支撑掩护式液压支架总体及立柱设计.doc

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1、摘要 矿井液压支架的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低陈本、减轻工人的体力劳动和保证生产是不可缺少的有效措施，因此液压支架的设计师技术上先进、经济上合理、平安上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化的主要表达。 采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业开展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化不仅产量大，效率高，本钱低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的开展方向。液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。 液压支架主要由以下几个根本局部组成：顶梁，掩护梁和四连杆机构，侧护板，底座，立柱，千斤顶。设计要遵从从支柱性能好、强度高、移架速度

2、快平安可靠等原那么。支架采用四连杆机构，改善支架的受力状况，缩小支架升降过程中的顶梁前段前后移动的距离。立柱采用双伸缩液压缸，以满足支架最低及最高位置时的高度要求关键字：液压支架;立柱;掩护;支撑。Abstract The application of hydraulic support in coal mining face of increasing production and raise labor productivity reduce costs, reduce workers and to ensure safety in production is indispensable

3、for effective measures to, Therefore the design of hydraulic support is technically advanced and economically rational, safe and reliable is the main manifestation of the comprehensive of the comprehensive mechanization and automation of mining. The comprehensive mechanization of coal mining is acce

4、leration coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is the one of comprehensive most important equipme

5、nt in the mechanization method of coal mining. Hydraulic support major form some following basically partial compositions: Top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender, base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid reliable etc. principle.

6、The support uses four link motion gears, improve the support the stress condition, reduces the support to rise and full the distance which in the process fort end the top-beam around moves. The column uses the list expansion and contraction hydraulic cylinder, front end has legthens the pole, satisf

7、ies the support to be lowest and time the highest positions high request. Key Words: coal;mechanization;bracket;column目录前言11 支撑掩护式液压支架的概述21.1 设计的原始条件21.2 支撑掩护式液压支架的特征参数21.3 支撑掩护式支架的结构特点21.4 支撑掩护式液压支架的液压系统32 液压支架总体设计32.1 液压支架的特点32.1.1 液压支架架型的分类与特点32.2 液压支架根本参数确定52.2.1 支架高度52.2.2 支架的伸缩比62.2.3 支架间距72.2

8、.4 理论支护强度82.3 液压支架四连杆机构确实定82.3.1 四连杆机构的作用82.3.2 四连杆机构的几何特征92.3.3 四连杆机构尺寸确实定102.4 液压支架配套设备及有关参数确实定162.4.1 采煤机和运输机型号确定162.4.2 配套图，配套尺寸确实定162.4.3 泵站和各平安阀的选择172.5 顶梁的设计及有关参数确实定172.5.1 顶梁的作用172.5.3 顶梁结构型式确实定172.5.4 顶梁主要尺寸确实定202.5.5 顶梁主要参数确实定202.6 底座的结构选择及主要参数确实定222.6.1 底座的作用222.6.2 设计底座的要求222.6.3 底座结构型式确

9、实定222.6.4 底座主要尺寸确实定242.7 掩护梁的结构选择及主要参数确定242.7.1 掩护梁的作用24.2 掩护梁的结构型式242.8 立柱的结构选择及主要参数确实定252.8.1 立柱的作用252.8.2 立柱的结构型式252.8.3立柱主要参数确实定262.9推 移装置的结构选择和主要参数确实定292.9.1 推移装置的作用292.9.2 推移装置的结构型式292.9.3 推移装置有关参数确定292.10 侧护装置的选择及主要参数确实定312.10.1 侧护装置的作用312.10.2 侧护装置结构形式确实定312.10.3 侧护板尺寸确定322.11 前梁千斤顶的选择及有关参数确

10、实定332.11.1 前梁千斤顶推拉力333 支架受力分析计算343.1 液压支架的支护性能与外载荷343.2 支撑掩护式支架的受力分析353.2.1 顶梁合力Fn及其作用点位置363.2.2 前后连杆力393.2.3 底座合力大小及其作用点位置403.2.4 顶梁载荷分布413.2.5 支护强度计算433.2.6 底座平均接触比压433.2.7支护效率46474 立柱强度较核514.1 油缸的稳定性验算514.2 活塞杆的强度验算524.3 缸体强度验算554.4 机械加长杆处的强度验算56结论58技术经济分析59致谢60参考文献61附录A62附录B69前言液压支架是我们煤炭生产中一个重要的

