液壓支架頂梁、立柱的設(shè)計(jì)

1、液壓支架頂梁、立柱的設(shè)計(jì) 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 摘要（中文）?I 摘要（英文）?II 1、緒論1 1.1 綜合機(jī)械化采煤1 1.2 液壓支架總述2 1.2.1液壓支架使用現(xiàn)狀2 1.2.2 液壓支架的發(fā)展趨勢(shì)2 1.2.3 我國(guó)液壓支架與國(guó)外液壓支架存在的差距及今后的發(fā)展趨勢(shì)3 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)及意義3 1.3.1 設(shè)計(jì)的任務(wù)3 1.3.2 設(shè)計(jì)意義4 2、 總體設(shè)計(jì)4 2.1 原始材料4 2.1.1 設(shè)計(jì)題目4 2.1.2 設(shè)計(jì)原始資料5 2.2 主要技術(shù)指標(biāo)5 2.2.1 初撐力5 2.2.2 移架力與推溜力5 2.2.3 液壓支架高度、采高確定5 2.2.4 支架的伸縮比6 2.2

2、.5 中心距和寬度的確定6 2.2.6 底座長(zhǎng)度6 2.3 液壓支架總體設(shè)計(jì)6 2.3.1 擋矸結(jié)構(gòu)6 2.3.2 控頂距與四連桿機(jī)構(gòu)9 2.3.3 確定支架的主體尺寸13 2.3.4 支架受力分析及立柱的負(fù)載20 2.3.5 確定液壓缸的行程及結(jié)構(gòu)形式25 2.3.6 總圖及工作原理26 2.3.7 其他28 2.3.8 小結(jié)28 3、 專題設(shè)計(jì)29 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3.1 專題設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義29 3.1.1 專題設(shè)計(jì)的內(nèi)容29 3.1.2 專題設(shè)計(jì)的意義29 3.2 專題的主體尺寸29 3.2.1 主體結(jié)構(gòu)分析29 3.2.2 有關(guān)計(jì)算32 3.2.3 裝配關(guān)系39 3.2.4 總

3、體尺寸控制、配合公差39 3.2.5 總圖及工作原理40 3.3 主要零部件設(shè)計(jì)43 3.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43 3.3.2 工藝性分析43 3.3.3 零部件圖44 3.3.4 有關(guān)計(jì)算45 3.4 小結(jié)45 結(jié)論46 參考文獻(xiàn)47 致謝48 1、緒論 1.1 綜采機(jī)械化采煤 綜采機(jī)械化采煤是煤礦技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志，是煤礦增加產(chǎn)量、提高勞動(dòng)效率、增加經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。因此，世界主要產(chǎn)煤國(guó)家綜合機(jī)械化采煤技術(shù)和裝備發(fā)展很快，高產(chǎn)高效綜采工作面平均日產(chǎn)已達(dá)萬(wàn)噸以上，有的已達(dá)23萬(wàn)噸，個(gè)別的已達(dá)4萬(wàn)噸，建設(shè)高產(chǎn)高效礦井也成為世界煤炭工業(yè)的發(fā)展方向。一個(gè)年產(chǎn)200萬(wàn)噸300萬(wàn)噸的大型礦井只需布置一個(gè)綜采

4、工作面，年產(chǎn)400萬(wàn)噸500萬(wàn)噸的礦井也只要布置兩個(gè)綜采工作面即可，高產(chǎn)高效綜采礦井已形成“一井一面”或“一井兩面”的生產(chǎn)模式。其特點(diǎn)是綜采工作面裝備采用大功率電牽引采煤機(jī)、電液控制的大噸位液壓支架及大運(yùn)量輸送機(jī)等機(jī)電一體化高新技術(shù)。這樣，礦井生產(chǎn)系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化、生產(chǎn)高度集中、占用設(shè)備少，用人少、效率高、安全好、經(jīng)濟(jì)效益好，這是目前世界煤炭工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。 普通機(jī)械化采煤工作面的配套設(shè)備，有采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和支護(hù)設(shè)備。因支護(hù)設(shè)備不同，其機(jī)械化程度也不一樣。普通機(jī)械化采煤采用金屬支架加鉸接頂梁；高檔普通機(jī)械化采用單位液壓支架加鉸接頂梁。 普通機(jī)械化采煤工作面設(shè)備工作時(shí)也即采煤時(shí)，采煤機(jī)為單

5、滾筒采煤機(jī)，騎在工作面刮板運(yùn)輸機(jī)上，首先沿工作面傾斜向上移動(dòng)，把靠近頂板的煤采落并裝入輸送機(jī)，采過(guò)后裸露出的巖石頂板，用金屬支柱和金屬鉸接頂梁支撐，以保護(hù)機(jī)器和工人的安全。采煤機(jī)采完全工作面頂部煤后，在返回下行采下部的余煤，并把所有落在底板的煤裝入輸送機(jī)。緊跟在機(jī)器后用千斤頂把輸送機(jī)推移至新的煤壁。推移距離等于采煤機(jī)滾筒截割深度，也稱為步距，一般為0.61.0m。同時(shí)把采空區(qū)后排支柱和鉸接頂梁拆除，讓頂板巖石冒落下來(lái)，即為回柱放頂。沿工作面全長(zhǎng)這一工作過(guò)程稱為一個(gè)工作循環(huán)。每個(gè)工作面的工作過(guò)程都是根據(jù)事先編制好的工作循環(huán)圖表、按照一定程序工作的?；夭晒ぷ髅嬉部捎秒p滾筒采煤機(jī)。 在回采工作面中，

