【正文】 幾乎沒有老師不知道的，總是能一眼就看出我的關(guān)鍵問題。除了液壓支架本身的安裝問題，考慮支架在井下作業(yè)時與采煤機，輸送機的配合安裝問題，設(shè)計了足夠的井下安裝空間，同時也使各零部件的維修方便。①中性軸以上（或以下）的部分截面面積對中性軸的靜矩 （6—17）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（對截面形心）； ——危險截面的形心矩； ——每個零件形心至面之距； ——中性軸以上（或以下）各部分零件面積對中性軸之矩。、剪力圖和彎矩圖，如圖68所示⑴剪力：（從左向右取，向上力為正，向下力為負）。圖65 底座受力圖、剪力圖和彎矩圖圖66底座危險截面示意圖⑴ 各板形心位置 ⑵ 整個截面形心至底板距離y: （6—10）將數(shù)據(jù)代入（6—10）得： ⑶ 每個零件中心至截面形心之距： （6—11）將數(shù)據(jù)代入（6—11）式得： ⑷ 截面中心主慣性矩矩形截面的慣性矩為：式中： b—寬度； h—高度。（6）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。所以，（5）彎曲應(yīng)力和安全系數(shù)的計算 （6—4） （6—5）將數(shù)據(jù)代入（6—4）、（6—5）得：式中： ——材料屈服極限。⑵彎矩：從A點向C點取矩(從右向左取，逆時針為正)A點：B點：C點：所以BB截面是危險截面，截面形狀如圖62。3 缸體材料采用27SiMn無縫鋼管，取抗拉強度，強度條件為： 式中 ——缸體許用應(yīng)力，MPa； ——許用安全系數(shù)，～4。在液壓支架的研制、試驗過程中，各構(gòu)件的強度計算是極為必要的。)80圖51 支架整體受力關(guān)系圖 前梁受力分析取前梁為分離體圖52 前梁受力關(guān)系圖受力分析：（設(shè)定向左為正，向下為正，逆時針為正）求：解：求得： 頂梁受力分析取頂梁為分立體，受力關(guān)系如圖53圖53 頂梁受力示意圖已知數(shù)據(jù)：；；；；；；；；；；；；求： 。將數(shù)據(jù)代入（511）式得:所以，缸體壁厚滿足強度要求。將數(shù)據(jù)代入（59）式得： （2）油缸的最大撓度： 當時， 當，或時， 當，時， 式中 ——鋼材彈性模量， MPa； ,.，所以由上列各式可得：,；,；。因此，取泵站壓力為32MPa。一般薄煤層支架的移架力為100～150 kN；中厚煤層支架為150～300 kN；厚煤層支架為300～400 kN。第5章 液壓支架受力分析支護強度是指支架對單位面積頂板提供的工作阻力。 護幫千斤頂?shù)母左w用銷軸固定在前梁上，活塞桿固定在護幫板上。 千斤頂 推移千斤頂推移千斤頂按連接方式分有直接連接方式、框架連接方式和浮動活塞式。 (17) 分別作B B1和B1 B2的垂直平分線交于C點，即為前連桿的下鉸點，BC為前連桿的長度。 (11) 取E1E3中點為E2點，為液壓支架在降到中間位置時，掩護梁與頂梁的鉸點。 (4) 以O(shè)點為圓心，以L1為半徑作圓，與該直線相交于A點，即為后連桿與掩護梁的上鉸點。本文取250mm?；顒觽?cè)護板裝在掩護梁的一側(cè)。 立柱立柱是支架的承壓構(gòu)件，它長期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強度，良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡單，并能適應(yīng)支架的工作要求。根據(jù)前后連桿間行人的要求，對支撐掩護式液壓支架還要考慮立柱傾角的要求，分配前，后柱窩位置。此設(shè)計的頂梁覆蓋率： 支架立柱數(shù)的確定目前國內(nèi)支撐式液壓支架立柱數(shù)為2～6根，常用為4根；掩護式液壓支架為2根；支撐掩護式液壓支架為4根。 