我的毕业设计是关于经济型掩护式液压支架的设计。液压支架是综合机械化采煤的关键设备，对于提高采煤效率，降低成本，改善作业环境，减少笨重的体力劳动具有举足轻重的作用。其中，掩护式液压支架是日本在引进英国垛式支架和苏联掩护式支架的基础上，结合我国特点于1968年首先研制成功的。它保留了垛式支架支撑力大，切顶性能好，工作空间宽敞的优点，采用单排立柱支撑顶梁（或顶梁于掩护梁）的结构；具有防护性能好，结构稳定的长处，采用坚固的掩护梁以及侧护板将支架于老塘完全隔开，并用双纽线连杆机构联结掩护梁和支架底座。因此，加深掩护式液压支架的设计和研究具有深远的意义。

整个毕业设计已接近尾声，我们所忙碌的成果即将接受检验。我相信，有耕耘，定有收获；有付出，定会有回报。

最后，感谢各位评阅老师在百忙之中评阅本文。由于时间仓促，本人水平有限，难免有错误和不足之处，敬请各位老师指正与赐教。

第一章绪论

液压支架作为煤矿长壁综采工作面的关键设备，近年来得了迅速地发展，它与综采系统中的“三机”（刮板输送机、转载机、带式输送机）配合使用，是煤矿开采技术现代化的重要标志。液压支架是综采工作面主要设备之一，近10年来主要的发展趋势是向两柱掩护式和四柱支撑掩护式架型发展，架型结构进一步完善，设计方法更先进，参数向高工作阻力、大中心距(1．75m、2m)发展，结构件材料越来越多地采用高强度钢材，支架的寿命和可靠性大大提高。

在综合机械化采煤过程中，液压支架担当着极其重要的角色，其主要功能不仅用于支撑管理顶板，隔离采空区，维护采煤作业空间，并能自行前移，推进采煤工作面输送机和采煤机。因此，液压支架的性能和可靠性是决定综采成败的关键因素之一。另外，合理的选用采煤设备并结合先进的采煤工艺，可解决采煤工作面的采煤支护运输等生产环节之间的矛盾，可有效地提高工效增加成本减少损耗保护生产人员和设备的安全，以及减轻笨重的体力劳动，可为煤矿获得很高的经济效益。

1.1 液压支架的工作原理

液压支架是由乳化液泵站提供高压乳化液（这里采用水包油型乳化液）作为动力，由液压操作系统，控制系统，液压油缸和金属构件组成。来自泵站的高压乳化液，经主进液管送到工作面，并与每架支架的进液截止阀相连导入支架，再经过组合操纵阀配液到各液压缸，以完成支架所需的各项动作。从支架回流的低压乳化液通过组合操纵阀与回液截止阀由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循环使用。

支架的承载原理是：液压支架支撑在综采工作面的顶底板之间支撑顶板。顶板压力作用在顶梁上，并通过顶梁和底座间立柱将压力传递底板。为保证支架结构件的强度及撑在支架顶安全，在立柱的下腔装有安全阀。当顶板压力超过立柱安全阀限定压力时，安全阀开启释放出立柱中的液体进行让压，当顶板压力下降到立柱工作阻力时，安全阀关闭进行保压承载。

