毕业论文终稿-掩护式液压支架设计（送全套CAD图纸 资料打包）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763摘要本论文主要阐述了一般掩护式液压支架的设计过程。设计内容包括选架型、总体设计、主要零部件的设计、主要零部件的校核和液压系统的设计。由于该煤层厚度适中，选用掩护式液压支架。煤层厚度介于之间，煤层厚度变化较大，选用调高范围大且抗水平推力强且带M8352护帮装置的掩护式支架。支架采用正四连杆机构，以改善支架受力状况。顶梁、掩护梁、底座均做成箱体结构；立柱采用双伸缩作用液压缸，以增加工作行程来满足支架调高范围的需要。推移千斤顶采用框架结构，以减少推溜力和增大移架力。为了提高移架速度，确保对顶板的及时支护，采用锥阀液压系统。关键词液压支架液压四连杆机构采煤支架选型推溜移架下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763ABSTRACTTHEARTICLEMAINLYELABORATEDTHEGENERALSHIELDTYPEHYDRAULICPRESSURESUPPORTDESIGNPROCESSTHEDESIGNCONTENTINCLUDESCHOOSES,THESYSTEMDESIGN,THEMAINSPAREPARTDESIGN,THEMAINSPAREPARTEXAMINATIONANDTHEHYDRAULICSYSTEMDESIGNBECAUSETHISCOALBEDTHICKNESSISMODERATE,SELECTSTHESHIELDTYPEHYDRAULICPRESSURESUPPORTCOALBEDTHICKNESSISSITUATEDBETWEENBETWEENTHE2538RICE,COALBEDTHICKNESSCHANGEBIGGER,SELECTSADJUSTSTHEHIGHSCOPEBIGALSOTHEANTIHORIZONTALTHRUSTISSTRONGALSOTHEBELTPROTECTSHELPSTHEEQUIPMENTTHESHIELDTYPESUPPORTTHESUPPORTUSESTHEFOURLINKMOTIONGEAR,IMPROVESTHESUPPORTSTRESSCONDITIONTHETOPBEAM,CAVINGSHIELD,THEFOUNDATIONMAKESTHEPACKEDINABOXBODYSTRUCTURETHECOLUMNUSESTHEDOUBLEEXPANSIONANDCONTRACTIONFUNCTIONHYDRAULICCYLINDER,INCREASESTHEPOWERSTROKETOSATISFYTHESUPPORTTOADJUSTTHEHIGHSCOPETHENEEDPASSESTHEHOISTINGJACKTOUSETHEPORTALFRAMECONSTRUCTION,REDUCESPUSHESSLIDESTHESTRENGTHANDINCREASESMOVESASTRENGTHINORDERTOENHANCEMOVESASPEED,GUARANTEESISPROMPTTOTHEROOFSUPPORT,USESTHEMUSHROOMVALVEHYDRAULICSYSTEMKEYWORDTHEHYDRAULICPRESSURESUPPORT,HYDRAULICPRESSURE,FOURLINKMECHANISM,MININGCOAL,SUPPORTSHAPINGPUSHFORWARDSTHECONVEYER,ADVANCINGTHEPOWEREDSUPPORT下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763目录1概述511液压支架的组成和分类512液压支架的工作原理813液压支架的支护方式1114支架选型的基本参数122总体设计1421选架型1422液压支架基本参数的确定1623采煤机、液压支架和输送机的配套1924四连杆机构设计2125顶梁长度的确定2826立柱及柱窝位置的确定2927平衡千斤顶位置的确定3328其它千斤顶位置的确定363支架的受力计算3931液压支架受力分析3932确定支架的支护强度4033底座接触比压计算4034支架支护效率404液压支架的主要部件的设计4241前梁4342主顶梁4343掩护梁4444前、后连杆4545底座4546立柱4647千斤顶475主要零、部件的强度校核4951校核的基本要求4952前梁的校核5053主顶梁的校核5254掩护梁的强度校核5555底座强度校核5756销轴和耳座的强度校核5957立柱强度校核626液压系统设计6861液压支架的液压系统的简介6862液压支架的液压系统拟订6963液压元件的选取7164液压控制系统72结束语76参考文献77买文档送全套图纸扣扣4149516051概述11液压支架的组成和分类111液压支架的组成液压支架是综采工作面支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。液压支架的种类很多，但其基本功能是相同的。液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系“般分为三大类，即支撑式、掩护式图12和支撑掩护式图13根据支架各部件的功能和作用，其组成可分为4个部分1承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。