【正文】 傳遞到底板和穩(wěn)定支架的作用。 頂梁長度的確定支架頂梁的長度與配套尺寸有直接關(guān)系。除此以外，所有配套設(shè)備包括采煤機和輸送機，均要在頂梁掩護下工作，以此來計算頂梁長度。頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來定。對于穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值要求為60～70%，對于中等穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值要求為75～85%，對于破碎頂板，覆蓋率δ指應(yīng)達(dá)到85～95%。 立柱間距立柱間距指對支撐式和支撐掩護式支架而言前、后柱的間距。 立柱柱窩位置的確定對于支撐掩護式液壓支架的柱窩位置確定，根據(jù)支撐力分布與頂板載荷相一致的原則，通過受力分析計算，確定柱窩合力作用點位置。本次設(shè)計選用較接式頂梁，鉸接式頂梁在前梁千斤頂?shù)耐评拢傲嚎梢陨舷聰[動，對不平頂板的適應(yīng)性強。本次設(shè)計的液壓支架為了適應(yīng)復(fù)雜的頂板情況，所以采用鉸接式頂梁。掩護梁是掩護式和支撐掩護式支架的掩護構(gòu)件，除防止采空區(qū)冒落矸石涌入工作面外，并承受冒落矸石的壓力和頂梁分解的水平力。掩護梁上端與頂梁鉸接，下部與前、后連桿或直接與底座鉸接。 四連桿機構(gòu)的作用1 通過四連桿機構(gòu)，使支架頂梁端點的運動軌跡呈近似雙曲線，從而使支架頂梁前端的端頭離煤壁距離大大減小，提高了管理頂板的性能。設(shè)計步驟：掩護梁上絞點與頂梁頂面之距根據(jù)支架最大高度確定,一般支架取150～200mm，重型支架取210～260mm。首先用解析法確定掩護梁和后連桿的長度，如圖41所示。 (3) 過O點作一條直線與水平線H－H線相交其交角為。 (7) 過E1點作一條直線與水平線H－H平行的F－F直線，則H－H線與F－F線的距離為h1，即為液壓支架最高位置的計算高度。 (10) 在垂線上作液壓支架在最低位置時，頂梁與掩護梁的鉸點為E3。 (14) 以E3點為圓心，以掩護梁長L為半徑作圓，與圓弧相交于A2點，此點為液壓支架在最高位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。 (16) 連接A1O、A2O，為液壓支架降到中間位置和最低位置時，后連桿的位置。最終確定四連桿機構(gòu)的各項尺寸為：AO = 1500 mm AB = 400 mmBC = 2300 mm CD = 342 mm 底座液壓支架的底座常用形勢有3種，即整體式剛性底座、低分式剛性底座和鉸接式分體底座。結(jié)合本次設(shè)計的需求，選擇直角式雙側(cè)活動側(cè)護板。根據(jù)安裝位置的不同，側(cè)推千斤頂?shù)脑O(shè)計也會有所不同，詳細(xì)參數(shù)見表41。，液壓支架需要有護幫裝置，以防止片幫的發(fā)生。當(dāng)千斤頂縮回時，因千斤頂活塞桿腔無液控單向閥鎖緊，所以在前梁上加設(shè)一個彈簧的機械鎖。插板由插板千斤頂與掩護梁梁相連，與掩護梁鉸接，是實現(xiàn)放頂煤的直接部件，其主要作用有：3．當(dāng)有大塊煤落下時，利用插板尖齒可將塊煤破碎。整個插板的具體形式見裝配圖。將數(shù)據(jù)代入（51）式得：MPa初撐力大小對支架的支護性能和成本都有很大的影響。根據(jù)設(shè)計要求：初撐力 = =kN 移駕力和推溜力 移駕力和推溜力都是有推移千斤頂來決定的，所以要正確地選擇推移千斤頂，一般而言，移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)有關(guān)。 支柱及相關(guān)液壓系統(tǒng)參數(shù)確定立柱的缸體內(nèi)徑按下式進行計算： （52）式中： ——立柱缸體內(nèi)勁，mm ——支架承受的理論支護阻力，kN ——每架支架立柱數(shù)； ——安全閥的正壓力，MPa ——立柱最大傾角。