《支架机构形式的比较分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《支架机构形式的比较分析（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、支架机构形式的比较分析液压支架主耍的机构形式有三种，即垛式支架，四连杆机构液压支架，和单 摆杆机构液压支架。现分別介绍儿种形式液压支架的特点。垛式液压支架的特点垛式液压支架式支撑式液压支架的一种。支撑式液圧支架是在一个底座上放 置儿根立柱支撑顶梁，并通过顶梁支撑顶板这样简单的结构-基础上发展起來的。垛式支架的优点是：垂直支撑的立柱数量多，支架的丁作阻力大；多数立柱 位于支架后部，切顶性能好，工作空间大，易满足通风和行人的耍求，重量轻， 价格便宜。具缺点是：顶梁较长，移架时空顶面积较大；同一段顶梁受到的垂直支撑的 次数较多，不利于顶板的管理，挡歼帘的强度低，顶板碎肝还可以从架间落入工 作空间，防
2、时能力弱。所以垛式支架应在直接顶稳定或坚硬的煤层中使用。由此可见，垛式液压支架虽然有很多的优点，但却存在它的弊端，并不是我 们理想的架型。四连杆机构液压支架这种液圧支架是冃前使用最多的液圧支架。不论是支撑式还是掩护式液压支 架都一般都用到了这种机构。四连杆机构使顶板对顶梁的水平载荷由掩护梁传递 给两个连杆，立柱不承受横向力，因此不易产生弯曲现象。因此，要求连杆要有 足够的强度。四连杆机构主耍有两种形式，一种是前后连杆都为单连杆；另一种 是后连杆为整体铸造件或焊接件，前连杆为左右分置的单连杆铸钢件或焊接件， 这样可增大支架的有效利用空间。四连杆机构液压支架的机构简图如图所示：图2.1四连杆式液压
3、支架机构简图这种机构使支架在升降的过程中，顶梁前端的轨迹为一条双纽线。双纽线支 架的两个连杆虽然增加了支架结构的稳定性，但也因要抵抗顶板的水平运动大大 增加了对支架承载机构件的作用力，结构使构件断面增大，重量增加。而掩护式 和支撑掩护式支架的进一步发展方向Z是寻求减轻支架重量的途径。因此，这 种机构虽然广泛使用，但仍旧不是我们理想的一种架型。单摆杆机构液压支架这种支架是由四连杆机构液压支架演化而成的一种支架机构形式。它用一个单摆杆机构代替了传统的四连杆机构，从而使支架在升降的过程中 顶梁前端的轨迹由双扭线变成了一条圆弧线。我们可以通过增加摆杆长度的方法 来使轨迹更加接近垂直直线。但是与四连杆机
4、构类似，不论我们怎样进行优化设 计，仍旧无法使顶梁前端的轨迹真正变成一条垂直直线。也就无法去除顶梁所受 的横向摩擦力。由以上的分析可知，传统的机构形式总是存在其弊端，我们努力寻求一种机是，真正使支架升降时顶梁前端的轨迹成为了一条垂直直线，使支架不再受到顶 板摩擦力的作用。改善了支架的受力状况，减小可承载件的断而而积，从而减轻 了支架的重量。这种分体顶梁柔性液压支架的机构示意图如上图所示。通过上述分析知，这儿种架型形式都不是我们理想的选择，我们要求的机构 形式是顶梁上下运动时的轨迹为变化的。因此我们通过各种架型形式的演化，研 究了这种分体顶梁柔性液圧支架。这种架型的特点是：采用多梁滑块机构和柔性
5、 导杆机构，克服了单摆杆机构和四连杆机构支架在支护高度发生变化时，由于内 力大而造成的支架易损坏的潜在因索，真正成为支架升降导向，并承担支架外部 的纵向水平力。该架型稳定性好，重量轻，工作面过人空间大，结构紧凑，支护 强度大。所以，在理论上分析可以得出，滑块机构和柔性导杆机构是对分体顶梁液压 支架的一个很好的演化形式。支架高度支架的高度由工作而的厚度及地质条件的变化等因素决定，考虑通风、运输、 行人的耍求以及一定的富余系数，确定支架的最低高度Hrnin = 1.6m ,最高支护高度唤=2.4m。支架伸缩比支架的伸缩比是指最大和最小支架高度Z比值，即：=如 =空=1.5% L6支架间距所谓支架间
6、距，就是相邻两支架中心线间的距离。确定支架中心距时，应考虑到下列儿个方面的因索：（1）顶板允许暴露的面积。（2）运输机溜槽的长度。支架中心距一般等于工作面一节溜槽长度，以便 配套。冃前国内外液压支架中心距大部分采用1.5m。大采高支架为提高稳定性 中心距可采用1.75m,轻型支架中心距可采用1.25m；（3）支架的稳定性。一般支架中心距大，支架稳定性好。分体顶梁柔性液圧支架是适用于中小地下工作面，属轻型支架，因此确定中 心距为乞=1.25/n o支架宽度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。支架顶梁般装有活动侧护板，侧护板行程一般为170200mmo
7、当支架中心距为1.5m时，最小宽度一般取1400-1430mm,最大宽度一般取 15701600mmo当支架中心距为1.75m时,最小宽度一般取16501680mm, 最大宽度一般取18501880mmo当支架中心距为1.25m时，如果顶梁带有活动 侧护板,则最小宽度取11501 180 mm.最大宽度取1320-1350mm；如果顶梁 不带活动侧护板，则宽度一般取1150-1 200mmr261o分体顶梁柔性液压支架的顶梁釆用三个相互独立的小面积窄梁，为了提高支 架的稳定性，各顶梁Z间通过连接机构相连，综合考虑支架的中心距、每个顶梁 受力的合理性以及减少架间空隙，确定支架的宽度为Bm = 1