11、组成部件它起着支护顶板防止冒顶维持工人一定的工作空间保证平安和各项作业的正常运行。一个循环包括降柱、移架、升柱、推溜四个动作。液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操纵控制系统等主要局部组成。目前液压支架的分类有三类型，即支撑式液压支架、掩护式液压支架和支撑掩护式液压支架。液压支架以高压液体作为动力由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备。这类支架适用于直接顶为中等稳定或稳定老顶有明显或强烈的周期来压。瓦斯含量较大中厚或厚煤层中液压支架的选型其根本目的是使综采设备适应矿井和工作面的条件投产后能做到高产、高效、平安、并为矿井的集中生产、优化管理和最正确经济效益提供条件。因此必须根据

12、矿井煤层、地质、技术和设备条件进行选择。 本设计采用支撑掩护式液压支架。1支撑掩护式液压支架的概述 此次设计采高2.8m3.8m，液压支架支护强度0.8MPa，煤层厚度m33.5m,老顶级别直接顶类别。；底座比压0.842.5Mpa；2)立柱本设计立柱采纳单伸缩双作用活塞式带机械加长杆的方式，立柱缸径180mm活塞直径170mm，活柱行程1200mm，加长杆分五档，每档120mm，初撑力763.02KN；工作阻力1017.36KN。3) 前梁千斤顶前梁千斤顶缸径100mm活塞杆杆径70mm行程140mm；初撑力251.2KN拉力128.11KN；工作阻力251.2KN。4) 推移千斤顶 推移千

13、斤顶缸径125mm；杆径70mm；行程700mm；推溜力111.55KN；移架力244.15KN。5) 侧推千斤顶 侧推千斤顶缸径63mm；推力90.40KN；拉力53.95KN；行程170mm；该支架采用刚性能主梁加铰接前梁的分段组合式结构的顶梁；掩护梁采用直线型整体式箱形结构；底座采用整体式框架结构，以减小底座比压；立柱分前后两排布置，均向前倾斜，后排立柱倾角小于前排，有利于提高切顶性能；推移装置采用浮动活塞式，使移架力大于推溜力。 该支架液压系统包括立柱系统和千斤顶系统，操纵阀系统，千斤顶系统又包括推移千斤顶、侧推千斤顶、挑梁千斤顶系统。所有系统用同一泵站供液。本支架选用35Mpa作为泵

14、站额定工作阻力，两位三通手动换向阀控制。2 液压支架总体设计a液压支架的组成 支撑掩护式液压支架的结构由以下局部组成：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。b液压支架架型的分类按液压支架在采煤工作面的安装位置来划分，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上所有位置的支架。中间液压支架按其结构形式来划分，可分为三种根本架型，即：支撑式、掩护式、支撑掩护式。C各类液压支架的特点1)支撑式支架支撑式支架利用立柱与顶梁直接支撑和控制工作面的顶板。其特点是：立柱多，支撑力大，切顶性好；顶梁长，通风断

15、面大，适用于中等稳定以上的顶板。支撑式支架又有垛式和节式之分如图2-1所示。 a 垛式 b节式图2-1支撑式支架Fig. 2-1Support bracket 这类支架具有较大的支撑能力和良好的切顶性能，适用于顶板紧硬完整，周期压明显或强烈，底板较硬的煤层。2)掩护式支架掩护式支架利用立柱、短顶梁支撑顶板，用掩护梁来防止岩石落入工作面。其特点是：立柱少、切丁能力弱；顶梁短，控顶距小；由前、后拉杆和底座铰接构成的四杆机构使抗水平力的能力增强，立柱不受横向力；而且使顶梁前端的运动轨迹为近似平行于煤壁的双紐线，梁端距变化小；架间通过侧护板密封，掩护性好；调高范围大，适用于松散破碎的不稳定或中稳定的顶

