液壓支架說明

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1、1.觸1 國外主要產(chǎn)煤國家綜采技術(shù)的發(fā)展趨勢1 我國綜采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀幾存在的問題3 綜采礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合理配套6 液壓支架的應(yīng)用和意義6 液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r及存在問題7 液壓支架的研究動態(tài)8 液壓支架的發(fā)展動向10 1?結(jié)論2 2.液壓支架設(shè)計介紹13 液壓支架的工作原理13 支架的組成13 液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用14 2.3.1 頂梁.14 2.3.2 .掩護梁14 2.3.3 底座.15 2.3.4 四連桿機構(gòu)15 2.3.5 推移機構(gòu)17 液壓支架的架型18 第三章.液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計19 液壓支架的選型19 1.1.1 壓支架結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)

2、選19 1.1.2 液壓支架的架型選擇原則19 1.1.3 影晌架型選擇的因素.20 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計21 3.2.1 肯定液壓支架結(jié)構(gòu)參故的原則與內(nèi)容21 3.2.2 液壓支架整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計.21 液壓支架支部件設(shè)計26 擬定液壓系統(tǒng)31 第四章.支架的受力分析與計算32 支架的工作狀態(tài)32 支架載荷的肯定33 支架受力分析33 4.3.1各主要參數(shù)的影晌34 支架的受力計算36 當(dāng)支架撐牢在頂板之間時，取其整體或某一部件為分離體，皆處于平衡狀態(tài)。據(jù)此把三 種支架簡化成平面桿系進行受力分析和計算。36 該支架整體受力如下圖所示。圖中PT=,P8為平衡千斤

3、頂?shù)耐疲ɡ┝Γ琍8為推力時， P8=,當(dāng)P8為拉力時,P8=,需求F—、F1'及作用點位置。36 5.底座的強度計算與校核41 第六章.推移千斤頂?shù)脑O(shè)計計算45 缸筒內(nèi)徑和缸里厚度的計算45 611缸體內(nèi)徑的肯定.45 浮動活塞式推移千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑按下面兩式肯定 45 6.1.2千斤頂缸體壁厚的計算. 45 推移千斤頂?shù)膹姸闰炈?6 6.2.1推移千斤頂穩(wěn)定性驗算.46 622活塞桿強度驗算. 47 623缸體強度計算48 6.2.4缸體與缸底焊縫強度計算49 第七章.液壓支架的利用和保護49 液壓支架操作49 7.L1操作前的準(zhǔn)備49

4、7.1.2操作方式與順序50 7.1.3支架利用中的注意事項.51 液壓支架操作保護要求52 L緒論 第一章綜述 國外主要產(chǎn)煤國家綜采技術(shù)的發(fā)展趨勢 綜合機械化采煤是煤礦開采技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。80年代末以來，世界主要產(chǎn)煤國家高產(chǎn)高效綜采技術(shù)迅速發(fā)展，特別是美國、澳大利亞、德國、英國和南非發(fā)展最快。綜采工作面高產(chǎn)高效紀(jì)錄不斷刷新，綜采裝備新技術(shù)層出不窮。 均年產(chǎn)145.4萬t洗精煤，平均工效274t/（工*d）,工作面搬家（包括設(shè)備安裝）時間平均684人工/而。工作面平均長度240m,最大長度335m。1994年平均班產(chǎn)進一步提高，其中，前10個工作而年平均班產(chǎn)達到5998t洗

5、精煤，相當(dāng)于年產(chǎn)400萬t以上的水平。沙莫羅克公司（SHAMROCK）的被克佛克礦在123個小班中產(chǎn)煤166萬t,相當(dāng)于月產(chǎn)83萬t;塞普路斯阿馬克斯煤炭公司卡姆博蘭德礦1995年6月達到月產(chǎn)洗精煤57.3萬t的紀(jì)錄，阿科煤炭公司的西皮庇礦1994年11月創(chuàng)造了日產(chǎn)萬t的世界紀(jì)錄，當(dāng)月產(chǎn)量50余萬to美國1994年共有80個長壁工作面，其中有70個工作面是電液控制的工作面，占87.5%,利用兩柱掩護式支架73套，四柱支撐掩護式支架7套，兩柱掩護式支架占91.25%,支架工作阻力大部份在7000-8000kN,最大的兩柱掩護式支架工作阻力達到9800kN。普遍裝備大功率電牽引重型采煤機組和大功率

6、、大運量、高靠得住性刮板輸送機。 澳大利亞近10年來綜采發(fā)展很快，綜采工作而數(shù)量從1980年的3個增加到1994年的25個，井工效率達到17.71t/T0科迪爾克斯礦和巴波尼礦的綜采工作面年產(chǎn)量已超過300萬3為使綜采產(chǎn)量持續(xù)增加，近幾年來澳大利亞采取了一系列辦法，包括改革勞動制度，采用各類新設(shè)備、新技術(shù)，綜采工作面優(yōu)選世界各國最先進的重型高效裝備，實現(xiàn)一井一面，集中化生產(chǎn)。 英國和德國是世界上綜采技術(shù)裝備最先進的國家，由于受其自然煤層賦存條件的限制,其高產(chǎn)高效工作面的紀(jì)錄不如美國和澳大利亞，但世界著名的采煤機械公司主要集中在德國和英國。最近幾年來，由于國際采礦業(yè)市場的不景氣和激烈競爭，致

7、使各公司的彼此兼并,形成幾個大跨國公司。為占領(lǐng)市場，各公司不斷開發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品。 世界主要產(chǎn)煤國家技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)見表1—L 高產(chǎn)高效綜采技術(shù)的核心是工作面綜采設(shè)備，近10年來，工作而三大配套設(shè)備一一采煤機、刮板輸送機和液壓支架，在設(shè)計方式和結(jié)構(gòu)上都有了重大發(fā)展，主如果提高設(shè)備生產(chǎn)能力和靠得住性，改良操作性能。 采煤機技術(shù)發(fā)展的一個沖破是采用了多電機電牽引技術(shù)，大大簡化了機械傳動系統(tǒng)。采煤機的模塊化設(shè)計使機械的保護和監(jiān)測加倍簡便，靠得住性更高。現(xiàn)代先進采煤機的主要特點是:①多電機交流變頻iMJ速或直流調(diào)速電牽引，牽引速度不斷提高，最大牽引速度已達到29nLmin；⑦大功率、高電壓、大截深.

8、采煤機裝機功率超過1200kw,現(xiàn)行HOOV工作電壓已不適應(yīng)大功率采煤機的要求，美國目前常常利用電壓為2300V,部份工作而開始運用4160V電壓;英國、澳大利亞利用3300V電壓;法國利用5000v電壓：波蘭利用6000v電壓。采煤機截深達到1一1.2m：③積木式結(jié)構(gòu)，各單元之間沒有機械動力傳動，簡單靠得住：④其中更先進的設(shè)備，可實現(xiàn)滾筒自動導(dǎo)向，其實質(zhì)是煤巖界面探測技術(shù)，它能自動識別煤巖界面.并據(jù)此自動調(diào)節(jié)滾筒截割高度；⑤煤塵控制和故障診斷系統(tǒng)。 ai-1年世界主鏟娛國家技械濟指標(biāo) K床 Wft M反JAft(7JA) 原a廣彳仙) (*) 井工妓家(t/I) 仃萬q死匕率

9、(人歷D 桃機長fcSff(*) 媒合尻款化用度(%) 中S 75(00 338.92- 12.50 93.%? 1.59, i.wr 71.02- 44B 美0 3?0 10.2 935 0.017 100 262 8LQ 2.71 43.9 2.24 85.7 夏人刑更 / 2.W 17.71 0.015 es ? 14.48 2.64 21.66 5J29 99.9 99.9 印度 547 2出 26.17 0.51 0.75 tf1 73 2

