【正文】 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，從開(kāi)始分配任務(wù)到實(shí)習(xí)，查找資料到設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖以及編寫說(shuō)明書，自己都十分投入，從而保證了設(shè)計(jì)的質(zhì)量。（2）對(duì)支架重要部件進(jìn)行了受力分析，主要包括頂梁、掩護(hù)梁及底座的受力分析，由于這些構(gòu)件在工況下的受力較為復(fù)雜，在對(duì)其受力分析時(shí)采用分離式的分析方法，這樣就簡(jiǎn)化了分析過(guò)程，式分析過(guò)程更為清晰。本章設(shè)計(jì)了整個(gè)支架的液壓系統(tǒng)，以保證液壓支架的正常工作。對(duì)液控單向閥的要求：密封可靠，特別是鎖緊立柱下腔液路的液控單向閥，保持絕對(duì)密封；流動(dòng)阻力?。还ぷ鲏勖L(zhǎng)，能保證工作面推進(jìn)800～1000米不需要更換；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。a為單向鎖緊回路，b為差動(dòng)回路，c為千斤頂定壓回路，用于輔助移架千斤頂?shù)耐屏ο拗圃谝欢ǚ秶?，在該千斤頂?shù)幕钊灰粋?cè)液路上增設(shè)一個(gè)定壓開(kāi)關(guān)閥。在立柱控制閥前面裝設(shè)一個(gè)由移架液路控制的支撐保持閥和一個(gè)與立柱活塞桿腔液路相通的節(jié)流閥，可使支架帶壓移架，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在移架時(shí)，支架對(duì)頂板的支撐力應(yīng)大于10KN/m2端頭錨固支架的閉鎖回路 帶壓移架回路端頭錨固支架的閉鎖回路，各柱升柱時(shí)，相互沒(méi)有關(guān)系。 這些基本特點(diǎn)決定了液壓傳動(dòng)元件以及整個(gè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，即：液壓支架是以單節(jié)支架為單元的，這就決定了液壓系統(tǒng)的構(gòu)成，即工作面支架和端頭支架的液壓系統(tǒng)成為液壓支架的基本組成部分。泵站通過(guò)沿工作面全長(zhǎng)敷設(shè)的主供液管和主回液管，向各個(gè)支架供給高壓乳化液，接收低壓回液。面積A=ab=200330=66000mm2式中：a,b分別為截面寬和高，a=200mm,b=150mm拉應(yīng)力安全系數(shù)所以后連桿合格。 h為截面高mm。對(duì)一個(gè)點(diǎn)左右的剪力計(jì)算如下：A: QA左＝P1=2512 KNB: QB右=P2=2512 KN QB左=P2+F=2512+= KNC: QC右=P2=2512 KN圖c為彎矩圖25121000=105 由計(jì)算得知，按彎壓聯(lián)合計(jì)算，不如按最大彎曲應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力大。第4章 液壓支架強(qiáng)度校核在液壓支架的研制，試驗(yàn)過(guò)程中，各構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算是極為必要的。則 頂梁三角形載荷分布 頂梁梯形載荷分布時(shí)，載荷分布為三角形。其中重點(diǎn)進(jìn)行了支架四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，由此得到支架各部分的設(shè)計(jì)參數(shù)。支架卸載后，液壓控制使推移千斤頂活塞桿伸出，此時(shí)運(yùn)輸機(jī)不動(dòng)，導(dǎo)向塊成為固定支點(diǎn)，推移千斤頂?shù)耐屏Π阎Ъ芤浦列碌墓ぷ魑恢?，這時(shí)傳力框架承受拉力。表21 立柱缸體內(nèi)徑Dd標(biāo)準(zhǔn)值列表506380100110125140145150180200210220230250260表22 立柱缸徑缸、活塞柱徑配合關(guān)系表外缸內(nèi)徑/mm250220200180160140活塞外徑/mm240210185170150130工作阻力/KN2352196017641372980784額定工作壓力/MPa502)立柱初撐力和工作阻力P1= (KN) 式（）式中： —立柱初撐力 KN Pb — 泵站壓力 選用XRB2B型乳化液泵站，壓力Pb=35 Mpa考慮各種損失，按32MPa計(jì)算。一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于300（支架在最低位置時(shí)），由于角度較大，可使調(diào)高范圍增加。