓支架推移裝置結(jié)構(gòu)選擇及主要尺寸確定3431推移千斤頂形式選擇3432推移裝置的結(jié)構(gòu)形式選擇3433推移方式選擇3534確定推移千斤頂?shù)闹饕夹g(shù)參數(shù)3535確定推移液壓缸缸蓋結(jié)構(gòu)和缸底尺寸374對(duì)推移千斤頂進(jìn)行強(qiáng)度校核3841推移千斤頂油缸穩(wěn)定性驗(yàn)算3842校核活塞桿的強(qiáng)度39421活塞桿的合成應(yīng)力校核39422活塞桿的抗彎強(qiáng)度校核3943缸體強(qiáng)度驗(yàn)算40431油缸壁厚驗(yàn)算40432缸體與缸底焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算405對(duì)液壓支架配套選型42結(jié)論44技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析45致謝46參考文獻(xiàn)47附錄A48附錄B53前言在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)中，為了避免頂板冒落，維持必要的工作空間，保證工人安全和各項(xiàng)作業(yè)正常進(jìn)行，需要對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。而掩護(hù)式液壓支架是以高壓液體作為其工作動(dòng)力，由液壓元件與金屬構(gòu)件共同組成的控制和支護(hù)頂板設(shè)備。它能夠?qū)崿F(xiàn)支撐，切頂，移架和推移輸送機(jī)等一整套工作順序。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐表明，液壓支架具有支護(hù)性能好，強(qiáng)度高，移架速度快和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。它與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)共同組成綜合機(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)有很重要意義。它是保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。因而，液壓支架是技術(shù)先進(jìn)并且經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行安全可靠，是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動(dòng)化必需的重要設(shè)備。目前，我國(guó)煤礦中使有很多類型的支架，按照支架采煤工作面安裝位置可以分為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，是專門安裝在每個(gè)采煤工作面的兩端；中間液壓支架是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面上所有位置的支架。目前使用的液壓支架分為三類,即支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式，共三種液壓支架。從架型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，因?yàn)榧苄偷牟煌?，它們的支撐力分布和作用方式也不同；從支撐頂板條件來(lái)看，因?yàn)橹苯宇悇e和老頂級(jí)別的不同，支架所承受的載荷不同，所以為了在使用中合理地選擇架型，要對(duì)支架的支撐力承載力的關(guān)系進(jìn)行合理的分析，使支架的支撐力能適應(yīng)頂板載荷的要求，符合設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。本設(shè)計(jì)論文則設(shè)計(jì)層煤厚度在18米到25米，老頂級(jí)別為二級(jí)，直接頂類別為二類的掩護(hù)式液壓支架的設(shè)計(jì)。該類型支架的特點(diǎn)是頂梁長(zhǎng)度比較短，控頂距小，其支撐力主要集中在頂梁部位，并且分布較為均勻。該類型支架頂梁端部支撐能力比支撐式支架要大。該架型特點(diǎn)是靠近采空區(qū)一側(cè)，裝有掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)，支柱一排，每排有2根立柱，大多數(shù)呈傾斜方向布置。該類型支架雖然立柱比較少，支撐力比較小，但是由于頂梁比較短，所以單位面積的支撐力比較大，載荷分布與支架支撐力的作用部位基本相一致。所以此種支架能在破碎不穩(wěn)定頂板，中厚煤層條件下工作。1液壓支架概述11液壓支架用途液壓支架的主要用途是用于支護(hù)工作面頂板，保證采煤機(jī)和輸送機(jī)工作面空間的安全，并且保證采煤機(jī)一次采完工作面高度。為實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤連續(xù)作業(yè)，經(jīng)由刮板輸送機(jī)將采下的煤運(yùn)出，分別通過(guò)截煤、移架、推溜等工序組成作業(yè)循環(huán)。12液壓支架工作原理液壓支架在其進(jìn)行工作的過(guò)程中，通過(guò)工作性原理不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)完成必須要具備升、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(guò)工作性原理不同的幾個(gè)液壓缸來(lái)完成1升柱當(dāng)要求支架上升支護(hù)頂板時(shí)，高壓乳化液進(jìn)入立柱的活塞腔，此時(shí)，另一腔回液，推動(dòng)活塞上升，使其與活塞桿相連接的頂梁緊緊接觸頂板；2降柱當(dāng)需要降柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱的活塞桿腔，另一腔回液，使活塞桿下降，致使頂梁脫離頂板；3支架和輸送機(jī)前移支架和輸送機(jī)的前移全部是由底座上的推移千斤頂來(lái)完成。當(dāng)需要支架前移時(shí)，首先將柱卸載，而后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔進(jìn)行回液，然后以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個(gè)支架拉向煤壁；而當(dāng)需要推輸送機(jī)時(shí)，支架在支撐頂板后高壓液體進(jìn)入推移千斤頂活塞腔，此時(shí)，另一腔回液，而后以支架為支點(diǎn)，使活塞桿伸出，則輸送機(jī)被推向煤壁。