16、板。如图2-2a b c a插腿式支架 b立柱支在掩护梁上非插腿式支架c立柱支在顶梁上非插腿式支架图2-2掩护式支架Fig. 2-2 Shield support 这类支架适用于直接顶不稳定或中等稳定的煤层。3)支撑掩护式支架 支撑掩护式支架具有支撑式的顶梁和掩护式的掩护梁，它兼有切顶性能和防护作用，适于压力较大、易于冒落的中等稳定或稳定的顶板。根据使用条件，支撑掩护式支架的前、后排立柱可前倾或后倾，倾角大小也可不同。前、后排立柱交叉布置的支架适用于薄煤层。如图2-3 1 2 3 1四柱平行支在顶梁上支架 2四柱交叉支在顶梁两柱在掩护梁上支架3两柱在顶梁两柱支在掩护梁上支架图2-3支撑掩护式液

17、压支架Fig. 2-3Support shield type hydraulic support这类支架适用于直接顶为中等稳定或稳定，老顶有明显或强烈的周期来压，瓦斯储量较大的中厚或厚煤层中。支架高度一般系指支架的最大和最小结构高度，它必须适应煤层采厚变化所要求的最大和最小支撑高度。最小高度过大，可能会出现压架现象；最大支撑高度过小，可能会造成丢煤浪费资源，或支架顶空现象。支架的最大和最小支撑高度，应根据煤层厚度的变化合理选择，片面地认为调高范围越大越好，过大地加大调高范围将增加设备重量及制造本钱。其最大与最小高度为： (2-1) (2-2)式中： 支架最大高度，mm 支架最小高度，mm 煤层

18、最大高度，=3500mm 煤层最小高度，=3000mm 考虑伪顶、煤冒落后，仍有可靠支撑力所需要的支撑高度，一般采取200300mm，取270mm。 顶板最大下沉量，一般取100200mm，取150mm。 移架时支架的最小可缩量，一般取50mm。 浮矸石、浮煤厚度，一般取50mm。由式2-1可得 由式2-2可得 所以取： 设计本次液压支架最大支撑高度4000mm，最小支撑高度2500mm。 支架的伸缩比是指其最大与最小高度之比值即： (2-3) 由于液压支架的使用寿命较长，并可能被安装在不同采高的采煤工作面，所以，支架应具有较大的伸缩比。在采用双伸缩立柱时，垛式支架的伸缩比为1.9；支撑掩护式

19、支架为2.5；掩护式支架可到达3.一般范围是1.52.5，煤层较薄时选大值。但考虑尽量减轻支架重量，降低液压支架的价格，可以将其系列化，使液压支架对底板的适应性加强，降低伸缩比，尽量选取单伸缩油缸或代机械加长杆的液压支架。一般根据单位油缸的长行程K来确定，当K小于0.7时可采用单伸缩立柱。 所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。支架间距B主要根据支架型式来确定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据输送机溜槽每节长度及槽帮上千斤顶链接块的位置来确定，我国刮板输送机溜槽每节长度为1.5m，千斤顶连接块位置在溜槽中长的中间，所以除节式和迈步式支架外，支架间

20、距一般为1.5米。此次设计取B=1500mm。表2-1适应不同类级顶板的架型和支护强度Tab. 2-1 Adaptive diffent cap of roof and model holding strength支护强度的计算可借助于和老顶级别和采高确定支护强度。 (2-4) 式中： 当支架最大采高为时，支架应有的支护强度 采高所对应的支护强度，见表2-1 采高所对应的支护强度，见表2-1 对应的采高，见表2-1 对应的采高，见表2-1支架最大采高=4000m 将数据代入2-4中得到支架应有的支护强度 四连杆机构是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要的部件之一，其作用概括起来主要有两个，第一个

21、是当支架由高到低变化的时候，前梁顶端的变化呈双紐线型式，这样就是支架顶梁前端点离煤壁越来越近，提高了管理顶板的性能；第二个是能够让液压支架承受更大的水平力。1支架高度在最大和最小范围内变化时，如图2-4所示，顶梁端点运动轨迹的最大宽度e应小于或等于70mm，最好在30mm以下。 2支架在最高位置和最低位置时,顶梁与掩护梁的夹角P后连杆与底平面的夹角Q，如图2-3所示,应满足如下要求:支架在最高位置时,P=,Q=;支架在最底位置时,为有利于矸石下滑,防止矸石停留在掩护梁上,根据物理学摩擦理论可知,要求tgPW,如果钢和矸石的摩擦系数W=0.3,那么P=。为了平安可靠，最低工作位置应使为宜，而Q角