10、9.4 2.111 此T 2.35 0.25 % 市豐 制 4.7 1.95 60 13.17 英國 1.8864 1).572 76.4 8.76 0.12 99.8 99.9 哈薩就湛 33 10.7 1?時 冬克2 氏 SL1S 0.W 4.4 76、

11、列出了幾種國外先進刮板愉送機的技術(shù)特征。 圖1-2工作而刮板輸送機的技術(shù)特性 軍B 布訥可 圳倒 那門算 ，送勤1(闖 魅(W) 跋樓(ran) 庭(詞 申Ml』) 3500 1412(3X(40) 1.45 1000 3期 13230XMOHP) ”的R憫 1.$< 1順 25((17000 11250X51OW} 2/網(wǎng)”怩 1.26 10Q) 25007000 1125(3x510% 2"他ItS 1.26 10? ?一■?4.c?uur- 先進瓜板輸送機的主要特點是：①整體鑄造溜槽或組合焊接溜槽，減少了螺栓連接,提高了

12、能得住的性。利用壽命達到6001200萬t過煤量：②采用。38mm、。421nm大直徑刮板鏈；③采用軟啟動技術(shù)，利用雙緩液力偶合器或排水型偶合器，配有程序邏輯控制器控制水的流速。軟啟動大大提高了輸送機的靠得住性，使鏈子和鏈輪的壽命加倍：④故障診斷和工況監(jiān)測技術(shù)，可以以持續(xù)監(jiān)測輸送機各部件的運行狀態(tài)，進行故障診斷和報警。 液壓支架是綜采工作而主要設(shè)備之一，近10年來主要的發(fā)展趨勢是向兩柱掩護式和四柱支撐掩護式架型發(fā)展，架型結(jié)構(gòu)進一步完善，設(shè)計方式更先進，參數(shù)向高工作阻力、大中心距(1.75m、2m)發(fā)展，結(jié)構(gòu)件材料愈來愈多地采用高強度鋼材，例如屈服極限69MPa以上的鋼板，支架的壽命和靠得住性

13、要求大大提高，有些公司要求支架的耐久性實驗循環(huán)次數(shù)達5000次。支架的壽命達14年以上。液壓支架技術(shù)另一重大沖破是控制系統(tǒng)，應(yīng)用電液控制技術(shù)，采用電磁(或微電機)控制的先導(dǎo)閥.先進靠得住的壓力和位移傳感器，靈活自由編程的微處置機技術(shù)，紅外遙感技術(shù)等現(xiàn)代科技功效，使液壓支架的動作自動持續(xù)進行，移架速度大大提高，支架循環(huán)時間達到6—8入配合采煤機的煤巖識別系統(tǒng)等先進技術(shù)，可實現(xiàn)工作面自動控制。 我國綜采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀幾存在的問題 我國自1973年開始大規(guī)模引進德國、英國等國家的綜采設(shè)備，經(jīng)歷了消化、吸收和改良提高的進程。到目前已形成了較完整的設(shè)計、制造和科研體系。前后研制實驗成功經(jīng)濟型綜采成套

14、設(shè)備：薄煤層、中厚煤層和大采高綜采成套設(shè)備，特厚煤層分層機械化鋪網(wǎng)液壓支架系列及成套設(shè)備和工藝：放頂煤液壓支架系列及成套設(shè)備和工藝。1995年全國共有243個綜采工工作而，統(tǒng)配煤礦綜合機械化程度達到機工作而平均工效25.077t/I,全國有65個年產(chǎn)百萬噸以上的綜采隊，其中9個隊年產(chǎn)達到200萬t以上，2個隊年產(chǎn)達到300萬t以上，兗州南屯煤礦綜二隊1995年年產(chǎn)達到315萬t,最高月產(chǎn)34.7萬t,創(chuàng)出我國高產(chǎn)高效的最好紀(jì)錄 一、高產(chǎn)高效礦井建設(shè)取得重大成績 我國從1993年開始組織高產(chǎn)高效礦井建設(shè)，到1995年已建成56個高產(chǎn)高效礦井。在產(chǎn)量增加％的基礎(chǔ)上，平均工效達到t/工，提高tt

15、/工。工作而平均個數(shù)由149個減到107,減少原煤生產(chǎn)人員7萬人，實現(xiàn)了一井一面或一井兩面的生產(chǎn)模式，向集約化生產(chǎn)邁出可喜的一步。 高產(chǎn)高效工作面裝備，因地制宜采取3種模式，第一種是全套引進國際先進裝備，如神華集團大柳塔煤礦，全套引進德、英、美等國家先進裝備，學(xué)習(xí)國處高產(chǎn)高效礦進的先進經(jīng)驗,走高起點、高投入、高產(chǎn)出、高效益的道路：第二種模式是引進與國產(chǎn)相結(jié)合，引進國外先進采煤機和刮板輸送機等關(guān)鍵設(shè)備，配套國內(nèi)先進設(shè)備，如兗州屯煤礦等：第三種模式是立足國內(nèi)設(shè)備，優(yōu)選各類國產(chǎn)先進設(shè)備，優(yōu)化系統(tǒng)配套，實現(xiàn)高產(chǎn)高效，如鐵法曉南煤礦實驗成功國產(chǎn)日產(chǎn)7kt綜采成套設(shè)備。國內(nèi)幾個著名高產(chǎn)高效工作而裝備情況

16、見下表 衰1-4國內(nèi)臭燮高產(chǎn)高效綜采工作溫裝備和生產(chǎn)情況 9.a 登州甫電場二隊 "城古書院城一隊 沌府大群 采樂加 3.5 3.】 4.0 210 205 220 、洶 一向艮度（m） 1360 2100 2W) 液比支柒型號 SZYWX國聲） 22?也84"?（修產(chǎn)） W5|.7(6750 以瞰笛至《龍產(chǎn)） 采爆機登名 DR!O2l頌日對 EDW45O/1I00UWH) 6LS-OJ供0) MG2K400-W便產(chǎn)) M橫愴送杈至號 HB280海 LX(2A)-2000/1000(jJB) SGa?042-3)

17、x40?日產(chǎn); 1*5年他 B5.6 1圳.4 1煙年12月正式粒在 152 二、機械化鋪網(wǎng)分層開采和放頂煤技術(shù)達到世界先進水平 我國自8年代中期開始進行特厚煤層分層開采機械化鋪網(wǎng)液壓支架及配套技術(shù)的攻關(guān)，取得重要功效，研制實驗成功兩柱掩護式和四柱支撐掩護式鋪網(wǎng)支架系列，義馬。晉城、大同樣礦區(qū)在特厚煤層分層鋪網(wǎng)技術(shù)方面積累了豐碩經(jīng)驗，晉城礦務(wù)局古書院煤礦分層鋪網(wǎng)工作面年放達到200萬t,達到世界先進水平。 綜采放頂煤技術(shù)50年代末起源于歐州，通過數(shù)十年的實驗和利用活著界近10個國家取得發(fā)展，但是進入80年代以來，這一技術(shù)在國外已奄奄一息，不但美、英、德、澳等國家再也不采用，