前言4

第一章绪论6

1.1 液压支架的工作原理6

1.2 液压支架的工作过程6

1.3 支架组成8

1.4 液压支架主要结构件及其作用8

1.4.1 顶梁8

1.4.2 掩护梁9

1.4.3 底座9

1.4.4 前后连杆10

1.4.5 推移机构12

1.5 液压系统及其控制元件12

1.6 支架的设计特点13

第二章液压支架的结构设计14

2.1主要原始设计参数14

2.2 液压支架的选型14

2.2.1 不同结构类型的液压支架比较14

2.2.2　液压支架的架形选择原则15

2.2.3　影响架形选择的因素16

2.3 液压支架的整体结构尺寸的设计17

2.3.1 支架的高度和伸缩比17

2.3.2 支架间距18

2.3.3 底座长度18

2.4 四连杆机构的作用和四连杆机构设计18

2.4.1 四连杆机构的作用18

2.4.2 四连杆机构定位尺寸和极限参数的确定19

2.4.3 四杆机构优选设计法22

2.5 液压支架的总体布置36

2.5.1设计要求36

2.5.2 支架整体机构尺寸的确定36

第三章液压支架主要零部件的设计44

3．1 顶梁44

3．1．1掩护式支架顶梁结构形式44

3．1．2顶梁结构和断面形状44

3．2立柱45

3.2.1立柱参数的确定46

3.2.3主要参数的确定48

3 .3拟定液压系统52

第四章支架的受力分析与强度计算54

4.1 支架的工作状态54

4.1.1顶板状态54

4.1.2支架工作状态54

4.1.3支架受力54

4.2 支架载荷的确定54

4．3支架的受力分析55

4.3.1 铰接式顶梁掩护支架受力分析55

4.3.2　各主要参数的影响57

4.3.3　主要部件的强度校核59

4.4 顶梁载荷分布63

4.5 支护强度和底座接触比压64

4.5.1支护强度64

4.5.2底座接触比压64

4.5.3 支护效率65

4．6立柱强度验算65

4.6.1油缸的稳定性验算65

4.6.2活柱强度验算67

第五章液压支架的使用和维护70

5.1 液压支架的使用操作70

5.1.1　操作前的准备70

5.1.2　操作方式与顺序70

5.1.3　支架使用中的注意事项71

5.2 液压支架操作维护要求72

5.3 维护和管理的具体内容73

5.4　维修与管理注意事项74

结论76

致谢77

参考书目78

QQ截图20150604105242.png

顶梁－A1.jpg

缸体－A3.jpg

活塞导向环－A4.jpg

活柱－A3.jpg

机械加长杆－A2.jpg

机械加长杆-A3.jpg

卡箍－A4.jpg

卡环－A4.jpg

立柱－A1.jpg

连接环-A4.jpg

液压支架装配图－A0.jpg

内容简介：: 徐州工程学院毕业设计(外文翻译)Int J Adv Manuf Technol (2003) 21:604611 国际日报所有权和版权先进的制造技术 2003 伦敦斯普林格出版社有限公司二级齿轮减速器的球手万向节的间隙计算J. H. Baek, Y. K. Kwak 和 S. H. Kim机械工程系，韩国先进的科学技术协会，373-1 Gusung-dong Yusung-gu Daejon，韩国一种用于计算有二级齿轮减速器的级数或边际贡献率的新技术被提出。这个概念是基于频率响应的变化特性,尤其是谐振频率和共振频率的变化,由于每个阶段的强烈变化不同，尽管二级齿轮减速系统总的强烈变化不变。技术的有效性在验证万向节得到了满意的结果。人们认为所提出的技术将使具有二级齿轮减速器的生产设备和系统的诊断和维修变得更高效经济合理。关键词：谐振频率；间隙计算；边际贡献率；频率响应特性；共振频率；球手万向节1. 摘要自动化生产设备和机器人的频繁使用极大的提高了对伺服系统和伺服电机的需求。随着电机制造技术的进步，伺服系统已经发展出不需要齿轮减速机的直接驱动类型电机。然而，迄今为止，齿轮减速机伺服系统被广泛国内外很多领域的生产设备，因为伺服系统的体积重量比齿轮减速机的大，而转矩相对比起来显得较小。有齿轮减速机的伺服系统从开始使用就对齿轮有间隙。因此，为处理这些问题做了很多研究。为了诊断和保持机器人和伺服系统的性能，研究开发了一种监测和检测强烈变化大小的方法。Dagalakis和Myers以相关函数和频率响应共振峰之间的大小和电机电压和机器人加速度为手段。Stein和Wang为了检测和计算有齿轮减速器的伺服系统的间隙，基于动量转移分析开发了一种技术。他们发现和第二齿轮相撞的主要齿轮的速度改变和间隙大小有关。Saker等人发展了一种技术补充Stein和Wang由于使用脉冲力矩的影响，而不是主要齿轮的速度变化。Pan等人发展了一种技术用于检测和分类使用WignerVille分派结合一个正弦联合运动和机器人加速度关联的二维相关函数。但是，还没有技术用于估计级数或控制通常用于生产设备和机器人的有多级齿轮减速器的伺服系统间隙每个阶段的速度。为了获得大小不同的间隙并使这种级数保持在正确的范围，知道系统每个阶段的间隙大小显得非常重要。因此，本文的目的是提出一种技术用于计算级数或控制有二级齿轮减速器的伺服系统的边际贡献率。边际贡献率被定义为第一阶段的间隙和总的间隙的大小比例。根据每个阶段的间隙和级数的变化，计算每个阶段的间隙的观念建立在频率响应特性伺服系统的谐振频率（ARE）和共振频率（RF）的改变，尽管总的间隙在伺服系统中是不变的。为了验证该方法的有效性，二个具有球手万向节的为了稳定方向的驾驶伺服系统用于实验。一个是方位驾驶伺服系统（ADSS），另一个是海拔驾驶伺服系统（EDSS），二个伺服系统都具有二级齿轮减速器。2. 球手万向节模型2.1 球手万向节里的ADSS模型本文中提到的，如图1（a）所示就是具有二级齿轮减速器的球手万向节的照片。ADSS和EDSS相当于球手万向节的二个驱动部分。图1 （a）球手万向节（b）ADSS结构（c）ADSS模型（d）EDSS结构（e）EDSS模型在图1（b）中所示，ADSS部分中，除了从动齿轮2固定在固定轴上，阴影部分如主动齿轮2，传动轴1，从动齿轮1，主动齿轮1，电动机和关于轴线AA对称的轴都在转动轴承上。这是假设由于负载，每一个支撑轴承都没有任何间隙。同时，忽视阻尼特性的影响。在这些假设的基础上提出了如图1（c）所示的ADSS模型。主动齿轮1的惯性转矩包括电动机在内。