液壓支架設(shè)計2前言

1、 前 言經(jīng)過近幾十年的發(fā)展和努力, 我國液壓系統(tǒng)設(shè)計也有了不斷在提高,例如本次所設(shè)計的液壓支架，與傳統(tǒng)相比較我們也在走創(chuàng)新路線，我們在原有的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，特別是在緩傾斜中厚度煤層的液壓支架方面積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗, 架型已基本趨于成熟、完善階段, 在種類和質(zhì)量方面與國際先進水平相比差距也越來越小。但在控制元件和控制系統(tǒng)方面, 與先進國家的產(chǎn)品相比還有較大差距。所以, 今后除應(yīng)繼續(xù)針對我國具體國情和煤層基本條件下, 開發(fā)一些新架型、新品種外, 在創(chuàng)新和控制技術(shù)方面有待提高，還應(yīng)在改進支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫。近幾年來, 我國采煤綜合機械化的水平有所提高, 隨著綜合機械化采煤技術(shù)

2、的不斷發(fā)展和新型大功率采煤機、工作面輸送機的出現(xiàn), 要求支架與之相配套, 但若支架的控制系統(tǒng)不作相應(yīng)的改進, 是滿足不了這一要求的。到目前為止, 我國國產(chǎn)液壓支架的控制方式仍然停留在跟機手把單向鄰架控制或本架控制水平。這種控制方式, 雖然具有控制系統(tǒng)簡單、制造容易、造價較低和對煤層地質(zhì)條件變化適應(yīng)性較強的優(yōu)點, 但它存在嚴重缺點: 工人勞動條件差, 安全性差; 移架速度慢, 影響采煤機效率的發(fā)揮; 通風(fēng)條件差,支架故障率高; 支架支護效能的發(fā)揮程度與操作人員的經(jīng)驗多少和技能高低有密切關(guān)系。液壓支架實現(xiàn)自動控制后, 就可有效地克服上述缺點, 實現(xiàn)對支架的電液控制, 而且有多種控制方式可供選擇,

3、人員可在較安全的地方集中對整個工作面的支架進行遠程控制或程序控制。1、液壓支架的概述1.1液壓支架的組成和分類1.1.1液壓支架的組成液壓支架是綜采工作面支護設(shè)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(shè)備。液壓支架的種類很多，但其基本功能是相同的。液壓支架按其結(jié)構(gòu)特點和與圍巖的作用關(guān)系“般分為三大類，即支撐式、掩護式、支撐掩護式，根據(jù)支架各部分的功能和作用，其組成可分為四個部分：（1）承載結(jié)構(gòu)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跨落巖石的載荷。（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

4、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、電控元件等。其主要功能是操縱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（或插板）裝置、活動側(cè)護板、防倒防滑裝置、連接件等。這些裝置是實現(xiàn)支架的某些動作或功能所必需的裝置。1.1.2液壓支架的分類及特點按液壓支架在采煤工作面的安置位置來劃分，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，專門安裝在每個采煤工作面的兩端。中間液壓支架按其結(jié)構(gòu)形式劃分，可分為三種基本類型，即：支撐式、掩護式和支撐掩護式。1、支撐式支架支撐式支架是出現(xiàn)最早的一種架型，按其結(jié)構(gòu)和動作方式的不同，

5、支撐式支架又分為垛式支架（圖1-1a）和節(jié)式支架（圖1-1b）兩種結(jié)構(gòu)型式。垛式支架每架為一整體，與輸送機連接并互為支點整體前移，輸送機用于支架相連的推移千斤頂推移。節(jié)式支架由于穩(wěn)定性差，現(xiàn)已基本淘汰。支撐式支架的結(jié)構(gòu)特點是：頂梁較長。其長度多在4m左右；立柱多，一般是46根，且垂直支撐；支架后部設(shè)復(fù)位裝置和擋矸裝置。以平衡水平推力和防止矸石竄入支架的工作空間內(nèi)。圖1-1a 垛式 圖1-1b 節(jié)式支撐式支架的支護性能是：支撐力大，且作用點在支架中后部，故切頂性能好；對頂板重復(fù)支撐的次數(shù)多，容易把本來完整的頂板壓碎；抗水平載荷的能力差，穩(wěn)定性差；護矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架的工作空間和通