22、主要考虑后连杆底部距底板要有一顶距离,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Q=，在特殊情况下需要角度较小时，可提高后连杆下铰点的高度。 从图2-4可知，掩护梁与顶梁铰点和瞬时中心O之间的连线与水平的夹角。设计时，要使角满足tg的范围，其原因是角直接影响支架承受附加力的数值大小。图2-4四连杆机构几何特征Fig. 2-1fore rods geometry featureline（3） 应取顶梁前端点运动轨迹双紐线向前凸的一段为支架工作段，如图2-4所示的h段。其原因是顶板来压时，立柱让下缩，使顶梁有向前移的趋势，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

23、阻止底座向后移，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少，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相应减少，所以减轻了掩护梁外负载。从以上分析得知，为使支架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构的运动轨迹时，应尽量使e值减小，取双紐线向前凸的一段为支架工作段。所以当掩护梁和后连杆的长度后，从这个观点出发在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，如图2-5所示实际上液压支架四连杆机构属双摇杆机构。图2-5掩护梁和后连杆构成曲柄滑块机构 Fig. 2-5 caving lock pieceand rod mechanisma) 掩护

24、梁和后连杆长度确实定用解析法来确定掩护梁和后连杆的长度。图2-6掩护梁和后连杆计算图Fig. 2-6 caving lock pieceand after rod map图2-6中G掩护梁长度，(mm) A后连杆长度，(mm) 点引垂线到后连杆下铰点之距,(mm) 支架最高位置时的计算高度 支架最低位置时的计算高度 由下式计算： =-220-160=4000-220-160=3620(mm) -220-160=2500-220-160=2120(mm)其中：220是后连杆下铰点与地平面之距； 160是掩护梁上铰点与顶梁上平面之距； 从几何关系可以列出如下两式： 将两式联立可得： (2-5) 对

25、于支撑掩护式支架： 支架最高位置时的计算高度为： (2-6)后连杆长度为： A=G(A/G) (2-7)支架在最高位置和最低位置时,顶梁与掩护梁的夹角P后连杆与底平面的夹角Q，如图2-1所示,应满足如下要求:支架在最高位置时，。按四连杆机构的几何特征要求，选定，选取A/G=0.62 根据式2-6得：掩护梁长度: =2591.9(mm) 后连杆长度为： 1606.91 (m2592m)取整得：G=2592(mm)，A=1607(mm);b)四连杆机构其他局部尺寸确实定 用几何作图法来确定四连杆机构其他各局部尺寸。如图2-7所示。(1)确定后连杆下铰点O点的位置，使它比底座面略高200250mm(

26、或类比同类型支架确定)。(2)过O点作与底座面平行的水平线HH线。(3)过O点作与HH线的夹角为的斜线。(4)在此斜线截取线段，长度等于A,a点为支架在最高位置时后连杆与掩护梁的铰点。(5)过a点作与HH线有交角的斜线,以a点为圆心,以G点为半径作弧交些斜线一点,此点为掩护梁与顶梁的铰点。(6)过e点作HH线的平行线那么HH线与FF线的距离为,为液压支架的最高位置时的计算高度。(7)以a点为圆心,以(0.220.3)G长度为半径作弧,在掩护梁上交一点b,为前连杆上铰点的位置。(8)过O点作与HH线夹角为的斜线。 (9)在此斜线上截取线段，的长度等于A，a点为支架降到最低位置时，掩护梁与后连杆的

