3754 液壓支架的設計

3754 液壓支架的設計,液壓,支架,設計 液壓支架的設計1 液壓軸承概述1.1液壓軸承的發(fā)展及其趨勢1.1.1 液壓軸承的發(fā)展四十年代初期可彎曲刮板運輸機在西德的推廣，五十年代初期淺截式采煤機械在英國的應用，為機械化采煤開辟了廣闊的前景。然而，支護工作仍為手工操作，勞動繁重，效率低，嚴重地影響著工作面機械效率的發(fā)揮。為了解決這一問題，國外從五十年代初著手研制液壓軸承。第一個液壓軸承工作面于 1953 年在英國問世，爾后，蘇聯、西德、日本、法國、美國、波蘭和羅馬尼亞等國家陸續(xù)應用和推廣。我國也于六十年代初期開始研制液壓軸承，七十年代初期即推廣使用。液壓軸承的出現，把回采工作面的支護技術從手工支護發(fā)展到機械化支護。液壓軸承和可彎曲刮板機運輸機、淺截式采煤機械（采煤機、刨煤機）的配合使用，使回采工藝過程——破煤、裝煤、運煤和支護全部實現了機械化，即所謂綜合機械化采煤，簡稱綜采。綜采的出現，是煤炭工業(yè)的一次重大變革，它標志著煤炭工業(yè)機械化大生產的開始。綜合機械化采煤設備的應用，使采煤工作面實現了高產、高效、安全、低耗的文明生產，使煤炭工業(yè)的面貌發(fā)生了深刻的變化。由于煤層賦存條件比較復雜，以及軸承本身的結構尚不夠完善，初期的幾種軸承不能適應各種礦山地質條件，所以在近二十年來，發(fā)展非常迅速。目前，液壓軸承品種繁多，類型各異，為開采不同厚度、不同傾角和不同頂底板條件的煤層提供了優(yōu)良的支護設備。1.1.2 液壓軸承的發(fā)展趨勢隨著采煤綜合機械化程度的不斷提高，液壓軸承的發(fā)展速度較快，研制工作顯得相當重要。鑒于我國煤炭資源豐富、分布面廣、地質賦存條件復雜等因素，液壓軸承有以下幾個方面的發(fā)展趨勢：1. 多樣化: 任何一種型式的液壓軸承都是在一定的條件下使用的，因此必須研制更多品種和不同性能的軸承，尤其是研制支撐掩護式軸承。2. 強力化：為了適應堅硬頂板的生產要求，已研制出工作阻力高達10000KN 的軸承。今后還要研制高出撐力和高工作阻力的強力軸承。3. 自動化： 隨著電牽引采煤機的問世和快速發(fā)展，要求配套的液壓軸承具有很快的動作速度和較大的移動步距。為了加快軸承的動作速度，必須增大供液系統流量和改善操作條件、控制方式，即向高壓力、大流量泵站（壓力為 45Mpa，流量為 300L/min） 、配有微型計算機的電液先導控制方向發(fā)展。4. 標準化： 目前，我國在大力發(fā)展軸承品種的同時，要特別注意元件標準化，以提高產品質量、使用壽命、降低成本。1.2液壓軸承的分類及命名規(guī)則1.2.1 液壓軸承的分類（一） 按軸承與圍巖的相互作用關系分類按照液壓軸承與圍巖的相互作用關系，目前使用的液壓軸承可分為三大類，即支撐式、掩護式和支撐掩護式三大類。1．支撐式液壓軸承(如圖 1－1 所示)支撐式液壓軸承是一個在底座上放置幾根立柱支撐頂梁，通過頂梁支撐頂板的簡單結構基礎上發(fā)展起來的。它是世界上發(fā)展最早的一種液壓軸承。典型的支撐式液壓軸承如 1-1 所示。立柱垂直布置在頂梁和底座之間，通過頂梁直接和控制工作面的頂板。其頂梁較長，立柱較多，靠支撐作用維護一定的工作空間，而頂板巖則在頂梁后部切斷垮落。架后的擋矸簾只起著防止碎矸石從采空區(qū)涌入工作面的作用。這種類型的軸承具有強烈、底板較堅硬的煤層。但由于立柱垂直布置，所以軸承承受水平力的能力差，在水平力的作用下，軸承容易失去穩(wěn)定性。圖 1－1 支撐式液壓軸承2．掩護式液壓軸承（如圖 1－2 所示）掩護式液壓軸承是利用立柱、頂梁與掩護支護頂板和防止巖石落入工作面，如圖 1－2 所示。這類軸承的頂梁較短，多數軸承的立柱只有一排，一般僅有 1～2 根，多呈傾斜布置，與掩護梁連接或直接連接在頂梁上。立柱通過頂梁支撐頂板。掩護梁直接與冒落的巖石相接觸，阻止矸石涌入工作面并承受采空區(qū)矸石的載荷。這類軸承的支撐力小，但掩護性能和穩(wěn)定性好，調高范圍大，對破碎頂板的適應性較強，適用于支護不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的松散破碎頂板。圖 1－2 掩護式液壓軸承3．支撐掩護式液壓軸承（如圖 1－3 所示）支持掩護式液壓軸承是支撐和掩護式軸承相結合的一種架型，以支撐為主，但同時又具有掩護作用，如圖 1－3 所示。這種軸承采用了支撐式軸承雙排立柱支撐頂梁的結構型式（或兩根立柱支撐頂梁，兩根立柱支持掩護） ，保留了支撐式軸承力大、切頂性能好、工作空間寬敞的優(yōu)點，采用了掩護式軸承防護性能好、結構穩(wěn)定的長處。因此，支撐掩護式軸承適用于直接頂中等穩(wěn)定或穩(wěn)定、基本頂周期來壓明顯或強烈、瓦斯涌出量較大的煤層。圖 1－3 支撐掩護式液壓軸承（二） 按軸承的移動方式分類液壓軸承按移動方式的不同可分為兩大類:1.整體自移式液壓軸承這類軸承一般均為整體結構，其移架和推溜共用一個千斤頂。該千斤頂與運輸機之間有直接或間接的連接關系，因而能以輸送機為支點實現拉架，以軸承為支點實現推溜。目前，多數液壓軸承采用此種移動方式。2．邁步移動式液壓軸承這類軸承是由有一定連接關系的主、副架所成。移架與推溜的千斤頂是各自獨立的，移架千斤頂分別與主、副架相連，互為支點，交替邁步移動；而推溜千斤頂一般只與軸承相連，另一端則呈自由狀態(tài)，推溜時以軸承為支點。（三） 根據使用地點分類液壓軸承按使用地點的不同可分為工作面軸承和端頭軸承兩類。除上面三種主要分類方法外，液壓軸承還有按立柱的個數分類、按立柱在頂梁與底座之間布置方式分、按頂梁結構不同分類、按底座結構不同分類和按用途不同分類等分類方法。