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第1章　概述1

1.1　《煤矿安全规程》对液压支架安全管理的规定1

1.1.1　煤矿工业的安全生产方针1

1.1.2　《煤矿安全规程》对液压支架安全管理的规定1

1.2　液压支架的使用现状2

1.3　液压支架的发展趋势3

1.3.1　前连杆加油缸的液压支架3

1.3.2　沿顶板移架的液压支架3

1.3.3　适用特种条件下的液压支架3

1.3.4　液压支架结构设计的方向4

1.3.5　操作自动化4

第2章　液压支架的使用安全5

2.1　液压支架的分类5

2.2　液压支架的使用安全6

2.2.1 支撑式液压支架的支撑力分布与承载的关系及运用范围6

2.2.2　掩护式液压支架的支撑力分布与承载的关系及运用范围7

2.2.3 支撑掩护式液压支架的支撑力分布与承载的关系及运用范围8

2.3　合理选型保证液压支架的工作安全9

2.3.1　概述9

2.3.2　影响液压支架型式选择的因素9

2.3.3　液压支架的选型过程10

2.4　合理的工作阻力保证液压支架的安全12

2.4.1　液压支架合理工作阻力的标志12

2.4.2　液压支架合理工作阻力的标准13

2.4.3　液压支架合理工作阻力的确定方法19

2.4.4　我国液压支架工作阻力实测数据27

2.5　液压支架的工作原理33

2.5.1　液压支架的用途33

2.5.2　液压支架在工作面的工作情况33

2.5.3　液压支架的动作原理及其特性曲线形式34

2.5.4　移架力大于推溜力的原因及实现方法35

2.5.5　作用在顶梁和底座上的摩擦力的产生原因及方向35

2.5.6　立柱在支架工作过程中的作用及对性能的要求36

2.5.7　安全阀的作用、结构和动作原理36

2.5.8　液压单向阀在立柱和推移千斤顶上的工作原理36

2.5.9　液压支架四连杆机构的作用、原理和几何特征37

2.5.10　液压支架四连杆机构的优缺点38

第3章　液压支架的结构参数与安全39

3.1　液压支架结构安全设计的基本要求和基本参数39

3.1.1　液压支架结构安全设计的目的39

3.1.2　液压支架结构安全设计的基本要求39

3.1.3　液压支架结构安全设计必需的基本参数40

3.2　液压支架结构安全设计参数的确定40

3.2.1　液压支架的高度确定40

3.2.2　支架的伸缩比和单位缸长行程的确定40

3.2.3　支架间距的确定41

3.2.4　底座长度的确定41

3.3　液压支架梁端距对安全的影响41

3.4　四连杆机构设计42

3.4.1　用几何作图法设计四连杆机构42

3.4.2　附加力的有关因素对液压支架受力的影响45

3.4.3　用优选法设计四连杆机构48

3.4.4 四连杆机构与顶梁前端运动轨迹的关系70

3.4.5 掩护梁上铰点至顶梁顶面距离和后连杆下铰点至底座底面距离的确定70

3.4.6　后连杆与掩护梁长度的比值确定74

3.4.7　前、后连杆上铰点之距与掩护梁长度的比值确定77

3.5　液压支架顶梁长度的确定79

3.5.1　液压支架工作方式对支架顶梁长度的影响79

3.5.2　顶梁长度计算的有关因素79

3.5.3　顶梁长度的计算79

3.6　立柱与千斤顶位置的确定80

3.6.1　支架立柱数的确定80

3.6.2　支架立柱的支撑方式和立柱间距的确定80

3.6.3　立柱柱窝位置的确定81

3.6.4　平衡千斤顶的位置和行程的确定84

3.6.5　侧推千斤顶的控制方式和位置的确定87

3.6.6　主要销轴间隙对支护性能的影响88

3.7　通风断面的验算88

3.8　液压支架与煤层的关系89

3.8.1　顶板覆盖率的概念89

3.8.2　液压支架承受水平力的方式89

3.8.3　煤层厚度、采高和支护高度三者之间的关系89

3.8.4　切顶能力的概念90

3.8.5　控顶距和空顶距的概念90

3.8.6　顶梁前端支撑能力的作用90

3.9　铲煤板、侧护板及前后连杆的作用90

3.9.1　铲煤板的作用90

3.9.2　侧护板结构尺寸和固定方式90

3.9.3　前、后连杆结构作用91

3.10　推移千斤顶、底座结构安全91

3.10.1　浮动活塞推移千斤顶油缸的固定位置91

3.10.2　推移装置的排矸性能91

3.10.3　底座结构作用91

第4章　液压支架的整体结构与部件设计92

4.1　液压支架的整体结构92

4.1.1　支撑式液压支架的结构与液压系统92

4.1.2　掩护式液压支架的结构与液压系统93

4.1.3　支撑掩护式液压支架的结构与液压系统95

4.1.4　放顶煤液压支架的结构96

4.1.5　分层开采铺底网液压支架的结构和网卷布置方式97

4.1.6　采煤工作面端头的特点103

4.1.7　国内外一些端头支架的技术特征103

4.1.8　端头支架的结构104

4.2　液压支架各部件的结构107

4.2.1　支撑式液压支架的顶梁结构107

4.2.2　掩护式液压支架的顶梁结构107

4.2.3　支撑掩护式液压支架的顶梁结构108

4.2.4　顶梁结构的断面形状108

4.2.5　掩护梁的结构109

4.2.6　四连杆机构的结构110

4.2.7　侧护板的种类和结构110

4.2.8　底座的结构型式112

4.2.9　防倒防滑装置的结构113

4.2.10　立柱结构及工作原理113

4.2.11　推移千斤顶的结构119