8、220mm。底座长度底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的构件。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；便于人员操作和行走, 保证支架的稳定性等。通常，掩护式支架的底座取3.5倍的移架距；支撑掩护式 支架的底座长度取4倍的移架距。本支架为支撑掩护式支架，移架步距为650mm, 所以该分体顶梁液压支架底座长度设计为2600mm o顶梁长度顶梁是支护顶板的直接承载部件，其长度取决丁必要的作业空间和通风断面 耍求，还与支护方式有关。如图31所示，顶梁长度由三部分尺寸组成，即：L=b+n+u式中“
9、一顶梁前部尺寸;一顶梁上前、后排立柱柱窝Z间的距离；w 顶梁上后柱窝中心到较接点的距离,取550mmo顶梁前部尺寸为：b = + y + d + a- Htga 一 c运输机铲煤板端至煤壁距离，一般为50一100 mm,取50mm；歹包括铲煤板和电线槽在内的运输机宽度,经查表取980mm；d推移步距650mm；a底座前柱窝中心到底座前端的距离，一般为500-800mm,取500mm；H支架的最低高度，1600mm；a支架最低位置时立柱的倾角，8；c梁端距，梁端距是考虑由于工作面顶板起伏不平造成输送机和采煤机 的倾斜，以及采煤机割煤时垂直分力使摇臂和滚筒向支架倾斜，为避免割顶梁而 留的安全距离，
10、一般为250-350mm,取300mm。方=50 + 980 + 650 -16008-300 = 1655mmn = 900 +1600/g& = 1125mmL = b + n + m = 1655 + 1125 + 550 = 3330m/n由此确定分体顶梁刚性液压支架的顶梁长度为3330mm。顶梁形式的选择支架常用的顶梁形式有两种：整体顶梁和较接顶梁。整体顶梁特点是结构简单，可靠性好；顶梁对顶板载荷的平衡能力较强；前 端支撑力较大；可设置全长侧护板，有利于提高顶板覆盖率，改善支护效果，减 少架间漏肝。为改善接顶效果和补偿焊接变形，整体顶梁前端8001000mm处 一般上翘1 3 -饺接
11、顶梁由前后两段组成，前段称为前梁，后段为主梁，一般简称顶梁。饺 接式顶梁在前梁千斤顶的推拉下，前梁可以上下摆动，对不平顶板的适应性强。 运输时可以将前梁放下与顶梁垂直，以减小运输尺寸，但前梁千斤顶必须有足够 的支撑能力和连接强度，前梁上不宜设置侧护板。为顺利移架，前梁一般耍留有 100150mm间隙，从而增加了破碎顶板漏价的可能性。本课题所设计的分体顶梁柔性液圧支架是介于整体支架与简易支架Z间的 轻型支架，适用丁中小型工作面，因此顶梁应选择结构简单、成本低的整体顶梁。顶梁i般是用钢板焊接而成的箱式结构，乂分为单腔室和多腔室两种。本次 设计的分体顶梁柔性液压支架由于顶梁为窄长型，并设置有内伸缩式
12、伸缩梁，考 虑梁体内需耍安装伸缩千斤顶，因此顶梁选用单腔式的整体顶梁形式，其结构形 式如图32所示（a）为顶梁的结构形式，（b）为顶梁在柱窝处的断面图。底座结构设计底座是液压支架的主要承载部件，它把顶板的压力传递给底板，它是支架的 结构基础，因此，对底座的设计有以下耍求：1耍有足够的强度和刚度；2对底板有较好的适应性和较小的比压；3能获得足够的空间安装立柱、推移千斤顶、液压操纵系统和其他装置；4便于人员行走、操纵支架和采煤机等；5有一定的重量以保持支架的稳定性；6满足快速移架和顺序排斫的耍求；液压支架底座常用型式有3种，即整体刚性底座、底分式刚性底座和较接分 体式底座。整体刚性底座是用钢板焊接
13、成的箱式结构，整体性强、稳定性好，强度高， 不易变形，与底板接触面积大，比压小。该结构的推移千斤顶一般安装在箱形体 Z下，整体刚性底座立柱柱窝前一般要设计一过桥，以提高底座的整体刚性和抗 扭能力。但推移机构处易积存碎价，清理较困难，一般用于软底板条件下工作面 支架。为了使底座在一定范围内适应底板起伏不平的变化，通常把底座设计为底分 式刚性底座。该结构底座底板为中分式的，推移机构直接落在底板上，前立柱柱 窝前有过桥，由丁这种底座底板分体，推移装置处的碎什可随支架移架从后端排 到机器后方，不需耍人T清理，但减少了底座接触而积，增大了对底板的比压。 冃前，高产高效工作面液压支架一般采用分体刚性底座。饺接分体式底座分为左右相对独立的两部分，在中间处饺接，左右底座在垂 直方向可相对错动，无刚性约朿。这种底座对底板不平的适应性好，减少了底座 的扭转和偏载载荷，但支架的整体刚性有所降低。为了保证底座整体性强、强度高、比压小等性能，此次分体顶梁柔性液压支 架的设计选用整体刚性底座。由丁所设计的分体顶梁柔性支架采用三排立柱支撑结构，每两排立柱Z间设 置一个推移千斤顶，因此底座选择五腔室局部开口的截面形式，采用六条主筋板 组成五腔室，其中最左、最右和正中间的三腔室封闭，其余两腔室开口，以便安 装推移机构。