6、為了保護(hù)工作面內(nèi)機(jī)器和人員的安全生產(chǎn)，要對(duì)頂板進(jìn)行支撐和管理，以防止工作面空間的頂板冒落。回采工作面使用的支護(hù)設(shè)備有金屬摩擦支柱、單體液壓支柱和自移式液壓支架。他們與采煤機(jī)和工作面輸送機(jī)分別組成“普采”、“高檔普采”和“綜采”設(shè)備。因而綜合機(jī)械化采煤少不了要用自移式液壓支架。 液壓支架是以高壓液體為動(dòng)力，由金屬構(gòu)件和若干液壓元件組成。它使支架的支撐、切頂、移架和輸送機(jī)推移等工序全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。因而大大的改善了 1 回采工作面的工作條件、降低了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度、有效的增加了勞動(dòng)安全性，使工作面的產(chǎn)量和效率得到了很大的提高，并為工作面的自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。綜上所述，大力發(fā)展綜采機(jī)械化采煤，研制和使用

7、液壓支架式十分關(guān)鍵的。 1.2 液壓支架總述 1.2.1 液壓支架使用現(xiàn)狀 液壓支架的設(shè)計(jì)、制造和使用，從1954年英國(guó)研制成功了液壓支架發(fā)展到現(xiàn)在，已近基本成熟，它已經(jīng)形成了能適應(yīng)各種不同煤礦地質(zhì)條件的各類液壓支架。 從液壓支架的形式來(lái)看，由支撐式液壓支架發(fā)展到掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架；從支架的質(zhì)量來(lái)看，有輕型液壓支架、中型液壓支架和重型液壓支架；從支撐高度來(lái)看，有薄煤層液壓支架、中厚煤層液壓支架和厚煤層液壓支架，其中厚煤層液壓支架又分煤層一次采全高液壓支架和中間液壓支架。所以從液壓支架的現(xiàn)狀來(lái)看，由過(guò)去的手工設(shè)計(jì)、制造和使用發(fā)展到全部計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)。總之，隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，液

8、壓支架設(shè)計(jì)、制造和使用，將越來(lái)越完善、安全、可靠。 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)裝有紅外線傳感裝置，立柱缸徑超過(guò)400mm，為減少割煤時(shí)間，一般采用0.81m截深。支架還采用屈服強(qiáng)度8001000MPa的鋼板，既有較高的強(qiáng)度、硬度和韌性，又具有良好的冷焊性能。隨著長(zhǎng)壁工作面長(zhǎng)度的不斷增加，為適應(yīng)快速移架的需要，國(guó)外還廣泛采用高壓大流量乳化液泵站，其額定壓力為4050MPa，額定流量400500min可實(shí)現(xiàn)工作面成組或成排快速移架，移架速度達(dá)到68s架。 美國(guó)是世界上最先進(jìn)的采煤國(guó)家，澳大利亞也基本上采用一井一面的高度集中化生產(chǎn)，使用兩柱

9、掩護(hù)式液壓支架，指甲的平均工作阻力為7640KN，英國(guó)也大力發(fā)展兩柱掩護(hù)式液壓支架，工作阻力有了很大提高，達(dá)到60008000KN。 1.2.2 液壓支架的發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)外在液壓支架的設(shè)計(jì)、制造和使用中，新產(chǎn)品在不斷的改進(jìn)和研制中，下面做簡(jiǎn)單介紹。 1）前連桿設(shè)油缸的液壓支架 2）沿頂板移架的液壓支架 3）適應(yīng)特種條件下的液壓支架 （1） 特厚煤層一次采全高液壓支架 2 （2） 新型放頂煤液壓支架 （3） 水采支架 （4） 重型支架 （5） 新型端頭支架 （6） 大傾角工作面支架 4）液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向 （1） 輕型化 （2） 標(biāo)準(zhǔn)化 （3） 材質(zhì)強(qiáng)化 （4） 高壓化 5）操縱自動(dòng)化 能

10、適應(yīng)無(wú)人采煤工作面的需要，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程操作的新型全自動(dòng)液壓支架。 1.2.3 我國(guó)液壓支架與國(guó)外液壓支架存在的差距及今后的發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)液壓支架經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，盡管取得了顯著的成績(jī)，在雙高礦井建設(shè)中出現(xiàn)過(guò)日產(chǎn)萬(wàn)噸甚至班產(chǎn)超萬(wàn)噸的記錄，但總體水平與世界先進(jìn)采煤國(guó)家仍存在一定差距。在支架架型功能上我國(guó)與國(guó)外相差無(wú)幾，有些地方特別是特厚煤層用的放頂煤支架，鋪網(wǎng)支架，兩硬煤層的強(qiáng)力支架、端頭支架還有獨(dú)到之處，但國(guó)產(chǎn)液壓支架技術(shù)含量偏低，電液控制閥可靠性差，所用鋼材的耐壓能力一般為16MPa，最好的屈服極限才700MPa，液壓系統(tǒng)壓力在35MPa以下，流量在200Lmin以內(nèi)，供液管直徑2535mm，回