扭转弹簧代表从动齿轮1右边由于主动齿轮1和从动齿轮1的牙刚度造成的扭转刚度。轴1中，惯性转矩集中在从动齿轮1和主动齿轮2中间和扭转弹簧上，连接从动齿轮1和主动齿轮2的轴1相当于受到2倍扭转力。由于从动齿轮2和固定轴是固定的，所以他们只受到扭转力矩而没有受到惯性转矩。当主动齿轮固定时，每个间隙被描述成齿轮旋转角度。在图1（c）中由（双点）阴影线封闭的组件表明ADSS的负载。ADSS被认为由一个转数表过滤器一个电机放大器和上述结构组成。电机放大器用于放大电机的输入电压。一个具有转速表的永磁型直流电机作为一个执行机构。使用一个二阶低通滤波器是为了过滤转速表的输入电压。这些部件的电学量等式如下所示：式(1) 式(2a) 式(2b) 式(3) 式(4)电动机的运动公式如下所示：式(5)由于主动齿轮1和从动齿轮1之间的间隙，从动齿轮1的传递扭矩被描述成公式6。模型的不工作区域被用作间隙的模型。式(6)其中式(7)从动轮1的运动等式如下：式(8)轴1的运动等式如下：式(9)此外，主动轮2的运动等式如下：式(10)图2 根据边际贡献率画出的ADSS的图表（）（a）实例1 （b）实例2 （c）实例3 （d）实例4 （e）实例5 （Sim：模拟数据；Exp：实际数据）像式6一样，扭转负载的为式11所示：式(11)其中式(12)这里，从动轮和轴2之间的等效扭转刚度如下：式(13)最后，负载等式如下：式(14)从这些等式中可以得出，经过过滤的转速表输出电压和经过电机放大器的输入电压相关。此外，总间隙和每个阶段的间隙的关系如下：式(15)其中（i=1,2）式(16)2.2 球手万向节中的EDSS模型在这个部分，EDSS模型和运动等式是推导出来的。EDSS结构如图1（d）所示。由于从动轮2是直接连接到负载，这个时候从动轮2的转动惯量包括负载而从动轮2只有一个扭转弹簧模型，如图1（e）所示。EDSS的电机放大器和转速表过滤器这之间的运动等式和ADSS的一样，除了把运动等式（10）（13）和运动等式（15）更换成运动等式（17）（20），如下所示：式(17) 式(18)其中式(19) 式(20)从运动等式（1）（9），运动等式（14）到运动等式（17）（20），是反映转速过滤器的输出电压和电机放大器的输入电压的关系。3. 仿真众所周知，总间隙的增加会导致系统的频率响应特性，这会导致系统的有效扭转惯量减少，转速表过滤器的输出电压和电机放大器的输入电压的关系会发生改变。尽管总间隙大小是不变的，但是，这也没被报道，因为一个拥有每个阶段都不同的间隙的伺服系统会有不同的频率反映特性。在这个试验中，伺服系统中的每个阶段的间隙是通过这种现象和假设检验的。为了验证这个假设，ADSS的频率响应特性是根据边际贡献率研究的。如图2所示，ADSS的波特图是由模拟获得的。表1给出了用于模拟的规格。根据边际贡献率变化得出的每个阶段的间隙大小的组合在表2列出。他们是从运动公式（15）和运动公式（20）获得。为了得到图2的模拟结果，对上一节中的运动方程的描述被转换成一个图表。模拟结果就需要使用MATLAB Simulink V.6.1软件。由电机放大器提供的正弦电压的振幅峰值是2.5V，取样时间为10秒。图2中，由频率分析得到的波特图为了提取转速过滤器的输出电压和供给电机放大器的正弦电压组成的激振频率。由图3（a）得到的ARF和RF汇总在表2中。ARF和RF的不同如图3（b）所示。从图3（a）和图3（b）可以发现伺服系统的频率反映特性是根据每个阶段的间隙的大小的改变而改变，尽管总间隙大小不变。为了更深入的调查这种现象，球手万向节的EDSS和ADSS以相同的方式模拟。由图3（d）和图3（e）得到的结果列在表2。从图3（a），（b），（c）和（d）可以证实尽管总间隙的大小是不变的，但是由于具有二级齿轮减速器的伺服系统的每个阶段的间隙的大小变化，会有一个不同的频率响应特性。表1：ADSS和EDSS的参数参数ADSSEDSS从动齿轮1的齿数，5.946.41扭转强度，（mN/rad）3.40E44.74E4从动齿轮1的转动惯量，（kg）2.34E-53.69E-5轴1的扭转刚度，22.81.54E2轴1的惯性矩，8.30E-82.04E-7主动轮2的惯性矩，2.21E-74.84E-7齿轮齿数比，10.57.75等效扭转刚度，（）7.74E42.54E5载荷的惯性矩，（）2.75E-31.44E-2载荷静摩擦扭矩，（）7.0E-37.1E-3总间隙，（deg。）0.0660.276电机电感，8.50E-4电机电阻，4.10Back-EMF常量，3.44E-2转矩灵敏度，3.49E-2续表1电机的惯性矩，8.60E-6电机的静摩擦力矩，1.40E-2电机放大器增益，4.11转速灵敏度，8.60E-2传递函数的低通滤波器，电机的阻尼系数，1.6E-4表2. 根据边际贡献率得到的ADSS和EDSS的仿真结果和实验结果（Exp：实验结果）4. 实验根据实验获得的ADSS和EDSS的波特图如图4（a）和图4（b）所示，是由动态分析仪（HP35670A）所获得的。由实验得到的ADSS和EDSS的ARF和RF如表2所示。为了验证该方法的准确度和有效性，把系统的每个齿轮减速器分解后，每个阶段的ADSS和EDSS的间隙通过光学显微镜测量得到。每个阶段的间隙的实例测量如图4（c）和（d）所示，测量数据列在表2.图3 根据边际贡献率得出的模拟结果（a）ADSS的ARF和RF （b）ADSS的ARF和RF的不同之处（c）ADSS的误差指数（d）EDSS的ARF和RF （e）EDSS的ARF和RF的不同之处（f）EDSS的误差指数5. 结果和讨论因为仿真的结果是在忽略阻尼效果和轴承速度的假设的情况下得到的，这导致在实验和仿真之间很难获得完全一致的结果。因此，仿真结果和实验结果的误差指数和被发现的最小边际贡献率被定义为等式（21）。误差率= 式(21)根据边际贡献率得到的ADSS和EDSS的误差率如图3（c）和（f）所示。研究表明ADSS的边际贡献率的最小误差率为25% ,EDSS的边际贡献率的最小误差率为0%。由每个阶段测量得到的ADSS和EDSS的边际贡献率为别为 23% 和4%。从图4（e）可以发现被提出的技术可以充分准确的估计大小或具有二级齿轮减速器的球手万向节的每个阶段的间隙的边际贡献率。图4 （a）ADSS的实验结果（b）EDSS的实验结果（c）ADSS的间隙测量（d）EDSS的间隙测量（e）估计的边际贡献率和实验得到的边际贡献率的比较比较图3（c）和图3（f），EDSS比ADSS有一个更高的最小误差指数（EDSS：20Hz，ADSS：10Hz）。