支架立柱在工作時(shí)，其支撐力隨時(shí)間的變化過(guò)程可劃分為三個(gè)階段；首先，支架在升柱時(shí)，高壓液進(jìn)入立柱下腔，立柱升起使頂梁接觸頂板，立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到泵站工作壓力時(shí)，泵站自動(dòng)卸載，支架的液控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達(dá)到初撐力，此階段為初撐力階段T0；其次，支架初撐力后，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T1；最后，隨著頂板壓力繼續(xù)增加，使立柱下腔壓力超過(guò)支架的安全閥壓力調(diào)正值時(shí)，安全閥打開(kāi)而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減少，立柱下腔壓力降低，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T21。支架的支撐力與時(shí)間的關(guān)系曲線，稱作支架的工作特性曲線，如圖11所示；T0初撐階段T1增阻階段T2恒阻階段P1初撐力P2工作阻力圖11液壓支架的工作特性曲線THEWORKINGCHARACTERISTICCURVEOF11HYDRAULICSUPPORT13液壓支架架型的分類從液壓支架在采煤工作面的安排位置來(lái)進(jìn)行劃分，可分為端頭液壓支架和中間液壓支架；前一種支架又簡(jiǎn)稱端頭支架，是專門安裝在每個(gè)采煤工作面的兩端；后一種支架則是安裝在除工作面端頭以外的采煤工作面上所有位置。中間支架按其結(jié)構(gòu)形式來(lái)劃分，可分為三種基本類型，即支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式。14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)141液壓支架設(shè)計(jì)目的采用綜合機(jī)械化采煤方法是大幅度提高煤炭產(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。因?yàn)椴煌擅汗ぷ髅婷簩雍穸?、頂?shù)装鍡l件、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)、煤層傾角等不同，所以，對(duì)液壓支架的要求也不同。必須設(shè)計(jì)出多種類型和結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架，以保證有效地支護(hù)和控制頂板。因此，液壓支架的設(shè)計(jì)工作相當(dāng)重要。142對(duì)液壓支架的基本要求1要有足夠的初撐力和工作阻力；這是為了滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，同時(shí)，以便有效地控制頂板，保證合理的下沉量；2要有足夠的推溜力和移架力；通常，推溜力一般為100KN左右；移架力按煤層厚度來(lái)定，薄煤層100KN150KN，中厚煤層150KN250KN，厚煤層300KN400KN；3防矸性能要好；4排矸性能要好；5保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)斷面；這是為保證人員呼吸，同時(shí)達(dá)到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)挼娜诵械溃?要有大范圍調(diào)高，以方便照明和通訊；8要求支架穩(wěn)定性要好，底座最大比壓應(yīng)小于規(guī)定值；9要求支架有足夠程度的剛度，以承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷；10盡可能減輕支架重量，同時(shí)要滿足強(qiáng)度條件；11要易便于拆卸，結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單；12液壓元件工作要可靠。143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?，?duì)支架進(jìn)行選型；2最大和最小采高由最大和最小采高，來(lái)確定支架的最大高度和最小高度，以及支架支護(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工作面煤壁條件由工作面煤壁條件來(lái)決定護(hù)幫裝置是否使用；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，來(lái)設(shè)計(jì)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。15影響架型選擇的因素151煤層厚度1）厚度25M，同時(shí)頂板有側(cè)向推力或水平推力時(shí)，選擇使用抗扭能力強(qiáng)的支架，一般不采用支撐式支架；2）厚度2528M以上時(shí)，需要選擇使用帶護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架；3）厚度變化比較大時(shí)，應(yīng)選擇使用調(diào)高范圍較大的掩護(hù)式支架（帶有機(jī)械加長(zhǎng)桿或雙伸縮立柱支架）；4）假頂分層開(kāi)采，應(yīng)選掩護(hù)式支架。152煤層傾角1）傾角在10至15（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）以上應(yīng)選用帶有防滑裝置的支架；2）傾角在18以上，應(yīng)選用同時(shí)帶有防滑防倒裝置的支架1。153底板強(qiáng)度1）驗(yàn)算比壓，應(yīng)使支架底座對(duì)底板的比壓不超過(guò)底板的允許比壓；2）為使移架容易，設(shè)計(jì)要使底座前部比后部的比壓小1。154瓦斯含量對(duì)瓦斯涌出量大的工作面，必須符合保安規(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1。155地質(zhì)構(gòu)造當(dāng)斷層十分發(fā)育，煤層厚度變化過(guò)大，頂板的允許暴露面積和時(shí)間在58和20MIN以下時(shí)，暫不宜使用綜采3。156設(shè)備成本在同時(shí)允許選用幾種架型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)格更便宜的支架；支撐式最為便宜，其次是掩護(hù)式，最貴為支撐掩護(hù)式支架3。2液壓支架整體結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定21液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定211原始條件掩護(hù)式液壓支架，老頂級(jí)別為級(jí)，直接頂為2類，煤層厚度1825M，移架力300KN,推運(yùn)輸機(jī)230KN。