其主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。2液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。3控制元部件，包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀，以及管路、液压、电控元件等。其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作特性。图12掩护式液压支架结构图13支撑掩护式液压支架结构4辅助装置，如推移装置、护帮或挑梁装置、伸缩梁或插板装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件等。这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。112液压支架的分类及特点按液压支架在采煤工作面的安置位置来划分，有端头液压支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面所有位置的支架。中间液压支架按其结构形式来划分，可分为三种基本类型，即支撑式、掩护式和支撑掩护式。1支撑式支架支撑式支架是出现最早的一种架型，按其结构和动作方式的不同，支撑式支架又分为垛式支架（图14A）和节式支架（图14B）两种结构型式。垛式支架每架为一整体，与输送机连接并互为支点整体前移。节式支架由个框节组成，移架时，各节之间互为支点交替前移，输送机用于支架32相连的推移千斤顶推移。节式支架由于稳定性差，现已基本淘汰。支撑式支架的结构特点是顶梁较长，其长度多在左右；立柱多，一般是M4根，且垂直支撑；支架后部设复位装置和挡矸装置。以平衡水平推力64和防止矸石窜入支架的工作空间内。支撑式支架的支护性能是支撑力大，且作用点在支架中后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗水平载荷的能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架的的工作空间和通风断面大。由上可知，支撑式支架适用于直接顶稳定、老顶有明显或强烈周期来压，且水平力小的条件。此种支架在现阶段的综采工作面的生产时都已基本不再采用。2掩护式支架（如图12）其主要由前梁、主梁、掩护梁和侧护板、底座、前后连杆、前梁千斤顶、推移千斤顶、操纵阀等组成。AB图14支撑式支架结构形式垛式支架节式支架AB它的结构特点是有一个较宽的掩护梁以挡住采空区矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撑力间接作用与顶梁或直接作用与顶梁上。掩护式支架的立柱较少，除少数掩护式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。这种支架的立柱都为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封。通常顶梁较短，一般为左右。30M掩护式支架的支护性能是支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大、且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架。但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。由上可知，掩护式支架适用于顶板不稳定或中等稳定、老顶周期来压不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件。3支撑掩护式支架（如图13）其主要由防片帮千斤顶、前梁、顶梁、掩护梁、底座、推移千斤顶、立柱等组成。支撑掩护式支架是在吸收了支撑式和掩护式两种支架优点的基础上发展起来的一种支架。因此，它兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性能，可适应各种顶底板条件。此种支架的优点是支撑力大，切顶性能强，防护性能好，通风断面大，稳定性好，应用范围广。它的缺点是结构复杂，成本较高。支撑掩护式支架的立柱均为两排，立柱可前倾或后倾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，两排立柱都是直接支撑在顶梁上，个别情况下，也有后排立柱支撑在掩护梁上而前排立柱支撑在顶梁上。4特种液压支架特种液压支架是为了满足某些特殊的要求而发展起来的液压支架，在结构形式上仍属于以上某种液压支架。包括放顶煤支架等。12液压支架的工作原理液压支架在工作过程中必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来实现完成的。如图15示1升柱当需要支架上升支护顶板时。高压乳化液进入立柱的活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，使与活塞杆相连接的顶梁接触顶板。2降柱当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，另一腔回液，迫使活塞杆下降，于是顶梁脱离顶板。图15液压支架工作原理顶梁立柱底座推移千斤顶安全阀液控单向阀、操纵阀123456789输送机乳化液泵主供液管主回液管10123支架和输送机前移支架和运输机的前移，都是由底座上的推移千斤顶来完成的。