27、铰点。(10)过a点作与HH线有交角的斜线，以a点为圆心，以G为半径作弧交些斜线一点e，此点为支架在最低位置时，顶梁与掩护梁的铰点。(11)以a为圆心以G长度为半径作弧，在掩护梁上交一点b，为支架在最低位置时前连杆上铰点的位置。(12)取线之间一点e为液压支架降到此高度时掩护梁与顶梁铰点。(13)以o为圆心，为半径画圆弧(14) 以e点为圆心，掩护梁长为半径作弧，交前圆弧上一点a，以点为液压支架降到中间某一位置时，掩护梁与后连杆的铰点。 (15)以连线，并以a点为圆心，ab长为半径作弧，交上一点b点。那么b，b，b三点为液压支架在三个位置时，前连杆上铰点。(16)由三点确定的圆心C，为前连杆下

28、铰点位置。(17)过C点H-H线作垂线，交点d，那么线段和为液压支架四连杆机构。按以上初步求出的四连杆机构的几何尺寸,再用几何作图法画出液压支架掩护梁与顶梁铰点e的运动曲线，只要逐步变化四连杆机构的几何尺寸，便可以画出不同的曲线来，再按液压支架四连杆机构的几何特征进行校核，最终选出较优的四连杆机构尺寸。2-7液压支架四连杆机构的几何作图法Fig. 2-4 hydropost fore rod is geometrymap method根据几何作图法，做出四组不同的四连杆机构求出相关的参数。2-8四连杆几何机构(1)Fig. 2-8descriptive geometry(1)2-9四连杆几何机

29、构(2)Fig. 2-9descriptive geometry(2)2-10四连杆几何机构(3)Fig. 2-10descriptive geometry(3)2-11四连杆几何机构(4)Fig. 2-11descriptive geometry(4)C四连杆机构的方案选优 由上述方法求出的四连杆尺寸，从中选出一组最符合实际的参数。优选的方法如下。前后连杆的比值范围，根据现有支架调查统计，前后连杆的比值C/A=0.91.2范围；前后连杆下铰点的水平距离E的长度，一般使EH1/4.5。；对支撑掩护式液压支架tg0.2。通过比拟本设计选取方案四；根据配套尺寸关系，在设计中选用采煤机和运输机型号为

30、：运输机：型采煤机：2.4.2配套图，配套尺寸确实定1) 液压支架配套关系图，如图2-12所示。2) 配套尺寸确实定，2-12液压支架配套关系图Fig. 2-12 hydraulic support interrelation配套尺寸:E=624+233+630+376=1889(mm) 在设计中选择泵站型号为XRBB型。 泵站的理论工作压力为35Mpa,由于供液泵在工作过程中的磨损等原因，实际供液压力为35Mpa，在立柱初撑阶段，因为没有应用液体流动，管路损失为零，取初撑压力为32Mpa。 顶梁是支架的主要承载部件之一，并且它是与顶板直接接触的构件，他必须满足一定的强度和刚度，还需要确保支护

31、顶板的要求。1)支撑式支架的顶梁 支撑式液压支架顶梁结构形式如图2-13所示。如图a所示为整体刚性顶梁。顶梁为一整体,刚性大,承载能力较好。但对顶板的适应性差。图 2-13 支撑式液压支架的顶梁类型Fig. 2-13hydropost construction 如图b，c所示为铰接式顶梁，由前梁和后梁组成，分别由前、后排立柱支撑。其中，b为全铰式，它能适应支架顶梁上方前后顶板的变化，但当顶板出现凹坑时，顶梁易成人字形影响支撑效果和切顶性能。半饺式顶梁如图c所示，它克服了全铰式的缺点，当中部顶板出现凸起时，使前、后梁向上翘；当顶板出现凹坑时，由于铰接点下部有平整碰头阻止，支架顶梁仍保持平整位置。

32、 如图d所示为刚性顶梁带铰接式前梁，顶梁由前、后梁铰接，在铰接前梁处安装有前梁千斤顶，用来支撑靠近煤壁处的顶板，同时还可以使前梁上下摆角适应顶板起伏变化和增加顶梁前端的支撑能力。 为了使冒落的顶板矸石滑向采空区，保护挡矸帘，还可以增设尾梁，如图e所示。 如图f所示为不带伸缩前梁的刚性顶梁，伸缩千斤顶式顶梁伸缩由于前梁可以及时伸出支护暴露的顶板，从而允许固定顶梁减小长度，也可以用前梁千斤顶和伸缩千斤顶配合使用，使前梁既可以伸缩，也可以上下摆动。 2)掩护式液压支架的顶梁结构 掩护式液压支架的顶梁结构型式如图2-14所示 如图a所示为平衡顶梁顶梁较短，与其下部的的掩护梁铰接。因为它能在顶板凹凸变化