212液壓支架基本技術(shù)參數(shù)1支架高度根據(jù)支架高度的確定原則，由所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)條件的變化等因素來(lái)確定其最大與最小高度（2MSHHM275025011）AN182式中??；M280150說(shuō)明支架計(jì)算高度是支架高度減去掩護(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。MHHM250102811N52式中參數(shù)如下支架最大高度,2800MM；M支架最小高度，1500MM；NH支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度，2500MM；1支架在最低位置時(shí)的計(jì)算高度,1200MM；2掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)到頂梁頂面的距離，取100MM；1H后連桿下鉸點(diǎn)到底座底面的距離，取200MM；2煤層最大厚度（最大采高）,2500MM；M煤層最小厚度（最小采高）,1800MM；NH考慮偽頂煤皮冒頂落可靠初撐力所需要的支撐高度，取1S250MM；頂板最大下沉量，取100MM；2移架時(shí)支架最小可靠量，通常取50MM；A浮矸石、浮煤厚度，一般取50MM。2支架伸縮比支架的伸縮比指最大與最小支架高度的比值。即（2915028NMH2）因?yàn)橐簤褐Ъ艿氖褂脡勖容^長(zhǎng)，并且有被安裝在不同采高的采煤工作面可能，所以所設(shè)計(jì)的液壓支架應(yīng)具有較大的伸縮比,一般范圍是15M至25M，煤層較薄時(shí)選用大值。3支架間距支架間距，就是相鄰兩個(gè)支架中心線之間的距離，用來(lái)表示。根據(jù)支架的型式來(lái)CB確定，但因?yàn)槊考苤Ъ艿耐埔魄Ы镯敹寂c其工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，所以目前CB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)度是15M，千斤頂連接塊位置在溜槽中長(zhǎng)中間3。4支護(hù)強(qiáng)度支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算方式是，首先按表21根據(jù)老頂級(jí)別和直接頂類別來(lái)確定支架架型，之后由老頂級(jí)別和采高來(lái)確定支護(hù)強(qiáng)度；但是因?yàn)閷?shí)際最大采高可能和表21中所列不同，所以采用插值法進(jìn)行計(jì)算。（23）11212MQXHHQ328594538202/MKN式中參數(shù)如下當(dāng)支架最大采高為時(shí)，支架應(yīng)有的支護(hù)強(qiáng)度（）；XQH2/MKN在架型選擇表21中與低于但與之相鄰的采高相對(duì)應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)1QMH度（3185）；2/MKN在架型選擇表21中與高于但與之相鄰的采高相對(duì)應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)2M度（4459）；/所對(duì)應(yīng)的采高2M；QH11所對(duì)應(yīng)的采高3M22表21不同類級(jí)頂板的架型和支護(hù)強(qiáng)度TAB21DIFFERENTCLASSOFROOFFRAMEANDSUPPORTSTRENGTH老頂級(jí)別直接頂類別12312312344液壓支架類型掩護(hù)掩護(hù)支撐掩護(hù)掩護(hù)或支掩支掩支掩支掩支撐或支掩支撐或支掩支撐（采高25M）液壓支架支護(hù)強(qiáng)度2/MKN采高1M采高2M采高3M采高4M2943432454413435394411329413343（245）13441（343）13539441162491634316441165392249234324412539應(yīng)結(jié)合深孔爆破，軟化頂板等措施處理采空區(qū)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）13、16、2為增壓系數(shù)；（3）表中采高為最大采高。22液壓支架底座設(shè)計(jì)液壓支架的底座主要作用是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架；因此，底座除了滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求，還必需滿足對(duì)底板起伏不平的適應(yīng)性要求；對(duì)底板接觸比壓要小，需要有足夠的空間，能安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其它輔助裝置，還要便于人員操作行走；除此之外，需起一定的擋矸排矸作用和一定的重量，以保證支架的穩(wěn)定性3。221底座長(zhǎng)度設(shè)計(jì)在液壓支架底座長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)過(guò)程中，以下幾個(gè)方面需要注意首先，要求支架對(duì)底板的接觸比壓要??；其次，要求支架內(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；除此之外，要滿足便于人員操作和行走并且保證支架的穩(wěn)定性等要求；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取35倍的移架步距（一個(gè)移架步距為06M），即21M左右，此次設(shè)計(jì)底座長(zhǎng)度為21M。222底座主要尺寸確定1底座長(zhǎng)度設(shè)計(jì)底座長(zhǎng)度為2100MM。2底座寬度支架底座寬度范圍一般去1112M；為提高支架橫向穩(wěn)定性，同時(shí)減少對(duì)底板的比壓，厚煤層支架可達(dá)13M左右，放頂媒支架為1314M；在底座中間安裝推移裝置的槽子寬度，與推移裝置的結(jié)構(gòu)及千斤頂缸徑相關(guān)，一般為03038M3。經(jīng)過(guò)查閱資料，此次設(shè)計(jì)選取底座長(zhǎng)度取2100MM，寬度為1650MM。223底座結(jié)構(gòu)選型本次設(shè)計(jì)選擇整體式結(jié)構(gòu)底座，用鋼板焊接而成的箱式結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)如圖所示，該類型的底座高度低，占用空間小。圖21底座結(jié)構(gòu)FIGURE21BASESTRUCTURE23四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)231四連桿機(jī)構(gòu)作用在進(jìn)行四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，必須正確理解四桿機(jī)構(gòu)的重要作用。