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶的活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁；当需要推运输机时，支架支撑顶板后，高压液进入推移千斤顶的活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，是活塞杆伸出，把运输机推向煤壁。支架的支撑力与时间曲线，称为支架的工作特性曲线，如图16所示支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段初撑阶段；增阻阶段；恒阻阶段；初撑力；工作阻力0T1T2T1P2（1）初撑阶段支架在升柱时，高压液进入立柱下腔，立柱升起使顶梁接触顶板，立柱下腔压力增加，当增加到泵站工作压力时，泵站自动卸载，支架的夜控单向阀关闭，立柱下腔压力达到初撑力，此阶段为初撑阶段，0T此时支架对顶板的支撑力为初撑力。支撑式支架的初撑力为1132104NPDBCKN图16支架的工作特性曲线式中支架立柱的缸径，；DM泵站的工作压力，；BPMPA支架立柱的数量。N由上式可知，支架初撑力的大小取决于泵站的工作压力，立柱缸径和立柱的数量。合理的初撑力是防止直接顶过早的因下沉而离层、减缓顶板下沉速度、增加其稳定性和保证安全生产的关键。一般采用提高泵站工作压力的办法来提高初撑力，以免立柱的缸径过大。（2）承载增阻阶段支架初撑后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直到增加到支架的安全阀调正压力，立柱下腔压力达到工作阻力。此阶段为增阻阶段。1T（3）恒阻阶段随着顶板压力继续增加，使立柱下腔压力超过支架的安全阀压力调正值时，安全阀打开而溢流，立柱下缩，使顶板压力减小，立柱下腔压力降低，当低于安全阀压力调整之后，安全阀停止溢流，这样在安全阀调整压力的限制下，压力曲线随时间呈波浪形变化，此阶段为恒阻阶段。此时2T支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力决定的。支撑式支架的工作组力为1232104NPDAKN式中支架安全阀的调定压力；APM支架的工作阻力标志着支架的最大承载能力。对于掩护式和支撑掩护式支架，其初撑力和工作阻力的计算还要考虑到立柱倾角的影响因素。支架的工作阻力是支架的一个重要参数，它表示支架支撑力的大小。但是，由于支架的顶梁长短和间距大小不同，所以并不能完全反映支架对顶板的支撑能力。因此，常用单位支护面积顶板上所受支架工作阻力值的大小，即支护强度来表示支架的支护性能。即13310FPQMA式中支架的支护面积，。F2M13、液压支架的支护方式综采工作面的主要生产工序有采煤、移架和推溜。3个工序的不同组合顺序，可形成液压支架的3种支护方式，从而决定工作面“三机”的不同配套关系。1即时支护般循环方式为割煤一移架一推溜，工作面“三机”的配套关系。即时支护的特点是，顶板暴露时间短，梁端距较小。适用于各种顶板条件，是目前应用最广泛的支护方式。2滞后支护一般循环方式为割煤一推溜一移架。滞后支护的特点是，支护滞后时间较长，梁端距大，支架顶梁较短。可用于稳定、完整的顶板。3复合支护般循环方式为割煤一支架伸出伸缩梁一推溜一收伸缩梁一移架。复合支护的特点是支护滞后时间短，但增加了反复支撑次数。可适用于各种顶板条件，但支架操作次数增加，不能适应高产高效要求，目前应用较少。14支架选型的基本参数141对液压支架的基本要求1为了满足采煤工艺及地质条件的要求，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效地控制顶板，保证合理的下沉量。2液压支架要有足够的推溜力和移架力。推溜力一般为左右；KN10移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为,中厚煤层一般为KN150,厚煤层一般为。KN2501433防矸性能要好。4排矸性能要好。5要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸、稀释有害气体等安全方面的要求。6为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。7调高范围要大，照明和通讯方便。8支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定值。9要求支架有足够的刚度，能够承受一定得不均匀载荷和冲击载荷。10满足强度条件下，尽可能的减轻支架重量。11要易于拆卸，结构要简单。12液压元件要可靠。142设计液压支架必需的基本参数1顶板条件根据老顶和直接顶的分类，对支架进行选型。给定参数老顶I级直接顶2级2最大和最小采高根据最大和最小采高，确定支架的最大和最小高度，以及支架的支护强度。给定煤层厚度2538M3瓦斯等级根据瓦斯等级，按保安规程规定，验算通风断面。给定条件瓦斯等级1级4底板岩性及小时涌水量根据底板岩性和小时涌水量验算底板比压。5工作面煤壁条件根据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。6煤层倾角根据煤层倾角，决定是否选用防倒防滑装置。给定条件煤层倾角O87井筒罐笼尺寸根据井筒罐笼尺寸，考虑支架的运输外形尺寸。8配套尺寸据配套尺寸及支护方式来计算定量长度。2液压支架的总体设计21液压支架的选型正确选择液压支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。