人们认为最住要的误差来源于忽略阻尼特性的假设。对图1（c）和图1（e）的准确的传递函数的分析是非常复杂和难懂的。因此，为了简化阻尼特性的分析，每个伺服系统被简单的认为是一个具有二个量和一个模型的线性系统。从图4（a）和图4（b）看出，由等式9和10计算得到的近似阻尼因子和ARF和RF的频率减少比例。式(22) 式(23) (当时) 式(24a) (当时) 式(24b) 阻尼因子和降频比例都是由图5（a）和图5（b）获得的。ADSS的ARF阻尼因子为0.075，ADSS的RF阻尼因子为0.083，而EDSS的ARF阻尼因子为0.135，EDSS的RF阻尼因子为0.246。ADSS的ARF频率降低比例为0.56%，ADSS的RF的频率降低比例为0.69%，而EDSS的ARF频率降低比例为1.8%，EDSS的RF频率降低比例为6.2%。从图5（a）和图5（b）可以看出，人们认为EDSS的误差大于ADSS的误差主要是由于阻尼系数，就像前者有更复杂的结构而后者根据负载。人们还认为剩余的误差来源于EDSS的负载的不确定性。最后，人们认为如果系统的负载有一个小的阻尼系数和小的不确定性，ARF和RF的频率特性可以用来估计具有二级齿轮减速器的球手万向节的每个阶段的间隙的大小和边际贡献率。图5（a）ADSS和EDSS的阻尼因子（b）由于阻尼因子造成的ADSS和EDSS的频率减少比例6. 结论频率响应特性的ARF和RF被认为是为了估计具有二级减速齿轮器的球手万向节的每个阶段的间隙的大小和边际贡献率的措施。该方法的概念是基于由于每个阶段的间隙的大小的变化的引起的ARF和RF的变化，尽管间隙的总大小是保持不变的。仿真结果表明，如果伺服系统，尤其是，伺服系统负载，具有一个小的阻尼系数和一个小的不确定性，该技术能够分别估计具有二级齿轮减速器的ADSS和EDSS的每个阶段的间隙大小。该技术具有以下几个优势：第一，这是一种用于估计如果系统的间隙的总大小可以获得的系统的每个阶段的间隙的全新的方法。第二，该技术不需要外加的传感器如加速度计或扭距传感器，因为他可以测量使用转数计的电机的角速度。第三，由于只有一个松的或过度松的齿轮需要调整或替换而不是取代整个齿轮减速器，所以这种技术是高效和经济的。第四，这种技术可以应用到nonrobotic伺服系统，比如说NC机械，因为它是机器人链接上或者是一个伺服系统的输出抽上的一个不是必要的传感器。人们都认为采用这种技术，诊断和维护各种生产机械和各种伺服系统将会变得更高效更经济。致谢我们要特别感谢LG Innotek有限公司支持这个研究和Sung Min Hong, Ho Young Kim 和Byung HoLee 的赞助。符号电机的粘滞阻尼系数（）衡量从动齿轮i的角侧隙（）（i=1,2）输出阶段测量的总间隙()，从试验中得到的在点附近的半功率点宽度频率（Hz），从试验中得到的ARF和RF（Hz），从模拟中得到的ARF和RF（Hz），仿真和实验中得到的ARF和RF的不同之处（Hz）转数表过滤器的传递函数电机电流（A），从动齿轮1的惯性矩，负载的惯性矩，电机的惯性矩，传动轴1的惯性矩（）主动齿轮i的惯性矩（）（i=1,2）从动齿轮2和主动齿轮2之间的等效扭转刚度（）电机放大器的获得 E.m.f.常量主动齿轮i和从动齿轮i之间的扭转刚度（）（i=1,2）第i根轴的抗扭劲度（）（i=1,2）电机的转矩灵敏度（）灵敏度转速（）电机的电感（H）由于第i个从动齿轮和第i个主动齿轮之间的侧隙角的弧长（m）（i=1,2）主动齿轮i和从动齿轮i的齿数比（i=1,2）主动齿轮2和从动齿轮2之间的回转齿数比（）阻尼因子的定义因素，由于阻尼影响的ARF和RF的频率降低比例(%) 运动抗阻（），电机负载的静摩擦扭矩（）从动齿轮1的传递扭矩（）负载扭矩（）电机扭矩（）电机放大器的输入电压（V）电机的输入电压（V）转速计的输出电压（V）转速过滤器的输出电压（V）在从动齿轮旁边测量得到的角侧隙半值(rad)(i = 1, 2) 第i阶段的角传动误差(rad)(i = 1, 2)，从动齿轮1的旋转角度，负载的旋转角度，电机的旋转角度，主动齿轮2的旋转角度，和传动轴1的旋转角度(rad)，谐振的阻尼因子和共振的阻尼因子Sign（）括号内的sign值14河南理工大学2007届毕业生实习报告32毕业实习报告院系：机械与动力学院班级：机设03-6班导师：任保才姓名：陈亮亮学号：03080204日期：2007.4.23目录前言3第一章神华重型机械制造有限公司简介4第二章离心泵5第三章单体液压支柱和液压支架91单体液压支架92 液压支架12第四章带式输送机29 前言“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！”毕业实习是教学过程中一个重要的实践性教学环节，是一次综合性实习。通过实习使学生加深对专业理论知识的理解，培养和提高学生实际操作和分析问题、解决问题的能力，使我们综合运用所学理论知识与机械工程实践紧密结合，为毕业后从事机械设计制造等工作打下良好的基础。为此，我们这些即将离校的大四毕业生来到焦作神华重型机械制造有限公司进行毕业实习。了解了毕业实习的意义后，我们力求在实习中达到以下目标：1在实习过程中了解机械制造企业生产的组织和企业管理，提高岗位的适应能力，学会以各种方式学习，综合素质要有明显进步。2熟悉和了解所在企业所生产的产品的工作原理，各零部件的工作原理及作用。3熟悉和了解企业所生产的产品全寿命周期的设计，制造，检验的整个过程。总之，实习是我们机制专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。向企业各类人员学习生产实习是学生在校学习期间从基础学习向专业学习过渡，具有承前启后意义的重要实践环节。第一章神华重型机械制造有限公司简介焦作神华重型机械制造有限公司（原焦作重型机械制造有限责任公司）是集科技开发、生产经营、技术服务于一体，具有百年历史的国家二级企业，国家二级计量单位，省级文明单位，中国煤矿机械装备公司及河南省煤矿机械制造公司成员厂。公司现有职工二千多人，其中各类专业技术人员300余人，中、高级专业技术职称人员50余人。拥有固定资产5000万元，年产值7000万元，各种机加工设备300台（套），其中5m立车、5m滚齿机、大型数显落地镗铣床等精良设备50台（套）。