四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座后部，在兩內(nèi)主筋中間形成較高的鉸點(diǎn)位置，這主要是為了形成足夠的后工作空間，在不影響人行通道的基礎(chǔ)上，前、后連桿鉸接點(diǎn)應(yīng)盡量前移。所以本次設(shè)計(jì)采用的是整體式、直線型。掩護(hù)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩。工作面無(wú)立柱空間寬度：R=B+E+W+X+d/2式中：B為截深mm；W為工作面輸送機(jī)總寬度mm；X為支架前柱與電纜槽之間的距離，mm；根據(jù)配套尺寸關(guān)系，在設(shè)計(jì)中選用采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)型號(hào)為：采煤機(jī)：MGD150/NW型；前輸送機(jī)：SGZ764/264型；后輸送機(jī)：SGW40T型；配套尺寸與采煤機(jī)截深、輸送機(jī)寬度等有關(guān)。1)支架工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度的影響支架工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度的影響很大，從液壓支架的工作原理可以看出，先移架后推溜方式（又稱及時(shí)支護(hù)方式）要求頂梁有較大長(zhǎng)度；先推溜后移架方式（又稱滯后支護(hù)方式）要求頂梁長(zhǎng)度較短。為了順利移架，前梁間一般要留有100～500mm間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。鉸接頂梁的前段稱為前梁，后段稱為主梁，一般簡(jiǎn)稱頂梁。14. 以1連線，并以a1點(diǎn)為圓心，交1上一點(diǎn)b1點(diǎn)。6. 過(guò)E點(diǎn)作H—H線的平行線，則HH線與F—F線的距離為H1，為液壓支架的最高位置時(shí)的計(jì)算高度。Q2——支架最低位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度）。 掩護(hù)梁和后梁桿構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平線夾角為?！?5176。2．擋矸 鑒于組成四連桿機(jī)構(gòu)的掩護(hù)梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石施加的載荷，掩護(hù)梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強(qiáng)度。其中寬面頂梁一般為1200mm～1500mm。按照已給課程設(shè)計(jì)的要求，液壓支架型號(hào)為ZF5600/22/45綜放液壓支架，故為3200mm；為1700mm。設(shè)計(jì)要遵循支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快、安全可靠等原則。這種變化過(guò)程反應(yīng)了支架的支撐力和時(shí)間之間的關(guān)系。在頂板壓力增大時(shí)，支柱活塞腔被封閉的油液壓力就迅速升高，當(dāng)壓力值超過(guò)安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，支柱活塞腔的高壓液體經(jīng)安全閥泄出，支柱降縮，支柱活塞腔的液體壓力減小，這就是支架的“讓壓” 特性；當(dāng)壓力小于安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，安全閥又關(guān)閉，停止卸液，支柱活塞腔的液體又被封閉，支架恢復(fù)正常工作。這個(gè)彈性可縮量會(huì)使支柱工作還未達(dá)到工作阻力之前，就造成頂板的下沉，有可能使巖石離層，對(duì)頂板管理是不利的。此時(shí)支柱和支架對(duì)頂板產(chǎn)生的支撐力稱為初撐力。：液壓支架卸載后，操縱閥轉(zhuǎn)到移架位置，打開(kāi)供液閥時(shí)，高壓液體由主進(jìn)液管經(jīng)操縱閥和油管進(jìn)入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，同時(shí)也進(jìn)入液控油路，打開(kāi)液控單向閥，而活塞腔的油液經(jīng)油管、液控單向閥和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂收縮，以運(yùn)輸機(jī)為支點(diǎn)，拉架前移。七．連桿 前后連桿是四連桿機(jī)構(gòu)中重要的運(yùn)動(dòng)和承載部件，與掩護(hù)梁和底座的一部分共同組成四連桿機(jī)構(gòu)，使支架能承受圍巖載荷、水平作用力和保持穩(wěn)定[5]。