頂梁的長度計算掩護式與支撐掩護式液壓支架頂梁長度計算公式：式中 配套尺寸——參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊確定； 底座長度——底座前端至連桿下鉸點的距離； e——支架由高到低頂梁前端點最大變化距離； ——如圖所示，支架在最高位置時，分別為后連桿和掩護梁與水平面的夾角。在設(shè)計支架底座的長度時，應(yīng)考慮如下方面：支架對底板的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)有足夠的空間用于安裝立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作和行走；保證支架保持穩(wěn)定性。一般根據(jù)單位缸長行程來確定，當范圍內(nèi)可采用單伸縮。 支架高度支架高度的確定原則，一般應(yīng)首先確定支架適用煤層的平均采高，應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化等因素來確定，然后確定支架高度對于大采高支架，按下式確定計算高度，即： 式中 ——支架最大高度,mm； ——支架最小高度, mm； ——煤層最大厚度, mm； ——煤層最小厚度, mm； ——考慮偽頂、煤皮冒落后仍有可能初撐力所需要的支撐高度，一般取mm； ——頂板最大下沉量，一般取mm； ——移架時支架的最小可縮量，一般mm； ——浮矸石、浮煤厚度，一般取mm。5 要求液壓支架能保證采煤工作面有足夠的通風(fēng)斷面，從而保證人員呼吸、稀釋有害氣體等安全方面的的要求。因此，液壓支架的設(shè)計工作時很重要的。向下轉(zhuǎn)動尾梁時收回插板進行放煤，可視情況反復(fù)多次進行放煤。 在放煤擺動板內(nèi)裝有可伸縮的小插板，小插板前端設(shè)有用于插煤的齒條，齒條下部有耳坐，與插板千斤頂聯(lián)接。 4頂梁相對較長，掩護空間較大，通風(fēng)斷面大，而且對頂板的反復(fù)支撐可使較穩(wěn)定的頂煤在礦壓作用下預(yù)先斷裂破碎，利于放煤。根據(jù)設(shè)計任務(wù)，本次設(shè)計的液壓支架的頂板為2類Ⅱ級，查《支護手冊》選用四柱支撐掩護式液壓支架。 放頂煤液壓支架適用范圍1 煤層厚度一般為5~12m左右，或者厚度變化比較大。支架尾梁還可以擺動，提高頂煤的回收率。自20世紀70年代以來，我國放頂煤支架經(jīng)歷了從引進國外的高位開天窗式單輸送機放頂煤支架和中位開天窗式雙輸送機放頂煤支架，到自行研制的四柱支撐掩護式低位放頂煤支架的發(fā)展過程，每一次架型的重大改革都帶來了放頂煤技術(shù)的重大進步，成為放頂煤技術(shù)發(fā)展階段的標志。 base。液壓支架是機械化采煤的重要設(shè)備之一，為此對它的設(shè)計研發(fā)有重大的意義。本次設(shè)計，通過任務(wù)書的要求，設(shè)計適用于煤層厚度為5~12米滿足底板和頂板要求的的低位放頂煤液壓支架。 caving agency.目 錄 摘 要目前，在我國煤礦高位和中位放頂煤支架已被淘汰，在放頂煤工作面推廣使用的主導(dǎo)架型有正連桿四柱支撐掩護式低位放頂煤支架、反向四連桿四柱支撐掩護式低位放頂煤支架和單擺桿四柱支撐掩護式低位放頂煤支架[7]。因此，低位放頂煤液壓支架一出現(xiàn)，即得到了用戶的認可。2 煤質(zhì)比較松軟，或節(jié)理發(fā)育，容易在礦壓作用下冒落的煤層。 通過查閱相關(guān)資料，本次設(shè)計在以支撐掩護式為設(shè)計條件下設(shè)計了三種不同形式的結(jié)構(gòu)方案。 5反向四連桿機構(gòu)經(jīng)過總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，連桿力較小，是一般正向四連桿機構(gòu)連桿力的50%～70%，支架的結(jié)構(gòu)可靠性高。在插板千斤頂作用下，插板伸出或收回，用于啟閉局部窗口。這種架型穩(wěn)定性好，有利于放煤，放煤口大，操作方便。由于液壓支架的類型很多，因此其設(shè)計工作量也是很大的。6 為了操作和生產(chǎn)的需要，要有足夠的人行道。 本次設(shè)計給定支架最大高度3000mm，最小高度1600mm。