18、連放頂煤技術(shù)發(fā)展最先的法國、匈牙利、南斯拉夫和俄羅斯等也極少采用。其主要原因是：1.受客觀條件的限制，適合放頂煤開采的煤層少；2.受嚴(yán)格的安全規(guī)程放頂煤技術(shù)自身弱點和復(fù)雜性的制約：3.環(huán)保要求；4.傳統(tǒng)綜采的效益優(yōu)勢。 最近幾年來，綜采放頂煤技術(shù)在我國得發(fā)展和普遍普及，綜采放機煤采煤法正在成為一種高產(chǎn)高效采煤方式，1995年全國65個綜采百萬噸創(chuàng)水平隊中有23個是綜采放頂煤隊,占%,其中，年產(chǎn)200萬t以上的9個綜采隊中有6個是綜采放頂煤隊。目前全國已有70多個綜采放頂煤工作而，而且，正以很快的速度在發(fā)展。我國放頂煤技術(shù)已達到世界領(lǐng)先水平。 三、綜采設(shè)備研制有了新的發(fā)展 “八五”期間，適

19、應(yīng)高產(chǎn)高效工作面生產(chǎn)要求的大功率、高效綜采設(shè)備有了較大發(fā)展。我國部份綜采設(shè)備已開始出口美國、俄羅斯、印度和土耳其。 研制成功MG2X400-W型滾筒采煤機,液壓牽引，裝機功率2X400KW、運輸能力1500t/h,鋪設(shè)長度250m,鑄造槽幫，2X中34雙中鏈交叉?zhèn)刃稒C頭，雙行星減速器，雙速電機驅(qū)動，傳動，傳動部可平行或垂直布置，過煤量200萬t等特點。長家口煤機廠、西北煤機一廠等重點輸送機廠別離與國際長壁公司和威斯特伐利亞公司等合作，開發(fā)槽寬1000mm,運輸能力2000?2500t/h,功率2X575kW,過煤量500萬t以上的刮板輸送機等設(shè)備，目前正處于試制階段。 液壓支架設(shè)計研究取得

20、重要進展，主要在以下方面： （1）設(shè)計理論和方式有了沖破。煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究所對支架力學(xué)特性進行了深切的研究，提出了液壓支架三維力學(xué)模型的計算方式，克服了傳統(tǒng)平面力系方式的缺點,提出了液壓支架整體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方式，開發(fā)出液壓支架設(shè)計計算通用軟件系統(tǒng)，并普遍應(yīng)用，使我國液壓支架設(shè)計計算提高到一個新水平。 （2）完成液壓支架計算機模擬實驗的研究，把有限無方式成功地用于液壓支架的研究，成立了液壓支架整體有限無模型，開發(fā)SSTS液壓支架模擬實驗計算機仿真軟件系統(tǒng)，大大提高了液壓支架設(shè)計的靠得住性普遍應(yīng)用于液壓支架設(shè)計研究，達到國際先進水平，為我國液壓支架打入國際市場發(fā)揮了重要作用。

21、 （3）技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)取得重要進展。咱們已前后制定液壓支架系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)17項,成為國際上液壓支架標(biāo)準(zhǔn)較完善的國家之一，增進了液壓支架技術(shù)的發(fā)展。 （4）計算機輔助設(shè)計（CAD）有了較大發(fā)展。開發(fā)了CAD工作站和微機CAD系統(tǒng)，建成了較完整的液壓支架數(shù)據(jù)庫和通用圖庫，并正在慢慢實現(xiàn)支架設(shè)計CAD化。 （5）液壓支架控制系統(tǒng)有了重大進步。按照我國國情研制的全液壓手動控制快速移架系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，使支架降、移、升速度大幅度提高，由過去的20?30s/架，提高到9?12s/架。 （6）新架型研制成績顯著，架型結(jié)構(gòu)進一步完善。新型高靠得住性支架，反向四加桿高產(chǎn)高效低位放頂煤支架，適應(yīng)中小煤礦的

22、單一煤層采用輕型支架和輕型單擺桿放頂煤支架均取得成功。 四、我國綜采技術(shù)發(fā)展中存在的問題 （1）我國煤層賦存條件復(fù)雜，老礦井受生產(chǎn)系統(tǒng)制約，綜采效率難以發(fā)揮。我國大部份礦井井型較小，生產(chǎn)系統(tǒng)不適應(yīng)集中生產(chǎn)的要求。巷道斷而小，支護質(zhì)量差，掘進設(shè)備掉隊,進度慢，運輸系統(tǒng)環(huán)門多，輔助運輸?shù)絷?。工作面長度、采煤機截深、采區(qū)長度等工作面參數(shù)都比較小。 （2）職工隊伍素質(zhì)差，許多綜采隊以農(nóng)人輪換工為主，文化基礎(chǔ)差，隊伍不穩(wěn)定。管理水平低，管理模式掉隊，管理層次多，扯皮現(xiàn)象嚴(yán)重。 （3）煤炭企業(yè)普遍經(jīng)濟效益較差，負(fù)擔(dān)重，技術(shù)改造任務(wù)難度大，資金投入嚴(yán)重不中，以致發(fā)展后勁不足，一些礦井沒有設(shè)備更新能力

23、，機械給出現(xiàn)倒退局面。 （4）小煤窯濫采濫挖現(xiàn)象嚴(yán)重。一方面造成對國有煤礦的市場沖擊，成為影響綜采發(fā)展的一個消極因素。 （5）科研投入嚴(yán)重不足?？蒲袉挝粍?chuàng)收成為主要目標(biāo)，技術(shù)攻關(guān)力量不足，科研功效低水平循環(huán)現(xiàn)象嚴(yán)重。 （6）由于受價錢和基礎(chǔ)工業(yè)水平的影響，我國煤機制造質(zhì)量、產(chǎn)品性能和靠得住性距世界先進水平還有較大差距。特別是采煤機、工作面輸送機、液壓支架電液控制技術(shù)、采區(qū)供電技術(shù)、工況監(jiān)測和故障診斷技術(shù)及自動化技術(shù)等，與國際先進水平相較不存在較大差距。綜采礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合理配套 綜采礦井生產(chǎn)系統(tǒng)配套設(shè)備，除包括直接與綜采工作而刮板輸送機連接的順槽轉(zhuǎn)載機、破碎機及帶式輸送機外，還應(yīng)包括提

24、升設(shè)備、掘進及支護設(shè)備、工作面供電設(shè)備、通風(fēng)排水設(shè)備等。要保證綜采工作面設(shè)備效能的充分發(fā)揮，必需保還生產(chǎn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié).具有足夠的通過能力和適應(yīng)能力。即要保證提升能力大于運輸環(huán)節(jié)能力，運輸環(huán)方能力大于工作面生產(chǎn)能力：要保證掘進速度、通風(fēng)能力與供電能力適應(yīng)廣工作面實際需求。 掘進速度跟不上綜采工作而的推動速度是一個大問題。礦井的不合理布局.必然致使巷道掘進量的增加。美國將主并、副井直接布置在可采煤田中.不僅大大減少/巷道掘進量（無巖桂掘進），而且簡化了運輸系統(tǒng)。目前我國采掘嚴(yán)重失調(diào)的主要原因就是掘進機械化作業(yè)中，支護作業(yè)未能實現(xiàn)機械化，須盡快推行掘進支護“錨桿化”。錨桿支護技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以提高

25、掘進速度，改善巷道支護質(zhì)量，減少輔助作業(yè)時間，而且解決了綜采工作面的端頭支護問題。有的煤礦兩個工作面共用一套運輸系統(tǒng)，造成產(chǎn)運不相適應(yīng)的矛盾。主運輸系統(tǒng)的運輸能力一般偏低，不能與高產(chǎn)高效綜采工作而生產(chǎn)能力相匹配，故須對現(xiàn)有它運輸設(shè)備進行改造。如皮帶輸送機應(yīng)實現(xiàn)自移機尾、閉環(huán)控制張緊裝置的功能。又如占有90%以上的交流拖動提升應(yīng)采用Pc控制技術(shù)。這些技術(shù)辦法的實施，不僅提高了運輸能力相提升能力，而巳會帶來顯著的經(jīng)濟效益。 液壓支架的應(yīng)用和意義 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，國民經(jīng)濟對煤炭需要量的日趨增加，煤礦開采，特別是采煤工作面的生產(chǎn)技術(shù)面貌發(fā)生了龐大的轉(zhuǎn)變。自1954年英國裝備了世界上第一個液