1立柱；2底座；3頂梁；4掩護(hù)梁；5伸縮放煤板；6尾梁7前四連桿；8后四連桿；9尾梁千斤頂；10放煤板千斤頂一、頂梁用途：用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板；承受頂板的壓力；．將頂板載荷通過(guò)立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。就是工作面采煤、運(yùn)輸和支護(hù)三大主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)都是現(xiàn)機(jī)械化。鄭州煤礦機(jī)械廠在鋪底網(wǎng)支架基礎(chǔ)上，首創(chuàng)的新一代四柱、四連桿、雙輸送機(jī)、短尾梁、低位放煤支架使用的成功，標(biāo)志著我國(guó)放頂煤支架研制工作走上了獨(dú)立創(chuàng)新的道路。前蘇聯(lián)研制的KTY型掩護(hù)式放頂煤液壓支架是世界上最早的放頂煤液壓支架之一[1]。放頂煤液壓支架是綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采最重要的機(jī)械設(shè)備。20世紀(jì)80年代初，匈牙利研制成功放頂煤掩護(hù)式支架，采、放頂煤均用單一的輸送機(jī)運(yùn)輸。 “香蕉”形放頂煤支架 英國(guó)“天窗”式放頂煤支架 匈牙利“天窗”式放頂煤支架 FY400—14/28型放頂煤支架 低位小插板放頂煤支架隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)煤炭需要量的日益增加，煤礦開(kāi)采，特別是采煤工作面的生產(chǎn)技術(shù)面貌發(fā)生了巨大的變化。我國(guó)于1964年開(kāi)始研制液壓支架，到目前已經(jīng)取得可較好的效果。四．掩護(hù)梁用途：1．掩護(hù)梁承受頂梁部分載荷和掩護(hù)梁背部載荷并通過(guò)前后連桿傳遞給底座；2．掩護(hù)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩；3．掩護(hù)梁和頂梁（包括活動(dòng)側(cè)護(hù)板）一起 ，構(gòu)成了支架完善的支撐和掩護(hù)體，完善了支架的掩護(hù)和擋矸能力。容積式液壓傳動(dòng)可最大限度的滿足這些要求，因此，所有液壓支架均采用這種傳動(dòng)（1）液壓支架自動(dòng)移設(shè)的原理：液壓支架以高壓液體為動(dòng)力，通過(guò)各種動(dòng)力油缸的伸縮，使支架完成升起、降落、行走和推移運(yùn)輸機(jī)等各種動(dòng)作，以便支架隨工作面不斷推進(jìn)而反復(fù)支撐、前移和調(diào)整。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于具體支架的動(dòng)作，根據(jù)該支架的結(jié)構(gòu)和需要來(lái)確定。這個(gè)縮短量可用下式計(jì)算 式（）式中：－支柱由初撐力起到達(dá)工作阻力時(shí)，支柱內(nèi)壓力得增值（公斤/l厘米2）－乳化液的體積壓縮系數(shù)，近似取水的壓縮系數(shù)＝－支柱內(nèi)壁壓縮液柱的高度（厘米）－鋼材的彈性系數(shù)（公斤/l厘米2）－剛才的泊松比 ＝D－支柱缸體外徑（厘米）d－支柱缸體內(nèi)徑（厘米）這個(gè)縮短量是有彈性的，如果作用在支柱上的載荷，反過(guò)來(lái)從工作阻力減小到初撐力時(shí)，支柱仍會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的長(zhǎng)度。 都使支架能隨頂板下沉?xí)r，有一定的可縮量，但又保持一定的支撐力不敢于使頂板任意下沉而造成破壞冒落。工作阻力是液壓支架的一個(gè)基本參數(shù)，用來(lái)表示支架支撐力的大小。 小結(jié)本章對(duì)放頂煤液壓支架的歷史進(jìn)行了概述，并由此引出液壓支架對(duì)整個(gè)煤礦行業(yè)的重要意義，使現(xiàn)代采煤工業(yè)更加安全，高效。 式（） 式（）式中：——支架最大高度（mm）； ——支架最小高度（mm）； ——最大采高（mm）； ——最小采高（mm）；S1——考慮偽頂冒落的最大厚度。支架間距bc要根據(jù)支架型式來(lái)確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來(lái)確定， m，千斤頂連接位置在刮板槽槽幫中間，本設(shè)計(jì)取bc= m 支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度?？