6、風(fēng)斷面大。由上可知，支撐式支架適用于直接頂穩(wěn)定、老頂有明顯或強烈周期來壓，且水平力小的條件。此種支架在現(xiàn)階段的綜采工作面的生產(chǎn)時都已基本不再采用。2、掩護式支架其主要由前梁、主梁、掩護梁和側(cè)護板、底座、前后連桿、前梁千斤頂、推移千斤頂、操縱閥等組成。它的結(jié)構(gòu)特點是：有一個較寬的掩護梁以擋住采空區(qū)矸石進入作業(yè)空間，其掩護梁的上端與頂梁鉸接，下端通過前后連桿與底座連接。底座、前后連桿和掩護梁形成四連桿機構(gòu)，以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撐力間接作用與頂梁或直接作用與頂梁上。掩護式支架的立柱較少，除少數(shù)掩護式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。這種支架的立柱都為傾斜布置，以增加支架的調(diào)

7、高范圍，支架的兩側(cè)有活動側(cè)護板，可以把架間密封。通常頂梁較短，一般為3.0mm左右。掩護式支架的支護性能是：支撐力較小，切頂性能差，但由于頂梁短，立柱傾斜布置，故作業(yè)空間和通風(fēng)斷面小。由上可知，掩護式支架適用于頂板不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定、老頂周期來壓不明顯、瓦斯含量少的破碎頂板條件。3、支撐掩護式支架其主要由防片幫千斤頂、前梁、頂梁、掩護梁、底座、推移千斤頂、立柱等組成。支撐掩護式支架是在吸收了支撐式和掩護式兩種支架優(yōu)點的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種支架。因此，它兼有支撐式和掩護式支架的結(jié)構(gòu)特點和性能，可適應(yīng)各種頂?shù)装鍡l件。此種支架的優(yōu)點是：支撐力大，切頂性能強，防護性能好，通風(fēng)斷面大，穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣

8、。它的缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。支撐掩護式支架的立柱均為兩排，立柱可前傾或后傾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，兩排立柱都是直接支撐在頂梁上，個別情況下，也有后排立柱支撐在掩護梁上而前排立柱支撐在頂梁上。4、特種液壓支架特種液壓支架是為了滿足某些特殊的要求而發(fā)展起來的液壓支架，在結(jié)構(gòu)形式上仍屬于以上某種液壓支架。包括放頂煤支架等。1.2液壓支架的工作原理液壓支架在工作過程中必須具備升、降、推、移四個基本動作，這些動作是利用泵站供給的高壓乳化通過工作性質(zhì)不同的幾個液壓缸來實現(xiàn)完成的。（如圖1-2-1）圖1-2-1液壓支架工作原理 1輸送機；2推移千斤頂；3立柱；4安全閥；5液控單向閥；6操縱

9、閥1、升柱 當(dāng)需要支架上升支護頂板時。高壓乳化液進入立柱的活塞腔，另一腔回液，推動活塞上升，使與活塞桿相連接的頂梁接觸頂板。2、降柱 當(dāng)需要降柱時，高壓液進入立柱的活塞桿強，另一腔回液，迫使活塞桿下降，于是頂梁脫離頂板。3、支架和輸送機前移 支架和運輸機的前移，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，先降柱卸載，然后高壓液進入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機為支點，缸體前移，把整個支架拉向煤壁；當(dāng)需要推運輸機時，支架支撐頂板后，高壓液進入推移千斤頂?shù)幕钊?，另一腔回液，以支架為支點，是活塞桿伸出，把運輸機推向煤壁。支架的支撐力與時間曲線，稱為支架的工作特性曲線，如圖1-2

10、-2所示：圖1-2-2 支架工作特性曲線t0-初撐階段；t1-增阻階段；t2-恒阻階段；P1-初撐力；P2-工作阻力支架立柱工作時，其支撐力隨時間的變化過程可分為三個階段t0-初撐階段；t1-增阻階段；t2-恒阻階段；P1-初撐力；P2-工作阻力（1）初撐階段支架在升柱時，高壓液進入立柱下腔，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，泵站自動卸載，支架的液控單向閥關(guān)閉，立柱下腔壓力達到初撐力，此階段為初撐階段t0,此時支架對頂板的支撐力為初撐力。支撐式支架的初撐力為Pc=(/4)D2Phn103 KN (1.1)式中 D支架立柱的缸徑，m； Ph泵站的工作壓力，MPa；