支架立柱為單伸縮機械加長式，根據(jù)液壓缸推薦相關(guān)鋼材最終確定尺寸如下表：表51 立柱相關(guān)尺寸外徑(mm)內(nèi)徑(mm)壁厚(mm)長度(mm)缸體2452001056活柱180150151100加長桿1308002泵站壓力確定泵站壓力確定按產(chǎn)品目錄規(guī)定的泵站工作壓力，再考慮壓力損失，型工作壓力為20MPa和35MPa兩種，一般選35MPa計算時考慮損失按32MPa進行計算 。油缸的穩(wěn)定性條件為： （58） 式中 : ——油缸穩(wěn)定的極限力，kN； ——最大工作阻力，kN； ——活塞桿斷面慣性矩（設(shè)加長桿為活塞桿進行驗算）。 （1）在承受同心最大軸向載荷時，油缸的初始撓度為： (59) 式中 ——立柱總重，（假設(shè)350kg）； ——缸體軸線與水平面夾角，； ——活塞桿端部銷孔至最大撓度處的距離，取1889mm； ——缸底銷孔至最大撓度處的距離，981mm； ——工作位置時立柱長度，； ——活塞桿全部外伸時，導(dǎo)向套前端至活塞末端間距，； ——活塞桿與導(dǎo)向套處的最大配合間隙，； ——活塞桿與缸體的最大配合間隙，； ——和范圍內(nèi)的斷面慣性矩； ——立柱的初始撓度； ——立柱在工作載荷下的最大撓度； ——活塞桿頭部至最大撓度處的距離； ——工作中立柱的最大縱向載荷。若加長桿留在活柱內(nèi)的長度為200mm，則加長桿全部外伸時，最大偏距mm。將數(shù)據(jù)代入(510)式得:安全系數(shù)為： （511） 式中 ——缸體材料為無縫鋼管，MPa； ——許用安全系數(shù)，一般取。將數(shù)據(jù)代入（513）式得：所以，焊縫強度滿足要求。)51最高位置后連桿與水平面的夾角α2(176。由于底板巖性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗壓強度。為了保證它們具有足夠的強度，就必須根據(jù)力學(xué)原理進行強度校核。下面簡單介紹我國液壓支架強度計算中的強度條件：1 強度校核均以材料的屈服極限計算安全系數(shù)。 （4） 結(jié)構(gòu)件、銷軸和活塞桿的強度條件為： 式中 ——危險斷面計算出的最大應(yīng)力，MPa； ——許用安全系數(shù)。 （2）如果各結(jié)構(gòu)件計算出來的安全系數(shù)偏大時，可按標(biāo)準(zhǔn)鋼材厚度減薄，或減少加強筋數(shù)量和筋板高度，以減輕支架重量，降低成本。對各點左右剪力計算如下：分析得，A、B、。 ，；，；，；。每個零件對截面形心的慣性矩為： （6—3）將數(shù)據(jù)代入（6—3）式得：； ；； 。 ⑴剪力：（從右向左取，向上力為負(fù)，向下力為正）。圖63頂梁受力圖、剪力圖和彎矩圖圖64頂梁危險截面示意圖設(shè)計數(shù)據(jù)：⑴截面面積⑵整個截面型心至a—a面的距離代入數(shù)據(jù)得：⑶每個零件中心至截面形心之距：帶入數(shù)據(jù)得：⑷截面中心距慣性矩形截面的慣性距為： 式中：b—寬度 h—高度每個零件對截面形心的慣性矩為： （6—6）將數(shù)據(jù)代入（6—6）式得:所以： （6—7）將數(shù)據(jù)代入（6—7）式得：材料屈服極限故:頂梁的彎曲強度符合設(shè)計要求。此處按中性軸以上進行計算，代入有關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)計算，得：所以 ②危險截面中性軸處最大剪應(yīng)力 （6—8）式中： ——最大剪應(yīng)力； ——截面沿中性軸的總寬度；將數(shù)據(jù)代入（6—8）式得： ③安全系數(shù)計算 （6—9）將數(shù)據(jù)代入（6—9）式得：所以頂梁的剪力強度滿足設(shè)計要求。最大彎矩。⑹剪切應(yīng)力和安全系數(shù)的計算由力矩圖可以看出，在危險截面處的剪應(yīng)力為最大，并且腹板采用鋼板焊接，不如型鋼，故需校核。、力轉(zhuǎn)換，如圖67所示圖67 掩護梁受力示意圖已知數(shù)據(jù)：；；；；；；；；；；；。圖68掩護梁受力圖、剪力圖和彎矩圖圖69 掩護梁危險截面示意圖 ⑴各板形心位置⑵整個截面形心至1底面距離y: （6—13）將數(shù)據(jù)代入（6—13）得：⑶每個零件中心至截面形心之距： （6—14）將數(shù)據(jù)代入（6—14）得：⑷截面中心主慣性矩矩形截面的慣性矩為： （6—15）式中： b—寬度； h—高度。