掩護(hù)式液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　經(jīng)過近30 年的發(fā)展和努力, 我國液壓支架的設(shè)計(jì)、制造水平在不斷提高, 特別是在緩傾斜中厚煤層的液壓支架方面積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn), 架型已基本趨于成熟、完善, 在品種和質(zhì)量方面與國際先進(jìn)水平相比差距越來越小。但在控制元件和控制系統(tǒng)方面, 與先進(jìn)國家的產(chǎn)品相比還有較大差距。所以, 今后除應(yīng)繼續(xù)針對我國國情和煤層具體條件, 開發(fā)一些

2、新架型、新品種外, 還應(yīng)在改進(jìn)支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫。</p><p>　　近年來, 我國采煤綜合機(jī)械化的水平有所提高, 隨著綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的不斷發(fā)展和新型大功率采煤機(jī)、工作面輸送機(jī)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(jìn), 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(jī)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)

3、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(qiáng)的優(yōu)點(diǎn), 但它存在嚴(yán)重缺點(diǎn): ①工人勞動條件差, 安全性差; ②移架速度慢, 影響采煤機(jī)效率的發(fā)揮; ③通風(fēng)條件差,支架故障率高; ④支架支護(hù)效能的發(fā)揮程度與操作人員的經(jīng)驗(yàn)多少和技能高低有密切關(guān)系。液壓支架實(shí)現(xiàn)自動控制后, 就可有效地克服上述缺點(diǎn), 實(shí)現(xiàn)對支架的電液控制, 而且有多種控制方式可供選擇, 人員可在較安全的地方集中對整個工作面的支架進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或程序控制</p>

4、;<p><b>　　1.液壓支架的概述</b></p><p>　　1.1液壓支架的組成</p><p>　　液壓支架由頂梁、底座、掩護(hù)梁、立柱、推移裝置、操縱控制系統(tǒng)等主要部分組成。</p><p>　　1.2液壓支架的用途</p><p>　　在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)過程中，為了防止頂板冒落，維持一定的

5、工作空間，保證工作人員安全和各項(xiàng)作業(yè)正常進(jìn)行，必須對頂板進(jìn)行支護(hù)。而液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的支護(hù)和控制頂板的設(shè)備，他能實(shí)現(xiàn)職稱、切頂、移動和推移輸送機(jī)等一套工序。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 安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。液壓支架與可彎曲輸送機(jī)和采煤機(jī)組成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，它的應(yīng)用對增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效 措施。因此，液壓支

6、架是技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠，是實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化和自動化不可缺少的主要設(shè)備。</p><p>　　1.3液壓支架的工作原理</p><p>　　液壓支架在工作過程中，必須具備升、降、推、移四個基本動作，這些動作時利用泵站供給的高壓乳化液通過工作性質(zhì)不同的幾個液壓缸來完成的。 </p><p>　　圖1-1 液壓支架的工作原理</p>

7、<p>　　Fig .1-1 Hydraulic pressure support principle of work</p><p>　　1) 升柱 當(dāng)需要支架上升支護(hù)頂板時，高壓乳化液進(jìn)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緊緊接觸頂板。</p><p>　　2) 降柱 當(dāng)需要降柱時，高壓液進(jìn)入立柱的活塞桿腔，另一腔回液，迫使活塞桿下降，于是

8、頂梁脫離頂板。</p><p>　　3) 支架和輸送機(jī)前移 支架和輸送機(jī)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，先將柱卸載，然后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊麠U腔，另一腔回液，以輸送機(jī)為支點(diǎn)，缸體前移，把整個支架拉向煤壁；當(dāng)需要推輸送機(jī)時，支架支撐頂板后高壓液進(jìn)入推移千斤頂?shù)幕钊唬硪磺换匾?，以支架為支點(diǎn)，使活塞桿伸出，把輸送機(jī)推向煤壁。</p><p>　　1.4.液

9、壓支架架型的分類</p><p>　　按照液壓支架在采煤工作面安裝位置來劃分 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。</p><p>　　目前使用的液壓支架在分三類即：支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架。</p><p>　　1.4.1 支撐式支架<

10、/p><p>　　支撐式支架的架型有垛式支架和節(jié)式支架兩種型式。如圖1-2，前梁較長，支柱較多并呈垂直分布，支架的穩(wěn)定性由支柱的復(fù)位裝置來保證。因此底座堅(jiān)固定，它靠支柱和頂梁的支撐作用控制工作面的頂板，維護(hù)工作空間。頂板巖石則在頂梁后部切斷垮落。</p><p>　　這類支架具有較大的支撐能力和良好的切頂性能，適用于頂板堅(jiān)硬完整，周期壓力明顯或強(qiáng)烈，底板較硬的煤層。</p>&l

11、t;p>　　a b</p><p>　　圖1-2 a—垛式 b—節(jié)式</p><p>　　Fig.1-2 a—corduroy  b—divisiona</p><p>　　1.4.2掩護(hù)式支架</p>&l

12、t;p>　　掩護(hù)式支架有插腿式和非插腿式兩種型式。如圖1-3所示頂梁較短，對頂板的作用力均勻；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抵抗直接頂水平運(yùn)動的能力強(qiáng)；防護(hù)性能好調(diào)高范圍大，對煤層厚度變化適應(yīng)性強(qiáng)；但整架工作阻力小，通風(fēng)阻力大，工作空間小。這類支架適用于直接頂不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的煤層。</p><p>　　a b c</p>

13、<p>　　圖1-3 a—插腿式支架 b—立柱支在掩護(hù)梁上非插腿式支架c—立柱支在頂梁上非插腿式支架</p><p>　　Fig.1-3 a－support b－ leg piece on support  c－leg piece  on support </p><p>　　1.4.3支撐掩護(hù)式