11、 n支架立柱的數(shù)量。與上式可知，支架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。合理的初撐力是防止直接頂過早的因下沉而離層、減緩頂板下沉速度、增加其穩(wěn)定性和保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。一般采用提高泵站工作壓力的辦法來提高初撐力，以免立柱的缸徑過大。（1）承載増阻階段支架初撐后，隨頂板下沉，立柱下腔壓力增加，直到增加到支架的安全閥壓力，立柱下腔壓力達到工作阻力。此階段為增阻階段t1。（2）恒阻階段隨著頂板壓力繼續(xù)增加，使立柱下腔壓力超過支架的安全閥壓力調(diào)正值時，安全閥打開而溢流，立柱下縮，使頂板壓力減小，立柱下腔壓力降低，當(dāng)?shù)陀诎踩y壓力調(diào)正之后，安全閥停止溢流，這樣在安全閥調(diào)整壓力的限制下

12、，壓力曲線隨時間呈波浪形變化，此階段為恒阻階段t2。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(diào)定壓力決定的。支撐式支架的工作阻力為P=(/4)D2Pan103 KN (1.2)式中 Pa支架安全閥的調(diào)定壓力 MPa；支架的工作阻力標志著支架的最大承載能力。對于掩護式和支撐掩護式支架，其初撐力和工作阻力的計算還要考慮到立柱傾角的影響因素。支架的工作阻力是支架的一個重要參數(shù)，它表示支架支撐力的大小。但是，由于支架的頂梁長短和間距大小不同，所以并不能完全反應(yīng)支架對頂板的支撐能力。因此，常用單位支護面積頂板上所受支架工作阻力值的大小，即支護強度來表示支架的支護性能。即q=（P/F）10-

13、3 MPa (1.3)1.3液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3種支護方式，從而決定工作面“三機”的不同配套關(guān)系。1、即時支護一般循環(huán)方式為：割煤移架推溜，工作面“三機”的配套關(guān)系。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(yīng)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(fù)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(fù)合支護的特點是：支護滯后時間短，但增加了反復(fù)支撐次數(shù)。可適用于各種頂

14、板條件，但支架操作次數(shù)增加，不能適應(yīng)高產(chǎn)高效要求，目前應(yīng)用較少。1.4支架選型的基本參數(shù)1.4.1對液壓支架的要求1.為了滿足采煤工藝及地址條件的要求，液壓支架要有足夠的 初撐力和工作阻力，以便有效地控制頂板，保證合理的下沉量。2.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300KN400KN。3.防矸性能要好。4.排矸性能要好。5.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。6.為了操作和生產(chǎn)的需求，要有足夠?qū)挼娜诵械馈?.調(diào)高范圍要大，照明和通訊方便。8.支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于

15、規(guī)定值。9.要求支架要有足夠的剛度，能夠承載一定的不均勻載荷和沖擊載荷。10.滿足強度條件下，盡可能的減輕支架重量。11.要易于拆卸，結(jié)構(gòu)簡單。12液壓元件要可靠。1.4.2設(shè)計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?，對支架進行選型。給定參數(shù)：老頂I級直接頂2級2.最大和最小采高根據(jù)最大和最小采高，確定支架的最大和最小高度，以及支架的支護強度。給定煤層厚度：2.53.8m3.瓦斯等級根據(jù)瓦斯等級，按保護規(guī)程規(guī)定，驗算通風(fēng)斷面給定條件：瓦斯等級1級1.底板巖性及小時涌水量根據(jù)底板巖性和小時涌水量驗算底板比壓。2.工作面煤壁條件根據(jù)工作面煤壁條件，決定是否涌互幫裝置。3.煤層傾角

16、根據(jù)煤層傾角，決定是否選用防倒防滑裝置。給定條件：煤層傾角84.井筒罐籠尺寸根據(jù)井筒罐籠尺寸，考慮支架的運輸外形尺寸。5.配套尺寸據(jù)配套尺寸及支護方式來計算定量長度。2液壓支架的總體設(shè)計老頂級別直接頂類型12312312344液壓支架架型掩護掩護支撐掩護掩護或支掩支撐支掩支掩支撐或支掩支撐或支掩支撐（采高小于2.5m）或支撐（采高大于2.5m）液壓支架支護強度KN/m2采高1m采高2m采高3m采高4m294343(245)441(343)539(441)1.32941.3343(245)1.3441(343)1.3539(441)1.62941.63431.64411.653922942343