11、液管直徑2550mm，最快移架速度為1012s架，工作阻力更是相對(duì)較低。 今后，我國(guó)的液壓支架的設(shè)計(jì)將朝技術(shù)含量大、鋼板強(qiáng)度大、移架速度快（68s架）和電液控制閥的方向發(fā)展，對(duì)有破碎帶和斷層的工作面將加大支架的移架力，盡量采用整體可靠推桿和抬底座機(jī)構(gòu)，并減少千斤頂數(shù)量。另外，將普遍采用額定壓力為40MPa、額定流量為400Lmin的高壓大流量乳化液泵站，以適應(yīng)快速移架的需要：系統(tǒng)采用環(huán)形或雙向供液，保證支架有足夠的壓力達(dá)到初撐力，保證支架接頂位置準(zhǔn)確。兩柱掩護(hù)式支架的比重將大大增加，缸的直徑將增至360mm，端頭支架，輕放多用途支架將被廣泛采用。 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)及意義 1.3.1設(shè)計(jì)的任務(wù)

12、任務(wù)：設(shè)計(jì)完成ZZ9200/24/46型液壓支架總體設(shè)計(jì)、頂梁和立柱的專題設(shè) 3 計(jì) 1.3.2設(shè)計(jì)意義 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，保證工作人員的安全和個(gè)性工作的正常進(jìn)行，必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。液壓支架的出現(xiàn)解決了這個(gè)問(wèn)題。液壓支架的設(shè)計(jì)、制造和使用，從1854年英國(guó)研制成功了液壓支架發(fā)展到了現(xiàn)在，已經(jīng)基本成熟，它已經(jīng)形成了能適應(yīng)各種不同煤礦地質(zhì)條件的各類液壓支架。液壓支架作為綜合機(jī)械化采煤方式中最重要的設(shè)備之一，因而研究液壓支架具有重要的意義。綜合機(jī)械化不僅產(chǎn)量大，效率高，成本低，而且能減輕笨重的體力勞動(dòng)，改善作業(yè)環(huán)境，是煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。因此采

13、煤綜合機(jī)械化，是加速我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展，大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。 液壓支架式以高壓液體為動(dòng)力，由金屬構(gòu)件和若干液壓元件組成。它能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、自移和推溜等工序，與大功率采煤機(jī)，大運(yùn)量的可彎曲刮板輸送機(jī)組成回采工作面的綜合機(jī)械化設(shè)備。液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快、安全可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，它的使用能增加采煤工作亮的產(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)和保證生產(chǎn)安全。在綜合機(jī)械化設(shè)備組成中，液壓支架的重量約占綜采設(shè)備總重量的8090，成本占綜采設(shè)備的70左右。而且，綜采工作面的安全性也主要取決于支架的支護(hù)效果。因此，為了降低成本，提高開采效益，

14、并使支架的結(jié)構(gòu)與性能適應(yīng)不同的圍巖與煤層條件，各國(guó)均在積極開展液壓支架的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和研究。按支架的設(shè)定架型、基本結(jié)構(gòu)和一般性能的參數(shù)，設(shè)計(jì)典型支架，設(shè)計(jì)者根據(jù)已有的設(shè)計(jì)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，參考現(xiàn)有液壓支架的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，或用類比法來(lái)設(shè)計(jì)支架。國(guó)內(nèi)外整層垮落開采緩后煤層的采面礦壓初步研究成果可知：隨著采高加大，上覆巖層動(dòng)壓現(xiàn)象仍然存在，且表現(xiàn)頻繁；直接頂越穩(wěn)定，高支架支護(hù)效果越好；支架應(yīng)具有足夠的支護(hù)力，特別是對(duì)老頂來(lái)壓強(qiáng)烈的頂板；采高加大后，應(yīng)防止片幫、冒頂，盡力保持支架的穩(wěn)定性，為此提高支架剛度是十分重要的。 2、總體設(shè)計(jì) 2.1 原始資料 2.1.1設(shè)計(jì)題目 ZZ9200/24/46厚煤層液壓支架設(shè)

15、計(jì) 專題：頂梁、立柱 4 2.1.2設(shè)計(jì)原始資料 架型：ZZ9200/24/46 支撐力：9200KN 支撐高度：2400mm4600mm 泵站：Pb31.5MPa；400Lmin 安全閥調(diào)定壓力：Pa40MPa 2.2主要技術(shù)指標(biāo) 2.2.1初撐力 初撐力的大小是相對(duì)于支架的工作阻力而言，并與頂板的性質(zhì)有關(guān)。有較大的初撐力可以使支架較快到達(dá)工作阻力，防止頂板過(guò)早的離層，增加頂板的穩(wěn)定性，增加頂板的穩(wěn)定性。對(duì)于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，為了維護(hù)機(jī)道上方的頂板，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的80；對(duì)于穩(wěn)定頂板，初撐力不宜過(guò)大，一般不低于工作阻力的60，對(duì)于周期來(lái)壓強(qiáng)烈的頂板，為了避免大面積的垮落對(duì)