14、支架</p><p>　　支撐掩護(hù)式支架架型主要用：四柱支在頂梁上；二柱支在頂梁；一柱或二柱支在掩護(hù)梁上。支柱兩排，每排1-2根，多呈傾斜布置，靠采空區(qū)一側(cè)，裝有掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)。它的支撐力大，切頂性能好，防護(hù)性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，價貴，不便于運(yùn)輸。</p><p>　　這類支架適用于直接頂為中等穩(wěn)定或穩(wěn)定，老頂有明顯或強(qiáng)烈的周期來壓，瓦斯儲量較大的中厚或厚煤層中。<

15、;/p><p>　　1.5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)</p><p><b>　　1.5.1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　采用綜合機(jī)械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。為了滿足對煤炭日益增長的需要，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。而每個綜采工作面平均需要安裝150臺液壓

16、支架，可見對液壓支架的需要量是很大的。</p><p>　　由于不同采煤工作面的頂?shù)装鍡l件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同，對液壓的要求也不用。為了有效的支護(hù)和控制頂板，必須設(shè)計(jì)出不同類型和不同結(jié)構(gòu)尺寸的液壓支架。因此，液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。由于液壓支架的類型很多，因此其設(shè)計(jì)工作量也是很大的，由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個環(huán)節(jié)。</p><p>　

17、　經(jīng)過近30 年的發(fā)展和努力, 我國液壓支架的設(shè)計(jì)、制造水平在不斷提高, 特別是在緩傾斜中厚煤層的液壓支架方面積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn), 架型已基本趨于成熟、完善, 在品種和質(zhì)量方面與國際先進(jìn)水平相比差距越來越小。但在控制元件和控制系統(tǒng)方面, 與先進(jìn)國家的產(chǎn)品相比還有較大差距。所以, 今后除應(yīng)繼續(xù)針對我國國情和煤層具體條件, 開發(fā)一些新架型、新品種外, 還應(yīng)在改進(jìn)支架控制系統(tǒng)和提高支架的工作可靠性方面下功夫</p><p

18、>　　1.5.2對液壓支架的基本要求</p><p>　　1) 為了滿足采煤工藝及地質(zhì)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。</p><p>　　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，薄煤層一般為100KN~150KN，中厚煤層一般為150KN~250KN，厚煤層一般為300KN~40

19、0KN。</p><p>　　3) 防矸性能要好。</p><p>　　4) 排矸性能要好。</p><p>　　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。</p><p>　　6) 為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠?qū)挼娜诵械馈?lt;/p><p>　　7) 調(diào)高范圍

20、要大，照明和通訊方便。</p><p>　　8) 支架穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。</p><p>　　9) 要求支架有足夠的剛度，能夠承受一定的不均勻載荷和沖擊載荷。</p><p>　　10) 在滿足強(qiáng)度條件下，盡可能減輕支架重量。</p><p>　　11) 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)要簡單。</p><p>　

21、　12)液壓元件要可靠。</p><p>　　1.5.3設(shè)計(jì)液壓支架必需的基本參數(shù)</p><p><b>　　1).頂板條件</b></p><p>　　根據(jù)老頂和直接頂?shù)姆诸?，對支架進(jìn)行選型。</p><p>　　2).最大和最小采高</p><p>　　根據(jù)最大和最小采高，確定支架的最大和最

22、小高度，以及支架的支護(hù)強(qiáng)度。</p><p><b>　　3).瓦斯等級</b></p><p>　　根據(jù)瓦斯等級，按保安規(guī)程規(guī)定，險算通風(fēng)斷面。</p><p>　　4).底板巖性及小時涌水量</p><p>　　根據(jù)底板巖性和小時涌水量驗(yàn)算底板比壓。</p><p>　　5).工作面煤壁條件&

23、lt;/p><p>　　根據(jù)工作面煤壁條件，決定是否用護(hù)幫裝置。</p><p><b>　　6).煤層傾角</b></p><p>　　根據(jù)煤層傾角，決定是否用防倒放滑裝置。</p><p><b>　　7).井筒罐籠尺寸</b></p><p>　　根據(jù)井筒罐籠尺寸，考慮支架

24、的運(yùn)輸外形尺寸。</p><p><b>　　8).配套尺寸</b></p><p>　　根據(jù)配套尺寸及支護(hù)方式來計(jì)算頂梁長度</p><p>　　2液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定</p><p><b>　　2.1原始條件</b></p><p>　　掩護(hù)式液壓支架，煤層厚度為

25、2.3~2.9m，老頂為2級，直接頂為1類</p><p><b>　　2.2基本技術(shù)參數(shù)</b></p><p><b>　　1）支架的高度</b></p><p><b>　　??；</b></p><p>　　式中 ——支架最大高度；</p><p&g

26、t;<b>　　——支架最小高度；</b></p><p>　　——支架最高位置時的計(jì)算高度；</p><p>　　——支架最低為之時的計(jì)算高度；</p><p>　　——掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距；取100mm；</p><p>　　——后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距；取200mm；</p><p>

27、;　　——煤層最大厚度（最大采高）；</p><p>　　——煤層最小厚度（最小采高）；</p><p>　　——考慮偽頂、煤皮冒頂落后仍有可靠初撐力所需要的支撐高度，取250mm；</p><p>　　——頂板最大下沉量，取150mm；</p><p>　　——移架時支架的最小可靠量，一般取50mm；</p><p>

28、;　　——浮矸石、浮煤厚度，一般取50mm.</p><p><b>　　2）支架伸縮比</b></p><p><b>　　3）支護(hù)強(qiáng)度</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=362.6</b></p>

29、<p>　　式中：——當(dāng)支架最大采高為時，支架應(yīng)有的支護(hù)強(qiáng)度；</p><p>　　——在架型選擇表2-1中與低于但與之相鄰的采高相對應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度；</p><p>　　——在架型選擇表2-1中與高于但與之相鄰的采高相對應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度；</p><p><b>　　——所對應(yīng)的采高；</b></p><p>