四連桿機(jī)構(gòu)是支撐掩護(hù)式支架和掩護(hù)式支架的最重要部件之一。其作用簡(jiǎn)要總結(jié)主要有兩方面其一，當(dāng)支架由高到低變化時(shí)，借助四連桿機(jī)構(gòu)使得支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，從而大大減小支架頂梁前端點(diǎn)與煤壁間距離的變化范圍，這樣做提高了管理頂板的性能；其二是增強(qiáng)支架在水平方向的抵抗力。借助四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程的幾何特征來(lái)更具體闡釋其作用。這些幾何特征是該機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程的必然結(jié)果。1）支架的高度在其最大和最小范圍發(fā)生變化時(shí)，如圖22所示，支架頂梁的端點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度E應(yīng)小于等于70MM且最好在30MM以下；2）當(dāng)支架在最高位置和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁夾角P和后連桿與底平面的夾角Q，如圖22，須滿足以下要求當(dāng)支架在最高位置時(shí),P5262，Q7585；當(dāng)支架在最底位置時(shí),為方便矸石下滑,防止矸石停留在掩護(hù)梁上,由物理學(xué)摩擦理論可知,要求TANPW；如果鋼和矸石的摩擦系數(shù)W03,則P167；Q角主要考慮后連桿底部距底板必須有一定的距離,以防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，導(dǎo)致支架不能下降。一般取Q2530；當(dāng)遇到特殊情況，需要角度較小時(shí)，可采用提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度1。圖22四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征FIGURE22GEOMETRICFEATURESOFFOURBARLINKAGEMECHANISM3）由圖22可知掩護(hù)梁與頂梁絞點(diǎn)和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平的夾角，設(shè)E計(jì)時(shí)，要使角滿足TAN的范圍，原因是支架承受附加力的數(shù)值大小受角影響。3504）選取頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙紐線向前凸的一段作為支架工作段，如圖22所示的H段。理由是在頂板來(lái)壓時(shí)，立柱會(huì)讓壓下縮，從而迫使頂梁有向前移動(dòng)的趨勢(shì)，這樣做可以防止巖石向后移動(dòng)，與此同時(shí)又可使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)；底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生有順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而增大了頂梁前端的支護(hù)力，以防止頂梁前端上方頂板冒落，并且降低了底座前端比壓，從而防止啃底，便于移架，水平力的合力也相應(yīng)的減少，也因此減輕了掩護(hù)梁外載荷。從以上要求分析可知，為了使支架受力均勻并且工作穩(wěn)定可靠，在進(jìn)行四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減小E值，選取雙紐線向前凸的一段作為支架的工作段。所以，在已知掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)時(shí)，把掩護(hù)梁和后連桿簡(jiǎn)化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。如圖23所示圖23掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)FIGURE23COVERBEAMANDAREARCONNECTINGRODCRANKSLIDERMECHANISM232確定掩護(hù)梁和后連桿長(zhǎng)度采用解析法來(lái)確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度，如圖24所示。圖24掩護(hù)梁和后連桿計(jì)算示意圖FIGURE24THESHIELDBEAMANDAREARCONNECTINGRODCALCULATIONDIAGRAM設(shè)G掩護(hù)梁長(zhǎng)度（MM）A后連桿長(zhǎng)度（MM）其中支架最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁的夾角度1P支架在最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁的夾角度2支架在最高位置時(shí)，后連桿與底座平面的夾角（度）1Q支架在最低位置時(shí)，后連桿與底座平面的夾角（度）2按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征要求1）支架在最高位置時(shí)，；6251P8571Q2）后連桿與掩護(hù)梁的比值，掩護(hù)式支架為；6104I3）前、后連桿上的鉸點(diǎn)之距與掩護(hù)梁的比值為；3214）點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度E，最好在30MM以下；M705）支架在最高位置時(shí)值應(yīng)不大于035；TAN圖25四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征示意圖2SCHEMATICDIAGRAMOFFIGURE25GEOMETRICFEATURESOFFOURBARLINKAGEMECHANISM支架在最高位置時(shí)設(shè)計(jì)，因支架型式不同，對(duì)于掩護(hù)式支架,一般80,611QPA/G的比值取自以下范圍A/G045061,取A/G050支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度為（2111SINIQAPGH4）可得掩護(hù)梁長(zhǎng)度為MQGAP361840SIN506SIN2I/SIN11后連桿長(zhǎng)度計(jì)算得A050G05018403692018MM取整可得G1840MM，A920MM。