1.2.2 液壓軸承的產品型號命名全部型號命名分三部分，第一部分為產品類型及特征代號，用大寫漢語拼音字母表示；第二部分為液壓軸承主要參數代號，用阿拉伯數字表示；第三部分為液壓軸承補充特征及修改序號代號，用阿拉伯數字與漢語拼音字母表示。其組成和排列方式如下：□ □ □ □ □ □| | | | | |__修改序號| | | | |_________補充特征代號| | | |________________主參數代號：| | | （工作阻力(KN)；| | | 最小高度(dm)； | | | 最大高度(dm))| | |_______________________第二特征代號| |______________________________第一特征代號|______________________________________產品類型代號1． “產品類型代號”表示產品的類型，統一用漢語拼音字母“Z”表示軸承2． “第一特征代號”表示產品的支護功能、主要用途，用漢語拼音字母表示， “D”表示垛式；“J”表示節(jié)式；“Z”表示支撐掩護式；“Y”表示掩護式；“F”表示放頂煤；“C”表示充填；等等。3． “第二特征代號”表示產品的結構特征，使用場所，用漢語拼音字母表示， “H”表示滑移頂梁；“X”表示立柱“X”形布置；“P”表示鋪網；“Y”表示后立柱支在掩護梁上；“S”表示雙輸送機或水砂充填；“D”表示單輸送機；“F”表示風力充填；等等。4． “主參數代號”依次表示液壓軸承工作阻力、最小高度、最大高度三個參數，均用阿拉伯數字表示，參數與參數之間“/”符號隔開，工作阻力單位為 kN，高度單位為 dm。5． “補充特征代號”是“第二特征代號”的補充，如果用前述代號仍難表示全面，可用“補充特征代號”補充表示。 “補充特征代號”用漢語拼音字母表示，例如“L”表示機械聯網；“C”表示插腿式或插板式等。6． “修改序號”表示產品改型或結構等有重大改進時作為識別之用，用加括號的漢語拼音字母依次表示，如第一次改型用（A）表示，第二次改型用（B）……7． 液壓軸承型號中凡用漢語拼音字母表示者，一律采用大寫字母，其中不得用“I”和“O”兩個字母，以免與阿拉伯數字中“1”和“0”混淆8． 液壓軸承中的漢語拼音字母，以及阿拉伯數字的字體大小相仿，不得采用角注的辦法。9． 液壓軸承型號中不允許以地區(qū)或單位名稱作為“特征代號”來區(qū)別不同的產品。1.3液壓軸承的組成及工作原理1.3.1 液壓軸承的組成液壓軸承是綜采工作面支護設備，它的主要作用是支護采場頂板，維護安全作業(yè)空間，推移工作面采運設備。液壓軸承的種類很多，但其基本功能是相同的。1、2 互幫裝置 3 前梁 4 頂梁 5、6 立柱 7 掩護梁 8 后連桿 9 前連桿 10 底座 11 推移裝置圖 1-4 軸承組成結構根據各部件的功能，液壓軸承的組成可歸納為五個部分見下表 1-1 液壓軸承組成表序 號 部 件 功 能 舉 例1承載結構件承受并傳遞頂板載荷作用的結構件 頂梁、掩護梁、底座、連桿2 動力油缸用液體作介質可以主動產生作用力，實現各種動作的油缸立柱、各類千斤頂3控制元部件操縱、控制軸承各個動力油缸動作及保證所需工作特性的液壓(電氣)元部件操縱閥、單向閥、安全閥及管路、液壓(電控)元件4 輔助裝置不直接承受頂板載荷，而實現軸承某些動作或功能所必須的裝置推移裝置、護幫裝置、活動側護板、防倒、防滑裝置5 工作液體 傳遞能量的工作液壓介質 乳化液1.3.2 液壓軸承的工作原理根據回采工藝對液壓軸承的要求，液壓軸承不僅要能夠可靠地支撐頂板，而且應能隨著采煤工作面的推進向前移動。這就要求液壓軸承必須具備伸降和推移兩個方面的基本動作，這些動作是利用乳化液泵站供給的高壓液體，通過立柱和推移千斤頂來完成的如圖 1－5 所示。PO129345678201-頂梁；2-立柱；3-底座；4- 推移千斤頂；5-安全閥； 6-液控單向閥；7、8-操縱閥；9-輸送機；10-乳化液泵；11- 主供液管； 12-主回液管圖 1-5 液壓軸承基本工作原理圖(一)升降升降指液壓軸承升起支撐頂板到下降脫離頂板整個工作過程。這個工作過程包括初撐、承載、降架三個階段。1． 初撐階段將操縱閥 5 放到升架位置，由乳化液泵站來的高壓液經主進液管 A、操縱閥 5 打開液控單向閥 7，經管路 B 進入立柱下腔；與此同時，立柱上腔的乳化液經管路 C、操縱閥 5 回到主回液管 D。在壓力液的作用下，活柱伸出使頂梁升起支撐頂板。頂梁接觸頂板后，立柱下腔液體壓力逐漸增高，壓力達到泵站供液壓力（泵站工作壓力）時，泵站自動卸載，停止供液，液控單向閥關閉，使立柱下腔的液體被封閉，這一過程為液壓軸承的初撐階段。此時，立柱或軸承對頂板產生的最大支撐力稱為初撐力。按下式計算：立柱初撐力 23410DzcbPp????A(KN)軸承初撐力 jczcn? (KN)式中 ——立柱的初撐力， (KN)ZCPD ——立柱缸體內徑或活塞直徑， (mm)——泵站工作壓力 ( )bp Mpan——每架軸承的立柱數——軸承的初撐力 (KN)jc——支護效率，架型不同，支護效率也不同，支護效率主要取決于立?柱的傾斜程度，當立柱直立時，支護效率為 1；掩護式和支撐掩護式軸承，由于頂梁與掩護梁鉸接，立柱斜撐，故支撐效率總是小于 1，初選軸承時可取 80％左右。由此可見，軸承的初撐力取決于泵站工作壓力、立柱數目、立柱缸體內徑以及立柱布置的傾斜程度。2． 承載階段軸承達到初撐力后，頂板要隨著時間的推移緩慢下沉而使頂板作用于軸承的壓力不斷增大。隨著壓力的增大，封閉在立柱下腔的液體壓力也相應增高，呈現增阻狀態(tài)，這一過程一直持續(xù)到立柱下腔壓力達到安全閥動作壓力為止，我們稱之為增阻階段。