30、<b>　　——所對應(yīng)的采高。</b></p><p><b>　　4）支架間距</b></p><p>　　所謂支架間距，就是相鄰兩支架中心之間的距離。用bc表示。</p><p>　　支架間距bc要根據(jù)支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度及槽幫

31、上千斤頂連接塊的位置來確定，我國刮板運(yùn)輸機(jī)溜槽每節(jié)長度通常為1.5 m，千斤頂連接位置在刮板槽槽幫中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為1.5米，本設(shè)計(jì)取bc=1.5 m</p><p><b>　　5）底座長度</b></p><p>　　所謂底座，就是將頂板壓力傳遞到底板的穩(wěn)固支架的部件。在設(shè)計(jì)支架的底座長度時，應(yīng)考慮以下幾個方面：支架對底板的接觸比壓要小

32、；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；便于人員操作和行走；保證支架的穩(wěn)定性等。通常，掩護(hù)式支架的底座長度取3.5倍的移架步距，即2.1m左右；支撐掩護(hù)式支架對底座長度取4倍的移架步距，即2.4m左右。本次設(shè)計(jì)底座為2.240m</p><p>　　表2-1適應(yīng)不同類級頂板的架型和支護(hù)強(qiáng)度</p><p>　　Tab 2-1 Adaptive diffe

33、nt cap of roof and model holding strength</p><p>　　注：（1）表中括號內(nèi)數(shù)字系統(tǒng)掩護(hù)式支架頂梁上的支護(hù)強(qiáng)度。</p><p>　　（2）1.3、1.6、2為增壓系數(shù)</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　3四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)&l

34、t;/b></p><p>　　3.1四連桿機(jī)構(gòu)的作用</p><p>　　四連桿機(jī)構(gòu)是掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)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(jī)構(gòu)使支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動軌跡呈近似雙紐線，從而使支架頂梁前端點(diǎn)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。</p><p>　

35、　下面通過四連桿機(jī)構(gòu)動作過程的幾何特征進(jìn)一步闡述其作用。這些幾何特征是四連桿機(jī)構(gòu)動作過程的必然結(jié)果。</p><p>　　1）支架高度在最大和最小范圍內(nèi)變化時，如圖3-1所示，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動軌跡的最大寬度e應(yīng)小于或等于70mm，最好在30mm以下。</p><p>　　2）支架在最高位置和最低位置時,頂梁與掩護(hù)梁的夾角P后連桿與底平面的夾角Q，如圖3-1所示,應(yīng)滿足如下要求:</p&g

36、t;<p>　　支架在最高位置時,P=520～620,Q=750～850;支架在最底位置時,為有利矸石下滑,防止矸石停留在掩護(hù)梁上,根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知,要求tgP＞W(wǎng),如果綱和矸石的摩擦系數(shù)W=0.3,則P=16.70.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，一般去Q=250～300，在特殊情況下需要角度較小時，可提高后連桿下絞點(diǎn)的高度。</p><

37、;p>　　3）從圖3-1可知掩護(hù)梁與頂梁絞點(diǎn)e’和瞬時中心O之間的連線與水平的夾角Q。設(shè)計(jì)時，要使Q角滿足tgQ的范圍，其原因是Ｑ角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。 </p><p>　　圖3-1四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征</p><p>　　Fig.3-1 Four link motion gears geometry characteristic</p><p&g

38、t;　　4）頂梁前端點(diǎn)暈運(yùn)動軌跡雙鈕線向前凸的一段為支架最佳工作段，如圖3-1所示的h段。其原因是頂板來壓時，立柱讓下縮，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)。同時底板阻止底座向后移，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(hù)力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減少，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相應(yīng)減少，所以減輕了掩護(hù)梁外負(fù)載。</p><p

39、>　　從以上分析得知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌跡時，應(yīng)盡量使e值減少。當(dāng)已知掩護(hù)梁和后連桿的長度后，在設(shè)計(jì)時只要把掩護(hù)梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖3-2所示（實(shí)際上液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)屬雙搖桿機(jī)構(gòu)）</p><p>　　圖3-2掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p><p>　　Fig.3-2 Shields Liang Hehou the conne

40、cting rod constitution crank slideorganization</p><p>　　3.2四連桿機(jī)構(gòu)與附加力的影響</p><p>　　3.2.1附加力對液壓支架受力的影響</p><p>　　由于掩護(hù)式和支掩式液壓支架有四連桿機(jī)構(gòu)，所以使支架在承載過程中承受附加力，附加力越大，對支架受力越不力。為此，在液壓支架設(shè)計(jì)中對此力要有足夠的認(rèn)

41、識，現(xiàn)在對此作如下分析。</p><p>　　液壓支架實(shí)際受載情況很復(fù)雜，為簡單計(jì)算，把支架簡化成一個平面桿系結(jié)構(gòu)。同時為偏于安全，按集中載荷進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　圖3-3頂梁分離受力分析</p><p>　　Fig.3-3 Top-beam separation stress analysis</p><p>　　圖3-4掩護(hù)梁分

42、離受力分析</p><p>　　Fig.3-4 Shields Liang to separate the stress analysis</p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　取

43、 (3-2)</p><p><b>　　取 。</b></p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　式中

44、 ——支架立柱的工作阻力，</p><p>　　——支架立柱的傾角，</p><p><b>　　——支架支護(hù)阻力，</b></p><p>　　——頂板和頂梁之間的摩擦系數(shù)，</p><p>　　——頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)水平力，</p><p>　　——頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)垂直分力。</p>

45、;<p>　　由上式有： (3-4)</p><p>　　將該式變成通式為: (3-5)</p><p>　　立柱向后傾時，立柱的工作阻力取+；瞬心O點(diǎn)在頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)水平線以下的取+；摩擦力向后取+。反之都取—。</p><p>　　將上通式分解如下：