17、24412539應(yīng)結(jié)合深孔爆破，軟化頂板等措施處理采空區(qū)單體支柱支護強度采高1m采高2m采高3m1472453431.31471.32451.33431.61471.62451.6343按采空區(qū)處理方法確定2.1液壓支架的選型表2-1注：（1）表中括號內(nèi)數(shù)字系掩護式支架頂梁上的支護強度。 （2）1.3、1.6、2為增壓系數(shù)。 （3）表中采高為最大采高。正確選擇液壓支架的架型，對于提高綜采工作面的產(chǎn)量和效率，充分發(fā)揮綜采設(shè)計的效能，實現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一個很重要的因素。在具體選擇架型時，首先要考慮煤層的頂板條件。表2-1-1是根據(jù)國內(nèi)外液壓支架的使用經(jīng)驗，提出了各種頂板條件下適用的架型，它是選擇支架

18、的主要依據(jù)。由于給定參數(shù)中頂?shù)装逍再|(zhì)：老頂I級、直接頂2級，底板平整，無影響支架通過的斷層，初步選擇為掩護式支架。1煤層厚度煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。當(dāng)煤層厚度大于2.53.8m（軟煤層下限，硬煤層上限）時，應(yīng)選用抗水平推力強且?guī)ёo幫裝置的掩護式或支撐掩護式支架。當(dāng)煤層厚度變化較大時，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。因此本次設(shè)計應(yīng)選用抗水平推力強帶護幫裝置的掩護式支架。2煤層傾角煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性、傾角大時易發(fā)生傾倒下滑等現(xiàn)象。當(dāng)煤層傾角大于1015時，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過18時，應(yīng)同時具有防滑防倒裝置，給定煤層傾角8以下，不用設(shè)置防滑和

19、調(diào)架裝置。3底板性質(zhì)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，基本上決定了支架的結(jié)構(gòu)和支撐面積。選型時，要驗算底座對底板的接觸比壓，其值要小于底板允許比壓（對于砂巖底板，允許比壓為1.962.16MPa,軟底板為0.98MPa左右）4瓦斯涌出量對于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿足通風(fēng)的要求，選型時要進行驗算5地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時間分別在58m2和20min以下時，暫不宜采用液壓支架。6設(shè)備成本在滿足要求的前提下，應(yīng)選用價格便宜的支架。此外，對于特定的開采要求，應(yīng)選用特種支架。2.2液壓支架參數(shù)的確定2.2.1支護強

20、度和工作阻力支護強度取決于頂板性質(zhì)和煤層厚度，支護強度可根據(jù)下列公式估算：q=KHr10-5MPa （2.1）式中 K作用與支架上的頂板巖石系數(shù)，一般取58。頂板條件好、周起來壓不明顯時取下限，否則取上限；H采高，mr頂板巖石密度，一般為0.50.7MPa放頂煤支架的支護強度一般為0.50.7MPa，支架工作阻力P應(yīng)滿足頂板支護強度的要求，即支架工作阻力由支護強度和支護面積所決定。P=qF103KN （2.2）式中F支架的支護面積，m2可按下式計算F=(L+C)(B+K1)=(L+C)Am2 (2.3)式中 L支架頂梁長度，m C兩端距，m B支架頂梁寬度，m K1架間距，m支架中心距，m對于

21、支撐式支架，支架立柱的總工作阻力等于支架工作阻力。對于掩護式和支撐掩護式支架，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阻力的比值，稱為支架的支撐效率，所以支架立柱的總工作阻力 P總為 P總=(P/)KN (2.4)支撐式支架=100%、支撐掩護式和掩護式支架取=80%左右。2.2.2初撐力初撐力的大小是相對與支架的工作阻力而言，與并頂板的性質(zhì)有關(guān)。較大的初撐力可以使支架較快地達到工作阻力，防止頂板過早的離層，增加頂板的穩(wěn)定性。對于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，為了維護機道上方的頂板，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的80%；對于穩(wěn)定頂板，初撐力不宜過大，一

