掩護(hù)式液壓支架總體及推移千斤頂設(shè)計(jì)

1、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)，

2、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。AbstractKey words: shield type hydraulic support;overall design;passage jack;CAXAThe purpose of this research is to design the overall design and the load jack of the shield hydraulic support based on the ori

3、ginal data.In this design, the main use of the design process in accordance with the theory design, while the use of CAXA graphics software for the design of parts and drawings, and auxiliary verification. According to the design theory and by different mining working face roof and floor, the thickn

4、ess of coal seam, coal seam inclination and coal physical and mechanical properties of different requirements, in accordance with effective support to support and control the roof design in line with the requirements of the appropriate type and structure of hydraulic support.The results of the desig

5、n have achieved the expected purpose, and meet the requirements of the subject, and meet the design target. The design of the hydraulic support frame is the shield type hydraulic support, in line with the thick coal seam condition request; the pushing jack design meets the push slip and the shift fr

6、ame request.Through this design, aware of the importance of the link between theoretical design and practice test, this design improves the design accuracy and efficiency by using CAXA software. This shield hydraulic support overall design and passage Jack design, meet the design requirements, achie

7、ved the expected design purposes.目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc24496 前言 PAGEREF _Toc24496 1 HYPERLINK l _Toc12056 1 液壓支架概述 PAGEREF _Toc12056 2 HYPERLINK l _Toc4077 1.1 液壓支架用途 PAGEREF _Toc4077 21.2 液壓支架工作原理 HYPERLINK l _Toc31043 PAGEREF _Toc31043 2 HYPERLINK l _Toc24162 1.3 液壓支架架型的分類 PAGEREF _Toc24

8、162 3 HYPERLINK l _Toc29762 1.4 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) PAGEREF _Toc29762 3 HYPERLINK l _Toc4508 1.4.1 液壓支架設(shè)計(jì)目的 PAGEREF _Toc4508 3 HYPERLINK l _Toc20617 1.4.2 對(duì)液壓支架的基本要求 PAGEREF _Toc20617 4 HYPERLINK l _Toc16722 1.4.3 設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù) PAGEREF _Toc16722 4 HYPERLINK l _Toc31468 1.5 影響架型選擇的因素 PAGEREF _Toc

9、31468 5 HYPERLINK l _Toc20320 PAGEREF _Toc20320 5 HYPERLINK l _Toc16748 PAGEREF _Toc16748 5 HYPERLINK l _Toc899 PAGEREF _Toc899 5 HYPERLINK l _Toc315 PAGEREF _Toc315 5 HYPERLINK l _Toc22024 PAGEREF _Toc22024 5 HYPERLINK l _Toc24557 PAGEREF _Toc24557 5 HYPERLINK l _Toc4813 2 液壓支架整體結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 PAGEREF _To

10、c4813 6 HYPERLINK l _Toc3126 2.1 液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定 PAGEREF _Toc3126 6 HYPERLINK l _Toc7888 2.1.1 原始條件 PAGEREF _Toc7888 6 HYPERLINK l _Toc2992 2.1.2 液壓支架基本技術(shù)參數(shù) PAGEREF _Toc2992 6 HYPERLINK l _Toc13177 2.2 液壓支架底座設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc13177 8 HYPERLINK l _Toc7055 2.2.1 底座長(zhǎng)度設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc7055 8 HYPERLINK l _Toc12

11、62 2.2.2 底座主要尺寸確定 PAGEREF _Toc1262 9 HYPERLINK l _Toc25627 PAGEREF _Toc25627 9 HYPERLINK l _Toc13352 2.3 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc13352 9 HYPERLINK l _Toc31987 2.3.1 四連桿機(jī)構(gòu)作用 PAGEREF _Toc31987 9 HYPERLINK l _Toc12974 2.3.2 確定掩護(hù)梁和后連桿長(zhǎng)度 PAGEREF _Toc12974 11 HYPERLINK l _Toc28766 2.3.3 四連桿機(jī)構(gòu)幾何作圖法確定機(jī)構(gòu)尺寸 PAGER

12、EF _Toc28766 13 HYPERLINK l _Toc11544 2.4 液壓支架頂梁選型設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc11544 15 HYPERLINK l _Toc7739 2.4.1 對(duì)頂梁的要求 PAGEREF _Toc7739 15 HYPERLINK l _Toc31439 2.4.2 對(duì)頂梁結(jié)構(gòu)型式的選擇 PAGEREF _Toc31439 16 HYPERLINK l _Toc17571 2.4.3 頂梁結(jié)構(gòu)和斷面形狀的選擇 PAGEREF _Toc17571 16 HYPERLINK l _Toc20454 2.4.4 確定頂梁主要尺寸 PAGEREF _Toc2