26、壓支架工作面開始，采煤技術(shù)實現(xiàn)了綜合機械化。綜合機械化。就是工作面采煤、運輸和支護三大主要生產(chǎn)環(huán)行都是現(xiàn)機械化。也就是說，采用滾筒式或刨削式等采煤機械落煤與裝煤：工作面重型可彎曲運輸機，和與之適應(yīng)的順槽轉(zhuǎn)載機和可伸縮皮帶運輸機等運煤：自移式液壓支架支護和管理頂板。這幾種設(shè)備彼此配合，組成了綜合機械化采煤設(shè)備。 液壓支架是以高壓液體為動力，由若干液壓元件（油缸和閥件）與一些金屬結(jié)構(gòu)件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設(shè)備，能實現(xiàn)支撐、降落移架和推移運輸機等一整套工序。液壓支架技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，安全上靠得住，當(dāng)前世界各國都在不斷地提高采煤工作面的綜合機械化水平。 我國于1964年開

27、始研制液壓支架，到目前已經(jīng)取得可較好的效果。1974年以來，從西德、英國、蘇聯(lián)和波蘭等國引進了許多不同類型的液壓支架。實踐證明，液壓支架具有強度高、支護性能好、移設(shè)速度快、安全靠得住等長處，能使采煤工作而達到高產(chǎn)量、高回采率和高工效，能大大減輕勞動強度，降低本錢和掘進率，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。 液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r及存在問題 1.5.1液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r 作為綜采工作面關(guān)鍵設(shè)備的液壓支架，經(jīng)歷了幾個階段的發(fā)展進程。50年代英國研制的垛式支架和法國研制的W式支架代替了木支柱、金屬摩擦支柱、液壓支柱，開辟了采煤工作而支護設(shè)備的技術(shù)革命：60年代前蘇聯(lián)研制并改良的OMKT型掩護式支架（具有四連桿機構(gòu)），

28、從根本上解決了支架梁端距轉(zhuǎn)變大和不能經(jīng)受水平力的問題，開辟了液壓支架設(shè)計的新時期；70年代主要產(chǎn)煤國家都在不斷改善支架結(jié)構(gòu)，完善支架性能，實現(xiàn)了支架的“當(dāng)即支護”力式：80年代以來，為提高生產(chǎn)率和降低本錢，在液壓支架的設(shè)計和研制中應(yīng)用了許多高新技術(shù)，特別是液壓支架的性能相自動化程度有f大幅度提高。如美國、澳大利亞的大部份長壁工作臉部采用了電液控制技術(shù)，可對液壓支架的各類動作功能進行多種方式的程序控制相性能監(jiān)測。90%以上的美國長壁綜采工作而利用了電液控制兩拄掩護支架，其額定工作阻力最高可達9800kN,初撐比為移架循環(huán)時間大多小于10s。 我國從1958年開始設(shè)計掩護式支架.從1964年開始

29、由專門研究室全面開展架型及閥類的攻關(guān)。1970年在山西大同第一次全工作而裝備了Tz—140型垛式液壓支架。至70年代中期，研制了QY型掩護支架和ZY35型支撐掩護支架。80年代以來，開發(fā)了適用于堅硬頂板的大噸位TZ—720型支架，分層開采自動鋪聯(lián)網(wǎng)支架、放頂煤液壓支架及大流量安全閥相操縱閥等。到目前為止，適于我國實現(xiàn)高產(chǎn)高效的網(wǎng)產(chǎn)液壓支架有20余種架型，其頂用于緩傾斜中厚煤層緩和傾斜厚煤層的各占一半。適用于緩傾斜，中厚煤層高產(chǎn)高效的液壓支架的代表件型號有QY200—14/3—、BY3300—]3/33、ZY35或BC100-17/3五、TZ720—20.5/3二、ZY550—13/2九、ZY5

30、60k等。適用緩傾斜厚煤層高產(chǎn)高效的液壓支架分為機械化鋪聯(lián)網(wǎng)支架、一次采全高支架和放頂煤支架三大類,底座后部自動鋪底網(wǎng)支架（如BC7A400—17/3五、PY3200—17/35型）利用效果較好。BY3200-23/4五、QY350—25/47：BC4800 -22/4二、ZY560-25/4等大采高支架取得年產(chǎn)超百萬噸的效果。放頂煤支架分為單輸送機插腿式開天窗、雙輸送機插板式、雙輸送機開天窗式三大類.其代表架型別離為ZFD5600—26/30、FY2800-14/2八、ZFS5200-16/32o與國外同類產(chǎn)品相較，這些支架的移架速度較慢(一般為20—30s)、初撐比較低(一般為一，實測僅

31、為?。 1.5. 2存在問題 液壓支架經(jīng)歷了研制實驗、引進仿造和改良創(chuàng)新階段，直到此刻的獨立設(shè)“?和制造階段。特別是對液壓支架的架型與結(jié)構(gòu)件的設(shè)計和研究投入了大量的人力物力，達到了國外同期先進水平。但是在液壓支架及其液控系統(tǒng)動態(tài)特性、液壓支架電液控制技術(shù)和計算機輔助設(shè)計等方面的研究起步較晚，遠遠掉隊于一些先進國家。尤其對液壓支架液壓系統(tǒng)及其控制技術(shù)方面的研究投入較少，存在的問題最為突出，成為制約液壓支架發(fā)展的主要因素。 在我國的工業(yè)領(lǐng)域中，液壓支架等煤礦機械的設(shè)計水平和技術(shù)水平相對掉隊于其他行業(yè)，主要表此刻：設(shè)計中以靜態(tài)的、經(jīng)驗的方式為主；各類工序中工作機構(gòu)動作和各類工況轉(zhuǎn)換的控制仍是以

32、手動為主；工作進程中在線動態(tài)監(jiān)測的技術(shù)還比較掉隊，對許多綜采工作而而言仍是空白。致使以上掉隊局面的主要原因是： (1)對工作面的一切設(shè)備和儀器都有防爆要求，控制系統(tǒng)的電源必需是本安型； (2)工作面空間很小，所有裝置的體積和形狀都受到必然的限制； (3)在有限空間內(nèi)密集布置相當(dāng)數(shù)量的設(shè)備及其控制系統(tǒng)，抗干擾問題是一個重大難題; (4)支架距泵站較遠(用于遠距離供液)，壓力損失和管路振動等問題較為嚴(yán)重： (5)液壓支架具有降、移、升、推相調(diào)架等工序，有時出現(xiàn)同架不同工序的組合作業(yè)、或不同架相同或不同工序的組合作業(yè)，給液壓支架的自動控制帶來了許多困難。 目前在采煤工作而的機械化生產(chǎn)作業(yè)