在具体选择架型时，首先要考虑煤层的顶板条件。表21是根据国内外液压支架的使用经验，提出了各种顶板条件下适用的架型，它是选择支架的主要依据由于给定参数中顶底版性质老顶I级、直接顶2级，底板平整，无影响支架通过的断层，初步选择为掩护式支架。1煤层厚度煤层厚度不但直接影响到支架的高度和工作阻力，而且还影响到支架的稳定性。当煤层厚度大于软煤层下限，硬煤层上限时，应选258M用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。当煤层厚度变化较大时，应选用调高范围大的支架。因此本次设计应选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。2煤层倾角煤层倾角主要影响支架的稳定性、倾角大时易发生倾倒下滑等现象。当煤层倾角大于时，应设防滑和调架装置，当倾角超过时，应105O18O同时具有防滑防倒装置。给定煤层倾角，不用设置防滑和调架装置。O83底板性质底板承受支架的全部载荷，对支架的底座影响较大，底板的软硬和平整性，基本上决定了支架地做的结构和支撑面积。选型时，要验算底座对底板的接触比压，其值要小于底板允许比压（对于砂岩底板，允许比压为,软底板为左右）MPA1629PA9804瓦斯涌出量对于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通风断面应满足通风的要求，选型时要进行验算。表21老顶级别IIIIIIIV直接顶级别12312312344支架类型掩护式掩护式支撑式掩护式掩护式或掩护式支撑掩护支撑掩护支撑或支支撑或支支撑式采高小于25M时支撑掩护式式式撑掩护式撑掩护式支撑掩护式采高大于25M时支架支护强度AMP采高123402940343（0245）0441（0343）0539（0441）130294130343（0245）130441（0343）130539（0441）16029416034316044116053920294203432044120539应结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区单体支柱支护强度采高123014702450343130147130245130343160147160245160343按采空区处理方法确定注括号内的数字是掩护式支架的支护强度。表中所列支护强度在选用时，可根据本矿情况允许有5的波动范围。表中13、16、2分别为II、III、IV级老顶的分级增压系数；IV级老顶只给出最低值2，选用时可根据本矿实际确定适宜值。5地质构造地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在和以下时，暂不宜采用液压支架。28M0IN6设备成本在满足要求的前提下，应选用价格便宜的支架。此外，对于特定的开采要求，应选用特种支架。22液压支架参数的确定221支护强度和工作阻力支护强度取决于顶板性质和煤层厚度。支护强度可根据下列公式估算（21）MPAKHQ510式中K作用与支架上的顶板岩石系数，一般取。顶板条件好、58周起来压不明显时取下限，否则取上限；H采高，M顶板岩石密度，一般为PA705放顶煤支架的支护强度一般为M支架工作阻力P应满足顶板支护强度的要求，即支架工作阻力由支护强度和支护面积所决定。（22）KNQFP310式中F支架的支护面积，可按下式计算2M231LCBLCA2式中支架顶梁长度,两端距,支架顶梁宽度，BM架间距,1K支架中心距,A对于支撑式支架，支架立柱的总工作组力等于支架工作阻力。对于掩护式和支撑掩护式支架，由于受到立柱倾角的影响，支架工作阻力小于支架立柱的总工作阻力。工作阻力与支架立柱的总工作阻力的比值，称为支架的支撑效率，所以支架立柱的总工作阻力为总P（24）KNP总支撑式支架的、支撑掩护式和掩护式支架取左右。1080222初撑力初撑力的大小是相对与支架的工作阻力而言，并与顶板的性质有关。较大的初撑力可以使支架较快地达到工作阻力，防止顶板过早的离层，增加顶板的稳定性。对于不稳定和中等稳定顶板，为了维护机道上方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作阻力的80；对于稳定顶板，初撑力不宜过大，一般不低于工作阻力的60，对于周期来压强烈的顶板，为了避免大面积的垮落对工作面的动载威胁，应取较高的初撑力，约为工作阻力的75。223移架力与推溜力移架力与支架结构、吨位、支撑高度、顶板状况是否带压移架等因素有关。一般薄煤层支架的一架力为中等厚度煤层支架为105KN厚煤层为。推溜力一般为1503KN34105KN224支架调高范围支架最大结构高度25MSMH143081MAXAX支架最小结构高度26252ININ式中、煤层最大、最小采高MAXI伪顶冒落的最大厚度，一般取1SM302顶板周期来压时的最大下沉量、移架使支架的下降量和2顶梁上、底座下的浮矸、煤层厚度之和，一般取5确定支架的最低高度时还应考虑到井下的允许运输高度。支架的伸缩比（27）781324MINAXHKS值的大小反映了支架对煤层厚度变化的适应能力，其值越大，说明S支架适应煤层厚度变化的能力越强，采用单伸缩立柱，值一般为16左SK右。若进一步提高伸缩比，需采用带机械加长杆的立柱或双伸缩立柱，其值一般为25左右。薄煤层厚度可达。由于又考虑到煤层SKM3781S厚度较高，初选双伸缩立柱。225中心距和宽度的确定支架中心距一般等于工作面一节溜槽长度。