46、 </p><p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　式中 ——支架立柱工作阻力的垂直分力，</p><p>　　——支架承受的附加力。。</p><p>　　由(3-6)可見 當(dāng)時，附加力與立柱傾角和摩擦力有關(guān)。</p><p>　　立柱傾角

47、對附加力的影響</p><p>　　圖3-5立柱后傾的頂梁分離受力分析</p><p>　　Fig.3-5 Column to after top-beam separation stress analysis</p><p>　　當(dāng)瞬心在下、立柱后傾時，</p><p>　　由受力分析可看出,當(dāng)瞬心在下時，立柱向后傾，附加力為正，立柱前傾，

48、附加力為負(fù)。當(dāng)瞬心在上時，結(jié)論正好相反。</p><p>　　摩擦力對附加力的影響</p><p>　　圖3-6 頂梁前端雙紐線軌跡</p><p>　　Fig.3-6 Front end top-beam two Niu line path</p><p>　　如圖3-6所示，當(dāng)支架由高到低頂梁前端的運(yùn)動軌跡由a向b點(diǎn)運(yùn)動時，瞬心點(diǎn)在下，

49、值為正，且由大到小，一直到b為0 ；在這一段內(nèi)，當(dāng)支架在承受讓壓過程中，頂梁有向前運(yùn)動的趨勢，從而使頂板給頂梁的摩擦力方向向后，摩擦力為正，附加力為正。</p><p>　　當(dāng)支架由高到低頂梁前端運(yùn)動軌跡由a向b點(diǎn)運(yùn)動時，瞬心點(diǎn)在上，值為負(fù)其絕對值由小變大到c點(diǎn)為最大，再由c點(diǎn)向d點(diǎn)由大到小一直到d點(diǎn)為0；在這一段內(nèi)，當(dāng)支架在承載讓壓過程中，頂梁有向后運(yùn)動的趨勢，從而使頂板給頂梁的摩擦力方向向前，摩擦力為負(fù)，附加

50、力為正。</p><p>　　由以上分析可知：摩擦力引起的附加力都為正，附加力的大小與角的正負(fù)無關(guān)，與角的大小有關(guān)，角大附加力就大，反之則小。</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　通過以上立柱傾角和摩擦力對附加力影響的分析，得出如下結(jié)論：</p><p>　　值的大小對附加力影響很大，值大，支

51、架承受的附加力大，對支架受力不利。所以在優(yōu)化四連桿機(jī)構(gòu)時，盡可能使值小些。為此，可以令支架由高到低時，頂梁前端運(yùn)動軌跡近似直線為目標(biāo)函數(shù)，從而可以使角變小，值和附加力都變小。而且頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動軌跡的變化寬度也可以較小，有利支控頂板。</p><p>　　值方向與摩擦力引起的附加力無關(guān)，而與立柱傾角引起的附加力有關(guān)，在立柱前傾時：當(dāng)瞬心點(diǎn)在下時，值為正，附加力為負(fù)；當(dāng)瞬心點(diǎn)在上時，值為負(fù)，附加力為正。所以在優(yōu)化時，

52、為減少附加力，盡可能使支架的工作段，在ab段。</p><p>　　3.2.2掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁頂面之距和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距對支架受力的影響</p><p>　　增加掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)至頂梁面之距和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面之距，都可以使角減小，附加力減小，反之，角增加，附加力也增加。</p><p>　　3.2.3后連桿與掩護(hù)梁長度比值對支架受力的影響</p&

53、gt;<p>　　圖3-7 四連桿示意圖</p><p>　　Fig.3-7 Four connecting rods schematic drawings</p><p>　　當(dāng)夾角、和的比值不變，改變或不變延長后連桿長度等方法，來增加的比值，可以使角減小，附加力減小，對支架受力有利；當(dāng)改變角使的比值增加，對角變化不大，所以適當(dāng)增加的比值，可以減少掩護(hù)梁長度和對支架受力有利

54、。</p><p>　　在掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架中，后連桿和掩護(hù)梁長度的比值，關(guān)系到掩護(hù)梁的長度，對支架的重量和受力有著直接的影響，所以在設(shè)計(jì)時，應(yīng)盡量在滿足支架工作需要情況下，縮短掩護(hù)梁長度，減輕支架重量，減少支架受力。</p><p>　　4、前后連桿上鉸點(diǎn)與掩護(hù)梁長度比值對支架受力影響</p><p>　　改變的比值，對角影響很大，如果這個比值適當(dāng)，可使角

55、減小，值減小，附加力減小，掩護(hù)梁和前后連桿受力也減小。的比值一般在0.22～0.3之間比較合適。</p><p>　　3.3四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法</p><p>　　3.3.1掩護(hù)梁和后連桿長度的確定 </p><p>　　用解析法來確定掩護(hù)梁和后連桿的長度，如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 掩護(hù)梁和后連桿計(jì)算圖</

56、p><p>　　Fig.3-8 caving lock piece and after rod map</p><p>　　設(shè)： G---掩護(hù)梁長度（mm）</p><p><b>　　后連桿長度（mm）</b></p><p>　　其中：P1 —支架最高位置時，掩護(hù)梁與頂梁夾角(度)</p><

57、;p>　　P2—支架最低位置時，掩護(hù)梁與頂梁夾角(度)</p><p>　　Q1 —支架最高位置時，后連桿與底平面夾角（度）</p><p>　　Q2—支架最低位置時，后連桿與底平面夾角（度）</p><p>　　按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征要求，選定，由于支架型式不同，對于掩護(hù)式支支架,一般A/G的比值按以下范圍來?。?lt;/p><p>　

58、　A/G=0.45~0.61,取A/G=0.58。</p><p>　　支架在最高位置時有： </p><p><b>　　因此掩護(hù)梁長度為：</b></p><p>　　=2076.77mm </p><p><b>　　后連桿長度為：</b></p>