由公式（31）得 式中 ——單位缸長行程； ——活塞全部伸出時立柱的總長度，mm； ——活塞全部縮回時立柱的總長度，mm； ——活塞行程，mm。（）， ，支撐掩護式支架的底座長度取4倍的移架步距。本次設(shè)計選用的配套采煤機為MG150/380—WD 配套尺寸圖配套尺寸=（630+173+1130）mm=1933mm頂梁長度=（1933+2400+160030052+150）=3492mm取3600mm。本次設(shè)計考慮設(shè)計任務(wù)書給定的條件查支護手冊，選定支護方式為支撐掩護式，故立柱數(shù)目為4 支撐方式 本設(shè)計為支撐掩護式支架，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求呈傾斜或垂直布置，一般立柱與頂梁垂線夾角小于，由于夾角較小，有效支撐能力較大。第4章 液壓支架的部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 頂梁頂梁是工作面頂板直接接觸的部件，除要滿足一定的剛度和強度要求外，還要保證支護頂板的需要，如：足夠的頂板覆蓋率；同時要適應(yīng)頂板的不平整性，避免因局部應(yīng)力而引起損壞。立柱按動作方式，可分為單作用和雙作用；按支架種類，可分為活塞式和活柱式；按伸縮方式，可分為單伸縮和雙伸縮。低位放頂煤液壓支架的掩護梁還要連接支架的尾梁與插板，安裝尾梁千斤頂。后連桿下鉸點與底座底面之距根據(jù)支架最小高度確定，薄煤層支架取150～250mm，中厚煤層支架取250～450mm，大采高支架取450～600mm。 (5) 過A點作一條直線與水平線H－H線相交其交角為。 (12) 以O(shè)點為圓心，以為半徑作圓弧。 (18) 過點C向H－H線作垂線，交于D點。本次設(shè)計要求拉架力大于推溜力，且為支撐掩護式液壓支架，因此選擇框架連接方式。當千斤頂伸出時，護幫板支撐在煤壁上。1．收回插板實現(xiàn)放頂煤； (51)式中 ——支架總工作阻力，N； ——支護效率；因此架的支護面積，m2。推溜力一般為100～150 kN。 3立柱的初撐力立柱初撐力按下式進行計算： （54）式中 ——泵站額定工作壓力減去從泵站到支架沿程壓力損失后的值，取MPa將數(shù)據(jù)代入(54)式得:4. 安全閥壓力和立柱工作阻力的確定安全閥的的調(diào)整壓力，按選定后的立柱缸體內(nèi)徑和支架承受的理論支護阻力來確定，即： （55）式中按下式計算: （56）式中——支架在最高位置時立柱傾角，度。 （3）活塞桿的合成應(yīng)力： 式中 ——活塞桿截面積，當活塞桿為空心時，其截面積,為減弱系數(shù)； ——活塞桿的斷面模數(shù)，當活塞桿為空心時，其斷面模 數(shù),為減弱系數(shù)。 （2）缸體與缸底焊縫強度驗算焊縫應(yīng)力： （512） 式中 ——環(huán)形焊縫內(nèi)徑，200mm； ——環(huán)形焊縫外徑（缸筒外徑）, 245mm； ——焊接效率，??； ——立柱工作阻力,12561kN。解：： ：： 求得： 掩護梁受力分析取掩護梁為分離體，受力分析如圖圖54 支架掩護梁受力分析圖已知：求：。前面的內(nèi)容已經(jīng)給出了支架主要零部件受力分析和負荷的計算方法，但是由于液壓支架的結(jié)構(gòu)特點、外載荷特點以及其使用條件的特殊性，在強度計算中的強度條件也是有其特殊性的。 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。最大彎矩421740Nm。所以前梁的彎曲強度符合設(shè)計要求。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。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。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。此處按中性軸以下進行計算，代入數(shù)據(jù)由（6—17）事得：