16、工作面的動(dòng)載威脅，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的75。 2.2.2移架力與推溜力 移架力與支架結(jié)構(gòu)、噸位、支撐高度、頂板狀況是否帶壓移架等因素有關(guān)。一般薄煤層支架的移架力為100150KN，中等厚度煤層支架為150300KN，厚煤層為300400KN。通常，1.5m長(zhǎng)的一節(jié)溜槽對(duì)應(yīng)一架支架，推溜力為150左右；薄煤層支架為100kN左右；厚煤層支架接近200KN。 2.2.3液壓支架高度、采高確定 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)條件得到變化等因素來(lái)確定，其最大和最小高度為 Hm hmS1 HnhnS2 式中 Hm支架最大高度，由設(shè)計(jì)題目知：Hm=4.6m Hn支架最

17、小高度，由設(shè)計(jì)題目知：Hn=2.4m hm煤層最大厚度（最大采高）； hn煤層最小厚度（最小采高）； S1 偽頂冒落的最大厚度，一般取0.20.3m； S2頂板周期來(lái)壓時(shí)的最大下沉量，一般取0.10.2m 移架時(shí)支架的最小可縮量，一般取0.05m； 5 浮矸、浮煤厚度，一般取0.05m。 故:最大采高h(yuǎn)m4.34.4m 最小采高 hn2.72.8m 2.2.4支架的伸縮比 支架的伸縮比指最大與最小高度之比，即 m=Hm/Hn=1.92 由于液壓支架的使用壽命較長(zhǎng)，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)垛式液壓支架的伸縮比為 1.9；支撐掩護(hù)式液壓支架

18、為2.5；掩護(hù)式液壓支架可達(dá)3.0。本設(shè)計(jì)的液壓支架采用雙伸縮帶加長(zhǎng)桿的立柱。 2.2.5中心距(支架間距)和寬度的確定 支架中心距一般等于工作面一節(jié)溜槽長(zhǎng)度。目前國(guó)內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用1.5m。大采高支架為提高穩(wěn)定性中心距可采用1.75m，輕型支架為適應(yīng)中小煤礦工作面快速搬家的要求，中心距可采用1.25m。因此設(shè)計(jì)中欲取1.5m。 支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。寬度的確定應(yīng)考慮支架的運(yùn)輸、安裝和調(diào)架要求。支架頂梁一般裝有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板行程一般為170200mm。當(dāng)支架中心距為1.5m時(shí)，最小寬度一般取14001430mm，最大寬度一般取15701600mm。當(dāng)支架中心距為1.

19、75m時(shí)，最小寬度一般取16501680mm，最大寬度一般取18501880mm。當(dāng)支架中心距為1.25m時(shí)，如果頂梁帶有活動(dòng)側(cè)護(hù)板，則最小寬度一般取11501180mm，最大寬度一般取13201350mm，如果頂梁不帶活動(dòng)側(cè)護(hù)板，則一般取11501200mm。本設(shè)計(jì)中心距取1.5m。 2.2.6底座長(zhǎng)度 底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。在設(shè)計(jì)支架的底座長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮如下諸方面： 支架對(duì)底板的接觸比壓要小；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，一個(gè)移架步距為0

20、.6m，即2.1m左右；支撐掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取4倍的移架步距，即2.4m左右。本設(shè)計(jì)底座長(zhǎng)度取2400mm。 2.3 液壓支架總體設(shè)計(jì) 2.3.1擋矸結(jié)構(gòu) 6 擋矸結(jié)構(gòu)主要包括掩護(hù)梁、活動(dòng)側(cè)護(hù)板和四連桿機(jī)構(gòu)等。下面主要說(shuō)明掩護(hù)梁的結(jié)構(gòu)側(cè)護(hù)板和四連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。 1. 護(hù)梁的結(jié)構(gòu) 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）。活動(dòng)側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。掩護(hù)梁內(nèi)留有安裝側(cè)推移千斤頂和彈簧筒的空間。有直線型，折線型兩種。如圖21所示，其中21a為折線型，圖21b為直線型。折線型相對(duì)直線型支架斷面大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但工藝

21、性差，所以很少采用。從掩護(hù)梁的額寬度方向來(lái)分，可分為整體式和對(duì)分式兩種。對(duì)分式結(jié)構(gòu)尺寸小，易于加工、運(yùn)輸和安裝，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差。 2.側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu) 1）側(cè)護(hù)板的種類 頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板有兩種。一種是一側(cè)固定另一側(cè)活動(dòng)的側(cè)護(hù)板。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)該換工作面開采方向時(shí)，活動(dòng)側(cè)護(hù)板便位于傾斜方向的上方，給調(diào)架、防倒等帶來(lái)不便，所以很少采用。另一種是兩側(cè)皆為活動(dòng)側(cè)護(hù)板。這種側(cè)護(hù)板可以適應(yīng)工作面開采方向變化的要求，有利于防倒和調(diào)架。

22、 2）側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)形式 側(cè)護(hù)板的結(jié)構(gòu)形式如圖2-2所示。通常有兩種類型。一種是側(cè)護(hù)板在頂梁的外側(cè)。這種類型的側(cè)護(hù)板又有三種形式，如圖2-2a所示，頂梁上無(wú)頂板，側(cè)護(hù)板易被冒落矸石壓住，影響側(cè)護(hù)板的伸縮；如圖2-2b、c所示， 在頂梁上加設(shè)頂 7 板，克服可以上的缺點(diǎn)，但支架承受偏載時(shí)，側(cè)護(hù)板裝置受力很大。另一種是鉸接式側(cè)護(hù)板，如圖2-2d所示。它克服了以上兩種側(cè)護(hù)板的缺點(diǎn)，但由于架間側(cè)護(hù)板造成三角帶易填入碎矸，影響了架間密封效果。 3. 四連桿機(jī)構(gòu) 四連桿機(jī)構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)形式。 如圖2-3所示為前、后連桿式單桿式的結(jié)構(gòu)形式。 如圖2-4所示為前連桿式單桿、后連桿式整體式的結(jié)構(gòu)形式。 前連桿又分為

