【正文】 ???????????? ppD ??? ??????????? ??? 17 1723 00 = mm 考慮到在液壓缸中處需要安裝導(dǎo)向套，選取缸筒內(nèi)壁厚度為 25?? mm 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 立柱的初撐力 立柱的初撐力： 21 34 10Dp Pb???? kN 式中 D — 缸體內(nèi)徑， D = 300 mm ； Pb — 泵站壓力， Pa = MPa 。 24000D Fp ?? 4004000??? = MPa 缸筒材料采用 27SiMn 無縫鋼管 屈服極限： σ s= 835 2Nmm ； 安全系數(shù)：取 2n? ； 允用應(yīng)力： ? ? sn?? ? 2835? 417? 2Nmm 缸筒內(nèi)壁厚度： 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁 ? ?? ? ???????????? ppD ??? ????????? ?? ??? = mm 考慮到在液壓缸中處需要安裝導(dǎo)向套，選取缸筒內(nèi)壁厚度為 20?? mm 移架千斤頂?shù)男谐? 移架千斤頂?shù)男谐膛c推移步距的關(guān)，推移步距為 600mm ，所以移架千斤頂?shù)男谐桃话銥?700～ 750mm 。而頂板冒落是有一定的過程的，一般可分為三個(gè)階段，開始頂板處于無壓狀態(tài)，此時(shí)頂板叫完整，而且沒有下沉，稱為無壓狀態(tài)；但經(jīng)一定的時(shí)間后，頂板就會(huì)下沉，通常稱為老頂來壓，此時(shí)頂板并不破裂，而且這種下沉帶有一定的周期性，所以稱為老頂來壓狀態(tài)；如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就會(huì)破裂而冒落，此時(shí)叫冒落狀態(tài)。 (2) 金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的 直梁理論來計(jì)算。 (6) 作用在頂梁上水平力的產(chǎn)生有兩種情況：一種是由于支架在承載讓壓時(shí)，由于頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡為雙紐線，所以頂梁與底板有產(chǎn)生位移的趨勢(shì)，水平力為頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘積，其方向與頂梁產(chǎn)生位移方向趨勢(shì)相反；另一種是由于頂板向 采空區(qū)方向移動(dòng)，使支架頂梁受一指向老塘的水平力，最大水平力值與上相通。 液壓支架的工作阻力 假設(shè)掩護(hù)梁上沒有負(fù)載，其摩擦系數(shù)為 ? 。1239。； 2? — 后立柱與豎直線的交角， 1? =2176。1 1 2 21 c o s c o sBBAS l p l pp ???? mm 式中 1l — 前立柱上柱窩到頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)的距離， 1 1571l ? mm ； 2l — 后立柱上柱窩到頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)的距離， 2 369l ? mm ； ? ?239。1 c o sc o ss i n 1 ? ??DDA fp ?? c o ss in ?? ? ? ? ? ? ?1 5 0 0 0 c o s 6 8 0 5 0 0 0 c o s 2 8 0s i n 8 0 6 2 o o o ooo ?? ? ? ? ??? ? ?9 0 0 0 0 .3 s in 8 0 c o s 8 0oo ??? ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 6013?? kN 結(jié)果中的“－”號(hào)，表示前連桿的受力方向與圖中的方向相反，即前連桿受拉力作用。1 c o sc o ss i n 1 ? ??CCA fp ?? co ss in ?? ? ? ? ? ? ?1 5 0 0 0 c o s 6 6 2 5 0 0 0 c o s 2 6 2s i n 8 0 6 2 o o o ooo ?? ? ? ? ??? ? ?9 0 0 0 0 .3 s in 6 2 c o s 6 2oo ??? ? 4378?? kN 結(jié)果中的“－”號(hào)，表示后連桿的受力方向與圖中的方向相反，即后連桿受壓力作用。 圖 3－ 3 最大彎矩處的斷面圖 頂梁強(qiáng)度計(jì)算 a．形心位置 各板件的計(jì)算數(shù)據(jù)列于表 3－ 1 中。 表 3－ 2 機(jī)構(gòu)件的形心及慣性距 件 號(hào) 1 2 3 4 數(shù) 量 4 4 1 1 nF 2mm 10800 22300 9250 28980 ny mm 9 nJ 4mm 10? 10? 10? 10? 機(jī)構(gòu)件的形心距為： ()nnC nFYy F??? [ 1 0 8 0 0 1 8 9 . 5 2 2 3 0 0 1 8 9 . 5 9 2 5 0 3 4 8 . 5 2 8 9 8 0 9 ][ 1 0 8 0 0 2 2 3 0 0 9 2 5 0 2 8 9 8 0 ]1 3 6 . 8 m m? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? b．慣性矩 每個(gè)零件中心到截面形心的距離 ia 為： 11 y y? ? ? ? ? ? 22 13 6. 8 18 9. 5 52 .7ca y y? ? ? ? ? ? 33 13 6. 8 34 8. 5 21 1. 7ca y y? ? ? ? ? ? 44 13 6. 8 9 12 7. 8ca y y? ? ? ? ? 計(jì)算截面中心慣性距 ziJ ： 計(jì)算每個(gè)零件對(duì)截面形心的慣性矩 ziJ ： 3 32 2 7 411 1 1 22 8 25 ( 52 .7 ) 10 80 0 3. 03 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 7 422 2 2 34 3 25 ( 52 .7 ) 22 30 0 4 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 41 頁 3 32 2 8 433 3 3 37 0 25 ( 21 ) 92 50 5 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 8 444 4 4 16 10 18 12 7. 8 28 98 0 4. 74 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? 1 2 3 4z z z z zJ J J J J? ? ? ? 