33、中，主要存在著兩大問題。其一是支護速度太慢,難以適應(yīng)高產(chǎn)高效生產(chǎn)的需要，特別是不能與采煤機牽引速度相匹配；其二是工作而支架初撐力嚴(yán)重不足不均，給工作面頂板的管理、保護和安全生產(chǎn)帶來許多困難，有時嚴(yán)重影響工作面的正常生產(chǎn)。支護速度主要取決于移架速度(即完成液壓支架降、移、升等動作的快慢)，它直接影響著工作面的產(chǎn)煤量。液壓支架初撐力決定著液壓支架與頂板之間控制與被控制的特性關(guān)系。頂板管理不好，必然影響移架速度的正常發(fā) 揮，從而間接影響工作面的產(chǎn)煤量。提高移架速度，必然要求提高泵站額定流量、供液系統(tǒng)大通徑管路和閥件的承壓能力。但是，大流量高壓力的乳化液泵、液壓閥件、大通徑高壓膠管等的研制有相當(dāng)大的

34、難度。德國、英國、日本等國家在這一方面的研究有所沖破，而我國在這一方面的研究相對掉隊，目前尚未適用于高產(chǎn)高效工作面的配套產(chǎn)品。 另外.液壓支架的設(shè)計、研究與采場礦山壓力的研究之間存在著明顯的脫節(jié)問題。對液壓支架的研究，一般是在假定液壓支架載荷的前提下來研究其性能；面對礦山壓力的研究又未能顧及到液壓支架動態(tài)特性的影響。但是，事實上液壓支架和采場闈巖之間存在著密不可分的、彼此作用的動態(tài)關(guān)系。 液壓支架的研究動態(tài) 為了進一步改善支架性能和提高移架速度，還須迅速研制并推行大流量支架用閥、大通徑液壓膠管、初撐力保證閥或自動增壓閥和高壓變?nèi)榛罕?。須加速電液控制系統(tǒng)的開發(fā)和支架供液系統(tǒng)和液控系統(tǒng)的優(yōu)

35、化。還須開發(fā)研究等壓雙伸縮立柱和能夠克服剛性四連桿機構(gòu)缺點的新架型等。另外，對于綜采放頂煤工作而，移架速度問題不是十分突出。但無論是分層開采仍是放頂煤開采，對降低工作而供液系統(tǒng)的壓力，提高支架初撐力的要求仍是十分迫切。由此可見，自動增壓初撐系統(tǒng)有必然的應(yīng)用前景。氣垛支架以其整體性能好、穩(wěn)定性好、抗沖擊載荷能力強、初期投資少和操作保護簡便等長處，在薄煤層和急傾斜煤層支護中已經(jīng)取得了一席之地。變流量變壓力乳化液泵等新產(chǎn)品的研制，將會大大改善支架供液系統(tǒng)的特性。 針對影響移架速度的因素分析和提高移架速度的方式和途徑，已有很多文獻給予論述,指出影響移架速度的主要因素有系統(tǒng)的額定流量和額定壓力、供液系

36、統(tǒng)管路的通徑及閥件的過流量、液壓支架立柱起落行程和推移千斤頂?shù)男谐獭⒘⑿；钪睆脚c活塞直徑的比值、支柱及頂梁重量等：而提高移架速度的主要辦法有：增加泵站流量、采用電液自動控制、利用大流量閻件、改良液壓支架的進液和回液系統(tǒng)。目前液壓支架移架速度的計算方式僅為靜態(tài)汁算，只反映了移架動作的操作時間和運行時間。對于動態(tài)特性較差的支架液壓系統(tǒng)、其得架動作進程所需的時間遠遠超過靜態(tài)計算的運行時間。要保證明施煤炭工業(yè)部關(guān)于初撐力的規(guī)定要求（達到設(shè)計韌撐力的80%以上），往往需要保證10—30s的升柱和切撐供液時間。關(guān)于液壓支架初撐力問題存在的原因和解決這一問題的方式和途徑，一些文獻從不同的角度給予了大量的探

37、討。文獻指出泵站實際調(diào)定壓力較低只有必然的波動、遠距離供液壓力損失嚴(yán)重、頂?shù)装宀黄椒锤∶汉透灥挠绊?、不能保證液壓支架的初撐時間和多人操作或多架同時操作等因素是致使液壓支架初撐力本足不均的主要原因；而增大大校直徑和數(shù)量、提高泵站壓力、采用雙供液系統(tǒng)、監(jiān)油工作面支護質(zhì)量、增設(shè)韌撐力保證閥等提高切撐力的方式相辦法都存在著必然的不足。為了提高移架速度，就很難保證初撐時間，從而不能保證初撐力達到規(guī)定要求。可見提高移架速度和提高液壓支架初撐力之間存在著矛盾。 電液控制技術(shù)在液壓支架上的應(yīng)用能夠提高液壓支架的自動化程度和移架速度（將不同工序或不同支架的操作時間距離縮短到最小程度），能夠?qū)崿F(xiàn)定壓初撐和遠距

38、離程序控制等功能。帶壓移架控制系統(tǒng)可以以實現(xiàn)液比支架卸載扣移架工序的同步化相自動化，改善了液壓支架的支護特性和控頂效果，消除液壓支架的起落行程，故在必然程度上可提高移架速度。二柱掩護支架因立柱數(shù)量少、操作簡便、侈架速度快等長處，在國內(nèi)外取得了普遍的應(yīng)用。但是平衡千斤頃及其連接耳座的損壞問題一直沒有取得很好的解決。初撐增壓閥的研究和開發(fā)，可用于解決初撐力問題，同時有助于解除高壓力和大流量的制約關(guān)系。但體枳和重量過大、在支架上難以設(shè)置等因素，是初撐增壓閥難以取得應(yīng)用的根本原因。 電液控制技術(shù)、帶壓移架控制系統(tǒng)、初撐增壓閥的研究和應(yīng)用，旨在改善液壓支架的支護特性、提高移架速度和初撐力。二柱掩護支架

39、的大量利用也是與該架型移架速度快有關(guān)。由此可見，移架速度和初撐力問題是研究和設(shè)計液壓支架及其液壓系統(tǒng)的核心問題。要從根本上解決這兩個彼此制約的核心問題,還需要從研究液壓支架及其液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性為沖破口。 基于液壓支架在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r和研究動態(tài)，設(shè)計人員以為研究液壓支架及其液控系統(tǒng)的動態(tài)持性，分析決定液壓支架支護持性二核心要素（移架速度和切撐力）之間的動態(tài)關(guān)系，解除大流量與高壓力的彼此制約關(guān)系是亟待解決的重大問題。 液壓支架的發(fā)展動向 近幾年來，為適應(yīng)采煤綜合機械化的發(fā)展需要，液壓支架取得了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了很多類型，據(jù)統(tǒng)計，它的結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)達到數(shù)百種。每種支架的支柱從一根到八根，支撐

40、力從50噸到800噸，支架的適應(yīng)煤層厚度的范圍從到米，以至更厚的煤層，適應(yīng)煤層傾角由0°到45°,乃至70°左右。在緩傾薄及中厚煤層中，液壓支架已經(jīng)取得了普遍的應(yīng)用，可是由于煤層賦存條件復(fù)雜，支架的結(jié)構(gòu)還不夠完善，設(shè)備還需要管理和操作經(jīng)驗，所以液壓支架的利用范闈受到限制。 為了改良支架的支護性能，提高它對礦山地質(zhì)條件的適應(yīng)性，擴大利用范圍，延長利用壽命，目前液壓支架有下列幾方面的發(fā)展動向： 1大力發(fā)展掩護式和支撐掩護式支架，對其他型式的支架，應(yīng)用逐漸機減少。1976年國際采礦設(shè)備展覽會展出的89種液壓支架中，有80%是掩護式支架，這些支架的主要特點是：采用四連桿機構(gòu)，使梁斷和煤壁之間的距離

