【正文】 煤，可對(duì)比較堅(jiān)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(jì)為整體剛性底座，底座平整接地面積大，有利于減小對(duì)底板的比壓。鑄后要進(jìn)行淬火和高溫回火，以降低硬度，增加強(qiáng)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(shí)為無壓狀態(tài)，當(dāng)周期來壓時(shí)，頂板下降，使立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到大于安全閥調(diào)定正壓力時(shí)，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(hù)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(jì)和使用中，必須要注意避免的現(xiàn)象。 (1) 把支架化簡(jiǎn)成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu)，按集中載荷進(jìn)行計(jì)算。 (5) 立柱按照工作阻力最大值來計(jì)算。 (8) 各種結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度校核，除按理論支護(hù)阻力校核危險(xiǎn)端面外，還要按《液壓支架形式試驗(yàn)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(yàn)，將由安全系數(shù)來保證強(qiáng)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(hù)梁上載荷的合力分量各為xQ 和 yQ 。 ? 圖 31 支撐掩護(hù)式支架受力情況 取頂梁和掩護(hù)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(duì)承載能力的影響。由圖看到，當(dāng) ? 18? 時(shí)，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(duì)承載能力有影響，而且對(duì)各受力部件有影響，并相當(dāng)復(fù)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要算出頂梁最大載荷時(shí)的支護(hù)高度為依據(jù)，按此時(shí)的情況進(jìn)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(duì)連桿的影響逐漸增大。 取頂梁和掩護(hù)梁為隔離體，忽略頂梁和掩護(hù)梁的鉸接點(diǎn)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(hù)強(qiáng)度、煤層厚度、即采煤機(jī)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(diǎn) A 反力。 ? KNPD ? 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(diǎn)處彎矩雖然最大，但是側(cè)板較高。 （ 1）千斤頂穩(wěn)定性驗(yàn)算 活塞桿柔度計(jì)算： i???? (315) 式中 ?－長(zhǎng)度折算系數(shù)，在兩端鉸接時(shí)， ? ＝ 1； ? －活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)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(jì)算如下： ??sn? (320) 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 活塞桿采用 45 號(hào)鋼 s? ＝ 450～ 550MPa ? =[]n 式中 []n －許用安全系數(shù)，一般最小為 。 經(jīng)計(jì)算： ? ? ? ?? ? 4 ?? ?????＝ 201 MPa 980 4 .8 7 [ ]201nn? ? ?； 故經(jīng)校核計(jì)算推移千斤頂符合要求。 設(shè)頂梁長(zhǎng)度為 Lg，頂板的集中載荷為 F1，其作用點(diǎn)距頂梁一端為 X 。底座對(duì)底板的比壓值應(yīng)小于底板的抗壓強(qiáng)度，否則底座會(huì)陷入底板，造成移架困難，頂?shù)装逡苿?dòng)量增大，支架失穩(wěn)及支承力降低等現(xiàn)象。 （ 3）千斤頂?shù)耐评?duì)對(duì)支架的受力影響 平衡千斤頂為拉力時(shí)，頂梁后端比壓增大，可增強(qiáng)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(shí)，合力作用點(diǎn)前移，可增加前端支護(hù)能力，此時(shí)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(qiáng)度取 b? = 5500 Kg/㎝ 178。為了保證它們有足夠的強(qiáng)度，就需根據(jù)力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)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(duì)于某 一特定特征，其經(jīng)常可以由多種不同的方法來生成，此時(shí)就要選取最合理的方法進(jìn)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(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真時(shí)各構(gòu)件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng) ,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(yùn)動(dòng)副組成機(jī)構(gòu) ,最后由各機(jī)構(gòu)組成完整的液壓支架模型。將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)放在活塞上，以活塞軸線作為連接軸，然后根據(jù)各個(gè)活塞桿的形成和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，在 “輪廓 ”面板的 “規(guī)范 ”欄中選擇 “位置 ”來規(guī)范活塞的運(yùn)動(dòng)，在 “模 ”欄中選取 “表 ”選項(xiàng)；最后，利用 “運(yùn)動(dòng)分析 ”命令定義運(yùn)動(dòng)仿真的其實(shí)長(zhǎng)度和幀數(shù)等，即可播放完成的動(dòng)畫。 圖 49 電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置 設(shè)置完成后，進(jìn)行仿真 運(yùn)動(dòng) ，保存視頻。 選擇繪制曲線命令 ，便可以繪制一些特殊點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)曲線。以頂梁頂點(diǎn)為例進(jìn)行位置，速度，加速度分析得到一下圖形。