第5章　液压支架的承载安全与受力分析125

5.1　液压支架的支护性能与外载荷125

5.2　液压支架支护技术参数的确定126

5.2.1　支护面积的确定126

5.2.2　支护强度的计算126

5.2.3　立柱技术参数的确定127

5.2.4　立柱的初撑力和泵站额定工作压力的确定129

5.2.5　安全阀压力和立柱工作压力的确定129

5.2.6　推移千斤顶技术参数的确定129

5.2.7　平衡千斤顶技术参数的确定130

5.3　液压支架的受力分析与计算132

5.3.1 具有悬臂前探梁的刚性顶梁支撑式液压支架的受力分析和计算132

5.3.2　铰接式顶梁支撑式液压支架的受力分析和计算134

5.3.3　平衡式顶梁掩护式液压支架的受力分析和计算135

5.3.4　铰接式顶梁掩护式液压支架的受力分析和计算136

5.3.5　支撑掩护式液压支架的受力分析和计算138

5.3.6　液压支架顶梁载荷的分布140

5.3.7　液压支架实际支护强度的计算141

5.3.8　液压支架底座接触比压的计算141

5.3.9　液压支架支护效率的计算143

5.4　液压支架受力的影响因素143

5.4.1　支护高度对支架受力的影响143

5.4.2　摩擦系数对支架受力的影响144

5.4.3　平衡千斤顶的推、拉力对支架受力的影响144

5.4.4　矸石作用力对支架受力的影响145

5.4.5　tanθ值对支架受力的影响145

5.4.6　摩擦力方向对支架受力的影响146

5.5　液压支架受力计算的计算机程序设计146

5.5.1　掩护式液压支架受力的计算机计算146

5.5.2　支撑掩护式支架受力的计算机计算155

5.6　液压支架型式试验计算161

5.6.1　进行液压支架型式试验的目的161

5.6.2　进行强度试验的方法161

5.6.3　各种加载方式的垫块位置和尺寸162

5.6.4　加载试验的方式165

5.6.5　支撑式液压支架的加载试验的受力计算165

5.6.6　掩护式液压支架的加载试验的受力计算169

5.6.7　支撑掩护式液压支架的加载试验的受力计算173

第6章　液压支架部件的安全强度178

6.1　液压支架在强度设计时的强度条件178

6.2　液压支架的强度校核179

6.2.1　顶梁强度的校核179

6.2.2　掩护梁的最大弯距计算182

6.2.3　耳板的强度校核185

6.2.4　销轴的强度校核186

6.2.5 平衡千斤顶耳座及耳座焊接强度的校核186

6.2.6　支架结构件焊接强度的计算187

6.2.7　立柱强度的验算189

6.2.8　短柱的强度校核196

6.3　掩护梁强度的安全系数197

第7章　薄煤层支护安全与薄煤层支架201

7.1 国内外薄煤层液压支架的基本架型201

7.2　薄煤层支架结构尺寸设计202

7.3　薄煤层液压支架的操作系统分类及选型202

7.4　薄煤层支架的结构设计203

第8章　厚煤层支护安全与厚煤层支架205

8.1　厚煤层液压支架的类型205

8.2　一次采全高液压支架设计205

8.2.1　一次采全高厚煤层液压支架的结构特点205

8.2.2　一次采全高厚煤层液压支架结构尺寸的设计205

8.2.3　一次采全高厚煤层液压支架的结构设计206

8.3　放顶煤液压支架设计207

8.3.1　放顶煤液压支架的分类207

8.3.2　放顶煤液压支架的选型和适用条件207

第9章　端头支护安全与端头支架209

9.1　端头支护209

9.1.1　端头的概念209

9.1.2　端头的特点209

9.1.3　端头支护209

9.2　端头支架211

9.2.1　端头支架设计前的原始条件211

9.2.2　对端头支架的要求211

9.2.3　端头支架主要参数的确定211

9.2.4　端头支架的结构设计212

9.2.5　端头支架合理支护强度的确定213

第10章　液压支架的液压系统216

10.1　液压支架传动装置的基本要求216

10.2　液压支架的传动特点216

10.3　立柱和千斤顶的液压系统216

10.3.1　立柱控制回路的种类216

10.3.2　千斤顶系统的种类219

10.4　移架速度及计算221

10.5　成组支架电液程序控制的工作方式224

第11章　液压支架的管理与使用安全225

11.1　液压支架运输、安装与拆除225

11.1.1　液压支架运输、安装与拆除的准备工作225

11.1.2　液压支架的运输226

11.1.3　液压支架的安装226

11.1.4　液压支架的拆除228

11.2　液压支架的操作与安全使用230

11.2.1　液压支架的操作230

11.2.2　工作面支架的事故及处理方法231

11.2.3　液压支架在困难条件下的使用233

11.2.4　松软底板条件下液压支架的使用238

11.3　液压支架工的操作规程238

11.3.1　一般规定238

11.3.2　准备、检查与处理239

11.3.3　操作及其注意事项240

11.3.4　收尾工作242

11.4　液压支架的维护与检修242

11.4.1　液压支架维护检修内容和要求242

11.4.2　液压支架单伸缩立柱的检修与试验242

11.4.3　液压支架双伸缩立柱的检查与试验246

11.4.4　液压支架用千斤顶的检修与试验248

11.4.5　液压支架用液压阀的检修与试验250

11.5　液压支架常见故障及处理方法252

参考文献257