41、大體維持恒定；支柱支在頂梁上，提高了支架的工作阻力：頂梁和掩護梁較接，取消了二者間易被鉛石阻塞的三角區(qū)：掩護梁和頂梁的主梁部份均裝設(shè)側(cè)護板，提高了支架的防護能力：采用整體自移式，便于支架操作和實現(xiàn)自動控制。 2液壓支架的進一步發(fā)展，是著重解決擴大利用范圍的問題。目前，各國正在研制大傾角、大采高、大截深和薄煤層支架，并使支架和菜煤機更好的配合。近幾年來，國外正在研制一次截深1.5米左右或一次采高5.5米的液壓支架。同時，為擴大支架適應(yīng)的高度范圍,普遍采用雙伸縮式支柱。 3采用高壓乳化液泵，以提高支架的初撐力，很多國家利用的泵站壓力已達到300千 克/厘米2以上。 4為了簡化支架管路系統(tǒng)和

42、便于安全操作，開始采用“多芯管”先導(dǎo)式鄰架控制的操縱方式。 5為了加速支架的移設(shè)速度，進一步改善操作條件，支架控制正在向自動控制方向發(fā)展。目前，分組程序控制已經(jīng)開始利用，全工作面的自動控制和處在研究階段。 2.液壓支架設(shè)計介紹 液壓支架的工作原理 液壓支架是由乳化液泵站提供高壓乳化液（這里采用水包油型乳化液）作為動力由液壓操作系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，液壓油缸和金屬構(gòu)件組成。來自泵站的高壓乳化液，經(jīng)主進液管送到工作面，并與每架支架的進液截止閥相連導(dǎo)入支架，再通過組合操縱閥配液到各液壓缸，以完成支架所需的各項動作。從支架回流的低壓乳化液通過組合操縱閥與回液截止閥由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循環(huán)

43、利用。 支架的承載原理是：液壓支架支撐在綜采工作面的頂?shù)装逯g支撐頂板。頂板壓力作用在頂梁上，并通過頂梁和底座間立柱將壓力傳遞底板。為保證支架結(jié)構(gòu)件的強度及撐在支架頂安全，在立柱的下腔裝有安全閥。當(dāng)頂板壓力超過立柱安全閥限定壓力時，安全閥開啟釋放出立柱中的液體進行讓壓，當(dāng)頂板壓力下降到立柱工作阻力時，安全閥關(guān)閉進行保壓承載。 支架的組成 液壓支架主要由金屬結(jié)構(gòu)件、油缸和液壓控制元件三大部份組成。 （1）金屬結(jié)構(gòu)件主要有頂梁、掩護梁、前梁、上連桿、前連桿、后連桿、底座、側(cè)護板、 護幫板等。 （2）缸主要有雙作用雙伸縮立柱、推移千斤頂、側(cè)護千斤頂、前梁千斤頂?shù)取? （3）液壓控制元件

44、主要有液壓控制閥、操縱閥、雙向鎖、安全閥、截止閥等及液壓輔助元件等。 液壓支架主要結(jié)構(gòu)件及其作用 2. 3.1頂梁 頂梁采用整體頂梁直接與頂板接觸，支撐頂板負(fù)荷，是支架的主要承載部件之一，由鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，以知足強度和剛度要求。 其主要作用是： （1）接頂板巖石及煤的載荷： （2）反復(fù)支撐頂煤，可對比較堅硬的頂煤起破碎作用； <3）隔離頂板，為回采工作面提供足夠的安全空間。 本支架采用分段組合式頂梁結(jié)構(gòu)（剛性頂梁+伸縮前梁），強度高，對頂板保護較好；另外，在頂梁前部還布置有起吊耳，可方便懸掛較小的機件。 梁 掩 2 工 2. 1 一護幫板

45、耳座：2一側(cè)推千斤頂座；3一側(cè)護板：4一側(cè)推千斤頂： 5一前連桿耳座：6一后連桿耳座；7一護幫千斤頂耳座：8一彈簧筒; 9一插板千斤頂耳座 圖2-1掩護梁 掩護梁別離與底座和掩護梁千斤頂，其主要作用有： （1）經(jīng)受下部頂板傳給的水平分力和側(cè)向力，增強支架的抗扭性能: （2）掩護梁與掩護梁千斤頂，保證支架的穩(wěn)定性： （3）阻擋后部落煤，保護工作空間。 2 .3.3底座 底座是將頂板經(jīng)受的壓力通過立柱傳遞到底板并穩(wěn)定支架的主要結(jié)構(gòu)件。該支架設(shè)計為整體剛性底座，底座接底面積大，有利于減小對底板的比壓。該型底座的缺點是在推移機構(gòu)外易積存浮煤碎肝，要求及時清理。 底座結(jié)構(gòu)如圖2-2所

46、示 \crtD1.. 云于二二歲笥=年前=====;=三三—1 1.前連桿連接處2.后連桿連接處3.限位塊型限位塊 5.前柱窩6后柱窩7.踏板8.耳板 圖2—2底座 其主要作用是： <1）將上方載荷傳遞給底板，為立柱、推移裝置及其他輔助裝置提供安裝空間： （2）給工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境： （3）保證支架的穩(wěn)定性。 2. 3.4四連桿機構(gòu) 前、后連桿別離與上連桿和底座較接，一路形成四連桿機構(gòu)，前連桿采用鑄鋼件，鑄件中不得有氣孔、砂眼、夾雜。鑄后要進行淬火和高溫回火，以降低硬度，增增強度和韌性。對于后連桿，由于不僅受到冒落砰石的載荷，還要經(jīng)受頂板的水平推力，所以

47、要求它有較大的強度。 網(wǎng) 圖2-3前連桿 圖2-4后連桿 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。其作用歸納起來主要有兩個，其一是當(dāng)支架由高到低轉(zhuǎn)變時，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轉(zhuǎn)變大大減小，提高了管理頂板的性能：其二是使支架能經(jīng)受較大的水平力。 為了掌握四連桿機構(gòu)的設(shè)計方式，必需正確理解四連桿機構(gòu)的作用。下面通過四連桿動作進程的幾何特征進一步論述其作用。這些幾何特征是四連桿機構(gòu)動作進程的必然結(jié)果。 1 .支架高度在最大和最小范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變時，

48、如下圖所示，頂梁端點運動軌跡的最大寬度e應(yīng)小于或等于70mm,最好為30nlm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,如圖所示，應(yīng)知足如下要求： 支架在最高位置時，PW52°?62°,Q'75°?85°；支架在最高位置時，為有利于砰石下滑，避免砰石停留在掩護梁上，按照物理學(xué)摩擦理論可知，要求tg>w,若是鋼和砰石的摩擦系數(shù)W二，則P二。。為了安全靠得住，最低工作位置應(yīng)使P三25°為宜。而Q角主要考慮后連桿底部距底板要有必然距離,避免支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降。一般取Q三25°?30°,在特殊情況下需要角度較小時，可提

49、高后連桿下欽點的高度。 3 .從圖3T可知，掩護梁與頂梁欽點e'和瞬時中心0之間的連線與水平夾角為設(shè)計時，要使。角知足tgOW的范圍，其原因是。角直接影響支架經(jīng)受附加力的數(shù)值大?。ㄔ诤蠖性敿氂懻摚?。 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，如圖所示的h段。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，可避免巖石向后移，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避免頂梁前端上方頂板冒落，而且使底座前端比壓減小，避免啃底，有利于移架。水平力的合力也相應(yīng)減小，所以減輕了掩護梁的外負(fù)荷。 從以上分析得知，為使支架受力合理和工作靠得住，在設(shè)計四連桿

