液压支架系统与立柱设计摘要或各种类型的组合迈步支架。移架千斤顶位于主副架之间，多数分别与两者的底座相连，称为下移架机构。少数为顶梁之间相连，称为上移架机构。移架与推溜各用不同的千斤顶。推输送机千斤顶两端分别同支架与输送机相连，但数量可以减少，如布置个推移杆的常用形式有正拉式短推移杆和倒拉式长推移杆两种。型液压支架所采用的推移装置为倒拉式长推移杆。如图.所示，结构简单可靠，重量轻，被广泛采用。支架推输送机的力应不大于输送机的设计推力，拉架力般应为支架重量的.倍。支架移架速度应与采煤机截割牵引速度相适应。图.短推移杆护帮千斤顶护帮千斤顶的缸体用圆柱销固定在护帮下端的耳座上，活塞杆与主梁与主梁相连接。护帮千斤顶的活塞腔液路上，装有液控单向阀和安全阀，以保证护帮的初撑力和工作阻力。图.护帮千斤顶掩护梁掩护梁为整体箱形焊接结构。掩护梁上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座铰接，构成四连杆机构。掩护梁主要作用是阻挡并承载采空区冒落的矸石，承受顶板水平推力侧向力和传递扭转载荷，并保持支架整体的稳定性。掩护梁上部设计了机械限位块结构，当支架出现不正常工作状况时，机械限位起作用，顶梁与掩护梁的机械限位块发生干涉作用，强制限位，防止支架呈现“放大炮”状态，避免顶梁过渡上仰，以保护平衡千斤顶增强了支架的适应性和可靠性。掩护梁采用固定侧护板结构，结构简单可靠性高。前后连杆型二柱掩护式液压支架采用双前连杆整体后连杆式结构，前后连杆均为箱形抗扭体，该箱形结构刚性好，强度高，能可靠地承受支架在工作过程中产生的扭转力矩和水平载荷，保持支架的稳定性。前后连杆与掩护梁底座相铰接，组成四连杆机构。后连杆的防矸背板可有效防止采空区矸石窜入工作面。.四连杆结构四连杆机构的作用．梁端护顶鉴于四连杆机构可使托梁铰接点呈双纽线运动，故可选定双纽线的近似直线部分作为托梁铰接点适应采高的变化范围。这样可使托梁铰接点运动时与煤壁接近于保持等距，当梁端距处于允许值范围之内时，借此可以保证梁端顶板维护良好。．挡矸鉴于组成四连杆机构的掩护梁既是连接件，又是承载件，为了承受采空区内破碎岩石所赋予的载荷，掩护梁般做成整体箱形结构，具有定强度。由于它处在隔离采空区的位置，故可以起到良好的挡矸作用。．抵抗水平力观测表明综采面给予支架的外载，不但有垂直于煤层顶板的分力，而且还有沿岩层层面指向采空区方向或指向煤壁方向的分力，这个水平推力由液压支架的四连杆机构承受，从而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱弯曲变形。．提高支架稳定性鉴于四连杆机构将液压支架连成个重量较大的整体，在支架承载阶段，其稳定程度较高。四连杆机构在具有以上诸作用的同时，也有些缺点。首先，支架在工作过程当中，四连杆机构必须承受很大的内力，从而导致支架结构尺寸的加大和重量的增加其次，由于四连杆机构对顶板产生个水平力又称水平支撑力，因此对支架的工作性能将产生不良影响。四连杆机构设计的要求.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应小于或等于，最好为以下。.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底平面的夹角，应满足如下要求支架在最高位置时支架在最低位置时，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，如果钢和矸石的摩擦系数.，则.。为了安全可靠，最低工作位置应使为宜。而角主要考虑后连杆底部距底板要有定距离，防止支架后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降。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度。．掩护梁与顶梁铰点和瞬时中心之间的连线与水平线夹角为。设计时，要使角满足的范围，其原因是角直接影响支架承受附加力的数值大小。四连杆机构的设计四连杆机构的设计的主要方法有直接求解法解析法几何作图法等。本设计鉴于各种方法的优缺点，采用了计算机求解的方式来求解。.目标函数的确定为了减少附加力，必须使得有较小值。同时，为有效的控制顶板，要求支架在高度时的角，恰好是顶梁前端点的双纽线轨迹上的切线与顶梁垂线间的夹角。所以，只要令支架由高到低变化时，顶梁前端点运动轨迹近似成直线为目标函数，这两项要求都能满足。.四连杆机构的几何特征四连杆机构的几何特征，如图.所示。支架在最高位置时即弧度即弧度支架在最底位置时，保证。后连杆与掩护梁的比值，掩护式支架为支撑掩护式为。前后连杆上绞点之距与掩护梁的比值为。点的运动轨迹呈近似双纽线，支架由高到低双纽线运动轨迹的最大宽度以下最好在以下。支架在最高位置时的应小于.，在优化设计中，对掩护式支架最好小于.，对支撑掩护式支架最好应小于.。.四连杆机构各部尺寸的计算四连杆机构各部参数如图.所示，图中的为支架在最高位置时的计算高度。令图.四连杆机构参数图后连杆与掩护梁长度的确定如图.所示，当支架在最高位置时的值确定后，掩护梁长度为.后连杆长度为.前后连杆上绞点之距为.前连杆上绞点至掩护梁上绞点之距为.从式.至式.，可求出多组后连杆和掩护梁的尺寸。为了简化计算，对变量规定相应的步长如下的步长为.弧度的步长为.弧度的步长为.的步长，支撑掩护式为.。若上述四个变量各向前迈出五步，经排列组合变得到组数据。此处，步长也可根据精度自行确定不必遵循此规定。后连杆下绞点至坐标原点之距为，如图.所示图.四连杆机构几何关系前连杆长度及角度的确定当支架高度变化时，掩护梁上绞点的运动轨迹为近似双纽线，为使双纽线最大宽度和角尽量小，可把点的轨迹视为理想直线，当然实际上并非如此。但是