233四連桿機(jī)構(gòu)幾何作圖法確定機(jī)構(gòu)尺寸查閱資料，此次設(shè)計(jì)利用幾何作圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部尺寸，如圖26所示。圖26液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法示意圖FIGURE26SCHEMATICGEOMETRYMETHODOFFOURBARLINKAGEMECHANISMINHYDRAULICSUPPORT步驟如下1先確定后連桿下鉸點(diǎn)O點(diǎn)位置，使它大體比底座面略高200MM；2過(guò)O點(diǎn)，作出與底座底面平行的水平線HH線；3過(guò)O點(diǎn)，作出與HH線的夾角為Q1的斜線；4在該斜線截取線段，的長(zhǎng)度等于A，A點(diǎn)是支架在最高位置時(shí)后連桿與掩護(hù)OA梁的鉸點(diǎn)；5過(guò)A點(diǎn)作出與HH線有交角P1的斜線，以A為圓心，以G點(diǎn)為半徑作弧交些斜線一點(diǎn)E，此點(diǎn)是掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)；6過(guò)E點(diǎn)作出HH線的平行線，HH線與FF線的距離為H1，當(dāng)作液壓支架的最高位置時(shí)的計(jì)算高度；7以A點(diǎn)作為圓心，以023G（4232MM）長(zhǎng)度作為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn)B,是前連桿上鉸點(diǎn)的位置；8過(guò)O點(diǎn)作出與HH線夾角Q2的斜線；9在該斜線上截取線段，長(zhǎng)度等于A，A點(diǎn)是支架降到最低位置時(shí)，掩護(hù)梁OA與后連桿的鉸點(diǎn)；10過(guò)A點(diǎn)作出與HH線有交角P2的斜線，以A點(diǎn)作為圓心，以G點(diǎn)作為半徑，畫(huà)弧交些斜線一點(diǎn)E，此點(diǎn)為支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)；11以A點(diǎn)為圓心，以024G長(zhǎng)度作為半徑，畫(huà)弧，在掩護(hù)梁上相交一點(diǎn)B，是支架在最低位置時(shí)前連桿上鉸點(diǎn)位置；12取出線上一點(diǎn)E，是液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)；E13以O(shè)作為圓心，作出為半徑圓?。籓A14以E點(diǎn)作為圓心，以掩護(hù)梁長(zhǎng)度為半徑，作弧，相交前圓弧上一點(diǎn)A，AE該點(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在連線，以A點(diǎn)作為圓心，AB長(zhǎng)度作為半徑畫(huà)弧，交上一點(diǎn)B點(diǎn)，EAAE則B，B,B三點(diǎn)是液壓支架在三個(gè)位置時(shí)前連桿上鉸點(diǎn)；16經(jīng)由B，B,B三點(diǎn)確定的圓心C，所在位置是前連桿下鉸點(diǎn)位置；17經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，作出HH垂線，相交D點(diǎn)，則圖中線段,和即為液OABCDO壓支架四連桿機(jī)構(gòu)；18經(jīng)過(guò)以上步驟可初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，利用幾何作圖法作出支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)E的運(yùn)動(dòng)軌跡；逐步變化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，就可以作出不同特征曲線，最后按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征來(lái)進(jìn)行校核，最終挑選出性能最優(yōu)的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸1。按照以上作圖步驟，利用CAXA計(jì)算機(jī)繪圖軟件，作出液壓支架四桿機(jī)構(gòu)位置及尺寸,線段,和組成四連桿機(jī)構(gòu)，得出四連桿各參數(shù)如下OABCDO，601P81Q，3422MGLAB243180019TNT后連桿長(zhǎng)度A920MM掩護(hù)梁長(zhǎng)度G1840MM前連桿長(zhǎng)度MLBC108前后連桿下鉸點(diǎn)底座投影距離MLDO57前連桿下鉸點(diǎn)高度D3275MM支架由高到低雙紐線運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度。ME40四連桿機(jī)構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是前、后連桿是單桿式的結(jié)構(gòu)形式，另一種是前連桿是單桿、后連桿是整體式的結(jié)構(gòu)形式。本次設(shè)計(jì)選用前、后連桿是單桿式。圖26液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)CAXA作圖FIGURE26FOURBARLINKAGEMECHANISMINHYDRAULICSUPPORTCAXAMAPPING24液壓支架頂梁選型設(shè)計(jì)頂梁是與頂板直接相接觸的構(gòu)件，它的作用主要是滿足一定的強(qiáng)度和剛度要求，同時(shí)還要保證支護(hù)頂板安全可靠。241對(duì)頂梁的要求頂梁為立柱、掩護(hù)梁、護(hù)頂裝置等提供必要的連接點(diǎn)支護(hù)，同時(shí)還是頂板一定面積的直接承載部件，要求1）要有足夠的頂板覆蓋率；2）要適應(yīng)頂板的不平整性，避免因局部應(yīng)力而引起破壞。242對(duì)頂梁結(jié)構(gòu)型式的選擇根據(jù)液壓支架對(duì)頂梁的要求及其作用，通過(guò)查閱資料，本次設(shè)計(jì)選擇選用鉸接式頂梁，如圖27，頂梁1為整體結(jié)構(gòu)，頂梁的后端直接與掩護(hù)梁4鉸接，使三角區(qū)消失，立柱直接支撐在頂梁上。利用平衡千斤頂8來(lái)對(duì)頂梁與頂板的接觸面積進(jìn)行調(diào)解。該類型頂梁在QY型掩護(hù)式支架中得到很好的應(yīng)用。圖27鉸接式頂梁結(jié)構(gòu)示意圖2FIGURE27SCHEMATICDIAGRAMOFARTICULATEDBEAMSTRUCTURE243頂梁結(jié)構(gòu)和斷面形狀的選擇各類頂梁絕大多數(shù)由鋼板焊接而成，而且都為箱式結(jié)構(gòu)。在上下蓋板之間焊有加強(qiáng)筋板，構(gòu)成封閉式棋盤(pán)型結(jié)構(gòu)，這樣做是為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。