59、<p>　　A=G(A/G) = 1204.53mm</p><p><b>　　取整得： </b></p><p>　　3.3.2幾何作圖法作圖過程</p><p>　　用幾何作圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)的各部尺寸，具體作法如圖3-9所示。</p><p><b>　　具體作圖步驟如下：</b>

60、;</p><p>　　1)確定后連桿下鉸點(diǎn)O點(diǎn)的位置，使它比底座面略高200</p><p>　　2)過O點(diǎn)作與底座面平行的水平線H—H線。</p><p>　　3)過O點(diǎn)作與H—H線的夾角為Q1的斜線。</p><p>　　4)在此斜線截取線段，長度等于A,a點(diǎn)為支架在最高位置時后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。</p><p&g

61、t;　　5)過a點(diǎn)作與H—H線有交角P1的斜線，以a點(diǎn)為圓心，以G點(diǎn)為半徑作弧交些斜線一點(diǎn)e′此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。</p><p>　　6)過e′點(diǎn)作H—H線的平行線，則HH線與F—F線的距離為H1，為液壓支架的最高位置時的計(jì)算高度。</p><p>　　7)以a點(diǎn)為圓心，以0.22G長度為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn)b,為前連桿上鉸點(diǎn)的位置。</p><p>

62、　　8)過O點(diǎn)作與H—H線夾角為Q2的斜線。</p><p>　　9)在此斜線上截取線段〞. 〞的長度等于A，a〞點(diǎn)為支架降到最低位置時，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。</p><p>　　10)過a〞點(diǎn)作與H—H線有交角P2的斜線，以a〞點(diǎn)為圓心，以G為半徑作弧交些斜線一點(diǎn)e〞，此點(diǎn)為支架在最低位置時，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。</p><p>　　11)以a〞為圓心以0.22

63、G長度為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn)b〞，為支架在最低位置時前連桿上鉸點(diǎn)的位置。</p><p>　　12)取〞線之間一點(diǎn)e〞為液壓支架降到此高度時掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)。</p><p>　　13)以O(shè)為圓心，為半徑圓弧。</p><p>　　14)以e〞點(diǎn)為圓心，掩護(hù)梁長ˊ為半徑作弧，交前圓弧上一點(diǎn)aˊ，以點(diǎn)為液壓支架降到中間某一位置時，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。</

64、p><p>　　15)以ˊ連線，并以aˊ點(diǎn)為圓心，ab長為半徑作弧，交〞上一點(diǎn)bˊ點(diǎn)。則b， bˊ,b〞三點(diǎn)為液壓支架在三個位置時 ，前連桿上鉸點(diǎn)。</p><p>　　16)由b， bˊ,b〞三點(diǎn)確定的圓心C，為前連桿下鉸點(diǎn)位置。</p><p>　　17)過C點(diǎn)H－H線作垂線，交點(diǎn)d，則線段,,,,和為液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　

65、　18)按以上初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫出液壓支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)eˊ的運(yùn)動軌跡，只要逐步變化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，便可以畫出不同的曲線，再按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征進(jìn)行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸。</p><p>　　圖3-9 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法</p><p>　　Fig .3-9 hydropost fore rod is geometry&#

66、160;map method</p><p>　　結(jié)論：后連桿長度A=1205mm</p><p>　　掩護(hù)梁長度G=2077mm</p><p>　　前連桿長度C=1148mm</p><p>　　前后連桿下鉸點(diǎn)底座投影距離E=599mm</p><p>　　前連桿下鉸點(diǎn)高度D=533mm</p>&l

67、t;p>　　3.4四連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)法</p><p>　　3.4.1、目標(biāo)函數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)附加力對液壓支架受力影響的分析，為減少附加力，必須使U=TAN(THETA)有較小值。同時，為有效地支控頂板，要求支架由高到低變化時，頂梁前端點(diǎn)與煤壁距離的變化要小。而支架在某一高度時的THETA角，恰好是頂梁前端點(diǎn)的雙紐線軌跡上的切線與頂梁垂線間的夾角。所以，只要令支

68、架由高到低變化時，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動軌跡似成直線為目標(biāo)函數(shù)，這兩項(xiàng)要求都能滿足。</p><p>　　3.4.2、四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征</p><p>　　四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征如下圖3-10所示。</p><p>　　支架在最高位置時：P1=0.91- 1.08弧度；Q1=1.31- 1.48弧度。</p><p>　　后連桿與掩護(hù)梁的比值，掩護(hù)

69、式支架為I=0.45- 0.61.</p><p>　　前后連桿上鉸點(diǎn)之距與掩護(hù)梁的比值為I1=0.22-0.3.</p><p>　　E`點(diǎn)的運(yùn)動軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運(yùn)動的最大寬度E<70MM最好在30MM以下。</p><p>　　支架在最高位置時的TAN(THETA)的值應(yīng)小于0.35，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對掩護(hù)式支架最好應(yīng)小于0.16。<

70、;/p><p>　　圖3-10 四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征圖</p><p>　　Fig.3-10 Four link motion gears geometry characteristic chart</p><p>　　3.4.3、四連桿機(jī)構(gòu)各部尺寸的計(jì)算</p><p>　　后連桿與掩護(hù)梁長度的確定</p><p>　　當(dāng)

71、支架在最高位置時的H1值確定后，掩護(hù)梁長度G為：</p><p>　　G=H1/（SIN（P1）+I*SIN（Q1））；</p><p>　　后連桿長度為：A=I*G；</p><p>　　前,后連桿上鉸點(diǎn)之距為:B=I1*G;</p><p>　　前連桿上鉸點(diǎn)至掩護(hù)梁之矩為:F=G-B;</p><p>　　對各變量