23、剛性前連桿和伸縮前連桿，如圖2-4右所示，伸縮前連桿用油缸來(lái)代替。后連桿有直線型和圓弧型，圓弧型有利于矸石下滑。有的支架在后連桿上加側(cè)護(hù)板，在后連桿上安裝一個(gè)側(cè)推千斤頂和兩個(gè)導(dǎo)向筒。 8 2.3.2控頂距與四連桿機(jī)構(gòu) 1.控頂距為控制頂板的距離，也就是從支架頂梁后端檐到煤邦的距離 2.四連桿機(jī)構(gòu) （1）四連桿機(jī)構(gòu)的作用： 四連桿機(jī)構(gòu)是掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架的最重要部件之一。其作用概括起來(lái)主要有兩個(gè)：其一是當(dāng)支架由高到低變化時(shí)，借助四連桿機(jī)構(gòu)使支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，從而使支架由高到低變化時(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

24、的變化大大減少，提高了管理頂板的性能；其二是使支架能承受較大的水平力。 （2）四連桿機(jī)構(gòu)對(duì)液壓支架的影響： 1）對(duì)支架在調(diào)高范圍內(nèi)梁端距的大小有重要影響 2）影響支撐效率 3）雙紐線軌跡變化對(duì)支架垂直支撐力有重要影響 9 4）雙紐線軌跡影響連桿、掩護(hù)梁等連接部件的受力情況 （3）對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)的基本要求 為了掌握四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，必須正確理解四連桿機(jī)構(gòu)的作用。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。這些特征是四連桿動(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)，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度e70mm，最好為30mm以下。 2）支架在最高位置時(shí)和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁

25、的夾角p和后連桿與底平面的夾角Q，應(yīng)滿足如下要求： 支架在最高位置時(shí)，p5262,Q7585；支架在最低位置時(shí)，為有利于矸石下滑，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tanP>W0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Q2535,在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度。 3）掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)和瞬心中心間的只限于水平線夾角，滿足tan0.35。原因是直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。 4）應(yīng)取頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖2-5所示的h段。 000000 圖2-5支架工作

26、段 其原因?yàn)楫?dāng)頂板來(lái)壓時(shí)，立柱讓壓下縮，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)底板防止底座向后移，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小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相應(yīng)減小，所以減輕了掩護(hù)梁的外負(fù)荷。 （4）用幾何作圖法設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu) 1）確定掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面的距離 10 一般同類型支架用類比法來(lái)確定，類比ZZ40001745型液壓支架分別取值為220mm、330mm。 2) 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

27、長(zhǎng)度，幾何關(guān)系如圖2-6所示： 圖中 G掩護(hù)梁長(zhǎng)度； A后連桿長(zhǎng)度； L2e點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)的距離 H1支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度； H2 支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度。 從幾何關(guān)系出發(fā)可以列出如下兩式： GcosP1?AcosQ1?L2 （2-4） GcosP2?AcosQ2?L2 (2-5) A G?cosP2?cosP1 cosQ2?cosQ1將式2-4、2-5聯(lián)立可得： (2-6) 支架計(jì)算高度為支架高度減去掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離和后連桿下鉸點(diǎn)至底座地面的距離。 按四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征要求，選定P1,P2,Q1,Q2代人式(2-6),可以求得 11 其比值，由于支架型式不同，一般的

28、 掩護(hù)式液壓支架：A GAG比值按以下范圍來(lái)取： 0.45-0.61 A G 支撐掩護(hù)式液壓支架： 0.61-0.82 支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度為：H1?GsinP1?AsinQ1 本設(shè)計(jì)支架型號(hào)為ZZ10000/22/42型液壓支架，故 H1=4200-220-330=3650mm H2=2200-220-330=1650mm 類比ZZ4000/17/35型液壓支架取 Q1=78，A=1790mm,G=2750mm,實(shí)取AG=0.651。 經(jīng)作圖法做四連桿如圖2-7所示：ab/G=0.24,ab=650mm,得e=47.05mm. 由圖可知各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如圖2-7所

29、示。這樣，四連桿機(jī)構(gòu)的幾何長(zhǎng)度及最高最低位置時(shí)對(duì)應(yīng)的夾角就確定。該連桿機(jī)構(gòu)不僅能滿足工作高度的要求，而且在支架下降時(shí)，頂梁前端向前傾斜，這樣有利于改善支架的受力。 圖2-7四連桿機(jī)構(gòu) 12 2.3.3確定支架的主體尺寸 1.底座參數(shù)的確定 1）底座長(zhǎng)度的確定 底座是將頂板壓力傳遞到底板相穩(wěn)固支架的部件。在設(shè)計(jì)支架的底座長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮如下方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要小；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠空間用于安裝立栓、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作相行走保證支架的穩(wěn)定性等。通常，掩護(hù)式液爪支架的底座長(zhǎng)度取移架步距的35倍(一個(gè)移架步距為0.6m)，即2.1m左右；支撐掩護(hù)式液壓支架的底座長(zhǎng)度