目前国内外液压支架中心距大部分采用大采高支架为提高稳定性中心距可采用，轻型支M51M751架为适应中小煤矿工作面快速搬家的要求，中心距可采用。因此设计2中预取15M。支架宽度是指顶梁的最小和最大宽度。宽度的确定应考虑支架的运输、安装和调架要求。支架顶梁一般装有活动侧护板，侧护板行程一般为。当支架中心距为时，最小宽度一般取,最M2017M51M1430大宽度一般取。当支架中心距为时，最小宽度一般取60157751，最大宽度一般取。当支架中心距为68580时，如果顶梁带有活动侧护板，则最小宽度一般取，21180最大宽度一般取，如果顶梁不带活动侧护板，则一般取M13502。M1205226底座宽度底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。在设计支架的底座长度时，应考虑如下诸方面支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；使于人员操作和行走，保证支架的稳定性等。通常，掩护式支架的底座长度取35倍的移架步距一个移架步距为，即左右；支撑掩护式支架的底座长度取4倍的移架步距，M6012即左右。4223采煤机、液压支架和输送机的配套231采煤机、液压支架和输送机的配套综采工作面采煤机、液压支架和输送机之间在性能参数、结构参数、空间尺寸及相互连接等方面，有着严格的配套要求，以保证综采工作面的最大生产能力和安全生产的要求。（1）生产能力的配套采煤机是综采工作面的主要生产设备，综采工作面的生产能力主要取决于采煤机的落煤能力。因此，为保证采煤机生产能力的发挥，工作面输送机的生产能力要大于采煤机的生产能力，液压支架移架的速度应大于采煤机的牵引速度。通常与采煤机配套的工作面输送机，液压支架、平巷转载机、可伸缩皮带机等设备，其生产能力要按采煤机生产能力的120计算。（2）性能配套综采工作面“三机”性能配套，主要通过设备结构参数的配套来实现，以解决设备性能间互相制约的问题。如采煤机的摇臂长度应大于输送积机尾的长度，这样才能保证采煤机割煤到输送积机尾底座端部。（3）几何关系的配套为便于司机观察和操作，并考虑顶板下沉量的影响，适应顶底板起伏以及煤层变化、机身调斜等情况，使采煤机沿工作面顺利通过，要求支架顶梁和采煤机工作面之间留有足够的空间，该空间高度C称为过机高度，一般C小于。M2501采机底托架应有足够的高度，以保证过煤高度。ME4025从安全角度考虑，F应愈小愈好，但却受到机器结构参数等因素的约束，由图可知28XGEB式中煤壁与输送机铲板之间的距离。，以防止采EME201煤机滚筒在输送机弯曲段切割铲煤；立柱倾斜时的水平增距；X输送机宽度，由铲煤机宽度F,输送机中部溜槽宽度、电缆槽GS和导向槽宽度及前柱与电缆槽间的距离组成；AB其它符号的意义同前为避免由于输送机偏斜时采煤机截割顶梁、支架梁端与煤壁间应留有。M402从前柱到梁端的距离L为29FBDX支架工作时的最小支撑高度H为210ACT其中顶梁厚度T采煤机机面高度，为采煤机机身高度、输送机高度和底托架高度A和232其他附属设备的配套煤层倾角大于时，采用链牵引的采煤机应设置防滑装置；当倾角大于10O时应安装防滑绞车，输送机应设置防滑锚固装置，支架也应有防倒防滑和调16O架装置；而对于大采高工作面设备，煤层倾角大于时，即应设防滑装置。10O落煤块度过大时，工作面转载机上应设置破碎装置。本设计采用配套液压支架北京煤机厂42/3Y采煤机02MG刮板运输机6/7SZ配套图如下图（21）图2124四连杆机构设计241四连杆机构的作用四连杆机构是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要部件之一。其作用概括起来主要有两个其一是当支架由高到低变化时，借助四连杆机构使支架顶梁前端点的运动轨迹呈近似双纽线，从而使支架顶梁前端点与煤壁间距离的变化大大减小，提高了管理顶板的性能；其二是使支架能承受较大的水平力。为了掌握四连杆机构的设计方法，必须正确理解四连杆机构的作用。下面通过四连杆机构动作过程的几何特征进一步阐述其作用。这些特征是四连杆动作过程的必然结果。1支架高度在最大和最小范围内变化时，顶梁端点运动轨迹的最大宽度，最好为以下；70EM302支架在最高位置时和最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角和后连杆与P底平面的夹角，应满足如下要求Q支架在最高位置时，；支架在最低位置时，为OP625OQ857有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩护梁上，根据物理学摩擦理论可知，要求，如果刚和矸石的摩擦系数，则，为了安全WTG03WOP716可靠，最低工作位置应使为宜。而角主要考虑后连杆底部距底板OP25要有一定距离，防止支架后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降。一般取,在特殊情况下需要角度较小时,可提高后连杆下铰点的高OQ352度；3掩护梁与顶梁铰点和瞬心中心间的只限于水平线夹角,满足。原因是角直接影响支架承受附加力的数值大小。035TG4应取顶梁前端点运动轨迹双纽线向前凸的一段为支架工作段，如图22所示的H段。图22所示其原因为当顶板来压时，立柱让压下缩，使顶梁有向前移的趋势，可防止岩石向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向采空区。