為減少移架阻力，頂梁前端形狀呈滑撬式或圓弧形；在頂梁下面是焊有鑄鋼的柱窩，柱窩的兩側(cè)有孔，是用鋼絲繩或者是銷軸來(lái)把立柱和頂梁連接。掩護(hù)式支架在頂梁后端配有銷孔，通過(guò)銷軸與掩護(hù)梁上的銷孔相連3。按頂梁的斷面形狀可以分為閉式和開(kāi)式兩種頂梁。前一種頂梁的上、下蓋板與筋板焊接成封閉型；這種頂梁的一個(gè)重要特點(diǎn)是，可以大大減輕頂梁的重量，從而增強(qiáng)頂梁的抗彎強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)選擇開(kāi)式頂梁結(jié)構(gòu)，同時(shí)在頂梁頂面加焊一塊比側(cè)護(hù)板稍厚的鋼板（稱為頂板），以增強(qiáng)頂梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)也便于側(cè)護(hù)板能夠自由伸縮。圖28頂梁斷面1FIGURE28TOPBEAMCROSSSECTION圖29頂梁開(kāi)式立筋型FIGURE29OPENTOPSTUDTYPE244確定頂梁主要尺寸1掩護(hù)式支架頂梁長(zhǎng)度L計(jì)算頂梁長(zhǎng)度配套尺寸底座長(zhǎng)度掩護(hù)梁與頂COS1QAEPG30COS1梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（MM）（25）ML307214306COS1840COS92017配套尺寸參考綜采設(shè)備配套圖冊(cè),取1972MM底座長(zhǎng)度底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距,取2100MME支架由最高位置到最低位置，頂梁前端點(diǎn)最大變化距離，45MM、支架在最高位置時(shí)，后連桿和掩護(hù)梁分別與水平面方向的夾角1QP2頂梁梁面積S（2BL6）式中L頂梁長(zhǎng)度3072MMB頂梁寬度,本次設(shè)計(jì)中頂梁寬度為1300MM代入可得396013072S2M243支架的支護(hù)面積FSLBSF（27）式中支護(hù)面積FS2M移架后，頂梁前端點(diǎn)到煤壁之間的距離M,ME34030支架間距（支架中心距），通常取15MB代入上式可得1253407251FSM4支架的理論支護(hù)阻力XFQQ（28）式中支架的理論支護(hù)阻力（）QFKN支護(hù)面積（）S2M當(dāng)支架最大采高為時(shí)，支架應(yīng)有的支護(hù)強(qiáng)度，在基本參數(shù)計(jì)算中已經(jīng)求XQH到，420422/KN支架在最高處的理論支護(hù)阻力為KNFQ621540155頂板覆蓋率FS（29）式中頂板覆蓋率頂梁面積，40S2M支護(hù)面積512F代入可得17801254頂板性質(zhì)對(duì)覆蓋率有嚴(yán)格的要求不穩(wěn)定的頂板；中等穩(wěn)定頂板958；穩(wěn)定頂板為；堅(jiān)硬頂板。因本次設(shè)計(jì)原始參數(shù)85770660所給為中等穩(wěn)定頂板，故符合設(shè)計(jì)要求。25側(cè)護(hù)板選型設(shè)計(jì)251側(cè)護(hù)板的功能1避免相鄰支架掩護(hù)梁和頂梁間產(chǎn)生間隙，從而防止冒落矸石進(jìn)入支護(hù)空間；2防止支架移架的傾倒；3防止支架的傾倒；4調(diào)整支架間距。252側(cè)護(hù)板選型側(cè)護(hù)板主要用在頂梁和掩護(hù)梁。其種類有兩種一種是一側(cè)固定而另一側(cè)活動(dòng)的側(cè)護(hù)板；另一種則是兩側(cè)都是活動(dòng)側(cè)護(hù)板。前一種活動(dòng)板，既節(jié)省材料又可加固梁體，原因是固定側(cè)護(hù)板與梁體焊接在了一起，從而可以節(jié)省原梁體的側(cè)板；在設(shè)計(jì)時(shí)，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；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；活動(dòng)側(cè)護(hù)板為了保證活動(dòng)側(cè)護(hù)板與鄰架的固定側(cè)護(hù)板靠緊，通常通過(guò)彈簧筒和側(cè)推千斤頂與梁體連接；由于當(dāng)改換工作面開(kāi)采方向時(shí)，活動(dòng)側(cè)護(hù)板會(huì)位于傾斜方向的上方，會(huì)對(duì)調(diào)架、防倒等帶來(lái)不便影響，因此很少采用。后一種側(cè)護(hù)板對(duì)防倒和調(diào)架有一定優(yōu)勢(shì)，可以適應(yīng)工作面開(kāi)采方向變化的各種要求。故本次設(shè)計(jì)選擇后一種（兩側(cè)皆為活動(dòng)的側(cè)護(hù)板）。側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)形式有兩種類型一種是側(cè)護(hù)板在頂梁的外側(cè)；另一種是鉸接式側(cè)護(hù)板。本次設(shè)計(jì)選擇側(cè)護(hù)板在頂梁的外側(cè)（在頂梁上加設(shè)頂板），如圖210，這種側(cè)護(hù)板不易被冒落矸石壓住，不影響側(cè)護(hù)板的伸縮。圖210側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)形式2FIGURE210SIDEGUARDAGENCYFORMS253確定側(cè)護(hù)板尺寸頂梁側(cè)護(hù)板的側(cè)向?qū)挾仁怯芍Ъ苌蹈叨群屯埔撇骄鄟?lái)進(jìn)行確定，即考慮到當(dāng)一架升起，另一架降柱時(shí)，必須要保證相鄰兩架側(cè)護(hù)板不脫離接觸；而同時(shí)還要考慮到支架降柱后需要前移。為了防止頂梁后部側(cè)護(hù)板脫離接觸，頂梁側(cè)護(hù)板后部需要加寬，加寬的長(zhǎng)度通常是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，即大約700MM；當(dāng)一個(gè)架固定，另一個(gè)架前移時(shí)，兩架之間保證能封閉，同時(shí)還要滿足降架前移時(shí)，原不動(dòng)的掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板下部不會(huì)脫開(kāi)；所以，掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板下部要加寬；確定頂梁和掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板的頂面寬度，需要知道活動(dòng)側(cè)護(hù)板的行程，即由兩臺(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)作靈活可靠的同時(shí)，應(yīng)盡量減少間隙，加強(qiáng)密封性。