30、取移架步距的4倍，即2.4m左右。 本支架初取為2.4m，后作圖調(diào)整為2.8m 2）底座寬度的確定 底座寬度一般為1.11.2m。為了提高橫向穩(wěn)定性，減小對(duì)底座的比壓，厚煤層支架可達(dá)1.3m左右，初取底座寬度為1.3m。 2.頂梁參數(shù)的確定 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)支架的頂梁長(zhǎng)度影響很大，如圖2-8所示。 從圖2-8可以看出，先移架后推溜的方式(又稱及時(shí)支護(hù)方式)要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架的方式(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綍r(shí)，支架要超前輸送機(jī)一個(gè)步距，以便采煤機(jī)過(guò)后，支架能及時(shí)前移，支控新暴露的頂板，做到及時(shí)支護(hù)。因

31、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。 13 2）頂梁長(zhǎng)度計(jì)算的有關(guān)因素 支架頂梁長(zhǎng)度與配套尺寸有直接關(guān)系。同時(shí)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，又考慮到采煤機(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135150mm，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。除此以外，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)下工作，以此來(lái)計(jì)算頂梁長(zhǎng)度。 3）頂梁長(zhǎng)度的計(jì)算 由于本設(shè)計(jì)的支架是支持掩護(hù)式，故采

32、用支撐掩護(hù)液壓支架頂梁長(zhǎng)度計(jì)算公式： 頂梁長(zhǎng)度=（配套尺寸+底座長(zhǎng)度+AcosQ1）（GcosP1?300?e）+掩護(hù)梁與頂 鉸接點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)的距離 式中：配套尺寸參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊(cè)確定 底座長(zhǎng)度底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)的距離；由1知底座長(zhǎng)度為2800mm e支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離；由四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)知e=47.05mm Q1、P1 如圖2-6所示，支架在最高位置時(shí)，分別為后連桿和掩護(hù)梁 與水平面的夾角，Q1=78、P1=59。 14 掩護(hù)梁與頂梁鉸接點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)的距離，本設(shè)計(jì)取200mm。 參考以上公式和查閱綜采支護(hù)手冊(cè)得，取頂梁長(zhǎng)度取3550mm

33、，此外應(yīng)注意采用及時(shí)支護(hù)方式，即先移架后推溜，因此要求要求頂梁由較大的長(zhǎng)度。 4）頂梁寬度的確定 支撐掩護(hù)式支架包括側(cè)護(hù)板在內(nèi)的頂梁寬度為1.41.6m左右，下限為側(cè)護(hù)板收縮時(shí)的運(yùn)輸寬度，1.5為支架正常工作時(shí)的寬度，1.6m為調(diào)架時(shí)側(cè)護(hù)板伸出后的最大寬度，取B=1.5m。 2.立柱及柱窩位置的確定 1）支架立柱數(shù)的確定 目前國(guó)內(nèi)支撐式液壓支架立柱數(shù)為26根，常用為4根；掩護(hù)式液壓支架為2根；支撐掩護(hù)式液壓支架為4根。本設(shè)計(jì)立柱數(shù)為4. 2）立柱上校窩位置的確定 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板載荷分布一致。但頂板載荷復(fù)雜，分布規(guī)律因支架頂梁與頂板的接觸

34、情況而異。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長(zhǎng)度力向技線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均勻分布。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)度方向向后越來(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)算立柱上校窩位置。此時(shí)認(rèn)為支架頂梁承受集中載荷F1在頂梁13處，取頂梁為分離體，受力情況如圖2-10所示: 對(duì)A點(diǎn)取矩：?MA=0；即 15 F1Wh1?Pt1cos?1?x?l2?Pt1sin?1?h2?h1?Pt2sin?2?h2?h1?Pt2cos?2? F1lg3 ?0 F1lg 整理得：x? ?F1

35、Wh1?Pt1cos?1l2?h2?h1?Pt1sin?1?Pt2sin?2? Pt1cos?1?Pt2cos?2 （2-9） 式中：x支架后排立柱上柱窩至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)的距離，m； F1支架支護(hù)阻力，F(xiàn)lqFC，kN； q支架最大支護(hù)強(qiáng)度，kNm2； 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)至頂梁后端的距離)，m； lg=3.55-0.2=3.35m； Pt1，Pt2前、后排各立柱工作阻力之和，kN； h1頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離，m；取h1=0.22m h2立柱上柱窩中心至頂梁頂面的距離，m；取h2 =0.24m ?1,?2前后排立柱在最高位置時(shí)的傾角，（）。