公司技术力量雄厚，下设机械加工、铆焊、铸造、热处理、检测及安装等分厂，有先进的理化实验、计量检测、产品检测、信息中心等。本公司面向煤矿、建材、化工、冶金、电力、环保等行业，可承揽年产120万吨煤炭设备、30万吨水泥成套设备、15万千瓦电煤磨设备及20万吨纯碱成套设备、0.630万千瓦燃煤电厂环保设备制造及安装，产品远销全国二十六个省、市、自治区，曾多次为国家重点工程配套。2000年12月获得中国方圆认证委员会质量认证中心ISO9001国际质量体系认证。公司依靠科技进步，坚持走质量效益型道路，形成了从新产品开发、生产制造、销售和服务全过程的质量保证体系。作为国家二级计量合格单位，公司拥有一套完整的质量检测系统，严格的管理程序，先进的测试设备，检测手段齐全，从原材料进厂到产品出厂，每一个环节都进行严格检查。企业设有质量测试中心，中心有九个实验室：化验室、硬度实验室、金相室、探伤室、力学实验室、热工仪表室、机械性能测试室、计量鉴定室、托辊实验室。各种检测仪器和设备30余台，主要有：大型金相显微镜，布洛维硬度计，长度测试仪、超声波探伤仪、磨损试验机、高频疲劳试验机、X射线探伤仪，各种拖辊性能测试设备等。通过以上测试手段可以对我厂产品的成品，半成品以及材料的物理，化学和机械性能进行测试分析和质量控制。公司技术力量雄厚，产品设计采用计算机辅助设计和工艺，先后开发出一批具有国内先进水平的新产品，提高了产品的市场竞争力。第二章离心泵一离心泵的工作原理和主要部件1、离心泵的工作原理（1）离心泵的工作原理叶轮安装在泵壳2内，并紧固在泵轴3上，泵轴由电机直接带动。泵壳中央有一液体吸入4与吸入管5连接。液体经底阀6和吸入管进入泵内。泵壳上的液体排出口8与排出管9连接。在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。（2）气缚现象当泵壳内存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵无自吸能力，使离心泵不能输送液体，此种现象称为“气缚现象”。为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，滤网的作用是防止固体物质进入泵内损坏叶轮或防碍泵的正常操作。B、离心泵的主要部件主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。1叶轮叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。叶轮一般有612片后弯叶片。叶轮有开式、半闭式和闭式三种。开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。一般的离心泵叶轮多为此类。叶轮有单吸和双吸两种吸液方式。2泵壳作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。3轴封装置作用是防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内。常用轴封装置有填料密封和机械密封两种。填料一般用浸油或涂有石墨的石棉绳。机械密封主要的是靠装在轴上的动环与固定在泵壳上的静环之间端面作相对运动而达到密封的目的。二离心泵的类型离心泵的种类很多，化工生产中常用离心泵有清水泵、耐腐蚀泵、油泵、液下泵、屏蔽泵、杂质泵、管道泵和低温用泵等。以下仅对几种主要类型作简要介绍。1清水泵清水泵是应用最广的离心泵，在化工生产中用来输送各种工业用水以及物理、化学性质类似于水的其它液体。最普通的清水泵是单级单吸式，其系列代号为“B”，如3B33A型水泵，第一个数字表示该泵的吸入口径为3英寸（76.2mm），字母B表示单吸悬臂式，33表示泵的扬程33m，最后的字母A表示该型号泵的叶轮外径比基本型号小一级，即叶轮外周经过一次切削。如果要求压头较高，可采用多级离心泵，其系列代号为“D”。如要求的流量很大，可采用双吸式离心泵，其系列代号为“Sh”。2耐腐蚀泵输送酸碱和浓氨水等腐蚀性液体时，必须用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵中所有与腐蚀性液体接触的各种部件都须用耐腐蚀材料制造，如灰口铸铁、高硅铸铁、镍铬合金钢、聚四氟乙烯塑料等。其系列代号为“F”。但是用玻璃、橡胶、陶瓷等材料制造的耐腐蚀泵，多为小型泵，不属于“F”系列。3油泵输送石油产品的泵称为油泵。因油品易燃易爆，因此要求油泵必须有良好的密封性能。输送高温油品（200以上）的热油泵还应具有良好的冷却措施，其轴承和轴封装置都带有冷却水夹套，运转时通冷水冷却。其系列代号为“Y”，双吸式为“YS”。4屏蔽泵屏蔽泵是一种无泄漏泵，它的叶轮和电机联为一整体并密封在同一泵壳内，不需要轴封装置。近年来屏蔽泵发展很快，在化工生产中常用以输送易燃、易爆、剧毒及具有放射性的液体。其缺点是效率较低。三、离心泵的汽蚀现象离心泵的汽蚀现象是指被输送液体由于在输送温度下饱和蒸汽压等于或低于泵入口处(实际为叶片入口处的)的压力而部分汽化，引起泵产生噪音和震动，严重时，泵的流量、压头及效率的显著下降，显然，汽蚀现象是离心泵正常操作所不允许发生的。避免汽蚀现象发生的关键是泵的安装高度要正确，尤其是当输送温度较高的易挥发性液体时，更要注意。1、离心泵的安装高度Hg允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达到的最大真空度而实际的允许吸上真空高度Hs值并不是根据式计算的值，而是由泵制造厂家实验测定的值，此值附于泵样本中供用户查用。位应注意的是泵样本中给出的Hs值是用清水为工作介质，操作条件为20及及压力为1.013105Pa时的值，当操作条件及工作介质不同时，需进行换算。(1) 输送清水，但操作条件与实验条件不同，可依下式换算Hs1Hs(Ha10.33) (H0.24)(2) 输送其它液体当被输送液体及反派人物条件均与实验条件不同时，需进行两步换算：第一步依上式将由泵样本中查出的Hs1；第二步依下式将Hs1换算成Hs2 汽蚀余量h对于油泵，计算安装高度时用汽蚀余量h来计算，即用汽蚀余量h由油泵样本中查取，其值也用20清水测定。若输送其它液体，亦需进行校正。从安全角度考虑，泵的实际安装高度值应小于计算值。又，当计算之Hg为负值时，说明泵的吸入口位置应在贮槽液面之下。