紤]本支架用四立柱，本次設(shè)計(jì)底座長(zhǎng)度為為2675mm。，頂梁與掩護(hù)梁的夾角和后連桿與底平面的夾角，應(yīng)滿足如下要求：支架在最高位置時(shí)，≤52176。一般取≥25176。水平力的合力也相應(yīng)減小，所以減輕了掩護(hù)梁的外負(fù)荷。其中：P1——支架最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與頂梁夾角(度)。3. 過(guò)O點(diǎn)作與H—H線的夾角為Q1的斜線。11. 取2線之間一點(diǎn)e1為液壓支架降到此高度時(shí)掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)。 液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的幾何作圖法結(jié)論：后連桿長(zhǎng)度A=1162mm 掩護(hù)梁長(zhǎng)度G=1885mm 前連桿長(zhǎng)度C=1348mm 前后連桿下鉸點(diǎn)底座投影距離E=692mm 前后連桿下鉸點(diǎn)垂直距離D=452mm頂梁是與頂板直接接觸的構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求以外，還要保證支護(hù)頂板的需要。運(yùn)輸時(shí)可以將前梁放下與頂梁垂直，以減少運(yùn)輸尺寸。由于擺動(dòng)范圍較鉸接頂梁小，因而該梁不具有鉸接頂梁的靈活性。另外在輸送機(jī)鏟煤板前也留有一定距離。代入公式（29）中得 頂梁長(zhǎng)度L=[2066+2675+1162cos75]－[1885cos52 +300+30] =≈3158mm頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來(lái)定。從側(cè)面看掩護(hù)梁，其形狀有直線型、折線型。3底靴式 底靴式底座的特點(diǎn)是每根立柱支撐在一個(gè)底靴上，立柱之間用彈簧鋼板連接，立柱與底靴之間用銷軸連接，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)輕便，動(dòng)作靈活，對(duì)底板的不平整適應(yīng)性強(qiáng)，但剛性差，與底板的接觸面積小，穩(wěn)定性較差，一般用于節(jié)式支架上。1)立柱數(shù)目前過(guò)內(nèi)支撐式支架立柱數(shù)為2～6根，常用為4根；掩護(hù)式支架為2柱；支撐掩護(hù)式支架為4柱。支撐式和支撐掩護(hù)式支架的立柱間距為1～。支撐掩護(hù)式支架所需的移架力不僅應(yīng)克服底板的摩擦力，還應(yīng)克服兩旁相鄰支架的摩擦力以及由于移架時(shí)立柱的剩余載荷引起的頂板對(duì)支架的摩擦力 ，所以它需要的移架力要比支撐式支架大得多。推桿采用16Mn鋼板焊接而成，主要由主筋板，大耳座、小耳座、加強(qiáng)筋板組成，長(zhǎng)1080㎜，寬290㎜。由于頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實(shí)際分布很復(fù)雜。后連桿受力: 式（）式中： —后連桿與水平的夾角， 75度—前連桿與水平面的夾角，57度的反作用力。1) 各構(gòu)件通常采用16Mn等普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，并由具有標(biāo)準(zhǔn)厚度的鋼板焊接而成，?。?59MPa2) 底座用HT300，取3) 主要銷軸均采用CrMo等合金結(jié)構(gòu)鋼取屈服極限＝561Mpa4) 活塞桿均采用45號(hào)鋼，取屈服極限＝5) 結(jié)構(gòu)件、銷軸和活塞桿的強(qiáng)度條件為 式（）式中－危險(xiǎn)斷面計(jì)算出的最大應(yīng)力，MPa，－許用安全系數(shù)3. 缸體材料采用27SiMn無(wú)縫鋼管，取抗拉強(qiáng)度＝1020MPa，強(qiáng)度條件為 式（）式中：－缸體許用應(yīng)力，MPa－許用安全系數(shù)，～41）焊條抗拉強(qiáng)度取＝561Mpa，其強(qiáng)度條件式中σ－計(jì)算出的焊縫許用應(yīng)力按焊條類型確定2）許用擠壓應(yīng)力按下式計(jì)算 式（）安全系數(shù)，查書得表：表41 安全系數(shù)安全系數(shù)前梁頂梁底座主要軸缸體焊縫活塞桿[n] ～4～4 頂梁的強(qiáng)度校核 頂梁中部集中載荷實(shí)驗(yàn)加載方式示意圖，剖面線部分為頂梁中部所加的鋼條，也就是作用力的位置。 底座的強(qiáng)度校核 底座受力圖已知： P1=2512, P2=2512.L1= 588mm, L2=1200mm, L3=1442mm 計(jì)算最大彎矩 式（）：兩