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們作為學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間最后的教學(xué)環(huán)節(jié)，是一個(gè)對(duì)畢業(yè)生專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、研究能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新能力以及各種綜合能力的檢驗(yàn)和再提高。拓寬了我的知識(shí)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(xué)習(xí)深造都奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致 謝 歲月流逝，時(shí)光匆匆，兩個(gè)多月的時(shí)間在不知不覺與充實(shí)勞頓中度過。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，所學(xué)的知識(shí)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(dǎo)，同學(xué)的熱情幫助，想要完成畢業(yè)設(shè)計(jì)是非常困難的。由于時(shí)間倉(cāng)促，本人水平有限，難免有錯(cuò)誤和不足之處，敬請(qǐng)各位老師指正與賜教。借此之際，特向指導(dǎo)老師表示衷心的感謝。我欣慰自己能夠?qū)⑽宜鶎W(xué)知識(shí)與實(shí)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(jì)過程中，我進(jìn)一步提高了個(gè)人發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力，并且我對(duì)大學(xué)幾年所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)課知識(shí)作了全面鞏固和全新的總結(jié)，我能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)知識(shí)用于實(shí)踐。在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了不少的困難，但是在老師的指導(dǎo)下，自己通過努力不斷的克服一個(gè)又一個(gè)問題。 圖 412 速度與時(shí)間關(guān)系 圖示為頂梁頂點(diǎn)速度隨著時(shí)間變化的曲線。 圖 410 速度與時(shí)間關(guān)系 從圖可以看出液壓支架是勻速運(yùn)動(dòng)的，斜率不變。靜態(tài)檢查是檢查各零件之間相對(duì)位置是否存在零部件之間的運(yùn)動(dòng)干涉。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 如圖 48所示，進(jìn)入 “應(yīng)用程序（ P） ”的 “機(jī)構(gòu) ”進(jìn)行電動(dòng)機(jī)設(shè)置運(yùn)動(dòng)時(shí)間 等參數(shù)設(shè)置。 圖 46 液壓支架模型 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 47 液壓支架模型 運(yùn)動(dòng)仿真 Mechanism(機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 ) 模塊是 Pro/E 軟件中包含的一個(gè)運(yùn)動(dòng)分析和仿真模塊 ,該模塊既可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)的定義、建立零件之間的連接及裝配自由度、對(duì)輸入軸添加相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)要求的運(yùn)動(dòng) ,又可以在分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)觀察和記錄分析仿真過程的一些測(cè)量值 ,如位置、速度和加速度等 ,還可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉檢查和運(yùn)動(dòng)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(dòng)桿、柱面、平面、球、焊接、軸承等。 類似方法 ,對(duì)其他零件進(jìn)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(jìn)行零件裝配時(shí)最重要的步驟就是對(duì)零部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束。根據(jù)彼此之間的裝配和約束關(guān)系逐個(gè)進(jìn)行組裝， 完成液壓支架的虛擬裝配。 啟動(dòng) Pro/E ，新建文件：選 “零件 ”/“ 實(shí)體 ”， 文件名默認(rèn)。本文主要基于美國(guó) PTC 公司的 Pro/E (WILDFIRE) 軟件 ,對(duì)四柱支撐掩護(hù)式液壓支架進(jìn)行了三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真 。根據(jù)計(jì)算表明改變結(jié)構(gòu)件高度對(duì)強(qiáng)度影響較大，改變結(jié)構(gòu)件鋼板厚度對(duì)強(qiáng)度影響較小，在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)結(jié)構(gòu)件具體情況進(jìn)行考慮。 ④ 以上主要件的強(qiáng)度條件為 n = max/s?? ≥[n] 其中 max? :危險(xiǎn)斷面計(jì)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(qiáng)度 1000 Kg/㎝ 178。 （ 5）支架強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)考慮的因素 由于支護(hù)高度，摩擦系數(shù)，平衡千斤頂和煤塊作用對(duì)支架受力有明顯的影響，在支架強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，對(duì)不同的受力桿件應(yīng)參考實(shí)際使用中產(chǎn)生的最惡劣狀態(tài)選擇支護(hù)高度，平衡千斤頂推拉力，摩擦系數(shù)的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。接近支護(hù)高度最高處，頂梁受力最大，支護(hù)效率最高，其支護(hù)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dāng) Lg/2xLg/3 時(shí)，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(shí)際分布很復(fù)雜。 ? ? ? ?? ?CCDP ???? ??? (321) 式中 []? －缸體實(shí)際承受的最大應(yīng)力， MPa。 千斤頂活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算 在承受同心最大軸向載荷時(shí)，千斤頂?shù)某跏紦隙?1? 為： ? ? ?? c o s22 2121211 ??????? PllGlal ll (316) 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）