第三章单体液压支柱和液压支架1单体液压支柱单体液压支柱与金属顶梁配合，供煤矿一般机械化普采工作面支护顶板用，亦可供综合机械化采煤工作面端头支护或工作面临时支护用，它适用于煤层倾角小于25的缓倾斜的回采工作面，采取一定的措施时亦可用于倾角为2535的回采工作面。 2临时单体液压支柱矿用临时单体液压支柱适用于煤矿井下巷道维护、端头掘进过程中的临时支护作业，也可用于其他矿山和岩土工程中需要临时支护的场合。主要优点优点 1 采用玻璃新材料、新工艺；轻便实用，性能可靠，操作简单，维护方便。优点 2 初撑力大，工作阻力大，护顶更安全。优点 3 耐腐蚀性能好，工作液体可直接使用经过过滤的矿井压力水，必要时另配注水泵站。图1 单体液压支柱3液压支柱液压阀的密封技术分析液压支柱中各种液压阀的使用寿命很低，国外解决的途径和办法是提高系统的过滤精度和提高乳化液的质量，但收效不大。液压支柱是采煤机械中的支护设备，经过大修在井下一般可使用五年，但是液压支柱中各种液压阀的使用寿命却很低，长的3个月，短的只有几个星期，国外解决的途径和办法是增加系统的过滤精度和提高乳化液的质量，但收效不大。以英国某液压阀为例，虽然加工精度及整个液压系统的过滤精度都比较高，但因使用寿命低，已在我国面临淘汰。 1 影响液压阀密封性能的主要因素密封元件损坏的主要因素是工作液中的杂质。这些杂质在密封元件间研磨，使阀产生泄漏。因此，国外曾提出相应等级的液压元件，应采用相应精度的过滤器。他们认为5M的油泵密封元件，如果采用过滤精度为3M的过滤器，寿命可比采用10M的提高10倍。但液压支柱用阀，工作环境十分恶劣。在采煤工作面，油管总长1000多米，接头插口多达4000多个，液箱无特殊的防尘设施。乳化液中有大量的漂浮杂质，在立柱缸底和阀腔，留有较多的煤粉、岩粒和铁屑。进液阀芯和阀座，由于开启关闭比较频繁，液体流速高，密封很快就会失效。实践证明减少支架液压系统液体的污染杂质，是十分困难的，有人曾经设想在乳化液泵站采用高压过滤器，同时在每台支架进口处增加小型过滤器。但在工作中很快被堵塞，形成断流。另一方面，随着液压支柱技术的发展。对阀的使用性能和阀的使用寿命提出了更高的要求。目前，在装有120目时的过滤器和磁过滤装置的条件下，用通过被测试阀的乳化液的总流量和阀的启闭次数，来计量阀的寿命。但实际上室内型式试验与井下实际工作结果相差很大。现在许多国家的形式实验，增加了抗污染要求，有的是在乳化液中掺入适当的煤粉，有的是加入机械杂质。为此，需要使用新型的、抗污染能力强的、适合于井下工作条件的密封副。 2 液压阀密封材料的历史及现状阀芯和阀座接触面的泄漏，是工作液体分子挤入的结果。影响密封效果的主要原因是阀芯和阀座的接触比压、不平度及压差。当阀芯与阀座的接合面以P力压紧，工作液体分子以F力挤入，密封材料会产生弹性变形。如果密封副总抗力大于分子斥力，则密封有效，否则就会形成泄漏。早期的液压支柱，运动副之间没有其他密封措施，是金属直接接触密封，即要求密封副接触平面吻合，具有较高的加工精度，否则必须加大密封副的结合力，使接触表面产生塑性变形，堵塞泄漏通道。4煤矿液压支柱用山型圈用于液压缸，立柱活塞作高压单向密封.在乳化液介质中，100300公斤/平方厘米压力下，作高速往复运动300次/分，行程80m/m多采用夹织物，具有良好耐磨性，与布的粘着性耐乳化液浸蚀，物理机械性能优良密封可靠，使用寿命5. 煤矿液压支柱用鼓型圈 6 支柱的焊接为了提高钢的耐磨和防腐等性能，对矿用抗炮崩单体液压支柱表面要进行氮化处理.然而氮化对焊缝组织和性能（主要指韧性）有何影响，其机理如何，对工艺的要求不明确，有时，造成单体柱运输使用中产生脆性断裂等现象，出现严重后果。结合我厂产品，在27SiMn材料中用CO2气体保护焊和氮化，通过对比试验和金相分析，研究氮化和焊接的先后顺序及氮化对焊缝组织和性能的影响，对产品的工艺进行了相应的调整。为了有效地防止脆性断裂，必须克服在焊缝区发生高温回火脆性因此，在编制工艺时应尽量避开此温度区间或缩短在此停留时间工艺路线为调质、氮化、空冷、焊接的顺序焊接坡口的加工，安排在氮化后进行这样避免脆性组织的形成，以利于提高焊缝的韧性，杜绝脆断事故的发生改变工艺路线后，未发现焊缝有脆断现象，用户反映良好采用先氮化后焊接的工艺生产单体柱安全可靠，具有良好的经济效益和社会效益，有重要的推广应用价值7液压油煤矿液压支架用浓缩传动液，包括缓蚀剂、润滑剂、水及其它添加剂等组分，所说传动液的特征在于其组分含量（重量）为：油酸三乙醇胺皂磺化油羟基苯三唑乙二醇乙二醇丁醚乳化硅油及余量水。 8单体支柱新型塑料柱帽适用于煤矿采煤工作面单体液压支柱和摩擦支柱支护。该柱帽内有顶盖腔，在顶盖腔底侧中部有沉孔，沉孔周围有台阶，台阶的四角各有一个爪孔，柱帽的周边向内弯有折边，用增强塑料制造。它能和单体支柱顶盖紧密嵌镶，且不易脱离。单体支柱戴上这种柱帽可以改善支护、防止倒柱，并能反复使用，减少坑木消耗。二、液压支架液压支架是以高压液体作动力，由液压元件与金属构件组成的一种支撑和管理煤炭矿山井下采面顶板的设备。它的出现极大地提高了劳动生产率，因而广泛地应用于现代化矿山的机械化工作面。其大体如下图：液压支架是一种利用液体压力产生支撑力并实现自动移设来进行顶板支护和管理的一种液压动力装置，是综合机械化采煤不可缺少的配套设备。 a.液压支架的特点：1、支架稳定性好，不倒架 2、护顶面积大，放顶煤不用铺网 3、移架速度快 4、可用于松软底板工作面5、采高增大，支护力调节范围宽6、后排可增加支柱，以加强切顶能力7、运输方便，组装简单， b.适用范围地质条件相对稳定，煤层倾角应16，当1630时采用防滑措施。炮采一次采全高，炮采放顶煤整体顶梁组合支架与传统的分体悬移支架区别有如下优点：放顶煤不用铺网：由于支架的顶梁全部连为一提，其对顶梁掩护90%，与综采支架相同，所以，放顶煤不用铺网。(金属丝网按4元/T煤计算，年产20万吨就可节约资金80万元，按3万元/架计算50米的工作面支架投资150万元，出38万吨煤就可收回支架投产品。液压支架的类型（1）支撑式液压支架（2）掩护式液压支架（3）支撑掩护式液压支架液压支架的类型主要是支撑式液压支架，（其又分为垛式液压支架和节式液压支架）掩护式和支撑掩护式液压支架，支撑式液压支架现在用的已经不多了，故这里重点介绍掩护式及支撑掩护式液压支架。 C掩护式及支撑掩护式液压支架特性及工况分析 1、掩护式及支撑掩护式液压支架工作原理掩护式及支撑掩护式液压支架有单铰式与双铰式两种主要类型。