13、0454 17 HYPERLINK l _Toc24873 2.5 側(cè)護(hù)板選型設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc24873 18 HYPERLINK l _Toc20839 2.5.1 側(cè)護(hù)板的功能 PAGEREF _Toc20839 19 HYPERLINK l _Toc7432 2.5.2 側(cè)護(hù)板選型 PAGEREF _Toc7432 19 HYPERLINK l _Toc3015 2.5.3 確定側(cè)護(hù)板尺寸 PAGEREF _Toc3015 20 HYPERLINK l _Toc5780 2.6 立柱選型設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5780 20 HYPERLINK l _Toc19777

14、 2.6.1 立柱的選型與布置 PAGEREF _Toc19777 20 HYPERLINK l _Toc20334 PAGEREF _Toc20334 20 HYPERLINK l _Toc5115 2.6.3 計(jì)算立柱初撐力與泵站額定工作壓力 PAGEREF _Toc5115 23 HYPERLINK l _Toc27654 2.6.4 計(jì)算安全閥壓力與立柱工作阻力 PAGEREF _Toc27654 232.6.5 確定立柱柱窩位置 HYPERLINK l _Toc7682 PAGEREF _Toc7682 24 HYPERLINK l _Toc6182 2.7 對(duì)平衡千斤頂選型與設(shè)計(jì)

15、PAGEREF _Toc6182 26 HYPERLINK l _Toc32286 2.7.1 平衡千斤頂?shù)墓ぷ髟砼c功能 PAGEREF _Toc32286 26 HYPERLINK l _Toc251 2.7.3 確定平衡千斤頂技術(shù)參數(shù) PAGEREF _Toc251 27 HYPERLINK l _Toc32446 PAGEREF _Toc32446 28 HYPERLINK l _Toc12570 PAGEREF _Toc12570 32 HYPERLINK l _Toc16682 PAGEREF _Toc16682 32 HYPERLINK l _Toc20482 2.10 掩護(hù)梁選

16、型與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20482 33 HYPERLINK l _Toc2320 PAGEREF _Toc2320 33 HYPERLINK l _Toc1301 PAGEREF _Toc1301 33 HYPERLINK l _Toc21414 3 液壓支架推移裝置結(jié)構(gòu)選擇及主要尺寸確定 PAGEREF _Toc21414 34 HYPERLINK l _Toc14212 PAGEREF _Toc14212 34 HYPERLINK l _Toc5858 PAGEREF _Toc5858 34 HYPERLINK l _Toc10961 PAGEREF _Toc10961 35

17、HYPERLINK l _Toc8222 PAGEREF _Toc8222 35 HYPERLINK l _Toc5983 PAGEREF _Toc5983 37 HYPERLINK l _Toc11473 4 對(duì)推移千斤頂進(jìn)行強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc11473 38 HYPERLINK l _Toc14535 4.1 推移千斤頂油缸穩(wěn)定性驗(yàn)算 PAGEREF _Toc14535 38 HYPERLINK l _Toc13875 4.2 校核活塞桿的強(qiáng)度 PAGEREF _Toc13875 39 HYPERLINK l _Toc1912 4.2.1 活塞桿的合成應(yīng)力校核 PAGERE

18、F _Toc1912 39 HYPERLINK l _Toc28348 PAGEREF _Toc28348 39 HYPERLINK l _Toc16554 4.3 缸體強(qiáng)度驗(yàn)算 PAGEREF _Toc16554 40 HYPERLINK l _Toc10463 4.3.1 油缸壁厚驗(yàn)算 PAGEREF _Toc10463 40 HYPERLINK l _Toc14006 4.3.2 缸體與缸底焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算 PAGEREF _Toc14006 40 HYPERLINK l _Toc22649 5 對(duì)液壓支架配套選型 PAGEREF _Toc22649 42 HYPERLINK l _Toc3

19、0025 結(jié)論 PAGEREF _Toc30025 44 HYPERLINK l _Toc11457 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 PAGEREF _Toc11457 45 HYPERLINK l _Toc24588 致謝 PAGEREF _Toc24588 46 HYPERLINK l _Toc28358 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc28358 47 HYPERLINK l _Toc26552 附錄A PAGEREF _Toc26552 48 HYPERLINK l _Toc11597 附錄B PAGEREF _Toc11597 53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，

20、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

21、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(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1.8米到2.5米，老頂級(jí)別為二級(jí)，直接頂類別為二

22、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1.1 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

23、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)。1.2 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

