【正文】 煤，可對比較堅硬的頂煤起到破碎的作用； （ 3）隔離頂板，為回采工作面提供足夠的安全空間。該支架設(shè)計為整體剛性底座，底座平整接地面積大，有利于減小對底板的比壓。鑄后要進行淬火和高溫回火，以降低硬度，增加強度和韌性。 （ 2） 承受頂板的水平分力和側(cè)向力，使立柱不受側(cè)向力。 開始支架支撐頂板，此時為無壓狀態(tài)，當周期來壓時，頂板下降，使立柱下腔壓力增加，當增加到大于安全閥調(diào)定正壓力時，安全閥被打開，使立柱下腔壓力下降，稱立柱讓壓狀態(tài)，使支架以工作阻力支護頂板；如繼續(xù)來壓，就要不斷讓壓，所以立 柱要有一定的向下行程，如沒有向下行程，稱壓死狀態(tài)，這是在設(shè)計和使用中，必須要注意避免的現(xiàn)象。 (1) 把支架化簡成一個平面桿系結(jié)構(gòu)，按集中載荷進行計算。 (5) 立柱按照工作阻力最大值來計算。 (8) 各種結(jié)構(gòu)件的強度校核，除按理論支護阻力校核危險端面外，還要按《液壓支架形式試驗技術(shù)規(guī)范》的 各種加載方法，以支架的額定工作阻力逐一校核，超過額定工作阻力 10％的超載試驗，將由安全系數(shù)來保證強度。即滿足靜力平衡的充分必要條件為各力在 x上的投影之和為零，各力在 y 上的投影之和為零 。掩護梁上載荷的合力分量各為xQ 和 yQ 。 ? 圖 31 支撐掩護式支架受力情況 取頂梁和掩護梁為隔離體， OM? =0, 即： ? ? ? ?? ? 0 s i nc o ss i nc o s 239。1 ??????????? yDDCCBBA QPPPPP ????（ 33） 取頂梁為隔離體， 01 ?? oM ,即： 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 0c o sc o s 239。1 s i ns i nc o sc o s1 1 (35) 由（ 34）式和（ 31）解得： ? ? ? ? ? ?? ?]c o sc o sc o ss i nc o sc o s[s i n 1 239?，F(xiàn)在 ? 對承載能力的影響。由圖看到，當 ? 18? 時，cos ? ，支架的承載能力降低值不大于 5％。但是，有些支架為了使高度變化的范圍增大，傾角往往大于 30? 。 tanθ值增加，附加力增加。 最后，必須指出， tg θ不僅對承載能力有影響，而且對各受力部件有影響，并相當復雜，因此 tg θ是大是小，由具體情況而定。而 ?角越大，支架的承載能力越小，所以支架的調(diào)高范圍越大，承載力變化越大。成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 在進行強度計算時，要算出頂梁最大載荷時的支護高度為依據(jù)，按此時的情況進行受力分析。即壁系數(shù)斷裂極限值 maxf 等于頂梁和頂板的摩擦系數(shù)。 f 值在 11 tg??中隨承載能力有很大影響。因此，隨著支架的高度，摩擦力對連桿的影響逐漸增大。 取頂梁和掩護梁為隔離體，忽略頂梁和掩護梁的鉸接點都頂梁之間的距離。211 c o sc o s1 ?? ???? BBA PlPlPS = ????? 3c o s20xx2827c o 1 = 前后連桿受力 根據(jù)（ 37）式，前后連桿受力為 ? ? ? ? ? ? ? ? ??DXDyDDADBDBCDCfPPPP????????????s i nc o sc o ss i nc o sc o ss i n 1 239。根據(jù)頂板支護強度、煤層厚度、即采煤機等條件，支架尺寸表示在 31 圖和表 31 中 圖 31 支架尺寸 表 31 角度與位置參數(shù) 角度 支架最高位置 1? ??3 2? ?7 ? ? C? ? D? ? 現(xiàn)在求支點 A 反力。 ? KNPD ? 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 1? 、 2? 、 c? 、 D? 列于表 3－ 1。 s in 0 . 2 49 3 9 . 6 8 K N . mC A B BBBM R P pPp????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ? ?KN PPM DDDDE i o s? ??????? ?? 在 Pc 點處彎矩雖然最大，但是側(cè)板較高。 （ 1）千斤頂穩(wěn)定性驗算 活塞桿柔度計算： i???? (315) 式中 ?－長度折算系數(shù)，在兩端鉸接時， ? ＝ 1； ? －活塞桿的計算長度； i －活塞桿橫斷面的回轉(zhuǎn)半徑， 1Ji A? ＝ 14d 。1t ＝ ； 2t ＝ ； ?? ； 活塞桿的合成應(yīng)力： WPAP ?? ?? (319) 式中 A－活塞桿的橫截面積； A= W－活塞桿的端面模數(shù)； w＝ ； 2 3 1 2 3 1 5 .68 6 .5 1 1 3 .7? ??? == 安全系數(shù)計算如下： ??sn? (320) 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 活塞桿采用 45 號鋼 s? ＝ 450～ 550MPa ? =[]n 式中 []n －許用安全系數(shù)，一般最小為 。 經(jīng)計算： ? ? ? ?? ? 4 ?? ?????＝ 201 MPa 980 4 .8 7 [ ]201nn? ? ?； 故經(jīng)校核計算推移千斤頂符合要求。 設(shè)頂梁長度為 Lg，頂板的集中載荷為 F1，其作用點距頂梁一端為 X 。底座對底板的比壓值應(yīng)小于底板的抗壓強度，否則底座會陷入底板，造成移架困難，頂?shù)装逡苿恿吭龃?，支架失穩(wěn)及支承力降低等現(xiàn)象。 （ 3）千斤頂?shù)耐评χЪ艿氖芰τ绊? 平衡千斤頂為拉力時，頂梁后端比壓增大，可增強切頂能力，底座比壓分布狀態(tài) 較好，連桿受力較小；平衡千斤頂為推力時，合力作用點前移，可增加前端支護能力，此時底座前端比壓增大，連桿力增。 ② 主要銷柱均采用合金結(jié)構(gòu)鋼為 35CrMo 元鋼，取屈服極限 5500 Kg/㎝ 178。 (4) 焊接抗拉強度取 b? = 5500 Kg/㎝ 178。為了保證它們有足夠的強度，就需根據(jù)力學原理進行計算。在支架建模過程中主要用到了拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、陣列、鏡像等特征工具，對于某 一特定特征，其經(jīng)?？梢杂啥喾N不同的方法來生成，此時就要選取最合理的方法進行操作。然后繼續(xù)生成其余零件模型。 液壓支架裝配 虛擬裝配是零部件通過相互之間的定位關(guān)系裝配在一起的。以連桿裝配為例。 (4) 選擇 插入 / 元件 / 裝配命令 ,調(diào)入零件。由于液壓支架機構(gòu)動態(tài)仿真時各構(gòu)件之間存在相對運動 ,所以零件的裝配只能部分約束。然后通過選擇構(gòu)件及其相應(yīng)的運動副組成機構(gòu) ,最后由各機構(gòu)組成完整的液壓支架模型。將驅(qū)動電動機放在活塞上，以活塞軸線作為連接軸，然后根據(jù)各個活塞桿的形成和運動時間，在 “輪廓 ”面板的 “規(guī)范 ”欄中選擇 “位置 ”來規(guī)范活塞的運動，在 “模 ”欄中選取 “表 ”選項；最后，利用 “運動分析 ”命令定義運動仿真的其實長度和幀數(shù)等，即可播放完成的動畫。 圖 49 電動機參數(shù)設(shè)置 設(shè)置完成后，進行仿真 運動 ，保存視頻。 選擇繪制曲線命令 ，便可以繪制一些特殊點的運動曲線。以頂梁頂點為例進行位置，速度，加速度分析得到一下圖形。 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計是我們作為學生在校學習期間最后的教學環(huán)節(jié)，是一個對畢業(yè)生專業(yè)基礎(chǔ)知識、研究能力、自學能力、創(chuàng)新能力以及各種綜合能力的檢驗和再提高。拓寬了我的知識視野，開闊了我的理性思維，為我將來無論是走向工作崗位，還是繼續(xù)學習深造都奠定了堅實的基礎(chǔ)。 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 致 謝 歲月流逝，時光匆匆，兩個多月的時間在不知不覺與充實勞頓中度過。本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，所學的知識并不牢靠，難免有許多考慮不周全的 地方，如果沒有老師的指導，同學的熱情幫助，想要完成畢業(yè)設(shè)計是非常困難的。由于時間倉促，本人水平有限，難免有錯誤和不足之處，敬請各位老師指正與賜教。借此之際，特向指導老師表示衷心的感謝。