单铰掩护式支架随采高的变化，顶梁尖端（铰点）围绕支架的后铰点作圆弧运动，因此支架的空顶距随采高的变化而变化，使支架前端无支护空间增大，不利于顶板控制。（见图2-1a）采用带四连杆的掩护式及支撑掩护式支架（双铰式），随采高的变化顶梁尖端的运动曲线为双纽线，根据双纽线的特点，在设计中可以使顶梁尖端在采高范围内呈近似垂直层面的直线运动，以保证在支架有效采高范围内，使顶梁尖端距煤壁的距离不变。此外，带四连杆的掩护式及支撑掩护式支架（双铰式）具有承受水平力的能力。（见图2-1b）液压支架的液压系统由立柱、推移千斤顶、操纵阀、控制阀（安全阀、液控单向阀）、软管等组成。（见图22）通过操纵阀和控制阀，液压支架可完成以下动作(立即支护式)：a.降柱、拉架：采煤机通过该支架、顶板暴露后，立即降柱、拉架；b.升柱：支架被拉到新位置后，升柱，使支架撑紧顶板；c.推溜：支架撑紧顶板后，利用推移千斤顶推溜。初撑力与工作阻力（屈服载荷）：升柱后，高压液体进入液压支架各立柱的活塞腔，立柱逐渐升起直至顶梁与顶板紧密接触为止；与此同时，在立柱活塞腔内的高压液体的压力迅速增大到液压泵的工作压力。当高压液体充满活塞腔时，液控单向阀关闭，将高压液体锁在活塞腔内。此时，工作在泵的工作压力下的高压液体压力称初撑压力，支架（所有立柱）对顶板的支撑力称初撑力。支架达到初撑力后，顶板不断下沉，活塞腔的体积不断变小，活塞腔内高压液体的压力不断增大。为保护液压支架的立柱不被高压液体损坏，在活塞腔的液压回路中设安全阀（又称屈服阀）。当顶板下沉，活塞下缩到610mm时，若顶板再继续下沉，安全阀（屈服阀）动作，从活塞腔内放出一点高压液体，使活塞腔内高压液体的压力保持在安全阀调定的压力下。此时，工作在安全阀调定压力下的高压液体压力称安全阀工作压力（屈服压力），支架（所有立柱）对顶板的支撑力称工作阻力（即屈服载荷）。支架的工作阻力是液压支架的主要参数，工作阻力决定支架结构尺寸，支架的支撑能力。关于支架的工作阻力，有两种观点：a.加大工作阻力：支架适应性强，可靠性强，使用寿命长，减少使用过程中维修，安全，但制造费用高；b.支架工作阻力必须与顶板条件相适应，只要支架能控制住整个工作面的顶板下沉与压力，保持控顶区内顶板的完整与可靠即可。加大工作阻力，使支架重量大、造价高、装运使用都不方便。800t，甚至超过1000t。两种观点各有道理，支架的工作阻力有逐渐增大的趋势，要设计“支架系列”。目前，工作阻力高达400t初撑力也是液压支架的主要参数，初撑力大，立柱能很快达到工作阻力，减少顶板下沉量，避免顶板的离层，改善支护性能。但初撑力过大易破坏直接顶。目前：P初（0.3-0.8）P工，式中：P初为初撑力；P工为工作阻力。初撑力有增大趋势。3、掩护式及支撑掩护式液压支架特性曲线3-1一个开采循环内支架阻力变化曲线（见图31）在一个开采循环内支架阻力变化有以下几个阶段：a.支架前移、重新支撑顶板后，在短时间ta（1020秒）内达到初撑压力Ps，(o-s)为支架的初撑阶段； b.顶板开始下沉，支架的阻力在ta时间内迅速增大直至平衡状态为止，(s-a)为支架阻力迅速增加阶段；c.当支架与顶板达到相对平衡时，支架阻力处于稳定状态，(a-b)为支架的稳定阶段； d.当采煤机接近支架时，支架阻力增大，(b-c)为截割影响阶段；e.最后，当相邻支架降柱移架时，顶板载荷突然转移到该支架，在很短时间内（一般为13分钟），该支架阻力迅速增加，(c-d)为又一次迅速增大阶段；f.当支架降柱、前移时，其阻力迅速降至零，此阶段为(d-e)。在一个开采循环内，支架阻力的变化从0经s,a,b,c,d至e。32 一个开采循环内支架阻力实际变化曲线（见图32）根据现场实际观测资料分析，在一个开采循环内支架阻力的变化与图31 所表达的曲线有时不同。观测表明：不同支架，其阻力变化曲线不同；同一支架在不同循环内，其阻力变化曲线也不同。一个开采循环内支架阻力变化的实际曲线，大体上可归纳为以下几类：a. 阻力迅速增大型：如图31a，支架支撑后，立柱的阻力迅速增大，达到或超过立柱的额定初撑力，其特性曲线类似图31的曲线。b. 阻力迅速增大到工作阻力（屈服载荷）型：如图31b，支架支撑后，立柱的阻力迅速增大，达到或超过立柱的额定初撑力。此后，立柱的阻力继续增大，很快达到立柱的工作阻力（屈服载荷）。此时，安全阀开启，高压液体从安全阀泄出，随顶板下沉，立柱的阻力不变，直至支架降柱前移为止。c. 阻力迅速增大到工作阻力后，阻力继续增大型：如图31c，当工作面有周期来压时，工作面顶板压力增大，使该支架处于工作阻力状态，与增大的顶板压力保持平衡。当相邻的支架降柱、前移时，顶板载荷立即转移到该支架上，该支架的阻力增大如此之快，以至安全阀还来不及打开释放高压液体，从而导致支架的工作阻力迅速增大并暂时地高于支架的工作阻力。d.阻力缓慢增大型：如图31d，支架的阻力在整个循环内不断地、缓慢地增大，但一直未达到其额定的初撑力，只有当相邻支架降柱移架时，支架阻力才达到或超过支架的额定初撑力。该压力变化曲线常常出现在两次周期来压之间。e.低阻力型：如图31e，支架的阻力在整个循环内都低于其额定的初撑力。这种情况的出现，常常是因为长壁工作面顶板条件的复杂、支护条件的不同而造成顶板压力的不均匀性。f.阻力的降低型：如图31f，支架支撑后，立柱的阻力迅速增大，达到或超过立柱的额定初撑力，此后在整个循环内，支架阻力不但不升高反而逐渐降低，直至降柱、移架为止。评价：a型：支架阻力不超过工作阻力，但始终在额定初撑力之上，若能适当地选择初撑力。这是最理想的一种工作状况。b型：支架在大部分时间里都处在工作阻力的条件下。若适当设计其工作阻力，且在此工作阻力期间顶板下沉不会引起任何较大的顶板控制问题。这也是较好的工作状况。c型类似b型,只是在邻架降柱、移架时支架阻力才会突然超过工作阻力。因此，这就要求支架采用快速或大流量安全阀。d、e、f型，表示支架处于不良的工作状态。d型和e型，支架阻力在额定初撑力以下，始终也不能达到工作阻力。支架阻力缓慢增大，可能是由于压碎支架下方的岩石碎屑或底板凹凸不平造成。e型表示顶板条件更加恶劣，可能会在工作面线前方引起支承压力的高度集中，造成煤壁严重的片帮。其结果使工作面顶板的无支护空间大大地增加。f型的工作状况，是由于不断恶化的软弱顶板或底板而引起的。4、带四连杆的掩护式及支撑掩护式液压支架支撑能力及顶梁上载荷分析支撑能力含义：支撑能力是指当液压支架的所有立柱和千斤顶都达到工作阻力时顶板作用在支架顶梁上的载荷。