36、W頂梁與頂板間的摩擦系數(shù) 支護(hù)強(qiáng)度q確定 支護(hù)強(qiáng)度取決于頂板性質(zhì)和煤層厚度?？筛鶕?jù)下列公式采用插值法計(jì)算： qx?q1?q2?q1? Hm?hq1hq2?hq1 （2-10） 式中：qx當(dāng)支架最大采高為Hm時(shí)，支架應(yīng)有的支護(hù)強(qiáng)度，KN/m2 q1在選擇表q2在選擇表 2-1中的低于Hm但與之相鄰的采高相對(duì)應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度，KN/m2 2-1中的高于Hm但與之相鄰的采高相對(duì)應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度，KN/m2 hq1q1所對(duì)應(yīng)的采高，m hq2q2所對(duì)應(yīng)的采高，m； 16 表2-1支架架型確定參數(shù) 確定支架支護(hù)阻力F1 支架工作阻力應(yīng)滿足頂板支護(hù)強(qiáng)度的要求 支架工作阻力P應(yīng)滿足頂板支護(hù)強(qiáng)度的要求，即P=qFC*

37、103 KN (2-11) 22FC支架的支護(hù)面積，F(xiàn)C?L?C?B?K?m（2-12）式中：可按下式計(jì)算： m， 式中：L支架頂梁長(zhǎng)度，m C梁端距，m B支架頂梁寬度，m K架間距，m 由于查表采高4.2m沒(méi)有具體的支護(hù)強(qiáng)度，故不用插值法計(jì)算，查資料得q=1.0MP,梁端距C，一般為0.25-0.35m，最大不超過(guò)0.4m，取C=0.30m，我國(guó)規(guī)定支架間標(biāo)準(zhǔn)中心距為1.5m，B+K=1.5m FC=（3.55+0.3）1.5=5.775m2 所以，F(xiàn)1=0.925.775103KN=5.313103KN 立柱工作阻力Pt1，Pt2 對(duì)于支撐式支架，支架立柱的總工作阻力等于支架工作阻力。對(duì)

38、于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，由于受到立柱傾角的影響，支架工作阻力小于支架立柱的總工作阻力。工作阻力與支架立柱的總工作的比值，稱為支架的支撐效率?，所以支架立柱的總工作阻力Pt為：Pt?P? (2-13) 支撐式支架的效率為100，支撐掩護(hù)式和掩護(hù)式支架取=80左右。 Pt=5.3131030.8KN=6.641103KN 17 n pt ?pt?3.32103KN 22 前后排立柱數(shù)相等，初步可設(shè)為Pt1=Pt2= 確定?1?2 直接支撐的支撐掩護(hù)式支架，立柱的傾角較小，且一般后排的立柱的傾角 ?2小于前排立柱的傾角?1；支撐掩護(hù)式支架，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求呈傾斜或直立布置， 一般立柱軸線與頂梁垂線的夾

39、角小于10（支架在最高工作位置時(shí)），因?yàn)閵A角小，有效支撐力較大。取?1=5，?2=3。 確定前后排立柱間距l(xiāng)2 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)式液壓支架的立柱間距為11.5m，選立柱間距l(xiāng)2=1.02m。 代入公式（2-9）得x=0.332m，取整為330mm。 2）立柱下柱窩位置計(jì)算 立柱下柱窩位置的確定，要有利于移架，使底座前端 比壓小。同時(shí)考慮柱前行人和支架的調(diào)高范圍以及下柱窩與前連桿下鉸點(diǎn)的距離，一般按支架在最低工作位置時(shí)，立柱最大傾角應(yīng)小于30。來(lái)考慮，具體計(jì)算如圖2-11所示。 圖2-11下柱窩位置計(jì)算圖 按幾何關(guān)系列出的下列諸公式進(jìn)行計(jì)算：

40、x2?l1?x1?AcosQ2?l2?x?GcosP2 (2-14) x2?H3tan?1 （2-15） 將（2-15）代入（2-14）得：x1?l2?x?GcosP2?H3tan?1?l1?AcosQ2（2-16） 18 式中：H3=H2-(h2+h3) ?1支架最低位置時(shí)，前排立柱傾角，； l1前后排立柱下鉸點(diǎn)之距，m； Q2支架最低位置時(shí)，后連桿與水平面夾角 P2支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面夾角 由立柱上柱窩計(jì)算得：l2=1.02m，h2=0.24m，x=0.33m； 由四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)知：A=1.79m，G=2.75m，Q2=31.7,P2=20.64。 圖2-12液壓支架總體簡(jiǎn)圖 立

41、柱下柱窩中心至底座地面的距離 按比例類比ZZ4000/17/35型液壓支架，取h3=280mm 前后排立柱最低位置時(shí)的傾角?1，?2 一般按支架在最低工作位置時(shí)，立柱最大傾角應(yīng)小于30來(lái)考慮，且一般后排立柱的傾角?2也應(yīng)小于前排立柱的傾角?1。 確定前后排立柱間距l(xiāng)1 參考礦山機(jī)械，一般選取800-950mm，由繪圖知l1=876.87mm 確定H3 H3=H2-(h2+h3)=2.4-(0.24+0.28)=1.88m 19 代入公式2-16得x1=1.2166m，取整為：1216mm 支架總體簡(jiǎn)圖如圖2-12所示 2.3.4支架受力分析及立柱的負(fù)載 1.支架受力分析簡(jiǎn)化 為了設(shè)計(jì)計(jì)算方便，