24、。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

25、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1-1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1-1 液壓支架的工作特性曲線 The workingcharacteristic curve of1-1hydraulic support1.3 液

26、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(mén)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。1.4 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)1.4.1 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擅汗ぷ髅婷簩雍穸取㈨數(shù)装鍡l件、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)、煤層

27、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。1.4.2 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

28、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。1.4.3 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

29、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。1.5 影響架型選擇的因素1）厚度2.5m，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2.5-2.8m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。傾角在10至15

30、（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；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。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；為使移架容易，設(shè)計(jì)要使底座前部比后部的比壓小1。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。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。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2.1 液壓支架基本技術(shù)參

31、數(shù)的確定2.1.1 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1.82.5m，移架力300KN,推運(yùn)輸機(jī)230KN。2.1.2 液壓支架基本技術(shù)參數(shù)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： （2-1） 式中：取；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。式中參數(shù)如下： 支架最大高度,2800mm； 支架最小高度，1500mm； 支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度，2500mm； 支架在最低位置時(shí)的計(jì)算高度,1200mm； 掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)到頂梁頂面的距離，取100mm； 后連桿

32、下鉸點(diǎn)到底座底面的距離，取200mm； 煤層最大厚度（最大采高）,2500mm； 煤層最小厚度（最小采高）,1800mm； 考慮偽頂煤皮冒頂落可靠初撐力所需要的支撐高度，取250mm； 頂板最大下沉量，取100mm； 移架時(shí)支架最小可靠量，通常取50mm； 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： （2-2）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1.5m至2.5m，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

33、式來(lái)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1.5 m，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2-1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2-1中所列不同，所以采用插值法進(jìn)行計(jì)算。 （2-3） = =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（）； 在架型選擇表2-1中與低于）； 在架型選擇表2-1中與高于）； 所對(duì)應(yīng)的采高(2m)； 所對(duì)應(yīng)的采高(3m)表

34、21不同類級(jí)頂板的架型和支護(hù)強(qiáng)度Tab 2-1differentclassof roofframe andsupport strength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2.5m）液壓支架支護(hù)強(qiáng)度采高1m采高2m采高3m采高4m294343(245)441(343)539(441)294343（245）441（343）539(441)2493434415392249234324412539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）1.3、1.6、

35、2為增壓系數(shù)；（3）表中采高為最大采高。2.2 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。2.2.1 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

36、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3.5倍的移架步距（一個(gè)移架步距為0.6m），即2.1m左右，此次設(shè)計(jì)底座長(zhǎng)度為2.1m。 2.2.2 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3。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。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) Figure 2-1 base structure2.3 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1 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

37、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。支架的高度在其最大和最小范圍發(fā)生變化時(shí)，如圖2-2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；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2-2，須滿足以下要求

38、：當(dāng)支架在最高位置時(shí),P5262，Q7585；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Figure2-2geometric features offour bar linkage mechanism3）由圖2-2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)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。 4）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2-2所示的h段。理由是在頂板

39、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2-3所示：圖23掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)

40、成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Figure 2- 3coverbeam and a rearconnecting rodcrank slider mechanism2.3.2 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Figure 2- 4the shield beamand a rear connecting rodcalculationdiagram 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)支架在最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁的夾角(度) 支架在最高位置時(shí)，后連桿與底座平面的夾角（度） 支架在最

41、低位置時(shí)，后連桿與底座平面的夾角（度）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)，；2）后連桿與掩護(hù)梁的比值，掩護(hù)式支架為；前、后連桿上的鉸點(diǎn)之距與掩護(hù)梁的比值為；4）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，最好在30mm以下；5）支架在最高位置時(shí)值應(yīng)不大于0.35；圖25四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征示意圖2Schematic diagram offigure2-5geometric featuresof four bar linkage mechanism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A/G的比值取自以下范圍：A/G=,支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高

42、度為： （2-4） 可得掩護(hù)梁長(zhǎng)度為： 后連桿長(zhǎng)度計(jì)算得：A=G取整可得：G1840mm，A920mm。2.3.3 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Figure2-6schematicgeometry method offour bar linkage mechanism in hydraulic support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；

43、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)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，H-H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0.23G（423.2mm）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

44、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0.24G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)；13) 以O(shè)作為圓心，作出為半徑圓?。?4) 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，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)，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；

45、17) 經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，作出H-H垂線，相交d點(diǎn)，則圖中線段,和即為液壓支架四連桿機(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：， ，后連桿長(zhǎng)度A=920mm掩護(hù)梁長(zhǎng)度G=1840mm前連桿長(zhǎng)度前后連桿下鉸點(diǎn)底座投影距離支架由高到低雙紐線運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度。四連桿機(jī)構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)形式，