72、規(guī)定相應(yīng)的步長:</p><p>　　P1的步長為0.034弧度;</p><p>　　Q1的步長為0.034弧度;</p><p>　　I1的步長為0.02弧度;</p><p>　　I的步長為0.032弧度;</p><p>　　(2)后連桿下鉸點(diǎn)至坐標(biāo)原點(diǎn)之距</p><p>　　E1=G

73、*COS(P1)-A*COS(Q1);</p><p>　　(3)前連桿長度及角度的確定</p><p>　　為使頂梁上鉸點(diǎn)的運(yùn)動軌跡最大寬度和THETA角盡量小,我們將支架在最高和最低以及后連桿與掩護(hù)梁成90度角時頂梁上鉸點(diǎn)的坐標(biāo)定在一條垂直的直線上。（下面B1，B2，B3分別為此3點(diǎn)對應(yīng)的前連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)，C為前連桿下鉸點(diǎn)）</p><p>　　B1點(diǎn)坐標(biāo)：

74、X1=F*COS（P1）</p><p>　　YI=H1-F*SIN（P1）</p><p>　　B2點(diǎn)坐標(biāo)：X2=F*COS（P2）</p><p>　　Y2=B*SIN（P2）+A*SIN（Q2）</p><p>　　其中，Q2=0.436</p><p>　　P2由幾何關(guān)系求出。</p><p

75、>　　B3點(diǎn)坐標(biāo)：X3=F*COS（P3）</p><p>　　Y3=B*SIN（P3）+A*SIN（Q3）</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　P3=</b></p><p><b>　　Q3=</b></p><p

76、>　　C點(diǎn)坐標(biāo)：XC=（M*（Y2-Y3）-N*（Y3-Y1））/T</p><p>　　YC=（N*（X3-X1）-M*（X2-X3））/T</p><p>　　其中，M=X3*X3-X1*X1+Y3*Y3-Y1*Y1</p><p>　　N=X2*X2-X3*X3+Y2*Y2-Y3*Y3</p><p>　　T=2[（X3-X1）（

77、Y2-Y3）-(Y3-Y1)(X2-X3)]</p><p>　　(4)前連桿下鉸點(diǎn)的高度D和前，后連桿下鉸點(diǎn)在底座上的投影距離：</p><p><b>　　D=YC</b></p><p><b>　　E=E1-XC</b></p><p>　　3.4.4、四連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)選</p>

78、<p>　　前，后連桿的比值范圍：C/A=0.9-1.2。</p><p>　　前連桿的高度：D<H1/5。</p><p>　　E的長度:E<H1/4.5。</p><p>　　TAN（THETA）〈0.16。</p><p>　　TAN（THETA）=S/L</p><p><b>

79、;　　其中，L=X6</b></p><p><b>　　S=H1-Y6</b></p><p>　　X6，Y6為掩護(hù)梁在頂點(diǎn)速度瞬心的坐標(biāo)，通過幾何關(guān)系可求出</p><p>　　3.4.5、求掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)軌跡坐標(biāo)</p><p>　　X=-A*COS（Q4）+G*COS（P4）</p>&l

80、t;p>　　Y=A*SIN（Q4）+G*SIN(P4)</p><p>　　其中，Q4為后連桿與底座夾角，P4為掩護(hù)梁與頂梁夾角。</p><p>　　P4=ARCCOS（Z）；</p><p>　　P4=arcCOS（Z）；</p><p><b>　　Z=</b></p><p>　　J

81、=2ABsinQ4-2BD K=2EB+2ABcosQ4</p><p>　　R=A2+B2+D2-C2+E2+2AEcosQ4-2ADsinQ4</p><p>　　3.4.6、語言程序編制</p><p><b>　　1）程序框圖</b></p><p>　　圖3-11 程序框圖</p&

82、gt;<p>　　Fig.3-11 Flow chart</p><p><b>　　2）源程序</b></p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#include<math.h></p><p><b>　　main()</b>

83、;</p><p><b>　　{</b></p><p>　　float h1,h2,p1,q1,i,i1,g,a,b,c,d,e,f,a1,q2,o1,l,s,xc,yc,x4,y4,x5,y5,xx,xi,ex,gg;</p><p>　　float o,u,c1,q3,q4,k,j,r,z,x,y,e1,x1,y1,p2,x2,y2,p

84、3,x3,y3,m,n,t,k1,k2,x6,y6;</p><p><b>　　float p4;</b></p><p>　　scanf("%f,%f",&h1,&h2); /*輸入h1,h2*/</p><p>　　for(p1=0.91;p1<=1.08;p1=p1+0.034)

85、/*設(shè)p1,q1,i,i1*/</p><p>　　for(q1=1.31;q1<=1.48;q1=q1+0.034)</p><p>　　for(i=0.45;i<=0.61;i=i+0.032)</p><p>　　for(i1=0.22;i1<0.3;i1=i1+0.02)</p><p>　　{g=h1/(sin(p

86、1)+i*sin(q1));/*計(jì)算g,a,b,f*/</p><p><b>　　a=i*g;</b></p><p><b>　　b=i1*g;</b></p><p><b>　　f=g-b;</b></p><p>　　e1=g*cos(p1)-a*cos(q1);/*

87、計(jì)算b1,b2,b3,c點(diǎn)坐標(biāo)*/</p><p>　　x1=f*cos(p1);</p><p>　　y1=h1-f*sin(p1);</p><p><b>　　q2=0.436;</b></p><p>　　gg=g*g-(e1+a*cos(q2))*(e1+a*cos(q2));</p><p

88、><b>　　if(gg<0)</b></p><p>　　gg=-1.0*gg;</p><p>　　p2=atan(sqrt(gg)/(e1+a*cos(q2)));</p><p>　　x2=f*cos(p2);</p><p>　　y2=b*sin(p2)+a*sin(q2);</p>