7 7 8 83 . 0 3 1 0 6 . 2 4 1 0 4 . 1 5 1 0 4 . 7 4 1 0? ? ? ? ? ? ? ? 10?? c．計(jì) 算彎曲應(yīng)力 m a xm a x m a x692372 2 10 ( 343 18 136 .8 ) 9 10288 .7 N / m mzM yJ? ?? ? ???? d. 安全系數(shù) ? ?m a x 459 1 .5 92 8 8 .7snn??? ? ? ? 故：掩護(hù)梁強(qiáng)度安全通過。本支架使用帶有過橋的整體剛性底座。涌水量大，巖石變軟，降低了允許比壓 [P]— 允許比壓 ( MPa ) 幾種軟巖底板的允許比壓如表 31 所示 ，使用該液壓支架的底板為 的砂質(zhì)頁巖， 涌水量 V 3m/h 。 3 2 0 0 1 5 5 0 5 6 6 3 1 4 8 8 0 0 m mdA L B B? ? ? ? ? ? ? 然后計(jì)算底座對(duì)底板的平均比壓如下： 31 9 0 0 0 1 0 2 .8 63148800dFP A ?? ? ? MPa 安全系數(shù)： ? ? P? ? ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 43 頁 圖 3— 8 底座面積 立柱強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算 立柱剛體強(qiáng)度驗(yàn)算 缸筒材料要求： 一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的可焊接性能。C 的液壓缸缸筒，必須用 35， 45 號(hào)鋼，而且要調(diào)質(zhì)處理。 對(duì)缸筒的要求： 有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形。 總之，缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封容腔，用以容納壓力溶液，同 時(shí)它還是活塞的運(yùn)動(dòng) “ 軌道 ”。 (2) 缸體內(nèi)徑 。 缸體的技術(shù)要求： (1) 缸體采用 H H9 配合。 內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)摩擦力作用下，能長(zhǎng)期工作而磨損少，尺 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 44 頁 寸公差等級(jí)和形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。不與其他零件焊接的缸筒，使用調(diào)質(zhì)的 45 號(hào)鋼。 缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管，國內(nèi)市場(chǎng)上已有內(nèi)孔經(jīng)珩磨或精加工，只需按所要求的長(zhǎng)度切割無縫鋼管，材料有 20， 35， 45，27SiMn。底板與支架底座的接觸面結(jié)構(gòu)如圖 38 所示。整體剛性底座的整體剛度和強(qiáng)度好，底座接底面積大，有利于減小對(duì)底版的比壓，但推移機(jī)構(gòu)處易積存浮煤碎矸，清理較困難，用于軟底板條件下工作面支架。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(qiáng)度，則在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算底板的比壓。 掩護(hù)梁強(qiáng)度計(jì)算 掩護(hù)梁受力情況 由前面已經(jīng)求出掩護(hù)梁上前后連桿的銷軸處受力為 6013 kN 和4378kN ，其受力圖表示于圖 3－ 4。因上面已求出 AP 為9000kN ，距離鉸結(jié)點(diǎn) 1073mm 。1 c o sc o ss i n 1 ? ?s in c o sA C Cpf ???? ?? kN 式中 C? — 前連桿與水平線的交角， 62oC? ? ； D? — 后連桿與水平線的交角， 80oD? ? 。1 c o sc o ss i n 1 ? ?s in c o sA D Dpf ???? ?? kN 式中 C? — 前連桿與水平線的交角， 62oC? ? ； D? — 后連桿與水平線的交角， 80oD? ? 。1239。Bp — 兩根立柱的工作阻力， kN ； Bp = 39。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 a Da Cl 2S lP39。 (7) 支架各部件受力，按不同支護(hù)高度時(shí)受力最大值進(jìn)行強(qiáng)度校核。 (4) 通過分析和計(jì)算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低，所以在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不計(jì)，使掩護(hù)梁偏于安全。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 (3) 支架受力 液壓支 架在工作面受力是由于頂板下沉，同時(shí)又有向采空區(qū)淺載移動(dòng)的趨勢(shì)，使頂梁受合力和底座受底板反力，其中頂板合力的垂直分力 F 由支架工作阻力來克服，所以我在計(jì)算支架的工作載荷時(shí)按支架的工作阻力來確定。 3 液壓支架 的受力分析及校核 支架的工作狀態(tài) (1) 頂板狀態(tài) 在采煤工作面中，當(dāng)煤被采出后，就會(huì)出現(xiàn)一定的空間，由于受上部巖層壓力。 PaDp ??? 322 104? 32 ???? = 2550 kN 移架千斤頂?shù)某叽? 移架千斤頂采用單伸縮液壓缸 移架千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑： 4000FD Pb?? mm 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁 式中 F— 移架力， F＝ 400 kN ； Pb — 泵站壓力， 31Pb? MPa ； PaFD ?4000? 4004000 ??? = mm 取 缸徑 180 mm ； 柱徑 120 mm ； 推力 712 kN ； 拉力 kN 。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 圖 27 立柱定位簡(jiǎn)圖 確定立柱和千斤頂 立柱的尺寸 立柱采用單伸縮液壓缸 立柱的缸體內(nèi)徑： ?? c os4000Pan FD ? mm 式中 F— 支架承受的理論總載荷力， F＝ 10000 kN ； n— 每架支架立柱數(shù)， n = 4； Pa— 安全閥調(diào)整壓力， Pa