22、般不低于工作阻力的60%，對于周期來壓強烈的頂板，為了避免大面積的垮落對工作面的動載威脅。應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的75%。2.2.3移架力與推溜力移架力與支架結(jié)構(gòu)、噸位、支持橫高度、頂板狀況是否帶壓移架等因素有關(guān)。一般薄煤層支架力為100150KN；中等厚度煤層支架為150300KN；后煤層為300400KN。推溜力一般為100150KN。2.2.4支架調(diào)高范圍支架最大結(jié)構(gòu)高度 Hmax=Mmax+S1=3.8+0.3=4.1m （2.5）支架最小結(jié)構(gòu)高度Hmin=Mmin-S2=2.5-0.2=2.3 (2.6)式中Mmax、Mmin煤層最大、最小采高S1為頂冒落的最大厚度，一般0.

23、20.3mS2頂板周期來壓時的最大下沉量、移架使支架的下降量和頂梁上、底座下的浮矸、煤層厚度之和，一般取0.250.35m確定支架的最低高度時還應(yīng)考慮到驚嚇的允許運輸高度。支架的伸縮比Ks=Hmax/Hmin=4.1/2.3=1.78 (2.7)Ks值的大小反映了支架對煤層厚度變化的適應(yīng)能力，其值越大，說明支架適應(yīng)煤層厚度變化的能力越來越強，采用單伸縮立柱，Ks值一般為1.6左右。若進一步提高伸縮比，需采用機械加長桿的立柱或雙伸縮立柱，其Ks值一般為2.5左右。薄煤層厚度可達3m。由于Ks=1.78又考慮到煤層厚度較高，初選雙伸縮立柱。2.2.5中心距和寬度的確定支架中心距一般等于工作面一節(jié)溜

24、槽長度。目前國內(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)計中預(yù)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)考慮支架的運輸、安裝和調(diào)架要求。支架頂梁一般裝有活動側(cè)護板，側(cè)護板行程一般為170200mm。當(dāng)支架中心距為1.5m時，最小寬度一般取14001430mm，最大寬度一般取15701600mm。當(dāng)支架中心距為1.75m時，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，如果頂梁帶有活動側(cè)護板，則最小寬度一般取11

25、501180mm，最大寬度一般取13201350mm，如果頂梁不帶活動側(cè)護板，則一般取11501200mm。2.2.6底座寬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)計支架的底座長度時，應(yīng)考慮如下諸方面：支架對底板的接觸比壓要??；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；使于人員操作和行走，保證支架的穩(wěn)定性等。通常，掩護式支架的底座長度取3.5倍的移架步距一個移架步距為0.6m，即2.1m左右；支撐掩護式支架的底座長度取4倍的移架距，即2.4m左右。2.3采煤機、液壓支架和輸送機的配套2.3.1采煤機、液壓支架和輸送機的配套綜采工作面采煤機、液壓支架和輸

26、送機之間的性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、空間尺寸及相互連接方面，有著嚴格的配套要求，以保證綜采工作面的最大生產(chǎn)能力和安全生產(chǎn)是要求。（）是生產(chǎn)能力的配套采煤機是綜采工作面的主要生產(chǎn)設(shè)備，綜采工作面的生產(chǎn)能力主要取決于采煤機的落煤能力。因此，為了保證采煤機生產(chǎn)能力的發(fā)揮，工作面輸送機的生產(chǎn)能力要大于采煤機的生產(chǎn)能力，液壓支架移架的速度應(yīng)大于采煤機的牽引速度。通常與采煤機配套的工作面輸送機，液壓支架、平巷轉(zhuǎn)載機、可伸縮皮帶機等設(shè)備，其生產(chǎn)能力要按采煤機生產(chǎn)能力的120%計算。（2）性能配套綜采工作面“三機”性能配套，主要通過設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)的配套來實現(xiàn)，以解決設(shè)備性能間互相制約的問題。如采煤機的搖臂長度應(yīng)大于輸