89、<p>　　p3=3.14/2.0-atan(a/g)-atan(e1/sqrt(g*g+a*a-e1*e1));</p><p>　　q3=3.14/2.0-p3;</p><p>　　x3=f*cos(p3);</p><p>　　y3=b*sin(p3)+a*sin(q3);</p><p>　　m=x3*x3-x1*x1+y

90、3*y3-y1*y1;</p><p>　　n=x2*x2-x3*x3+y2*y2-y3*y3;</p><p>　　t=2.0*((x3-x1)*(y2-y3)-(y3-y1)*(x2-x3));</p><p>　　xc=(m*(y2-y3)-n*(y3-y1))/t;</p><p>　　yc=(n*(x3-x1)-m*(x2-x3))

91、/t;</p><p>　　c=sqrt((x1-xc)*(x1-xc)+(y1-yc)*(y1-yc));/*計(jì)算c,d,e*/</p><p><b>　　o=c/a;</b></p><p>　　if(o<0.9||o>1.2)</p><p><b>　　continue;</b>

92、;</p><p><b>　　d=yc;</b></p><p><b>　　e=e1-xc;</b></p><p>　　x4=e1+a*cos(q1);/*計(jì)算a1,q2,q1點(diǎn)坐標(biāo)*/</p><p>　　y4=a*sin(q1);</p><p><b>

93、　　x5=e1;</b></p><p><b>　　y5=0.0;</b></p><p>　　k1=(y1-yc)/(x1-xc);</p><p>　　c1=atan(k1);</p><p>　　k2=(y4-y5)/(x4-x5);</p><p>　　x6=(k1*x1-y

94、1-k2*x4+y4)/(k1-k2);</p><p>　　y6=k1*(x6-x1)+y1;</p><p>　　l=x6; /*計(jì)算l,s*/</p><p><b>　　s=h1-y6;</b></p><p><b>　　u=s/l;</b></p>

95、<p>　　if(u>0.16||u<0.0||d>0.2*h1||e>h1/4.5)</p><p><b>　　continue;</b></p><p>　　printf("u=%f,q1=%f,a=%f,b=%f,c=%f,d=%f,e=%f\n,f=%f,g=%f,p1=%f,c1=%f,s=%f,l=%f\n

96、",u,q1,a,b,c,d,e,f,g,p1,c1,s,l);</p><p>　　xx=0;xi=3000;</p><p>　　for(q4=1.48;q4>=0.436;q4=q4-0.0348)</p><p>　　{x1=a*cos(q4);</p><p>　　k=2.0*e*b+2.0*a*b*cos(q4);

97、</p><p>　　j=2.0*a*b*sin(q4)-2.0*b*d;</p><p>　　r=a*a+b*b+d*d-c*c+e*e+2.0*a*e*cos(q4)-2.0*a*d*sin(q4);</p><p>　　if((k*k*r*r-(k*k+j*j)*(r*r-j*j))<0.0)</p><p>　　{ex=xx-x

98、i;printf("ex=%f\n",ex);continue;}</p><p>　　z=(k*r+sqrt(k*k*r*r-(k*k+j*j)*(r*r-j*j)))/(k*k+j*j);</p><p>　　p4=acos(z);</p><p>　　x=-a*cos(q4)+g*cos(p4);</p><p>　

99、　y=a*sin(q4)+g*sin(p4);</p><p>　　if(y>=h1||y<=h2)</p><p><b>　　continue;</b></p><p>　　printf("x=%f,y=%f,x1=%f\n",x,y,x1);</p><p>　　if(x>xx

100、)xx=x;</p><p>　　if(x<xi)xi=x;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3）輸入值及結(jié)果</b

101、></p><p><b>　　2.9,1.7</b></p><p>　　u=0.154265,q1=1.378000,a=1.192811,b=0.454011,c=1.099301,d=0.558861,e=0.566813</p><p>　　,f=1.609676,g=2.063687,p1=0.910000,c1=1.0814

102、63,s=0.237309,l=1.538323</p><p>　　x=1.038504,y=2.796892,x1=0.231357</p><p>　　x=1.044041,y=2.751062,x1=0.271930</p><p>　　x=1.047449,y=2.703728,x1=0.312174</p><p>　　x=1.0

103、49153,y=2.654757,x1=0.352040</p><p>　　x=1.049518,y=2.604010,x1=0.391480</p><p>　　x=1.048865,y=2.551340,x1=0.430445</p><p>　　x=1.047477,y=2.496585,x1=0.468890</p><p>　　x

104、=1.045606,y=2.439567,x1=0.506766</p><p>　　x=1.043485,y=2.380083,x1=0.544029</p><p>　　x=1.041326,y=2.317902,x1=0.580634</p><p>　　x=1.039329,y=2.252752,x1=0.616535</p><p>

105、;　　x=1.037681,y=2.184306,x1=0.651689</p><p>　　x=1.036564,y=2.112163,x1=0.686055</p><p>　　x=1.036154,y=2.035823,x1=0.719589</p><p>　　x=1.036625,y=1.954639,x1=0.752252</p><

106、p>　　x=1.038150,y=1.867754,x1=0.784005</p><p>　　x=1.040905,y=1.773990,x1=0.814808</p><p>　　x=1.045064,y=1.671653,x1=0.844624</p><p>　　ex=0.013364</p><p>　　ex=0.013364

107、</p><p>　　ex=0.013364</p><p>　　ex=0.013364</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　前面所用的兩種方法求出的四連桿機(jī)構(gòu)的數(shù)值相近，由于計(jì)算機(jī)算法的精確度較高，故所選數(shù)據(jù)，均用計(jì)算機(jī)算法中所得的。</p><p>　　4．掩護(hù)式液

108、壓支架部件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1頂梁</b></p><p>　　頂梁是與頂板直接接觸的構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求以外，還要保證支護(hù)頂板的需要。</p><p>　　4.1.1頂梁的作用及用途</p><p>　　頂梁作用是支護(hù)頂板一定面積的直接承載部件，并為立柱、掩護(hù)梁、護(hù)頂裝置等提供必要的連接