33、时自取平衡，所以叫平衡式顶梁，顶梁铰接点前、后侧面的比例接近于2：1按载荷分布近似三角形设计。这种顶梁后部和掩护梁形成三角区，易被冒落矸石堵住，影响支护效果。为此，在顶梁后部加设挡矸板。ZYZ型掩护式液压支架就采用此种结构。 如图b所示为潜入式顶梁，顶梁后端为扇形结构，掩护梁可潜入扇形结构内，消除三角区。 如图c所示为铰接式顶梁，顶梁为整体结构，顶梁后端直接与掩护梁铰接，取消三角区，立柱直接支撑在顶梁上。平衡千斤顶调节顶梁的接触面积。 如图d所示为带前梁的铰接式顶梁，由前梁千斤顶调节前梁角度，可以提高前梁前端的支撑能力，改善前梁前端的支控效果。 如图e所示为带伸缩前梁的铰接式顶梁，可及时支护顶

34、板，减少顶板的暴露时间。铰接式顶梁加伸缩和摆动前梁，为如图d、e所示两种型式的结合型，由前梁千斤顶调节前梁角度，并在前梁内加伸缩前探梁。3)支撑掩护式支架顶梁由于支撑掩护式液压支架的结构介于支撑式和掩护式液压支架之间，所以，支撑掩护式液压支架的顶梁结构可采用前述诸种型式，但应根据顶板条件来选取。 对以上顶梁型式的比拟，本次液压支架设计选择用刚性主梁加上铰接前梁的结构型式。 本设计支架顶梁采用箱式结构，用钢板焊接而成，为加强刚性上下盖板之间焊接加筋板构成封闭式棋盘型。1-顶梁；2-前梁；3-后梁；4-掩护梁；5-立柱；6-限位千斤顶；7-前梁千斤顶；8-平衡千斤顶图2-14 掩护式液压支架顶梁的

35、类型Fig. 2-14 caving lock piece mechanism method2.5.4 顶梁主要尺寸确实定1)顶梁长度L1 L1=配套尺寸+底座长度+AcosQ-GcosP-300配套尺寸为1889(mm)底座长度为2380(mm)= 代入得 =1889+2380+1505cos-2428cos=3243.7(mm)取顶梁长度为3244(mm)2) 顶梁宽度 到目前为止我们国家刮板输送机溜槽的宽度每节长度是1.5m一节溜槽对应一个支架，因此本次设计选取顶梁宽度为1.5m。3) 顶梁厚度 通过与同类液压支架类比取顶梁厚度为220mm4) 顶梁其他有关尺寸确实定 通过与zz4000

36、/17/35液压支架类比可以选取立柱上铰点，前梁千斤顶的铰点，前梁的铰点，后梁铰点，掩护梁和顶梁接点位置如图2-15所示。1） 顶梁面积A顶梁面积A=L-顶梁长度 B-1500mm A=32442-15支架的结构尺寸Fig. 2-15caving shield map支护面积S顶梁的支护面积按照下面公式计算： S=(+300)B (2-8)代入2-8得： S=(3244+300)支架名义工作阻力F F=S (2-9)式中F-支架名义工作阻力，KN支架在最高处名义工作阻力为： Fm=s顶板覆盖率支架顶板覆盖按下式计算 =A/S100%=100% (2-10)-顶板覆盖率将数据代入得： 100%=

37、91.54% 底座是支架的又一主要支撑部件，支架通过底座将顶板的压力传至地板。底座也是组成四连杆机构的构件之一。支架还通过底座与推移机构相连，以实现自身的前移和推动输送机。1) 底座要有足够的强度与刚度；2) 底座要对底板的起伏变化有足够的适应性；3) 底座要与底板的接触面积大,用来减小底座对底板的接触比压,以逃避支架陷入底板之中；4) 底座应有足够的尺寸来安入立柱、推移装置及液压控制装置；5) 底座要能把落入支架内的碎矸推弃到老塘中。6) 底座一定要把落入液压支架里面的碎矸石推到老塘之中。底座的结构型式如图2-16所示通常有三种型式。1) 整体式。 整体式。整体式底座是用钢板焊接成的箱式结构