在增阻階段中，由于立柱下腔的液體受壓，其體積將減少以及立柱缸體彈性膨脹，軸承要下降一段距離，我們把下降的距離稱為軸承的彈性可縮之值，下降的性質稱為軸承的彈性可縮性。安全閥動作后，立柱下腔的少量液體將經安全閥益處，壓力隨之減少。當壓力低于安全閥關閉壓力時，安全閥重新關閉，停止溢流，軸承恢復正常工作狀態(tài)。在這一過程中，軸承由于安全閥卸載而引起下降，我們把這種性質稱為軸承的永久可縮性。軸承的可縮性保證了軸承不會被頂板壓壞。以后隨著頂板下沉的持續(xù)作用，上面的過程重復出現。由此可見，安全閥從第一次動作后，立柱下腔的壓力便只能圍繞安全閥的動作壓力而上下波動，軸承對頂板的支撐力也只能在一個很小的范圍內波動，我們可近似地認為它是一個長數，所以稱這一過程為恒阻階段，并把這時的最大支撐力較做軸承的工作阻力。工作阻力表示了軸承在承載狀態(tài)下可以承受的最大載荷，按下式計算：立柱的工作阻力 (kN)23104ZaDPp????g軸承的工作阻力 (kN)JZn?式中 ——立柱的工作阻力 （kN）Z——安全閥動作壓力 （ ） ap MpaD——立柱缸體內徑或活塞直徑 （mm）——軸承工作阻力 (kN)jz同樣，軸承的工作阻力取決于安全閥的動作壓力\立柱數目\立柱缸體內徑以及立柱布置的傾斜程度。顯然，工作阻力主要由安全閥的動作壓力所決定。所以，安全閥動作壓力的調整是否準確和動作是否可靠，對液壓軸承的性能有決定性的影響。液壓軸承承載中達到工作阻力后能加以保持的性質叫做軸承的恒阻性。恒阻性保證了軸承在最大承載狀態(tài)下正常工作，即常保持在安全閥動作壓力范圍內工作。由于這一性質是由安全閥的動作壓力限定，而安全閥的動作伴隨著立柱下腔少量液體溢出而導致軸承下降，所以軸承獲得了可縮性。當工作面某些軸承達到工作阻力而下降時（因頂板壓力作用不均勻，工作面軸承不會同時達到工作阻力），相鄰的未達到工作阻力的軸承便成為頂板壓力作用的突出對象，即將壓力分擔在相鄰軸承上，我們把這種軸承互相分擔頂板壓力的性質叫做軸承的讓壓性。讓壓性可使軸承均為受力。3． 降架階段降架是指軸承頂梁脫離頂板而不再承受頂板壓力。當采煤機截煤完畢需要移架時，首先應使軸承卸載，頂梁脫離頂板。把操縱閥 5 手把扳到降架位置，由泵站來的高壓液經主進液管 A、操作閥 5、管路 C 進入立柱上腔；與此同時，高壓液分路進入液控單向閥 7 的液控室，將單向閥推開，為立柱下腔構成回液通路。立柱下腔液體經管路 B、被打開的液控單向閥 7、操作閥 5 向主回液管回液。此時，活柱下降，軸承卸載，直至頂梁脫離頂板為止。綜上所述，液壓軸承的升降過程可以用坐標圖上的曲線表示，如圖1－6 所示. 該曲線為液壓軸承的特性曲線，表示液壓軸承的支撐力隨時間的變化過程。圖中的橫坐標表示液壓軸承的動作時間，坐標表示液壓軸承的支撐力。軸承升起，頂梁開始接觸頂板至液控單向閥關閉時的這一階段是初撐階段 t,初撐階段 ab 線的斜率決定于液壓軸承的性能，即 ab 線越陡，軸承的支撐力增大到初撐力 Pjc 的速度越快。以后隨著頂板下沉，軸承的支撐力逐漸由初撐力增大到工作阻力 Pjz，這就是增阻階段 t1.增阻階段 bc線的斜率決定于頂板下沉的性質，bc 線的長短決定頂板下沉量的大小，即bc 線越短，頂板下沉量越小。在一定的頂板條件下，提高初撐力可縮短 bc線的長度，減少增阻階段的彈性可縮值，從而有利于減少頂板下沉，這就是軸承初撐力有不斷提高趨勢的原因。軸承達到工作阻力階段 t2。由于安全閥的開啟壓力稍高于它的額定工作壓力，而關閉壓力則稍低額定工作壓力，所以正常工作時，恒阻線 cd 是一條近似平行于橫坐標的波紋線。恒阻階段直到軸承卸載時結束。當頂板壓力較?。üぷ髅鎰偼度肷a）或設計的軸承工作阻力大于實際需要時，軸承可能沒有恒阻階段。在卸載階段de，軸承下降，支撐力很快減少。圖 1－6 液壓軸承的特性曲線 （二） 推移液壓軸承推移動作包括移軸承和刮板輸送機。根據軸承架式的不同，移架和推溜方式各不一樣，但其基本原理都相同，即軸承的推移動作都是通過推移千斤頂的推、拉來完成的。圖 1－5 為軸承與刮板輸送機互為支點的推移方式，其移架和推溜共用一個推移千斤頂。1． 移架軸承降架后，將操作閥 6 放到移架位置，從泵站出來的高壓液經主進液管 A、操作閥 6、管路 E 進入推移千斤頂左腔，其右腔的液體經管路 F、操作閥 6 回到主回液管 D。此時，千斤頂的活塞桿受輸送機制約不能運動，所以千斤頂的缸體便帶動軸承向前移動，實現移架。當軸承移到預定位置后，將操作閥手把放回零位。2． 推移輸送機移動新位置的軸承重新支撐頂板后，將操作閥 6 放到推溜位置，推移千斤頂右腔進壓力液、左腔回液，因缸體與軸承連接不能運動，所以活塞桿在液壓力的作用下伸出，推動輸送機向煤壁移動。當輸送機移到預定位置后，將操作閥手把放回零位。采煤機采煤過后，液壓軸承依舊降架-移架－升架－推溜的次序動作，稱為超前（立即）支護方式，它有利于對新裸露的頂板及時支護，但缺點是軸承有較長的頂梁，以支撐較大面積的頂板，承受頂板壓力大。與此不同，液壓軸承依照推溜－降架－移架－升架的次序動作，稱為滯后支護方式，它不能及時支護新裸露的頂板，但頂梁長度可減少，承受頂板壓力也相應減少。上述兩種支護方式各有利弊。為了保留對新裸露頂板及時支護的優(yōu)點，以及承受較小的頂板壓力、減少頂梁的長度，可采用前伸梁臨時支護的方式。動作次序為：當采煤機采煤過后，前伸梁立即伸出支護新裸露的頂板，然后依次推溜－降架－移架－升架。2 液壓軸承結構和性能參數設計2.1液壓軸承的結構設計2.1.1 主要尺寸的確定1． 軸承高度和伸縮比軸承高度的確定原則，應根據所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內地質條件的變化等因素來確定，其最大與最小高度為；（mm） (2-1)1HhS??