由材料力學(xué)可知，中性軸處剪應(yīng)力為最大，所以按此處進行校核。在支護方面選擇穩(wěn)定性和支護性能較為優(yōu)良的四柱支撐掩護式形式，另外因為進行放頂煤開采不需要大采高，所以沒有設(shè)計太高的支護高度；在放頂煤方面，選擇了小插板式放煤機構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在實際生產(chǎn)中一直都表現(xiàn)出很優(yōu)良的性能。在整個裝配圖的設(shè)計過程中充分考慮了各部件作業(yè)的干涉問題，做到不干涉，不碰撞。在這里我首先要感謝我的指導(dǎo)老師——趙存友老師，趙老師在指導(dǎo)我們畢業(yè)設(shè)計方面非常嚴(yán)格，也相當(dāng)?shù)呢?fù)責(zé)。在這里我除了佩服老師的工作態(tài)度以外，我還相當(dāng)?shù)呐宸蠋煹膶I(yè)水品。 Geomechanics Abstracts. 1980, 17(4):7071.73。最后我還要感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和四年來傳授我們知識的各位老師，他們雖然不是我的指導(dǎo)老師，但是正是通過老師們的細(xì)心教導(dǎo)，使我們掌握好較好的專業(yè)知識才能成功的完成這次畢業(yè)設(shè)計。在后期的設(shè)計過程我，因為缺乏經(jīng)驗，以及對支架的了解不是很深，所以沒少麻煩趙老師，從一開始的參數(shù)計算到后來的圖紙糾錯，幾乎每周都要麻煩老師一兩次。致 謝畢業(yè)設(shè)計作為我們大四畢業(yè)生的最后一次考核，它是對我們四年所獲知識的一次全方面綜合性的運用。對于四連桿的設(shè)計，主要考慮能使支架的上升和下降成近似直線，運動寬度不能大于70mm。此處按中性軸以下進行計算，代入數(shù)據(jù)由（6—17）事得：所以： ②危險截面中性軸處最大剪應(yīng)力式中： 帶入數(shù)據(jù)，得： ③安全系數(shù)計算 （6—18）將數(shù)據(jù)代入（6—18）得：所以掩護梁的剪力強度滿足設(shè)計要求。所以底座的彎曲強度符合設(shè)計的計算要求。對各點左右剪力計算如下：A點：B點：C點：⑵彎矩：從A點向C點取距（從左向右取，順時針為正）A點：B點：C點：所以CC截面為危險截面，截面形狀如圖69。①中性軸以上（或以下）的部分截面面積對中性軸的靜矩 式中：——中性軸以上（或以下）各部分零件斷面的面積； ——中性軸以上（或以下）各部分零件的中心坐標(biāo)（對截面形心）； ——危險截面的形心矩； ——每個零件形心至底面之距； ——中性軸以上（或以下）各部分零件面積對中性軸之矩。每個零件對截面形心的慣性矩為： （6—11）將數(shù)據(jù)代入（6—11）式得：所以，⑸彎曲應(yīng)力和安全系數(shù)的計算同上代入數(shù)據(jù)得：式中：—材料屈服極限，Q550，=550MPa。⑴剪力：（從右向左取，向上為負(fù)，向下力為正）E點：D點：C點：B點：A點：⑵彎矩：從A點向D點取距（從左向右取，順時針為正）A點：B點： C點：D點： 從E點向D點取距（從右向左取，逆時針為正）E點：D點：，其誤差在允許范圍內(nèi)。由材料力學(xué)可知，中性軸處剪應(yīng)力為最大，所以按此處進行校核。所以DD截面為危險截面，截面形狀如圖64。所以前梁的彎曲強度符合設(shè)計要求。（2）整個截面形心至面的距離： （6—1）將數(shù)據(jù)代入（6—1）式得：（3）每個零件中心至截面形心之距： （6—2）將數(shù)據(jù)代入（6—2）式得：。最大彎矩421740Nm。 液壓支架的強度校核按理論支護阻力在前梁梁的最危險斷面處，對前梁進行強度校核。 4 焊條抗拉強度取，其強度條件為： 式中： ——計算出的焊縫許用應(yīng)力；——按焊條類型來定。 （2） 主要銷軸均采用CrMo或40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼，按手冊中的屈服極限取值。前面的內(nèi)容已經(jīng)給出了支架主要零部