顶梁上载荷：顶梁上载荷是指当液压支架的立柱和千斤顶未达到工作阻力时顶板作用在支架顶梁上的载荷，该载荷可根据所测得的立柱载荷换算成顶板作用在顶梁上的载荷。掩护式及支撑掩护式液压支架的支撑能力及顶梁上载荷，不等于支架所有立柱工作阻力之和或实测阻力之和，因为立柱不与顶梁和底座垂直，同时四连杆机构还要承受一部分顶板载荷。影响掩护式及支撑掩护式液压支架支撑能力及顶梁上载荷的因素很多，主要有：a.每个立柱及有关千斤顶的工作阻力或实测阻力；b.水平力的大小和方向；c.支架各构建的尺寸，如顶梁的长度、掩护梁的长度、前柱与后柱之间的距离、四连杆的长度等。d.立柱与垂直线之间的夹角、掩护梁与水平线之间的夹角（即掩护梁的倾角）、四连杆与水平线之间的夹角（即四连杆的倾角），所有这些夹角都随支架的高度变化而变化。4-1 四柱支撑掩护式支架支撑能力及顶梁上载荷四柱支撑掩护式支架支撑能力及顶梁上载荷计算方法见图4-1-1：Qx=mQy式中：Qy为作用在顶梁上的垂直力Qx 为作用在顶梁上的水平力为顶梁与顶板之间的摩擦系数, m=00.3（为水平力指向采空区，为水平力指向工作面）以顶梁为分离体：Fy=0 Qy = P1cosq1+P2cosq2+Ry (4-1-1)Fx=0 Rx = Qx-P1sinq1-P2sinq2 Rx=Qy-P1sinq1-P2sinq2 (4-1-2)以掩护梁为分离体：M0=0 Ry = Rxtana (4-1-3)从（3-1-1）、（3-1-2）、（3-1-3）得Qy的值: 若R1, R2, R R3, R4, H1, R5, R6, R7, R9, R11, R12, R13和为已知(xA,yA)及(xB,yB)为点A和点B的坐标XA=X+R1cos, XB=X+Rcos, YA=YR1sin, YB=YRsin若P1,P2 为额定工作阻力，则Qy 为支架支撑能力；若P1,P2 为实测阻力，则Qy为顶梁上的载荷。Qy 距绞点J(x,y)的距离XX=(R12P1cos1+R13P2cos2)/Qy (4-1-13)根据公式（411）公式（4112）可计算出不同尺寸的支撑掩护式液压支架在不同高度时的支架支撑能力或顶良上的载荷。图4-1-2为4柱450吨支撑掩护式支架支撑能力随支架高度的变化曲线（以掩护梁倾角表示）。为顶梁与顶板之间的摩擦系数。4-2 四柱掩护式支架支撑能力及顶梁上载荷四柱掩护式支架支撑能力及顶梁上载荷计算方法见图4-2：图4-2-1 四柱掩护式液压支架结构尺寸以顶梁为分离体：Fy=0 Qy = P1cosq1+Ry (4-2-1)Fx=0 Rx = Qx-P1sinq1 Rx= Qy-P1sinq1 (4-2-2)以掩护梁为分离体：M0=0 Ry=(P2D+Rxh)/C=Rxtana+P2D/C (4-2-3)若：R1, R2, R, R3, R4, H1, R5, R6, R7, R8, R9, R11, R12和为已知（xd,yd）是点d(立柱与掩护梁交点)坐标xd=x+R8cos, yd=yR8sin 若P1,P2 为额定工作阻力，则Qy 为支架支撑能力；若P1,P2 为实测阻力，则Qy为顶梁上的载荷。Qy 距绞点J(x,y)的距离XX=R12P1cos1/Qy根据公式（421）公式（418）等，可计算出不同尺寸的四柱掩护式支架在不同高度时的支架支撑能力或顶梁上的载荷。图4-2-24为4柱425吨掩护式支架支撑能力随支架高度的变化曲线（以掩护梁倾角表示）。为顶梁与顶板之间的摩擦系数。4-3 二柱掩护式（立柱在顶梁与底座支间）支撑能力及顶梁上载荷二柱掩护式（立柱在顶梁与底座支间）支撑能力及顶梁上载荷计算方法见图4-3-1：若：R1, R2, R, R3, R4, H1, R5, R6, R7, R8, R10, R11, R12和为已知（xd,yd）是点d(平衡千斤顶与掩护梁交点)坐标若P,Z 为额定工作阻力，则Qy 为支架支撑能力；若P,Z为实测阻力，则Qy为顶梁上的载荷。Qy 距绞点J(x,y)的距离XX=Pcos1-Zsin3(L+0.3-R10)/Qy 式中：3 为平衡千斤顶与顶梁夹角 L为顶梁长度根据公式（431）公式（437）等，可计算出不同尺寸的二柱掩护式支架（立柱在顶梁与底座支间）在不同高度时的支架支撑能力或顶梁上的载荷。图4-3-2为2柱400吨掩护式支架（立柱在顶梁与底座支间）支撑能力随支架高度（以掩护梁倾角表示）的变化曲线。为顶梁与顶板之间的摩擦系数。4-4 二柱掩护式支架（立柱在掩护梁与底座之间）二柱支撑掩护式（立柱在掩护梁与底座之间）支撑能力及顶梁上载荷计算方法：（见图44）若：R1, R2, R, R3, R4, H1, R5, R6, R7, R8, R9和为已知（xd,yd）是点d(立柱与掩护梁交点)坐标（xd,yd）是点d(立柱与掩护梁交点)坐标若P 为额定工作阻力，则Qy 为支架支撑能力；若P为实测阻力，则Qy为顶梁上的载荷。Qy的作用点与较点J(x,y)重合。根据公式（441）公式（445）等，可计算出不同尺寸的二柱掩护式支架（立柱在掩护梁与底座支间）在不同高度时的支架支撑能力或顶梁上的载荷。图4-4-2为2柱150吨掩护式支架（立柱在掩护梁与底座支间）支撑能力随支架高度（以掩护梁倾角表示）的变化曲线。为顶梁与顶板之间的摩擦系数。d液压支架卸载系统存在问题分析（1）现有系统特点图1所示为液压支架液压传动系统原理图。图1支架液压系统原理图1.立柱2.安全阀3.液控单向阀4.换向阀a.初撑换向阀4处于升柱位置，液压泵送来的高压液体经液控单向阀3进入立柱1下腔，立柱1上腔排液，使支架立柱升起支撑顶板。当立柱下腔压力达到支架液压系统动力泵站工作压力后，阀4切换至中位，阀3关闭，立柱下腔油液被封闭，实现支架对顶板的初撑。b. 承载支架支撑后，随着顶板岩层下沉液压支架产生弹性压缩，立柱下腔被封闭的液体压力随之迅速弹升，呈增阻状态；当立柱1下腔油液压力超过安全阀2的动作压力时，高压液体经阀2溢出，低于阀2的动作压力时，安全阀关闭，呈恒阻状态。这一过程称为支架承载阶段，支架的承载载荷称为工作阻力。c. 卸载当阀4处于降柱位，高压液体进入立柱1上腔，同时打开液控单向阀3，立柱下腔排液，实现立柱卸载下降。综上所述：液压支架在升柱、支撑到降柱的三个过程中具有三性、即增阻性，恒阻性和可缩性。以国产QY200-1431型掩护式液压支架为例来进行分析。支架主要参数：初撑力：1.415

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