大 大（mm） (2-2)2a???小 小式中：——軸承最大高度 （mm）大——軸承最小高度 （mm）H小——煤層最大高度 （mm）h大——煤層最小高度 （mm）小——考慮偽頂、煤皮脫落后，仍有可靠初撐力所需要的支撐高度，1S一般取 200～300mm 取 250mm——頂板最大下沉量，一般取 100～200mm 取 150mm2a——移架時軸承的最小可縮量， 一般取 50mm ——浮矸石\浮煤厚度， 一般取 50mm?由 ＝4500mm、 ＝2200mm 得H大 小2450mm小 軸承的伸縮比系數指其最大與最小高度之比值即： (2-3) Hm?大小＝2.0455掩護式軸承可達 3，一般范圍是 1.5～2.5 ，故滿足條件2．軸承間距軸承寬度是指頂梁的最小和最大寬度。寬度的確定應考慮軸承的運輸、安裝和調架要求。大采高軸承為促高穩(wěn)定性中心距可采用 1.75m，輕型軸承為適應中小煤礦工作面快速搬家的要求，中心距可采用 1.25m。軸承頂梁一般裝有活動側護板，側護板行程一般為 170～200mm。當軸承中心距為 1.5m 時，最小寬度一般取 1400～ 1430mm，最大寬度一般取1570～1600mm。當軸承中心距為 1.75m 時，最小寬度一般取1650～1680mm，最大寬度一般取 1850～1880mm。當軸承中心距為 1.25m 時，如果頂梁帶有活動側護板，則最小寬度取 1150～l 180mm．最大寬度取1120～1150mm。如果頂梁不帶活動側護板，則寬度一般取 1150～ l 200mm。而一般軸承間距，按下式計算：b=B+nc (2-4)式中:b——軸承間距B——每架軸承頂梁總寬度C——相鄰軸承（或框架）頂梁之間的間隙n——每架所包含的組架或框架數，整體自移式軸承 n＝1；整體邁步式軸承 n=2；節(jié)式組合邁步軸承 n＝軸承節(jié)數。軸承間距 b 主要根據軸承型式，但目前主要根據刮板運輸機油槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接的位置來確定，目前我國刮板運輸機油槽每節(jié)長度為 1.5m,千斤頂連接位置在刮板槽中間，所以除節(jié)式和邁步式軸承外，軸承間距一般為 1.5m. 但由于這次軸承屬于大采高。故取 b=1.75m3． 頂梁尺寸（1） ．頂梁長度頂梁長度由軸承型式及支護方式來確定掩護式軸承，由于一般用于被碎頂板，應將頂梁長度加以控制，使空頂區(qū)范圍內的重復支撐次數不超過 4～5 次，頂梁長度為 1.5～2.5 米，最大為 3 米(2-5)123LL??——頂梁長度（mm）——配套尺寸（mm）1——底座長度（mm）2L——其他長度（mm）3＝A·Cos( )-[G·Cos(P1)+300+e] (2-6)1?＝135+240+750+250＝1375（mm） 1LA——后連桿長度，即 1782mmG——掩護梁長度，即 2940mme——軸承由高到低頂梁前端最大位移量（mm） ，即 35.1mm，P1——軸承在最高位置時，分別為后連桿與水平面及掩護梁與水1?平面的夾角，分別取為 1.33,0.91。圖 2－1 軸承工作方式比較圖(a)——先推溜后移架工作方式（活塞桿處于收縮狀態(tài)）（b）——先移架后推溜工作方式（活塞桿處于伸出狀態(tài)）計算得：底座長度通常，掩護式軸承的底座長度的 3.5 倍的移架步距(一個移架步距為 0.6m)，即 2.1m 左右 取 2430mm頂梁長度＝2364mm 滿足條件（2） ． 頂梁寬度頂梁寬度根據軸承間距和架型來定，架間間隙為 0.2 米 左右， 取 1.65 米（3） ． 頂梁覆蓋率 ?頂梁覆蓋率按下式計算：(2-7)10%bFL???g——頂梁總面積（ ）,即 2.464m 1.65mb 2m? L——軸承控頂距（m）,即 2.764mb——軸承間距（m） ，即 1.75m計算得： ＝84.05％ 10%bF???g2.461.50%7?4．立柱布置（1） ． 立柱數掩護式軸承數為二柱（2） ． 支撐方式掩護式軸承為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能夠提高調高范圍，一般立柱與頂梁垂線夾角小于 ，由于角度大，可使調高范圍增大，03同時由于頂梁較短，角度大后使立柱頂梁窩前移，使頂梁尖端支護力大（3） ．立柱間距立柱間距的選擇為有利于工作和部件合理布置的原則下，采用較小柱間距。立柱間距小，可減小控頂距，但工人行走不便，操作不便，支撐式和支撐掩護式軸承的立柱間距沿走向一般為 1.0～1.5 米，掩護式軸承選取0.9 米 2.1.2 四連桿機構的確定(一) 四連桿機構的幾何算法首先用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度。如圖 2-1 所示設：L——掩護梁長度 (mm)L1——后連桿長度 (mm)L2——l’點垂直線到后連桿鉸點之距 (mm)H1——軸承最高位置時的計算高度 (mm)H2——軸承最低位置時的計算高度 (mm)從幾何關系可以列出如下兩式：(2－8)112LCospsL???A(2－9)2將（2－8）和（2－9）式聯立可得 (2-10)121LCosPs???按四連桿機構的幾何特征所要求的角度，選定 P1、P2、 、 代入1?2（2－10）式，可求得 的比值。而軸承在最高位置時的值為：1L(2-11)111HSinPi???因此掩護梁的長度為：(2－12)1()LSini后連桿長度為：(2-13)1()?(2-12)和（2－13）兩式中 L1/L 的比值按下值來定。掩護式軸承： L1/L=0.45～0.61掩護梁長度 L 和后連桿長度 L1 求出后取整數，再重新算出 P1、P2、 、1?