50、機構(gòu)的運動軌跡時,應(yīng)盡可能使e值減小，取雙紐線向前凸的一段為支架工作段。所以，當(dāng)已知掩護梁和后連桿的長度后，從這個觀點動身，在設(shè)計時只要把掩護梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構(gòu)，運用作圖法就可以夠了，如圖所示（實際上液壓支架四連桿機構(gòu)屬雙搖桿機構(gòu)） 2.3.5推移機構(gòu) 圖1-5推移框架 支架的推移機構(gòu)包括推桿、連接頭、推移千斤頂和銷軸等，主要作用是推移輸送機和拉移支架。推移連桿的一端通過連接頭與輸送機相連，另一端通過推移千斤頂與底座相連，推移連桿除經(jīng)受推拉力外，還經(jīng)受必然的側(cè)向力避免底座的下滑。 液壓支架的架型 按照支架的結(jié)構(gòu)特點與支護型式，液壓支架有三種大體架型 <1）支撐式支架

51、 支撐式支架立柱較多，均呈直立狀態(tài)，項梁較長，立柱頂梁與底座組成一多欽點的矩形結(jié)構(gòu)。這種支架的工作阻力較大，支撐合力位于后部，切頂能力強，架型空間較大。但框架結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，經(jīng)受側(cè)向力的能力較差。適用于直接頂穩(wěn)定和堅硬老頂周期壓力明顯或強烈的頂板，不適用于破碎頂板。支撐式支架有垛式和節(jié)式兩種。 （2）掩護式支架 掩護式支架都有掩護梁擋住采空區(qū)砰石，立柱較少，均呈傾斜布置，頂梁較短，立柱可斜支在底座與頂梁或掩護梁之間。頂梁、掩護梁與底座組成半封鎖式結(jié)構(gòu)，將頂板、采空區(qū)與工作而空距離開。這種支架的工作阻力較小，切頂能力較弱，架型空間較小，但支架的防護性能較好。適用于破碎和中等穩(wěn)定直接頂（1?2類

52、），老頂壓力不明顯的頂板（I?II級）。有直支式和間支式兩種。 <3）支撐?掩護式支架 支撐?掩護式支架兼有支撐式和掩護式支架的結(jié)構(gòu)特點，均為四柱式，立柱可直立或斜支在頂梁或掩護梁上，相當(dāng)于支撐式與掩護式的組合，以支撐為主，掩護為輔。 這類支架的工作阻力、切頂項能力均介于上述二者之間，但由于有掩護梁，其掩護性能與穩(wěn)定性均較好，適用于直接頂穩(wěn)定和中等穩(wěn)定（2?4類），周期壓力明顯（II?IH）的頂板。 第三章.液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓支架的選型 3.1.1 液壓支架結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)選 按照以往液壓支架設(shè)計的經(jīng)驗總結(jié)，考慮到不同架型和機構(gòu)的支架一一圍巖力學(xué)彼此作用、支撐力矩、底板比壓等特

53、點，可以對掩護式與支撐掩護式結(jié)構(gòu)進行比較。 <1）液壓支架的力學(xué)特征綜述（見表3-1） 表3-1不同結(jié)構(gòu)液壓支架的力學(xué)特征比較 支架型式 結(jié)構(gòu)特征 主要力學(xué)特性 掩護式 支掩式 二支柱掩護式 支架承載力較小，底板比壓均勻，主動水平力較大 支頂式 二柱支頂掩護 式 支架承載力大，穩(wěn)定性好，底座尖端比壓較大，對頂板的主動水平力較大，前端支撐力大 支撐掩護式 支頂支 四柱（或三柱） 穩(wěn)定性好，抗水平力強，比壓均勻，但支柱能力利用率低 支頂式 四柱X型 頂梁合力調(diào)節(jié)范圍大，伸縮比大，承載力高 四柱支撐掩護 式 承載力大，切頂能力強，比壓較均勻 3.1.2

54、液壓支架的架型選擇原則 在選擇液壓支架時既要保證對工作面頂板實現(xiàn)靠得住的支撐，又要避免過大的設(shè)備投資，致使沒必要要的浪費。因此，液壓支架的正確選型對于工作而經(jīng)濟效益關(guān)系重大。液壓支架架型的選擇，主要取決于液壓支架的力學(xué)性能是不是適用礦井的頂?shù)装鍡l件和其它地質(zhì)條件。在同時允許選用幾種架型時，應(yīng)優(yōu)先選用價錢廉價的支架，支承式支架最廉價，其次為掩護式。支承式支架適合于穩(wěn)定頂板。掩護式支架適合于中等穩(wěn)定和一般破碎的頂板。支承掩護式支架適合于周期來壓強烈，中等穩(wěn)定和穩(wěn)定頂板。在綜采工作面支架選型時，還應(yīng)注意下述四點原則： <1）對于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，應(yīng)優(yōu)先選用二柱掩護式支架。但在底板極松軟條

55、件下,必需嚴(yán)格驗算并限制支架底座尖端比壓，不得超過底板允許比壓即極限載荷強度。在此條件下，通常應(yīng)避免利用重型支架。 （2）對于超級穩(wěn)定和穩(wěn)定的難垮落頂板和周期來壓強烈和十分強烈的頂板，應(yīng)優(yōu)先考慮選取四柱支撐掩護式支架。 （3）眾所周知，三點決定一個平面，由于頂板不平，四柱式支架中總有一根支柱對頂板的實際支撐力很低，因此二柱式掩護支架支撐能力利用率高于四柱式。即二柱式支架對頂板的實際支撐力高于一樣名義額定阻力的四柱式支架，特別是對機道上方頂板的支護強度。 （4）在不穩(wěn)定頂板條件下利用四柱式支架應(yīng)注意對機道上方的頂板控制，包括增加前任阻力及可伸縮前梁等。 3.1.3影響架型選擇的因素 液

56、壓支架的選型受到礦井的煤層、地質(zhì)、技術(shù)和設(shè)備條件的限制，因此，以上因素都會影響到支架的選型。 液壓支架架型的選擇首先要適合于頂板條件。一般情況下可按照頂板的級別，由表3-1-5見《綜采技術(shù)手冊》（上冊）中直接選出架型。 （1）煤層厚度 ①當(dāng)煤層厚度超過1.5m,頂板有側(cè)向推力和水平推力時，應(yīng)選用抗扭能力強的支架，一般不用支承式支架。 ②當(dāng)煤層厚度達到2.5m?2.8m以上時，需選擇帶有護幫裝置的掩護式或支承掩護式支架。 ③煤層厚度轉(zhuǎn)變大時，應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大的掩護式，帶有機械加長桿或雙伸縮立柱的支架。 ④假頂分層開采，應(yīng)選用掩護式支架。 （2）煤層傾角 ①煤層傾角＜10°時，支

57、架可不設(shè)防倒滑裝置。 ②傾角在10°?25°以上時，應(yīng)選用帶有防滑裝置的支架。 ③傾角＞25。時，排頭支架設(shè)防倒滑裝置，工作而中部支架設(shè)底調(diào)千斤頂，工作而中 部輸送機設(shè)置防倒滑裝置。 （3）底板強度 ①驗算比壓，應(yīng)使支架底座對底板的比壓不超過底板允許比壓。 ②為使移架容易，設(shè)計時要使支架底座前部比后部的比壓小。 （4）瓦斯含量 對瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合保安規(guī)程的要求，并選用通風(fēng)端而較大的支承式或支承掩護式支架。 （5）煤層硬度 當(dāng)煤層為軟煤層時，支架最大采高一般W2.5m：中硬煤層時，支架最大采高一般W3.5m：硬煤層時，支架最大采高 （6）地質(zhì)構(gòu)造 斷層十分發(fā)育