38、，整体性强，稳定向好，强度高，不易变形，与底座接触面积大，比压小。 如图2-16a所示的底座用于支撑式液压支架，箱体高度大便于安装复位装置。 如图2-16b所示的底座高度低，占用空间小，一般用于掩护式和支撑掩护式液压支架。2)对分式。为使底座在一定范围内适应底板起伏不平的变化，通常把底座制成前、后或左、右对分式。如图2-16c、d所示为前、后两个底座的对分式，两者通过销轴与弹簧钢板铰接而成。如图2-16e所示为左、右两个底座箱的对分式，两者用弹簧钢板和销轴连接。3) 底靴式。底靴式底座的特点是每根立柱支撑在一个底靴上，立柱之间用弹簧钢板连接，立柱与底靴之间用销轴连接，如图2-16f所示。它的结

39、构简单，动作灵活，对地板的不平整适应性强，但刚性差，与地板接触面积小，稳定相差，一般用于节式支架上。 各种型式的底座前端都制成滑撬形，以减小支架的移架阻力。同时底座后部的重力大于前部，防止移架时啃底。 底座与立柱之间连接处用铸钢球面柱窝接触，以免因立柱偏斜受偏载，并用限位板和销轴限位，防止立柱脱出柱窝。在整体式底座后部中间去掉一块钢板，减少底座后部与底板的接触面积，增加底座后部的比压，同时有利于排矸。 a、b整体式底座；c、d、e对分式底座；f底靴式底座图2-16底座的结构型式Fig. 2-16 Base structure type通过与同类型液压支架的底座进行比拟，采用整体式底座。 根据以

40、往设计类比，取底座长度为2325mm,宽度为1200mm 采用类比法，确定顶梁上立柱柱窝位置，底座上立柱柱窝位置，进而确定支架结构尺寸如图2-14所示 掩护梁只有掩护式和支撑掩护式液压支架才安设。其主要功能是隔离采空区、阻止采空区冒落矸石涌入工作面，并承受采空区冒落矸石的载荷和根本顶来压时的冲击载荷。掩护梁与前后连杆。底座共同组成四连杆机构，承受支架的水平分力。 1)从侧面看掩护梁分直线型和折线型。如图2-16所示。其中，如图a图所示的掩护梁是折线型，图b是直线型掩护梁。1顶梁；2掩护梁；3立柱；4前连杆；5后连杆；6底座；7限位千斤顶图2-16掩护梁的结构型式Fig. 2-16caving

41、lock piece mechanism method 折线型相对直线型支架断面大，结构强度高，但工艺性差，所以很少采用。 2)从掩护梁的宽度方向分，可分为整体式和相分式两种。对分式结构尺寸小，易于加工、运输和安装，但结构强度较差。 立柱是液压支架承载与实现升降动作的主要液压元件。它是支架的承压构件，由于长时间的承受高压力所以要有足够的抗压能力，抗弯矩的能力。1 立柱的结构立柱按动作方式分为单作用和双作用立柱；按结构分为活塞式和柱塞式立柱；按伸缩方式分为单伸缩和双伸缩式立柱，如图2-17所示。a-单作用活塞式；b-单作用柱塞式；c-双作用活塞式；d、e、f-双伸缩式图2-17立柱类型Fig. 2-9 caving lock piece mechanism method2 几种立柱的动作原理1单伸缩立柱的动作原理 单伸缩单作用活塞式或柱塞式立柱，靠液压力伸柱，靠自重或弹簧力降柱。单伸缩双作用活塞式立柱，靠液压力伸柱和降柱。当下腔进液上腔回液时伸柱，反之为降柱。2双伸缩立柱的动作原理 双伸缩立柱动作原理如图2-18所示当高压液进入中缸下腔，上腔回液，使中缸伸起，如图2-18a所示。当中缸全部伸出后中缸下腔压力增加，当压力增加至超