109、點(diǎn)。</p><p>　　用途：a.用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板。</p><p>　　b.承受頂板的壓力。</p><p>　　c.將頂板載荷通過立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。</p><p>　　4.1.2頂梁的結(jié)構(gòu)型式的確定 </p><p><b>　　圖4-1鉸接式頂梁</b><

110、;/p><p>　　Fig.4-1 Hinge type top-beam</p><p>　　選擇鉸接式頂梁，頂梁1為整體結(jié)構(gòu)，頂梁后端直接與掩護(hù)梁4鉸接，取消了三角區(qū)，立柱直接支撐在頂梁上，用平衡千斤頂8調(diào)節(jié)頂梁與頂板的接觸面積。OY型掩護(hù)式支架就采用此種結(jié)構(gòu)。</p><p>　　4.1.3對頂梁長度的影響</p><p>　　1)支架工作

111、方式對支架頂梁長度的影響</p><p>　　支架工作方式對支架頂梁長度的影響很大，從液壓支架的工作原理可以看出，先移架后推溜方式（又稱及時支護(hù)方式）要求頂梁有較大長度；先推溜后移架方式（又稱滯后支護(hù)方式）要求頂梁長度較短。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸屏锏墓ぷ鞣绞?，支架要超前輸送機(jī)一個步距，以便采煤機(jī)過后，支架能及時前移，支控新暴露的頂板，做到及時支護(hù)。因此，先移架后推溜時頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度要長一個步

112、距，一般為600mm。</p><p>　　2)配套尺寸對頂梁長度的影響</p><p>　　設(shè)備配套尺寸與支架頂梁長度有直接關(guān)系。為了防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜時，采煤機(jī)滾筒不截割頂梁，同時考慮到采煤機(jī)截割時，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計(jì)時，要求頂梁前端距煤壁最小距離為300mm，這個距離叫空頂距。另外在輸送機(jī)鏟煤板前也留有一定距離。一般為135～150mm左右，也是為了防止采

113、煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定的距離。除此而外，所有配套設(shè)備包括采煤機(jī)和輸送機(jī)，均要在頂梁掩護(hù)之下工作，在此來計(jì)算頂梁長度。</p><p>　　4.1.4頂梁斷面形狀</p><p>　　頂梁都為箱式結(jié)構(gòu)，一般由鋼板焊接而成。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，在上下蓋板之間焊有加強(qiáng)筋板，構(gòu)成封閉式棋盤型。頂梁前端呈滑撬式或圓弧形，以減少移架阻力。在頂梁下面焊有鑄鋼柱窩，柱窩兩側(cè)有孔，用鋼絲繩或銷

114、軸把立柱和頂梁連接起來，支撐掩護(hù)式支架在頂梁后端有銷孔，通過銷軸與掩護(hù)梁上的銷孔相連。</p><p>　　對于支撐掩護(hù)式支架，為了便于側(cè)護(hù)板能自由伸縮，要在頂梁頂面上加焊一塊比側(cè)護(hù)板稍厚的鋼板，稱為頂板，如圖4-2所示，同時增強(qiáng)了頂梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。</p><p><b>　　圖4-2 頂梁斷面</b></p><p>　　Fig.4-2 To

115、p-beam cross section</p><p>　　4.1.5頂梁主要尺寸的確定</p><p><b>　　1)頂梁長度Lg</b></p><p>　　頂梁長度＝[配套尺寸＋底座長度＋]－[]＋掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（mm）</p><p><b>　　2)梁面積A</b>&

116、lt;/p><p>　　A=Lg×B </p><p>　　式中： Lg—頂梁長度mm,</p><p>　　B---頂梁寬度mm,在本次設(shè)計(jì)中頂梁寬度為1500mm,</p><

117、p>　　代入公式（2-11）得</p><p>　　A=2961×1500=44441500mm2=4.4m2</p><p><b>　　3)支護(hù)面積Fc</b></p><p>　　Fc = Bc(Lg＋Δ)m2

118、 (4-1) </p><p>　　式中：Fc—支護(hù)面積 m2 ，</p><p>　　Δ—移架后頂梁前端點(diǎn)到煤壁的距離 m,一般Δ=0.3</p><p>　　Bc—支架間距（支架中心距），一般為1.5m</p><p>　　代入公式(4-1)得：</p>&

119、lt;p>　　Fc = 1500(2961＋30)=4486500mm2 =4.49m2</p><p>　　4)支架的理論支護(hù)阻力F1</p><p>　　F1=Fc×q </p><p>　　式中: F1—支架的理論支護(hù)阻力，KN </p>

120、<p>　　Fc—支護(hù)面積 m2</p><p>　　q—支護(hù)強(qiáng)度 KN/M2</p><p>　　支架在最高處的理論支護(hù)阻力為：</p><p>　　F1=4.49×362.6=1628.07（KN）</p><p><b>　　5)頂板覆蓋率δ</b></p><p>

121、;　　δ=A/Fc×100% </p><p>　　式中： δ—頂板覆蓋率</p><p>　　A—頂梁面積 m2</p><p>　　Fc—支護(hù)面積 m2</p><p><b>　　代入式中得</b></p><p>　　δ=4.4/4.49

122、×100%=98.00%</p><p><b>　　4.2側(cè)護(hù)板</b></p><p>　　4.2.1、側(cè)護(hù)板的選擇</p><p>　　頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板有兩種：</p><p>　　1）一側(cè)固定另一側(cè)活動的側(cè)護(hù)板，由于固定側(cè)護(hù)板與梁體焊接在一起，可節(jié)省原梁體的側(cè)板，既節(jié)省材料又可加固梁體。在設(shè)計(jì)時，根