的角度，從而這幾個參數新算確定了。2?（二）. 四連桿機構的電算法以液壓軸承由高到低，頂梁端部的運動軌跡近似直線為目標函數編制程序，簡稱為直線程序。1． 四連桿機構的幾何特征。四連桿的幾何特征為圖 2－2 所示圖 2－2 四連桿機構幾何特征圖（1） ．軸承再最高位置時：P1＝52～62 度，即 0.91～1.08 弧度；＝75～85 度，即 1.31～1.48 弧度。?（2） ．后連桿與掩護梁的比值，對掩護式軸承為 I＝1.45～0.61（3） ．前后連桿上鉸點之距與掩護梁長之比為 I1=0.22～0.3 之間。（4） ．L’點的運動軌跡呈近似雙紐線，軸承由高到低其雙紐線運動軌跡的最大寬度 e=25～30 度，為2?計算方便令 ＝25 度，即 0.436 弧度，則2(2-23)??221()GEACosParctg????（c）.b3 點坐標軸承的掩護梁與后連桿成垂直位置的幾何關系時，b3 點坐標為： (2-24)33()XFCosP?(2-25)3()YBSinAi??其中：(2-26)1223/2( )EAGGAParctgarctg?????(2-27)33/P?(d). C 點坐標根據圖 2－3 軸承在三個位置的幾何關系可知，C 點就是 b1\b2\b3 三點為圓的圓心，cb1=cb2=cb3 為前連桿的長度。因此可以用圓的方程求得前連桿的長度即：(2-28)2211()()CCXY???式中 Xc、Yc 為 C 點坐標，可以按下列方程聯立求得：＝ (2-29)2211()()2233()()CCXY??＝ (2-30)33CCXY??22聯立（2－29）和（2－30）得(2-31)????? ?222231313331()()/()(C YXYY? ??????? ??(2-32)??? ?223311123323()/()(())CXYX? ??? ??? ??令：M= (2-33)223131X??N= (2-34)22YT= (2-35)? ?313123()(())YX?把（2－33）\(2-34)\(2-35)代入（2－31）\(2-32)式得：(2-36)??331()()/CXMYNYT??(2-37)12X（4） ．前連桿下鉸點的高度 D 和四連桿機構的底座長度 E當前連桿 C 點坐標確定后，D 和 E 的長度為：D=Yc (2-38)E=E1-Xc (2-39)3.四連桿機構的選優(yōu)以上求出的四連桿機構尺寸，并非所有的值都可以用，所以要選優(yōu)，選優(yōu)的方法是給定約束條件，對所計算出的各組值進行篩選，最終選出一組最優(yōu)的值來。其約束條件是根據四連桿機構的幾何特征要求，以及軸承的結構關系，通過國內外現有軸承的調查統計，得出的約束條件如下：（1） ．前后連桿的比值范圍根據現有調查，前后連桿的比值 C/A=0.9～12 范圍，令 O=C/A,則O=0.9～1.2（2） ．前連桿的高度不宜過高，一般應使 D0．95；當 >cos?26、 <0.9，為了充分發(fā)揮軸承的工作阻力傾角不要大于 18 度.但是為cos?了要適應煤層變化的情況，使軸承調高范圍增大、也只能選擇較大的傾角.4 液壓軸承液壓系統4.1液壓系統的特點（1）.控制方式為手動全流量本架控制。（2）.液壓主管路采用二線整段供液，供液壓力管路 的壓力為p35 。MPa（3）.各立柱和千斤頂由片式組合操縱閥構成簡單換向回路，可以機動動作。（4）.立柱采用單向鎖緊限壓回路，平衡千斤頂采用雙向鎖緊限壓回路，護幫千斤頂、提底千斤頂采用雙向鎖緊單側限壓回路。4.2 軸承的各個動作及其液路該系統可完成立柱升降、推溜、移架、護幫板推出和收回、頂梁與掩護梁角度調整、側護板推出和收回等動作。（1）.升柱扳動立柱操縱閥（2）的手把，使其處于圖示下部位置。這時，壓力液直接打開兩立柱液控單向閥，進入兩立柱 2 的下腔，兩立柱上腔的液體經操縱閥向主回液，兩立柱同時升起。（2）.降柱扳動立柱操縱閥（2）的手把, 使其處于圖示上部位置。這時，壓力液到兩立柱液控單向閥后分成兩路：一路直接進入兩立柱上腔，強迫兩立柱下降；另一路打開閉鎖下腔路上的液控單向閥，使下腔液體經操縱閥回液，兩立柱同時下降。（3）.推溜扳動推移千斤頂操縱閥（3）的手把，使其處于下部位置。這時，壓力液進入推移千斤頂 3 的活塞腔，推動活塞桿伸出推溜；活塞桿腔的液體經操縱閥回液。（4）.移架扳動推移千斤頂操縱閥（3）的手把，使其處于上部位置。這時，壓力液進入推移千斤頂 3 的活塞腔，迫使活塞桿縮回移架；活塞桿腔的液體經操縱閥回液。（5）.推出護幫板扳動推移千斤頂操縱閥（6）的手把，使其處于下部位置。這時,壓力液到液控雙向鎖，打開鎖緊護幫千斤頂 6 活塞腔的單向閥，進入護幫千斤頂的活塞腔，推動千斤頂伸出，同時，壓力液還將鎖緊護幫千斤頂活塞桿腔并打開，接通千斤頂的回液路，使活塞桿腔的液體經操縱閥回液，護幫千斤頂伸出，帶動護幫板貼緊煤壁。（6）.收回護幫板扳動推移千斤頂操縱閥（6）的手把，使其處于上部位置。這時,壓力液到液控雙向鎖，打開鎖緊護幫千斤頂 6 活塞腔的單向閥，進入護幫千斤頂的活塞腔，迫使千斤頂收回，同時，壓力液還將鎖緊護幫千斤頂活塞桿腔的單向閥打開，接通千斤頂的回液路，使活塞桿腔的液體經操縱閥回液，護幫千斤頂縮回，帶動護幫板收回。（7）.頂梁和掩護梁角度調整a.角度增大：扳動平衡千斤頂操縱閥（1）的手把, 使其處于上部位置.壓力液進入平衡千斤頂下腔，活塞桿伸出。頂梁和掩護梁角度變大。b.角度增?。喊鈩悠胶馇Ы镯敳倏v閥（1）的手把, 使其處于下部位置.壓力液進入平衡千斤頂上腔，活塞桿收縮，頂梁和掩護梁角度變小。(8).推出側護板和收回側護板壓力液進入側推千斤頂下腔，活塞桿伸出推出側護板；壓力液進入側推千斤頂上腔，活塞桿伸出收回側護板。