我欣慰自己能夠?qū)⑽宜鶎W知識與實踐相結(jié)合；更欣慰自己有勇氣和膽量去嘗試，去追求，去創(chuàng)新。 另外，在設(shè)計過程中，我進一步提高了個人發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力，并且我對大學幾年所學基礎(chǔ)知識和專業(yè)課知識作了全面鞏固和全新的總結(jié)，我能夠?qū)⒆约核鶎W知識用于實踐。在設(shè)計過程中雖然遇到了不少的困難，但是在老師的指導下，自己通過努力不斷的克服一個又一個問題。 圖 412 速度與時間關(guān)系 圖示為頂梁頂點速度隨著時間變化的曲線。 圖 410 速度與時間關(guān)系 從圖可以看出液壓支架是勻速運動的，斜率不變。靜態(tài)檢查是檢查各零件之間相對位置是否存在零部件之間的運動干涉。 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 如圖 48所示，進入 “應(yīng)用程序（ P） ”的 “機構(gòu) ”進行電動機設(shè)置運動時間 等參數(shù)設(shè)置。 圖 46 液壓支架模型 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 47 液壓支架模型 運動仿真 Mechanism(機構(gòu)動力學分析 ) 模塊是 Pro/E 軟件中包含的一個運動分析和仿真模塊 ,該模塊既可實現(xiàn)對機構(gòu)的定義、建立零件之間的連接及裝配自由度、對輸入軸添加相應(yīng)的電機驅(qū)動產(chǎn)生設(shè)計要求的運動 ,又可以在分析機構(gòu)運動時觀察和記錄分析仿真過程的一些測量值 ,如位置、速度和加速度等 ,還可以進行運動干涉檢查和運動軌跡顯示等。 Pro/Mechanism 裝配模塊提供的連接方式主要有剛性、銷釘、滑動桿、柱面、平面、球、焊接、軸承等。 類似方法 ,對其他零件進行裝配，完成零件三維模型。 (2) 選擇 插入 / 元件 / 裝配 命令 , 調(diào)入零件模型。進行零件裝配時最重要的步驟就是對零部件進行適當?shù)募s束。根據(jù)彼此之間的裝配和約束關(guān)系逐個進行組裝， 完成液壓支架的虛擬裝配。 啟動 Pro/E ，新建文件：選 “零件 ”/“ 實體 ”， 文件名默認。本文主要基于美國 PTC 公司的 Pro/E (WILDFIRE) 軟件 ,對四柱支撐掩護式液壓支架進行了三維建模與運動仿真 。根據(jù)計算表明改變結(jié)構(gòu)件高度對強度影響較大，改變結(jié)構(gòu)件鋼板厚度對強度影響較小，在設(shè)計時可根據(jù)結(jié)構(gòu)件具體情況進行考慮。 ④ 以上主要件的強度條件為 n = max/s?? ≥[n] 其中 max? :危險斷面計算出的最大應(yīng)力 [n]：許用安全系數(shù) (3) 缸體材料采用 27SiMn無縫鋼管，取抗拉強度 1000 Kg/㎝ 178。 （ 5）支架強度計算應(yīng)考慮的因素 由于支護高度，摩擦系數(shù)，平衡千斤頂和煤塊作用對支架受力有明顯的影響，在支架強度計算時，對不同的受力桿件應(yīng)參考實際使用中產(chǎn)生的最惡劣狀態(tài)選擇支護高度，平衡千斤頂推拉力，摩擦系數(shù)的數(shù)值進行計算。接近支護高度最高處，頂梁受力最大，支護效率最高，其支護效率為頂梁合力與工作阻力之比。如圖 37 所示 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 37 載荷分布圖 頂梁前端比壓 2q 為 0，頂梁后端比壓 3q 為： 3323 101 ?? mBFq ＝ （ MPa） (323) 當 Lg/2xLg/3 時，載荷呈梯形分布，如上圖 36 所示。有戲頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實際分布很復雜。 ? ? ? ?? ?CCDP ???? ??? (321) 式中 []? －缸體實際承受的最大應(yīng)力， MPa。 千斤頂活塞桿強度驗算 在承受同心最大軸向載荷時，千斤頂?shù)某跏紦隙?1? 為： ? ? ?? c o s22 2121211 ??????? PllGlal ll (316) 成都理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）