42、要對(duì)支架的外載荷和支架本身進(jìn)行簡(jiǎn)化，現(xiàn)概述下： (1)把支架簡(jiǎn)化成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu)。為偏于安全，在計(jì)算時(shí)把外載荷視為集中 載荷。 (2)金屬結(jié)構(gòu)件校直梁理論計(jì)算。 (3)頂梁、底座與頂?shù)装灞徽J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長(zhǎng)度方向按線性規(guī)律分布， 沿支架寬度方向?yàn)榫鶆蚍植肌?(4)通過(guò)分析和計(jì)算可知，掩護(hù)梁上殲石的作用力，只能使支護(hù)架實(shí)際支護(hù)阻力 降低。所以在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)忽略不計(jì)，使掩護(hù)梁偏于安全。 (5)立校和短校按最大工作阻力計(jì)算。 (6)產(chǎn)生作用在頂梁上的水平力的情況有兩種，一是由于支架讓壓凹縮，頂梁前 端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為近似雙紐線，頂梁與頂板間產(chǎn)生相對(duì)位移，頂板給予頂梁水平摩擦力；另一種是由于頂

43、板向采空區(qū)方向移動(dòng)，使支架頂梁受到一個(gè)指向采空區(qū)的水平摩擦力。頂梁和頂板的靜摩擦系數(shù)w一般取0.15-0.3。 (7)按不同支護(hù)高度時(shí)各部件最大受力值進(jìn)行強(qiáng)度校核。 2.支撐掩護(hù)式支架的受力分析與計(jì)算 易得： cos?1? H （2-17） 首先取頂梁為分離體，如圖2-14所示。寫出內(nèi)力xb，yb以及Fn作用點(diǎn)的位置x的表達(dá)式。 xb?fFn?Pasin?1?Pbsin?2 （2-18） yb?Fn?Pacos?1?Pbcos?2 （2-19） x?fFnh7?Pacos?1L1?Pbcos?2L2?Pasin?1(h6?h7)?Pbsin?（h6?h7)2 Fn2-20） 式中，1，2角可由

44、結(jié)構(gòu)尺寸算出，即為1=5，2=3 20 圖2-13支撐掩護(hù)式支架整體受力 圖2-14頂梁分離體受力 再取掩護(hù)梁為分離體，如圖2-15所示，寫出連桿受力F5，F(xiàn)6的表達(dá)式，求出 21 Fn。 F6? xbtan?3?yb?W?sin?cos?tan?3? cos?4tan?3?sin?4 （2-21） F5? F6cos?3?yb?Wcos? cos?3 (2-23) Fn? C? Pcos?Pcos?Psin?Psin?tan?W?a1b2a1b2?1?ftan?L? 1 （2-23） 圖2-15掩護(hù)梁分離體受力 Fn求出后，代入式2-20，可求出x。 x? 1Fn ?PaL1cos?1?Pb

45、L2cos?2? （2-24） 再取底座為分離體，如圖2-16所示，可求出底板對(duì)底座的支撐反力F1及其作用點(diǎn)的位置x： F1?Pacos?1?Pbcos?2?F6sin?4?F5sin?3 （2-25） x? F5cos?3?h10?h11?F5sin?3L8?Pbcos?2L10?Pbsin?2?h11?h9?Pacos?1?L9?L10?Pasin?1?h11?h9?fF1h11 （2-26） F1 22 2.立柱的負(fù)載 立柱的負(fù)載在這里主要計(jì)算其實(shí)際支護(hù)阻力F1，F(xiàn)2，分兩種情況。 前后排立柱的實(shí)際支護(hù)阻力F1、F2，由前面受力分析得出的公式2-23和2-24反求。即為：R? x?C?

46、Fcos?Fcos?Fsin?Fsin?tan?W?11221122?1?ftan?L?1 R1?F1L1cos?1?F2L2cos?2? 式中：R頂板對(duì)支架的載荷，本設(shè)計(jì)為9200KN; F1，F(xiàn)2前后立柱的實(shí)際支護(hù)阻力； F頂梁與頂板之間的摩擦系數(shù)，一般取0.10.3，本設(shè)計(jì)取0.3； 1、2前后排立柱的傾角； xR作用線距離頂梁鉸點(diǎn)的距離，X=1.117m; W掩護(hù)梁上矸石的阻力。 、矸石阻力的作用力的作用點(diǎn)的位置確定：x、y方向上矸石作用力就相當(dāng)于均勻載荷，W的作用點(diǎn)就在掩護(hù)梁的1/2處。 、矸石阻力W的計(jì)算： 圖2-16底座分離體受力 W （2-27） 23 Wx?34HrFx （2

47、-28） Wy?3HrFy （2-29） tan?Wx Wy (2-30) 式中：Wx、 Wyx、y方向矸石作用力； H最大采高，本設(shè)計(jì)為4.2m： Fx、 Fy掩護(hù)梁在x、y方向的投影面積； r矸石容重，25103N/m3。 、確定掩護(hù)梁的面積 由四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)知掩護(hù)梁的長(zhǎng)度2750mm，估計(jì)其寬度與頂梁寬度一致，由于工作時(shí)有側(cè)護(hù)板伸出，所以其寬度就為1.5m。 掩護(hù)梁的面積就可以初步估算為F=2.751.5=4.125m2 最高位置時(shí) 由四連桿的設(shè)計(jì)部分知：最高位置時(shí)=16.89o、1=5o、2=3o、L=1795.37mm;計(jì)算W及其作用線位置： 掩護(hù)梁在x方向的投影面積：Fx=4.125cos59o=2.1245m2 掩護(hù)梁在y方向的投影面積：Fy=4.125sin59o=