5液壓軸承的三維會圖及其動畫隨著科學技術的發(fā)展，單一使用 AutoCAD 進行液壓軸承設計已不能滿足現代設計的需求。運用三維軟件進行設計更能滿足這一需求，像Pro/ENGINEER。對于廣大的設計人員，利用該軟件的實體建模、曲面建模、圖形渲染等功能，可輕松實現其構思與創(chuàng)意；對于廣大的結構或工程設計師，利用該軟件不但可建立零件模型，還可輕松建立部件、整機的裝配模型，同時還可對設計的產品在計算機上預先進行動態(tài)、靜態(tài)分析、裝配干涉檢驗，甚至運動仿真功能，令其設計不僅快速高效，而且天衣無縫，一次成功。5.1 建立三維實體模型液壓軸承三維實體模型的建立應采用自上而下的方法，即先在Pro/ENGINEER 軟件的零件環(huán)境中通過特征造型來生成軸承的所有部件模型，然后在裝配環(huán)境中按裝配關系逐個進行軸承部件的裝配。這種建模方法的優(yōu)點是：軸承各部件模型的設計是獨立的，其重建、修改方法很簡單，與其它部件不存在相互關聯。5.2軸承三維實體模型的裝配創(chuàng)建完軸承所有部件模型后，開始對軸承進行裝配。在裝配環(huán)境中調入底座作為軸承模型的基準部件，系統自動對它施加固定關系，通過面匹配、面對齊、軸對齊，聯接、角度等裝配關系，將后續(xù)調入的軸承前連桿、左后連桿、右后連桿、掩護梁等部件與底座依次進行裝配。裝配時，軸承前連桿耳板與底座耳板之間面匹配和軸對齊；左、右后連桿與底座面匹配和軸對齊；左后連桿和右后連桿之間軸對齊；掩護梁體和右后連桿軸對齊、面匹配；頂梁體和掩護梁體之間軸對齊、面匹配。結 論通過對液壓軸承的設計，我查閱了大量相關資料，并結合自己的實際題目，把以前學到的理論知識具體地應用到這次設計實踐中來，使課題的內容充實新穎，在四連桿機構的優(yōu)化設計當中，溫習了以前所學的計算機語言，在繪圖過程中，選擇了方便而簡單的三維實體建模，然后再生成二維視圖，簡單而又方便。在液壓軸承的設計的過程中，我著重分析軸承四連桿機構方面的問題，經過理論上的設計與計算，在設計過程查閱了不少的關于液壓軸承的最新研究成果，并參考了已有的液壓軸承的架型，在四連桿機構的設計方面提出了自己的設計參數。通過在四連桿機構方面的分析，我對軸承的四連桿機構的功能和設計有了初步的認識和了解。同時，通過對結構方面的分析，我對結構件的功能和設計也有了初步的認識和了解.通過對機架的受力分析、強度校核，明白了在設計液壓軸承結構時，哪些地方可能會出現問題，為今后做液壓軸承設計奠定了良好的基礎。由我的知識水平有限，論文不可避免的存在一些錯誤，重要的是我在寫論文期間，進一步培養(yǎng)了獨立思考和自學能力，相信在以后的學習和工作中都會受益非淺。參考文獻：[1] 丁紹南著. 液壓軸承設計. 北京：阜新礦院.1985.4[2]煤炭工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導中心著. 液壓軸承工 煤炭工業(yè)出版社.2000.5[3] 趙宏珠著. 綜采面礦壓與液壓軸承設計. 中國礦業(yè)大學出版社 .1988 .[4]楊振復等著.放頂煤開采技術與放頂煤液壓軸承. 煤炭工業(yè)出版社.1995.6[5]馬振福著. 液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社.2004[6]王國法著. 液壓軸承技術.北京：煤炭工業(yè)出版社.1999[7]黃嘉興等著.液壓傳動與采掘機械.中國礦業(yè)大學出版社 .2005.3[8]周四新著 Pro/ENGINEER Wildfire2.0 實例教程 .機械工業(yè)出版社.2006.3[9]戴紹成等著.高產高效綜合機械化采煤技術與裝備（上） .煤炭工業(yè)出版社1997.11[10]王啟義著.中國機械設計大典 2.江西科學技術出版社 .2001.11[11]郝桐生著.理論力學.高等教育出版社.2003.3[12]劉鴻文著.材料力學.高等教育出版社.1991.5[13] 甘永立著. 幾何公差與檢測. 上?？萍汲霭嫔? 2001.4[14] 劉炳文著. 精通 Visual Basic 6 . 0 中文版. 電子工業(yè)出版社.1999 . 7[15]史耀武著 .焊接技術手冊.福建科學技術出版社.2004.9[16]成大先著.機械設計手冊——液壓傳動.化學工業(yè)出版社 .2004.1[17]李愛軍等著.畫法幾何及機械制圖.中國礦業(yè)大學出版社 .2002.7[18] M. Oblak, B. Harl, B. Butinar Optimal design of hydraulic support Structural and Multidisciplinary Optimization August 2000[19] C. Ramakrishna, J.D. Desai High rate anaerobic digestion of a petrochemical wastewater using biomass support World Journal of Microbiology and Biotechnology May 1997[20] K. Stoinski, M. Mika Dynamics of Hydraulic Leg of Powered Longwall support Journal of Mining Science January 2003[21] L. Bj?rnsson, B. Mattiasson, T. Henrysson Effects of support material on the pattern