27、送機尾的長度，這樣才能保證采煤機割煤到輸送機機尾底座端部。（3）幾何關(guān)系配套尾便于司機觀察和操作，并考慮頂板下沉量的影響，適應(yīng)頂板起伏以及煤層變化、機身調(diào)斜等情況，使采煤機沿工作面順利通過，要求支架頂梁和采煤機工作面之間留有足夠的空間，該空間高度C稱為過機高度，一般C小于150250mm。采煤機底托架應(yīng)有足夠的高度，以保證過煤高度E250400mm。從安全角度考慮，F(xiàn)應(yīng)愈小愈好，但卻受到機器結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素的約束，由圖可知 F=B+e+G+x (2.8)式中e煤壁與輸送機鏟板之間距離。e=100200mm,以防止采煤滾筒在輸送機彎曲段切割鏟煤；x立柱傾斜時的水平增距；G輸送機寬度，由鏟煤機寬度f

28、,輸送機中部溜槽寬度S、電纜槽和導(dǎo)向槽寬度a及前柱與電纜槽之間的距離b組成；其他符號的意義同前為避免由于輸送機偏斜時采煤機截割頂梁、支架梁端與煤壁間應(yīng)留有200400mm。從前柱到梁端的距離L為 L=F-B-D-x (2.9)支架工作時的最小支撐高度H為 H=A+C+t (2.10)其中t頂梁厚度采煤機機面高度，為采煤機機身高度、輸送機高度和底托架高度。2.3.2其他附屬設(shè)備的配套煤層傾角大于10時，采用鏈牽引的采煤機應(yīng)設(shè)置防滑裝置；當(dāng)傾角大于16時應(yīng)安裝防滑絞車，輸送機應(yīng)設(shè)置防滑錨固裝置，支架也應(yīng)有防倒防滑和調(diào)架裝置,而對于大采高工作面設(shè)備，煤層傾角大于10時，即應(yīng)設(shè)防滑裝置。落煤塊度過大時

29、，工作面轉(zhuǎn)載機上應(yīng)設(shè)置破碎裝置。本設(shè)計采用配套 液壓支架 YY4410/23/42 北京煤機廠 采煤機 2MG2200 刮板運輸機 SGZ764/264配套圖如下圖（2-1）圖2-12.4 四連桿機構(gòu)設(shè)計2.4.1 四連桿機構(gòu)的作用四連桿機構(gòu)是掩護式支架和支撐掩護式支架的最重要部件之一。其作用概括起來主要有兩個：其一是當(dāng)支架由高到低變化時，借助四連桿機構(gòu)使支架頂梁前端點的運動軌跡呈近似雙紐線，從而使支架頂梁前端點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。 為了掌握四連桿機構(gòu)的設(shè)計方法，必須正確理解四連桿機構(gòu)的作用。下面通過四連桿機構(gòu)動作過程的幾何特征進一

30、步闡述其作用。這些特征是四連桿動作過程的必然結(jié)果。1支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時，頂梁端點運動軌跡的最大寬度e70mm，最好為30mm以下；2支架在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，應(yīng)滿足如下要求：支架在最高位置時，P5262，Q7585；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(xué)摩擦理論可知，要求tgPW，如果剛和矸石的摩擦系數(shù)W=0.3，則P=16.7，為了安全可靠，最低工作位置應(yīng)使P25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

31、較小時,可提高后連桿下鉸點的高度。3掩護梁與頂梁鉸點和瞬心中心間的只限于水平線夾角,滿足tg0.35。原因是角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。4應(yīng)取頂梁前端點運動軌跡雙紐線向前凸的一段為支架工作段，如圖2-2所示的h段。圖22所示其原因為當(dāng)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)。同時底板防止底座向后移，使整個支架產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)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(yīng)減小，所以減輕了掩護梁的外負荷。2.5頂梁長度的確定為防止當(dāng)采煤機向支架內(nèi)傾斜

32、時，采煤機滾筒不切割頂梁在設(shè)計時要求頂梁前端距煤壁最小距離為30mm。參照三機配套 液壓支架YY4410/23/42 北京煤機廠 采煤機2MG2200 刮板運輸機SGZ-764/264由于選擇掩護式支架，b的長度按下式計算b=+K+d-0.3Htg-C （2.11）式中 人行道寬度不小于0.6m立柱傾角支架高度頂梁全長L=b+L1式中L1柱窩到鉸接軸的距離，通常取L1(1/2)b圖2-3經(jīng)上式計算，頂梁長度預(yù)取2100mm此外應(yīng)注意采用及時支護方式，即先移架后推溜，因此要求頂梁有較大長度2.6立柱及柱窩位置的確定1. 立柱數(shù) 2根 2. 支護方式支護時立柱均前傾立柱在最低位置時與頂梁垂線的夾角