46、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 Figure2-6four bar linkage mechanism in hydraulic supportCAXA mapping2.4 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。2.4.1 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

47、局部應(yīng)力而引起破壞。2.4.2 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2-7，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2 Figure 2-7 Schematic diagram ofarticulatedbeamstructure2.4.3 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

48、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(xiāo)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(xiāo)孔，通過(guò)銷(xiāo)軸與掩護(hù)梁上的銷(xiāo)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1Figure 2-8Top beam cross-section圖29 頂

49、梁開(kāi)式立筋型Figure 2- 9 opentopstudtype2.4.4 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)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（mm） （2-5） 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2100mm e 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頂梁梁面積S： （2-6）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： 3)支架的支護(hù)面積： （2-7） 式中： 支護(hù)面積 移架

50、后，頂梁前端點(diǎn)到煤壁之間的距離m, 支架間距（支架中心距），通常取代入上式可得： 支架的理論支護(hù)阻力 （2-8） 式中: 支架的理論支護(hù)阻力（） 支護(hù)面積 （） 當(dāng)支架最大采高為支架在最高處的理論支護(hù)阻力為： 5)頂板覆蓋率 （2-9） 式中： 頂板覆蓋率 代入可得： 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；穩(wěn)定頂板為；堅(jiān)硬頂板。因本次設(shè)計(jì)原始參數(shù)所給為中等穩(wěn)定頂板，故符合設(shè)計(jì)要求。2.5 側(cè)護(hù)板選型設(shè)計(jì)2.5.1 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。2.5.2 側(cè)護(hù)

51、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

52、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2-10，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2 Figure 2-10 side guard agency forms2.5.3 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

53、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1.5m，故設(shè)計(jì)頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板頂面寬度700mm。2.

54、6 立柱選型設(shè)計(jì)2.6.1 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。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

55、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。立柱缸體內(nèi)徑按下式計(jì)算： （2-10） 式中 - 立柱缸體內(nèi)徑（cm） -立柱數(shù)量 - 支架承受的理論支護(hù)阻力（前面已求出，2152.6KN） - 立柱最大傾角，支架降到最低時(shí)，角度最大，取28 安全閥調(diào)正壓力，按樣本選取，選用安全閥為型，代入計(jì)算可得=按北京煤礦機(jī)械廠標(biāo)準(zhǔn)（Q/BM327-82）表2-1中，選取比計(jì)算值大的標(biāo)準(zhǔn)值作為內(nèi)徑，再按表2-2選取配合尺寸。 單位 mm506380100110125140（145）160180200（210）220（230）250表2

56、1立柱缸體內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)值1Tab 2-1 Column diameter cylinder of the standard value故立柱缸體內(nèi)徑選擇標(biāo)準(zhǔn)值=200mm,由表2-2可得： 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 中心加載時(shí)最大計(jì)算高度 2630mm 外缸內(nèi)徑 mm 250 230 200 180 160 220中缸外徑mm 240 220 190 170 150 210中缸內(nèi)徑mm 200 180 160 140 125 180活柱外徑mm 185 160 130 120 105 140工作阻力KN 196

57、0 1764 1372 1078 784 1568外缸額定工作壓力中缸額定工作壓力泵站壓力中心加載時(shí)最大計(jì)算高度mm 4250 3510 2630 2530 2270 2946推薦選用鋼材規(guī)格 mm安全系數(shù)外缸中缸活柱29928 27325 24526 21924 19420 2733424526 23224 20024 18024 15920 21925 元鋼15220中缸 活柱 表22雙伸縮立柱的缸徑、柱徑組配合關(guān)系Tab 2-2 telescopic column of couple-bore, with the relationship between column diameter

58、group2.6.3 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： （2-11）式中 -泵站額定工作壓力。 代入可得：2.6.4 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)確定。即： （2-12） 式中按下式計(jì)算： -立柱數(shù)量，2；-支架在最高位置時(shí)立柱傾角，18因已求得=2152.6KN，代入可得=1131.7KN，。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。立柱工作阻力按下式計(jì)算： （2-13）代入計(jì)算得 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

59、，初撐力與工作阻力間應(yīng)滿足一定關(guān)系，即：；過(guò)小，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)掩護(hù)式支架取=。初撐力2.6.5 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

60、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： （2-14） 式中 : 立柱上柱窩至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)之距（m） 立柱工作阻力之和， 立柱在支架最高位置時(shí)的傾角，18 代入上式可得 圖211頂梁受力分析2 Figure 2-11 Stress Analysis of Top Beam2）立柱下