同时底板防止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增加了顶梁前端的支护力，防止顶梁前端上方顶板冒落，并且使底座前端比压减小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相应减小，所以减轻了掩护梁的外负荷。242用优选设计法设计四连杆机构目标函数的确定令支架由高到低时，顶梁前端运动轨迹近似呈斜线；这样比用直线作为目标函数的双纽线的上半部分要长。四连杆机构的设计通过程序来计算和验证，程序编制如下所示PRIVATESUBCOMMAND1_CLICKDIMH1,H2ASDOUBLE支架最高，最低计算高度DIMP1ASDOUBLE支架在最高位置时，顶梁与掩护梁夹角DIMQ1ASDOUBLE支架在最高位置时，后连杆与底座平面夹角DIMIASDOUBLE后连杆与掩护梁的比值DIMI1ASDOUBLE前后连杆上铰点之距与掩护梁的比值DIMGASDOUBLE掩护梁长度DIMAASDOUBLE后连杆长度DIMBASDOUBLE前后连杆上铰点之距DIMFASDOUBLE前连杆上铰点至掩护梁上铰点之距DIMB1,B2,B3ASDOUBLEDIMCASDOUBLE前连杆长度DIMDASDOUBLE前连杆下铰点高度DIMEASDOUBLE前后连赶下铰点在底座上的投影距离DIMA1,Q2,O1,LASDOUBLEDIMSASDOUBLEH1VALTEXT1TEXTH2VALTEXT2TEXTFORP1091TO108STEP0034FORQ1131TO148STEP0034FORI061TO082STEP0042FORI1022TO03STEP002GH1/SINP1ISINQ1AIGBI1GFGBE1GCOSP1ACOSQ1X1FCOSP1Y1H1FSINP1Q20436P2ATNSQRABSGGE1ACOSQ22/E1ACOSQ2X2FCOSP2Y2BSINP2ASINQ2P3314/2ATNA/GATNE1/SQRGGAAE1E1Q3314/2P3X3FCOSP3Y3BSINP3ASINQ3MX3X3X1X1Y3Y3Y1Y1NX2X2X3X3Y2Y2Y3Y3T2X3X1Y2Y3Y3Y1X2X3XCMY2Y3NY3Y1/TYCNX3X1MX2X3/TCSQRX1XC2Y1YC2OC/AIFO09ANDO0ANDD452前梁强度校核521前梁受力情况假定前梁千斤顶缸体内径先按下表标准取为125M表52506380100110125140145200210220230250则前梁千斤顶的支撑力为（52）2230154AFDPKN83图51前梁前端受一集中载荷P，其受力图如上图所示前端集中载荷为KNP130256在断面AA处的弯矩为MM4130前梁做成变断面箱形结构，AA断面如下图所示图52AA断面522前梁强度计算1形心位置各板件的计算数据如下表所示表53件号12345数量面积形心位置惯性矩1138051162169340112317510274195422044891024结构件的形心位置为（53）FYNCCM2514872136895950132惯性矩（54）2YJCNN25196340510386172725379025194810254CM3弯曲应力（55）JMYC353790218412/15698CMN4安全系数钢板材料选取16MN，254/NCM（56）169823SN53主顶梁强度校核531主顶梁受力情况假设前梁失去作用，主顶梁受一集中载荷，其受力图如下图所示由上面求出为32793KN，距离铰接点1661MM,最大弯矩为AP1604COS826541MKN7图53主顶梁受力情况图主顶梁做成等断面箱式结构，在最大弯矩处的断面如下图所示图54532主顶梁强度计算（1）形心位置各板件计算数据如下表所示结构件的形心位置为（57）NCFY915249182746732801393051243092513725482763291CM40表54件号123456789数量NF2CMNY2NJ4CM113920829727362431422781191404845221195268218811110742371212544772352212516622592123804130411291452惯性矩（58）2YFJCNN46102734161083972958214024261035924CM3弯曲应力（59）JYMC25486107162/349CMN4安全系数钢板材料选取16MN，2345/SNCM0196SN54掩护梁强度校核541掩护梁受力情况由前面已经求出在掩护梁上前后连杆的销轴处受力为27259KN和209689KN，其受力图如下图所示图55掩护梁受力图最大弯矩发生在前连杆处，其值为MKNM71460SIN8926710最大弯矩处的断面表示如下图所示图56542掩护梁强度计算1形心位置各板件记算数据如下表所示表55件号12345数量11142NF2CM1561501751839Y06441481427NJ4C1726735296012494142结构件的形心位置（510）FYNC1487541065239239CM472惯性矩（511）2NNCJFY231045673105789849622CM3弯曲应力JMYC305146703128929876/NCM4安全系数钢板材料选取，N162345/SC1987S55底座强度校核551底座受力情况底座受力如下图所示图57图中立柱的压力以及前后连杆的拉力或压力在前面已经算出由得0M164COS81571604SIN820164COS1587OPIN2937593/CS920KN917083/56930/15841624421746最大弯矩发生在前柱窝处，最大弯矩为MKNPM561047831MAX最大弯矩处截面如下图所示图58552底座强度校核1形心位置各板件的计算数据列于下表表56序号123数量261NFCM28193270Y341751NJC430374477590结构件形心的位置FYNC270936812154M752惯性矩2YFJCNN715937546715348029209CM3弯曲应力JMYC5510476317294193/NM4安全系数钢板材料选取16MN，2/345CMNS7219534SN56销轴和耳座的强度校核561耳座的校核支架所有连接处的耳座，要受到拉伸或挤压的作用，所以要进行拉伸和挤压的强度校核。