58、，煤層轉(zhuǎn)變過大，頂板的允許暴露面積在5?801，以下時，時間在20min以上時，暫不宜利用綜采。 （7）設(shè)備本錢 綜合各條件，宜選用支撐掩護式支架的架型，即本組畢業(yè)設(shè)計所選擇架型。 液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3. 2.1肯定液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則與內(nèi)容 （1）肯定支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的原則 ①要知足配套設(shè)備（采煤機、輸送機）的相關(guān)要求： ②與支架的工作方式（即時支護或滯后支護）相適應(yīng)； ③結(jié)構(gòu)緊湊，行人操作方便； ④支架的工作穩(wěn)定性好。 （2）肯定支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的內(nèi)容 ①肯定正常工作條件下，支架與相應(yīng)設(shè)備的位置關(guān)系； ②肯定支架整體與主要部件的布置與尺寸。 3.2.2液壓支架整體結(jié)構(gòu)

59、尺寸設(shè)計 液壓支架的結(jié)構(gòu)型式很多，且隨著采高和應(yīng)用條件的不同，支架的結(jié)構(gòu)布置和尺寸也各 異。下而僅分析目前普遍應(yīng)用的三種典型架型的整體布置與結(jié)構(gòu)尺寸的一般范闈。 （1）液支架的高度及其伸縮比的肯定 一般應(yīng)首先肯定支架適用煤層的平均采高，然后肯定支架高度。 對于大采高支架，按下式肯定支架高度，即 Hmax=Mmax十(200?400)mm Hmin=Mmin-(500?400)mm Hmax支架最大高度(mm)； Hmin支架最小高度(mm)； Mmax最大采高(mm)： Mmin最小采高(mm) Mmax=KS[M( Mmin=/CS2Mc 式中Mc煤層平均厚度；

60、 Ks「KS1煤層厚度上、下波動系數(shù)，一般取Ks1=l.1?1.3, KS2=0.8?0.90o 對于中厚煤層支架，按下式肯定支架高度， 即：Hinax=Mmax+(200?300) Hmin=Mmin—(300?400) 對于薄煤層支架，則按下式肯定支架高度，即 Hmax=Mmax+(100?200) Hmin=Mmin一(150?250) 支架的最大高度與最小高度之差為支架的調(diào)高范圍。調(diào)高范圍越大，支架適用范圍越廣調(diào)高范圍給支架結(jié)構(gòu)設(shè)計造成困難，靠得住性降低。 綜合以上分析咱們在設(shè)計進程中取Hmax=2600mm.Hmin=1200mmo 支架的伸縮比指其最大與最小高度

61、之比即： m=Hrn.Hn 由于液壓支架的利用壽命較廠，并可能被安裝在不同采高的采煤工作而，所以，支架應(yīng)具有較大的伸縮比。在采用雙伸縮立柱時，垛式支架的伸縮比為：支撐式支架為：掩護式支架可達3,一殷范圍是至，煤層較薄時選大值。 m=Hm/Hn=2600/1200= 符合掩護式支架的伸縮比范圍。 (2)中心距和寬度的肯定 支架中心距一般等于工作而一節(jié)溜槽長度。目前國內(nèi)外液壓支架中心距大部份采用1.5m0大采高支架為促高穩(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m。 支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度。寬度的肯定應(yīng)考慮支架的運輸安裝和調(diào)高要求

62、。支架頂梁一般裝有活動側(cè)護板一般行程170?200皿。當(dāng)支架中心距為m時，最小寬度一般1400-1430mm,最大寬度一般1570?1620mH當(dāng)支架中心距為）11時，最小寬度一般1650?1680mm,最大寬度一般1850?1880m當(dāng)支架中心距為m時，若是帶有活動側(cè)護板，最小寬度一般1150?1180mm,最大寬度一般1320?1350mm：若是不帶活動側(cè)護板，則寬度一般取1150?1200mm. （3）支架間距 所謂支架間距，就是相鄰兩架中心間的距離，按如下公式計算： b=B+nC 式中b:支架間距 B:每架支架頂梁總寬度 C:向鄰支架頂梁間的間隙 n：每架所包括的組架或框

63、架數(shù)，整體自移式支架n=l,整體慢慢式支架n=2,節(jié)式組合邁步支架11=支架節(jié)數(shù)。支架間距b主要按照支架型式，但目前主要按照刮板運輸機油槽節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接的位置來肯定，目前我國刮板運輸機油槽每節(jié)長度為1.5m,千斤頂連接位置在刮板槽中間，所以除日式和邁步式支架外，支架間距一般為L5m,此處恰取1500mm□ （4）四連桿機構(gòu)的設(shè)計 四連桿機構(gòu)的幾何作圖法 肯定掩護梁上欽點至頂梁梁面之距和后連桿下欽點至底座底面之距 取掩護梁上欽點至頂梁梁而之距為100mm,取后連桿下欽點至底座底面之距為100mm.掩護梁和后連桿的長度的肯定 用解析法來肯定掩護梁和后連桿的長度，如下圖所示 其

64、中G--掩護梁長度： A—-后連桿長度： L2--e'點引垂線到后連桿下欽點之距； Hi-一支架最高位置時的計算高度： H2-一支架最低位置時的計算高度。 按照四連桿機構(gòu)的幾何特征，初選P1=56。，Q1=78。，P2=26°,Q=26°, 由圖所示的幾何關(guān)系可以列出如下兩式： GcosPi—AcosQi GcosP2—AcosQ2=L2 聯(lián)立以上兩式可得： AcosP2-cosPt G1COS02—COsOi 將以上各值代入可得 A/G二 一般A/G的比值按以下范圍來取： 掩護式支架A/G二?； 故A/G取適合， 支架最高位置時的計算高度為： Hi=Gsi

65、nPi+AsinQj 將A/G二代入上式中可得 G=1791,A=918,取整后G=1800,A=920：Pl仍取56°,從頭計算后可得： Q1=78°，P2=26°,Q=26° 四連桿機構(gòu)設(shè)計的幾何作圖法按如下步驟進行。 一、肯定掩護梁上欽點至頂梁頂面之距和后連桿下欽點至底座至底面之距。 按類比法肯定掩護梁上欽點至頂梁頂面之距和連桿下欽點至底座至底面之距均為lOOmmo 2.掩護梁和后連桿長度的肯定 用解析法來肯定掩護梁和后連桿的長度，如下圖所示。 設(shè)：G—掩護梁長度， A—后連桿長度， L2--e'點引垂線到后連桿下欽點之距， H1-一支架最高位置時的計算高度，

66、H2---支架最低位置時的計算高度。 （1）肯定后連桿下欽點0點的位置，使它大體比底座底面略高200?250mm（或類比同類型支架肯定）。 （2）過0點作與底座面平行的水平H—H線。 （3）過0點作與H-H線的夾角為Q1的斜線。 （4）在此斜線上截獲線段。a,oa長度等于A,a點即為后連桿與掩護梁的欽點。 （5）過a點作與H—H線有夾角al的斜線，以a點為圓心，以G為半徑作弧交此斜線一點「，此點為掩護梁與頂梁的欽點。 （6）過e'點作H—H線的平行線F—F線，則H-H線與F-F線的距離為Hi,為液壓支架最高位置時的計算高度。 （7）以a點為圓心，以（?）G長度為半徑作弧，在掩護梁上交一點b,為前連桿上校點的位置。 （8）過e'點作F—F線的垂線（以為液壓支架由高到底轉(zhuǎn)變時，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，頂梁與掩護梁的欽點e； （10）取ee某一點，e為液壓支架降到此高度時掩護梁與頂梁的欽點（液壓支架由高到低轉(zhuǎn)變時，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、轉(zhuǎn)變寬度等）。 （11）以0點