33、最大18。3. 立柱間距立柱間距的選取原則為：有利于操作，行人和部件的和理布置。前后兩排立柱間距一般取11.5m。4. 立柱的設(shè)計（1）支護面積支架的支護面積按下式計算：FC=bc(Lg+) (2.12)式中： FC支護面積(m2) bc頂梁寬度，取1.5mLg頂梁長度移架后頂梁前端點到煤壁的距離，取0.3m故：FC =1.5(3.56+0.32)=3.63m2 （2）支護強度支護強度的計算可借助于查表。首先按表根據(jù)老頂級別和直接頂類別確定支架架型，再根據(jù)各頂級別和采高確定支護強度，由于實際最大采高不定正好和表中所列采高相同，所以要用插值法重新計算。qx=q1+(q2-q1)(Hm-h2y)/

34、(h2y-h1y)KN/m2 (2.13)式中：qx當(dāng)支架最大采高為Hm時，支架應(yīng)有的支護強度(KN/m2)；q1在架型選擇表中低于Hm但與之相鄰的采高相對應(yīng)的支護強度(KN/m2)；q2在架型選擇表中高于Hm但與之相鄰的采高相對應(yīng)的支護強度(KN/m2)；h1yq1所對應(yīng)的采高(m)；h2yq2所對應(yīng)的采高(m)代入數(shù)據(jù)得：qx=1.3343+(1.3 441-1.3343)(2.4-2)/(3-2) =496.86KN/ m2立柱參數(shù)的確定：假設(shè)立柱的傾角小于15，現(xiàn)取傾角為6則 (2.14)式中： 立柱內(nèi)徑（）理論支護阻力（）每跟立柱數(shù)立柱最大傾角（）安全閥的調(diào)整壓力，取型按照國家標準選

35、取比計算直大的標準值作為內(nèi)徑，選取立柱的基本參數(shù)為：缸體內(nèi)徑： 活柱外徑： 工作阻力： 額定工作壓力： 推薦選用鋼材： 鋼材規(guī)格： 由支架的 由國家標準選取立柱行程。5. 立柱的初撐力和泵站的額定工作壓力立柱的初撐力 (2.15)取作為泵站的額定工作壓力，考慮到從泵站到支架的壓力損失，根究一般的經(jīng)驗的泵站乳化液到支架的壓力一般為。但對于只考慮支架的設(shè)計來說一般都把泵站壓力做為計算初撐力的壓力。 安全閥的調(diào)整壓力和立柱的實際工作壓力安全閥的調(diào)整壓力 (2.16)式中： 由用安全閥的調(diào)整壓力為，則立柱的工作阻力:6. 立柱柱窩位置的確定（1）上柱窩位置的確定確定的原則： = 1 * GB3 根據(jù)支

36、撐力分布與頂板載荷相一直的原則，通過受力分析計算，確定柱窩合力作用點的位置。 = 2 * GB3 根據(jù)前后立柱間行人及初撐力的均勻分布的要求，初步確定前后立柱間的距離為 = 3 * GB3 考慮到支撐效率，立柱的傾角不宜太大，最高位置時立柱傾角不小于。取頂梁為分離體，受力情況如圖：圖2-4對A點有 其中 則有 取 則由立柱的傾角和兩立柱間的距離可以確定各個柱窩的位置。支架整體尺寸結(jié)構(gòu)圖如下所示：圖2-52.7平衡千斤頂位置的確定掩護式支架中平衡千斤頂?shù)耐屏屠τ嬎悖胶馇Ы镯斘恢脩?yīng)按如下方法計算確定：2.7.1 平衡千斤頂安裝位置的確定原則為了保證支架工作的可靠性，支架的支撐力分布（包括立柱的支撐力和平衡力千斤頂?shù)耐屏屠Φ龋仨氝m應(yīng)頂板載荷分布。當(dāng)立柱的上、下柱窩位置確定后，就可以根據(jù)頂板載荷分布來確定平衡千斤頂?shù)奈恢茫F(xiàn)按兩種情況進行分析。 當(dāng)頂梁前端出現(xiàn)空頂時，頂梁后端載荷加大，頂