耳板在挤压的作用下的应力按下式计算（511）310,ERAMPZBD挤式中作用在销轴上的合力，KN偏载系数，一般取；EA12EA耳板数量；Z耳板厚度B耳板受挤压的投影面积。D挤压安全系数为（512）17NN挤S挤挤式中取13。耳板受拉的危险截面为销轴直径处，其拉力为（513）ERAZBDB拉MP式中耳板宽度；E安全系数为式中取13。NS拉N562销轴的强度校核为了简化校核步骤，把销轴与耳座的支反力按集中载荷进行计算，而且这样校核比用均部力模型进行计算更加安全。设销轴截面积为，抗弯模数为，所受剪力为，则销轴弯曲应力EFCMR和剪应力分别为N（514）CNW（515）ERF其合成应力为（516）23N安全系数为1S合1前梁与主顶梁连接处的销轴销轴直径，材料，；60M20CRMO685SPA前梁和主顶梁上的耳座尺寸相同宽，20MB厚度，材料，。3B1N34S拉力22208179AARXYKN019744KN销轴3302821057DWM2748596CMRBM（517）1710NMPAW（518）3294EFR225173091NPA合（519）68309SN合所以，销轴设计合理。2前梁上耳座工作中耳座受拉，因此应校核其拉应力。拉力222081709AARXYKN拉应力为31954206AEMPAZBDB拉安全系数。6853429137SNN合主顶梁上的耳座拉应力（520）3101754260AERMPAZBDB拉安全系数。85937SNN合主顶梁与掩护梁连接用销轴和耳座、后连杆与掩护梁及底座连接用销轴、前梁千斤顶用销轴及耳座校核、推移千斤顶用销轴和耳座校核同上。经校核均符合要求。57立柱强度的校核571立柱稳定性校核油缸的稳定性校核（参考机械工业出版社的机械工业设计手册（5）一根受压的直杆，在起负载力超过稳定临界力时，就不能保持其原有PKP直线状态下的平衡而失稳。所以，液压缸的稳定性条件为（521）KKPN式中活柱最大推力，液压缸稳定临界力，；KN稳定安全系数，一般取。N24KN液压缸的稳定临界力值与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度及其两端支撑状况等因素有关。由于缸体的刚度大都大于活塞杆的刚度，而且缸体在理论上不承受负载的轴向压力，故液压缸的稳定性主要取决于活塞杆的条件。如果液压缸在压缩工况下的最大挠度（的位置）发生在由导向中MAX心偏向活塞杆一侧（）时，液压缸的稳定临界力可按等截面杆（截面1XL等于活塞杆截面）来考虑。若是最大挠度点偏向缸体一侧（），则应按1XL不等截面阶梯杆来计算。判别最大挠度点位置的值可由下面的公式求得X（522）11280EJJXP式中活塞杆断面惯性矩，。1J4CM立柱的基本参数如下8902MKN（523）4441271666DJC式中立柱活柱的外径，；1C立柱活柱的内径，。2DM活塞杆头部到最大挠度处的距离，一般来说挠度最大处发生在1L活塞杆与缸体的交接处，即导向套处。但支撑高度为最大时，机械加长杆利用全部3段加长段。支撑高度上连接销轴到顶梁上顶面的距离下连接销轴到底1L座下底面距离缸体长度1260829501ML813640XL所以，液压缸的稳定临界力可按等截面来考虑。计算柔度LI式中活塞杆计算柔度；长度折合系数，由于立柱两端支撑，所以取1活塞杆计算长度，；L2601820LM活塞杆横断面的回转半径，I（525）41122935617044JJIAD柔性系数，查表45得，（材料）12,12027SIMN8056所以，活塞杆不会失稳,只抗拉强度不足而损坏。故只需进行强度校核。572活塞杆强度校核计算油缸的挠度1（526）20121COSMLGLAP活塞杆与导向套处的最大配合间隙，；1CM活塞与缸体处的最配合间隙，；2活塞头部销孔中心至最大挠度处（即导向中心）的距离，；1LCM缸体尾部销孔中心至最大挠度处的距离，；2C缸体全部外伸时，液压缸两端销孔间的距离，；L活塞杆全部外伸时，导向套前端到活塞滑动面末端的距离，A；CM活塞杆最大推力，；PKN液压缸自重，；0G液压缸轴线与水平面的夹角。活塞杆与导向套的配合为，；活塞与缸体处的配1709/F0135CM合为，；180/5H236854LC291CM15492LC3AC8026PKNG质量约为，M098352GMKN83O把以上参数代入上式得0150184953281495COS8305612230CM活塞杆的合成应力（527）0MMXPLAW合（528）22211746594DCM（529）333217加长段长度与活柱0984XLC加长段长度最大单边间隙加长段留在活柱内的长度的配合为，最大单边间隙；146/51HC17M加长段留在活柱内的长度20M所以8902056128974195286107567合2/KNCMMPA活塞杆的材料为，2SIMN84SPA安全系数7214SN合573验算缸体厚度（1）缸体厚度校核缸体厚度（530）1291805SDM由于，按中等壁厚刚体公式计算。