of volatile fatty acid accumulation at overload in anaerobic digestion of semi-solid waste June 1997[22]Jean-Philippe Vidal,Sabine Moisan, Jean-Baptiste Faure Knowledge-Based hydraulic Model Calibration October 2003翻 譯英語原文：Hydraulic shield-type supportAbstract:The invention is concerned with a hydraulic shield-type support for supporting roofs in mines comprising a pair of base slides between which is located a channel-section guide beam supporting an hydraulic ram. At the rear end of the hydraulic ram a yoke is pivotally connected at a central part thereof to the rear end of the guide beam, the two outer portions of the yoke being pivotally connected to the rear end portions of the base slides. The front extendable end of the ram is connected to an elongate flat tongue which is longitudinally slidable in the guide beam underneath the hydraulic ram.1. A hydraulic shield-type mine-roof support comprising a pair of adjacent base slides adapted to slide along the floor of a mine, at least one hydraulic prop pivotally connected at a lower end thereof to said base slides, at least two control levers pivotally connected at lower ends thereof to said base slides, a shield pivotally connected to upper ends of said control levers whereby the shield can be lifted and lowered with respect to said base slides, a mine-roof engaging structure pivotally attached to an upper portion of said shield, a driving ram adapted to act at both ends and disposed between said base slides, means including an inspection platform connected to an extendable part of said ram for the purpose, in operation of the apparatus, of connecting said ram to a conveyor at the working face of a mine, a channel-section guide beam located between said base slides and arranged to support said driving ram, a transverse connecting yoke pivotably interconnecting said base slides at the rear ends thereof to permit relative movement between said base slides both longitudinally and vertically, means connecting an outer cylinder of the driving ram to said guide beam, means coupling said transverse yoke to the rear end portion of said guide beam by at least one substantially vertical pivot pin, and means connecting said extendable part of said ram to an elongate tongue longitudinally guided by said guide beam within the channel thereof, below said driving ram, and connected to said inspection platform. 