故本次設(shè)計(jì)，頂梁側(cè)護(hù)板側(cè)向?qū)挾仍O(shè)計(jì)為700MM，掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板側(cè)向?qū)挾仍O(shè)計(jì)為700MM；由于兩臺(tái)相鄰支架架間距離為15M，故設(shè)計(jì)頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板頂面寬度700MM。26立柱選型設(shè)計(jì)261立柱的選型與布置立柱長(zhǎng)期處于高壓受力狀態(tài)，是支架的承壓構(gòu)件。它必須具有合理的工作阻力和可靠的工作特性，除此之外，還必須具有足夠的抗壓抗彎強(qiáng)度,以及良好的密封性能；同時(shí)，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，并且能適應(yīng)支架的工作要求。立柱按結(jié)構(gòu)種類劃分為活塞式和活柱式兩種按工作方式分為單作用和雙作用立柱；按伸縮方式又劃分為單伸縮和雙伸縮立柱。1）初選立柱為雙伸縮雙作用立柱。此類型立柱具有調(diào)高范圍大，工作方便可靠，當(dāng)增大支撐高度時(shí)無(wú)需人工安裝機(jī)械加長(zhǎng)桿。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤，提高工作效率具有重要意義；2立柱布置方式掩護(hù)式支架為二柱（兩根立柱），其支撐方式為傾斜布置，以克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于30度（支架在最低工作位置時(shí)），在最高工作位置時(shí)立柱軸線與頂梁的垂線夾角在。2015262確定立柱的技術(shù)參數(shù)立柱缸體內(nèi)徑按下式計(jì)算COS401MAPNFDDD（210）式中立柱缸體內(nèi)徑（CM）DD立柱數(shù)量N支架承受的理論支護(hù)阻力（前面已求出，21526KN）1F立柱最大傾角，支架降到最低時(shí)，角度最大，取28MA安全閥調(diào)正壓力，按樣本選取，選用安全閥為型，PBYF1AAMP40代入計(jì)算可得DDCM71928COS401365按北京煤礦機(jī)械廠標(biāo)準(zhǔn)（Q/BM32782）表21中，選取比計(jì)算值大的標(biāo)準(zhǔn)值作為內(nèi)徑，ED再按表22選取配合尺寸。單位MM506380100110125140（145）160180200（210）220（230）250表21立柱缸體內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)值1TAB21COLUMNDIAMETERCYLINDEROFTHESTANDARDVALUE故立柱缸體內(nèi)徑選擇標(biāo)準(zhǔn)值200MM,由表22可得ED外缸內(nèi)徑200MM中缸外徑190MM中缸內(nèi)徑160MM活柱外徑130MM工作阻力1372KN外缸額定工作壓力455AMP中缸額定工作壓力711泵站壓力326A中心加載時(shí)最大計(jì)算高度2630MM表22雙伸縮立柱的缸徑、柱徑組配合關(guān)系TAB22TELESCOPICCOLUMNOFCOUPLEBORE,WITHTHERELATIONSHIPBETWEENCOLUMNDIAMETERGROUP263計(jì)算立柱初撐力與泵站額定工作壓力立柱初撐力計(jì)算外缸內(nèi)徑MM250230200180160220中缸外徑MM240220190170150210中缸內(nèi)徑MM200180160140125180活柱外徑MM185160130120105140工作阻力KN19601764137210787841568外缸額定工作壓力457442455441106428AMP中缸額定工作壓力714721711728665641A泵站壓力326326326326326326AMP中心加載時(shí)最大計(jì)算高度MM425035102630253022702946299282732524526219241942027334245262322420024180241592021925外缸中缸活柱元鋼中缸28251215242561522017推薦選用鋼材規(guī)格MM安全系數(shù)活柱（21042KNPDBE11）式中泵站額定工作壓力減去從泵站到支架沿程壓力損失后的值，經(jīng)查閱同BPB類型支架壓力損失取22。AM泵站額定工作壓力，由上表查得，為326BAMP代入可得KNP5694301421264計(jì)算安全閥壓力與立柱工作阻力安全閥的調(diào)整壓力，按選定后的立柱缸體內(nèi)徑和支架承受的理論支護(hù)阻力來(lái)確EDQF定。即（2402AEZAMPDFP12）式中按下式計(jì)算ZCOSKNANFNDQZ立柱數(shù)量，2；DN支架在最高位置時(shí)立柱傾角，18A因已求得21526KN，代入可得11317KN，3604。QFZFAPAMP按照安全閥調(diào)整壓力的計(jì)算值選定一種動(dòng)作壓力與相近的標(biāo)準(zhǔn)安全閥值，選定標(biāo)準(zhǔn)值為，36。APAMP立柱工作阻力按下式計(jì)算2（2AEPD1042213）代入計(jì)算得11304KN2P當(dāng)泵站和安全閥都選定后，即可確定立柱的初撐力和工作阻力。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；過(guò)小，217035PP1不能有效地支撐頂板，過(guò)大，易壓碎頂板；現(xiàn)在這個(gè)關(guān)系有增加的趨勢(shì)，本次設(shè)計(jì)掩1P護(hù)式支架取。1270初撐力KN981340265確定立柱柱窩位置支架立柱上、下的柱窩位置確定，對(duì)于液壓支架能否正常工作起著至關(guān)重要作用。因此，必須依據(jù)頂板載荷分布和底板條件，確定出底座對(duì)底板的比壓分布和支架頂梁的支撐力分布，保證支架能滿足工作面條件的要求，之后再確定立柱上，下柱窩的位置。1）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2。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)。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)算立柱上柱窩位置；此時(shí)認(rèn)為支架頂梁承受集中載荷F1在頂梁1/3處，取頂梁為分離體1。