1325S（531）2SSPCN缸内的工作压力，35SAMP记入管壁公差及腐蚀的附加厚度，一般取，C02CM强度系数，无缝钢管1安全系数SN缸体材料为无缝钢管时，BSIM27980BMPA一般取，现取4N53由上式得9802BAPN3521935219004548SM，缸体厚度满足要求。S（2）缸体与缸底焊接强度按下式计算（532）3322018901179544MAPMPDDN环形焊接内径为0185M0D环形焊接外径为M2190焊接效率，07。1N1N安全系数5347359BN式中焊缝抗拉强度，取其为B9BPA6液压系统设计61液压支架的液压系统的简介液压支架由不同数量的立柱和千斤顶组成，采用不同的操纵阀实现升柱、降柱、移架、推溜等动作。虽然支架的液压缸（立柱和千斤顶）种类、数量很多，但其液压系统都是采用多执行元件的并联系统。611液压支架传动系统的基本要求对于液压支架的传动装置，应具有以下基本要求采用结构简单，设备外型尺寸小，能远距离地传递大的能量；能承受较大的载荷；没有复杂的传动结构；在有爆炸危险和含尘的空气里保证工作安全；动作迅速；操作、调节简单；过载及损坏保护简单。容积式液压传动可最大限度的满足这些要求，因此液压支架均采用这种传动。612液压支架的液压传动特点液压支架的液压传动，与其它机械的容积式液压传动有很大的区别，其特点如下工作液的压力高（管路内的压力达，立柱内的压力达MPA402），流量大（）MPA703MIN/135L在液压系统中，采用粘度低和容量大的液体作为工作介质；液压缸、操纵阀，其它调节和控制装置等的数量大（高压泵16台、液压缸3001500个、安全阀150300个，还有同样数量的液控单向阀）；很长的液压管路（200300刚性管，5003000高压软管）；MPAMPA泵液压缸传动系统的换算弹性模数较低；根据支架的数量改变液流的参数；所有支架的结构上都有着相同的液压缸、液压装置以及它们之间都有相同的连接方式（相同的液压系统）；每节支架都重复着相同的工序，这些工序的总和构成液压支架的基本工序；为了保证系统具有较高的容积效率，实现无故障作业和工作人员的安全，液压系统的元件和部件要有好的密封性和可靠性。这些基本特点决定了液压传动元件以及整个系统在结构上的特点，即液压支架是以单节支架为单元的，这就决定了液压系统的构成，即工作面支架和端头支架的液压系统成为液压支架的基本组成部分。此外，可以把泵站、中心控制台和支架的液压管路等部分作为支架的公用液压系统。其中每个部分都具有独立的功能，在改善液压传动或者制定新的方案时，一般都可以单独地加以研究。62液压支架的液压系统拟订根据液压支架的架型和结构设计，确定立柱和千斤顶数目，并拟订液压系统。621立柱系统1单柱控制回路单柱控制回路如图61A、B、C、D、E所示，其中图A为单作用单柱，图B、C为双作用单柱，图D、E为双伸缩单柱。图A图B图C图C图D图612多柱控制回路多柱控制回路如图62A、B所示，图中为两根立柱并联组成，同时动作。图62A为共用一个控制阀回路，图为各用一个控制阀回路，采用双液控单向阀或用于双伸缩立柱。A共用一个控制阀回路；B各用一个控制阀回路图62多柱控制回路3带压移架回路带压移架回路如图63所示。在立柱控制阀前面装设一个由移架液路控制的支撑保持阀和一个与立柱活塞杆腔液路相通的节流阀，可使支架带压移架，设计时应考虑在移架时，支架对顶板的支撑力应大于10KN/M24端头锚固支架的闭锁回路端头锚固支架的闭锁回路，各柱升柱时，相互没有关系。而当桩柱升柱时，锚固柱必须处于升柱撑紧状态；反之，当锚固柱降柱时，桩柱的液路压力要达到一定植，否则液压打不开限压阀，不能进入桩柱或锚固柱的活塞杆腔，桩柱或锚固柱就降不下来，从而可以起到相互闭锁的作用。图63带压移架回路5提高立柱支撑力的回路提高立柱支撑力的回路采用两条压力液管路，一条为中压大流量供液管，另一条是高压小流量供液管。在立柱的初撑阶段，先由两条压力液管路共同供液，待顶梁支撑顶板，立柱活塞腔的液压力大于中压液管的压力，单向阀关闭，由高压小流量管路继续供液，直至达到预定的初撑力。63、液压元件的选取631液压系统的基本参数泵站采用工作压力为的乳化液泵站。工作介质乳化液5号MPA31水包油乳化液，牌号。YRA最大流量的计算移架过程中包括降柱、移架、升柱。因此依架的时间也就为这三个部分的时间之和。国家标准规定移架的时间不能超过22秒。设支架移架时，支架下降。设降柱时间为,升柱时间为,依架时间MIN101T2T为。3T（61）（62）（63）2114DTLQ224TLQD2314TLQD式中立柱内径，D180M推移千斤顶缸体内径，27设13由2TT考虑到工人操作也需要时间，实际流量比以上计算要大一点。632阀的选取换向阀选取冶金工业部北京液压机械厂生产的阀。集成块型号型，盖板型号415CHAJK4502FAH溢流阀选取冶金工业部北京液压机械厂生产的阀。插入元件型号，盖板型号9021K液控单向阀选取冶金工业部北京液压机械厂生产的阀。插入元件型号，盖板型号145K8025管件与立柱及千斤顶进、回口连接的由管统一采用无缝钢管。立柱进油口油管公称通经,外径，壁厚，公称流量M234M。MIN/160L立柱回油口油管公称通经,外径，壁厚，公称流量08。I/9油路管路用年胶管362SB64控制系统本设计支架的控制阀组一般由一组操纵阀组8片和3片各一组，液控单向阀五组立柱用4组，前梁用L组，安全阀五组立柱用4组，前梁、备用1组，双向锁一组护帮板用，单向锁一组组推移千斤顶备