2. A mine-roof support as claimed in claim 1, wherein the channel of said guide beam is open at its upper side and partially receives the driving ram. 3. A mine-roof support as claimed in claim 1, wherein said means connecting the outer cylinder of the ram to the guide beam comprise a stirrup which bridges the channel in the guide beam. 4. A mine-roof support as claimed in claim 1, wherein said substantially vertical pivot pin coupling said transverse yoke to the guide beam is located at a central portion of said yoke, and wherein the outer portions of said yoke are pivotally connected to the respective base slides through longitudinally-extending hinge joint pins, each pin being secured so that it can rotate about its longitudinal axis in a respective bearing housing disposed at the rear end of the respective base slide. Description:This invention relates to hydraulic shield-type supports for supporting roofs in mines, especially coal-mines. In German Published Patent Application No. 26 44 999 there is described a hydraulic shield-type mine-roof support comprising two base slides which are movable relatively to one another in a vertical direction and which form a pedestal for hydraulic vertically-adjustable props, a roof-engaging plate or other structure which is pivoted near its back-filling end to an obliquely-disposed shield guided in a vertically pivotable manner by control levers pivotably connecting the rear portion of the shield to the base slides, and a hydraulic driving ram disposed between the base slides. One end of the driving ram of the support is connectable to a cross-member connecting the base slides on the working face side, while the other end of the driving ram is connectable at the back-filling side via a transverse yoke to a guide linkage which, in turn, at the working-face side, is connected to a conveyor, driving beam or the like. The force of the driving ram required for moving the support forwards is transmitted to the base slides via the cross-member on the working-face side. If, during the advance of the support, one of the base slides moves over an uneven part of the mine floor, the result (owing to the pivoting connection of the control levers to the shield and the base slides) will be a lifting motion of that base slide relatively to the other slide and a simultaneous forward motion. The said cross-member must therefore be constructed to follow the complicated motion of the base slides in two directions, sin