受力如圖211所示對(duì)A點(diǎn)取矩0AM（203SINCO121GTTLFHAPXWH14）COSIN31211TTGPHHFLX式中鋼和矸石的摩擦系數(shù)，取值為03W立柱上柱窩至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)之距（M）X支架支護(hù)阻力（KN）,前面已求出，21526KN1F頂梁長(zhǎng)度（不包括頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)到頂梁后端的距離），2972MGL立柱工作阻力之和，TPKNP8260頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距，01M1H立柱上柱窩中心到頂梁頂面的距離,取024M2立柱在支架最高位置時(shí)的傾角，18代入上式可得MX92018COS260124IN23153972615圖211頂梁受力分析2FIGURE211STRESSANALYSISOFTOPBEAM2）立柱下柱窩位置的確定確定的立柱下窩位置需要以下方面考慮，首先便于移架，盡量減小底座前端比壓，同時(shí)還需考慮到支架的調(diào)高范圍和柱前行人以及下窩柱與前連桿下鉸點(diǎn)的距離，一般按支架最低工作位置時(shí)，立柱最大傾角應(yīng)小于。30按照幾何關(guān)系運(yùn)算，確定立柱下柱窩位置（2COSCOS121GXAAX15）232TANHX2311TANCOSHAG323HN代入數(shù)據(jù)可得MH96041503X72TAN962MX91235TAN1COS8COS49201式中M支架最小高度，1500MMNH掩護(hù)梁長(zhǎng)度,1840MMG后連桿長(zhǎng)度,920MMA立柱下窩位置中心距離底座高度，300MM3H支架在最低位置時(shí)，后連桿與水平面的夾角,211A支架在最低位置時(shí)，立柱傾角,252支架在最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面的夾角,283427對(duì)平衡千斤頂選型與設(shè)計(jì)271平衡千斤頂?shù)墓ぷ髟砼c功能平衡千斤頂（也稱穩(wěn)定千斤頂、角位移千斤頂或頂梁補(bǔ)償千斤頂）；平衡千斤頂是一種外供液的雙作用千斤頂；當(dāng)高壓液從缸體下部進(jìn)入千斤頂活塞腔（下腔）時(shí)，推出活塞桿撐緊頂梁，這時(shí)環(huán)形腔（上腔）內(nèi)液體從缸體上部回到回油路；反之，當(dāng)高壓液體進(jìn)入環(huán)形腔往回收回活塞桿時(shí)，活塞腔將回液。平衡千斤頂?shù)睦碚撟饔檬峭ㄟ^(guò)其拉、伸，使寬而長(zhǎng)的頂梁有較好的接頂，來(lái)調(diào)整頂梁與頂板的接觸角度，從而克服頂梁仰頭、翹尾，使頂梁盡量保持與頂?shù)装迤叫械毓ぷ?。因此，平衡千斤頂鉸接在頂梁和掩護(hù)梁之間，從而使掩護(hù)式液壓支架構(gòu)成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。通過(guò)平衡千斤頂，可以調(diào)節(jié)頂梁呈水平狀態(tài)或所需要的工作角度，保證相鄰的支架保持良好的密封狀態(tài)，除此之外還可以利用雙向控制閥，使平衡千斤頂呈現(xiàn)推力或拉力，以適應(yīng)頂板載荷的變化。此次設(shè)計(jì)平衡千斤頂選擇雙作用液壓缸。273確定平衡千斤頂技術(shù)參數(shù)1平衡千斤頂缸體內(nèi)徑（CM）（2ACPPD推4016）式中平衡千斤頂?shù)耐屏Γ?88KN（經(jīng)驗(yàn)值）推P前面已求得，36APAPAMP代入公式得MCDC143614580查表23得平衡千斤頂缸體內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)值，取，外徑取為168MM。DC0缸徑（MM）160140125100806350桿徑（MM）1401008510085707063）5045454032泵壓（）AMP326推力（KN）6374903922451579863表23千斤頂缸體內(nèi)徑TAB23JACKCYLINDERDIAMETER平衡千斤頂活塞桿直徑（2ACCPDD拉P40217）式中活塞桿外徑CD平衡千斤頂拉力，取為495KN（經(jīng)驗(yàn)值）拉P代入公式217得78CM78MM3614802CD查表23，取標(biāo)準(zhǔn)值85MM，泵壓326MPA。C2平衡液壓缸活塞寬度活塞寬度，一般?。桓咨w滑動(dòng)支撐面長(zhǎng)度，則是由液壓缸內(nèi)徑BD016L而定；D當(dāng)時(shí)，取；M80L當(dāng)時(shí)，取。D016則，。B98147ML8274確定平衡千斤頂位置1）對(duì)平衡千斤頂安裝位置的要求拉力（KN）150038244523430428412715798103485840缸19422168201461412114102148311/推薦材料規(guī)格（MM）桿15217105元鋼95元鋼110105元鋼95元鋼85元鋼8085元鋼70元鋼/為保證支架工作的可靠性，本次設(shè)計(jì)支架的支撐力分布（包含平衡斤頂?shù)耐屏蚶土⒅闹瘟Φ龋?，必須適應(yīng)頂板載荷分布；當(dāng)立柱的上、下柱窩位置確定后，就可以由頂板載荷的分布來(lái)確定平衡千斤頂?shù)奈恢?，按照以下兩種情況進(jìn)行分析當(dāng)頂梁前端出現(xiàn)空頂時(shí)，頂梁后端載荷就會(huì)加大，頂板載荷合力作用點(diǎn)將會(huì)位置后移，這時(shí)平衡千斤頂受到拉力，為了保證支架支撐力分布適應(yīng)頂板載荷分布，理論假設(shè)合力作用點(diǎn)位置距離頂梁后端027倍頂梁長(zhǎng)度處來(lái)計(jì)算；當(dāng)后端出現(xiàn)空頂區(qū)時(shí)，頂梁前端載荷將會(huì)加大，頂板載荷合力作用點(diǎn)位置就會(huì)前移，平衡千斤頂將受到推力，為了保證支架支撐力分布適應(yīng)頂板載荷分布，理論假設(shè)合力作用點(diǎn)位置距頂梁后端035倍頂梁長(zhǎng)度處來(lái)計(jì)算。2）平衡千斤頂在頂梁上位置取出頂梁和掩護(hù)梁受力分離體進(jìn)行受力分析，如圖212，213。平衡千斤頂在承受拉力時(shí)，取MLXG80297207平衡千斤頂承受推力時(shí)，取14350OAPFW6圖212頂梁和掩護(hù)梁分離體FIGURE212COVERTHETOPBEAMSANDBEAMSEPARATOR圖213頂板分離體受力圖2FIGURE213SEPARATORBYTHEROOFTRYINGTO取頂梁的分離體，如圖213?。?0AM18）0SINCOSCOSSIN112211728281WHFAPLPHPLAXFTT式中平衡千斤頂?shù)耐?、拉力（推力時(shí)取“”、拉力時(shí)取“”）立柱工作阻力之和，22608KNT支架支護(hù)阻力，21526KN1F頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距，01MHW頂梁與頂板之間摩擦系數(shù)，取03支架在最高位置時(shí)的立柱傾角1A18A立柱上窩中心至頂梁頂面之距，024M2H支架在最高位置時(shí)，平衡千斤頂?shù)膬A角為使平衡千斤頂與掩護(hù)梁不發(fā)生干涉，保證支架在不同